2×600MW发电厂电气部分初步设计 毕业设计论文.doc

《2×600MW发电厂电气部分初步设计 毕业设计论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2×600MW发电厂电气部分初步设计 毕业设计论文.doc（65页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、- I - 摘 要 本毕业设计论文是 2 600MW 发电厂电气部分初步设计。全论文除了摘要、毕业设计 书之外，还详细的说明了各种设备选择的最基本的要求和原则依据。 变压器的选择包括： 发电厂主变压器、高压备用变压器及高压厂用变压器的台数、容量、型号等主要技术数 据的确定；电气主接线主要介绍了电气主接线的重要性、设计依据、基本要求、各种接 线形式的优缺点以及主接线的比较选择，并制定了适合本厂要求的主接线； 厂用电接线 包括：厂用电接线的总要求以及厂用母线接线设计。短路电流计算是最重要的环节，本 论文详细的介绍了短路电流计算的目的、假定条件、一般规定、元件参数的计算、网络 变换、以及各短路点的计

2、算等知识； 高压电气设备的选择包括母线、高压断路器、隔离 开关、电流互感器、电压互感器、高压开关柜的选择原则和要求，并对这些设备进行校 验和产品相关介绍 。而根据本论文所介绍的高压配电装置的设计原则、要求和 500KV 的 配电装置，决定此次设计对本厂采用分相中型布置。继电保护和自动装置的规划，包括 总则、自动装置、一般规定和发电机、变压器、母线等设备的保护， 而发电厂和变电 所的防雷保护则主要针对避雷针和避雷器的设计。此外，在论文适当的位置还附加了图 纸（主接线、平面图、防雷保护等）及表格以方便阅读、理解和应用。 关键词 电力系统，短路计算，设备选择，母线，高压断路器 - II - 目 录

3、摘 要 I AabstractII 第一部分 说明书 .1 第 1 章 主变压器的选择 .1 1.1 容量和台数的确定 1 1.2 型式和结构的选择 1 1.2.1 相数 1 1.2.2 绕组数与结构 1 1.2.3 绕组接线组别 2 1.2.4 调压方式 2 1.2.5 冷却方法 2 第 2 章 电气主接线的设计 .3 2.1 主接线设计的要求和原则 3 2.1.1 主接线设计的基本要求 3 2.1.2 大机组超高压主接线可靠性的特殊要求 3 2.1.3 主接线设计的原则 3 2.2 原始资料分析 4 2.3 主接线方案的拟定 4 2.3.1 发电机-变压器单元接线 .4 2.3.2 500

4、KV 电压母线接线 .4 2.4 主接线方案的比较 7 2.5 主接线方案的确定 7 第 3 章 厂用电系统设计 .8 3.1 厂用电接线的设计原则 8 3.2 厂用电压等级的确定 8 3.3 厂用电源的引接方式 .8 3.3.1 厂用工作电源的引接 8 3.3.2 备用/启动电源的引接 .8 3.4 厂用电接线形式 9 3.5 厂用高压变压器的选择 .9 3.5.1 额定电压的确定 9 3.5.2 台数和型式的选择 9 3.5.3 容量得选择10 3.5.4 电抗的选择 10 3.6 厂用电系统接线 11 3.6.1 高压厂用电接线 11 - III - 3.6.2 低压厂用电接线 11 第

5、 4 章 短路电流计算 .12 4.1 短路电流计算的主要目的 12 4.2 一般规定 12 4.2.1 计算的假定条件 12 4.2.2 接线方式 12 4.2.3 短路类型 12 4.2.4 短路计算点 13 4.2.5 短路电流计算方法 13 4.3 短路电流计算步骤 13 4.4 计算公式 14 4.4.1 元件参数计算 14 4.4.2 网络变换 14 4.4.3 计算电抗 16 4.4.4 短路点短路电流周期分量有效值的计算 16 4.4.5 短路的冲击电流 16 4.4.6 电流分布系数及转移电抗 16 第 5 章 电气设备和导体的选择 .18 5.1 电气设备选择的一般原则 1

6、8 5.1.1 按正常工作条件选择 .18 5.1.2 按短路状态校验 19 5.2 500kV 高压设备的选择 19 5.2.1 高压断路器的选择 19 5.2.2 隔离开关的选择 20 5.2.3 电流互感器的选择 21 5.2.4 电压互感器的选择 21 5.2.5 并联电抗器的选择 22 5.3 6KV 高压开关柜的选择 .22 5.3.1 种类和型式的选择 22 5.3.2 主开关的选择 23 5.3.3 额定电压和额定电流的选择 23 5.3.4 防护等级的选择 23 5.3.5 开断和关合短路电流的选择 23 5.3.6 短路热稳定和动稳定校验 24 5.4 裸导体的选择 24

7、5.4.1 500KV 母线的选择 .24 5.4.2 封闭母线的选择 24 5.4.3 电晕电压校验 25 - IV - 5.4.4 热稳定校验 25 第 6 章 500KV 高压配电装置设计 26 6.1 配电装置的基本要求 26 6.2 配电装置设计的基本步骤 26 6.3 配电装置的型式选择 26 6.4 配电装置的安全净距 26 6.5 屋外配电装置的布置原则 27 第 7 章 继电保护和自动装置配置 .28 7.1 继电保护配置 28 7.1.1 发电机保护 28 7.1.2 变压器保护 29 7.1.3 并联电抗器保护 30 7.1.4 500kV 线路保护 31 7.1.5 母

8、线和断路器失灵保护 31 7.2 自动装置配置 32 第 8 章 防雷保护设计 .33 8.2 直击雷的防护 33 8.2.1 直击雷防护措施 33 8.2.2 避雷针装设的基本原则 33 8.2.3 避雷针的保护范围 33 8.3 入浸雷的防护 34 8.3.1 入浸雷防护措施 34 8.3.2 避雷器的配置要求 34 8.3.3 避雷器的配置原则 34 8.3.4 避雷器参数选择 35 8.4 防雷接地 35 第二部分 计算书 .36 第 9 章 变压器的选择计算 .36 9.1 主变压器的选择 36 9.2 厂用高压变压器的选择 36 第 10 章 短路电流计算 .38 10.1 短路电

9、流计算接线图 38 10.2 参数计算 38 10.3 500kV 母线短路 (k1).39 10.4 发电机出口短路(k2) 40 10.5 厂用高压工作变压器 6kV 一段短路(k3) .42 10.6 备用/启动变压器 6kV 一段短路(k4) .44 - V - 10.7 计算结果列表 46 第 11 章 电气设备和导体的选择计算 .47 11.1 500kV 高压设备的选择 .47 11.1.1 高压断路器的选择 47 11.1.2 高压隔离开关的选择 47 11.1.3 电流互感器的选择 48 11.1.4 电压互感器的选择 48 11.1.5 并联电抗器的选择 49 11.2 6

10、kV 高压开关柜的选择 49 11.3 裸导体的选择 50 11.3.1 500kV 主母线的选择 50 11.3.2 发电机出口主封闭母线选择 52 11.3.3 共箱封闭母线选择 52 第 12 章 防雷保护设计 .54 12.1 避雷针的布置图 54 12.2 避雷针高度的确定 54 总 结 .56 致 谢 .57 参考文献 .58 附 录 .59 - 1 - 第一部分 说明书 第 1 章 主变压器的选择 1.1 容量和台数的确定 主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。如果变压器容量 选得过大、台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设 备未能

11、充分发挥效益；若容量选得过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出，这在 技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦的变电设备投资。为此， 必须合理地选择变压器。 对单元接线的变压器,其容量应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有 的裕度来确定，即%10 (1.1)cos1.NPjBKS 式中 变压器的计算容量， kVA；jBS 发电机的额定功率，kW；NP 发电厂的厂用电率，%；K 发电机的功率因数。cos 1.2 型式和结构的选择 1.2.1 相数 主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件 等因素。由于大型变压器随着容量的增大，尺寸和重量也

12、增大。所以当发电厂与系统连 接的电压等级为 500kV 时， 600MW 机组单元连接的主变压器综合考虑运输和制造条件， 经技术经济比较，可采用单相组成的三相变压器。 采用单相变压器时,由于备用单相变压器一次性投资大,利用率不高,故应综合考虑系 统要求、设备质量以及按变压器故障率引起的停电损失费用等因素，确定是否装设备用 单相变压器。若确需装设，可按地区（运输条件允许）或同一电厂 34 组的单相变压器 （容量、变比与阻抗均相同） ，合设一台备用单相变压器考虑。 1.2.2 绕组数与结构 电力变压器按每相的绕组数分为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁结构分 为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压

13、绕组分裂式等型式。 - 2 - 容量为 200MW 以上大机组都采用与双绕组变压器成单元接线，而不于三绕组变压器 组成单元接线。这是由于机组容量大，其额定电流及短路电流都很大，发电机出口断路 器制造困难，价格昂贵，且对供电可靠性要求较高，所以，一般在发电机回路及厂用分 支回路均采用分相封闭母线，而封闭母线回路中一般不装高断路器和隔离开关。 1.2.3 绕组接线组别 变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系 统采用的绕组连接方式只有星形“Y”和三角形“d”两种。而在发电厂中，一般考虑系 统或机组的同步并列要求以及限制 3 次谐波对电源的影响等因素，主变压器接线组别

14、一 般都选用 YN，d11 常规接线。 全星形接线变压器用于中性点不接地系统时，3 次谐波无通路，将引起正弦波电压畸 变，并对通信设备发生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响。在我国， 全星形接线变压器均为自耦变压器，电压变比多为 220/110/35、330/220/35、330/110/35、500/220/110kV，由于 500、330、220、110kV 均系中性点直接接地系统，系统的零序阻抗较小，所以自耦变压器设置三角形绕组用以 对线路 3 次谐波的分流作用已显得不十分必要。 1.2.4 调压方式 调压是通过变压器的分接开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比

15、， 实现电压的调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通 常在 以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达 ，但结构%5.2 %30 复杂、价格昂贵，只有在两种情况下才予以选用：接于出力变化大的发电厂的主变压器, 特别是潮流方向不固定,且要求变压器二次电压维持在一定水平时；接于时而为送端，时 而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证供电质量，要求母线电压恒定时。 通常发电厂主变压器中很少采用有载调压，因为可以通过调节发电机励磁来实现调 节电压，一般均采用无激磁调压。 1.2.5 冷却方法 电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、

16、强迫风 冷却、强迫循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。大容量变压器一般 采用强迫油循环风冷却，在发电厂水源充足的情况下，为压缩占地面积，也可采用强迫 油循环水冷却。强迫油循环水冷却的散热效率高，节省材料，减小变压器本体尺寸，但 要一套水冷却系统和有关附件，在冷却器中，油与水不是直接接触，在设计时和运行中， 以防止万一产生泄漏时，水不至于进入变压器内，严重地影响油的绝缘性能，故对冷却 器的密封性能要求较高。 - 3 - 第 2 章 电气主接线的设计 2.1 主接线设计的要求和原则 电气主接线是发电厂电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分， 直接影响运行的可靠性、灵活性

17、，并对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动 装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合 处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。 2.1.1 主接线设计的基本要求 1.可靠性 定量分析主接线的可靠性时，考虑发电厂在系统中的地位和作用、用户的负荷性质 和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。 定性分析主接线的可靠性考虑：断路器检修时，能否不影响供电；线路、断路器或母 线故障时以及母线或母线隔离开关检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短， 以及能否保证对 I、II 类负荷的供电；发电厂或变电站全部停电的可能性；大型机组突 然停运时，对电

18、力系统稳定运行的影响与后果等因素。 2.灵活性 电气主接线应能适应适应运行状态,并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括： 操作的方便性、调度的方便性和扩建的方便性。 3.经济性 在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。通常设计应在满足可 靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要考虑:节省一次投资、占地面积少和电 能损耗少。 2.1.2 大机组超高压主接线可靠性的特殊要求 任何断路器检修，不影响对系统的连续供电；任何一进出线断路器故障或拒动以及 母线故障，不应切除一台以上机组和相应的线路；任何一台断路器检修和另一台断路器 故障或拒动相重合、以及当母线分段或母线联络断路器故障或

19、拒动时，不应切除两台以 上机组和相应的线路。 2.1.3 主接线设计的原则 根据发电厂在电力系统中的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调 - 4 - 度的要求。根据规划容量、输送电压等级、进出线回路数，供电负荷的重要性、保证供 需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境等条件确定。应满足可靠性、灵 活性和经济性的要求。 2.2 原始资料分析 本次设计的凝汽式发电厂，装机容量为 2 600MW，属大型发电厂，在系统中有举足 轻重的地位，供电容量大、范围广，发生事故可能使系统运行稳定遭到破坏，甚至瓦解， 造成巨大损失，又因为高电压、大电流对电器设备又有特殊的要求，所以必须采用供电

20、 可靠性高、调度灵活的接线形式，并要进行定性分析。以最大限度的避免由于主接线结 构引起的局部限出力、限送电。 考虑环境条件对电气设备的影响，尤其是温度和海拔高度超过电气设备的使用条件 时，应采取相应措施。由于厂址平均海拔高度为 50 米，一般不会超过设备额定使用高度， 所以不用考虑高度对电气设备的影响；电气设备一般使用的额定环境温度为 ，而C40 电厂所在地的年最高温度为 ，平均温度为 15 ，最低温度为零下 33 ，设备实C40C 际运行环境温度不会超过其额定温度，所以对一般设备不会造成影响；但裸导体的额定 环境温度为 ，其允许电流必须根据实际环境温度进行修正。另外要考虑重型设备25 运输问

21、题。 2.3 主接线方案的拟定 2.3.1 发电机-变压器单元接线 600MW 发电机组大都采用发电机-双绕组变压器单元接线， 如图 2.1 所示。这种接线开关设备少，操作简便，有利于实现 机、炉、电的集中控制。由于省去了高压配电装置，明显地减 少了设备检修工作量，以及因不设发电机电压级母线，在发电 机出口可不装断路器，而在发电机和变压器之间采用分相封闭 母线，使得在发电机和变压器低压侧短路的几率和短路电流相 对减小，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得选择出口 断路器时，受制造条件或价格甚高等原因造成的困难。 2.3.2 500KV 电压母线接线 1.双母线四分段接线 双母线四分段(双母双

22、分段)接线方式如图 2.2 所示。由于随着断路器制造质量的提 高，旁路母线的应用已逐渐减少，按规定采用 SF6 断路器的主接线不宜增设旁路设施。 双母线四分段接线具有如下优点： QSQF T 图 2.1 发电机-双绕组 变压器单元接线 - 5 - (1) 母线可以轮流检修而不致使供电中断。当一组母线检修时，可将该组母线上的 电源和负荷切换到另一组母线上运行。 (2) 正常运行时，电源和线路均分在四段母线上，母联和分段断路器均合上，四段 母线同时并列运行。当任意一段母线故障时，只有 1/4 电源和负荷停电；当任一分段或 母联断路器故障时，只有 1/2 电源和负荷停电。 (3) 当进出线母线侧隔离

23、开关需要检修时，只需该进线（或出线）和与该隔离开关 相连的母线停电，而不影响其他回路的正常供电。 (4) 运行中如一段母线故障，可将故障母线上的负荷和电源，倒到正常母线上运行， 能迅速恢复供电。 (5) 高度灵活。各电源和负荷可以任意在一组母线上运行，并可根据潮流变化或其 它要求改变运行方式。 (6) 扩建方便。向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自 由组合分配，在施工中也不会造成原有回路停电。 QF1 QFD1 QFC2 QF2 QFC1 QFD2 WL2WL1 WL3 WL4 图 2.2 双母线四分段接线 双母线四分段接线也存在缺点：当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换

24、操作电器， 倒闸操作比较复杂，容易造成误操作。由于双母线四分段接线具有较高的可靠性，而且 运行经验也比较丰富，所以可用于 500kV 系统。 2.一台半断路器接线 一台半断路器(3/2)接线是 600MW 机组电压母线广泛采用的接线形式，不但兼有及环 形接线的全部优点，而且可靠性和灵活性更高。另外与双母线四分段接线相比，隔离开 关少，配电装置结构简单，占地面积小，土建投资少，隔离开关也不用参加倒闸操作,减 少了因误操作引起事故的可能性。但由于每一回路包含 2 个断路器，进出线故障将引起 2 个断路器动作，增加了断路器的维护工作量。 如图 2.3 所示，一台半断路器采用交叉布置的方式，即将同名回

25、路交叉布置在不同 - 6 - 串中的不同母线侧，可避免同名回路全部停运的现象。主变压器与 500kV 的配电装置之 间常采用干式电缆连接，不会增加间隔布置的困难，反而提高了供电可靠性。 W2 W1 QS12 QF2QS22 QS32QF3 QS31 QS21 QF1QS11 QS41QF4QS42 QS51QF5 QS52QS61 QF6QS62 QS71QF7 QS72QS81 QF8QS82 QS91QF9 QS92 WL1 WL2 WL3 WL4T1 T2 图 2.3 一台半断路器接线 一台半断路器可靠性定性分析： (1) 元件检修的情况 任何一组母线或一台断路器检修需退出工作时都不会影

26、响机组运行。例如：500kV W1 母线检修，只要断开 QF1、QF4、QF7、QS12、QS42、QS72 等即可，不影响供电，并可 以检修 W1 母线上的 SQ11、QS41、QS71 等母线隔离。QF1 检修时，只需断开 QF1 及 QS11、QS12 即可。 (2) 一个元件故障的情况 1) 任何一组母线故障不影响机组和出线运行。如 500kV W2 母线故障时，保护动作， QF3、QF6、QF9 跳闸，其他进出线能继续工作，并通过 W1 母线并联运行。 2) 一台半断路器故障最多影响二回进出线停电。靠近母线侧断路器故障时，只影响 一回线停电，如 QF1 故障，QF2、QF4 和 QF

27、7 跳闸，只影响 L1 出线停运。进出线之间联络 断路器故障时，影响二回线停电。例如 QF2 故障，QF1、QF3 跳闸，将使 T1 和 L1 停运。 (3) 一个元件检修并发生另一元件故障的情况 1) 500KV W1 母线检修（QF1、QF4、QF7 断开） ，W2 母线又发生故障时，母线保护动 作，QF3、QF6、QF9 跳闸，但不影响发电厂向外供电，但若出线并未通过系统连接，则各 机组将在不同的系统运行，出力可能不均衡，母线上如有无电源串的出线将停电。 2) 一台半断路器检修，另一组母线故障，最多影响一回线停电。例如 QF2 检修，W2 母线故障，T1 停运；又如 W1 母线故障，则

28、L1 停运。 3) 线路故障而断路器拒动，最多停二回进出线。例如 L2 线路故障，QF4 跳闸，而 - 7 - QF5 拒动，则由 QF6 跳闸，使 T2 停运。若 QF5 跳闸，QF4 拒动，扩大到 QF1、QF7 跳闸， 使 W1 母线停运，但不影响其他进出线运行。 4) 一台半断路器检修，另外一台断路器故障，由于采用交叉接线，一般情况只使二 回进出线停电。例如，当只有 T1、T2 两串时，QF2 检修，QF6 故障，QF3、QF5、QF9 跳闸， T2 和 L1 停运，但 T1 和 L2 仍继续运行，不会发生同名回路全部停运现象。 2.4 主接线方案的比较 为了确定出技术上合理，经济上可

29、行的最终方案，现将双母线四分段接线与一台半 断路器接线的优缺点进整理，并逐项比较，如表 2.1 所示。 表 2.1 双母线四分段接线与一台半断路器接线技术经济比较 双母线四分段接线 一台半断路器接线 可 靠 性 (1) 任何断路器检修，影响用户的供电； (2) 任何一台断路器检修和另一台断路器故障 或拒动时，切除两回以上的线路； (3) 任一母线故障，1/4 电源和负荷停电，分 段或母联断路器故障，有 1/2 电源和负荷停电 (1) 任何断路器检修，不影响用户的供电； (2) 任何一台断路器检修和另一台断路器故 障或拒动时，不切除两回以上的的线路； (3)任一段母线故障，不影响进出线的供电 灵

30、 活 性 (1) 不形成多环供电，一个回路由一台断路器 供电，调度较不方便； (2) 隔离开关作为操作电器，需要进行倒换操 作，易造成误操作； (3) 在没有旁路设施时，检修断路器，要向调 度部门报告； (4) 成对双回线路可能要交叉； (5) 扩建较方便 (1) 形成多环状供电，一个回路由两台断路 器供电，调度灵活，但增加了断路器维护工 作量； (2) 隔离开关只作为检修电器，不需要进行 倒换操作； (3) 检修断路器时，可任意停下检修； (4) 成对双回线路可按地理位置布置在不同 串上，减少交叉； (5) 扩建同样方便 经 济 性 (1) 进出线共 8 回及以下时，双母线四分段接 线较贵（

31、进出线 6 回时，共需 10 台断路器） ； (2) 占地面积较大 (1) 进出线共 9 回及以下时，一台半断路器 接线较经济（进出线 6 回时，共需 9 台断路 器） ； (2) 占地面积较小 2.5 主接线方案的确定 综上述分析，对大容量机组、超高压输电系统，无论什么原因，诸如断路器临时检 修、母线故障、人员误操作等造成线路或电源进线停用或发电机限制出力，均可能影响 几十万千瓦电力的生产，对系统将造成较大冲击，造成的损失将十分巨大。综合经济、 - 8 - 技术比较，一台半断路器接线的运行方式比较灵活性，供电可靠性更显突出，因而 500kV 电压母线最终采用一台半断路器接线。 第 3 章 厂

32、用电系统设计 3.1 厂用电接线的设计原则 厂用电接线是否合理，对保证厂用负荷的连续供电和发电厂安全经济运行至关重要。 由于厂用电负荷多、分布广、工作环境差和操作频繁等原因，厂用电事故在电厂事故中 占有很大比例。因此，必须对厂用电系统设计予以重视。 厂用电接线的设计原则主要有:厂用电接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使发 电厂主机安全运转；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；厂 用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷由本机组供电，这样，当厂用电系统发生故 障时，只影响一台发电机组的运行，缩小故障范围，接线也简单；设计时还应适当注意 其经济性和发展的可能性并积极慎重地采用新

33、技术、新设备，使厂用电接线具有可行性 和先进性；在设计厂用电接线时，还应对厂用电的电压等级、厂用电源及其引接和厂用 电接线形式等问题进行分析。 3.2 厂用电压等级的确定 容量为 600MW 及以上的机组，高压供电网络可采用 6kV 一级厂用电压或 3kV、10kV 两 级厂用电压，目前国内新建 600MW 机组电厂基本上采用 6kV 一级高压厂用电压；低压供 电网络通常为 0.4kV(380/220V)。 3.3 厂用电源的引接方式 3.3.1 厂用工作电源的引接 发电机与主变压器采用单元接线时，高压厂用工作电源从主变压器低压侧引接，供给 该机组的厂用负荷。而低压厂用工作电源，由高压厂用母线

34、通过低压厂用变压器引接。 3.3.2 备用/启动电源的引接 发电厂的厂用电源，必须供电可靠，且能满足各种工作状态的要求，除应具有正常的 工作电源外，还应设置备用电源、启动电源。一般电厂中，都以启动电源兼作备用电源。 600MW 大型机组通常采用 500KV 超高压接入系统，由于厂网分开等原因，机组的备用/启 动电源引接方式成为影响电气主接线的重要因素。目前主要有以下三种方案： - 9 - 1.从厂内 500kV 电压母线一级降压引接 机组采用 500kV 一级电压接入系统，备用/启动电源从厂内 500kV 母线一级降压方式 引接。此接线方式需采用 500/6kV 变压器设备，从 500kV 降

35、压至 6kV 的厂用高压电压等 级，直接与厂用配电装置连接。早期，由于 500/6kV 有载调压分裂变压器变比过大，而 容量较小，变压器的制造难度较大，但随着工程需求的增加，目前国内已有不少公司生 产出了这种变压器。所以，接线合理时应考虑选用。 2.从厂内 500kV 电压母线两级降压引接 此接线方式考虑设置 500/35110kV 变压器，将 500KV 降至 30110kV，厂内设置 35110kV 配电装置，机组备用电源从此配电装置引接。中间电压等级的选择，一般以 35kV 比较经济，且 35kV 配电装置可以选择 35kV 开关柜，设备布置也比较简单。 3.从电网 220kV 系统引接

36、专用线路 机组采用 500kV 一级电压接入系统，备用/启动电源从电网 220kV 引接。这是最直接、 简单的引接方式，采用此种方式，在目前厂网分开的前提下，主要考虑 220kV 线路引接 距离的经济性问题。 对厂内 500kV 系统主接线采用三列式布置的一台半断路器接线，如果从母线两级降 压引接，因两组母线距离较远，所采用的引接方式会使备用电源的可靠性降低；如果铺 设专用线路引接，因厂网相距 150 公里，建设资金和运行维护费用比较大。所以，综合 考技术经济的原因，在机组数量为两台时，选择从厂内 500kV 母线一级降压的引接方案 较为合理。 3.4 厂用电接线形式 发电厂厂用电系统接线通常

37、采用单母线分段接线，并多以成套配电装置接受和分配电 能。为了保证厂用电系统的供电可靠性和经济性，高压厂用母线均采取按锅炉分段的原 则，即将高压厂用母线按锅炉台数分成若干独立段，凡属同一台锅炉的厂用负荷均接在 同一段母线上，与锅炉同组的汽轮机的厂用负荷一般也接在该段母线上，而该段母线由 其对应的发电机组供电。低压厂用母线一般也采用按锅分段。 3.5 厂用高压变压器的选择 3.5.1 额定电压的确定 厂用变压器的额定电压应根据厂用电系统的电压等级和电源引接处的电压确定，变压 器一、二次额定电压必须与引接电源电压和厂用网络电压相一致。根据前面分析，厂用 工作变压器的额定电压选为 20/6kV，备用/

38、启动变压器的额定电压选为 500/6kV。 3.5.2 台数和型式的选择 - 10 - 1.厂用工作变压器 当机组容量增大至 600MW 及以上等级时，对于厂用工作变压器的设置有以下两种方 式： (1) 采用一台大容量分裂变压器。这种方式下由于变压器供给的短路电流也大，需 要将厂用电系统的断路器开断电流提高到 50A 及以上。 (2) 采用两台较小相同容量的分裂变压器。这种方式可降低厂用电系统的短路电流 水平以及每个低压绕组出口断路器的额定电流，提高厂用电源的运行可靠性。 目前，国内 600MW 机组的厂用高压工作电源，都采用了较小的两台同容量分裂变压 器并列运行的方式。由于厂用高压工作变压器

39、引至发电机出口，而机端电压又十分稳定， 所以可采用无载调压的方式。其接线组别选用 d，yn1,yn1 常规接线。 2.备用/启动变压器 由于每台 600MW 机组使用了两台高压厂用分裂变压器并列运行，将高压厂用母线分 成四段，因此需用两台备用变压器，而且是从 500kV 系统引接。为使提供的电压稳定， 可采用三绕组分裂式有载调压变压器。四个备用电源分别从其四个低压分裂绕组引接至 四段高压四段母线。考虑主变压器和高压厂用工作变压器的连接组别，保持高压厂用母 线和备用电源电压的相位一致，备用变压器接线组别采用 YN，yn0，yn0。这样当备用变 压器代替厂用高压变压器时，可以短时并列运行，避免厂用

40、电源的断电。 3.5.3 容量的选择 厂用变压器的容量必须满足厂用电负荷从电源获得足够的功率。因此，对厂用工作 变压器的容量应按厂用电高压计算负荷的 110%与厂用电低压计算负荷之和进行选择；而 厂用低压工作变压器的容量应留有 10%左右的裕度。厂用高压备用/启动变压器应与最大 一台厂用高压工作变压器的容量相同；厂用低压备用变压器的容量应与最大一台厂用低 压工作变压器容量相同。 对厂用高压分裂组变压器,其各绕组容量应按下式计算 计算负荷 (3.1)LHCSS1. 高压绕组 (3.2)tsr 低压绕组 (3.3)2 式中 厂用电高压计算负荷之和；HS 厂用电低压计算负荷之和；L 厂用变压器分裂绕

41、组计算负荷，kVA ；C 分裂绕组两分支重复计算负荷， kVA。r 3.5.4 电抗的选择 - 11 - 厂用工作变压器的电抗要求比一般电力变压器的电抗大，这是因为要限制变压器低 压侧的短路电流，否则将影响到电气设备的选择，一般要求电抗应大于 10%； 但是，电 抗过大又将影响厂用电动机的自启动。厂用工作变压器常采用分裂绕组变压器，正常工 作时，其电抗较小，可改善厂用电动机的自启动能力；而分裂绕组出口短路时，则电抗 较大，可有效地限制短路电流。 3.6 厂用电系统接线 3.6.1 高压厂用电接线 每台机组的厂用高压工作电源采用两台三绕组分裂式无载调压变压器，高压厂用母线 采用单母线四分段接线，

42、备用/启动电源共采用两台三绕组分裂式有载调压变压器，其低 压侧分别连接到各机组的四段厂用工作母线上,如图 3.1 所示。 6.3KV2B1厂6.3KV2A2厂 6.3KV2B2厂 6.3KV2A1厂 1A厂厂厂 1B厂厂厂 12厂厂厂11厂厂厂 1厂 厂厂厂 550KV 550W1厂厂550W2厂厂 6.3KV1B2厂6.3KV1A2厂6.3KV1B1厂6.3KV1A1厂 图 3.1 高压厂用电系统接线 3.6.2 低压厂用电接线 低压厂用电接线也采用单母线分段接线方式，如图 3.2 所示。分段断路器可以保证 低压厂用电源的互为备用，提高运行可靠性。正常运行时分段断路器断开，两半段低压 厂用母

43、线分别由各自的电源变压器供电，只有当其中一个电源断路器因变压器停运或其 他原因断开时，分段断路器才会合闸，由另一台变压器负担全部负荷。 - 12 - QFD1 QFD12 图 3.2 低压厂用电系统接 第 4 章 短路电流计算 4.1 短路电流计算的主要目的 电力系统短路电流计算的主要目的有: (1) 选择导体和电气设备； (2) 电气主接线的比较与选择； (3) 选择继电保护装置和整定计算； (4) 验算接地装置的接触电压和跨步电压； (5) 分析送电线路对通讯设施的影响。 本次设计，进行短路电流计算主要是为了导体和电气设备的选择。 4.2 一般规定 4.2.1 计算的假定条件 短路电流实用

44、计算中，作如下假设： (1) 正常工作时三相系统对称运行。 (2) 系统中所有发电机都在额定负荷下运行。 (3) 短路发生在短路电流最大的瞬间。 (4) 非无限大容量电源供电时，发电机的等值电抗为 。dX (5) 发电机电动势均采用次暂态电动势 ，且同相位。认为 在短路瞬间不变，即 EE 。0 E (7) 短路点以外的负荷可以去掉，当短路点附近有大容量电动机时，则要计及电动 机反馈电流的影响。 (8) 不考虑短路点的电弧阻抗。 (9) 忽略线路对地电容和变压器的励磁支路，计算 110kV 及以上高压电网时，忽略 线路电阻的影响，只计电抗。 4.2.2 接线方式 - 13 - 计算短路电流所用的

45、接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，即最大 运行方式。但不考虑在切换过程中可能短时并列运行的接线方式(如切换厂用变压器时的 短时并列)。对 3/2 接线主系统，最大运行方式应是将每一串中的 3 台断路器都投入工作。 4.2.3 短路类型 一般按三相短路计算。通常三相短路时的短路电流最大，若其他类型短路较三相短路 严重时，则应按最严重的情况计算。在本设计的电气主系统中，由于发电机出口采用分 相封闭母线，故障几率小，所以运行可靠性高,及不可能出现比三相短路更为严重的短路 类型，所以只需计算三相短路电流。 4.2.4 短路计算点 在计算电路图中，同电位各短路点的短路电流值均相等，但通过

46、各支路的短路电流 将随着短路点的位置不同而不同。校验电器和载流导体时，必须确定电气设备和载流导 体处于最严重情况的短路点，使通过的短路电流校验值为最大。例如：两侧均有电源的 断路器，如发电厂与系统相联系的出线断路器和发电机、变压器回路的断路器，应比较 断路器前、后短路时通过断路器的电流值，择其大者为计算短路点；母联断路器应考虑 当采用该断路器向备用母线充电时，备用母线故障流过该备用母线的全部短路电流；带 电抗器的出线回路由于干式电抗器工作可靠性较高，且断路器与电抗器间的连线很短， 故障几率小，电器一般可选电抗器后为计算短路点，这样出线可选用轻型断路器，以节 约投资。 当 6KV 厂用母线短路时

47、，如果高备变代替其中一台厂高变工作，流经厂高变和高备 变的短路电流，要经过计算才能比较大小。 综上述分析，计算电路图中的短路点可设置为四点，即母线、发电机出口、厂高变 分裂绕组一侧和高备变分裂绕组一侧。 4.2.5 短路电流计算方法 在工程设计中，短路电流计算均采用实用计算法，即在一定假设的条件下，计算出短 路电流的各个分量。 4.3 短路电流计算步骤 实用计算中，用运算曲线法计算短路电流的具体步骤： (1) 选择短路计算点； (2) 系统元件参数计算(标么制)，取基准容量 ，基准电压 (各级平均额BSnavBU - 14 - 定电压)，按平均额定电压之比计算元件电抗的标么值； (3) 对电动

48、势、负荷的简化，取各发电机次暂态电动势 ，电抗用次暂时态电10 E 抗 表示，略去非短路点的负荷，只计短路点附近大容量电动机的反馈电流；dX (4) 绘出等值网络，并将各元件电抗统一编号； (5) 网络化简，在离短路点的电气距离很近时，可将同一类型的发电机进行合并， 但无限大容量电源应单独考虑； (6) 求转移电抗 (分别是等值电源和无限大容量电源对短路点的转移电抗)；sknX、 (7) 求计算电抗 ，即将前面求出各等值电源的转移电抗按各相应等值电源的容量js 进行归算； (8) 由计算电抗分别查出 0、2、4s 时各等值电源供出的三相短路电流周期分量有效 值的标么值 ，由无限大容量电源供给的

49、三相短路电流不衰减，其周期分量有效值的标tnI 么值 ；sksX/1 (9) 计算短路电流周期分量有值 、 、 ；I24I (10) 计算短路的冲击电流 。sh 4.4 计算公式 4.4.1 元件参数计算 1.发电机 (4.1)GNBdSX“ 式中 发电机电抗标么值；GX 发电机次暂态电抗；“d 基准容量 (一般取 100 或 1000)， ；BS AMV 发电机的额定容量， 。NG 2.双绕组变压器 (4.2)NBkTSUX10% 式中 变压器电抗标么值；TX 变压器短路电压百分数或阻抗电压百分数，%；kU 变压器额定容量，MVA。NS 3.分裂绕组变压器 (4.3)NBTSUX10%221 式中 分裂变压器高压绕组与一个低压绕组间的电抗标么值；21TX - 15 - 分裂变压器半穿越电抗百分数，%；21