【正文】 定，并具有相應(yīng)的安全可靠性、運(yùn)行靈活和經(jīng)濟(jì)性。沒有一級(jí)電力負(fù)荷的鐵路變、配電所，應(yīng)有一回路可靠的進(jìn)線電源，有條件時(shí)宜設(shè)置兩回路進(jìn)線電源。在三相交流牽引變電所和鐵路變電所中，當(dāng)出現(xiàn)三級(jí)電壓且中壓或低壓側(cè)負(fù)荷超過變壓器額定容量的15%時(shí)，通常應(yīng)采用三繞組變壓器為主變壓器。為改善注入電力統(tǒng)的諧波含量，交流牽引變電所牽引電壓側(cè)母線，還需要考慮接入無功、諧波綜合并聯(lián)補(bǔ)償裝置回路(見并聯(lián)綜合補(bǔ)償裝置)。⑤電源進(jìn)(出)線電壓等級(jí)及其回路數(shù)、斷路器備用方式和檢修周期，對(duì)電氣主接線形式的選擇有重大影響。進(jìn)(出)線為四回路及以上時(shí)，宜采用帶旁路母線的分段單線線主接線。電源進(jìn)線為一主一備時(shí)，分段開關(guān)可采用隔離開關(guān)。A以下，額定電壓定為400 kV，其電氣主接線宜采用單母線或隔離開關(guān)分段的單母線接線。一般宜采用單母線分段的接線，當(dāng)饋線數(shù)在四回路以上時(shí)，應(yīng)采用單母線分段帶旁路母線的接線。 對(duì)原始資料的分析從原始資料和文獻(xiàn)[4]可以知道，本電廠屬于地區(qū)性火力發(fā)電廠，建成后總?cè)萘繛?50MW，建成后與周邊的幾個(gè)電廠形成區(qū)域電網(wǎng)。因此，本電廠在系統(tǒng)有重要作用。 擬定可行的主接線方案 主接線的幾種基本形式1） 單母線接線只有一組母線的接線如圖21所示是一個(gè)典型的單母線接線圖。為了便于投入或切除任何一條進(jìn)、出引線每條引線上都裝有可以切除負(fù)荷電流和故障電流的斷路器。單母線接線一般只適用于一臺(tái)發(fā)電機(jī)或一臺(tái)變壓器的以下三種情況：（1）6～10KV配電裝置的出線回?cái)?shù)不超過5回；（2）35～63KV配電裝置的出線回?cái)?shù)不超過3回；（3）110～220KV配電裝置的出線回?cái)?shù)不超過3回。圖2—1單母線接線 圖2—2單母線分段接線 隔離開關(guān)作為操作電器，所以斷路器和隔離開關(guān)在正常運(yùn)行操作時(shí)，必須嚴(yán)格遵守操作順序；隔離開關(guān)“先合后斷”或在等電位狀態(tài)下進(jìn)行操作。如圖22所示。由于單母線分段接線既保留了單母線接線本身的簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、方便等基本優(yōu)點(diǎn)，又在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)，所以這種接線目前仍被廣泛應(yīng)用。單母線分段有其如下優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線分段后，對(duì)重要的用戶可以從不同的段引出兩條回路，有兩個(gè)電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器會(huì)自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。顯然對(duì)于大容量發(fā)電廠來說，這都是不允許的。3） 雙母線接線雙母線接線是根據(jù)單母線接線的缺點(diǎn)提出來的，如圖23所示。它可以有兩種運(yùn)行方式，一種是固定連接分段運(yùn)行方式。另一種工作方式相當(dāng)于單母線運(yùn)行方式。然而它比單母線分段接線的投資更大。為保證不中斷供電，應(yīng)先接通備用母線上的隔離開關(guān)，再斷開工作母線上的隔離開關(guān)。雙母線接線的適用范圍：（1）6～10KV配電裝置，當(dāng)短路電流較大，出線需要帶電抗器時(shí)；（2）35～63KV配電裝置的出線回?cái)?shù)超過8回火連接電源較多、負(fù)荷較大時(shí)；（3）110～220KV配電裝置的出線回?cái)?shù)為5回以上時(shí)，或110～220KV配電裝置，在系統(tǒng)中居重要地位，出線回?cái)?shù)在4回以上時(shí)。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，一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電，檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路。各個(gè)電源和各個(gè)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)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。向雙母線的左右任何一個(gè)方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線單位電源和符合均勻分配，不會(huì)引起原有回路的停電。d 便于實(shí)驗(yàn)。雙母線接線也有其缺點(diǎn)：a 增加一組母線和使每回路就須加一組母線隔離開關(guān)。為了避免隔離開關(guān)誤操作，需要隔離關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。單元接線的特點(diǎn)是幾個(gè)元件直接單獨(dú)連接，其間沒有任何橫的聯(lián)系（如母線等），這樣不僅減少了電器的數(shù)目，簡(jiǎn)化了配電裝置的結(jié)構(gòu)和降低了造價(jià)，同時(shí)也大大減少了故障的可能性。此電廠既有中型容量的規(guī)模，又為火電廠，在電力系統(tǒng)中主要承擔(dān)負(fù)荷，從而該廠主接線設(shè)計(jì)務(wù)必著重考慮其可靠性。110KV電壓級(jí)出線4回，根據(jù)各種基本接線的適用范圍和特點(diǎn)，110kV級(jí)可采用單母線分段接線、雙母線接線或雙母線帶旁母接線。方案Ⅰ：?jiǎn)文妇€分段接線 如圖24所示，發(fā)電機(jī)與雙繞組變壓器組成單元接線，發(fā)電機(jī)的電壓經(jīng)過主變壓器升高后送入110KV系統(tǒng)。在每個(gè)發(fā)電機(jī)變壓器組的主變壓器低壓側(cè)引出廠用工作變壓器。在此方案中不同的是，6KV電壓級(jí)配電裝置采用了雙母線接線，10回出線接在母線上，如圖25所示。表21 電氣主接線方案比較 方案 項(xiàng)目 方案Ⅰ 方案Ⅱ 可靠性，設(shè)備少，設(shè)備本身故障率??；。 靈活性，調(diào)度靈活性差；。 經(jīng)濟(jì)性，投資?。?，投資少；；，避免了選擇大容量的出口斷路器。方案Ⅰ較之方案Ⅱ供電可靠、調(diào)度靈活、便于擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)。所以綜合分析，決定選第1方案為最終設(shè)計(jì)方案。A； 4為高壓繞組電壓等級(jí)，KV。 表22 變壓器型號(hào)代表符號(hào)序號(hào) 分類類別 代表符號(hào)1相數(shù)單相三相DS2繞組外絕緣介質(zhì)變壓器油 空氣成型固體G C3冷卻方式油浸自冷式空氣自冷式風(fēng)冷式水冷式——FW4油循環(huán)方式自然循環(huán)強(qiáng)迫油導(dǎo)向循環(huán)強(qiáng)迫油循環(huán)—DP5繞組數(shù)雙繞組三繞組—S6調(diào)壓方式無勵(lì)磁調(diào)壓有勵(lì)磁調(diào)壓—Z7繞組導(dǎo)線材料銅鋁—L8繞組耦合方式自耦分裂OF注：“—”表示為不表示；，符號(hào)O列在型號(hào)之后；用作降壓時(shí)，符號(hào)O列在型號(hào)之前。設(shè)計(jì)任務(wù)中已知條件為：（1）發(fā)電機(jī)參數(shù)：, ；（2）高壓電動(dòng)機(jī)計(jì)算負(fù)荷之和約為80000KVA，低壓廠用計(jì)算負(fù)荷之和約為6880KVA。 主變壓器型式的選擇主要包括有：相數(shù)、繞組數(shù)、電壓組合、容量組合、繞組結(jié)構(gòu)、冷卻方式、調(diào)壓方式、連接組別、全絕緣還是半絕緣等，以下分別介紹。在330KV及以下的發(fā)電廠和變電所，一般選用三相變壓器。只有受變壓器的制造和運(yùn)輸條件限制時(shí)，才考慮用單相變壓器組。在本設(shè)計(jì)中，電壓等級(jí)是110KV，因此選用三相變壓器。但是各繞組通過的功率應(yīng)該達(dá)到該變壓器容量的15%，否則不如采用兩臺(tái)雙繞組變壓器經(jīng)濟(jì)合理。采用擴(kuò)大單元接線的變壓器，適宜采用低壓分裂繞組的變壓器，可以大大限制短路電流。（3）繞組聯(lián)結(jié)方式變壓器繞組的聯(lián)結(jié)方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。三角形聯(lián)結(jié)的繞組可以消除三次諧波的影響，而若采用全星形的變壓器用于中性點(diǎn)不直接接地中時(shí)，三次諧波沒有通路，將引起正弦波電壓畸變，使電壓波的峰值增大，危急變壓器的絕緣，并對(duì)繼電保護(hù)整定的準(zhǔn)確性和靈敏性有影響。因此，變壓器高壓側(cè)采用YN，低壓側(cè)采用d形聯(lián)結(jié)方式。在能滿足電壓正常波動(dòng)情況下一般采用無載調(diào)壓方式。由此，在設(shè)計(jì)中采用無載調(diào)壓方式，發(fā)電機(jī)可以通過發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)壓來調(diào)壓。根據(jù)上述變壓器容量和型式的選擇原則，我們選擇主變壓器為SFP775000/110，即三相油浸風(fēng)冷強(qiáng)迫油導(dǎo)循環(huán)式雙繞組無勵(lì)磁調(diào)壓電力變壓器，額定容量為75000KV2%/。 高壓廠用變壓器的選擇高壓廠用變壓器的容量必須滿足廠用機(jī)械從電源獲得足夠的功率。A。選用的高壓廠用變壓器的數(shù)量2臺(tái)，型號(hào)為SF96300/110，即三相油浸風(fēng)冷無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)，如表24所示。選用的啟動(dòng)/備用變壓器型號(hào)為SFZ89000/110，即三相油浸風(fēng)冷有載調(diào)壓電力變壓器，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表24所示。A） 6300 9000 額定電壓（kV）177。8%/ 額定電流（A）150/1833 額定頻率（Hz）5050 相數(shù)23 連接組別D，d0YN,d11 阻抗電壓Uk（%） 短路損耗△Pk(kW)104 空載電流I0（%） 空載損耗△P0(kW)20 冷卻方式ONAONAN 電氣主接線具體接線設(shè)計(jì) 發(fā)電機(jī)變壓器接線發(fā)電機(jī)與變壓器的接線如圖28所示，發(fā)電機(jī)連接在雙繞組變壓器低壓（）繞組上構(gòu)成發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器單元接線。由于發(fā)電機(jī)和變壓器不可能單獨(dú)運(yùn)行，而且在發(fā)電機(jī)與變壓器低壓繞組之間125MW汽輪發(fā)電機(jī)的工作電流較大，要求斷開的短路電流也相當(dāng)大，要生產(chǎn)這種發(fā)電機(jī)斷路器的技術(shù)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，故在125MW發(fā)電機(jī)的出口不設(shè)置斷路器，而在發(fā)電機(jī)變壓器組的高壓側(cè)設(shè)有斷路器，當(dāng)發(fā)電機(jī)、主變壓器故障時(shí)，通過斷開主變壓器高壓側(cè)斷路器和發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁回路來切除故障電流，但為了調(diào)試發(fā)電機(jī)方便，在發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)有一組隔離開關(guān)。如圖29所示，每臺(tái)125MW發(fā)電機(jī)從各自發(fā)電機(jī)變壓器組的主變壓器低壓側(cè)接引一臺(tái)高壓工作廠用變壓器作為廠用電系統(tǒng)的工作電源，在廠用變壓器的高壓側(cè)設(shè)有斷路器和隔離開關(guān)。 圖28 發(fā)電機(jī)變壓器組接線 圖29 高壓廠用電源的引出接線設(shè)置廠用分支斷路器的主要用途有二：其一，在繼電保護(hù)中增加短路電流鑒定閉鎖回路，使斷路器僅當(dāng)廠用分支回路高廠變低壓側(cè)發(fā)生短路故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作，切除高廠變，同時(shí)自投高備變，整個(gè)機(jī)組的正常運(yùn)行可不受影響，充分利用了斷路器的開斷能力，最大程度地縮小了廠用分支回路故障的事故范圍；其二，作為負(fù)荷開關(guān)在正常工作、啟動(dòng)停機(jī)過程中，關(guān)合和切斷負(fù)荷電流，增強(qiáng)了機(jī)組運(yùn)行的靈活性。備用電源的作用是當(dāng)廠用工作電源故障或檢修退出運(yùn)行時(shí)代替工作電源的工作。啟動(dòng)電源一般是指電廠機(jī)組首次啟動(dòng)或工作電源完全消失的情況下，為了保證機(jī)組快速啟動(dòng)，向必要的輔助設(shè)備供電的電源。備用電源的備用方式有明備用和暗備用兩種方式?；痣姀S采用明備用方式時(shí)，高、低壓備用電源（變壓器）的數(shù)量與發(fā)電廠裝機(jī)臺(tái)數(shù)、單機(jī)容量、主接線形式和控制方式等因素有關(guān)，一般的配置原則如表25所示。表25 發(fā)電廠備用廠用變壓器臺(tái)數(shù)配置原則電廠類型高壓廠用備用電源（變壓器）低壓廠用備用電源（變壓器）一般電廠5臺(tái)及以下設(shè)1臺(tái)7臺(tái)及以下設(shè)1臺(tái)6臺(tái)及以上設(shè)2臺(tái)8臺(tái)及以上設(shè)2臺(tái)單元控制的100MW～125MW4臺(tái)及以下設(shè)1臺(tái)7臺(tái)及以下設(shè)1臺(tái)5臺(tái)及以上設(shè)2臺(tái)8臺(tái)及以上設(shè)2臺(tái)200MW每2臺(tái)機(jī)組設(shè)1臺(tái)每2臺(tái)機(jī)組設(shè)1臺(tái)≥300MW每1臺(tái)機(jī)組設(shè)1臺(tái)（1）對(duì)廠用電接線的基本要求對(duì)廠用電接線的基本要求是運(yùn)行安全、可靠，保證連續(xù)供電，運(yùn)行、檢修、操作和發(fā)展要方便靈活，技術(shù)先進(jìn)、設(shè)備新穎，并且經(jīng)濟(jì)合理。在滿足技術(shù)要求的前提下，優(yōu)先采用較低的電壓，以獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益；大容量的電動(dòng)機(jī)采用較低電壓時(shí)往往并不經(jīng)濟(jì)。高壓廠用電壓等級(jí)根據(jù)電廠類型、發(fā)電機(jī)組額定容量和額定電壓等因素分析比較后確定。2） 高壓廠用電壓為：，可采用3KV；，可采用6KV；～300MW時(shí)，宜采用6KV；，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，可采用6KV一級(jí)，也可采用3KV和10KV兩級(jí)電壓。 發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)接地方式電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式有中性點(diǎn)直接接地（或稱為大電流接地系統(tǒng)）和中性點(diǎn)不接地方式（或稱為小電流接地系統(tǒng)）或經(jīng)消弧線圈以及高阻接地方式。所以，電力網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方式，決定了主變壓器中性點(diǎn)接地方式?？紤]到機(jī)組檢修和系統(tǒng)對(duì)主變壓器中性點(diǎn)接地切換操作的需要，在主變壓器的中性點(diǎn)上設(shè)有隔離開關(guān)。圖210 主變中性點(diǎn)設(shè)備示意圖發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地為小電流接地方式。 發(fā)電機(jī)組主接線中的設(shè)備配置（1）125MW發(fā)電機(jī)出口沒有隔離開關(guān)，沒有斷路器；雙繞組變壓器的高壓側(cè)裝有斷路器和隔離開關(guān)；（2）接在主變壓器中性點(diǎn)上的避雷器沒有裝設(shè)隔離開關(guān)；（3）接在發(fā)電機(jī)有引出線上的避雷器和電壓互感器合用一組隔離開關(guān)；（4）斷路器的兩側(cè)均裝有隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時(shí)隔離電源；（5）在變壓器的中性點(diǎn)設(shè)有隔離開關(guān)，變壓器中性點(diǎn)通過隔離開關(guān)接地。母線的接地開關(guān)裝設(shè)在母線電壓互感器的隔離開關(guān)上；（2）110KV配電裝置的斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)和線路隔離開關(guān)的線路側(cè)均配置接地開關(guān)。電壓互感器的配置和數(shù)量與主接線方式有關(guān)，并應(yīng)滿足測(cè)量、保護(hù)、同期和自動(dòng)裝置的要求。（1）6KV至220KV電壓等級(jí)的每組主母線的三相上裝有電壓互感器；（2）出線側(cè)的一組上裝有電壓互感器，用來監(jiān)視和檢測(cè)線路側(cè)有無電壓；（3）發(fā)電機(jī)出口裝有三組電壓互感器，供測(cè)量、保護(hù)和自動(dòng)電壓調(diào)整裝置需要； 電流互感器的配置與斷路器有關(guān)，凡裝有斷路器的地點(diǎn)均裝有電流互感器。對(duì)于直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置電流互感器；對(duì)于非直接接地系統(tǒng)，按兩相也有按三相配置電流互感器。 第三章 短路計(jì)算 短路電流計(jì)算的目的和假定條件 短路計(jì)算的目的電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算的主要目的是：（1）選擇導(dǎo)體和電器設(shè)備；（2）選擇繼電保護(hù)裝置和整定計(jì)算；（3）制定限制短路電流的措施和穩(wěn)定性分析。（4）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和；（5）電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行，其中50%負(fù)荷接在高壓母線上；（6）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；（7）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器間的激磁電流；（8）除計(jì)算短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻均略去不計(jì)；（9）元件的參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍；（10）輸電線路的電容略去不計(jì)。I 三相短路電流；ish 三相短路沖擊電流，用來校驗(yàn)電器和母線的動(dòng)穩(wěn)定性；Ish 三相短路全電流最大有效值，用來校驗(yàn)電器和載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性；Sd 三相短路容量，用來校驗(yàn)斷路器和判斷容量是否超過規(guī)定值，作為選擇限流電抗器的依據(jù)。當(dāng)基準(zhǔn)容量Sb（MV