【導(dǎo)讀】工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究，提高分析問題和解決問題的能力。在完成此設(shè)計(jì)過程中，本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是4*50MW供熱式火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)。證發(fā)電廠能夠長(zhǎng)期可靠供電。在此期間，遇到的種種問題均通過反復(fù)比較、驗(yàn)算，并請(qǐng)教老師得。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文由設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)計(jì)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(hù)圖）組成。內(nèi)容較為詳細(xì)，對(duì)今后擴(kuò)。建有一定的參考價(jià)值。社會(huì)實(shí)用最廣、需要最快的能源。發(fā)電廠的合理設(shè)計(jì)與建設(shè)是一個(gè)極其重要的組。整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，全面細(xì)。致的考慮工程設(shè)計(jì)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性等諸多因素，最終完成本設(shè)計(jì)方案。通過完成此畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)我國(guó)電力工業(yè)建設(shè)的政策觀念和經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，

　　

【正文】 統(tǒng)及自動(dòng)化專業(yè)”畢業(yè)任務(wù)書的要求，綜合大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)及《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《電力工程電氣設(shè)備手冊(cè) 》等書籍的有關(guān)內(nèi)容，在指導(dǎo)教師的幫助下，通過本人的精心設(shè)計(jì)論證完成的。整個(gè)設(shè)計(jì)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(jì)算、各種設(shè)備的選擇與校驗(yàn)、高壓配電裝置的規(guī)劃設(shè)計(jì)、防雷保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、 發(fā)電廠繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的規(guī)劃設(shè)計(jì) 等 。 全面細(xì)致的考慮工程設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性、系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、靈活性等諸多因素，最終完成本設(shè)計(jì)方案。 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 2 第一部分 說明書 第一章 發(fā)電廠原始資料分析 待設(shè)計(jì)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(jí)為 60/10， 60KV 側(cè)兩回出線， 10KV側(cè) 13 回出線，以 4 臺(tái) 50MW 發(fā)電機(jī)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(tái)數(shù)的確定： 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)該按下列條件計(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(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)供給發(fā)電機(jī)電壓的最大負(fù)荷。在電廠分期建設(shè)過程中，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)，可以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，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)之間的聯(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。 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 3 、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較大的者選擇 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。 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。 主變 壓器形式的選擇 數(shù)的選擇 發(fā)電廠變壓器相數(shù)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(yùn)輸條件等因素。 選擇主變壓器的相數(shù)，當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在 330KV 以下發(fā)電廠，應(yīng)選用三相變壓器。 繞組數(shù)量和方式的選擇 發(fā)電廠主變壓器繞組的數(shù)量 因?yàn)槿@組變壓器比同容量雙繞組變壓器價(jià)格高 40%~50%，運(yùn)行檢修比較困難，臺(tái)數(shù)過多時(shí)會(huì)造成中壓側(cè)短路容量過大，且屋外配電裝置布置復(fù)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(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有 Y 和 △ ，高、中、低三側(cè)繞組如何組合要根據(jù)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(jì)算： MWS N %)101( ?? ?????? 根據(jù)其變比 63/ 選出變壓器為： 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 4 表 21 所選主變壓器的主要參數(shù) 型號(hào) 額定容量（ KVA） 額 定 電 壓 (KV) 連接組標(biāo)號(hào) 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(jì)算 %)101(50 ?????NS MW 根據(jù)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(shù) 型號(hào) 額定容量（ KVA） 額 定 電 壓 (KV) 連接組標(biāo)號(hào) 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(fēng)冷銅線雙繞組 根據(jù)下式計(jì)算出廠用變?nèi)萘浚? MWS C % ???? 表 1— 3根據(jù)其變比 ： 型號(hào) 額定容量（ KVA） 額 定 電 壓 (KV) 連接組標(biāo)號(hào) 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?nèi)萘恳恢? 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 5 表 1— 4 本廠四臺(tái)發(fā)電機(jī)的型號(hào)及參數(shù)： 型號(hào) 額定容量（ MW） 額 定 電 壓 (KV) COS? 電 抗 ()Xd 0Td （秒） 轉(zhuǎn)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(shè)備（如發(fā)電機(jī)、變壓器、開關(guān)、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(shè)備統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)繪制成的電氣連結(jié)圖，稱為電氣主接線圖。 電氣主接線是發(fā)電廠電氣設(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)。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)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(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主接線方案。 主接線的設(shè)計(jì)原則 主接線的設(shè)計(jì)依據(jù) 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(shè)規(guī)模 負(fù)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(duì)電氣主接線提供的具體資料 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 6 主接線設(shè)計(jì)的基本要求 主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求。 . 1 可靠性 供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線應(yīng)滿足這個(gè)要求。 研究主接線可靠性應(yīng)注意的問題 （ 1）應(yīng)重視國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期運(yùn)行的實(shí)踐經(jīng) 驗(yàn)及其可靠性的定性分析。主接線可靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，至于可靠性的定量分析由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及計(jì)算方法尚不完善，計(jì)算結(jié)果不夠準(zhǔn)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(yīng)組成的二次部分在運(yùn)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(shè)備的可靠程度，采用可靠性高 的電氣設(shè)備可以簡(jiǎn)化接線。 （ 4）要考慮所設(shè)計(jì)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(shí)，不影響對(duì)系統(tǒng)的供電； （ 2）斷路器或母線故障及母線檢修時(shí)，盡量減少可停運(yùn)回路數(shù)和停用時(shí)間，并且 保證一級(jí)負(fù)荷及全部或大部分二級(jí)負(fù)荷供電； （ 3）盡量避免全部停運(yùn)的可能性。 . 2 靈活性 主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性 （ 1）度時(shí)，應(yīng)可以靈活地投入和切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度。 （ 2）檢修時(shí)，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供電。 （ 3）擴(kuò)建時(shí)，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(shí)間最短的情況下，投入新裝機(jī)組、變壓器 或線路而不互相干擾，并且對(duì)一次和兩次部分的改建工作量最少。 . 3 經(jīng)濟(jì)性 主要是指投資省，占地面積小，能量損失小。 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 7 本廠電氣主接線的選擇 主接線方案的預(yù)定 本發(fā)電廠 4*50MW，電壓等級(jí)為 60KV/， 60KV 側(cè)出線為 2 回； 10KV側(cè)負(fù)荷側(cè)線路為 13 回。根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》、原始資料的分析。根據(jù)主接線設(shè)計(jì)必須滿足供電可靠性、保證電能質(zhì)量、滿足靈活性和方便性、保證經(jīng)濟(jì)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(cè)采用雙母線接線方案， 60KV 側(cè)采用單母分段接線。方案 10KV 側(cè)采用雙母線接線旁路，60KV 側(cè)采用雙母線帶旁路。如圖所示： 方案一、 圖 31 方案二、 圖 32 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 8 表 31 兩種方案的比較 方案 項(xiàng)目 方案一 方案二 可靠性 通過兩組母線隔離開關(guān)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(fù)供電。 檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路。 簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備少，設(shè)備本身故障小。 用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電。 當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段短路器自動(dòng)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(gè)電源和各回路負(fù)荷可任意分配到某一組母線上，能靈活的適應(yīng)于系統(tǒng)各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。 接線較復(fù)雜，不容易檢修 擴(kuò)建方便 連接不同的母線段時(shí)，易導(dǎo)致出現(xiàn)交叉跨越。 不易擴(kuò)建。 連接不同母線段時(shí)，可以避免出現(xiàn)交叉跨越。 運(yùn)行相對(duì)簡(jiǎn)單 調(diào)度靈活性差。 避免產(chǎn)生環(huán)流。 經(jīng)濟(jì)性 投資高，設(shè)備數(shù)量多，年費(fèi)用大。 提高了供電可靠性，增大了占地面積。 設(shè)備相對(duì)少、投資小，年費(fèi)用小。 占地面積相對(duì)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(jīng)濟(jì)計(jì)算，在可靠性、經(jīng)濟(jì)性上方案一暫有明顯的優(yōu)勢(shì)。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(jīng)濟(jì)性為主，所以，經(jīng)綜合分析，決定選第一 方案為設(shè)計(jì)最終方案。 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 9 第四章 短路電流的計(jì)算 計(jì)算短路電流的目的 ： （ 1）電氣主接線比較； （ 2）計(jì)算軟導(dǎo)線的短路搖擺； （ 3）確定中性點(diǎn)接地方式； （ 4）選擇導(dǎo)線和電器； （ 5）確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距； （ 6）驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓； （ 7）選擇繼電保護(hù)裝置和進(jìn)行整定計(jì)算。 本設(shè)計(jì)中計(jì)算短路電流的目的主要是載硫?qū)w和電器的選擇和校 驗(yàn)。 電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算 基本假定 短路電流實(shí)用計(jì)算中，采用的假設(shè)條件和原則為： （ 1）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行。 （ 2）所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同。 （ 3）系統(tǒng)中的電機(jī)均為理想電機(jī)，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對(duì)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(shè)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(fù)荷下運(yùn)行，其中 50%負(fù)荷接在高壓母線上， 50%負(fù)荷接在系統(tǒng)側(cè)。 （ 6）同步電機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)勵(lì)裝置（包括強(qiáng)行勵(lì)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(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流。 （ 9）除計(jì)算短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻忽略不計(jì)。 （ 10）元件的計(jì)算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整 范圍。 （ 11）輸電線路的電容 忽略不計(jì) 。 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 10 一般規(guī)定 （ 1）驗(yàn)算導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流時(shí)，所有的短路電流，應(yīng)按本工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景規(guī)劃。 確定短路電流時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的接線方式選擇，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。 （ 2）選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫妱?dòng)機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。 （ 3）選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)選擇在正