【文章內(nèi)容簡介】 ,考慮到可靠性和靈活性的重要 ,本次設(shè)計選用雙母線接線方案 . 主變壓器的選擇 在發(fā)電廠中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器，用于兩種電壓等級之間交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡(luò)變壓器；只供本廠用電的變壓器，稱為廠用變壓器或自用變壓器 . 主變壓器容量和臺數(shù)的選擇 發(fā)電機與主變壓器為單元連接時，主變壓器的容量可按下列條件中的較大者選擇： (1)按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負(fù)荷后留有 10%的裕度 . (2)按發(fā)電機的最大連續(xù)輸出容量扣除本機組的廠用負(fù)荷 . ： ? ? ???? %1 1 0%102 0 02 0 0 (MVA) :? ?33 0 33 0 10 % 11 0% ? ? ? ?(MVA) 主變壓器型式的選擇 (1)相數(shù)的選擇：容量為 300MW 及以下機單元接的主變壓器和 300KV 以下電力系統(tǒng)中 ,一般都應(yīng)選用三相變壓器 . (2)繞組數(shù)量和連接方式的選擇 :機組容量為 200MW 及以上的發(fā)電廠采用發(fā)電機 雙繞組變壓器單元接線接入系統(tǒng) . 按上述原則，主變壓器選擇為 : 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)電力學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 :SFP7240000/220 額定容量 :240000KVA 額定電壓 :高壓側(cè) 242? 2? 25%KV 低壓側(cè) 阻抗電壓 :14% :SFP10——400000/220 額定容量 :400000KVA 額定電壓 :高壓側(cè) 242? 2? 25%KV 低壓側(cè) 20KV 阻抗電壓 :14% 發(fā)電機選擇 設(shè)計本身對發(fā)電機沒有特殊要求，故根據(jù)容量， QFSN2002汽輪發(fā)電機組 額定容量 ?NS 200MW 額定電壓 ?NU 功率因數(shù) ??Cos 短路次暫態(tài)電抗 ??dX % 電機廠生產(chǎn)的 QFSN3302 型汽輪發(fā)電機組 額定容量 ?NS 330MW 額定電壓 ?NU 20KV 功率因數(shù) ??Cos 短路次暫態(tài)電抗 ??dX % 根據(jù)《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，由于機組容量大，額定電流及短路電流都很大，發(fā)電機出口斷路器制造困難，價格昂貴，且對供電可靠性要求較高 .所以，機組采用發(fā)電機 —變壓器單元接線，發(fā)電機回路和廠用分支回路均采用封閉母線，而且都不裝設(shè)斷路器和隔離開關(guān) . 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)電力學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 第 2 章 廠用電方案的確定 概述 廠用電設(shè)計應(yīng)根據(jù)運行、檢修和施工的要求，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃，妥善解決分期建設(shè)引起的問題，積極慎重地采用經(jīng)過鑒定的新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn) ,保證機組安全、積極和滿發(fā)地運行 . 廠用電接線應(yīng)滿足下列要求： 各機組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨立的 .特別是 200MW 及以上機組 ,應(yīng)做到這一點 .一臺機組的故障停運或其輔機的電氣故障，不應(yīng)影響到另一臺機組的正常運行，并能在短時間內(nèi)恢復(fù)本機組的運行 . 充分考慮機組起動停運和過程中供電要求 .一般均應(yīng)配置可靠的起動 (備用 )電源 .在機組起動、停運和事故時切換操作要少，并能與工作電源短時并列 . 200WM 及以上機組應(yīng)設(shè)置足夠容量的交流事故保安電源 .當(dāng)全廠停電時，可以快速起動 和投入向保安負(fù)荷供電 .還要設(shè)置電能指標(biāo)合格的交流不間斷供電裝置，保證不允許間斷供電的熱工負(fù)荷的要求 . 發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)接線通常都采用單母線分段接線形式，并多以成套配電裝置接受和分配電能，又由于火電廠的廠用負(fù)荷容量較大，分布較廣，尤其以鍋爐的輔助機械設(shè)備耗電量大，為了保證廠用電系統(tǒng)的供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性，并便于靈活調(diào)度，一般采用按鍋爐分段的接線原則 .若鍋爐容量較大時，每臺鍋爐可用兩段廠用母線供電 .下面章節(jié)將其接線進(jìn)行確定 . 廠用電接線的確定 廠用電壓等級的確定 根據(jù)《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定》：火力發(fā)電廠采用 3KV、 6KV、 10KV、為高壓廠用電壓，在滿足技術(shù)要求的前提下，優(yōu)先采用 較低電壓 ,以獲得較高的經(jīng)濟(jì)效 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)電力學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 益 . (1)容量為 60MW 及以下的機組，發(fā)電機電壓為 時，可采用 3KV； (2)容量為 100— 300MW 的機組，應(yīng)采用 6KV. 廠用電源的引接方式 高壓廠用工作電源引接方式 高壓廠用工作電源 (變壓器或電抗器 )應(yīng)由發(fā)電機電壓回路引接，并盡量滿足爐、機、電的對應(yīng)要求 (即發(fā)電機供給各自爐、機和主變壓器的廠用負(fù)荷 )，高壓廠用工作電源的各種引接方式主要有以下三種： 1)當(dāng)有發(fā)電機與主變壓器成單元連接時，高壓廠用工作電源一般由主變壓器低壓側(cè)引接，供給該機組的廠用負(fù)荷； 2)當(dāng)有發(fā)電機電壓母線時，高壓廠用工作電源由各母線段引接，供給接在該母線段的機組廠用負(fù)荷； 3)當(dāng)兼有發(fā)電機電壓母線和單元連接機組時，根據(jù)上述原則引接各自的高壓廠用工作電源 . 參考《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定》： 200MW 及以上的機組，高壓廠用工作電源應(yīng)采用一臺分裂變壓器供給兩段高壓廠用母線；考慮本廠實際情況，廠用工作電源在發(fā)電機出口引出一臺分裂變壓器作為高壓廠用工作變壓器 . 啟動 /備用電源引接方式 火 力發(fā)電廠一般均設(shè)置備用電源 .備用電源的引接應(yīng)保證其獨立性，避免與廠用工作電源由同一電源引接，引接點數(shù)量應(yīng)有兩個以上，并有足夠的供電容量 . (1)當(dāng)無發(fā)電機電壓母線時，一般由高壓母線中電源可靠的最低一級電壓母線引接，或由聯(lián)絡(luò)變壓器的低壓繞組引接，并應(yīng)保證在發(fā)電廠全停電的情況下，能從電力系統(tǒng)取得足夠的電源 . (2)當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時，可由外部電網(wǎng)引接專用線路作為高壓備用或啟動電源 . 備用電源數(shù)量 參照《電力工程電氣設(shè)計手冊 — 電氣一次部分》 P88 表 38 可知：高壓廠用備用電源應(yīng)滿足當(dāng)高壓廠用起動變壓器檢修時，不影響機組起停 .對 200—— 300 的機組， 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)電力學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 高壓廠用備用電源應(yīng)按 3 臺機組及以下設(shè)一個 .超過 3 臺，每兩臺機組設(shè)一臺起動 /備用電源 .根據(jù)本廠特點，選擇一臺備用變壓器 ,從 220KV 母線上引接 . 廠用變壓器選擇 廠用工作變壓器選擇 高壓廠用工作變壓器的容量必須滿足廠用機械從電源獲得足夠的功率 .因此，對高壓廠用變壓器的容量應(yīng)按廠用電計算負(fù)荷與低壓廠用電計算負(fù)荷之間進(jìn)行選擇；高壓廠用工作變壓器的型式選擇，當(dāng)只有 6KV 一種電壓等級時 ,廠用高壓工作變壓器可選用 1 臺全容量的分裂繞組變壓器 .兩個分裂支路分別提供兩段母線 .查《電力工程電氣設(shè)備手冊》得： ： %? = (KVA) 型號： SFF31500/15 額定容量： 31500/2? 16000 電壓：高壓側(cè) 低壓側(cè) 阻抗電壓： 18% ： 330 10%? = (KVA) 型號： SFF10—CY—40000/20 額定容量： 40000/2500025000 電壓：高壓側(cè) 120KV 低壓側(cè) 阻抗電壓： 15% 廠用備用變壓器選擇 高壓廠用備用變壓器或啟動備用變壓器的容量應(yīng)與最大一臺高壓廠用工作變壓器的容量相同，當(dāng)起動備用變壓器帶有公用負(fù)荷時，其容量還應(yīng)滿足最大一臺高壓廠用工作變壓器的要求，并考慮該啟動備用變壓器的檢修要求，查《電力工程電氣設(shè)備手冊》得： 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)電力學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 廠用備用變壓器如下： ： SFPFZL31500/220 額定容量： 31500 電壓： 230 ??7 14%/ 阻抗電壓： 18% ： SFFZ10—CY—40000/220 額定容量： 40000 電壓： 230177。 8 %） / 阻抗電壓： 18% 廠用電接線方案 高壓廠用工作電源從發(fā)電機出口引接，備用電源從 220KV 母線上引接的接線方式，接線圖如圖 21： (200MW 與 330MW 相同 ) 圖 21 廠用電接線線方案 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)電力學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 第 3 章 短路電流計算 概述 電力系統(tǒng)的事故大部分是由短路引起的 .短路的類型有單相短路、兩相短路和三相短路 .發(fā)生短路時，電流可能達(dá)到正常運行電流的十幾倍 .這樣大的電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)和力效應(yīng)會使電氣設(shè)備受到嚴(yán)重?fù)p壞 .在進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)采取措施盡快切除短路故障，使載流部分保持熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定 .因此，在選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體前必須進(jìn)行短路電流的計算 . 短路電流計算的目的如下： 電氣主接線比較和選擇 . 選擇導(dǎo)體和電器 . 確定中性點接地方式 . 選擇繼電保護(hù)裝置和進(jìn)行整定計算 . 短路電流計算的條件 短路電流計算的條件和基本假設(shè)為： 電力系統(tǒng)在正常工作時是三相對稱的； 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運行； 電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機的電勢相位在短路過程中都相同； 系統(tǒng)中的同步電機為理想電機，都具有自動調(diào)整勵磁裝置； 變壓器的勵磁電流略去不及，相當(dāng)于勵磁阻抗回路斷開； 短路發(fā)生在其中電流為最大值的瞬時 . 短路電流計算步驟 計算短路電流所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，即 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)電力學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 最大運行方式 .在正常接線方式時，通過電器設(shè)備的短路電流為最大的點稱為短路點 . 本設(shè)計中 采用計算曲線法計算短路電流，其步驟為： 根據(jù)電氣主接線圖作出計算等值電路圖，并選擇短路點； 計算電路元件電抗 (選基準(zhǔn)電壓，將各元件電抗計算為同一基準(zhǔn)下的標(biāo)幺電抗 )； 化簡等值電路，并求計算電抗； 由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量標(biāo)幺值，以及無限大容量的電源供給的短路電流周期分量； 查發(fā)電機運算曲線表求出短路電流周期量標(biāo)幺值； 各時刻的短路電流有名值計算； 計算各電源合并后短路電流有名值，并計算短路電流的沖擊值； 計算異步電機供給的短路電流； 繪制短路電流結(jié)果表 . 電路元件參數(shù)計算 基準(zhǔn)值計算 在高壓系統(tǒng)中，電阻遠(yuǎn)小于電抗，所以計算短路電流周期分量時，一般只考慮各元件的電抗 .取基準(zhǔn)容量 Sj =1000MVA，基準(zhǔn)電壓 Uj 用各級的平均電壓 .則各元件電抗標(biāo)幺值計算如下： 發(fā)電機： X* %1 0 0 / jdd e SX P C os???“‘ ’ 變壓器： X* %100 jdd eSU S??—發(fā)電機的額定容量，單位為 MVA. 發(fā)電機提供短路電流：de UCosPII ??? 3/* ? 三相短路發(fā)生后的半個周期，短路電流的瞬時值達(dá)到最大，稱為沖擊電流 ish ，其計算公式為： 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)電力學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 沖擊電流： i 2 IKchsh ?? 各點短路電流計算 等效電路圖如圖 31 各元件電抗的標(biāo)幺值如下： 200WM:發(fā)電機 : ??? XX = 主變壓器： 76 ??? XX= 備用變壓器 : 12 ??X= 廠用變壓器 : 10 ??X= 300WM:發(fā)電機 : ??? XX = 主變壓器： 98 ??? XX = 廠用變壓器 : 11 ??X= 備用變壓器 : 401 0 0 02 1 13 ??X= 系統(tǒng)電抗 : 1X = D1 點短路 (220KV 母線 ) 等效電路圖如圖 32，化簡電路圖如圖 33 圖 31 短路點等效電路 圖 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)電力學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 1 8 8 0 ?????? XXXX 9 1 7 4 ?????? XXXX 0 0 ???? jsjs XX ???? jsjs XX 查發(fā)電機運算曲線表找出 0s、 2s、 4s 短路電流周期分量標(biāo)幺值 . F1: 0*I = 2*I = 4*I = F3: 0*I = 2*I = 4*I = S: 0*I = 2*I = 4*I = (1)由 F1 提供的短路電流 ?0I = 2 6 3 0 0 ??? (KA) ?2I = 1 4 3 0 0 ??? (KA) ?4I = 4 0 3 0 0 ??? (KA) F2提供的短路電流同 F1 (2)由 F3 提供的短路電流 圖 32 D1 點短路等效電路圖 圖 33 D1 點短路化簡電路圖 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)電力學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 ?0I = 300 2230 3??? (KA) ?2I = 0 2 3 0 0 ??? (KA) ?4I = 0 4 3 0 0 ??? (KA) F4提供的短路電流同 F3 (3)系統(tǒng)提供的短路電流 ?0I = ??? (KA) ?2I = 0 0 ??? (KA) ?4I = 0 0 ??? (KA) 則 220KV 母線短路電流： ??0I = ???? (KA) ??2I = 8 7 0 0 1 1 ???? (KA) ??4I = 8 4 4 4 0 0 ???? (KA) 沖擊電流： shi = 9 0 ?????? ? I (KA) D2 點短路 (200WM 機組廠用變壓器低壓側(cè) ) 等效電路圖如圖 34，化簡電路圖如圖 3圖 36 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)電力學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 34 D2 點短路等效電路圖 圖 35 D2 點短路化簡電路圖 1 17161561 ??????? XXXXXY ? ???? 3 6 YXXX ? ???? 7 2 YXXX ? ????? YXXXX 圖 36 D2 點短路化簡電路圖 2 10221201918 ???????? XXXXXXY ? ???