【正文】 種接線的應(yīng)用；與雙母線帶旁路比較，這種接線所用的斷路器、 電流互感器 (current transformer, CT)多，投資大；正常操作時，聯(lián)絡(luò)斷路器動作次數(shù)時其兩側(cè)斷路器的 2 倍，一個回路故障時要跳兩臺斷路器，斷路 器動作頻繁，檢修次數(shù)多；二次控制 (secondary control)接線和繼電保護 (power system protection)都較復(fù)雜。雙母三分段接線方式將一般雙母線中的一組母線分為兩段，不僅具有雙母線接線的優(yōu)點，任何時候都有備用母線 (auxiliary busbar)。正常運行時，電源、線路分別接于兩個分段上，分段斷路器(section switch)合上，兩臺母聯(lián)斷路器均斷開，相當(dāng)于分段單母線運行。 ，這種方式在一段母線故障時，分段斷路器跳開，同時該段母線的出線停電，隨后切換到備用母線上即可恢復(fù)。但是這種接線方式增加了母聯(lián)斷路器和分段斷路器數(shù)量，使投資加大。廠用分支通常與發(fā)電機出口天津大學(xué) 《 發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計 》 說明書 第一章 電氣主接線的設(shè)計 9 回路一并采用分相封閉母線，因為故障率很小，可不裝斷路器和隔離開關(guān)，節(jié)省了投資。如果在每個發(fā)電機側(cè)與廠用電變壓器高壓側(cè)之間加入斷路器和隔離開關(guān)，與將母線作為廠用電源相比斷路器數(shù)量反而增加，投資反而會加大。 110kV 系統(tǒng) 采用雙母線接線方式，調(diào)度靈活，供電可靠，通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速 恢 復(fù)供電。 但是， 在該方案的設(shè)計中， 220kV 系統(tǒng) 只有一臺 600MW 的發(fā)電機供電。同時，該方案采用較為復(fù)雜的接線方 式，需要的斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備較多，成本較高。 方案三 的特點 在方案三 中 ，如圖 123 所示 ， 220kV 系統(tǒng) 采用雙母線接線形式，其調(diào)度靈活、供電較為可靠。 110kV 系統(tǒng) 采用單母線分段接線，一端有故障的時候可由另一端電源供電，同時又具有不影響另一端電源正常供電的特性，由于 110kV 系統(tǒng) 在大型發(fā)電廠中的 地位不 高，不要求太高的可靠性，因而采用單母線分段 接線方式 使用 斷路器少，具有一定的經(jīng)濟性。 廠用電采用聯(lián)絡(luò)變壓器 ，高、中壓側(cè) 分別 連接 500kV、 220kV 側(cè) ，有平衡兩系統(tǒng)功率能量的作用，低壓側(cè)連接廠用設(shè)備。 110kV 系統(tǒng)使用 雙母接線方式 ，短路時 ，對整個系統(tǒng)影響較小，只相當(dāng)于 500kV、 220kV 系統(tǒng) 的一個負(fù)載。 分段母線 可減小停電范圍 ，當(dāng)一段故障時，可將負(fù)荷切至備用母線而不用切斷整個母線上的負(fù)荷。 本案例 對供電可靠性要求嚴(yán)格， 故而 使用旁路。 天津大學(xué) 《 發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計 》 說明書 第二章 方案經(jīng)濟性的比較 11 第 二 章 方案經(jīng)濟性 的 比較 經(jīng)濟計算方法 經(jīng)濟計算 (economic calculation)是從國民經(jīng)濟整體利益出發(fā) ，計算電氣主接線各個比較方案的費用和效益，為選擇經(jīng)濟上的最優(yōu)方案提供依據(jù)。 計算 時 ，可只計算各方案不同部分的投資和年運行費用。綜合投資指標(biāo) 可查表獲得。 關(guān)于 A? 的計算， 在已知 最大負(fù)荷 maxS 和 最大負(fù)荷利用小時數(shù) maxT 時 ， 若 采用 n 臺相同容量 的雙繞組變壓器 并聯(lián)運行 ，則 ? ? ? ? ?2ma x000 1 ??????????????????nSSQKPnTQKPnA ( hkW? ) (23) 或 ? ? ? ?02001 TSSQKPnQKPnAn ???????? ?????????????????? ( hkW? ) (24) 天津大學(xué) 《 發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計 》 說明書 第二章 方案經(jīng)濟性的比較 12 式中 ， 0P? 為一臺變壓器的空載有功損耗 (kW)；100%00 nSIQ ???為 一 臺變壓器的空載 無功損耗 (kVar)； %0I 為一臺變壓器空載電流百分值； P? 為一臺變壓器的短路有功損耗 (kW)；100%d nSuQ ???為一臺變壓器的短路無功損耗 (kVar)；%du 為變壓器的短路電壓 (或稱阻抗電壓 )百 分值； nS 為一臺變壓器 的 額定容量(kVA)； maxS 為 n 臺 變壓器承擔(dān)的最大總負(fù)荷 (kVA )； S 為 n 臺 變壓器承擔(dān)的總平均負(fù)荷 (kVA)； 0T 為變壓器全年實際運行小時數(shù) (h)，一般可取 8000h； ? 為最大負(fù)荷損耗時間 (h)， 可查表獲得； K 為 無功經(jīng)濟當(dāng)量 (即每 多發(fā)送 (或補償 )1kVar無功功率 ，在電力系統(tǒng)中所引起的有功功率損耗增 加 (或 減少 )的 值，一般發(fā)電廠取 )。 在諸方案中 ， Z 與 u 均為最小的方案 優(yōu)先選用。 動態(tài)比較法 (dynamic parison method)， 即在經(jīng)濟分析中，對建設(shè)期的投資、運行期的年費用和效益都要考慮時間因素，并按復(fù)利計算 ， 用以比較在同等可比條件下的不同方案的經(jīng)濟效益。 依上述 三式 計算各方案的年費用 ，其中最小者即為經(jīng)濟上的最優(yōu)方案。現(xiàn)根據(jù)變壓器所需容量選擇變壓器型號及其參數(shù)如表 21 所 示 (關(guān)于變壓器型號將在 節(jié)具體說明 )。 表 22 方案三的斷路器需求量 電壓等級 (kV) 數(shù)量 (個 ) 單價 (萬元 ) 500 9 370 220 7 30 110 5 18 由表 21 和表 22 所示數(shù)據(jù) 及 式 (21)可知，方案三的綜合投資 ? ? ?????? ?????????????? 10070151873093701293521102300Z ? (萬元 ) 若無功經(jīng)濟當(dāng)量 K 取 ，功率因數(shù) ?? ， 年最大負(fù)荷利用小時數(shù)h6000max ?T ，年運行時間 h8000?T ， 最大負(fù)荷損耗時間 h4600?? ，由 式 (23)可得變壓器年損耗電能 ? ? ? ? ??? ?????????????????? mi niSSQKPnTQKPnA12000 1 ???????? ?????????????? ???????????? ????? 4 6 0 07 2 0 0 0 05 0 0 0 0 07 2 0 0 0 0100 5, 0 0 07 2 0 0 0 0100 2 ???????? ?????????????? ???????????? ????? 46003 7 0 0 0 02 5 0 0 0 03 7 0 0 0 0100 5, 7 0 0 0 0100 2 ???????? ?????????????? ??????????? ???? 4 6 0 01 2 0 0 0 01 0 0 0 0 01 2 0 0 0 01 0 0 18 0 0 01 2 0 0 0 01 0 2 ???????? ?????????????? ?????? 46002 5 0 0 0 0900001 2 0 0 0 2 46402765? ( hkW? ) 則由式 (22)知 該方案年運行費用 天津大學(xué) 《 發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計 》 說明書 第二章 方案經(jīng)濟性的比較 15 21410 uuAu ????? ?? 6 4 0 2 7 6 4 ??????? ? ? (萬元 ) 采用 “ 動態(tài)比較法 ” 可得 ? ?? ? 1211 1000 ?????????? ?? ?? ur rrZNF n n(萬元 ) 方案 四 的經(jīng)濟計算 如圖 124 所示 ，方案四 所設(shè)計的 變壓器方案與方案三 完全相同 ，這里不再贅述。 表 23 方案 四 的斷路器需求量 電壓等級 (kV) 數(shù)量 (個 ) 單價 (萬元 ) 500 9 370 220 10 30 110 6 18 由表 21 和表 22 所示數(shù)據(jù) 及 式 (21)可知，方案三的綜合投資 ? ? ?????? ?????????????? 100701618103093701293521102300Z ? (萬元 ) 則由式 (22)知 該方案年運行費用 21410 uuAu ????? ?? 6 4 0 2 7 6 4 ??????? ? ? (萬元 ) 采用 “ 動態(tài)比較法 ” 可得 ? ?? ? 5111 1000 ?????????? ?? ?? ur rrZNF n n(萬元 ) 經(jīng)濟性分析結(jié)論 綜上， 經(jīng)過綜合投資、年運行費用及 年費用 NF 的計算 比較， 在備選方案中 ，方案三的經(jīng)濟 性 優(yōu)于方案四。因此綜合考慮 ， 我們?nèi)匀贿x擇方案四為最終方案。 (全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會 , 2021) 短路電流計算的目的 在發(fā)電廠的電氣設(shè)計中 ，短路電流計算 的 目的主要 有 以下幾個方面： (1)以短路計算為依據(jù)， 選擇有足夠機械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備 。 (3)設(shè)計和選擇發(fā)電廠和電氣主接線 。 (4)進行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算， 研究短路對用戶工作的影響等。 (李林川等 , 2021) 短路電流計算的一般規(guī)定 基本情況 (1)電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷 (rated load)下運行 ； (2)所有同步電機 (synchronous machine)都具有自動調(diào)整勵磁裝置 (包括強行勵磁 )； (3)短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間 ； (4)所有電源 電動勢 (Electromotive Force, EMF)的 相位角 (phase angle)相同 ； (5)應(yīng)考慮對短路電流值有影響的所有元件 ，但不考慮短路點的電弧電阻(arc resistance)。 計算短路電流時所用的接線方式 ，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式 (即最大運行方式 (maximum operating plan))， 而不能 用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式 。 天津大學(xué) 《 發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計 》 說明書 第三章 短路電流的計算 18 一般按三相短路 (three phase short circuit)計算 。 在正常接線方式時 ，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。選擇其余的導(dǎo)體和電器時 ， 短路計算點一般取在電抗器后。 (次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò) )圖 ： (1)首先去掉系統(tǒng)中的所有 負(fù)荷分支 、 線路電容、各元件的電阻，發(fā)電機電抗用次暫態(tài)電抗 dX? 。 (3)將各元件電抗換算為同一基準(zhǔn)值的 標(biāo)幺電抗 。 ：為計算不 同 短路點的短路電流值 ， 需將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡為以短路點為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗 kX 。 周期分量標(biāo)幺值。 和短路容量。 。 (黃純?nèi)A , 1987) 天津大學(xué) 《 發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計 》 說明書 第三章 短路電流的計算 19 本方案中 短路電流的計算 在本方案 短路計算中，采取標(biāo)幺值形式，選取 MVA10000B ?S ，另取 ????????kV525kV230kV1153B2B1BUUU 則有 ???????????????????????52531 0 0 0 0323031 0 0 0 0311531 0 0 0 03B3B3B2BB2B1BB1BUSIUSIUSI 220kV 母線側(cè) 等值電抗 1 0 0 0 0100%100%8 0 0 01 0 0 0 0dB1GBG11G1TB1K1TI????????????????XSSUXSSUXX 500kV 母線側(cè)等值電抗 100%100%15000B2GBdB2GBG22G1TB2K2TII??????????????????SSXSSUXSSUXX 另外 ，取每臺發(fā)電機的電壓 1??E 。 圖 321 220kV 母聯(lián)斷路器 短路時系統(tǒng)等效電抗圖 因為此時 ???? ??? 4321 XXXX ，且 1 ??， 則有 ??X ， 另有 ?? ?? XX 。 系統(tǒng) 2(220kV 系統(tǒng) )每條出線的計算電抗 ????? ?? SSXX 查汽輪發(fā)電機計算曲線得， 系統(tǒng) 2 每條出線 10js ??X 時為大容量系統(tǒng)，在 0s、 時刻向 K1 點提供的短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值不變，為 ??I 、 ??I 、 ??I 。 圖 322 300MW 發(fā)電機 出口 短路時系統(tǒng)等效電抗圖 剩余 一臺 300MW 發(fā)電機 對短路點的 計算電抗 天津大學(xué) 《 發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計 》 說明書 第三章 短路電流的計算 22 2Gd