大中型火力發(fā)電廠畢業(yè)設(shè)計(jì)

第一章電氣主接線設(shè)計(jì)1.1概述電氣主接線在電廠中的重要意義電氣主接線是發(fā)電廠、變電站電氣設(shè)計(jì)的首要局部，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。它反映各設(shè)備的作用、連接方式和回路間的互相關(guān)系。發(fā)電廠電氣主接線確實(shí)定與機(jī)組容量、電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方式等的擬定有著密切的關(guān)系。主接線設(shè)計(jì)是否合理，不僅關(guān)系到電廠的平安經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，也關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的平安、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。電廠容量越大，在系統(tǒng)中的地位越重要，那么影響越大。因此，發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計(jì)，必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠或變電站的具體情況,全面分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系,經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比擬,合理的選擇主接線方案。并滿足平安可靠、運(yùn)行靈活、檢修方便，遠(yuǎn)景開(kāi)展等要求。1.2電氣主接線方案確定電氣主接線設(shè)計(jì)的原那么電氣主接線設(shè)計(jì)的根本原那么是以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程設(shè)計(jì)情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行，維護(hù)方便，盡可能的地節(jié)省投資，就近取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原那么。電氣主接線的要求對(duì)電氣主接線的根本要求主要包括：可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性、擴(kuò)建的可能性四個(gè)方面。1．運(yùn)行的可靠性對(duì)于一般技術(shù)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可靠性是指一個(gè)元件、一個(gè)系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)及一定條件下完成預(yù)定功能的能力。電氣主接線屬可修復(fù)系統(tǒng)，其可靠性用可靠度表示，即主接線無(wú)故障工作時(shí)間的比例。平安可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最根本的要求。停電不僅使國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成損失，而且對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門帶來(lái)的損失更加嚴(yán)重，往往比少發(fā)電能的價(jià)值大幾十倍，甚至導(dǎo)致人身傷亡、設(shè)備損壞、產(chǎn)品報(bào)廢、城市生活混亂等經(jīng)濟(jì)損失和政治影響，更是難以估量。因此，主接線的形式必須保證供電可靠。因事故被迫中斷供電的時(shí)機(jī)越少，影響范圍越小，停電時(shí)間越短，主接線的可靠程度就越高，分析和評(píng)估主接線可靠性通常應(yīng)從以下幾方面綜合考慮：1〕發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用。2〕發(fā)電廠的運(yùn)行方式及負(fù)荷性質(zhì)。3〕發(fā)電廠接入電力系統(tǒng)的方式。4〕設(shè)備的可靠程度直接影響著主接線的可靠性。2．調(diào)度的靈活性電氣主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性。具體包括以下幾方面：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，接線簡(jiǎn)單，操作方便，盡可能地使操作步驟少，以便于運(yùn)行人員掌握，不至在操作過(guò)程中出過(guò)失。2〕調(diào)度的靈活性。電氣主接線在正常運(yùn)行時(shí)，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便地改變運(yùn)行方式，并且在發(fā)生事故時(shí)，要能盡快地切除故障，使停電時(shí)間最短，影響范圍最小，不至過(guò)多地影響對(duì)用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。3〕擴(kuò)建的方便性。對(duì)將來(lái)要擴(kuò)建的發(fā)電廠和變電站，其主接線必須具有擴(kuò)建的方便性。尤其是火電廠，在設(shè)計(jì)主接線時(shí)應(yīng)留有開(kāi)展擴(kuò)建的余地。設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮最終接線的實(shí)現(xiàn)，還要考慮從初期接線過(guò)渡到最終接線的可能和分析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(shí)間最短的情況下，將來(lái)可順利完成過(guò)渡方案的實(shí)施，使改造工作量最少。4〕檢修平安性。應(yīng)能方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行平安檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供電。3．運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。通常設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。經(jīng)濟(jì)性主要從以下幾方面考慮：1〕節(jié)省一次投資。主接線力求簡(jiǎn)單，以節(jié)省電氣設(shè)備的投資，要能使繼電保護(hù)和二次回路不過(guò)于復(fù)雜，節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜，要能限制短路電流，以便選擇廉價(jià)的電氣設(shè)備和輕型設(shè)備。2〕占地面積少。主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。3〕年運(yùn)行費(fèi)用小。年運(yùn)行費(fèi)用包括電能損消耗用、折舊及大修費(fèi)用、日常小修維護(hù)費(fèi)用。其中電能損耗主要由變壓器引起，因此，要合理地選擇主變壓器的形式、容量、臺(tái)數(shù)及防止兩次變壓而增加電能損耗，后兩項(xiàng)主要決定于工程綜合投資。4.擴(kuò)建的可能性根據(jù)電力系統(tǒng)開(kāi)展需要，往往對(duì)已投產(chǎn)的發(fā)電廠或變電站進(jìn)行擴(kuò)建。尤其是火電廠，從發(fā)電機(jī)、變壓器一直到饋線回路數(shù)均有可能擴(kuò)建。所以，在設(shè)計(jì)主接線時(shí)應(yīng)留有發(fā)揮擴(kuò)建的余地，適應(yīng)電力負(fù)荷增長(zhǎng)的需要。原始資料分析：1.凝汽式發(fā)電機(jī)規(guī)模〔1〕某地區(qū)根據(jù)西電東送要求，擬在該地區(qū)新建一座裝機(jī)容量為4*300MW〔凝汽式火力發(fā)電廠〕機(jī)組型號(hào)為：QFSN-300-2.額定功率為300MW,額定電壓為20kV，額定功率因數(shù)為0.85。該廠為坑口電廠，附有大量煤廠，海拔高為1500米以下，水源，灰場(chǎng)和交通等符合要求?！?〕機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)Tmax=6500h/a?！?〕氣象條件，發(fā)電廠所在地最高溫度為37度，年平均溫度為25度，最低溫度為-7度，氣象條件一般無(wú)特殊要求。〔4〕廠用電率為5.67%。2.電力負(fù)荷與電力系統(tǒng)情況?！?〕本期工程一次建成，電廠建成后除廠用電外，全部電能送往系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃，N-Y電廠采用500kV電壓等接入系統(tǒng)，500kV出線4回，本期工程出線2回至A-S電廠，預(yù)留2回備用。電力系統(tǒng)容量為14908MW，當(dāng)取基準(zhǔn)容量為1000MVA時(shí)，系統(tǒng)將規(guī)算到500kV母線上X*s=0.089〔2〕發(fā)電機(jī)出口主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間取=0.1s.接線方案擬定在對(duì)原始資料分析的根底上，結(jié)合對(duì)電氣主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性等的根本要求，綜合考慮，在滿足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)政策的前提下，力爭(zhēng)使其為技術(shù)先進(jìn)，供電平安可靠，經(jīng)濟(jì)合理的主接線方案。發(fā)電、供電可靠性是發(fā)電廠生產(chǎn)的首要問(wèn)題，主接線的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)滿足其滿發(fā)、滿供，同時(shí)盡量減少傳輸能量損失，保證供電連續(xù)性。為此，對(duì)大型發(fā)電廠主接線可靠性，應(yīng)滿足以下要求：1.斷路檢修，是否影響連續(xù)供電。2.線路、斷路器或母線故障，以及在母線檢修時(shí)，造成饋線停運(yùn)的回路數(shù)多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，能否滿足負(fù)荷對(duì)供電的要求。3.該廠有無(wú)全廠停電的可能。4.大型機(jī)組突然停電對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響與產(chǎn)生的后果等因素。因此，該廠由500kV電壓等級(jí)接入系統(tǒng)，為保證其可靠性，采用一臺(tái)半斷路器接線方案較好。據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃，本電廠建設(shè)規(guī)模為裝機(jī)容量4×300MW，采用500KV電壓等級(jí)向系統(tǒng)輸送電力。共出線四回，本期工程出線二回至A-S.預(yù)留兩回備用。本次設(shè)計(jì)共擬定了兩個(gè)方案：方案一：500KV配電裝置采用一臺(tái)半斷路器接線，每臺(tái)機(jī)組以發(fā)電機(jī)-變壓器組的形勢(shì)接入500KV配電裝置，各回路線路接入500KV配電裝置的另一側(cè)。四臺(tái)機(jī)組和四回線路形成四個(gè)串的接線，每個(gè)串上有三臺(tái)斷路器〔本期500KV配電裝置建設(shè)兩個(gè)全串和兩個(gè)不完全串〕方案二：500KV配電裝置采用雙母線三分段接線，每臺(tái)機(jī)組以發(fā)電機(jī)-變壓器組的形式接入500KV配電裝置，各回路線路接入500KV配電裝置的另一側(cè)。四臺(tái)機(jī)組和四回線路形成四進(jìn)四出的雙母線三分段接線〔本期工程為四進(jìn)二出〕，為檢修運(yùn)行方便，在其中一段母線上用刀閘進(jìn)行分段。正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)盡量將四進(jìn)四出共八個(gè)元件均分接在各段母線上。供電可靠性是對(duì)電氣主接線的根本要求，下面就將各種故障情況下的停電范圍對(duì)以上兩個(gè)方案進(jìn)行比擬：表1.1一臺(tái)半斷路器接線故障及其停電范圍運(yùn)行情況故障類別停電回路(回)停電百分比(%)無(wú)設(shè)備檢修母線側(cè)斷路器故障112.5母線故障00中間斷路器故障212.5有一臺(tái)斷路器檢修母線側(cè)斷路器故障1～212.5～25母線故障0～10～12.5中間斷路器故障225一組母線檢修母線側(cè)斷路器故障225母線故障00中間斷路器故障225圖1.1一臺(tái)半斷路器主接線圖表1.2雙母線三分段接線及其故障停電范圍運(yùn)行情況故障類別停電回路(回)停電百分比(%)無(wú)設(shè)備檢修出線斷路器故障112.5母線故障2～425～50母聯(lián)或分段斷路器故障4～650～75有一臺(tái)斷路器檢修出線斷路器故障225母線故障2～525～62.5母聯(lián)或分段斷路器故障4～750～87.5一組母線檢修出線斷路器故障112.5母線故障2～625～75母聯(lián)或分段斷路器故障4～850～100圖1.2雙母線三分段接線主接線圖從以上分析可得出如下結(jié)論：(1)一臺(tái)半斷路器接線故障范圍最大的停電百分比是25%，發(fā)生在一串的中間斷路器故障時(shí)。(2)雙母線三分段接線故障范圍最大的停電百分比是100%，發(fā)生在一段母線檢修期間又發(fā)生母聯(lián)斷路器故障時(shí)。(3)二種主接線相比擬，可明顯看出，一臺(tái)半斷路器接線的可靠性優(yōu)于雙母線三分段接線。1．兩個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比擬從下表可以看出，技術(shù)經(jīng)濟(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)中，第二方案具有明顯的優(yōu)越性。方案項(xiàng)目第一方案第二方案一個(gè)半斷路器接線雙母三分段接線占地2.13〔km〕4.2(km)，多投資93.15萬(wàn)元主要設(shè)備斷路器12組〔190萬(wàn)元一組〕斷路器11組〔190萬(wàn)元一組〕隔離開(kāi)關(guān)24組〔48萬(wàn)元一組〕隔離開(kāi)關(guān)30組〔48萬(wàn)元一組〕電流互感器12組〔36萬(wàn)元一組〕電流互感器11組〔36萬(wàn)元一組〕合計(jì)3864萬(wàn)元合計(jì)3924萬(wàn)元運(yùn)行多環(huán)狀供電，運(yùn)行調(diào)度靈活方便，二次回路及繼電器接線較為復(fù)雜運(yùn)行調(diào)度靈活性比第一方案差，但配電裝置比第一方案清晰。二次繼電保護(hù)較為簡(jiǎn)單，整定方便修檢隔離開(kāi)關(guān)僅作檢修用，改變運(yùn)行方式時(shí)，無(wú)大量倒閘操作。任一500KV斷路器檢修仍可按原方式運(yùn)行檢修不方便，改變運(yùn)行方式要大量倒閘操作隔離開(kāi)關(guān)可靠性可靠性高，發(fā)生母線故障時(shí)，任何回路可不停電，中間斷路器拒動(dòng)時(shí)，相應(yīng)回路只是短時(shí)停電可靠性比第一方案差投資比擬-155.15萬(wàn)元0從上表可以看出，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)考慮第一方案比擬好一臺(tái)半斷路器接線方案，每一個(gè)發(fā)變組單獨(dú)接到500KV母線上，運(yùn)行較為靈活，系統(tǒng)所需的設(shè)備比擬少，并且該接線在國(guó)內(nèi)有較熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行單位較為易接受。雙母三分段接線，該接線在國(guó)內(nèi)尤其是在220KV電壓等級(jí)中被大量采用，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較為豐富，特別是二次繼電器保護(hù)方面更是如此，但是在投資費(fèi)用、可靠性、運(yùn)行、檢修方便、都不及一個(gè)半斷路器接線。1.2可靠性是指系統(tǒng)、設(shè)備在規(guī)定的條件下和預(yù)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功率的效率。隨著系統(tǒng)工程學(xué)的興起，可靠性理論及其應(yīng)用的迅速開(kāi)展，對(duì)大型發(fā)電廠或變電所電氣主接線設(shè)計(jì)時(shí)不能只憑借設(shè)計(jì)和運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)判斷，做出決策，必須用定量計(jì)算的方法、制定出能夠反映其可靠性性能的指標(biāo)，來(lái)衡量主接線完成功能或喪失功能的判據(jù)，使主接線的設(shè)計(jì)與運(yùn)行建立在更加科學(xué)的根底上。一般設(shè)備或系統(tǒng)可分為不可修復(fù)和可修復(fù)兩大類。如果設(shè)備或系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間發(fā)生故障后，經(jīng)過(guò)檢修就能恢復(fù)到原來(lái)的工作性能，設(shè)備或系統(tǒng)稱為可恢復(fù)設(shè)備或系統(tǒng)；否那么，就稱為不可恢復(fù)設(shè)備或系統(tǒng)。電氣主接線由發(fā)電機(jī)，變壓器、開(kāi)關(guān)電器，母線等設(shè)備組成的系統(tǒng)，大局部元件是可修復(fù)的。所以，主接線屬于可修復(fù)系統(tǒng)。對(duì)不可修復(fù)的系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)通常采用可靠度。這是指設(shè)備或系統(tǒng)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)，沒(méi)有發(fā)生故障這一事件的概率。對(duì)可修復(fù)系統(tǒng)，由于它在故障后還可以通過(guò)修理，重新投入工作，所以除計(jì)及故障的概率外，還要記及故障后修復(fù)的概率和修復(fù)后繼續(xù)工作的概率。因此，稱可修復(fù)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)為可用度，即定義為“可修復(fù)系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)間中，處于或準(zhǔn)備處于工作中的時(shí)間所占的比例〞，實(shí)際上仍是一個(gè)時(shí)間概率量。利用概率量來(lái)反映其可靠性，實(shí)際上是根據(jù)各種可能性的均值和幾率來(lái)對(duì)未來(lái)的隨機(jī)時(shí)間進(jìn)行預(yù)測(cè)，不可能用確切的量來(lái)說(shuō)明。主接線的可靠性計(jì)算，必須基于各種設(shè)備元件的可靠性根底數(shù)據(jù)來(lái)采用合理的計(jì)算方法。作為設(shè)備可靠性的根底資料，如設(shè)備的故障率λ〔t〕，修復(fù)率μ〔t〕，平均工作時(shí)間，平均停運(yùn)時(shí)間以及檢修時(shí)間和周期等都應(yīng)來(lái)自長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐的資料積累，且應(yīng)符合生產(chǎn)設(shè)備的現(xiàn)狀，所謂故障率，定義為單位時(shí)間〔如一年〕內(nèi)設(shè)備發(fā)生故障而停運(yùn)的次數(shù)。對(duì)于可修復(fù)設(shè)備，由于存在狀態(tài)轉(zhuǎn)移特性，通常把設(shè)備由于運(yùn)行狀態(tài)向停運(yùn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率密度稱為故障率λ〔t〕。相反，將設(shè)備從停運(yùn)狀態(tài)經(jīng)過(guò)檢修后，轉(zhuǎn)向運(yùn)行狀態(tài)的的轉(zhuǎn)移概率密度稱為修復(fù)系數(shù)μ〔t〕，也就是在單位時(shí)間內(nèi)完成修理的瞬時(shí)概率。他表示設(shè)備修復(fù)能力的指標(biāo)。電氣主接線包含著許多相互連接的設(shè)備元件，其可靠性分析比擬復(fù)雜。只為確定主接線方案為目的而進(jìn)行主接線可靠性計(jì)算時(shí)，目前廣泛采用表格法。他計(jì)算簡(jiǎn)便直觀，易于理解且適于發(fā)電廠或變電站的任何主接線形式。邏輯表格法是以供電連續(xù)性作為系統(tǒng)可靠性工作的判據(jù)。其根本思想是針對(duì)主接線具體接線，分析因故障或方案檢修切除某一設(shè)備〔回路〕時(shí)，應(yīng)該將哪些相鄰設(shè)備斷開(kāi)，即所有可能故障或檢修設(shè)備〔主要是斷路器和母線〕由于切除而對(duì)主接線的影響。對(duì)處于完好的，故障的以及某些設(shè)備檢修時(shí)與另一臺(tái)設(shè)備故障相重疊等情況一一列舉出來(lái)，分別將計(jì)算其出現(xiàn)的概率，填入典型的表格中，然后根據(jù)全概率公式計(jì)算出設(shè)備在一年內(nèi)平均切除的次數(shù)和停運(yùn)時(shí)間的概率，從而說(shuō)明其主接線的可靠性。用邏輯表格法計(jì)算主接線可靠性，應(yīng)具備以下根本資料：〔1〕設(shè)備的故障率包括斷路器故障率λ〔f/a〕，母線故障率w，變壓器故障率，發(fā)電機(jī)故障率，線路故障率[f/(a.100km)]等等。雖然在主接線中隔離開(kāi)關(guān)數(shù)量很多，但均與斷路器配套使用，且其故障率比斷路器小一個(gè)數(shù)量級(jí)，為簡(jiǎn)化可靠性計(jì)算的工作量，常把隔離開(kāi)關(guān)的故障率分別計(jì)入其相鄰的斷路器或母線中，不致影響可靠性計(jì)算的準(zhǔn)確性?！?〕斷路器故障停運(yùn)時(shí)間〔h〕——指查明和排除一次故障所需的平均時(shí)間?！?〕斷路器大修周期μo〔r/a〕——指每臺(tái)斷路器每年的平均大修次數(shù)，其值隨斷路器類型及電壓等級(jí)而異?！?〕斷路器大修時(shí)間(h)——指每臺(tái)斷路器每次大修所需的平均時(shí)間。〔5〕斷路器小修時(shí)間(h)——指每臺(tái)斷路器每次小修所需的平均時(shí)間?！?〕斷路器小修周期〔r/a〕——指每臺(tái)斷路器每年小修次數(shù)?！?〕母線故障停運(yùn)時(shí)間〔h〕——指母線因故障每次停運(yùn)的平均時(shí)間?！?〕母線檢修時(shí)間〔r/a〕——指母線每年平均線修次數(shù)?！?〕母線檢修停運(yùn)時(shí)間〔h〕——指母線每次檢修平均時(shí)間?！?0〕故障查明時(shí)間To〔h〕——每次查明故障所需的平均時(shí)間?！?1〕隔離開(kāi)關(guān)〔合〕閘時(shí)間〔h〕——指隔離開(kāi)關(guān)操作一次〔分或合〕所需的平均時(shí)間。根據(jù)輔助資料進(jìn)行以下輔助參數(shù)計(jì)算:〔1〕某臺(tái)斷路器故障率。同類型斷路器在配電裝置中位置不同，所承當(dāng)?shù)娜蝿?wù)和工作狀態(tài)不同，相應(yīng)故障率也不同，應(yīng)予以分別處理。如從母線引出的饋線斷路器的故障率可用下式計(jì)算=+L/100+λ式中L——線路長(zhǎng)度。λ——母線故障影響故障率，一般取為0.002—0.004f/a。對(duì)操作頻繁的斷路器須適當(dāng)予以修正。如一臺(tái)半斷路器接線中，每串的中間斷路器及雙母線中的母聯(lián)斷路器等，可將上式中修正為2。必要時(shí)可以調(diào)整λ的取值?！?〕某臺(tái)斷路器故障停運(yùn)系數(shù)。指某臺(tái)斷路器一年中因斷路器故障而停運(yùn)的時(shí)間占全年時(shí)間的百分比，即=/8760ⅹ100%式中——某斷路器故障停運(yùn)時(shí)間〔h〕?！?〕某臺(tái)斷路器方案檢修停運(yùn)系數(shù)。指某臺(tái)斷路器一年中因大修與小修所花費(fèi)的時(shí)間占全年時(shí)間的百分比，即=[μo+〔-〕/]/8760*100%〔4〕母線故障停運(yùn)系數(shù)。指母線一年中故障停運(yùn)時(shí)間占全年時(shí)間的百分比，即=/8760*100%〔5〕母線方案檢修停運(yùn)系數(shù)。指母線一年中檢修占全年時(shí)間的百分比，即=/8760*100%〔6〕正常工作系數(shù)。至主接線中所有斷路器與母線一年中處于完好運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)間占全年時(shí)間的百分比，即=(1-∑-∑-∑)*100%式中n——斷路器臺(tái)數(shù)。M——母線條數(shù)?！?〕故障時(shí)隔離開(kāi)關(guān)切換操作時(shí)間T。指當(dāng)斷路器或母線發(fā)生故障時(shí)，從查明故障原因到倒閘操作完畢，是線路恢復(fù)供電所需要的時(shí)間。它應(yīng)由兩局部組成，即T=式中n——需要操作的隔離開(kāi)關(guān)臺(tái)數(shù)?！?〕一臺(tái)斷路器檢修期間，另一臺(tái)斷路器或母線故障，引起對(duì)應(yīng)線路被迫停運(yùn)的時(shí)間。設(shè)元件一檢修時(shí)間為，元件二故障時(shí)間為。假設(shè)元件一檢修和元件故障相重疊，導(dǎo)致對(duì)應(yīng)線路被迫停運(yùn)。此時(shí)，可能有兩種不同情況：1)、≦，對(duì)應(yīng)線路被停運(yùn)，將隨檢修結(jié)果而告終。由于故障發(fā)生是隨機(jī)的，可以認(rèn)為均勻的分布于之間，故對(duì)應(yīng)線路被迫停運(yùn)時(shí)間取其平均值為=1/22〕、當(dāng)<。假設(shè)元件二故障發(fā)生在〔-〕范圍內(nèi)，那么同時(shí)停電將等于故障元件二的恢復(fù)時(shí)間；假設(shè)故障發(fā)生在Trl末尾，那么同時(shí)停電將隨檢修結(jié)束而完畢，其平均停電時(shí)間為1/2Tf2。那么，故障發(fā)生在〔-〕和的概率，分別為〔-〕/和/，按互斥事件的概率運(yùn)算法那么，同時(shí)停電時(shí)間為=〔-〕/+1/2*/=-*/2式中——檢修元件的停運(yùn)時(shí)間?！收显耐＿\(yùn)時(shí)間。假設(shè)<<,那么=〔9〕一母線檢修期間，另一元件故障，引起相應(yīng)線路被停運(yùn)的時(shí)間，即=1/2〔10〕一元件檢修，另一元件故障，引起相應(yīng)元件被迫停運(yùn)的概率，即為=式中——檢修元件的停運(yùn)系數(shù)——故障元件的故障率〔11〕全部元件正常時(shí)，某元件故障引起相應(yīng)元件被迫停運(yùn)的概率，即=可用概率計(jì)算求取電氣主接線的可靠性指標(biāo)：a、各回路故障率。它說(shuō)明在各種工況下出現(xiàn)該回路被切除停運(yùn)的總概率。=+b、各回路故障停運(yùn)時(shí)間。它說(shuō)明在各種工況下，各回路被切除停運(yùn)的總時(shí)間=+假設(shè)：〔1〕500KV采用用SF6斷路器，輸電線路長(zhǎng)度為150Km，設(shè)備原始數(shù)據(jù)提取為：斷路器故障率=0.014f/a,母線故障率w=0.1f/a,線路故障率=0.01f/a，斷路器大修周期μo=0.2r/a，斷路器小修周期μr=1r/a，斷路器故障停運(yùn)時(shí)間=40h，斷路器大修時(shí)間=500h，斷路器小修時(shí)間=90h，故障查明時(shí)間To=0.3h，隔離開(kāi)關(guān)分合閘時(shí)間Tc=0.1h，母線故障停運(yùn)時(shí)間Twf=8h,母線檢修周期母線檢修時(shí)間=1r/a，母線檢修停運(yùn)時(shí)間母線檢修停運(yùn)時(shí)間=6h；〔2〕雙母線三分段接線正常運(yùn)行時(shí)T1、L1、L2接W1段和W3段母線上，T2、L3、L4接W2段和W3段母線上，母聯(lián)斷路器QF1、QF2投入運(yùn)行，分段斷路器QF3處于冷備用狀態(tài)，以固定接線方式進(jìn)行計(jì)為例，進(jìn)行分析計(jì)算?！惨弧齿o助系數(shù)。1.斷路器故障率=+/100+λ其中對(duì)一串?dāng)嗦菲鞯男拚秊?值。一臺(tái)半斷路器接線中斷路器故障率斷路器編號(hào)線路長(zhǎng)度自身故障率〔f/a〕線路影響率/100〔f/a〕母線影響率λ〔f/a〕某斷路器故障率〔f/a〕Q100.01400．0040.018Q21500.0140.0150.0040.033Q300.01400.0040.018Q41500.0140.0150.0040.033Q51500.0280.0150.0040.047Q61500.0280.0150.0040.047Q71500.0280.0150.0040.047Q81500.0280.0150.0040.047Q91500.0140.0150.0040.033Q1000.01400.0040.018Q111500.0140.0150.0040.033QQ1200.01400.0040.018雙母線三分段接線中斷路器故障率編號(hào)線路長(zhǎng)度L〔km〕自身故障率λ〔f/a〕線路影響率/100〔f/a〕母線影響率λ〔f/a〕某斷路器故障率〔f/a〕Q11500.0140.0150.0020.031Q21500.0140.0150.0020.031Q31500.0140.0150.0020.031Q41500.0140.0150.0020.031Q500.01400.0020.016Q600.01400.0020.016Q70.014000.0020.016Q800.01400.0020.016Q900.02800.0040.032Q1000.02800.0040.032Q1100.02800.0040.0322.斷路器故障停運(yùn)系數(shù)〔1〕一臺(tái)半斷路器接線。=/8760*100%=0.000123=0.000226=0.0001233=0.000226=0.0003219=0.0003219=0.0003219=0.0003219=0.000226=0.0001233=0.000226=0.0001233(2)雙母三分段接線=0.0002123=0.0002123=0.0002123=0.0002123=0.0001096=0.0002123=0.0002123=0.0002123=0.0002192=0.0002192=0.00021923.斷路器方案檢修停運(yùn)系數(shù)。=[+(-)/]/8760=0.01964.母線故障停運(yùn)系數(shù)。=/8760=0.1×8/8760=0.00009135.母線方案檢修停運(yùn)系數(shù)。=/8760=1×6/8760=0.00068496.正常工作系數(shù)?！?〕一臺(tái)半斷路器接線=1-=0.76413(2)雙母三分段接線=0.778187.一臺(tái)斷路器檢修期間，另一臺(tái)故障停運(yùn)，引起對(duì)應(yīng)線路被迫停運(yùn)時(shí)間，分別計(jì)算斷路器和母線故障。(1)斷路器故障=(-)/-+1/2*/=-*/2=56.4(h)(2)母線故障=-*/2=7.936(h)8.一母線檢修期間，另一臺(tái)故障運(yùn)行，引起對(duì)應(yīng)線路被迫停運(yùn)時(shí)間，分別計(jì)算斷路器和母線故障?！?〕斷路器故障=1/2=1/2ⅹ6=3(h)〔2〕母線故障=1/2=1/2ⅹ6=3(h)9.斷路器或其它元件故障，引起對(duì)應(yīng)元件被迫停運(yùn)時(shí)間，即對(duì)應(yīng)元件經(jīng)切換的恢復(fù)時(shí)間T=+n=0.3+n0.1n——隔離開(kāi)關(guān)需切換的臺(tái)數(shù)10.全部元件正常時(shí)，某斷路器或母線故障的停運(yùn)頻次有公式=得。11.某斷路器檢修時(shí)，另一臺(tái)斷路器或母線故障的停運(yùn)次數(shù)由公式=得。〔二〕兩方案可靠性計(jì)算結(jié)果分析停運(yùn)元件停運(yùn)頻次〔f/a〕停運(yùn)頻次比每年停運(yùn)時(shí)間停運(yùn)時(shí)間比ⅠⅡⅠ/ⅡⅠⅡⅠ/ⅡL10.08560.32940.25990.16861.93430.0872L20.08450.22420.37690.14371.92390.0757L30.08460.32940.25680.14741.93430.0762L40.08510.22420.37960.14321.92390.0744T10.07150.32940.21710.12331.93430.0637T20.07100.22420.31670.11961.92390.0622T30.07150.32940.21710.12371.93430.0640T40.07000.22420.31220.13871.92390.0721方案Ⅰ——為一臺(tái)半斷路器接線方案Ⅱ——為雙母三分段接線由上式可見(jiàn)雙母三分段接線各元件停運(yùn)頻次均比一臺(tái)半斷路器接線高，而且各元件的平均停運(yùn)時(shí)間也比一臺(tái)半斷路器接線多。一臺(tái)半斷路器接線最多有二元件同時(shí)停運(yùn)，而雙母三分段接線會(huì)多個(gè)元件同時(shí)停運(yùn)或全停。方案確定根據(jù)以上的定性分析以及定量分析的論證和比擬，一個(gè)半斷路器接線的方案是較為優(yōu)越的方案，所以采用此方案。1.3主變壓器的選擇一、主變壓器的容量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。他確實(shí)定除依據(jù)傳遞容量根本資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5—10的開(kāi)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級(jí)以及接入系統(tǒng)的緊密成度等因素，進(jìn)行綜合分析和合理選擇。如果容量選擇過(guò)大、臺(tái)數(shù)過(guò)多、那么會(huì)增加投資、占地面積和損耗，不能充分發(fā)揮設(shè)備的效益，并增加設(shè)備運(yùn)行和檢修的工作量；如果容量選擇得過(guò)小，臺(tái)數(shù)過(guò)小，那么可能封鎖發(fā)電廠剩余功率的輸送，限制變電所的負(fù)荷需要，影響系統(tǒng)不同電壓等級(jí)之間的功率交換及設(shè)別運(yùn)行的可靠性等。在選擇發(fā)電廠主變壓器時(shí)，應(yīng)遵循以下規(guī)那么。單元接線的主變壓器容量確實(shí)定原那么。單元接線時(shí)主變壓器容量SN應(yīng)按發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有10%的裕度來(lái)確定。采用擴(kuò)大單元接線時(shí)，應(yīng)盡可能采用分裂繞組變壓器，其容量亦應(yīng)按單元接線的計(jì)算原那么算出的兩臺(tái)容量之和來(lái)確定。SN=1.1Png(1-Kp)/cos￠〔MVA〕Png—發(fā)電機(jī)容量，在擴(kuò)大單元接線中為兩臺(tái)發(fā)電機(jī)容量之和，MWcos￠—發(fā)電機(jī)額定功率因數(shù)Kp—廠用電率每單元的主變壓器為一臺(tái)SN=1.1×300×〔1-5.67%〕/0.85=366.22〔MVA〕具有發(fā)電機(jī)電壓母線接線的主變壓器容量確實(shí)定原那么。在選擇發(fā)電機(jī)電壓母線與系統(tǒng)之間的主變壓器的容量，應(yīng)考慮以下因素：(1)當(dāng)發(fā)電機(jī)全部投入運(yùn)行時(shí)，在滿足發(fā)電機(jī)電壓供電的日最小負(fù)荷，并扣除廠用負(fù)荷后，主變壓器應(yīng)能將發(fā)電機(jī)電壓母線上的剩余有功和無(wú)功容量送入系統(tǒng)。SN=〔∑Png〔1-Kp〕/cos￠-Pmin/cos￠〕/n(MVA)∑Png—發(fā)電機(jī)電壓母線上的發(fā)電機(jī)容量之和，MWPmin—發(fā)電機(jī)電壓母線上的最小負(fù)荷，MWcos￠—負(fù)荷功率因數(shù)n—發(fā)電機(jī)電壓母線上的主變壓器臺(tái)數(shù)。(2)當(dāng)接在發(fā)電機(jī)電壓母線上的最大一臺(tái)機(jī)組檢修或故障時(shí)退出運(yùn)行時(shí)，主變壓器應(yīng)能從電力系統(tǒng)倒送功率，保證發(fā)電機(jī)電壓母線上最大負(fù)荷的需要。SN=〔Pmax/cos￠-∑Png〔1-Kp〕/cos￠〕/n〔MVA〕∑Png—發(fā)電機(jī)電壓母線上除最大一臺(tái)機(jī)組外，其他發(fā)電機(jī)容量之和，MWPmax—發(fā)電機(jī)電壓母線上的最大負(fù)荷，MW(3)發(fā)電機(jī)電壓母線上接有2臺(tái)或以上的變壓器時(shí)，當(dāng)其中容量最大的一臺(tái)因故障而退出運(yùn)行時(shí)，其他主變壓器在允許正常范圍內(nèi)，應(yīng)能輸送母線剩余功率的70%以上。SN=〔∑Png〔1-Kp〕/cos￠-Pmin/cos￠〕×70%/〔n-1〕〔MVA〕(4)水電比重較大的系統(tǒng)，由于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，應(yīng)充分利用水能。在豐水期，有時(shí)可能停用火電廠的局部或全部機(jī)組，以節(jié)省燃料。此時(shí)火電廠主變壓器應(yīng)具有從系統(tǒng)到送功率的能力，應(yīng)能滿足發(fā)電機(jī)電壓母線上最大負(fù)荷的要求。二、主變壓器的選擇還要考慮到主變的相數(shù)、繞組數(shù)、繞組接線組別、結(jié)構(gòu)型式、調(diào)壓方式和冷卻方式的選擇。1、相數(shù)的選擇三相式變壓器較同容量的三臺(tái)單相式變壓器投資小，占地面積少，損耗小，同時(shí)配電裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)方便，在考慮受到制造、運(yùn)輸?shù)葪l件限制時(shí)，可選用兩臺(tái)容量較小的三相變壓器。2、繞組數(shù)的選擇〔1〕只有一種升高電壓向用戶供電或與系統(tǒng)連接的發(fā)電廠，以及只有兩種電壓的變電所，采用雙繞組變壓器?！?〕有兩種升高電壓向用戶供電或與系統(tǒng)連接的發(fā)電廠，以及有三種電壓的變電所，可以采用雙繞組變壓器或三繞組變壓器(包括自藕變)，單發(fā)電機(jī)組容量為200MW及以上時(shí)，采用發(fā)電機(jī)-雙繞組變壓器單元接線。3、繞組接線組別可選擇為高壓側(cè)〔500KV側(cè)〕采用“YN〞連接，低壓側(cè)〔20KV側(cè)〕采用“d11”連接，選用升壓型無(wú)勵(lì)磁調(diào)節(jié)變壓器發(fā)電廠和變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)和電壓等級(jí)、接線形式、傳輸容量以及和系統(tǒng)的聯(lián)系有密切關(guān)系。通常與系統(tǒng)具有強(qiáng)大聯(lián)系的大、中型發(fā)電廠和樞紐變電所，在一種電壓等級(jí)下，主變壓器應(yīng)不少于2臺(tái)；而對(duì)弱聯(lián)系的中、小型發(fā)電廠和低壓側(cè)電壓為6——10KV變電所或與系統(tǒng)聯(lián)系只有備用性質(zhì)時(shí)，可以只裝一臺(tái)中型變壓器；對(duì)地區(qū)性獨(dú)立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，可設(shè)3臺(tái)主變壓器。根據(jù)上述變壓器選擇條件和計(jì)算要求，本廠選擇4臺(tái)主變壓器，采用發(fā)電機(jī)-變壓器組單元接線方式，每臺(tái)主變壓器選擇如下:型號(hào)：SFP10——370000/500額定容量：370000KVA額定電壓：550-2ⅹ2.5%/20KV接線組別：YN，d11阻抗電壓：14%第二章廠用電設(shè)計(jì)2.1概述現(xiàn)代大容量火力發(fā)電廠要求其在生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和采用計(jì)算機(jī)控制，為了實(shí)現(xiàn)這一要求，需要有許多廠用機(jī)械和自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備為主要設(shè)備〔汽輪機(jī)、鍋爐、發(fā)電機(jī)等〕和輔助設(shè)備效勞，而其中絕大多數(shù)廠用機(jī)械采用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，因此需要向這些電動(dòng)機(jī)、自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備和計(jì)算機(jī)供電，這種電廠自用的供電系統(tǒng)稱為廠用電系統(tǒng)。廠用電系統(tǒng)的接線是否合理，對(duì)保證廠用負(fù)荷的連續(xù)供電和發(fā)電廠平安經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要。由于廠用負(fù)荷多，分布廣，工作環(huán)境差和操作頻繁等因素，廠用電事故在電廠事故中占有很大比例。此外，還因?yàn)閺S用電接線的過(guò)渡和設(shè)備的異動(dòng)比主系統(tǒng)頻繁，如假設(shè)考慮不周到，也常常會(huì)埋下許多事故隱患。據(jù)統(tǒng)計(jì)說(shuō)明，不少全廠停電的事故是由于廠用電事故引起的。因此，廠用電的合理設(shè)計(jì)及平安運(yùn)行都非常重要。2.2廠用電設(shè)計(jì)2.2.11.各機(jī)組常用電系統(tǒng)應(yīng)該獨(dú)立。廠用電接線在任何方式下運(yùn)行，一臺(tái)機(jī)組故障停運(yùn)或其輔機(jī)的電氣故障不應(yīng)影響另一臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行，并要求廠用電故障影響而停運(yùn)的機(jī)組應(yīng)能在短期內(nèi)恢復(fù)本機(jī)組的運(yùn)行。2.全廠性公用負(fù)荷應(yīng)分散接入不同機(jī)組的廠用負(fù)荷或公用負(fù)荷母線。在廠用電系統(tǒng)接線中，不應(yīng)存在可能導(dǎo)致發(fā)電廠切斷多于一個(gè)單元機(jī)組的故障點(diǎn)，更不應(yīng)存在導(dǎo)致全廠停電的可能。3.廠用電的工作電源及備用電源接線應(yīng)能保證各單元機(jī)組和全廠的平安運(yùn)行。4.充分考慮電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過(guò)程中廠用電的運(yùn)行方式，特別要注意對(duì)公用負(fù)荷供電的影響，便于過(guò)渡，盡量減少改變線路和更換設(shè)備。5.設(shè)置足夠的交流事故保安電源，當(dāng)全廠停電時(shí)可以快速啟動(dòng)和自動(dòng)投入事故保安電源箱負(fù)荷供電。另外，還要設(shè)計(jì)符合電能質(zhì)量指標(biāo)的交流不間斷電源，以保證不許可間斷供電的熱工負(fù)荷和計(jì)算機(jī)的用電。2.2.2按其在生廠過(guò)程中的主重性，300MW汽輪發(fā)電機(jī)組廠用負(fù)荷可分為以下幾類：1.ⅰ類負(fù)荷：短時(shí)〔手動(dòng)切斷負(fù)荷供電所需的時(shí)間〕的停電可能影響人生或設(shè)備平安，是生廠停頓或發(fā)電機(jī)組出力大量下降的負(fù)荷。2.ⅱ類負(fù)荷：允許短時(shí)停電，但停電時(shí)間延長(zhǎng)，有可能損害設(shè)備或影響正常生產(chǎn)的負(fù)荷。3.ⅲ類負(fù)荷：長(zhǎng)時(shí)間停電不會(huì)直接影響生廠的負(fù)荷。4.不停電負(fù)荷：在機(jī)運(yùn)行時(shí)間，以及正?；蚴鹿释C(jī)過(guò)程中，甚至在停機(jī)后的一段時(shí)間內(nèi)，需要進(jìn)行連續(xù)供電的負(fù)荷，簡(jiǎn)稱0I類負(fù)荷。5.事故保安負(fù)荷：在發(fā)生全廠停電時(shí)，為了保證機(jī)組平安的停止運(yùn)行，事后又能很快地重新啟動(dòng)，或者為了防止危及人身平安等原因，需要在全廠停電時(shí)斷續(xù)供電的負(fù)荷。按負(fù)荷所要求的電源為直流或交流，有可分為直流保安負(fù)荷和交流保安負(fù)荷。2.2.3該廠廠用電壓共分為兩級(jí)，高壓為6KV,低壓為380/220V。300MW汽輪發(fā)電機(jī)組高壓廠用電系統(tǒng)常用的兩種供電方案。方案一般不設(shè)6KV公用負(fù)荷段，將全廠公用負(fù)荷〔如輸煤、除碳、化水等〕分別接在各機(jī)組A、B段母線上，而方案二為單獨(dú)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)荷段正常由啟動(dòng)備用變壓器供電。方案二的優(yōu)點(diǎn)是公用負(fù)荷集中，無(wú)過(guò)渡問(wèn)題，各單元機(jī)組獨(dú)立性強(qiáng)，便于各機(jī)組常用母線清掃。其缺點(diǎn)是由于公用負(fù)荷集中，并因啟動(dòng)備用變壓器要用工作變壓器備用〔假設(shè)無(wú)第二臺(tái)備用變壓器備用時(shí)〕，故工作變壓器也要考慮在啟動(dòng)備用變壓器檢修或故障時(shí)帶公用段運(yùn)行。因此，啟動(dòng)備用變壓器和工作變壓器均較方案一變壓器分支的容量大，配電裝置也增多，投資較大。方案一優(yōu)點(diǎn)是公用負(fù)荷分接于不同的機(jī)組變壓器上，供電可靠性高、投資省，但也由于公用負(fù)荷分接于各機(jī)組工作母線上，機(jī)組工作母線清掃時(shí)，將影響公用負(fù)荷的備用。另外，由于公用負(fù)荷分接于兩臺(tái)機(jī)組的工作母線上，因此，在1#機(jī)發(fā)電時(shí)，必須也安裝好2#機(jī)的6KV廠用配電裝置，并用啟動(dòng)變壓器供電。〔一〕6KV廠用電系統(tǒng)1.高壓廠用電電壓采用6KV。2.每臺(tái)機(jī)組設(shè)一臺(tái)高壓廠用工作變壓器。3.每臺(tái)廠用工作變的電源由支持發(fā)電機(jī)出口的無(wú)激磁調(diào)壓雙分裂變壓器的兩個(gè)低壓分裂繞組供應(yīng)。4.高壓廠用工作母線設(shè)A、B段，雙套輔機(jī)電動(dòng)機(jī)和低壓變分接于兩段母線上?！矎S用工作變及備用工作變電源分別由高壓廠變和起動(dòng)/備用變接〕5.有關(guān)規(guī)程規(guī)定，本工程設(shè)兩臺(tái)〔高壓廠用〕啟動(dòng)/備用變作為高壓廠用電源的備用電源。1#啟動(dòng)/備用變作為1#、2#高壓廠變備用。2#啟動(dòng)/備用變作為3#、4#高壓廠變備用。本工程高壓廠用電電源接線有兩種方案：方案一：本工程公用負(fù)荷較多，容量大，全廠公用負(fù)荷分別接于6KV公用段0IA、OIB段上。正常運(yùn)行時(shí)，兩段公用段分別接于未接電動(dòng)給水泵的1#、2#機(jī)組6KV工作B段。由1#、2#機(jī)組工作B段供電。同理：3#、4#機(jī)組廠用電接線原那么與1#、2#機(jī)組相同。方案二：設(shè)6KV公用/備用變。正常運(yùn)行時(shí)公用段由啟動(dòng)/備用變供電。方案一的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)今后廠網(wǎng)分開(kāi)，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的需要，所以本工程推薦采用方案一。每臺(tái)機(jī)組設(shè)立兩臺(tái)1250KVA工作變，兩臺(tái)1250KVA除塵變，一臺(tái)315KVA照明變，分別接在相應(yīng)6KV工作段。每臺(tái)機(jī)組設(shè)立一臺(tái)1250KVA備用變，一臺(tái)公用變。兩臺(tái)機(jī)組設(shè)立一臺(tái)容量為3150KVA的檢修變。分別由6KV公用段引接。每臺(tái)300MW汽輪發(fā)電機(jī)組從各單元機(jī)組的變壓器低壓側(cè)接引一臺(tái)高壓工作廠用變壓器作為6KV廠用電系統(tǒng)的工作電源。為了限制廠用電系統(tǒng)的短路電流，以便使6KV系統(tǒng)采用輕型斷路器，并能保證電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)母線電壓水平和滿足常用電纜截面不大于150mm等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要求，高壓工作廠用變壓器選用容量為40/25—25MVA，短路電壓uk=15%的分裂變壓器，其低壓分裂繞組分別供6KV兩個(gè)分段廠用母線，即1#機(jī)組高壓工作廠用變壓器供6KV1A和1B段，2#機(jī)組的高壓工作廠用變壓器供6KV2A和2B段。為滿足機(jī)組啟動(dòng)時(shí)廠用電供電和作為高壓工作變壓器的備用，每?jī)膳_(tái)機(jī)組配備一臺(tái)容量為40/25—25MVA，uk=18%的啟動(dòng)備用變壓器。啟動(dòng)備用變壓器電源引自升高電壓母線，采用明備用方式。當(dāng)本廠有兩級(jí)升高電壓并在兩級(jí)升高電壓間設(shè)有聯(lián)絡(luò)變壓器時(shí)，啟動(dòng)備用變壓器可接在聯(lián)絡(luò)變壓器第三繞組上?？紤]到升高電壓母線電壓變化大，啟動(dòng)備用變壓器采用符合調(diào)壓變壓器，以保證廠用平安經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行?！捕?80/220V廠用電接線。1.接線原那么:(1)全廠380/220V公用負(fù)荷由接至6KV公用段的低壓公用變供應(yīng)?！?〕全廠設(shè)置動(dòng)力中心〔PC〕和電動(dòng)機(jī)控制中心〔MCC〕。Ⅰ類電動(dòng)機(jī)75KW以上Ⅱ、Ⅲ類電動(dòng)機(jī)宜由動(dòng)力中心直接供電。容量為75KW以下的Ⅱ、Ⅲ類電動(dòng)機(jī)宜由電動(dòng)機(jī)控制中心供電〔MCC〕。另外，全廠輸煤系統(tǒng)設(shè)置三臺(tái)800KVA輸煤變〔簡(jiǎn)倉(cāng)方案〕。對(duì)于雙煤廠方案設(shè)置三臺(tái)1000KVA變壓器?；瘜W(xué)水系統(tǒng)設(shè)置二臺(tái)800KVA化水變。一水戰(zhàn)設(shè)置二臺(tái)1000KVA變。通信樓設(shè)置二臺(tái)800KVA變。除塵系統(tǒng)每?jī)膳_(tái)機(jī)位一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)設(shè)置兩臺(tái)1000KVA除塵變。生產(chǎn)行政綜合樓設(shè)置兩臺(tái)1000KVA變。灰廠設(shè)置一臺(tái)315KVA變。這些輔助系統(tǒng)的變壓器分別連接到6KV公用段。2.2.4〔一〕6KV廠用電系統(tǒng)接電方式。經(jīng)計(jì)算本工程高壓廠用電系統(tǒng)的接地電容電流為25A，根據(jù)廠用電規(guī)程規(guī)定，高壓廠用工作變及高壓?jiǎn)?dòng)/備用變6KV中性點(diǎn)的接地方式選用經(jīng)低壓電阻接地方式。〔二〕380/220V廠用電系統(tǒng)接地方式。全廠380/220V低壓廠變采用中性點(diǎn)直接接地方式。主廠房380/220V保安電源裝置的柴油機(jī)組中性點(diǎn)也采用直接接地方式。2.2.5〔一〕高壓廠變?nèi)萘窟x擇。高壓廠用工作變均按高壓電動(dòng)機(jī)100%計(jì)算負(fù)荷與低壓廠用電計(jì)算負(fù)荷之和選擇。高壓廠用工作變除帶本機(jī)組的負(fù)荷外還帶有50%公用負(fù)荷。經(jīng)計(jì)算，廠高變：1#、2#為40000/25000—25000KVA無(wú)激磁調(diào)壓雙分裂變壓器。3#、4#為31500/20000—20000KVA無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓雙分裂變壓器.高壓廠用啟動(dòng)/備用變作為高壓工作變的備用能滿足帶最大一臺(tái)高壓廠變的全部負(fù)荷，1#啟動(dòng)/備用變?yōu)?0000/25000—25000KVA，同理，2#啟動(dòng)/備用變?yōu)?1500/25000—25000KVA?！捕吵Ｓ秒娐?。本期廠用電率為5.767%。六.事故保安電源he交流不停電電源?！惨弧呈鹿时０搽娫?。對(duì)300WM以上的大容量機(jī)組，當(dāng)廠用工作電源和備用工作電源都取消時(shí)，為確定在事故狀態(tài)下能平安停機(jī)，事故消除后又能及時(shí)供電，應(yīng)設(shè)置事故保安電源，以保證事故保安負(fù)荷，如熱工儀表及自動(dòng)裝置、事故照明、電子計(jì)算機(jī)的設(shè)施的連續(xù)供電。根據(jù)“火電技術(shù)規(guī)程〞規(guī)定，每一臺(tái)機(jī)組設(shè)置一臺(tái)快速啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)作為交流保安電源〔容量500KM〕。每臺(tái)機(jī)組設(shè)兩段380V保安電源，采用單母線接線。正常運(yùn)行時(shí)分別有兩段380V工作段供電。當(dāng)事故失去工作電源后，柴油發(fā)電機(jī)組快速啟動(dòng)，并自動(dòng)投兩段事故保安負(fù)荷?！捕辰涣鞑煌ｋ婋娫聪到y(tǒng)〔UPS〕根據(jù)“火電技術(shù)規(guī)程〞規(guī)定，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一套UPS裝置，UPS采用靜態(tài)逆變裝置，它主要由整流器、逆變器、靜態(tài)開(kāi)關(guān)、隔離變壓器、交流調(diào)壓器等組成。正常運(yùn)行時(shí)有保安電源經(jīng)整流器向逆變器供電，有逆變器輸出單相220V交流不停電電源向負(fù)荷供電，當(dāng)逆變器故障時(shí)，那么靜態(tài)開(kāi)關(guān)切換到保安電源上經(jīng)旁路向負(fù)荷供電，其切換時(shí)間不大于4ms。當(dāng)事故保安電源消失或整流器故障時(shí)，有機(jī)組動(dòng)力蓄電池組經(jīng)隔離二級(jí)管不間斷向逆變器供電。第三章短路電流計(jì)算3.1短路電流計(jì)算的目的、規(guī)定和步驟。短路電流的計(jì)算在發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)計(jì)中，短路電流的計(jì)算是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其計(jì)算的目的主要有以下幾方面：(1)在選擇電氣住接線時(shí)，為了比擬各種接線方案，或確定某一接線方案是否需要限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。(2)在選擇電器設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備的正常運(yùn)行和故障情況下都能平安、可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。例如：計(jì)算某一時(shí)刻的短路電流有效值，用以效驗(yàn)開(kāi)關(guān)設(shè)備的開(kāi)斷能力和確定電抗器的電抗值;計(jì)算短路后較長(zhǎng)時(shí)間的短路電流有效值，用以效驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定；計(jì)算短路電流沖擊值，用以效驗(yàn)設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定。(3)在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件效驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)地的距離。(4)在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。(5)接地裝置的設(shè)計(jì)，也需要短路電流計(jì)算。短路電流計(jì)算的一般規(guī)定。驗(yàn)算導(dǎo)體和電器時(shí)所有短路電流，一般有以下規(guī)定。3.2計(jì)算的根本情況Ⅰ電力系統(tǒng)中所有電源均按在額定負(fù)荷下運(yùn)行；Ⅱ所有同步發(fā)電機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置〔包括強(qiáng)行勵(lì)磁〕；Ⅲ短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；Ⅳ所有電源的電動(dòng)勢(shì)的相角相同；Ⅴ應(yīng)考慮對(duì)短路電流有直接影響的所有元件，但不考慮短路點(diǎn)的電弧電阻。對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時(shí)才予以考慮。3.計(jì)算短路電流時(shí)所有的接線方式，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(yùn)行方式〕，而不能用僅在切換過(guò)程中可能并列運(yùn)行的接線方式。3.2.2應(yīng)按本工程設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并應(yīng)考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景開(kāi)展規(guī)劃〔考慮本工程建成后5到10年?！场?.2.3一般按三相短路計(jì)算。假設(shè)發(fā)電機(jī)出口的按照兩相短路計(jì)算，后中性點(diǎn)接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的電相接地短路較三相短路情況嚴(yán)重時(shí)，那么應(yīng)按嚴(yán)重的進(jìn)行校驗(yàn)。3.2.4在正常接線方式時(shí)，通過(guò)電器設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)，成為短路計(jì)算點(diǎn)。對(duì)兩側(cè)都有電源的電器，通常是將電器兩側(cè)的短路點(diǎn)進(jìn)行比擬，選出其中流過(guò)電器的短路電流較大的一點(diǎn)。計(jì)算步驟在工程設(shè)計(jì)中，短路電流的計(jì)算通常采取實(shí)用曲線法。步驟如下：3.2.63.2.7ⅰ首先去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷分支、線路電容、各元件的電阻，發(fā)電機(jī)電抗用次暫態(tài)電抗Xd〞。ⅱ選取基準(zhǔn)容量Sb和基準(zhǔn)電壓Ub。ⅲ將各元件電抗換算為統(tǒng)一基準(zhǔn)值的標(biāo)幺電抗。ⅳ繪出等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號(hào)。3.2.8計(jì)算短路電抗Xjs。運(yùn)算曲線查處各電源供應(yīng)的短路電流的周期分量標(biāo)幺值。算無(wú)限大容量的電源共給的短路電流周期分量。算短路電流周期分量有名值和短路容量。算短路電流沖擊值。算異步電動(dòng)機(jī)供應(yīng)的短路電流。制短路電流計(jì)算結(jié)果表格。3.3短路電流計(jì)算1.參數(shù)計(jì)算。500KV系統(tǒng)側(cè)S=14908MVA,Xs=0.08920KV系統(tǒng)側(cè)S=14908MVA,Xc=1.112取Sb=1000MVA,Ub=Uav如圖：取短路點(diǎn)如下圖：計(jì)算各元件參數(shù)的標(biāo)么值電抗：變壓器電抗標(biāo)么值：XT1=XT2=XT3=XT4=0.14ⅹ1000∕370=0.378發(fā)電機(jī)電抗標(biāo)么值：XG1=XG2=XG3=XG4=0.16ⅹ1000∕353=0.453EG1=EG2=EG3=EG42.f1點(diǎn)短路：(1)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化：轉(zhuǎn)移電抗X=1/4〔0.378+0.453〕=0.21(2)Es對(duì)f1點(diǎn)和Eg對(duì)f1點(diǎn)的計(jì)算電抗：Xjs.s=Xs(14900/1000)=0.089X14900/1000=1.327Xjs.g=X(4ⅹ353)/1000=0.21X4X353/1000=0.294(3)查表《電力系統(tǒng)分析》第二版上附表Ⅲ-1、附表Ⅲ-3可得三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)么值：系統(tǒng)S提供I(0)=0.777；I(∞)=0.818；發(fā)電機(jī)G提供I(0)=3.684；I(∞)=2.356。歸算至短路點(diǎn)電壓等級(jí)時(shí)系統(tǒng)S和發(fā)電機(jī)G等值電源的額定電流為：Ins=S/1.732Uav=14908/1.732ⅹ525=16.395KAIng=Sg/1.732U=353/1.732ⅹ21=9.705KA時(shí)間SG短路電流〔KA〕標(biāo)么值有名值標(biāo)么值有名值I(0)0.77712.7383.68435.75348.491I(∞)0.81813.4112.35622.86536.276Ich109.113.f2短路點(diǎn)(1)網(wǎng)路簡(jiǎn)化：X=1/3(XT+XG)=1/3ⅹ〔0.453+0.378〕=0.227X2=XT1+X+XT1X/XS=0.378+0.277+(0.378ⅹ0.277)/0.089=1.831X3=XS+XT1+XSXT1/X=0.588(2)ES、EG1、EG對(duì)斷路點(diǎn)的計(jì)算電抗為：Xjs.s=X3S/SB=0.588ⅹ14908/1000=8.766Xjs.G1=0.453ⅹ353/1000=0.16Xjs.G=1.831ⅹ(3ⅹ353)/1000=1.939(3)查《電力系統(tǒng)分析》第二版附表Ⅲ-1、Ⅲ-4后表并計(jì)算短路電流。Xjs.s=8.76＞3.45代表系統(tǒng)供應(yīng)的三相短路電流周期分量不隨時(shí)間而衰減，即可視為無(wú)限大容量電源進(jìn)行計(jì)算，其周期分量有效值的標(biāo)么值為：Is=1/8.766=0.114時(shí)間SGG1短路電流〔KA〕標(biāo)么值有名值標(biāo)么值有名值標(biāo)么值有名值I(0)0.1147.6210.52913.8076.76365.63587.063I(∞)0.1147.6210.53814.0422.4924.16545.8284.20KV母線短路計(jì)算。Xjs.s=1.112ⅹ14908/1000=16.578I(0)=0.063I(∞)=0.0603INS=s/1.732Uav=74.847有名值I〔0〕=4.715KAI(∞)=4.513KA第四章：電氣設(shè)備的選擇4.1電氣設(shè)備選擇的一般條件正確地選擇設(shè)備是使電氣主線和配電裝置到達(dá)平安，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件，在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，地保證平安可靠的前提下積極穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并主意節(jié)約投資，選擇適宜的電氣設(shè)備。盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對(duì)它們的根本條件都是相同的，電氣設(shè)備要可靠平安的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)其熱，穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。按正常工作條件選擇額定電壓和額定電流1.額定電壓選擇〔1〕.最高允許工作電壓Ｖe：電氣設(shè)備可以長(zhǎng)期在其額定電壓的110～115%下平安運(yùn)行，這一電壓稱為最高允許工作電壓。①.當(dāng)在220KV及以下時(shí)，其Ｖe＝1.15②.當(dāng)在230～500KV時(shí)，其Ｖe＝1.1〔2〕.由于電氣設(shè)備裝設(shè)地點(diǎn)的環(huán)境條件和海拔影響其絕緣性能，隨裝設(shè)地點(diǎn)海拔的增加，空氣密度和溫度相應(yīng)減小使得電氣設(shè)備外部空間除和固體絕緣外外表的放電特性降低，電氣設(shè)備允許的最高工作電壓減小。①.當(dāng)海拔在1000～4000M時(shí)，海拔每增高100M，最高工作電壓Ｖe相應(yīng)下降１％。②.對(duì)海拔超過(guò)1000M的地區(qū)，一般應(yīng)選用高原型產(chǎn)品或絕緣提高一級(jí)的產(chǎn)品。2.額定電流選擇：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(zhǎng)期允許電流。應(yīng)按不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流的條件進(jìn)行選擇,即：≥〔1〕.由于發(fā)電機(jī)調(diào)相機(jī)和變壓在電壓降低5％時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的應(yīng)為發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器相機(jī)主變壓器的額定電流的1.05倍；〔2〕.假設(shè)變壓器在過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，應(yīng)按過(guò)負(fù)荷確定，取1.3～2倍變壓器額定電流；〔3〕.母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的；〔4〕.母線分段電抗器應(yīng)為母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)跳閘時(shí)，保證該母線負(fù)荷所需的電流，或是最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流的50﹪～80﹪?！?〕.出線回路的除考慮正常負(fù)荷電流外，還應(yīng)考慮事故時(shí)由其他回路轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的負(fù)荷，取為1.05倍線路線最大負(fù)荷電流?！?〕.電容器回路按1.35倍電容器組額定電流取。此外，還應(yīng)按電氣設(shè)備的裝置地點(diǎn)，使用條件，檢修和運(yùn)行等要求，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行種類〔屋內(nèi)或屋外〕和型式〔防污型、防爆型、濕熱型等〕的選擇。二、按短路條件校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定1.短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定是指電氣設(shè)備承受短路電流熱效應(yīng)而不損壞的能力，熱穩(wěn)定校驗(yàn)是電氣設(shè)備承受短路電流熱效應(yīng)時(shí)的短時(shí)發(fā)熱，最高溫度不超過(guò)短時(shí)最高允許溫度。〔1〕導(dǎo)體和電纜滿足熱穩(wěn)定的條件為：S≥Smin〔mm2〕S:按正常工作條件選擇的導(dǎo)體或電纜的截面積，mm2Smin:按熱穩(wěn)定確定的導(dǎo)體或電纜的最小截面積，mm2〔2〕電器滿足熱穩(wěn)定條件：t≥:短跑電流熱效應(yīng)；：所選用電器t時(shí)間內(nèi)允許通過(guò)熱穩(wěn)定電流。2.短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)指電氣設(shè)備承受短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力效應(yīng)而不損壞的能力。滿足動(dòng)穩(wěn)定條件：≥或≥〔1〕、——短路沖擊電流的幅值和有效值，=2IN″IN11為0S時(shí)短路電流，周期分量有效值；——沖擊系數(shù)：發(fā)電機(jī)端取1.9；發(fā)電機(jī)高壓母線及發(fā)電機(jī)電壓電抗器后取1.85，遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)時(shí)取1.8?！?〕、——電器允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值和有效值。3.短路計(jì)算時(shí)間〔1〕短路切除時(shí)間＝+：斷路器全開(kāi)斷時(shí)間，：相應(yīng)斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間。〔2〕斷路器全開(kāi)斷時(shí)間＝+：斷路器的固有有分閘時(shí)間，：燃弧時(shí)間。驗(yàn)算電器的短路熱穩(wěn)定時(shí)，宜采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。少油斷路器的燃弧時(shí)間。＝〔0.04～0.06〕Ｓ,SF6斷路器的燃弧時(shí)間＝〔0.02～0.04〕Ｓ。4.以下幾種情況可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定〔1〕用熔斷保護(hù)的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證，故不檢算穩(wěn)定；〔2〕采用有限電流電阻的熔斷器保護(hù)的設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定；電纜因有足夠的弧度亦可不校動(dòng)穩(wěn)定。(3)裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電器在可不校穩(wěn)定。5.短路計(jì)算條件(1)按本工程設(shè)計(jì)最高終容量計(jì)算，考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景開(kāi)展規(guī)劃〔一般為本期工程建成后5～10年〕，其接線應(yīng)采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式。(2)短路種類：一般按三相短路驗(yàn)算，假設(shè)有更嚴(yán)重情況那么按后者驗(yàn)算。(3)計(jì)算短路點(diǎn)：選擇通過(guò)導(dǎo)體和電器的短路電流是最大的點(diǎn)作為短路計(jì)算點(diǎn)。(4)短路計(jì)算時(shí)間：效驗(yàn)短路熱穩(wěn)定和開(kāi)斷電流時(shí)，還必須合理地確定短路計(jì)算時(shí)間。4.2高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇一、高壓斷路器的選擇1.主要功能：在正常運(yùn)行時(shí)，用其進(jìn)行倒換電氣接線的運(yùn)行方式，把設(shè)備或線路接入電路或退出運(yùn)行，起著控制作用；當(dāng)電氣設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，能快速切除故障回路，保證無(wú)故障部份正常運(yùn)行，起到保護(hù)作用，高壓斷路器最大特點(diǎn)是能切斷電路中的負(fù)荷電流和短路電流。其開(kāi)斷能力，指斷路器在切斷火電流時(shí)的滅弧能力，是高壓斷路器運(yùn)行性能的根本指標(biāo)。2.斷路器的選擇條件(1)種類和型式的選擇——高壓斷路器應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)，環(huán)境條件和使用技術(shù)條件，施工調(diào)試和維護(hù)易便性等進(jìn)行選擇，并進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比擬。①6～10KV或35KV電網(wǎng)一般選擇少油、真空和SF6斷路器，某此3IKV屋外配裝置也可采用多油斷路器。②110～330KV電網(wǎng)一般選擇少油和SF6斷路器。③500KV電網(wǎng)那么一般選擇采用SF6斷路器。(2)額定電壓選擇：按斷路器的額定電壓不得低于所在電網(wǎng)額定電壓的條件來(lái)選擇，即：≥(3)額定電流選擇：按斷路器的額定電流不得小于所在回路最大持續(xù)工作電流的條擇，即:≥(4)開(kāi)斷電流選擇:①斷路器的額定開(kāi)斷電流Inbr應(yīng)不小于實(shí)際開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量Ipt即:≥②當(dāng)斷路器的較系統(tǒng)短路電流大很多時(shí),也可以用次暫態(tài)電流I″進(jìn)行選擇,即:≥I″(5)額定關(guān)合電流選擇假設(shè)在斷路器關(guān)合前已存在短路故障，那么斷路器合閘時(shí)也會(huì)產(chǎn)生電弧，為了保證斷路器關(guān)合時(shí)不發(fā)生觸頭熔焊及合閘后能在繼電保護(hù)控制下自動(dòng)分閘切除故障短路電流，為此斷路器額定關(guān)合電流，不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值，即:≥〔6〕熱穩(wěn)定檢驗(yàn)：t≥〔7〕動(dòng)穩(wěn)定檢驗(yàn)：≥或≥根據(jù)上述選擇條件，500KV斷路器額定電流選擇考慮到所在回路的最大工作持續(xù)電流按照4臺(tái)發(fā)電機(jī)滿發(fā)1200MW運(yùn)行時(shí)的工作電流進(jìn)行選擇，其工作持續(xù)電流為I=4S/1.732XU=4X370000/1.732X500=1709A，500KV短路其選擇型號(hào)為：LW13-550/2000罐式額定電壓：500KV額定電流：2000A額定工頻耐受電壓：910額定雷電沖擊耐受電壓：550-1550+450KV額定關(guān)合電流：160KA額定開(kāi)斷電流：63KA額定峰值耐受電流：171KA額定短時(shí)耐受電流：63KA額定短路開(kāi)斷次數(shù)：20次機(jī)械壽命：3000-10000次額定電流開(kāi)斷次數(shù)：3000-10000次防護(hù)等級(jí)：戶外分閘時(shí)間：35ms合閘時(shí)間：150ms氣體額定壓力：0.6MPa報(bào)警閉鎖壓力：0.5MPa二、隔離開(kāi)關(guān)的選擇條件(1)隔離開(kāi)關(guān)種類和型式的選擇——隔離開(kāi)關(guān)的型式較多，按安裝地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)屋外式；按絕緣支柱數(shù)目又可分為單式，雙柱式；此外，還極V形隔離開(kāi)關(guān)。隔離開(kāi)關(guān)型式對(duì)配電裝置的布置和占地面積有委大影響，有選型時(shí)應(yīng)根據(jù)配電裝置特點(diǎn)和使用要求以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件來(lái)確定?！?〕額定電壓：≥〔3〕額定電流：≥〔4〕熱穩(wěn)定校驗(yàn)：t≥〔5〕動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)≥或≥由于隔離開(kāi)關(guān)不能用來(lái)接通和切除短路電流，故無(wú)需進(jìn)行開(kāi)斷電流和短路電流的校驗(yàn)。選用GW7-500/2000三柱式隔離開(kāi)關(guān)三、互感器的選擇1.互感器的原理和作用互感器是電力系統(tǒng)中測(cè)量?jī)x表，繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路信息的傳感器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件，包括電壓互感受器〔TV〕和電流互感器〔TA〕，它們將高電壓、大電流按比例變成低電壓〔100，100/3V〕和小電流〔5、IA〕，以此正確反映電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和故障情況，互感器使二次設(shè)備與高壓局部隔離，且互感器的每一個(gè)二次繞組必須有一可靠接地，消除繞組間絕緣損壞而使二次局部長(zhǎng)期存在高電壓，從而確保工作人員在接觸測(cè)量?jī)x表和繼電器時(shí)有平安。二、互感器的選擇1.電流互感器的選擇〔1〕種類和型式的選擇①種類：根據(jù)安裝地點(diǎn)選擇屋內(nèi)或屋外式；根據(jù)安裝方式選擇，支持式，裝入式〔裝在變壓器套管或多油斷路器套管中〕和穿墻式〔兼作穿墻套管〕，根據(jù)一次繞組匝數(shù)可選單匝LD〔用于火電流〕，多匝LF〔用于小電流〕和母線式LN。②6～20KV及以上配電裝置的電流互感器，應(yīng)休用瓷絕緣或樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)，35KV及以上配電裝置的電流互感器，采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器。選用母線式電流互感受器時(shí)，應(yīng)校核其窗口允許通過(guò)的母線尺寸。③當(dāng)一次電流較小〔在400A及以下〕時(shí)，宜采用一次繞組多匝式，以提高準(zhǔn)確度；當(dāng)采用弱電控制系統(tǒng)式配電裝置距離較遠(yuǎn)時(shí)，為能減小電纜截面，提高帶二次負(fù)荷能力及準(zhǔn)確級(jí)，二次額定電流盡量采用1A，而強(qiáng)電流系統(tǒng)用5A?！?〕額定電壓的選擇電流互感器的一次額定電壓不得低于其安裝回路的電網(wǎng)額定電壓。即：≥〔3〕額定電流的選擇①電流互感器的一次額定電流不應(yīng)小于所在回路的最大特點(diǎn)工作電流,即:≥,為保證電流互感器的準(zhǔn)確級(jí),,應(yīng)盡可能接近。②電力變壓器中性點(diǎn)，電流互感器的一次額定電流，應(yīng)大于變壓器允許的不平衡電流，一般可變壓器額定電流的30％選擇，放電間隙回路的電流互感器，一次額定電流可按100Ａ選擇。③電流互感器的二次額定電流，可根據(jù)二次回路的要求選用５Ａ〔強(qiáng)電系統(tǒng)〕或１Ａ〔弱電系統(tǒng)〕。④為保證自耦變壓器零序差動(dòng)保護(hù)裝置各個(gè)正常工作電流平衡，供該保護(hù)用的高、中壓側(cè)和中性點(diǎn)電流互感器，變比應(yīng)盡量一致，一般按電流較大的中壓側(cè)額定電流來(lái)選擇。⑤在自耦變壓器公共繞組上作過(guò)負(fù)荷保護(hù)和測(cè)量用的電流互感器，應(yīng)按公共繞組允許負(fù)荷電流選擇。⑥中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的零序電流互感受器，在發(fā)生單相接地故障時(shí)，通過(guò)的零序電流較中性點(diǎn)直接接地線系統(tǒng)的小得多。為保證保護(hù)裝置可靠動(dòng)作，應(yīng)按二次電流及保護(hù)靈敏度來(lái)校驗(yàn)零序電流互感器的變比。⑦發(fā)電機(jī)橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)用的電流互感器一次電流，應(yīng)按以下情況選擇：a、安裝于各繞組出口處時(shí)，一般按定子繞組每個(gè)支路的電流選擇；b、安裝于中性點(diǎn)連接線上時(shí)，可按發(fā)電機(jī)允許的最大平衡電流選擇。一般取發(fā)電機(jī)額定電流的20～30％?！?〕準(zhǔn)確級(jí)的選擇電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)是指在規(guī)定的二次負(fù)荷范圍內(nèi)，一次電流為額定值時(shí)的最大電流誤差百分?jǐn)?shù)。為了保證測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度，電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)不得低于所供測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確級(jí)。用于電能計(jì)量的電流互感器不低于0.5級(jí)，關(guān)口計(jì)量表計(jì)不低于0.2S級(jí)。對(duì)于測(cè)量精度要求較高有大容量發(fā)電機(jī)變壓器，系統(tǒng)干線和500KV級(jí)[宜用0.2級(jí)。暫態(tài)保護(hù)用的電流互感器選用P級(jí)。穩(wěn)態(tài)保護(hù)用電流互感器選用P級(jí)。對(duì)供運(yùn)行監(jiān)視、估算電能和控制盤(pán)上儀表的電流互感器應(yīng)為0.5～1級(jí)。供只需估計(jì)電參數(shù)儀表的電流互感器可用3級(jí)。注：當(dāng)所供儀表要求不同準(zhǔn)確級(jí)時(shí)，應(yīng)按相應(yīng)最高級(jí)別來(lái)確定電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)?！?〕電流互感器額定容量的選擇互感器按選定準(zhǔn)確級(jí)所規(guī)定的額定容量應(yīng)大于或等于二次所接，即：≥＝+++,分別為二次側(cè)回路中所接儀表和繼電器的電流線電阻。：接觸電阻，一般取0.1；:連接導(dǎo)線電阻。2.電壓互感器的選擇(1)電壓互感器的二次負(fù)荷阻抗很大，一次電流很小，不需要選擇額定電流，外部電網(wǎng)短網(wǎng)短路電流不通過(guò)電壓互感器，不需進(jìn)行短路穩(wěn)妥定性校驗(yàn)。電壓互感器的內(nèi)部短路故障，那么由專用的熔斷器或保護(hù)〔100KV及以上〕來(lái)切除。(2)電壓互感器的選擇1〕種類和型式的選擇應(yīng)根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)和使用條件進(jìn)行選擇電壓互感器的種類和型式①6～35KV屋內(nèi)配電裝置中，一般采用油浸式或澆注式電壓互感器；110～220KV配電裝置特別是母線上裝設(shè)的電壓互感器，通常采用串級(jí)式電磁式電壓互感器；當(dāng)容量和準(zhǔn)確級(jí)滿足要求時(shí)，通常多在出線上采用電容式電壓互感器。②在500KV配電裝置中，配置有雙套主保護(hù)，并考慮到后備保護(hù)，自動(dòng)裝置和測(cè)量的要求，電壓互感器應(yīng)具有三個(gè)二次繞組，即兩個(gè)主二次繞組和一個(gè)輔助二次繞組。③當(dāng)需要測(cè)量零序電壓時(shí)，6～20KV可以采用三相五柱式三繞組電壓互感器，也可以采用三臺(tái)單相式三繞組電壓互感器。35KV及上電壓等級(jí)只有單相式電壓互感器。④假設(shè)接入精度較高的計(jì)費(fèi)電能表時(shí)，不宜采用三相式電壓互感器，可采用三個(gè)單相電壓互感器組或兩個(gè)單相電壓互感器接成不完全三角形。2〕額定電壓的選擇額定互感器一次側(cè)的額定電壓應(yīng)滿足電網(wǎng)電壓要求，二次側(cè)的額定電壓按測(cè)量表計(jì)和保護(hù)要求，已標(biāo)準(zhǔn)化為100V0電壓互感器一次繞組及二次繞組額定電壓的具體數(shù)值與電壓互感器的相數(shù)和接線方式有關(guān)。電壓互感器的一次組接于電網(wǎng)的線電壓時(shí)，一次繞組額定電壓應(yīng)等于電網(wǎng)額定電壓；一次繞組接于電網(wǎng)的相電壓上時(shí)，一次繞組額定電壓應(yīng)等于電網(wǎng)額定電壓/3；①單相式電壓互感器當(dāng)用于測(cè)量線電壓或兩臺(tái)接成不完全星形聯(lián)結(jié)時(shí)，一次繞組額定電壓選/3，二次繞組額定電壓選100V；當(dāng)用于110KV及上中性點(diǎn)接地系統(tǒng)時(shí)，可測(cè)某一相對(duì)地電壓；當(dāng)用于35KV及以下時(shí)，只能測(cè)量相間電壓。②三臺(tái)單相三繞組電壓互感器。a、當(dāng)接成星形接線時(shí)，一次繞組額定電壓選電壓/3V，二次繞組額定電壓選100/3V；b、當(dāng)用于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，輔助二次繞組額定電壓選100V；c、當(dāng)用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，輔助二次繞組額定電壓選100/3V；③三相式電壓互感器接于電網(wǎng)的繞組電壓上，三相繞組為一整體，一次繞組額定電壓〔線電壓〕選，二次繞組額定電壓選100V，輔助二次繞組額定電壓選100/3V。4〕準(zhǔn)確級(jí)的選定①電壓互感的準(zhǔn)確級(jí)是指在規(guī)定的二次負(fù)荷和一次電壓變化范圍內(nèi)，二次負(fù)荷功率因數(shù)為額定值時(shí)，最大電壓誤差的百分?jǐn)?shù)。②根據(jù)測(cè)量電壓互感器誤差的大小和用途，發(fā)電廠和變電所中電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)分為0.2、0.5、1、3級(jí)及3P和6P級(jí)〔保護(hù)級(jí)〕。為保證測(cè)量?jī)x的準(zhǔn)確度，電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)不得低于所供測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確級(jí)。5〕二次負(fù)荷校驗(yàn)互感器的額定二次容量〔對(duì)應(yīng)所要求的準(zhǔn)確級(jí)〕，應(yīng)不小于電壓互感器的二次負(fù)荷，即：Ｓ2N≥Ｓ2√3-0.1-150〔0.2〕-300〔0.5〕成套電容式互感器。第五章配電裝置設(shè)計(jì)一、配電裝置的一般問(wèn)題1、配電裝置的平安凈距配電裝置的整個(gè)機(jī)構(gòu)尺寸，是綜合考慮設(shè)備的外形尺寸、運(yùn)行維護(hù)、巡視、操作、檢修、運(yùn)輸?shù)钠桨簿嚯x及運(yùn)行中可能發(fā)生的過(guò)電壓等因素而決定的。配電裝置各局部之間，為確保人身和設(shè)備的平安所必須的最小電氣距離，稱為平安凈距。SDJ5-《高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中，規(guī)定了敞露在空氣中的屋內(nèi)、外配電裝置各有關(guān)局部之間的最小平安凈距，即為A、B、C、D、E五類。2、配電裝置的特點(diǎn)〔1〕屋內(nèi)配電裝置：平安凈距小并可分層布置，占地面積?。痪S護(hù)、巡視和操作在室內(nèi)驚醒，不受外界氣象條件影響，比擬方便；設(shè)備受氣象及外界有害氣體影響較小，可減少維護(hù)量；建筑投資大?！?〕屋外配電裝置：平安凈距大，占地面積大，但便于帶電作業(yè)；維護(hù)、巡視和操作在室外進(jìn)行，受外界氣象條件影響；設(shè)備受氣象及外界有害氣體影響較大，運(yùn)行條件差，必須加強(qiáng)絕緣，設(shè)備造價(jià)較高；工程土建工程量和費(fèi)用較少，建設(shè)周期短，擴(kuò)建方便?！?〕成套配電裝置：結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積??；運(yùn)行可靠，維護(hù)方便；安裝工作量小，建設(shè)周期短，而且方便于擴(kuò)建和搬遷；消耗鋼材較多，造價(jià)較高。3、配電裝置的根本要求和設(shè)計(jì)的根本步驟〔1〕根本要求配電裝置的設(shè)計(jì)必須認(rèn)真貫徹國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，遵循上級(jí)頒發(fā)的有關(guān)規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)定。節(jié)約用地；保證運(yùn)行可靠；保證人身平安和防火要求、安裝、運(yùn)輸、維護(hù)、巡視、操作和檢修方便；在保證平安的前提下，布置緊湊，力求節(jié)省材料和降低造價(jià)；便于分期建設(shè)和擴(kuò)建。〔2〕設(shè)計(jì)根本步驟選擇配電裝置的型式，根據(jù)電壓等級(jí)、電器型式、出線多少和方式、有無(wú)電抗器、地形及環(huán)境條件等因素，選擇配電裝置的型式；擬定配置圖，將進(jìn)線、出線、母聯(lián)斷路器、分段斷路器、廠用變壓器、互感器、避雷器等合理分配于各間隔，并表示出導(dǎo)體和電器在各間隔或小室中的輪廓，但不要求按比例繪制；設(shè)計(jì)配電裝置的平面圖和斷面圖。二、配電裝置的布置方式及特點(diǎn)1、屋外配電裝置〔1〕中型配電裝置。中型配電裝置分普通中型和分相中型兩種。普通中型有單列和雙列布置兩種方式，母線可為軟導(dǎo)線和鋁管兩種，其布置如以下圖5.1：圖5.1220KV單母分段帶旁母普通中型單列布置配電裝置〔單位為m〕分相中型系將母線隔離開(kāi)關(guān)直接布置在各相母線下方，有的僅一組母線隔離開(kāi)關(guān)采用分相布置。隔離開(kāi)關(guān)可為GW4雙柱式，GW7三柱式或GW6單柱式母線可為軟線或管型母線。此布置方式可節(jié)約土地、簡(jiǎn)化架構(gòu)、節(jié)約三材，故已根本代替普通中型配置?！?〕半高型配置。半高型配置有田字型和品字型兩種方式，田字型布置占地面積為中型的65.4%。耗剛剛為其264%。間隔寬度為15M，如圖5.2所示圖5.2220KV單框架雙列式高型配電裝置〔單位為m〕〔3〕高型屋外配電裝置。高型布置占地面積為普通中型的50%，消耗鋼材為其30%，主體結(jié)構(gòu)分單框架、雙框架和三框架三類，分別如以下圖5.3和圖5.4圖5.3220KV雙框架單列式高型配電裝置〔單位為m〕圖5.4220KV三框架雙列式高型配電裝置〔單位為m〕2、500KV裝置的布置方式500KV超高壓配電裝置由于電壓高，外絕緣距離大，電氣設(shè)備外形大，使配電裝置面積大。同時(shí)，在配電裝置中，靜電感應(yīng)，電暈及無(wú)線電干擾和燥聲等問(wèn)題也更嚴(yán)重，根據(jù)上述特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)500KV配電裝置要特別注意以下幾點(diǎn)：〔1〕按絕緣配合要求，合理的選擇配電裝置的絕緣水平和過(guò)電壓保護(hù)設(shè)備?！?〕為節(jié)約用地，建議采用鋁管母線配單柱式隔離開(kāi)關(guān)分相布置方式。采用敞開(kāi)式SF6組合電器。按OH型雙柱伸縮式或仿ASP型半折架式單柱式隔離開(kāi)關(guān)等都能縮小有關(guān)尺寸。〔3〕為滿足母線載流量很大，又滿足電暈及無(wú)線電干擾要求，可采用擴(kuò)徑空心導(dǎo)線、多分裂導(dǎo)線和大直徑或組合式鋁管。〔4〕由于設(shè)備高大和笨重，起吊要大型機(jī)械設(shè)備，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮道路通暢，同時(shí)要考慮采取減少靜電感應(yīng)，、電暈、無(wú)線電干擾和噪聲等措施。500KV配電裝置的一個(gè)半斷路器接線有三列式，平環(huán)式和單列式三種布置方式，單列布置方式占地面積最多，且配電裝置有斜連線，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，靜電感應(yīng)影響大，不利于運(yùn)行和設(shè)備檢修，與三列式布置和平環(huán)式比擬缺點(diǎn)較多，故采用較多的為列式和平環(huán)式布置?！?〕一個(gè)半斷路器三列式布置。500KV一個(gè)半斷路器接線的三列式布置如圖5.5所示,兩組母線分別布置在兩側(cè)，進(jìn)出線架結(jié)構(gòu)共4排，縱向尺寸為176.5m，間隔寬度為18m，相間隔距離為5m圖5.5500KV一個(gè)半斷路器三列式配電裝置500KV一個(gè)半斷路器接線為三列式布置?！?〕500KV平環(huán)式布置，此布置出線均為同一方式，配電裝置的縱向尺寸較小，為251m，間隔寬度為30m，相間距為東北電力設(shè)計(jì)院最近為某工程設(shè)計(jì)500KV雙母線單分段的配電裝置，采用管形母線，因出現(xiàn)只有2回，進(jìn)線有4回，為保證可靠供電，出線回路采用新型HIS，進(jìn)線采用罐式SF6斷路器的混合式布置，間隔寬度為28m，母線相間距為7.5Cm，縱向尺寸為122圖5.6500KV雙母線單分段接線混合式配電裝置布置某工程對(duì)500KV一個(gè)半斷路器的接線配電裝置方案比擬如表5.1：表5.1500KV一個(gè)半斷路器的接線配電裝置方案比擬布置方式比擬工程斷路器三列布置斷路器平環(huán)布置斷路器單列布置占地縱向尺寸304222.5221.5橫向尺寸256396426占地面積773128811094359布置及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)兩組母線布置在兩端中間三臺(tái)斷路器排成三列局部斷路器上方設(shè)有架空軟導(dǎo)線，設(shè)備檢修較有利線路與斷路器不對(duì)應(yīng)，分區(qū)性較差兩組母線相鄰布置，中間聯(lián)絡(luò)斷路器橫位布置，形成一個(gè)環(huán)所有斷路器上方?jīng)]有架空軟導(dǎo)線，設(shè)備檢修條件最好配電裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分區(qū)明顯1、母線導(dǎo)線分開(kāi)布置，利用上層斜拉導(dǎo)線將三個(gè)布置一列的斷路器連接成串2、所有斷路器上方都有架空軟導(dǎo)線，設(shè)備檢修條件最差3、配電裝置結(jié)構(gòu)最復(fù)雜3、屋內(nèi)配電裝置〔1〕220KV屋內(nèi)配電裝置220KV屋內(nèi)配電裝置近幾年開(kāi)展的比擬快，其原因主要是為了減輕污穢對(duì)電氣設(shè)備的影響，對(duì)象為在化工區(qū)內(nèi)有許多污穢嚴(yán)重的水泥廠、化肥廠、酸堿廠等，或在沿海煙霧嚴(yán)重的火電廠。同時(shí)，大城市內(nèi)建設(shè)220KV及以上變電所，需深入負(fù)荷中心，為減少占地面積，便于周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)，也需要建設(shè)220KV屋內(nèi)配電裝置。電規(guī)總院于2002年6月召開(kāi)全國(guó)屋內(nèi)配電裝置設(shè)計(jì)交流會(huì)，對(duì)近期220KV屋內(nèi)配電裝置設(shè)計(jì)進(jìn)行交流。220KV屋內(nèi)配電裝置多為雙母線或雙母線帶旁路母線接線，布置形式主要是雙列布置或單列布置。如圖5.7為雙列布置，電氣設(shè)備按進(jìn)線和出線布置在兩側(cè)，在同一軸線上可安裝兩個(gè)回路，將母線和旁路母線及各自的隔離開(kāi)關(guān)布置在二層，斷路器及出線隔離開(kāi)關(guān)做底式布置，并在其底座上設(shè)保護(hù)網(wǎng)，間隔寬度為12m，跨距為44.55m，凈高度為24m圖5.7220KV雙母線帶旁母單列布置配電裝置單列布置如圖5.7線和旁路母線及其母線隔離開(kāi)關(guān)在上層，隔離開(kāi)關(guān)不設(shè)支架，在樓層就地操作，副母線及其隔離開(kāi)關(guān)、斷路器、TA和出線隔離開(kāi)關(guān)在底層，配電裝置間隔寬為12m，跨距為26.6m，凈高為220KV雙母線品字型布置的屋內(nèi)配電裝置如圖5.8所示，管形母線選用V字形絕緣子串吊裝，隔離開(kāi)關(guān)為GW7型，斷路器為雙斷口SF6斷路器，間隔寬度為12m，跨距為39m，凈高為〔2〕20KV配電裝置的布置方式20KV系統(tǒng)接線較簡(jiǎn)單，設(shè)備較小，占地面積小，為