【文章內(nèi)容簡介】 確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng) 5～ 10 年發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入系統(tǒng) 的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。如果變壓器容量選得過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，增大占地面積，而且也增加了運行電能損耗，設(shè)備未能充分發(fā)揮效益；若容量過小，會滿足不了變電站負荷的需要，這在技術(shù)上是不合理的 。所以，主變壓器的選擇應(yīng)該秉著經(jīng)濟可靠的原則，在容量和臺數(shù)的選擇上都盡量需求相符合。 ○ 1 單元接線的主變?nèi)萘康拇_定原則 單元接線時主變壓器應(yīng)按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有 10%的裕度來確定。采用擴大單元接線時，應(yīng)盡可能采用分裂繞組變壓器，其容量亦應(yīng)按單 元接線的計算原則算出的兩臺機容量之和來確定。 ○ 2 變壓器臺數(shù)的確定原則 發(fā)電廠或變電所主變壓器的臺數(shù)與電壓等級、接線形式、傳輸容量以及和系統(tǒng)的聯(lián)系有密切關(guān)系。通常與系統(tǒng)具有強聯(lián)系的大、中型發(fā)電廠和重要變電所，在一種電壓等級下，主變壓器應(yīng)不少于 2 臺；而對弱聯(lián)系的中、小型發(fā)電廠和低壓側(cè)電壓為 610KV 的變電所或與系統(tǒng)只是備用性質(zhì)時，可只裝一臺主變壓器；對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，可設(shè) 3 臺主變壓器。 根據(jù)本廠的主接線方式可以確定，兩臺 25MW 的發(fā)電機組分別通過單元 接線接入 110V 母線，將電能送入遠方系統(tǒng)。而另外兩臺 12MW 發(fā)電機組主要負責本地負荷， 10KV 母線上剩余電能通過兩臺變壓器送入 110KV 母線。所以，本設(shè)計中一共選擇四臺變壓器作為火電廠的主變壓器。 變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇原則 主變壓器型式的確定原則 選擇主變壓器型式時，應(yīng)從相數(shù)、繞組數(shù)、繞組接線組別、冷卻方式、調(diào)壓方式等方面考慮，通常只考慮相數(shù)和繞組數(shù)以及繞組接線組別。 在 330KV 及以下電力系統(tǒng)，一般都應(yīng)選用三相變壓器。因為單相變壓器組相對來講投資大、占地多、運行損耗也較大，同時配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 增加了維修工作量。對于大型三相變壓器，當受到制造條件和運輸條件的限制時，則宜選用兩臺小容量的三相變壓器來取代一臺大容量三相變壓器，或者選用單相變壓器。一般當最大機組容量為 125MW 及以下的發(fā)電廠多采用三繞組變壓器，對于最大機組容量為 200MW 及以上的發(fā)電廠，通常采用雙繞組變壓器加聯(lián)絡(luò)變壓器，當采用擴大單元接線時，應(yīng)優(yōu)先選用低壓分裂繞組變壓器，這樣，可以大大限制短路電流。 變壓器三繞組的接線組別必須與系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運行。本科畢業(yè)論文 2 電氣主接線 6 電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星型“ Y”和三角形“ D”兩種。變壓器三相繞組的連接方式應(yīng)根據(jù)具體工程來確定。我國規(guī)定， 110KV 及以上電壓等級，變壓器三繞組都采用“ YN”連接； 35KV 采用“ Y”連接，其中性點通過消弧線圈接地；35KV 以下高壓電壓，變壓器三繞組都采用“ D”連接。在發(fā)電廠和變電所中，一般考慮系統(tǒng)或機組的同步并列要求以及限制三次諧波對電源的影響因素，根據(jù)以上繞組連接方式的原則，主變壓器接線組別一般選用 YN， d11 常規(guī)接線。 綜上，該電廠接于 330KV 以下電力系統(tǒng)，變壓器相數(shù)選三相；又該發(fā)電廠最大機組容量為 25MW，則選雙繞組變壓器加聯(lián)絡(luò)變。 110KV 及以上電壓等級，變 壓器的接線方式為“ YN”連接，選常規(guī)接線 YN， d11常規(guī)接線。 變壓器的選擇與計算 按照 變壓器容量、臺數(shù)和型式的確定原則，該發(fā)電廠主接線采用四臺三相雙繞組主變壓器和一臺聯(lián)絡(luò)變壓器。四臺主變壓器分別和四臺發(fā)電機組組成單元接線，聯(lián)絡(luò)變壓器選用三相三繞組降壓自耦變壓器。 ○ 1 主變壓器的選擇 與 兩臺 25MW 機組相連的主變壓器容量和型式一樣，其每臺的容量： S=( Pc – Pt ) （ 1+10%） /cos 式（ ） ST3 = ST4=（ 2424 10%17） （ ） ST1 = ST2=（ 2525 10%） （ ） ○ 2 廠用變壓器的選擇 本次設(shè)計廠用電系統(tǒng)主接線采用單母線分段接線方式，廠用電分別從四臺發(fā)電機的出口端引接，因此，需要四臺廠用變壓器。由于四臺發(fā)電機都屬于小型機組，為限制短路電流，提高可靠性，四臺變壓器均采用低壓分裂繞組變壓器，兩低壓側(cè)分別接 到兩段母線上，達到相互備用的效果。這個低壓分裂繞組降壓變壓器選擇 SFF740000/3低壓側(cè)容量為 20MVA 的變壓器。單機容量在 60KW 以下的發(fā)電廠，廠用電通常采用 3KV 電壓等級，所以對應(yīng)于 25MW 機組的廠用變壓器，由 于 機 端 電 壓為 ， 其各 側(cè) 電 壓為 ， 容量 為 2510%/=，選用 SFFL25000/15 雙分裂兩繞組變壓器，其高壓側(cè)容量為25 MVA,低壓側(cè)容量為 16 MVA。對應(yīng)于 12MW 機組的廠用變壓器，由于機端電壓為 ，其各側(cè)電壓為 ，容量為 12 10%/=，選用雙分裂兩繞組變壓器。 本科畢業(yè)論文 2 電氣主接線 7 表 所選變壓器型號及參數(shù)表 發(fā)電機 型 號 額定電壓(KV) 額定容量 (MW) 同步電抗 （ dx ） 功率因數(shù) G G2 QF2122 12 G G4 QF2252 25 表 所選發(fā)電機型號及參數(shù)表 變 壓 器 型 號 額定 容量 (KVA) 額定電壓 (KV) 空載 電流 (%) 聯(lián) 結(jié) 組 高壓 中 / 低壓 主 變T1,2 110/63007 ?S 6300 110 YNd11 主 變 T3,4 110/315007 ?SFL 31500 110 YNd11 廠用變 12501SJL 1250 10 12/ 0 ?YY 本科畢業(yè)論文 3 廠用電設(shè)計 8 3 廠用電設(shè)計 廠用電接線方式的選擇 廠用電按 其負荷的重要性一般分為事故保安負荷、Ⅰ類負荷、Ⅱ類負荷、Ⅲ類負荷。 對廠用電接線的基本要求 廠用電接線除應(yīng)滿足正常運行安全、可靠、靈活、經(jīng)濟和檢修、維護方便等一般要求外，還應(yīng)該滿足以下幾點： ○ 1 考慮發(fā)電廠在正常、事故、檢修、啟動等不同運行方式下的供電要求，盡量簡化切換操作，使備用電源能在短時間內(nèi)投入使用。 ○ 2 盡量縮小廠用電系統(tǒng)故障影響范圍，避免引起全廠性停電事故。對于大型機組，廠用電應(yīng)相互獨立，以保證當一臺機組出現(xiàn)故障停運或其輔助機械 的電氣故障時，不會影響另一臺機組的正常運行。 ○ 3 由于本電站工程分兩期進行，所以在廠用電設(shè)計上應(yīng)當充分考慮連續(xù)施工或分期擴建時的供電問題。對于公共廠用負荷的供電，必須結(jié)合遠景規(guī)劃進行統(tǒng)籌安排，盡量避免改變接線和更換設(shè)備。 ○ 4 積極慎重地采用經(jīng)過試驗鑒定的新技術(shù)和新設(shè)備，保證廠用電系統(tǒng)的先進性，使其更經(jīng)濟合理，最大程度低保證機組安全滿發(fā)運行。 火力發(fā)電廠廠用電接線的設(shè)計原則 廠用電接線的設(shè)計原則與主接線的設(shè)計原則基本相同。首先，廠用電接線應(yīng)保證對廠用負荷進行可靠和連續(xù)供電，使電站主機安全運轉(zhuǎn)；其次，接線應(yīng)能靈活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運行方式的要求；還應(yīng)適當注意其經(jīng)濟性和發(fā)展的可能性、并積極慎重地采用新技術(shù)、新設(shè)備，使其具有可行性和先進性。 資料顯示：對于火電廠，當發(fā)電機容量在 60MW 及以下，發(fā)電機電壓為 時，可采用 3KV 作為廠用高壓電壓；當容量在 100MW— 300MW 時，宜選用 6KV 作為廠用高壓電壓；當容量在 300MW 以上時，若技術(shù)經(jīng)濟合理，可采用 3KV 和 10KV兩段電壓。該火電站發(fā)電機單機容量低于 60MW，所以選擇 3KV 作為 常用高壓電壓更為合理 火電廠廠用電率較大，為了保證廠用電系統(tǒng)的供電可靠性與經(jīng)濟性，且便于運行、檢修，一般都采用“按爐分段”的接線原則，即將廠用電母線按鍋爐的臺數(shù)分成若干獨立段，這樣既便于運行、檢修，又能使事故影響范圍局限在一機一爐，不會影響正常運行的完好機爐。低壓 380/220V 廠用電的接線，對大型火電廠，一般采用單母分段接線，即按爐分段。 本科畢業(yè)論文 3 廠用電設(shè)計 9 廠用電接線形式的擬定 依據(jù)對廠用電接線的基本要求，在本次設(shè)計中，廠用電接線采用單母線分段的接線方式。分段采取“按爐分段”的接線原則，由于本廠發(fā)電機組的容量均小 于 125MW，其鍋爐的容量較小，每個鍋爐用一段廠用母線供電，即共分為 4段，并且保證廠用負荷在各段上盡可能分配均勻。本廠機組單機容量遠低于 60MW，選用 3KV 作為廠用高壓電壓。 廠用工作電源從發(fā)電機出口端引接，通過分裂繞組廠用高壓變壓器給 3KV廠用高壓母線供電，廠用高壓變壓器兩低壓側(cè)分別接在兩段廠用母線上。備用電源從聯(lián)絡(luò)變壓器的低壓側(cè) 引接，經(jīng)低壓分裂繞組變壓器降壓后接在兩段共用備用母線上。從 3KV 廠用母線上以變壓器分別引接到低壓廠用段母線，構(gòu)成廠用低壓系統(tǒng)。廠用各高壓和低壓分段母線互為備用。 本科畢業(yè)論文 4 短路電流的計算 10 4 短路電流的計算 在發(fā)電廠的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中一個非常重要的環(huán)節(jié)。①通過短路電流計算，可以在選擇電氣主接線時，比較各種接線方案。②在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障運行情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，也需要進行全面短路電流計算。③在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以短路時的短路電流為依據(jù)。當短路發(fā)生時，對電廠供電的可靠性會產(chǎn)生很大影響；嚴重時，可能會導(dǎo)致電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定，甚至造成系統(tǒng)解列。因此，短路電流計算是一個非 常有必要、而且必須進行的工作。 短路計算的一般規(guī)則 ○ 1 驗算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本工程的設(shè)計規(guī)劃內(nèi)容計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本工程建成后 5至 10年）。確定短路電流時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 ○ 2 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具體反饋作用對異步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。 ○ 3 選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應(yīng)選擇在正常接線方式時短路電流最大的點。對帶電抗器的 6KV 至 10KV 出線與廠用分支回路，除其母線與母線隔離開關(guān)之間隔離板前的引線和套管的計算短路點選擇在電抗器前外，其余導(dǎo)體和電器的計算短路點選擇在電抗器后。 ○ 4 導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。若發(fā)電機出口的兩相短路或中性點直接接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的兩相短路嚴重時，則應(yīng)按嚴重的情況計算。 短路電流的計算中，常采用以下假 設(shè)和原則： ○ 1 正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行； ○ 2 所有電源的電動勢相位角相同； ○ 3 系統(tǒng)中的同步和異步電機均為理想電機，不考慮電機磁飽和、磁滯、渦流以及導(dǎo)體集膚效應(yīng)等影響；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對稱；定子三相繞組空間位置相差 120度電角度； ○ 4 電力系統(tǒng)中，各個器件的磁路不飽和，即帶鐵心的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小變化而變化； ○ 5 同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置（包 括強行勵磁 ） ； 本科畢業(yè)論文 4 短路電流的計算 11 ○ 6 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間； ○ 7 不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流； ○ 8 除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，器件的電阻都忽略不計； ○ 9 器件的參數(shù)都取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍； ○10輸電線的電容略去不計； ○11用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線。 短路電流的 計算 短路電流由于其值很大，在極短的時間內(nèi)就能產(chǎn)生較大的損耗，由于來不急散發(fā)熱量而造成電氣設(shè)備的溫度急劇升高，引起設(shè)備的老化或損壞，對供電的可靠性產(chǎn)生影響。當所選設(shè)備不能滿足短路電流的限制時，對供電的可靠性將產(chǎn)生極為嚴重的影響。為此，在設(shè)計主接線時，應(yīng)計算短路電流。 短路電流計算的目的是為設(shè)備的選型提供依據(jù)；初步考察短路事故對發(fā)電廠以及系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性的影響，為電廠主接線形式的選定、繼電保護裝置的選擇和整定計算提供依據(jù)。此外，通過對短路電流的計算，還可初步確定系統(tǒng)的損耗，為發(fā)電廠的經(jīng)濟運行提供依 據(jù)。 本次短路計算中，選取了三個短路電流計算點， 10KV 母線和 110KV 母線上各一個； 25MW 發(fā)電機組接入 110KV 母線的單元接線處一個。短路類型定為對系統(tǒng)影響最為嚴重的三相短路。 選取 SB=100MVA UB=Uav 短路等效電路圖如圖所示：本科畢業(yè)論文 4 短路電流的計算 12 圖 短路等效電路圖 1) 12 0 .2 3 2 1 0 0 / (1 2 / 0 .8 ) 1 .5 4 7xx? ? ? ? 式