【文章內容簡介】 短路電流，并根據(jù)計算結果來選擇和效驗主要電氣設備。 火力發(fā)電廠每年耗煤量巨大 ,是一次能源的使用大戶。對于火電廠來說 ,提高一次能源利用率 ,降低發(fā)電 成本 ,已經(jīng)成為其發(fā)展的必然趨勢。然而 ,對于自動化程度快速發(fā)展的今天 ,單單依靠對運行中的主機、輔機以及管路系統(tǒng)等基礎出力設備進行技術改造已經(jīng)遠遠不能達到使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的目的 ,越來越多的電力企業(yè)都展開了以節(jié)能降耗為中心的技術投入 ,來降低生產(chǎn)成本 ,提高運營效益。特別是近年來隨著 DCS(集散控制系統(tǒng) )、 MIS(管理信息系統(tǒng) )和 SIS(廠級監(jiān)控信息系統(tǒng) )等自動化程度較高的運行系統(tǒng)投運到發(fā)電企業(yè)后 ,加大節(jié)能管理力度 ,優(yōu)化機組運行方式 ,提高運行經(jīng)濟性 ,進一步降低機組的發(fā)電成本 ,提高企業(yè)的市場競爭力。對火力發(fā)電廠具有非常 現(xiàn)實的意義 ,在這樣的背景下 ,就要求市場上能夠更多地涌現(xiàn)出一些性能優(yōu)良的可以指導電廠機組運行優(yōu)化的軟件及生產(chǎn)系統(tǒng) [1],這已經(jīng)成為了全國各大發(fā)電企業(yè)及科研院所主要的研究方向。本文比較了國內外幾種運行優(yōu)化軟件系統(tǒng)的功能及特點 ,并針對實際應用中的問題 ,提出了一種綜合性的運行優(yōu)化軟件包的構想 ,能夠更好地協(xié)調各優(yōu)化模塊 ,指導電力生產(chǎn)。 火力發(fā)電是現(xiàn)在電力發(fā)展的主力軍，在現(xiàn)在提出和諧社會，循環(huán)經(jīng)濟的環(huán)境中，我 們在提高火電技術的方向上要著重考慮電力對環(huán)境的影響，對不可再生能源的影響，雖然現(xiàn)在在我國已有部分核電機組，但火電 仍占領電力的大部分市場，近年電力發(fā)展滯后經(jīng)濟發(fā)展，全國上了許多火電廠，但火電技術必須不斷提高發(fā)展，才能適應和諧社會的要求。 目前，我國的電力工業(yè)已經(jīng)進入“大電網(wǎng)”、“大機組”、“超高壓，交直流輸電”、“電網(wǎng)調度自動化”、“狀態(tài)檢修”等新技術發(fā)展新階段，一些世界水平的先進技術，已在我國電力系統(tǒng)得到了廣泛的應用。 隨著近年來我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展與人民生活用電的急劇增長，電力工業(yè)的發(fā)展仍不能瞞足整個社會發(fā)展的需要。另外，由于我國人口眾多，因此在按人口平均用電方面，仍只處于中等水平，尚不能及全世界平均人口用電量的 一半。 2020 年人均用電量2596kW h，人均占用發(fā)電裝機容量僅為 ；我國第二產(chǎn)業(yè)用電比重為 %，第三產(chǎn)業(yè)為 %，生活用電比重為 11%。由此可見，我國人均用電水平遠低于發(fā)達國家，與完成其工業(yè)化進程國家的電力指標相比，我國經(jīng)濟發(fā)展正處于工業(yè)化進程的中后期，我國用電遠低于國際水平。 因此我國電力工業(yè)必須持續(xù)，穩(wěn)步地大力發(fā)展，一方面要加強電源建設，搞好“西電東送”，確保電力先行，另一方面要深化電力體制改革，實施廠網(wǎng)分家。 第二章 變壓器和發(fā)電機的選擇及電氣設備的 配置 主變壓器的選擇原則 ，接在發(fā)電機電壓母線上的主變壓器一般不少于兩臺。 計算時， 在發(fā)電機電壓母線上的負荷為最小時，能將剩余功率送入電力系統(tǒng)；發(fā)電機電壓母線上最大一臺發(fā)電機停運時，能滿足發(fā)電機電壓的最大負荷用電需要；因系統(tǒng)經(jīng)濟運行而需限制本廠出力時，亦應滿足發(fā)電機電壓的最大負荷用電。 ，經(jīng)計算采用普通變壓器不能滿足調壓要求是，可采用有載調壓變壓器。 擇 變壓器時 ,如果把變壓器容量選擇過大 ,就會形成 “ 大馬拉小車 ” 的現(xiàn)象。這不僅增加了設備投資 ,而且還會使變壓器長期處于空載狀態(tài) ,使無功損失增加。如果變壓器容量選擇過小 ,將會使變壓器長期處與過負荷狀態(tài) ,易燒毀變壓器。因此 ,正確選擇變壓器容量是電網(wǎng)降損節(jié)能的重要措施之一 ,在實際應用中 ,我們可以根據(jù)以下的簡便方法來選擇變壓器容量。 變壓器容量本著 “小容量，密布點 ”的原則，配電變壓器應盡量位于負荷中心，供電半徑不超過 千米。配電變壓器的負載率在 ～ 之間效率最高，此時變壓器的容量稱為經(jīng)濟容量。如果負載比較穩(wěn)定，連續(xù)生產(chǎn)的情況可按經(jīng)濟容量選擇變壓器容量。 變壓器的選擇主要是 依據(jù)變壓器的額定值。根據(jù)設備的需要，變壓器有標準和非標準兩類。以下是這兩類變壓器的選擇方法。 (1)標準變壓器 (a)根據(jù)實際情況選擇初級 (原邊 )額定電壓 (380V， 220V)，再選擇次級額定電壓， ……( 次級額定值是指初級加額定電壓時，次級的空載輸出，次級帶有額定負載時輸出電壓下降 5%，因此選擇輸出額定電壓時應略高于負載額定電壓 )。 (b)根據(jù)實 際負載情況，確定各次級繞組額定電流 ， ， …… 一般繞組的額定輸出電流應大于或 等于額定負載電流。 (c)次級額定容量由總容量確定。總容量算法如下 : …… 根據(jù)次級電壓、電流 (或總容量 )來選擇變壓器，三相變壓器也是按以上方法進行選擇的。 (2)非標準變壓器 設計時常常需要設計者根據(jù)要求制訂變壓器的規(guī)格，這種非標準變壓器的選擇方 法如 下。 (a)選擇初級額定電壓 （ 380V 或 220V)，電源頻率 (如 50Hz)，次級繞組電壓、電流及總容量，其方法與標準變壓器相同。初級、次級之間的屏蔽層根據(jù)要求選用，對有特殊絕緣要求的次級繞組，應提出耐壓要求。對引出線端及排列有特殊要求的次級繞組，應該用圖示加以說明。對有防護等級要求 及外形尺寸限制等其他條件的次級繞組，應與制造商協(xié)商解決。 (b)變壓器的選用除了要滿足變壓比之外，還要考慮變壓器的性價比，優(yōu)先選用變壓擋輸出齊全的變壓器，這樣只用一個變壓器就可以輸出多電壓擋，能夠同時滿足控制電路、照明電路、標準電器等對電壓的不同要求，這樣一方面節(jié)約成本，另一方面節(jié)省了安裝空間。 廠用變壓器容量選擇的基本原則和應考慮的因素 、副邊電壓必須與引接電源電壓和廠用網(wǎng)絡電壓一致。 。 應與最大一臺高壓廠用工作變壓器容量相同；低壓廠用備用變壓器的容量應與最大一臺低壓廠用工作變壓器容量相同。 經(jīng)計算，所選變壓器如下： 表 變壓器參數(shù) 型 號 額定電壓 連接組 標號 空載 損耗 KW 負載 損耗 KW 阻抗 電壓 % 冷卻 方式 高 低 SFP9370000/220 242+2*% 20 YN,d11 174 788 ODAF DFP240000/500 500/ 3 20 YN,d11 162 600 14 聯(lián)絡變壓器： OSFPSZ360000/500 額定容量 360000/360000/40000KVA 額定電壓 550/246+10%/35KV 空載損耗 190KW 負載損耗 800KW 阻抗電壓（ %）高 中 10；高 低 26；中 低 41 主變壓器和發(fā)電機中性點接地方式 電力網(wǎng)中性點接地方式 選擇電力網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)中性點接地方式有以下幾種： 中性點非直接接地 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(wǎng)。 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。 ② 中性點經(jīng)高電阻接地 當接地電容電流超過允許值時，也開采用中性點經(jīng)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。 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(wǎng)，經(jīng)濟效 益顯著。故適用于 110KV 及以上電網(wǎng)中。 變壓器中性點接地方式 電力網(wǎng)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(jīng)小阻抗接地。 （ 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(shù)量是電網(wǎng)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(jīng)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(wǎng)節(jié)烈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)電機釘子繞組發(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(jīng)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(jīng)靜止半導體整流勵磁方式。 選型 QFSN— 2002 型號含義； 2—— 2 極 200—— 額定容量 N—— 氫內冷 F—— 發(fā)電機 Q—— 汽輪機 S—— 水內冷 — 300— 2 型汽輪發(fā)電機主要參數(shù) 額定功率 （ MW） 同步電抗（ %） 電壓（ V） 電流（ A） 功率因數(shù) cos? 300 20200 10190 本次設計題目為 6 300MW 的火力發(fā)電廠電氣部分的設計。由于裝機容量 : 裝機 6臺，容量分別為 300MW,所以可以選取的發(fā)電機臺數(shù)有六臺?？紤]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(shù)和氫壓為額定值時與汽輪機的最大連續(xù)出力配合即可。 電氣設備的配置 隔離開關的配置 1． 再出線上專設電抗器的 10KV配電裝置中，黨向不同用戶供電德良輝縣共用同一臺斷路器和一組電抗器時，每回線上裝設出線隔離開關。 2． 接在變壓器因出現(xiàn)或中性點上的避雷器可不裝設隔離開關。 3． 接在母線上的避雷器和電壓互感器以合用一組隔離開關。 4． 斷路器的兩側均應配置隔離開關，以便在斷路器檢修是隔離電源。 5． 中性點接地的普通型變壓器均應通過隔離開關接地。 接地刀閘的配置 為保證電器和母線的檢修安全， 35KV 及以上沒斷母線根據(jù)長度宜安裝 1~2組接地刀閘，兩組接地刀閘間的距離應盡量保持適中。母線的接地刀閘宜安裝在母線電壓互感器的隔離開關上，也可裝于其它回路母線隔離開關的基座 上。 電壓互感器的配置 1． 電壓互感器的數(shù)量和配置與主界限方式有關，并應滿足測量，保護，同期和自動裝置的要求。電壓互感器的配置應能保正在運行方式改變時，保護裝置不得失壓。 2． 6~220KV電壓等級的每組主母線上的三項上裝設電壓互感器。 3． 當需要監(jiān)視和檢測線路側有無典雅時，出線側的一相上應安裝電壓互感器。 4． 當需要在 330KV 及以下主變壓器回路中提取電壓時，可盡量利用變壓器電容 式套管上的電壓抽取裝置。 電流互感器的配置 1． 凡裝有斷路器的回路均應安裝電流互感器，其數(shù)量應滿 足測量儀表，保護和自動裝置。 2． 再在未裝設斷路器的變壓器的中性點變壓器出口橋形接線的跨條上也裝設電流互感器。 3． 對直接接地系統(tǒng) ，一般按三相配置。對非直接接地系統(tǒng)，以具體要求按兩項或三相配置。 避雷器的配置 1． 配電裝置的每相母線上，應裝設避雷器，但進出線都裝設避雷器是除外。 2． 220KV及一線變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時 ，應在變壓器附近增設避雷器。 3． 三繞組變壓器低壓側的一相上宜安裝一臺避雷器。 4． 直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為分級絕緣且安裝有隔離開關時，變壓器中性點應裝設避 雷器。 第三章 電氣主接線設計 發(fā)電廠和變電所的