2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、第八章 電氣主接線和自用電,第一節(jié) 電氣主接線概述第二節(jié) 主接線的基本接線形式第三節(jié) 發(fā)電廠和變電站主變壓器的選擇第四節(jié) 電氣主接線設(shè)計第五節(jié) 自用電和接線思考題與習題,,,第一節(jié) 電氣主接線選擇的原則和要求,一、電氣主接線概述 ▉ 電氣主系統(tǒng)與電氣主接線圖 ▉ 電氣主接線中的電氣設(shè)備和主接線方式二、電氣主接線的基本要求三、對變電所電氣主接線的具體要求四、電氣主系統(tǒng)中開關(guān)

2、電器的配置原則 ▉ 斷路器與隔離開關(guān)的配置原則 ▉ 斷路器與隔離開關(guān)的操作順序,,▉ 電氣主系統(tǒng)與電氣主接線圖,,1. 電氣主系統(tǒng) 電氣主接線是由多種電氣設(shè)備通過連接線,按其功能要求組成的接受和分配電能的電路,也稱電氣一次接線或電氣主系統(tǒng)。 2. 電氣主接線圖 用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號將各電氣設(shè)備,按連接順序排列,詳細表示電氣設(shè)備的組成和連接關(guān)系

3、的接線圖,稱為電氣主接線圖。 電氣主接線圖一般畫成單線圖 。,,▉ 電氣主接線中的電氣設(shè)備和主接線方式,1. 電氣主接線中的電氣設(shè)備 電氣主接線中的主要電氣設(shè)備包括:電力變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、接地裝置以及各種無功補償裝置等。 2. 主接線方式 常用的主接線方式有:單母線接線、單母線分段接線、單母線分段帶旁路母線接線、雙母線接線、雙

4、母線帶旁路母線接線、雙母線分段接線、雙母線分段帶旁路母線接線、內(nèi)橋接線、外橋接線、一臺半斷路器接線、單元接線、和角形接線等。,,▉ 電氣主接線的基本要求,電氣主接線的選擇正確與否對電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行,對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和調(diào)度的靈活性,以及對電氣設(shè)備的選擇,配電裝置的布置,繼電保護及控制方式的擬定等都有重大的影響。在選擇電氣主接線時,應滿足下列基本要求。 1. 保證必要的供電可靠性和電能的質(zhì)量;

5、 2. 具有一定的運行靈活性; 3. 操作應盡可能簡單、方便; 4. 應具有擴建的可能性; 5. 技術(shù)上先進,經(jīng)濟上合理。,,▉ 電氣主系統(tǒng)中開關(guān)電器的配置原則,當線路或高壓配電裝置檢修時,需要有明顯可見的斷口,以保證檢修人員及設(shè)備的安全。故在電氣回路中,在斷路器可能出現(xiàn)電源的一側(cè)或兩側(cè)均應配置隔離開關(guān)。若饋線的用戶側(cè)沒有電源時,斷路器通往用戶的那一側(cè),可以不裝設(shè)隔離開關(guān)。若電源是發(fā)電機

6、,則發(fā)電機與出口斷路器之間可以不裝隔離開關(guān)。但有時為了便于對發(fā)電機單獨進行調(diào)整和試驗,也可以裝設(shè)隔離開關(guān)或設(shè)置可拆卸點。 當電壓在110kV及以上時,斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)和線路隔離開關(guān)的線路側(cè)均應配置接地開關(guān)。對35kV及以上的母線,在每段母線上亦應設(shè)置1~2組接地開關(guān),以保證電器和母線檢修時的安全。,,▉ 斷路器與隔離開關(guān)的操作順序,斷路器和隔離開關(guān)的操作順序為:接通電路時,先合上斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān),再合斷路

7、器;切斷電路時,先斷開斷路器,再拉開兩側(cè)的隔離開關(guān)。 嚴禁在未斷開斷路器的情況下,拉合隔離開關(guān)。 為了防止誤操作,除嚴格按照操作規(guī)程實行操作票制度外,還應在隔離開關(guān)和相應的斷路器之間,加裝電磁閉鎖、機械閉鎖或電腦鑰匙等閉鎖裝置。,,第二節(jié) 電氣主接線的基本接線形式,一、單母線接線(接線圖和特點) ▉ 單母線分段接線(接線圖和特點) ▉ 單母線帶旁路母和單母線分段帶旁路母線接

8、線二、雙母線接線 ▉ 雙母線接線(概述、優(yōu)點、缺點、適用范圍和接線圖) ▉ 雙母線分段和帶旁路母線的接線方式 ▉ 用母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器幾種形式三、二分之三斷路器接線 四、變壓器母線組接線五、單元接線六、橋形接線(概述、內(nèi)橋接線、外橋接線和雙斷路器橋形接線)七、角形接線,,▉ 單母線接線—接線圖,各電源和出線都接在同一條公共母線上,其電源在發(fā)電廠是發(fā)電機或變壓器

9、,在變電所是變壓器或高壓進線回路。,,▉ 單母線接線—特點,,1. 單母線接線的優(yōu)點 簡單、清晰、設(shè)備少、投資小、運行操作方便,有利于擴建和采用成套配電裝置。 2. 單母線接線的主要缺點 母線或母線隔離開關(guān)檢修時,連接在母線上的所有回路都將停止工作;當母線或母線隔離開關(guān)上發(fā)生短路故障或斷路器靠母線側(cè)絕緣套管損壞時,所有斷路器都將自動斷開,造成全部停電;檢修任一電源或出線斷路器時,該回路必須停

10、電。 3. 單母線接線對出線的要求 單母線接線方式,10kV出線一般不超過5回,35出線不超過5回,110~220出險不超過2回。,,▉ 單母線分段接線—接線圖,,出線回路數(shù)增多時,可用斷路器或隔離開關(guān)將母線分段,成為單母線分段接線,如圖8-3所示。根據(jù)電源的數(shù)目和功率,母線可分為2~3段。,,▉ 單母線分段接線—特點,1. 單母線分段接線的優(yōu)點 該接線方式由雙電源供電,故供電可靠性高,同時

11、具有接線簡單、操作方便、投資少等優(yōu)點。當一段母線發(fā)生故障時,分段斷路器或隔離開關(guān)將故障切除,保證正常母線不間斷供電,不致使重要的用戶停電,提高了供電的可靠性。 2. 單母線分段接線的缺點 當一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時,必須斷開接在該分段上的全部電源和出線,這樣就減少了系統(tǒng)的發(fā)電量,并使該段單回路供電的用戶停電;任一出線斷路器檢修時,該回路必須停止工作。,,▉ 單母線帶旁路母線接線,單母線帶

12、旁路母線接線方式的最大優(yōu)點是供電可靠性高。斷路器故障檢修時,可不停電進行檢修,供電可靠,運行靈活,適用于向重要用戶供電,出線回路較多的變電所尤為適用,其接線方式如圖8-4,該接線方式僅適用于110kV及,以下電壓等級的母線。旁路斷路器在同一時間只能代替一個線路斷路器的工作。但母線出現(xiàn)故障或檢修時,仍會造成整個主母線停止工作。,,▉ 單母線分段帶旁路母線接線,這種接線方式兼顧了旁路母線和母線分段兩方面的優(yōu)點。為了減

13、少投資,可不專設(shè)旁路斷路器,而用母線分段斷路器兼作旁路斷路器,常用的接線如圖8-5所示。 供電可靠性高一般用在35kV~110kV的變電所母線。,,▉ 雙母線不分段接線(簡述和優(yōu)點),1. 雙母線接線簡述 圖8-7所示為雙母線接線,它有兩組母線,一組為工作母線,一組為備用母線。每一電源和每一出線都經(jīng)一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)分別與兩組母線相連,任一組母線都可以作為工作母線或備用母線。兩組母線之間通過母線聯(lián)絡

14、斷路器(簡稱母聯(lián)斷路器)連接。 2. 雙母線接線優(yōu)點 運行方式靈活,便于擴建;檢修母線時,電源和出線都可以繼續(xù)工作 ;檢修任一回路母線隔離開關(guān)時,只需斷開該回路;工作母線故障時,所有回路能迅速恢復工作;檢修任一線路斷路器時,可用母聯(lián)斷路器代替其工作。,,▉ 雙母線不分段接線(缺點和適用范圍),3. 雙母線接線缺點 當母線故障或檢修時,需使用隔離開關(guān)進行倒閘操作,容易造成誤操作;工作母線

15、故障時,將造成短時(切換母線時間)全部進出線停電;在任一線路斷路器檢修時,該回路仍需停電或短時停電(用母聯(lián)斷路器代替線路斷路器之前);使用的母線隔離開關(guān)數(shù)量較大,同時也增加了母線的長度,使得配電裝置結(jié)構(gòu)復雜,投資和占地面積增大。 4. 雙母線接線適用范圍 這種接線方式適用于供電要求比較高,出線回路較多的變電站中,一般35kV出線回路為8回, 110 ~220kV出線為4回及以上的220kV母線。

16、,,▉ 雙母線不分段接線(接線圖),為了彌補上述缺點,提高雙母線接線的可靠性,可進行雙母線分段和雙母線帶旁路兩種方式的改進。,,▉ 雙母線分段和帶旁路母線的接線方式,1. 雙母線分段接線方式 圖8-8所示為工作母線分段的雙母線接線。用分段斷路器將工作母線Ⅰ分段,每段用母聯(lián)斷路器與備用母線Ⅱ相連。這種接線具有單母線分段和雙母線接線的特點,有較高的供電可靠性與運行靈活性,但所使用的電氣設(shè)備較多,使投資增大。另外,當

17、檢修某回路出線斷路器時,則該回路停電,或短時停電后再用“跨條”恢復供電。雙母線分段接線常用于大中型發(fā)電廠的發(fā)電機電壓配電裝置中。 2. 帶旁路母線的雙母線接線 采用帶旁路母線的雙母線接線,目的是為了不停電檢修任一回路斷路。,,▉ 雙母線分段和帶旁路接線方式(接線圖),,▉ 用母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器幾種形式,當出線回路數(shù)較少時,為了減少斷路器的數(shù)目,可不設(shè)專用的旁路斷路器,而用母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器,

18、其接線如圖8-10所示。,,▉ 二分之三斷路器接線方式,兩組母線之間接有若干串斷路器,每一串有3臺斷路器,中間一臺稱作聯(lián)絡斷路器,每兩臺之間接入一條回路,共有兩條回路。主要優(yōu)點:可靠性高;運行靈活性好;操作檢修方便。主要缺點是投資大、繼電保護裝置復雜。 在一臺半斷路器接線中,一般應采用交叉配置的原則,即同名回路應接在不同串內(nèi),電源回路宜與出線回路配合成串。此外,同名回路還宜接在不同側(cè)的母線上。,,▉ 變

19、壓器母線組接線方式,如圖8-12所示,各出線回路由兩臺斷路器分別接在兩組母線上,而在工作可靠、故障率很低的主變壓器的出口不裝設(shè)斷路器,直接通過隔離開關(guān)接到母線上,組成變壓器母線組接線。這種接線調(diào)度靈活,電源和負荷可自由調(diào)配,安全可靠,有利于擴建。當變壓器故障時,和它連接于同一母線上的斷路器跳閘,由隔離開關(guān)隔離故障,使變壓器退出運行后,該母線即可恢復運行。,,▉ 單元接線方式,發(fā)電機與變壓器直接連接成一個單元,組成發(fā)

20、電機—變壓器組,稱為單元接線。其中,圖8-13(a)和(b)是發(fā)電機—變壓器單元接線。除圖8-13所示的單元接線外,還可以接成發(fā)電機—自耦變壓器單元接線、發(fā)電機—變壓器—線路組單元等形式。 為了減少變壓器及其高壓側(cè)斷路器的臺數(shù),節(jié)約投資與占地面積,可采用圖8-14所示的擴大單元接線。擴大單元接線的缺點是運行靈活性較差。 單元接線的優(yōu)點是接線簡單清晰,投資小,占地少,操作方便,經(jīng)濟性好,由于不設(shè)發(fā)

21、電機電壓母線,減少了發(fā)電機電壓側(cè)發(fā)生短路故障的幾率。,,▉ 單元接線方式的接線圖,,▉ 橋形接線(概述),當只有兩臺主變壓器和兩條電源進線線路時,可以采用如圖8-15所示的接線方式。這種接線稱為橋式接線,可看作是單母線分段接線的變形,即去掉線路側(cè)斷路器或主變壓器側(cè)斷路器后的接線,也可看作是變壓器—線路單元接線的變形,即在兩組變壓器—線路單元接線的升壓側(cè)增加一橫向聯(lián)接橋臂后的接線。 橋式接線的橋臂由斷路器及其兩側(cè)

22、隔離開關(guān)組成,正常運行時處于接通狀態(tài)。根據(jù)橋臂的位置又可分為內(nèi)橋接線、外橋接線和雙斷路器橋形接線三種形式。,,▉ 橋形接線—接線圖 (a)、(b)和(c),,▉ 橋形接線(內(nèi)橋接線),內(nèi)橋接線如圖8-15(a)所示,橋臂置于線路斷路器的內(nèi)側(cè)。其特點如下: (1)線路發(fā)生故障時,僅故障線路的斷路器跳閘,其余三條支路可繼續(xù)工作,并保持相互間的聯(lián)系。 (2)變壓器故障時,聯(lián)絡斷路器及與故障變壓器同側(cè)的線路斷路器均

23、自動跳閘,使未故障線路的供電受到影響,需經(jīng)倒閘操作后,方可恢復對該線路的供電。 (3)線路運行時變壓器操作復雜。 內(nèi)橋接線適用于輸電線路較長、線路故障率較高、穿越功率少和變壓器不需要經(jīng)常改變運行方式的場合。,,▉ 橋形接線(外橋接線),外橋接線如圖8-15(b)所示,橋臂置于線路斷路器的外側(cè)。其特點如下: (1)變壓器發(fā)生故障時,僅跳故障變壓器支路的斷路器,其余支路可繼續(xù)工作,并保持相互間的聯(lián)系。

24、 (2)線路發(fā)生故障時,聯(lián)絡斷路器及與故障線路同側(cè)的變壓器支路的斷路器均自動跳閘,需經(jīng)倒閘操作后,方可恢復被切除變壓器的工作。 (3)線路投入與切除時,操作復雜,影響變壓器的運行。 這種接線適用于線路較短、故障率較低、主變壓器需按經(jīng)濟運行要求經(jīng)常投切以及電力系統(tǒng)有較大的穿越功率通過橋臂回路的場合。,,▉ 橋形接線(雙斷路器橋形接線),橋式接線屬于無母線的接線形式,簡單清晰,設(shè)備少,造價低,也易于發(fā)展過渡為

25、單母線分段或雙母線接線。但因內(nèi)橋接線中變壓器的投入與切除要影響到線路的正常運行,外橋接線中線路的投入與切除要影響到變壓器的運行,而且更改運行方式時需利用隔離開關(guān)作為操作電器,故橋式接線的工作可靠性和靈活性較差。 為了提高供電可靠性,克服內(nèi)外橋形接線的不足,使運行方式的調(diào)度操作更為方便,確保安全可靠供電,可在高壓母線與主變壓器進線之間增設(shè)斷路器,其原理接線如圖8-15(c),這種接線方式在35/10kV的變電站

26、中大量采用。,,▉ 角形接線(概述),角形接線又稱環(huán)形接線,斷路器數(shù)等于回路數(shù),各回路都與兩臺斷路器相連,即接在“角”上,如圖8-16 。 優(yōu)點:經(jīng)濟性較好;工作可靠性與靈活性較高,易于實現(xiàn)自動遠程操作。 缺點:檢修任一斷路器時,角形接線變成開環(huán)運行,降低可靠性;角形接線在開環(huán)和閉環(huán)兩種運行狀態(tài)時,各支路所通過的電流差別很大,可能使電器設(shè)備的選擇出現(xiàn)困難,并使繼電保護復雜化;角形接線閉合成環(huán),其配電裝

27、置難于擴建發(fā)展。 我國經(jīng)驗表明,在110kV及以上配電裝置中,當出線回數(shù)不多,且發(fā)展比較明確時,可以采用角形接線,一般以采用三角或四角形為宜最多不要超過六角形。,,第三節(jié) 發(fā)電廠變電所主變壓器的選擇,一、確定主變壓器容量、臺數(shù)的原則 ▉ 發(fā)電廠主變壓器容量、臺數(shù)的原則 ▉ 變電所主變壓器容量、臺數(shù)的原則二、變壓器型式的選擇原則 ▉ 相數(shù)的確定

28、 ▉ 繞組數(shù)的確定 ▉ 調(diào)壓方式的確定 ▉ 繞組接線組別的確定 ▉ 冷卻方式的確定,,▉ 發(fā)電廠主變壓器容量、臺數(shù)的原則,,主變壓器容量、臺數(shù)直接影響主接線的的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定應綜合各種因素進行分析,做出合理的選擇。 1.具有發(fā)電機電壓母線接線的主變壓器容量、臺數(shù)的確定 (1)當發(fā)電機電壓母線上負荷最小時,能將發(fā)電機電壓母線上的剩余有功和無功容量送

29、入系統(tǒng)。 (2)當接在發(fā)電機電壓母線上最大一臺發(fā)電機組停用時,主變壓器應能從系統(tǒng)中倒送功率。 (3)根據(jù)系統(tǒng)經(jīng)濟運行的要求(如水電站充分利用豐水季節(jié)的水能)而限制本廠輸出功率時,能供給發(fā)電機電壓的最大負荷。,,▉ 發(fā)電廠主變壓器容量、臺數(shù)的原則,,(4)發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)連接的變壓器一般為兩臺。對小型發(fā)電廠,接在發(fā)電機電壓母線上的主變壓器宜設(shè)置一臺。對裝設(shè)兩臺或以上主變壓器的發(fā)電廠,當其中容量最大的一臺因故退出

30、運行時,其它主變壓器在允許正常過負荷范圍內(nèi),應能輸送母線剩余功率的70%以上。 2.單元接線的主變壓器容量的確定單元接線時變壓器容量應按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后,留有10%的裕度來確定。采用擴大單元時,應盡可能采用分裂繞組變壓器,其容量亦應等于按上述(1)或(2)算出的兩臺發(fā)電機容量之和。,▉ 變電所主變壓器容量、臺數(shù)的原則,,1. 主變壓器容量的確定 (1)主變壓器容量一般按變電所建成后5~

31、10年的規(guī)劃負荷選擇,并適當考慮到遠期10~20年的負荷發(fā)展。對于城郊變電所,主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結(jié)合。 (2)根據(jù)負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對重要變電所,應考慮當一臺主變壓器停運時,其余變壓器容量在計及過負荷能力允許時間內(nèi),應滿足Ⅰ類及Ⅱ負荷的供電;對一般性變電所,當一臺主變壓器停運時,其余變壓器容量應能保證全部負荷的70~80%。,▉ 變電所主變壓器容量、臺數(shù)的原則,,2.主變壓器臺數(shù)的確定

32、 (1)對城市郊區(qū)的一次變電所,在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下,變電所以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。 (2)對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所,可考慮裝設(shè)3臺主變壓器。 (3)對不重要的較低電壓等級的變電所,可以只裝設(shè)一臺主變壓器。,▉ 變壓器相數(shù)的確定,,電力變壓器按相數(shù)可分為單相變壓器和三相變壓器兩類,三相變壓器與同容量的單相變壓器組相比較,價格低、占地面積小,而且運行損耗減少12~15%。因

33、此,在330kV及以下電力系統(tǒng)中,一般都選用三相變壓器。但是,隨著電壓的提高,容量的增大,變壓器的外形尺寸及重量均會增大,可能會出現(xiàn)由制造廠到發(fā)電廠(或變電所)的運輸困難:如隧洞的高度、橋梁的承載能力不足等。若受到限制時,則宜選用兩臺小容量的三相變壓器取代一臺大容量的三相變壓器,或者選用單相變壓器組。,▉ 變壓器繞組數(shù)的確定,,變壓器按其繞組數(shù)可分為雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等型式。當發(fā)電廠只升高一級電壓時或35k

34、V及以下電壓的變電所,可選用雙繞組普通式變壓器。當發(fā)電廠有兩級升高電壓時,常使用三繞組變壓器作為聯(lián)絡變壓器,其主要作用是實現(xiàn)高、中壓的聯(lián)絡。其低壓繞組接成三角形抵消三次諧波分量。110kV及以上電壓等級的變電所中,也經(jīng)常使用三繞組變壓器作聯(lián)絡變壓器。當中壓為中性點不直接接地電網(wǎng)時,只能選用普通三繞組變壓器。自耦變壓器特點是其中兩個繞組除有電磁聯(lián)系外,在電路上也有聯(lián)系。,▉ 變壓器調(diào)壓方式的確定,,通過切換變壓器的分接頭開關(guān),改變變壓器高

35、壓繞組的匝數(shù),從而改變其變比,實現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種:一種是不帶電壓切換,稱為無激磁調(diào)壓,調(diào)整范圍通常在±2×2.5%以內(nèi);另一種是帶負荷切換,稱為有載調(diào)壓,調(diào)整范圍可達30%,其結(jié)構(gòu)復雜,價格較貴。 發(fā)電廠在以下情況時,宜選用有載調(diào)壓變壓器: (1)當潮流方向不固定,且要求變壓器副邊電壓維持在一定水平時; (2)具有可逆工作特點的聯(lián)絡變壓器,要求母線電壓恒定時;

36、 (3)發(fā)電機經(jīng)常在低功率因數(shù)下運行時。,,▉ 變壓器調(diào)壓方式的確定,,變電所在以下情況時,宜選用有載調(diào)壓變壓器: (1)地方變電所、工廠、企業(yè)的自用變電所經(jīng)常出現(xiàn)日負荷變化幅度很大的情況時,又要求滿足電能質(zhì)量往往需要裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器; (2)330kV及以上變電站,為了維持中、低壓電壓水平需要裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器; (3)110kV及以下的無人值班變電站,為了滿足遙調(diào)的需要應裝設(shè)有載

37、調(diào)壓變壓器。,▉ 變壓器繞組接線組別的確定,,我國110kV及以上電壓,變壓器三相繞組都采用“YN”聯(lián)接;35kV采用“Y”聯(lián)接,其中性點多通過消弧線圈接地;35kV以下高壓電壓,變壓器三相繞組都采用“D”聯(lián)接。因此,普通雙繞組一般選用YN,d11接線;三繞組變壓器一般接成YN,y,d11或YN,yn,d11等形式。近年來,也有采用全星形接線組別的變壓器,即變壓器高、中、低三側(cè)均接成星形。這種接線零序組抗大,有利于限制短路電流,也便于在

38、中性點處連接消弧線圈。缺點是正弦波電壓波形發(fā)生畸變,并對通信設(shè)備產(chǎn)生干擾,同時對繼電保護整定的準確度和靈敏度均有影響。,▉ 變壓器冷卻方式的選擇,,變壓器的冷卻方式主要有自然風冷卻、強迫空氣冷卻、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)風冷卻、強迫油循環(huán)導向冷卻、水內(nèi)冷變壓器、SF6充氣式變壓器等。,第四節(jié) 電氣主接線設(shè)計,一、電氣主接線的設(shè)計概述二、電氣主接線的設(shè)計原則三、電氣主接線設(shè)計程序四、電氣主接線設(shè)計依據(jù)五、電氣主接線與技術(shù)經(jīng)濟比

39、較 ▉ 電氣主接線方案的初步擬定 ▉ 經(jīng)濟比較計算,,▉ 電氣主接線的設(shè)計概述,,電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計的首要部分,也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)及發(fā)電廠、變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān),并對電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護和控制方式等都有較大的影響。因此,必須處理好各方面的關(guān)系,綜合分析有關(guān)影響因素,經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟比較,合理確定主接線方案。,▉ 電氣主接

40、線的設(shè)計原則,,電氣主接線設(shè)計的基本原則是以設(shè)計任務書為依據(jù),以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標準為準繩,結(jié)合工程實際情況,在保證供電可靠、運行靈活、維護方便等基本要求下,力爭節(jié)約投資,降低造價,并盡可能采用先進技術(shù),堅持供電可靠、技術(shù)先進、安全使用、經(jīng)濟美觀的原則。,▉ 電氣主接線的設(shè)計程序,,主接線的設(shè)計伴隨著發(fā)電廠或變電所的整體設(shè)計,即按照工程基本建設(shè)程序,歷經(jīng)可行性研究階段、初步設(shè)計階段、施工圖設(shè)計階段等三個階段??尚行匝?/p>

41、究階段屬于設(shè)計前期工作階段,主要包括初步可行性研究、項目建議書編制、可行性研究、設(shè)計任務書編制等內(nèi)容,初步設(shè)計和施工圖設(shè)計屬于設(shè)計工作階段,在設(shè)計工作階段后面還有一個施工運行階段。,▉ 電氣主接線的設(shè)計依據(jù),,電氣主接線的設(shè)計依據(jù)是設(shè)計任務書,主要包括以下內(nèi)容: (1)發(fā)電廠、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。 (2)發(fā)電廠、變電所的分期和最終建設(shè)容量。 (3)負荷的性質(zhì) (4)電力

42、系統(tǒng)備用容量的大小以及系統(tǒng)對電氣主接線提供的具體資料。 (5)環(huán)境條件,如當?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風向、水文、地質(zhì)、海拔高度等,這些因素對主接線中電氣設(shè)備的選擇和配電裝置的實施均有影響。,▉ 電氣主接線與技術(shù)經(jīng)濟比較,,1. 電氣主接線方案的初步擬定 根據(jù)設(shè)計任務書的要求,在原始資料分析的基礎(chǔ)上,可擬定出若干個主接線方案,以不遺漏最優(yōu)方案為原則。按照主接線的基本要求,從技術(shù)上對擬出的方案進行分析比較,淘

43、汰明顯不合理的方案,最終保留2~3個技術(shù)上相當,又能滿足任務書要求的方案,再進行經(jīng)濟比較。對于重要發(fā)電廠或變電所的電氣主接線還應進行可靠性的定量計算。,▉ 電氣主接線與技術(shù)經(jīng)濟比較,,2. 經(jīng)濟比較計算 (1)綜合總投資計算 方案的綜合總投資為 (7-1)式中 Z0——主體設(shè)

44、備投資,包括變壓器、配電裝置以及明 顯的大額費用,如拆遷、征地等費用。 a——不明顯的附加費用比例系數(shù),如現(xiàn)場安裝費 用、基礎(chǔ)加工、輔助設(shè)備的費用等。對110kV 可取90,對35kV取100。,,▉ 電氣主接線與技術(shù)經(jīng)濟比較,,(2)年運行費用計算 年運行費用主要包

45、括變壓器的電能損耗費及設(shè)備的檢修、維護和折舊等費用,按投資百分率計算,即 F=a△A+ Fj + Fz (7-2)式中 Fj——檢修維護費,一般取0.022~0.042Z; Fz——折舊費,取0.058Z; α——電能電價,可參考各地區(qū)實際電價; △A——變壓器電能損失。,,▉ 電氣主接線與技術(shù)經(jīng)濟比較,,(3)經(jīng)濟比較的方法 在幾個主接線方案

46、中,綜合總投資Z和年運行費用F均為最小的方案,應優(yōu)先選用,若某方案的Z大而F小,或反之,則應進一步進行經(jīng)濟比較,比較的方法有靜態(tài)比較法和動態(tài)比較法兩種。在中小工程中常使用靜態(tài)比較法(此方法不計資金的利息)。這里介紹常用的抵償年限法。 設(shè)第一方案的綜合總投資大,年運行費??;第二方案的綜合總投資小,年運行費大,則 (7-3)如果

47、T小于5年,則采用投資大的第一方案。若T大于5年,則應選擇投資小的第二方案為宜。,第五節(jié) 自用電及接線,一、自用電的作用二、廠用電率三、廠用電負荷分類四、廠用電的供電電源五、廠用電接線六、變電所的自用電接線,,▉ 自用電的作用,,所謂自用電是指發(fā)電廠或變電所在生產(chǎn)過程中,自身所使用的電能。尤其是發(fā)電廠,為了保證電廠的正常生產(chǎn),需要許多由電動機拖動的機械為發(fā)電廠的主要設(shè)備和輔助設(shè)備服務,這些機械被稱為廠用機械。此外,還要為運行、

48、檢修和試驗提供用電負荷。發(fā)電廠的自用電也稱為廠用電。自用電也是發(fā)電廠或變電所的最重要的負荷,其供電電源、接線和設(shè)備必須可靠,以保證發(fā)電廠或變電所的安全可靠、經(jīng)濟合理地運行 。,▉ 廠用電率,,,發(fā)電廠在一定時間內(nèi),廠用電所消耗的電量占發(fā)電廠總發(fā)電量的百分數(shù),稱為廠用電率。計算公式為 式中 KCY——廠用電率(%); ACY——廠用電量,k

49、W·h; AG——總發(fā)電量,kW·h。 發(fā)電廠的廠用電率與電廠類型、容量、自動化水平、運行水平等多種因素有關(guān)。一般凝汽式火電廠的廠用電率為5%~8%,熱電廠為8%~10%,水電廠為0.3%~2.0%。降低廠用電率,減少廠用電的耗電量,不僅能降低發(fā)電成本,提高發(fā)電廠的經(jīng)濟效益,而且還可以增加對系統(tǒng)的供電量。,▉ 廠用電負荷的分類,,,廠用電負荷,按其在電廠生產(chǎn)過程中的重要性可分為以下幾

50、類。 1.Ⅰ類負荷 2.Ⅱ類負荷 3.Ⅲ類負荷 4. 事故保安負荷 指在發(fā)電機停機過程及停機后的一段時間內(nèi)仍應保證供電的負荷,否則將引起主要設(shè)備損壞、自動控制失靈或者推遲恢復供電,甚至危及人身安全。按事故保安負荷對供電電源的不同要求,可分為兩類: (1)直流保安負荷。 (2)交流保安負荷。,▉ 廠用電的供電電源,,1. 廠用電供電電壓等級的確定

51、 廠用負荷的供電電壓,主要取決于發(fā)電機的額定容量、額定電壓、廠用電動機的電壓、容量和數(shù)量等因素。發(fā)電廠和變電所中一般供電網(wǎng)絡的電壓:低壓供電網(wǎng)絡為0.4kV(380V/220V);高壓供電網(wǎng)絡有3kV、6kV、10Kv等。 2. 工作電源 工作電源是指保證發(fā)電廠或變電所正常運行的電源。工作電源應不僅要供電可靠,而且要滿足廠用負荷容量的要求。廠用低壓工作電源,一般采用0.4kV電壓等級,由廠用

52、低壓變壓器獲得。,,▉ 廠用電的供電電源,,3. 備用電源 為了提高可靠性,每一段廠用母線至少要由兩個電源供電,其中一個為工作電源,另一個為備用電源。當工作電源故障或檢修時,仍能不間斷地由備用電源供電。廠用備用電源有明備用和暗備用兩種方式。 明備用就是專門設(shè)置一臺變壓器(或線路),它經(jīng)常處于備用狀態(tài)(停運)。暗備用就是不設(shè)專用的備用變壓器。而將每臺工作變壓器的容量加大,正常運行時,每臺變壓器都在半載下運行,互

53、為備用狀態(tài)。 廠用備用電源應盡量保證其獨立性,即失去工作電源時,不應影響備用電源的供電。此外,還應裝設(shè)備用電源自動投入裝置。,,▉ 廠用電的供電電源,,4. 事故保安電源 事故保安電源是為保證事故保安負荷的用電而設(shè)置的,并能自動投入。事故保安電源必須是一種獨立而又十分可靠的電源。它分直流事故保安電源和交流事故保安電源。前者由蓄電池組供電;后者宜采用快速起動的柴油發(fā)電機組,或由外部引來的可靠交流電源,此外,還應

54、設(shè)置交流不停電電源。交流不停電電源,宜采用接在直流母線上的逆變機組或靜態(tài)逆變裝置。目前,多用靜態(tài)逆變裝置。,▉ 廠用電接線,,1. 廠用電接線的基本要求 (1)供電可靠、運行靈活。 (2)接線簡單清晰、投資少、運行費用低。 (3)盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障停電范圍,并應盡量避免引起全廠停電事故。 (4)接線的整體性。廠用電接線應與發(fā)電廠電氣主接線緊密配合,體現(xiàn)其整體性。

55、 (5)電廠分期建設(shè)時廠用電接線的合理性。應便于分期擴建或連續(xù)施工,不致中斷廠用電的供應。尤其是對備用電源的接入和公共負荷的安排要全面規(guī)劃、便于過渡。,,▉ 廠用電接線,,2. 廠用電接線的基本形式 發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)接線通常都采用單母線分段接線形式,并多以成套配電裝置接受和分配電能。 在火電廠中,高壓母線均采取按爐分段的接線原則,即將廠用電母線按照鍋爐的臺數(shù)分成若干獨立段,凡屬同一臺鍋爐及同組的汽輪機的廠用負

56、荷均接于同一段母線上,這樣既便于運行、檢修,又能使事故影響范圍局限在一機一爐,不致過多干擾正常運行的完好機爐。低壓廠用母線一般也按爐分段,高壓廠用電源則由相應的高壓廠用母線提供。,▉ 變電所自用電接線,,1.變電所的自用電負荷 在中小型降壓變電所中,自用電的負荷主要是照明、蓄電池的充電設(shè)備、硅整流設(shè)備、變壓器的冷卻風扇、采暖、通風、油處理設(shè)備、檢修器具以及供水水泵等。其中,重要負荷有主變壓器的冷卻風扇或強迫油循環(huán)冷卻裝置的

57、油泵、水泵、風扇以及整流操作電源等。,,▉ 變電所自用電接線,,2.變電所的自用電接線 變電所的自用電接線簡單,中小型降壓變電所采用一臺所用變壓器即可,從變電所中最低一級電壓母線引接電源,其副邊采用380/220V中性點直接接地的三相四相制供電,動力和照明合用一個電源。 樞紐變電站、總?cè)萘繛?0MVA及以上的變電所、裝有水冷卻或強迫油循環(huán)冷卻的主變壓器以及裝有同步調(diào)相機的變電所,均裝設(shè)兩臺所用變壓器,分別接在

58、最低一級母線的不同分段上。 對裝有兩臺所用變壓器的變電所,應裝設(shè)備用電源自動投入裝置。變電所的所用電一般采用單母線接線形式。,▉ 電氣主接線與自用電—思考題,1. 什么是電氣主接線?對它有哪些基本要求?2. 隔離開關(guān)與斷路器的主要區(qū)別是什么? 它們的操作程序應如何正確配合?3. 主接線和旁路母線各起什么作用?4. 一臺半斷路器接線與雙母線帶旁路接線相比較,兩 種接線各有何利弊?5. 在發(fā)電機—變壓器單

59、元接線中,如何確定是否裝設(shè) 發(fā)電機出口斷路器?6. 橋形接線中,內(nèi)、外橋接線各適用什么場合?,,,▉ 電氣主接線與自用電—思考題,,7. 角形接線有何特點?8. 選擇主變壓器時應考慮哪些因素? 其容量、臺數(shù)、型式等應根據(jù)哪些原則來選擇?9. 自用電的作用和意義是什么?10. 自用電負荷哪幾大類?為什么要進行分類?11. 什么是備用電源?明、暗備用的區(qū)別是什么?12. 對自用電接線有哪些基本要求?13. 發(fā)電廠

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