【正文】 析該廠在系統(tǒng)中所處的地位，停電對系統(tǒng)供電的可靠性的影響，從而提出對主接線的要求。中小型電廠附近如果有電力用戶，可通過發(fā)電機電壓母線向附近用戶供電。電力系統(tǒng)的發(fā)電廠分為大型樞紐電廠、中小型地區(qū)電廠和企業(yè)自備電廠等類型。 電壓等級有 110kV 和 220kV兩種。 本次設(shè)計 是針對某火力發(fā)電廠的電氣主接線的設(shè)計進行的，在對其一次側(cè)主接線的設(shè)計之外，還設(shè)計了其廠用電接線、 6kV 線路的過電流保護和有關(guān)防雷保護的實現(xiàn)，這些都將會在以后的章節(jié)中給出，本節(jié)只介紹其一次側(cè)的電氣主接線。 發(fā)電廠的電壓等級不宜多于三級。發(fā)電機的機組容量應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃容量、負荷增長速度和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等因素進行選擇，最大機組的容量以占系統(tǒng)總?cè)萘康?8％～ 10％為宜。 火力 發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計 一、原始資料分析 1)工程情況。包括臺數(shù)、運行方式、容量、型式、參數(shù) ； 選擇自用電或近區(qū)用電。在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，完成過渡期的改擴建，且對一次和二次部分的改動工作量最少。 4)發(fā)展性 。 電能損耗小。 占地面積小。 方案的經(jīng)濟性體現(xiàn)在以下三個方面： 投資省。在檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及二次設(shè)備，并方便地設(shè)置 安全措施，不影響電網(wǎng)的正常運行和對其他用戶的供電。電氣主接線的設(shè)計，應(yīng)當(dāng)適應(yīng)在運行、熱備用、冷備用和檢修等各種 方 式下的運行要求。 為了提高主接線的可靠性，選用運行可靠性高的設(shè)備是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經(jīng)濟性兩方面，作出切合實際的決定。主接線的可靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是運行實踐，要充分地做好調(diào)研工作，力求避免決策失誤，鑒于進行可靠性的定量計算分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)尚不完善的情況，充分 地做好調(diào)查研究工作顯得尤為重要。 1)可靠性。按工程要求，繪制工程圖，圖中采用新國標(biāo)圖形符號和文字代號，并將所有設(shè)備的型號、主要參數(shù)、母線及電纜截面等標(biāo)注在圖上。各主接線方案都應(yīng)該滿足系統(tǒng)和用戶對供電可靠性的要求，最后確定何種方案，要通過經(jīng)濟比較， 選用年運行費用最小的作為最終方案，當(dāng)然，還要兼顧到今后的擴容和發(fā)展。根據(jù)下達的設(shè)計任務(wù)書的要求，在分析原始資料的基礎(chǔ)上，各電壓等級擬訂可采用的數(shù)個主接線方案。 因此，主接線的設(shè)計必須根據(jù)電力系統(tǒng)、發(fā)電廠或變電站的具體情況，全面分析，正確處理好各方面的關(guān)系，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，合理地選擇主接線方案。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第三章 火力發(fā)電廠的電氣主接線設(shè)計 電氣主接線的設(shè)計 電氣主接線的 設(shè)計原則 電氣主接線是發(fā)電廠、變電站設(shè)計的主體。 本章小結(jié) 本章首先介紹了電氣主接線的設(shè)計原則和電氣主接線的基本類型，從根本上把握了設(shè)計電 氣主接線時所應(yīng)當(dāng)注意的問題，為后面設(shè)計火力發(fā)電廠的主接線打下了基礎(chǔ)。防止地電位不均對二次回路的干擾。 2）改善沖擊地電位分布限制局部電位升高 在設(shè)計接地網(wǎng)時應(yīng)盡量采用方孔地網(wǎng)以改善地面電位分布，對方孔地網(wǎng)的網(wǎng)格大小要從地電位分布均勻考慮 ,防止局部電位升高。 3）在微機保護和綜合自動化裝置的電源前邊串接浪涌吸收保護器進行保護。為防止低壓電源系統(tǒng)的雷害事故 ,在低壓電源系統(tǒng)中就需要采取以下措施： 1）在廠、所用變壓器的低壓側(cè)裝相應(yīng)電壓等級的氧化鋅避雷器進行保護 。具體保護的方式有： 完善低壓電源系統(tǒng)的防雷保護措施 因雷電通過低壓電源系統(tǒng)對計算機等弱電系統(tǒng)的危害較大 ,因而低壓電源系統(tǒng)的防雷保護也就特別重要。 此外，從雷電干擾的途徑分析大都是雷電活動時 ,雷電波沿線路侵入變電所 ,有時 ,由于雷電幅值較低不足以使線路或母線避雷器動作，或避雷器動作時避雷器動作后的殘壓通過變壓器的電磁感應(yīng)耦合到低壓側(cè) ,使低壓電源系統(tǒng)產(chǎn)生雷 電過電壓 ,或強電源浪涌。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 5)變電所的防雷接地。 裝設(shè)避雷器時，要盡量靠近變壓器，并盡量減少連線的長度，以便減少雷電電流在連接線上的壓降。 4)變壓器的防護。因此，在近變電所的進線上加裝避雷線是防雷的主要措施。對進線實施防雷保護，其目的就是限制流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值和雷電波的陡度。閥型避雷器的基本元件為火花間隙和非線性電阻，目前， FS 系列閥型避雷器為火花間隙和非線性電阻，其主要用來保護小容量的配電裝置 SFZ系列閥型避雷器，主要用來保護中等及大容量變電所的電氣設(shè)備； FCZ1 系列磁吹閥型避雷器，主要用來保護變電所的高壓電氣設(shè)備。 2)變電所對入侵波的保護。它將雷吸引到自己的身上，并安全導(dǎo)入地中，從而保護了附近絕緣水平比它低的設(shè)備免遭雷擊。 近年來的發(fā)電廠和變電所的防雷保護主要采取以下措施： 1)發(fā)電廠和變電所的直擊雷保護。電磁感應(yīng)是當(dāng)雷電流通過金屬體入地時 ，形成強大的磁場，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 能使附近的金屬導(dǎo)體感應(yīng)出高電勢，在導(dǎo)體回路的缺口引起火花。當(dāng)雷電 流通過有電阻或電感物體時，能產(chǎn)生很大的電壓降和感應(yīng)電壓，破壞絕緣，產(chǎn)生火花，使設(shè)備損壞，甚至引起燃燒、爆炸、使危害進一步擴大。另一方面云滴在霰粒表面碰凍時冰殼外表面帶正電內(nèi)表面帶負電，當(dāng)外殼破碎時，破碎的殼屑帶正電而霰粒表面帶上負電，碎殼因 細小受上升力的推動而積于云的上部，霰粒則因較重而聚積于云的底部而形成電位差，當(dāng)電位差達到幾百米幾千伏時，便有游泳雷聲條條閃電，這就是雷電。積雨云起電的原因有許多說法，大多數(shù)認為是云中的霰粒與冰晶摩擦或霰粒使溫度低于 0℃的云滴在它上面碰撞而凍結(jié)，并在碰凍時表面飛出碎屑而引起。 過電壓保護用半導(dǎo)體管的研制成功，使得防雷、過電壓保護技術(shù)又向前邁開了一大步，不但消除了事故隱患，保障了通信設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，還降低了 維護工作力度及維護費用，減少了國家的經(jīng)濟損失。該公司在設(shè)計過壓保護半導(dǎo)體管時，采用了許多國際上先進的技術(shù)理論，并有所創(chuàng)新和突破；在生產(chǎn)制造中采用了獨有的專利技術(shù)。 過電壓保護用半導(dǎo)體管又稱固體放電管（相對于氣體放電管而言），它完全解決了氣體放電管存在的缺陷，其突出的優(yōu)越性是： 1）速度快，工作于納秒級，與半導(dǎo)體器件和集成電路工作完全匹配； 2）高可靠性； 3）壽命長，理論壽命可達 20 年， 1993 年開始使用的半 導(dǎo)體放電管，追蹤調(diào)研至今無一損壞； 4）導(dǎo)電殘壓降至 1~3V，不會對集成電路造成損壞； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 5）短路失效模式，容易檢測判別。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，平均每年失效率高達 20~25％，因此必須靠維修人員的責(zé)任心和高強度勞動，不斷檢測和觀察來更換由氣體放電管組成的組件 “保安單元 ”，以保證通信設(shè)備得到有效防護。但氣體放電管由于慢性漏氣等原因，具有壽命短、可靠性低等缺陷。氣體放電管的結(jié)構(gòu)是采用一種陶瓷管子，兩頭各做一個金屬電極，管子內(nèi)部充入一種惰性氣體，當(dāng)電壓或雷電加到管子兩頭，管子內(nèi)氣體電離而放電。 以往的通信設(shè)備主要使用電子管和機械繼電器，即所謂的機電式通信設(shè)備。因此必然受到電力系統(tǒng)和天空雷電的干擾和侵入，造成通信設(shè)備損壞和信息傳輸中斷。迄今為止，信息傳輸與交換仍然以電信設(shè)備作為傳輸?shù)拿襟w。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 防雷保護 的基本原理 防雷保護的現(xiàn)狀 近年來隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展 ,微機保護和綜合自動化系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中得到大量的應(yīng)用 ,這 對提高電力系統(tǒng)的自動化水平 ,提高電力系統(tǒng)的運行靈活性起了很大的作用。四邊形的保護接線比較復(fù)雜，一、二次回路倒換操作較多。其最主要的缺點是回路數(shù)受到限制，因為當(dāng)環(huán)形接線中有一臺斷路器檢修時就要開環(huán)運行，此時當(dāng)其它回路發(fā)生故障就要造成兩個回路停電， 擴大了故障停電范圍，且開環(huán)運行的時間愈長，這一缺點就愈大。 角形接線所用設(shè)備少，投資省，運行的靈活性和可靠性較好。 缺點： 1）變壓器投切操作復(fù)雜，故障檢修影響其 它回路； 2）橋斷路器故障檢修全廠分列為兩部分； 3）變壓器斷路器故障檢修該變壓器停電。 b、變壓器 1T 故障或檢修： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 只需先斷開 1QF ，再斷開 1QS ，其余三回路可以繼續(xù)工作，不影響供電。 圖 310 橋形接線 — 外 橋接線 該接線方式下的運行方式為： a、線路 WL1 故障或檢修： 先斷開 1QF 和 3QF，再斷開 QS1 ， WL1 退出運行。 外橋接線 圖 39 為橋形接線中的另一種：外橋接線。 內(nèi)橋接線的主要特點： 優(yōu)點： 1）接線簡單、經(jīng)濟（斷路器 最少）； 2）布置簡單占地小，可發(fā)展為單母線分段接線； 3）線路投、切靈活，不影響其它電路的工作。 b、變壓器 1T 故障或檢修： 先斷開 1QF 和 3QF，再斷開 QS1 ， 1T 退出運行。 橋連斷路器 3QF 在 QS1 和 QS2 的變壓器側(cè)，因此稱為內(nèi)橋接線。若為了在檢修斷路器時不影響和變壓器的正常運行，有時在橋形外附設(shè)一組隔離開關(guān)，這就成了長期開環(huán)運行的四邊形接線。根據(jù)橋形斷路器的位置又可分為內(nèi)橋和外橋兩種接線。 3） 單元接線的適用范圍： 臺數(shù)不多的大（ b 接線除外）中型不帶近區(qū)負荷的區(qū)域發(fā)電廠 ； 分期投產(chǎn)或裝機容量不等的無機端負荷的小型水電站 。 圖 38 單元接線 2）單元接線的特點 優(yōu)點： 接線簡化，使用的電器最少，操作簡便，降低故障的可能性，提高了工作的可靠性； 配電裝置簡單，投資少，占地??； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 發(fā)電機出口短路電流?。? 繼電保護簡單。 無匯流母線的主接線 無匯流母線的主接線沒有母線這一中間環(huán)節(jié)，使用的開關(guān)電器少，配電裝置占地面積小，投資較少，沒有母線故障和檢修問題，但其中部分接線形式只適用于進出線少并且沒有擴建和發(fā)展可能的發(fā)電廠和變電所。 圖 37 為 一臺半斷路器（ 3/2）接線 的基本類型 圖 37 一臺半斷路器接線 在圖中， 3/2 接線方式中 2 條母線之間 3 個開關(guān)串聯(lián)，形成一串。它的主要優(yōu)點是： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 運行調(diào)度靈活，正常時兩條母線和全部斷路器 運行，成多路環(huán)狀供電； 檢修時操作方便，當(dāng)一組母線停支時，回路不需要切換，任一臺斷路器檢修，各回路仍按原接線方式霆，不需切換； 運行可靠，每一回路由兩臺斷路器供電，母線發(fā)生故障時，任何回路都不停電。 三、 3/2 斷路器接線 和 4/3 臺斷路器接線 3/2 接線又稱為一臺半斷路器接線，即每兩條回路共用 3 臺斷路器（每條回路一臺半斷路器），每串的中間一臺斷路器為聯(lián)絡(luò)斷路器。其特點是具有雙母線接線的優(yōu)點，當(dāng)線路（主變壓器）斷路器檢修時，仍有繼續(xù)供電，但旁路的倒換操作比較復(fù)雜，增加了誤操作的機會，也使保護及自動化系統(tǒng)復(fù)雜化，投資費用較大，一般為了節(jié)省斷路器及設(shè)備間隔，當(dāng)出線達到 5 個回路以上時，才增設(shè)專用的旁路斷路器，出線少于 5 個回路時，則采用母聯(lián)兼旁路或旁路兼母聯(lián)的接線方式。 3） 110~220kV 配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)為 5 回及以上或該配電裝置在系統(tǒng)中居重要地位、出線回路數(shù)為 4 回及以上時。 1） 6~10kV 配電裝置，當(dāng)短路電流較大、出線需帶電抗器時。 4）使用的母線隔離開關(guān)數(shù)量較大，同時也增加了母線的長度，使得配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資和占地面積增大。 2）工作母線故障時，將造成短時（切換母線時間）全部進出線停電。雙母線接線可以任意向兩側(cè) 延伸擴建，不影響母線的電源和負荷分配，擴建施工時不會引起原有回路停電。 5）檢修任一線路斷路器時，可用母聯(lián)斷路器代替其工作。 3）檢修任一回路母線隔離開關(guān)時，只需斷開該回路。 該種接線方式的特點如下： 1）運行方式靈活。采用兩組母線后，使運行的可靠性和靈活性大為提高， 下圖為一般雙母線接 線： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 圖 3 6 一般的 雙母線接線示意圖 該接線方式 可以輪流 地 檢修母線而不影響正常供電 ， 設(shè)Ⅰ段母線工作，Ⅱ段母線備用。 雙母線接線，它有兩組母線，一組為工作母線，一組為備用母線。 二、雙母線接線 一般的雙母線接線 雙母線接線就是將工作線、電源線和出線通過一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)連接到兩組（一次 /二次）母線上，且兩組母線都是工作線，而每一回路都可通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器并列運行。這時，該出線路 L1 經(jīng) QSp、旁母、 QS QFf和 QS2仍然聯(lián)在第一段母線上。如果旁母無故障， QFf不跳閘。例如檢修 QF1，第一步檢查旁母有無故障，此時分段斷路器 QFf 及隔離開關(guān) QS QS3 在閉合狀態(tài)， QS QS QS5 均斷開，以單母線分段方式運行。它是在分段單母線的基礎(chǔ)上，增設(shè)旁路母線、隔離開關(guān)及各出線的旁路隔離開關(guān)構(gòu)成。兩段母線均可帶旁路母線，正常時旁路母線不帶電。為節(jié)約建設(shè)投資，可以不采用專用旁路斷路器。 帶有專用旁路斷路器的接線，加裝了價高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資。一般 35kV 以內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 下配電裝置多為