【文章內(nèi)容簡介】 電機(jī)組裝機(jī)容量，即使在發(fā)電機(jī)檢修或升壓變壓器檢修的情況下，也可以保證該電壓等級負(fù)荷的要求。由于 2臺 50MW 機(jī)組均接于 10KV母線上，有較大的短路電流，為了選擇合適的電氣設(shè)備，應(yīng)在分段處加裝母線電抗器，同時各條電纜饋線上裝設(shè)線路電抗器。 （ 2） 220KV 電壓級。出線回路數(shù)為 4回，為了使其出線斷路器檢修時不停電，應(yīng)采用單母線分段帶旁路母線接線或雙母線帶旁路母線接線，以保證供電的 可靠性和靈活性。其畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 7 進(jìn)線僅從 10KV 送來剩余容量 2*50— [（ 100*6%） +20]=74MW，并不能夠滿足 220KV 最大負(fù)荷 250MW 的要求。為此，擬采用以 1 臺 300MW 機(jī)組按照發(fā)電機(jī) —— 變壓器單元接線形式接至 220KV 母線上，其剩余容量或機(jī)組檢修時不足容量由聯(lián)絡(luò)變壓器與 500KV 接線連接，彼此之間相互交換功率。 （ 3） 500KV 電壓級。 500KV 負(fù)荷容量大，其主接線是本廠向系統(tǒng)輸送功率的主要接線方式，為保證可靠性，可能有多種接線方式，經(jīng)過定性分析篩選后，可以選用的方案為雙母線帶旁路母線接線和一臺半斷路器接 線，通過聯(lián)絡(luò)變壓器與 220KV 連接，并通過一臺三繞組變壓器聯(lián)系 220KV 和 10KV 電壓，以提高可靠性，一臺 300MW 機(jī)組與變壓器構(gòu)成單元接線，直接將功率送到 500KV 電力系統(tǒng) [8]。 根據(jù)以上分析、篩選、組合，可以保留兩種可能的接線方案： 方案Ⅰ如圖 : 圖21廠用2廠用1備用廠備用 圖 電氣主接線圖 方案Ⅱ?yàn)?500KV 側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線， 220KV 側(cè)采用單母線分段帶旁路母線畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 8 接線，示意圖略。 . 方案的經(jīng)濟(jì)比較 采用最小費(fèi)用法，對擬訂的兩方案進(jìn)行經(jīng) 濟(jì)比較，上述兩方案中的相同部分不參與比較計(jì)算，只是對相異部分 進(jìn)行 計(jì)算。計(jì)算內(nèi)容包括一次投資、年運(yùn)行費(fèi)用。 若圖 所示方案Ⅰ參與比較部分的設(shè)備折算到施工年限的總投資為 萬元，折算年的運(yùn)行費(fèi)用為 萬元，火電廠使用年限按照 n=25 年計(jì)算，電力行業(yè)預(yù)期投資回報(bào)率 i=,則方案Ⅰ的費(fèi)用為： mnnm Ci iiIAC ??? ?? ]1)1( )1([1 16]1)( )([ 54 2525 ???? ??? 同理，在計(jì)算出方案Ⅱ的折算年總投資和年運(yùn)行費(fèi)用之后，可得到方案Ⅱ的 年費(fèi)用低于方案Ⅰ [9] 本章小結(jié) 通常，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)比較計(jì)算，求得的年費(fèi)用 AC 最小方案者，即為經(jīng)濟(jì)上的最優(yōu)方案；然而，住接線最終方案的確定還必須從可靠性、靈活性等多方面綜合評估，包括大型電廠、變電站對主接線可靠性若干指標(biāo)的計(jì)算，最后確定最終方案。通過定性分析和可靠性及經(jīng)濟(jì)計(jì)算，在技術(shù)上（可靠性、靈活性）方案Ⅰ明顯占優(yōu)勢，這主要是由于一臺半斷路器接線方式的高可靠性指標(biāo)，但在經(jīng)濟(jì)上則不如方案Ⅱ。鑒于大、中型發(fā)電廠大機(jī)組應(yīng)以可靠性和靈活性為主，所以，經(jīng)過綜合的分析，決定選用圖 所示的方案Ⅰ作為設(shè)計(jì)的最佳方案。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 9 第 3 章 短路電流的計(jì)算 短路的原因、后果及形式 在電力系統(tǒng)中，出現(xiàn)次數(shù)比較多的嚴(yán)重故障就是短路。所謂短路是指電力系統(tǒng)中不等電位的導(dǎo)體在電氣上被短接。產(chǎn)生短路的主要原因，是由于電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞所造成。而絕緣損壞主要是因?yàn)榻^緣老化、過電壓、機(jī)械性損傷等引起。人為誤操作及鳥獸跨越裸導(dǎo)體等也能引起短路。發(fā)生短路時，由于系統(tǒng)中總阻抗大大減少，因而短路電流可能達(dá)到很大數(shù)值（幾萬安至十幾萬安）。這樣大的電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)會使電氣設(shè)備受到破壞；同時短路點(diǎn)的電壓降到零，短路點(diǎn)附近的電壓也相應(yīng)地顯著降低，使此處的 電力系統(tǒng)受到嚴(yán)重影響或被迫中斷；若在發(fā)電廠附近發(fā)生短路，還可能使整個電力系統(tǒng)運(yùn)行解列，引起嚴(yán)重后果。 在三相供電系統(tǒng)中，可能發(fā)生的主要短路類型有三相短路、二相短路、兩相接地短路和單相接地短路，三相短路屬對稱短路，其余三種為不對稱短路。在四種短路故障中，出現(xiàn)單相短路故障的機(jī)率最大，三相短路故障的機(jī)率最小。但在 電力系統(tǒng)中，用三相短路作為最嚴(yán)重的故障方式，來驗(yàn)算電器設(shè)備的運(yùn)行能力。 短路的物理過程及計(jì)算方法 當(dāng)突然發(fā)生短路時，系統(tǒng)總是由工作狀態(tài)經(jīng)過一個暫態(tài)過程進(jìn)入短路穩(wěn)定狀態(tài)。暫態(tài)過程中的短路電流比其穩(wěn)態(tài)短路 電流大的多，雖歷時很短，但對電器設(shè)備的危害性遠(yuǎn)比穩(wěn)態(tài)短路電流嚴(yán)重得多。有限電源容量系統(tǒng)的暫態(tài)過程要比無限大電源容量系統(tǒng)的暫態(tài)過程復(fù)雜的多，在計(jì)算建筑配電工程三相短路電流時，都按無限大電源容量系統(tǒng)來考慮。短路全電流 ik由兩部分組成 (ik=iz＋ if)：一部分短路電流隨時間按正弦規(guī)律變化，稱為周期分量 iz；另一部分因回路中存在電感而引起的自感電流，稱為非周期分量 if[11]。 短路電流的實(shí)用計(jì)算法： １）三相短路電流周期分量的起始值 DB III ?? （ ） )( TX jB XX II ?? （ ） 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 10 3...3.. 10)c os3(10 ?? ????DDDeDeDqDeDqD UPKIKI ?? （ ） xjX SSX ? （ ） 式中 39。I —— 短路電流周期分量的起始有效值 （ KA） 。 BI —— 廠用電源短路電流周期分量的起始有效值（ KA） 。 DI —— 電動機(jī)反饋電流 周期分量的起始有效值（ KA） 。 jI —— 基準(zhǔn)電流（ KA） ，當(dāng)取基準(zhǔn)容量 jS =100MVA、基準(zhǔn)電壓 jU = 時 , jI =。 xX —— 系統(tǒng)電抗（標(biāo)幺值）； xS —— 廠用電源引接點(diǎn)的短路容量（ MVA） 。 TX —— 廠用變壓器（電抗值）的電抗（標(biāo)幺值）； (%)dU —— 以廠用變壓器額定容量 eS 為基準(zhǔn)的阻抗電壓百分值； (%)KX —— 電抗器的百分電抗值； keU. —— 電抗器的額定電壓（ KV）； keI. —— 電抗器的額定電流（ KA）； DqK. —— 電動機(jī)平均的反饋電流倍數(shù)， 100MW 及以上機(jī)組為 5， 125MW 及以上機(jī)組取～ ； DeI. —— 計(jì)及反饋的電動機(jī)額定電流之和（ A）； DeP. —— 計(jì)及反饋的電動機(jī)額定功率之和（ KW） ； DeU. —— 電動機(jī)的額定電壓（ KV）； 2)短路沖擊電流： )(2 .... DDchBBchDchBchch IKIKiii ???? （ ） 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 11 式中 : chi —— 短路沖擊電流 (KA) Bchi. —— 廠用電源的短路峰值電流 (KA) Dchi. —— 電動機(jī)的反饋峰值電流 (KA) BchK. —— 廠用電源短路電流的峰值系數(shù) DchK. —— 電動機(jī)反饋電流的峰值系數(shù)， 100MW 及以上機(jī)組為 ～ ， 125MW及以上機(jī)組取 [12]。 3)t 瞬間三相短路電流 ： )()(.)(.)( DtDBtDztBztZ IKIIII ???? （ ） )(2 )()()(.)(.)( DtDBtBtDfztDfztfz IKIKIII ???? （ ） 式中 ： )(tZI —— t瞬間短路電流的周期分量有效值（ KA） )(tfzI —— t 瞬間短路電流的非周期分量值（ KA） )(. tBzI —— t 瞬間廠用電源短路電流的周期分量有效值（ KA） )(. tBfzI —— t 瞬間廠用電源短路電流的非周期分量值（ KA） )(. tLzI —— t 瞬間電動機(jī)反饋電流的周期分量有效值（ KA） )(. tDfzI —— t 瞬間電動機(jī)反饋電流的非周期分量值（ KA） )(tDK —— 電動機(jī)反饋電流的衰減系數(shù) )(tBK —— 廠用電源非周期分量的衰減系數(shù) DT —— 電動機(jī)反饋電流的衰減時間常數(shù)（ S）， 125MW 及以上機(jī)組為 bt —— 主保護(hù)裝置動作時間 (S) gut —— 斷路器固有跳閘時間 短路電流的計(jì)算數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果 . 500KV三相短路電流電流計(jì)算及其正序阻抗圖 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 12 如圖 ： 圖 500KV三相短路電流電流計(jì)算及其正序阻抗圖 . 500KV電氣主接線及其設(shè)備規(guī)范 同1高壓廠變高壓廠用變壓器/2 020同φ =同1主變主變母線系統(tǒng) 圖 500KV電氣主接線及其設(shè)備規(guī)范 . 短路電流的詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見附錄 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 13 第 4 章 電氣設(shè)備的選擇 為了滿足電力生產(chǎn)和保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，發(fā)電廠和變電所中安裝有各種電氣設(shè)備，其主要的任務(wù)是啟停機(jī)組、調(diào)整負(fù)荷、切換設(shè)備和線路、監(jiān)視主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、發(fā)生異常故障時及時處理。根據(jù)電氣設(shè)備的作用 不同，可以將電氣設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。 （ 1）一次設(shè)備 通常把生產(chǎn)、變換、輸送、分配和使用電能的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、變壓器和斷路器等稱為一次設(shè)備。它們包括：生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備、接通或斷開電路的開關(guān)電器、限制故障電流和防御過電壓的保護(hù)電器、載流導(dǎo)體、接地裝置。 （ 2）二次設(shè)備 對一次設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測量、控制、監(jiān)視和保護(hù)的設(shè)備，成為二次設(shè)備。它們包括：使用的互感器、測量表計(jì)、 繼電保護(hù)及自動裝置、直流電源設(shè)備、操作電器。 由于各種電氣設(shè)備的具體工作條件并不完全相同，所以，它們的具體選擇方法也 不完全相同，但基本要求是相同的。即，要保證電氣設(shè)備可靠的工作，必須按正常工作條件選擇，并按短路情況校驗(yàn)其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定 主變壓器和發(fā)電機(jī)的選擇 . 主變壓器的選擇 1）臺數(shù)分析：為了保證供電的可靠性，選兩臺主變壓器。 （ 2）主變壓器容量：額定容量為 ，額定電壓為 220 ? 2*%/20kv、500 ? 2*%/20kv ， 連 接 組 別 為 YN,d11 ， ,1770 KWP ?? %0 ?I ，,809KWPk ?? 11%?kU 。 （ 3）繞組分析：擬采用雙繞組變壓器 [14]。 . 發(fā)電機(jī)的選擇 此次設(shè)計(jì)的發(fā)電機(jī)擬采用 2 臺上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司生產(chǎn)的型號為 QFSN3002d 的水 氫 式機(jī)組。額定功率 300MW,最大連續(xù)出力 338MW,額定功率因數(shù)（滯后） ，額定電壓 20KV,額定電流 10189A,額定轉(zhuǎn)速 3000r／ min[13]。 高低壓電氣設(shè)備的選擇 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 14 . 斷路器的選擇 室內(nèi)高壓斷路器是開關(guān)電器中結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜 的一類。在正常運(yùn)行時，可用它來將用電負(fù)荷或某線路接入或退出電網(wǎng)，起倒換運(yùn)行方式的作用；當(dāng)設(shè)備或線路上發(fā)生故障時，可通過繼電保護(hù)裝置聯(lián)動斷路器迅速切除故障用電設(shè)備或線路，保證無故障部分仍正常運(yùn)行。由此可見，高壓斷路器在電力系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著控制和保護(hù)電氣設(shè)備或線路的雙重作用。 高壓斷路器具有分?jǐn)嗄芰?qiáng)、性能穩(wěn)定、工作可靠和運(yùn)行維護(hù)方便的特點(diǎn)，其核心部件是滅弧裝置和觸頭。按使用不同的滅弧介質(zhì)而生產(chǎn)了各類高壓斷路器，目前我國電力系統(tǒng)中應(yīng)用的斷路器有如下幾種： （ 1）高壓空氣斷路器是以壓縮空氣為滅弧介質(zhì)和弧隙絕緣介質(zhì)。并 兼作操作機(jī)構(gòu)的動力，操作機(jī)構(gòu)與斷路器合為一體。目前我國生產(chǎn)的 KW KW5 系列高壓空氣斷路器的空氣壓力在 2 510 兆帕以上，多用于是 10KV 及以上的電力系統(tǒng)中。 （ 2）六氟化硫（ SF6）高壓斷路器則采用 SF6 氣體作為滅弧介質(zhì)，與其它高壓元件組成全封閉式高壓斷路器，因此不受環(huán)境條件影響，運(yùn)行安全可靠，在電力系統(tǒng)中，尤其是在 110KV 及以上電力系統(tǒng)中得到越來越廣泛的采用。 （ 3）真空高壓斷路器是利用真空作為絕緣介質(zhì)，其絕緣強(qiáng)度最高，而且絕緣強(qiáng)度恢復(fù)快。其真空滅弧室是高強(qiáng)度 的真空玻璃泡構(gòu)成，真空度可達(dá)到 mm97 10~10 ?? 汞柱，多用10KV 及以上的電力系統(tǒng)中。