發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)》說明書</p><p>　　學(xué)院：電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院</p><p>　　專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化</p><p>　　姓名：</p><p><b>　　班級：</b></p><p><b>　　學(xué)號(hào)：</b>

2、;</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　能源是人類賴以生存的基礎(chǔ)，從日常生活所必需的電、水、氣到人們所利用的交通、通信、娛樂等都與能源息息相關(guān)。人類為了生存除了要吃飯獲取能源之外，還要利用諸如石油、煤炭、電能等能源。電力能源從上世紀(jì)開始，在總能源需求中的比重增加較快，從世界的平均水平來看，每20年約增加一倍。因此隨著世界人口的不斷增加，能源的

3、需求也在不斷地增加，特別是人類進(jìn)入21世紀(jì)高度信息化社會(huì)后更是如此。電能是二次能源，是由煤、油、風(fēng)力和核能等一次能源轉(zhuǎn)化而來的，又可以方便地轉(zhuǎn)化成其他能源。它是現(xiàn)代社會(huì)中最重要的、最方便的、最清潔的能源，各行各業(yè)以及人們的日常生活都離不開它。如果發(fā)生大面積的、長時(shí)間的停電，整個(gè)社會(huì)尤其是大城市中人們的生活將會(huì)受到很大的影響，甚至可能影響到社會(huì)秩序直至國家的安全。</p><p>　　隨著國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，電力行

4、業(yè)的重要性越來越明顯了。電力行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，電力系統(tǒng)的發(fā)展與時(shí)俱進(jìn)。高質(zhì)量的電力資源和可靠的供電水平是衡量電力行業(yè)發(fā)展的指標(biāo)。本設(shè)計(jì)是針對大型火電廠的要求進(jìn)行配置的，它主要包括了電氣主接線的選擇、短路電流的計(jì)算、電氣設(shè)備的選擇，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，對該設(shè)計(jì)進(jìn)行了理論分析，在理論上證實(shí)了火電廠的實(shí)際可行性，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。火電廠的電氣主接線設(shè)計(jì)是整個(gè)火電廠的核心技術(shù)。它對火電廠內(nèi)電氣設(shè)備選擇、布置

5、、火電廠總平面布置的設(shè)計(jì)，都起著決定性的作用。</p><p><b>　　一、原始資料</b></p><p>　　發(fā)電廠情況：凝汽式大型火電廠。汽輪發(fā)電機(jī)組600MW×2臺(tái)，機(jī)端電壓20kV，200MW×4臺(tái)，機(jī)端電壓10.5kV，功率因數(shù)cosφ＝0.85，廠用電率7%，年運(yùn)行時(shí)間T＝7000h，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax＝6000h。故障

6、計(jì)算時(shí)間Tk=0.6秒。</p><p>　　電力系統(tǒng)情況：通過2回500kV架空線與10000MVA的系統(tǒng)1交換功率1000MW~1200MW，cosφ＝0.85，Tmax＝5500h，系統(tǒng)在500kV母線處的等值短路阻抗為2.0(基值為10000MVA)；通過4回220kV架空線與5000MVA的系統(tǒng)2交換功率400MW~600MW，cosφ＝0.85，Tmax＝5500h，系統(tǒng)在220kV母線處的等值短路阻

7、抗為2.0(基值為7000MVA)；出4回110kV線路供負(fù)荷，cosφ＝0.9，Tmax＝5000h。</p><p>　　電氣主接線方案的確定</p><p>　　1．電氣主接線的設(shè)計(jì)原則</p><p>　　電氣主接線設(shè)計(jì)的總原則是：①符合設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求；②符合有關(guān)的方針政策和技術(shù)規(guī)范、規(guī)程；③結(jié)合具體工程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的主接線。一般應(yīng)考慮下列情況

8、：</p><p>　?、琶鞔_發(fā)電廠、變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用。</p><p>　?、拼_定主體設(shè)備（如變壓器等）的運(yùn)行方式。</p><p>　　⑶電壓等級及接入系統(tǒng)方式。</p><p>　?、茸冸娬镜姆制诤妥罱K規(guī)模。</p><p>　　⑸其他需要考慮的因素。如主要設(shè)備的供貨廠家、交通運(yùn)輸?shù)挠绊?、環(huán)境、氣象

9、、地震、地質(zhì)、地形及海拔高度等。</p><p>　　2. 電氣主接線的基本要求</p><p>　?。?）可靠性：安全可靠是電力生產(chǎn)和供應(yīng)的首要任務(wù)，保證系統(tǒng)供電可靠是電氣主接線的基本要求。主接線的可靠性可以定性分析，也可以定量計(jì)算。一般因設(shè)備事故或檢修而造成供電中斷的幾率、中斷供電影響范圍越小、每次停電平均持續(xù)時(shí)間越短，則主接線可靠性水平越高。</p><p>

10、　　供電容量大、電壓等級高的大型發(fā)電廠，由于它們一般供電覆蓋范圍廣、設(shè)計(jì)用戶數(shù)量多、對系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性影響大，因而在電力系統(tǒng)中的地位較為重要。為此，其電氣主接線應(yīng)采取可靠性高的形式。同時(shí)，從接入系統(tǒng)的方式看，大型發(fā)電廠一般距負(fù)荷中心較遠(yuǎn)且輸送容量較大，此時(shí)宜采用雙回路或環(huán)網(wǎng)等強(qiáng)聯(lián)系方式接入系統(tǒng)，相應(yīng)電壓等級網(wǎng)絡(luò)接線方式的可靠性要與之相適應(yīng)。</p><p>　　負(fù)荷性質(zhì)與類別。系統(tǒng)中的負(fù)荷按重要性程度不同可分為Ⅰ類

11、、Ⅱ類、Ⅲ類負(fù)荷。其中，Ⅰ類負(fù)荷為最重要負(fù)荷，即便短時(shí)供電中斷也可能造成人員傷亡或重大財(cái)產(chǎn)損失，因而必須保證具有最高的供電可靠性；Ⅱ類負(fù)荷為次重要負(fù)荷，僅僅可以接收短時(shí)的供電中斷；Ⅲ類負(fù)荷為非重要負(fù)荷，停電不會(huì)造成重大影響，必要時(shí)可長時(shí)間停電。</p><p>　　設(shè)備制造水平與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。電氣主接線是有電氣設(shè)備相互連接所組成，電氣設(shè)備本身的質(zhì)量和可靠性程度直接影響著主接線的可靠性。因而主接線設(shè)計(jì)時(shí)須同時(shí)考慮一、二

12、次設(shè)備的故障率及其對供電的影響。系統(tǒng)中大容量機(jī)組及新型設(shè)備的投運(yùn)、自動(dòng)裝置及先進(jìn)技術(shù)的使用，都有利于提高主接線的可靠性，不必要的設(shè)備、過于復(fù)雜化的接線，常增加運(yùn)行操作及維護(hù)處理的難度，會(huì)導(dǎo)致主接線可靠性降低。</p><p>　　靈活性：是指在調(diào)度時(shí)，可以靈活的投入和切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以極特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求；在檢修時(shí)，可以方便的停運(yùn)斷路器、母線

13、及其繼電保護(hù)設(shè)備，而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對用戶的供電；可以靈活、簡便、迅速地倒換運(yùn)行方式，使停電持續(xù)時(shí)間短、影響范圍小。對靈活性的要求如下：</p><p>　?、俨僮鞣奖?。電氣主接線應(yīng)在滿足可靠性條件下盡量做到結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷，便于運(yùn)行人員掌握并降低誤操作可能。</p><p>　?、谡{(diào)度靈活。正常運(yùn)行時(shí)，能根據(jù)調(diào)度要求方便完成運(yùn)行方式的切換；設(shè)備故障時(shí)，能快速有效隔離故障，使非故障

14、部分盡快恢復(fù)供電；設(shè)備檢修時(shí)，可方便停運(yùn)設(shè)備及其繼電保護(hù)裝置，而不致影響系統(tǒng)運(yùn)行和對用戶的供電。</p><p>　?、郾阌跀U(kuò)建。便于從初期接線過渡到最終接線，擴(kuò)建時(shí)新設(shè)備的投入不影響供電連續(xù)性或停電時(shí)間最短，并對一次和二次部分的改建工作量少。</p><p>　?。?）經(jīng)濟(jì)性：主接線方案應(yīng)簡單清晰，以節(jié)省一二次設(shè)備投入；要適當(dāng)采用限制短路電流措施，以便于選擇廉價(jià)的電氣設(shè)備或輕型電器。主接

15、線方案要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。發(fā)電廠中電能損耗主要來源于變壓器，因而在主接線設(shè)計(jì)時(shí)要經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的類型、容量、數(shù)量，要避免因兩次變壓而增加電能損失。</p><p><b>　　原始資料分析</b></p><p>　　該電廠為大型火力發(fā)電廠，為系統(tǒng)中的基本負(fù)荷承擔(dān)者，可靠性的要求非常高， 主接線設(shè)計(jì)應(yīng)該首先考慮可靠性。</p&g

16、t;<p>　　現(xiàn)將各電壓等級可能采用的較佳方案列出。進(jìn)而以優(yōu)化組合的方式，選出了4個(gè)初步方案，從而對這四個(gè)方案進(jìn)行橫向比較，確定出最優(yōu)方案。</p><p>　　4.電力網(wǎng)絡(luò)中性點(diǎn)運(yùn)行方式</p><p>　　我國目前中性點(diǎn)的運(yùn)行方式可以分為兩大類：</p><p>　?、胖行渣c(diǎn)直接接地 </p><p>　?、浦行渣c(diǎn)不接地

17、或經(jīng)消弧線圈接地</p><p>　　中性點(diǎn)直接接地的電力網(wǎng)絡(luò)其優(yōu)點(diǎn)首先是安全性好，因?yàn)橄到y(tǒng)單相接地時(shí)即為單相短路，保護(hù)裝置可以立即控制斷路器跳閘切出故障；其次是經(jīng)濟(jì)性好，因中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)在任何情況下，中性點(diǎn)電壓不會(huì)升高，且不會(huì)出現(xiàn)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地時(shí)電弧過電壓問題。其缺點(diǎn)是供電可靠性差。只要發(fā)生單相接地故障，故障線路的供電就會(huì)暫時(shí)中斷。由于過電壓較低，絕緣水平可下降，減少了設(shè)備的造價(jià)，特別是在高壓和超

18、高壓電網(wǎng)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。故適用于110KV及以上電網(wǎng)中。</p><p>　　中性點(diǎn)不接地的電力網(wǎng)絡(luò)其優(yōu)點(diǎn)是供電可靠性高，因?yàn)殡娏W(wǎng)絡(luò)發(fā)生單相接地時(shí)，接地電流只是網(wǎng)絡(luò)電容電流，比較小，可繼續(xù)供電，故接地時(shí)保護(hù)裝置不作用于斷路器跳閘，只給出信號(hào)缺點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)性差，因不接地網(wǎng)絡(luò)發(fā)生單相接地時(shí)，接地相電位與地相同，使不接地相對地電壓升高為線電壓，故系統(tǒng)的絕緣水平應(yīng)按線電壓設(shè)計(jì)，這對于電壓較高的系統(tǒng)費(fèi)用增加很多。由于過電壓水

19、平較高，要求有較高的絕緣水平，不宜用于110KV及以上電網(wǎng)。</p><p><b>　　廠用電壓</b></p><p>　　為使維護(hù)簡單，廠用電電壓等級不宜過多，且應(yīng)優(yōu)先使用較低的電壓等級，以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，而大容量機(jī)組一般不宜采用過低的電壓等級。一般廠用電有3kV、6kV、10kV等多種等級，由于6KV電動(dòng)機(jī)的功率可制造得較大，200kW以上的電動(dòng)機(jī)采用6K

20、V電壓供電，可以滿足大容量負(fù)荷要求；6kV廠用電系統(tǒng)與3kV廠用電系統(tǒng)相比，具有更好的經(jīng)濟(jì)性，而且短路電流亦較小。本系統(tǒng)可選用6kV電壓作為高壓廠用電壓。</p><p><b>　　廠用電源</b></p><p>　　發(fā)電廠的廠用電源必須供電可靠，且能滿足各種工作狀態(tài)的要求，除應(yīng)具有正常的工作電源外，還應(yīng)設(shè)置備用電源、啟動(dòng)電源和事故保安電源。一般電廠中都以啟動(dòng)電源

21、兼作備用電源。</p><p><b>　?、俟ぷ麟娫?lt;/b></p><p>　　發(fā)電廠的廠用工作電源是保證正常運(yùn)行的基本電源。通常，工作電源應(yīng)不少于兩個(gè)?，F(xiàn)代發(fā)電廠一般都投入系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行。若從發(fā)電機(jī)電壓回路通過高壓廠用變壓器（或電抗器）取得高壓廠用工作電源，即使發(fā)電機(jī)組全部停止運(yùn)行，仍可從電力系統(tǒng)倒送電能供給廠用電源。這種引接方式，供電可靠、操作簡單、調(diào)度方便、投

22、資和運(yùn)行費(fèi)都比較省，常被廣泛采用。高壓廠用工作電源從發(fā)電機(jī)回路的引接方式與主接線形式有密切聯(lián)系。當(dāng)主接線具有發(fā)電機(jī)電壓母線時(shí)，則高壓廠用工作電源（廠用變壓器或廠用電抗器）一般直接從母線上迎接；當(dāng)發(fā)電機(jī)和主變壓器為單元接線時(shí)，則廠用工作電源從主變壓器的低壓側(cè)引接。廠用分支上一般都應(yīng)裝設(shè)高壓斷路器。該斷路器應(yīng)按發(fā)電機(jī)端短路進(jìn)行選擇，其開斷電流可能選不到合適的短路器，可加裝電抗器或選低壓分裂繞組變壓器以限制短路電流。如仍選不出，對于200MW

23、及以上的機(jī)組，廠用分支都采用分相封閉母線，故障率較小，可不裝斷路器和隔離開關(guān)，但應(yīng)有可拆連接點(diǎn)，以供檢修和調(diào)試用，這時(shí)再變壓器低壓側(cè)務(wù)必裝設(shè)斷路器。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。若高壓廠用電設(shè)有10KV和3KV兩個(gè)電壓等級，則低壓廠用工作電源一般從1</p><p>　?、趥溆秒娫春蛦?dòng)電源</p><p>　　廠用備用電源用于工作電源因事故或檢修而失電時(shí)替代工作電

24、源，起后備作用。備用電源應(yīng)具有獨(dú)立性和足夠的供電容量，最好能與電力系統(tǒng)緊密聯(lián)系，在全廠停電情況下仍能從系統(tǒng)取得廠用電源。啟動(dòng)電源一般是指機(jī)組在啟動(dòng)或停運(yùn)過程中，工作電源不可能供電的工況下為該機(jī)組的廠用負(fù)荷提供電源。因此，啟動(dòng)電源實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)備用電源。為了確保機(jī)組安全和廠用電的可靠，我國目前對200MW以上大型發(fā)電機(jī)組才設(shè)置廠用啟動(dòng)電源，且以啟動(dòng)電源兼作事故備用電源，統(tǒng)稱啟動(dòng)/備用電源。啟動(dòng)/備用電源的引接應(yīng)保證其獨(dú)立性，并且具有足夠的

25、供電容量，以下是最常用的引接方式：</p><p>　?、艔陌l(fā)電機(jī)電壓母線的不同分段上通過廠用備用變壓器（或電抗器）引接；</p><p>　?、茝陌l(fā)電廠聯(lián)絡(luò)變壓器的低壓繞組引接，但應(yīng)保證在機(jī)組全停情況下能夠獲得足夠的電源容量；</p><p>　　⑶從與電力系統(tǒng)聯(lián)系緊密、供電最可靠的一級電壓母線引接。這樣，有可能因采用變比較大的啟動(dòng)/備用變壓器，增大高壓配電裝置的

26、投資而致經(jīng)濟(jì)型較差，但可靠性較高；</p><p>　?、犬?dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)可由外部電網(wǎng)引接專用線路，經(jīng)過變壓器獨(dú)立的備用電源或啟動(dòng)電源。</p><p>　　備用電源由明備用和暗備用兩種方式。明備用方式，正如前面所述設(shè)置專用的備用變壓器（或線路），它經(jīng)常處于備用狀態(tài)（停運(yùn)），當(dāng)工作電源因故斷開時(shí)，由備用電源自動(dòng)投入裝置進(jìn)行切換接通，代替工作電源，承擔(dān)全部廠用負(fù)荷。暗備用方式，不設(shè)專用的備用

27、變壓器（或線路），而將每臺(tái)工作變壓器容量增大，相互備用，當(dāng)其中任一臺(tái)廠用工作變壓器退出運(yùn)行時(shí)，該臺(tái)工作變壓器所承擔(dān)負(fù)荷由另一臺(tái)廠用工作變壓器供電。這種備用方式，正常工作時(shí)每臺(tái)變壓器只在半載下運(yùn)行，投資較大，運(yùn)行費(fèi)用高。</p><p>　　在大中型發(fā)電廠特別是大型火電廠中，由于每臺(tái)機(jī)組機(jī)爐的廠用負(fù)荷很大，為了不使每臺(tái)廠用變壓器的容量過大，一般均采用明備用方式；中小型水電廠和降壓變電站多采用暗備用方式。</p

28、><p><b>　?、凼鹿时０搽娫?lt;/b></p><p>　　當(dāng)電廠用工作電源和備用電源都消失時(shí)，為確保在嚴(yán)重事故狀態(tài)下能安全停機(jī)，事故消除后能及時(shí)恢復(fù)供電，對200MW及以上的大容量幾組應(yīng)設(shè)置事故保安電源，以保證事故保安負(fù)荷，如潤滑油泵、密封油泵、熱工儀表及自動(dòng)裝置、盤車裝置、頂軸油泵、事故照明和計(jì)算機(jī)等設(shè)施的連續(xù)供電。</p><p>　　

29、事故保安電源必須是一種獨(dú)立而又十分可靠的電源，通常采用快速自動(dòng)程序啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)組、蓄電池組以及逆變器將直流變?yōu)榻涣髯鳛榻涣魇鹿时０搽娫?。?00MW及以上機(jī)組還應(yīng)由附近110KV及以上的變電站或發(fā)電廠引入獨(dú)立可靠專用線路，作為事故備用保安電源。</p><p>　　對200MW發(fā)電機(jī)組，事故保安電源通常采用380/220V電壓，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一段事故保安母線，采用單母線接線。每2臺(tái)發(fā)電機(jī)組設(shè)置一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)作為

30、事故保安電源。熱工儀表及自動(dòng)裝置等要求連續(xù)供電的負(fù)荷，則由直流逆變器所連接的不停電母線供電，其電壓為220V。</p><p>　　對于1000MW發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一臺(tái)快速啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)組，作為本機(jī)的事故保安電源。每臺(tái)機(jī)組設(shè)置二段380V事故保安母線，正常運(yùn)行時(shí)分別由低壓工作電源供電，事故時(shí)由柴油發(fā)電機(jī)組供電。</p><p>　　7.各電壓等級主接線方案</p>&

31、lt;p>　　⑴高壓側(cè)通過2回500kV架空線與10000MVA的系統(tǒng)1交換功率1000MW~1200MW，初步擬定兩個(gè)方案：</p><p>　?、俜桨敢唬弘p母線帶旁路母線接線</p><p>　　雙母線帶旁路母線接線中，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，是該回路不至于停電，旁路母線系統(tǒng)增加了許多設(shè)備，造價(jià)高昂、運(yùn)行復(fù)雜，一般只有在出線斷路器不允許停電檢修情況下才使用。<

32、;/p><p><b>　　接線方式如下：</b></p><p>　?、诜桨付?一臺(tái)半斷路器接線</p><p>　　正常運(yùn)行時(shí)，兩組母線和全部斷路器都投入運(yùn)行，形成多環(huán)路供電，因此具有很高的工作可靠性和靈活性。通常在330—500KV系統(tǒng)，進(jìn)出線為6回及以上，具有較為重要地位的配電裝置中使用一臺(tái)半斷路器接線。任何一個(gè)元件故障均不影響其它元件的運(yùn)

33、行，母線故障時(shí)與其相連的斷路器會(huì)跳開，但各回路供電均不受影響。正常運(yùn)行時(shí)形成多環(huán)路供電，調(diào)度靈活。檢修母線時(shí)也不須切換回路，都不影響各回路的供電。占用斷路器較多，投資較大，同時(shí)使繼電保護(hù)也比較復(fù)雜。</p><p><b>　　接線如下圖：</b></p><p>　?、仆ㄟ^4回220kV架空線與5000MVA的系統(tǒng)2交換功率400MW~600MW</p>

34、<p>　?、俜桨敢唬弘p母線帶旁路母線接線</p><p>　?、诜桨付?一臺(tái)半斷路器接線</p><p>　?、浅?回110kV線路供負(fù)荷</p><p><b>　?、賳文妇€接線</b></p><p>　　單母線接線只有一條母線，所有進(jìn)出線都并列接在該母線上，其供電電源在發(fā)電廠是發(fā)電機(jī)或變壓器，在變電

35、站是變壓器或高壓進(jìn)線回路，母線即可保證電源并列工作，又能使任一條出線都可以從任一個(gè)電源獲得電能。單母線接線的優(yōu)點(diǎn)是接線簡單，操作方便、設(shè)備少、經(jīng)濟(jì)性好，并且母線便于向兩端延伸，擴(kuò)建方便。而缺點(diǎn)是可靠性差，靈活性差，調(diào)度不方便。</p><p><b>　　②單母線分段接線</b></p><p>　　單母線分段接線對重要用戶可從不同分段上引出兩回饋線供電。當(dāng)一段母線故

36、障或檢修時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常段母線不受故障影響，從而不致使重要用戶供電中斷。兩段同時(shí)故障幾率很低，在可靠性要求不高的條件下可不予考慮。</p><p><b>　　8.四個(gè)初步方案</b></p><p>　?、?00KV、220KV使用雙母線帶旁路母線，110KV使用單母線接線</p><p>　　②500KV使用一臺(tái)半斷

37、路器接線，220KV使用雙母線帶旁路接線，110KV使用單 母線分段接線</p><p>　　③500KV、220KV使用一臺(tái)半斷路器接線，110KV使用單母線分段接線</p><p>　?、?00KV使用雙母線帶旁路接線,220KV使用一臺(tái)半斷路器接線,110KV使用單母 線分段接線</p><p>　　9.四方案選兩個(gè)方案過程</p>&

38、lt;p>　　首先安全可靠是電力生產(chǎn)和供應(yīng)的首要任務(wù)，保證系統(tǒng)供電可靠是電氣主接線的基本要求。供電容量大、電壓等級高的大型發(fā)電廠，涉及用戶數(shù)量多、對系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性影響大，為此其電氣主接線應(yīng)采取可靠性高的形式。500KV母線供電容量大，主要是并網(wǎng)遠(yuǎn)距離送電，更加看重的是安全性，而靈活性、經(jīng)濟(jì)性稍差，所以從安全性來考慮，500KV應(yīng)首選安全性更好的一臺(tái)半斷路器接線，正常運(yùn)行時(shí)，兩組母線和全部斷路器都投入運(yùn)行，形成多環(huán)路供電，因此具有很

39、高的工作可靠性和靈活性，任何一個(gè)元件（一回出線、一臺(tái)主變）故障均不影響其它元件的運(yùn)行，母線故障是與其相連的斷路器回跳開，但各回路供電均不受影響。當(dāng)每一串中均有一電源一負(fù)荷時(shí)，即使兩組母線同時(shí)故障都影響不大（每串中的電源和負(fù)荷功率相近時(shí)）。正常運(yùn)行時(shí)形成多環(huán)路供電，調(diào)度靈活，倒閘操作時(shí)只需操作斷路器，而不必操作隔離開關(guān)，使誤操作幾率大為減少，檢修任一臺(tái)斷路器只需斷開該斷路器自身，然后拉開兩側(cè)的隔離開關(guān)即可檢修。檢修母線時(shí)也不需切換回路，都

40、不影響各回路的供電。220KV既可使用一臺(tái)半斷路器接線，又可使用雙母線帶旁路接線。雙母線帶旁路接線可以用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作</p><p>　　從上面四個(gè)方案中，通過比較可靠性，我最終選擇了方案二和方案三。</p><p>　　10.最終方案的確定</p><p>　　從經(jīng)濟(jì)性方面來考慮，220KV應(yīng)使用雙母線帶旁路接線。一臺(tái)半斷路器母線使用12個(gè)

41、斷路器，雙母線帶旁路接線使用9個(gè)斷路器，一臺(tái)半斷路器占用斷路器較多，投資較大，同時(shí)使繼電保護(hù)也比較復(fù)雜，而且雙母線帶旁路接線可靠性也較高，可以滿足220KV這個(gè)電壓等級的要求，所以最終方案選擇方案2</p><p><b>　　三、短路分析</b></p><p>　　1、500KV系統(tǒng)等值電路圖：</p><p>　　對等值網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡得到5

42、00KV系統(tǒng)的等效簡圖：</p><p><b>　　,</b></p><p>　　系統(tǒng)等值電抗:X=0.0200</p><p>　　變壓器等值電抗： XT*=</p><p>　　發(fā)電機(jī)等值電抗：Xd*=0.2038</p><p><b>　　短路電流計(jì)算</b>&

43、lt;/p><p><b>　　取,</b></p><p>　?。?）系統(tǒng)提供：IS“*=1/0.0200=50.0</p><p>　?。?）電廠提供：IGE"*=1/0.0243=41.3</p><p>　?。?）短路處的基準(zhǔn)電流：IB=</p><p>　?。?）短路處的沖擊電流（

44、有效值）：</p><p>　　（5）沖擊電流峰值：</p><p>　?。?）短路處：I"=IS"+IGS"=(50+41.3)*0.1100=10.043KA</p><p>　?。?）短路全電流最大有效值：</p><p><b>　　沖擊電流計(jì)算</b></p><

45、;p>　?。?）系統(tǒng)提供的沖擊電流：IKS"=1.8</p><p>　?。?）電廠提供的沖擊電流：IGS"=</p><p>　?。?）短路全電流有效值：</p><p>　　2、220KV系統(tǒng)等值電路圖：</p><p>　　對等值網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡得到220KV系統(tǒng)的等效簡圖：</p><p>

46、;　　220KV系統(tǒng)短路等值網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)計(jì)算</p><p>　　取， 計(jì)算各個(gè)元件標(biāo)幺值:</p><p><b>　?。?）發(fā)電機(jī)：</b></p><p>　　（2）系統(tǒng)等值電抗：</p><p><b>　　變壓器等值電抗：</b></p><p>　　220KV系

47、統(tǒng)短路電流計(jì)算</p><p><b>　　取,</b></p><p>　?。?）系統(tǒng)對短路電流貢獻(xiàn)：</p><p>　　（2）電廠對短路電流貢獻(xiàn)：</p><p>　?。?）短路點(diǎn)的電流基準(zhǔn)值：</p><p>　?。?）短路點(diǎn)處電流值：+=(34.9650+33.0033)0.2624=&

48、lt;/p><p>　?。?）短路出的沖擊電流峰值：</p><p>　?。?）系統(tǒng)對短路沖擊電流的貢獻(xiàn)：</p><p>　?。?）電廠對短路沖擊電流的貢獻(xiàn)：</p><p>　?。?）短路全電路有效值：</p><p><b>　　四、電氣設(shè)備的選擇</b></p><p>

49、;　　母線的選擇(自己做的)</p><p><b>　?、拍妇€形式和特點(diǎn)</b></p><p>　　常見的母線材料有銅、鋁和鋼三種。</p><p>　　一般情況下采用鋁母線；在持續(xù)工作電流較大、且位置特別狹窄的發(fā)電機(jī)、變壓器出口處，以及污穢對鋁有嚴(yán)重腐蝕而對銅腐蝕較輕的場所，采用銅線。在35KV及以下、持續(xù)工作電流在4000A及以下的屋內(nèi)

50、配電裝置中，一般采用矩形母線，當(dāng)電路的工作電流超過最大截面的單條母線的允許載流量時(shí)，每相可用2-4條并列使用；在35KV及以下、持續(xù)工作電流為4000-8000A的屋內(nèi)配電裝置中，一般采用槽型母線；矩形、槽型母線也常用于10KV及以下的屋外母線；35KV及以上的屋外配電裝置，可采用鋼芯鋁絞線；110KV及以上、持續(xù)工作電流在8000A以上的屋內(nèi)、外配電裝置，可采用管型母線。</p><p><b>　　

51、⑵截面選擇   </b></p><p>　　① 軟母線的截面選擇：</p><p>　　按照經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的母線都能滿足導(dǎo)體長期發(fā)熱條件，故按經(jīng)濟(jì)電流密度 選擇：         </p><p>　　Imax----正常工作時(shí)的最大持續(xù)工作

52、電流</p><p>　　J-----經(jīng)濟(jì)電流密度。對應(yīng)不同種類的導(dǎo)體和不同的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) Tmax，將有不同取值。</p><p>　?、?硬母線的截面選擇：</p><p>　　硬母線一般用于電壓較低的配電裝置中，所以，可以按最大持續(xù)工作電流選擇導(dǎo)線截面積：        &

53、#160;     </p><p>　　IN-----相應(yīng)于某一母線布置方式和環(huán)境溫度為+25oC時(shí)的導(dǎo)體長期允許載流量。</p><p>　　K----溫度修正系數(shù)。</p><p>　?、蹮岱€(wěn)定校驗(yàn)：按上述情況選擇的導(dǎo)體截面S,還應(yīng)校驗(yàn)其在短路條件下的熱穩(wěn)定。</p><p>　　――導(dǎo)體最小導(dǎo)體

54、截面（mm2）</p><p><b>　　C――熱穩(wěn)定系數(shù)</b></p><p>　　――穩(wěn)態(tài)短路電流（KA）</p><p>　　――短路等值時(shí)間（S）</p><p>　?、軇?dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：動(dòng)穩(wěn)定必須滿足下列條件，即：</p><p>　　---母線材料的允許應(yīng)力（硬鋁為，硬銅為，銅為）提供電

55、源，以獲得較高的可靠性。</p><p>　?、萦材妇€共振檢驗(yàn)：對于重要回路的導(dǎo)體應(yīng)進(jìn)行共振校驗(yàn)</p><p>　　當(dāng)已知導(dǎo)體材料、形狀、布置方式和應(yīng)避開的自振頻率時(shí)，導(dǎo)體不發(fā)生共 振的最大絕緣子跨距Lmax為 （m)</p><p>　　⑶500kv母線的選擇與校驗(yàn)</p><p>　?、褡畲筘?fù)荷持續(xù)工作電流：</p>

56、<p>　　Ⅱ按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇： J=0.9 A/mm2 mm2</p><p>　　取 LF-21Y-Φ120/110型鋁錳合金管型母線</p><p>　　最高溫度70℃，長期允許載流量 I=2782A,K=0.81</p><p>　　I=0.81*2782=2253.4>1711 符合</p><

57、;p><b>　?、鬅岱€(wěn)定檢驗(yàn)</b></p><p>　　母線熱穩(wěn)定要求最小截面：mm2</p><p>　?、?20kv母線的選擇與校驗(yàn)</p><p>　　Ⅰ最大負(fù)荷持續(xù)工作電流：</p><p>　?、虬唇?jīng)濟(jì)電流密度選擇</p><p>　　J=0.9 A/mm2

58、 mm2</p><p>　　取 LF-21Y-Φ130/116型鋁錳合金管型母線</p><p>　　最高溫度70℃，長期允許載流量 I=3511A,K=0.81</p><p>　　I=0.81*3511=2843.9>2543.1 符合</p><p>　　⑸110KV母線的選擇與校驗(yàn)</p>

59、<p>　　Ⅰ最大負(fù)荷持續(xù)工作電流：</p><p>　?、虬唇?jīng)濟(jì)電流密度選擇： J=1.1A/mm2 mm2</p><p>　　取4×LGJ-800/55鋼芯鋁絞線</p><p>　　70℃長期允許載流量 I=4*1413=5652A,K=0.81</p><p>　　I=0.81*5652=4

60、578>3674</p><p>　　2.高壓斷路器的選擇（自己做的） </p><p>　?、?高壓斷路器按其使用場所的不同，可分為戶內(nèi)式和戶外式；按滅弧介質(zhì)的不同，可分為油斷路器、空氣斷路器、真空斷路器、SF6斷路器等。高壓斷路器基本結(jié)構(gòu)主要包括電路通斷元件、絕緣支撐元件、操動(dòng)機(jī)構(gòu)及基座等幾部分。電路通斷元件是其關(guān)鍵部件，承擔(dān)著接通和斷開電路的任務(wù)，它由接線端子、導(dǎo)電桿、觸頭及

61、滅弧室等組成；絕緣支撐元件起著固定通斷元件的作用，并使其帶電部分與地絕緣；操動(dòng)機(jī)構(gòu)起控制通斷元件的作用，當(dāng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)接到合閘或分閘命令時(shí)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，經(jīng)中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)動(dòng)觸頭，實(shí)現(xiàn)斷路器的合閘或分閘。在我國不同電壓等級的系統(tǒng)中，選擇斷路器形式的大致情況是：電壓等級在35KV及以下的可選用戶內(nèi)式少油斷路器、真空斷路器或SF6斷路器；35KV的也可選用戶外式多油斷路器、真空斷路器或SF6斷路器；電壓等級在110-330KV，可選用戶外是少油

62、斷路器或SF6斷路器；500KV電壓等級則一般選用戶外式SF6斷路器。</p><p>　?、茢嗦菲鞯姆N類和形式的選擇</p><p>　　110KV，220KV，500KV電壓等級側(cè)均選擇戶外式SF6斷路器。</p><p><b>　　⑶額定電壓的選擇</b></p><p>　　110KV側(cè) UN= UNs =1.

63、1×110KV=121KV</p><p>　　220KV側(cè) UN= UNs =1.1×220KV=242KV</p><p>　　500KV側(cè) UN= UNs =1.1×500KV=550KV</p><p><b>　?、阮~定電流的選擇</b></p><p>　　為簡化選擇的復(fù)雜性，用

64、雙繞組回路上最大的額定電流作為所選斷路器的額定電流值。</p><p>　　500KV側(cè)IN≥Imax=1.05×600/(×500×0.85)×2=1.712KA</p><p>　　220kV側(cè)IN≥Imax=1.05×200/(×220×0.85)×4=2.593KA</p><p&g

65、t;　　110 kV側(cè)IN≥Imax=1.05×200/(×110×0.85)=1.297KA</p><p><b>　?、砷_斷電流的選擇</b></p><p>　　高壓斷路器的額定開斷電流INbr不應(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間的短路電流周期分量IPt,為了簡化計(jì)算可應(yīng)用此暫態(tài)電流I"進(jìn)行選擇,即INbr≥I"。</p

66、><p>　　500KV側(cè) INbr≥I"=10.043KA</p><p>　　220KV側(cè) INbr≥I"=17.1023KA</p><p>　　⑹短路關(guān)合電流的選擇</p><p>　　為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器的額定關(guān)合電流INcl 不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值Ish，即INcl≥Ish。</p&g

67、t;<p>　　500KV側(cè) INcl≥ish=25.8864KA</p><p>　　220KV側(cè) INcl≥ish=44.0957KA</p><p><b>　?、藷岱€(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p><b>　　It2t≥Qk</b></p><p>　　tk(短路切除時(shí)間)=0

68、.6s。</p><p><b>　　500 KV 側(cè)</b></p><p>　　I"=10.043kA,I0.3=6KA,I0.6=6KA</p><p>　　周期分量熱效應(yīng)Qpt= (+ 10I0.32+ I0.62)×tk/12=24.843(KA)2·s</p><p>　　t&g

69、t;0.1s不計(jì)非周期分量 Qk =Qpt</p><p><b>　　220 KV 側(cè)</b></p><p>　　I"=17.1023KA,I0.3=14KA,I0.6=14KA</p><p>　　周期分量熱效應(yīng)Qk =Qpt= (+10 I0.32+ I0.62)×tk/12= 122.424(KA)2·s

70、</p><p>　　110KV側(cè)斷路器選擇</p><p>　　220KV側(cè)斷路器選擇</p><p>　　500KV側(cè)斷路器選擇</p><p>　　3.隔離開關(guān)的選擇（同組成員）</p><p><b>　　500KV側(cè)系統(tǒng)：</b></p><p><b>

71、;　　220KV側(cè)系統(tǒng)：</b></p><p><b>　　110KV側(cè)系統(tǒng)：</b></p><p>　　此外：20KV側(cè)系統(tǒng)斷路器選用：GN10-20T</p><p>　　10.5KV側(cè)系統(tǒng)斷路器選用：GW10-10</p><p>　　4.避雷器的選擇（同組成員）</p><p&

72、gt;　　600MW發(fā)電機(jī)，出口電壓20kV</p><p>　　此型號(hào)避雷器額定電壓分別為34、26kV，高于系統(tǒng)電壓20kV，可以工作在600MW發(fā)電機(jī)出口，選一使用500kv</p><p>　　此型號(hào)避雷器額定電壓396kV，可工作于500kV母線處，選一使用</p><p><b>　　220kV</b></p><

73、;p>　　此型號(hào)避雷器額定電壓分別為204、216kV，略低于系統(tǒng)電壓220kV，可以工作在220kV母線，選一使用</p><p><b>　　110kV</b></p><p>　　此型號(hào)避雷器額定電壓為108kV，略低于系統(tǒng)電壓110kV，可以工作在110kV母線，選一使用</p><p>　　200MW發(fā)電機(jī)，出口電壓10.5kV

74、（實(shí)際使用出口電壓15.75kV的發(fā)電機(jī)代替）</p><p>　　此型號(hào)避雷器額定電壓為17kV，高于系統(tǒng)電壓10kV，可以工作在200MW發(fā)電機(jī)出口，選一使用</p><p>　　綜上所述，選擇YH10CX-396/1010，HY10W-204/532，YH5WZ-108/281，YH5WS-17/50，YH5WZ-26/66作為各電壓等級和各發(fā)電機(jī)出口的避雷器。</p>

75、<p>　　變壓器的選擇（同組成員）</p><p>　　6.PT和CT的選擇（同組成員）</p><p><b>　　電壓互感器的選擇</b></p><p>　　110KV側(cè)母線：選擇JCC-110</p><p>　　220KV側(cè)母線：選擇JCC5-220</p><p>　　2

76、00MW發(fā)電機(jī)側(cè)：選擇JSZG-10 和 JSJV-10</p><p>　　500KV母線側(cè)：選擇TYD3500/-0.005</p><p>　　600MW發(fā)電機(jī)側(cè)：選擇JDZ 6-20R和JDZU6-20R</p><p><b>　　電流互感器：</b></p><p>　　發(fā)電機(jī)的選擇（同組成員）</p&

77、gt;<p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)主要進(jìn)行了大型火電廠電氣主接線的設(shè)計(jì)、設(shè)備的選擇，加深了我對發(fā)電廠電氣部分等知識(shí)的理解，并進(jìn)行了圖紙的設(shè)計(jì)與繪畫，加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。通過本次課程設(shè)計(jì)，讓我們對理論知識(shí)有了進(jìn)一步的感性認(rèn)識(shí)，深深體會(huì)到理論與實(shí)踐結(jié)合的重要性。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過程中，得到了老師的熱情幫助，

78、在此表示衷心感謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 范錫普. 發(fā)電廠電氣部分（第二版）[M]. 北京：中國電力出版社，2004.</p><p>　　[2] 宋繼成. 電氣接線設(shè)計(jì)[M]. 北京：中國電力出版社，2004</p><p>　　[3] 周文俊. 電氣設(shè)備實(shí)用手冊[M