【導(dǎo)讀】600MW發(fā)電廠電氣部分初步設(shè)計。全論文除了摘要、畢業(yè)設(shè)計書。之外，還詳細的說明了各種設(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。短路電流計算是最重要的環(huán)節(jié)，本論文詳細。而根據(jù)本論文所介紹的高壓配電裝置的設(shè)計原則、要求和500KV的配電裝置，決。定此次設(shè)計對本廠采用分相中型布置。繼電保護和自動裝置的規(guī)劃，包括總則、自動裝置、針對避雷針和避雷器的設(shè)計。此外，在論文適當?shù)奈恢眠€附加了圖紙（主接線、平面圖、防雷保護等）及表格以方便閱讀、理解和應(yīng)用。

　　

【正文】 線四分段接線較貴（進出線 6回時，共需 10臺斷路器）； (2) 占地面積較大 (1) 進出線共 9回及以下時， 一 臺半斷路器接線較經(jīng)濟（進出線 6回時，共需 9臺斷路器）； (2) 占地面積較小 主接線方案的確定 綜上 述 分析，對大容量機組、超高壓輸電系統(tǒng)，無論什么原因，諸如斷路器臨時檢修、母線故障、人員誤操作等造成線路 或電源進線停用或發(fā)電機限制出力，均可能影響幾十萬千瓦電力的生產(chǎn)，對系統(tǒng)將造成較大沖擊，造成的損失將十分巨大。綜合經(jīng)濟、技術(shù)比較，一臺半斷路器接線的運行方式 比較 靈活性 ，供電可靠性更顯突出，因而 500kV 電 壓 母線 最終采用一臺半斷路器接線。 8 第 3 章 廠用電系統(tǒng)設(shè)計 廠用電接線的設(shè)計原則 廠用電接線是否合理，對保證廠用負荷的連續(xù)供電和發(fā)電廠安全經(jīng)濟運行至關(guān)重要。由于廠用電負荷多、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，必須對廠用電系統(tǒng)設(shè)計予以重視。 廠用電接線的 設(shè)計原則主要有 :廠用電接線應(yīng)保證對廠用負荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機安全運轉(zhuǎn)；接線應(yīng)能靈活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運行方式的要求；廠用電源的對應(yīng)供電性，本機、爐的廠用負荷由本機組供電，這樣，當廠用電系統(tǒng)發(fā)生故障時，只影響一臺發(fā) 電 機組的運行，縮小故障范圍，接線也簡單；設(shè)計時還應(yīng)適當注意其經(jīng)濟性和發(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性；在設(shè)計廠用電接線時，還應(yīng)對廠用電的電壓等級、廠用電源及其引接和廠用電接線形式等問題進行分析。 廠用電壓等級的確定 容量為 600MW 及以上 的機組，高壓供 電 網(wǎng)絡(luò)可采用 6kV 一級廠用電壓或 3kV、 10kV 兩級廠用電壓，目前國內(nèi)新建 600MW 機組電廠基本上采用 6kV 一級高壓廠用電壓；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)電機與主變壓器采用單元接線時，高壓廠用工作電源從主變壓器低壓側(cè)引接，供給該機組的廠用負荷。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、啟動電源。一般電廠中，都以啟動電源兼作備用電源。600MW 大型機組通常采用 500KV 超高壓接入系統(tǒng)，由于廠網(wǎng)分開等原因，機組的備用 /啟動電源 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 電壓母線一級降壓引接 機組采用 500kV 一級電壓接入系統(tǒng)，備用 /啟動電源從廠內(nèi) 500kV 母線一級降壓方式引接。 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，2600MW 發(fā)電廠電氣部分初步設(shè)計 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，接線合理時應(yīng)考慮選用。 500kV 電壓母線兩級降壓引接 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，機組備用電源從 此 配電裝置引接。中間電壓等級的選擇，一般以 35kV 比較經(jīng)濟，且 35kV 配電裝置可以選擇 35kV 開關(guān)柜，設(shè)備布置也比較簡單。 220kV 系統(tǒng)引接專用線路 機組采用 500kV 一級電壓接入系統(tǒng)，備用 /啟動電源從電網(wǎng) 220kV 引接。這是最直接、簡單的引接方式，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 性 問題。 對 廠內(nèi) 500kV 系統(tǒng)主接線采用三列式布置的一臺半斷路器接線 ， 如果從母線兩級降壓引接，因兩組母線 距離較 遠，所采用的引接方 式 會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)資金和運行維護費用比較大。所以，綜合考技術(shù)經(jīng)濟的原因，在機 組 數(shù)量為兩臺時，選擇 從廠內(nèi) 500kV 母線 一級降壓 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數(shù)分成若干獨立段，凡屬同一臺鍋爐的廠用負荷均接在同一段母線上，與鍋爐同組的汽輪機的廠用負荷一般也接在該段母線上，而該段母線由其對應(yīng)的發(fā)電機組供電。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 變壓器的額定電壓 選 為 500/6kV。 臺數(shù)和型式 的選擇 當機組容量增大至 600MW 及以上等級時，對于廠用工作變壓器的設(shè)置有以下兩種方式： (1) 采用一臺大容量分裂變壓器。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低壓繞組出口 斷路器的額定電流，提高廠用電源的運行可靠性。 目前，國內(nèi) 600MW 機組的廠用 高壓 工作電源，都采用了較小的兩臺同容量分裂變壓器并列運行的方式。由于廠用 高壓 工作變壓器引至發(fā)電機出口，而機端電壓又十分穩(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。 /啟動變壓器 由于每臺 600MW 機組使用了兩臺高壓廠用分裂 變壓器并列運行，將高壓廠用母線分成四段，因此需用兩臺備用變壓器，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。四個備用電源分別從其四 個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。這樣當備用變壓器代替廠用高壓變壓器時，可以 短 時并列運行，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荷從電源獲得足夠的功率。因此，對廠用工作變壓器的容量應(yīng)按廠用電高壓計算負荷的 110%與廠用電低壓計算負荷之和進行選擇； 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 變壓器應(yīng)與最大一臺廠用 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)與最大一臺廠用低壓工作變壓器容量相同。 對 廠 用 高壓 分裂組變壓器 ,其各繞組容量應(yīng)按下式計算 計算負荷 LHC SSS ?? () 高壓繞組 1tsS ≥ rC SS ?? () 低壓繞組 2tsS ≥ CS () 式中 HS —— 廠用電高壓計算負荷之和 ； LS —— 廠用電低壓計算負荷之和； CS —— 廠用變壓器分裂繞組計算負荷， kV A； rS —— 分裂繞組兩分支重復(fù)計算負荷， 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，這是因為要限制變壓器低壓側(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 將影響廠用電動機的自啟動。廠用工作變壓器常采用分裂繞組變壓器，正常工作時，其電抗較小，可改善廠用電動機的自啟動能力；而分裂繞組出口短路時，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 11 廠用電系統(tǒng)接線 高壓廠用電接線 每 臺機組的廠用 高壓 工作電源采用兩臺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 電源共采用兩臺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 發(fā) 電 機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，提高運行可靠性。 正常運行時分段斷路器斷開，兩半段低壓廠用母線分別由各自的電源變壓器供電，只有 當其中一個電源斷路器因變壓器停運或其他原因斷開時，分段斷路器才會合閘，由另一臺變壓器負擔全部負荷。 Q F D 1 1 Q F D 1 2 圖 低壓廠用電系統(tǒng)接 12 第 4 章 短路電流計算 短路電流計算 的主要 目的 電力系統(tǒng) 短路電流計算的 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) 選擇繼電保護裝置和整定計算 ； (4) 驗算接地裝置的接 觸 電壓和跨步電壓 ； (5) 分析送電線路對通訊設(shè)施的影響。 本 次 設(shè)計， 進行 短路電流計算主要是為了導(dǎo)體和電氣設(shè)備的 選擇。 一般規(guī)定 計算的假定條件 短路電流實用計算中，作 如 下假設(shè)： (1) 正常工作時三相系統(tǒng)對稱運行。 (2) 系統(tǒng)中所有發(fā)電機都在額定負荷下運行 。 (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，發(fā)電機的等值電抗為 39。dX 。 (5) 發(fā)電機電動勢均采用次暫態(tài)電動勢 39。?E ，且同相位。認為 E 在短路瞬間不變，即? ?39。39。039。39。0 ?? ?EE 。 (7) 短路點以外的負荷可以去 掉，當短路點附近有大容量電動機時，則要計及電動機反饋電流的影響 。 (8) 不考慮短路點的電弧阻抗 。 (9) 忽略線路對地電容和變壓器的勵磁支路，計算 110kV 及以上高壓電網(wǎng) 時，忽略線路電阻的影響，只計電抗。 接線方式 計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，即最大運行方式。但不考慮在切換過程中可能短時并列運行的接線方式 (如切換廠用變壓器時的短時并列 )。對 3/2 接線主系統(tǒng)，最大運行方式 應(yīng) 是將每一串中的 3 臺斷路器都投 入工作。 短路類型 一般按三相短路計算。通常三相短路時的短路電流最大，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 13 嚴重時，則應(yīng)按最嚴重的情況計算。在本設(shè)計的電氣主系統(tǒng)中，由于發(fā)電機出口采用分相封閉母線， 故障幾率小 ，所以 運行可靠性高 ,及不可能出現(xiàn)比三相短路更為嚴重的短路類型，所以只 需 計算三相短路電流。 短路計算點 在計算電路圖中，同電位各短路點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的位置不同而不同。校驗電器和載流導(dǎo)體時，必須確定電氣設(shè)備和載流 導(dǎo)體處于最嚴重情況的短路點，使通過的短路 電流校驗值為最大。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、變壓器回路的 斷路 器，應(yīng) 比較斷路器前、后短路時通過斷路器的電流值，擇其大者為計算短路點； 母聯(lián)斷路器應(yīng)考慮當采用該斷 路器向備用母線充電時，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算短路點，這樣 出 線可選用輕型斷路器，以節(jié)約投資。 當 6KV 廠用母線短路時，如果高備變代替其中一臺廠 高 變工作， 流經(jīng) 廠 高 變和高備變的短路電 流，要經(jīng)過計算才能比較大小。 綜上述分析 ，計算電路圖中 的 短路點 可 設(shè)置為四點，即母線 、 發(fā)電機出口、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 計算方法 在工程設(shè)計中，短路電流計算均采用實用計算法，即在一定假設(shè) 的 條件下 ， 計算出短路電流的各個分量。 短路電流 計算步驟 實用計算