【正文】 [13]、 張 偉 大型交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) [J] 中國(guó)設(shè)備工程 ZHANG Wei Large AC motor starting [J]China Equipment Engineering [14]、 熊信銀 編 發(fā)電廠電氣部分 [M] 第三版 中國(guó)電力 出版社 XING Xinyin, Electrical part of power plant[M] China Electric Power Press [15]、 , Satish Jonnavithula. Optimal switching device placement in radial distribution system[J]． IEEE trans. On power System,1996,11(3):16461651． [16]、 楊恩惠 張巖 關(guān)于簡(jiǎn)化發(fā)電廠電氣主接線的思 考 [J] 中國(guó)電力 1997， 7（ 30） YANG Enhui, ZHANG Yan. Simplification of Main Electrical Connection Scheme for Power Plant[J] China Electric Power 1997，7（ 30） [17]、 Rami Dabbousi, Jobran Refai, Holger Persson .IEEEMOTOR STARTING REQUIRMENTS AND THEIR EFFECT ON MOTOR 18 [18]、 Di Ying. Optimizing on Voltage Classes of HV Electrical Auxiliary System of 1000MW Units Jilin Electric Power 2021， 34（ 5）： 14 [19]、 ZHEN Fuguo, ZHANG Xiong. Measures on reducing service power consumption rate of large thermal power generating unit Electrical Equipment 2021， 6（ 3）： 6870 [20]、劉增遠(yuǎn)，張朝陽(yáng)，劉嬌艷 .大唐信陽(yáng) 600MW 超臨界機(jī)組廠用電接線方式的 選擇 .電力建設(shè) 10007229（ 2021） 11007104 LIU Zengyuan, ZHANG Chaoyang, LIU Jiaoyan . Selection of Auxiliary Power Connection for Da tang Xin yang 600MW Supercritical Unit. Electric Power Construction .10007229（ 2021）11007104 致謝 在論文完成之際，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師孫淑琴老師。 本文在設(shè)計(jì)仿真時(shí)按照常規(guī)電廠經(jīng) 驗(yàn)值設(shè)置的斷路器參數(shù)、 FC回路參數(shù)、隔離開關(guān)參數(shù)、電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流倍數(shù)等的選擇都是合理的，正確的。這樣的細(xì)化設(shè)計(jì)在以前是沒有的。 表 53 開斷設(shè)備選擇值 額定電壓 (KV) 額定電流 (A) 峰值電流 (KA) 開斷電流 (KA) 高壓斷路器 15 1250 100 40 低壓斷路器 1250 143 65 隔離開關(guān) 1200 —— —— FC回路 15 1250 100 40 總結(jié) 發(fā)電廠電氣主接線和廠用電接線的 設(shè)計(jì)是發(fā)電廠最最核心的部分，其他部分如化學(xué)水、冷卻循環(huán)等都是輔助性的設(shè)施，本文只要進(jìn)行核心部分非硬件的設(shè)計(jì)，從細(xì)化的角度進(jìn)行了設(shè)計(jì)仿真，打破了傳統(tǒng)的等效設(shè)計(jì)仿真做法，從結(jié)果可以看出與實(shí)際和專業(yè)仿真值基本一致，達(dá)到預(yù)期的指標(biāo)，結(jié)果都符合《廠技規(guī)》的要求。根據(jù)已經(jīng)計(jì)算的短路電流數(shù)據(jù)， 高壓母線的短路電流初始值在 40KA以內(nèi)，峰值電流在 100KA以內(nèi)，故高壓斷路器的開斷電流選擇為 40KA，峰值電流為 100KA；低壓母線的短路電流也在 40KA以內(nèi)，但是除塵段接近 40KA，一般工程要求低壓段在 65KA以內(nèi)，所以選擇低壓斷路器的開斷電流為 65KA，其峰值控制在 143K以內(nèi)，從結(jié)果看符合要求；隔離開關(guān)只在倒閘操作的時(shí)候 才會(huì)使用，一般只要額定電壓符合要求即可； FC回路安裝在高壓母線段處，故其參數(shù)值的選擇與高壓斷路器相同。從整體看電動(dòng)機(jī)起動(dòng)滿足要求。 單臺(tái) 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng) 或者成組電動(dòng)機(jī)啟動(dòng) 時(shí)的母線電壓計(jì)算公式 均 如下： 0m 1UU SX? ? （ 55） 式中 mU 電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)時(shí)的母線電壓， ..pu ； 0U 廠用母線上的空載電壓 ..pu ，對(duì)電抗器取 1，對(duì)無激磁調(diào)壓變壓器取 ，對(duì)有載調(diào)壓變壓器取 ； （在本計(jì)算中取 ） X 變壓器或電抗器的電抗， ..pu ； （見附錄三） S 合成負(fù)荷， ..pu ； （見附錄二） 高、低壓串聯(lián)自啟動(dòng)時(shí)的母線電壓計(jì)算公式如下： 自啟動(dòng)時(shí)高壓廠用母線電壓標(biāo)幺值 *gmU 按下式計(jì)算： ** **1 ggm ggUU SX? ? （ 56） 式中 *gS —— 高壓廠用母線的合成負(fù)荷 ..pu ； （見附錄二） *gX —— 高壓廠用 變壓器或電抗器的電抗..pu ； （ 見附錄二 ） 自啟動(dòng)時(shí)低壓廠用母線電壓標(biāo)幺值 d*mU 按下式計(jì)算： ** **1 ddm ddUU SX? ? （ 57） 式中 *dS —— 低壓廠用母線的合成負(fù)荷 ..pu ； （見附錄二） *dX —— 低壓廠用變壓器的電抗 ..pu ； （見附錄三） * % 100dd UX ?? （ 58） 本課題 進(jìn)行靜態(tài)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)校驗(yàn) ,對(duì) 1機(jī)組的重負(fù)荷母線段校驗(yàn)結(jié)果如下 表 52所示： 表 52 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)計(jì)算結(jié)果表 啟動(dòng)校驗(yàn)項(xiàng)目 母線段名稱 起 動(dòng) 電 壓 值(%) 可 靠 起動(dòng) 范圍 成組自起動(dòng)校驗(yàn) 10KV廠用母線 1A段 仿真值 % ? 65%~70% 計(jì)算值 % 10KV廠用母線 1B段 仿真值 % ? 65%~70% 計(jì)算值 % PC A段 仿真值 % ? 60% 計(jì)算值 % PC B段 仿真值 % ? 60% 計(jì)算值 % 單臺(tái)最大容量電動(dòng)機(jī)起動(dòng)校驗(yàn) 10KV廠用母線 1A段 仿真值 % ? 80% 計(jì)算值 % 10KV廠用母線 1B段 仿真值 % ? 80% 計(jì)算值 % 高壓與低壓串聯(lián)自啟動(dòng)校驗(yàn) 10KV廠用母線 1A段 仿真值 % ? 65%~70% 計(jì)算值 % PC A段 仿真值 % ? 55% 計(jì)算值 % 10KV廠用母線 1B段 仿真值 % ? 65%~70% 計(jì)算值 % PC B段 仿真值 % ? 55% 計(jì)算值 % 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)分析：從表 51可以看出，系統(tǒng)的仿真值和原始計(jì)算值相比稍小，但是兩種值都是合理的都滿足要求，只是仿真值更接近于實(shí)際，校驗(yàn)的結(jié)果使得電廠系統(tǒng)的開機(jī)起動(dòng)更加安全。用這種方法來確定電機(jī)是否可以以這種形式起動(dòng)，電機(jī)要用多長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到它的額定速率，以及確定電壓降對(duì)系統(tǒng)的影響。 目前最新的 電機(jī)起動(dòng)計(jì)算方法有：動(dòng)態(tài)電機(jī)加速和靜態(tài)電機(jī)起動(dòng)。這就使電機(jī)起動(dòng)分析變得重要。它從系統(tǒng)中吸取很大的電流，相當(dāng)于電機(jī)額定電流的六倍，使系統(tǒng)產(chǎn)生電壓降，并對(duì)其它系統(tǒng)負(fù)荷的正常動(dòng)作產(chǎn)生干擾。 廠用電接線部分的高壓公用變壓器低壓側(cè)也就是 10KV公用段的短路電流值比專業(yè)值要小，原因是對(duì)于專業(yè)的仿真，是把所有的負(fù)荷用一個(gè)大容量的電機(jī)代替（與廠用母線 1A段相同），但是這從計(jì)算值的角度是不合理的，原 因是公用段連接的電動(dòng)機(jī)容量都很小，雖然總的電動(dòng)機(jī)容量與廠用 1A段相同，但是小容量電機(jī)和容量相等的大容量電機(jī)對(duì)短路的貢獻(xiàn)是不一樣的，大容量的貢獻(xiàn)短路電流值會(huì)大很多，從設(shè)計(jì)的角度只是會(huì)增大短路電流值，從而選擇開斷電流更大的開斷設(shè)備，從安全的角度無疑是增加了可靠性，但是卻大幅度的提高了投資成本，從工程的角度考慮是可以接受的，但是從學(xué)術(shù)的角度考慮是沒有必要的，只要可靠性能夠滿足即可，沒有必要用增加投資來增加額外的不需要的可靠，所以本設(shè)計(jì)符合實(shí)際情況 ，從相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)也可以得到驗(yàn)證。 短路分析：通過下表的對(duì)比可以看出，本文仿真值與原始計(jì)算值基本一致，但是有少數(shù)母線段不一致（如 500KV母線段），現(xiàn)分析原因如下： 表 51 軟件仿真值 與 原始計(jì)算值 對(duì)比表 值的類型 初始值 峰值 穩(wěn)態(tài)值 10KV廠用母線1A段 仿真值 計(jì)算值 10KV公用母線A段 仿真值 計(jì)算值 發(fā)電機(jī)出口母線段 仿真值 計(jì)算值 500KV母線段 仿真值 計(jì)算值 對(duì)于專業(yè)設(shè)計(jì)值，電力設(shè)計(jì)人員對(duì)廠用電和主接線部分進(jìn)行了簡(jiǎn)化計(jì)算，并沒有將負(fù)荷具體分配并列出，而是全部用了等效代替的方法，這就導(dǎo)致了可供參考的專業(yè)設(shè)計(jì)值只有很少的一部分母線段，對(duì)于廠用高壓段負(fù)荷也只是用了等效電機(jī)代替， PC段 和 MCC段沒有列出，這在工程設(shè)計(jì)上是允許的，但是不夠嚴(yán)謹(jǐn)。 從仿真數(shù)據(jù)可以看出， 所有廠用電段母線的短路電流值相同，不受主接線的影響，即初始值在 40KA以內(nèi)，峰值在 100KA以內(nèi)，滿足實(shí)際需要。 本文采用 IEC909算法， 通過建立模型在 ETAP軟件仿真進(jìn)而判斷方案的開斷能力，其計(jì)算數(shù)據(jù)波形圖見 圖 53到圖 58所示 ，其數(shù)據(jù)見附錄 六 、附錄 七 。 短路電流峰值 ： 2pki k I? （ 53） 式中 k 為峰值系數(shù)，其大小取決于短路回路的 RX。 計(jì)算公式如下： 對(duì)稱短路電流值為： 3nk kcUI Z? （ 52） 式中 c 為用于計(jì)算最大或最小短路電流的電壓系數(shù)， 其值在 ~之間。 IEC 909算法與廠技規(guī)算法相比 , 雖然計(jì)算項(xiàng)目多 , 但概念明確 , 算法簡(jiǎn)單扼要 , 準(zhǔn)確性高 , 容易使用 , 必將得到設(shè)計(jì)部的普遍使用。配電系統(tǒng)中有三相，線－地，線－線，線－線－地幾種短路故障，三相交流系統(tǒng)短路電流計(jì)算是電氣工程設(shè)計(jì)中一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容。 主接線部分母線潮流500 I ABB母線500 II ABB母線發(fā)電機(jī)出口母線I發(fā)電機(jī)出口母線II廠用變側(cè)母線I廠用變側(cè)母線II廠用變側(cè)母線III廠用變側(cè)母線IV 高公變側(cè)母線I高公變側(cè)母線II母線段名稱電壓仿真值(%) 圖 51 主接線部分母線潮流 廠用電部分母線潮流波動(dòng)959697989910010110210310KV廠用母線1A10KV廠用母線2A10KV公用母線A保安PC A段除塵PC 1A段鍋爐PC A段汽機(jī)PC A段灰場(chǎng)PC段照明PC段補(bǔ)給水源PC B段廠前區(qū)PC B段廢水處理PC B段 公用PC B段化學(xué)處理PC B段 輸煤PC B段輸煤PC D段脫硫PC B段脫硫PC D段循環(huán)水PC B段循環(huán)水MCCB段鍋爐MCC B段汽機(jī)MCC B段檢修MCC段公用MCC B段化學(xué)處理MCCB段母線段名稱電壓仿真值(%) 圖 52 廠用電部分母線潮流 潮流 分析 ：從計(jì)算結(jié)果來看，所有母線段的電壓值都在 ? 5%范圍內(nèi) （見附錄四及附錄五） ，滿足電廠設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范。本文采用最前沿的牛頓 拉夫遜方法進(jìn)行討論各個(gè)母線的電壓波動(dòng)范圍。 牛頓 拉夫遜方法的收斂標(biāo)準(zhǔn)一般為 和 Mvar。?? 和 V? 表示母線電壓相角和幅值的相量增量。 Newton－ Raphso 法是數(shù)學(xué)上解非線性方程式的有效方法，有較好的收斂性，將 NR 法用于潮流計(jì)算是以導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的，由于利用了導(dǎo)納矩陣的對(duì)稱型、稀疏性及節(jié)點(diǎn)編號(hào)順序優(yōu)化等技巧，使 NR 法在收斂性、占用內(nèi)存、計(jì)算速度方面的優(yōu)點(diǎn)都超過了阻抗法，成為了 20 世紀(jì) 60 年代末以來普遍采用的方法