神华五彩湾2215;350MW热电厂电气部分设计毕业设计.doc

山西大学工程学院 毕业设计神华五彩湾2350MW热电厂电气部分设计毕业设计目 录第1章 前 言- 1 -第2章 电气主接线的选择- 2 -2.1 电气主接线的基本要求- 2 -2.2 可选方案的确定- 2 -2.2.1原始资料要求与分析- 3 -2.2.2各种主接线方案介绍和说明- 3 -2.3可选方案的分析- 5 -2.4最优方案的确定- 6 -第3章 主变压器选择- 7 -3.1 概述- 7 -3.2 主变压器的选择- 7 -3.2.1 变压器容量的选择- 7 -3.2.2 变压器相数的选择- 7 -3.2.3 变压器台数及绕组数的选择- 7 -3.2.4 变压器连接组别号的选择- 7 -3.2.5变压器调压方式的选择- 7 -第4章 厂用电接线及设计- 9 -4.1 概述- 9 -4.1.1 厂用电率- 9 -4.2 厂用电接线的设计原则和接线形式- 9 -4.2.1 对厂用电接线的要求- 9 -4.2.2 厂用电接线的设计原则- 10 -4.2.3 厂用电电压等级- 10 -4.2.4 厂用电中性点接地方式- 10 -4.2.5 厂用母线接线方式- 11 -4.3 厂用工作和备用电源的引接- 12 -4.3.1 工作电源- 12 -4.3.2 备用电源和启动电源- 12 -4.3.3 事故保安电源- 12 -4.4 厂用变压器容量的选择- 15 -4.4.1 厂用高压变的容量选择- 15 -4.4.2 厂用低压变的容量选择- 15 -4.5 电压调整- 16 -4.6 厂用电供电方式- 16 -4.7 电动机的自启动校验- 18 -4.7.1 电动机自启动校验的定义- 18 -4.7.2 电动机自启动的分类- 18 -4.7.3 电动机自启动校验- 21 -第5章 短路电流的计算- 30 -5.1 概述- 30 -5.1.1 短路计算基本假设- 30 -5.2 短路电流计算- 31 -第6章 电气设备选择- 42 -6.1 概述- 42 -6.2 最大工作电流的计算- 42 -6.3 断路器的选择- 43 -6.3.1 断路器的功能- 43 -6.3.2 断路器的种类- 43 -6.3.3 断路器的选择- 43 -6.3.4 断路器的校验- 44 -6.4 母线的选择- 44 -6.4.1机端封闭母线的选择- 44 -6.4.2汇流母线的选择- 45 -6.4.3引线的选择- 51 -6.5 隔离开关的选择- 51 -6.5.1隔离开关的主要用途- 51 -6.5.2隔离开关的种类- 51 -6.6 电流互感器的选择- 53 -6.6.1电流互感器的配置原则- 53 -6.6.2.电流互感器的选择- 53 -6.7 电压互感器的选择- 54 -6.7.1 电压互感器的分类- 54 -6.7.2 电压互感器的配置原则- 54 -6.7.3 电压互感器的选择- 55 -6.8避雷器的选择- 56 -6.8.1 避雷器的介绍- 56 -6.8.2避雷器的选择- 56 -6.9 发电厂低压电气设备选择- 57 -第7章 配电装置的设计- 59 -7.1 对配电装置的基本要求- 59 -7.2 配电装置的设计步骤- 59 -7.3 配电装置的型式选择- 59 -7.3.1型式选择- 59 -7.3.2布置选择- 60 -7.4 屋外配电装置最小安全净距的确定- 60 -7.5 通道和围栏- 61 -7.6 平面布置- 61 -第8章 防雷接地设计- 63 -8.1 概述- 63 -8.2防雷设计- 63 -8.2.1 避雷针的介绍- 63 -8.2.2 直击雷的保护范围和保护措施- 63 -8.2.3 避雷针的保护范围计算方法- 66 -8.3 接地设计- 70 -8.3.1 一般规定- 70 -8.3.2 接地范围- 71 -8.3.3 接地电阻值- 72 -第9章 继电保护以及自动装置- 74 -9.1 概述- 74 -9.2 发电机保护- 75 -9.2.1 发电机的故障和不正常运行状态- 75 -9.2.2 发电机的保护方式- 75 -9.2.3微机型发电机变压器组保护- 79 -9.3 母线保护- 79 -9.3.1 概述- 79 -9.3.2母线保护的分类- 80 -9.3.3保护原理说明- 81 -第10章 直流系统设计- 85 -10.1直流系统的接线形式以及运行方式- 85 -10.1.1蓄电池直流系统接线形式- 85 -10.1.2蓄电池组的运行方式- 88 -10.2 蓄电池的选择- 89 -10.2.1直流负荷的统计- 89 -10.2.2负荷分配- 91 -10.2.3事故负荷的计算时间- 92 -第11章 设计结果- 93 -第12章 设计总结- 94 -参考文献- 95 -外文资料译文- 103 -指导教师评语表- 107 - - 96 -第1章 前 言本设计为神华五彩湾2350MW热电厂电气部分初步设计。在设计过程，设计内容和深度，主要依据DLT54272009 火力发电厂初步设计文件内容深度规定中的相关内容实施，并编写了初步设计说明文件。设计过程中，为了尽量提高设计的精确性，严格按照相关技术标准以及规范执行。技术标准保证执行最新版本。各标准之间有矛盾时，按照较为严格的标准执行，包括但不限于下列标准：火力发电厂设计技术规程（DLT 5000-2000)火力发电厂厂用电设计技术规定(DLT 5153)导体和电器选择设计技术规定(SDGJ 14-86)高压配电装置设计技术规程(DLT5352)电力工程直流系统设计技术规程(DLT 5044) 继电保护和安全自动装置技术规程(GB-T 14285)交流电气装置的过电压保护和绝缘配合(DLT 620-1997) 交流电气装置的接地(DLT 621-1997)电力装置的继电保护及安全自动装置设计规范（GB50062）本设计一共分为12章：（1）前言；（2）电气主接线；（3）主变压器选择；（4）厂用电接线及设计；（5）短路电流计算；（6）电气设备选择；（7）配电装置的设计；（8）防雷接地设计；（9）继电保护以及自动装置；（10）直流系统设计；（11）设计结果；（12）设计总结。在设计过程中，对相关内容与本组同学以及其他组同学进行了讨论，并得到了指导老师的大力支持，在此，表示衷心的感谢。由于水平有限，设计中存在一些错误，希望广大同学老师指出。 第2章 电气主接线的选择2.1 电气主接线的基本要求 电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。主接线代表了发电厂或变电站高电压、大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。电气主接线设计的基本要求，概括地说应该包括可靠性、灵活性和经济性三方面。 （1）可靠性 主接线可靠性的基本要求通常包括以下几个方面：断路器检修时，不宜影响对系统供电；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，尽量减少停运出线回路数和停电时间，并能保证对全部1类及全部或大部分2类用户的供电；尽量避免发电厂或变电站全部停电的可能性；大型机组突然停运时，不应危及电力系统稳定运行。 （2）灵活性电气主接线应能适合各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面：操作的方便性。电气主接线应该在服从可靠性的基本要求条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不致在操作过程中出错。 调度的方便性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式。并且在发生事故时，要能尽快地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多的影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。 扩建的方便性。对将来要扩建的发电厂和变电站，其主接线必须具有扩建的方便性。尤其是火电厂和变电站，在设计主接线时应留有发展扩建的余地。 （3）经济性经济性主要从以下几个方面考虑。节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采用限制短路电流的措施，以节省开关电气数量、选用价廉的电气或轻型电器，以便降低投资。 占地面积少。主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积少；同时应注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。 电能损耗少。在发电厂或变电站中，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。2.2 可选方案的确定2.2.1原始资料要求与分析根据原始资料可得，该发电厂属于地区电厂，在本系统中处于较为重要的地位，接线可靠性处于主要考虑因素。该发电厂规划容量是2350MW，一期建成，故考虑主接线时可以不考虑下期扩建问题，不需要考虑工程的过度问题。本期220kV配电装置采用双母线接线，本期2回出线接入五彩湾220kV变电站，预留2回出线，预留2回远期起备变间隔。采用变压器中性点直接接地运行方式。2.2.2各种主接线方案介绍和说明由于原始资料要求厂用备用电源经本厂220kV母线引接，故本电厂应选用有母线的接线方式。随着我国六氟化硫断路器的制造水平的提高，现在我国的高压配电装置已经广泛采用，故我厂的高压配电装置的开关也采用六氟化硫断路器。根据DL5000-2000火力发电厂设计技术规程，13.2.11“当断路器为六氟化硫型时，不宜设旁路设施”，故我厂的高压配电装置不再考虑带有旁路的接线方案。根据电力工程电气设计手册电气一次部分：6220kV高压配电装置有母线的主接线形式有：单母线、单母线分段、双母线、双母线分段。（1）单母线接线优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。缺点：不够可靠灵活，任一元件故障或检修，均需使整个配电装置停电； 单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时间停电，再用隔离开关将故障母线段分开后才能恢复非故障段的供电。适用范围：610kV配电装置出线回路数不超过5回；3563kV配电装置出线回路数不超过3回；110220kV配电装置出现回路数不超过2回。（2）单母线分段接线优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：当一段母线或者母线隔离开关故障或者是检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需要向两个方向均衡扩建。适用范围：610kV配电装置出线回路数为6回及以上；3563kV配电装置出线回路数为48回时；110220kV配电装置出现回路数为34回。（3）双母线接线双母线的两组工作母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。由于母线继电保护的要求，一般某一回路固定与某一组母线连接，以固定连接方式运行。优点：供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关只停该回路。调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一母线上，能灵活的适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路停电。当有双架空线路，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会出现单母分段那样导致的出现交叉跨越。便于试验。当个别回路需要单独进行试验，可将该回路分开，单独接在一组母线上。缺点：增加一组母线和回路就需要增加一组母线隔离开关。当母线故障或检修时隔离开关作为倒闸操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需要在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。适用范围：610kV配电装置，当短路电流较大、出现需带电抗器时；3563kV配电装置出线回路数超过八回，或连接的电源较多、负荷较大时；110220kV配电装置出线回路数为5回及以上时；或当110220kV配电装置，在系统中居于重要地位，出线回路数为4回及以上时。（4）双母线分段接线当220kV进出线回路数甚多时，双母线需要分段，分段原则是：当进出线回路数为1014回时，在一组母线上用断路器分段；当进出线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段。在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器。为了限制220kV母线短路电流或满足系统解列运行要求，可根据需要将母线分段。2.3可选方案的分析根据原始资料分析和各个主接线形式的优缺点和适用范围叙述，可以确定只有单母分段和双母线接线可以作为可选方案。分别如图： 单母线分段接线双母线接线 对两个可选方案进行分析，以确定最终的主接线方案。（1）可靠性分析两种接线方案：在断路器可靠性方面，由于六氟化硫断路器的使用，使得断路器的可靠性大大提高，并且断路器的检修周期很长，可以长达20年之久，故两种接线方案在断路器可靠性方面没有没有太大差别。在一段母线故障或者检修的情况下，对于单母线分段接线方案来说，将会有一台发电机退出，系统方面也不允许出现这种情况；同时，将会减少电厂的发电量，对于电厂来说是一种损失。而对于双母线接线来说，在这种情况下，可以通过倒闸操作，保证供电的连续性和可靠性。所以，单母线分段接线在供电的可靠性方面不如双母线接线，同时也无法满足系统对于供电连续可靠性的要求。（2）灵活性分析两种接线方案。由两种接线方案的特点，可以明显的知道，双母线接线的灵活性是优于单母线分段接线方案的。（3）经济性分析两种接线方案单母线接线在断路器的数量方面，与双母线接线方案是一样的，隔离开关的数量是双母线接线形式明显多于单母线分段接线形式。很明显，在一次投资方面，单母线分段接线的投资比双母线接线方案要稍微省一些。综上所述：单母线分段接线方案在可靠性上不如双母线好，同时也无法满足系统的要求，由于可靠性是居于首要地位的，所以不满足系统要求的方案不能选。故本电厂高压配电装置接线设计最终选择双母线接线方案。2.4最优方案的确定根据电力工程电气设计手册电气一次部分第二章第四节：大型电厂的电气主接线的相关描述：“200MW以及上大机组一般都采用与双绕组变压器组成单元接线而不是与三绕组变压器组成单元接线”的表述，结合本电厂的实际情况，本电厂采用发电机变压器单元接线。根据火力发电厂设计技术规程（DL50002000)的相关规定，结合本电厂的原始资料，最终确定我厂的主接线为：两台350MW发电机与主变压器连接成发电机变压器单元接线，中间不设置断路器，只留有可拆连接点；将变压器接入本电厂的220kV高压配电装置，本电厂的高压配电装置采用双母线接线。第3章 主变压器选择3.1 概述在发电厂中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。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。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统5-10年发展规划，输送功率大小，馈线回路数，电压等级等因素，进行综合分析和合理选择。3.2 主变压器的选择3.2.1 变压器容量的选择查询火力发电厂设计技术规程（DL50002000)13.1.5可知:容量为200MW及以上的发电机与主变压器为单元连接时，该变压器的容量可按发电机的最大连续容量扣除一台厂用工作变压器的计算负荷和变压器绕组的平均温升在标准环境温度或冷却水温度下不超过65的条件进行选择。根据原始资料可知：该电厂的单机额定功率为300MW，最大连续容量为321MW，发电机与变压器系用单元接线。本电厂厂用电率约为8。 故主变容量不应小于：S=367（1-8）0.85=397MVA3.2.2 变压器相数的选择根据火力发电厂设计技术规程（DL50002000)13.1.3：“容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器，若不受运输条件的限制，应采用三相变压器；”所以，本电厂的主变选择三相变压器。3.2.3 变压器台数及绕组数的选择本厂采用主接线方案为发电机变压器单元接线，根据电力工程电气设计手册电气一次部分相关内容，我厂变压器为双绕组变压器两台。3.2.4 变压器连接组别号的选择根据电力系统的要求，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，根据以上变压器绕组连接方式的原则，本设计中主变压器组别选用YN,d11常规接线。3.2.5变压器调压方式的选择为了保证发电厂的供电质量，电压必须维持在允许范围内。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，实现电压调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无励磁调压。另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30%。其结构较复杂，价格较贵，只在以下情况下予以选用：（1）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;（2）接于时而为送端，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。而本设计发电厂为地区性电厂，负荷变化不大，潮流方向固定，一直处于送端，固采用较便宜的无励磁调压。3.2.6变压器冷却方式的选择 电力变压器的冷却随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。通常依靠装在变压器油箱上的片状或管形辐射式冷却器及电动机风扇散发热量的自然风冷却及强迫风冷却，适用于中、小型变压器；大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却。本设计变压器额度容量为400000KVA，容量较大，故采用强迫油循环风冷却。综上所述，查电力工程电气设备手册，选用型号为SFP-400000/220的变压器，其技术参数如表3-1。表3-1主变压器参数容量电压连接方式Us调压方式最高最低400000KVA24222.520KVYNd1114无励磁调压第4章 厂用电接线及设计4.1 概述 厂用电在启动、运转、停役、检修过程中，有大量以电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备（如锅炉、汽轮机或水轮机、发电机等)和输煤、碎煤、除灰、除尘及水处理的正常运行。这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明等用电设备都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。4.1.1 厂用电率厂用电的电量,大都由发电厂本身供给.其耗电量与电厂类型、机械化和自动化程度、燃料种类及燃烧方式、蒸汽参数等因素有关。厂用电耗电量占同一时期内全厂总发电量的百分数，称为厂用电率。厂用电率是发电厂运行的主要经济指标之一。一般凝汽式火电厂的厂用电率58，热电厂为810，水电厂为0.51.0。本设计中厂用电率为8%。厂用电率可计算为:式中：为某一时期的厂用电率（%）；为厂用电耗电量（）；为同一时期（如一天、一月或一年等）内全厂总发电量（）。 4.2 厂用电接线的设计原则和接线形式4.2.1 对厂用电接线的要求厂用电设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用成熟的新技术和新设备，使设计达到经济合理、技术先进，保证机组安全、经济地运行。厂用电接线应该满足下列要求：（1）供电可靠，运行灵活。厂用负荷的供电除了正常情况下有可靠的工作电源外，还应保证异常或事故情况下有可靠的备用电源，并可实现自动切换。另外，由于厂用电系统负荷种类复杂、供电回路多，电压变化频繁，波动大，运行方式的变化多样，要求无论在正常、事故、检修以及机组启停情况下均能灵活地调整运行方式，可靠、不间断地实现厂用负荷的供电。（2）各机组的厂用电系统应该是独立的。特别是200MW以上的大机组，应该做到这一点。一台机组的故障停运或其辅机的电气故障，不影响到另一台机组的正常运行，并能在短时间内恢复本机组的运行。（3）充分考虑机组起动和停运过程中的供电要求。议案均要求配备可靠的启动备用电源。在机组起动停运和事故时的切换操作要少，并能与工作电源短时并列。（4）充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式。特别要注意对公用负荷供电的影响，要便于过渡，尽量减少改变接线和更换设置。（5）200MW及以上机组应设置足够的交流事故保安电源。当全厂停电时，可以快速启动和自动投入，向保安负荷供电。还要设置电能质量指标合格的交流不间断供电装置，保证不允许间断供电的热工负荷的用电。4.2.2 厂用电接线的设计原则厂用电接线的设计原则与主接线的设计原则基本相同，主要有：（1）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行运转;（2）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；（3）厂用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷有本机组供电，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；（4）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技术、新设备，使厂用电接线具有可行性和先进性；（5）在设计厂用电接线时，还应对厂用电的电压等级、中性点接触方式、厂用电源及其引接和厂用电接线形式等问题进行分析和论证。4.2.3 厂用电电压等级厂用电的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供电网络等因素，相互配合，经过技术经济综合比较后确定的。根据火力发电厂厂用电设计技术规定（DL/T51532002)4.1.1查得： 发电厂可采用3kV，6kV,10KV作为高压厂用电的电压。容量为600MW及以下的机组，发电机电压为10.5kV时，可采用3kV（或10kV）；发电机电压为6.3kV时，可采用6kV；容量为125MW300MW级的机组，宜采用6kV；容量为600MW及以上的机组，可根据工程具体条件采用6kV 1级或3kV，10kV 2级高压厂用电压。本设计中发电机容量为300MW，根据规定要求，设计中采用高压厂用电电压为6kv，低压厂用电电压为380V。4.2.4 厂用电中性点接地方式 根据火力发电厂厂用电设计技术规定（DL/T51532002)4.2.1当高压厂用电系统的接地电容电流小于或等于A 时，其中性点宜采用高电阻接地方式，也可采用不接地方式； 当接地电容电流大于7A时，其中性点宜采用低电阻接地方式，也可采用不接地方式。并根据电力工程电气设计手册电气一次部分第三章相关内容以及典型设计案例，由于高压厂用电系统的中性点不接地方式在我国火力发电机组中广泛应用，具有成熟的运行经验，故本厂厂用电高压系统中性点采用不接地方式。根据火力发电厂厂用电设计技术规定（DL/T51532002)4.2.2主厂房内的低压厂用电系统宜采用三相三线制，中性点经高电阻接地的方式，也可采用动力与照明共用的三相四线制中性线直接接地的方式。故我厂按照规定执行。主厂房内动力厂用电系统采用三相三线制经高阻接地；照明独立使用三相四线制供电方式，中性点直接接地。4.2.5 厂用母线接线方式厂用电接线方式合理与否，对机、炉、电和辅机 以及整个发电厂的运行可靠性有很大影响。厂用电接线应保证厂用供电的连续性，使发电机能安全满发，并满足运行安全可靠、灵活方便等要求。发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线分段接线形式，并多以成套配电装置接收和分配电能。火电厂的厂用电负荷容量较大，分布面较广，尤以锅炉的辅助机械设备耗电量大，如吸风机、送风机、排粉机、磨煤机、给粉机、电动给水泵等大型设备，其用电量约占厂用电量的60%以上。根据火力发电厂厂用电设计技术规定（DL/T51532002)查得：（1）高压厂用母线应采用单母线接线。锅炉容量为400t/h以下时，每台锅炉可由1段母线供电；锅炉容量为400t/h及以上时，每台锅炉每一级高压厂用电压应不少于2段，并将双套辅机的电动机分接在两段母线上，2段母线可由1台变压器供电。对脱硫负荷可根据工艺流程及工程具体情况接入工作段母线、公用段母线或设立专用的脱硫段母线。 （2）低压厂用母线也应采用单母线接线。锅炉容量为220t/h级，且在母线上接有机炉的类负荷时，宜按炉或机对应分段；锅炉容量为400t/h670t/h级时，每台锅炉可由2段母线供电， 并将双套辅机的电动机分接在2段母线上，两段母线可由1台变压器供电；锅炉容量为1000t/h级及以上时，每台锅炉应设置2段及以上母线。 （3）容量为200MW及以上的机组，如公用负荷较多、容量较大、采用组合供电方式合理时，可设立高压公用母线段，但应保证重要公用负荷的供电可靠性。 （4）独立供电的主厂房照明母线应采用单母线接线。容量为200MW及以上的机组，每个单元机组可设1台照明变压器，当设有检修变压器时可从检修变压器取得备用电源，也可采用2台机组互为备用的方式。照明母线的电源进线上宜装设分级补偿的有载自动调压器，使照明母线的电压自动调整在380/220V的05%以内。根据以上规定，并为了保证厂用电系统的供电可靠性和经济性，高压厂用母线均按锅炉分段的原则，全厂公用负荷，根据负荷功率及可靠性的要求，分别接到各段母线上，各段母线上的负荷应尽可能均匀分配。低压厂用母线也按锅炉分段，电源由相应的高压厂用母线供电。厂用电各级电压均采用单母线分段（按锅炉分段）接线形式，具体用下列特点： 若某一段母线发生故障，只能影响其对应的一台锅炉的运行，使事故影响范围局限在一机一炉；厂用电系统发生短路时，短路电流较小，有利于电气设备的选择；将同一机炉的厂用电负荷接在同一段母线上，便于运行管理合安排检修。4.3 厂用工作和备用电源的引接4.3.1 工作电源发电厂的厂用工作电源，是保证正常运行的基本电源。通常，工作电源应不少于两个。根据火力发电厂厂用电设计技术规定（DL/T51532002)4.4.5规定：200MW、300MW机组的高压厂用工作电源宜采用1台分裂变压器，600MW机组的高压厂用工作电源可采用一台或两台变压器。根据火力发电厂厂用电设计技术规定（DL/T51532002)4.4.2规定 当厂用分支线采用分相封闭母线时，在该分支线上不应装设断路器和隔离开关，但应有可拆连接片。 根据火力发电厂厂用电设计技术规定（DL/T51532002)4.4.4规定：按炉分段的低压厂用母线，其工作变压器应由对应的高压厂用母线段供电。综上所述：本设计中采用厂用工作电源采用一台分裂变压器，高压侧接于发电机出口，并且各支路采用全连式离相封闭母线；低压侧接于厂用6kV母线，从工作变低压侧开始，到厂用母线，采用共箱封闭母线。低压厂用电源由对应高压母线通过低压厂用变压器引接，采用电缆。4.3.2 备用电源和启动电源 根据火力发电厂厂用电设计技术规定（DL/T51532002)4.5.2规定：全厂应设置可靠的高压厂用备用或启动/备用电源。200MW及以上机组的高压厂用启动/备用变压器，主要作为机组起动或停机的电源， 兼作厂用备用电源。火力发电厂厂用电设计技术规定（DL/T51532002)4.5.3规定：容量为200MW300MW的机组，每两台机组可设1台(组)高压厂用起动/备用变压器。备用电源的引接，按照初始资料规定，我厂备用电源从本电厂220kV母线引接。根据电力工程电气设计手册电气一次部分以及相关典型设计案例，结合本厂情况，我厂低压厂用的机炉变和电除尘变均采用暗备用方式，其他变压器采用明备用方式。根据火力发电厂厂用电设计技术规定（DL/T51532002)规定：容量为300MW及以上的机组，每台机组宜设1台低压厂用备用变压器。综上所述：我厂高压备用变设置一台，从我厂高压220千伏高压母线引接，采用低压分裂变；我厂低压厂用备用，采用明备用和暗备用结合的方式，设置明备用变压器两台，各机一台，其中机炉变和电除尘变采用暗备用方式。4.3.3 事故保安电源 根据火力发电厂厂用电设计技术规定（DL/T51532002)4.6规定：容量为200MW及以上的机组，应设置交流保安电源。交流保安电源宜采用自动快速起动的柴油发电机组，按允许加负荷的程序，分批投入保安负荷。交流保安电源的电压和中性点的接地方式宜与低压厂用电系统一致。每两台200MW机组宜设置1台柴油发电机组，每台300MW或600MW机组宜设置一台柴油发电机组。交流保安母线段应采用单母线接线，按机组分段分别供给本机组的交流保安负荷。正常运行时保安母线段应由本机组的低压明或暗备用动力中心供电，当确认本机组动力中心真正失电后应能切换到交流保安电源供电。当机组采用计算机监控时，应设置交流不停电电源。交流不停电电源宜采用静态逆变装置，不宜再设备用。不停电母线段应采用单母线接线，按机组分段，分别供给本机组的不停电负荷。为了保证不停电负荷供电的连续性和测量的正确性，正常情况下，不停电母线段应由不停电电源供电。当不停电电源发生故障时，应自动切换到本机组的交流保安母线段供电，在切换时交流侧的断电时间应不大于5ms。根据电力工程电气设计手册电气一次部分第十四章关于典型机组交流保安负荷统计设置我厂交流保安负荷。交流事故保安负荷的分类：旋转电机负荷和静止负荷。交流保安电源的接线方式，采用典型设计方案。其接线方式如下：根据我厂实际情况，结合规定，我厂采用柴油发电机组作为事故保安电源，总共设柴油发电机组两台，分别对应两台发电机机组。我厂设交流不停电电源。根据电力工程电气设计手册电气一次部分地十四章的相关内容，我厂的交流不停电电源采用可控硅逆变器的不停电电源设备。采用青岛整流器厂生产的系列可控硅不停电电源设备。其参数如下：其接线方案采用双套设备运行，接线图如下：4.4 厂用变压器容量的选择4.4.1 厂用高压变的容量选择由于本厂的高压厂用工作变压器采用的是低压分裂变，参考电力工程电气设计手册电气一次部分第七章的相关内容，分裂绕组变压器分裂绕组容量满足下式：,，高压绕组满足 .这些式中，是厂用变压器高压绕组额定容量（kVA)，是厂用变压器分裂绕组容量（kVA），是厂用变压器分裂绕组计算负荷（kVA），是高压电动机计算负荷之和，是低压厂用计算负荷之和，分裂绕组两分支计算负荷之和（kVA），是分裂绕组两分支重复计算负荷（kVA）。对于本厂起动备用变压器的容量的选择，由于本厂的高压起动备用变压器是不带公用负荷的，所以没有本段负荷。故本厂的高压起动备用变压器的容量与一台最大容量的高厂变一样就可以，由于本厂两台高厂变容量一样，故本厂的高压起动备用变压器的容量与高厂变的容量选择一致。根据负荷计算结果，厂用高压变压器选择按照电力工程电气设备手册具体选择型号如下：型号额定容量额定电压（kV）空载电流（%）空载损耗（kW）阻抗电压（%）分裂系数连接组号SFF7-40000/2040000/220000kVA高压低压0.23184.3全穿越半穿越3.96Yn，d11-d112022.5%6.36.36.7612.71SFPFZL-40000/22040000/220000kVA22081.5%6.36.31446.75253.78Yn，d11-d114.4.2 厂用低压变的容量选择 根据火力发电厂厂用电设计技术规定（DL/T51532002)规定，厂用低压变采用干式变压器，为SC9系列变压器， 容量根据负荷统计的容量选择。4.5 电压调整由于各设备需要一个稳定的电压，以便正常工作。故需要在负荷波动等情况下，保持电压的相对稳定。为此，根据火力发电厂厂用电设计技术规定（DL/T51532002)5.3规定，结合本厂实际情况，我厂高厂变采用无励磁变压器就能满足电压调整的要求，而高压起动备用变压器采用有载调压变压器，以便满足电压调整要求。4.6 厂用电供电方式火力发电厂厂用电设计技术规定（DL/T51532002)的相关规定，我厂的厂用电供电方式如下：（1） 锅炉和汽轮发电机组用的电动机分别连接到与其相应的高压和低压厂用母线段上。（2） 每炉有2段厂用母线，将双套辅机分接在2段母线上。（3） 无公用母线段，全厂公用性负荷应根据负荷容量和对供电可靠性的要求，分别接在各段厂用母线上，适当集中。（4） 主厂房附近的高压厂用电动机和低压厂用变压器由主厂房内的母线单独供电。（5） 对远离主厂房的高压电动机，当系单元机组单独使用时，应接自本机组的高压厂用工作母线段。（6） 在负荷中心设置配电装置，从不同机组的高压厂用工作母线段或从带公用负荷的高压厂用起动/备用变压器引接2回或2回以上线路作为工作电源和备用电源。（7） 中央水泵房的供电方式 单元制机组独用的各电动机直接由主厂房内各机组厂用母线段单独供电。（8） 主厂房内低压电动机的供电方式，采用明(专用)备用动力中心(PC)和电动机控制中心(MCC)的供电方式： 类电动机和75kW及以上的、类电动机，宜由动力中心直接供电。 容量为75kW以下的、类电动机，宜由电动机控制中心供电。 容量为5.5kW及以下的类电动机，如有2台，且互为备用时。可以由动力中心不同母线段上供电的电动机控制中心供电。 电动机控制中心上接有类负荷时，应采用双电源供电(手动切换)；当仅接有类负荷时，可采用单电源供电。 （9）主厂房以外低压电动机的供电方式： 对于输煤、除灰、化学水处理、油泵房和电气除尘等车间，其负荷中心离主厂房较远、且容量较大，单独装设变压器供电，根据负荷的重要性，装设备用电源的自动或手动投入装置。对容量不大，离主厂房较近的负荷，由主厂房内动力中心(PC)或电动机控制中心(MCC)直接供电。 对于380V深井水泵电动机群，采用变压器电动机组支接在高压专用架空线路上的方式供电。 （10）给粉电动机的供电方式： 每炉设置2个独立的配电箱。 给粉配电箱上电源开关采用交流接触器，操作和自动切换接线应采用本身的380V交流电源，从电源开关的上端支接。 给粉电动机回路的交流接触器采用简单的通、断二态开关。以便电源恢复时，给粉电动机的交流接触器能可靠吸合。 给粉电动机的同步操作器电源接于相应的给粉配电箱母线上。给粉电动机的调速控制器电接于本电机的供电回路上。 （11）热工配电箱的供电方式： 每台机炉的热工配电箱各由两路380V电源供电，其中一路应由动力中心引接，另一路应由交流保安母线段上引接。 由于低压厂用电系统中性点为非直接接地方式，在热控配电箱上装设隔离变压器，二次侧中性点直接接地。 （12）主厂房正常照明的供电方式： 正常照明由高压厂用电系统引接的照明变压器(二次侧应为380/220V中性点直接接地)供电。 (13) 低压检修供电网络 发电厂应设置固定的交流低压检修供电网络，并在各检修现场装设检修电源箱，供电焊机、电动工具和试验设备等使用。检修电源的容量应按电焊机的负荷确定。 检修网络采用单电源分组支接的供电接线，其接线原则如下： 在主厂房内，由对应的动力中心引接。由于380V厂用电为三相三线制，在检修配电箱内装设380/220V变压器，用于供给220V检修用电。 主厂房以外的检修配电箱由就近的配电盘引接。 在主厂房内的检修配电箱中，其回路数不少于4回，箱内装设封闭的开关、插座及易于更换的熔断器。检修网络应装设漏电保护。4.7 电动机的自启动校验4.7.1 电动机自启动校验的定义厂用电系统中运行的电动机，当突然断开电源或厂用电压降低时，电动机转速就会下降，甚至会停止运行，这一转速下降的过程称为惰行。若电动机失去电压以后，不与电源断开，在很短的时间（一般在0.5-1.5s）内，厂用电压又恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时，电动机惰行尚未结束，又自动启动恢复到稳定状态运行，这一过程称为电动机的自启动。若参加自启动的电动机数量多、容量大时，启动电流过大，可能会使厂用母线及厂用电网络电压下降，甚至引起电动机过热，将危及电动机的安全以及厂用电网络的稳定运行，因此必须进行电动机自启动校验。若经校验不能自启动时，应采取响应的措施。4.7.2 电动机自启动的分类 根据运行状态，自启动分为三类： （1）失压自启动。运行中突然出现事故，厂用电压降低，当事故消除、电压恢复时形成的自启动。 (2)空载自启动。备用电源处于空载状态时，自动投入失去电源的工作母线的工作母线段时形成的自启动。 （3）带负荷自启动。备用电源已带一部分负荷，又自动投入失去电源的工作母线段时形成的自启动。 （4）厂用工作电源一般仅考虑失压自启动，而厂用备用电源或启动电源则需考虑失压自启动、空载自启动及带负荷自启动等三种方式。为了叙述方便，假设异步电动机的转矩、额定转矩和最大转矩分别用、和表示，机械负荷转矩用、和表示，机械负荷转矩表示，均为归算到基准值得标幺值。图4-1 异步电动机转矩与电压、转速的关系异步电动机得转矩与电压成正比。一般电动机在额定电压下运行时，其最大转矩约为额定转矩的2倍，如图4-1.随着电压下降，电动机转矩急剧下降。当电压下降到某一数值时，如下降到70%，那么它的最大转矩相应的变为。若电动机已带有额定负载转矩，则此时剩余转矩变为负值，电动机受到制动开始惰行，最终可能停止运转。出现惰行的电动压称为临界电压，这时电动机最大化转矩恰好等于机械负载转矩，根据式中：电动机在额定电压 临界电压标幺值由于异步电动机最大转矩为1.8-2.4，所以临界电压为0.64-0.75，即电压降低到额定值的64%-75%，电动机就开始惰行。为使厂用电系统稳定运行，规定电动机正常启动时，厂用母线电压的最低允许值为额定电压的80%；电动机端电压最低值为额定电压的70%。但是，自启动时，有成组电动机的启动，被拖动设备飞轮转矩很大，具有惯性。当电压降低后，电磁转矩立即下降，而机械转速由于惯性造成的时延，在短时内几乎无大变化。为了保证厂用负荷自启动且考虑到机械的因数，规定厂用母线电压在电动机自起动时，应不低于表4.1所示的数值。表4.1 电动机自启动要求厂用母线最低电压名称类型自启动电压为额定压的百分值（%）厂用高压母线高温高压电场65-70（1）中压电厂60-75（1）厂用低压母线由低压母线单独供电电动机自启动60由低压母线和高压母线串接供电电动机自起动55（1） 对于厂用高压母线失压或空载自启动时取上线值，带负荷自启动时取下限值。4.7.3 电动机自启动校验电动机自启动校验可分为电压校验和容量校验。而电压校验又分为两种情况；一是单台电动机自启动或成组电动机自启动母线电压校验；二是电动机经厂用高压变压器和低压变压器串联自启动母线电压校验。 （1）电压校验（a）（b）单台电动机自启动或成组电动机自启动母线电压校验。如图4-2(a)所示为一组电动机经厂用高压变压器自启动接线及等值电路。假设成组电动机在电压消失或下降后全部处于制动状态，当恢复供电后同时开始启动。如果忽略变压器供电的电源视为无穷大电源，即电源母线电压。以变压器容量为基准值，个元件参数用标幺值表示，由图（b）可得变压关系。 图4-2 厂用电动机自启动接线及等值电路 (4-1) (4-2)参加自启动电动机的启动电流标幺值总和；电源母线电压标幺值，一般采用经电抗器供厂用电是取1，采用无激磁调压变压器取1.05，采用有载调压变压器时取1.1；厂用电变压器或电抗器的电抗标幺值；参加自启动电动机的等值电抗标幺值。电动机自启动开始瞬间