【導(dǎo)讀】600MW發(fā)電廠電氣部分初步設(shè)計(jì)。全論文除了摘要、畢業(yè)設(shè)計(jì)書。之外，還詳細(xì)的說明了各種設(shè)備選擇的最基本的要求和原則依據(jù)。廠用電接線的總要求以及廠用母線接線設(shè)計(jì)。短路電流計(jì)算是最重要的環(huán)節(jié)，本論文詳細(xì)。而根據(jù)本論文所介紹的高壓配電裝置的設(shè)計(jì)原則、要求和500KV的配電裝置，決。定此次設(shè)計(jì)對(duì)本廠采用分相中型布置。繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的規(guī)劃，包括總則、自動(dòng)裝置、針對(duì)避雷針和避雷器的設(shè)計(jì)。此外，在論文適當(dāng)?shù)奈恢眠€附加了圖紙（主接線、平面圖、防雷保護(hù)等）及表格以方便閱讀、理解和應(yīng)用。

　　

【正文】 線四分段接線較貴（進(jìn)出線 6回時(shí)，共需 10臺(tái)斷路器）； (2) 占地面積較大 (1) 進(jìn)出線共 9回及以下時(shí)， 一 臺(tái)半斷路器接線較經(jīng)濟(jì)（進(jìn)出線 6回時(shí)，共需 9臺(tái)斷路器）； (2) 占地面積較小 主接線方案的確定 綜上 述 分析，對(duì)大容量機(jī)組、超高壓輸電系統(tǒng)，無論什么原因，諸如斷路器臨時(shí)檢修、母線故障、人員誤操作等造成線路 或電源進(jìn)線停用或發(fā)電機(jī)限制出力，均可能影響幾十萬千瓦電力的生產(chǎn)，對(duì)系統(tǒng)將造成較大沖擊，造成的損失將十分巨大。綜合經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，一臺(tái)半斷路器接線的運(yùn)行方式 比較 靈活性 ，供電可靠性更顯突出，因而 500kV 電 壓 母線 最終采用一臺(tái)半斷路器接線。 8 第 3 章 廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 廠用電接線的設(shè)計(jì)原則 廠用電接線是否合理，對(duì)保證廠用負(fù)荷的連續(xù)供電和發(fā)電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要。由于廠用電負(fù)荷多、分布廣、工作環(huán)境差 和 操作頻繁等原因，廠用電事故在電廠事故中占有很大比例。因此，必須對(duì)廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)予以重視。 廠用電接線的 設(shè)計(jì)原則主要有 :廠用電接線應(yīng)保證對(duì)廠用負(fù)荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)；接線應(yīng)能靈活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運(yùn)行方式的要求；廠用電源的對(duì)應(yīng)供電性，本機(jī)、爐的廠用負(fù)荷由本機(jī)組供電，這樣，當(dāng)廠用電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，只影響一臺(tái)發(fā) 電 機(jī)組的運(yùn)行，縮小故障范圍，接線也簡(jiǎn)單；設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)適當(dāng)注意其經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展的可能性并積極 慎重 地采用新技術(shù)、新設(shè)備，使廠用電接線具有可行性和先進(jìn)性；在設(shè)計(jì)廠用電接線時(shí)，還應(yīng)對(duì)廠用電的電壓等級(jí)、廠用電源及其引接和廠用電接線形式等問題進(jìn)行分析。 廠用電壓等級(jí)的確定 容量為 600MW 及以上 的機(jī)組，高壓供 電 網(wǎng)絡(luò)可采用 6kV 一級(jí)廠用電壓或 3kV、 10kV 兩級(jí)廠用電壓，目前國(guó)內(nèi)新建 600MW 機(jī)組電廠基本上采用 6kV 一級(jí)高壓廠用電壓；低壓供電網(wǎng)絡(luò)通常 為 (380/220V)。 廠用電源的引接方式 廠用 工作電源的引接 發(fā)電機(jī)與主變壓器采用單元接線時(shí)，高壓廠用工作電源從主變壓器低壓側(cè)引接，供給該機(jī)組的廠用負(fù)荷。而低壓廠 用 工作電源，由高壓廠用母線通過低壓廠用變壓器引接。 備用 /啟動(dòng)電源的引接 發(fā)電廠的廠用電源，必須供電可靠，且能滿足各種工作狀態(tài)的 要求，除應(yīng)具有正常的工作電源外，還應(yīng)設(shè)置備用電源、啟動(dòng)電源。一般電廠中，都以啟動(dòng)電源兼作備用電源。600MW 大型機(jī)組通常采用 500KV 超高壓接入系統(tǒng)，由于廠網(wǎng)分開等原因，機(jī)組的備用 /啟動(dòng)電源 引接方式 成為影響電氣主接線的重要因素。目前主要有以下三種方案： 500kV 電壓母線一級(jí)降壓引接 機(jī)組采用 500kV 一級(jí)電壓接入系統(tǒng)，備用 /啟動(dòng)電源從廠內(nèi) 500kV 母線一級(jí)降壓方式引接。 此接線方式需采用 500/6kV 變壓器設(shè)備， 從 500kV 降壓至 6kV 的廠用高壓電壓等級(jí)，2600MW 發(fā)電廠電氣部分初步設(shè)計(jì) 9 直接與廠用配電裝置連接。 早期，由于 500/6kV 有載調(diào)壓分裂變壓器變比過大，而容量 較小，變壓器的制造難度較大，但隨著工程需求的增加，目前國(guó)內(nèi)已有不少公司生產(chǎn)出了這種變壓器。 所以，接線合理時(shí)應(yīng)考慮選用。 500kV 電壓母線兩級(jí)降壓引接 此接線方式考慮設(shè)置 500/35～ 110kV 變壓器，將 500KV 降至 30～ 110kV，廠內(nèi)設(shè)置 35～110kV 配電裝置，機(jī)組備用電源從 此 配電裝置引接。中間電壓等級(jí)的選擇，一般以 35kV 比較經(jīng)濟(jì)，且 35kV 配電裝置可以選擇 35kV 開關(guān)柜，設(shè)備布置也比較簡(jiǎn)單。 220kV 系統(tǒng)引接專用線路 機(jī)組采用 500kV 一級(jí)電壓接入系統(tǒng)，備用 /啟動(dòng)電源從電網(wǎng) 220kV 引接。這是最直接、簡(jiǎn)單的引接方式，采用此種方式， 在目前廠網(wǎng)分開的前提下，主要考慮 220kV 線路 引接距離的經(jīng)濟(jì) 性 問題。 對(duì) 廠內(nèi) 500kV 系統(tǒng)主接線采用三列式布置的一臺(tái)半斷路器接線 ， 如果從母線兩級(jí)降壓引接，因兩組母線 距離較 遠(yuǎn)，所采用的引接方 式 會(huì)使備用電源的可靠性降低；如果鋪設(shè)專用線路引接，因廠網(wǎng)相距 150 公里，建設(shè)資金和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用比較大。所以，綜合考技術(shù)經(jīng)濟(jì)的原因，在機(jī) 組 數(shù)量為兩臺(tái)時(shí)，選擇 從廠內(nèi) 500kV 母線 一級(jí)降壓 的引接 方案較為合理。 廠用電接線形 式 發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)接線通常采用單母線分段接線，并多以成套配電裝置接受和分配電能。為了保證廠用電系統(tǒng)的供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性，高壓廠用母線均采取按鍋爐分段的原則，即將高壓廠用母線按鍋爐臺(tái)數(shù)分成若干獨(dú)立段，凡屬同一臺(tái)鍋爐的廠用負(fù)荷均接在同一段母線上，與鍋爐同組的汽輪機(jī)的廠用負(fù)荷一般也接在該段母線上，而該段母線由其對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)組供電。低壓廠用母線一般也采用按鍋分段。 廠用 高壓 變壓器的選擇 額定電壓 的確定 廠用變壓器 的 額定電壓應(yīng)根據(jù)廠用電系統(tǒng)的電壓等級(jí)和電源引接處的電壓確定 ，變壓器一、二次額 定電壓必須與引接電源電壓和廠用網(wǎng)絡(luò)電壓相一致 。根據(jù)前面分析，廠用工作變壓器的額定電壓 選 為 20/6kV，備用 /啟動(dòng) 變壓器的額定電壓 選 為 500/6kV。 臺(tái)數(shù)和型式 的選擇 當(dāng)機(jī)組容量增大至 600MW 及以上等級(jí)時(shí)，對(duì)于廠用工作變壓器的設(shè)置有以下兩種方式： (1) 采用一臺(tái)大容量分裂變壓器。這種方式下由于變壓器供給的短路電流也大，需 要將廠用 電 系統(tǒng)的斷路器開斷電流提高到 50A 及以上。 10 (2) 采用兩臺(tái)較小相同容量的分裂變壓器。這種方式 可降低廠用電系統(tǒng)的短路電流水平以及每個(gè)低壓繞組出口 斷路器的額定電流，提高廠用電源的運(yùn)行可靠性。 目前，國(guó)內(nèi) 600MW 機(jī)組的廠用 高壓 工作電源，都采用了較小的兩臺(tái)同容量分裂變壓器并列運(yùn)行的方式。由于廠用 高壓 工作變壓器引至發(fā)電機(jī)出口，而機(jī)端電壓又十分穩(wěn)定，所以 可 采用無載調(diào)壓的方式。其接線組別選用 d， yn1,yn1 常規(guī)接線。 /啟動(dòng)變壓器 由于每臺(tái) 600MW 機(jī)組使用了兩臺(tái)高壓廠用分裂 變壓器并列運(yùn)行，將高壓廠用母線分成四段，因此需用兩臺(tái)備用變壓器，而且是從 500kV 系統(tǒng)引接。 為使提供的電壓穩(wěn)定，可采用三繞組分裂式有載調(diào)壓變壓器。四個(gè)備用電源分別從其四 個(gè)低壓分裂繞組引接至四段高壓四段母線。考慮主變壓器和高壓廠用工作變壓器的連接組別，保持高壓廠用母線和備用電源電壓的相位一致，備用變壓器接線組別采用 YN， yn0， yn0。這樣當(dāng)備用變壓器代替廠用高壓變壓器時(shí)，可以 短 時(shí)并列運(yùn)行，避免廠用電源的斷電。 容量的選擇 廠用變壓器的容量必須滿足廠用電負(fù)荷從電源獲得足夠的功率。因此，對(duì)廠用工作變壓器的容量應(yīng)按廠用電高壓計(jì)算負(fù)荷的 110%與廠用電低壓計(jì)算負(fù)荷之和進(jìn)行選擇； 而廠用低壓工作變壓器的容量應(yīng)留有 10%左右的裕度 。廠用高壓 備用 /啟動(dòng) 變壓器應(yīng)與最大一臺(tái)廠用 高壓 工 作 變壓器的容量 相同；廠用低壓備用變壓器的容量應(yīng)與最大一臺(tái)廠用低壓工作變壓器容量相同。 對(duì) 廠 用 高壓 分裂組變壓器 ,其各繞組容量應(yīng)按下式計(jì)算 計(jì)算負(fù)荷 LHC SSS ?? () 高壓繞組 1tsS ≥ rC SS ?? () 低壓繞組 2tsS ≥ CS () 式中 HS —— 廠用電高壓計(jì)算負(fù)荷之和 ； LS —— 廠用電低壓計(jì)算負(fù)荷之和； CS —— 廠用變壓器分裂繞組計(jì)算負(fù)荷， kV A； rS —— 分裂繞組兩分支重復(fù)計(jì)算負(fù)荷， kV A。 電 抗的選擇 廠用工作變壓器的電抗要求比一般電力變壓器的電抗大，這是因?yàn)橐拗谱儔浩鞯蛪簜?cè)的短路電流，否則將影響到電氣設(shè)備的選擇，一般要求電抗應(yīng)大于 10%； 但是，電抗過大 又 將影響廠用電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)。廠用工作變壓器常采用分裂繞組變壓器，正常工作時(shí)，其電抗較小，可改善廠用電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)能力；而分裂繞組出口短路時(shí)，則電抗較大，可有效地限制短路電流。 2600MW 發(fā)電廠電氣部分初步設(shè)計(jì) 11 廠用電系統(tǒng)接線 高壓廠用電接線 每 臺(tái)機(jī)組的廠用 高壓 工作電源采用兩臺(tái)三繞組分裂式無載調(diào)壓變壓器，高壓廠用母線采用單母線四分段接線，備用 /啟動(dòng) 電源共采用兩臺(tái)三繞組分裂式有載調(diào)壓變壓器，其低壓側(cè)分別連接到各機(jī)組的四段 廠用 工作母線上 ,如圖 所示。 6 . 3 K V 2 B 1 段6 . 3 K V 2 A 2 段6 . 3 K V 2 B 2 段6 . 3 K V 2 A 1 段1 A 廠 高 變 1 B 廠 高 變1 2 高 備 變1 1 高 備 變1 號(hào) 發(fā) 電 機(jī)5 5 0 K V5 5 0 W 1 母 線5 5 0 W 2 母 線6 . 3 K V 1 B 2 段6 . 3 K V 1 A 2 段6 . 3 K V 1 B 1 段6 . 3 K V 1 A 1 段 圖 高壓廠用電系統(tǒng)接線 低壓廠用電接線 低壓廠用電接線也采用單母線分段接線方式，如圖 所示。分段斷路器 可 以保 證 低壓廠用電源的互為備用，提高運(yùn)行可靠性。 正常運(yùn)行時(shí)分段斷路器斷開，兩半段低壓廠用母線分別由各自的電源變壓器供電，只有 當(dāng)其中一個(gè)電源斷路器因變壓器停運(yùn)或其他原因斷開時(shí)，分段斷路器才會(huì)合閘，由另一臺(tái)變壓器負(fù)擔(dān)全部負(fù)荷。 Q F D 1 1 Q F D 1 2 圖 低壓廠用電系統(tǒng)接 12 第 4 章 短路電流計(jì)算 短路電流計(jì)算 的主要 目的 電力系統(tǒng) 短路電流計(jì)算的 主要 目的有 : (1) 選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備 ； (2) 電氣主接線的比較與選擇 ； (3) 選擇繼電保護(hù)裝置和整定計(jì)算 ； (4) 驗(yàn)算接地裝置的接 觸 電壓和跨步電壓 ； (5) 分析送電線路對(duì)通訊設(shè)施的影響。 本 次 設(shè)計(jì)， 進(jìn)行 短路電流計(jì)算主要是為了導(dǎo)體和電氣設(shè)備的 選擇。 一般規(guī)定 計(jì)算的假定條件 短路電流實(shí)用計(jì)算中，作 如 下假設(shè)： (1) 正常工作時(shí)三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行。 (2) 系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)都在額定負(fù)荷下運(yùn)行 。 (3) 短路發(fā)生在短路電流最大的瞬間。 (4) 非無限大容量電源供電時(shí)，發(fā)電機(jī)的等值電抗為 39。dX 。 (5) 發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)均采用次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì) 39。?E ，且同相位。認(rèn)為 E 在短路瞬間不變，即? ?39。39。039。39。0 ?? ?EE 。 (7) 短路點(diǎn)以外的負(fù)荷可以去 掉，當(dāng)短路點(diǎn)附近有大容量電動(dòng)機(jī)時(shí)，則要計(jì)及電動(dòng)機(jī)反饋電流的影響 。 (8) 不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗 。 (9) 忽略線路對(duì)地電容和變壓器的勵(lì)磁支路，計(jì)算 110kV 及以上高壓電網(wǎng) 時(shí)，忽略線路電阻的影響，只計(jì)電抗。 接線方式 計(jì)算短路電流所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，即最大運(yùn)行方式。但不考慮在切換過程中可能短時(shí)并列運(yùn)行的接線方式 (如切換廠用變壓器時(shí)的短時(shí)并列 )。對(duì) 3/2 接線主系統(tǒng)，最大運(yùn)行方式 應(yīng) 是將每一串中的 3 臺(tái)斷路器都投 入工作。 短路類型 一般按三相短路計(jì)算。通常三相短路時(shí)的短路電流最大，若其他類型短路較三相短路2600MW 發(fā)電廠電氣部分初步設(shè)計(jì) 13 嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按最嚴(yán)重的情況計(jì)算。在本設(shè)計(jì)的電氣主系統(tǒng)中，由于發(fā)電機(jī)出口采用分相封閉母線， 故障幾率小 ，所以 運(yùn)行可靠性高 ,及不可能出現(xiàn)比三相短路更為嚴(yán)重的短路類型，所以只 需 計(jì)算三相短路電流。 短路計(jì)算點(diǎn) 在計(jì)算電路圖中，同電位各短路點(diǎn)的短路電流值均相等，但通過各 支 路的短路電流將隨著短路點(diǎn)的位置不同而不同。校驗(yàn)電器和載流導(dǎo)體時(shí)，必須確定電氣設(shè)備和載流 導(dǎo)體處于最嚴(yán)重情況的短路點(diǎn)，使通過的短路 電流校驗(yàn)值為最大。例如： 兩側(cè)均有電源的斷路器，如發(fā)電廠與系統(tǒng)相聯(lián)系的出線斷路器和發(fā)電機(jī)、變壓器回路的 斷路 器，應(yīng) 比較斷路器前、后短路時(shí)通過斷路器的電流值，擇其大者為計(jì)算短路點(diǎn)； 母聯(lián)斷路器應(yīng)考慮當(dāng)采用該斷 路器向備用母線充電時(shí)，備用母線故障流過該備用母線的全部短路電流； 帶電抗器的出線回路由于干式電抗器工作可靠性較高，且斷路器與電抗器間的連線很短，故障幾率小，電器一般可選電抗器后為計(jì)算短路點(diǎn)，這樣 出 線可選用輕型斷路器，以節(jié)約投資。 當(dāng) 6KV 廠用母線短路時(shí)，如果高備變代替其中一臺(tái)廠 高 變工作， 流經(jīng) 廠 高 變和高備變的短路電 流，要經(jīng)過計(jì)算才能比較大小。 綜上述分析 ，計(jì)算電路圖中 的 短路點(diǎn) 可 設(shè)置為四點(diǎn)，即母線 、 發(fā)電機(jī)出口、廠 高 變分裂繞組一側(cè)和 高 備變分裂繞組一側(cè)。 短路 電流 計(jì)算方法 在工程設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算均采用實(shí)用計(jì)算法，即在一定假設(shè) 的 條件下 ， 計(jì)算出短路電流的各個(gè)分量。 短路電流 計(jì)算步驟 實(shí)用計(jì)算