【導(dǎo)讀】本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是哈爾濱火力發(fā)電廠工程電氣部分設(shè)計(jì)。號(hào)等主要技術(shù)參數(shù)的確定。電氣主接線主要介紹了電氣主接線的重要性、設(shè)計(jì)依據(jù)、基本。要求、各種接線形式的特點(diǎn)以及主接線的比較選擇方法，并制定了適合本廠要求的主接線。廠用電接線包括：廠用電接線的總要求以及廠用母線接線的設(shè)計(jì)。短路電流計(jì)算是最重要。算、網(wǎng)絡(luò)變換、以及各短路點(diǎn)的計(jì)算過程等知識(shí)。高壓電氣設(shè)備的選擇包括高壓斷路器、母線的選擇包括220KV側(cè)及發(fā)電機(jī)出口20KV側(cè)導(dǎo)線的選擇。發(fā)電廠和變電所的防雷保護(hù)主要針對(duì)避雷針和避雷器的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)對(duì)防雷設(shè)備。的設(shè)計(jì)原則及相關(guān)數(shù)據(jù)的處理作了較為詳細(xì)的介紹。此外，在論文適當(dāng)?shù)奈恢眠€附加了圖。此次設(shè)計(jì)電廠為凝汽式火力發(fā)電廠，計(jì)劃安裝兩臺(tái)600MW凝汽式火力發(fā)電機(jī)組。事故備用和調(diào)峰能力，提高電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平。不造成電力電量大量富裕，引起電力企業(yè)經(jīng)營(yíng)困難。的可靠性、靈活性以及該電廠的實(shí)際情況等諸多因素，最終完成本次設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 12 輸煤變 1000 2 1 運(yùn) 1 備 13 低壓工作變 1000 2 1 運(yùn) 1 備 14 主廠房公用變 800 1 15 水源變 1800 1 17 化水變 800 2 1 運(yùn) 1 備 18 檢修變 800 2 1 運(yùn) 1 備 19 無油空壓機(jī) 250 3 2 運(yùn) 1 備 沈陽 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 2 變壓器的選擇 及廠用／備用變壓器的選擇 主變壓器的選擇 在發(fā)電廠和變電所中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。主變壓器的容量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。另外，主變壓器還承擔(dān)著將電壓升高或降低，并輸出電能的任務(wù)。 主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的確定 主變壓器容量的確定 具有發(fā)電機(jī)電壓母線接線的主變壓器連接在發(fā)電機(jī)電壓母線與系統(tǒng)之間的主變壓器容量，應(yīng)按下列條件計(jì)算： 當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上負(fù)荷最小時(shí)，能將發(fā)電機(jī)電壓母線上的剩余有功和元功容量送入系統(tǒng)，但不考慮稀有的最小負(fù)荷情況。 當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)組停用時(shí)，能由系統(tǒng)供給了電機(jī)電壓的最大負(fù)荷。在電廠分期建設(shè)中，在事故斷開最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)組的情況下，通過變壓器向系統(tǒng)取得電能時(shí)，可考慮變壓器的允許過負(fù)荷和限制非重要負(fù)荷。 根據(jù)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求（如充分利用豐水季節(jié)的水能），而限制本廠輸出功率時(shí)，能供給發(fā)電機(jī)電壓的最大負(fù)荷。 按上述條件計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮負(fù)荷曲線的變化和逐年負(fù)荷的發(fā)展。特別應(yīng)注意發(fā)電廠初期運(yùn)行，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線負(fù)荷不大時(shí)，能將發(fā)電機(jī)電壓母線上的剩余容量送入系統(tǒng)。 發(fā)電機(jī)電壓母線與系統(tǒng)連接的變壓器一般為兩臺(tái)。對(duì)主要向發(fā)電機(jī)電壓供電的地方電廠，而系統(tǒng)電源僅作為備用，則允許只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器作為發(fā)電廠與系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)。對(duì)小型發(fā)電廠，接在發(fā)電機(jī)電壓母線上的主變壓器宜設(shè)置一臺(tái)。對(duì)裝設(shè)兩臺(tái)變壓器的發(fā)電廠，當(dāng)其中一臺(tái)主變壓 器退出運(yùn)行時(shí)，另一臺(tái)變壓器應(yīng)能承擔(dān) 70%的容量。 單元接線的主變壓器 發(fā)電機(jī)與主變壓器為單元連接時(shí)，主變壓器的容量可按下列條件中的較大者選擇： 1. 按發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有 10%的裕度。 2. 按發(fā)電機(jī)的最大連續(xù)輸出容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷。 當(dāng)采用擴(kuò)大單元接線時(shí)，應(yīng)采用分裂繞組變壓器，其容量應(yīng)等于按上述 ① 或 ③ 算出的兩臺(tái)機(jī)容量之和。 沈陽 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡(luò)變壓器 滿足兩種電壓網(wǎng)絡(luò)在各種不同運(yùn)行方式下，網(wǎng)絡(luò)間的有功功率和無功功率的交換。 其容量一般不小于接在兩種電壓母線上最大一臺(tái)機(jī)組的容量，以保證最大一臺(tái)機(jī)組故障或檢修時(shí)，通過聯(lián)絡(luò)變壓器來滿足本側(cè)負(fù)荷的要求；同時(shí)也可在線路檢修或故障時(shí)，通過聯(lián)絡(luò)變壓器將其剩余容量送入另一系統(tǒng)。 為了布置和引接線的方便，聯(lián)絡(luò)變壓器一般裝設(shè)一臺(tái)，最多 不超過兩臺(tái)。 聯(lián)絡(luò)變壓器的一般采用自耦變壓器。在按上述原則選擇容量時(shí)，要注意低壓側(cè)接有大量無功設(shè)備的情況，必須全面考慮有功功率和無功功率的交換，以免限制自耦變壓器容量的的充分利用。 變壓器型式的選擇 相數(shù)的選擇 主變壓器采用三相或是單相，主 要考慮主變壓器的制造條件，可靠性要求及運(yùn)輸條件因素。 在 330KV 及以下電力系統(tǒng)中，一般都選用三相變壓器。因?yàn)閱蜗嘧儔浩骼@組相對(duì)來講投資大、占地多、運(yùn)輸損耗出較大，同時(shí)配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，出增加了維修工作量。但是由于變壓器的制造條件和運(yùn)輸條件的限制，特別是大型變壓器，尤其需考慮其運(yùn)輸可能性，從制造廠到發(fā)電廠 (或變電所 )之間，變壓器尺寸是否超過運(yùn)輸途中隧道、涵洞、橋洞的允許通過限額，變壓器重量是否超過運(yùn)輸途中車輛、船舶、碼頭、橋梁等運(yùn)輸工具或設(shè)施的允許承載能力。若受到限制時(shí)，則宜選用兩臺(tái)小容量的在相變壓器取代一臺(tái)大容量的三相變壓器，或者選用單相變壓器組。對(duì) 500KV及以上電力系統(tǒng)中的主變壓器相數(shù)的選擇，除按容量、制造水平、運(yùn)輸條件確定外，更重要的是考慮負(fù)荷和系統(tǒng)情況，保證供電可靠性，進(jìn)行綜合分析，在滿足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的條件下來確定選用單相變壓器還是三相變壓器。 繞組數(shù)的確定 國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)中采用的變壓器按其繞組數(shù)分類有雙繞組普通式、自耦式以及低壓繞組分裂等型式變壓器，發(fā)電廠如以兩種升高電壓級(jí)向用戶供電或與系統(tǒng)連接時(shí)，可以采用二臺(tái)雙繞組變壓器或三繞組變壓器，亦可選用自耦變壓器。一般是當(dāng)最大機(jī)組為 125MW 及以下的發(fā)電廠多采用三繞組變壓器，因?yàn)橐慌_(tái)三繞組變壓器的價(jià) 格及所使用的控制電路和輔助設(shè)備，與相應(yīng)的兩臺(tái)雙繞組變壓器相比都較少。但三繞組變壓器的每個(gè)繞組通過容量應(yīng)達(dá)到該變壓器額定容量的 15%及以上，否則繞組未能充分利用，反而不如選用兩臺(tái)比繞組變壓器合理。對(duì)于最大機(jī)組為 200MW 以上的發(fā)電廠，由于機(jī)組容量大，額定電流及短路電沈陽 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 流都甚大，發(fā)電機(jī)出口斷路器制造困難，價(jià)格昂貴，且對(duì)供電可靠性要求較高，所以，一般在發(fā)電機(jī)回路及廠用分支回路均采用分相封閉母線。而封閉母線回路中一般不裝設(shè)斷路器和隔離開關(guān)。況且，三繞組變壓器由于制造上的原因，中壓側(cè)不留分接頭，只作死抽頭，不利于高、中 壓側(cè)的調(diào)壓和負(fù)荷分配。為此，一般以采用雙繞組變壓器和聯(lián)絡(luò)變壓器更為合理。其聯(lián)絡(luò)變壓器宜選用三繞組變壓器，低壓繞組可作為廠用備用電源或廠用啟動(dòng)電源，亦可連接無功補(bǔ)償裝置。當(dāng)采用擴(kuò)大單元接線時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用低壓分裂繞組變壓器，這樣，可以大大限制短路電流。在 110KV 及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，凡需選用三繞組變壓器的場(chǎng)所，均可優(yōu)先選用自耦變壓器，它損耗小、體積小、效率高，但限制短路電流的效果較差，變比不宜過大。 繞組接線的組別的確定 變壓器三相繞組的接線組別小，必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運(yùn)行。 電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星形“ Y” 和三角形“ D”兩種。因此變壓器三相繞組的連接方式 應(yīng)根據(jù)具體工程來確定。我國(guó) 110KV 及以上電壓變壓器三相繞組都采用“ YN”連接；35KV 采用“ Y” 連接，其中性點(diǎn)多通過消弧線圈接地； 35KV 以下高壓電壓，變壓器三相繞組都采用“ D”連接。 調(diào)壓方式的確定 調(diào)壓方式有兩種： 不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍在 177。２２ ． ５％ ； 另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)壓范圍可達(dá)177。３０ ％．一般多采用不帶電切換調(diào)壓方式。 廠用變壓器的確定 大容量機(jī)組的廠用電系統(tǒng)，主要廠用負(fù)荷需要兩路供電而設(shè)置兩段母線 或兩段母線以上 ， 其中 的 兩段母線 常采用分裂低壓繞組變壓器 供電 。 廠用變壓器的結(jié)構(gòu) 分裂變壓器 ， 它有一個(gè)高壓繞組和兩個(gè)低壓繞組，兩個(gè)低壓繞組稱為分裂繞組 ， 實(shí)際上這種變壓器是一種特殊結(jié)構(gòu)的三繞組變壓器 ， 分裂繞組變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，繞組在鐵芯上的布置應(yīng)滿足兩個(gè)要求： 兩個(gè)低壓分裂繞組之間應(yīng)有較大的短路阻抗； 每一分裂繞組與高壓繞組之間的短路阻抗應(yīng)較小，且應(yīng)相等。 沈陽 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 圖 2－ 1 畫出了單相和三相分裂低壓繞組變壓器的繞組布置圖和原理圖。高壓繞組 1采用兩段并聯(lián)，其容量按額定容量設(shè)計(jì)；分裂繞組 2 和 3 都是低壓繞組，其容量分別按 50％額定容量設(shè)計(jì)。其運(yùn)行特點(diǎn)是，當(dāng)一低壓側(cè)發(fā)生短路時(shí)，另一未發(fā)生短路的低壓側(cè)仍能維持較高的電壓，以保證該低壓側(cè)母線上的設(shè)備能繼續(xù)正常運(yùn)行，并能保證該母線上的電動(dòng)機(jī)能緊急起動(dòng)，這是一般結(jié)構(gòu)的三繞組變壓器所不及的。 （ a） （ b） 圖 分裂變壓器繞組布置與連接圖 a） 單相分裂變壓器，（ b）三相分裂變壓器（只畫出一相） 分裂變壓器的運(yùn)行方式 分裂變壓器有三種運(yùn)行方式 分裂運(yùn)行：兩個(gè)低壓分裂繞組運(yùn)行，低壓繞組間有穿越功率，高壓繞組不運(yùn)行，高低壓繞組間無穿越功率。在這種運(yùn)行方式下，兩個(gè)低壓繞組間的阻抗稱分裂阻抗。 并聯(lián)運(yùn)行：兩個(gè)低壓繞組并聯(lián)，高低壓繞組運(yùn)行，高低壓繞組間有穿越功率，在這種運(yùn)行方式下，高低壓繞組間的阻抗為穿越阻抗。 單獨(dú)運(yùn)行：當(dāng)任一低壓繞組開路，另一低壓繞組和高壓繞組運(yùn)行，在此運(yùn)行方式下，高低壓繞組之間的阻抗稱為半穿越阻抗。 分裂阻抗和穿越阻抗之比，一般稱為分裂系數(shù)。 沈陽 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 3 電氣主接線的設(shè)計(jì) 電氣主接線 是 發(fā)電廠、變電站設(shè)計(jì)的 首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié) 。主接線形式 的確定對(duì)發(fā)電廠、 變電站本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性等密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定都有較大影響。因此，主接線的設(shè)計(jì)必須根據(jù)電力系統(tǒng)、發(fā)電廠或變電站的具體情況，全面分析，正確處理好各方面的關(guān)系，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理地選擇主接線方案。 電氣主接線的概念與基本要求 發(fā)電廠電氣主接線是由多種電氣設(shè)備通過連接線，按其功能要求組成的接受和分配電能的電路，也稱一次接線或電氣主 接線 系統(tǒng)。用規(guī)定的設(shè)備文字和圖 形符號(hào)將發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、開關(guān)電器、測(cè)量電器、保護(hù)電器、輸電線路等有關(guān)電氣設(shè)備，按工作順序排列，詳細(xì)表示電氣設(shè)備的組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為電氣主接線圖。 圖 11 為電氣設(shè)備在電氣主接線圖中的代表符號(hào)。 電氣主接線的選擇正確與否對(duì)電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和調(diào)度的靈活性，以及對(duì)發(fā)電廠的電氣設(shè)備選擇，配電裝置的布置，繼電保護(hù)及控制方式的擬定等都有重大的影響。在選擇電氣主接線時(shí)，應(yīng)注意發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、電壓等級(jí)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件，并應(yīng)滿足下列基本要求。 運(yùn)行的可靠性 發(fā)、供電的安全可靠性，是電力生產(chǎn)和分配的第一要求，主接線必須首先給予滿足。因?yàn)殡娔艿陌l(fā)、送、用必須在同一時(shí)刻進(jìn)行，所以電力系統(tǒng)中任何一個(gè)環(huán)節(jié)故障，都將影響到整體。事故 停電不僅是電力部門的損失，更嚴(yán)重的是會(huì)造成國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的損失；此外，一些部門的停電還會(huì)造成人員傷亡； 重要發(fā)電廠發(fā)生事故時(shí)，在嚴(yán)重情況下可能會(huì)導(dǎo)致全系統(tǒng)性事故。所以，主接線若不能保證安全可靠地工作，發(fā)電廠就很難完成生產(chǎn)和輸送數(shù)量和質(zhì)量均符合要求的電能。 主接線的可靠性并不是絕對(duì)的，同樣形成的接線對(duì)某些發(fā)電廠來說是可靠的，但對(duì) 另一些發(fā)電廠就 不 一定能滿足可靠性要求。所以在分析主接線的可靠性時(shí)，不能脫離發(fā)電廠在系統(tǒng)中的地位、作用以及用戶的負(fù)荷性質(zhì)等。 衡量主接線的可靠性可以從以下幾個(gè)方面去分析： 斷路器檢修時(shí)是否影響供電； 設(shè)備或線路故障或檢修時(shí)，停電線路數(shù)目的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電； 沈陽 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 有沒有使發(fā)電廠全部停止工作的可能性 ； 運(yùn)行人員對(duì)系統(tǒng)主接線熟悉性。 下 圖是 電氣設(shè)備在電氣主接線圖中的代表符號(hào)： 圖 31 具有一定的靈活性 主接線不但在正常運(yùn)行情況下，能根據(jù)調(diào)度的要求，靈活地改變運(yùn)行方式，達(dá)到調(diào)度 的目的；而且在各種事故或設(shè)備檢修時(shí)，能盡快地退出設(shè)備、切除故障，使停電時(shí)間最短、影響范圍最小，并且在檢修設(shè)備時(shí)能保證檢修人員的安全。 操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、方便 主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡(jiǎn)單，便于運(yùn)行人員掌握。復(fù)雜的接線不僅不便于操作，還往往會(huì)造成人員誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡(jiǎn)單，不但不能滿足運(yùn)行方式的需要，而且也會(huì)給運(yùn)行造成不便，或造成不必要的停電。 經(jīng)濟(jì)上合理 主接線在保證安全可靠，操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運(yùn)行費(fèi)用最小，占地面積最少，使發(fā)電廠盡快地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。 沈陽 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 電氣主接線設(shè)計(jì)依據(jù) 發(fā)電廠、變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用。 發(fā)電廠、變電站的分期和最終建設(shè)規(guī)模。 負(fù)荷大小和重要性。 系統(tǒng)備用容量大小。 系統(tǒng)專業(yè)對(duì)電氣接線提供的具體資料。 電氣主接線的設(shè)計(jì)步驟 原始資料分析 。 對(duì)擬定的各方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，選出最好的方案 。 繪制電氣主接線圖 。 發(fā)電機(jī)－變壓器組單元接線 發(fā)電機(jī)出口直接經(jīng)變壓器接入高電壓系統(tǒng)的接線，稱為發(fā)電機(jī)－變壓器組單元接線。實(shí)際上，這種單元接線往往只是電廠主接線中的一部分或一條回路。關(guān)于發(fā)電機(jī)出口是否裝設(shè)斷路 器的問題 ， 目前我國(guó)及許多國(guó)家的大容量機(jī)組的單元接線中，發(fā)電機(jī)出口一般不裝設(shè)斷路器，其理由是 ： 大電流大容量斷路器投資較大，而且在發(fā)電機(jī)出口至主變壓器之間采用封閉母線后，此段線路范圍的故障可能性亦已降低。甚至在發(fā)電機(jī)出口也不裝隔離開關(guān)，只設(shè)有可拆的連接片，以供發(fā)電機(jī)測(cè)試時(shí)用。 燕山湖發(fā)電公司 發(fā)電機(jī)出口不裝設(shè)斷路器。 主變壓器和發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式 主變壓器中性點(diǎn)接地方式 主變?cè)?110～ 500KV 側(cè)采用中性點(diǎn)直接接地方式。 主變?cè)?6～ 側(cè)采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式。 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn) 的接地方式可采用不接地、經(jīng)消弧線圈或高電阻接地方式 。 300MW 及以上的發(fā)電機(jī)應(yīng)采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈或高電阻接地的方式 。 沈陽 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論