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1、電氣自動化論文：700MW火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計 700MW火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計 摘要 本設(shè)計結(jié)合國電某火力發(fā)電廠700MW超臨界空冷機組工程的實際情況，主要闡述全論文說明了各種設(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數(shù)、容量、型號等主要技術(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)計依據(jù)、基本要求、各種接線形式的優(yōu)缺點以及主接線的比較選取，并制定了適合本廠要求的主接線。短路電流計算是最重要的環(huán)節(jié)，本論文詳細的介紹了短路電流計算的目的、假定條件、一般規(guī)定、元件參數(shù)的計算、以及各短路點的計算等知識；高壓電氣設(shè)備的選

2、取包括母線、高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、高壓開關(guān)柜的選取原則與要求，并對這些設(shè)備進行校驗與產(chǎn)品相關(guān)介紹。發(fā)電廠與變電所的防雷保護則主要針對避雷針與避雷器的設(shè)計。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。 通過對電氣主接線的設(shè)計、廠用電的設(shè)計與計算、短路電流的計算、電氣設(shè)備的選取與校驗以及配電裝置的設(shè)計，簡要完成了700MW超臨界空冷機組的電氣部分的初步設(shè)計。 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)的安全運行水平。在南方則建較多新的機組總裝機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容

10、量超過百萬的大型發(fā)電廠，以解決當(dāng)前電力缺乏的現(xiàn)狀。中國電力體制改革標(biāo)志著電力工業(yè)在建立社會主義市場經(jīng)紀(jì)體制，加快社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的偉業(yè)中進入了一個新的發(fā)展時期，為了促進電力工業(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)供電負荷要求，實現(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，我國電廠發(fā)展的趨勢是根據(jù)經(jīng)濟發(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，實質(zhì)是使電力發(fā)展與國民經(jīng)濟發(fā)展相適應(yīng)的問題；如何保證安全穩(wěn)定的供電，既不造成嚴重缺電，影響國民經(jīng)濟快速健康發(fā)展，又不造成電力電量大量富裕，引起

11、電力企業(yè)經(jīng)營困難。這個問題對于我們來說是一個非?，F(xiàn)實的問題。因為我國自建國以來長期缺電，籌建電廠并安全投入運行具有不可忽視的作用。 本設(shè)計是根據(jù)畢業(yè)任務(wù)書設(shè)計的要求，綜合大學(xué)所學(xué)的專業(yè)知識及《電氣設(shè)備實用手冊》、《電力工程電氣設(shè)備手冊》等書籍的有關(guān)內(nèi)容，在指導(dǎo)教師的幫助下，通過本人的精心設(shè)計論證完成的。整個設(shè)計過程中，全面細致的考慮工程設(shè)計的經(jīng)濟性、系統(tǒng)運行的可靠性、靈活性以及該電廠的實際情況等諸多因素，最終完成本次設(shè)計。 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，也直接影響整個電力系統(tǒng)安全與運行?；鹆Πl(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)電機組還具有調(diào)頻調(diào)壓的功能。 隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國的電力負荷出現(xiàn)前所未有的高速增長，電力供應(yīng)不足的現(xiàn)象更加顯現(xiàn)。要滿足國民經(jīng)濟發(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，加強電網(wǎng)的建設(shè)十分重要。針對目前我國煤炭資源儲量相對豐富，以及水電、核電建設(shè)周期長，投資大，涉及因素多，風(fēng)險高，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)長的時間內(nèi)仍將居于主導(dǎo)地位。 為了在火力發(fā)電廠設(shè)計中，貫徹國家的基本建設(shè)方針、政策，優(yōu)先實行熱電聯(lián)產(chǎn)，講求經(jīng)濟效益、社會效益，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，實行綜合利用，節(jié)約用地、

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

14、電廠安裝4臺600MW和2臺1000MW機組，袖浦電廠安裝1臺600MW和3臺1000MW機組。英國有7座電廠各安裝2~660~660MW機組。有些國家過去由于大機組的制造落后于需要，建設(shè)了一些安裝機組臺數(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200MW和160MW機組。伏羅希洛夫電廠裝有7臺100MW和8臺200MW機組。機組臺數(shù)過多，對運行管理不利。因此，蘇聯(lián)在近幾年來新建的大型火電廠一般安裝4~6臺800MW機組，個別大電廠準(zhǔn)備安裝8臺800MW機組。因為電廠容量過大，會引起一系列的問題，倒如煤和水的供應(yīng)問題，灰的處理和環(huán)境污

15、染問題不易解決，這些經(jīng)驗都值得我們借鑒。? 目前國內(nèi)外的中小型發(fā)電廠發(fā)電機與變壓器之間多采用通過不同的母線接線形式相連。當(dāng)發(fā)電機容量不大、且系統(tǒng)備用容量允許時，可選用擴大單元接線；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)電機與變壓器之間采用單元接線，發(fā)電機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臺半斷路器接線方式。 大型廠用電源從發(fā)電機與變壓器之間引出，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)采用動力中心(PC)和電動機控制中心(MCC)的供電方式。低壓廠用電系統(tǒng)采用中性點直接接地方

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)計完成主接線的設(shè)計、升壓變壓器的選擇、短路電流計算、一次設(shè)備的選擇，并對斷路器和隔離開關(guān)等設(shè)備進行動、熱穩(wěn)定性校驗；二次部分設(shè)計完成對主變壓器進行保護配置，并對配置的保護進行整定計算。 在理論上，設(shè)計前期已查閱大量書籍和文獻，奠定了堅實的理論基礎(chǔ)，且設(shè)計中的設(shè)備選擇與保護整定嚴格按照手冊進行選擇和計算，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)計遵循可靠性、靈活性、經(jīng)濟性，繼電保護滿足選擇性、速動性、靈敏性、可靠性；在經(jīng)濟上，所有設(shè)備可靠性較高，但成本不高，有一定的運行效益；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機組電氣主接線設(shè)計 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、自動裝置和控制方式的確定，對電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行起著決定性的作用。一般來說，主要包括以下幾個方面： （1） 可靠性：研究電氣主接線的可靠性時，應(yīng)考慮國內(nèi)外長期運行經(jīng)驗，并對其可靠性進行定性分析?？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、擴建的靈活性； （3） 經(jīng)

18、濟性：為節(jié)省投資，主接線應(yīng)盡可能簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(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、型號的經(jīng)濟合理選擇。 將高壓電氣設(shè)備（包括發(fā)電機、變壓器、母線、斷路器、隔離開關(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，對安全性、經(jīng)濟性、可靠性、靈活性的輸送電能起著決定性作用。 對一個裝有700MW機組的電廠而言，電氣主接線在電廠設(shè)計時就已經(jīng)根據(jù)機組容量、電廠規(guī)模及電廠在電力系統(tǒng)中的地位、供電負荷的距離等，以及保證輸、供電可靠性、運行靈活性、經(jīng)濟性、發(fā)展與

19、擴建的可能性等方面，并經(jīng)綜合比較后確定。 2.2 700MW機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。每回進出線均經(jīng)一組斷路器與兩組母線隔離開關(guān)分別接至兩組母線，兩組母線間通過母線聯(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，使運行的可靠性與靈活性大為提高，其特點如下： （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，可把全部電源與復(fù)合線路切換到母線Ⅱ上。 （2

20、）運行調(diào)度靈活，通過倒換操作能夠?qū)崿F(xiàn)不同形式的運行方式。當(dāng)母聯(lián)斷路器QFc閉合，進出線適當(dāng)?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(dāng)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(dāng)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。 2.雙母線帶旁路母線接線 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)一組隔離開關(guān)（旁路隔離開關(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，基本操作步驟：先合旁路斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)（母線側(cè)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(guān)兩側(cè)已經(jīng)等電位，能夠合上該旁路隔離開關(guān)；此后可斷開帶檢修短路器及其兩側(cè)的隔離開關(guān)，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(guān)旁路隔離開關(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，另一組運行母線故障時，有可能造成嚴重的或全廠（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，一般在進出線路較多（如多于8回線路）時可能用這種接線。 以上三種雙母線接線方式具有供電可靠、檢修方便、調(diào)度靈活及便于擴建等優(yōu)點，在國內(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，在運行中隔離開關(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，需要短時間內(nèi)切除較多電源與線路，這對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個斷路器構(gòu)成一串，給2個元件（出線或電源）使用，每個元件占用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 正常運行時，兩組母線與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。 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(jīng)過兩臺斷路器供電)。甚至在

24、一組母線檢修另一組母線故障或兩組母線同時故障的極端情況下，也不中斷供電。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(guān)只在檢修時作為隔離電器用。 在裝設(shè)700MW機組的大容量電廠中，廣泛采取3/2斷路器接線。在電廠一期工程中，一般機組與出現(xiàn)數(shù)較少。如本期700MW工程，只有兩臺發(fā)電機與兩回出線（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（進線）與出線的接入點可采取兩種方式：一種是交叉接線，如圖2-5（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

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 通過分析可知：3/2交叉接線比3/2非交叉接線具有更高的運行可靠性，能夠減少特殊運行方式下事故擴大。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故障或進線T2回路故障）時，對非交叉接線將造成切除兩個電源，相應(yīng)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

26、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(luò)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。 應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)3/2接線的串?dāng)?shù)多于兩串時，由于線路本身構(gòu)成的閉環(huán)回路不止一個，一個串中的聯(lián)絡(luò)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。 2.3 電氣主接線形式的確定 本期工程700MW超臨界空冷凝汽機組以500kV一級電壓接入系統(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。 考慮到電廠的長期運行，本期工程用電采用機組聯(lián)合接線，主變側(cè)裝設(shè)斷路器，可避免一臺機組檢修投產(chǎn)時影響

27、正常運行。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，減少運行維護工作量，降低工程造價，發(fā)電機與主變壓器之間未安裝斷路器，僅提供一個可拆卸的連接件進行維護和調(diào)試。（發(fā)電機出口未安裝斷路器。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。）該方案接線簡單，投資少，布置簡單。 高壓廠用變壓器與勵磁變壓器由發(fā)電機與主變低壓側(cè)之間引接。 3 700MW機組廠用電設(shè)計 3.1 廠用電概述及設(shè)計原則 電廠在啟動、運行、停車和檢修過程中，有

28、大量的電動機驅(qū)動的機械設(shè)備。用于保證機組主要設(shè)備（如鍋爐、汽輪機、發(fā)電機等）及輸煤、煤粉、除灰、除灰、水處理等的正常運行。這些電動機以及全廠的運行、運行、試驗、檢修和照明設(shè)備均屬于輔助負荷，總用電量統(tǒng)稱為輔助用電。 廠用電設(shè)計要按照運行、維護和建設(shè)的要求，考慮全廠的發(fā)展規(guī)劃，妥善解決分期建設(shè)帶來的問題，積極穩(wěn)妥地采用已查明的新技術(shù)、新設(shè)備，使設(shè)計經(jīng)濟合理、技術(shù)先進，保證機組發(fā)電運行的安全、經(jīng)濟和滿意。 現(xiàn)代大容量火力發(fā)電廠要求其生產(chǎn)過程由計算機自動控制。為了達到這一要求，需要使用許多輔助機械和自動監(jiān)測設(shè)備（如鍋爐、汽輪機和發(fā)電機）以及輔助設(shè)備，而絕大多數(shù)機械是電力驅(qū)動的。因此，需要為這些電

29、機自動監(jiān)測設(shè)備和計算機供電。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)測儀表、控制系統(tǒng)、保護聯(lián)鎖及自動裝置等。 輔助電源的可靠性是整個電廠安全運行的關(guān)鍵，因此輔助電源系統(tǒng)的設(shè)計應(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。同時考慮機組啟停時的供電，便于電源切換操作。一般來說，每臺機組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)盡量相互獨立。當(dāng)一臺機組的廠用電系統(tǒng)發(fā)生故障或其相關(guān)設(shè)備發(fā)生故障時，只會影響機組的運行，不影響其他機組的正常運行，同時能使機組在短時間內(nèi)恢復(fù)運行。合理安排公共負荷供電方式，盡量減小事故影響范圍。

30、（2）系統(tǒng)接線簡明、運行靈活 廠用電源系統(tǒng)分期建設(shè)與現(xiàn)場施工中廠用電系統(tǒng)的擴建方便與可靠切換運行，應(yīng)結(jié)合遠景規(guī)劃，統(tǒng)一安排，便于過渡，盡可能減少改變接線與變換設(shè)備。同時要與電氣主接線的方式相結(jié)合來考慮，尤其是在備用電源引線時。 （3）符合經(jīng)濟性要求 在滿足可靠性的同時，還應(yīng)注意廠用電源系統(tǒng)的經(jīng)濟性，壓宿投資，降低運行費用。 3.2 廠用電的電壓等級確定 700MW機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700MW機組的廠用電，根據(jù)國內(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兩個電壓

31、等級。配電原則是：200kW及以上的電動機采取6kV電壓供電，200kW以下的電動機采取380V電壓供電。 方案二：廠用電采取10kV、3kV與380V三個電壓等級。配電原則是：2000kW及以上的電動機采取10kV電壓供電，200—2000kW的電動機采取3kV電壓供電，200kW以下的電動機采取380V電壓供電。 方案已采取一個6kV等級的廠用高壓，而方案二采取了10kV與3kV兩個等級的廠用高壓。原則上，前者可使廠用電系統(tǒng)簡化、設(shè)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(shè)備選取與運行方面的問題，如9000kW電動給水泵的啟動就要考慮許多因素。700MW

32、機組廠用電壓等級采取哪一種方案，在設(shè)計時都要經(jīng)過諸多因素的綜合比較后予以確定。 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(nèi)電機產(chǎn)品10kV系列中、小容量電動機生產(chǎn)、制造不存在問題。其余配電設(shè)備，因為10kV是我國標(biāo)準(zhǔn)配電電壓等級，10kV開關(guān)柜、變壓器、電纜，因此本工程選用10kV一級電壓。 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/備用電源與事故保安電源。下面簡紹本工程700MW機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。 本工程700MW機組采取發(fā)電機—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，可避免一臺機組檢修與投運時影響另一臺機組的正常運行。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(jīng)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。700MW機組的廠用分支上不裝設(shè)斷路器，主要原因是：開斷電流很大，斷路器難以選取，而且發(fā)電機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。此方案接線簡單、投資低、布置簡單。 低壓380V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。 3.3.2 啟動/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帶提工作電源，起到后備作用。備用電源應(yīng)具有獨立性與足夠的容量，最好能與電力系統(tǒng)緊密聯(lián)系，在全長停電的情況下任然能從系統(tǒng)獲得廠用電源。 啟動電源一般是指機組在啟動或停運過程中，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。 本工程2臺700MW機組啟動、備用廠用電源與其它機組一樣，采取采取啟動電源兼做

35、備用電源的方式設(shè)置，啟動/備用電源可由用現(xiàn)有的霍州寺莊220kV變電所引接。 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(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 對于大容量發(fā)電機組，當(dāng)廠用工作電源與備用電源都消失時，為確保能安全停機，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、外接電源。本工程每臺機組設(shè)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(dāng)失去廠用電源時，柴油發(fā)電機組能在1015s之內(nèi)快速啟動，向保

36、安負荷供電。 3.4 廠用電接線設(shè)計 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(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 本工程2臺700MW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(yīng)的發(fā)電機組供電）。 圖3-1 10kv高壓廠用電接線圖 因此，每臺機組設(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與大于、等于200kW的電動機供電。 如圖3-1所示，每臺機組設(shè)置一臺分裂繞組高壓廠用變壓器，容量為45MVA；兩臺機組設(shè)置1臺起動/備用變壓器，容量為65/45-45MVA。每臺機組共2段10kV工作母線。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(yīng)現(xiàn)場場地條件。 3.4.2 380/220V低壓廠用電系統(tǒng)接線設(shè)計 本工程低壓廠用電系統(tǒng)采取380/220V中性點直接接地系統(tǒng)，PC-MCC供電方式。PC-MCC的設(shè)置原

38、則為：成對的兩臺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，斷路器打開，不設(shè)置自動切換。但允許短時合上斷路器，以便正常檢修時轉(zhuǎn)移負荷。在負荷中心設(shè)立MCC母線，向就近負荷供電，其電源由相應(yīng)PC引接兩路，一路工作，一路備用，采取手動或自動切換方式。 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。 電動機控制中心MCC主要供電給下列負荷：75kW以下的電動機與小于100kVA的靜態(tài)負荷由電動機控制中心供電。 成對的低壓電動機分別由對應(yīng)的動力中心與電動機控制中心供電。 主廠房內(nèi)每臺機、爐的兩臺低壓廠用工作變壓器互為

39、備用，兩臺公用變壓器互為備用。每臺機組設(shè)1臺容量為500kVA檢修變壓器與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(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 廠用負荷計算 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)水與供水系統(tǒng)、開式與閉式冷卻水系統(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(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、暖通等公用負荷。廠用負荷按其在生產(chǎn)過程中的重要性可劃分為： （1）Ⅰ類負荷：如火力發(fā)電廠送、引風(fēng)機、給粉機、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，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，其中一套因故障停運時，則主機降低出力到50%，如引風(fēng)機、送風(fēng)機、二次風(fēng)機等。③350%表示有三套相同的輔助設(shè)備，每一套輔助設(shè)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，能夠相互連鎖切換；其中一套因故障停運時，不影響主機的出力，如真空

41、泵、電動給水泵。 （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(shè)備或影響正常生產(chǎn)，如鋼球磨煤機、碎煤機等。Ⅱ類負荷與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。 （3）Ⅲ類負荷：一般與生產(chǎn)工藝過程無直接關(guān)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(shè)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(shè)有備用電源，但沒有備用設(shè)備。 表3-1火力發(fā)電廠主要廠用電負荷及其分類表 分 類 名稱 負荷類別 運行方式 備注 鍋 爐 負 荷 引風(fēng)機 Ⅰ類 經(jīng)常、連續(xù) 送風(fēng)機 Ⅰ類 經(jīng)常、連續(xù)

42、 二次風(fēng)機 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 Ⅰ類、Ⅱ類 經(jīng)常、連續(xù) 儲庫式制粉系統(tǒng)為Ⅱ類 給煤機 Ⅰ類、Ⅱ類 經(jīng)常、連續(xù) 儲庫式制粉系統(tǒng)為Ⅱ類 排粉機 Ⅰ類、Ⅱ類 不經(jīng)常、連續(xù) 儲庫式制粉系統(tǒng)為Ⅱ類 給粉機 Ⅰ類、Ⅱ類 不經(jīng)常、連續(xù) 儲庫式制粉系統(tǒng)為Ⅱ類 1廠用負荷的計算方法 廠用負荷的計算常采取“換算系數(shù)法”： S——廠用分段母線上的計算負荷，kVA P——電動機的計算功率kW； K——換算系數(shù)（具體取值參見下表） 表3-2換算系數(shù) 機組容量（MW） ≤125 ≥200 機組

43、容量（MW） ≤125 ≥200 給水泵及循環(huán)水泵電動機 1.0 1.0 其它高壓電動機 0.8 0.85 凝結(jié)水泵電動機 0.8 1.0 其它低壓電動機 0.8 0.7 3.6 廠用變壓器的選取 電力變壓器（文字符號為T或者TM），根據(jù)國際電工委員會界定，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)電壓等級的提高和規(guī)模的擴大，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_發(fā)電容量的7~10倍。可見，電力變壓器的運行時電力生產(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（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)使在引接點電壓及廠用電負荷正常波動范圍內(nèi)，廠用電各級母線的電壓偏移不超過額定電壓的5%。 （4）變壓器的容量必須保證廠用機械及設(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勵磁調(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荷計算時，不僅要計算兩個不同PC半段的容量，還應(yīng)考慮兩個半段與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與，扣除重復(fù)負荷容量。 其它低壓廠用變壓器的選取方法與之類似，都選取型號為SCB10-X/10的三相雙繞組固體澆注式無勵磁調(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 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)公式能夠計算出各回路最大持續(xù)工作電流。 （4.1） 其中：Smax 為所統(tǒng)計各電壓側(cè)負荷容量，Un 為各電壓級額定電壓。

47、 4.2 短路電流計算的主要目的 電力系統(tǒng)短路電流計算的主要目的有: （1）選取導(dǎo)體與電氣設(shè)備； （2）電氣主接線的比較與選??； （3）選取繼電保護裝置與整定計算； （4）驗算接地裝置的接觸電壓與跨步電壓； （5）分析送電線路對通訊設(shè)施的影響。 本次設(shè)計，進行短路電流計算主要是為了導(dǎo)體與電氣設(shè)備的選擇。 4.3 一般規(guī)定 4.3.1 計算的假定條件 短路電流實用計算中，作如下假設(shè)： （1）正常工作時三相系統(tǒng)對稱運行。 （2）系統(tǒng)中所有發(fā)電機都在額定負荷下運行。 （3）短路發(fā)生在短路電流最大的瞬間。 （4）非無限大容量電源供電時，發(fā)電機的等值電抗為 。 （5）發(fā)電機

48、電動勢均采取次暫態(tài)電動勢 ，且同相位。認為 在短路瞬間不變，即 。 （6）短路點以外的負荷能夠去掉，當(dāng)短路點附近有大容量電動機時，則要計及電動機反饋電流的影響。 （7）不考慮短路點的電弧阻抗。 （8）忽略線路對地電容與變壓器的勵磁支路，計算110kV及以上高壓電網(wǎng)時，忽略線路電阻的影響，只計電抗。 4.3.2 接線方式 計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，即最大運行方式。但不考慮在切換過程中可能短時并列運行的接線方式(如切換廠用變壓器時的短時并列)。 4.3.3 短路類型 一般按三相短路計算。通常三相短路時的短路電流最大，若其他類型短路較三相短路嚴

49、重時，則應(yīng)按最嚴重的情況計算。在本設(shè)計的電氣主系統(tǒng)中，由于發(fā)電機出口采取分相封閉母線，故障幾率小，所以運行可靠性高，及不可能出現(xiàn)比三相短路更為嚴重的短路類型，所以只需計算三相短路電流。 4.3.4 短路計算點 在計算電路圖中，同電位各短路點的短路電流值均相等，但通過各支路的短路電流將隨著短路點的位置不同而不同。校驗電器與載流導(dǎo)體時，必須確定電氣設(shè)備與載流導(dǎo)體處于最嚴重情況的短路點，使通過的短路電流校驗值為最大。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、變壓器回路的斷路器，應(yīng)比較斷路器前、后短路時通過斷路器的電流值，擇其大者為計算短路點；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，備用母線故障流過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算短路點，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，如果高備變代替其中一臺廠高變工作，流經(jīng)廠高變與高備變的短路電流，要經(jīng)過計算才能比較大小。 綜上述分析，計算電路圖中的短路點可設(shè)置為四點，即母線、發(fā)電機出口、廠高變分裂繞組一側(cè)與高備變分裂繞組一側(cè)。 4.4 短路電流計算步驟 實用計算中，用運算曲線法計算短路電流的具體步驟： （1）選取短路計算點； （2）系統(tǒng)元件參數(shù)計算(標(biāo)么制)，取

51、基準(zhǔn)容量 ，基準(zhǔn)電壓 (各級平均額定電壓)，按平均額定電壓之比計算元件電抗的標(biāo)么值； （3）對電動勢、負荷的簡化，取各發(fā)電機次暫態(tài)電動勢 ，電抗用次暫時態(tài)電抗 表示，略去非短路點的負荷，只計短路點附近大容量電動機的反饋電流； （4）繪出等值網(wǎng)絡(luò)，并將各元件電抗統(tǒng)一編號； （5）網(wǎng)絡(luò)化簡，在離短路點的電氣距離很近時，可將同一類型的發(fā)電機進行合并，但無限大容量電源應(yīng)單獨考慮； （6）求轉(zhuǎn)移電抗 (分別是等值電源與無限大容量電源對短路點的轉(zhuǎn)移電抗)； （7）求計算電抗 ，即將前面求出各等值電源的轉(zhuǎn)移電抗按各相應(yīng)等值電源的容量進行歸算； （8）由計算電抗分別查出0、2、4s時各等值電源供出

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）計算短路電流周期分量有值 、 、 ； （10）計算短路的沖擊電流 。 4.5 計算公式 4.5.1 元件參數(shù)計算 1.發(fā)電機 （4.2） 式中——發(fā)電機電抗標(biāo)么值； ——發(fā)電機次暫態(tài)電抗； ——基準(zhǔn)容量(一般取100或1000)， ； ——發(fā)電機的額定容量， 。 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數(shù)或阻抗電壓百分數(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低壓繞組間的電抗標(biāo)么值； ——分裂變壓器半穿越電抗百分數(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 計算電抗 （4.8） …… 式中、 …——等值電源1、2…短路點的轉(zhuǎn)移電抗 、

54、 …——等值電源1、2…的額定容量， 。 4.5.4 短路點短路電流周期分量有效值的計算 （4.9） 其中 …… 式中——短路點k所在電壓級的平均額定電壓，kV； 、 ——歸算至短路點電壓級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 短路電流計算 4.6.1 短路電流計算接線圖 為了進行短路電流計算，根據(jù)第一部分的說明分析，現(xiàn)將電氣主接圖化簡，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個短路點也已確定，且均為三相短路。 圖4.3短路電

55、流計算接線圖 4.6.2 參數(shù)計算 視系統(tǒng)為無限大容量電源，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 ， ，計算各元件電抗的標(biāo)么值 取 ，并將各元件電抗編號，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)的運算以實數(shù)運算。 圖4.4 短路電流計算等值網(wǎng)絡(luò) 4.6.3 500kV母線短路(k1) 1.網(wǎng)絡(luò)化簡 等值網(wǎng)絡(luò)化簡及進一步化簡分別如圖3.5(a)與(b)所示。發(fā)電機G1與G2合并，合并后的等值機G對短路點的等值電抗為 (a)網(wǎng)絡(luò)化簡(b)進一步化簡 圖4.5等值網(wǎng)絡(luò)

56、化簡 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G對短路點K1的計算電抗為 查附圖的運算曲線，可得 ， ， 歸算至短路點處電壓級等值機G的額定電流為 于是短路點K1的不同時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)電機出口短路(k2) 1.網(wǎng)絡(luò)化間 將圖3.4的等值網(wǎng)絡(luò)進行化簡及進一步化簡分別如圖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G2對短路點K2的轉(zhuǎn)移(利用星—三角變換)分別為 (a)網(wǎng)絡(luò)化簡(b)進一

57、步化簡 圖4.6等值網(wǎng)絡(luò)化簡 發(fā)電機G1和G2對短路點K2的計算電抗分別為 根據(jù)運算曲線，分別查t為0、2、4s時，發(fā)電機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 ， 歸算至短路點處電壓級G1和G2的額定電流為 于是短路點K2不同時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 等值網(wǎng)絡(luò)進行化簡，如圖4.7所示。 圖4.7 等值網(wǎng)絡(luò)化簡 其中 2.求解電流及電抗 將圖進行網(wǎng)絡(luò)變換，如圖4.8(a)所示。令各等值

58、電源電動勢均為0，在短路點K3加電動勢 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G2 發(fā)電機G1 對電流分布系數(shù)驗算 可見計算結(jié)果正確。 短路回路的總等值電抗為 從而得各電源對短路點轉(zhuǎn)移電抗為 系統(tǒng) 發(fā)電機G1 發(fā)電機G2 3.短路電流周期分量有效值 發(fā)電機G1和G2對短路點的計算電抗分別為 由于 、 均大于3.45，表示發(fā)電機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 歸算至短路點處電壓級各發(fā)電機的額定電流為 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/啟動變壓器10kV一端短路(k4) 1.網(wǎng)絡(luò)化簡 將圖4.4的等值網(wǎng)絡(luò)進行化簡及進一步化簡分別如圖4.9(a)和(b)所示，發(fā)電機G1和G2合并后的等值機G對短路點的等值電抗為 (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 2.短路電流周期分量有效值 各等值電源對短的轉(zhuǎn)移電抗(利用星—三角變換公式)為 系統(tǒng) 等值發(fā)電機G 等值機G對短路點的計算電

60、抗為 由于 ，表示等值發(fā)電機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 歸算至短路點處電壓級等值機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，固短路點的短路電流周期分量有效值為 1.短路的沖擊電流 計算結(jié)果列表 將以上三相短路電流的計算結(jié)果進行整理，如附表所示。 附表4-1 k1～k2點三相短路電流計算結(jié)果 短路點編號 短路點位置 不同時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行選取，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定與動穩(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)的運行電壓因調(diào)壓或負荷的變化，有時會高于電網(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)的運行電壓波動，一般不超過電網(wǎng)額定電壓的1.15倍。因此，在選取電氣設(shè)備時，一般可按電氣設(shè)備的額定電壓 不低于裝置地點電網(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)備的長期允許電流。 應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流 ，即 ≥（5.2） 由于發(fā)電機與變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其

63、相應(yīng)回路的 應(yīng)為發(fā)電機與變壓器的額定電流的1.05倍；若變壓器有可能過負荷運行時， 應(yīng)按過負荷確定(1.3～2倍變壓器額定電流)。 3.環(huán)境條件對設(shè)備選擇的影響 (1) 海拔高度的影響 當(dāng)?shù)貐^(qū)海拔超過制造廠家的規(guī)定值時，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，允許長期通過的是最大工作電流。我國生產(chǎn)的電氣設(shè)備一般使用的額定環(huán)境

64、溫度 ，如周圍環(huán)境溫度高于 （但≤ ）時，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額定電流的20%。 5.1.2 按短路狀態(tài)校驗 1.短路熱穩(wěn)定校驗 短路電流通過電器時，電氣設(shè)備各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值，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)備允許通過的熱穩(wěn)電流和時間，kA、s。 其中（5.4） （5.5） （5.6） 式中——短路的計算時間，s ——繼電保護動作時間，一般取后備保護動作時間3.9s； ——斷路器的全開斷時間，s； ——斷路器固有分閘時間，SF6斷路器一

65、般為0.03s； ——斷路器開斷時電弧持續(xù)時間，約為0.02～0.04s； 可見，短路的計算時間 最大為3.97s，所以進行短路的熱穩(wěn)定校驗時，一般取 均會滿足要求。 2.電動力穩(wěn)定校驗 電動力穩(wěn)定是電器承受短路電流機械效應(yīng)的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為 ≥ 或 ≥（5.7） 下列幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定： （1）用熔斷器保護的電氣設(shè)備，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，固可不驗算熱穩(wěn)定。 （2）采用有限流電阻的熔斷器保護的設(shè)備，可不校驗動穩(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)備可不校驗動、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，型號為ODFs一334000/500，500 kV為3/2接線接線，兩組母線通過4串?dāng)嗦菲飨噙B，而進出線不設(shè)斷路器，所以高壓側(cè)共需12臺斷路器。斷路器的選取應(yīng)在各種合理的運行方式下，按流過斷路器的長期工作電流與短路電流最大的一臺進行選取。 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、開斷性能好、無噪聲與干擾、制作精度高與密封性能好、體積與面積小等特點，而且維護工作量小、檢修周期長與壽命長，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)的最大負荷電流，A。 3.開斷電流的選取 高壓斷路器的額定開斷電流 ，不應(yīng)小于實際開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，可簡化計算，即 ≥（5.9） 由