【正文】 氣主接線的設(shè)計(jì) 主接線設(shè)計(jì)的要求和原則 電氣主接線是發(fā)電廠電氣 部分 的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性，并對(duì)電氣 設(shè)備 選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定都有決定性 的關(guān)系。 主接線設(shè)計(jì)的 基本 要求 定量分析主接線的可靠性時(shí)，考慮發(fā)電廠在系統(tǒng)中的地位和作用、用戶的負(fù)荷性質(zhì)和類別、設(shè)備制造水平及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等諸多因素。 電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)適應(yīng)運(yùn)行狀態(tài) ,并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。 在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。經(jīng)濟(jì)性主要考慮 :節(jié)省一次投資、占地面積少 和 電能損耗少。 主接線設(shè)計(jì)的原則 根據(jù)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和經(jīng)濟(jì) 調(diào) 度的要求。應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求。以最大限度的避免由于主接線結(jié)構(gòu) 引 起的局部限出力、限送電。 由于廠址平均海拔高度為 50 米，一般不會(huì)超過設(shè)備額定使用高度，所以 不用考慮高度對(duì)電氣設(shè)備的影響；電氣設(shè)備一 般使用的額定環(huán)境溫度為 C?40? ，而 電廠所在地的 年最高溫度為 C?40 ，平均溫度為 15C? ， 最低溫度為零下 33C? ， 設(shè)備實(shí)際運(yùn)行環(huán)境溫度不會(huì)超 過 其額定溫度， 所以 對(duì)一般設(shè)備 不會(huì)造成影響 ； 但裸導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度為 C?25? ，其允許電流必須根據(jù)實(shí)際環(huán)境溫度進(jìn)行修正。 主接線方案的擬定 發(fā)電機(jī) 變壓器 單元接線 600MW 發(fā)電機(jī)組大都采用發(fā)電機(jī) 雙繞組變壓器單元接線，如圖 所示。由于省去了高壓配電裝置，明顯地減少了 設(shè)備 檢修工作量，以及因不設(shè)發(fā)電機(jī)電壓級(jí)母線，在發(fā)電機(jī)出口可不裝斷路器，而在發(fā)電機(jī)和變壓器之間采用分相封閉母線，使得在發(fā)電機(jī)和變壓器低壓側(cè)短路 的 幾率和短路電流相對(duì)減小，避免了由于額定電流或短路電流過大，使得選擇出口斷路器時(shí)，受制造條件或價(jià)格甚高等原因造成的困難。由于隨著斷路器制造質(zhì)量的提高，旁路母線的應(yīng)用已逐漸減少， 按規(guī)定 采用 SF6 斷路器的主接線不宜增設(shè)旁路設(shè)施 。當(dāng)一組母線檢修時(shí)，可將該 組 母線上的電源和負(fù)荷切換到另一組母線上運(yùn)行。當(dāng)任意一段母線故障時(shí)，只有 1/4 電源和負(fù)荷停電；當(dāng)任一分段或母聯(lián)斷路器故障時(shí)，只有 1/2 電源和 負(fù)荷停電。 (4) 運(yùn)行中如一段母線故障，可將故障母線上的負(fù)荷和電源，倒到正常母線上運(yùn)行 ，能迅速恢復(fù)供電。各電源和負(fù)荷可以任意在一組母線上運(yùn)行，并可根據(jù)潮流變化或其 它要求改變運(yùn)行方式。向雙母線左右任何方向擴(kuò)建，均不會(huì)影響兩組母線的電源和負(fù)荷自由組合分配，在施工中也不會(huì)造成原有回路停電。由于雙母線四分段接線具有較高的可靠性，而且運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也比較豐富，所以可用于 500kV 系統(tǒng)。 另外 與 雙母線四分段接線 相比 ，隔離開關(guān)少，配電裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，土建投資少， 隔離開關(guān)也不用參加倒閘操作 ,減少了因誤操作引起事故的可能性。 如圖 所示，一臺(tái)半斷路器采用交叉布置的方式，即將同名回路交叉布置在不同串中的不同母線側(cè)，可避免同名回路全部停運(yùn)的現(xiàn)象。 6 W 2W 1Q S 1 2Q F 2Q S 2 2Q S 3 2Q F 3Q S 3 1Q S 2 1Q F 1Q S 1 1 Q S 4 1Q F 4Q S 4 2Q S 5 1Q F 5Q S 5 2Q S 6 1Q F 6Q S 6 2Q S 7 1Q F 7Q S 7 2Q S 8 1Q F 8Q S 8 2Q S 9 1Q F 9Q S 9 2W L 1 W L 2 W L 3W L 4T 1 T 2 圖 一臺(tái)半斷路器接線 一臺(tái)半斷路器可靠性 定性分析： (1) 元件檢修的情況 任何一組母線或一臺(tái)斷路器檢修需退出工作時(shí)都不會(huì)影響機(jī)組運(yùn)行。 QF1 檢修時(shí)，只需斷開 QF1 及 QS1 QS12即可。如 500kV W2 母線故障時(shí)，保護(hù)動(dòng)作，QF QF QF9 跳閘，其他進(jìn)出線能繼續(xù)工作，并通過 W1 母線并聯(lián)運(yùn)行?？拷妇€側(cè)斷路器故障時(shí)，只影響一回線停電，如 QF1 故障， QF QF4 和 QF7 跳閘，只影響 L1 出線停運(yùn)。例如 QF2 故障， QF QF3 跳閘，將使 T1 和 L1 停運(yùn)。 2) 一 臺(tái)半 斷路器檢修，另一組母線故障，最多影響一回線停電。 3) 線路故障而斷路器拒動(dòng)，最多停二回進(jìn)出線。若 QF5 跳閘， QF4 拒動(dòng)，擴(kuò)大到 QF QF7 跳閘，使 W1母 線 停運(yùn)，但不影響其他進(jìn)出線運(yùn)行。例如，當(dāng)只有 T T2 兩串時(shí)， QF2 檢修， QF6 故障， QF QF QF9 跳閘，T2 和 L1 停運(yùn)，但 T1 和 L2 仍繼續(xù)運(yùn)行，不會(huì)發(fā)生同名回路全部 停運(yùn)現(xiàn)象。 表 雙母線四分段 接線與 一臺(tái)半斷路器接線技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 雙母線四分段接線 一臺(tái)半斷路器接線 可靠性 (1) 任何斷路器檢修，影響用戶的供電； (2) 任 何一臺(tái)斷路器檢修和另一臺(tái)斷路器故障或拒動(dòng)時(shí)，切除兩回以上的線路； (3) 任一 母 線故障， 1/4電源和負(fù)荷停電，分段或母聯(lián)斷路器故障，有 1/2電源和負(fù)荷停電 (1) 任何斷路器檢修，不 影響用戶的供電； (2) 任何一臺(tái)斷路器檢修和另一臺(tái)斷路器故障或拒動(dòng)時(shí)，不切除兩 回 以上的的線路； (3)任一段母線故障，不影響進(jìn)出線的供電 靈活性 (1) 不形成多環(huán)供電，一個(gè)回路由一臺(tái)斷路器供電，調(diào)度較不方便； (2) 隔離開關(guān)作為操作電器，需要 進(jìn)行 倒換操作，易 造成 誤操作； (3) 在沒有旁路設(shè)施時(shí)，檢修斷路器，要向調(diào)度部門報(bào)告 ； (4) 成對(duì)雙回線路可能要交叉 ； (5) 擴(kuò)建較方便 (1) 形成多環(huán)狀供電，一個(gè)回路由兩臺(tái)斷路器供電，調(diào)度靈活，但增加了斷路器 維護(hù)工作量； (2) 隔離開關(guān)只作為檢修電器， 不需要 進(jìn)行 倒換操作； (3) 檢修斷路器時(shí)，可任意停下檢修； (4) 成對(duì)雙回線路可按地理位置布置在不同串上，減少交叉； (5) 擴(kuò)建同樣方便 經(jīng)濟(jì)性 (1) 進(jìn)出線共 8 回及以下時(shí)，雙母線四分段接線較貴（進(jìn)出線 6回時(shí)，共需 10臺(tái)斷路器）； (2) 占地面積較大 (1) 進(jìn)出線共 9回及以下時(shí)， 一 臺(tái)半斷路器接線較經(jīng)濟(jì)（進(jìn)出線 6回時(shí)，共需 9臺(tái)斷路器）； (2) 占地面積較小 主接線方案的確定 綜上 述 分析，對(duì)大容量機(jī)組、超高壓輸電系統(tǒng)，無論什么原因，諸如斷路器臨時(shí)檢修、母線故障、人員誤操作等造成線路 或電源進(jìn)線停用或發(fā)電機(jī)限制出力，均可能影響幾十萬千瓦電力的生產(chǎn)，對(duì)系統(tǒng)將造成較大沖擊，造成的損失將十分巨大。 8 第 3 章 廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 廠用電接線的設(shè)計(jì)原則 廠用電接線是否合理，對(duì)保證廠用負(fù)荷的連續(xù)供電和發(fā)電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要。因此，必須對(duì)廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)予以重視。 廠用電壓等級(jí)的確定 容量為 600MW 及以上 的機(jī)組，高壓供 電 網(wǎng)絡(luò)可采用 6kV 一級(jí)廠用電壓或 3kV、 10kV 兩級(jí)廠用電壓，目前國(guó)內(nèi)新建 600MW 機(jī)組電廠基本上采用 6kV 一級(jí)高壓廠用電壓；低壓供電網(wǎng)絡(luò)通常 為 (380/220V)。而低壓廠 用 工作電源，由高壓廠用母線通過低壓廠用變壓器引接。一般電廠中，都以啟動(dòng)電源兼作備用電源。目前主要有以下三種方案： 500kV 電壓母線一級(jí)降壓引接 機(jī)組采用 500kV 一級(jí)電壓接入系統(tǒng)，備用 /啟動(dòng)電源從廠內(nèi) 500kV 母線一級(jí)降壓方式引接。 早期，由于 500/6kV 有載調(diào)壓分裂變壓器變比過大，而容量 較小，變壓器的制造難度較大，但隨著工程需求的增加，目前國(guó)內(nèi)已有不少公司生產(chǎn)出了這種變壓器。 500kV 電壓母線兩級(jí)降壓引接 此接線方式考慮設(shè)置 500/35～ 110kV 變壓器，將 500KV 降至 30～ 110kV，廠內(nèi)設(shè)置 35～110kV 配電裝置，機(jī)組備用電源從 此 配電裝置引接。 220kV 系統(tǒng)引接專用線路 機(jī)組采用 500kV 一級(jí)電壓接入系統(tǒng)，備用 /啟動(dòng)電源從電網(wǎng) 220kV 引接。 對(duì) 廠內(nèi) 500kV 系統(tǒng)主接線采用三列式布置的一臺(tái)半斷路器接線 ， 如果從母線兩級(jí)降壓引接，因兩組母線 距離較 遠(yuǎn)，所采用的引接方 式 會(huì)使備用電源的可靠性降低；如果鋪設(shè)專用線路引接，因廠網(wǎng)相距 150 公里，建設(shè)資金和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用比較大。 廠用電接線形 式 發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)接線通常采用單母線分段接線，并多以成套配電裝置接受和分配電能。低壓廠用母線一般也采用按鍋分段。根據(jù)前面分析，廠用工作變壓器的額定電壓 選 為 20/6kV，備用 /啟動(dòng) 變壓器的額定電壓 選 為 500/6kV。這種方式下由于變壓器供給的短路電流也大，需 要將廠用 電 系統(tǒng)的斷路器開斷電流提高到 50A 及以上。這種方式 可降低廠用電系統(tǒng)的短路電流水平以及每個(gè)低壓繞組出口 斷路器的額定電流，提高廠用電源的運(yùn)行可靠性。由于廠用 高壓 工作變壓器引至發(fā)電機(jī)出口，而機(jī)端電壓又十分穩(wěn)定，所以 可 采用無載調(diào)壓的方式。 /啟動(dòng)變壓器 由于每臺(tái) 600MW 機(jī)組使用了兩臺(tái)高壓廠用分裂 變壓器并列運(yùn)行，將高壓廠用母線分成四段，因此需用兩臺(tái)備用變壓器，而且是從 500kV 系統(tǒng)引接。四個(gè)備用電源分別從其四 個(gè)低壓分裂繞組引接至四段高壓四段母線。這樣當(dāng)備用變壓器代替廠用高壓變壓器時(shí)，可以 短 時(shí)并列運(yùn)行，避免廠用電源的斷電。因此，對(duì)廠用工作變壓器的容量應(yīng)按廠用電高壓計(jì)算負(fù)荷的 110%與廠用電低壓計(jì)算負(fù)荷之和進(jìn)行選擇； 而廠用低壓工作變壓器的容量應(yīng)留有 10%左右的裕度 。 對(duì) 廠 用 高壓 分裂組變壓器 ,其各繞組容量應(yīng)按下式計(jì)算 計(jì)算負(fù)荷 LHC SSS ?? () 高壓繞組 1tsS ≥ rC SS ?? () 低壓繞組 2tsS ≥ CS () 式中 HS —— 廠用電高壓計(jì)算負(fù)荷之和 ； LS —— 廠用電低壓計(jì)算負(fù)荷之和； CS —— 廠用變壓器分裂繞組計(jì)算負(fù)荷， kV A。廠用工作變壓器常采用分裂繞組變壓器，正常工作時(shí)，其電抗較小，可改善廠用電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)能力；而分裂繞組出口短路時(shí)，則電抗較大，可有效地限制短路電流。 6 . 3 K V 2 B 1 段6 . 3 K V 2 A 2 段6 . 3 K V 2 B 2 段6 . 3 K V 2 A 1 段1 A 廠 高 變 1 B 廠 高 變1 2 高 備 變1 1 高 備 變1 號(hào) 發(fā) 電 機(jī)5 5 0 K V5 5 0 W 1 母 線5 5 0 W 2 母 線6 . 3 K V 1 B 2 段6 . 3 K V 1 A 2 段6 . 3 K V 1 B 1 段6 . 3 K V 1 A 1 段 圖 高壓廠用電系統(tǒng)接線 低壓廠用電接線 低壓廠用電接線也采用單母線分段接線方式，如圖 所示。 正常運(yùn)行時(shí)分段斷路器斷開，兩半段低壓廠用母線分別由各自的電源變壓器供電，只有 當(dāng)其中一個(gè)電源斷路器因變壓器停運(yùn)或其他原因斷開時(shí)，分段斷路器才會(huì)合閘，由另一臺(tái)變壓器負(fù)擔(dān)全部負(fù)荷。 本 次 設(shè)計(jì)， 進(jìn)行 短路電流計(jì)算主要是為了導(dǎo)體和電氣設(shè)備的 選擇。 (2) 系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)都在額定負(fù)荷下運(yùn)行 。 (4) 非無限大容量電源供電時(shí)，發(fā)電機(jī)的等值電抗為 39。 (5) 發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)均采用次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì) 39。認(rèn)為 E 在短路瞬間不變，即? ?39。039。0 ?? ?EE 。 (8) 不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗 。 接線方式 計(jì)算短路電流所用的接線方式，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(yùn)行方式。對(duì) 3/2 接線主系統(tǒng)，最大運(yùn)行方式 應(yīng) 是將每一串中的 3 臺(tái)斷路器都投 入工作。通常三相短路時(shí)的短路電流最大，若其他類型短路較三相短路2600MW 發(fā)電廠電氣部分初步設(shè)計(jì) 13 嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按最嚴(yán)重的情況計(jì)算。 短路計(jì)算點(diǎn) 在計(jì)算電路圖中，同電位各短路點(diǎn)的短路電流值均相等，但通過各 支 路的短路電流將隨著短路點(diǎn)的位置不同而不同。例如： 兩側(cè)均有電源的斷路器，如發(fā)電廠與系統(tǒng)相聯(lián)系的出線斷路器和發(fā)電機(jī)、變壓器回路的 斷路 器，應(yīng) 比較斷路器前、后短路時(shí)通過斷路器的電流值，擇其大者為計(jì)算短路點(diǎn)； 母聯(lián)斷路器應(yīng)考慮當(dāng)采用該斷 路器向備用母線充電時(shí)，備用母線故障流過該備用母線的全部短路電流； 帶電抗器的出線回路由于干式電抗器工作可靠性較高，且斷路器與電抗器間的連線很短，故障幾率小，電器一般可選電抗器后為計(jì)算短路點(diǎn)，這樣 出 線可選用輕型斷路器，以節(jié)約投資。 綜上述分析 ，計(jì)算電路圖中 的 短路點(diǎn) 可 設(shè)置為四點(diǎn)，即母線 、 發(fā)電機(jī)出口、廠 高 變分裂繞組一側(cè)和 高 備變分裂繞組一側(cè)。 短路電流 計(jì)算步驟 實(shí)用計(jì)