【導(dǎo)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(fèi)系統(tǒng)。能供應(yīng)到各負(fù)荷中心?；鹆Ρ疚闹饕瓿闪穗姎庵鹘泳€的方案設(shè)計(jì)及其經(jīng)濟(jì)型分析，主要電氣設(shè)備的選擇，包括主變壓器的容量計(jì)算。在發(fā)電廠短路電流計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行配電裝置的選型方案。在火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)中，一次回路的設(shè)計(jì)是主體，它是保證供電?？煽啃浴⒔?jīng)濟(jì)性和電能質(zhì)量的關(guān)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(yù)設(shè)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(shè)計(jì)···················&#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(jī)回路 maxI 取 倍的發(fā)電機(jī)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(luò)回路 一般可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的額定電流，本次計(jì)算中取變壓器的額定電流 ? ?max ??。 高壓斷路器的選擇與校驗(yàn) 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(zhǎng)，運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠，壽命長(zhǎng)。 (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(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間的短路電流周期分量 ptI ，簡(jiǎn)化計(jì)算可用 39。39。Nbr II ? 進(jìn)行選擇。 39。39。Nbr II ? （ 53） ? ?39。39。 14 .71 9 kV AI ? (4)短路關(guān) 合電流的選擇 斷路器的額定關(guān)合電流 NclI 不應(yīng)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(jìn)行快速自動(dòng)重合閘，并帶有 LRB220 型電流互感器，供測(cè)量保護(hù)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(jì)電流 500kA 以上。其技術(shù)數(shù)據(jù)見表 51。 表 51 LW220型高壓六氟化硫斷路器技術(shù)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(dòng)穩(wěn)定電 流峰值（ kA） 固有分閘 時(shí)間 （ s） 額定閉合 電流 (kA) 額定開斷電 流 (kA) 220 1600 40 100 100 40 (5)動(dòng)穩(wěn) 定校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)式為 shes ii ? （ 54） ? ?es 100 kVAi ? ； ? ?sh 38 .51 kV Ai ? 滿足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)式，校驗(yàn)合格。 (6)熱穩(wěn)定 校驗(yàn) 設(shè)保護(hù)裝置后備保護(hù)時(shí)間為 ，則短路計(jì)算時(shí)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(yīng) )skA( 22p2k ????? ? tIQ )skA(4800340 222t ????tI 動(dòng)穩(wěn)定檢驗(yàn)式為 k2t QtI ? （ 55） 經(jīng)檢驗(yàn)，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)式，校驗(yàn)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(guān)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(shù)數(shù)據(jù)見表 55。 表 55 LW220型高壓六氟化硫斷路器技術(shù)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(dòng)穩(wěn)定電流峰值（ kA） 固有分閘 時(shí)間（ s） 額定閉合 電流 (kA) 額定 開斷電 流 (kA) 220 1600 40 100 100 40 (4)動(dòng)穩(wěn)定與熱 穩(wěn)定校驗(yàn)過程與變壓器回路相似，此處不再做詳細(xì)敘述。 隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn) 1． 變壓器回路 (1)隔離開關(guān)種類和型式的選擇 擬選定 GW6系列高壓隔離開關(guān)， GW6系列隔離開關(guān)是單柱式三相交流 50Hz的戶外輸電設(shè)備，俗稱剪刀式隔離開關(guān)，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(diǎn) [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(guān)，技術(shù)數(shù)據(jù)見表 56。 表 56 GW6220D型隔離開關(guān)技術(shù)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(dòng)穩(wěn)定電流峰值（ kA） 220 2021 40 100 (3)動(dòng)穩(wěn)定校 驗(yàn) ? ?es 100 kVAi ? ； ? ?sh 38 .51 kV Ai ? 滿足動(dòng)穩(wěn)定校 驗(yàn)式，校驗(yàn)合格。 (4)熱穩(wěn)定校驗(yàn) )skA( 2k ??Q )skA(4800340 222t ????tI 滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)式，校驗(yàn)合格。 2．母線聯(lián)絡(luò)回路 (1)種類和型式的選 擇 擬選定 GW6 系列高壓隔離開關(guān)。 (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(guān)，技術(shù)數(shù)據(jù) 見表 510。 表 510 GW6220D型隔離開關(guān)技術(shù)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(dòng)穩(wěn)定電流峰值（ kA） 220 2021 40 100 (3)動(dòng)穩(wěn)定與熱穩(wěn)定校驗(yàn)過程同變壓器回 路相似，此處不再做詳細(xì)說明。 導(dǎo)體的選擇與校驗(yàn) 1． 220kV母線 (1)導(dǎo)體截面選 擇 按導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇 almax KII ? )A( a xal ??? KII 按照導(dǎo)體最大持續(xù)工作電流 maxI ,依照《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取截面為 539mm2圓管形鋁錳合金導(dǎo)體 ,其技術(shù)數(shù)據(jù) 如 表 518 所示。 表 518 圓管形鋁錳合金導(dǎo)體參數(shù)表 27 導(dǎo)體尺寸 D1/D2 (mm) 導(dǎo)體截面（ mm2） 導(dǎo)體最高允許溫度為下值時(shí)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(dāng) 導(dǎo)體允許溫度為 +70℃ 和不計(jì)日照時(shí)， K 值可以用下試計(jì)算 溫度修正系數(shù)為 0alal ?? ?? ???K 式中 al? — 導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許最高溫度 ，為 70℃ ? — 導(dǎo)體裝地點(diǎn)實(shí)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(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流 )A( a xal ??? II (3)熱穩(wěn)定 校驗(yàn) fkwh fkm in 1 KQCAA KQS ??? )mm(.2478 2?? 所選導(dǎo)體截面積為 539 )mm( 2 ，滿足要求。 (4)動(dòng)穩(wěn)定 校驗(yàn) 由手冊(cè)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(cè)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(dòng)力產(chǎn)生的水平彎矩 sdM 為 2sd d 5 f l? ? ? ? ? 10 ? ? ? ?137(N/m) 短路電動(dòng)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(fēng)速產(chǎn)生的風(fēng)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(shí)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(yīng)力 d? 為 )cm/N( 2dd ????? WM? 鋁錳合金的最大允許應(yīng)力 8820 2N/cm ， 因而 滿足要求。 2．變壓器 引出線 (1)導(dǎo)體 選型 擬選用鋼芯 鋁絞線。 (2)導(dǎo)體截 面選擇 按經(jīng)濟(jì)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(biāo)稱面積為鋁 800 2mm ，允許 載流量為 1330A，外徑為 。 校驗(yàn)過程與出線相似，此處不再做詳細(xì)說明。 3．發(fā)電機(jī) 引出線 200MW及以上容量發(fā)電機(jī)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(diǎn)接地設(shè)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(shí)導(dǎo)體和外殼所受的電動(dòng)力。本次設(shè)計(jì)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(shù)數(shù)據(jù)見表 519。 表 519 自冷式封閉母線技術(shù)數(shù)據(jù) 額定 電流 /A 絕緣子電壓 /kV 導(dǎo) 體 直徑 /mm 導(dǎo) 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(shè)計(jì)的題目是“ 4 200MW 火力發(fā)電廠電氣一次部分設(shè)計(jì)”。在這次設(shè)計(jì)中的發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)為四臺(tái)，裝機(jī)容量為 4 200MW? ；機(jī)組年利用小時(shí)數(shù) max 6000h?? ，廠用電 %8??p ，發(fā)電機(jī)的額定功率因數(shù) ??G 。 所設(shè)計(jì)的火電廠電氣部分具有可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性，并能滿足工程建設(shè)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(yùn)行檢修方便且具有經(jīng)濟(jì)性和擴(kuò)建的可能性等特點(diǎn)。所選主變壓器經(jīng)濟(jì)、合理。進(jìn)短路電流計(jì)算，一般需要計(jì)算短路電流基頻交流分量的初始值，本設(shè)計(jì)中采用的是計(jì)算曲線法，其反映短路電流周期分量同計(jì)算電抗和時(shí)間的函數(shù)關(guān)系的一組曲線，可以利用計(jì)算曲線查出短路瞬間和短路后任意時(shí)刻該電源向短路點(diǎn)提供的短路電流周期分量的數(shù)值。電氣設(shè)備 的選擇條件包括兩大部分：一是電氣設(shè)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(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定；二是根據(jù)不同電氣設(shè)備的特點(diǎn)而提出的選擇和校驗(yàn)項(xiàng)目。防雷保護(hù)中采用雙避雷線對(duì)輸電線路進(jìn)行保護(hù)，選用金屬氧化物避雷器對(duì)變壓器中性點(diǎn)、母線及發(fā)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。 31 參考文獻(xiàn) [1] GB506602021大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范 [S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社， 2021. [2] 熊信銀 .發(fā)電廠電氣部分 [M]. 北京：中國(guó)電力出版社， 2021， 102112. [3] 胡志光 .火電廠電氣設(shè)備及運(yùn)行 [M]. 北京： 中國(guó)電力出版社， 2021， 4056. [4] Venison V A. Transient Processes in Electrical Power Systems[M].Mir Publishers,1980. [5] 錢亢木 .大型火力發(fā)電廠廠用電系統(tǒng) [M]. 北京：中國(guó)電力出版社， 2021， 2653． [6] , Relaying for Power Systems[M].NewYork Research Study Press,1998. [7] 李梅蘭，李麗嬌 .發(fā)電廠變電所畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 [M]. 北京：中國(guó)電力出版社， 2021， 1520． [8] 姜?jiǎng)倮?.淺談火力發(fā)電廠電氣一次的部分設(shè)計(jì) [J].黑龍江科技信息 ,2021(28):5860. [9] 房俊龍 .電力系統(tǒng)分析 [M]. 北京：中國(guó)水利水電出版社， 2021， 167168． [10] 電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) ：電氣 一次部分 . 北京 ： 中國(guó)電力出版社 ， 2021. [11] 鄒穎博，鄭偉 .戈蘭灘水電站工程電氣一次設(shè)計(jì) [J].水利水電工程設(shè)計(jì)， 2021（ S1） . [12] DL/T53522021高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程 [S]. 北京： 中國(guó)電力出版社 ， 2021． [13] 王兆云 .基于平坡電站電氣一次設(shè)計(jì)的技術(shù)研究 [J].云南水力發(fā)電， 2021（ 18） . [14] Cate Jones. Birchwood Power Facility[J].(3): 4953. [15] 沈方麗 ,王卓 .火力發(fā)電廠直流電源系統(tǒng) [J].火電廠機(jī)電技術(shù) .2021,12(2)： 6366. [16] 楊冠程 .電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理 [M]. 北京 ： 中國(guó)電力出版社 ， 2021， 2377． [17] 趙智大 .高電壓技術(shù) [M]. 北京：中國(guó)電力出版社 ， 2021， 8084. 致 謝 本次設(shè)計(jì)即將畫上一個(gè)句號(hào)，在老師的指導(dǎo)下，我完成了此次課程設(shè)計(jì)。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(shè)計(jì)，讓我對(duì)所學(xué)的知識(shí)有了更深刻的理解。本次設(shè)計(jì)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(shí)常關(guān)注課題的進(jìn)展，及時(shí)地幫助我解決在編寫論文過程中遇到的難點(diǎn)與問題。老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度以及認(rèn)真的工作作風(fēng)，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(shí)時(shí)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(dǎo)和熱心幫助。 雖然本次設(shè)計(jì)并不是十分的完善，它也存在一些缺陷和偏差，但它確實(shí)我這辛苦的成果。這次設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了讓自己獨(dú)立完成一件事，這對(duì)我今后的工作和生活有著重大的意義。 同時(shí)，還要感謝我的同學(xué)，在這次的設(shè)計(jì)中，他們也提出了不少具有建設(shè)性的意見和建議，充實(shí)了我的閱歷。 最后，再一次感謝在本次設(shè)計(jì)中給予我?guī)椭睦蠋熗瑢W(xué)們，謝謝。