電氣自動(dòng)化論文：700MW火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)

《電氣自動(dòng)化論文：700MW火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《電氣自動(dòng)化論文：700MW火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)（35頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、電氣自動(dòng)化論文：700MW火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì) 700MW火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì) 摘要 本設(shè)計(jì)結(jié)合國(guó)電某火力發(fā)電廠700MW超臨界空冷機(jī)組工程的實(shí)際情況，主要闡述全論文說(shuō)明了各種設(shè)備選取的最基本的要求與原則依據(jù)。變壓器的選取包括：發(fā)電廠主變壓器、高壓備用變壓器及高壓廠用變壓器的臺(tái)數(shù)、容量、型號(hào)等主要技術(shù)數(shù)據(jù)的確定；電氣主接線主要介紹了電氣主接線的重要性、設(shè)計(jì)依據(jù)、基本要求、各種接線形式的優(yōu)缺點(diǎn)以及主接線的比較選取，并制定了適合本廠要求的主接線。短路電流計(jì)算是最重要的環(huán)節(jié)，本論文詳細(xì)的介紹了短路電流計(jì)算的目的、假定條件、一般規(guī)定、元件參數(shù)的計(jì)算、以及各短路點(diǎn)的計(jì)算等知識(shí)；高壓電氣設(shè)備的選

2、取包括母線、高壓斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器、電壓互感器、高壓開(kāi)關(guān)柜的選取原則與要求，并對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)與產(chǎn)品相關(guān)介紹。發(fā)電廠與變電所的防雷保護(hù)則主要針對(duì)避雷針與避雷器的設(shè)計(jì)。此外，在論文適當(dāng)?shù)奈恢眠€附加了圖紙及表格以方便閱讀、理解與應(yīng)用。 通過(guò)對(duì)電氣主接線的設(shè)計(jì)、廠用電的設(shè)計(jì)與計(jì)算、短路電流的計(jì)算、電氣設(shè)備的選取與校驗(yàn)以及配電裝置的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)要完成了700MW超臨界空冷機(jī)組的電氣部分的初步設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；電氣一次部分；短路電流；電氣設(shè)備 Electrical design of 700MW thermal power plant Abstract Based on

3、the actual situation of Guodian thermal power plant 700MW supercritical air-cooled unit project, this design mainly describes the basic requirements and principle basis of various equipment selection. The selection of transformer includes: the determination of the number, capacity, model and other m

4、ain technical data of the main transformer, high-voltage standby transformer and high-voltage auxiliary transformer in the power plant; the main electrical connection mainly introduces the importance, design basis, basic requirements, advantages and disadvantages of various connection forms as well

5、as the comparison and selection of the main connection, and formulates the main connection suitable for the requirements of the plant Line. Short circuit current calculation is the most important link. This paper introduces the purpose, assumption, general regulations, calculation of component param

6、eters and calculation of each short circuit point in detail. The selection of high-voltage electrical equipment includes the selection principles and requirements of bus, high-voltage circuit breaker, isolation switch, current transformer, voltage transformer and high-voltage switchgear Introduce th

7、e calibration and product of these equipment. The lightning protection of power plant and substation is mainly aimed at the design of lightning rod and arrester. In addition, drawings and tables are attached to the appropriate position of the paper for easy reading, understanding and application. T

8、hrough the design of main electrical connection, the design and calculation of auxiliary power, the calculation of short circuit current, the selection and verification of electrical equipment and the design of power distribution device, the preliminary design of electrical part of 700MW supercritic

9、al air cooling unit is completed. Keywords: Thermal power plant; primary electrical part; short circuit current; electrical equipment 1 緒論 1.1 研究背景與內(nèi)容 目前，國(guó)內(nèi)工業(yè)飛速發(fā)展，紛紛出現(xiàn)電力供應(yīng)不足等情況。為此，國(guó)家在電力峰谷差較大，主要以火力發(fā)電為主的地區(qū)，規(guī)劃建設(shè)一批抽水蓄能電站，盡快提高電網(wǎng)的供電、事故備用和調(diào)峰能力，提高電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平。在南方則建較多新的機(jī)組總裝機(jī)容量不太大的熱電廠，在山東、山西、內(nèi)蒙古、東北則建一些總裝機(jī)容

10、量超過(guò)百萬(wàn)的大型發(fā)電廠，以解決當(dāng)前電力缺乏的現(xiàn)狀。中國(guó)電力體制改革標(biāo)志著電力工業(yè)在建立社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)紀(jì)體制，加快社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的偉業(yè)中進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，為了促進(jìn)電力工業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，保證西電東送工程的成功建設(shè)，滿足各地區(qū)供電負(fù)荷要求，實(shí)現(xiàn)安全供電，保證供電可靠性，發(fā)電廠的建設(shè)具有十分重要的意義?，F(xiàn)在，我國(guó)電廠發(fā)展的趨勢(shì)是根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要和資源狀況，以結(jié)構(gòu)調(diào)整為基礎(chǔ)，節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境為前提，保持電力工業(yè)適當(dāng)?shù)陌l(fā)展速度。如何保證電力供應(yīng)不短缺，實(shí)質(zhì)是使電力發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)的問(wèn)題；如何保證安全穩(wěn)定的供電，既不造成嚴(yán)重缺電，影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速健康發(fā)展，又不造成電力電量大量富裕，引起

11、電力企業(yè)經(jīng)營(yíng)困難。這個(gè)問(wèn)題對(duì)于我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)非?，F(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。因?yàn)槲覈?guó)自建國(guó)以來(lái)長(zhǎng)期缺電，籌建電廠并安全投入運(yùn)行具有不可忽視的作用。 本設(shè)計(jì)是根據(jù)畢業(yè)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)的要求，綜合大學(xué)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)及《電氣設(shè)備實(shí)用手冊(cè)》、《電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)》等書(shū)籍的有關(guān)內(nèi)容，在指導(dǎo)教師的幫助下，通過(guò)本人的精心設(shè)計(jì)論證完成的。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，全面細(xì)致的考慮工程設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性、系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、靈活性以及該電廠的實(shí)際情況等諸多因素，最終完成本次設(shè)計(jì)。 1.2 研究目的和意義 發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的重要組成部分，也直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)安全與運(yùn)行。火力發(fā)電廠的任務(wù)是將燃料中的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，再?jīng)輸電、變電和配電將電能供應(yīng)到

12、各用戶。此外發(fā)電機(jī)組還具有調(diào)頻調(diào)壓的功能。 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)的電力負(fù)荷出現(xiàn)前所未有的高速增長(zhǎng)，電力供應(yīng)不足的現(xiàn)象更加顯現(xiàn)。要滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，電力工業(yè)必須超前發(fā)展，因此，做好電力規(guī)劃，加強(qiáng)電網(wǎng)的建設(shè)十分重要。針對(duì)目前我國(guó)煤炭資源儲(chǔ)量相對(duì)豐富，以及水電、核電建設(shè)周期長(zhǎng)，投資大，涉及因素多，風(fēng)險(xiǎn)高，而其他新能源發(fā)電受到調(diào)頻調(diào)壓技術(shù)的制約，因此火力發(fā)電在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)仍將居于主導(dǎo)地位。 為了在火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)中，貫徹國(guó)家的基本建設(shè)方針、政策，優(yōu)先實(shí)行熱電聯(lián)產(chǎn)，講求經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益，節(jié)約能源，節(jié)省工程投資，節(jié)約原材料，縮短建設(shè)周期；因地制宜地利用煤炭資源，實(shí)行綜合利用，節(jié)約用地、

13、用水，保護(hù)環(huán)境，執(zhí)行勞動(dòng)安全和工業(yè)衛(wèi)生等現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，做到符合國(guó)情、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行安全可靠。 1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展研究 幾十年來(lái)，隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，國(guó)外火電機(jī)組的單機(jī)容量也不斷增大，國(guó)外一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛采用的火電機(jī)組為500~800MW，只有美、蘇、甘三國(guó)采用少數(shù)1000~1300MW機(jī)組。采用大機(jī)組必然導(dǎo)致火電廠容量的增大。因此，國(guó)外火電發(fā)展的主要特點(diǎn)是采用高參數(shù)大容量機(jī)組，建設(shè)大電廠。這樣做的好處是可以降低單位造價(jià)和發(fā)電成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，還可以減少布點(diǎn)，便于集中力量，加快電力建設(shè)速度。? 近年來(lái)，國(guó)外新建火電廠不僅采用大機(jī)組，而且臺(tái)數(shù)少。例如：日本的鹿島

14、電廠安裝4臺(tái)600MW和2臺(tái)1000MW機(jī)組，袖浦電廠安裝1臺(tái)600MW和3臺(tái)1000MW機(jī)組。英國(guó)有7座電廠各安裝2~660~660MW機(jī)組。有些國(guó)家過(guò)去由于大機(jī)組的制造落后于需要，建設(shè)了一些安裝機(jī)組臺(tái)數(shù)很多的電廠，這種情況以蘇聯(lián)最為突出，1991年11月28日收稿如布爾特什恩和塔什千電廠分別裝有12臺(tái)200MW和160MW機(jī)組。伏羅希洛夫電廠裝有7臺(tái)100MW和8臺(tái)200MW機(jī)組。機(jī)組臺(tái)數(shù)過(guò)多，對(duì)運(yùn)行管理不利。因此，蘇聯(lián)在近幾年來(lái)新建的大型火電廠一般安裝4~6臺(tái)800MW機(jī)組，個(gè)別大電廠準(zhǔn)備安裝8臺(tái)800MW機(jī)組。因?yàn)殡姀S容量過(guò)大，會(huì)引起一系列的問(wèn)題，倒如煤和水的供應(yīng)問(wèn)題，灰的處理和環(huán)境污

15、染問(wèn)題不易解決，這些經(jīng)驗(yàn)都值得我們借鑒。? 目前國(guó)內(nèi)外的中小型發(fā)電廠發(fā)電機(jī)與變壓器之間多采用通過(guò)不同的母線接線形式相連。當(dāng)發(fā)電機(jī)容量不大、且系統(tǒng)備用容量允許時(shí)，可選用擴(kuò)大單元接線；輸送至電力系統(tǒng)部分可選用單母線、單母分段、雙母線、雙母分段。大型發(fā)電廠發(fā)電機(jī)與變壓器之間采用單元接線，發(fā)電機(jī)出口到主變壓器低壓側(cè)之間采用全連分相封閉母線，輸送至電力系統(tǒng)部分多選用1臺(tái)半斷路器接線方式。 大型廠用電源從發(fā)電機(jī)與變壓器之間引出，中小型電廠廠用電源從母線上直接引出。高低壓廠用電母線均采用單母線接線，低壓廠用電系統(tǒng)采用動(dòng)力中心(PC)和電動(dòng)機(jī)控制中心(MCC)的供電方式。低壓廠用電系統(tǒng)采用中性點(diǎn)直接接地方

16、式的三相四線制。 1.4 研究目標(biāo)與可行性 一次部分設(shè)計(jì)完成主接線的設(shè)計(jì)、升壓變壓器的選擇、短路電流計(jì)算、一次設(shè)備的選擇，并對(duì)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)等設(shè)備進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定性校驗(yàn)；二次部分設(shè)計(jì)完成對(duì)主變壓器進(jìn)行保護(hù)配置，并對(duì)配置的保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算。 在理論上，設(shè)計(jì)前期已查閱大量書(shū)籍和文獻(xiàn)，奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，且設(shè)計(jì)中的設(shè)備選擇與保護(hù)整定嚴(yán)格按照手冊(cè)進(jìn)行選擇和計(jì)算，可靠程度高；在技術(shù)上，火力發(fā)電技術(shù)目前已經(jīng)非常成熟，且接線設(shè)計(jì)遵循可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)滿足選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性；在經(jīng)濟(jì)上，所有設(shè)備可靠性較高，但成本不高，有一定的運(yùn)行效益；在應(yīng)用上，火力發(fā)電技術(shù)目前仍居于主導(dǎo)地位，

17、因此方案可行性較大。 2 700MW機(jī)組電氣主接線設(shè)計(jì) 2.1 電氣主接線概述 電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣部分的主體。它反映了各設(shè)備的功能、連接方式和電路之間的相互關(guān)系。因此，它的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到全廠電氣設(shè)備的選擇、配電設(shè)備的布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的確定，對(duì)電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著決定性的作用。一般來(lái)說(shuō)，主要包括以下幾個(gè)方面： （1） 可靠性：研究電氣主接線的可靠性時(shí)，應(yīng)考慮國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)其可靠性進(jìn)行定性分析?？煽啃匀Q于一次設(shè)備和二次設(shè)備的集成，在很大程度上取決于設(shè)備的可靠性。 （2） 靈活性：主接線應(yīng)能滿足調(diào)度、檢修、擴(kuò)建的靈活性； （3） 經(jīng)

18、濟(jì)性：為節(jié)省投資，主接線應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，以節(jié)省斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備；二次接線應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，以節(jié)省二次設(shè)備投資；能夠限制短路電流；主變壓器容量、數(shù)量、型號(hào)的經(jīng)濟(jì)合理選擇。 將高壓電氣設(shè)備（包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、線路等）的圖形用單線繪制成的接線圖，稱為電氣主接線。電氣主接線方式的選取，是為滿足功率傳輸要求，對(duì)安全性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、靈活性的輸送電能起著決定性作用。 對(duì)一個(gè)裝有700MW機(jī)組的電廠而言，電氣主接線在電廠設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)根據(jù)機(jī)組容量、電廠規(guī)模及電廠在電力系統(tǒng)中的地位、供電負(fù)荷的距離等，以及保證輸、供電可靠性、運(yùn)行靈活性、經(jīng)濟(jì)性、發(fā)展與

19、擴(kuò)建的可能性等方面，并經(jīng)綜合比較后確定。 2.2 700MW機(jī)組電氣主接線基本接線形式 本節(jié)主要介紹裝有大容量（700MW及以上）汽輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電廠有關(guān)的基本主接線形式。 2.2.1 雙母線接線 1.一般雙母線接線 如圖2-1所示，它具有兩組母線：工作母線Ⅰ與備用母線Ⅱ。每回進(jìn)出線均經(jīng)一組斷路器與兩組母線隔離開(kāi)關(guān)分別接至兩組母線，兩組母線間通過(guò)母線聯(lián)絡(luò)斷路器QFc相連。 圖2-1 一般雙母線接線 有兩組母線后，使運(yùn)行的可靠性與靈活性大為提高，其特點(diǎn)如下： （1）檢修任意一組母線時(shí)，不會(huì)停止對(duì)用戶的連續(xù)供電。例如，檢修母線Ⅰ時(shí)，可把全部電源與復(fù)合線路切換到母線Ⅱ上。 （2

20、）運(yùn)行調(diào)度靈活，通過(guò)倒換操作能夠?qū)崿F(xiàn)不同形式的運(yùn)行方式。當(dāng)母聯(lián)斷路器QFc閉合，進(jìn)出線適當(dāng)?shù)胤峙湓趦山M母線上，形成雙母線同時(shí)運(yùn)行的狀態(tài)（相當(dāng)于單母線分段的運(yùn)行方式）。有時(shí)為了系統(tǒng)的需要，亦可將母聯(lián)斷路器斷開(kāi)（處于熱備用狀態(tài)），兩組母線同時(shí)運(yùn)行。這時(shí)該電廠相當(dāng)于分裂成兩個(gè)電廠各自向系統(tǒng)送電。顯然，兩組母線同時(shí)運(yùn)行的供電可靠性比只有一組母線運(yùn)行時(shí)高。 2.雙母線帶旁路母線接線 一般雙母線接線的主要缺點(diǎn)是，檢修線路斷路器會(huì)造成該回路停電。為了檢修線路斷路器時(shí)不致造成停電，可采取帶旁路母線的雙母線（應(yīng)該注意的是旁路母線只為檢修斷路器時(shí)不中斷供電而設(shè)，它不能代替匯流母線），如圖2-2所示。在每一回路

21、的線路側(cè)裝設(shè)一組隔離開(kāi)關(guān)（旁路隔離開(kāi)關(guān)）QS，接到旁路母線Ⅲ上，而旁路母線再經(jīng)旁路斷路器與旁路隔離開(kāi)關(guān)接到兩組母線上。 圖2-2雙母線帶旁母接線 圖2-2中設(shè)有專用的旁路斷路器QF，要檢修某一線路的斷路器時(shí)，基本操作步驟：先合旁路斷路器兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)（母線側(cè)合上一個(gè)），再合上旁路斷路器QF對(duì)旁路母線進(jìn)行充電與檢查；若旁路母線正常，則待檢修的斷路器回路上的旁路隔離開(kāi)關(guān)兩側(cè)已經(jīng)等電位，能夠合上該旁路隔離開(kāi)關(guān)；此后可斷開(kāi)帶檢修短路器及其兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)，對(duì)斷路器進(jìn)行檢修。此時(shí)已通過(guò)旁路斷路器、旁路母線及有關(guān)旁路隔離開(kāi)關(guān)想起供電。 3.雙母線分段接線 雙母線接線難以滿足大型電廠與變電所對(duì)主接

22、線可靠性的要求：不分段的雙母線接線在母聯(lián)斷路器故障或一組母線檢修，另一組運(yùn)行母線故障時(shí)，有可能造成嚴(yán)重的或全廠（所）停電事故。 圖2-3 雙母線分段接線 如圖2-3為雙母線分段接線。用分段斷路器QF3把工作母線Ⅰ分段，每段分別用母聯(lián)斷路器QF1與QF2與備用母線Ⅱ相連。這種接線比一般的雙母線接線具有更高的供電可靠性與靈活性。但由于斷路器較多，投資較大，一般在進(jìn)出線路較多（如多于8回線路）時(shí)可能用這種接線。 以上三種雙母線接線方式具有供電可靠、檢修方便、調(diào)度靈活及便于擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)大中型電廠與變電所廣泛采取。但是這種接線所用設(shè)備多，在運(yùn)行中隔離開(kāi)關(guān)作為操作電器，交易發(fā)生誤操作。特別

23、是當(dāng)母線系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，需要短時(shí)間內(nèi)切除較多電源與線路，這對(duì)于特別重要的大型發(fā)電廠變電所是不容許的。 2.2.2 3/2斷路器接線 如圖2-4所示，在上Ⅰ與下Ⅱ兩組母線之間有3個(gè)斷路器構(gòu)成一串，給2個(gè)元件（出線或電源）使用，每個(gè)元件占用3/2斷路器。稱為3/2斷路器接線，又稱3/2接線。 圖2-43/2接線 正常運(yùn)行時(shí)，兩組母線與同一串的三個(gè)斷路器都投入運(yùn)行，稱為完整串運(yùn)行，形形成多環(huán)路狀供電，具有很高的可靠性。 其主要特點(diǎn)是，任一組母線故障或檢修時(shí)，只斷開(kāi)與此母線相連的所有斷路器，所有回路都不會(huì)停電。 任一斷路器檢修時(shí)，所有回路都不會(huì)停電(每個(gè)回路都經(jīng)過(guò)兩臺(tái)斷路器供電)。甚至在

24、一組母線檢修另一組母線故障或兩組母線同時(shí)故障的極端情況下，也不中斷供電。一串中任何一臺(tái)斷路器退出或檢修時(shí)，這種運(yùn)行方式稱為不完全串運(yùn)行，此此時(shí)任然不影響任何元件的運(yùn)行。這種接線運(yùn)行方便、操作簡(jiǎn)單，隔離開(kāi)關(guān)只在檢修時(shí)作為隔離電器用。 在裝設(shè)700MW機(jī)組的大容量電廠中，廣泛采取3/2斷路器接線。在電廠一期工程中，一般機(jī)組與出現(xiàn)數(shù)較少。如本期700MW工程，只有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)與兩回出線（一回送至霍州500kV變電所，一回備用），構(gòu)成只有兩串的3/2斷路器接線。在此情況下，電源（進(jìn)線）與出線的接入點(diǎn)可采取兩種方式：一種是交叉接線，如圖2-5（a）所示，將兩個(gè)同名元件（電源或出線）分別布置在不同串上，并

25、且分別靠近不同母線接入，即電源（變壓器）與出線相互交叉配置；另一種是非交叉接線，如圖2-5（b）所示，它也將同名元件（電源或出線）分別布置在不同串上，但所有同名元件都靠近同一母線一側(cè)（進(jìn)線都靠近一組母線，出線都靠近一組母線）。 圖2-53/2交叉接線3/2非交叉接線 通過(guò)分析可知：3/2交叉接線比3/2非交叉接線具有更高的運(yùn)行可靠性，能夠減少特殊運(yùn)行方式下事故擴(kuò)大。例如，一串中的聯(lián)絡(luò)斷路器（設(shè)502）在檢修或停用，當(dāng)另一串的聯(lián)絡(luò)斷路器發(fā)生異常跳閘或事故跳閘（出線L2故障或進(jìn)線T2回路故障）時(shí)，對(duì)非交叉接線將造成切除兩個(gè)電源，相應(yīng)的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷至零，電廠與系統(tǒng)完全解列；而對(duì)交叉接線而

26、言，至少還有一個(gè)電源（發(fā)電機(jī)—變壓器）可向系統(tǒng)送電，L2故障時(shí)T2向L1送電，T2故障時(shí)T1向L2送電，僅是聯(lián)絡(luò)斷路器505異常跳開(kāi)時(shí)也不破壞兩臺(tái)發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)送電。 應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)3/2接線的串?dāng)?shù)多于兩串時(shí)，由于線路本身構(gòu)成的閉環(huán)回路不止一個(gè)，一個(gè)串中的聯(lián)絡(luò)斷路器檢修或停用時(shí)，任然還有閉環(huán)回路，因此不存在交叉接線的優(yōu)點(diǎn)。 2.3 電氣主接線形式的確定 本期工程700MW超臨界空冷凝汽機(jī)組以500kV一級(jí)電壓接入系統(tǒng)，電廠出線1回，接入鄭州500kV變電站。500kV系統(tǒng)采取一般雙母線接線。 考慮到電廠的長(zhǎng)期運(yùn)行，本期工程用電采用機(jī)組聯(lián)合接線，主變側(cè)裝設(shè)斷路器，可避免一臺(tái)機(jī)組檢修投產(chǎn)時(shí)影響

27、正常運(yùn)行。結(jié)合系統(tǒng)總體規(guī)劃和本工程近期規(guī)劃，本工程發(fā)電機(jī)與主變壓器的連接采用全連接分相封閉母線，以保證系統(tǒng)的可靠性，減少運(yùn)行維護(hù)工作量，降低工程造價(jià)，發(fā)電機(jī)與主變壓器之間未安裝斷路器，僅提供一個(gè)可拆卸的連接件進(jìn)行維護(hù)和調(diào)試。（發(fā)電機(jī)出口未安裝斷路器。原因是大電流大容量斷路器投資大，在本段線路范圍內(nèi)，發(fā)電機(jī)出口采用與主變壓器和輔助工作母線完全連接的分相封閉母線后，也降低了發(fā)生相間短路故障的可能性。）該方案接線簡(jiǎn)單，投資少，布置簡(jiǎn)單。 高壓廠用變壓器與勵(lì)磁變壓器由發(fā)電機(jī)與主變低壓側(cè)之間引接。 3 700MW機(jī)組廠用電設(shè)計(jì) 3.1 廠用電概述及設(shè)計(jì)原則 電廠在啟動(dòng)、運(yùn)行、停車(chē)和檢修過(guò)程中，有

28、大量的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備。用于保證機(jī)組主要設(shè)備（如鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等）及輸煤、煤粉、除灰、除灰、水處理等的正常運(yùn)行。這些電動(dòng)機(jī)以及全廠的運(yùn)行、運(yùn)行、試驗(yàn)、檢修和照明設(shè)備均屬于輔助負(fù)荷，總用電量統(tǒng)稱為輔助用電。 廠用電設(shè)計(jì)要按照運(yùn)行、維護(hù)和建設(shè)的要求，考慮全廠的發(fā)展規(guī)劃，妥善解決分期建設(shè)帶來(lái)的問(wèn)題，積極穩(wěn)妥地采用已查明的新技術(shù)、新設(shè)備，使設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)，保證機(jī)組發(fā)電運(yùn)行的安全、經(jīng)濟(jì)和滿意。 現(xiàn)代大容量火力發(fā)電廠要求其生產(chǎn)過(guò)程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。為了達(dá)到這一要求，需要使用許多輔助機(jī)械和自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備（如鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)）以及輔助設(shè)備，而絕大多數(shù)機(jī)械是電力驅(qū)動(dòng)的。因此，需要為這些電

29、機(jī)自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備和計(jì)算機(jī)供電。這種供電系統(tǒng)稱為輔助供電系統(tǒng)。 廠用電系統(tǒng)設(shè)有完善的監(jiān)測(cè)儀表、控制系統(tǒng)、保護(hù)聯(lián)鎖及自動(dòng)裝置等。 輔助電源的可靠性是整個(gè)電廠安全運(yùn)行的關(guān)鍵，因此輔助電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下基本要求： （1）系統(tǒng)應(yīng)安全可靠 廠用電源系統(tǒng)的接線方式和供電能力應(yīng)能滿足正常供電、事故異常、檢修狀態(tài)等工況的供電要求。同時(shí)考慮機(jī)組啟停時(shí)的供電，便于電源切換操作。一般來(lái)說(shuō)，每臺(tái)機(jī)組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)盡量相互獨(dú)立。當(dāng)一臺(tái)機(jī)組的廠用電系統(tǒng)發(fā)生故障或其相關(guān)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，只會(huì)影響機(jī)組的運(yùn)行，不影響其他機(jī)組的正常運(yùn)行，同時(shí)能使機(jī)組在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)運(yùn)行。合理安排公共負(fù)荷供電方式，盡量減小事故影響范圍。

30、（2）系統(tǒng)接線簡(jiǎn)明、運(yùn)行靈活 廠用電源系統(tǒng)分期建設(shè)與現(xiàn)場(chǎng)施工中廠用電系統(tǒng)的擴(kuò)建方便與可靠切換運(yùn)行，應(yīng)結(jié)合遠(yuǎn)景規(guī)劃，統(tǒng)一安排，便于過(guò)渡，盡可能減少改變接線與變換設(shè)備。同時(shí)要與電氣主接線的方式相結(jié)合來(lái)考慮，尤其是在備用電源引線時(shí)。 （3）符合經(jīng)濟(jì)性要求 在滿足可靠性的同時(shí)，還應(yīng)注意廠用電源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，壓宿投資，降低運(yùn)行費(fèi)用。 3.2 廠用電的電壓等級(jí)確定 700MW機(jī)組廠用電電壓的選取，與很多因素有關(guān)，如廠用電接線方式，短路電流水平，母線電壓水平，設(shè)備制造水平等。 對(duì)700MW機(jī)組的廠用電，根據(jù)國(guó)內(nèi)以往若干電廠的設(shè)置情況，可分為以下兩種： 方案一：廠用電采取6kV與380V兩個(gè)電壓

31、等級(jí)。配電原則是：200kW及以上的電動(dòng)機(jī)采取6kV電壓供電，200kW以下的電動(dòng)機(jī)采取380V電壓供電。 方案二：廠用電采取10kV、3kV與380V三個(gè)電壓等級(jí)。配電原則是：2000kW及以上的電動(dòng)機(jī)采取10kV電壓供電，200—2000kW的電動(dòng)機(jī)采取3kV電壓供電，200kW以下的電動(dòng)機(jī)采取380V電壓供電。 方案已采取一個(gè)6kV等級(jí)的廠用高壓，而方案二采取了10kV與3kV兩個(gè)等級(jí)的廠用高壓。原則上，前者可使廠用電系統(tǒng)簡(jiǎn)化、設(shè)備減少，但是許多2000kW以上的大容量電動(dòng)機(jī)接在6kV母線上，也會(huì)帶來(lái)設(shè)備選取與運(yùn)行方面的問(wèn)題，如9000kW電動(dòng)給水泵的啟動(dòng)就要考慮許多因素。700MW

32、機(jī)組廠用電壓等級(jí)采取哪一種方案，在設(shè)計(jì)時(shí)都要經(jīng)過(guò)諸多因素的綜合比較后予以確定。 由于本期工程廠用負(fù)荷較大，高壓電機(jī)數(shù)量較多，廠用高壓母線短路故障時(shí)，電動(dòng)機(jī)的反饋電流大，在此種情況下，考慮到國(guó)內(nèi)電機(jī)產(chǎn)品10kV系列中、小容量電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)、制造不存在問(wèn)題。其余配電設(shè)備，因?yàn)?0kV是我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)配電電壓等級(jí)，10kV開(kāi)關(guān)柜、變壓器、電纜，因此本工程選用10kV一級(jí)電壓。 3.3 廠用電源及其引接方式 發(fā)電廠的廠用電源必須供電可靠，且能滿足電廠各種工作狀態(tài)的要求，除應(yīng)具有正常的工作電源外，還應(yīng)設(shè)置啟動(dòng)/備用電源與事故保安電源。下面簡(jiǎn)紹本工程700MW機(jī)組的廠用電源引接方式。 3.3.1 廠用工作電

33、源及其引接 對(duì)于大容量機(jī)組，各臺(tái)機(jī)組的廠用工作電源必須是獨(dú)立的，保證機(jī)組正常運(yùn)行最基本的電源，要求供電可靠，而且要滿足整套機(jī)爐的全部廠用負(fù)荷要求。 本工程700MW機(jī)組采取發(fā)電機(jī)—變壓器組電源接線，并采取全連式分相封閉母線。主變壓器側(cè)設(shè)有斷路器，可避免一臺(tái)機(jī)組檢修與投運(yùn)時(shí)影響另一臺(tái)機(jī)組的正常運(yùn)行。機(jī)組廠用電源從發(fā)電機(jī)G到主變壓器T之間的全連式分相封閉母線引接，即從發(fā)電機(jī)出口經(jīng)高壓廠用變壓器將發(fā)電機(jī)出口22kV電壓降到所需的10kV廠用高壓。700MW機(jī)組的廠用分支上不裝設(shè)斷路器，主要原因是：開(kāi)斷電流很大，斷路器難以選取，而且發(fā)電機(jī)出口到主變壓器與廠用工作母線采取全連式分相封閉母線后，此段線

34、路范圍內(nèi)，相間短路故障的可能性亦已降低。也不裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)，只設(shè)置可拆連接片，以供檢修與調(diào)試用。此方案接線簡(jiǎn)單、投資低、布置簡(jiǎn)單。 低壓380V廠用工作電源，由10kV高壓廠用工作母線通過(guò)低壓廠用工作變壓器引接。 3.3.2 啟動(dòng)/備用電源及其引接 備用電源用于因工作電源事故或檢修時(shí)帶提工作電源，起到后備作用。備用電源應(yīng)具有獨(dú)立性與足夠的容量，最好能與電力系統(tǒng)緊密聯(lián)系，在全長(zhǎng)停電的情況下任然能從系統(tǒng)獲得廠用電源。 啟動(dòng)電源一般是指機(jī)組在啟動(dòng)或停運(yùn)過(guò)程中，工作電源不可能供電的情況下為該機(jī)組的廠用負(fù)荷提供電源。 本工程2臺(tái)700MW機(jī)組啟動(dòng)、備用廠用電源與其它機(jī)組一樣，采取采取啟動(dòng)電源兼做

35、備用電源的方式設(shè)置，啟動(dòng)/備用電源可由用現(xiàn)有的霍州寺莊220kV變電所引接。 對(duì)于380V低壓廠用備用電源，與低壓工作電源的引接方法類似，也從高壓廠用母線經(jīng)低壓變壓器引接，但低壓工作電源與備用電源取至不同的廠用高壓母線分段上。 3.3.3 事故保安電源及其引接 對(duì)于大容量發(fā)電機(jī)組，當(dāng)廠用工作電源與備用電源都消失時(shí)，為確保能安全停機(jī)，應(yīng)該設(shè)置事故保安電源。通常采取的事故保安電源有蓄電池組、柴油發(fā)電機(jī)、外接電源。本工程每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一套380V、三相、50Hz柴油發(fā)電機(jī)組作為機(jī)組的事故保安電源。柴油發(fā)電機(jī)組連接到保安電動(dòng)機(jī)控制中心。當(dāng)失去廠用電源時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組能在1015s之內(nèi)快速啟動(dòng)，向保

36、安負(fù)荷供電。 3.4 廠用電接線設(shè)計(jì) 廠用電接線方式合理與否，對(duì)機(jī)、爐、電的輔機(jī)以及整個(gè)發(fā)電廠的工作可靠性有很大的影響。廠用電的接線應(yīng)保證廠用供電的連續(xù)性，使發(fā)電廠能安全滿發(fā)，并滿足運(yùn)行安全可靠、靈活、方便等要求。 3.4.1 10kV高壓廠用母線接線設(shè)計(jì) 本工程2臺(tái)700MW超臨界空冷機(jī)組10kV高壓廠用母線的接線形式：?jiǎn)文妇€分段接線，且按爐分段（將廠用母線按鍋爐臺(tái)數(shù)分成若干獨(dú)立段，凡屬同一臺(tái)鍋爐的廠用負(fù)荷均接在同一段母線上，與鍋爐同組的汽輪機(jī)的廠用負(fù)荷也接在該段上，而該段母線由其對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)組供電）。 圖3-1 10kv高壓廠用電接線圖 因此，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置A、B兩段10kV

37、母線，由雙分裂廠用變壓器供電，鍋爐、汽機(jī)的雙套輔機(jī)由A、B段母線供電。全廠公用負(fù)荷分?jǐn)偟紸、B兩段母線。10kV高壓工作母線向全廠低壓廠用變壓器與大于、等于200kW的電動(dòng)機(jī)供電。 如圖3-1所示，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一臺(tái)分裂繞組高壓廠用變壓器，容量為45MVA；兩臺(tái)機(jī)組設(shè)置1臺(tái)起動(dòng)/備用變壓器，容量為65/45-45MVA。每臺(tái)機(jī)組共2段10kV工作母線。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：接線簡(jiǎn)單清晰，共箱封閉母線布置方便，占地面積最小，最適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件。 3.4.2 380/220V低壓廠用電系統(tǒng)接線設(shè)計(jì) 本工程低壓廠用電系統(tǒng)采取380/220V中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，PC-MCC供電方式。PC-MCC的設(shè)置原

38、則為：成對(duì)的兩臺(tái)低壓廠用變壓器低壓側(cè)設(shè)立兩段PC母線，用斷路器分段。正常工作時(shí)，斷路器打開(kāi)，不設(shè)置自動(dòng)切換。但允許短時(shí)合上斷路器，以便正常檢修時(shí)轉(zhuǎn)移負(fù)荷。在負(fù)荷中心設(shè)立MCC母線，向就近負(fù)荷供電，其電源由相應(yīng)PC引接兩路，一路工作，一路備用，采取手動(dòng)或自動(dòng)切換方式。 動(dòng)力中心PC主要供電給下列負(fù)荷：大于等于75kW，小于200kW的電動(dòng)機(jī)；大于等于100kVA靜態(tài)負(fù)荷。 電動(dòng)機(jī)控制中心MCC主要供電給下列負(fù)荷：75kW以下的電動(dòng)機(jī)與小于100kVA的靜態(tài)負(fù)荷由電動(dòng)機(jī)控制中心供電。 成對(duì)的低壓電動(dòng)機(jī)分別由對(duì)應(yīng)的動(dòng)力中心與電動(dòng)機(jī)控制中心供電。 主廠房?jī)?nèi)每臺(tái)機(jī)、爐的兩臺(tái)低壓廠用工作變壓器互為

39、備用，兩臺(tái)公用變壓器互為備用。每臺(tái)機(jī)組設(shè)1臺(tái)容量為500kVA檢修變壓器與1臺(tái)容量為500kVA照明變壓器。兩臺(tái)機(jī)組的檢修變壓器、照明變壓器互為備用。廠區(qū)內(nèi)其它廠用變壓器根據(jù)分片集中供電的原則設(shè)置。所有低壓變壓器接線組別為D，yn11，型式為干式。 3.5 廠用負(fù)荷計(jì)算 大型火電廠廠用負(fù)荷可達(dá)上千臺(tái)，主要分布于汽水系統(tǒng)、循環(huán)水與供水系統(tǒng)、開(kāi)式與閉式冷卻水系統(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)、燃油或點(diǎn)火油系統(tǒng)、水預(yù)處理與化學(xué)水系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及電氣、修配、暖通等公用負(fù)荷。廠用負(fù)荷按其在生產(chǎn)過(guò)程中的重要性可劃分為： （1）Ⅰ類負(fù)荷：如火力發(fā)電廠送、引風(fēng)機(jī)、給粉機(jī)、給水泵、凝

40、結(jié)水泵、循環(huán)水泵等。通常它們都設(shè)有兩套或多套相同設(shè)備。如：①2100%表示有兩套相同的輔助設(shè)備，每一套輔助設(shè)備運(yùn)行就能使主機(jī)帶滿負(fù)荷；正常運(yùn)行時(shí)，一套運(yùn)行，另一套備用或檢修，能夠相互連鎖切換，如凝結(jié)水泵、工業(yè)水泵、疏水泵等。②250%表示有兩套相同的輔助設(shè)備，每一套輔助設(shè)備運(yùn)行就能使主機(jī)帶50%負(fù)荷；正常運(yùn)行時(shí)，兩套同時(shí)運(yùn)行，沒(méi)有備用，其中一套因故障停運(yùn)時(shí)，則主機(jī)降低出力到50%，如引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)等。③350%表示有三套相同的輔助設(shè)備，每一套輔助設(shè)備運(yùn)行就能使主機(jī)帶50%負(fù)荷；正常運(yùn)行時(shí)，兩套同時(shí)運(yùn)行，另一套備用或檢修，能夠相互連鎖切換；其中一套因故障停運(yùn)時(shí)，不影響主機(jī)的出力，如真空

41、泵、電動(dòng)給水泵。 （2）Ⅱ類負(fù)荷：允許短時(shí)間停電，但如果停電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，有可能損壞設(shè)備或影響正常生產(chǎn)，如鋼球磨煤機(jī)、碎煤機(jī)等。Ⅱ類負(fù)荷與Ⅰ類負(fù)荷的供電方式基本相同，所不同的僅是備用電源不用自動(dòng)投入，而用手動(dòng)投入即可。 （3）Ⅲ類負(fù)荷：一般與生產(chǎn)工藝過(guò)程無(wú)直接關(guān)系，即便較長(zhǎng)時(shí)間停電，也不會(huì)直接影響到正常運(yùn)行，如油處理設(shè)施及中央修配廠等負(fù)荷，這類負(fù)荷允許只有一個(gè)電源，在有條件情況下也設(shè)有備用電源，但沒(méi)有備用設(shè)備。 表3-1火力發(fā)電廠主要廠用電負(fù)荷及其分類表 分 類 名稱 負(fù)荷類別 運(yùn)行方式 備注 鍋 爐 負(fù) 荷 引風(fēng)機(jī) Ⅰ類 經(jīng)常、連續(xù) 送風(fēng)機(jī) Ⅰ類 經(jīng)常、連續(xù)

42、 二次風(fēng)機(jī) Ⅰ類 經(jīng)常、連續(xù) 空氣預(yù)熱器 Ⅰ類 經(jīng)常、連續(xù) 爐水循環(huán)泵 Ⅰ類 經(jīng)常、連續(xù) 磨煤機(jī) Ⅰ類、Ⅱ類 經(jīng)常、連續(xù) 儲(chǔ)庫(kù)式制粉系統(tǒng)為Ⅱ類 給煤機(jī) Ⅰ類、Ⅱ類 經(jīng)常、連續(xù) 儲(chǔ)庫(kù)式制粉系統(tǒng)為Ⅱ類 排粉機(jī) Ⅰ類、Ⅱ類 不經(jīng)常、連續(xù) 儲(chǔ)庫(kù)式制粉系統(tǒng)為Ⅱ類 給粉機(jī) Ⅰ類、Ⅱ類 不經(jīng)常、連續(xù) 儲(chǔ)庫(kù)式制粉系統(tǒng)為Ⅱ類 1廠用負(fù)荷的計(jì)算方法 廠用負(fù)荷的計(jì)算常采取“換算系數(shù)法”： S——廠用分段母線上的計(jì)算負(fù)荷，kVA P——電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率kW； K——換算系數(shù)（具體取值參見(jiàn)下表） 表3-2換算系數(shù) 機(jī)組容量（MW） ≤125 ≥200 機(jī)組

43、容量（MW） ≤125 ≥200 給水泵及循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī) 1.0 1.0 其它高壓電動(dòng)機(jī) 0.8 0.85 凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī) 0.8 1.0 其它低壓電動(dòng)機(jī) 0.8 0.7 3.6 廠用變壓器的選取 電力變壓器（文字符號(hào)為T(mén)或者TM），根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)界定，凡是三相變壓器的額定容量在5k VA及以上，單相的在1k VA及以上的輸變電用變壓器，均稱為電力變壓器。電力變壓器是發(fā)電廠和變電所中重要的一次設(shè)備之一，隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的提高和規(guī)模的擴(kuò)大，電壓升壓和降壓的層次增多，系統(tǒng)中變壓器的總?cè)萘恳堰_(dá)發(fā)電容量的7~10倍?？梢?jiàn)，電力變壓器的運(yùn)行時(shí)電力生產(chǎn)中非常重要的環(huán)節(jié)。 主變壓器在電氣設(shè)

44、備投資中所占的比例較大，同時(shí)與之相適應(yīng)的配電裝置，特別是大容量、高電壓的配電裝置的投資也很大。因此，主變壓器的選擇對(duì)發(fā)電廠、變電所的技術(shù)影響很大。 變壓器選取的基本原則與應(yīng)考慮的因素 （1）變壓器、原副邊額定電壓應(yīng)分別與引接點(diǎn)與廠用電系統(tǒng)的額定電壓相適應(yīng)。 （2）連接組別的選取，應(yīng)使同一電壓等級(jí)（高壓或低壓）的廠用工作、備用變壓器輸出電壓的相位一致。 （3）阻抗電壓及調(diào)壓方式的選取，應(yīng)使在引接點(diǎn)電壓及廠用電負(fù)荷正常波動(dòng)范圍內(nèi)，廠用電各級(jí)母線的電壓偏移不超過(guò)額定電壓的5%。 （4）變壓器的容量必須保證廠用機(jī)械及設(shè)備能從電源獲得足夠的功率。 廠用變壓器三相雙繞組固體澆注式無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓銅芯

45、干式變壓器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下； 暗備用接線的變壓器負(fù)荷計(jì)算時(shí)，不僅要計(jì)算兩個(gè)不同PC半段的容量，還應(yīng)考慮兩個(gè)半段與在一起時(shí)的負(fù)荷容量，因?yàn)閮蓚€(gè)半段連接的是一臺(tái)機(jī)組的兩臺(tái) 互為備用的輔機(jī)負(fù)荷。因此，計(jì)算一臺(tái)變壓器容量時(shí)，為兩個(gè)半段負(fù)荷容量之與，扣除重復(fù)負(fù)荷容量。 其它低壓廠用變壓器的選取方法與之類似，都選取型號(hào)為SCB10-X/10的三相雙繞組固體澆注式無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓銅芯干式變壓器。特別的，為保證照明電壓的質(zhì)量，照明變壓器選取SCZB10-500/10型三相雙繞組固體澆注式有載調(diào)壓銅芯干式變壓器。 表3-310kv干式變壓器 型號(hào) 額定 容量 （kVA） 額定電壓（kV） 連接 組別

46、損耗（W） 空載電流（%） 阻抗電壓（%） 空載 負(fù)載 SCB10-1700/10 1700 10.522.5%/0.4kV D，yn11 2140 10200 0.6 6 SCB10-2000/10 2000 10.522.5%/0.4kV D，yn11 2400 12700 0.4 6 4 最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算 4.1 各回路最大持續(xù)工作電流 電氣設(shè)備的額定電流 I N 應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流I g.max。根據(jù)公式能夠計(jì)算出各回路最大持續(xù)工作電流。 （4.1） 其中：Smax 為所統(tǒng)計(jì)各電壓側(cè)負(fù)荷容量，Un 為各電壓級(jí)額定電壓。

47、 4.2 短路電流計(jì)算的主要目的 電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算的主要目的有: （1）選取導(dǎo)體與電氣設(shè)備； （2）電氣主接線的比較與選??； （3）選取繼電保護(hù)裝置與整定計(jì)算； （4）驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓與跨步電壓； （5）分析送電線路對(duì)通訊設(shè)施的影響。 本次設(shè)計(jì)，進(jìn)行短路電流計(jì)算主要是為了導(dǎo)體與電氣設(shè)備的選擇。 4.3 一般規(guī)定 4.3.1 計(jì)算的假定條件 短路電流實(shí)用計(jì)算中，作如下假設(shè)： （1）正常工作時(shí)三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行。 （2）系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)都在額定負(fù)荷下運(yùn)行。 （3）短路發(fā)生在短路電流最大的瞬間。 （4）非無(wú)限大容量電源供電時(shí)，發(fā)電機(jī)的等值電抗為 。 （5）發(fā)電機(jī)

48、電動(dòng)勢(shì)均采取次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì) ，且同相位。認(rèn)為 在短路瞬間不變，即 。 （6）短路點(diǎn)以外的負(fù)荷能夠去掉，當(dāng)短路點(diǎn)附近有大容量電動(dòng)機(jī)時(shí)，則要計(jì)及電動(dòng)機(jī)反饋電流的影響。 （7）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗。 （8）忽略線路對(duì)地電容與變壓器的勵(lì)磁支路，計(jì)算110kV及以上高壓電網(wǎng)時(shí)，忽略線路電阻的影響，只計(jì)電抗。 4.3.2 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。但不考慮在切換過(guò)程中可能短時(shí)并列運(yùn)行的接線方式(如切換廠用變壓器時(shí)的短時(shí)并列)。 4.3.3 短路類型 一般按三相短路計(jì)算。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嚴(yán)

49、重時(shí)，則應(yīng)按最嚴(yán)重的情況計(jì)算。在本設(shè)計(jì)的電氣主系統(tǒng)中，由于發(fā)電機(jī)出口采取分相封閉母線，故障幾率小，所以運(yùn)行可靠性高，及不可能出現(xiàn)比三相短路更為嚴(yán)重的短路類型，所以只需計(jì)算三相短路電流。 4.3.4 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(guò)各支路的短路電流將隨著短路點(diǎn)的位置不同而不同。校驗(yàn)電器與載流導(dǎo)體時(shí)，必須確定電氣設(shè)備與載流導(dǎo)體處于最嚴(yán)重情況的短路點(diǎn)，使通過(guò)的短路電流校驗(yàn)值為最大。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)系的出線斷路器與發(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(guò)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)采取該斷

50、路器向備用母線充電時(shí)，備用母線故障流過(guò)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。 當(dāng)10KV廠用母線短路時(shí)，如果高備變代替其中一臺(tái)廠高變工作，流經(jīng)廠高變與高備變的短路電流，要經(jīng)過(guò)計(jì)算才能比較大小。 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)與高備變分裂繞組一側(cè)。 4.4 短路電流計(jì)算步驟 實(shí)用計(jì)算中，用運(yùn)算曲線法計(jì)算短路電流的具體步驟： （1）選取短路計(jì)算點(diǎn)； （2）系統(tǒng)元件參數(shù)計(jì)算(標(biāo)么制)，取

51、基準(zhǔn)容量 ，基準(zhǔn)電壓 (各級(jí)平均額定電壓)，按平均額定電壓之比計(jì)算元件電抗的標(biāo)么值； （3）對(duì)電動(dòng)勢(shì)、負(fù)荷的簡(jiǎn)化，取各發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì) ，電抗用次暫時(shí)態(tài)電抗 表示，略去非短路點(diǎn)的負(fù)荷，只計(jì)短路點(diǎn)附近大容量電動(dòng)機(jī)的反饋電流； （4）繪出等值網(wǎng)絡(luò)，并將各元件電抗統(tǒng)一編號(hào)； （5）網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)，在離短路點(diǎn)的電氣距離很近時(shí)，可將同一類型的發(fā)電機(jī)進(jìn)行合并，但無(wú)限大容量電源應(yīng)單獨(dú)考慮； （6）求轉(zhuǎn)移電抗 (分別是等值電源與無(wú)限大容量電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗)； （7）求計(jì)算電抗 ，即將前面求出各等值電源的轉(zhuǎn)移電抗按各相應(yīng)等值電源的容量進(jìn)行歸算； （8）由計(jì)算電抗分別查出0、2、4s時(shí)各等值電源供出

52、的三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)么值 ，由無(wú)限大容量電源供給的三相短路電流不衰減，其周期分量有效值的標(biāo)么值 ； （9）計(jì)算短路電流周期分量有值 、 、 ； （10）計(jì)算短路的沖擊電流 。 4.5 計(jì)算公式 4.5.1 元件參數(shù)計(jì)算 1.發(fā)電機(jī) （4.2） 式中——發(fā)電機(jī)電抗標(biāo)么值； ——發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗； ——基準(zhǔn)容量(一般取100或1000)， ； ——發(fā)電機(jī)的額定容量， 。 2.雙繞組變壓器 （4.3） 式中——變壓器電抗標(biāo)么值； ——變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)或阻抗電壓百分?jǐn)?shù)，%； ——變壓器額定容量，MV?A。 3.分裂繞組變壓器 （4.4） 式中——分裂

53、變壓器高壓繞組與一個(gè)低壓繞組間的電抗標(biāo)么值； ——分裂變壓器半穿越電抗百分?jǐn)?shù)，%； ——分裂分壓器的額定容量。 4.5.2 網(wǎng)絡(luò)變換 1.兩支路有源網(wǎng)絡(luò)等值變換 （4.5） 式中——合并后的等值電源 ——合并后的等值電抗 (a) 變換前的網(wǎng)絡(luò)(b)變換后的網(wǎng)絡(luò) 圖4.1 網(wǎng)絡(luò)變換圖 2.Y/Δ等值變換 Y/Δ網(wǎng)絡(luò)變換如圖4.2所示： (a) Y形網(wǎng)絡(luò)(b) Δ形網(wǎng)絡(luò) 圖4.2 網(wǎng)絡(luò)變換圖 Y/Δ變換 （4.6） Δ/ Y變換 （4.7） 4.5.3 計(jì)算電抗 （4.8） …… 式中、 …——等值電源1、2…短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗 、

54、 …——等值電源1、2…的額定容量， 。 4.5.4 短路點(diǎn)短路電流周期分量有效值的計(jì)算 （4.9） 其中 …… 式中——短路點(diǎn)k所在電壓級(jí)的平均額定電壓，kV； 、 ——?dú)w算至短路點(diǎn)電壓級(jí)各等值電源的額定電流，kA。 4.5.5 短路的沖擊電流 （4.10） 式中——起始次暫態(tài)電流； ——沖擊系數(shù)，一般取1.8。 4.6 短路電流計(jì)算 4.6.1 短路電流計(jì)算接線圖 為了進(jìn)行短路電流計(jì)算，根據(jù)第一部分的說(shuō)明分析，現(xiàn)將電氣主接圖化簡(jiǎn)，如圖4.3所示。圖中各元件的技術(shù)數(shù)據(jù)已標(biāo)出，線路電壓采取平均額定電壓，4個(gè)短路點(diǎn)也已確定，且均為三相短路。 圖4.3短路電

55、流計(jì)算接線圖 4.6.2 參數(shù)計(jì)算 視系統(tǒng)為無(wú)限大容量電源，即，已經(jīng)500kV母線與系統(tǒng)聯(lián)系的電抗標(biāo)么值 。取基準(zhǔn)容量 ， ，計(jì)算各元件電抗的標(biāo)么值 取 ，并將各元件電抗編號(hào)，做出等值網(wǎng)絡(luò)如下圖4.4所示。這是純電抗等值網(wǎng)絡(luò)，圖中電抗值前的 均已略去，并將電抗下標(biāo)“*”也略去，相應(yīng)的運(yùn)算以實(shí)數(shù)運(yùn)算。 圖4.4 短路電流計(jì)算等值網(wǎng)絡(luò) 4.6.3 500kV母線短路(k1) 1.網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn) 等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)及進(jìn)一步化簡(jiǎn)分別如圖3.5(a)與(b)所示。發(fā)電機(jī)G1與G2合并，合并后的等值機(jī)G對(duì)短路點(diǎn)的等值電抗為 (a)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)(b)進(jìn)一步化簡(jiǎn) 圖4.5等值網(wǎng)絡(luò)

56、化簡(jiǎn) 2.短路電流周期分量有效值 系統(tǒng)供給的短路電流不衰減，其周期分量有效值 標(biāo)么值 有效值 等值機(jī)G對(duì)短路點(diǎn)K1的計(jì)算電抗為 查附圖的運(yùn)算曲線，可得 ， ， 歸算至短路點(diǎn)處電壓級(jí)等值機(jī)G的額定電流為 于是短路點(diǎn)K1的不同時(shí)刻三相短路電流周期分量有效值分別為 3.短路的沖擊電流 4.6.4 700MW發(fā)電機(jī)出口短路(k2) 1.網(wǎng)絡(luò)化間 將圖3.4的等值網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn)及進(jìn)一步化簡(jiǎn)分別如圖4.6(a)與(b)所示。 等值電抗 為 2.短路電流周期分量有效值 系統(tǒng)S與發(fā)電機(jī)G2對(duì)短路點(diǎn)K2的轉(zhuǎn)移(利用星—三角變換)分別為 (a)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)(b)進(jìn)一

57、步化簡(jiǎn) 圖4.6等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn) 發(fā)電機(jī)G1和G2對(duì)短路點(diǎn)K2的計(jì)算電抗分別為 根據(jù)運(yùn)算曲線，分別查t為0、2、4s時(shí)，發(fā)電機(jī)G1和G2供給的短路電流周期分量有效值的標(biāo)么值 由系統(tǒng)供給的短路電流周期分量不衰減，其有效值的標(biāo)么值為 固有效值 ， 歸算至短路點(diǎn)處電壓級(jí)G1和G2的額定電流為 于是短路點(diǎn)K2不同時(shí)刻短路電流周期分量的有效值分別為 3.短路的沖擊電流 4.6.5 廠用高壓工作變壓器10kV一段短路(k3) 1.網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn) 等值網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn)，如圖4.7所示。 圖4.7 等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn) 其中 2.求解電流及電抗 將圖進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變換，如圖4.8(a)所示。令各等值

58、電源電動(dòng)勢(shì)均為0，在短路點(diǎn)K3加電動(dòng)勢(shì) 變?yōu)榈戎稻W(wǎng)絡(luò)圖4.8(b)。 在此圖中使 為單位電流，則有 ， (a)網(wǎng)絡(luò)圖(b)等值網(wǎng)絡(luò)圖 圖4.8網(wǎng)絡(luò)圖 ， 根據(jù)電流分布的定義，各電源支的電流分布為 系統(tǒng) 發(fā)電機(jī)G2 發(fā)電機(jī)G1 對(duì)電流分布系數(shù)驗(yàn)算 可見(jiàn)計(jì)算結(jié)果正確。 短路回路的總等值電抗為 從而得各電源對(duì)短路點(diǎn)轉(zhuǎn)移電抗為 系統(tǒng) 發(fā)電機(jī)G1 發(fā)電機(jī)G2 3.短路電流周期分量有效值 發(fā)電機(jī)G1和G2對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗分別為 由于 、 均大于3.45，表示發(fā)電機(jī)G1和G2供給的短路電流周期分量不衰減，其標(biāo)么值可分別用下式計(jì)算 ， 系統(tǒng)供給短路電

59、流周期分量有效值的標(biāo)么值為 歸算至短路點(diǎn)處電壓級(jí)各發(fā)電機(jī)的額定電流為 基準(zhǔn)電流 由于各電源供給的短路電流周期分量均不衰減，固短路點(diǎn)短路電流周期分量有效值為 4.短路的沖擊電流 4.6.6 備用/啟動(dòng)變壓器10kV一端短路(k4) 1.網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn) 將圖4.4的等值網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn)及進(jìn)一步化簡(jiǎn)分別如圖4.9(a)和(b)所示，發(fā)電機(jī)G1和G2合并后的等值機(jī)G對(duì)短路點(diǎn)的等值電抗為 (a)網(wǎng)絡(luò)圖(b)等值網(wǎng)絡(luò)圖 圖4.9等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn) 2.短路電流周期分量有效值 各等值電源對(duì)短的轉(zhuǎn)移電抗(利用星—三角變換公式)為 系統(tǒng) 等值發(fā)電機(jī)G 等值機(jī)G對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電

60、抗為 由于 ，表示等值發(fā)電機(jī)G供給的短路電流周期分量不衰減，其有效值的標(biāo)么值可用下式計(jì)算 系統(tǒng)供給的短路電流周期分量不衰減，其有效值的標(biāo)么值為 歸算至短路點(diǎn)處電壓級(jí)等值機(jī)G的額定電流為 基準(zhǔn)電流 由于各等值電源供給的短路電流周期分量均不衰減，固短路點(diǎn)的短路電流周期分量有效值為 1.短路的沖擊電流 計(jì)算結(jié)果列表 將以上三相短路電流的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行整理，如附表所示。 附表4-1 k1～k2點(diǎn)三相短路電流計(jì)算結(jié)果 短路點(diǎn)編號(hào) 短路點(diǎn)位置 不同時(shí)刻短路電流周期分量有效值(kA) 短路的沖擊電流 (kA) K1 500kV母線

61、10.26 8.85 8.90 26.16 K2 700MW發(fā)電機(jī)出口 184.59 136.46 135.89 470.70 K3 高廠變低壓側(cè) 24.35 24.35 24.35 62.00 K4 高備變低壓側(cè) 19.48 19.48 19.48 49.67 5 電氣設(shè)備和導(dǎo)體的選擇 5.1 電氣設(shè)備選擇的一般原則 盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用與工作條件并不一樣，具體選取方法也不完全相同，但對(duì)它們的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選取，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)熱穩(wěn)定與動(dòng)穩(wěn)定。 5.1.1 按正常工作條件選擇 1.額定電壓 電氣設(shè)備所在電

62、網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，有時(shí)會(huì)高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設(shè)備允許的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。通常，規(guī)定一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的1.1～1.15倍，而電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓波動(dòng)，一般不超過(guò)電網(wǎng)額定電壓的1.15倍。因此，在選取電氣設(shè)備時(shí)，一般可按電氣設(shè)備的額定電壓 不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓 的條件選取，即 ≥（5.1） 2.額定電流 電氣設(shè)備的額定電流 是指在額定環(huán)境溫度 下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流。 應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流 ，即 ≥（5.2） 由于發(fā)電機(jī)與變壓器在電壓降低5%時(shí)，出力保持不變，故其

63、相應(yīng)回路的 應(yīng)為發(fā)電機(jī)與變壓器的額定電流的1.05倍；若變壓器有可能過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)， 應(yīng)按過(guò)負(fù)荷確定(1.3～2倍變壓器額定電流)。 3.環(huán)境條件對(duì)設(shè)備選擇的影響 (1) 海拔高度的影響 當(dāng)?shù)貐^(qū)海拔超過(guò)制造廠家的規(guī)定值時(shí)，由于大氣壓力、空氣密度與溫度相應(yīng)減少，使空氣間隙與外絕緣的放電特性下降。一般非高原型的電氣設(shè)備使用環(huán)境的海拔高度不超過(guò)1000m，當(dāng)海拔在1000～3500m范圍內(nèi)，若海拔比制造廠家規(guī)定值每升高100m，則電氣設(shè)備允許最高工作電壓要下降1%。 (2) 溫度的影響 電氣設(shè)備的額定電流是指在基準(zhǔn)環(huán)境溫度下，允許長(zhǎng)期通過(guò)的是最大工作電流。我國(guó)生產(chǎn)的電氣設(shè)備一般使用的額定環(huán)境

64、溫度 ，如周?chē)h(huán)境溫度高于 （但≤ ）時(shí)，其允許電流一般可按每增高 ，額定電流可增加0.5%，但其最大電流不得超過(guò)額定電流的20%。 5.1.2 按短路狀態(tài)校驗(yàn) 1.短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 短路電流通過(guò)電器時(shí)，電氣設(shè)備各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過(guò)允許值，即滿足熱穩(wěn)定的條件 ≥（5.3） 式中——短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)， ； 、 ——電氣設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)電流和時(shí)間，kA、s。 其中（5.4） （5.5） （5.6） 式中——短路的計(jì)算時(shí)間，s ——繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，一般取后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間3.9s； ——斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間，s； ——斷路器固有分閘時(shí)間，SF6斷路器一

65、般為0.03s； ——斷路器開(kāi)斷時(shí)電弧持續(xù)時(shí)間，約為0.02～0.04s； 可見(jiàn)，短路的計(jì)算時(shí)間 最大為3.97s，所以進(jìn)行短路的熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí)，一般取 均會(huì)滿足要求。 2.電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn) 電動(dòng)力穩(wěn)定是電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，亦稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為 ≥ 或 ≥（5.7） 下列幾種情況可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定： （1）用熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備，其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證，固可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。 （2）采用有限流電阻的熔斷器保護(hù)的設(shè)備，可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。 （3）裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電氣設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定。 5.2 500kV高壓設(shè)備的選擇 5.2.1 高壓斷路

66、器的選擇 本次采用的主變2臺(tái)，型號(hào)為ODFs一334000/500，500 kV為3/2接線接線，兩組母線通過(guò)4串?dāng)嗦菲飨噙B，而進(jìn)出線不設(shè)斷路器，所以高壓側(cè)共需12臺(tái)斷路器。斷路器的選取應(yīng)在各種合理的運(yùn)行方式下，按流過(guò)斷路器的長(zhǎng)期工作電流與短路電流最大的一臺(tái)進(jìn)行選取。 1.種類與型式的選取 高壓斷路器根據(jù)滅弧介質(zhì)不同，可分為少油斷路器、壓縮空氣斷路器、真空斷路器與六氟化硫SF6斷路器四種。其中SF6斷路器有斷口耐壓高、滅弧能力強(qiáng)、開(kāi)斷性能好、無(wú)噪聲與干擾、制作精度高與密封性能好、體積與面積小等特點(diǎn)，而且維護(hù)工作量小、檢修周期長(zhǎng)與壽命長(zhǎng)，目前SF6斷路器已被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)。所以為滿足可靠性的要求，本設(shè)計(jì)選用戶外瓷柱式SF6斷路器。 2.額定電壓和電流的選擇 ≥ ， ≥（5.8） 式中、 ——分別為電氣設(shè)備與電網(wǎng)的額定電壓，kV； 、 ——分別為電氣設(shè)備的額定電流與電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流，A。 3.開(kāi)斷電流的選取 高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流 ，不應(yīng)小于實(shí)際開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量 。但當(dāng)斷路器的 較系統(tǒng)短路電流大很多時(shí)，可簡(jiǎn)化計(jì)算，即 ≥（5.9） 由