【導讀】主的火力發(fā)電廠也屬于我國電力系統(tǒng)的大型主力發(fā)電廠。要求，從而得到不同的結果。采用CAD繪制指定的圖紙。2．熟練掌握AutoCAD繪圖軟件；3．根據(jù)原始資料，通過相應的分析、計算和比較，確定電氣主接線方案，4．與廠用電部分配合，完成畢業(yè)設計論文的寫作和圖紙繪制；5．總結課題，并通過畢業(yè)論文答辯。2．英文翻譯內(nèi)容：原文和譯文；3．學校要求提交的其他設計文件和材料。[1]范錫普.發(fā)電廠電氣部分[M]，中國電力出版社，1992，102-129，168-206.[3]西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊[M]，中國電力出版社，[6]胡志光.火電廠電氣設備及運行[M]，中國電力出版社，2021.[7]郭啟全.AutoCAD2021基礎教程[M]，北京理工大學，2021.[8]鄭忠.新編工廠電氣設備手冊[M],兵器工業(yè)出版社,1994.[9]涂光瑜.汽輪發(fā)電機及電氣設備[M],中國電力出版社,1998,179-288.

　　

【正文】 (1?? ) ? 714353kVA （ 22） 所以選擇 SFP7750000/220 變壓器，具體參數(shù)見表 21： 第 8 頁 共 40 頁 型 號 SFP750000/220 連接組別 YNd,11 額定容量 （ kVA） 額定電壓（ kV） 空載損耗 （ kW） 短路損耗 （ kW） 空載電流 （ %） 阻抗電壓 （ %） 高 壓 低 壓 750000 220/242 20 270 630 14 2600MW 火電廠電氣主接線與設備布置方案設計 表 21 SFP750000/220 參數(shù) 廠用變臺數(shù)、容量和型式的確定 工作變壓器的臺數(shù)和型式的確定 工作變壓器的臺數(shù)和型式主要與高壓廠用母線的段數(shù)有關，而母線的段數(shù)又與高壓 廠用母線的電壓等級有關。當只有 6KV 或 10KV 一種電壓等級時，一般分 2 段；對于 200MW 以上機組可分 4 段。當只有 6KV 或 10kV 一種電壓等級時，高壓廠用工作變壓 器可選用 1 臺全容量的低壓分裂繞組變壓器，兩個分裂支路分別供 2 段母線；或選用 2 臺 50%容量的雙繞組變壓器，分別供 2 段母線。對于 200MW 以上機組，高壓廠用工作 變壓器可選用 2 臺低壓分裂繞組變壓器，分別供 4 段母線 。因此，此發(fā)電廠高壓廠用電 按 2 臺工作分裂繞組變壓器和 1 臺備用變壓器設置。 廠用變壓器的容量的確定 廠用變壓器的容量必須滿足廠用電機械從電源獲得足夠的功率。因此，對高壓廠用 工作變壓器的容量按高壓廠用計算負荷的 110%與低壓廠用計算負荷之和進行選擇；而 低壓廠用工作變壓器的容量應留有 10%左右的裕度。 1）高壓廠用工作變壓器的容量。當為雙繞組變壓器時按下試選擇容量 S T?? H?? S L 式中： ST 為高壓廠用計算負荷之和； SL 為低壓廠用計算負荷之和。 當選用低壓繞組分裂繞組變壓器時，其各繞組容量應滿足 （ 23） 高壓繞組 低壓分裂繞組 S1N???? S C?? S r S 2N?? S C SC?? H?? S L 第 9 頁 共 40 頁 （ 24） （ 25） （ 26） 2600MW 火電廠電氣主接線與設備布置方案設計 式中： S1N 為廠用變壓器高壓繞組額定容量（ kVA）； S 2 N 為廠用變壓器分裂繞組額 定容量（ kVA）； S C 為廠用變壓器分裂繞組計算負（ kVA） 。 S r 為分裂繞組兩分支重復計 算負荷（ kVA）。 2）高壓廠用備用變壓器容量。高壓廠用備用變壓器或啟動變壓器應與最大一臺低 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變壓器 容量相同。 3）低壓廠用工作變壓器容量?？砂聪率竭x擇變壓器容量 K θ S?? S L （ 27） 式中： S 為低壓廠用變壓器容量（ kVA）； Kθ 為變壓器溫度修正系數(shù)，一般對裝于屋外 或由屋外進風小間內(nèi)的變壓器，可取 K θ =1，但宜將小間進出風溫度控制在 10℃ 以內(nèi)， 對由主廠房進風小間內(nèi)的變壓器，當溫度變化較大時，隨地區(qū)而異，應當考慮溫度進行 修正。 廠用變壓器容量的選擇，除了考慮所接負荷的因素外還應該考慮 :電動機自啟動時 的電壓降 。變壓器低壓側短路容量 。留有一定的裕度。 第 10 頁 共 40 頁 2600MW 火電廠電氣主接線與設備布置方案設計 3 最大持續(xù)工作電流及短路計算 盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全 相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電氣設備要能可靠的工作，必須按正常工作條 件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定 [4]。 各回路最大持續(xù)工作電流 電氣設備的額定電流 I N 應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流 I 。根據(jù)公式（ 31）可以計算出各回路最大持續(xù)工作電流。 I = Smax 3U n （ 31） 其中： Smax 為所統(tǒng)計各電壓側負荷容量， Un 為各電壓級額定電壓。 短路電流計算點的確定和短路電流計算結果 短路電流計算的目的 在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一方案是否要采用限制短路 電流的措施，均需進行短路電流的計算；在選擇電氣設備時，為了保證電氣設備在正常 運行和故障狀況下都能安全可靠的工作，同時要節(jié)約資金，這就需要按短路情況進行安 全校驗；在選擇屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線的相間和相對于地的安 全距離；接地裝置的設計也需要用短路電流；在選擇繼電保護和整定計算時需要短路電 流 [5]。 電氣設備基本假定 短路電流實用計算中，采用以下假設條件和原則： 1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行。 2）所有電源的電動勢相位角相同。 第 11 頁 共 40 頁 2600MW 火電廠電氣主接線與設備布置方案設計 3）系統(tǒng)中的同步和異步電機為理想電機，不考慮電機飽和、磁滯、渦流及導體集 膚效應等影響；轉(zhuǎn)子結構完全對稱；定子三相繞組空間相差 120176。電氣角。 4）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小變 化。 5）電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行，其中 50%負荷接在高壓母線上， 50% 負荷接在系統(tǒng)側。 6）同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置（包括強行勵磁）。 7）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。 8）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。 9）除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡的短路電流外，元件的電阻都略去 不計。 10）元件的計算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。 11）輸電線路的電容略去不計。 12）用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線 [5]。 短路電流計算的一般規(guī)定 1）驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按本工 程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成的 5~10 年）。確定短路電流時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅在切 換過程中可能并列運行的接線方式。 2）選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡中，應考慮具有反饋作用的 異步電動機的影響。 3）選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應選擇在正常接線方式 時短路電流為最大的地點。對電抗器的 6~10kV 出線與廠用分支線回路，除其母線與母 線隔離開關之間隔板前 的引線和套管的計算短路點應選擇在電抗器前外，其余導體和電 器的計算短路點一般選擇在電抗器后。 4）計算短路電流時所用的接線方式，應是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式 （即最大運行方式）。 第 12 頁 共 40 頁 2600MW 火電廠電氣主接線與設備布置方案設計 5）導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。若發(fā) 電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地 短路較三相短路嚴重時，則應按嚴重情況計算校驗。 6）短路計算點為通過電器設備的短路電流為最大的地點 [5]。 為此，結合本設計任務書只要求對一次主設備選擇和校驗計算，而無須進行繼電保 護裝置選擇和進行整定計算等其它任務。本設計只按三相短路進行短路電流計算，并選 擇在 220kV 母線和發(fā)電機出口這兩個短路點進行短路計算。 第 13 頁 共 40 頁 序 號 電器名稱 額定 電壓 （ kV） 額定電 流（ A） 機械負 荷（ N） 額定開 斷電流 （ kA） 短路穩(wěn)定性 絕緣 水平 熱穩(wěn)定 動穩(wěn)定 1 高壓斷路器 √ √ √ √ √ √ √ 2 隔離開關 √ √ √ √ √ √ 3 電壓互感器 √ √ √ 4 電流互感器 √ √ √ √ √ √ 5 限流電抗器 √ √ √ √ √ √ 6 避雷器 √ √ √ 7 絕緣子 √ √ √ 2600MW 火電廠電氣主接線與設備布置方案設計 4 主要電氣設備選擇 電氣選擇的一般原則為： 1）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展； 2）應按當?shù)丨h(huán)境條件校驗； 3）應力求技術先進和經(jīng)濟合理； 4）與整個工程的建設標準應協(xié)調(diào)一致； 5）同類設備應盡量減少品種。選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生電 壓、過電流的情況下保持正常運行 [4]。 各種高壓電器的一般技術條件如下表 41 所示。 表 41 各種高壓電器的一般技術條件 高壓斷路器的選擇說明 1）額定電壓： 斷路器的額定電壓，應不小于所在電網(wǎng)的額定電壓，即 Ug（電網(wǎng)工作電壓） ?Un 第 14 頁 共 40 頁 （ 41） 2600MW 火電廠電氣主接線與設備布置方案設計 2）額定電流： 斷路器的額定電流應不小于回路的持續(xù)工作電流，即 3）開斷電流： I gmax（最大持續(xù)電流） ?In Id t?Ikd（或 Sdt?Skd） （ 42） （ 43） 其中： I dt 為斷路器實際開斷時間 t 秒的短路電流周期分量 Sd t 為斷路器 t 秒的開斷容量 I kd 為斷路器的額定開斷電流 Skd 為斷路器的額定開斷容量 4）動穩(wěn)定： 所謂動穩(wěn)定校驗系指在沖擊電流作用下，斷路器的載流部分多產(chǎn)生的電動力是否能 導致斷路器的損壞。為防止這種破壞，斷路器極限電流必須大于三相短路時通過斷路器 的沖擊電流，即 ich?imax （ 44） 式中： imax 為斷路器極限通過電流峰值 ich 為三相短路電流沖擊值 5）熱穩(wěn)定：所謂熱穩(wěn)定校驗系指穩(wěn)態(tài)短路電流在假想時間內(nèi)通過斷路器時，其各 部分的發(fā)熱量不會超過規(guī)定的最大允許溫度，即 I??2tdz?It2t （ 45） 式中： I?為穩(wěn)態(tài)三相短路電流 tdz 為短路電流發(fā)熱等值時間 I t為斷路器 t 秒熱穩(wěn)定電流 6）按構造型式選擇： 在相同技術參數(shù)的條件下，有各種型式的短路器，如多油斷路器、少油斷路器、 空氣斷路器、 SF6 斷路器等。要根據(jù)配電裝置的工作條件和要求，結合各斷路器的特點 來選用。 a、少油斷路器的特點是油量少，重量輕，不用采取特殊的防火防爆措施。 其尺寸小、占地面積小，造價低。因此，凡是在技術上能滿足要求的場合應優(yōu)先采用。 第 15 頁 共 40 頁 2600MW 火電廠電氣主接線與設備布置方案設計 但少油斷路器由于油量少，在低溫下易于凝凍，故不適宜嚴寒地區(qū)低溫下運行，也不適 于多次重合的場合。 b、空氣斷路器的特點是無油不會起火而且其動作速度快，斷路時間短，斷流容量 大，適用于多次重合的場合。但是，其結構復雜，附有一套壓縮空氣裝置，價格高。因 此，只在要求動作速度快，多次重合的情況下，才選用空氣斷路器。 c、 SF6 斷路器的特點滅弧性能好，斷流容量大，檢修期長，結構緊湊，占地面積小， 有益于變電所小型化。但是設備價格高，在封閉不好的情況下，在斷路器周圍環(huán)境中易 于沉積 SF6 氣體，并需進行充氣 [4]。 考慮到可靠性、經(jīng)濟性，方便運行維護和實現(xiàn)變電所設備的無油化目標，故在 220kV 側采用六氟化硫斷路器、 6kV 側采用真空斷路器。 隔離開關的選擇 1）額定電壓： 斷路器的額定電壓，應不小于所在電網(wǎng)的額定電壓，即 Ug（電網(wǎng)工作電壓） ?Un 2）額定電流： 斷路器的額定電流應不小于回路的持續(xù)工作電流，即 I gmax（最大持續(xù)電流） ?In （ 47） （ 48） 3）動穩(wěn)定： 所謂動穩(wěn)定校驗系指在沖擊電流作用下，斷路器的載流部分多產(chǎn)生的電動力是否能 導致斷路器的損壞。為防止這種破壞，斷路器極限電流必須大于三相短路時通過斷路器 的沖擊電流，即 i ch?i max （ 49） 式中： imax 為斷路器極限通過電流峰值 ich 為三相短路電流沖擊值 4）熱穩(wěn)定：所謂熱穩(wěn)定校驗系指穩(wěn)態(tài)短路電流在假想時間內(nèi)通過斷路器時，其各 部分的發(fā)熱量不會超過規(guī)定的最大允許溫度，即 I??2tdz?It2t 式中： I?為穩(wěn)態(tài)三相短路電流 tdz 為短路電流發(fā)熱等值時間 第 16 頁 共 40 頁 （ 410） 2600MW 火電廠電氣主接線與設備布置方案設計 It 為斷路器 t 秒熱穩(wěn)定電流 母線的選擇 母線在電力系統(tǒng)中主要擔任傳輸功率的重要任務，電力系統(tǒng)的主接線也需要用母線 來匯集和分散電功率，在發(fā)電廠、變電所及輸電線路中，所用導體有裸導體，硬鋁母線 及電力電纜等，由于電壓等級及要求 不同，所使用導體的類型也不相同。 220kV 母線的選擇 1）按最大持續(xù)工作電流選擇導線截面 S ，即 I g? max?? K θ I y （ 411） 其中： I y 為相應某一母線布置方式和環(huán)境溫度為 +25℃ 時的導體長期允許載流量 Kθ 為溫度修正系數(shù)當導體允許最高溫度為 +70℃ 和不計日照時， K 值可用下式計算 K θ??? ?al?????? al????0 （ 412） 式中， ??al 、 ?? 分別為導體長期發(fā)熱允許最高溫度和導體安裝地點實際溫度環(huán)境溫度， ?0 為導體額定載流量的基準溫度。 2）按經(jīng)濟電流密度 J 選擇 在選擇導體截面 S 時，除配電裝置的匯流母線、廠用電動機的電纜等外，長度在 20 m 以上的導體，其截面 S 一般按經(jīng)濟電流密度選擇。即 S j??? I g .max J （ 413） 其中： J 為導體的經(jīng)濟電流密度（ mm2） 按此條件選擇的導體截面 S ，應盡量接近經(jīng)濟計算截面 S j 。當無合適規(guī)格導體時， 允許小于 S j 。 3）熱穩(wěn)定校驗： 熱穩(wěn)定校驗公式為： S?? Smin??? I???C tdz （ 414） 第 17 頁 共 40 頁 2600MW 火電廠電氣主接線與設備布置方案設計 其中： S min 為根據(jù)熱穩(wěn)定決定的導體最小允許截面（ mm2） C 為熱穩(wěn)定系數(shù) I?? 為穩(wěn)態(tài)短路電流（ kA） tdz 為短路電流等值時間（ S） 4）動穩(wěn)定校驗 : ? max???? y （ 415） 其中： ?? y為母線材料的允許應力，銅為 1400 N/cm 2 ，鋁為 500~700 N/cm 2 ，鋼為 1000 N/cm 2，鋁鎂系為 8820 N/cm 2。 ? max 為作用在母線上的最大計算應力。 發(fā)電機出口封閉母線的選擇 對功率為 200MW 及以上的發(fā)電機引出線、廠用電源等分支線，為避免相間短路和 減少導體對鄰近鋼構的感應發(fā)熱，宜采用全連式分相封閉母線；對廠用高壓變壓器高壓 側不設斷路器，為提高廠用電系統(tǒng)的供電可靠性，由廠用高壓變壓器低壓側至廠用高壓 配電裝置宜采用共箱封閉母線。如選定型產(chǎn)品，將提供有關的額定電壓、電流和動穩(wěn)定 等參數(shù)，可按電氣設備選擇的一般原則進行選擇和校驗。如選用非定型封閉母線，應進 行導體和外殼發(fā)熱，應力及絕緣子抗彎的計算，并進行共振校驗。 封閉母線，就是將載流量導體用金屬外殼加以保護，保護外殼用非磁性材料制成。 三相載流導體合用一個金屬外殼，但相間有金屬隔板的稱為合相封閉母線。各相各有一 個單獨的金屬外殼的稱為分相封閉母線，分相封閉母線有利于通風散熱，也便于安裝檢 修，還可以減少相鄰磁場間的相互影響 [4]。 封閉母線 的主要優(yōu)點： a、消除了外來因素造成母線相間短路的可能性，使運行安全可靠，維護工作量小。 b、封閉母線由工廠成套制造，運到現(xiàn)場進行組裝，施工簡單迅速。 絕緣子和穿墻套管的選擇說明 型式選擇 第 18 頁 共 40 頁 2600MW 火電廠電氣主接線與設備布置方案設計 根據(jù)裝置地點、環(huán)境，選擇屋內(nèi)、屋外或防污式及滿足使用要求的產(chǎn)品型式。一般 屋外采用聯(lián)合膠裝多棱式，屋外采用棒式，需要倒裝時，采用懸掛式。 額定電壓選擇 無論支持絕緣子或套管均要負荷產(chǎn)品額定電壓大于或等于所在電網(wǎng)電壓要求。 穿墻套管的額定電流選擇與窗口尺寸的配合 具有倒替的穿墻套管額定電流 I N 應大于或等于回路中最大持續(xù)工作電流 I max ，當環(huán) 境溫度為 θ ，導體溫度為 ?al ，額定環(huán)境溫度 ? 0 為＋ 25℃ ， I N 應按照一下公式修正 ? al????? I?? I max （ 416） 母線型穿墻套管，只需保證套管的型式與穿過母線的窗口尺寸配合即可。 穿墻套管的熱穩(wěn)定校驗 具有導體的套管，應對導體校驗熱穩(wěn)定，其套管的熱穩(wěn)定能力 I t2 t ，應大于或等于短 路電流通過套管所產(chǎn)生的熱效應 Qk ，即 I t2t?? Qk 。母線型穿墻套管無需熱穩(wěn)定校驗。 動穩(wěn)定校驗 無論是支持絕緣子或套管均要進行動穩(wěn)定校驗。布置在同一平面內(nèi)三相導體，在發(fā) 生短路時，支持絕緣子（或套管）所受的力為該絕緣子相鄰跨導體上電動力的平均值。 例如某一絕緣子所受電動力 Fmax 為