【導讀】工程設計和科學研究，提高分析問題和解決問題的能力。在完成此設計過程中，本畢業(yè)設計論文是4*50MW供熱式火力發(fā)電廠電氣部分設計。證發(fā)電廠能夠長期可靠供電。在此期間，遇到的種種問題均通過反復比較、驗算，并請教老師得。畢業(yè)設計論文由設計說明書、設計計算書、一套圖紙（電氣主接線圖、總平面布置圖、配電裝置斷面圖、防雷保護圖）組成。內容較為詳細，對今后擴。建有一定的參考價值。社會實用最廣、需要最快的能源。發(fā)電廠的合理設計與建設是一個極其重要的組。整個設計過程中，全面細。致的考慮工程設計的可靠性、經濟性、靈活性等諸多因素，最終完成本設計方案。通過完成此畢業(yè)設計論文，進一步領會我國電力工業(yè)建設的政策觀念和經濟觀點，

　　

【正文】 統(tǒng)及自動化專業(yè)”畢業(yè)任務書的要求，綜合大學四年所學的專業(yè)知識及《電力工程電氣設計手冊》、《電力工程電氣設備手冊 》等書籍的有關內容，在指導教師的幫助下，通過本人的精心設計論證完成的。整個設計過程中，包括 電氣主接線的選擇、變壓器的選擇、短路電流的計算、各種設備的選擇與校驗、高壓配電裝置的規(guī)劃設計、防雷保護的規(guī)劃設計、 發(fā)電廠繼電保護和自動裝置的規(guī)劃設計 等 。 全面細致的考慮工程設計的經濟性、系統(tǒng)運行的可靠性、靈活性等諸多因素，最終完成本設計方案。 沈陽工業(yè)大學 2 第一部分 說明書 第一章 發(fā)電廠原始資料分析 待設計發(fā)電廠是建于某城市中心，以煤為主，水量充足，最高溫度 +40oC ，最低溫度 35oC ，年平均 +5oC 。 本廠電壓等級為 60/10， 60KV 側兩回出線， 10KV側 13 回出線，以 4 臺 50MW 發(fā)電機供電 。 第二章 主變壓器的選擇 發(fā)電廠主變壓器的容量和臺數的確定： 有發(fā)電機電壓母線接線的主變壓器 連接在發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)之間的主變壓器容量，應該按下列條件計算： 當發(fā)電機電壓母線上負荷最小時，能將發(fā)電機電壓母線的剩余有功和無功容量送 入系統(tǒng)，但不考慮稀有的最小符合情況。 當發(fā)電機電壓母線上最大一臺發(fā)電機組停用時，能由系統(tǒng)供給發(fā)電機電壓的最大負荷。在電廠分期建設過程中，在事故斷開最大一臺發(fā)電機組的情況下，通過變壓器向系統(tǒng)取得電能時，可以考慮變壓器的允許過負荷和限制非重要負荷。 根據系統(tǒng)經濟運行的要求，而限制本廠輸出功率時，能供給發(fā)電機電壓的最大負荷。 按上述條件計算時，應考慮負荷曲線的變化和逐年負荷的發(fā)展。特別應注意發(fā)電廠初期運行，當發(fā)電機電壓母線負荷不大時，能將發(fā)電機電壓母線上的剩余容量送入系統(tǒng)。 發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)連 接的變壓器一般為兩臺。對主要向發(fā)電機電壓供電的地方電廠，而系統(tǒng)電源僅作為備用，則允許只裝設一臺主變壓器作為發(fā)電廠與系統(tǒng)之間的聯(lián)絡。對小型發(fā)電廠，接在發(fā)電機電壓母線上的主變壓器宜設置一臺。對裝設兩臺變壓器的發(fā)電廠，當其中一臺主變壓器退出運行時，另一臺變壓器應能承擔 70%的容量。 沈陽工業(yè)大學 3 、單元接線的主變壓器 發(fā)電機與主變壓器為單元連接時，主變壓器的容量可按下列條件中較大的者選擇 按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有 10%的裕度。 按發(fā)電機的最大連續(xù)輸出容量扣除本機組的廠用負荷。 主變 壓器形式的選擇 數的選擇 發(fā)電廠變壓器相數的選擇 主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素。 選擇主變壓器的相數，當不受運輸條件限制時，在 330KV 以下發(fā)電廠，應選用三相變壓器。 繞組數量和方式的選擇 發(fā)電廠主變壓器繞組的數量 因為三繞組變壓器比同容量雙繞組變壓器價格高 40%~50%，運行檢修比較困難，臺數過多時會造成中壓側短路容量過大，且屋外配電裝置布置復雜，故其使用要給予限制。即本廠選擇雙繞組變壓器。 繞組連接方式 變壓器繞組的連接方式 必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并行運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有 Y 和 △ ，高、中、低三側繞組如何組合要根據具體工程來確定。 35KV以下電壓，變壓器繞組都采用 △ 連接。 本廠主變壓器的選擇 主變壓器 2容量計算： MWS N %)101( ?? ?????? 根據其變比 63/ 選出變壓器為： 沈陽工業(yè)大學 4 表 21 所選主變壓器的主要參數 型號 額定容量（ KVA） 額 定 電 壓 (KV) 連接組標號 空 載 損 耗 (KW) 空 載 電 流 (%) 阻 抗 電 壓 ( % ) SFP7 63000/63 63000 63/ YN, D11 65 9 單元接線的主變壓器容量的計算 %)101(50 ?????NS MW 根據其變比 63/ 選出變壓器為： 表 22 所選單元接線變壓器的主要參數 型號 額定容量（ KVA） 額 定 電 壓 (KV) 連接組標號 空 載 損 耗 (KW) 空 載 電 流 (%) 阻 抗 電 壓 ( % ) SFP7 90000/63 90000 63/ YN, D11 68 9 注： SFE7 三相油浸風冷銅線雙繞組 根據下式計算出廠用變容量： MWS C % ???? 表 1— 3根據其變比 ： 型號 額定容量（ KVA） 額 定 電 壓 (KV) 連接組標號 空 載 損 耗 (KW) 空 載 電 流 (%) 阻 抗 電 壓 ( % ) SC 8000/10 8000 5 Dy,n11 8 高備變的選取同廠用變容量一致 沈陽工業(yè)大學 5 表 1— 4 本廠四臺發(fā)電機的型號及參數： 型號 額定容量（ MW） 額 定 電 壓 (KV) COS? 電 抗 ()Xd 0Td （秒） 轉換慣量 2()TM? QFQ502 50 第三章 發(fā)電廠電 氣主接線選擇 概 述 電氣主接線是多種主要電氣設備（如發(fā)電機、變壓器、開關、互感器、線路、電容器、電抗器、母線、避雷器等）按一定順序要求連接而成的，是分配和傳送電能的總電路。將電路中各種電氣設備統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號和文字符號繪制成的電氣連結圖，稱為電氣主接線圖。 電氣主接線是發(fā)電廠電氣設計的首要部分，也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠本身運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關，并且對電氣設備的選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬訂有較大影響。因此，必須正確的處理好各方面 的關系，全面分析有關影響因素，通過技術經濟比較，合理確定主接線方案。 主接線的設計原則 主接線的設計依據 發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用 發(fā)電廠的最終建設規(guī)模 負荷的大小和重要性 系統(tǒng)備用容量的大小 系統(tǒng)專業(yè)對電氣主接線提供的具體資料 沈陽工業(yè)大學 6 主接線設計的基本要求 主接線應滿足可靠性、靈活性、經濟性三項基本要求。 . 1 可靠性 供電可靠性是電力生產和分配的首要要求，主接線應滿足這個要求。 研究主接線可靠性應注意的問題 （ 1）應重視國內外長期運行的實踐經 驗及其可靠性的定性分析。主接線可靠性的衡量標準是運行實踐，至于可靠性的定量分析由于基礎數據及計算方法尚不完善，計算結果不夠準確，因而目前只作為參考。 （ 2）主接線的可靠性要包括一次部分和相應組成的二次部分在運行中可靠性的綜合。 （ 3）主接線的可靠性在很大程度上取決于設備的可靠程度，采用可靠性高 的電氣設備可以簡化接線。 （ 4）要考慮所設計發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用。 可靠性的具體要求： （ 1）斷路器檢修時，不影響對系統(tǒng)的供電； （ 2）斷路器或母線故障及母線檢修時，盡量減少可停運回路數和停用時間，并且 保證一級負荷及全部或大部分二級負荷供電； （ 3）盡量避免全部停運的可能性。 . 2 靈活性 主接線應滿足在調度、檢修及擴建時的靈活性 （ 1）度時，應可以靈活地投入和切除發(fā)電機、變壓器和線路，調配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調度。 （ 2）檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不致影響電力網的運行和對用戶的供電。 （ 3）擴建時，可以容易地從初期接線過度到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入新裝機組、變壓器 或線路而不互相干擾，并且對一次和兩次部分的改建工作量最少。 . 3 經濟性 主要是指投資省，占地面積小，能量損失小。 沈陽工業(yè)大學 7 本廠電氣主接線的選擇 主接線方案的預定 本發(fā)電廠 4*50MW，電壓等級為 60KV/， 60KV 側出線為 2 回； 10KV側負荷側線路為 13 回。根據《電力工程電氣設計手冊》、原始資料的分析。根據主接線設計必須滿足供電可靠性、保證電能質量、滿足靈活性和方便性、保證經濟性的原則，本發(fā)電廠初步擬定兩種主接線方案分別為：方案 1： 10KV 側采用雙母線接線方案， 60KV 側采用單母分段接線。方案 10KV 側采用雙母線接線旁路，60KV 側采用雙母線帶旁路。如圖所示： 方案一、 圖 31 方案二、 圖 32 沈陽工業(yè)大學 8 表 31 兩種方案的比較 方案 項目 方案一 方案二 可靠性 通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電終斷。 一組母線故障后，能迅速 恢復供電。 檢修任一回路的母線隔離開關，只停該回路。 簡單清晰，設備少，設備本身故障小。 用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。 當一段母線發(fā)生故障，分段短路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 靈活性 各個電源和各回路負荷可任意分配到某一組母線上，能靈活的適應于系統(tǒng)各種運行方式調度和潮流變化的需要。 接線較復雜，不容易檢修 擴建方便 連接不同的母線段時，易導致出現(xiàn)交叉跨越。 不易擴建。 連接不同母線段時，可以避免出現(xiàn)交叉跨越。 運行相對簡單 調度靈活性差。 避免產生環(huán)流。 經濟性 投資高，設備數量多，年費用大。 提高了供電可靠性，增大了占地面積。 設備相對少、投資小，年費用小。 占地面積相對小 采用單元接線，從而避免了選擇大容量出口斷路器，節(jié)省了投資。 通過定性分析和可靠性及經濟計算，在可靠性、經濟性上方案一暫有明顯的優(yōu)勢。方案一 不但可以節(jié)省開資，又可避免環(huán)流，有很高的 可靠性。鑒于小型發(fā)電廠以經濟性為主，所以，經綜合分析，決定選第一 方案為設計最終方案。 沈陽工業(yè)大學 9 第四章 短路電流的計算 計算短路電流的目的 ： （ 1）電氣主接線比較； （ 2）計算軟導線的短路搖擺； （ 3）確定中性點接地方式； （ 4）選擇導線和電器； （ 5）確定分裂導線間隔棒的間距； （ 6）驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓； （ 7）選擇繼電保護裝置和進行整定計算。 本設計中計算短路電流的目的主要是載硫導體和電器的選擇和校 驗。 電力系統(tǒng)短路電流計算 基本假定 短路電流實用計算中，采用的假設條件和原則為： （ 1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行。 （ 2）所有電源的電動勢相位角相同。 （ 3）系統(tǒng)中的電機均為理想電機，轉子結構完全對稱；定子三相繞組空間位置相差 1200電氣角度。 （ 4）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。 （ 5）電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行，其中 50%負荷接在高壓母線上， 50%負荷接在系統(tǒng)側。 （ 6）同步電機都具有自動調勵裝置（包括強行勵磁）。 （ 7）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。 （ 8）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。 （ 9）除計算短路電流的衰減時間常數和低壓網絡的短路電流外，元件的電阻忽略不計。 （ 10）元件的計算參數均取其額定值，不考慮參數的誤差和調整 范圍。 （ 11）輸電線路的電容 忽略不計 。 沈陽工業(yè)大學 10 一般規(guī)定 （ 1）驗算導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流時，所有的短路電流，應按本工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠景規(guī)劃。 確定短路電流時，應按可能發(fā)生最大短路電流的接線方式選擇，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 （ 2）選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網絡中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。 （ 3）選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應選擇在正