【正文】 容量機(jī)組應(yīng)設(shè)置事故保安電源。通常，由蓄電池組、柴油發(fā)電機(jī)組、燃汽輪機(jī)組或可靠的外部獨(dú)立電源作為事故保安負(fù)荷的備用電源。5)不間斷供電負(fù)荷。在機(jī)組運(yùn)行期間，以及正?；蚴鹿释C(jī)過程中，甚至在停機(jī)后的一段時(shí)間內(nèi)，需要連續(xù)供電并具有恒頻恒壓特性的負(fù)荷，稱為不間斷供電負(fù)荷。如實(shí)時(shí)控制用的計(jì)算機(jī)、熱工保護(hù)、自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)裝置等。不間斷供電電源一般采用由蓄電池供電的電動(dòng)發(fā)電機(jī)組或配備數(shù)控的靜態(tài)逆變裝置。二、廠用電接線設(shè)計(jì)的基本要求廠用電接線的設(shè)計(jì)應(yīng)按照運(yùn)行、檢修和施工的要求，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃，積極慎重地采用成熟的新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計(jì)達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)，保證機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。廠用電接線應(yīng)滿足下述要求：1)各機(jī)組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨(dú)立的。特別是200MW及以上機(jī)組，應(yīng)做到這一點(diǎn)。在任何運(yùn)行方式下，一臺(tái)機(jī)組故障停運(yùn)或其輔機(jī)的電氣故障不應(yīng)當(dāng)影響到另一臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行，并要求受廠用電故障影響而停運(yùn)的機(jī)組應(yīng)能在短期內(nèi)恢復(fù)運(yùn)行。2)全廠性公用負(fù)荷應(yīng)分散接人不同機(jī)組的廠用母線或公用負(fù)荷母線。在廠用電接線中，不應(yīng)存在可能導(dǎo)致切斷多于一個(gè)單元機(jī)組的故障點(diǎn)，更不應(yīng)存在導(dǎo)致全廠停電的可能性，應(yīng)盡量縮小故障影響范圍。3)充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、啟動(dòng)等運(yùn)行方式下的供電要求，盡可能地使調(diào)換操作簡便，啟動(dòng)(備用)電源能在短時(shí)內(nèi)投入。4)充分考慮電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行方式，特別要注意對(duì)公用負(fù)荷供電的影響，要便于過渡，盡量減少改變接線和更換設(shè)置。5)200MW及以上機(jī)組應(yīng)設(shè)置足夠容量的交流事故保安電源。當(dāng)全廠停電時(shí)，可以快速啟動(dòng)和自動(dòng)投人向保安負(fù)荷供電。另外，還要設(shè)計(jì)符合電能質(zhì)量指標(biāo)的交流不間斷電源，以保證不允許間斷供電的熱工保護(hù)和計(jì)算機(jī)等負(fù)荷的用電。 廠用電接線的設(shè)計(jì)該火力發(fā)電廠的廠用電接線圖見附圖二。發(fā)電機(jī)側(cè)的三繞組變壓器和雙繞組變壓器選擇的型號(hào)分別為：SFF31500/；三繞組變壓器的額定容量為，高壓、低壓、中壓雙繞組變壓器的額定電壓分別為：、6kV；雙繞組變壓器的額定容量為40000kVA，高壓、低壓的額定電壓為：、6kV。6kV側(cè)的雙繞組變壓器選擇的型號(hào)為：S9400/10，該變壓器的容量為400kVA，高壓、低壓側(cè)的額定電壓分別為：熔斷器選擇的型號(hào)為HR5型的熔斷式刀開關(guān)，適用于交流50Hz，額定電壓交流380V，額定電流至1000A的配電線路中，作過載和短路保護(hù)，在本設(shè)計(jì)中低壓側(cè)的電壓為380/220V，可以有效地保護(hù)低壓側(cè)的設(shè)備。刀開關(guān)采用的是HD系列中的HD13，該系列開關(guān)適用于交流50Hz，額定電壓380V，額定電流至150OA的成套配電裝置中，作為不頻繁地手動(dòng)接通和分?jǐn)嘟弧⒅绷麟娐坊蜃鞲綦x開關(guān)用。交流接觸器的型號(hào)選擇為：LC1D，機(jī)械壽命高達(dá)2000萬次，線圈控制電壓在70%120%Uc之間波動(dòng)時(shí)，不會(huì)影響到產(chǎn)品的正常工作，常用于控制各種類型電動(dòng)機(jī)、電容器、照明燈、電加熱等設(shè)備，工作頻率為50～60Hz，可以滿足廠用電低壓側(cè)的控制；隔離開關(guān)和斷路器的型號(hào)將會(huì)在最后一節(jié)電氣設(shè)備的選擇中給出。在該火力發(fā)電廠的廠用電接線中，廠用高壓采用6kV，直接由發(fā)電機(jī)側(cè)通過一臺(tái)三繞組變壓器T3連接到6kV廠用高壓母線一段和備用母線，另一臺(tái)雙繞組變壓器T4則引入6kV廠用高壓母線二段。廠用低壓采用380/220V，因負(fù)荷較少，只設(shè)兩段廠用低壓母線，分別由廠用低壓工作變壓器TT6供電；TT6分別由廠用高壓（6kV）一、二段引接，低壓備用變壓器T7由備用段引接。圖中的高、低壓電動(dòng)機(jī)均屬個(gè)別供電方式，由低壓廠用母線段引至車間配電屏的接線本設(shè)計(jì)中未完整繪出（屬成組供電方式，本設(shè)計(jì)中不是重點(diǎn)，因而略去這一部分）。 6kV線路過電流保護(hù)的設(shè)計(jì)6kV線路過電流保護(hù)設(shè)計(jì)的歸總式原理圖如圖4—3。其中的直流電源供電采用直流電源系統(tǒng)中的蓄電池組供電，電壓為110V。該設(shè)計(jì)方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)6kV線路的保護(hù)，通過控制線路中斷路器的通斷來實(shí)現(xiàn)對(duì)該線路的保護(hù)，主要采用了電流互感器、電流繼電器、時(shí)間繼電器和信號(hào)繼電器。由圖4—3可以看出歸總式原理圖的特點(diǎn)是將二次接線與一次接線的有關(guān)部分繪在一起，圖中的各元件用整體形式表示，其相互聯(lián)系的交流電流回路、交流電壓回路（本設(shè)計(jì)中沒有繪出）及直流回路都綜合在一起，并將按實(shí)際連接順序繪出。該方式繪圖的優(yōu)點(diǎn)是能夠清楚地表明各元件的形式、數(shù)量、相互聯(lián)系和作用，但如果元件過多的話，接線就會(huì)相互交叉，顯得零亂，并且元件的端子及回路編號(hào)沒有，這樣就會(huì)造成使用很不方便，因此，圖4—4給出了該設(shè)計(jì)圖的另一種表示形式——展開式原理圖。圖中，時(shí)間繼電器KT選擇的型號(hào)為：JS72A，吸引線圈的電壓為110V，觸點(diǎn)的額定電壓為380V，～180s，本次設(shè)計(jì)延時(shí)時(shí)間設(shè)定為2s；信號(hào)繼電器KS選擇的是溫度繼電器，型號(hào)是JW4A3型，額定電流為30A, 額定線電壓為380V，額定工作頻率為50Hz；電流繼電器采用的是DL10型，電磁式瞬動(dòng)過電流繼電器，最大整定值為10A，本次設(shè)計(jì)中整定電流設(shè)為5A；電流互感器選擇的型號(hào)為LA10，其額定電流比為5～200/5A。 圖4—3 6kV線路過電流保護(hù)歸總式原理圖該線路的過電流保護(hù)可通過以下方式表現(xiàn)出來：假設(shè)線路原在運(yùn)行狀態(tài)，斷路器輔助觸點(diǎn)QF1閉合。當(dāng)線路發(fā)生過電流時(shí)，通過電流互感器立刻反應(yīng)到二次側(cè)，引起二次設(shè)備動(dòng)作。如線路用戶端發(fā)生AB相間短路時(shí)，動(dòng)作過程如下：1TAA、1TAB一次側(cè)流過短路電流；1TAA 、1TAB二次側(cè)電流增大；電流繼電器1KA、2KA動(dòng)作，其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合；啟動(dòng)時(shí)間繼電器KT，經(jīng)整定時(shí)限后其延時(shí)觸點(diǎn)閉合；信號(hào)繼電器KS和斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的跳閘線圈YT同時(shí)動(dòng)作，使斷路器QF跳閘，并由KS的觸點(diǎn)發(fā)出信號(hào)。斷路器QF跳閘后，由其輔助觸點(diǎn)QF1切斷跳閘線圈YT中的電流。當(dāng)發(fā)生AC或BC相間短路時(shí)，只有1KA或2KA動(dòng)作，動(dòng)作過程與上述情況類似。6kV線路過電流保護(hù)設(shè)計(jì)的歸總式原理圖如下圖：其中，M70M706為掉牌未復(fù)歸光子牌小母線。 圖4—4 6kV線路過電流保護(hù)展開圖由該圖可以很清楚地看到各個(gè)元件的動(dòng)作過程（動(dòng)作過程在歸總式原理圖中已經(jīng)做了相關(guān)介紹，故在此不再重述）。這里也簡要介紹一下展開式原理圖的主要特點(diǎn)。展開式原理圖的特點(diǎn)主要有：1. 交流電流回路、交流電壓回路（本設(shè)計(jì)沒有涉及，未繪出）、直流回路分開表示；2. 屬于同一儀表或繼電器的電流線圈、電壓線圈和觸點(diǎn)分開繪出，采用相同的文字符號(hào)，有多副觸點(diǎn)時(shí)加下標(biāo)；3. 交、直流回路各分為若干行，交流回路按A、B、C相序繪出，直流回路則基本上按元件的動(dòng)作順序從上到下排列；4. 每行中各元件的線圈和觸點(diǎn)按實(shí)際連接順序由左至右排列，每回路的右側(cè)有文字說明，引至端子排的回路加有編號(hào)，元件及觸點(diǎn)通常也有端子編號(hào)。歸總式原理圖的展開圖接線比較清晰，便于閱讀，還便于了解整套裝置的動(dòng)作程序和工作原理，便于查找和分析故障，因而在實(shí)際工作中應(yīng)用也較多。 主接線防雷保護(hù)的設(shè)計(jì) 發(fā)電廠的直擊雷保護(hù)為了防止雷直擊于火力發(fā)電廠的配電裝置，可裝設(shè)避雷針，應(yīng)該使所有的設(shè)備都處于避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi)，此外，還應(yīng)采取措施，防止雷擊避雷針時(shí)的反擊事故。圖4—6為獨(dú)立避雷針在配電機(jī)構(gòu)附近的安放情況 圖4—6 獨(dú)立避雷針離配電機(jī)構(gòu)的距離根據(jù)規(guī)程的要求，為了防止避雷針與被保護(hù)設(shè)備或構(gòu)架之間的空氣間隙Sk被擊穿而造成反擊事故，必須要求Sk大于一定的距離，若取空氣的平均電抗強(qiáng)度500kV/m,則Sk應(yīng)滿足以下要求：Sk + (m)同樣，為了防止避雷針接地裝置和被保護(hù)設(shè)備接地裝置之間在土壤中的間隙Sd被擊穿，必須要求Sd大于一定距離，Sd應(yīng)滿足下式（假設(shè)土壤的抗電強(qiáng)度為500kV/m）： Sd (m)在一般情況下，Sk不小于5m，Sd不應(yīng)該小于3m 。因此，本設(shè)計(jì)中Sk選擇為6m，而Sd選擇為5m。發(fā)電廠的廠房一般不裝設(shè)避雷針，以免發(fā)生反擊事故和引起繼電保護(hù)的誤動(dòng)作。 變壓器的防雷保護(hù)附圖一中的三繞組變壓器的高壓側(cè)或中壓側(cè)有雷電過電壓波襲來時(shí)，通過繞組間的靜電耦合和電磁耦合，其低壓繞組上會(huì)出現(xiàn)一定的過電壓，最不利的情況是低壓繞組處于開路狀態(tài)，這時(shí)靜電感應(yīng)分量可能很大而危機(jī)絕緣，考慮到這一分量將使低壓繞組的三相導(dǎo)線電位同時(shí)升高，所以只要在任一相低壓繞組的出線端加裝一只該電壓等級(jí)的閥型避雷器，就能保護(hù)好三相低壓繞組。 中壓繞組雖也有開路運(yùn)行的可能，但其絕緣水平較高，一般不需要加裝避雷器來保護(hù)，因而附圖一中也沒有繪出這一部分。 小容量直配電機(jī)的防雷保護(hù)這里所說的直配電機(jī)的防雷保護(hù)也是指與架空線路直接相連的旋轉(zhuǎn)電機(jī)（主要包括發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、大型電動(dòng)機(jī)等）的防雷保護(hù)。由于本設(shè)計(jì)中所用的電機(jī)容量定為1500kW，容量較?。?000kW以下為小容量直配電機(jī)），所以這類電機(jī)可以不用電纜進(jìn)線段（大容量直配電機(jī)需要使用電纜進(jìn)線段），其保護(hù)接線如圖4—5所示：圖中的FCD為磁吹式避雷器，F(xiàn)S為閥型避雷器，G為電機(jī)，C為電容圖4—6 1500kW直配電機(jī)的保護(hù)接線圖經(jīng)研究計(jì)算，當(dāng)有雷電流入侵時(shí)，流經(jīng)FCD的雷電流與接地電阻R有關(guān)，R越小則流經(jīng)FCD的雷電流越小，規(guī)程上建議：對(duì)于3，6kV線路： L/R =200對(duì)于10kV線路： L/R=150一般的進(jìn)線長度L可取450~600m。本設(shè)計(jì)中為6kV線路，進(jìn)線長度選擇為500m，接地電阻選為2歐，但考慮到FE1的接地電阻達(dá)不到以上要求，因此又在L/2處裝設(shè)了一組管型避雷器FE2，如圖4—5中的虛線所示。圖中的FS則是用來保護(hù)開路狀態(tài)的斷路器和隔離開關(guān)的。 短路電流的計(jì)算 短路電流計(jì)算的目的1）選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了能使設(shè)備在正常運(yùn)行和故障的情況下都能安全、可靠的運(yùn)行同時(shí)又盡量節(jié)約資金，這就需要按短路情況進(jìn)行校驗(yàn)。2）在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采用限制短路電流的措施，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。3）在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需要按短路條件校驗(yàn)導(dǎo)線的相間和相對(duì)于地的安全距離。4）在選擇主接線的繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需要以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。5）接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。 短路電流的計(jì)算 本次設(shè)計(jì)短路電流計(jì)算只考慮三相短路為最嚴(yán)重的情況，只對(duì)三相短路進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。：1）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行；2）所有電流的電動(dòng)勢(shì)相位角相同；3）電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行；4）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；5）不考慮短路點(diǎn)的衰減時(shí)間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計(jì)；6）不考慮短路點(diǎn)的電流阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流；7）元件的技術(shù)參數(shù)均取額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍；8）輸電線路的電容略去不計(jì)。2. 系統(tǒng)的等值電路圖如圖4—7：圖4—7 系統(tǒng)的等值電路圖系統(tǒng)中所用三繞組變壓器（SEPS7—240000/220型）的有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定容量240000KVA，高、中、低壓繞組的額定電壓分別為：24121；空載損耗為175J，短路損耗為800J；高中、高低、中低的阻抗電壓分別為：；總重量：258噸。以下數(shù)據(jù)下標(biāo)中的3分別表示低、中、高壓側(cè)。首先計(jì)算變壓器的等值電抗Uk(12)% = ； Uk(31)% = 2=；Uk(23)% = 2=各繞組的短路電壓計(jì)算如下：Uk1% = 12（Uk(12)% + Uk(31)% Uk(23)%） = 12（ + ） = Uk2% = 12（Uk(12)% + Uk(23)% Uk(31)%） = 12（+） = Uk3% = 12（Uk(23)% +Uk(31)% Uk(12)%） = 12（+） = XT1 = Uk1%UN12100SN = 2422100240 = XT2 = Uk2%UN12100SN = 2422100240 = XT3 = Uk3%UN12100SN = 2422100240 = XT1 、XT2 、XT3分別對(duì)應(yīng)于等值電路圖中XT11 、XT12 XT13，由于兩臺(tái)變壓器型號(hào)大小都相同，因而有：XT21 = XT11 ；XT22 = XT12；XT23 = XT13選取系統(tǒng)的基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓分別為：SB = 240MVA, UB = 182kV。當(dāng)圖中k1點(diǎn)發(fā)生三相接地短路時(shí) ，系統(tǒng)的總阻抗為：X = （XT11 + XT13）// （XT21 + XT23） = （+）// （+） = 短路電流的標(biāo)幺值為：I* = EX = = 由此可以得出短路電流值為：I = I*IB = I*SBUB3 = 電氣設(shè)備的選擇 電氣設(shè)備選擇的一般條件一、按正常工作條件選擇 按額定電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓UN就是其銘牌上標(biāo)出的線電壓，另外還規(guī)定有允許最高工作電壓Ualm。由于電力系統(tǒng)負(fù)荷的變化、調(diào)壓及接線方式的改變而引起功率分布和網(wǎng)絡(luò)阻抗變化等原因，往往使得電網(wǎng)某些部分的實(shí)際運(yùn)行電壓高于電網(wǎng)的額定電壓UNs，因此，所選電氣設(shè)備的允許最高工作電壓Ualm不得低于所在電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓Usm，即 Ualm≥Usm （41）對(duì)于電纜和一般電器，Ualm較UN高10%～1