【正文】 與消費系統(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、發(fā)電機及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等）轉化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應到各負荷中心。因此，電能的集中開發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應與負荷的隨機變化，就制約 了電力系統(tǒng)的結構和運行。電能是一種清潔的二次能源。因此，電能已廣泛應用于國民經(jīng)濟、社會生產(chǎn)和人民生活的各個方面。到 2022 年底，我國發(fā)電機裝機容量達 38450 萬千瓦，發(fā)電量達 19080 億度，居世界第 2 位。電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，使高效、無污染、使用方便、易于調控的電能得到廣泛應用，推動了社會生產(chǎn)各個領域的變化，開創(chuàng)了電力時代，發(fā)生了第二次技術革命。我國的電力系統(tǒng)從 50 年代開始迅速發(fā)展。輸電線路以 220 千伏、330 千伏和 500 千伏為網(wǎng)絡骨干，形成 4 個裝機容量超過 1500 萬千瓦的大區(qū)電力系統(tǒng)和 9 個超過百萬千瓦的省電力系統(tǒng)，大區(qū)之間的聯(lián)網(wǎng)工作也已開 始。 畢業(yè)設計的主要內容及基本思想 本次畢業(yè)設計的主要內容是一個 4*200MW 火力發(fā)電廠的電氣部分設計。2 畢業(yè)設計的主要內容、功能及技術指標電廠規(guī)模：裝機容量: 裝機 4 臺，容量分別為4X200MW, UN=機組年利用小時數(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%。（2）選擇主變壓器：選擇變壓器的容量、臺數(shù)、型號等。（4）電氣設備的選擇：選擇并校驗斷路器、隔離開關、電抗器、電流互感器、電壓互感器、母線、電纜、避雷器等，選用設備的型號、數(shù)量匯總成設備一覽表；（5）主變壓器繼電保護的整定計算及配置 畢業(yè)設計的基本思想及設計工作步驟主接線的設計 發(fā)電廠的主接線是保證電網(wǎng)的安全可靠、經(jīng)濟運行的關鍵，是電氣設備布置、選擇、自動化水平和二次回路設計的原則和基礎。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設規(guī)模、輸送電壓等級、進出線回路數(shù)、供電負荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)線路容量、電氣設備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)劃與要求等條件確定。 主變壓器的選擇 發(fā)電廠 200MW 及以上機組為發(fā)電機變壓器組接線時的主變壓器應滿足DL5000—2022《火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程》的規(guī)定：“變壓器容量可按發(fā)電機的最大連續(xù)容量扣除一臺廠用變壓器的計算負荷和變壓器繞組的平均溫度或冷卻水溫度3不超過 650C 的條件進行選擇” 。短路電流計算是發(fā)電廠和變電所電氣設計的主要計算項目，它涉及接線方式及設備選擇。 進行短路計算的目的是為了限制短路的危害和縮小故障的影響范圍。 電氣設備的選擇選擇并校驗斷路器、隔離開關、電抗器、電流互感器、電壓互感器、母線、電纜、避雷器等，選用設備的型號正確的選擇電氣設備的目的是為了事導體和電器無論在正常情況或故障情況下，均能安全、及經(jīng)濟合理的運行、在進行設備選擇時，應根據(jù)工程實際情況、在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采取新技術，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設備。當電力系統(tǒng)和設備發(fā)生故障時，繼電保護應準確、可靠快速的切出故障，保證系統(tǒng)和設備的安全發(fā)供電，并能保證其他設備的正常繼續(xù)運行。42 4*200MW 火力發(fā)電廠電氣主接線的確定 概 述 電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設計的首要部分，也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。并且對電氣設備選擇、配電裝置配置、繼電保護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 運 行 的 關 鍵 ， 是 電 氣 設 備 布置 、 選 擇 、 自 動 化 水 平 和 二 次 回 路 設 計 的 原 則 和 基 礎 。其次，電氣主接線表明了發(fā)電機、變壓器、斷路器和線路等電氣設備的數(shù)量、規(guī)格、連接方式及可能的運行方式。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技術經(jīng)濟政策的前提下，力爭使其技術先進，經(jīng)濟合理，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。5負荷大小和重要性 （1）對于一級負荷必須有兩個獨立電源供電，切當任何一個電源失去后，能保證對全部一級負荷不間斷供電。 （3）對于三級負荷一般只需一個電源供電。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設規(guī)模、輸送電壓等級、進出線回路數(shù)、供電負荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)線路容量、電氣設備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)劃與要求等條件確定。（1） 可靠性：衡量可靠的標準，一般是根據(jù)主接線型式機主要設備操 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，停運的持續(xù)時間期望值等指標，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： 主接線應力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器等一次設備，要是控制、保護不過于復雜，要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設備或輕型電器。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。 電氣主接線的選擇6 發(fā)電廠的主接線的基本環(huán)節(jié)是電源（發(fā)電機或變壓器）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、采用設備少，投資省，操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置。 單母線接線最嚴重的缺陷是母線停運（母線檢修、故障，線路故障后線路保護或斷路器拒運）將使全部支路停運，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之后方能恢復各支路運行。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。當母線的中7間裝設一個斷路器后，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，就是當一段母線或母線隔離開關發(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；當出線為雙回路時，需時架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴建時須向兩個方向均衡擴建。因此，還要改進。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)運行，在進行道砟操作時應注意，隔離開關的操作原則是：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，相當于單母線分段運行。很顯然雙母線分段的可靠性高于前兩種接線方式，只是母線保護較復雜。 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的隔離開關，再合母線斷路器，向備用線充電，這是兩組母線等電位。完成母線轉換后，在斷開母聯(lián)斷路器及其兩側的隔離開關，即可對原工作母線進行檢修。 雙母線接線的優(yōu)點有：a 供電可靠。b 調度靈活。c 擴建方便。當有雙回架空線路時，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致出線交叉跨越。當個別回路需要單獨進行實驗時，可將該回路分開，單獨接至一組母線上。b 當母線故障或檢修時隔離開關作為倒換操作電器，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9變壓器線路單元接線 發(fā)電機和變壓器直接連接成一個單元，組成發(fā)電機變壓器組，稱為單元接線。（1）發(fā)電機雙繞組變壓器組成的單元接線。這種接線由于發(fā)電機和變壓器都不能單獨運行，因此，二者的容量應當相等。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，并簡化了運行。橋型接線W L1W L2W L1W L2Q F1Q F2Q F3T1T2Q F1Q F2Q F3 T1T2( a ) ( b ) 圖 2 5 前形接線（ a ） 內橋式 （ b ） 外橋式 兩個“變壓器線路”連接，便構成橋型接線。橋型接線分為內橋接線和外橋接線兩種，如圖 25 所示。 缺點：a 變壓器的切除和投入較復雜，需動作兩臺斷路器，影響一回線路的暫時停運。 c 出線斷路器檢修時，線路需較長時期停運。橋聯(lián)斷路器檢修時，也可利用此跨條。(2) 外橋型接線 優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量少，四個回路只需三臺斷路器。 b 牽連斷路器檢修時，兩個回路需解裂運行。為避免此缺點，可加裝正常段開運行的跨條，橋聯(lián)斷路器檢修時也可利用此跨條。此外，線路有穿越功率時，也宜采用外橋型接線。（2）出線回數(shù)： 電壓等級：15km 電纜饋線 10 回，每回平均輸送容量 。b. 110KV 電壓等級：60km 架空出線 6 回，每回平均輸送容量 11MW。 電壓等級：150km 架空線 2 回，220KV 與無窮大系統(tǒng)連接，接受該發(fā)電廠的剩余功率。 主接線的方案（1） 方案一 電壓等級的方案選擇。由于單母線接線本身的簡單、經(jīng)濟、方便等基本優(yōu)點，采用設備少、投資省、操作方便、便于擴建和采用成套配電設備裝置，所以 220 KV 電壓等級的接線形式選擇為單母線接線。由于 110KV 電壓等級的電壓饋線數(shù)目是 6 回，所以在本方案中的可選擇的接線形式是單母線分段接線。 電壓等級的方案選擇。用斷路器把母線分段后，對重要的用戶可以從不同的段引出兩條回路，有兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器會自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 2 1 3 4 1 0 K V1 1 0 K V2 2 0 K V 圖 26 方案一接線圖（2） 方案二 電壓等級的方案選擇。由于單母線接線本身的簡單、經(jīng)濟、方便等基本優(yōu)點，采用設備少、投資省、操作方便、便于擴建和采用成套配電設備裝置，所以 220 12KV 電壓等級的接線形式選擇為單母線接線。由于 110KV 電壓等級的電壓饋線數(shù)目是 6 回，所以在本方案中的可選擇的接線形式是雙母線接線形式。雙母線接線形式正好克服了單母線分段接線形式的缺點，所以在大、中型發(fā)電廠中這種接線形式被廣泛應用。 在方案二中的 10KV 電壓等級的接線形式仍然選擇單母線分段接線形式。（3）方案三 方案三的電氣主接線形式在 220KV 電壓等級的方案選擇和 110KV 電壓等級的方案選擇基本相同，在這里就不再作詳細的介紹。 方案的選擇 設計發(fā)電廠的電氣主接線時，首先應按技術要求確定可能選用的方案。技術上可行方案的選擇 設計發(fā)電廠主接線時在技術上應考慮的主要問題是：1）保證全系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，不應再本廠、站內的故障造成系統(tǒng)的瓦解；2）保證負荷、特別是重要負荷供電的可靠性及電能質量；3）各設備、特別要注意高、中壓聯(lián)絡變壓器的過載是否在允許范圍內。單母線分段在投資上是比雙母線接線的投入要小的，而雙母線接線的可靠性又比單母線分段接線的可靠性高。綜合考慮，則選擇單母線分段的接線形式。所以考慮將剩余兩臺發(fā)電機通過發(fā)電機變壓器接線方式連接到220KV 系統(tǒng)中。153 火電廠發(fā)電機、變壓器的選擇 主變壓器和發(fā)電機中性點接地方式 電力網(wǎng)中性點接地方式 選擇電力網(wǎng)中性點接地方式是一個綜合性問題。電力網(wǎng)中性點接地方式有以下幾種：中性點非直接接地中性點不接地方式最簡單，單相接地時允許帶故障運行兩小時，供電連續(xù)性好，接地電流僅為線路及設備的電容電流。①中性點消弧線圈接地當接地電容電流超過允許值時，可采用消弧線圈補償電容電流，保證接地電弧瞬間熄滅，以消除弧光間歇接地過電壓。此接地方式降低弧光間隙接地過電壓，同時可以提供足夠的電流和零序電壓，使接地保護可靠動作，一般用于大型發(fā)電機中性點。但由于過電壓較低，絕緣水平可下降，減少了設備的造價，特別是在高壓和超高壓電網(wǎng)，經(jīng)濟效益顯著。 變壓器中性點接地方式 電力網(wǎng)中性點接地方式，決定了主變壓器中性點接地方式。 （2）凡中、低壓有電源的升壓站和降壓變電所至少應有一臺變壓器直接接地。 （4）變壓器中性點接地點的數(shù)量是電網(wǎng)所有短路點的綜合零序電抗與綜合正序電抗之比小于三，以使單相接地時健全相上工頻過電壓不超過閥型避雷器的滅弧電壓。當變壓器中性點可能斷開運行時，若該變壓器中性點絕緣不是按線電壓設計，應在中性點裝設避雷器保護。雙母線接線有兩臺以上主變壓器時，可考慮兩臺主變壓器中性點接地。 本次設計采用發(fā)電機中性點經(jīng)消弧線圈接地方式