1200MW的凝汽式区域性火电厂电气一次部分及其厂用电高压部分的设计 毕业论文.doc

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1、 第 1 页 ，共 48 页 发电厂的设计需要考虑诸多复杂的条件因素，本设计是一种简单的整体设计，严 格依照设计步骤，即对原始资料分析、主接线方案的拟定与选择、短路电流计算和主 要电气选择、绘制电气主接线图、编制工程预算，其中工程预算在本设计中仅作估计 处理，不作严格计算，而短路电流的计算是基于变压器，发电机的选择之上且影响到 后面电气设备的选择，起着承前启后的作用。设计工作是工程建设的关键环节，是工 程建设的灵魂。做好设计工作，对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的 运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。它是一门涉及科学、技 术、经济和方针政策等各方面的综合性的应用技

2、术科学。设计工作的基本任务是，在 工程建设中贯彻国家的基本建设方针和技术经济政策，做出切合实际、安全适用、技 术先进、综合经济效益好的设计，有效地为电力建设服务。因此做好设计工作对工程 的建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效 益，起着决定性的作用。 本设计的目的是使树立工程观点，加强基本理论的理解和工程设计基本技能的训 练，了解现代大型发电厂的电能生产过程及其特点，掌握发电厂电气主系统的设计方 法，并在分析、计算和解决实际工程能力等方面得到训练，为今后从事电气设计、运 行管理和科研工作，奠定必要的理论基础。 本设计是对 4300MW 总装机容量为 1200M

3、W 的凝汽式区域性火电厂进行电气一次 部分及其厂用电高压部分的设计，它主要包括了四大部分，分别为电气主接线的选择、 短路电流的计算、电气设备的选择、配电装置的选择。其中详细描述了主接线的选择、 短路电流的计算和电气设备的选择，从不同的短路情况进行分析和计算，对不同的短 路参数来进行不同种类设备的选择，并对设计进行了理论分析。 1 系统与负荷资料分析 第 2 页 ，共 48 页 1.1 工程情况 由原始资料可知，。本设计根据电力系统的发展规划，拟在该地区新建一座装机 容量为 1200MW 的凝汽式火力发电厂，发电厂安装 4 台 300MW 机组，总容量占电力系统 总装机容量的 ,没有超过电力系统

4、检修备用容量 8%15%和事%8.10163MW 故备用容量 10%的要求，这说明了该火电厂在未来电力系统中的不占主导作用和地位， 主要是负责地区供电，而且年利用小时数为 ,又为火电厂，在电力ah/50/6 系统中将主要承担基荷，因此该电厂的电气主接线要求有较高的可靠性。电厂建成后 以 6KV 电压供给本厂负荷，厂用电为 6%。以 220KV 电压等级供给系统，架空线 6 回， 属于 I 级负荷，最大输送 710MW， 并以 110KV 电压等级供给负荷，架空ahT/60max 线 8 回，也属于 I 级负荷，最大输送 430MW， 。并且本设计需要做到的/0max 技术指标要求保证供电安全、

5、可靠、经济，且功率因数达到 0.85。 1.2 电力系统情况 该发电厂在电力系统中的作用与地位为地区电厂，电力系统总装机容量为 16000MW，短路容量为 12000MVA。该发电厂联入系统的电压等级为 220KV。 1.3 负荷分析 该发电厂有两个电压等级，其负荷分析分别如下 ： 220KV 电压等级：有架空线 6 回，备用 2 回，即 8 回出线，负荷类型为一级负荷， 最大输送 710MW，最大负荷小时数为 6000h/a，功率因数为 0.85。 110KV 电压等级：有架空线 8 回，备用 2 回，即 10 回出线，负荷类型为一级负荷， 最大输送 430 MW，最大负荷小时数为 6000

6、h/a，功率因数为 0.85。 由于两个电压等级所联负荷均为一级负荷，且最大负荷小时数为 6000h/a，故对主 接线的可靠性要求很高。 第 3 页 ，共 48 页 1.4 环境情况 由原始资料可知，当地海拔高 600M，故可采用非高原型的电气设备；当地年最高 温度为 40 度，年最低温度为-20 度，最热月平均最高温度为 32 度，最热月平均最低温 度为 25 度，气象条件无其他特殊要求。 1.5 发电机的选择 汽轮发电机由汽轮机直接耦合传动。励磁机是向汽轮发电机提供励磁的设备。 1. 冷却方式 采用的冷却方式，定子绕组和转子有空冷、水内冷和氢内冷等。在转子氢内冷系 统中，又有轴向通风等多种

7、方式，一般发电机容量在 100MW 以上的普遍采用定子绕组 水内冷，转子绕组氢内冷系统采用轴向通风。 2. 励磁方式 发电机容量在 100MW 以上的普遍采用同轴交流励磁机经静止半导体整流励磁方式。 根据原始资料中给出了发电机的容量及一般的冷却方式、励磁方式，选择出发电 机的型号，选择结果如表 1.1 表 1.1 发电机型号及参数 型号含义； 22 极 200/300额定容量 N氢内冷 F发电机 型号 额定功率 （MW） 额定电压 （KV） 额定电流 （KA） 功率因数 （ ）cos 同步电抗 (Xd%) 瞬变电抗 (Xd%) 超瞬变电 抗(X“d%) QFSN-300- 2 300 18 1

8、1320 0.85 236.35 31.93 17.1 第 4 页 ，共 48 页 Q汽轮机 S水内冷 2 电气主接线设计 2.1 主接线概述 第 5 页 ，共 48 页 电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，它反映各设备的作用、连接方式和 回路的相互关系。所以，它的设计直接关系到全厂电气设备的选择、配电装置的布置， 继电保护、自动装置和控制方式的确定，对电力系统的安全、经济运行起着决定的作 用。概括地说包括以下三个方面： 2.1.1 可靠性 在研究主接线可靠性时应重视国内外长期运行的实践经验和其可靠性的定性分析； 主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合，在很

9、 大程度上也取决于设备的可靠程度。可靠性的具体要求在于断路器检修时，不宜影响 对系统的供电；断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时 间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。 2.1.2 灵活性 主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。在调度时，应可以灵活地投入和切 除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方 式以及特殊运行方式的系统调度要求；在检修时，可以方便地停运断路器、母线及其 继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电；扩建时，可 以容易地从初期接线过渡到最终接线。 2.1.3 经济性 要节省投资，主

10、接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、 避雷器等一次设备；要节省继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制 电缆；要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器；主接线设计要为 配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少；经济合理地选择主变压器的种类、容 量、数量、要避免因两次变压而增加电能损失。 第 6 页 ，共 48 页 2.2 拟定可行的主接线方案 2.2.1 110KV 侧 出线为 10 回架空线路，I 级负荷，最大输送 430MW，为实现不停电检修出线断 路器，可采用单母线分段或双母线接线形式。由于四台发电机组单机容量均为 300MW，而 110KV

11、侧的最大负荷为 430MW，其全年平均负荷为 。若接一台 300MW 机组，其容量接近于年平均负荷MW52.948760430 294.52MW，若当联络变压器出现故障时，会造成发电机大量积压容量，可能引起发电 机出现甩负荷现象，并且在选择主变压器时有一定困难，所以在 110KV 侧不接发电机， 而通过两台联络变压器从 220KV 侧引接来给 110KV 侧负荷供电。而且，同型号的发电 机一般接在同一电压等级，因此为使联络变容量竟可能小，对于 110KV 电压等级，拟 采用不接发电机组的方式。 2.2.2 220KV 侧 出线为 8 回架空线路，I 级负荷，为使其检修出线断路器时不停电，可采用

12、双母 线或双母分段接线形式，以保证供电的可靠性和灵活性。四台发电机的出口电压均为 20KV、单机容量均为 300MW，其额定电流和短路电流都很大，发电机出口断路器制造 困难，价格昂贵，并且 300MW 及以上机组对供电可靠性要求级高，拟采用分相封闭母 线直接与主变压器连接，并构成单元接线接至 220KV 母线上，可减少出口断路器和隔 离开关，大大限制短路电流，提高可靠性与经济性，也减少事故的发生。 综上所述，可拟定两种主接线方案： 第 7 页 ，共 48 页 图 2.1 凝汽式火电厂一次部分主接线方案一 图 2.2 凝汽式火电厂一次部分主接线方案二 2.2.3 比较主接线方案 第 8 页 ，共

13、 48 页 方案一 110KV 侧采用单母分段接线形式，220KV 侧采用双母线接线形式；方案 二 110KV 侧采用双母接线形式，220KV 侧采用双母线接线形式，其对比如表 2.2 所 示。 表 2.2 方案接线方式对比 电压等级 方案 一 方案 二 110KV 单母分段接线 双母线接线 220KV 双母线接线 双母线接线 两个方案发电机与变压器采用单元接线形式，没有发电机电压母线，所以不需要 比较。对于 110KV 电压等级接线形式，方案一采用的是单母线分段接线形式，方案二 采用的是双母线接线形式。从经济性方面看，两个方案中，方案二占地面积较大，但 所用断路器数量和方案一一样，因此，在投

14、资上，两个方案基本相当；从可靠性方面 看，方案一可靠性相对较差；从灵活性方面看，方案一运行方式单一，灵活性最差。 因此，110KV 侧应选用双母线接线形式，对于 220KV 电压等级接线形式，方案一和方 案二接线形式一样，可靠性高。因此，220KV 侧选用双母线接线。两种方案中方案二 是最优方案，所以选择方案二作为该凝汽式火电厂的主接线方案。 2.3 变压器容量、台数和型式的确定原则 (1) 单元接线的主变压器容量的确定原则 单元接线时主变压器应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有 10% 的裕度来确定。采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量亦应按 单元接线的计算原则

15、算出的两台机容量之和来确定。 第 9 页 ，共 48 页 (2) 连接两种升高电压母线的联络变压器的确定原则 联络变压器容量应能满足两种电压网络在各种运行方式下，网络间的有功功率和 无功功率交换，一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量，以保证最大 一台机组故障或检修时，通过联络变压器来满足本侧负荷的要求；同时，也可在线路 检修或故障时，通过联络变压器将剩余容量送入另一系统。此外，为了布置和引线方 便，通常只设一台，在中性点接地方式准许条件下，以选自耦变压器为宜。其低压绕 组兼作厂用备用电源或无功功率补偿装置。 (3) 变压器台数的确定原则 发电厂或变电所主变压器的台数与电压等级、接线

16、形式、传输容量以及和系统的 联系有密切关系。通常与系统具有强联系的大、中型发电厂和重要变电所，在一种电 压等级下，主变压器应不少于 2 台；而对弱联系的中、小型发电厂和低压侧电压为 6- 10KV 的变电所或与系统只是备用性质时，可只装一台主变压器；对地区性孤立的一次 变电所或大型工业专用变电所，可设 3 台主变压器。 (4) 主变压器型式的确定原则 选择主变压器型式时，应从相数、绕组数、绕组接线组别、冷却方式、调压方式 等方面考虑，通常只考虑相数和绕组数以及绕组接线组别。在 330KV 及以下电力系统， 一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也 较大，同时配

17、电装置结构复杂，增加了维修工作量。对于大型三相变压器，当受到制 造条件和运输条件的限制时，则宜选用两台小容量的三相变压器来取代一台大容量三 相变压器，或者选用单相变压器。一般当最大机组容量为 125MW 及以下的发电厂多采 用三绕组变压器，对于最大机组容量为 200MW 及以上的发电厂，通常采用双绕组变压 第 10 页 ，共 48 页 器加联络变压器，当采用扩大单元接线时，应优先选用低压分裂绕组变压器，这样， 可以大大限制短路电流。 变压器三绕组的接线组别必须与系统电压相位一致，否则，不能并列运行。电力 系统采用的绕组连接方式只有星型“Y”和三角形“D”两种。变压器三相绕组的连接 方式应根据具

18、体工程来确定。我国规定，110KV 及以上电压等级，变压器三绕组都采 用“YN”连接；35KV 采用“Y”连接，其中性点通过消弧线圈接地；35KV 以下高压电 压，变压器三绕组都采用“D”连接。在发电厂和变电所中，一般考虑系统或机组的同 步并列要求以及限制三次谐波对电源的影响因素，根据以上绕组连接方式的原则，主 变压器接线组别一般选用 YN，d11 常规接线。 2.4 变压器的选择与计算 按照变压器容量、台数和型式的确定原则，该发电厂主接线采用四台三相双绕组 主变压器和两台联络变压器以及四台厂用变压器和两台厂备用变压器。四台主变压器 分别和四台发电机组组成单元接线，联络变压器选用三相三绕组降压

19、自耦变压器。 2.4.1 主变压器的选择 与 300MW 机组相连的主变压器容量和型式一样，其输送容量为 ，300MW 发电机的功率因素为 0.85，所以这四台变压器的容量MW28%630 为 ,选择最接近标准容量为 370MVA 的变压器即容量为VA94.5.)1(28 370MVA 的三相双绕组升压变压器，其型号选择 SFP9370000/220。 第 11 页 ，共 48 页 表 2.3 所选主变压器的型号及参数 额定电压(KV)变 压 器 型号 高压 中/低 压 短 路 阻 抗 (%) 额定 容量 (MVA) 联结组 主变 压器 SFP9370000/300 242 22. 5% 20

20、 14.02 370 YN，d11 2.4.2 联络变压器的选择 两台联络变压器的容量和型式一样，根据联络变压器容量的确定原则可知，两台 联络变压器的总容量为 ，所以每一台的容量为 176.47 MVA, 选择最MVA94.3528.0 接近标准容量为 180MVA 的变压器即容量为 180MVA 的三相三绕组降压自耦变压器，其 型号选择 OSSPSZ7-180000/220。当一台联络变压器故障或停运检修时， 即选择容量为 180MVA 的自耦降压变压器能够满足要求。WM%70285.01 表 2.4 所选联络变压器的型号及参数 额定电压(KV)变 压 器 型号 高压 中/ 低压 短 路 阻

21、 抗 (%) 额定 容量 (MVA) 联 结 组 联络 变压 OSSPSZ7180000/3 00 242 121 42. 高中 9.3 高低 180/1 80/60 YN,a0, d11 第 12 页 ，共 48 页 器 5%/15 .75 55.4 中低 45.5 3 短路电流分析计算： 3.1 短路电流计算目的及规则： 在发电厂电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的的主 要有以下几个方面： 1、电气主接线的比选。 2、选择导体和电器。 3、确定中性点接地方式。 4、计算软导线的短路摇摆。 5、确定分裂导线间隔棒的间距。 6、验算接地装置的接触电压和跨步电压。 7、选择

22、继电保护装置和进行整定计算。 3.1.1 短路电流计算条件： 正常工作时，三项系统对称运行。 (1)所有电流的电功势相位角相同。 (2)电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。 (3)短路发生在短路电流为最大值的瞬间。 (4)不考虑短路点的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻略去不计。 (5)不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流。 (6)元件的技术参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围。 第 13 页 ，共 48 页 输电线路的电容略去不计。 3.1.2 短路计算的一般规定： (1)验算导体的电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工 程设计规划容量计算，并考虑

23、电力系统远景的发展计划。 (2)选择导体和电器用的短路电流，在电器连接的网络中，应考虑具有反馈作 用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流影响。 (3)选择导体和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时 短路电流最大地点。 (4)导体和电器的动稳定、热稳定和以及电器的开断电流，一般按三相短路计算。 3.2 短路等值电抗电路及其参数计算 由 4300MW 火电厂电气主接线图和查的给出的相关参数，可画出系统的等值电抗图如图 3.1 所示。 选取基准容量为 SB=100MVA VB=Vav SB基准容量； Vav所在线路的平均电压 以上均采用标幺值计算方法，省去“*”。 第 14

24、 页 ，共 48 页 图 3.1 系统等值电抗图 1、对于 QFSN-300-2 型发电机的电抗 048.)5.031().7cos)10%()10( B“NB“G43G2 pSSXdd 变压器短路电压的百分数（%）；d SN最大容量绕组的额定容量（MVA）。 3、对于 SFP9370000/300 型两绕组变压器的电抗 038.)71(02.4()10%U(NBKT43T21 S 4、对于 OSSPSZ7180000/300 型三绕组变压器的电抗 %6.9)54.39(2)%U(21 中 低高 低高 中s 3.01高 低中 低高 中s 8.45).95.4(2)U(213 高 中高 低中 低

25、s 联络变压器各绕组阻抗标幺值： X 联 1=US1%(SB/SN)=9.6%100/180=0.053 X 联 2=US2%(SB/SN)=-0.3%100/180=-0.0017 X 联=X1+X2=0.053-0.0017=0.0513 5、出线回路系统电抗 083.12NBSs 3.3 各短路点短路电流计算： 短路点的选择应选择通过导体和电器的短路电流为最大的那些点作为短路计算点。 首先，应在两条电压等级的母线上选择两个短路计算点 d1、d2。无线大功率系统 的德主要特征是：内阻抗 X=0，端电压 ，它所提供的短路电流周期分量的幅值cU 第 15 页 ，共 48 页 恒定且不随时间改变

26、。虽然非周期分量依指数率而衰减，但一般情况下只需计及他对 冲击电流的影响。因此，在电力系统短路电流计算中，其主要任务是计算短路电流的 周期分量。而在无限大功率系统的条件下，周期分量的计算就变得简单。 如取平均额定电压进行计算，则系统的短电压 ，若选取 ，则无限avUavdU 大功系统的短路电压的标幺值 *1d 无限大功率电源供给的短路电流周期分量的标幺值为 FS*PXI 式中 X FS无限大系统功率系统对短路点的组合电抗的标幺值。 无限大功率电源提供的短路电流为 avB*PSB*PSV3II 第 i 台等值发电机提供的短路电流 avNiptit*pi 3SII 式中 SNi第 i 台等值发电机

27、的额定容量，即由它所代表的那部分发电机的额定 容量之和。 短路点周期电流的有名值为 avB*pSavNig1iptt V3II 则短路点冲击电流为 B*psimLD*ptiiimI2kI2 式中 kim 、 kimLD冲击系数，表示冲击电流对周期分量幅值的倍数。 在以下的计算中，取 kim =1.85；k imLD=1。 主电路化简后的总等值电抗电路如图 3.2 所示 第 16 页 ，共 48 页 图 3.2 化简后的主电路短路的等值电抗电路 1、当 220KV 侧短路时，由于 110KV 母线无电源，不提供短路电流，又电路对称所以 等值电抗电路可化简为图 3.3 所示，可算得各电源转移电抗，

28、图 3.3 化简后的 220KV 侧的等值电抗电路图 3.4。 第 17 页 ，共 48 页 图 3.3 220KV 侧短路时等值电抗电路 图 3.4 等价电抗电路 第 18 页 ，共 48 页 各电源的转移电抗为： 无限大系统： 083.XSfs 发电机 G-1： 086.)3.4.()(T1G 将发电机 G-1、G-2 、G-3、G-4 合并，用一台等值机表示，其转移电抗为： 025.86.41GTX 所以系统 S 的转移电抗为： 3.120NBs 归算到短路短路点电压级的各电源的额定电流分别为 kA439.50.8231V3SIavZB )(64N21NIk54313NII 求发电机的计

29、算电抗： 0.8.25.0Xj(GT） 求系统的计算电抗为： 17.05.183.j(GT） 根据计算电抗查汽轮发电机计算曲线数字表，将结果记入表 3.1。并利用上述公式算的 短路电流有名值填入表 3.1。 表 3.1 220KV 母线 f1 点短路时短路电流计算结果 0s 0.2s 4s 标么值 0.338 0.327 0.338发电机 GT 有名值 kA 1.198 1.159 1.198 标么值 0.898 0.833 0.961系统 S 有名值 kA 31.824 29.521 34.057 第 19 页 ，共 48 页 总电流 有名值 kA 33.022 30.68 35.255 所

30、以冲击电流为 )kA(97.482.31198.52im 2、110KV 母线上发生短路（f2）时的计算 电路对称所以等值电抗电路可化简为图 3.5 所示 图 3.5 化简后的 220KV 母线上短路的等值电抗电路 联络变压器电抗为 0265132X1联联 总 将发电机 G-1、G-2 、G-3、G-4 合并，用一台等值机表示，其转移电抗为： 15.083.2615XSGTGTL 联 总联 总 且系统 S 合并，其转移电抗为 04.26.0.083.XSSL联 总 联 总联 总 求发电机的计算电抗： .105.21.j(GT） 求系统的计算电抗为： 第 20 页 ，共 48 页 07.6185

31、.2043.Xj(GT） 归算到短路短路点电压级的各电源的额定电流分别为 kA9.280.523V3SIavZB 根据图和以上数据求转移电抗： 97.4105.3)26.015.83.(XGTLj( ）S 归算到短路短路点电压级的各电源的额定电流分别为 kA57.8.VIavZB 因为计算曲线只做到 =0.35 为止，当计算电抗大于这个数时，可以近似的认为SjX 短路周期期电流的幅值已不随时间而变，直接按下式计算， jsp*1I 所以短路电流的标幺值为： 201.97.4*p 短路电流的有名值为： 658201.i 根据计算电抗查汽轮发电机计算曲线数字表，将结果记入表 3.2。并利用上述公式

32、算的短路电流有名值填入表 3.2。 表 3.2 110KV 母线 f2 点短路时短路电流计算结果 0s 0.2s 4s 标么值 0.622 0.586 0.642发电机 GT 有名值 kA 48.55 45.74 50.12 标么值 0.201 0.201 0.201系统 S 有名值 kA 15.69 15.69 15.69 总电流 有名值 kA 64.24 61.43 65.81 所以冲击电流为： )kA(76.1489.525.48.12im 第 21 页 ，共 48 页 3.4 短路电流计算表 4s 1.198 34.05 7 35.25 5 50.12 15.69 65.81 2s 1

33、.198 34.09 2 35.29 50.12 15.69 65.81 1s 1.198 33.030 34.22 8 50.12 15.69 65.81 0.2s 1.159 29.521 30.68 45.74 15.69 61.43短 路 电 流 值 0s 1.198 31.82 4 33.02 2 48.55 15.69 64.24 4s 0.338 0.961 0.642 0.201 2s 0.338 0.962 0.642 0.201 1s 0.338 0.932 0.642 0.201 0.2s 0.327 0.833 0.586 0.201短 路 电 流 标 幺 值 0s 0

34、.338 0.898 0.622 0.201 分支额 定电流 I/kA 3.544 35.439 78.057 39.028 分 支 电 抗 Xjs 3.035 1.17 1.62 4.97 12 00MW 12 00MW 分 支 线 路 名 称 机 组 侧 系 统 侧 f1 机 组 侧 系 统 侧 f2 基 准 电 流 IB/kA 0.25 0.50 第 22 页 ，共 48 页 表 3.3 短路电流计算表 4 厂用电的设计 4.1 厂用电源选择 （1）厂用电供电电压等级是根据发电机的容量和额定电压、厂用电动机的额定电 压及厂用网络的可靠、经济运行等诸方面因素，经技术、经济比较后确定。因为发

35、电 机的额定容量为 300MW，厂用电电压等级一般采用 6KV 的等级。 （2）厂用变采用不接地方式，高压和低压都为三角电压，当容量较小的电动机采 用 380V 时，采用二次厂用变，将 6kV 变为 380V，中性点直接接地；启备变采用中性点 直接接地，高压侧为星型直接接地，低压侧为三角电压。 （3）因为发电机与主变压器采用单元接线，高压厂用工作电源由该单元主变压器 低压侧引接。 （4）采用两台启备变，独立从 220kV 母线引至启备变，启备变采用低压侧双绕组 分裂变压器。 4.2 厂用变压器的选择 本次设计厂用电系统主接线采用双母线接线方式，厂用电分别从四台发电机的出 口端引接，因此，需要四

36、台厂用变压器。由于四台发电机都属于大型机组，为限制短 路电流，提高可靠性，四台变压器均采用低压分裂绕组变压器，两低压侧分别接到两 段母线上，达到相互备用的效果。单机容量在 100MW300MW 的发电厂，厂用电通常采 用 6KV 电压等级，所以对应于 300MW 机组的厂用变压器，由于机端电压为 20KV，其各 短路 点平 均电 压/kV 230 115 第 23 页 ，共 48 页 侧电压为 20/6.3/6.3，容量为 ，选用 SFF10-31500/20 双MVA176.285.0/%)63( 分裂双绕组变压器。 表 4.1 所选厂用变压器的型号及参数 额定电压(KV)变 压 器 型号

37、高压 中/ 低压 短 路 阻 抗 (%) 额定 容量 (MVA) 联结组 厂用 变压 器 SFF1031500/20 20 6.3/ 6.3 15 31.5/ 220 D,d12，d12 4.3 厂备用变压器的选择 通过联络变压器低压侧引接一台变压器做厂备用变压器，联络变压器的低压侧电 压为 15.75KV，作厂备用电源通过低压分裂绕组降压变压器 15.75/6.3/6.3 分别接至 两段公用母线上。这个低压分裂绕组降压变压器选择 SFF7-31500/15.75，其参数见表 4.2。 表 4.2 厂备用所选变压器的型号及参数 额定电压(KV)变 压 器 型号 高压 中/ 低压 短 路 阻 抗

38、 (%) 额定 容量 (MVA) 联结组 厂备 用 SFF7-31500/15.75 15.75 2 2.5% 6.3/ 6.3 全穿越 9.5 半穿越 16.6 31.5/ 220 D,d0-d0 第 24 页 ，共 48 页 4.4 厂用电接线方式的选择 4.4.1 对厂用电接线的基本要求 厂用电接线除应满足正常运行安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般 要求外，尚应满足： (1) 充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求，尽可能 地使切换操作简便，启动（备用）电源能在短时内投入。 (2) 尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。对 于 30

39、0MW 及以上的大型机组，厂用电应是独立的，以保证一台机组故障停运或其辅助 机械的电气故障，不应影响到另一台机组的正常运行。 (3) 便于分期扩建或连续施工，不致中断厂用电的供应。对公用厂用负荷的供电， 须结合远景规模统筹安排，尽量便于过渡且少改变接线和更换设备。 (4) 对 300MW 及以上的大型机组应设置足够容量的交流事故保安电源。 (5) 积极慎重地采用经过试验鉴定的新技术和新设备，使厂用电系统达到先进性、 经济合理，保证机组安全满发地运行。 4.4.2 厂用电接线的基本分析 厂用电接线的设计原则基本上与主接线的设计原则相同。首先，应保证对厂用电 负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运

40、转；其次，接线应能灵活地适应正常，事 故，检修等各种运行方式的要求；还应适当注意经济性和发展的可能性并积极慎重的 采用新技术、新设备，使其具有可行性和先进性。此外，在设计厂用电系统接线时还 要对供电电压等级，厂用供电电源及其引接进行分析和论证。 发电厂厂用电系统电压等级是根据发电机额定电压，厂用电动机的电压和厂用电 网络的可靠运行等诸方面因素，由上一节负荷分析可知，取厂用电压级取 6KV，由四台 厂用主变压器从 300MW 发电机端口上取，采用单母线分段式。对同样的厂用系统，6KV 第 25 页 ，共 48 页 网络不仅节省有色金属及费用，且短路电流也较小，同时 6KV 电压等级电动机功率可

41、制造得较大，满足大量负荷要求。拟采用两段 6KV 的厂母线，另外再设置两段 6KV 备 用母线，以提高供电可靠性。 大部分 100MW 及以上机组，其高压厂用电电源是从发电机出口母线处通过厂用 变压器引接的，厂用电系统的备用电源另设。机组启动时，先由备用电源向厂用电系 统供电，待运行正常后，才手动切换至正常电源。由此，备用电源可由母线上经变压 器取得。 高压负荷一般度比较重要，大多设有备用设备，当工作设备故障时，备用设备会 自动接替工作。为使工作和备用设备不会因母线故障而全部停运，设计中又将母线分 为两段，把互为备用的设备接于不同段上。随机组和高压厂用变容量的增大，系统中 的短路电流也在增大。

42、为限制短路电流水平，除适当加大厂用变压器阻抗外，还采用 了低压为分裂绕组的分裂变压器，并将一台机组的两段高压母线接于不同绕组上。分 裂变压器由于两个低压绕组间的分裂电抗很大，在短路时不仅可以有效阻止另一绕组 电动机反馈电流的流入，与双绕组变压器相比减少故障绕组对非故障绕组母线电压的 影响，使在另一段母线上运行的高压负荷能较正常地运行。 由以上分析，厂用电可设计成如下图所示： 第 26 页 ，共 48 页 图 4.1 厂用电接线图 第 27 页 ，共 48 页 5 电气设备的选择与校验 电气设备的选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一。正确的选择电气设 备是使电气主接线和配电装置达到安全、经

43、济运行的重要条件。在进行电气设备选择 时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并 注意节省投资，选择合适的电器。 5.1 电气设备选择的一般原则 (1) 所选设备应能满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远 景发展；在满足可靠性要求的前提下，应尽可能的选用技术先进和经济合理的设备， 使其具有先进性； (2) 应按当地环境条件对设备进行校准； (3) 所选设备应予整个工程的建设标准协调一致； (4) 同类设备应尽量减少品种； (5) 选用新产品均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下， 选用未经正式鉴定的新产品时，应经过上级批准。 5.

44、2 电气设备的选择条件 正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在 进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥的采 用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。电器要能可靠的工作，必须按正常条 件下进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。 5.2.1 按正常工作条件选择电器 (1) 额定电压和最高工作电压 所选用的电器允许最高工作电压不得低于所接电 网的最高运行电压，即 。GZU 第 28 页 ，共 48 页 一般情况下，当额定电压在 220KV 及以下时电器允许最高工作电压 UZ是 1.15UN；额定 电压是 330KV500KV 时

45、为 1.1UN。而实际电网的最高运行电压 UG不会超过电网额定电 压的 1.1 倍，因此在选择电器时一般可按电器额定电压 UN不低于装置地点电网额定电 压 UNs 的条件选择,即 UNUNs。 (2) 额定电流 电器的额定电流 IN是指额定周围环境温度下，电器的长期允许电 流。IN 应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流 Imax，即 INImax。 由于发电机、调相机和变压器在电压降低 5%时，出力保持不变，故其相应回路的 Imax 为发电机、调相机或变压器的额定电流的 1.05 倍；若变压器有过负荷运行可能时， Imax 应按过负荷确定（1.32 倍变压器额定电流）；母联断路

46、器回路一般可取母线上 最大一台发电机或变压器的 Imax；母线分段电抗器的 Imax 应为母线上最大一台发电机 跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电流的 50%80%；出 线回路的 Imax 除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。 此外，还与电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对电器进行种类和 形式的选择。 5.2.2 按当地环境条件校验 在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境条件，当气温、风速、温度、污秽 等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取 措施。例如：当地区海拔高度超过制造部门的规定值时，由于大

47、气压力、空气密度和 湿度相应减少，使空气间隙和外绝缘的放电特性下降，一般当海拔在 10003500m 范 围内，若海拔比厂家规定值每升高 100m，则电器允许最高工作电压要下降 1%。当最高 第 29 页 ，共 48 页 工作电压不能满足要求时，应采取高原型电器，或采用外绝缘提高一级的产品。对于 110KV 及以下电器，由于外绝缘裕度较大，可在海拔 2000m 以下使用。 当污秽等级超过使用规定时，可选用有利于防污的电瓷产品，当经济上合理时可 采用屋内配电装置。 我国目前生产的电器使用的额定环境温度为 40，如周围环境温度高于 40（但 60）时，其允许电流一般可按每增高 1，额定电流减少 1

48、.8%进行修正，当环境 温度低于+40时，额定电流可增加 0.5%，但其最大电流不得超过额定电流的 20%。 5.2.3 按短路情况校验 (1) 短路热稳定校验 短路电流通过电器时,电器各部分的温度应不超过允许值.满足热稳定的条件为 ；式中 Qk为短路电流产生的热效应， It、t 分别为电器允许通过的热稳ktTI 定电流和时间。 (2) 电动力稳定校验 电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条 件为 ， ；式中 ish、Ish 分别为短路冲击电流幅值和有效值，ies、Ies 分sheisheI 别为电器允许的动稳定电流的幅值和有效值。 5.3 电气设备的选择 5.

49、3.1 高压断路器与隔离开关的选择 (1) 断路器的种类和形式的选择 因为 110KV 侧有 10 回出线，220KV 侧有 8 回出线，所以接入 110KV,220KV 侧 的高压断路器应选择 SF6断路器。 (2) 额定电压的选择 第 30 页 ，共 48 页 110KV 侧: KVUNS120.1 220KV 侧: 4 (3) 额定电流的选择 110KV 侧: KAIN 95.1)8.03/()1035.(max 220KV 侧: 722 (4) 开断电流的选择 高压断路器的额定开断电流 INor不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量 Ipt, 为了简化计算可应用此暂态电流 I“进行选择,即 。INor 110K