【正文】 ............................................................108311 緒 論 電力系統(tǒng)概述 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。到 2022 年底，我國發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量達(dá) 38450 萬千瓦，發(fā)電量達(dá) 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(diào)控的電能得到廣泛應(yīng)用，推動了社會生產(chǎn)各個領(lǐng)域的變化，開創(chuàng)了電力時代，發(fā)生了第二次技術(shù)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(luò)骨干，形成 4 個裝機(jī)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(shè)計的主要內(nèi)容及基本思想 本次畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容是一個 4*200MW 火力發(fā)電廠的電氣部分設(shè)計。2 畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容、功能及技術(shù)指標(biāo)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%。（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(shè)備的選擇：選擇并校驗斷路器、隔離開關(guān)、電抗器、電流互感器、電壓互感器、母線、電纜、避雷器等，選用設(shè)備的型號、數(shù)量匯總成設(shè)備一覽表；（5）主變壓器繼電保護(hù)的整定計算及配置 畢業(yè)設(shè)計的基本思想及設(shè)計工作步驟主接線的設(shè)計 發(fā)電廠的主接線是保證電網(wǎng)的安全可靠、經(jīng)濟(jì)運行的關(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)。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。 主變壓器的選擇 發(fā)電廠 200MW 及以上機(jī)組為發(fā)電機(jī)變壓器組接線時的主變壓器應(yīng)滿足DL5000—2022《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定：“變壓器容量可按發(fā)電機(jī)的最大連續(xù)容量扣除一臺廠用變壓器的計算負(fù)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(jìn)行選擇” 。短路電流計算是發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)計的主要計算項目，它涉及接線方式及設(shè)備選擇。 進(jìn)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(shè)備的選擇選擇并校驗斷路器、隔離開關(guān)、電抗器、電流互感器、電壓互感器、母線、電纜、避雷器等，選用設(shè)備的型號正確的選擇電氣設(shè)備的目的是為了事導(dǎo)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(jì)合理的運行、在進(jìn)行設(shè)備選擇時，應(yīng)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(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。當(dāng)電力系統(tǒng)和設(shè)備發(fā)生故障時，繼電保護(hù)應(yīng)準(zhǔn)確、可靠快速的切出故障，保證系統(tǒng)和設(shè)備的安全發(fā)供電，并能保證其他設(shè)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(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 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。5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。 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(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（母線檢修、故障，線路故障后線路保護(hù)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(fù)之后方能恢復(fù)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(dāng)母線的中7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。 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9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(nèi)橋式 （ b ） 外橋式 兩個“變壓器線路”連接，便構(gòu)成橋型接線。橋型接線分為內(nèi)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(fù)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(jì)、方便等基本優(yōu)點，采用設(shè)備少、投資省、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電設(shè)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(dāng)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(jì)、方便等基本優(yōu)點，采用設(shè)備少、投資省、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電設(shè)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(yīng)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(xì)的介紹。 方案的選擇 設(shè)計發(fā)電廠的電氣主接線時，首先應(yīng)按技術(shù)要求確定可能選用的方案。技術(shù)上可行方案的選擇 設(shè)計發(fā)電廠主接線時在技術(shù)上應(yīng)考慮的主要問題是：1）保證全系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，不應(yīng)再本廠、站內(nèi)的故障造成系統(tǒng)的瓦解；2）保證負(fù)荷、特別是重要負(fù)荷供電的可靠性及電能質(zhì)量；3）各設(shè)備、特別要注意高、中壓聯(lián)絡(luò)變壓器的過載是否在允許范圍內(nèi)。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(jī)通過發(fā)電機(jī)變壓器接線方式連接到220KV 系統(tǒng)中。743 火電廠發(fā)電機(jī)、變壓器的選擇 主變壓器和發(fā)電機(jī)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(shè)備的電容電流。①中性點消弧線圈接地當(dāng)接地電容電流超過允許值時，可采用消弧線圈補(bǔ)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(hù)可靠動作，一般用于大型發(fā)電機(jī)中性點。但由于過電壓較低，絕緣水平可下降，減少了設(shè)備的造價，特別是在高壓和超高壓電網(wǎng)，經(jīng)濟(jì)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(yīng)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