【正文】 各元件 零 序參數(shù)計(jì)算 短路電流計(jì)算的零序阻抗圖如下圖 34 所示： 圖 34 短路電流計(jì)算等值 零 序阻抗圖 計(jì)算得各元件 零 序電抗標(biāo)幺值如下： 雙繞組變壓器 : X23=X24= X28= 三繞組 自耦 變壓器 ： X26=、 X27=、 X25= 廠高壓備用變壓器的零序電抗為 X29＝ SeSjUdX ?? 100%1 = 系統(tǒng)零序電抗為給定值 X30 =。 即： X6=0、 X7=、 X8= X11= 各元件負(fù)序參數(shù)計(jì)算 短路電流計(jì)算的負(fù)序阻抗圖如下圖 33 所示： 圖 33 短路電流計(jì)算等值 負(fù)序阻抗圖 計(jì)算得各元件 負(fù) 序電抗標(biāo)幺值如下： 2021屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 發(fā)電機(jī)的電抗計(jì)算公式為SeSjXdX ?? 10039。1 （ 34） 即： X1=X2=X5=X9 =100/235= 雙繞組變壓器 的電抗計(jì)算公式為 SeSjUdX ?? 100%1 （ 35） 即： X3=X4=100/250= X10=100/250= 三繞組 自耦 變壓器： 高壓端 SeSjUdUdUdX ?????? 100)23%13%12(21)1( （ 36） ＝ 1/2（ 25＋ 14－ 9） /240 ＝ xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護(hù)設(shè)計(jì) 16 中壓端SeSjUdUdUdX ?????? 100)13%23%12(21)2( （ 37） ＝ 1/2（ 25＋ 9－ 14） /240 ＝ 低壓端SeSjUdUdUdX ?????? 100)12%23%13(21)3( （ 38） ＝ 1/2（ 14＋ 9－ 25） /240 ＝ 對(duì)于低壓端 )3(X 出現(xiàn)等值電抗為負(fù)值的現(xiàn)象并不真正表示該繞組有容性漏抗，但由于這一負(fù)值電抗的絕對(duì)值往往很小，在近似計(jì)算中常取其為零 ①。2％ YNd11 12 電力系統(tǒng) 元 件參數(shù)的計(jì)算 各元件 正序 參數(shù) 計(jì)算 型號(hào) 額定容量（ MW） 額定電壓（ KV） 功率因數(shù)cosφ 次暫態(tài)電抗（ Xd“） 負(fù)序電抗（ X2） QFS2002 200 2021屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 短路電流計(jì)算的 正序阻抗圖 如下圖 32 所示： 圖 32 短路電流計(jì)算等值 正序阻抗圖 為了計(jì)算方便，通常取基準(zhǔn)容量 Sj=100MVA 基準(zhǔn)電壓 一般取各等級(jí)的平均電壓 Uj=Uav= 基準(zhǔn)電流： /3Ij Sj Uj? 所以可得基準(zhǔn)電壓、基準(zhǔn)電流計(jì)算結(jié)果如下表 37 所示 表 37 Uj（ KV） 115 230 Ij(KA) 計(jì)算得各元件 正序 電抗標(biāo)幺值如下： 發(fā)電機(jī)的電抗計(jì)算公式為 SeSjXdX ?? 10 039。參數(shù)如下： 表 35 廠用高壓變壓器 型號(hào)參數(shù) 型號(hào) 容 量（ MVA） 高 壓（ KV） 低 壓（ KV） 連接 組別 阻抗電壓（％） SF712021/ 12 177。本次設(shè)計(jì)給出的的電廠廠用電率為 4％，即每臺(tái)機(jī)組的廠用電為 200/4％=，故廠用高壓變壓器的容量應(yīng)按 110％ = 選擇 。4％ YNd11 表 33 三繞組自耦 變壓器 T3 型號(hào)參數(shù) 型號(hào) 容 量（ MVA） 高 壓（ KV） 低 壓（ KV） 連接 組別 阻抗電壓（％） SFPS7240000/220 240 242177。電力變壓器的冷卻方式，隨其型式和容量的不同而異， 主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。 綜上所述，本次設(shè)計(jì)采用無勵(lì)磁調(diào)壓的變壓器。 3) 電網(wǎng)電壓有較大變化的 220KV 及以上的降壓變壓器。 1) 出力變化大，或發(fā)電機(jī)經(jīng)常低功率因數(shù)運(yùn)行的發(fā)電廠 主變壓器。無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器的分接頭較少，調(diào)壓范圍一般只有 10％（ 177。 4. 調(diào)壓方式。三繞組變壓器或者自耦變壓器，在結(jié)構(gòu)上有升壓型和降壓型兩種基本型式。因此，主變壓器三相繞組之間的連接方式要根據(jù)具體工程來確定。變壓器三相繞組的連接方式必須使其線電壓與系統(tǒng)線電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。 在 330KV 及以下的發(fā)電廠和變電所中，一般選用三相式變壓器 ， 因?yàn)橐慌_(tái)三相式變壓器較同容量的三臺(tái)單相式變壓器投資小、占地少、運(yùn)行損耗也小，同時(shí)配電裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)較方便。 主變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇 1. 相數(shù)。 所以可得 T3 的容量為： SN=50/=63 （ MVA） 取較大的值，則 T3 的容量應(yīng)按照 132MVA 選取。 所以可得 T3 的容量為： xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護(hù)設(shè)計(jì) 12 SN=（ 200（ 14％） /— 25/） =195 （ MVA） 2) 當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上的負(fù)荷最大且其中容量最大的一臺(tái)機(jī)組退出運(yùn)行時(shí)，主變壓器應(yīng)能從系統(tǒng)到送功率，以保證發(fā)電機(jī)電壓母線上最大負(fù)荷的需要。 所以可得 T T T4 的容量為 ： SN=200（ 1— 4％ ） /=248 （ MVA） 2. 具有發(fā)電機(jī)電壓母線的主變壓器 1) 當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上的負(fù)荷最小時(shí)，應(yīng)能將發(fā)電廠的最大剩余功率送入系統(tǒng)，計(jì)算中不考慮稀有的最小負(fù)荷情況。 變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇 1. 單元接線的主變 壓器 單元接線時(shí)變壓器容量 SN應(yīng)按發(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有 10％的裕度來選擇。如果變壓器容量選的過大、臺(tái)數(shù)過多，則會(huì)增加投資，增大占地面積和損耗，不能充分發(fā)揮設(shè)備的效益，并增加運(yùn)行和檢修的工作量；如果容量選的過小、臺(tái)數(shù)過少，則可能封鎖發(fā)電廠剩余功率的輸送，或限制變電所負(fù)荷的需要，影響系統(tǒng)不同電壓等級(jí)之間的功率交換運(yùn)行的可靠性等。 主變壓器容量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。 10) 繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表。 8) 計(jì)算短路電流周期分量有名值和短路容量。 5) 求計(jì)算電抗 6) 由運(yùn)算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。 短路電流計(jì)算的步驟 1) 繪制相應(yīng)的電力系統(tǒng)接線圖 2) 選擇計(jì)算短路點(diǎn) 3) 繪制等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號(hào)。 4) 評(píng)價(jià)并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短路電流的措施。 2) 選擇電氣設(shè)備，或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求。所以電氣設(shè)計(jì)和運(yùn)行中都要短路電流進(jìn)行計(jì)算。 xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護(hù)設(shè)計(jì) 10 第三章 短路電流計(jì)算 短路電流計(jì)算的目的和步驟 短路電流計(jì)算的目的 短路是電力系統(tǒng)中常見的、十分嚴(yán)重的故障。 主接線方案比較 綜上所述，可得到如下 表 21所示 結(jié)果： 表 21 設(shè)備個(gè)數(shù) 接線形式 方案一 21臺(tái)斷路器， 5臺(tái)主變 雙母、雙母加旁母、單母線 方案二 22臺(tái)斷路器， 5臺(tái)主變 雙母分段、雙母、單母線 方案三 21臺(tái)斷路器， 4臺(tái)主變 雙母、雙母、單母線 由此可見， 方案三的經(jīng)濟(jì)性最好，但是 方案一 的可靠性和靈活性最好 ，但是由于目前采用的斷路器為六氟化硫斷路器，它 的 開斷能力強(qiáng)，允許連續(xù)開斷次數(shù)較多，適用于頻繁操作，機(jī)電磨損小 ，所以檢修周期長(zhǎng)。母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)，所有回路都要停止運(yùn)行，造成全廠長(zhǎng)期停電。 b) 使用設(shè)備少，經(jīng)濟(jì)性好。 單母線接線 1) 優(yōu)點(diǎn)： a) 接線簡(jiǎn)單清晰。為了避免誤操作，需在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)閉鎖裝置。 2) 缺點(diǎn)： a) 增加電氣設(shè)備的投資。 雙母線帶旁路母線接線 1) 優(yōu)點(diǎn)： a) 供電可靠性高， 檢修出線斷路器不致對(duì)該回路停電 ，適用于向重要用戶供電。為了避免誤操作，需在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)閉鎖裝置。 雙母線分段接線與雙母線接線相比增加了兩臺(tái)斷路器，投資有所增加。這樣，只是部分短時(shí)停電，而不必全部短期停電。 雙目線分段接線 1) 優(yōu)點(diǎn)： a) 雙母線分段接線比雙母線接線可靠性更高。為了避免誤操作，需在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)閉鎖裝置。 xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護(hù)設(shè)計(jì) 8 2) 缺點(diǎn)： a) 增加電氣設(shè)備的投資。 c) 擴(kuò)建方便。 b) 調(diào)度靈活。一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。 雙母線接線 1) 優(yōu)點(diǎn)： a) 供電可靠。 各方案的主接線圖如下圖 21，圖 22，圖 23 所示： xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護(hù)設(shè)計(jì) 6 方案一： 圖 21 電氣主接線方案一 方案二： 圖 22 電氣主接線方案 二 2021屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 方案三： 圖 23 電氣主接線方案 三 主接線方案選擇 本次主接線設(shè)計(jì)中采用了雙母線接線、 雙母線分段接線、雙母線帶旁路母線的接線、單母線接線這幾種接線形式。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，誤操作是造成系統(tǒng)故障的重要原因之一，主接線簡(jiǎn)單，操作人員發(fā)生誤操作的可能性小。所以在本方案中選擇的接線形式是單母線接線。 3) 電壓等級(jí)的方案選擇。由于目前采用的斷路器為六氟化硫斷路器，它的開斷能力強(qiáng)，允許連續(xù)開斷次數(shù)較多，適用于頻繁操作，機(jī)電磨損小。 由于 110KV 電壓等級(jí)的電壓饋線數(shù)目是 6 回，且年最大利用小時(shí)是7000h，而斷路器經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行和切斷數(shù)次短路電流后都需要檢修，為保證檢修出線斷路器不致對(duì)該回路停電，擬采取帶旁路母線接線形式為宜，所以在本方案中選擇的接線形式是雙母線帶旁路母線的接線。這樣，只是部分短時(shí)停電，而不必全部短期停電。 雙母線分段接線比雙母線接線可靠性更高。擴(kuò)建方便，向雙母線左右任何方向擴(kuò)建，均不會(huì)影響兩組母線的電源和負(fù)荷自由組合分配，在施工中也不會(huì)造成原有回路停電。檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路。其優(yōu)點(diǎn)是：供電可靠，通過兩組母線隔離開關(guān)的倒閘操作 ，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷。所以 220 KV電壓等級(jí)的接線形式可以選擇雙母線接線或者雙母線分段接線形式。 電氣主接線方案的初步擬定 1) 220KV 電壓等級(jí)的方案選擇。 經(jīng)濟(jì)性。 靈活性。 可靠性 。圖中采用新的國(guó)標(biāo)圖形符號(hào)和文字代號(hào)，并將所有設(shè)備的型號(hào)、主要參數(shù)、母線及電纜截面等標(biāo)注在圖上。 2) 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。 電氣主接線的設(shè)計(jì)步驟 1) 原始資 料分析。 ③ 各種配電裝置接線的選擇，要考慮配電裝置所在發(fā)電廠的性質(zhì)、電壓等級(jí)、進(jìn)出線回路數(shù)、采用的設(shè)備情況、供電負(fù)荷的重要性和本地區(qū)的運(yùn)行習(xí)慣等因素。 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則是： ① 以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)則，結(jié)合工程實(shí)際情況，根據(jù)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)的地位和作用確定對(duì)主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求。220KV 電壓級(jí)出線回路數(shù)為 4 回，與系統(tǒng)相連，最大 送出電能為800 ?25 ?200 ?800 4％ = 543，占總發(fā)電量的 ％，故 220kv 電壓等級(jí)的主接線 設(shè)計(jì) 要求具有很高的可靠性。 xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護(hù)設(shè)計(jì) 2 第二章 電氣主接線設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) 原始資料 及分析 原始資料 發(fā)電廠情況 1) 類型：火電廠 2) 發(fā)電廠容量為臺(tái)數(shù)： 4 200MW；發(fā)電機(jī)電壓 ,cosa= 3) 發(fā)電廠年利用小時(shí)數(shù) maxT =6500 小時(shí) 4) 電廠所在地最高溫度： 42 度，平均溫度： 25 度，氣象條件一般，所在海拔低于 1000 米 電力負(fù)荷情況 1) 發(fā)電機(jī)電壓負(fù)荷：最大 50MW，最小 25MW 2) 110kv 最大 300MW,最小 200MW， ?cos =,Tmax=7000 小時(shí) 3) 其余送入 220 系統(tǒng)，系統(tǒng)容量為 10000MVA 歸算到 220kv 母線側(cè)阻抗為（ Sj=100MVA） 4) 自用電率為 4% 5) 供電線數(shù)目 ，每回輸送容量 30MW， ?cos = 架空線 6 回，每回輸送功率 50MW， ?cos = 架空線 4 回，與系統(tǒng)連接 設(shè)計(jì)任務(wù) 1) 發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計(jì) 2) 短路電流計(jì)算 3) 主要電氣設(shè)備選擇 4) 電氣設(shè)備校驗(yàn) 5) 配電裝置的設(shè)計(jì) 6) 變壓器保護(hù)設(shè)計(jì) 7) 母線 保護(hù)設(shè)計(jì) 2021屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 原始資料分析 需要設(shè)計(jì)的火電廠為大中型火電廠，其裝機(jī)容量為 4200