【正文】 容量在 200～ 1000MW，單機(jī)容量在 50～ 200MW的發(fā)電機(jī)稱為中型發(fā)電廠；總?cè)萘吭?200MW以下，單機(jī)容量在 50MW以下的稱為小型發(fā)電廠。 分析該廠在系統(tǒng)中所處的地位，停電對系統(tǒng)供電的可靠性的影響，從而提出對主接線的要求。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 本次設(shè)計中的火力發(fā)電廠屬于中小型地 區(qū)電廠，發(fā)出的電能除了供本地區(qū)及自身廠用電之外，還對外輸送電能。向外輸送電能經(jīng)兩臺三繞組變壓器分別接至 110kV和 220kV系統(tǒng)?；鹆Πl(fā)電廠總裝機(jī)容量為 300MW，單機(jī)容量分別為150MW。 3)負(fù)荷情況。負(fù)荷情況在原始數(shù)據(jù)中，如負(fù)荷的性質(zhì)、地理位置、輸電電壓等級 等。 設(shè)計中的火力發(fā)電廠所發(fā)出的電能主要供本地區(qū)的日常生活和照明使用，還有給一些重要用戶提供不間斷的供電。這些重要用戶如：鋼鐵基地、大型化工、冶煉企業(yè)及城鎮(zhèn)的綜合用電。 二 、電氣主接線的設(shè)計 主接線圖中所用的器件如下表： 火力發(fā)電廠的 主接線圖見附圖一 所設(shè)計的火力發(fā)電廠裝有兩臺發(fā)電機(jī)，容量都是 150MW；發(fā)電廠供給本地區(qū)后的剩余電能通過兩臺三繞組主變壓器送入 220kV 和 110kV 電壓級； 110kV 為分段的單母線接線，重要用戶可用雙回路分別接到兩分段上； 220kV 為有專用旁路斷路器的雙母線帶旁路母線接線，只有出線進(jìn)旁路 ，主變壓器不進(jìn)旁路。 互感器和避雷器的配置 在主接線圖中的位置已具體標(biāo)出 ，關(guān)于器件類型的選擇將會在本章最后一節(jié)中具體給出。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 主變壓器的選擇 一、主變壓器選擇的依據(jù) 主變壓器是 電氣主接線的核心環(huán)節(jié)。主變?nèi)萘窟x擇太大或臺數(shù)太多，會造成投資浪費，增加系統(tǒng)運行費用；容量太小或臺數(shù)太少，又無法滿足負(fù)荷的供電需求，同時也會使發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力得不到充分利用。 主變壓器的選擇包括主變壓器 的 容量、臺數(shù)的確定和型式的選擇。 主變壓器：在發(fā)電廠中向電力系統(tǒng)輸送功率的變壓器；在變電所中向用戶輸送功率的變壓器。 聯(lián)絡(luò)變壓器：用于兩種電壓等級之間交換功率的變壓器。 自由變壓器：向廠用電系統(tǒng)供電的廠用變壓器。 依據(jù)：主變臺數(shù)與電壓等級、接線形式、傳輸容量和與系統(tǒng)的聯(lián)系有很大關(guān)系。一般為 1～ 4 臺。 ①、 發(fā)電 廠 的 主變 壓器 ： 與系統(tǒng)有強(qiáng)聯(lián)系的大、中型發(fā)電廠，主變不少于兩臺；與系統(tǒng)有弱聯(lián)系的中、小型發(fā)電廠，主變可只裝一臺。 ②、 變電所主變 壓器 ： 簡易接線變電所只裝設(shè) 1～ 2 臺變壓器； 大型樞紐變電所（尤其是特高壓變電所），在同一電壓等級下主變臺數(shù)不應(yīng)少于 2 臺。 330～ 500kV 的大型變電所推薦采用 4 臺自耦變壓器。 二、 主變壓器型式的選擇： 相數(shù)：單相、三相； 絕緣：油浸式、干式； 繞組數(shù)：雙繞組（只有一個升高電壓等級）、三繞組、自耦變壓器； 連接組別： Y， d11（小接地系統(tǒng)） Yn， d11（大接地系統(tǒng)） 調(diào)壓方式：調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)出口電壓、投切調(diào)相機(jī)、補(bǔ)償電容和改變變壓器變比。 冷卻方式：自然風(fēng)冷卻 、強(qiáng)迫空氣冷卻 、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻 、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻 、強(qiáng)迫油循環(huán)向冷卻 、內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 水內(nèi)冷變壓器。 如果只有一個升高電壓等級：優(yōu)先選用三相油浸式雙繞組變壓器； 接線組別有 Y， d11 或 YN， d11。 如果有兩個升高電壓等級：優(yōu)先選用三相油浸式三繞組變壓器； 再考慮選用兩個雙繞組變壓器。 三、本次設(shè)計中所用主變壓器的選擇 本次設(shè)計中使用的變壓器是三繞組變壓器，發(fā)電機(jī)和變壓器接成單 元接線，可按照以下方式進(jìn)行選擇： 單元接線中的主變壓器容量 SN 應(yīng)按發(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有 10%的裕度選擇 。 SN ≈ （ 1— KP） / cosΦG 式中 ： PNG——發(fā)電機(jī) 的 容量 ， 在擴(kuò)大單元接線中為兩臺發(fā)電機(jī)的容量之和 ， MW； KP——廠用電率 ； cosΦG——發(fā)電機(jī)額定 功率因數(shù)； 本次設(shè)計中， PNG = 150 MW； KP = 10%； cosΦG= 。 經(jīng)計 算 SN = 206000kVA；經(jīng)查《 發(fā)電廠電氣部分 》 附 錄一 ， 主變壓器選用 SFPS7240000/220 型 。 該型號變壓器的額定容量是 240000 kVA，高壓、中壓、低壓的額定電壓分別為： 242kV、 121kV、 ，能夠滿足該系統(tǒng)正常運行的需求。 主變壓器型式的選擇 ： 在 330kV 及以下的發(fā)電廠和變電所中，一般都選用三相式變壓器。因為一臺三相式較同容量的三臺單相式投資小，占地少，損耗小，同時配電裝置結(jié)構(gòu)較簡單，運行維護(hù)較方便。 故本次計設(shè)選用 的是 三相 升壓 式 變壓器。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 廠用電接線 的 設(shè)計 廠用電接線的基本要求 本 節(jié) 講述 廠用電 、廠用電負(fù)荷 分類以及對廠用電接線的基本要求和廠用電接線設(shè)計原則，介紹不同類 型 發(fā)電廠的廠用電接 線 的特點。 發(fā)電廠在啟動、運轉(zhuǎn)、停役、檢修過程中，有大量由電動機(jī)拖動的機(jī)械設(shè)備，用以保證機(jī)組的主要設(shè)備 (如鍋爐、汽輪機(jī)或水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等 )和輸煤、碎煤、除灰、除塵及水處理的正常運行。這些電動機(jī)以及全廠的運行、操作、試驗、檢修、照明用電設(shè)備等都屬于廠用負(fù)荷，總的耗電量，統(tǒng)稱為廠用電。 廠用電的可靠性，對電力系統(tǒng)的安全運行非常重要。隨著超臨界參數(shù)大容量機(jī)組、雙水內(nèi)冷 發(fā)電機(jī)冷卻方式、計算機(jī)實時控制的采用以及核電廠的出現(xiàn)，對廠用電的可靠性提出了更高的要求。提高廠用電可靠性的目的，是使電廠長期無故障運行，不致因廠用電局部故障而被迫停機(jī)。為此必須認(rèn)真考慮合理廠用供電電源的取得方式，工作電源和接線方式；此外，還應(yīng)配備完善的繼電保護(hù)與自動裝置，合理配置廠用機(jī)械，并正確選擇電動機(jī)類型、容量和臺數(shù)；在運行中需對廠用機(jī)械進(jìn)行正確維護(hù)和科學(xué)管理。 廠用電 所需的 電量，大 部分都 由發(fā)電廠 自 身供給。其耗電量與 發(fā) 電廠 的 類型、機(jī)械化和自動化 的 程度、燃料種類及其燃燒方式、蒸汽參數(shù)等因素有關(guān)。廠用電耗電 量占發(fā)電廠全部發(fā)電量的百分?jǐn)?shù)，稱為廠用電率。廠用電率是發(fā)電廠運行的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。一般凝汽式火電廠的廠用電率為 5%～ 8%，熱電廠為 8%～ 13%，水電廠為 0． 5%～ 1． O%。降低廠用電率不僅能 夠 降低電能成本，同時也相應(yīng)地增大了對電力系統(tǒng)的供電量。 一 、廠用電負(fù)荷 的 分類 廠用電負(fù)荷，根據(jù)其用電設(shè)備在生產(chǎn)中的作用和突然中斷供電所造成的危害程度，按其重要性可分為四類： 1)I 類廠用負(fù)荷。凡是屬于短時 (手動切換恢復(fù)供電所需要的時間 )停電會造成主輔設(shè)備損壞、危及人身安全、主機(jī)停運及影響大量出力的廠用負(fù)荷，都屬于 I 類負(fù) 荷。如火電廠的給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、給粉機(jī)等以及水電廠的調(diào)速器、壓油泵、潤滑油泵等。通常它們都設(shè)有兩套設(shè)備互為備用，分別接到有兩個獨立電源的母線上，當(dāng)一個電源斷電后，另一個電源就立即自動投入。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 2)II 類廠用負(fù)荷。允許短時停電 (幾秒至幾分鐘 )，恢復(fù)供電后，不致造成生產(chǎn)紊亂的廠用負(fù)荷，均屬于 Ⅱ 類廠用負(fù)荷。如火電廠的工業(yè)水泵、疏水泵、灰漿泵、輸煤設(shè)備和化學(xué)水處理設(shè)備等，以及水電廠中大部分廠用電動機(jī)。一般它們均應(yīng)由兩段母線供電，并采用手動切換。 3)Ⅲ 類廠用負(fù)荷。較長時間停電，不會直接影響生 產(chǎn)，僅造成生產(chǎn)上不方便的廠用負(fù)荷，都屬于 Ⅲ 類廠用負(fù)荷。如試驗室、修配廠、油處理室的負(fù)荷等。通常它們由一個電源供電，但在大型發(fā)電廠，也常采用兩路電源供電。 4)事故保安負(fù)荷。在 200MW 及以上機(jī)組的大容量電廠中，自動化程度較高，要求在事故停機(jī)過程中及停機(jī)后的一段時間內(nèi)，仍必須保證供電，否則可能引起主要設(shè)備損壞、重要的自動控制失靈或危及人身安全的負(fù)荷，稱為事故保安負(fù)荷。按對電源要求的不同它又可分為： ① 直流保安負(fù)荷，如發(fā)電機(jī)的直流潤滑油泵、事故氫密封油泵等； ② 交流保安負(fù)荷，如盤車電動機(jī)、交流潤滑油泵、交流密封油泵 、消防水泵等。為滿足事故保安負(fù)荷的供電要求，對大容量機(jī)組應(yīng)設(shè)置事故保安電源。通常，由蓄電池組、柴油發(fā)電機(jī)組、燃汽輪機(jī)組或可靠的外部獨立電源作為事故保安負(fù)荷的備用電源。 5)不間斷供電負(fù)荷。在機(jī)組運行期間，以及正?；蚴鹿释C(jī)過程中，甚至在停機(jī)后的一段時間內(nèi)，需要連續(xù)供電并具有恒頻恒壓特性的負(fù)荷，稱為不間斷供電負(fù)荷。如實時控制用的計算機(jī)、熱工保護(hù)、自動控制和調(diào)節(jié)裝置等。不間斷供電電源一般采用由蓄電池供電的電動發(fā)電機(jī)組或配備數(shù)控的靜態(tài)逆變裝置。 二 、 廠用電接線 設(shè)計 的 基本 要求 廠用電接線的設(shè)計應(yīng)按照運行、檢修和施工 的要求，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃，積極慎重地采用成熟的新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)，保證機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)地運行。 廠用電接線應(yīng)滿足下述要求： 1)各機(jī)組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨立的。特別是 200MW及以上機(jī)組，應(yīng)做到這一點。在任何運行方式下，一臺機(jī)組故障停運或其輔機(jī)的電氣故障不應(yīng) 當(dāng) 影響 到 另一臺機(jī)組的運行，并要求受廠用電故障影響而停運的機(jī)組應(yīng)能在短期內(nèi)恢復(fù)運行。 2)全廠性公用負(fù)荷應(yīng)分散接人不同機(jī)組的廠用母線或公用負(fù)荷母線。在廠用電接線中，不應(yīng)存在可能導(dǎo)致切斷多于一個單元機(jī)組的故障點，更不應(yīng)存在導(dǎo)致全廠停電的 可能性，應(yīng)盡量縮小故障影響范圍。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 3)充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、啟動等運行方式下的供電要求，盡可能地使調(diào)換操作簡便，啟動 (備用 )電源能在短時內(nèi)投入。 4)充分考慮電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運行方式，特別要注意對公用負(fù)荷供電的影響，要便于過渡，盡量減少改變接線和更換設(shè)置。 5)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。當(dāng)全廠停電時，可以快速啟動和自動投人向保安負(fù)荷供電。另外，還要設(shè)計符合電能質(zhì)量指標(biāo)的交流不間斷電源，以保證不允許間斷供電的熱工保護(hù)和計算機(jī)等負(fù)荷的用電。 廠用電接線的設(shè)計 該火力發(fā)電廠的廠用電接線圖見附圖二 。 發(fā)電機(jī)側(cè)的三繞 組變壓器和雙繞組變壓器選擇的型號分別為： SFF31500/ SFPF31500/18； 三繞組變壓器的額定容量為，高壓、低壓、中壓雙繞組變壓器的額定電壓分別為： 、 6kV；雙繞組變壓器的 額定容量為 40000kVA，高壓、低壓的額定電壓為： 、 6kV。 6kV 側(cè)的雙繞組變壓器選擇的型號為： S9400/10，該變壓器的容量為 400kVA，高壓、低壓側(cè)的額定電壓分別為： 。 熔斷器選擇的型號 為 HR5 型的熔斷式刀開關(guān) ， 適用于交流 50Hz，額定電壓交流 380V，額定電流至 1000A 的配電線路中，作過載和短路保護(hù) ，在本設(shè)計中低壓側(cè)的電壓為 380/220V，可以有效地保護(hù)低壓側(cè)的設(shè)備 。 刀開關(guān)采用的是 HD系列 中的 HD13，該系列 開關(guān)適用于交流 50Hz，額定電壓 380V，額定電流至 150OA 的成套配電裝置中，作為不頻繁地手動接通和分?jǐn)嘟?、直流電路或作隔離開關(guān)用 。 交流接觸器的型號選擇為： LC1D，機(jī)械壽命高達(dá) 2021萬次，線圈控制電壓在 70%120%Uc之間波動時，不會影響到產(chǎn)品的正常工作，常用于控 制各種類型電動機(jī)、電容器、照明燈、電加熱等設(shè)備，工作頻率為 50～ 60Hz，可以滿足廠用電低壓側(cè)的控制；隔離開關(guān)和斷路器的型號將會在最后一節(jié)電氣設(shè)備的選擇中給出。 在 該火力發(fā)電廠的廠用電接線中，廠用高壓采用 6kV， 直接由發(fā)電機(jī)側(cè)通過一臺三繞組變壓器 T3 連接到 6kV 廠用高壓母線 一段 和 備用母線 ， 另一臺雙繞組變壓器 T4 則 引入 6kV 廠用高壓母線 二段 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 廠用低壓采用 380/220V，因負(fù)荷較少，只設(shè)兩段廠用低壓母線，分別由廠用低壓 工作變壓器 T T6 供電； TT6 分別由廠用高壓（ 6kV）一、二段引接，低壓備用變壓器 T7 由備用段引接。 圖中的高、低壓電動機(jī)均屬個別供電方式，由低壓廠用母線段引至車間配電屏的接線本設(shè)計中未完整繪出（屬成組供電方式，本設(shè)計中不是重點，因而略去這一部分）。 6kV 線路過電流保護(hù)的設(shè)計 6kV 線路 過電流保護(hù) 設(shè)計 的歸總式 原理圖如圖 4— 3。 其中的直流電源供電采用 直流 電源系統(tǒng)中的蓄電池組供電，電壓為 110V。 該設(shè)計方式可以實現(xiàn)對 6kV 線路的保護(hù)，通過控制線路中斷路器的通斷來實現(xiàn)對該線路的保護(hù) ， 主要采用了電流互感器、電流繼電器、時間繼電器和信號繼電器 。 由 圖 4— 3 可以看出歸總式原理圖的特點是將 二次接線與一次接線的有關(guān)部分繪在一起，圖中的各元件用整體形式表示，其相互聯(lián)系的交流電流回路、交流電壓回路（本設(shè)計中沒有繪出）及直流回路都綜合在一起，并將按實際連接順序繪出。 該方式繪圖的優(yōu)點是能夠清楚地表明各元件的形式、數(shù)量、相互聯(lián)系和作用，但如果元件過多的話，接線就會相互交叉，顯得零亂，并且元件的端子及回路編號沒有，這樣就會造成使用 很 不方便 ， 因此 ， 圖 4— 4 給出了該設(shè)計圖的另一種表示形式 —— 展開式原理圖。 圖中 ， 時間繼電器 KT 選擇的型號為：