【正文】 。 5 電氣系統(tǒng) 的 軟件 仿真 潮流 潮流是指電力網(wǎng)絡(luò)中功率的流動(dòng)，母線電壓水平是潮流一個(gè)直接的體現(xiàn)，所以母線電壓的波動(dòng)范圍是評(píng)價(jià)潮流優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)。 電纜 對(duì)于電纜長度的選定，電動(dòng)機(jī)的連接電纜長度大概在 50m 左右，變壓器的連接電纜長度大概在 150m 左右，這樣設(shè)置更 接近于實(shí)際情況，算出的數(shù)據(jù)可信度更高 ； 電纜橫截面積的選擇取決于所連接線路的額定電流的大小，一般來說，中壓段電纜的截面積選為 95 mm2，低壓段電纜的截面積選為 185 mm2。 電動(dòng)機(jī) 異步電機(jī)在做 電動(dòng)運(yùn)行時(shí)，有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、運(yùn)行可靠，性能價(jià)格比好等優(yōu)點(diǎn)，因此在廠用電系統(tǒng)得到了普遍的應(yīng)用中。 X12= X1+ X2 （ 43） X13= X1+ X3 （ 44） X23= X2+ X3 （ 45） 進(jìn)而得到三繞組變壓器的阻抗電壓百分?jǐn)?shù)： Ups(%)=X1 Upt(%)=X1 Ust(%)＝ X23 雙繞組變壓器 雙繞組變壓器為低壓段提供電能功率，在這里采用 ? 型網(wǎng)絡(luò)對(duì)低壓變壓器建模，計(jì)算公式如下： 2(1 2 )(1 2 )%100kNNUUX S?? ? （ 46） (1 2) 1 2R R R? ?? （ 47） 則有： 22(1 2 ) (1 2 ) (1 2 )Z X R? ? ??? （ 48） 2( 1 2 )( 1 2 ) ( 1 2 ) 1 2%/ /( )100kNNUUX R R RS??? ?? （ 49） 其 中： ,NNSU為額定值。分裂變壓器的等值電抗 X X2和 X3與分裂系數(shù) Kf和穿越電抗 X123之間的關(guān) 系正如公式（ 41）和（ 42）。 圖 31 廠用電接線示意圖 4 電氣 系統(tǒng) 設(shè)備 模型及 參數(shù) 分裂變壓器 在國外，基于 ETAP軟件，可以根據(jù)下述方法應(yīng)用三繞組變壓器建立分裂變壓器的模型。 起動(dòng) /備用變壓器電源取自廠外 500kV 配電裝置。 200kW 及以上的電動(dòng)機(jī)由 10kV 供電。同時(shí)，每兩臺(tái)機(jī)組設(shè)置兩臺(tái) 38MVA 的雙繞組變壓器作為高壓公用變壓器，帶兩臺(tái)機(jī)組的脫硫和輸煤等公用負(fù)荷，兩臺(tái)高壓公用變壓器互為備用。 %/ 分裂變壓器作為高壓廠用變壓器，兩臺(tái)機(jī)組設(shè)置一臺(tái) 65/3838MVA、電壓 500177。采用 10 kV電壓等級(jí) , 2臺(tái)機(jī)組總體投資比 6 kV電壓等級(jí)約增加 一些 ,但 10 kV級(jí)短路水平較小 ,啟動(dòng)壓降滿足規(guī)程要求 ,且 10 kV電動(dòng)機(jī)有功損耗比 6 kV 小 ,因此 ,該期 2臺(tái) 1000MW機(jī)組廠用中壓系統(tǒng)采用 10 kV一級(jí) 電壓。 綜 上所述 ,高壓廠用電源采用 10 kV及 6 kV電壓等級(jí)在技術(shù)上均可滿足要求。 10 kV或 6 kV電壓等級(jí)電動(dòng)機(jī)均有大量成型產(chǎn)品 ,10kV電動(dòng)機(jī)體積較大 ,布置成本比 6kV的稍高。 10 kV開關(guān)柜真空斷路器為 40 kA常規(guī)產(chǎn)品 ,而 F C回路熔斷器及真空接觸器產(chǎn)品型號(hào)不多 ,可選擇余地較小 。 10KV和 6KV等級(jí)接線將從以下幾個(gè)方面 進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較 ： 共箱母線 ： 6kV電壓等級(jí)目前一般仍采用 10 kV共箱母線 , 2種方案電壓等級(jí)一致 ,而 6kV電流為 4 000A,熱穩(wěn)定電流 50 kA, 10 kV 電流為 2500A,熱穩(wěn)定電流 40kA,因此 ,6kV共箱母線價(jià)格要貴一些。 對(duì)于上述提到的“ 10kV及 3kV(或 6kV)2個(gè)等級(jí)電壓 ”方案，其電壓等級(jí)為兩級(jí)，有過運(yùn)行業(yè)績，但是從當(dāng)前看，在建和擴(kuò)建的電廠中已經(jīng)不再采用兩級(jí)電壓的接線形式，原因是 目前大部分設(shè)備的額定電壓都是 6KV或者10KV，并且有都向 10KV發(fā)展的趨勢，從經(jīng)濟(jì)性角度看 雖然 3KV會(huì)節(jié)約投資 ，但是 兩級(jí)的電壓接線形式從管理角度看很混亂，加重了運(yùn)行人員的負(fù)擔(dān)， 增加了備品備件 的種類和數(shù)量， 不便于設(shè)備的管理、維護(hù)和檢修， 因此本課題只對(duì) 60KV和 10KV一級(jí)電壓接線形式討論。10kV一級(jí)電壓 。目前 ,我國 600MW機(jī)組以上 2種 接線、電壓等級(jí)均存在。 對(duì)于方案二，起動(dòng)備用變壓器單獨(dú)由 500KV母線直接供 電，任一回路故障或者檢修時(shí)，由于廠外高壓母線不會(huì)停電，所以能夠保障起動(dòng)備用變壓器的安全供電，也就能夠保障機(jī)組的安全停機(jī)， 方案一在斷路器故障前將切除整個(gè)起動(dòng)備用電源，方案二在任一回路故障時(shí)， 對(duì)另一回路將不造成影響，但從 2臺(tái) 1000MW機(jī)組的安全起?？紤] ,盡管方案 1投資較低 ,仍選擇方案 2，即由 500KV母線直接引線。 廠用起動(dòng)、備用電源的接線方案選擇 目前國內(nèi)主要采用兩種引線方式，第一種是 起動(dòng)備用變壓器 從廠內(nèi)220KV母線 引接，經(jīng)過 220KV斷路器和隔離開關(guān)接入廠用高壓段，作為廠用設(shè)備的起動(dòng)備用電源；第二種是起動(dòng)備用變壓器直接從廠外 500KV母線直接經(jīng)過 500KV斷路器和隔離開關(guān)進(jìn)行引接，作為廠用高壓母線的起動(dòng)備用電源用。” 經(jīng)計(jì)算，機(jī)組負(fù)荷為 65MVA， 發(fā)電機(jī)的容量為 1000MW,按上述兩種方法計(jì)算后容量基本相當(dāng)，約為 1109MVA， 故主變壓器容量選擇結(jié)果為 3x380MVA。 發(fā)電機(jī)與主變壓器為單元連接，按照《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊 1》中“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。單相變壓器雖然初投資較高，但其運(yùn)輸較易實(shí)現(xiàn)，公路與鐵路都可運(yùn)輸，即使出現(xiàn)主變故障返廠維修也比較容易，影響停役時(shí)間較短，其經(jīng)濟(jì)性明顯占優(yōu)勢 。 主變壓器的選擇 主變壓器的結(jié)構(gòu)型式推薦采用單相變壓器組，不設(shè)備用相。 2/3斷路器接線的缺點(diǎn)是使用設(shè)備較多 ,特別是斷路器和電流互感器 ,投資費(fèi)用大 , 二次控制接線和繼電保護(hù)都比較復(fù)雜。檢修斷路器時(shí)，不需帶旁路的倒閘操作。 操作檢修方便。 運(yùn)行調(diào)度靈活。 一臺(tái)半斷路器接線的特點(diǎn) : 有高度可靠性。甚至兩組母線同時(shí)故障 (或一組檢修時(shí)另一組故障 )的極端情況下，功率仍然繼續(xù)輸送。任一母線故障或檢修，均不致停電 。 本課題 為 1000MW機(jī)組容量的采用500KV電壓等級(jí)，主接線 采用最常用的一臺(tái)半斷路器接線方案 如下圖 21所示： 圖 21 一臺(tái)半斷路器接線示意圖 主接線方案的論證 一臺(tái)半斷路器接線的定義 :兩個(gè)元件引線用三臺(tái)斷路器接往兩組母線組成一個(gè)半斷路器接線，每一回路經(jīng)一臺(tái)斷路器接至母線，兩回路間設(shè)一聯(lián)絡(luò)斷路器，形成一串，又稱二分之三接線，一臺(tái)半斷路器接線是現(xiàn)代國內(nèi)外大型電廠和變電所超高壓配電裝置廣泛應(yīng)用的一種接線。初期僅兩串時(shí)，同名回路宜分別接入不同側(cè)的母線，進(jìn)出線應(yīng) 裝設(shè)隔離開關(guān)。進(jìn)出線回路數(shù)少于六回，如能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的要求時(shí)，也可采用雙母線接線 。 按照《火力 發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》 (DL5000一 2021)中第 13:213之規(guī)定“ 330一 500kV配電裝置的接線必須滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的要求，同時(shí)也應(yīng)考慮運(yùn)行的靈活性和建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。 主接線系統(tǒng)還應(yīng)保證運(yùn)行操作的方便以及在保證滿足技術(shù)條件的要求下 ,做到經(jīng)濟(jì)合理 ,盡量減少占地面積 ,節(jié)省投資。 運(yùn)行的靈活性 :主接線系統(tǒng)應(yīng)能靈活地適應(yīng)各種工作情況 ,特別是當(dāng)一部分設(shè)備檢修或工作情況發(fā)生變化時(shí) ,能夠通過倒換開關(guān)的運(yùn)行方式 ,做到調(diào)度靈活 ,不中斷向用戶的供電。電氣主接線又稱電氣一次接線圖。 2 1000MW 火電機(jī)組 電氣主接線 設(shè)計(jì) 電氣主接線 設(shè)計(jì) 的 要求 對(duì)一個(gè)電廠而言 ,電氣主接線在電廠設(shè)計(jì)時(shí)就根據(jù)機(jī)組容量、電廠規(guī)模及電廠在電力系統(tǒng)中的地位等 ,從供電的可靠性、運(yùn)行的靈活性和方便性、經(jīng)濟(jì)性、發(fā)展和擴(kuò)建的可能性等方面 ,經(jīng)綜合比較后確定。 對(duì)已設(shè)計(jì)的方案在 ETAP軟件中進(jìn)行重建，對(duì)主接線和廠用電接線進(jìn)行仿真，其中指標(biāo)包括潮流、短路計(jì)算和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)分析等幾項(xiàng)。 本文的主要工作 學(xué)習(xí)關(guān)于電氣主接線和廠用電接線的設(shè)計(jì)方法，熟悉設(shè)計(jì)的流程。結(jié)合Window的終端一服務(wù)器模塊架構(gòu)和最新的在線監(jiān)測、實(shí)時(shí)模擬以及遠(yuǎn)程控制應(yīng)用 ,PSMS可與計(jì)算機(jī)工作站、歷史數(shù)據(jù)庫、智能儀表以及其他 SCADA 系統(tǒng)的任意組合進(jìn)行接口連接。 除此之外， ETAP還有實(shí)時(shí)在線功能， ETAP的實(shí)時(shí)在線功能是通過 PSMS 來實(shí)現(xiàn)的。 針對(duì)暫態(tài)及穩(wěn)定分析的模塊有 :電機(jī)啟動(dòng) (動(dòng)態(tài)及靜態(tài)加速 ) ,發(fā)電機(jī)啟動(dòng) ,暫態(tài)穩(wěn)定分析 ,用戶自定義動(dòng)態(tài)模塊設(shè)計(jì)。其中針對(duì)電力電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和保護(hù)部分的模塊有 :潮流計(jì)算 ,短路計(jì)算 (ANST和 IEC標(biāo)準(zhǔn) ),繼電保護(hù)配合 ,弧閃分析 ,諧波分析 (諧波潮流、頻率掃描和濾波器自動(dòng)設(shè)計(jì) ) ,電機(jī)參數(shù)估計(jì) ,變壓器容量自動(dòng)選擇 ,地下電纜管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析 ,電纜拉力分析 (多重電纜和三維立體視圖 ),接地網(wǎng)設(shè)計(jì) ,低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。由于此方面 的優(yōu)點(diǎn) ,就可以使計(jì)算人員將主要精力放在數(shù)學(xué)模型的選擇和計(jì)算結(jié)果的分析歸納上。對(duì)于同一版的原始數(shù)據(jù) ,可提供不同的外觀顯示 ,以方便用戶強(qiáng)調(diào)不同的內(nèi)容。 電氣操作直觀 可直觀的接入開關(guān)設(shè)備、各種繼電保護(hù)設(shè)備 ,使在計(jì)算機(jī)上的操作與現(xiàn)實(shí)更相近。 數(shù)學(xué)模型多樣 在同一分析領(lǐng)域中 ,對(duì)同類元件提供多種數(shù)學(xué)模型 ,使用者可根據(jù)需要在多種模型中進(jìn)行選擇。用 ETAP 可以制作電力系統(tǒng)單線圖、阻抗圖、繼電保護(hù)圖、分析計(jì)算圖、配電柜接線圖等 100 多種不同的圖形。 ETAP在美國確立了電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析軟件的標(biāo)準(zhǔn) ,也是全美 第一個(gè)特許提供給核 電站進(jìn)行電力系統(tǒng)分析的商用軟件。 ETAP 及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 ETAP 軟 件的簡介 ETAP PowerStation是一個(gè)最全圖形界面的電力系統(tǒng)仿真分析、計(jì)算高級(jí)應(yīng)用軟件，能夠運(yùn)行在 Microsoft NT SP Windows 2021SP Me和 XP平臺(tái)上 。 由上述可見廠用電系統(tǒng)對(duì)于電力系統(tǒng)來說也是及其重要的組成部分，它是電能的源頭，是保障安全可靠供電的最最基本的因素，對(duì)廠用電方案的設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格按照《廠技規(guī)》的要求，達(dá)到指定的指標(biāo)。如何解決好這些問題 ,是今后電氣專業(yè)面臨的課題之一。 廠用電接線的設(shè)計(jì)、仿真的目的和意義。 因此，電氣主接線已經(jīng)成為電廠輸送電最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，關(guān)系著發(fā)電量的安全輸送，關(guān)系著居民用電的可靠保障，電氣主接線的好壞顯得尤為重要，其設(shè)計(jì)方案的仿真更是在投入運(yùn)行之前的重中之重的環(huán)節(jié)。它與電力系統(tǒng)，電廠功能參數(shù)，基本原始資料以及電廠的運(yùn)行可靠性，經(jīng)濟(jì)性的要求等密切相關(guān)，并對(duì)電器選擇和布置，繼電保護(hù)和控制方式等都有較大的影響。所以電氣主接線 的設(shè)計(jì)是否合理 , 將直接影響到電廠基本建設(shè)投資效益和今后的安全及可靠運(yùn)行 ，同時(shí)也 是搞好發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)的關(guān)鍵 。它們的連接方式 , 對(duì)供電可靠、運(yùn)行靈活、檢修方便以及經(jīng)濟(jì)合理等起著決定性的作用 , 它反映出電廠的整個(gè)供電系統(tǒng)全貌和其所選用的電氣設(shè)備、元件型號(hào)規(guī)格和數(shù)量以及它們之間的相互關(guān)系。 為此發(fā)電廠電氣主接線的可靠性對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行將提出更高的要求。我國在 20 世紀(jì) 80 年代以來 , 已將原來的小火電、小水電建設(shè)轉(zhuǎn)向以單機(jī)容量 200600MW為主的大火電 ,目前 1000MW容量的機(jī)組在國內(nèi)已經(jīng)逐漸成為主流 。 In this paper, the power designing simulation software was adopt to build the model of the main and auxiliary power wiring for 1000MW thermal power units. Calculated power flow and short circuit of all buses in this system, then pared the short circuit value with the value of professional design, it provides a basis for the choice of switching equipment. And the largest capacity motor starting, the group motor and the series motor starting were tested, then give the parison of starting checking data and actual simulation values, analyses the designing project of system. it will be a reference for Optimal design of Large