【正文】 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)某些部分的實際運行電壓高于電網(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)的最高運行電壓Usm，即 Ualm≥Usm （41）對于電纜和一般電器，Ualm較UN高10%～15%，即。首先計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算如下：Uk1% = 12（Uk(12)% + Uk(31)% Uk(23)%） = 12（ + ） = Uk2% = 12（Uk(12)% + Uk(23)% Uk(31)%） = 12（+） = Uk3% = 12（Uk(23)% +Uk(31)% Uk(12)%） = 12（+） = XT1 = Uk1%UN12100SN = 2422100240 = XT2 = Uk2%UN12100SN = 2422100240 = XT3 = Uk3%UN12100SN = 2422100240 = XT1 、XT2 、XT3分別對應(yīng)于等值電路圖中XT11 、XT12 XT13，由于兩臺變壓器型號大小都相同，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：SB = 240MVA, UB = 182kV。2. 系統(tǒng)的等值電路圖如圖4—7：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：24121；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。 短路電流的計算 本次設(shè)計短路電流計算只考慮三相短路為最嚴(yán)重的情況，只對三相短路進(jìn)行詳細(xì)計算。4）在選擇主接線的繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計算時，需要以各種短路時的短路電流為依據(jù)。2）在選擇電氣主接線時，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算。圖中的FS則是用來保護(hù)開路狀態(tài)的斷路器和隔離開關(guān)的。由于本設(shè)計中所用的電機容量定為1500kW，容量較?。?000kW以下為小容量直配電機），所以這類電機可以不用電纜進(jìn)線段（大容量直配電機需要使用電纜進(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，F(xiàn)S為閥型避雷器，G為電機，C為電容圖4—6 1500kW直配電機的保護(hù)接線圖經(jīng)研究計算，當(dāng)有雷電流入侵時，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：對于3，6kV線路： L/R =200對于10kV線路： L/R=150一般的進(jìn)線長度L可取450~600m。 中壓繞組雖也有開路運行的可能，但其絕緣水平較高，一般不需要加裝避雷器來保護(hù)，因而附圖一中也沒有繪出這一部分。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)的誤動作。圖4—6為獨立避雷針在配電機構(gòu)附近的安放情況 圖4—6 獨立避雷針離配電機構(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)土壤的抗電強度為500kV/m）： Sd (m)在一般情況下，Sk不小于5m，Sd不應(yīng)該小于3m 。歸總式原理圖的展開圖接線比較清晰，便于閱讀，還便于了解整套裝置的動作程序和工作原理，便于查找和分析故障，因而在實際工作中應(yīng)用也較多。這里也簡要介紹一下展開式原理圖的主要特點。6kV線路過電流保護(hù)設(shè)計的歸總式原理圖如下圖：其中，M70M706為掉牌未復(fù)歸光子牌小母線。斷路器QF跳閘后，由其輔助觸點QF1切斷跳閘線圈YT中的電流。當(dāng)線路發(fā)生過電流時，通過電流互感器立刻反應(yīng)到二次側(cè)，引起二次設(shè)備動作。圖中，時間繼電器KT選擇的型號為：JS72A，吸引線圈的電壓為110V，觸點的額定電壓為380V，～180s，本次設(shè)計延時時間設(shè)定為2s；信號繼電器KS選擇的是溫度繼電器，型號是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，電磁式瞬動過電流繼電器，最大整定值為10A，本次設(shè)計中整定電流設(shè)為5A；電流互感器選擇的型號為LA10，其額定電流比為5～200/5A。由圖4—3可以看出歸總式原理圖的特點是將二次接線與一次接線的有關(guān)部分繪在一起，圖中的各元件用整體形式表示，其相互聯(lián)系的交流電流回路、交流電壓回路（本設(shè)計中沒有繪出）及直流回路都綜合在一起，并將按實際連接順序繪出。其中的直流電源供電采用直流電源系統(tǒng)中的蓄電池組供電，電壓為110V。圖中的高、低壓電動機均屬個別供電方式，由低壓廠用母線段引至車間配電屏的接線本設(shè)計中未完整繪出（屬成組供電方式，本設(shè)計中不是重點，因而略去這一部分）。在該火力發(fā)電廠的廠用電接線中，廠用高壓采用6kV，直接由發(fā)電機側(cè)通過一臺三繞組變壓器T3連接到6kV廠用高壓母線一段和備用母線，另一臺雙繞組變壓器T4則引入6kV廠用高壓母線二段。刀開關(guān)采用的是HD系列中的HD13，該系列開關(guān)適用于交流50Hz，額定電壓380V，額定電流至150OA的成套配電裝置中，作為不頻繁地手動接通和分?jǐn)嘟?、直流電路或作隔離開關(guān)用。6kV側(cè)的雙繞組變壓器選擇的型號為：S9400/10，該變壓器的容量為400kVA，高壓、低壓側(cè)的額定電壓分別為： 廠用電接線的設(shè)計該火力發(fā)電廠的廠用電接線圖見附圖二。當(dāng)全廠停電時，可以快速啟動和自動投人向保安負(fù)荷供電。4)充分考慮電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運行方式，特別要注意對公用負(fù)荷供電的影響，要便于過渡，盡量減少改變接線和更換設(shè)置。在廠用電接線中，不應(yīng)存在可能導(dǎo)致切斷多于一個單元機組的故障點，更不應(yīng)存在導(dǎo)致全廠停電的可能性，應(yīng)盡量縮小故障影響范圍。在任何運行方式下，一臺機組故障停運或其輔機的電氣故障不應(yīng)當(dāng)影響到另一臺機組的運行，并要求受廠用電故障影響而停運的機組應(yīng)能在短期內(nèi)恢復(fù)運行。廠用電接線應(yīng)滿足下述要求：1)各機組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨立的。不間斷供電電源一般采用由蓄電池供電的電動發(fā)電機組或配備數(shù)控的靜態(tài)逆變裝置。在機組運行期間，以及正常或事故停機過程中，甚至在停機后的一段時間內(nèi)，需要連續(xù)供電并具有恒頻恒壓特性的負(fù)荷，稱為不間斷供電負(fù)荷。通常，由蓄電池組、柴油發(fā)電機組、燃汽輪機組或可靠的外部獨立電源作為事故保安負(fù)荷的備用電源。按對電源要求的不同它又可分為：①直流保安負(fù)荷，如發(fā)電機的直流潤滑油泵、事故氫密封油泵等；②交流保安負(fù)荷，如盤車電動機、交流潤滑油泵、交流密封油泵、消防水泵等。4)事故保安負(fù)荷。如試驗室、修配廠、油處理室的負(fù)荷等。3)Ⅲ類廠用負(fù)荷。如火電廠的工業(yè)水泵、疏水泵、灰漿泵、輸煤設(shè)備和化學(xué)水處理設(shè)備等，以及水電廠中大部分廠用電動機。2)II類廠用負(fù)荷。如火電廠的給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、引風(fēng)機、送風(fēng)機、給粉機等以及水電廠的調(diào)速器、壓油泵、潤滑油泵等。一、廠用電負(fù)荷的分類廠用電負(fù)荷，根據(jù)其用電設(shè)備在生產(chǎn)中的作用和突然中斷供電所造成的危害程度，按其重要性可分為四類：1)I類廠用負(fù)荷。一般凝汽式火電廠的廠用電率為5%～8%，熱電廠為8%～13%，水電廠為0．5%～1．O%。廠用電耗電量占發(fā)電廠全部發(fā)電量的百分?jǐn)?shù)，稱為廠用電率。廠用電所需的電量，大部分都由發(fā)電廠自身供給。提高廠用電可靠性的目的，是使電廠長期無故障運行，不致因廠用電局部故障而被迫停機。廠用電的可靠性，對電力系統(tǒng)的安全運行非常重要。發(fā)電廠在啟動、運轉(zhuǎn)、停役、檢修過程中，有大量由電動機拖動的機械設(shè)備，用以保證機組的主要設(shè)備(如鍋爐、汽輪機或水輪機、發(fā)電機等)和輸煤、碎煤、除灰、除塵及水處理的正常運行。故本次計設(shè)選用的是三相升壓式變壓器。主變壓器型式的選擇：在330kV及以下的發(fā)電廠和變電所中，一般都選用三相式變壓器。經(jīng)計算 SN = 206000kVA；經(jīng)查《發(fā)電廠電氣部分》附錄一，主變壓器選用SFPS7240000/220型。三、本次設(shè)計中所用主變壓器的選擇本次設(shè)計中使用的變壓器是三繞組變壓器，發(fā)電機和變壓器接成單元接線，可按照以下方式進(jìn)行選擇：單元接線中的主變壓器容量SN應(yīng)按發(fā)電機額定容量扣除本機組的廠用負(fù)荷后，留有10%的裕度選擇。如果只有一個升高電壓等級：優(yōu)先選用三相油浸式雙繞組變壓器；接線組別有Y，d11或YN，d11。二、主變壓器型式的選擇：相數(shù)：單相、三相；絕緣：油浸式、干式；繞組數(shù)：雙繞組（只有一個升高電壓等級）、三繞組、自耦變壓器； 連接組別：Y，d11（小接地系統(tǒng)） Yn，d11（大接地系統(tǒng)）調(diào)壓方式：調(diào)節(jié)發(fā)電機出口電壓、投切調(diào)相機、補償電容和改變變壓器變比。②、變電所主變壓器：簡易接線變電所只裝設(shè)1～2臺變壓器；大型樞紐變電所（尤其是特高壓變電所），在同一電壓等級下主變臺數(shù)不應(yīng)少于2臺。一般為1～4臺。自由變壓器：向廠用電系統(tǒng)供電的廠用變壓器。主變壓器：在發(fā)電廠中向電力系統(tǒng)輸送功率的變壓器；在變電所中向用戶輸送功率的變壓器。主變?nèi)萘窟x擇太大或臺數(shù)太多，會造成投資浪費，增加系統(tǒng)運行費用；容量太小或臺數(shù)太少，又無法滿足負(fù)荷的供電需求，同時也會使發(fā)電機的發(fā)電能力得不到充分利用。 互感器和避雷器的配置 在主接線圖中的位置已具體標(biāo)出，關(guān)于器件類型的選擇將會在本章最后一節(jié)中具體給出。這些重要用戶如：鋼鐵基地、大型化工、冶煉企業(yè)及城鎮(zhèn)的綜合用電。負(fù)荷情況在原始數(shù)據(jù)中，如負(fù)荷的性質(zhì)、地理位置、輸電電壓等級等?；鹆Πl(fā)電廠總裝機容量為300MW，單機容量分別為150MW。本次設(shè)計中的火力發(fā)電廠屬于中小型地區(qū)電廠，發(fā)出的電能除了供本地區(qū)及自身廠用電之外，還對外輸送電能。目前，按發(fā)電廠的容量劃分為：總?cè)萘吭?000MW及以上，單機容量在200MW及以上的發(fā)電廠稱為大型發(fā)電廠；總?cè)萘吭?00～1000MW，單機容量在50～200MW的發(fā)電機稱為中型發(fā)電廠；總?cè)萘吭?00MW以下，單機容量在50MW以下的稱為小型發(fā)電廠。大型樞紐電廠一般以220～500kV的電壓接入超高壓系統(tǒng)；地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)，一般接人110～220kV系統(tǒng)；企業(yè)自備電廠以向本企業(yè)供暖供熱為主，并與地區(qū)35～220kV系統(tǒng)相連。2)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用。本次設(shè)計中，火力發(fā)電廠共有兩臺發(fā)電機，單機容量都為150MW。一般設(shè)置升高電壓一級到兩級，發(fā)電機電壓一級。一個電廠的機組其臺數(shù)最好不超過6臺，容量等級不超過兩種，同容量機組應(yīng)盡量選用同一型式。包括發(fā)電廠類型、設(shè)計規(guī)劃容量(近期、遠(yuǎn)景)和單機容量及臺數(shù)。包括接入點、電壓等級、供電方式；經(jīng)過技術(shù)比較，選出2～3個較優(yōu)方案；通過經(jīng)濟比較計算確定最優(yōu)方案（包括設(shè)備的配置）；初選導(dǎo)線截面；短路電流計算；設(shè)備的配置和選擇和校驗計算；繪制主接線圖。 主接線設(shè)計簡要的實現(xiàn)步驟如下：搜集、整理、分析原始資料，初步擬定幾個技術(shù)可行方案；分別擬定高、低壓側(cè)的基本接線形式；選擇主變。主接線可以容易地從初期接線方式過渡到最終接線。經(jīng)濟合理地選擇變壓器的類型(雙繞組、三繞組、自耦變、有載調(diào)壓等)、容量、數(shù)量和電壓等級。主接線的選型和布置方式，直接影響到整個配電裝置的占地面積。主接線要力求簡單，以節(jié)省一次設(shè)備的使用數(shù)量；繼電保護(hù)和二次回路在滿足技術(shù)要求的前提下，簡化配置、優(yōu)化控制電纜的走向，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜的長度；采取措施，限制短路電流，得以選用價廉的輕型設(shè)備，節(jié)省開支。3)經(jīng)濟性。在調(diào)度時，可以靈活地投入或切除發(fā)電機、變壓器和線路等元件，合理調(diào)配電源和負(fù)荷。2)靈活性。主接線的可靠性不僅包括開關(guān)、母線等一次設(shè)備，而且包括相對應(yīng)的繼電保護(hù)、自動裝置等二次設(shè)備在運行中的可靠性，不要孤立地分析一次系統(tǒng)的可靠性。為了向用戶供應(yīng)持續(xù)、優(yōu)質(zhì)的電力，主接線首先必須滿足這一可靠性的要求。二、對主接線設(shè)計的基本要求主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟性和發(fā)展性等四方面的要求。3)繪制電氣主接線圖。2)對擬訂的各方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟比較，選出最好的方案。一、電氣主接線設(shè)計的一般步驟：1)原始資料分析。采用哪一種主接線的形式，與電力系統(tǒng)的原始資料，發(fā)電廠、變電站本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性的要求等密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬訂都有較大的影響。其次，本章還介紹了雷電活動對電力系統(tǒng)的影響，提出了防雷保護(hù)的必要性及相關(guān)概念，結(jié)合我國目前的發(fā)電廠和變電所的具體情況，提出了一些防雷保護(hù)性措施，這些都將在后序章節(jié)的電氣主接線設(shè)計部分具體加以說明。接地網(wǎng)表面的地電位分布要滿足接觸電壓和跨步電壓的要求。在電纜溝內(nèi)要設(shè)置接地帶、在電纜溝附近要設(shè)置與電纜溝平行的水平均壓帶以改善電纜溝的電位均勻。改善接地網(wǎng)的沖擊電位分布防止地電位干擾1）降低接地網(wǎng)的接地電阻限制地電位升高,特別是在要在構(gòu)架避雷針、避雷器下增加垂直接地極，的放