【導(dǎo)讀】本論文是對(duì)發(fā)電廠廠用電進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要運(yùn)用發(fā)電廠電氣部分，電力系統(tǒng)分析，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)等專業(yè)知識(shí)完成。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容包括廠用電接線設(shè)計(jì)，負(fù)荷分析計(jì)。算，變壓器選擇，電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)校驗(yàn)，繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，防雷設(shè)計(jì)等。路點(diǎn)進(jìn)行短路電流計(jì)算，根據(jù)防雷保護(hù)要求確定避雷器，最后繪制了廠用電接線圖。

　　

【正文】 A)； ?mS 為全部電動(dòng)機(jī)總?cè)萘?(KV A)； avK 為電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)電流平均倍數(shù)，對(duì)備用電源一般當(dāng)快速切換時(shí)可取 ，慢速切換時(shí)可取 5。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 將 (34)帶入 (33)，得到廠用電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)開始瞬間廠用高壓母線電壓為 ????? mtmtm SxUxx xUU**0****0*1* 1 (35) 其中 ?? cos* t mavm S PKS ?? ? (36) 式中： ?mP 為參加自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)功率 (KW)； ??cos — 電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)的乘積，一般取 。 (2)電動(dòng)機(jī)串聯(lián)自啟動(dòng)母線電壓校驗(yàn) 電動(dòng)機(jī)經(jīng)廠用高壓變壓器和低壓變壓器串聯(lián)自啟動(dòng)母線電壓校驗(yàn)。如圖 33表示廠用高、低壓變壓器串聯(lián)，高、低壓電動(dòng)機(jī)同事自啟動(dòng)得等值電路。假設(shè)高壓母線已帶有負(fù)荷 0S ，自啟動(dòng)過程中 0S 繼續(xù)運(yùn)行。在這種情況下，對(duì)應(yīng)的廠用高壓母線電壓 1*U和廠用低壓母線電壓 2*U 分別進(jìn)行校驗(yàn)。 ① 廠用高壓母線電壓 1*U 的校驗(yàn) 由圖 33可知電壓關(guān)系，得 11*1*0* tt xIUU ?? (37) 式中： 0*U — 廠用高壓變壓器電源側(cè)電壓標(biāo)幺值； 1*U — 廠用高壓母線電壓標(biāo)幺值； 1*tI — 自啟動(dòng)時(shí)通過廠用高壓變壓器得電流以常用高壓變壓器容量為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值；1tx — 廠用高壓變壓器電抗標(biāo)幺值。 圖 33 廠用高、低壓電動(dòng)機(jī)同時(shí)自啟動(dòng)的等值電路圖 電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)，通過廠用高壓廠用變壓器得電流 1*tI 為 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 1*tI = 21*0* III ?? (38) 其中 111*11*1*1*tSSUKxUI ?? 122*22*tSSUKI ? 101*00*tSSUKI ? 其中， 0K 、 1K 、 2K 分別為負(fù)荷支路 0、 2 的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流倍數(shù)。故通過高壓廠用變壓器的電流 101*0122*2111*11*tttt SSUKSSUKSSUKI ??? 因122*2tSSUK 項(xiàng)所占比重很小，可以忽略，且 10?K ，將 1*tI 帶入電壓關(guān)系式 (37)中，即得 ? ? 11*1*0111*0* / tt SUxSSKUU ??? 而 ??cos11 PS ? 故 HtttSxUSxPKUU*10*11*110*1* 1c o s1?????????????? (39) 式中： HS* 為廠用高壓母線得合成負(fù)荷標(biāo)幺值。 當(dāng)廠用高壓變壓器采用分裂繞組變壓器時(shí)，高壓繞組額定容量為 NS1 ,分裂繞組額定容量為 NS2 ，即 NNNH SSSPKSSPKS202112011* c o sc o s ???????? (310) 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 ? ?NNKt SSUx12%1* ??? 式中： 1*tx — 當(dāng)廠用高壓變壓器采用采用分裂繞組變壓器時(shí)，廠用高壓變壓器電 抗標(biāo)幺值。 ② 廠用低壓母線電壓 2*U 校驗(yàn) 同理，假設(shè)低壓母線帶有負(fù)荷 2S ,廠用低壓變壓器容量為 2tS ，由電壓關(guān)系可得 2*2*2*1* tt xIUU ?? (311) 又因 2*2222* USSKI tt ? ??cos22 PS ? 代入電壓關(guān)系式，可得 LrttSxUSxPKUU*21*22*221*2* 1c os1??????? (312) ? ????? c osc os/ 2 22222* ttL S PKSPKS ?? (313) ? ?100%* KUx ?? 式中： LS* — 廠用低壓變母線的合成負(fù) 荷標(biāo)幺值； 2t*x — 常用低壓變壓器電抗標(biāo)幺值；1*U — 廠用高壓母線電壓標(biāo)幺值； 2*U — 廠用電壓母線電壓標(biāo)幺值； 對(duì)已求得常用母線電壓 1*U 及 2*U ，應(yīng)分別不低于電動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)要求的廠用母線電壓最低值。 本發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)為 6KV和 兩級(jí)電壓。廠用高壓備用變壓器為分裂繞組變壓器，其高壓繞組額定容量為 40000 ,低壓繞組額定容量為 25000 KV A，已高壓繞組電抗為基準(zhǔn)的半穿越電抗標(biāo)幺值為 19%，廠用高壓變壓器電源測母線電壓標(biāo)幺值 * ?U （有載調(diào)壓）。廠用低壓變壓器額定容量 為 1000 KV A，阻抗電壓為太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 10%。廠用高壓備用變壓器已帶負(fù)載 6200 KW，參加自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)總?cè)萘繛?13363KW。廠用低壓母線上參加自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)電機(jī)容量為 500KW。 計(jì)算電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)校驗(yàn)如下： ① 高壓廠用母線電壓校驗(yàn)。高壓廠用母線的合成負(fù)荷標(biāo)幺值可得 133635c o s2011* ???????NH SSPKS ?? 廠用高壓變壓器電抗標(biāo)幺值為 ? ? 000100 25 %121* ????????NNKt SSUx 高壓 廠 用母線標(biāo)幺值由得 )( c o s1*10*11*110*1* ??????????????????HtttSxUSxPKUU?? 滿足要求。 ② 廠用低壓 母線電壓校驗(yàn)。 廠用低壓母線的合成負(fù)荷標(biāo)幺值 ? ? 00 222* ????tL SPKS ?? 廠用低壓變壓器電抗標(biāo)幺值為 ? ? %* ????? Kt Ux 低壓母線電抗標(biāo)幺值 % *21*2* ???????? Lr SxUU 滿足要求。 廠用高壓母線電壓校驗(yàn)和常用低壓母線電壓校驗(yàn)，均滿足電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)要求得廠用電母線電壓最低值，可見本廠用高壓備用變壓器可以順利的實(shí)現(xiàn)自投高、低壓母線串接自啟動(dòng)。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 (3)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)允許容量校驗(yàn) 電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)的電壓校驗(yàn)和容量校驗(yàn) 其實(shí)是一回事，電壓校驗(yàn)是把電動(dòng)機(jī)容 量?mS* 當(dāng)作已知值，求廠用母線電壓 1*U ；而容量校驗(yàn)是把廠用母線電壓 1*U 作為已知值，求允許自起動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量 ?mP 可求得允許自起動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量為 ?mP =tavt SKxU UU *1* 1*0* c os)( ??? (314) 由式（ ）可見，廠用變壓器的電源電壓 0*U 越高，廠用變壓器容量 tS 越大和短路阻抗 1*x 越小，廠用電動(dòng)機(jī)效率 ? 和功率因數(shù) ?cos 越高、自起動(dòng)電流倍數(shù) avK 越小，自起動(dòng)要求的廠用母線電壓 1*U 越低時(shí)，允許自起動(dòng)容量 ?mP 越大；反之，允許自起動(dòng)容量 ?mP 越小。為了保證重要廠用機(jī)械的電動(dòng)機(jī)順利自起動(dòng)，通?？刹捎靡韵麓胧? ① 限制參加自起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的數(shù)量。 ② 阻轉(zhuǎn)矩為定值的重要設(shè)備的電動(dòng)機(jī)不參加自起動(dòng)。 ③ 對(duì)重要的機(jī)械設(shè)備，選用具有高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和允許過載倍數(shù)較大的電動(dòng)機(jī)。 ④ 在不得已的情 況下，另行選用較大容量的常用變壓器，或在限制短路電流允許的情況下適當(dāng)減小廠用變壓器的阻抗值。 本設(shè)計(jì)中 6kV高壓廠用變壓器的容量為 40000 kVA， kU %=15， ?cos = ? =，由表 31 可見，高溫高壓火電廠由高壓廠用變壓器使廠用電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)要求的廠用母線電壓最低值為 1*U 取 ，高壓廠用工作變壓器一般為無勵(lì)磁 調(diào)壓變壓器，電源母線電壓標(biāo)幺值 0*U 取 ，高壓廠用工作變壓器電抗標(biāo)幺值取額定值的 倍。 由于備用電源采用慢速切換，取 Kav=5。 *tx = kU %/100= ?mP = t*1*1*0* c o s)( SKxU UUavt??? =()***40000/(**5) = kW 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 第 4 章 短路計(jì)算及電氣設(shè)備選擇 短路概念及原因 短路是指電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況以外的相與相之間或相與地之間的連接。 電力系統(tǒng)運(yùn)行有三種狀態(tài)：正常運(yùn)行狀態(tài)、非正常運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)。在火電廠廠用電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，還要考慮到可能發(fā)生的故障以及不正常運(yùn)行情況。對(duì)供電系統(tǒng)危害最大的是短路故障。短路電流計(jì)算是 電氣主接線的比選， 電氣設(shè)備、載流導(dǎo)體的選擇、繼電保護(hù)裝置和進(jìn)行整定計(jì)算的基礎(chǔ)。 電力設(shè)備絕緣損壞，引起絕緣損壞的原因有：各種形式的過電壓（如 雷擊過電壓或操作過電壓）引起的絕緣子、絕緣套管表面閃絡(luò)；絕緣材料惡化等原因引起絕緣介質(zhì)擊穿，此外惡劣的自然條件、鳥獸跨接裸露導(dǎo)體及運(yùn)行人員的誤操作等也會(huì)造成短路。 短路后果 短路故障發(fā)生后，由于網(wǎng)絡(luò)總阻抗大為減小，將在系統(tǒng)中產(chǎn)生幾倍甚至幾十倍于正常工作電流的短路電流。強(qiáng)大的短路電流將造成嚴(yán)重的后果，主要有以下幾方面： (1)強(qiáng)大的短路電流通過電氣設(shè)備是發(fā)熱急劇增加，短路持續(xù)時(shí)間較長時(shí)，足以使設(shè)備因過熱而損壞甚至燒毀； (2)巨大的短路電流將在電氣設(shè)備的導(dǎo)體間產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，可能使導(dǎo) 體變形、扭曲或損壞； (3)短路將引起系統(tǒng)電壓的突然大幅度下降，系統(tǒng)中主要負(fù)荷異步電動(dòng)機(jī)將因轉(zhuǎn)矩下降而減速或停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報(bào)廢甚至設(shè)備損壞； (4)短路將引系統(tǒng)中功率分布的突然變化，可能導(dǎo)致并列運(yùn)行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，造成大面積停電。這是短路所導(dǎo)致的最嚴(yán)重后果； (5)巨大的短路電流將在周圍空氣產(chǎn)生很強(qiáng)大電磁廠，尤其是不對(duì)稱短路時(shí)，不平衡電流所產(chǎn)生的不平衡交變磁場，對(duì)周圍的通信網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)系統(tǒng)、晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。 短路計(jì)算 短路計(jì) 算基本假設(shè) (1)正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行； 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 (2)所有電源的電動(dòng)勢相位角相同； (3)電力系統(tǒng)中各元件的磁