【正文】 設(shè)計(jì)的最終方案。其中 電氣主接線設(shè)計(jì)是電力工程設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，它表明發(fā)電廠內(nèi)的發(fā)電機(jī)、變壓器、各電壓等級(jí)的線路、各種電氣設(shè)備之間的連接形式。 畢業(yè)設(shè) 計(jì)（ 論 文） 題 目 xxxxxxxx發(fā)電廠 電氣 一次 及變壓器、母線保護(hù)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 （電力） 班 級(jí) 電力 082 學(xué) 生 指導(dǎo)教師 2021 年 xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護(hù)設(shè)計(jì) 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)為 xx 第二發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護(hù)設(shè)計(jì)。 內(nèi)容包括： 電氣主接線方案的擬定、比較和選擇；短路電流的計(jì)算；主要電氣設(shè)備和導(dǎo)體的選擇 及校驗(yàn) ； 配電裝置的 設(shè)計(jì)；變壓器、母線保護(hù)設(shè)計(jì)。它甚至影響發(fā)電廠、變電站乃至相關(guān)的電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、靈活的運(yùn)行。 并用該方案進(jìn)行短路電流計(jì)算， 根據(jù)短路電流計(jì)算結(jié)果選擇電氣一次設(shè)備并對(duì) 其進(jìn)行 校驗(yàn)。 最后對(duì)變壓器和母線進(jìn)行保護(hù)設(shè)計(jì)并 畫出各保護(hù)的原理 接線 圖和展開圖。隨著 中國(guó)經(jīng)濟(jì) 的發(fā)展，對(duì)電的需求量不斷擴(kuò)大，電力銷售市場(chǎng)的擴(kuò)大又刺激了整個(gè)電力生產(chǎn)的發(fā)展。特別是電力供應(yīng)能力得到顯著提高，面對(duì)新世紀(jì)以來重 工業(yè) 的發(fā)展 加速 了 電力需求的迅猛增長(zhǎng)，扭轉(zhuǎn)了歷史上最為嚴(yán)重的全國(guó)大范圍缺電局面，實(shí)現(xiàn)了全國(guó)范圍的電力供需總體平衡，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和人民生活水平的迅速提高作出巨大的貢獻(xiàn)。 ” 由此可見，我國(guó)電力工業(yè)已得到迅猛發(fā)展，這就對(duì)發(fā)電廠的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，需要我們認(rèn)真研究 對(duì)待?？梢耘囵B(yǎng)我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決實(shí)際問題的能力和獨(dú)立創(chuàng)新的意識(shí)，以及理論聯(lián)系實(shí)際和嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)。從而熟悉電力系統(tǒng)電氣一次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)步 驟，并根據(jù)相關(guān)的技術(shù)規(guī)范，對(duì)電氣一次設(shè)備進(jìn)行選型和校驗(yàn)，為以后工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ) 。 從負(fù)荷特點(diǎn)與電壓等級(jí)可知，發(fā)電機(jī)電壓負(fù)荷 電壓等級(jí)容量 最大 50MW，最小 25MW，占機(jī)組容量很小，共有 2回， 用一臺(tái)機(jī)組足以承擔(dān)所需電量， 采用直饋線為宜； 110KV與系統(tǒng)有 6回饋線， 且要求可靠性高，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。 電氣主接線設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則和基本要求 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則 發(fā)電廠的電氣主接線是保證電網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，是電氣設(shè)備布置和選擇、自動(dòng)化水平及二次回路設(shè)計(jì)的原則和基礎(chǔ)。② 主接線的設(shè)計(jì)除考慮電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求外，還應(yīng)滿足電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)急處理的要求。 ④ 近期接線和遠(yuǎn)期接線相結(jié)合，方便接線的過度。根據(jù)下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，在分析原始資料的基礎(chǔ)xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護(hù)設(shè)計(jì) 4 上，各電壓等級(jí)擬定可采用的數(shù)個(gè)主接線方案。 3) 繪制電氣主接線圖。 對(duì)主接線設(shè)計(jì)的基本要求 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求，概況的說應(yīng)包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面。主接線可靠性的基本要求通常包括以下幾個(gè)方面：斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)供電；線路、斷路器或母線故障時(shí)，以及母線或母線隔離開關(guān)檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)出線回路數(shù)和停電時(shí)間，并能保證對(duì)全部Ⅰ類及全部或大部分Ⅱ類用戶供電；盡量避免發(fā)電廠或變電站全部停電的可能性；大型機(jī)組突然停運(yùn)時(shí)，不應(yīng)危及電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。靈活性包括以下幾個(gè)方面： 操作的方便性；調(diào)度的方便性；擴(kuò)建的方便性。經(jīng)濟(jì)性應(yīng)從以下幾個(gè)方面 考慮：節(jié)省一次投資；占地面積少；電能損耗小。 由于 220KV 電壓等級(jí)的電壓饋線數(shù)目是 4 回，且最大送出電能為 80025 200 800 4％ =543，占總發(fā)電量的 ％，輸送發(fā)電機(jī)發(fā)出的主要電能，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。 雙母線接線有兩組母線，可以互為備用，兩組母線之間通過母聯(lián)斷路器聯(lián)接。一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。調(diào)度靈活，各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活的適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行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） 5 方式調(diào)度和潮流變化的需要，通過倒換操作可以組成各種運(yùn)行方式。所以 220 KV 電壓等級(jí)的接線形式選擇為雙母線接線。當(dāng)一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護(hù)作用下，分段 斷路器先自動(dòng)跳開，而后將故障母線所連的電源回路的斷路器跳開，該段母線所連的出線回路停電，隨后將故障段母線所連的電源回路和出現(xiàn)回路切換到備用母線，即可恢復(fù)供電。 2) 110KV 電壓等級(jí)的方案選擇。優(yōu)點(diǎn)是供電可靠性高，運(yùn)行靈活，適用于向重要用戶供電。所以檢修周期長(zhǎng)，所以 110KV 電壓等級(jí)也可以采用雙母線接線。 由于 電壓等級(jí)的電壓饋線數(shù)目只有 2 回，且負(fù)荷容量最大50MW，最小 25MW，占機(jī)組容量很小，用一臺(tái)機(jī)組足以承擔(dān)所需電量，采用直饋線為宜。這種接線簡(jiǎn)單清晰，使用設(shè)備少，經(jīng)濟(jì)性好。 故淘汰掉一些較差的方案后，可以得到下面 四 種主接線方案。它們都各有優(yōu)缺點(diǎn)。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。檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路。各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活的適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要，通過倒換操作可以組成各種運(yùn)行方式。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， 施工中也不會(huì)造成原有回路停電。 b) 當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開關(guān)作為倒閘操作器，容易誤操作。 c) 當(dāng)饋線斷路器或線路側(cè)隔離開關(guān)故障時(shí)停止對(duì)用戶供電。當(dāng)一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護(hù)作用下，分段斷路器先自動(dòng)跳開，而后將故障母線所連的電源回路的斷路器跳開，該段母線所連的出線回路停電，隨后將故障段母線所連的電源回路和出現(xiàn)回路切換到備用母線，即可恢復(fù)供電。 b) 調(diào)度靈活 ， 擴(kuò)建方便 2) 缺點(diǎn)： a) 增加電氣設(shè)備的投資。 b) 當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開關(guān)作為倒閘操作器，容易誤操作。 c) 當(dāng)饋線斷路器或線路側(cè)隔離開關(guān)故障時(shí)停止對(duì)用戶供電。 b) 運(yùn)行靈活， 便于擴(kuò)建。 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） 9 b) 當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開關(guān)作為倒閘操作器，容易誤操作。 c) 當(dāng)饋線斷路器或線路側(cè)隔離開關(guān)故障時(shí)停止對(duì)用戶供電。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。 c) 母線便于向兩端延伸，擴(kuò)建方便 2) 缺點(diǎn)： a) 可靠性差。 b) 調(diào)度不方便，電源只能并列運(yùn)行，不能分列運(yùn)行，并且線路側(cè)發(fā)生故障時(shí)，有較大的短路電流。從這一點(diǎn)說來，方案 三 和方案一的可靠性相當(dāng)， 又由于所設(shè)計(jì)發(fā)電廠為火電廠，在電力系統(tǒng)中一般承擔(dān)基荷，停開機(jī)較少，所以方案三的靈活性也能滿足需求， 所以選擇方案 三 作為最終方案。短路將使系統(tǒng)電壓降低、短路回路電流增大，可能破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和損壞電氣設(shè)備。短路電流計(jì)算主要有以下目的： 1) 電氣主接線的比較與選擇。 3) 為繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)以及調(diào)試提供依據(jù)。 5) 系統(tǒng)運(yùn)行和故障情況的分析。 4) 化簡(jiǎn)等值網(wǎng)絡(luò)：將等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)為以短路 點(diǎn)為中心的輻射型等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。 7) 計(jì)算無限大容量的電源供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。 9) 計(jì)算短路電流沖擊值。 電力變壓器 和發(fā)電機(jī) 的選擇 在發(fā)電廠或變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器；兩種電壓等級(jí)之間交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡(luò)變壓器；只供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） 11 本廠（站）用電的變壓器稱為廠（站）用或自用變壓器。它的選擇除依據(jù)基礎(chǔ)資料外，主要取決于輸送功率的大小、與系統(tǒng)聯(lián)系的緊密程度、運(yùn)行方式及負(fù)荷的增長(zhǎng)速度等因素，至少考慮 5～ 10 年負(fù)荷發(fā)展的需要。因此，應(yīng)合理選擇變壓器。 SN ≈ (1? KP)/cosφG (MVA) （ 31） 式中： PNG—— 發(fā)電機(jī)容量，單位 MW； cosφG—— 發(fā)電機(jī)額定功率因數(shù)； KP—— 廠用電率。即 SN ≈ （ ∑PNG (1? KP)/cosφG ?Pmin/cosφ)/n (MVA) （ 32） 式中： ∑PNG為發(fā)電機(jī)電壓母線上的發(fā)電機(jī)容量之和， 單位 MW； Pmin為發(fā)電機(jī)電壓母線上的最小負(fù)荷，單位 MW； cosφ為負(fù)荷功率因數(shù)； n 為發(fā)電機(jī)電壓母線上的主變壓器臺(tái)數(shù)。即 SN ≈ （ Pmax/cosφ ?∑PNG′ (1 ?KP)/cosφG)/n (MVA) （ 33） 式中： PNG′ —— 發(fā)電機(jī)電壓母線上除最大一臺(tái)機(jī)組外，其他發(fā)電機(jī)容量之和，單位 MW； Pmax—— 發(fā)電機(jī)電壓母線上的最大負(fù)荷，單位 MW。 所以按照設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)應(yīng)按 248MVA 選擇三臺(tái)雙繞組變壓器和按 195MVA 選擇一臺(tái)三繞組變壓器。 采用三相式變壓器。 2. 繞組接線組別。電力系統(tǒng)變壓器采用的繞組連接方式有星形（ Y） 和三角形（△）兩種。 3. 結(jié)構(gòu)型式。發(fā)電廠的三繞組變壓器，一般為低壓側(cè)向高、中壓側(cè)供電，應(yīng)選用升壓型。變壓器的電壓調(diào)整使用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變其變比來實(shí)現(xiàn)的。2 %） ， 且分接頭必須在停電的情況下才能調(diào)節(jié)；有載調(diào)壓變壓器的分接頭較多，調(diào)壓范圍可達(dá) 30％，且分接頭可在帶負(fù)荷的條件下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） 13 調(diào)節(jié)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格 昂貴，在下述情況下采用較為合理。 2) 具有可逆工作特點(diǎn)的聯(lián)絡(luò)變壓器。 4) 電力潮流變化大和電壓偏移大的 110KV 變電所的主變壓器。 5. 冷卻方式。 選取的 主 變壓器型號(hào)參數(shù)如下表： 表 31 雙繞組 變壓器 T T2 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（％） SFP7250000/110 250 121 YNd11 表 32 變壓器 T4 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（％） SFP7250000/220 250 242177。42.5％ YNyn0d11 高中 高低 中低 25 14 9 發(fā)電機(jī)的選擇 本次設(shè)計(jì)任務(wù)書中對(duì)發(fā)電機(jī)的要求為：容量 4200MW，發(fā)電機(jī)電壓xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護(hù)設(shè)計(jì) 14 ,cosa=，查閱《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南》得到發(fā)電機(jī)參數(shù)如下表 34: 表 34 發(fā)電機(jī)型號(hào)參數(shù) 廠用高壓變壓器的選擇 對(duì)廠用電高壓工作變壓器的容量應(yīng)按廠用電負(fù)荷的 110％選擇。 對(duì)于廠用高壓備用變壓器，應(yīng)按 4200/4％ 110％ = 選擇 廠用高壓本次設(shè)計(jì)中選用 6KV。2％ Yd11 表 36 廠用高壓備用變壓器型號(hào)參數(shù) 型號(hào) 容 量（ MVA） 高 壓（ KV） 低 壓（ KV） 連接 組別 阻抗電壓（％） SFP750000/220 50 242177。%39。 所以 )3(X 的值取為零。%39。 短路電流計(jì)算結(jié)果 短路電流計(jì)算結(jié)果如下表 38(a)、表 38(b)和表 39所示。 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。 與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)相一致。 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 電壓條件 在選擇電氣設(shè)備時(shí)，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓 NU 不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓 NSU 的條件選擇，即 NSN UU ? 電流條件 電氣設(shè)備的額定電流 NI 是指在額定環(huán)境溫度 0? 下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流。當(dāng)環(huán)境的相對(duì)濕度超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)選用型號(hào)后帶有 “TH”字樣的濕熱帶型產(chǎn)品。 ③ 海拔高度 xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護(hù)設(shè)計(jì) 20 一般電氣設(shè)備的使用條件為不超過 1000m。因此，設(shè)備應(yīng)選用高原型產(chǎn)品或用外絕緣提高一級(jí)的產(chǎn)品。 ④ 安裝地點(diǎn) 配電裝置為室內(nèi)布置時(shí)，設(shè)備應(yīng)選戶內(nèi)式；配電裝置為室外 布置時(shí)，設(shè)備應(yīng)選戶外式。 按短路狀態(tài)校驗(yàn)設(shè)備 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 校驗(yàn)電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定性，就是校驗(yàn)設(shè)備的載流部分在短路電流的作用下，其金屬導(dǎo)電部分的溫度不應(yīng)超過最高允許值。 作熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí)，已通過電氣設(shè)備的三項(xiàng)短路電流為依據(jù)，工程計(jì)算中常用下式校驗(yàn)所選的電氣設(shè)備是否滿足熱穩(wěn)定 的要求，即： It2t≥Qk 式中 ， Qk—— 短路電流熱效應(yīng)