【導(dǎo)讀】一些不足，如有關(guān)發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)的一些不合理性、保護(hù)性措施的欠缺等。這些都需要我們通過(guò)設(shè)計(jì)出更加合理。的方案來(lái)解決這些問(wèn)題。來(lái)完善現(xiàn)有設(shè)施。首先將會(huì)對(duì)火力發(fā)電的有關(guān)內(nèi)容做一闡述，并對(duì)火力發(fā)電的現(xiàn)狀做一描述；隨后對(duì)火力發(fā)電廠的電。氣主接線設(shè)計(jì)和防雷保護(hù)的原理部分進(jìn)行介紹，最后將給出該火力發(fā)電廠的主接線的設(shè)計(jì)和防雷保護(hù)的具體實(shí)現(xiàn)。然存在一些不足期待改進(jìn)。這就要求我們改善這些不良方面，最大限度的發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益，并減少事故的發(fā)生。“熱電聯(lián)合生產(chǎn)”。豐富的，因此本課題的提出具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，如何設(shè)計(jì)好火電廠的電氣主接線及各項(xiàng)保護(hù)性措施，就顯得尤為重。火力發(fā)電系統(tǒng)的組成、工作過(guò)程及工作原理。通過(guò)閱讀有關(guān)火力發(fā)電廠的主接線圖及相關(guān)介紹，明確主接線的設(shè)計(jì)規(guī)。常和事故情況下的供送電情況。防止誤操作，除嚴(yán)格按照操作規(guī)程實(shí)行操作票制度外，還應(yīng)在隔離開(kāi)關(guān)和相應(yīng)的斷路器之間，加裝電磁閉鎖、機(jī)械閉

　　

【正文】 JS72A， 吸引線圈的電壓為 110V，觸點(diǎn)的額定電壓為 380V，延 時(shí)范圍為 ～ 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(guò)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，準(zhǔn)確級(jí)次。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 圖 4— 3 6kV 線路過(guò)電流保護(hù)歸總式原理圖 該線路 的 過(guò)電流保護(hù)可通過(guò)以下方式表現(xiàn)出來(lái)： 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(guò)電流時(shí)，通過(guò)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(guò)程如下： 1TAA、 1TAB 一次側(cè)流過(guò)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(guò)程與上述情況類(lèi)似。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 6kV 線路過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)的歸總式原理圖如下圖： 其中， M70 M706 為掉牌未復(fù)歸光子牌小母線。 圖 4— 4 6kV 線路過(guò)電流保護(hù)展開(kāi)圖 由該圖可以很清楚地看到 各個(gè)元件 的動(dòng)作過(guò)程 （動(dòng)作過(guò)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(jiǎn)要介紹一下展開(kāi)式原理圖的主要特點(diǎn)。 展開(kāi)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(méi)有涉及，未繪出）、直流回路分開(kāi)表示； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 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(kāi)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(shuō)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(kāi)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 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 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) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 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(guò)電壓波襲來(lái)時(shí)， 通過(guò)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(guò)電壓，最不利的情況是低壓繞組處于開(kāi)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(kāi)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(lái)保護(hù)，因而附圖一中也沒(méi)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(shuō)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?。?6000kW 以下為小容量直配電機(jī)），所以這類(lèi)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， FS 為閥型避雷器， G 為電機(jī)， C 為電容 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 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(zhǎng)度 L 可取 450~600m。 本設(shè)計(jì)中為 6kV 線路 ，進(jìn)線長(zhǎng)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(lái)保護(hù)開(kāi)路狀態(tài)的斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 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： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 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： 24 12 ；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% = （ Uk(12)% + Uk(31)% Uk(23)%） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） = （ + ） = Uk2% = （ Uk(12)% + Uk(23)% Uk(31)%） = （ +） = Uk3% = （ Uk(23)% +Uk(31)% Uk(12)%） = （ +） = XT1 = = = XT2 = = = XT3 = = = 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： = 240MVA, = 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） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） = （ +） // （ +） = 短路電流的標(biāo)幺值為： = = = 由此可以得出短路電流值為： I = = = 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%～ 15%，即 Ualm =（ ～ ） UN 而對(duì)于電網(wǎng)，由于電力系統(tǒng)采取各種調(diào)壓措施，電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓 Usm 通常不超過(guò)額定電壓 UNs 的 10%，即 Usm≤ 可見(jiàn) ， 只要 UN 不低于 UNs，就能滿足式（ 41），所以，一般可按式（ 42）選擇 UN≥UNs （ 42） 按額定電流選擇 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 電氣設(shè)備的額定電流 IN 是指在額定環(huán)境條件（環(huán)境溫度、日照、海拔、安裝條件等）下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流 。 經(jīng)綜合修正后的長(zhǎng)期允許電流 Ial 不得低于所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流 Imax，即 Ial=KIN≥Imax （ 43） 式中 K——綜合修正系數(shù)，為有關(guān)修正系數(shù)的乘積 ； Imax——電氣設(shè)備所在回路的最大持續(xù)工作電流，可按表計(jì)算， A。 當(dāng)計(jì)及環(huán)境溫度修正時(shí)， K 值的計(jì)算如下。 對(duì)于裸導(dǎo)體和電纜 θalθ K= 25. ?laal? ?? （ 44） 對(duì)于電器 40℃ ＜ θ≤60℃ 時(shí)， K=1（ θ40） ； 0℃ ≤θ≤40℃ 時(shí)， K=1+（ θ+40） ； （ 45） θ＜ 0℃ 時(shí)， K=。 式中 ： θ——實(shí)際環(huán)境溫度， ℃ ； θal——多道題或電纜芯正常最高允許溫度， ℃ 。 選擇設(shè)備的種類(lèi)和型式 1） 應(yīng)按電器的裝設(shè)地點(diǎn)、使用條件、檢修運(yùn)行等要求，對(duì)設(shè)備進(jìn)行種類(lèi)（如戶內(nèi)或戶外型電器）和型式的選擇。 2） 除上述考慮 海拔、當(dāng)?shù)貙?shí)際環(huán)境溫度的影響外，尚需考慮日照、風(fēng)速、覆冰厚度、濕度等環(huán)境條件的影響。 二、 電氣設(shè)備的校驗(yàn) 以下校驗(yàn)是按短路情況進(jìn)行的，有關(guān)短路電流計(jì)算的相關(guān)問(wèn)題，前文中剛提到過(guò)，在此不再重述，只敘述校驗(yàn)方面的問(wèn)題。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） （ 1）熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 1）導(dǎo)體和電纜滿足熱穩(wěn)定的條件為 S≥Smin （ mm2）