【導讀】由發(fā)電、配電、輸電、變電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)。能供應到各負荷中心?；鹆Ρ疚闹饕瓿闪穗姎庵鹘泳€的方案設計及其經(jīng)濟型分析，主要電氣設備的選擇，包括主變壓器的容量計算。在發(fā)電廠短路電流計算的基礎上，進行配電裝置的選型方案。在火力發(fā)電廠電氣部分設計中，一次回路的設計是主體，它是保證供電?？煽啃浴⒔?jīng)濟性和電能質(zhì)量的關鍵，并直接影響著電氣部分的投資。電力工業(yè)的發(fā)展概況···································································1. 發(fā)電廠預設規(guī)模·········································································1. 發(fā)電廠接入系統(tǒng)的原則·································································2. 第2章電氣主接線設計···················&#18

　　

【正文】 1． 變壓器回路 23 maxI 取 倍變壓器的額定電流。 ? ?3NNN2 4 0 1 0 6 2 9 .83 3 2 2 0SI U ?? ? ? ?? ? ?m a x N1. 05 1. 05 62 9. 8 66 1. 29II? ? ? ? ? 2． 發(fā)電機回路 maxI 取 倍的發(fā)電機額定電流。 ? ?3NN2 0 0 1 0 86253 c o s 3 1 5 . 7 5 0 . 8 5NPI U ?? ? ? ?? ? ? ? ?m a x N1. 05 1. 05 86 25 90 56 .2 5II? ? ? ? ? 3． 母線聯(lián)絡回路 一般可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的額定電流，本次計算中取變壓器的額定電流 ? ?max ??。 高壓斷路器的選擇與校驗 1． 變壓器回路 (1)斷路器種類和型式的選擇 擬選定高壓六氟化硫斷路器，不檢修間隔期長，運行穩(wěn)定，安全可靠，壽命長。 (2)額定電壓和電流選擇按下列原則選取 NSN UU ? （ 51） N maxII? （ 52） kV)(220NS ?U ； ? ?max ?? (3)開斷電 流選擇 高壓斷路器的額定開斷電流 NbrI 不應小于實際開斷瞬間的短路電流周期分量 ptI ，簡化計算可用 39。39。Nbr II ? 進行選擇。 39。39。Nbr II ? （ 53） ? ?39。39。 14 .71 9 kV AI ? (4)短路關 合電流的選擇 斷路器的額定關合電流 NclI 不應小于短路電流最大沖擊值 shi 。 shNcl iI ? ? ?sh 38 .51 kV Ai ? 根據(jù)以上所列條件，擬選 LW220 型高壓六氟化硫斷路器， LW220 型高壓六氟化硫斷路器能進行快速自動重合閘，并帶有 LRB220 型電流互感器，供測量保護之用斷路器在最 高工作電壓下，能開斷 120~360MVA 變壓器的電感電流。在最高工作電壓下，能開斷200~400km 空載架空線路的電容電流。斷路器在不檢修情況下，能承受滿容量開斷不大于 10 次或開斷累計電流 500kA 以上。其技術數(shù)據(jù)見表 51。 表 51 LW220型高壓六氟化硫斷路器技術數(shù)據(jù) 額定工作 電壓 （ kV） 額定電流 （ A） 3s 熱穩(wěn)定 電流 （ kA） 額定動穩(wěn)定電 流峰值（ kA） 固有分閘 時間 （ s） 額定閉合 電流 (kA) 額定開斷電 流 (kA) 220 1600 40 100 100 40 (5)動穩(wěn) 定校驗 動穩(wěn)定校驗式為 shes ii ? （ 54） ? ?es 100 kVAi ? ； ? ?sh 38 .51 kV Ai ? 滿足動穩(wěn)定校驗式，校驗合格。 (6)熱穩(wěn)定 校驗 設保護裝置后備保護時間為 ，則短路計算時間 )s( ??????? tttt 短路電流衰減特性 1 ??? ?II? ，由周期分量等值曲線查得 )s( ?t 短路電流熱效應 )skA( 22p2k ????? ? tIQ )skA(4800340 222t ????tI 動穩(wěn)定檢驗式為 k2t QtI ? （ 55） 經(jīng)檢驗，滿足熱穩(wěn)定校驗式，校驗合格。 2．母聯(lián) 斷路器 (1)斷路器種 類和型式的選擇 25 擬選定高壓六氟化硫斷路器。 (2)額定電壓 和電流選擇 NSN UU ? （ 56） N maxII? （ 57） ? ?NS 220 kVU ? ； ? ?max ?? (3)開斷電流與 短路關合電流的選擇同上。 根據(jù)以上條件，擬選 LW220 型高壓六氟化硫斷路器，技術數(shù)據(jù)見表 55。 表 55 LW220型高壓六氟化硫斷路器技術數(shù)據(jù) 額定工作 電壓（ kV） 額定電流 （ A） 3s 熱穩(wěn)定 電流（ kA） 額定動穩(wěn)定電流峰值（ kA） 固有分閘 時間（ s） 額定閉合 電流 (kA) 額定 開斷電 流 (kA) 220 1600 40 100 100 40 (4)動穩(wěn)定與熱 穩(wěn)定校驗過程與變壓器回路相似，此處不再做詳細敘述。 隔離開關的選擇與校驗 1． 變壓器回路 (1)隔離開關種類和型式的選擇 擬選定 GW6系列高壓隔離開關， GW6系列隔離開關是單柱式三相交流 50Hz的戶外輸電設備，俗稱剪刀式隔離開關，分閘后形成垂直方向的絕緣斷口，具有清晰可見，便于監(jiān)視及有效縮小變電所的占地面積等優(yōu)點 [10]。 (2)額定電壓和電流選擇 NSN UU ? ， ? ?NS 220 kVU ? N maxII? ， ? ?max 66 AI ? 根據(jù)以上所列條件，擬選 GW6220D型隔離開關，技術數(shù)據(jù)見表 56。 表 56 GW6220D型隔離開關技術數(shù)據(jù) 額定工作電壓（ kV） 額定電流（ A） 3s 熱穩(wěn)定電流（ kA） 動穩(wěn)定電流峰值（ kA） 220 2021 40 100 (3)動穩(wěn)定校 驗 ? ?es 100 kVAi ? ； ? ?sh 38 .51 kV Ai ? 滿足動穩(wěn)定校 驗式，校驗合格。 (4)熱穩(wěn)定校驗 )skA( 2k ??Q )skA(4800340 222t ????tI 滿足熱穩(wěn)定校驗式，校驗合格。 2．母線聯(lián)絡回路 (1)種類和型式的選 擇 擬選定 GW6 系列高壓隔離開關。 (2)額定電壓和電流選擇 NSN UU ? ， ? ?NS 220 kVU ? N maxII? ， ? ?max AI ? 根據(jù)以上所列條件，擬選 GW6220D型隔離開關，技術數(shù)據(jù) 見表 510。 表 510 GW6220D型隔離開關技術數(shù)據(jù) 額定工作電壓（ kV） 額定電流（ A） 3s 熱穩(wěn)定電流（ kA） 動穩(wěn)定電流峰值（ kA） 220 2021 40 100 (3)動穩(wěn)定與熱穩(wěn)定校驗過程同變壓器回 路相似，此處不再做詳細說明。 導體的選擇與校驗 1． 220kV母線 (1)導體截面選 擇 按導體長期發(fā)熱允許電流選擇 almax KII ? )A( a xal ??? KII 按照導體最大持續(xù)工作電流 maxI ,依照《電力工程電氣設計手冊》選取截面為 539mm2圓管形鋁錳合金導體 ,其技術數(shù)據(jù) 如 表 518 所示。 表 518 圓管形鋁錳合金導體參數(shù)表 27 導體尺寸 D1/D2 (mm) 導體截面（ mm2） 導體最高允許溫度為下值時的截流量（ A） 截面系數(shù) W(cm3) 慣性半徑 ir (cm) 慣性矩 J(cm4) 質(zhì)量 （㎏ /m） 70℃ 80℃ Ф60/54 539 1240 1072 (2)綜合校正系 數(shù) 校 修正 ： 當 導體允許溫度為 +70℃ 和不計日照時， K 值可以用下試計算 溫度修正系數(shù)為 0alal ?? ?? ???K 式中 al? — 導體長期發(fā)熱允許最高溫度 ，為 70℃ ? — 導體裝地點實際環(huán)境溫度 ，取最熱日平均溫度 22℃ 。 7 0 2 2 1 .0 37 0 2 5K ???? 則導體長期發(fā)熱允許電流 )A( a xal ??? II (3)熱穩(wěn)定 校驗 fkwh fkm in 1 KQCAA KQS ??? )mm(.2478 2?? 所選導體截面積為 539 )mm( 2 ，滿足要求。 (4)動穩(wěn)定 校驗 由手冊差得均布荷載最 大彎矩系數(shù)為 ，則母線自重產(chǎn) 生的垂直彎矩 czM 為 cz ??lq ? ?2js 9 .8 0 .1 2 5 0 .8 0 2 1 0 2 9 .8 9 8 .2 5 N / ml ? ? ? ? ? ? 由手冊查得集中荷載最大 彎矩 系數(shù)為 ，則集中荷載產(chǎn)生 的垂直彎矩 cjM 為 cjM? ? ?js0 .1 8 8 9 .8 0 .1 8 8 1 5 1 0 9 .8 2 7 6 .3 6 N / ml? ? ? ? ? ? ? 短路電動力產(chǎn)生的水平彎矩 sdM 為 2sd d 5 f l? ? ? ? ? 10 ? ? ? ?137(N/m) 短路電動力 df 為 df? ia ?? ? ? 21 8 .1 51 .7 6 0 .5 8300? ? ?(kg/m) 在內(nèi)過電壓情況下的風速產(chǎn)生的風壓 y39。f 為 39。yf ? 2y y 1 16vd k D? ? ? ? 2151 1. 2 0. 1 16? ? ? ?(kg/m) 水平彎矩 sj39。M 39。2s j y js0 .1 2 5 9 .8M f l? ? ? ? ?‘ 10 ? ? ? ?(N/m) 短路狀態(tài)時母線所受的最大彎矩 dM 2cjcz2sj39。sdd )()( MMMMM ???? 22( 9 8 .2 5 2 7 6 .0 3 ) ( 1 3 7 .2 2 0 7 .0 3 )? ? ? ? ?(N/m) 應力 d? 為 )cm/N( 2dd ????? WM? 鋁錳合金的最大允許應力 8820 2N/cm ， 因而 滿足要求。 2．變壓器 引出線 (1)導體 選型 擬選用鋼芯 鋁絞線。 (2)導體截 面選擇 按經(jīng)濟電流密度來選擇 )mm( 2m a xJ ??? IS 還需滿足條件 almax KII ? )A( a xal ??? KII 選擇 LGJ800 型鋼芯鋁合金絞線，標稱面積為鋁 800 2mm ，允許 載流量為 1330A，外徑為 。 校驗過程與出線相似，此處不再做詳細說明。 3．發(fā)電機 引出線 200MW及以上容量發(fā)電機的引出線以及至高壓廠用工作變壓器、電壓互感器和避雷器柜、中性點接地設備柜等的分支線均采用全連式分相封閉母線，有效地防止了相間短 29 路和消除周圍鋼構(gòu)件的渦流發(fā)熱，也減少了母線短路時導體和外殼所受的電動力。本次設計中采用自冷式封閉母線，可安裝微正壓充氣裝置，向殼內(nèi)提供干燥清潔的空氣，其技術數(shù)據(jù)見表 519。 表 519 自冷式封閉母線技術數(shù)據(jù) 額定 電流 /A 絕緣子電壓 /kV 導 體 直徑 /mm 導 體 厚度 /mm 外殼直徑 /mm 外殼厚度/mm 相間中心距離 /mm 主回路 10000 20 400 12 850 7 1200 廠用分支 1200 20 150 10 600 5 850 結(jié) 論 本次畢業(yè)設計的題目是“ 4 200MW 火力發(fā)電廠電氣一次部分設計”。在這次設計中的發(fā)電機臺數(shù)為四臺，裝機容量為 4 200MW? ；機組年利用小時數(shù) max 6000h?? ，廠用電 %8??p ，發(fā)電機的額定功率因數(shù) ??G 。 所設計的火電廠電氣部分具有可靠性、靈活性、經(jīng)濟性，并能滿足工程建設規(guī)模要求。采用的電氣主接線具有供電可靠、調(diào)度靈活、運行檢修方便且具有經(jīng)濟性和擴建的可能性等特點。所選主變壓器經(jīng)濟、合理。進短路電流計算，一般需要計算短路電流基頻交流分量的初始值，本設計中采用的是計算曲線法，其反映短路電流周期分量同計算電抗和時間的函數(shù)關系的一組曲線，可以利用計算曲線查出短路瞬間和短路后任意時刻該電源向短路點提供的短路電流周期分量的數(shù)值。電氣設備 的選擇條件包括兩大部分：一是電氣設備所必須滿足的基本條件，即按正常工作條件選擇，并按短路狀態(tài)校驗動、熱穩(wěn)定；二是根據(jù)不同電氣設備的特點而提出的選擇和校驗項目。防雷保護中采用雙避雷線對輸電線路進行保護，選用金屬氧化物避雷器對變壓器中性點、母線及發(fā)電機進行保護。 31 參考文獻 [1] GB506602021大中型火力發(fā)電廠設計規(guī)范 [S].北京：中國計劃出版社， 2021. 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[16] 楊冠程 .電力系統(tǒng)自動裝置原理 [M]. 北京 ： 中國電力出版社 ， 2021， 2377． [17] 趙智大 .高電壓技術 [M]. 北京：中國電力出版社 ， 2021， 8084. 致 謝 本次設計即將畫上一個句號，在老師的指導下，我完成了此次課程設計。經(jīng)過兩周的努力，我終于將成果的終稿呈現(xiàn)在大家面前，通過本次設計，讓我對所學的知識有了更深刻的理解。本次設計從選題、材料收集到論文的編寫，都傾注了老師大量的心血。老師時常關注課題的進展，及時地幫助我解決在編寫論文過程中遇到的難點與問題。老師淵博的知識、嚴謹?shù)膽B(tài)度以及認真的工作作風，不僅讓我在這兩周來受益匪淺，更讓我在以后的工作崗位上時時不忘老師的這種 態(tài)度和精神。在此，我要再次衷心的感謝老師的悉心指導和熱心幫助。 雖然本次設計并不是十分的完善，它也存在一些缺陷和偏差，但它確實我這辛苦的成果。這次設計讓我學會了讓自己獨立完成一件事，這對我今后的工作和生活有著重大的意義。 同時，還要感謝我的同學，在這次的設計中，他們也提出了不少具有建設性的意見和建議，充實了我的閱歷。 最后，再一次感謝在本次設計中給予我?guī)椭睦蠋熗瑢W們，謝謝。