發(fā)電廠電氣部分課程設計--2x600mw火力發(fā)電廠電氣部分初步設計

1、<p>　　發(fā)電廠電氣部分課程設計</p><p>　　題目火力發(fā)電廠電氣部分初步設計</p><p>　　所學專業(yè)：電氣工程及其自動化</p><p>　　班 級： 電氣工程1401 </p><p>　　發(fā)電廠電氣部分課程設計任務書</p><p>　　題目：2X600MW火力發(fā)電廠電氣部分初

2、步設計</p><p><b>　　原始資料：</b></p><p><b>　　1. 發(fā)電廠情況</b></p><p>　　裝機兩臺，容量2X600MW，發(fā)電機額定電壓20KV，cosφ=0.9，機組年利用小時數(shù)6500h，廠用電率5.5% ，發(fā)電機主保護時間0.05s，后備保護時間3.8s，環(huán)境條件可不考慮。<

3、;/p><p>　　2. 接入電力系統(tǒng)情況</p><p>　　發(fā)電廠除廠用電外， 剩余功率送入330kV電力系統(tǒng)，架空線路4回，系統(tǒng)容量6800MW，通過并網斷路器的最大短路電流： </p><p>　　3、附近有110kV電源</p><p><b>　　設計內容：</b></p><

4、p>　　1、發(fā)電機和變壓器的選擇</p><p>　　（1）發(fā)電機型號、容量、臺數(shù)、參數(shù)的選擇</p><p>　?。? )主變壓器，廠用變壓器，啟動/備用變壓器型號、容量、臺數(shù)、參數(shù)的選擇</p><p><b>　　2、電氣主接線設計</b></p><p>　?。? )電氣主接線方案比較</p>

5、<p>　?。?）電氣主接線方案確定</p><p>　　（3）廠用電主接線設計</p><p>　　3、主要電器設備選擇與校驗</p><p>　　（1）斷路器的選擇與校驗</p><p>　?。?）隔離開關的選擇與校驗</p><p>　?。?）電壓互感器的選擇</p><p>

6、　?。?）電流互感器的選擇</p><p>　?。?）高壓熔斷器的選擇</p><p><b>　?。?）避雷器的選擇</b></p><p>　?。?）發(fā)電機出口導體及封閉母線的選擇</p><p>　　4、發(fā)電廠電氣部分主接線圖一張</p><p><b>　　摘 要</b&

7、gt;</p><p>　　本設計為 600MW火力發(fā)電廠電氣部分初步設計，主要分為兩部分，設計說明書和設計主接線圖。設計說明書主要陳述了火電廠電氣主接線方案設計方案。確定了發(fā)電機、主變、啟動變的選型；根據給出的短路電流和設備參數(shù)對斷路器、隔離開關等電氣設備進行選型和校驗；用計算機繪制600MW火力發(fā)電廠電氣主接線圖。</p><p>　　本設計中對變壓器以及開關電器等電氣元件的選型均考慮

8、了經濟性、技術先進性、環(huán)保等因素，且設計中做了市場調查。</p><p>　　關鍵詞：發(fā)電機 變壓器 斷路器 主接線 </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This design is the preliminary design of the electrical part of 600MW th

9、ermal power plant. It is mainly divided into two parts, the design instructions and the main wiring diagram. The design specification mainly states the design scheme of main electrical wiring scheme in thermal power plan

10、t. Selection of generator, transformer, starting; according to the short-circuit current and the parameters of equipment selection and calibration of the circuit breaker, isolating switch and other electrical</p>

11、<p>　　In the design, the selection of electrical components such as transformers and switch electrical appliances has been taken into account in the aspects of economy, advanced technology, environmental protection

12、and so on, and the market survey has been done in the design.</p><p>　　Key words: generator transformer circuit breaker main connection</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p&g

13、t;　　1.1 發(fā)電廠電氣部分國內外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　1987年，全國電力裝機容量邁上1億千瓦臺階；1995年突破2億千瓦；到2000年底，全國電力裝機容量已達3.19億千瓦。從1949年到改革開放前的1978我國電力裝機由185萬千瓦增加到5712萬千瓦，增長了29.9倍；年發(fā)電量由43億千瓦時增加到2566億千瓦時，增長了58.7倍。而從1978年到二十世紀末，我國電力裝機和年發(fā)電量又分別

14、增長了4.58和4.33倍。</p><p>　　目前發(fā)達國家電力技術發(fā)展比較成熟，都已經走向輸電超高壓化，變電所值班無人化，繼電保護智能化等。而我國電力行業(yè)發(fā)展雖有了明顯的進步，但與許多國家相比發(fā)展進度還比較遲緩，有許多的漏洞和問題。我國現(xiàn)在所設計的常規(guī)變電所最突出的問題是設備落后，結構不合理，占地多，投資大，損耗高，效率低，尤其是在一次開關和二次設備造型問題上，從發(fā)展的觀點來看，將越來越不適應我國城市和農村發(fā)

15、展的要求。所以，這就需要我們新一代的接班人努力研究、開拓創(chuàng)新，將問題減少，使我國電力技術的發(fā)展走向世界的前列[1]。</p><p>　　我選擇設計本課題，是對自己已學知識的整理和進一步的理解、認識，學習和掌握變電所電氣部分設計的基本方法培養(yǎng)獨立分析和解決問題的工作能力及實際工程設計的基本技能。同時也是大學幾年所學的有關理論知識，結合相關的參考資料，對所有知識的一次綜合運用，把理論知識和實踐相結合，根據國家電力行

16、業(yè)相關規(guī)范，開拓新思維，總結和反映大學的收獲，也起一個很好的見證。</p><p>　　1.2 原始資料及分析</p><p>　　1.2.1 原始資料 </p><p><b>　　（1）發(fā)電廠情況</b></p><p>　　裝機兩臺，容量2x600MW，發(fā)電機額定電壓20KV，，機組年利用小時數(shù)6500h，廠用

17、電率5.5% ，發(fā)電機主保護時間0.05s，后備保護時間3.8s，環(huán)境條件可不考慮。</p><p>　?。?）接入電力系統(tǒng)情況</p><p>　　發(fā)電廠除廠用電外，剩余功率送入330KV電力系統(tǒng)，架空線路4回，系統(tǒng)容量6800MW，通過并網斷路器的最大短路電流：</p><p>　?。?）附近有110kV電源接入電力系統(tǒng)情況</p><p&g

18、t;　　1.2.2 對原始資料的分析</p><p>　　根據發(fā)電廠的情況可知，裝機容量為2×600MW。該火電廠年利用小時數(shù)6500h，因此，在電力系統(tǒng)中將主要擔任基荷。裝機容量是系統(tǒng)容量6800MW的17.6%，所以在電力系統(tǒng)中是重要發(fā)電廠。從而該廠主接線設計務必著重考慮其可靠性。擬采用單元接線形式，不設發(fā)電機出口斷路器，有利于節(jié)省投資及簡化配電裝置布置，提高可靠性。當配電裝置連接元件總數(shù)在6個及

19、以上時，通常都采用一臺半斷路器接線或雙母線分段帶旁母的接線方式。</p><p>　　第2章 發(fā)電機和主變壓器的選擇</p><p>　　2.1 發(fā)電機型號、容量、臺數(shù)、參數(shù)的選擇</p><p>　　設計電廠共安裝2臺600MW汽輪發(fā)電機組，總容量為1200MW，總體一次設采用哈爾濱電機廠的QFSN-600-2-22B汽輪機。該發(fā)電機為水氫氫冷卻方式，即：定子

20、繞組水內冷，轉子繞組和定子主出線氫內冷，鐵心軸向氫冷。[1]</p><p>　　根據原始資料可選發(fā)電機型號如表2-1所示：</p><p>　　表2-1 發(fā)電機主要參數(shù)</p><p><b>　　2.2主變壓器選擇</b></p><p>　　主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件

21、等因素。由于大型變壓器隨著容量的增大，尺寸和重量也增大。</p><p>　　2.2.1變壓器的結構</p><p>　　所以當發(fā)電廠與系統(tǒng)連接的電壓等級為330kV時，600MW機組單元連接的主變壓器綜合考慮運輸和制造條件，經技術經濟比較，可采用單相組成的三相變壓器。</p><p>　　采用單相變壓器時,由于備用單相變壓器一次性投資大,利用率不高,故應綜合考慮系

22、統(tǒng)要求、設備質量以及按變壓器故障率引起的停電損失費用等因素，確定是否裝設備用單相變壓器。若確需裝設，可按地區(qū)（運輸條件允許）或同一電廠2～3組的單相變壓器（容量、變比與阻抗均相同），合設一臺備用單相變壓器考慮。[2]</p><p>　　2.2.2繞組數(shù)與結構</p><p>　　電力變壓器按每相的繞組數(shù)分為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式；按電磁結構分為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組

23、分裂式等型式。</p><p>　　容量為200MW以上大機組都采用與雙繞組變壓器成單元接線，而不于三繞組變壓器組成單元接線。這是由于機組容量大，其額定電流及短路電流都很大，發(fā)電機出口斷路器制造困難，價格昂貴，且對供電可靠性要求較高，所以，一般在發(fā)電機回路及廠用分支回路均采用分相封閉母線，而封閉母線回路中一般不裝高斷路器和隔離開關。</p><p>　　2.2.3繞組接線組別</p&

24、gt;<p>　　變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星形“Y”和三角形“d”兩種。而在發(fā)電廠中，一般考慮系統(tǒng)或機組的同步并列要求以及限制3次諧波對電源的影響等因素，主變壓器接線組別一般都選用YN，d11常規(guī)接線。</p><p>　　全星形接線變壓器用于中性點不接地系統(tǒng)時，3次諧波無通路，將引起正弦波電壓畸變，并對通信設備發(fā)生干擾，同時對

25、繼電保護整定的準確度和靈敏度均有影響。在我國，全星形接線變壓器均為自耦變壓器，電壓變比多為220/110/35、330/220/35、330/110/35、500/220/110kV，由于500、330、220、110kV均系中性點直接接地系統(tǒng)，系統(tǒng)的零序阻抗較小，所以自耦變壓器設置三角形繞組用以對線路3次諧波的分流作用已顯得不十分必要。</p><p><b>　　2.2.4調壓方式</b>

26、;</p><p>　　調壓是通過變壓器的分接開關切換，改變變壓器高壓側繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實現(xiàn)電壓的調整。切換方式有兩種：一種是不帶電切換，稱為無激磁調壓，調整范圍通常在以內；另一種是帶負荷切換，稱為有載調壓，調整范圍可達，但結構復雜、價格昂貴。</p><p><b>　　2.2.5冷卻方法</b></p><p>　　電力變壓器的冷

27、卻方式隨變壓器型式和容量不同而異，一般有自然風冷卻、強迫風冷卻、強迫循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)風冷卻、強迫油循環(huán)導向冷卻。大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷卻，在發(fā)電廠水源充足的情況下，為壓縮占地面積，也可采用強迫油循環(huán)水冷卻。強迫油循環(huán)水冷卻的散熱效率高，節(jié)省材料，減小變壓器本體尺寸，但要一套水冷卻系統(tǒng)和有關附件，在冷卻器中，油與水不是直接接觸，在設計時和運行中，以防止萬一產生泄漏時，水不至于進入變壓器內，嚴重地影響油的絕緣性能，故對冷卻

28、器的密封性能要求較高。</p><p>　　2.2.6容量和臺數(shù)的確定</p><p>　　主變壓器的容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結構。如果變壓器容量選得過大、臺數(shù)過多，不僅增加投資，增大占地面積，而且也增加了運行電能損耗，設備未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，將可能“封鎖”發(fā)電機剩余功率的輸出，這在技術上是不合理的，因為每千瓦的發(fā)電設備投資遠大于每千瓦的變電設備投資。為此，

29、必須合理地選擇變壓器。</p><p>　　對單元接線的變壓器,其容量應按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有的裕度來確定，即</p><p>　　變壓器的容量： （2-1）</p><p>　　式中：為變壓器的計算容量MV；為發(fā)電機的額定功率kW；為發(fā)電機的廠用電率為5.5%；發(fā)電機的功率因數(shù)

30、為。</p><p>　　由于本工程采用發(fā)電機變壓器單元接線，主變壓器容量一般按變電所建成后5～10年的規(guī)劃負荷來進行選擇，并適當考慮遠期10～20年的負荷發(fā)展。根據DL5000—2000《火力發(fā)電廠設計技術規(guī)定》：“主變壓器的容量可按發(fā)電機的最大連續(xù)容量扣除一臺廠用變壓器的計算負荷后留有10%的裕度選擇。</p><p>　　參見《GBT_6451-2008_三相油浸式電力變壓器技術參數(shù)

31、和要求》[3]規(guī)定，主變壓器容量選擇720MVA可以滿足要求?？紤]到運輸條件的限制主變壓器選用三相雙繞組強迫油循環(huán)風冷銅線圈720MVA無勵磁調壓電力變壓器，電壓變比330 ±2×2.5%/22kV，連接組標號：YN，d11,空載損耗360kW，負載損耗1620kW，空載電流0.15%，阻抗電壓16%。主變壓器SFP10-720000/330主要技術參數(shù)如表2-2所示。</p><p>　　表

32、2-2 主變壓器主要技術參數(shù)</p><p>　　2.3發(fā)電廠廠用變壓器選擇</p><p>　　廠用變壓器選擇的基本原則和應考慮的因素：</p><p>　　（1）變壓器原、副邊額定電壓應分別與引接點和廠用電系統(tǒng)的額定電壓相適應。</p><p>　?。?）連接組別的選擇，宜使用同一電壓級的廠用電工作、別用變壓器輸出電壓的相位一致。<

33、;/p><p>　?。?）阻抗電壓及調整型式的選擇，宜使在引接點電壓及廠用電負荷正常被動范圍內，廠用電各級母線的電壓偏移不超過額定電壓的5%。</p><p>　?。?）變壓器的容量必須保證廠用機械及設備能從電源獲得足夠的功率。</p><p>　　2.3.1廠用變壓器的臺數(shù)選擇</p><p>　　根據資料：2×600MW機組的廠用電

34、率為5.5%。本廠每臺機組選用四段高壓母線，1臺高壓廠用電源包括工作電源和備用電源，兩者又各分為高、低壓兩部分。對單機容量在200MW及以上的發(fā)電廠還應考慮設置啟動電源和事故保安電源。廠用電源必須滿足供電可靠，且滿足各種工作狀態(tài)的需求。廠用電應盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障影響范圍，避免引起全廠停電事故，各機組廠用電系統(tǒng)應相互獨立，以保證一臺機組故障停運或其輔機發(fā)生電氣故障時，不影響其他機組正常工作。因為電廠有兩臺機組同時工作，考慮到供電的可

35、靠性，故每臺機組配置一臺高壓廠用變壓器和一臺公共變壓器，兩臺機組設一臺備用變壓器。</p><p>　　2.3.2廠用變壓器容量的選擇</p><p>　　確定廠用變壓器的容量，首先應先了解廠用負荷的特性。按照主機滿發(fā)的要求及廠用電母線按爐分段的原則，進行廠用變壓器的選擇。常用母線是按爐分段的，要確定廠用變壓器和電抗器的容量，首先列出該變壓器所供常用母線段上電動機容量和臺數(shù)，然后計算母線段

36、的計算負荷，即在正常情況下全廠發(fā)電機滿負荷運行時，各廠用母線段上最大負荷。</p><p>　　綜合電廠各大型電動機的工作時間不同，工作方式不同，無法正確掌握總的耗電量，已知廠用變壓器的容量略大于廠用電量，但本次設計提供的資料中給出了廠用電率，故廠用變壓器的容量可由式2-2求的。</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>

37、<b>　　帶入數(shù)據得</b></p><p>　　2.3.3 廠用變壓器型式的選擇</p><p><b>　?。?）相數(shù)的選擇</b></p><p>　　廠用電系統(tǒng)供電負荷絕大部分為三相電動機，故本次設計選用三相廠用變壓器。</p><p><b>　?。?）繞組數(shù)的選擇</b

38、></p><p>　　本次設計的工作變壓器選為分裂繞組變壓器，公用變壓器為雙卷變壓器。</p><p>　?。?）連接組別的確定</p><p>　　為保證常用電的供電穩(wěn)定性，并減少電流震蕩，一次側選用D型，本次設計的連接組別為Dyn1。</p><p><b>　?。?）結構形式選擇</b></p>

39、<p>　　因為發(fā)電機出口電壓為20kV，而常用高壓為6kV故需要一臺降壓變壓器。</p><p>　?。?）調壓方式的選擇</p><p>　　因為廠用電的供電要求靈活可靠，且變壓器容量較小，經濟成本較低，故可以采用有載調壓。</p><p>　　綜上所述，本次設計的高壓廠用變壓器選用三相油浸式風冷分裂繞組中性點經中阻接地的降壓變壓器，接線組別為Dy

40、n1。</p><p>　　根據以上條件選擇，確定采用型號為SFFZ-50000/20三繞組電力變壓器；高壓公用變壓器型號為SF-25000/20，高壓廠用備用變壓器型號為SFZ31500/2220；高壓廠用變壓器具體參數(shù)如下：</p><p>　　表2-3 高壓廠用變壓器參數(shù)</p><p>　　S：三相 F：風冷卻 Z：有載調壓</p><

41、p>　　2.2.4 備用變壓器選擇</p><p>　　每臺機組分別設置1臺高壓廠用無載調壓分裂變壓器，容量為68/34-34MVA。每臺高壓廠用工作變壓器設有6kV工作母線段。變壓器與開關柜之間采用小離相封閉母線相連。其中1臺廠變主要向公用和輔助系統(tǒng)負載供電，包括脫硫系統(tǒng)負荷、備用電動給水泵等。全廠不設6kV公用段。正常運行時全廠公用負荷由各機組6kV工作段供電。</p><p>

42、;　　第3章 電氣主接線設計</p><p>　　3.1 600MW機組電氣主接線基本接線形式</p><p>　　本節(jié)主要介紹裝有大容量（600MW及以上）汽輪發(fā)電機組的發(fā)電廠有關的基本主接線形式。</p><p>　　3.1.1雙母線接線</p><p>　?。?）一般雙母線接線</p><p>　　如圖3-1

43、所示，它具有兩組母線：工作母線Ⅰ和備用母線Ⅱ。每回進出線均經一組斷路器和兩組母線隔離開關分別接至兩組母線，兩組母線間通過母線聯(lián)絡斷路器QFc相連。有兩組母線后，使運行的可靠性和靈活性大為提高，其特點如下：</p><p>　　1）檢修任意一組母線時，不會停止對用戶的連續(xù)供電。例如，檢修母線Ⅰ時，可把全部電源和復合線路切換到母線Ⅱ上。</p><p>　　2）運行調度靈活，通過倒換操作可以實

44、現(xiàn)不同形式的運行方式。當母聯(lián)斷路器QFc閉合，進出線適當?shù)胤峙湓趦山M母線上，形成雙母線同時運行的狀態(tài)（相當于單母線分段的運行方式）。有時為了系統(tǒng)的需要，亦可將母聯(lián)斷路器斷開（處于熱備用狀態(tài)），兩組母線同時運行。這時該電廠相當于分裂成兩個電廠各自向系統(tǒng)送電。顯然，兩組母線同時運行的供電可靠性比只有一組母線運行時高。[1]</p><p>　　圖3-1 一般雙母線接線</p><p>　　（

45、2）雙母線帶旁路母線接線 </p><p>　　一般雙母線接線的主要缺點是，檢修線路斷路器會造成該回路停電。為了檢修線路斷路器時不致造成停電，可采用帶旁路母線的雙母線（應該注意的是旁路母線只為檢修斷路器時不中斷供電而設，它不能代替匯流母線），如圖3-2所示。在每一回路的線路側裝設一組隔離開關（旁路隔離開關）QS，接到旁路母線Ⅲ上，而旁路母線再經旁路斷路器和旁路隔離開關接到兩組母線上。圖3-2中設有專用的旁路斷路器

46、QF，要檢修某一線路的斷路器時，基本操作步驟：先合旁路斷路器兩側的隔離開關（母線側合上一個），再合上旁路斷路器QF對旁路母線進行充電與檢查；若旁路母線正常，則待檢修的斷路器回路上的旁路隔離開關兩側已經等電位，可以合上該旁路隔離開關；此后可斷開帶檢修短路器及其兩側的隔離開關，對斷路器進行檢修。此時已通過旁路斷路器、旁路母線及有關旁路隔離開關想起供電。[1]</p><p>　　圖3-2 雙母線帶旁母接線</

47、p><p>　　（3）雙母線分段接線</p><p>　　雙母線接線難以滿足大型電廠和變電所對主接線可靠性的要求：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，另一組運行母線故障時，有可能造成嚴重的或全廠（所）停電事故。</p><p>　　如圖3-3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和QF2與備用母線Ⅱ相連。這種接線比

48、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，一般在進出線路較多（如多于8回線路）時可能用這種接線。</p><p>　　以上三種雙母線接線方式具有供電可靠、檢修方便、調度靈活及便于擴建等優(yōu)點，在國內大中型電廠和變電所廣泛采用。但是這種接線所用設備多，在運行中隔離開關作為操作電器，交易發(fā)生誤操作。特別是當母線系統(tǒng)發(fā)生故障時，需要短時間內切除較多電源和線路，這對于特別重要的大型發(fā)電廠變電

49、所是不容許的。[2]</p><p>　　圖3-3 雙母線分段接線</p><p>　　3.1.2 二分之三斷路器接線</p><p>　　如圖3-4所示，在上Ⅰ和下Ⅱ兩組母線之間有3個斷路器構成一串，給2個元件（出線或電源）使用，每個元件占用二分之三斷路器。稱為二分之三斷路器接線，又稱二分之三接線。</p><p>　　圖3-4 二分之

50、三接線</p><p>　　正常運行時，兩組母線和同一串的三個斷路器都投入運行，稱為完整串運行，形形成多環(huán)路狀供電，具有很高的可靠性。</p><p>　　其主要特點是，任一組母線故障或檢修時，只斷開與此母線相連的所有斷路器，所有回路都不會停電。 任一斷路器檢修時，所有回路都不會停電（每個回路都經過兩臺斷路器供電)。甚至在一組母線檢修另一組母線故障或兩組母線同時故障的極端情況下，也不中斷供

51、電。一串中任何一臺斷路器退出或檢修時，這種運行方式稱為不完全串運行，此此時任然不影響任何元件的運行。這種接線運行方便、操作簡單，隔離開關只在檢修時作為隔離電器用。[3]</p><p>　　在裝設600MW機組的大容量電廠中，廣泛采用二分之三斷路器接線。在電廠一期工程中，一般機組和出現(xiàn)數(shù)較少。如本期2×600MW工程，只有兩臺發(fā)電機和兩回出線，構成只有兩串的二分之三斷路器接線。在此情況下，電源（進線）和

52、出線的接入點可采用兩種方式：一種是交叉接線，如圖3-5（a）所示，將兩個同名元件（電源或出線）分別布置在不同串上，并且分別靠近不同母線接入，即電源（變壓器）和出線相互交叉配置；另一種是非交叉接線，如圖3-5（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（進線都靠近一組母線，出線都靠近一組母線）。</p><p>　　通過分析可知：二分之三交叉接線比二分之三非交叉接線具

53、有更高的運行可靠性，可以減少特殊運行方式下事故擴大。例如，一串中的聯(lián)絡斷路器（設502）在檢修或停用，當另一串的聯(lián)絡斷路器發(fā)生異常跳閘或事故跳閘（出線L2故障或進線T2回路故障）時，對非交叉接線將造成切除兩個電源，相應的兩臺發(fā)電機甩負荷至零，電廠與系統(tǒng)完全解列；而對交叉接線而言，至少還有一個電源（發(fā)電機—變壓器）可向系統(tǒng)送電，L2故障時T2向L1送電，T2故障時T1向L2送電，僅是聯(lián)絡斷路器505異常跳開時也不破壞兩臺發(fā)電機向系統(tǒng)送電。

54、</p><p>　　應當指出，當二分之三接線的串數(shù)多于兩串時，由于線路本身構成的閉環(huán)回路不止一個，一個串中的聯(lián)絡斷路器檢修或停用時，任然還有閉環(huán)回路，因此不存在交叉接線的優(yōu)點。</p><p>　　圖3-5 （a）二分之三交叉接線 （b） 二分之三非交叉接線</p><p>　　3.2 2×600MW機組廠用電設計</p>

55、<p>　　3.2.1 廠用電概述及設計原則</p><p>　　發(fā)電廠在啟動、運轉、停轉、檢修過程中，有大量由電動機拖動的機械設備。用以保證機組的主要設備（如鍋爐、汽輪機、發(fā)電機等）和輸煤、碎煤、除灰，除灰及水處理的正常運行。這些電動機以及全廠的運行、操作、試驗、檢修、照明用電設備等都屬于廠用負荷，總的耗電量，統(tǒng)稱為廠用電。 </p><p>　　廠用電設計應按照運行、檢修和

56、施工的要求，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃，妥善解決分期建設引起的問題，積極慎重地采用經過鑒定的新技術和設備，使設計達到經濟合理、技術先進，保證機組安全、經濟和滿足發(fā)電運行。現(xiàn)代大容量火力發(fā)電廠要求其生產過程是自動化和采用計算機控制的，為了實現(xiàn)這一要求 ，就需要許多廠用機械和自動化監(jiān)控設備（如鍋爐 汽輪機 發(fā)電機)和輔助設備服務，而絕大多數(shù)機械采用電動拖動，因此，需要向這些電動機 自動化監(jiān)控設備和計算機供電，這種供電系統(tǒng)稱為廠用電系統(tǒng)。 <

57、/p><p>　　廠用電系統(tǒng)設置有完備的監(jiān)視儀表、控制系統(tǒng)、保護連鎖及自動裝置等。 </p><p>　　廠用電源的可靠性是決定整個電廠安全運行的關鍵，因此廠用電源系統(tǒng)在設計上應滿足以下基本要求： </p><p>　?。?)系統(tǒng)應安全可靠 </p><p>　　廠用電源系統(tǒng)的接線方式和電源容量應能適應正常供況、事故異</p>&l

58、t;p>　　常和檢修狀態(tài)等各種工況的供電要求，同時還應考慮到機組啟停過程中的供電，并方便電源的切換操作。一般各機組的廠用電系統(tǒng)應盡可能相互獨立，當某一臺機組的廠用電源系統(tǒng)故障或其相關設備故障時，只會影響到該機組的運行，而不致影響到其他機組的正常運行，同時能在短時間內將本機組恢復運行。對公用負荷的供電方式要合理布置，使發(fā)生事故時影響范圍最小。 </p><p>　?。?）系統(tǒng)接線簡明、運行靈活 </p&

59、gt;<p>　　廠用電源系統(tǒng)分期建設和現(xiàn)場施工中廠用電系統(tǒng)的擴建方便和可靠切換運行，應結合遠景規(guī)劃，統(tǒng)一安排，便于過渡，盡可能減少改變接線和變換設備。同時要與電氣主接線的方式相結合來考慮，尤其是在備用電源引線時（3)符合經濟性要求 </p><p>　　在滿足可靠性的同時，還應注意廠用電源系統(tǒng)的經濟性，壓宿投資，降低運行費用。 </p><p>　　3.2.2廠用電的電壓等

60、級確定</p><p>　　600MW機組廠用電電壓的選取，與很多因素有關，如廠用電接線方式，短路電流水平，母線電壓水平，設備制造水平等[4]。</p><p>　　對600MW機組的廠用電，根據國內以往若干電廠的設置情況，可分為以下兩種：</p><p>　　方案一：廠用電采用6kV和380V兩個電壓等級。配電原則是：200kW及以上的電動機采用6kV電壓供電，2

61、00kW以下的電動機采用380V電壓供電。</p><p>　　方案二：廠用電采用10kV、3kV和380V三個電壓等級。配電原則是：2000kW及以上的電動機采用10kV電壓供電，200—2000kW的電動機采用3kV電壓供電，200kW以下的電動機采用380V電壓供電。</p><p>　　方案已采用一個6kV等級的廠用高壓，而方案二采用了10kV和3kV兩個等級的廠用高壓。原則上，前

62、者可使廠用電系統(tǒng)簡化、設備減少，但是許多2000kW以上的大容量電動機接在6kV母線上，也會帶來設備選擇和運行方面的問題，如9000kW電動給水泵的啟動就要考慮許多因素。600MW機組廠用電壓等級采用哪一種方案，在設計時都要經過諸多因素的綜合比較后予以確定</p><p>　　由于本期工程廠用負荷較大，高壓電機數(shù)量較多，廠用高壓母線短路故障時，電動機的反饋電流大，在此種情況下，考慮到國內電機產品10kV系列中、小

63、容量電動機生產、制造不存在問題。其余配電設備，因為10kV是我國標準配電電壓等級，10kV開關柜、變壓器、電纜，因此本工程選用10kV一級電壓。</p><p>　　3.2.3廠用電源及其引接方式</p><p>　　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，除應具有正常的工作電源外，還應設置啟動/備用電源和事故保安電源。下面簡紹本工程600MW機組的廠用電源引接方式。

64、[5]</p><p>　　廠用工作電源及其引接</p><p>　　對于大容量機組，各臺機組的廠用工作電源必須是獨立的，保證機組正常運行最基本的電源，要求供電可靠，而且要滿足整套機爐的全部廠用負荷要求。</p><p>　　本工程600MW機組采用發(fā)電機—變壓器組電源接線，并采用全連式分相封閉母線。主變壓器側設有斷路器，可避免一臺機組檢修和投運時影響另一臺機組的正

65、常運行。機組廠用電源從發(fā)電機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)電機出口經高壓廠用變壓器將發(fā)電機出口22kV電壓降到所需的10kV廠用高壓。600MW機組的廠用分支上不裝設斷路器，主要原因是：開斷電流很大，斷路器難以選擇，而且發(fā)電機出口到主變壓器和廠用工作母線采用全連式分相封閉母線后，此段線路范圍內，相間短路故障的可能性亦已降低。也不裝設隔離開關，只設置可拆連接片，以供檢修和調試用。此方案接線簡單、投資低、布置簡單。低壓3

66、80V廠用工作電源，由10kV高壓廠用工作母線通過低壓廠用工作變壓器引接[6]。</p><p>　　3.2.4啟動/備用電源及其引接</p><p>　　備用電源用于因工作電源事故或檢修時帶提工作電源，起到后備作用。備用電源應具有獨立性和足夠的容量，最好能與電力系統(tǒng)緊密聯(lián)系，在全長停電的情況下任然能從系統(tǒng)獲得廠用電源。</p><p>　　啟動電源一般是指機組在啟

67、動或停運過程中，工作電源不可能供電的情況下為該機組的廠用負荷提供電源。</p><p>　　本工程2臺600MW機組啟動、備用廠用電源和其它機組一樣，采用采用啟動電源兼做備用電源的方式設置，啟動/備用電源可由用現(xiàn)有的附近的110kV變電所引接。</p><p>　　對于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低壓變壓器引接，但低壓工作電源與備用電源取至不同

68、的廠用高壓母線分段上。</p><p>　　3.2.5事故保安電源及其引接</p><p>　　對于大容量發(fā)電機組，當廠用工作電源和備用電源都消失時，為確保能安全停機，應該設置事故保安電源。通常采用的事故保安電源有蓄電池組、柴油發(fā)電機、外接電源。本工程每臺機組設置一套380V、三相、50Hz柴油發(fā)電機組作為機組的事故保安電源。柴油發(fā)電機組連接到保安電動機控制中心。當失去廠用電源時，柴油發(fā)電

69、機組能在1015s之內快速啟動，向保安負荷供電。[7]</p><p>　　3.2.6廠用電接線設計</p><p>　　廠用電接線方式合理與否，對機、爐、電的輔機以及整個發(fā)電廠的工作可靠性有很大的影響。廠用電的接線應保證廠用供電的連續(xù)性，使發(fā)電廠能安全滿發(fā)，并滿足運行安全可靠、靈活、方便等要求。</p><p>　?。?）10kV高壓廠用母線接線設計</p&

70、gt;<p>　　本工程2臺600MW超臨界空冷機組10kV高壓廠用母線的接線形式：單母線分段接線，且按爐分段（將廠用母線按鍋爐臺數(shù)分成若干獨立段，凡屬同一臺鍋爐的廠用負荷均接在同一段母線上，與鍋爐同組的汽輪機的廠用負荷也接在該段上，而該段母線由其對應的發(fā)電機組供電）。</p><p>　　圖3-6 10kv高壓廠用電接線圖</p><p>　　因此，每臺機組設置A、B兩段1

71、0kV母線，由雙分裂廠用變壓器供電，鍋爐、汽機的雙套輔機由A、B段母線供電。全廠公用負荷分攤到A、B兩段母線。10kV高壓工作母線向全廠低壓廠用變壓器和大于、等于200kW的電動機供電。</p><p>　　如圖3-1所示，每臺機組設置一臺分裂繞組高壓廠用變壓器，容量為45MVA；兩臺機組設置1臺起動/備用變壓器，容量為65/45-45MVA。</p><p>　　每臺機組共2段10kV工

72、作母線。該方案的優(yōu)點是：接線簡單清晰，共箱封閉母線布置方便，占地面積最小，最適應現(xiàn)場場地條件。</p><p>　　（2）380/220V低壓廠用電系統(tǒng)接線設計</p><p>　　本工程低壓廠用電系統(tǒng)采用380/220V中性點直接接地系統(tǒng)，PC-MCC供電方式。PC-MCC的設置原則為：成對的兩臺低壓廠用變壓器低壓側設立兩段PC母線，用斷路器分段。正常工作時，斷路器打開，不設置自動切換。

73、但允許短時合上斷路器，以便正常檢修時轉移負荷。在負荷中心設立MCC母線，向就近負荷供電，其電源由相應PC引接兩路，一路工作，一路備用，采用手動或自動切換方式。</p><p>　　動力中心PC主要供電給下列負荷：大于等于75kW，小于200kW的電動機；大于等于100kVA靜態(tài)負荷。</p><p>　　電動機控制中心MCC主要供電給下列負荷：75kW以下的電動機和小于100kVA的靜態(tài)負

74、荷由電動機控制中心供電。</p><p>　　成對的低壓電動機分別由對應的動力中心和電動機控制中心供電。</p><p>　　主廠房內每臺機、爐的兩臺低壓廠用工作變壓器互為備用，兩臺公用變壓器互為備用。每臺機組設1臺容量為500kVA檢修變壓器和1臺容量為500kVA照明變壓器。兩臺機組的檢修變壓器、照明變壓器互為備用。廠區(qū)內其它廠用變壓器根據分片集中供電的原則設置。所有低壓變壓器接線組別

75、為D，yn11，型式為干式。</p><p>　　3.2.7廠用負荷計算</p><p>　　大型火電廠廠用負荷可達上千臺，主要分布于汽水系統(tǒng)、循環(huán)水和供水系統(tǒng)、開式和閉式冷卻水系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)、燃油或點火油系統(tǒng)、水預處理和化學水系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及電氣、修配、暖通等公用負荷。廠用負荷按其在生產過程中的重要性可劃分為： </p><p

76、>　　1）Ⅰ類負荷：如火力發(fā)電廠送、引風機、給粉機、給水泵、凝結水泵、循環(huán)水泵等。通常它們都設有兩套或多套相同設備。如：①2×100%表示有兩套相同的輔助設備，每一套輔助設備運行就能使主機帶滿負荷；正常運行時，一套運行，另一套備用或檢修，可以相互連鎖切換，如凝結水泵、工業(yè)水泵、疏水泵等。②2×50%表示有兩套相同的輔助設備，每一套輔助設備運行就能使主機帶50%負荷；正常運行時，兩套同時運行，沒有備用，其中一套因

77、故障停運時，則主機降低出力到50%，如引風機、送風機、二次風機等。③3×50%表示有三套相同的輔助設備，每一套輔助設備運行就能使主機帶50%負荷；正常運行時，兩套同時運行，另一套備用或檢修，可以相互連鎖切換；其中一套因故障停運時，不影響主機的出力，如真空泵、電動給水泵。</p><p>　　2）Ⅱ類負荷：允許短時間停電，但如果停電時間過長，有可能損壞設備或影響正常生產，如鋼球磨煤機、碎煤機等。Ⅱ類負荷與

78、Ⅰ類負荷的供電方式基本相同，所不同的僅是備用電源不用自動投入，而用手動投入即可。</p><p>　　3）Ⅲ類負荷：一般與生產工藝過程無直接關系，即便較長時間停電，也不會直接影響到正常運行，如油處理設施及中央修配廠等負荷，這類負荷允許只有一個電源，在有條件情況下也設有備用電源，但沒有備用設備。</p><p>　　表3-1火力發(fā)電廠主要廠用電負荷及其分類表</p><p

79、>　　（1）廠用負荷的計算方法</p><p>　　廠用負荷的計算常采用“換算系數(shù)法”：</p><p>　　S——廠用分段母線上的計算負荷，kVA</p><p>　　P——電動機的計算功率kW；</p><p>　　K——換算系數(shù)（具體取值參見下表）</p><p>　　表3-2 換算系數(shù)</p&g

80、t;<p>　　3.2.8廠用變壓器的選擇</p><p>　?。?）變壓器選擇的基本原則和應考慮的因素</p><p>　　1）變壓器、原副邊額定電壓應分別與引接點和廠用電系統(tǒng)的額定電壓相適應。</p><p>　　2）連接組別的選擇，應使同一電壓等級（高壓或低壓）的廠用工作、備用變壓器輸出電壓的相位一致。</p><p>　

81、　3）阻抗電壓及調壓方式的選擇，應使在引接點電壓及廠用電負荷正常波動范圍內，廠用電各級母線的電壓偏移不超過額定電壓的±5%。</p><p>　　4）變壓器的容量必須保證廠用機械及設備能從電源獲得足夠的功率。</p><p>　　廠用變壓器三相雙繞組固體澆注式無勵磁調壓銅芯干式變壓器，其技術數(shù)據如下；</p><p>　　暗備用接線的變壓器負荷計算時，不僅

82、要計算兩個不同PC半段的容量，還應考慮兩個半段和在一起時的負荷容量，因為兩個半段連接的是一臺機組的兩臺互為備用的輔機負荷。因此，計算一臺變壓器容量時，為兩個半段負荷容量之和，扣除重復負荷容量。</p><p>　　其它低壓廠用變壓器的選擇方法與之類似，都選擇型號為SCB10-X/10的三相雙繞組固體澆注式無勵磁調壓銅芯干式變壓器。特別的，為保證照明電壓的質量，照明變壓器選擇SCZB10-500/10型三相雙繞組固

83、體澆注式有載調壓銅芯干式變壓器。[8]</p><p>　　表3-3 10kV干式變壓器</p><p>　　表3-4 高壓隔離開關技術數(shù)據</p><p>　　將所選型號參數(shù)與相應的計算數(shù)據比較，如表3-5所示。</p><p>　　第4章 電氣設備的整定計算</p><p>　　4.1電壓互感器、電流互感器參數(shù)

84、計算與選擇</p><p>　　互感器包括電壓互感器和電流互感器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡元件，用以分別向測量儀表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，正確反映電氣設備的正常運行和故障情況。[9]</p><p>　　4.1.1 電流互感器的選擇</p><p><b>　　具體選擇如下：</b></p><p><

85、;b>　　330 kV側</b></p><p>　　（1）一次回路額定電壓和電流的選擇</p><p>　　即 (4-1)</p><p>　　即=2.456 (4-2)</p><p>　　(2)選擇

86、額定二次電流</p><p>　　額定二次電流有5A和1A，一般弱電系統(tǒng)選用1A，強電系統(tǒng)選用5A。本次設計為強電系統(tǒng)，故選用5A。</p><p>　?。?)種類和形式的選擇</p><p>　　選用屋外套管式電流互感器。</p><p><b>　?。?)準確級選擇</b></p><p>　

87、　互感器準確級不得低于所供儀表的準確級；當所供儀表要求不同準確級時，應按其中的要求準確級，最高的儀表來確定電流互感器的準確級。[2]</p><p>　　1）用于測量精度要求較高大容量發(fā)電機、變壓器的電流互感器，宜用0.2級；</p><p>　　2）供重要回路中的電能表和所有計費用的電能表的電流互感器，不低于0.5級；</p><p>　　3）供估計被測數(shù)值的儀表

88、的電流互感器，可用3級；</p><p>　　4）供繼電保護用的電流互感器，應用D級或B級；</p><p>　　本次設計選用0.2級[2]</p><p>　　故本次初步選用 LVBQ-500W2，其參數(shù)如下：額定電流比:2x1205/5；</p><p>　　額定輸出：50VA；二次負荷阻抗:=2Ω；熱穩(wěn)定倍數(shù)：；</p>

89、<p><b>　　動穩(wěn)定電流： </b></p><p><b>　　5）熱穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　由 (4-3)</p><p><b>　　滿足條件。</b></p><p><b>　　6）動穩(wěn)定校驗</b&g

90、t;</p><p>　　即允許通過的動穩(wěn)定電流(4-4)滿足條件。</p><p>　　根據高壓回路的、及電流互感器的種類和型式，可選LVBQ-500W2型電流互感器，具體參數(shù)如表4-1所示。</p><p>　　表4-1 電流互感器技術數(shù)據</p><p>　　4.1.2 電壓互感器的選擇</p><p><

91、b>　　具體選擇如下：</b></p><p><b>　　330 kV側</b></p><p>　?。?）二次側額定電壓的選擇</p><p>　　因為是中性點直接接地的系統(tǒng)，所以選用100V</p><p>　　（2）種類和形式的選擇</p><p>　　本次選用電容式電壓

92、互感器</p><p><b>　?。?）準確級的選擇</b></p><p>　　電壓互感器準確級的選擇原則，用于繼電保護的電壓互感器不應低于3級。</p><p><b>　?。?）按容量的選擇</b></p><p>　　互感器的額定二次容量（對應于所要求的準確級），應不小于互感器的二次負荷

93、，即：（4-5）</p><p><b>　　(4-6)</b></p><p>　　至此，可初選出電壓互感器的型號，即[7] 其參數(shù)如下：設備最高電壓：550kV；準確級次/額定容量（VA）：0.2/100；瞬態(tài)響應速度：5%；</p><p>　　根據高壓回路的及電壓互感器的種類和型式，可選TYD8500型電容電壓互感器，具體參數(shù)如表4-2

94、所示。</p><p>　　表4-2 電容式電壓互感器技術參數(shù)</p><p>　　4.2 母線的選擇</p><p>　　母線在電力系統(tǒng)中主要擔任傳輸功率的重要任務，電力系統(tǒng)的主接線也需要用母線來匯集和分散電功率，在發(fā)電廠、變電所及輸電線路中，所用導體有裸導體，硬鋁母線及電力電纜等，由于電壓等級及要求不同，所使用導體的類型也不相同。[10]</p>

95、<p>　　敞露母線一般按導體材料、類型和敷設方式、導體截面、電暈、短路穩(wěn)定、共振頻率等各項進行選擇和校驗。</p><p>　　發(fā)電機出口主封閉母線選擇</p><p>　　發(fā)電機出口的最大持續(xù)工作電流</p><p><b>　　(4-7)</b></p><p>　　根據發(fā)電機出口的和，可選QLFM-

96、24/23000[8]型全連式分相封閉母線，具體參數(shù)如表4-3所示。</p><p>　　表4-3 QLFM-24/23000型全連式分相封閉母線的技術參數(shù)</p><p>　　熱穩(wěn)定校驗，時，短路電流的熱效應</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p><b>　　（4-9）</b

97、></p><p><b>　　動穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　可見，所選QLFM-24/23000全連式分相封閉母線合格</p><p><b>　　課程設計總結</b></p><p>　　根據對原始資料的分析，以及電廠具體情況，對發(fā)電廠的電氣部分做了初步設計。包括對發(fā)電機的選擇、

98、變壓器的選擇、電氣主接線的設計、主要電氣設備的選擇、以及詳細的敘述和計算。</p><p>　　此次設計與現(xiàn)在運行的火電廠相比，在保證可靠性的前提下，使用了新的電氣設備與技術，提高了電廠的靈活性以及經濟性。例如，變壓器的選擇上，采用了節(jié)能型電力變壓器，減少了電能損耗，安全性更高；主接線設計，選擇了雙母線接線、一臺半斷路接線兩種種形式進行技術、經濟比較，最后高壓側選用一臺半斷路接線。發(fā)電機與變壓器之間采用單元接線，

99、在保證可靠性的同時最大化的實現(xiàn)了經濟性。</p><p>　　在一周的日子里，可以說得是苦多于甜，一路荊棘基本上看不到出路。電氣工程及其自動化專業(yè)的課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用大學所學理論知識，獨立分析和解決工程實際問題的初步能力的一個重要環(huán)節(jié)。整個設計過程中，全面細致的考慮工程設計的經濟性、系統(tǒng)運行的可靠性、靈活性等諸多因素，最終完成本設計方案。通過這次的課程設計，我發(fā)現(xiàn)盡管平時上課時很認真地聽講、仔細的做了筆記

100、，但在設計的過程中仍會暴露出自己的缺點和不足，我在設備的選擇上和校驗上遇到了難題，在設計指導書上找不到合適的型號，這時我就及時問老師或者上網查詢尋求解決方法。通過課程設計，我對主接線的選擇、廠用負荷的計算、短路電流的計算、電氣設備等所學知識進行了復習和回顧，加深了對上述內容的掌握；并且對一些過去沒有學習掌握的知識進行了系統(tǒng)學習。在設計期間，是我對大學的所學的專業(yè)知識的概括與總結，并很好的結合起來綜合應用。學習了關于電力工程設計、技術問題

101、研究的程序和方法等，在搜索資料、查閱文獻、方案比較、設計圖紙等方面都取的了更大的進步，得到了更進一步的鍛煉，對我國的電力工業(yè)建設的政策觀念及發(fā)展前景都有了初步的了解。這次設計給了我最好的啟示：無論什么時候都</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 苗世洪，朱永利.發(fā)電廠電氣部分.第5版[M]. 中國電力出版社, 2015.</p

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