發(fā)電廠課程設(shè)計1

aaa課程設(shè)計任務(wù)書課題名稱：發(fā)電廠電氣部分專業(yè)、班級：aaa指導(dǎo)教師：aaa2011年1月3日至2011年1月14日共2周指導(dǎo)教師簽字：教研室主任簽字：主管院長簽字：2011年1月2日題目：某地區(qū)4×300MW火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計一、設(shè)計的原始資料1.發(fā)電廠概況：（1）裝機(jī)容量：4臺300MW汽輪發(fā)電機(jī)（2）發(fā)電機(jī)組參數(shù)： 型號：QFSN－300－2－20B1（東方電機(jī)廠）額定電壓：20KV 功率因數(shù)：0.85（滯后） 直軸瞬變電抗：（標(biāo)么值）直軸超瞬變電抗：（標(biāo)么值）（3）廠用電率：7.31％（計及脫硫），5.57％（不計脫硫）（4）自然環(huán)境：平均氣溫11.7，最高氣溫32.7，最低氣溫－9.3（5）機(jī)組年利用小時數(shù)：2.電力系統(tǒng)與本廠連接情況電力系統(tǒng)目前總裝機(jī)容量為11000MW，近期（5年）規(guī)劃裝機(jī)容量為22000MW。該電廠無地方負(fù)荷，經(jīng)兩回500KV線路接入系統(tǒng)。系統(tǒng)等值阻抗（正序）為：0.0045（標(biāo)么值），計算基準(zhǔn)容量為100MVA。另外，該電廠附近有一220KV變電站，可提供廠用備用電源。二、設(shè)計任務(wù)（1）電氣主接線設(shè)計；（2）廠用電設(shè)計；（3）短路電流計算；（4）主要電氣設(shè)備選擇；（5）配電裝置設(shè)計；（6）繪制有關(guān)圖紙，并撰寫課程設(shè)計文本（計算書、說明書）。三、設(shè)計成品要求（1）電氣主接線圖一份（1＃圖）；（2）設(shè)計說明書、計算書一份（不少于1萬字）。四、主要參考資料（1）《發(fā)電廠電氣部分》（2）《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計》（3）《電力工程電力設(shè)計手冊》（第一冊）（4）DL5000-2000火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程（5）DL/T5153-2002火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定五、設(shè)計進(jìn)程安排序號課程設(shè)計各階段名稱日期、周次1布置設(shè)計任務(wù)、準(zhǔn)備參考資料第1周周一（1月3日）2電氣主接線設(shè)計第1周周二（1月4日）3廠用電設(shè)計第1周周三（1月5日）4短路電流計算第1周周四、五（1月6～7日）5主要電氣設(shè)備選擇第2周周一、二（1月10～11日）6配電裝置設(shè)計第2周周三（1月12日）7撰寫文本、繪制有關(guān)圖紙第2周周四（1月13日）8考試第2周周五（1月14日）六、成績評定 成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級。一、電氣主接線設(shè)計1.1對原始資料的分析設(shè)計電廠是大型火電廠，其容量為4×300MW＝1200MW，占電力系統(tǒng)的總?cè)萘康妮^大比例，超過了電力系統(tǒng)的檢修備用容量和事故備用容量比例的限額，說明該廠在未來電力系統(tǒng)中的作用和地位和作用至關(guān)重要，且年利用小時數(shù)為，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的平均最大負(fù)荷小時數(shù)（如2006年我國電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組最大負(fù)荷利用小時數(shù)5221h）。該廠為火電廠，在電力系統(tǒng)中將主要承擔(dān)基荷，從而該廠主接線設(shè)計務(wù)必著重考慮其可靠性。從負(fù)荷特點及電壓等級可知，300MW發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓為20KV，擬用單元接線形式，不設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器，有利于節(jié)省投資及簡化配電裝置布置；500KV電壓等級進(jìn)線回路為4回，出線回路為2回，可見該廠500KV級的接線對可靠性要求應(yīng)當(dāng)很高。1.2主接線方案的擬定根據(jù)對原始資料的分析，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)化組合方式組成最佳可比方案。（1）20KV電壓級。發(fā)電機(jī)為4臺發(fā)電機(jī)，由于500KV側(cè)負(fù)荷的重要性，發(fā)電機(jī)和變壓器的接線方式可采用單元接線方式和擴(kuò)大單元接線方式。其中單元接線為每臺發(fā)電機(jī)對應(yīng)1臺變壓器，共4臺主變壓器；擴(kuò)大單元接線方式是每2臺發(fā)電機(jī)對于1臺主變壓器，共有2臺主變壓器。但是從供電可靠性上看，采用擴(kuò)大單元接線方式的可靠性明顯低于單元接線方式的可靠性，原因主要是當(dāng)1臺主變壓器故障或檢修時，前者必須使兩臺發(fā)電機(jī)停運，而后者只需一臺發(fā)電機(jī)停運即可，同時對系統(tǒng)的影響也比較小。所以兩種方案綜合起來，20KV側(cè)應(yīng)該采用單元接線方式。（2）500KV電壓級。500KV側(cè)負(fù)荷容量大，其主接線是本廠向系統(tǒng)輸送功率的主要接線方式，為保證可靠性，可能有多種接線方式，經(jīng)定性分析篩選后，可選用的方案可以為雙母線帶旁路、擴(kuò)大單元接線的一臺半斷路器接線和單元接線的一臺半斷路器接線。為提高系統(tǒng)的供電可靠性，采用單元接線的一臺半斷路器接線方式，直接將發(fā)電機(jī)功率送往500KV電力系統(tǒng)。1.3方案的經(jīng)濟(jì)比較如圖1、2所示，方案Ⅰ是一臺半斷路器接線方式，方案Ⅱ是雙母線帶旁路的接線方式。采用最小費用法對擬定的兩方案進(jìn)行定性的經(jīng)濟(jì)比較，在計算出的第Ⅰ方案和第Ⅱ方案的年費用，計算內(nèi)容包括一次投資、年運行費。公式為：。式中：為折算到工程建成年的年費用；為折算到工程建成年的總投資；為折算到工程建成年的運營成本。圖1-a單元接線的一臺半斷路器接線方式圖1-b擴(kuò)大單元接線的一臺半斷路器接線方式圖2雙母線帶旁路的接線方式1.4主接線最終方案的確定通常，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)性比較計算，求得年費用最小的方案者，即為經(jīng)濟(jì)上最優(yōu)方案；然而，主接線最終方案的確定還必須從可靠性、靈活性等多方面綜合評估，包括大型電廠、變電站對主接線可靠性若干指標(biāo)的定量計算，最后確定最后方案。通過定性分析和可靠性及經(jīng)濟(jì)計算，在技術(shù)上（可靠性、靈活性）第Ⅰ方案明顯占優(yōu)勢，這主要是由于500KV電壓級采用一臺半斷路器接線方式的高可靠性指標(biāo)，但在經(jīng)濟(jì)上則不如方案Ⅱ。鑒于大、中型發(fā)電廠大機(jī)組應(yīng)以可靠性和靈活性為主，所以經(jīng)綜合分析，決定選定第Ⅰ方案為設(shè)計最終方案。1.5電力網(wǎng)絡(luò)中性點接地方式選擇電力網(wǎng)中性點接地方式是一個綜合性問題。它與電壓等級、單相接地短路電流、過電壓水平、保護(hù)配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器和發(fā)電機(jī)的運行安全以及對通信線路的干擾等。電力網(wǎng)中性點接地方式有以下幾種：（1）中性點不接地中性點不接地方式最簡單，單相接地時允許帶故障運行兩小時，供電連續(xù)性好，接地電流僅為線路及設(shè)備的電容電流。但由于過電壓水平較高，要求有較高的絕緣水平，不宜用于110KV及以上電網(wǎng)。①中性點消弧線圈接地當(dāng)接地電容電流超過允許值時，可采用消弧線圈補償電容電流，保證接地電弧瞬間熄滅，以消除弧光間歇接地過電壓。②中性點經(jīng)高電阻接地當(dāng)接地電容電流超過允許值時，也開采用中性點經(jīng)高電阻接地。此接地方式降低弧光間隙接地過電壓，同時可以提供足夠的電流和零序電壓，使接地保護(hù)可靠動作，一般用于大型發(fā)電機(jī)中性點。（2）中性點直接接地直接接地方式的單相短路電流很大，線路或設(shè)備需立即切除，增接了斷路器的負(fù)擔(dān)，降低了供電的連續(xù)性。但由于過電壓較低，絕緣水平可下降，減少了設(shè)備的造價，特別是在高壓和超高壓電網(wǎng)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。故適用于110KV及以上電網(wǎng)中。1.5.1變壓器中性點接地方式電力網(wǎng)中性點接地方式，決定了主變壓器中性點接地方式。主變壓器的110-500KV側(cè)采用中性點直接接地方式。（1）凡是自耦變壓器，其中性點需要直接接地或經(jīng)小阻抗接地。（2）凡中、低壓有電源的升壓站和降壓變電所至少應(yīng)有一臺變壓器直接接地。（3）終端變電所的變壓器中性點一般不接地。（4）變壓器中性點接地點的數(shù)量是電網(wǎng)所有短路點的綜合零序電抗與綜合正序電抗之比小于三，以使單相接地時健全相上工頻過電壓不超過閥型避雷器的滅弧電壓。（5）所有普通變壓器的中性點都應(yīng)經(jīng)隔離開關(guān)接地，以便于運行調(diào)度靈活選擇接地點。當(dāng)變壓器中性點可能斷開運行時，若該變壓器中性點絕緣不是按線電壓設(shè)計，應(yīng)在中性點裝設(shè)避雷器保護(hù)。（6）選擇接地時應(yīng)保證任何故障形式都不應(yīng)使電網(wǎng)節(jié)烈成為中性點不接地的系統(tǒng)。雙母線接線有兩臺以上主變壓器時，可考慮兩臺主變壓器中性點接地。1.5.2發(fā)電機(jī)中性點接地方式發(fā)電機(jī)中性點采用非直接接地方式。發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生單相接地故障時，接地點流過的電流后是發(fā)電機(jī)本身及其引出回路所連接元件的對地電容電流。本次設(shè)計采用發(fā)電機(jī)中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。由于它適應(yīng)于單相接地電流大于允許值的中小機(jī)組或200MW及以上大機(jī)組。消弧線圈可接在直配線發(fā)電機(jī)的中性點上。當(dāng)發(fā)電機(jī)為單元接線時，則應(yīng)接在發(fā)電機(jī)的中性點上。1.6主變壓器的選擇1.6.1變壓器容量的選擇（1）發(fā)電機(jī)—變壓器單元接線中的主變?nèi)萘繎?yīng)按發(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組廠用電后，留有10%的裕度來確定。主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?～10年的規(guī)劃負(fù)荷來進(jìn)行選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期10～20年的負(fù)荷發(fā)展。（2）高、中壓電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)變壓器應(yīng)按兩級電網(wǎng)正常與檢修狀態(tài)下可能出現(xiàn)的最大功率交換確定容量，其容量一般不應(yīng)低于接在兩種電壓母線上最大一臺機(jī)組的容量。計及脫硫：SN===359.855MVA不計及脫硫：SN===366.6MVA發(fā)電機(jī)與主變壓器為單元接線時，發(fā)電機(jī)和變壓器成為一個單元組，電能經(jīng)升壓后直接進(jìn)入高壓電網(wǎng)。這種接線由于發(fā)電機(jī)和變壓器都不能單獨運行，因此，二者的容量應(yīng)當(dāng)相等。所以這個雙繞組變壓器的容量也可以近似等于所選發(fā)電機(jī)的額定容量，即300/0.85=352.9MVA。故可選用容量為370MVA的變壓器。1.6.2繞組連接方式的確定變壓器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。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有Y型和△型，高、中、低三側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體工程來確定。三相變壓器的一組相繞組或連接成三相組的三相變壓器的相同電壓的繞組連接成星型、三角型、曲折型時，對高壓繞組分別以字母Y、D或Z表示，對中壓或低壓繞組分別以字母y、d或z表示。如果星型連接或曲折型連接的中性點是引出的，則分別以YN、ZN表示，帶有星三角變換繞組的變壓器，應(yīng)在兩個變換間已“-”隔開。我國110KV以上電壓，變壓器的繞組都采用Y連接。35KV以下電壓，變壓器繞組都采用△連接。1.6.3變壓器調(diào)整方式的選擇變壓器的電壓調(diào)整使用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器的變比。切換方式有兩種：不帶負(fù)荷切換，稱為無勵磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在±5%以內(nèi)；另一種是帶負(fù)載切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)20%-30%。對于110KV以下的變壓器，設(shè)計時才考慮到變壓器采用有載調(diào)壓的方式。綜合考慮發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)運行出力變化不大，所以在本次的設(shè)計中采用的變壓器調(diào)整方式是無勵磁調(diào)壓。1.6.4變壓器相數(shù)的選擇容量為300MW及以下機(jī)組單元連接的主變壓器和330KV及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器。因為單相變壓器相對投資大、占地多、運行損耗也較大，同時配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也增加了維修工作工作量。但是，由于變壓器的制造條件和運輸條件的限制，特別是大型變壓器需要考察其運輸?shù)目赡苄?。若受到限制時，則可選用單相變壓器。此變壓器與容量為300MW的機(jī)組單元連接，故應(yīng)優(yōu)先考慮三相變壓器。1.6.5變壓器的選型擬選擇型號SFP9-370000/500型號的含義：S——三相風(fēng)冷強(qiáng)迫油循環(huán)F——風(fēng)冷P——無勵磁調(diào)壓9——設(shè)計序號500KV——高壓繞組電壓等級370000KVA——額定容量二、廠用電設(shè)計2.1對廠用電接線的要求（1）供電可靠，運行靈活。廠用負(fù)荷的供電除了正常情況下有可靠的工作電源外，還應(yīng)保證異常情況或事故情況下有可靠的備用電源，并可實現(xiàn)自動切換。要求無論在正常、事故、檢修以及機(jī)組啟停情況下均能靈活的調(diào)整運行方式，可靠不間斷實現(xiàn)廠用負(fù)荷的供電。（2）各個機(jī)組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨立性，特別對于200MW以上的機(jī)組。在任何的運行方式下，一臺機(jī)組出故障，另外一臺不受影響，并且要求故障機(jī)組短時恢復(fù)正常運行。（3）全廠性公用負(fù)荷應(yīng)分散接入不同機(jī)組的廠用母線或公用負(fù)荷母線。在廠用電系統(tǒng)接線中，不應(yīng)存在可能導(dǎo)致切斷多于一個單元機(jī)組的故障電，更不應(yīng)存在導(dǎo)致全廠停電的可能性，應(yīng)盡量縮小故障范圍。（4）充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、啟停等運行方式下的供電要求，一般均應(yīng)配備可靠的啟動備用電源，盡可能使切換操作簡便。（5）供電電源應(yīng)盡量與電力系統(tǒng)保持緊密的聯(lián)系。（6）充分考慮電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運行方式。特別注意對公用負(fù)荷供電的影響，要便于過度，盡量減小改變接線和更換設(shè)置。2.2廠用電電壓等級發(fā)電廠可采用3KV、6KV、10KV作為高壓廠用電的電壓。由于該汽輪發(fā)電機(jī)的容量為4×300MW，根據(jù)規(guī)程對于125MW一300MW的機(jī)組，發(fā)電機(jī)的額定電壓為20KV，易采用高壓6kV，低壓為380V。高壓采用6KV其特點有：6KV電動機(jī)的功率可制造得比較大，200KW以上電動機(jī)采用6KV電壓供電，以滿足大容量負(fù)荷要求；采用6KV電壓供電，可以省去高壓廠用變壓器直接由發(fā)電機(jī)電壓母線經(jīng)電抗器供廠用電，以防止廠用電系統(tǒng)故障直接威脅主系統(tǒng)并限制其短路電流。2.3廠用電系統(tǒng)中性點的接地方式當(dāng)高壓廠用電系統(tǒng)的接地電容電流小于或等于10A時，其中性點宜采用高電阻接地方式，也可采用不接地方式；當(dāng)接地電容電流大于10A時，其中性點宜采用低電阻接地方式，也可采用不接地方式。一般發(fā)電廠的高壓廠用電系統(tǒng)多采用中性點經(jīng)高組接地方式。（1）中性點不接地方式。當(dāng)高壓廠用系統(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。當(dāng)單相接地電容電流小于10A，運行可以繼續(xù)，為處理故障爭取了時間，若電容電流大于10A，接地處的電弧不能自動熄滅，產(chǎn)生較高的電弧接地電壓，易發(fā)生多相短路，動作跳閘，終端對廠用設(shè)備的供電。這種接地方式會在接地電容電流小于10A的高壓廠用電系統(tǒng)中廣泛采用。（2）中性點經(jīng)高阻接地高壓廠用電系統(tǒng)的中性點經(jīng)過適當(dāng)?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2.6倍，避免故障擴(kuò)大。常采用二次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(dá)到預(yù)期的目的。當(dāng)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(hù)動作。中性點經(jīng)高阻接地適用于高壓廠用電系統(tǒng)接地電容電流小于10A，為了降低間歇性弧光接地過電壓水平和便于尋找接地故障點的情況。（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，補償電容電流，將接地點的綜合電流限制到10A以下，已達(dá)到自動熄弧、繼續(xù)供電的目的。為了提高接地保護(hù)的靈敏性和選擇性，通常在消弧線圈的二次側(cè)并聯(lián)電阻。當(dāng)機(jī)組的負(fù)荷變化，需改變消弧線圈的分接頭以適應(yīng)廣用電系統(tǒng)電容電流的變化，但消弧線圈的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)調(diào)節(jié)二次側(cè)的電阻。這一接線方式運行較復(fù)雜，要增加接到設(shè)備的投資，而且接地保護(hù)也比較復(fù)雜，適用于大機(jī)組的高壓廠用電系統(tǒng)接地電容電流大于10A的情況。綜上所述，對于300MW機(jī)組廠用電系統(tǒng)中性點的接地方式適合中性點經(jīng)高阻接地。2.4廠用電源及其引接2.4.1工作電源發(fā)電廠的廠用工作電源是保證正常運行的基本電源。現(xiàn)代發(fā)電廠一般都投入系統(tǒng)并聯(lián)運行。廣泛應(yīng)用從發(fā)電機(jī)電壓回路通過高壓廠用變壓器去的高壓廠用工作電源，計時發(fā)電機(jī)全部停止運行，仍可從電力系統(tǒng)倒送電能供給廠用電源。當(dāng)發(fā)電機(jī)與主變壓器為單元連接時，由主變壓器低壓側(cè)引接，供給該機(jī)組的廠用負(fù)荷。300MW機(jī)組的高壓廠用工作電源宜采用1臺分裂變壓器，在200MW～300MW機(jī)組工程中，高壓廠用工作電源可采用分裂繞組或雙繞組變壓器。據(jù)調(diào)查，雖雙繞組變壓器的運行可靠性稍優(yōu)于分裂繞組變壓器，但均存在抗穿越性短路能力較差等問題。究其原因，除主要取決于制造質(zhì)量外，也與其低壓側(cè)6kV開關(guān)柜的質(zhì)量、廠用變壓器短路動、熱穩(wěn)定的考核標(biāo)準(zhǔn)、多次短路和失壓自起動沖擊的累積效應(yīng)以及發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的型式等系統(tǒng)和設(shè)備條件有關(guān)。且近年來，經(jīng)廠家的科技攻關(guān)、完善和改進(jìn)，其運行可靠性有所提高。另考慮到兩型變壓器均能滿足對雙套輔機(jī)電動機(jī)供電的可靠性和減少兩段母線間電動機(jī)的反饋短路電流值，在均能滿足電壓調(diào)整和自起動電壓水平的條件下，分裂變壓器更利于限制6kV廠用電系統(tǒng)的短路電流值以及分裂變壓器較雙繞組變壓器可節(jié)省初投資與利于布置等因素，故推薦采用一臺分裂繞組變壓器的方案。2.4.2備用電源和啟動電源啟動電源是機(jī)組在啟動或停運過程中，工作電源不可能供電的情況下，向該機(jī)組廠用負(fù)荷供電。因此也叫做備用電源。為了確保機(jī)組安全和廠用電可靠，我國目前對300MW統(tǒng)以上的大型的發(fā)電機(jī)才設(shè)置廠用啟動電源且兼做備用廠用電源。機(jī)組采用單元制時，高壓廠用容量為200MW一300MW的機(jī)組，每兩臺機(jī)組可設(shè)1臺高壓廠用起動備用變壓器。啟動和備用電源的引接線應(yīng)具有獨立性，且有足夠的容量，其接線方式：（1）從發(fā)電機(jī)電壓母線的不同分段上通過廠用備用變壓器引接。（2）從發(fā)電機(jī)聯(lián)絡(luò)變壓器低壓繞組引接，保證機(jī)組全停情況下能獲得足夠的電源能量。（3）事故保安電源事故保安電源是一種獨立而且十分可靠的電源，通常采用快速自動啟動程序的柴油發(fā)電機(jī)、蓄電池組和逆變器將直流變?yōu)榻涣髯鳛榻涣魇鹿时０搽娫?。?dāng)廠用工作電源和備用電源消失時，為確保嚴(yán)重的事故下能安全停機(jī)，事故消除后能及時恢復(fù)供電。對200MW以上的大容量機(jī)組應(yīng)設(shè)事故保安電源，以保證事故保安負(fù)荷。對于每臺300MW設(shè)一個柴油發(fā)電機(jī)組。2.5廠用電接線形式300MW汽輪發(fā)電機(jī)組高壓廠用電系統(tǒng)常用有兩種接線方式。（1）不設(shè)6KV公用負(fù)荷母線段，將全廠公用負(fù)荷分別接在各個機(jī)組A、B段母線上。（2）單獨設(shè)置二段公用負(fù)荷母線，集中供全廠公用負(fù)荷用電，該公用負(fù)荷母線段正常由啟動備用變壓器供電。圖3-a方案1--不設(shè)公用負(fù)荷母線圖3-b方案2--設(shè)置公用負(fù)荷母線方案1的優(yōu)點是公用負(fù)荷分接于不同機(jī)組變壓器，供電可靠性高，投資少。缺點由于公用負(fù)荷分接于不同機(jī)組工作母線上，機(jī)組工作母線清掃時，將影響公用負(fù)荷的備用。方案2的優(yōu)點是公用負(fù)荷集中，無過渡問題，各單元機(jī)組的獨立性強(qiáng)，便于各機(jī)組的母線清掃。缺點是由于公用負(fù)荷集中，并且啟動備用變壓器要用工作變壓器做備用，故工作變壓器也要考慮啟動備用變壓器檢修和故障時帶公用負(fù)荷母線段運行。因此啟動備用和工作變壓器的容量要比方案1大，配電裝置多，投資大。綜上所述，300MW汽輪發(fā)電機(jī)廠用接電線按方案1接，高壓6KV低壓為380/220V，高壓廠用電系統(tǒng)不設(shè)全廠6KV公用廠用母線。2.6廠用變壓器的選擇2.6.1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)電壓一致。故一次側(cè)電壓為20KV，二次側(cè)電壓為6KV。2.6.2工作變壓的臺數(shù)和型式工作變壓器的臺數(shù)和型式主要與高壓廠用母線的段數(shù)有關(guān)，而母線的段數(shù)又與高壓廠用母線的電壓等級有關(guān)當(dāng)只有6KV或10KV一種電壓等級時，一般分為2段；當(dāng)10KV與3KV電壓等級同時存在時，則分為四段。當(dāng)只有6KV或10KV一種電壓等級時，高壓廠用工作變壓器可選用一臺全容量的低壓分裂繞組變壓器，兩個分裂支路分別供兩條母線；或選用2臺50%容量的雙繞組變壓器，分別共兩段母線。此發(fā)電廠有4臺發(fā)電機(jī)。故采用4臺低壓分裂繞組變壓器，兩個分裂支路分別供2段母線的型式。2.6.3廠用變壓器的容量6KV廠用負(fù)荷計算及高壓廠用變壓器設(shè)備名稱額定容量(KW)T1高壓廠用變壓器1A段1B段重復(fù)臺數(shù)容量(KW)臺數(shù)容量(KW)容量(KW)電動給水泵530015300汽動給水前置泵23012301230循環(huán)水泵16001160011600凝結(jié)水泵100011000110001000∑P1813028301000一次風(fēng)機(jī)11201112011120送風(fēng)機(jī)10001100011000引風(fēng)機(jī)20001200012000磨煤機(jī)13002260022600磨煤機(jī)封閉風(fēng)機(jī)22012201220220主廠房低壓工作變200012000120002000主廠房低壓公用變160011600照明變6301630電除塵變200012000∑P29570125402220SH=∑P1+0.85∑P2(KVA)16264.5134892887分裂繞組負(fù)荷SC=1.1SH(KVA)17890.9514837.93175.7高壓繞組負(fù)荷∑SC-Sr(KVA)17890.95+14837.9-3175.7=29553.15選擇分裂繞組變壓器(KVA)30000/20000-20000短路電流計算3.1系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)短路短路計算點的選取3.2繪制等值網(wǎng)絡(luò)（1）,（2）系統(tǒng)等值電抗：（3）變壓器等值電抗：（4）發(fā)電機(jī)等值電抗：3.3短路電流計算()取,（1）系統(tǒng)提供：（2）電廠提供：（3）短路處的基準(zhǔn)電流：（4）短路處的沖擊電流（有效值）：（5）沖擊電流峰值：（6）短路處：（7）短路全電流最大有效值：3.4沖擊電流計算（1）系統(tǒng)提供的沖擊電流：（2）電廠提供的沖擊電流：（3）短路全電流有效值：四、主要電氣設(shè)備選擇與校驗4.1導(dǎo)線選擇要求：選擇500KV主變進(jìn)線。已知：短路持續(xù)時間0.1秒。兩個可供選擇的導(dǎo)線參數(shù)如下：型號最高允許溫度（）允許載流量（A）電暈電壓（KV）2(NRLH60GJ-144）806350.247702(LGKK-600)802294.82770（1）不同電流點的選擇所以，選取2（LGKK—600）>滿足長期允許運行要求（2）電暈電壓校驗；；<滿足電暈電壓（3）熱穩(wěn)定校驗C=83；集膚效應(yīng)熱穩(wěn)定校驗（熱效應(yīng)）（t=0.1s）由熱穩(wěn)定決定的最小截面積為：滿足熱穩(wěn)定要求。4.2斷路器選擇要求：選擇500KV側(cè)斷路器已知：短路持續(xù)時間為2秒，最大工作電流為3100A。參考型號：SF6瓷柱式雙斷口短路器額定電壓 額定電流 允許沖擊電流峰值2s熱穩(wěn)定電流短路開斷電流選擇500kv側(cè)斷路器斷路器開斷時間：t=2s；（1）種類和型式SF6瓷柱式雙斷口額定電壓額定電流允許沖擊電流峰值2s熱穩(wěn)定電流短路開斷電流（2）額定電壓（3）額定電流（4）開斷電流>（5）短路關(guān)含電流（右移）（6）熱穩(wěn)定校驗,不計滿足熱穩(wěn)定要求。（7）動穩(wěn)定校驗滿足動穩(wěn)定要求。4.3互感器的選擇互感器是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲得電氣一次回路信息的傳感器?；ジ衅鲗⒏唠妷?、大電流按比例變成低電壓和小電流，其中一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表與繼電保護(hù)裝置等。為確保工作人員在接觸測量儀表和繼電保護(hù)裝置時的安全，互感器的每一個二次繞組必須有一可靠的接地，以防繞組間絕緣損壞而使二次部分長期存在高電壓。4.4電流互感器的選擇測量用電流互感器有一般用途和特殊用途兩類。對于工作電流變化范圍較大的線路及高壓、超高壓電網(wǎng)中，推薦采用帶有S類測量級二次繞組的電流互感器。而保護(hù)用電流互感器按用途可分為穩(wěn)態(tài)保護(hù)用P和暫態(tài)保護(hù)用TP兩類。電流互感器的選擇和配置應(yīng)按下列條件：（1）型式：電流互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。對于6~20KV屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)和樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器。對于35KV及以上配電裝置，一般采用油浸式瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器。有條件時，應(yīng)盡量采用套管式電流互感器。（2）一次回路電壓：（3）一次回路電流：（4）準(zhǔn)確等級：要先知道電流互感器二次回路所接測量儀表的類型及對準(zhǔn)確等級的要求，并按準(zhǔn)確等級要求高的表計來選擇。（5）二次負(fù)荷：式中，；（6）動穩(wěn)定：式中，是電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)，等于電流互感器極限值，過電流峰值與一次繞組額定電流峰值之比，即（7）熱穩(wěn)定：在穩(wěn)定校驗中，只對本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗。電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過的熱穩(wěn)定電流或一次額定電流的倍數(shù)來表示。4.5電壓互感器的選擇電壓互感器的選擇和配置應(yīng)按下列條件：（1）型式：6~20KV屋內(nèi)互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用條件可以采用樹脂膠主絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器；35KV~110KV配電裝置一般采用油浸式結(jié)構(gòu)的電壓互感器220KV級以上的配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確等級滿足要求：一般采用電容式電壓互感器。三相式電壓互感器投資省，但僅20kv以下才有三相式產(chǎn)品。三相五柱式電壓互感器廣泛用于3～15kv系統(tǒng)，而三相三柱式電壓互感器，為避免電網(wǎng)單相接地時，因零序磁通的磁阻過大，致使過大的零序電流燒壞電壓互感器，則電壓互感器的一次側(cè)三相中性點不允許接地，不能測量相對地電壓，故很少采用。用于接入精度要求較高的計費電能表時，可采用三個單相電壓互感器組或兩個單相電壓互感器接成不完全三角形（也稱V-V接線），而不宜采用三相式電壓互感器。因為，三相式電壓互感器當(dāng)二次側(cè)負(fù)荷不對稱時，特別是在單相接地時三相磁路不對稱，將增大誤差。在需要檢查和監(jiān)視一次回路單相接地時，應(yīng)選用三相五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單相電壓互感器。（2）一次電壓：（3）二次電壓：按表4-1所示選用所需二次額定電壓UN表4-1電壓互感器技術(shù)參數(shù)繞組主二次繞組附加二次繞組高壓側(cè)接入方式接于線電壓上接于相電壓上用于中性點直接接地系統(tǒng)用于中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地二次額定電壓100100（4）準(zhǔn)確等級：電壓互感器應(yīng)在哪一準(zhǔn)確等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表，繼電器和自動裝置等設(shè)備對準(zhǔn)確等級的要求確定，規(guī)定如下：用于發(fā)電機(jī)、變壓器、調(diào)相機(jī)、廠用饋線、出線等回路中的電度表，所有計算的電度表，其準(zhǔn)確等級要求為0.5級。供監(jiān)視估算電能的電度表，功率表和電壓繼電器等，其準(zhǔn)確等級，要求一般為１級。用于估計被測量數(shù)值的標(biāo)記，如電壓表等，其準(zhǔn)確等級要求較低，要求一般為3級即可。在電壓互感器二次回路，同一回路接有幾種不同型式和用途的表計時，應(yīng)按要求準(zhǔn)確等級高的儀表，確定為電壓互感器工作的最高準(zhǔn)確度等級。（5）二次負(fù)荷：防雷保護(hù)的規(guī)劃在電力系統(tǒng)中除了內(nèi)部過電壓影響系統(tǒng)的供電可靠性,還有大氣過電壓,就是所說的雷擊過電壓。雷擊過電壓會使電氣設(shè)備發(fā)生損壞，造成停電事故。為保證電力系統(tǒng)的正常安全可靠運行，必須做好電力系統(tǒng)的大氣過電壓保護(hù)。雷電過電壓的形成與危害1．直擊雷雷電直接對電氣設(shè)備或建筑物進(jìn)行放電，稱為直接雷擊或直擊雷。直擊雷過電壓又引起數(shù)萬安的強(qiáng)大雷電流通過被擊物體而入地，產(chǎn)生破壞性很大的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，擊壞設(shè)備，引起火災(zāi)，甚至造成人身傷亡。2．感應(yīng)雷雷電落在電氣設(shè)備附近或雷動在電氣設(shè)備上方移動時，通過無暇感應(yīng)或電磁感應(yīng)在電氣設(shè)備上呈現(xiàn)出數(shù)萬乃至數(shù)千萬伏的感應(yīng)過電壓，稱作感應(yīng)雷或間接雷擊。3．入侵雷當(dāng)輸電線路上遭受直接雷或感應(yīng)雷產(chǎn)生的雷電波侵入發(fā)電廠或變電所，產(chǎn)生過電壓擊壞電氣設(shè)備，稱為雷電波入侵或入侵雷，由于雷電波侵入造成的雷害事故占全部雷害事故的一半以上，因此需采取特別措施。電氣設(shè)備的防雷保護(hù)因為電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作性質(zhì)的不同，所采取的措施也不同。發(fā)電廠和變電所的防雷保護(hù)發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)備對直擊雷的防護(hù)主要采用避雷針；對入侵雷的防護(hù)采用進(jìn)線保護(hù)和避雷保護(hù)的綜合措施，即用進(jìn)線保護(hù)限制雷電流的幅值和陡度，用避雷器限制雷電過電壓的同值。架空輸電線路的防雷保護(hù)電線路采用裝設(shè)避雷線的方法防止線路遭受直擊雷引起跳閘次數(shù)，可采用系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地工作方式，為避免雷擊跳閘造成供電中斷，可采用自動重合閘裝置。直配旋轉(zhuǎn)電機(jī)的防雷保護(hù)完善進(jìn)線保護(hù)的同時，還應(yīng)采用性能良好的閥型避雷器或金屬氧化物避雷器，來保護(hù)電機(jī)的主絕緣，同時還應(yīng)考慮裝設(shè)電容器和中性點避避雷器，以保護(hù)匝間絕緣和中性點絕緣。配電網(wǎng)的防雷保護(hù)除了對配電變壓器高低壓側(cè)以及柱上斷路器必須裝設(shè)避雷器或放電間隙保護(hù)外，對配電線路本身主要應(yīng)適當(dāng)提高其絕緣水平，應(yīng)廣泛采用重合閘，以減少斷線和停電事故。發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的心臟，萬一發(fā)生損壞設(shè)備的事故，往往會帶來嚴(yán)重的后果，造成重大的損失。設(shè)計中重點對發(fā)電機(jī)、變壓器組、線路的防雷保護(hù)進(jìn)行配置。避雷針的配置原則1．獨立式避雷針宜裝設(shè)獨立的接地裝置。在非高土壤電阻率地區(qū)，其工頻接地電阻。當(dāng)有困難時，可將該接地裝置與主接地網(wǎng)連接，但避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點沿接地線的長度不得小于15m。2．獨立式避雷針與變配電裝置在空氣中的間距；獨立式避雷針的接地裝置與變配電所主接地網(wǎng)在地中距離，且，式中為沖擊接地電阻。避雷針位置的確定首先應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠設(shè)備平面布置圖的情況而確定，避雷針的初步選定安裝位置與設(shè)備的電氣距離應(yīng)符合各種規(guī)程規(guī)范的要求。1．電壓110KV及以上的配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的構(gòu)架或房頂上，但在土壤電阻率大于1000n米的地區(qū)，宜裝設(shè)獨立的避雷針。2．獨立避雷針（線）宜設(shè)獨立的接地裝置，其工頻接地電阻不超過10Ω。3．35KV及以下高壓配電裝置架構(gòu)或房頂不宜裝避雷針，因其絕緣水平很低，雷擊時易引起反擊。4．在變壓器的門型架構(gòu)上，不應(yīng)裝設(shè)避雷針、避雷線，因為門形架距變壓器較近，裝設(shè)避雷針后，構(gòu)架的集中接地裝置，距變壓器金屬外殼接地點在址中距離很難達(dá)到不小于15m的要求。避雷器的選擇和配置閥式避雷器應(yīng)按下列條件選擇：1．型式：選擇避雷器型式時，應(yīng)考慮被保護(hù)電器的絕緣水平和使用特點，按下表選擇：表7-1避雷器型式選擇型號型式應(yīng)用范圍FS配電用普通閥型10KV以下配電系統(tǒng)、電纜終端盒FZ電站用普通閥型3~220KV發(fā)電廠、變電所配電裝置FCZ電站用磁吹閥型330KV及需要限制操作的220KV以及以下配電某些變壓器中性點FCD旋轉(zhuǎn)電機(jī)用磁吹閥型用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)、屋內(nèi)型號含義：F——閥型避雷器；S——配電所用；Z——發(fā)電廠、變電所用；C——磁吹；D——旋轉(zhuǎn)電機(jī)用；J——中性點直接接地2．額定電壓：避雷器的額定電壓應(yīng)與系統(tǒng)額定電壓一致。3．校驗項目：（1）滅弧電壓：—接地系數(shù)。對于非直接接地，20KV及以下=1.1，35KV及以上=1.0；對直接接地=0.8?！罡吖ぷ髟试S電壓，為電網(wǎng)額定電壓的1.15倍。工頻放電電壓下限值：—內(nèi)部過電壓允許計算倍數(shù)，對非直接接地63KV及以下=4；110KV及以下=3.5；對直接接地110～220KV，=3?！O(shè)備最高運行相電壓（KV）。上限值：避雷器的殘壓：指波形為8/20的一定幅值的沖擊電流通過避雷器時，在閥片上產(chǎn)生的電壓峰值。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：220KV及以下避雷器沖擊電流幅值為5KA?！芾灼鞯谋Ｗo(hù)比，F(xiàn)Z型=2.3～2.35，F(xiàn)CZ型=1.86～2。避雷器沖擊放電電壓上限值：根據(jù)避雷器配置原則，配電裝置的每組母線上，一般應(yīng)裝設(shè)避雷器，變壓器中性點接地必須裝設(shè)避雷器，并接在變壓器和斷路器之間；110、35kv線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。五、配電裝置的設(shè)計5.1概述配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分。它是根據(jù)主接線做的連接方式，由開關(guān)電器、保護(hù)和測量電器、母線和必要的輔助設(shè)備連接而成，用來接受和分配電能的裝置。配電裝置按電器裝設(shè)