2×600MW发电厂电气部分（励磁系统）.doc

引言随着高速发展的现代社会,电力工业在国民经济中的作用已为人所共知,它不仅全面的影响国民经济其他部门的发展,同时也极大的影响人民的物质与文化水平的提高，影响整个社会的进步,其中发电厂在电力系统中起着重要的作用。由于600MW发电机组具有容量大、参数高、能耗低、可靠性高、对环境污染小等特点，在我国电力工业技术政策及电力工业装备政策中选定了在火电技术方面的发展重点包含了600MW机组的开发研究和积极推动其应用。可以预料，今后在全国电力系统内将会有更多的600MW级发电机组投入电网运行。为适应这一形式发展的需要，此次我们选择设计600MW级发电机组。本次设计历时三个多月,其中涉及到发电厂电气部分、电力系统暂态分析、电力系统稳态分析、电力系统继电保护等多门课知识。本次设计的主要内容包括：发电厂电气主接线设计、发电厂厂用电设计、主要电气设备选择及校验（包括母线、封闭母线、架空线、SF6断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器）、600MW发电机组励磁系统设计。此外，还有一篇约3000多字的外文翻译。第一章 电气主接线设计1. 1 发电厂类型1.1.1 火力发电厂这是指用煤（包括用油和天然气）为燃料的发电厂。火力发电厂的原动机，大都为气轮机，也有个别地方采用柴油机和燃气轮机。火力发电厂又可分为： 凝汽式火电厂 锅炉产生蒸汽，送到汽轮机，带动发电机发出电能。已作过功的蒸汽，排入凝汽器中冷却成水，又重新送回锅炉。在凝汽器中，大量的热量被循环水带走，所以凝汽式火电厂的效率较低，只有30% 40%。凝汽式火电厂，通常简称火电厂。 热电厂 热电厂与凝汽式火电厂不同之处在于：汽轮机中一部分作过功的蒸汽，从中间段抽出供给热用户，或经热交换将水加热后，再把热水供给用户。这样，可减少被循环水带走的热量损失，现代热电厂的效率高达60% 70%。(2) 水力发电厂水力发电厂把水的位能和动能转变成电能，通常简称水电厂或水电站。根据水利枢纽布置的不同，水电厂又可分为堤坝式、引水式等。(3) 核电厂核电厂是利用核裂变能转化为热能，再按火电厂的发电方式，将热能转换为电能，它的原子核反应堆相当于锅炉。(4) 其它发电方式 利用其它一次能源发电的，尚有风力发电、潮汐发电、地热发电、太阳能发电等。此外，还有直接将热能转换成电能的磁、流体发电等。本发电厂简介本厂属于大型凝汽式火力发电厂，规划容量4600MW，一期工程建设两台600MW燃煤机组，利用内蒙古地区丰富的煤炭资源，并且装设最先进的除尘设备，做到保护环境的要求。电气主接线采用一台半断路器接线，具有很高的可靠性和灵活性。该接线方式是目前国内外大型发电厂所广泛采用的接线方式。第一期工程500KV的一台半断路器接线有两个完全串，出线有两回，进出线采用交叉布置方式，具有较高的可靠性。发电机采用三相交流隐极式发电机，冷却方式为水氢氢冷，额定功率600MW，出口电压20KV。主变压器采用三台单相变压器组成一台三相变压器运行，主变与发电机组成单元接线，接入500KV升压站。1.2 厂用电气设备简述 为满足生产需要，发电厂中安装有各种电气设备。通常把生产和分配电能的设备，如发电机、变压器和断路器等称为一次设备。它们包括：（1）生产和转换电能的设备 如发电机将机械能转换成电能，电动机将电能转换成机械能，变压器将电压升高或降低，以满足输配电需要。这些都是发电厂中最主要的设备。（2）接通或断开电路的开关电器 例如：断路器、隔离开关、熔断器、接触器之类，它们用语正常或事故时，将电路闭合或断开。（3）限制故障电流和防御过电压的电器 例如：限制短路电流的电抗器和防御过电压的避雷器等。（4）接地装置 无论是电力系统中性点的工作接地或是保护人身安全的保护接地，均同埋入地中的接地装置相连。（5）载流导体 如裸导体、电缆等，它们按设计的要求，将有关电气设备连接起来。另外，还有一些设备是对上述一次设备进行测量、控制、监视和保护用的，故称为二次设备。它们包括：（1）仪用互感器 如电压互感器和电流互感器，可将电路中的电压或电流降至较低值，供给仪表和保护装置使用。（2）测量表计 如电压表、电流表、功率因数表等，用于测量电路中的参量值。（3）继电保护及自动装置 这些装置能迅速反应不正常情况并进行监控和调节，例如：作用于断路器跳闸，将故障切除。（4）直流电源设备 包括直流发电机组、蓄电池等，供给保护和事故照明的直流用电。 1.3 电气主接线设计的要求发电厂电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。由于电能生产的特点是：发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。1.3.1主接线设计依据(1) 发电厂、变电所 在电力系统的地位和作用。(2) 发电厂、变电所的分期和最终建设规模。(3) 负荷大小的重要性。(4) 系统备用容量的大小。(5) 系统对电气主接线提供的具体资料。 1.3.2主接线设计的基本要求(1) 可靠性发电厂、变电所在电力系统中的作用和地位及接入电力系统的方式 发电厂、变电所运行方式及负荷性质。设备的可靠程度直接影响着主接线的可靠性。应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性分析。(2) 灵活性调度时，可以灵活的投入和切除发电机、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下系统的调度要求。检修时，可以方便的停运断路器、母线及继电保护设备，运行安全检修而不至于影响电力网的运行和对用户的供电。扩建时，可以容易的从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时最短时间的情况下，投入新装机组，变压器和线路不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最小。(3) 经济性投资省 主接线应简单清晰，以节省开关电器数量，降低投资；要适当采用限制短路电流的措施。以便选择廉价的电器或轻型电器；二次控制保护方式不应过于复杂，以利于运行和节约二次设备及电缆的投资。占地面积少 主接线设计要为配电装置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积减少，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 在发电厂或变电所中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器，应经济合理选择变压器，容量和台数尽量避免两次变压而增加电能损耗。1.4 主接线方式的确定原则及本厂的设计1.4.1主接线方式的确定原则大型发电厂（总容量1000MW及以上，单机容量200MW以上），一般距负荷中心较远，电能需用较高压输送，故宜采用简单可靠的单元接线方式，直接接入高压或超高压系统。中型发电厂（总容量2001000MW、单机50200MW）和小型发电厂（总容量200MW以下、单机50MW以下），一般靠近负荷中心，常带有610KV电压级的近区负荷，同时升压送往较远用户或与系统连接。发电机电压超过10KV时，一般不设机压母线而以升高电压直接供电。全厂电压等级不宜超过三级。采用扩大单元接线时，组合容量一般不超过系统容量的810%。对于6220KV电压配电装置的接线，一般分为两大类：其一为母线类，包括单母线、单母线分段、双母线、双母线分段和增设旁路母线的接线方式；其二为无母线类，包括单元接线、桥形接线和多角形接线等。应视电压等级和出线回数，酌情选用。对于330 500KV超高压配电装置接线，首先要满足可靠性准则的要求。常用的接线有：3 5角形接线、一台半断路器接线、双母线多分段接线、变压器母线接线、环形母线多分段接线及断路器接线。1.4.2 本厂设计方案的介绍（1）方案一（一台半断路器接线）方案一的电气主接线图如图2-1所示。本厂为500KV电压等级，单机容量为600MW，故宜采用可靠的单元接线，直接接入500KV系统。对于500KV配电装置的接线，我们选择一台半断路器接线。一台半断路器接线是一种没有多回路集结点，一个回路由两台断路器供电的双重连接的多环行接线。运行时，两组母线和同一串的三个断路器都投入工作，称为完整串运行，形成多环路状供电，具有很高的可靠性。其主要特点是，任一母线故障或检修，均不致停电；任一断路器检修也不引起停电；甚至于两组母线同时故障的极端情况下，功率仍能继续输送。一串中任何一台断路器退出或检修时，这种运行方式称之为不完整串运行，此时仍不影响任何一个元件的运行。这种接线运行方便、操作简单，隔离开关只在检修时作为隔离电器，是现代国内外大型火电厂和变电所超高压配电装置广泛采用的一种接线。（2）方案二（双母四分段带旁路母线接线）方案二的电气主接线如图2-2所示。该接线方式供电可靠、调度灵活，适合目前电力发展要求，两组母线同时工作 ，并且通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。1.5 发电机和变压器的选择1.5.1发电机的选择由于本次设计的是2600MW 的发电厂，因此根据单机容量容量选择600MW的发电机见表11：发电机的选择：表11 600MW机组的参数型号额定容量(MVA) (滞后)额定电压（KV）直轴超瞬态电抗QFSN-600-26670.92020.5%参考电力工程电气设计200例第38页主变压器的容量、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510年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。如果变压器容量选取得过大、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，设备未能充分理处发挥效益；若容量选取得过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者会满足不了变电所负荷的需要，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变电设备的投资。为此，在选择发电厂主变压器时，应遵循以下基本原则：（1）单元接线的主变压器容量的确定原则单元接线时变压器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算出的两台机容量之和来确定。（2）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器的容量，应考虑以下因素：当发电机全部投入运行时，在满足发电机电压供电的日最小负荷，并扣除厂用负荷后，主变压器应能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统；当接在发电机电压母线上的最大一台机组检修或故障时，主变压器应能从电力系统倒送功率，保证发电机电压母线上最大负荷的需要。此时，应适当考虑发电机电压母线上负荷可能的增加以及变压器的允许过负荷能力；若发电机电压母线上接下来两台或以上的主变压器时，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其它主变压器在允许正常过负荷范围内，应能输送母线剩余功率的70%以上；（3）连接两种升高电压母线的联络变压器容量的确定原则联络变压器容量应满足两种电压网络在各种不同运行方式下，网络间的有功功率和无功功率交换。联机变压器容量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，也可以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。联络变压器为了布置和引线方便，通常只选一台，在中性点接地方式允许条件玩下，以选自耦变压器为宜。其第三绕组，即低压绕组兼作厂用备用电源或引接无功补偿装置。1.5.2 主变压器型式选择原则 选择主变压器型式时，应考虑以下问题（1）相数的确定 在330KV及以下电力系统中，一般都应选有用三相变压器。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，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。但是由于变压器的制造条件和运输条件的限制，特别是大型变压器，尤其需要考察其运输可能性，从制造厂到发电厂（或变电所）之间，变压器尺寸是否超过运输途中隧洞、涵洞、桥洞的允许通过限额；变压器重量是否超过运输途中车辆、船舶、码头、桥梁等到运输工具或设施的允许承载能力。若受到限制时，则宜选用两台小容量的三相变压器取代一台大容量三相变压器，或者选用单相变压器组。（2）绕组数的确定国内电力的系统采用的变压器按其绕组数分类有双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压绕组分裂等型式变压器。发电厂如以两种升高电压级向用户供电或与系统连接时，可以采用二台双绕组变压器或三绕组变压器，亦可选用自耦变压器。一般当最大机组容量为125MV及以下的发电厂多采用三绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及所使用的控制电器和辅助设备，与相应的两台双绕组变压器相比都较少。但三绕组变压器的每一个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15%及以上，否则绕组未能充分利用，反而不如选用两台双绕组变压器合理。对于最大机组为200MW以上的发电厂，由于机组容量大，额定电流及短路电流都甚大，发电机出口断路制造困难，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置断路吕和隔离开关。况且，三绕组变压器由于制造上的原因，中压侧不留分接头，只作死抽头，不利于高、中压侧的调压和负荷分配。为此，一般以采用双绕组变压器加联络变压器更为合理。其联络变压器宜选用三绕组变压器，低压绕组可作为厂用备用电源或厂用启动电源，亦可连接无功补偿装置。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。在110kV及以上中性点直接接地系统中，凡需选用三绕组变压器的场所，均可优先选用耦变压器，它损耗小、体积小、效率高，但限制短路电流的效果较差，变比不宜过大。1.5.3 本厂主变压器的选择主变压器的选择单元接线中的主变压器容量应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度选择。 （11）式中：发电机容量发电机额定功率因数厂用电率 发电机主变的容量为：则主变及参数的型号表12。表12 发电机主变的参数型号额定电压（KV）阻抗电压空载损耗（kW）负载损耗（kW）14%162600（1）方案一 方案一采用一台半断路器接线。发电机单机容量为600MW,发电机与变压器组成单元接线，主变压器的容量可按下列条件中的较大者选择。 按发电机的额定容量和扣除本机组的厂用负荷留有10的裕度； 按汽轮发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷。因为本厂采用单元接线，装机三台，选择两组共六台型号为DFP-240000/500的单相双绕组变压器。图1-1 一台半断路器接线图（2） 方案二 方案二采用双母四分段带旁路母线。因为采用相同的变压器，所以与方案一的选择要求一样。选择型号为：DFP-240000/500 的单相双绕组变压器。图1-2 双母四分段带旁路接线图1.6 经济技术比较经济计算是从国民经济整体利益出发,计算电气主接线各个比较方案的费用和效益,为选择经济上的最优方案提供依据.在经济比较中,一般有投资(包括主要设备及配电装置的投资)和年运行费用两大项。本次设计的两个方案中所选用的主变压器、发电机、断路器、隔离开关型号相同，故年运行费相同，比较其断路器、隔离开关的个数即可。方案一，采用一台半断路器接线，有2回出线，选择SF6断路器。方案二，采用双母四分段带旁路母线接线，有2回出线，选择SF6断路器。两种方案的经济技术比较表见如下：表1.3 经济技术比较表项目方案一方案二可靠性在检修和故障相重合的情况下，停运的回路不超过两回。（1）一段母线故障，停运2-3个回路。（2）一段母线故障，合并分段或母联断路器拒动的双重故障时。停运两段母线，即4-6个回路。灵活性（1）为环行供电，调度灵活。（2）隔离开关只作为检修电器，不作为操作电器，处理事故时，用断路器操作，消除事故迅速。（1）为调整系统潮流，限制短路电流以及防止事故扩大，有可能要求母线分列运行是，本接线比较灵活。（2）隔离开关要作为操作电器，当改变运行方式和处理事故是，需进行倒闸操作。经济性所用断路器个数为7个隔离开关为16个所用断路器个数为8个隔离开关为26个结论：在经济性比较中，方案一比方案二的设备投资少。在技术成熟方面，鉴于目前大型火电厂都采用一台半断路器接线方式，具有很高的供电可靠性，调度灵活性，适合于目前电力发展的需求，所以决定选择方案一作为本次设计的最终方案。第二章 厂用电设计2.1 厂用电设计的要求发电厂在电国力生产过程中，有大量电动机拖动的机械设备、用以保证主要设备（如锅炉、汽轮机或水轮机等）和辅助设备的正常运行。这些电动机以及全厂的运行操作、试验、修配、照明、电焊等用电设备的总耗电量，统称为厂用电或自用电。2.1.1 厂用电率厂用电的电量，大都由发电厂本身供给且为重要负荷之一。其耗电量与发电厂类型、机械化和自动化程度、燃料种类及其燃烧方式、蒸汽参数等因素有关。厂用电耗电量占同一时期发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。额定工况下，厂用电率用下式计算式中 厂用电率（%）厂用计算负荷：平均功率因数发电机的额定功率2.1.2 负荷分类按其负荷的重要性一般分为以下四类：(1)故保安负荷在事故停机过程中及停机后的一段时间内，仍应保证供电，否则可能引起主要设备损坏、重要的自动装置控制失灵或危及人身安全的负荷，称为事故保安负荷。根据对电源要求不同，又可分下列三种： 直流保安负荷。 由蓄电池组供电，如发电机组的直流润滑油泵等。 直流不停电保安负荷。 一般由接于蓄电池组的逆变装置供电，如实时控制用电子(2)计算机。 允许短时停电的交流保安负荷。 平时由交流厂用电供电，失去厂用工作电源时，交流保安电源应自动投入，如200MW及以上机组的盘车电动机。类负荷短时（手动切换恢复供电所需时间）的停电可能影响人身或设备安全，使生产停顿或发电量大量下降的负荷。如给水泵、凝结水泵等。对类负荷，必须保证自起动，并应由有2个独立电源的母线供电，当一个电源失去后，另一个电源应立即自动投入。(3)类负荷允许短时停电，但停电时间过长，有可能损坏设备或影响正常生产的负荷。如工业水泵、输水泵等。对类负荷，应由有2个独立电源的母线供电，一般采用手动切换。(4)类负荷长时间停电不会直接影响生产的负荷。如中央修配厂、实验室等的用电设备。对类负荷，一般由1个电源供电。随着发电厂的类型及容量的不同，厂用电的重要程度也有所不差异。火电厂一般都应设两台以上厂用高压变压器和厂用低压变压器，以满足厂用负荷对供电的要求。而水电厂和变电所一般则只设厂用低压变压器。厂用负荷的供电网络，统称为厂用电系统。2.1.3 基本要求厂用电接线除应满足正常运行的安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般要求外，尚应满足下列特殊要求：（1）充分考虑电厂正常、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220MW及以上大型机组，厂用电系统应是独立运行的，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正常运行。并能在短时间内恢复本机组的运行。（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220MW及以上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，使厂用电系统达到技术先进、经济合理，保证机组安全满发地运行。2.2 厂用电设计原则及本厂厂用电设计2.2.1 厂用电设计的一般原则（1） 对厂用电设计的要求厂用电设计应按照运行、检修和施工的需要，考虑全厂发展规划，积极慎重的采用经过实验鉴定的新技术和新设备，使设计达到技术先进、经济合理。（2） 厂用电电压对于火电厂当容量在100MW到300MW时,高压厂用电一般采用6KV，低压厂用电采用380/220V的三相四线制系统。（3） 用母线接线方式高压厂用电系统应采用单母线。锅炉容量为130 220T/H时，一般每炉由一段母线供电；容量为400T/H及以上时，每炉由两段母线供电，并将两套辅机电动机分接在两段母线上，两段母线可由同一台厂用变压器供电；容量为65T/H时，两台锅炉可合用一段母线。低压厂用电系统应采用单母线接线。当锅炉容量在220T/H及以下，且接有机炉的类负荷时，一般按机炉对应分段，并用刀开关将母线分为两个半段；锅炉容量在400T/H及以上时，每台机炉一般由两段母线供电。当公用负荷较多、容量较大、采用集中供电方式合理时，可设立公用母线，但应保证重要公用负荷的供电可靠性。（4） 厂用工作电源高压厂用工作电源一般采用下列引接方式： 当有发电机电压母线时，由各段母线引接，供给接在该段母线上的机组的厂用负荷。 当发电机与主变压器采用单元接线时，由主变压器低压侧引接，供给本机组的厂用负荷。发电机容量为125MW及以下时，一般在厂用分支线上装设断路器。若断路器开断容量不够时，也可采用能满足动稳定要求的负荷开关、隔离开关或连接片等方式。大容量200MW发电机组，厂用分支采用分相封闭母线，在该分支上不应装设断路器，但应有可拆连接点。通过分裂绕组厂用高压变压器供6KV厂用的A段和B段（5） 厂用备用或起动电源高压厂用备用或起动电源一般采用下列引接方式： 当无发电机电压母线时，一般由高压母线中电源可靠的最低一级电压引接，或由联络变压器的低压绕组引接，并应保证在发电厂全停的情况下，能从电力系统取得足够的电源。 当有发电机电压母线时，一般由该母线引接1个备用电源。当技术经济合理时，可由外部电网引接专用线路作为高压厂用备用或起动电源。（6） 交流事故保安电源200MW及以上发电机组应设置交流事故保安电源，当厂用工作和备用电源消失时，应自动投入，保证交流保安负荷的起动，并对其持续供电。（7）对于600MW机组,各机组的厂用电系统应是独立的,一台故障的停运或辅机的电气故障,不应影响到另一台机组的正常运行,并能在短路时间内恢复本机组的运行。2.3 厂用变压器的选择厂用变压器的选择主要考虑厂用高压工作变压器和启动兼备用变压器的选择。选择内容一般包括：变压器的台数、型式、额定电压、容量和阻抗。当只有6KV一种电压等级时，高压厂用工作变压器可选用一台全容量的分裂绕组变压器，两个分裂支路分别供两段母线。2.3.1 厂用主变器的选择（1）负荷计算原则连续运行的设备应予计算。机组正常运行时不经常而连续运行的设备（如备用励磁机，备用电工给水泵等）也应计算。不经常短路时及不经常而断续运行的设备不予计算，但由电抗器供电的应全部计算。由同一电源供电的互为备用的设备只计算运行的部分。由不同电源供电的互为备用设备时，应全部计算，但台数较少时，允许扣除其中一部分。对于分裂绕组变压器，其高低压绕组应分别计算。当两个低压绕组接有互为备用设备时对高压绕组只计算其运行部分。对低压绕组，则一段均予计算。（2）容量选择原则高压厂用工作变压器容量应按高压电动机计算负荷的110%当低压厂用电计算负荷之和选择。低压厂用工作变压器的容量留有10%左右的裕度。高压厂用备用变压器（或电抗器）或启动/备用变压器，带有公用负荷时，其容量还应满足最大一方高压厂用工作变压器的要求，并考虑该起动/备用变压器检修的条件。高压厂用备用变压器或起动/备用变压器自投负荷最大的一段厂用母线时，如不满足所带的一类电动机自启动的要求；亦采用分批自启动的方式，而不宜增大备用变压器或启动/备用变压器的容量。低压厂用备用变压器的容量应当最大一分低压厂用工作变压器容量相同。2.4.2 本厂厂用变压器的选择因本厂厂用系统电压等级为6KV，所以拟选择一台全容量的分裂绕组变压器供两段母线。应选择容量为选择型号为SFF-40000/22的三相分裂绕组变压器。1#发电机与2#发电机使用相同的高压厂用变压器，所以选择的结果相同。故本厂厂用变器用2台型号为：SFF-40000/22的分裂绕组变压器。技术数据见表：表2-2 厂用变压器参数表型 号相数额定容量（KVA）额定电压（KV）分裂系数高-低1高-低2连接组标号SFF-40000/2234000/2000-200022/6.3-6.35.415.5%15.1%YN1-YN22.5.3 高压厂用备用变压器的选择原则厂用备用变压器容量应与最大一台工作变压器相同，当高压启动/备用变压器带有公用负荷时，其容量应不、满足该公用负荷加上最大一台工作变压器所带负荷的需要。因为高压厂用备用变压器应与最大一台工作变压器相同，所以选择型号为SFFZ7-40000/220 的三相分裂变压器。 本厂高压厂用备用变选用一台型号为:SFFZ740000/220的变压器。技术数据见下表：表2-3 高压厂用备用变压器的参数表 型 号额定容量KVA额定电压（KV）阻抗电压空载负载联结标号SFFZ7-40000/22040000高压低压高中高低中低46.4228.1YN,d11-d1122084.5%6.3-6.317.59.631.6 第三章 短路电流计算3.1 短路电流计算的目的3.1.1 短路电流计算的目的在发电厂和变电所的电气设计中,短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几个方面:（1）在选择电气主接线时，为了比较各种方式接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路电流为依据。（5）接地装置的设计，也需用短路电流。3.2 短路电流的一般规定3.2.1.短路电流计算的一般规定验算2导体和电器时所用短路电流,一般有以下规定：（1）计算的基本情况 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；短路发生在短路电流为最大值的瞬间；所有电源的电动势相位角相同；应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。（2）接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。（3）计算容量应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本工程建成后5 10年）。（4）短路种类一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况的进行比较。（5）短路计算点在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。3.2.2 本厂等值电路图中短路点的选取根据本厂主接线的特点,厂用变压器和备用变压器等值电抗的不同,以及选择设备的要求,选择四个短路点作为短路计算的短路点,这四个短路点位置为:(1)d1在500KV母线上；(2)d2在2#发电机的出口；(3)d3在2#高压启动/备用变压器的低压侧；3.3 计算步骤在实际电力系统接线中，各元件的电抗表示方法不统一，基值也不一样。如果发电机电抗，厂家给出的是以发电机额定容量和额定电压为基值的标幺电抗值；变压器的电抗，厂家给出的是短路电压百分值(%)；而输电线路的电抗，通常是用有名值表示的。为此，短路计算的第一步是将各元件电抗换算为同一基准的标幺电抗。本厂等值电路图及短路点的选取：图3-1 发电厂等值电路图3.3.1 参数计算在实际电力系统接线中，各元件的电抗表示方法不统一，基值也不一样。如果发电机电抗，厂家给出的是以发电机额定容量和额定电压为基值的标幺电抗值；变压器的电抗，厂家给出的是短路电压百分值(%)；而输电线路的电抗，通常是用有名值表示的。为此，短路计算的第一步是将各元件电抗换算为同一基准的标幺电抗。为了计算方便,通常取用基准容量，基准电压一般取各级的额定平均电压。标幺值计算基本关系如下： （31） （32） （33） （34）式中： 基准容量（MVA）基准电压（KV）电网各级平均额定电压（KV）基准电流（KA）基准阻抗（）（1） 发电机的电抗标幺值计算 发电机的电抗标幺值计算：已知：，则其次暂态电抗标幺值为： （2）变压器电抗标幺值计算 发电机主变压器电抗标幺值计算已知：，则其电抗标幺值为： 厂用变压器电抗标幺值计算已知： 分裂系数=3.5 半穿越电抗 穿越电抗 高压侧电抗 低压侧电抗 厂用/启动备用变压器电抗标幺值计算已知： 分裂系数=3.5 半穿越电抗穿越电抗 高压侧电抗低压侧电抗 3.4短路电流短路点的计算3.4.1 发电机出口点的短路电流计算（1）转移电抗 图3-2 点的短路等值电路图 （3-5） （3-6） （3-7）综上所述，系统S及发电机，对短路点的转移电抗分别为：、 、 （2）计算电抗 （3-8） （3）短路电流标幺值的求取 系统S短路电流的标幺值 时，依照电气工程专业毕业设计指南电力系统分册查发电机运算曲线得：时： 时 ： （3-9） 时： 发电机G1短路电流的标幺值时，依照电气工程专业毕业设计指南电力系统分册 发电机运算曲线得：时： 时： （3-10） 时： 发电机G2短路电流的标幺值时，依照电气工程专业毕业设计指南电力系统分册 发电机运算曲线得：时： 时：（3-11）时： （4）短路电流有名值的计算发电机出口点短路时，电压等级为,该电压等级下的额定电流为: （3-12） 系统S短路电流有名值 （3-13） 发电机G1短路电流的有名值 （3-14） 发电机G2短路电流的有名值 （3-15）（1） 冲击电流的计算表3-1 冲击系数列表短路点冲击系数发电机出口1.90发电机高压侧母线1.85远离发电厂的地点1.80 查阅电力系统电气设备选择与实用计算，不同短路点的冲击系数可知：因为是发电机端短路，所以冲击系数由公式 得系统S的冲击电流 发电机的冲击电流 （3-16） 发电机的冲击电流 （6）短路全电流的计算由公式 得系统S的短路全电流电流 （3-17）发电机的短路全电流电流 发电机的短路全电流电流 3.4.2 500KV母线处点的短路电流计算 （1）转移电抗图3-3 点的短路等值电路图 (3-19)所以：系统S和发电机G1,G2对短路点的转移电抗分别为： （2）计算电抗 (3-20)（3）短路电流标幺值的求取 系统S短路电流的标幺值时，依照电气工程专业毕业设计指南电力系统分册查发电机运算曲线得： 发电机和发电机短路电流的标幺值时，依照电气工程专业毕业设计指南电力系统分册查发电机运算曲线得： (3-21)（4）短路电流有名值的计算500KV高压母线处点短路时，电压等级为 ,该电压等级下的额定电流为: (3-22) (3-23)系统S短路电流有名值 (3-24)发电机和短路电流的有名值 (3-25) （5）冲击电流的计算查阅电力系统电气设备选择与实用计算，不同短路点的冲击系数可知：因为是变压器端(高压母线)短路，所以冲击系数 由公式 得系统S的冲击电流 : (3-26) 发电机 和发电机 的冲击电流:（6）短路全电流的计算 由公式 得系统S的短路全电流电流:发电机和发电机的短路全电流 (3-27)3.4.3高压工作变压器6（KV）A段（或B段）处点的短路电流计算（1）转移电抗图3-4 点的短路等值电路图 (3-28)所以系统S对短路点的转移电抗为： (3-29)图3-5 点的短路等值电路图发电机对短路点的转移电抗为： (3-30)发电机对短路点转移电抗的转移电抗为： (3-31)（2）计算电抗 (3-32) （3）短路电流标幺值的求取 系统S短路电流的标幺值 由于 ,故根据计算电抗 时的短路电流，可以认为其周期分量不衰减，短路电流标么值按下式计算： (3-33) 发电机短路电流的标幺值时，依照电气工程专业毕业设计指南电力系统分册查发电机运算曲线得： 发电机短路电流的标幺值时，依照电气工程专业毕业设计指南电力系统分册查发电机运算曲线得： （4）短路电流有名值的计算高压工作变压器6（KV）A段处点短路时，电压等级为,该电压等级下的额定电流为:系统S短路电流的有名值 发电机短路电流的有名值 (3-34) 发电机短路电流的有名值 (3-35)（5）冲击电流的计算因为点是远离发电厂处短路，所以冲击系数0由公式 得系统S的冲击电流 发电机的冲击电流 (3-36)发电机的冲击电流（6）短路全电流的计算由公式 得系统S的短路全电流电流 发电机的短路全电流电流 发电机的短路全电流电流 短路电流计算表见附录第四章 电气设备的选择与校验4.1 电气设备选择的一般原则导体和电器的选择设计，同样必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。4.1.1 一般原则（1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；（2）应按当地环境条件校核；（3）应力求技术先进和经济合理；（4）选择导体时应尽量减少品种；（5）扩建工程应尽量使新老电器型号一致；（6）选用的新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。4.1.2 有关的几项规定导体和电器应按正常运行情况选择，按短路条件验算其动、热稳定，并按环境条校核电器的基本使用条件。（1）在正常运行条件下，各回路的持续工作电流，应按下表计算。表41 各回路的持续工作电流回 路 名 称计 算 公 式计 算 结 果发电机回路三相变压器回路出线回路回 路 名 称 计 算 公 式计 算 结 果母线分段断路器或母联断路器回路一般为该母线上最大一台发电机或一组变压器的持续工作电流厂用变回路注：、等都为设备本身的额定值。 各标量的单位为：I（A）、U（KV）、P（KW）、S（KVA）。（2）验算导体和电器时，所用短路电流的有关规定见节（短路电流）（3）验算导体和110KV以下电缆短路热稳定时，所用的计算时间，一般采用主保护的动作时间加相应的断路器全分闸时间。断路器全分闸时间包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间。（4）短路热稳定时，导体的最高允许温度可参照发电厂电气部分课程设计参考资料P106表52所列数值。导体种类和材料短路时导体允许工作温度（C0）导体最长允许工作温度（C0）热稳定系数C值母线（铝） 200 70 87表42 导体的最高允许温度表（5）验算短路动稳定时，硬导体的最大应力大于表43所列数值。表43 导体和电器的选择与校验项目表材 料 硬铜 硬铝 钢最大允许应力（Pa） 137106 69106157106（6）环境条件。选择导体和电器时，应按当地环境条件校核。在选择导体和电器时，一般按表5