【正文】 ................................... 31 附錄 ................................................................................................................................. 32 1 前言 在高速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)中，電力工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中有著重要作用，它不僅全面地影響國民經(jīng)濟(jì)其他部門的發(fā)展，同時(shí)也極大的影響人民的物質(zhì)與文化生活水平的提高。 電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計(jì)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(duì)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。本文是對(duì)配有 2 臺(tái) 300MW 凝氣式發(fā)電機(jī)的大型火電廠一次部分的初步設(shè)計(jì)，主要完成了電氣主接線的設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)是對(duì) 2 300MW 總裝機(jī)容量為 600MW 的凝汽式區(qū)域性火電廠進(jìn)行電氣一次部分及其廠用高壓部分的設(shè)計(jì)，他主要包括了五大部分，分別為電氣主接線的選擇、短路電流的計(jì)算、電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的選擇、安全保護(hù)裝置。并對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了理論分析 。其中詳細(xì)描述了短路電流的計(jì)算和電氣設(shè)備的選擇，從不同的短路情況進(jìn)行分析和計(jì)算，對(duì)不同的短路參數(shù)來進(jìn)行不同種類設(shè)備的選擇，列出各種設(shè)備選擇結(jié)果表。 [關(guān)鍵詞 ]： 主接線；發(fā)電廠；變壓器；廠用電；安全保護(hù) 3 第一章 電力工業(yè)的發(fā)展概況： 火力發(fā)電是現(xiàn)在電力發(fā)展的主力軍，在現(xiàn)在提出和諧社會(huì)，循環(huán)經(jīng)濟(jì)的環(huán)境中，我們?cè)谔岣呋痣娂夹g(shù)的方向上要著重考慮電力對(duì)環(huán)境的影響，對(duì)不可再生能源的影響，雖然現(xiàn)在在我國已有部分核電機(jī)組，但火電仍占領(lǐng)電力的大部分市場，近年電力發(fā)展滯后經(jīng)濟(jì)發(fā)展，全國上了許多火電廠，但火電技術(shù)必須不斷提高發(fā)展，才能適應(yīng)和諧社會(huì)的要求。 2020年至 2020 年 8 月，經(jīng)國家環(huán)?？偩謱徟幕痣婍?xiàng)目達(dá) 472個(gè)，裝機(jī)容量達(dá) 344382MW，其中 2020 年審批項(xiàng)目 135 個(gè)，裝機(jī)容量 107590MW，比上年增長 207%； 2020年 1 至 8 月份，審批項(xiàng)目 213 個(gè)，裝機(jī)容量 168546MW，同比增長 420%。 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(fèi)系統(tǒng)。由于電源點(diǎn)與負(fù)荷中心多數(shù)處于不同地 區(qū)，也無法大量儲(chǔ)存，電能生產(chǎn)必須時(shí)刻保持與消費(fèi)平衡。據(jù)此，電力系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其功能，就需在各個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次設(shè)置相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，以便對(duì)電能的生產(chǎn)和輸運(yùn)過程進(jìn)行測(cè)量、調(diào)節(jié)、 控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，確保用戶獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。由于電能不僅便于輸送和分配，易于轉(zhuǎn)換為其它的能 源，而且便于控制、管理和調(diào)度 ,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。絕大多數(shù)電能都由電力系統(tǒng)中發(fā)電廠提供，電力工業(yè)已成為我國實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，得到迅猛發(fā)展。計(jì)算短路電流，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果來選擇和效驗(yàn)主要電氣設(shè)備。大型主力火電廠靠近煤礦或沿海、沿江，并接入 330～ 500kV超高 壓系統(tǒng)；地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)，一般接入 110～220kV系統(tǒng)，也有接入 330kV系統(tǒng)；企業(yè)自備電廠則以對(duì)本企業(yè)供電供熱為主，并與地區(qū) 110～ 220kV系統(tǒng)相連。一個(gè)廠房內(nèi)的機(jī)組，其臺(tái)數(shù)以不超過 6 臺(tái)、容量等級(jí)以不超過兩種為宜。 （ 2）對(duì)于二級(jí)負(fù)荷一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。 系統(tǒng)備用容量大小 系統(tǒng)中需要有一定的發(fā)電機(jī)裝機(jī)備用容量。 主變壓器的選擇原則 為節(jié)約投資及簡化布置，主變壓器應(yīng)選用三相式。在計(jì)算通過主變壓器的總?cè)萘繒r(shí)，至少應(yīng)考慮 5 年內(nèi)負(fù)荷的發(fā)展需要，并要求：在發(fā)電機(jī)電壓母線上的負(fù)（荷為最小時(shí)，能將剩余功率送入電力系統(tǒng)；發(fā)電機(jī)電壓母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)停運(yùn)時(shí)，能滿足發(fā)電機(jī)電壓的最大負(fù)荷用電需要；因 系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行而需限制本廠出力時(shí)，亦應(yīng)滿足發(fā)電機(jī)電壓的最大負(fù)荷用電。當(dāng)經(jīng)常由低、高壓側(cè)向中壓側(cè)送電或由低壓側(cè)向高、中壓側(cè)送電時(shí)，不宜使用自耦變壓器。 廠用變壓器容量選擇的基本原則和應(yīng)考慮的因素 變壓器原、副邊電壓必須與引接電源電壓和廠用網(wǎng)絡(luò)電壓一致。 廠用高壓備用變壓器或起動(dòng)變壓器應(yīng)與最大一臺(tái)高壓廠用工作變壓器容量相同；低壓廠用設(shè)備用變壓器的容量應(yīng)與最大一臺(tái)低壓廠用工作變壓器容量相同。向本廠供電變壓器選用三相式兩繞組變壓器 2 臺(tái)，廠用備用電源選用兩繞組變壓器 1 臺(tái)。 型號(hào) 額定功率（ MW） 額定電壓（ KV） 額定電流（ KA） 功率因數(shù) 同步電抗(Xd%) 瞬變電抗(X39。 變壓器的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。三相變壓器的一相繞組或連接成三相繞組的三相變壓器的相同電壓的繞組連接成星型、三角型、曲折型時(shí)，對(duì)高壓繞組分別以字母 Y、 D 或 Z 表示，對(duì)中壓或低壓繞組分別以字母 y、 d 或 z 表示。我國 110KV 以上電壓，變壓器的繞組都采用 Y 連接。 6 第三章 電氣主接線 主接線的設(shè)計(jì)原則和要求 發(fā)電廠電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。它的設(shè)計(jì)，直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，主接線的設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的問題。 （ 1）可靠性 供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個(gè)要求。② 線路、斷路器或母線檢修時(shí)，停運(yùn)出線回路數(shù)的多少和停電時(shí)間的長短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電。④ 對(duì)大機(jī)組超高壓情況下的電氣主接線，應(yīng)滿足可靠性準(zhǔn)則的要求。② 檢修安全：應(yīng)能方便 地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不影響電力網(wǎng)的正常運(yùn)行及對(duì)用戶的供電。③ 電能損耗少：經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的型式、容量和臺(tái)數(shù)，避免兩次變壓而增加電能損失。靈活性要求主接線應(yīng) 滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性。經(jīng)濟(jì)性上要求我們要節(jié)省投資，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、避雷器等一次設(shè)備以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜。 雙母線接線與單母線接線比較的優(yōu)點(diǎn)為 :采用一條母線工作，另一條母線可實(shí)現(xiàn)不停電檢修；任一回路母線隔離開關(guān)檢修時(shí)，通過母線使該回路單獨(dú)在備用母線上停電檢修；母線故障時(shí)，所有回路 能迅速切換到非故障母線上運(yùn)行；在特殊情況下，可將個(gè)別回路接在備用母線上單獨(dú)工作或?qū)嶒?yàn)。電壓等級(jí)為 220KV 出現(xiàn)數(shù)目在 3 回及以上時(shí)，采用雙母線接線。 方案二 ：采用單母分段帶旁路母線接線。 缺點(diǎn)：當(dāng)匯流母線檢修或故障時(shí)，該母線將全部停電。 220KV出線在 4 回及以上時(shí)一般采用帶專用旁路斷路器的旁路母線；新設(shè)計(jì)規(guī)程中指出，當(dāng)斷路器為六氟化硫型時(shí)，可不設(shè)旁路設(shè)施。很容易知道當(dāng)采用單母線分段帶旁路的時(shí)候，必須多增加較多斷路器增加了投資，這在穩(wěn)定的可靠性，及經(jīng)濟(jì)上都是不具有優(yōu)勢(shì)的，因此采用方案一。 廠用電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 廠用電接線的選擇 廠用電接線的設(shè)計(jì)原則基本上與主接線的設(shè)計(jì)原則相同。此外，在設(shè)計(jì)廠用電系統(tǒng)接線時(shí)還要對(duì)供電電壓等級(jí)，廠用供電電源及其引接進(jìn)行分析和論證。特別是 200MW 及以上機(jī)組，應(yīng)做到這一點(diǎn)。并能在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)本機(jī)組的運(yùn)行 （ 2） 充分考慮機(jī)組啟動(dòng)和停運(yùn)過程中的供電要求。在機(jī)組啟動(dòng)、停運(yùn)和事故時(shí)的切換操作要少，并能與工作電源短時(shí)并列。特別要注意對(duì)公用負(fù)荷供電的影響。 （ 4） 200MW 及以上機(jī)組應(yīng)設(shè)置足夠容量的交流事故保安電源。還要設(shè)置電能質(zhì)量指標(biāo)合格的交流不間斷供電裝置，保證不允許間斷供電 的熱工負(fù)荷的用電。 廠用電接線選擇：單母線分段接線。 表 32 所選變壓器型號(hào)及其參數(shù) 型號(hào) 額定容量（ KVA） 額定電壓 空載電流（ %） 空載損耗（ KW） 負(fù)載損耗（ KW） 阻抗電壓（ UK%） 高壓（ KV） 中壓KV 低壓（ KV） 9 SFP360000/220 360000 220177。% 18 190 860 SFP360000/220 360000 220177。% 18 190 860 SFF740000/18 400000/220200 30 全穿越 半穿越 系數(shù) SFF740000/18 400000/220200 30 全穿 越 半穿越 系數(shù) 第四章 短路電流分析計(jì)算： 短路電流計(jì)算目的及規(guī)則： 在發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 選擇導(dǎo)體和電器。 計(jì)算軟導(dǎo)線的短路搖擺。 驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓。 一、短路電流計(jì)算條件： 1） 正常工作時(shí)，三項(xiàng)系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行。 3） 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行。 5） 不考慮短路點(diǎn)的衰減時(shí)間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻略去不計(jì)。 7） 元件的技術(shù)參數(shù)均取額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。 二、短路計(jì)算的一般規(guī)定： 1）驗(yàn)算導(dǎo)體的電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本工程設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景的發(fā)展計(jì)劃。 3）選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)選擇在正常接線方式時(shí)短路電流最大地點(diǎn)。 %218 ??%218 ?? 10 短路等值電抗電路及其參數(shù)計(jì)算 由 2 300MW 火電廠電氣主接線圖和查的給出的相關(guān)參數(shù)，可畫出系統(tǒng) 的等值電抗圖 電抗計(jì)算： （ 1）發(fā)電機(jī)電抗： x 3 = x 4 = x d39。 180。39。 S BP N / C O S j = 0 . 1 7 1 180。 S BS N = 1 4 .31 0 0 180。 x 839。 0 .5 180。 = 6 .7 6 %x 8 = x 839。S BS N= 0 .1 3 9 180。 = 0 .1 9x 839。 首先，應(yīng)在兩條電壓等級(jí)的母線上選擇兩個(gè)短路計(jì)算點(diǎn) d d2。雖然非周期分量依指數(shù)率而衰減，但一般情況下只需計(jì)及他對(duì)沖擊電流的影響。而在無限大功率系統(tǒng)的條件下，周期分量的計(jì)算就變得簡單。 3 = 1 0 02 3 0 180。 I S N = 0 .2 5 1 180。 1 + 6 7 2 = 1 2 .6 2 K Aiim = I 180。 2 = 8 .3 6 180。 2 = 2 1 .3 0 K A （ 2） 對(duì)于發(fā)電機(jī)： Kim= 標(biāo)幺值： x3 1 * S wS b = 0 .0 4 4 180。 3 0 01 0 0 180。 K im 180。 0 . 0 4 00 . 0 8 8 = 0 . 0 8 4x b c = x 1 + x 4 2 + x 1 * x 4 2x5= 0 . 0 4 0 + 0 . 0 8 8 + 0 . 0 8 8 180。 3 = 1 0 01 8 180。 I S N = 1 1 . 9 0 5 180。 1 + (1 . 8 1 ) 2 = 5 7 . 7 1 K Aiim = I 180。 2 = 3 8 .2 2 180。 2 = 9 7 .2 8 K A （ 2）對(duì)于發(fā)電機(jī) G1： Kim= 標(biāo)幺值： x3 * S wS b = 0 .0 4 8 180。 0 .8 5 = 0 .1 6 9 查發(fā)電機(jī)的運(yùn)行曲線（電力系統(tǒng) p187） t=0s 時(shí) , I = t=1s 時(shí) , I= t=2s 時(shí) , I= 有名值： 14 t=0s 時(shí) , I = t=1s 時(shí) , I= t=2s 時(shí) , I= I im = I 1 + 2 ( K im 1 ) 2 = 1 1 7 .2 6 K Aiim = I 180。 2 = 1 9 4 .6 4 K A （ 2）對(duì)于發(fā)電機(jī) G2： Kim= 標(biāo)幺值： xis = x b c * S wS b = 0 .2 4 5 180。 0 .8 5 = 0 .8 6 5 查發(fā)電機(jī)的運(yùn)行曲線（電力系統(tǒng) p187） t=0s 時(shí) , I = t=1s 時(shí) , I= t=2s 時(shí) , I= 有名值： t=0s 時(shí) , I = t=1s 時(shí) , I= t=2s 時(shí) , I= I im = I 1 + 2 ( K im 1 ) 2 = 1 8 .8 0 3 K Aiim = I 180。 2 = 3 1 .6 9 3 K A 對(duì)于短路點(diǎn) K2 t=0s 時(shí) , I = t=1s 時(shí) , I= t=2s 時(shí) , I= Iim = ++ = Iim = ++ 15 短路點(diǎn) k3 的計(jì)算 等效電路圖： 圖一： x5=， x1=x2=， x3=x4=， x6=0， x8= 圖二： x5=， x1=， x3=， x68=x6+x8=， x24=x2+x4= 圖三： x5=， x3=， x68= 5 1 0 , 0 3 0 .0 4 05 1 0 .0 3 0 .0 4 0 0 .0 8 3 64 2 0 .0 8 81 4 2 0 .0 4 0 0 .0 8 81 4 2 0 .0