發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計

發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計資料僅供參考文件編號：2022年4月發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計版本號：A修改號：1頁次：1.0審核：批準:發(fā)布日期：發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計作者：盧平

摘要隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對電的需求也越來越大。電力工業(yè)是我國經(jīng)濟發(fā)展中最為重要的一種能源，主要是它可以方便、高效地轉(zhuǎn)換其它能源形式。電力工業(yè)作為一種先進的生產(chǎn)力，是國民經(jīng)濟發(fā)展中最重要的基礎(chǔ)能源產(chǎn)業(yè)。而火力發(fā)電是電力工業(yè)發(fā)展中的主力軍。截止2006年底，火電發(fā)電量達到48405萬千瓦，約占總?cè)萘康?。由此可見，火力發(fā)電在我國這個發(fā)展中國家的國民經(jīng)濟中的重要性。本次設(shè)計是針對2*300MW火力發(fā)電廠電氣部分的設(shè)計，電氣主接線是發(fā)電廠、變電站電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。所以本次設(shè)計電氣部分主接線方案為一臺半斷路器接線。該設(shè)計主要從理論上在電氣主接線設(shè)計、短路電流計算、電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布局、防雷設(shè)計、發(fā)電機、變壓器和母線的繼電保護等方面做詳盡的論述，同時，在保證設(shè)計可靠性的前提下，還要兼顧經(jīng)濟型和靈活性，通過計算論證火電廠實際設(shè)計的合理性與經(jīng)濟型。采用軟件繪制電氣圖和查閱相關(guān)書籍，進一步完善了設(shè)計。關(guān)鍵詞：電氣主接線；短路電流；配電裝置；電氣設(shè)備選擇AbstractAsChina'seconomicdevelopment，thedemandforelectricityisgrowing。ElectricpowerindustryinChina'seconomicdevelopmentisoneofthemostimportantenergy，mainlyitcanbeeasilyandefficientlyconvertotherformsofenergy。Asanadvancedproductivityintheelectricalindustry，isthemostimportantfoundationinthedevelopmentofenergyindustryofthenationaleconomy。Thermalpoweristhemainforceinthedevelopmentoftheelectricpowerindustry。Bytheendof2006,thermalpowergeneratingcapacityreachedmillion-kilowatt，%percentoftotalcapacity。Thus，thermalpowergenerationinChina，theimportanceofdevelopingthenationaleconomy。Thisdesignisdesignedforelectricalpartsofthe2*300MWthermalpowerplant，mainelectricalconnectionistheprimarypartoftheelectricdesignofpowerplantandsubstation，constitutethemainpartofpowersystem。Designofmainelectricalconnectionschemeforoneandahalfcircuitbreakerconnection。Thedesigntheoryinthedesignofmainelectricalwiring，electricalequipmentforshort-circuitcurrentcalculations，selectionanddistributionequipmentforlightningprotectiondesign，layouts，generators，transformersandrelayprotectionofBusbarinelaborateonthese，atthesametime，ensurethereliabilitydesignofpremise，alsoconsidereconomicandflexibilitythroughcalculationsjustifytheactualdesignofthermalpowerplantandcheap。Drawelectricaldiagramssoftwareandcheckoutbooks，furtherimprovedthedesign。Keywords：mainelectricalwiring；shortcircuitcurrent；distributionequipment；electricalequipmentselection目錄1 原始資料介紹 1 原始資料分析 1 本次設(shè)計主要內(nèi)容 12 電氣主接線設(shè)計方案確定 2 電氣主接線設(shè)計原則與要求 2 電氣主接線設(shè)計原則 2 電氣主接線設(shè)計基本要求 2 大機組超高壓主接線的特殊要求 4 500KV電氣主接線的確定 5 主接線方案的確定 7 主變壓器的選擇 9 發(fā)電廠主變壓器的容量和臺數(shù)的確定 9 主變壓器型式的選擇 9 繞組容量和連接方式的選擇 9 電氣設(shè)備的選擇 93 廠用電設(shè)計 11 廠用負荷分類 11 廠用電接線基本要求 11 廠用電的電壓等級 12 廠用電系統(tǒng)中性點接地方式 12 廠用電源及其引接 13 備用電源數(shù)量 15 廠用變壓器的選擇 15 火電廠主要廠用電負荷 16 廠用電負荷的計算方法 18 廠用變壓器的選擇 20 廠備用變壓器選擇 21 廠用電接線的確定 244 短路電流計算 25 短路電流計算的目的 25 短路電流計算的一般規(guī)定 25 短路電流計算步驟 26 電路元件參數(shù)計算 27 各點短路電流計算 27 d1點短路（500KV） 28 d2（發(fā)電機出口側(cè)）短路 29 d3點短路電流（廠用變壓器低壓側(cè)）計算： 315 電氣設(shè)備的配置 35 隔離開關(guān)的配置 35 隔離開關(guān)的作用 35 隔離開關(guān)的配置方案 35 電壓互感器的配置 36 電流互感器的配置 36 接地刀閘或接地器的配置 37 自動裝置的配置 37 繼電保護配置 38 發(fā)電機保護的配置 38 變壓器保護的配置 38 廠用電源保護 39 發(fā)電機變壓器組及繼電保護 39 線路繼電保護 40 500KV線路保護配置方案 416 母線的選擇與校驗 43 母線導(dǎo)體型式的選擇 43 母線選擇和校驗條件 43 按持續(xù)工作電流選擇 43 按經(jīng)濟電流密度選擇 43 按短路穩(wěn)定校驗 43 按熱穩(wěn)定校驗 44 500KV母線選擇及校驗 44 按照最大持續(xù)工作電流選擇 44 熱穩(wěn)定校驗 457 電氣設(shè)備的選擇原則 47 電氣設(shè)備選擇的一般要求 47 電氣設(shè)備選校驗 47 斷路器與隔離開關(guān)的選擇與校驗 48 500KV電流互感器選擇 48 500KV電壓互感器選擇 49 廠用設(shè)備的選擇 49 避雷器的選擇 49 耦合電容器的選擇 50 高壓熔斷器的選擇 50 高壓戶外支柱絕緣子的選擇 518 高壓配電裝置設(shè)計 52 高壓配電裝置設(shè)計原則 52 高壓配電裝置設(shè)計要求 52 配電裝置設(shè)計的基本步驟 53 500KV屋外配電裝置設(shè)計 539 過低保戶和接地 55 雷電過電壓的保護 55 直擊雷的保護范圍和保護措施 55 直擊雷的保護范圍 55 直擊雷保護的措施（裝避雷針） 56 避雷針（線）的裝設(shè)原則與接地裝置的要求 56結(jié)論 58參考文獻 59致謝 60原始資料介紹原始資料分析2*300MW火電廠電氣部分設(shè)計原始資料1、類型：凝汽式火電廠。2、裝機容量：裝機2臺，總?cè)萘?00MW。3、環(huán)境條件：年最高氣溫+42℃，最低氣溫-8℃。對氣象無特殊要求。4、廠用電率：按10%考慮。5、廠用負荷與系統(tǒng)連接情況：500KV電壓等級，架空線路2回與系統(tǒng)相連，當基準容量取為100MVA時，系統(tǒng)歸算至500KV側(cè)的電抗為。本次設(shè)計主要內(nèi)容2*300MV火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計，著重講述了發(fā)電廠電氣主接線的最佳方案的選擇，廠用電接線方案的選擇，通過短路電流計算結(jié)果確定二次部分的繼電保護與自動裝置，以及屋外配電裝置的布置。具體設(shè)計內(nèi)容為：（1）確定發(fā)電廠電氣主接線的最佳方案；（2）確定發(fā)電廠廠用電接線的最佳方案；（3）短路電流計算；（4）確定發(fā)電廠電流互感器、電壓互感器、避雷器、避雷針、繼電保護及自動裝置的配置方案；（5）電氣設(shè)備的選擇與校驗；（6）高壓配電裝置的設(shè)計；本次設(shè)計的電氣部分主要是關(guān)于一臺半斷路器典型的接線方案的確定和電器的布置方面進行闡述，并結(jié)合火電廠的實際情況和經(jīng)濟技術(shù)論證，從而得到最佳方案。電氣主接線設(shè)計方案確定電氣主接線設(shè)計原則與要求電氣主接線設(shè)計原則發(fā)電廠電氣主接線是電力系統(tǒng)的主要組成部分。它表明了發(fā)電機、變壓器、線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù)量和連接方式及可能的運行方式，從而完成發(fā)電、變電、輸配電的任務(wù)。它的設(shè)計直接關(guān)系這全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。由于電能生產(chǎn)的特點是：發(fā)電、變電、輸電和用電是在同一時刻完成的，所以主接線設(shè)計的好壞，也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線的設(shè)計是一個綜合性問題，必須正確處理各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，合理確定主接線方案。電氣主接線設(shè)計基本要求電氣主接線設(shè)應(yīng)滿足可靠性，靈活性和經(jīng)濟性三項基本要求?，F(xiàn)對各項要求說明如下：1、可靠性供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個要求。在研究主接線時，應(yīng)全面地看待一下幾個問題:(1)可靠性的可觀衡量標準是運行實踐，估計一個主接線的可靠性時，應(yīng)充分考慮長期積累的運行經(jīng)驗。我國現(xiàn)行設(shè)計技術(shù)規(guī)程中的各項規(guī)定，就是對運行實踐實驗的總結(jié)。設(shè)計時應(yīng)予遵循。(2)主接線的可靠性，是由其各組成元件（包括一次和二次設(shè)備）的可靠性的綜合。因此主接線設(shè)計，要同時考慮一次設(shè)備和二次設(shè)備的故障率及其對供電的影響。(3)可靠性并不是絕對的，同樣的主接線對某廠是可靠的，而對另一些廠則可能還不夠可靠。因此，評價可靠性時，不能脫離發(fā)電廠在系統(tǒng)中的地位和作用。衡量主接線運行可靠性的標志是：（1）斷路器檢修時，能否不影響供電。（2）線路、斷路器或母線故障時，以及母線檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。（3）發(fā)電廠、變電所全部停運的可能性。（4）對大機組超高壓情況下的電氣主接線，應(yīng)滿足可靠性準則的要求。1）對于單機容量在300MW及以上的發(fā)電廠，可靠性準則初步建議如下：①任何斷路器檢修、不得影響對用戶的供電；②任何一進出線斷路器故障或拒動，不應(yīng)切除一臺以上機組和相應(yīng)的線路；③任一臺斷路器檢修和另一臺斷路器故障或拒動相重合時，以及分段或母聯(lián)斷路器故障拒動時，都不應(yīng)切除兩臺以上機組和相應(yīng)線路；④經(jīng)論證，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定和發(fā)電廠不致全停的條件下，允許切除兩臺以上300MW機組。2)對于330～500KV變電所電氣主接線，可靠性準則為：①任何斷路器檢修，不得影響對用戶的供電；②任一臺斷路器檢修和另一臺斷路器故障或拒動重合時，不宜切除兩回以上超高壓線路；③一段母線故障（或連接在母線上的進出線斷路器故障或拒動），宜將故障范圍限制到不超過整個母線的四分之一，當分段或母聯(lián)斷路器故障時。其故障范圍宜限制到不超過整個母線的二分之一；④經(jīng)過論證，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下，才允許故障范圍大于上述要求。通常定性分析和衡量主接線可靠性時，從以下幾方面考慮:斷路器檢修時，能否不影響供電；線路、斷路器或母線故障時以及母線或母線隔離開關(guān)檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，以及能否保證對一、二類符合的供電；發(fā)電廠或變電站全部停電的可能性；大型機組突然停運時，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響與后果等因素。在可靠性分析中，應(yīng)考慮瞬時故障、永久故障及檢修停電的影響。評估供電可靠性的主要指標有停電頻率、每次停電的持續(xù)時間及用戶在停電時的生產(chǎn)損失或電力企業(yè)在電力市場環(huán)境下通過輔助服務(wù)市場獲得備用容量所付出的代價。2、靈活性電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性包括以下幾個方面：（1）操作的方便性。電氣主接線應(yīng)該在滿足可靠性的條件下，結(jié)線簡單，操作方便，盡可能地使操作步驟少，以便于運行人員掌握，不致在操作過程中出差錯。（2）調(diào)度的方便性。電氣主接線在正常運行時，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便地改變運行方式，并且在發(fā)生事故時，要能盡快地切除故障，使停電時間最短，影響范圍最小，不致過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，（3）擴建的方便性。對將來要擴建的發(fā)電廠和變電站，其主接線必須具有擴建的方便性，尤其是火電廠和變電站，在設(shè)計主接線時應(yīng)留有發(fā)展擴建的余地。設(shè)計時不僅要考慮最終接線的實現(xiàn)，還要考慮到從初期接線過渡到最終接線的可能和分階段施工的可行方案，使其盡可能地不影響連續(xù)供電或在停電時間最短的情況下，將來可順利完成過渡方案的實施，使改造工作量最少。3、經(jīng)濟性在設(shè)計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。通常設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性與經(jīng)濟性之間。通常設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟合理。經(jīng)濟性主要從以下幾方面考慮：（1）節(jié)省一次投資。主接線應(yīng)簡單清晰，并要適當采用限制短路電流的措施，以節(jié)省開關(guān)電器數(shù)量、選用價廉的電器或輕型電器，以便降低投資。（2）占地面積少。主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積少；同時應(yīng)注意節(jié)約搬遷費用、安裝費用和外匯費用。對大容量發(fā)電廠或變電站，在可能和允許條件下，應(yīng)采取一次設(shè)計，分期投資、投建，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益。大機組超高壓主接線的特殊要求1、對于單機容量為300MW及以上的發(fā)電廠（1）任何斷路器檢修，不影響對系統(tǒng)的連續(xù)供電。（2）任何一進出線斷路器故障或拒動以及母線故障，不應(yīng)切除一臺以上機組和相應(yīng)的線路。任何一臺斷路器檢修和另一臺斷路器故障或拒動相重合，以及當母線分段或母線聯(lián)絡(luò)短路故障或拒動時，不應(yīng)該切除兩臺以上機組和相應(yīng)的線路。2、對于500KV發(fā)電廠（1）任何斷路器檢修，不影響對系統(tǒng)的連續(xù)供電。（2）除母聯(lián)及分段斷路器處，任何一臺斷路器檢修期間，又發(fā)生另一臺斷路器故障或拒動，以及母線故障，不宜切除三回以上線路。500KV電氣主接線的確定500KV超高壓配電裝置主要采用雙母線四分段帶專用旁路母線和一臺半斷路器接線，300MW大機組一般都采用與雙繞組變壓器組成單元接線而不與三繞組變壓器組成單元接線，由于本發(fā)電廠只有一種升高的電壓等級，不需裝設(shè)聯(lián)絡(luò)變壓器。采用三繞組變壓器時，發(fā)電機出口要求裝設(shè)斷路器，但由于甚大的額定電流和短路電流，使得出口斷路器制造很困難，造價也甚高。以下是對兩種方案的確定和比較。方案一:500KV超高壓配電裝置接線的可靠性要求高，為限制故障范圍，當進出線為6～7回時，宜采用雙母線四分段帶旁路接線，并裝設(shè)兩臺母聯(lián)兼旁路斷路器。如圖所示：圖雙母線四分段帶專用旁路母線圖一臺半斷路器接線方案二：雙重接線的多環(huán)形行接線，是現(xiàn)代國內(nèi)大型電廠和變電站高壓配置廣泛采用的一種接線。500KV超一臺半斷路器接線是一種沒有多回路集結(jié)點，一個回路由兩臺斷路器供電的高壓配電裝置主要采用雙母線四分段帶專用旁路母線和一臺半斷路器接線。300MW大機組一般采用與雙繞組變壓器組成單元接線而不與三繞組變壓器組成單元接線由于本發(fā)電廠只有一種升高的電壓等級，不需裝設(shè)聯(lián)絡(luò)變壓器。一臺半斷路器接線是一種沒有多回路集結(jié)點，一個回路由兩臺斷路器供電的雙重接線的多環(huán)行接線，是現(xiàn)代國內(nèi)大型電廠和變電站高壓配置廣泛采用的一種接線，如圖所示：主接線方案的確定表2-1一臺半斷路器接線與雙母線四分段帶旁路母線接線的技術(shù)經(jīng)濟比較要點項目一臺半斷路器接線雙母線四分段帶旁路母線接線可靠性在檢修和故障相重合的情況下，停運的回路不超過兩回1.一段母線故障，停運2～3個回路02.一段母線故障，合并分段或母聯(lián)斷路器拒動的雙重故障時，停運兩段母線，即4～6個回路。但這種情況幾率極少靈活性1.為多環(huán)行供電，調(diào)度靈活。但停運一個回路需操作兩臺斷路器，母線故障時，接線內(nèi)潮流變化大2.隔離開關(guān)只作為檢修電器，不作為操作電器，處理事故時，用斷路器操作，消除事故迅速。檢修斷路器時，不要要帶旁路操作1.為調(diào)整系統(tǒng)潮流，限制短路電流以及防止事故擴大等方面的原因，有可能要求母線分列運行時，本接線比較靈活2.隔離開關(guān)要作為操作電源，當改變運行方式和吃力事故時，需進行倒閘操作，檢修斷路器要進行帶旁路操作續(xù)表2-1經(jīng)濟性設(shè)備投資：9回及以上，一臺半斷路器接線較貴8回路時，兩種接線相等7回及以上，雙母線四分段帶旁路母線貴占地面積：1.當一臺半斷路器接線為常規(guī)三列式順序布置時，因一個間隔可以雙側(cè)出線，占地面積比雙母線四分段帶旁路母線可節(jié)約40%。當為交替布置或平環(huán)式或單列式布置時，兩種接線占地面積相近2.當一臺半斷路器接線的常規(guī)布置，應(yīng)用于發(fā)電廠時，為避免縱向布置的大機組出線偏角不至過大，常需改變配電裝置布置形式，擴大占地面積30%-50%。雙母線四分段帶旁路母線接線，則能適應(yīng)縱向布置大機組出線位置而不需擴大占地面積繼電保護及二次回路復(fù)雜性1.由于每個回路連接兩臺斷路器，一臺中間斷路器連接著兩個回路，保護接于兩組電流互感器的和電流，其電流互感器的二次回路，保護裝置的跳合閘出口等比較復(fù)雜2.應(yīng)用于發(fā)電廠時，發(fā)電機—變壓器組與線路共用的中間短路器，，只能在單元控制室控制，并在網(wǎng)絡(luò)控制室設(shè)相應(yīng)的斷路器信號，比較復(fù)雜1.分段的母線保護比較復(fù)雜，需有故障母線選擇元件，而當將回路從一段切換到另一段母線時，電流互感器二次回路需要切換。母線隔離開關(guān)的閉鎖回路及母聯(lián)兼旁路斷路器的保護，二次回路較復(fù)雜2.應(yīng)用與發(fā)電機—變壓器利用一臺斷路器，只需在單元控制室控制，與線路控制無關(guān)，比較簡單兩種接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性、繼電保護及二次回路復(fù)雜性并綜合原理資料，最終確定一臺半斷路器接線為電氣主接線的最佳方案。主變壓器的選擇發(fā)電廠主變壓器的容量和臺數(shù)的確定發(fā)電廠與主變壓器為單元接線，主變壓器的容量按下列條件中較大者選擇：（1）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。（2）按發(fā)電機的最大連續(xù)輸出容量扣除本機組廠用負荷、主變壓器型式的選擇（1）主變壓器采用三相或單相，主要考慮變壓器的制造條件，可靠性要求及運輸條件等因素。（2）對于單機容量為300MW，并直接升到500KV,宜選用三相變壓器。繞組容量和連接方式的選擇（1）發(fā)電廠主變壓器繞組的數(shù)量對于300MW機組，其升壓變壓器一般不采用三繞組變壓器。因為在發(fā)電機回路及廠用分支回路均采用分相封閉母線，供電可靠性很高，而大電流的隔離開關(guān)發(fā)熱問題比較突出等等。（2）繞組連接方式變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。我國110KV及以上電壓，變壓器繞組都采用Y連接。電氣設(shè)備的選擇根據(jù)以上論述，最終確定發(fā)電機、主變壓器型號如下：1、發(fā)電機：型號：QFS-300-2型額定功率：300MW,x_d^"=額定電壓：18KV額定電流：11320AΦ=額定轉(zhuǎn)速：3000r/min2、主變壓器：型號：SFP-360000/500額定容量：360MVA額定電壓：525/18KV連接組別：YN,d11ΔP0=225KW阻抗電壓%=1廠用電設(shè)計廠用負荷分類按其負荷的重要性一般分以下四類：1、事故保安負荷在事故停機過程中及停機后的一段時間內(nèi)，仍應(yīng)保證電，否則可能引起主要設(shè)備損壞、重要的自動控制失靈或危及人身安全的負荷，稱為事故保安負荷。根據(jù)對電源要求的不同，又可分下列三種：（1）直流保安負荷。由蓄電池組供電，如發(fā)電機組的直流潤滑油泵等。（2）交流不停電保安負荷。一般由接于蓄電池組的逆變裝置供電，如實時控制用電子計算機。（3）允許短時停電的交流保安負荷。平時由交流廠用電供電，失去廠用工作電源和備用電源時，交流保安電源應(yīng)自動投入，如220MW及以上機組的盤車電動機。Ⅰ類負荷短時（手動切換恢復(fù)供電所需的時間）的停電可能影響人參或設(shè)備安全，使生產(chǎn)停頓或發(fā)電量大量下降的負荷，如給水泵、凝結(jié)水泵。對Ⅰ類負荷，必須保證自啟動，并應(yīng)由2個獨立電源的母線供電，當一個電源失去后，另一電源應(yīng)立即自動投入。Ⅱ類負荷允許短時停電，但停電時間過長，有可能損壞設(shè)備或影響正常生產(chǎn)的負荷。如工業(yè)水泵、疏水泵等。對Ⅱ類負荷，應(yīng)由有2個獨立電源的母線供電，一般采用手動切換。Ⅲ類負荷長時間停電不會直接影響生產(chǎn)的負荷。如中央修配廠、實驗室等的用電設(shè)備。對Ⅲ類負荷，一般由1個電源供電。廠用電接線基本要求廠用電接線除應(yīng)滿足正常運行的安全、可靠、靈活、經(jīng)濟、和檢修、維護方便等一般要求外，尚應(yīng)滿足下列特殊要求：（1）盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障影響范圍，并應(yīng)盡量避免引起全廠停電事故。（2）充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、起動等運行方式下的供電要求。切換操作簡便。（3）便于分期擴建或連續(xù)施工。對公用負荷的供電，要結(jié)合遠景規(guī)模統(tǒng)籌安排。廠用電的電壓等級廠用電的電壓等級是根據(jù)發(fā)電機額定電壓、廠用電動機的電壓和廠用電供電網(wǎng)絡(luò)等因素，相互配合，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟綜合比較確定的。為了簡化廠用電接線，且使運行維護方便，廠用電電壓等級不宜過多。在發(fā)電廠和變電站中，低壓廠用電壓常采用400V，高壓廠用電壓有3、6、10KV等。為了正確選擇高壓廠用電的電壓等級，需進行技術(shù)經(jīng)濟論證。按發(fā)電機容量、電壓確定高壓廠用電壓等級容量在60MW及以下，發(fā)電機電壓為，可采用3KV作為廠用高壓電壓。當容量在100～300MW時，宜選用6KV作為廠用高壓電壓。當容量在300MW以上時，若技術(shù)經(jīng)濟合理，可采用兩種高壓廠用電壓，即3KV和10KV兩級電壓。通過考慮系統(tǒng)實際，單機容量為300MW的廠用電壓分為兩級，高壓為6KV,低壓為380V。廠用電系統(tǒng)中性點接地方式高壓廠用電系統(tǒng)中性點接地方式高壓（3、6、10KV）廠用電系統(tǒng)中性點接地方式的選擇，與接地電容電流的大小有關(guān)：當接地電容電流小于10A時，可采用不接地方式，也可采用高電阻接地方式；當接地電容電流大于10A時，可采用經(jīng)消弧線圈或消弧線圈并聯(lián)高電阻的接地方式。一般發(fā)電廠的高壓廠用電系統(tǒng)多采用中性點經(jīng)高電阻接地方式。上述中性點接地方式的特點和適用范圍敘述如下：（1）中性點不接地方式。當高壓廠用電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，流過短路點的電流為電容性電流，且三相線電壓基本平衡。若單相接地電容電流小于10A時，允許繼續(xù)運行2h，為處理故障爭取了時間，若廠用電系統(tǒng)單相接地電容電流大于10A時，接地處的電弧不能自動熄滅，將產(chǎn)生較高的電弧接地過電壓（可達額定相電壓的～5倍）并易發(fā)展成為多相短路，故接地保護應(yīng)動作于跳閘，中斷對廠用設(shè)備的供電。這種中性點不接地方式曾廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電機組的高壓廠用電系統(tǒng)，今后仍會在接地電容電流小于10A的高壓廠用電系統(tǒng)中采用。（2）中性點經(jīng)高電阻接地方式。高壓廠用電系統(tǒng)的中性點經(jīng)過適當?shù)碾娮杞拥?，可以抑制單相接地故障時健全相的過電壓倍數(shù)不超過額定相電壓的倍，避免故障擴大。常采用二次側(cè)接電阻的配電變壓器接地方式，無需設(shè)置大電阻器就可達到預(yù)期的目的。當發(fā)生單相接地故障時，短路點流過固定的電阻性電流，有利于饋線的零序保護動作。中性點經(jīng)高電阻接地方式適用于高壓廠用電系統(tǒng)接地電容電流小于10A，且為樂降低間歇性弧光接地過電壓水平和便于尋找接地故障的情況。（3）中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。在這種接地方式下，廠用電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，中性點的位移電壓產(chǎn)生感性電流流過接地點，備嘗電容電流，將接地點的綜合電流限制到10A以下，達到自動熄弧。當機組的負荷變化時，需改變消弧線圈的分接頭以適應(yīng)廠用電系統(tǒng)電容電流的變化，但消弧線圈變比的變化又改變了接地點的電流值。為了保持接地故障電流不變，必須相應(yīng)地調(diào)節(jié)二次側(cè)的電阻，所以二次側(cè)電阻應(yīng)由與消弧線圈分接頭相匹配的調(diào)節(jié)分接頭。這一接地方式運行比較復(fù)雜，要增加接地設(shè)備投資，而且接地保護也比較復(fù)雜，適用于大機組高壓廠用電系統(tǒng)接地電容電流大于10A的情況。對于2*300MW發(fā)電廠廠用中性點接線方式為中性點經(jīng)高電阻接線方式，優(yōu)點：可防止阻尼諧振過電壓和間歇性電弧接地過電壓，接地電流水平為10A以下，減小了地位升高，接地故障可以不立即切清楚，因此能帶單相接地故障相運行。廠用電源及其引接發(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、啟動電源和事故保安電源。一般電廠中，都以啟動電源兼做備用電源。1、工作電源發(fā)電廠或變電站的廠用工作電源，是保證正常運行的基本電源。通常，工作電源不少于兩個。現(xiàn)代發(fā)電廠，一般都投入系統(tǒng)并聯(lián)運行。若從發(fā)電機電壓回路通過廠用高壓變壓器（或電抗器）取得廠用高壓工作電源，即使發(fā)電機組全部停止運行，仍可從電力系統(tǒng)倒送電能給廠用電源。這種接線方式，供電可靠、操作簡單、調(diào)度方便、投資和運行費用都比較省，常被廣泛采用。廠用高壓工作電源從發(fā)電機電壓回路的引接方式與主接線形式有密切聯(lián)系。當主接線具有發(fā)電機電壓母線時，則廠用工作電源（廠用變壓器或廠用電抗器）一般直接從母線上引接。當發(fā)電機和主變壓器為單元接線時，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)電機機端短路進行選擇，其開端電流可能比發(fā)電機出口處斷路器的還要大，對大容量機組可能選不到合適的斷路器，可加裝電抗器或選低壓分裂繞組變壓器，以限制短路電流。如仍選不出時，對125MW以下機組，一般可在廠用分支上按額定電流裝設(shè)斷路器、隔離開關(guān)或連接片，此時若發(fā)生故障，應(yīng)立刻停機；對于200MW及以上機組，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，以供檢修和調(diào)試用，這時，在變壓器低壓側(cè)務(wù)必裝設(shè)斷路器。參考《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計規(guī)定》第2、4、5條：200MW及以上的機組，高壓廠用工作電源應(yīng)采用一臺分裂變壓器供給兩段高壓廠用母線；300MW及以上的機組采用兩種高壓廠用電壓時，應(yīng)采用兩臺3卷變壓器分別供給每一種高壓廠用電壓的2段母線。于是，考慮本廠實際情況，廠用工作電源在發(fā)電機出口引出一臺高壓廠用工作變壓器。1、備用電源和啟動電源廠用備用電源用于工作電源因事故或檢修而失電時替代工作電源，其后備作用。備用電源應(yīng)具有獨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工況下為該機組的廠用負荷提供電源。因此，啟動電源實質(zhì)上也是一個備用電源。我國目前對200MW以上大型發(fā)電機組，為了確保機組安全和廠用電的可靠才設(shè)置廠用啟動電源，且以啟動電源兼作事故備用電源，統(tǒng)稱啟動（備用）電源。備用電源的引接應(yīng)保證其獨立性，并且具有足夠的供電容量，以下是最常用的引接方式：（1）從發(fā)電機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。（2）從發(fā)電廠聯(lián)絡(luò)變壓器的低壓繞組接線，但應(yīng)保證在機組全停情況下，能夠獲得足夠的電源容量。（3）從與電力系統(tǒng)聯(lián)系緊密、供電可靠的最低一級電壓母線引接。這樣，有可能因采用變比較大的廠用高壓變壓器，增大高壓配電裝置的投資而致經(jīng)濟性較差，蛋可靠性較高。(4)當技術(shù)經(jīng)濟合理時，可由外部電網(wǎng)引接專用線路，經(jīng)過變壓器取得獨立的備用電源或啟動電源。備用電源有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），經(jīng)常處于備用狀態(tài)（停運），當工作電源因故障斷開時，由備用電源自動投入裝置進行切換接通，代替工作電源，承擔全部廠用負荷。暗備用方式，不設(shè)專用的備用變壓器（或線路），而將每臺工作變壓器容量增大，相互備用，當其中任一臺廠用工作變壓器退出運行時，每臺變壓器只在半載下運行，投資較大，運行費用高。在大中型發(fā)電廠特別是大型火電廠中，由于每臺機組爐的廠用負荷很大，為了不使每臺廠用變壓器的容量過大，一般均采取明備用方式，2、事故保安電源對300MW及以上的大容量機組，當廠用工作電源和備用電源都消失時，為確保在嚴重事故狀態(tài)下能安全停機，事故消除后又能及時恢復(fù)供電，應(yīng)設(shè)置事故保安電源，以保證事故保安負荷，如潤滑油泵、密封油泵、熱工儀表及自動裝置、盤車裝置、頂軸油泵、事故照明和計算機等設(shè)施的連續(xù)供電。事故保安電源必須使一種獨立而十分可靠的電源，通常采用快速自動程序啟動的柴油發(fā)電機組、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及以上機組還應(yīng)由附近110KV及以上的變電站或發(fā)電廠引入獨立可靠專用線路，作為事故備用保安電源。備用電源數(shù)量參照《電力工程電氣設(shè)計手冊-電氣一次部分》P88表3-8可知：高壓廠用備用電源應(yīng)滿足當高壓廠用起動變壓器檢修時，不影響機組起停。對200-300MW的機組，高壓廠用備用電源應(yīng)按3臺機組及以下設(shè)一個。超過3臺，每兩臺機組設(shè)一臺起動/備用電源。根據(jù)本廠特點，備用電源引自當?shù)?20KV變電所，選擇一臺備用變壓器。廠用變壓器的選擇廠用變壓器的選擇主要考慮廠用高壓工作變壓器和啟動備用變壓器的選擇，其選擇內(nèi)容包括變壓器的臺數(shù)、型式、額定電壓、容量和阻抗。為了正確選擇廠用變壓器容量，首先應(yīng)對廠用主要用電設(shè)備的容量、數(shù)量及其運行方式有所了解，并予以分類和統(tǒng)計，最后確定廠用變壓器容量。火電廠主要廠用電負荷火電廠的廠用電負荷包括全廠機、爐、電、燃運等的用電設(shè)備，面廣量大，且隨各廠機爐類型、容量、燃料種類、供水條件等而差異較大。例如：高溫高壓電廠比同容量的中溫中亞電廠的給水泵容量大；大容量機組的輔助設(shè)備比中、小型機組要多且功率大；開式循環(huán)冷卻方式比閉式冷卻方式的耗電量要?。桓鞣N燃料的發(fā)熱量不同，需要的風量不同，風機容量也不同，同時除灰設(shè)備也不盡一樣；若電廠采用汽動給水泵則可大大減小廠用變壓器容量等。一般廠用變壓器連接在廠用母線段上，而用電設(shè)備由母線引接。為了正確選擇廠用變壓器容量，不但要統(tǒng)計變壓器連接的分段母線上實際所接電動機的臺數(shù)和容量，還要考慮它們是經(jīng)常工作的還是備用的。是連續(xù)運行的還是斷續(xù)運行的。為了計及這些不同的情況，選出既能滿足負荷要求又不致容量過大的變壓器，所以又提出按使用時間對負荷運行方式進行分類：經(jīng)?！刻於家褂玫呢摵桑妱訖C）；不經(jīng)常—只在檢修、事故或機爐啟停期間使用的負荷（電動機）；連續(xù)—每次連續(xù)運轉(zhuǎn)2h以上的負荷；斷續(xù)—每次使用從帶負荷到空載或停止，反復(fù)周期性地工作，其每一周期不超過10min的負荷；上述“經(jīng)常”和“不經(jīng)?！敝饕脕肀碚髟擃愒O(shè)備電動機的使用機會。而“連續(xù)”、“短時”和“斷續(xù)”則用來區(qū)分該類設(shè)備每次使用時間的長短。表3-1火電廠主要廠用電負荷及其類別分類名稱負荷類別運行方式備注鍋爐負荷引風機送風機排粉機磨煤機給煤機給粉機ⅠⅠⅠ或ⅡⅠ或ⅡⅠ或ⅡⅠ經(jīng)常、連續(xù)用于送粉時為Ⅰ無煤粉倉時為Ⅰ無煤粉倉時為Ⅰ汽輪機負荷射水泵凝結(jié)水泵循環(huán)水泵給水泵備用給水泵ⅠⅠⅠⅠⅠ經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)不經(jīng)常、連續(xù)用汽動給水泵就無給水泵項電氣及公共負荷充電機浮充點裝置空壓機空壓器冷卻器通信電源ⅡⅡⅡⅡⅠ不經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)——事故保安負荷盤車電動機頂軸油泵交流潤滑油泵浮充電裝置機爐自控電源保安保安保安保安保安不經(jīng)常、連續(xù)不經(jīng)常、短時不經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)——輸煤負荷輸煤皮帶碎煤機電氣除塵器ⅡⅡⅡ經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)——出灰負荷灰漿泵碎渣機電氣除塵器ⅡⅡⅡ經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)——續(xù)表3-1廠外水工負荷中央循環(huán)水泵消防水泵生活水泵冷卻塔通風機ⅠⅠⅡ或ⅢⅡ經(jīng)常、連續(xù)不經(jīng)常、短時、經(jīng)常、短時經(jīng)常、短時與工業(yè)水泵合用時生活水泵負荷類別為Ⅱ輔助車間負荷化學水處理室中央修配間電氣試驗室起重機械Ⅰ或ⅡⅢⅢⅢ經(jīng)常（短時）、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)不經(jīng)常、短時不經(jīng)常、斷續(xù)大于300MW機組時，化學水處理室負荷類別為Ⅰ注：Ⅰ表現(xiàn)Ⅰ類廠用負荷，Ⅱ表示Ⅱ類廠用負荷，Ⅲ表示Ⅲ類廠用負荷，保安表示保安廠用負荷廠用電負荷的計算方法換算系數(shù)法廠用電負荷的計算方法常采用換算系數(shù)法，按下式計算(3-1)(3-2)式中—廠用母線上的計算負荷，KV?A;—電動機的計算功率，KW;—換算系數(shù)，可取表3—2所列的數(shù)值；—同時系數(shù)；—負荷率;效率；功率因數(shù)；表3—2換算系數(shù)機組容量（MW）≤125≥200給水泵循環(huán)水泵電動機凝結(jié)水泵電動機電動機的計算功率，應(yīng)根據(jù)負荷的運行方式及特點確定。1）對經(jīng)常、連續(xù)運行的設(shè)備和連續(xù)而不經(jīng)常運行的設(shè)備。即連續(xù)運行的電動機均應(yīng)全部計入，按下式計算：(3-3)式中——電動機額定功率。KW2）對經(jīng)常短時及經(jīng)常斷續(xù)運行的電動機應(yīng)按下式計算：(3-4)3)對不經(jīng)常短時及不經(jīng)常斷續(xù)運行的設(shè)備，一般可不予計算：(3-5)這類負荷如行車、電焊機等。在選擇變壓器容量時由于留有裕度，同時亦考慮到變壓器具有較大的過載能力，所以該類負荷可以不予計入。但是。若經(jīng)電抗器供電時，因電抗器一般為空氣自然冷卻，過載能力很小，這些設(shè)備的負荷均應(yīng)全部計算在內(nèi)。4）對中央修配廠的用電負荷，通常按下式計算：(3-6)式中——全部電動機額定功率總和，KW;——其中最大5臺電動機的額定功率總和，KW。5）煤場機械負荷重，對大型機械應(yīng)根據(jù)機械工作情況具體分析確定。對中、小型機械，則按下式計算：(3-7)翻斗機(3-8)輪斗機(3-10)式中——其中最大3臺電動機的額定功率之和，KW。6)對照明負荷計算式為：(3-11)式中——需要系數(shù)，一般取～；——安裝系數(shù)，KW。軸功率法廠用電負荷可用軸功率法進行計算。軸功率法的算式為：（3-12）式中——同時率，新建電廠取，擴建電廠??；——最大運行軸功率，KW；——對應(yīng)于軸功率的電動機效率；——對應(yīng)于軸功率的電動機功率因；——廠用低壓計算負荷之和，KV?A。廠用變壓器的選擇1、額定電壓廠用變壓器的額定電壓應(yīng)根據(jù)廠用電系統(tǒng)的電壓等級和電源引接處的電壓確定，變壓器一、二次額定電壓必須與引接電源電壓和廠用網(wǎng)絡(luò)電壓相一致。工作變壓器的臺數(shù)和型式工作變壓器的臺數(shù)和型式主要與廠用高壓母線的段數(shù)有關(guān)，而母線的段數(shù)又與廠用高壓母線的電壓等級有關(guān)。當只有6KV一種電壓等級時，一般分兩段；當10KV和3KV電壓等級同時存在時，則分四段（10KV兩段和3KV兩段）。當只有6KV一種電壓等級時，廠用高壓工作變壓器可選用1臺全容量的分裂繞組變壓器，兩個分裂支路分別供兩段母線；或選用2臺50%容量的雙繞組變壓器，分別供兩段母線。如出現(xiàn)10KV和3KV兩種電壓等級時，廠用高壓工作變壓器可選用2臺50%容量的三繞組變壓器，分別供四段母線。3、廠用變壓器的容量廠用變壓器的容量必須滿足廠用電負荷從電源獲得足夠的功率。因此，對廠用高壓工作變壓器的容量應(yīng)按廠用高壓計算負荷的110%與廠用電低壓計算負荷之和進行選擇；而廠用低壓工作變壓器的容量應(yīng)留有10%左右的裕度。（1）廠用高壓工作變壓器容量。當為雙繞組變壓器時按下式選擇容量（3-13）式中——廠用電高壓計算負荷之和；——廠用電低壓計算負荷之和。當選用分裂繞組變壓器時，其各繞組容量應(yīng)滿足：高壓繞組（3-14）分裂繞組（3-15）（3-16）式中——廠用變壓器高壓繞組容量，KV?A；——廠用變壓器分裂繞組容量，KV?A；——廠用變壓器分裂繞組計算負荷，KV?A，——分裂繞組兩分支重復(fù)計算負荷，KV?A。（2）廠用高壓備用變壓器容量。廠用高壓備用變壓器或啟動變壓器應(yīng)與最大一臺廠用高壓工作變壓器的容量相同；廠用低壓備用變壓器的容量應(yīng)與最大一臺廠用低壓工作變壓器容量相同。（3）廠用低壓工作變壓器容量?？砂聪率竭x擇變壓器容量（3-17）式中——廠用低壓工作變壓器容量，KV?A；——變壓器溫度修正系數(shù)。一般對裝于屋外或由屋外進風小間內(nèi)的變壓器，可取=1，但宜將小間進出風溫差控制在10℃以內(nèi)；對由主廠房進風小間內(nèi)的變壓器，當溫度變化較大時，隨地區(qū)而異，應(yīng)當考慮溫度進行修正。廠用變壓器容量的選擇，除了考慮所接負荷的因素外，還應(yīng)考慮：=1\*GB3①電動機自啟動時的電壓降；=2\*GB3②變壓器低壓側(cè)短路容量；=3\*GB3③留有一定的備用裕度。4、廠用變壓器的阻抗變壓器的阻抗是廠用工作變壓器的一項重要指標。廠用工作變壓器的阻抗要求比一般動力變壓器的阻抗大，這是因為要限制變壓器低壓側(cè)的短路容量，否則將影響到開關(guān)設(shè)備的選擇，一般要求阻抗應(yīng)大于10%；但是阻抗過大又將影響廠用電動機的自啟動。廠用工作變壓器如果選用分裂繞組變壓器，則能在一定程度上緩解上述矛盾，因為分裂繞組變壓器在正常工作時具有較小阻抗，而分裂繞組出口短路時則具有較大的阻抗。對于500KV大機組采用分裂繞組，查《電力工程電氣設(shè)備手冊》得：變壓器型號：SFF7-40000/20；額定容量：40/20/2電壓：抗電壓：%廠備用變壓器選擇考慮到升高電壓母線電壓變化大，啟動備用變壓器采用帶負荷調(diào)節(jié)變壓器，以保證廠用電安全經(jīng)濟地運行。此外，高壓廠用備用變壓器或啟動備用變壓器的容量應(yīng)與最大一臺高壓廠用變壓器的容量相同，當起動備用變壓器帶有公用負荷時，其容量還應(yīng)滿足最大一臺高壓廠用工作變壓器的要求，為了廠用電的安全把附近電網(wǎng)220KV作為備用電源，并考慮該啟動備用變壓器的檢修要求，查《電力工程電氣設(shè)備手冊》得：型號額定容量（KVA）額定電壓（KV）阻抗電壓（%）分裂系數(shù)高壓低壓全穿越半穿越SFPSZ1-40000/22040000/2*2000220表3-2廠用負荷計算及廠用高壓變壓器容量選擇設(shè)備名稱額定容量（KW）廠用高壓變壓器重復(fù)容量（KW）1A段1B段臺數(shù)容量（KW）臺數(shù)容量（KW）引風機送風機一次風機排粉機磨粉機凝結(jié)水泵主汽機調(diào)速油泵碎煤機噴射水機1號皮帶機4號皮帶機2240100030068010006303503202603003001112211—111—2240100030013602000630——2603003008390111221——————2240100030013602000630—320———7850—————630—————630續(xù)表3-2設(shè)備名稱額定容量（KW）廠用高壓變壓器重復(fù)容量(KW)IA段IB段臺數(shù)容量（KW）臺數(shù)容量（KW）電動給水泵循環(huán)水泵凝結(jié)水泵55001250315—11——550012503257065—21——25003152815——315315機爐變壓器(KV?A)電除塵變壓器(KVA)公用變壓器(KV?A)輸煤變壓器(KV?A)灰漿泵變壓器(KV?A)負壓風機變壓器KV?A污水變壓器(KV?A)修配變壓器(KV?A)水源地電源(KV?A)照明變壓器(KV?A)(KV?A)1600125010001000100010003158001000315——11—11———————1600125010001000——————485011111—1111——16001250100010001000—3158001000315928016001250————————2850—7888分裂繞組負荷—183243458高壓繞組負荷（KV?A）+18324-3358=選擇分裂繞組變壓器（KV?A）40000/2*2000廠用電接線的確定圖3-1高壓廠用電接線圖火電廠廠用電接線方式合理是否，對機、爐。電的輔機以及整個發(fā)電廠的運行可靠性有很大影響。廠用電接線應(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。本次廠用電接線方案為不設(shè)6KV公用負荷母線段，將全廠公用負荷（如輸煤、除灰、化水等）分別接在各機組A、B段母線上。其優(yōu)點是公用負荷分接于不同機組變壓器上，供電可靠性高、投資省，但也由于公用負荷分接于各機組工作母線上，機組工作母線清掃時，將影響公用負荷的備用。另外，由于公用負荷分接于2臺機組的工作母線上，因此，在機組G1發(fā)電時，必須也安裝好機組G2的6KV廠用配電裝置，并啟動備用變壓器供電。短路電流計算短路電流計算的目的在發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)計中，短路電流計算式其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的主要有以下幾方面：（1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。（2）在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗開關(guān)設(shè)備的開斷能力和確定電抗器的電抗值；計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設(shè)備的熱穩(wěn)定；計算短路電流沖擊值，用以校驗設(shè)備動穩(wěn)定。（3）在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。（4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。（5）接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。短路電流計算的一般規(guī)定驗算導(dǎo)體和電器時所有短路電流，一般有以下規(guī)定。1、計算的基本情況（1）電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行；（2）所有同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置（包括強行勵磁）；（3）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；（4）所有電源的電動勢相位角相同；（5）應(yīng)考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。對異步電動機的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以考慮。2、接線方式計算短路電流時所用的接線方式，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），而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。3、計算容量應(yīng)按本工程設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般考慮本工程建成后5～10年）。4.短路種類一般按三相短路計算。若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴重時，則應(yīng)按嚴重的情況的進行校驗。5、短路計算點在正常接線方式時，通過電器設(shè)備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。對于帶電抗器6～10KV出線與廠用分支線回路，在選擇母線至母線隔離開關(guān)之間的引線、套管時，短路計算點應(yīng)該取在電抗器前。選擇其余的導(dǎo)體和電器時，短路計算點一般取在電抗器后。短路電流計算步驟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。在正常接線方式時，通過電器設(shè)備的短路電流為最大的點成為短路點。本設(shè)計中采用計算曲線法計算短路電流，其計算步驟為：（1）根據(jù)電氣主接線圖，選擇計算短路點。（2）計算電路元件電抗（選基準電壓，將各元件電抗計算為同一基準下的標幺電抗）。（3）化簡等值電路，并求計算電抗。（4）由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量標幺值，以及無限大容量的電源供給的短路電流周期分量。（5）查發(fā)電機運算曲線表求出短路電流周期量標幺值。（6）各時刻的短路電流有名值計算。（7）計算各電源合并后短路電流有名值，并計算短路電流的沖擊值。（8）計算異步電機供給的短路電流。（9）繪制短路電流結(jié)果表。電路元件參數(shù)計算在高壓系統(tǒng)中，電阻遠小于電抗，所以計算短路電流周期分量時，一般只考慮各元件的電抗。取基準容量,基準電壓用各級的平均電壓。則各元件電抗標幺值計算如下：發(fā)電機：（4-1)變壓器：（4-2）——發(fā)電機的額定容量，單位為MVA；——發(fā)電機次暫態(tài)電抗百分值；——發(fā)電機的功率因數(shù);——變壓器的額定容量，單位MVA;——系統(tǒng)計算容量，單位為MVA;——變壓器短路電壓的百分值；系統(tǒng)提供短路電流：（4-3）發(fā)電機提供短路電流：（4-5）——線路平均電壓；三相短路發(fā)生后的半個周期，短路電流的瞬時值達到最大，稱為沖擊電流,其計算公式為：沖擊電流：（4-6）——沖擊系數(shù)。各點短路電流計算各元件電抗的標幺值如下：發(fā)電機：系統(tǒng)電抗：主變壓器：廠用變壓器：d1點短路（500KV）等值電路圖為4-2.化簡為圖4-3。圖4-1短路電流等值總圖圖4-2d1點短路等值電路圖4-3d1點短路化簡圖查發(fā)電機運算曲線表找出0s、2s、4s短路電流周期分量標幺值。F1：1、由F1提供的短路電流：F2提供的短路電流和F1相同。2、系統(tǒng)提供的短路電流：則500KV母線短路電流：3、沖擊電流：d2（發(fā)電機出口側(cè)）短路等值電路圖為圖4-4，化簡為圖4-5。圖4-4d2點短路等值電路圖4-5d2點短路化簡圖則計算電抗為：查發(fā)電機運算曲線表找出0s、2s、4s短路電流周期分量標幺值。F1：F2：S:1、由F1提供的短路電流：2、由F2提供的短路電流：3、系統(tǒng)提供的電路電流：則發(fā)電機出口短路電流：4、沖擊電流：d3點短路電流（廠用變壓器低壓側(cè)）計算：此計算由下圖可得：等值電路圖為圖4-6，化簡圖為4-7。圖4-6d3點短路等值電路圖4-7d3點短路化簡圖則計算電抗為：查發(fā)電機運算曲線表找出0s、2s、4s短路電流周期分量標幺值。F1：F2：S:1、由F1提供的短路電流：2、由F2提供的短路電流：3、系統(tǒng)提供的短路電流：廠用變壓器低壓側(cè)短路電流：(KA)4、沖擊電流：表4-1短路電流計算結(jié)果路點號短路點位置準電壓KV路電源名稱計算電抗0s短路電流周期分量2s短路電流周期分量4s短路電流周期分量標幺值標幺值KA標幺值KA標幺值KA1500KV母線上225—12計————2F1發(fā)電機出口8—12計————3高壓廠用變壓器低壓側(cè)3—12計————電氣設(shè)備的配置本章主要對發(fā)電廠隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷針、避雷器繼電保護及自動裝置進行配置，以便能對電氣設(shè)備進行合理的選擇。隔離開關(guān)的配置隔離開關(guān)的作用隔離開關(guān)也是發(fā)電廠和變電站中常用的開關(guān)電器。它需與斷路器配套使用。但隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流。隔離開關(guān)的工作特點是在有電壓、無負荷電流情況下，分、合電路。其主要作用為：（1）隔離電壓。在檢修電氣設(shè)備時，用隔離開關(guān)將被選檢修的設(shè)備與電源電壓隔離，以確保檢修的安全。（2）倒閘操作。投入備用母線或旁路母線以及改變運行方式時，常用隔離開關(guān)配合斷路器，協(xié)同操作來完成。（3）分、合小電流。因隔離開關(guān)具有一定的分、合小電感電流和電容電流的能力，故一般可用來進行一下操作：分、合避雷器、電壓互感器和空載母線；分、合勵磁電流不超過2A的空載變壓器；關(guān)合電容電流不超過5A的空載線路。隔離開關(guān)的配置方案1、中小型發(fā)電機出口一般應(yīng)裝設(shè)隔離開關(guān)，容量為200MW及以上的大機組與雙繞組變壓器為單元連接時，其出口不裝設(shè)隔離開關(guān)，但應(yīng)有可拆的連接點。2、在發(fā)電機、變壓器引出線或中性點上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)。3、接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān)，但對于330～500KV的避雷器和線路電壓互感器均不應(yīng)裝隔離開關(guān)，因為330～500KV避雷器除保護大氣過電壓外還要限制操作過電壓，而線路電壓互感器接著線路主保護，都不能退出運行，它們的檢修可與相應(yīng)回路檢修同時進行。4、一臺半斷路器的接線中，視發(fā)變電工程的具體情況，進出線可裝設(shè)隔離開關(guān)也可不裝設(shè)隔離開關(guān)。5、斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時隔離電源。6、中性點直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地，自耦變壓器的中性點不必裝隔離開關(guān)。電壓互感器的配置電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關(guān)，并應(yīng)滿足測量、保護、同期、和自動裝置的要求，電壓互感器的配置應(yīng)能保證在運行方式改變時，保護裝置不得失壓。同期點的兩側(cè)都能提取到電壓。1、當需要監(jiān)視和檢測線路兩側(cè)有無電壓時，出線側(cè)的每一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。2、當需要在330KV及以下主變壓器回路中提取電壓時，可盡量利用變壓器電容式套管上的電壓抽取裝置。3、發(fā)電機出口一般裝設(shè)兩組電壓互感器，供測量、保護和自動電壓調(diào)整裝置需要，當發(fā)電機配有雙套自動電壓調(diào)整裝置，先采用零序電壓匝間保護時，可再增設(shè)一組電壓互感器。4、500KV電壓互感器配置原則：雙母線宜在沒回出線和每組母線的三相上裝設(shè)電壓互感器；一臺半斷路器接線，應(yīng)在每回出線的三相上裝設(shè)電壓互感器，在主變的進出線和每組母線上應(yīng)根據(jù)保護要求在一相或三相上裝設(shè)電壓互感器，線路與母線的電壓互感器二次回路間不切換。電流互感器的配置1、凡裝設(shè)短路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器，其數(shù)量應(yīng)滿足測量儀表，保護和自動裝置要求。2、未裝設(shè)斷路器的下列地點也應(yīng)裝設(shè)電流互感器，發(fā)電機和變壓器中性點，發(fā)電機和變壓器出口。3、接地系統(tǒng)，一般按三相配置，對非直接接地系統(tǒng)，具體要求按三相或兩相配置。4、一臺半斷路器接線中，線路——線路串可裝四組電流互感器，在能滿足飽和測量要求的條件下，也可裝設(shè)三組電流互感器；線路——變壓器串中，當變壓器的套管電流互感器可以利用時，可裝設(shè)三組電流互感器。接地刀閘或接地器的配置1、及以上配電裝置的斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)和線路側(cè)宜裝設(shè)接地刀閘。雙母線的兩組母線隔離開關(guān)可共用一組接地刀閘。2、及以上主變壓器進行線隔離開關(guān)的主變壓器側(cè)裝設(shè)一組接地刀閘。自動裝置的配置電力系統(tǒng)中應(yīng)裝設(shè)安全自動裝置，以防止系統(tǒng)穩(wěn)定破壞或事故擴大，造成大面積停電，或?qū)χ匾摵傻墓╇姇r間中斷，安全自動裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇行、速動性和靈敏性。其主要作用：（1）保證電力系統(tǒng)的可靠、經(jīng)濟運行。（2）減輕運行人員的勞動強度。（3）保證電氣設(shè)備的安全運行。本電廠的自動裝置配置有以下幾種：1、備用電源自動投入裝置裝設(shè)備用電源的發(fā)電廠廠用備用電源應(yīng)裝設(shè)備用電源和備用設(shè)備的自動投入裝置。2、自動重合閘裝置對于本電廠的500KV母線，由于都裝設(shè)有斷路器，所以都裝設(shè)自動重合閘裝置。3、自動準同期裝置在發(fā)電廠內(nèi)，發(fā)電機雙母線圈變壓器組高壓側(cè)，35KV及以上的系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線以及其他可能發(fā)生同步合閘操作的斷路器都應(yīng)裝設(shè)自動準同期裝置。4、自動調(diào)節(jié)勵磁裝置和自動滅磁裝置發(fā)電機均應(yīng)裝設(shè)自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，同時它還具有過勵限制、低勵限制和功角限制功能，對于本機組為特大型機組的特點，發(fā)電機還應(yīng)裝有自動滅磁裝置。5、故障錄波裝置電器中應(yīng)裝設(shè)故障錄波器或其他類型的故障自動記錄裝置，在電力系統(tǒng)故障中，應(yīng)快速啟動，在系統(tǒng)振蕩時亦應(yīng)可靠啟動，記錄的參數(shù)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)運行要求確定。繼電保護配置電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備和線路，應(yīng)裝設(shè)在短路故障和異常運行的保護裝置。電力設(shè)備和線路的保護應(yīng)有主保護和后備保護，必要時可增設(shè)輔助保護。繼電保護裝置必須滿足可靠性、靈活性、選擇性和速動性四個基本要求。發(fā)電機保護的配置發(fā)電機是電力系統(tǒng)的核心，要保證發(fā)電機的安全、可靠運行，就必須針對其各種故障和異常工作情況，按照發(fā)電機容量及重要程度，裝設(shè)完善的繼電保護裝置。主要包括：（1）相間短路的縱聯(lián)差動保護。（2）定子繞組匝間短路的匝間短路保護。（3）定子單相接地短路的定子接地保護。（4）發(fā)電機外部相間短路的后備保護及過負荷保護。（5）勵磁回路接地的勵磁回路一點和兩點接地保護。（6）低勵磁或失磁的失磁保護。（7）定子繞組過電壓的過電壓保護。（8）發(fā)電機失步的失步電壓。（9）逆功率的逆功率保護。（10）低頻率的低頻保護。（11）定子鐵芯過勵磁的過勵磁保護等。變壓器保護的配置為了防止變壓器發(fā)生各類故障和不正常運行造成的不應(yīng)有的損失，保證電力系統(tǒng)安全連續(xù)運行，根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，大型發(fā)電機變壓器組的變壓器應(yīng)針對下述故障和不正常運行狀態(tài)設(shè)置相應(yīng)的保護。（1）防御變壓器繞組和引出線相間短路，直接接地系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路的（縱聯(lián)）差動保護。（2）防御變壓器油箱內(nèi)部各種短路或斷線故障及油面降低的瓦斯保護。（3）防御直接接地系統(tǒng)中變壓器外部接地短路的接地中性點零序電流保護、零序電壓保護以及放點間隙的零序電流保護。（4）防御變壓器過勵磁的過勵磁保護。（5）防御變壓器外部相間短路并作為瓦斯保護和差動保護后備的過電流保護或阻抗保護。（6）防御變壓器對稱過負荷的過負荷保護。（7）防御變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障的相應(yīng)的保護。廠用電源保護1、工作變壓器（1）縱聯(lián)差動保護。（2）電流速斷保護。（3）瓦斯保護。（4）過電流保護。（5）單相接地保護。（6）低壓側(cè)分支縱聯(lián)差動保護。2、高壓變壓器（1）縱聯(lián)差動保護。（2）電流速斷保護。（3）零序過電流保護。（4）備用分支過電流保護。發(fā)電機變壓器組及繼電保護大型發(fā)電機-變壓器組保護可分為短路保護（主保護、后備保護）和異常運行保護（不設(shè)后備保護）。雙重快速保護裝置（1）裝設(shè)發(fā)電機縱差動保護，升壓變壓器差動保護和發(fā)電機變壓器組差動保護，保護區(qū)只伸至高壓母線側(cè)電流互感器，為消除變壓器高壓側(cè)電流互感器與斷路器之間的死區(qū)和作為母線保護的后備，在升壓后高壓側(cè)裝設(shè)一套全阻抗保護。（2）裝設(shè)發(fā)電機差動保護和發(fā)電機變壓器差動保護，在發(fā)電機中性點側(cè)裝設(shè)一套復(fù)合電流速斷保護，對發(fā)電機、發(fā)電機到變壓器的引線及變壓器的一部分裝設(shè)雙重快速保護。發(fā)電機定子繞組過負荷保護實際上還兼作變壓器過負荷保護，也可算作功用保護。其它的發(fā)變組公用保護還有以下幾種：（1）發(fā)變組縱聯(lián)差動保護，構(gòu)成雙重化主保護。（2）反時限過勵磁保護。（3）后備阻抗保護。（4）非全相運行保護。（5）失靈啟動元件。線路繼電保護500KV中性點直接接地電網(wǎng)的線路保護1、保護配置原則要求（1）根據(jù)超高壓電網(wǎng)的特點，以及各種故障概率統(tǒng)計，一般要求實現(xiàn)主保護雙重化，設(shè)置兩套完整、獨立的主線速動主保護和較完善的后備保護，并應(yīng)裝設(shè)必要的輔助保護。（2）線路重合閘方式一般以單相重合閘方式為主，但對于有條件使用檢同期三相重合閘的線路，應(yīng)該優(yōu)先采用三相重合閘方式，或采用綜合重合閘方式。2、線路主保護（1）關(guān)于線路主保護的概念，在超高壓電網(wǎng)中主要指能主線快速切除本線路上各種故障的保護。這種保護有各種類型的高頻保護，（包括微波和特高頻保護），線路縱聯(lián)差動保護（統(tǒng)稱為線路的縱聯(lián)保護）。（2）超高壓線路要求運行在任何情況下（包括一套保護檢修或拒動）都應(yīng)快速切除全線范圍內(nèi)的各種類型的故障。因此在主保護雙重化時，應(yīng)將相應(yīng)的電流互感器、電壓互感器、高頻通道，直流電源以及短路器的跳閘線圈等二次回路都各自獨立，以實現(xiàn)雙重化。為了適應(yīng)單相或綜合重合閘方式的需要，要求每套保護應(yīng)具備獨立選相跳閘的功能且能分相跳閘和三相跳閘，并具有適應(yīng)時間非全相運行的能力。（3）關(guān)于兩套主保護的選擇，一般推薦采用兩套不同原理構(gòu)成的主保護，以便于在技術(shù)性能上相互彌補。但也有采用兩套相同原理構(gòu)成的保護方案，其優(yōu)點是調(diào)試維護方便。3、線路后備保護作為線路主保護拒動或者短路器失靈的后備保護，按其不同類型故障的保護功能可分為相間短路和接地短路的后備保護，接地保護范圍的遠近又有近后備保護和遠后備保護之分。對于超高壓線路，主要采用近后備保護方式，用作本線路主保護或短路器拒動時的后備保護。同時，也要求有一定的遠后備作用。1)相間短路的后備保護相間短路是對系統(tǒng)影