【文章內容簡介】 網的運行和對用戶的供電；在擴建時，可以容易的從初期接線擴建到最終接線，在不影響連接供電或停電時間最短的情況下，投入新機組、變壓器或線路，并對一次和二次部分的改建工作量最少。在操作時簡便、安全、不易發(fā)生誤操作的“方便性” 。 (3) 主接線應在滿足供電可靠性、靈活性要求的前提下做到經濟性。即： 主接線應力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器等一次設備，要是控制、保護不過于復雜，要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設備或輕型電器。做到投資省。合理的選擇主變壓器的種類（雙繞組、三繞組或自耦變等）容量、臺數，避免兩次變壓而增加電能的損失。電器主接線選擇時要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。 電氣主接線的選擇 發(fā)電廠的主接線的基本環(huán)節(jié)是電源（發(fā)電機或變壓器）和引出線。母線（又稱匯流母河北工程大學畢業(yè)設計說明書 6 線）是中間環(huán)節(jié) ，它起著匯總和分配電能的作用。由于多數情況下引出線數目要比電源數目多好幾倍，故在二者之間采用母線連接既有利于電能交換，還可以使接線簡單明了和運行方便。 主接線的設計 畢業(yè)設計的技術背景和設計依據擬定 (1) 電廠規(guī)模： 裝機容量 : 裝機 2臺，容量分別為 2*300MW, UN= 機組年利用小時數 : Tmax=6200h 氣象條件：年最高溫度 40 度，平均氣溫 25度，氣象條件一般，無特殊要求 廠用電率： 8%。 (2) 出線回數： ： 15km電纜饋線 10回，每回平均輸送容量 。 10KV最大負荷 20MW,最小負荷 16MW,cos =, Tmax=5300h，為Ⅰ類、Ⅱ類負荷。 b. 110KV 電壓等級： 60km 架空出線 6 回，每回平均輸送容量 11MW。 110KV 最大負荷70MW,最小負荷 60MW,cos =, Tmax=5000h，為Ⅰ類負荷。 電壓等級： 150km 架空線 2 回， 220KV 與無窮大系統(tǒng)連接，接受該發(fā)電廠的剩余功率。當取基準容量為 時，系統(tǒng)歸算到 220KV 母線上的 。 主接線的方 案 (1) 方案一 電壓等級的方案選擇。 由于 220KV 電壓等級的電壓饋線數目是 2 回，所以 220 KV 電壓等級的接線形式可以選擇單母線接線形式 。由于單母線接線本身的簡單、經濟、方便等基本優(yōu)點，采用設備少、投資省、操作方便、便于擴建和采用成套配電設備裝置，所以 220 KV 電壓等級的接線形式選擇為單母線接線 。 電壓等級的方案選擇。 由于 110KV 電壓等級的電壓饋線數目是 6 回，所以在本方案中的可選擇的接線形式是單母線分段接線。單母線的優(yōu)點如下：①母線經斷路器分段后，對重要用戶可以從不 同段引出兩個回路，有兩個電源供電；②一段母線故障（或檢修） 時，僅停故障（或檢修）段工作，非故障段仍可繼續(xù)工作。 電壓等級的方案選擇。 由于 10KV 電壓等級的電壓饋線數目是 10 回，所以在本方案中的可選擇的接線形式是河北工程大學畢業(yè)設計說明書 7 單母線分段接線。用斷路器把母線分段后，對重要的用戶可以從不同的段引出兩條回路，有兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器會自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 所以可以將主接線形式表示如圖 26 所示。 圖 26 方案一接線圖 (2) 方案二 電壓等級的方案選擇。 由于 220KV 電壓等級的電壓饋線數目是 2 回，所以 220 KV 電壓等級的接線形式可以選擇單母線接線形式 。由于單母線接線本身的簡單、經濟、方便等基本優(yōu)點，采用設備少、投資省、操作方便、便于擴建和采用成套配電設備裝置，所以 220 KV 電壓等級的接線形式選擇為單母線接線 。 電壓等級的方案選擇。 由于 110KV 電壓等級的電壓饋線數目是 6 回，所以在本方案中的可選擇的接線形式是雙母線接線形式。由于雙母線接線的可靠性 和靈活性高，它可以輪流檢修母線，而不中斷對用戶的供電；當檢修任意回路的母線隔離開關時，只需斷開該回路；工作母線故障時，河北工程大學畢業(yè)設計說明書 8 可將全部回路轉移到備用母線上，從而使用戶迅速恢復供電；可用母聯斷路器代替任意回路需要檢修的斷路器，在種情況下，只需短時停電；在個別回路需要單獨進行試驗時，可將該回路分離出來，并單獨接至備用母線上。雙母線接線形式正好克服了單母線分段接線形式的缺點，所以在大、中型發(fā)電廠中這種接線形式被廣泛應用。 圖 27 方案二接線圖 電壓等級的方案選 擇。 在方案二中的 10KV 電壓等級的接線形式仍然選擇單母線分段接線形式。因為在進行主接線的設計中，必須時時刻刻考慮到可靠性、靈活性和經濟行動要求。 方案的選擇 設計發(fā)電廠的電氣主接線時，首先應按技術要求確定可能選用的方案。當有多個方案在技術上相當時，則需進行經濟比較。 技術上可行方案的選擇 設計發(fā)電廠主接線時在技術上應考慮的主要問題是： 1）保證全系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，不應在本廠、站內的故障造成系統(tǒng)的瓦解； 2）保證負荷、特別是重要負荷供電的可靠性及電能質量； 3）各設備、特別要注意高、中壓聯絡變壓器的過 載是否在允許范圍內。 在上述兩種方案中，他們在技術上都是有顯著差異的，在不同的技術等級中，都有差河北工程大學畢業(yè)設計說明書 9 異。單母線分段在投資上是比雙母線接線的投入要小的，而雙母線接線的可靠性又比單母線分段接線的可靠性高。根據設計任務書中的要求，在 110KV 電壓等級上的出線 上為一類負荷，對這類用戶不可以進行短暫的停電，并會造成人身危險以及設備的破壞，也會給國民經濟帶來巨大的損失或造成巨大的政治影響。綜合考慮，則選擇雙母線分段的接線形式。 通過對兩種方案的比較，并且連同電氣主接線的設計原則即可靠性、經濟性和靈活性的綜合考慮，選擇出的 最優(yōu)方案是方案二。 河北工程大學畢業(yè)設計說明書 10 3 火電廠發(fā)電機 、變壓器的選擇 主變壓器和發(fā)電機中性點接地方式 電力網中性點接地方式 選擇電力網中性點接地方式是一個綜合性問題。它與電壓等級、單相接地短路電流、過電壓水平、保護配置等有關，直接影響電網的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器和發(fā)電機的運行安全以及對通信線路的干擾等。電力網中性點接地方式有以下幾種： 中性點不接地 中性點不接地方式最簡單，單相接地時允許帶故障運行兩小時，供電連續(xù)性好，接地電流僅為 線路及設備的電容電流。但由于過電壓水平較高，要求有較高的絕緣水平，不宜用于 110KV 及以上電網。 (1) 中性點消弧線圈接地 當接地電容電流超過允許值時，可采用消弧線圈補償電容電流，保證接地電弧瞬間熄滅，以消除弧光間歇接地過電壓。 (1) 中性點經高電阻接地 當接地電容電流超過允許值時，也可采用中性點經高電阻接地。此接地方式降低弧光間隙接地過電壓，同時可以提供足夠的電流和零序電壓，使接地保護可靠動作，一般用于大型發(fā)電機中性點。 中性點直接接地 直接接地方式的單相短路電流很大，線路或設備需立即 切除，增接了斷路器的負擔，降低了供電的連續(xù)性。但由于過電壓較低，絕緣水平可下降，減少了設備的造價，特別是在高壓和超高壓電網，經濟效益顯著。故適用于 110KV 及以上電網中。 變壓器中性點接地方式 電力網中性點接地方式，決定了主變壓器中性點接地方式。 主變壓器的 110500KV 側采用中性點直接接地方式 (1) 凡是自耦變壓器，其中性點需要直接接地或經小阻抗接地。 河北工程大學畢業(yè)設計說明書 11 (2) 凡中、低壓有電源的升壓站和降壓變電所至少應有一臺變壓器直接接地。 (3) 終端變電所的變壓器中性點一般不接地。 (4) 變壓器中 性點接地點的數量是電網所有短路點的綜合零序電抗與綜合正序電抗之比小于三，以使單相接地時健全相上工頻過電壓不超過閥型避雷器的滅弧電壓。 (5) 所有普通變壓器的中性點都應經隔離開關接地，以便于運行調度靈活選擇接地點。當變壓器中性點可能斷開運行時，若該變壓器中性點絕緣不是按線電壓設計，應在中性點裝設避雷器保護。 (6) 選擇接地時應保證任何故障形式都不應使電網節(jié)點成為中性點不接地的系統(tǒng)。雙母線接線有兩臺以上主變壓器時，可考慮兩臺主變壓器中性點接地。 發(fā)電機中性點接地方式 發(fā)電機中性點采用非直接接地方 式 發(fā)電機定子繞組發(fā)生單相接地故障時，接地點流過的電流后是發(fā)電機本身及其引出回路所連接元件的對地電容電流。 本次設計采用發(fā)電機中性點經消弧線圈接地方式。由于它適應于單相接地電流大于允許值的中小機組或 200MW 及以上大機組。消弧線圈可接在直配線發(fā)電機的中性點上。當發(fā)電機為單元接線時，則應接在發(fā)電機的中性點上。 發(fā)電機的選型 簡介 汽輪發(fā)電機由汽輪機直接耦合傳動。勵磁機是向汽輪發(fā)電機提供勵磁的設備。 (1) 冷卻方式 采用的冷卻方式，定子繞組和轉子有空冷、水內冷和氫冷等。在轉子氫內冷系統(tǒng)中，又有軸向通風等多種方式。 (2) 勵磁方式 發(fā)電機容量在 100MW 以上的普遍采用同軸交流勵磁機經靜止半導體整流勵磁方式。 選型 (1) 選擇型號 QFSN— 3002 型號含義； 2—— 2極 300—— 額定容量 河北工程大學畢業(yè)設計說明書 12 N—— 氫內冷 F—— 發(fā)電機 Q—— 汽輪機 S—— 水內冷 (2) QFSN— 300— 2 型汽輪發(fā)電機主要參數 視在功率 （ MVA） 有功功率（ MW） 電壓（ V） 電流（ A） 功率因數 cos? 352 300 23625 本次設計題目為 2*300MW 的火力發(fā)電廠電氣部分的設計。由于裝機容量 : 裝機 2 臺，容量分別為 2*300MW, UN=，所以可以選取的發(fā)電機臺數有兩臺。考慮到汽輪機的最大連續(xù)進汽量工況出力系制造廠為補償制造偏差和汽輪機等老化所留的余度，也即汽輪機不宜在此工況下長期連續(xù)運行，所以，發(fā)電機的最大連續(xù)出力在功率因數和氫壓為額定值時與汽輪機的最大連續(xù)出力配合即可。 變壓器的選型 電力變壓器（文字符號為 T 或 TM），根據國際電工委員會的界定，凡是三相變壓器的額定容量在 5KVA 及以上，單相的在 1KVA 及以上的輸變電用變壓器，均成為電力變壓器。電力變壓器是發(fā)電廠和變電所中重要的一次設備之一，隨著電力系統(tǒng)電壓等級的提高和規(guī)模的擴大，電壓升壓和降壓的層次增多，系統(tǒng)中變壓器的總容量已達發(fā)電機容量的 710倍。可見，電力變壓器的運行是電力生產中非常重要的環(huán)節(jié)。 主變壓器 在電氣設備投資中所占比例較大，同時與之相適應的配電裝置，特別是大容量、高電壓的配電裝置的投資也很大。因此 ，主變壓器的選擇對發(fā)電廠、變電所的技術性影響很大。例如，大型大電廠高、中壓聯絡變壓器臺數不足（一臺）或者容量不足將導致電站、電網的運行可靠性下降，來連絡變壓器經常過載或被迫限制兩級電網的功率交換。反之。臺數過多、容量過大將增加投資并使配電裝置復雜化。 發(fā)電廠 300MW 及以上機組為發(fā)電機變壓器組接線時的主變壓器應滿足 DL5000—2020《火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程》的規(guī)定：“變壓器容量可按發(fā)電機的最大連續(xù)容量扣除一臺廠用變壓器的計算負荷和變壓器繞組的平均溫度或冷卻水溫度不超過 650C 的條件進行選擇”。 河北工程大學畢業(yè)設計說明書 13 具有發(fā)電機電壓母線的主變壓器 容量的計算及確定 連接在發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)間的主變壓器容量，應按下列條件計算： （ 1） 當發(fā)電機電壓母線上負荷最小時，能將發(fā)電機電壓母線上的剩余有功和無功容量送入系統(tǒng)，但不考慮稀有的最小負荷情況。 （ 2） 當發(fā)電機電壓母線上最大一臺發(fā)電機組停用時，能由系統(tǒng)供給發(fā)電機電壓的最大負荷。在電廠分期建設過程中，在事故斷開最大一臺發(fā)電機組的情況下，通過變壓器向系統(tǒng)取得電能時，可以考慮變壓器的允許過負荷能力和限制非重要負荷。 （ 3） 根據系統(tǒng)經濟運行的要求，而限制本廠的輸出功 率時能供給發(fā)電機電壓的最大負荷。 （ 4） 按上述條件計算時，應考慮負荷曲線的變化和逐年負荷的發(fā)展。特別注意發(fā)電廠初期運行時當發(fā)電機電壓母線負荷不大時，能將發(fā)電機電壓母線上的剩余容量送入系統(tǒng)。 （ 5） 發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)連接的變壓器一般為兩臺。對裝設兩臺變壓器的發(fā)電廠，當其中一臺主變推出運行時，另一臺變壓器應承擔 70%的容量。 具體計算的過程如下： 電壓等級下的最大容量 S =（ SGSG 8%Smin） = (600600 ) =568 = 電壓等級下的最大容量 S = Smax/ =70/= 電壓等級下的最大容量 S = (S10max+S110min) / = (70+20) / = 根據上面的計算可知道低壓側的容量為最大，所以，以此為基準可以選擇