【正文】 ......... 31 雷電參數(shù) .................................................... 33 雷擊過電壓產(chǎn)生的機(jī)理 ........................................ 36 防雷 裝置 ......................................................... 37 避雷針 ..................................................... 37 避雷線 ..................................................... 39 避雷器 ..................................................... 40 接地、接地電阻及接地裝置 .......................................... 42 接地概念及分類 .............................................. 42 接地電阻與對地電壓 .......................................... 42 接地裝置 .................................................... 44 接觸電壓和跨步電壓 .......................................... 44 工頻接地電阻、沖擊接地電阻和沖擊系數(shù) .............................. 45 接地體工頻接地電阻計算 ............................................ 46 人工接地體及工頻接地電阻計算 ................................ 46 7 主變壓器保護(hù)概述 ....................................................... 48 變壓器的故障及異常運(yùn)行方式 .................................... 48 電力變壓器保護(hù)裝置的構(gòu)成 ...................................... 48 對電力變壓器保護(hù)裝置的要求 .................................... 49 后記 ...................................................................... 50 參考文獻(xiàn) .................................................................... 52 致謝 ........................................................................ 53 3 1 緒 論 課題背景 由 發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置（主要包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等）轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心。因此，電能的集中開發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應(yīng)與負(fù)荷的隨機(jī)變化，就制約了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行。 電能是一種清潔的二次能源。因此，電能已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)、社會生產(chǎn)和人民生活的各個方面。本設(shè)計的主要內(nèi)容包括：通過原始資料分析和方案比較，確定發(fā)電廠的電氣主接線。 原始資料 4 200MW 區(qū)域性 發(fā)電廠電氣部分設(shè)計 廠址概況：本廠在一大型煤礦區(qū)內(nèi)，為坑口電廠，所有燃料由煤礦直接供給。廠區(qū)地勢較不平坦，地質(zhì)條件好，有新的公路、鐵路通向礦區(qū)，交通方便。 機(jī)組參數(shù)： 鍋爐： 1140/6704 G?? 汽機(jī)： 535/535/1302020 ??? 發(fā)電機(jī)： 22004 QFQS? 電力系統(tǒng)接線圖，如下圖 4 電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的任務(wù)和基本要求 電力系統(tǒng)包括發(fā)電、送電、變電、配電、用電以及與之相適應(yīng)的通信，安全自動裝置、繼電保護(hù)、調(diào)度自動化等設(shè)施，電氣系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計及運(yùn)行的任務(wù)是：在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展計劃的統(tǒng)籌安排下，合理開發(fā)、利用動力資源，用較少的投資和運(yùn)行成本，來滿足國民經(jīng)濟(jì)各部門及人民生活不斷增長的需要，提供充足可靠和質(zhì)量合格的電能。 課程設(shè)計的目的和要求 課程設(shè)計的目的 發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計是 學(xué)生在學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)課程后的一次綜合性訓(xùn)練，復(fù)習(xí)鞏固本課程及其他課程的有關(guān)知識，增強(qiáng)工程觀念，通過設(shè)計，加強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)知識的理解，掌握理論聯(lián)系實際的思路與方法 ，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析和解決問題的工作能力及實際工程設(shè)計的基本技能。 2） 計算所需要的短路電流。 6） 主變壓器保護(hù)及自動裝置配置 5 我國電力行業(yè)發(fā)展方針 目前我國人均擁有裝機(jī)容量和人均占有發(fā)電量較低，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)平均水平不高，火電廠的污染物排放量高，電網(wǎng)相對薄弱，供電可靠性偏低。主要的發(fā)展方針有： 積極發(fā)展水電，水能資源是可再生的、清潔的能源；在電力系統(tǒng)中，有一定比重的水電裝機(jī)容量對系統(tǒng)調(diào)峰和安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行極為有利；水電站的發(fā)電成本低，水庫可以綜合利用。 優(yōu)化發(fā)展火電，我國有豐富的煤炭、石油和天然氣，火電廠的廠址不受限制，建設(shè)周期短，能較快發(fā)揮效益。 6 2 電氣主接線設(shè)計 概 述 電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大的影響。 發(fā)電廠的電氣主接線是保證電力網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，是電氣設(shè)備布置、選擇、自動化水平和二次 回路設(shè)計的原則和基礎(chǔ)。其次，電氣主接線表明了發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器和線路等電氣設(shè)備的數(shù)量、規(guī)格、連接方式及可能的運(yùn)行方式。是發(fā)電廠電氣部分投資大小的決定性因素。 所以電氣主接線的擬定是一個綜合性的問題，必須在滿足國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策的前提下，力爭使其技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。大型主力或電廠靠近煤礦或沿海、沿江，并接入 300500KV超高壓系統(tǒng)；地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)，一般接入 110220KV系統(tǒng)，也有接 入 330KV系統(tǒng)；企業(yè)自備電廠則以本企業(yè)供電供熱為主，并與地區(qū) 110220KV 系統(tǒng)相連。 7 負(fù)荷大小和重要性 （ 1） 對于一級負(fù)荷必須有兩個獨立電源供電，切當(dāng)任何一個電源失去后，能保證對全部一級負(fù)荷不間斷供電。 （ 3） 對于三級負(fù)荷一般只需一個電源供電。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級、進(jìn)出線回路數(shù)、供電負(fù)荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)線路容量、電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)劃與要求等條件確定。 （ 1） 可靠性：衡量可靠的標(biāo)準(zhǔn)，一般是根據(jù)主接線型式機(jī)主要設(shè)備操 作的可能方式，按一定的規(guī)律計算出“不允許”事件發(fā)生的規(guī)律，停運(yùn)的持續(xù)時間期望值等指標(biāo)，對幾種主接線型式中擇優(yōu)。供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線首先應(yīng)滿足這個要求。在操作時間便、安全、不易發(fā)生誤操作的“方便性” 。即： 主接線應(yīng)力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器等一次設(shè)備，要是控制、保護(hù)不過于復(fù)雜，要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器。合理的選擇主變壓器的種類（雙繞組、三繞組或自耦變等）容量、臺數(shù)，避免兩次變壓而增加電能的損失。 8 電氣主接線的選擇 發(fā)電廠的主接線的基本環(huán)節(jié)是電源（發(fā)電機(jī)或變壓器）和引出線。由于多數(shù)情況下引出線數(shù)目要比電源數(shù)目多好幾倍，故在二者之間采用母線連接既有利于電能交換，還可以使接線簡單明了和運(yùn)行方便。這種接線的特點是電源和供電線路都聯(lián)在同一母線上。 單母線接線的主要優(yōu)點是：接線簡單、清晰、采用設(shè)備少，投資省，操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電 裝置。 單母線接線最嚴(yán)重的缺陷是母線停運(yùn)（母線檢修、故障，線路故障后線路保護(hù)或斷路器拒運(yùn)）將使全部支路停運(yùn)，即停電范圍為該母線段的 100%，且停電時間很長，若為母線自身損壞須待母線修復(fù)之后方能恢復(fù)各支路運(yùn)行。 單母線分段接線 單母線接線的缺點可以通過將母線分段的辦法來克服。當(dāng)母線的中間裝設(shè)一個斷路器后，即把母線分為兩段，這樣對重要的用戶可以由分別接于兩段母線上的兩條線路供電。單母線分段接線適用范圍： （ 1） 6～ 10KV 配電裝置的 出線回數(shù)為 6回及以上時； （ 2） 35～ 63KV 配電裝置的出線回數(shù)為 4～ 8回時； （ 3） 110～ 220KV 配電裝置的出線回數(shù)為 3～ 4回時。 但是單母線分段接線也有較顯著的缺點，就是當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或檢修時，該段母線上所連接的全部引線都要在檢修期間停電；當(dāng)出線為雙回路時，需時架空線路出現(xiàn)交 叉跨越；擴(kuò)建時須向兩個方向均衡擴(kuò)建。因此，還要改進(jìn)。雙母線接線，其中一組為工作母線，以組為備用母線，并通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運(yùn)行，在進(jìn)行道砟操作時應(yīng)注意，隔離開關(guān)的操作原則是：在等電位下操作或先通后斷。即一些電源與出線固定連接在一組母線上，母聯(lián)斷路器合上，相當(dāng)于單母線分段運(yùn)行。很顯然雙母線分段的可靠性高于前兩種 接線方式，只是母線保護(hù)較復(fù)雜。 10 電 源 1 電 源 2圖 2 3 雙 母 線 接 線 如檢修工作母線是其操作步驟是：先合上母線斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)，再合母線斷路器，向備用線充電，這是兩組母線等電位。完成母線轉(zhuǎn)換后，在斷開母聯(lián)斷路器及其兩側(cè)的隔離開關(guān)，即可對原工作母線進(jìn)行檢修。 雙母線接線的優(yōu)點有： a 供電可靠。 b 調(diào)度靈活。 c 擴(kuò)建方便。當(dāng)有雙回架空線路時，可以順序布置，以至界限不同的母線斷路時不回如單母線分段那樣導(dǎo)致出線交叉跨越。當(dāng)個別回路需要單獨進(jìn)行實驗時，可將該回路分開，單獨接至一組母線上。 b 當(dāng)母線故障或檢修時隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。 3 5 3 3 0 K V3 5 2 2 0 K V 1 1 0 3 3 0 K V1 1 0 3 3 0 k v 變 電 所（ a ）( b ) ( c ) 圖 2 4 單 元 接 線 變壓器 線路單元接線 發(fā)電機(jī)和變壓器直接連接成一個單元，組成發(fā)電機(jī) 變壓器組，稱為單元接線。 （ 1）發(fā)電機(jī) 雙繞組變壓器組成的單元接線。這種接線由于發(fā)電機(jī)和變壓器都不能單獨運(yùn)行，因此，二者的容量應(yīng)當(dāng)相等。這種接線形式適用于大型的發(fā)電廠。如圖 24（ c）所示，這種接線不需在發(fā)電廠或變電所中建造高壓配電裝置，從而大大減小了占地面積與造價，并簡化了運(yùn)行。 橋型接線 12 W L1W L2W L1W L2Q F1Q F2Q F3T1T2Q F1Q F2Q F3 T1T2( a ) ( b ) 圖 2 5 前 形 接 線（ a ） 內(nèi) 橋 式 （ b ） 外 橋 式 兩個“變壓器 線路”連接，便構(gòu)成橋型接線。 (1) 內(nèi)橋型接線 優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量少，四個回路只需三臺斷路器。 b 橋聯(lián)斷路器檢修時，兩個回路需解裂運(yùn)行。為避免此缺點，可加裝正常段開運(yùn)行的跨條，為了輪流停電檢修任何一組隔離開關(guān)，再跨條上需加裝兩組隔離開關(guān)。 適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠、變電所，并且變壓器不經(jīng)常切換或線路 較長，故障率較高的情況下。 缺點： a 線路的投入和切除較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運(yùn)。 c 變壓器側(cè)斷路器檢修時，變壓器需較長時間停運(yùn)。 適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠、變電所，并且變壓器切換或線路較短時，故障率較少的情況下。 主接線的設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計的技術(shù)背景和設(shè)計依據(jù) （ 1） 電廠規(guī)模： 裝機(jī)容量 : 裝機(jī) 4臺，容量分別為 4X200MW, UN= 機(jī)組年利用小時數(shù) : Tmax=6200h 氣象條件：年最高溫度 40度，平均氣溫 25 度，氣象條件一般，無特殊要求 廠用電率： 8%。 10KV最大負(fù)荷 20MW,最小負(fù)荷 16MW,cos =, Tmax=5300h，為Ⅰ類、Ⅱ類負(fù)荷。 110KV最大負(fù)荷 70MW,最小負(fù)荷 60MW,cos =, Tmax=5000h，為Ⅱ類負(fù)荷。當(dāng)取基準(zhǔn)容量為 ，系統(tǒng)歸算到 220KV母線上的 。 由于 220KV 電壓等級的電壓饋線數(shù)目是 2 回，所以 220 KV 電壓等級的接線形式可以選擇單母線接線 形式 。 電壓等級的方案選擇。單母線的優(yōu)點如下：①母線經(jīng)斷路器分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電；②一段母線故障（或檢修） 時，僅停故障（或檢修）