300MW发电厂电气部分设计.doc

毕 业 论 文 毕业设计（论文）题 目300MW火力发电厂电气部分设计题目类型 专 业 姓 名 指导教师 （2011年5月）毕业设计任务书题目 300MW火力发电厂电气部分设计 一、毕业设计的技术背景和设计依据： 1、电厂规模（1）装机容量：3100MW， UN=10.5kV；（2）机组年利用小时：Tmax=5000h（3）气象条件：年最高温度38度，平均温度25度，气象条件一般，无特殊要求。（4）厂用电率：6%2、出线回数（1）有220 kV 和110kV两级电压与系统连接，220KV出线有4回，每回出线最大输送容量为50MVA； (2)110KV出线有3回，每回出线输送容量为35MVA。cos=0.85，Tmax=4500h，为、类负荷。（3）系统阻抗在最大运行方式下（SJ=100MVA），与110kV系统的联系阻抗为0.012，与220kV系统的联系阻抗为0.068，两系统均视为无穷大容量系统。系统归算到本电厂110kV母线上的标幺值电抗=0.04（基准容量为100MVA）。二、毕业设计的任务1、熟悉题目要求，查阅相关科技文献2、主接线方案设计（包括方案论证与确定、技术经济分析等内容）3、短路电流计算4.电气设备的选择：选择并校验断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、电缆、避雷器等，选用设备的型号、数量汇总成设备一览表；5、主变压器继电保护方案配置6、撰写设计说明书，绘制图纸三、毕业设计的主要内容、功能及技术指标主要内容：1.确定主接线：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的2-3个方案，经过技术经济比较，确定最优方案。2选择主变压器：选择变压器的容量、台数、型号等。3.短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，选择短路计算点，绘制等值网络图，计算短路电流，并列表汇总。4.电气设备的选择：选择并校验断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、电缆、避雷器等，选用设备的型号、数量汇总成设备一览表；5. 主变压器继电保护的配置主要技术指标：1. 保证供电安全、可靠、经济；2.功率因数达到0.9及以上。四、毕业设计提交的成果设计说明书（约3万字左右）图纸1）电气主接线图一张（1#图纸）；2）主变保护原理图一张（1#图纸）；3）厂用电接线图一张（1#图纸）3、摘要（摘要约150字，35个关键词）4、查阅文献不少于10篇五、毕业设计的主要参考文献和技术资料1、傅知兰. 电力系统电气设备选择与实用计算M.中国电力出版社 20042、电力工业部，电力规划设计院.电力系统设计手册M.中国电力出版社3、西北电力设计院. 电力工程设计手册M. 中国电力出版社4、王锡凡. 电力工程基础M. 西安交通大学出版社 19986、吴希再. 电力工程 M. 华中科技大学出版社 20047、牟道槐. 发电厂变电站电气部分M. 重庆大学出版社 20038、陈生贵. 电力系统继电保护M. 重庆大学出版社20039、西北电力设计院. 电力工程电气设备手册M. 中国电力出版社10、陆安定.发电厂变电所及电力系统的无功功率M.中国电力出版社指导教师对学生毕业设计评语： 指导教师签字： 年 月 日 目 录摘 要前 言 第一章 电气主体接线的方案论证及设计- 第一节 6220KV主接线- 第二节 主接线设-第二章 厂用电接线设计-第一节 厂用电压等级-第二节 厂用电设计原则-第三节 厂用母线分段-第四节 高压厂用工作电源引线方式-第五节 厂用备用电源的相关设计-第三章 变压器的选择- -第四章 火力发电厂短路电流计算-第一节 110220KV系统短路电流的计算-第二节 6KV厂用电系统的短路电流的计算-第五章 电气设备的选择-第一节 短路器和隔离开关的选择- -第二节 隔离开关的选择-第三节 电流互感器的选择-第四节 电压互感器的选择-第五节 导体的选择与效验- 第六节 10.5KV侧采用封闭母线- 第六章 火电厂防雷与接地规划-第一节 雷电过电压的形成与危害-第二节 电气设备的防雷保护-第三节 避雷针、避雷器的保护范围-第四节 避雷器的选择与配置- 第五节 变压器及电气设备避雷保护-第六节 发电机、变压器组的保护-第七章 主系统保护配置整定- 第一节 变压器继电保护配置-第二节 发电机的继电保护配置整定-第三节 线路保护- 第八章 结束语-参考文献摘 要毕业设计是对所学知识的一次综合性运用，能够加深我们对基础知识的理解，为以后的工作打下良好基础。本设计严格遵循发电厂电气部分的设计原则，主要介绍了发电厂电气一次部分设计的基本知识，包括设计原则、步骤和计算方法等。通过对电气主接线的设计和计算、厂用电的设计、短路电流的计算、电气设备的选择和校验以及配电装置的设计，简要完成了对所给（3100MW）凝汽式发电厂的电气一次部分的设计。关键词： 火力发电厂； 电气部分； 供配电； 主接线设计引 言在高速发展的现代社会中，电力工业在国民经济中有着重要作用，它不仅全面地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生活水平的提高。一、设计在工程建设中的作用 设计工作是工程建设的关键环节。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，起着决定性作用。设计是工程建设的灵魂。设计的基本任务是，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、安全实用、技术先进、综合效益好的设计，有效的为电力建设服务。二、设计工作应遵循的主要原则1遵守国家的法律、法规，贯彻执行国家的经济建设方针、政策和基本建设程序，特别应贯彻执行提高综合经济效益和促进技术进步的方针。2要运用系统工程的方法从全局出发，正确处理中央与地方、工业与农业、城市与乡镇、近期与远期、技改与新建、生产与生活、安全与经济等方面的关系。3要根据国家规范、标准与有关规定，结合工程的不同性质、要求，从实际情况出发，合理确定设计标准。4要实行资源的综合利用，节约能源、水源，保护环境，节约用地等。三、设计的基本程序设计要执行国家规定的基本建设程序。工程进入施工阶段后，设计工作还要配合施工、参加工程管理、试运行和验收，最后进行总结，从而完成设计工作的全过程。第一章 电气主体接线的方案论证及设计发电厂的电气主接线是高压电器设备通过接线组成的汇集分配和输送电能的电路。主接线代表了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。它对电气设备选择，配电装置的布置及运行的可靠性和经济性等都有重大的影响。本章将先对6220KV高压配电装置的接线分别作以介绍，再结合本次设计的要求选择合适的、经济的主接线。第一节 6220KV主接线6220KV高压配电装置的接线分为：(1)有汇流母线的接线：单母线、单母分段、双母线、双母分段、增设旁路母线或旁路隔离开关等。(2)无汇流母线的接线：高压的-线路单元接线.桥形接线角形接线等。6220KV高压配电装置的接线方式，决定与电压等级及出线回路数。按电压等级的高低和回路数的多少，有一个大致的适合范围。一、 单母线接线(如图1-1)W1234QS1QF2QS2EQSG2QF1G1图1-1 单母线接线方式 紧靠母线W的隔离开关QS2称作母线隔离开关，靠近线路侧的QS1为线路隔离开关，QF为断路器。EQS为接地开关（又称接地刀闸），当检修电路和设备是闭合，现以馈线1为例说明运行操作是应严格遵守的操作顺序：对馈线1送电时，应先合上QS2和QS1再投入QF2；对馈线1断电时，先跳开QF2再拉开QS1和QS2。 (1) 优点：接线简单清晰、设备少、操作方便；隔离开关仅在检修设备时作隔离电压用，不担任其它任何操作，使误操作的可能性减少；此外，投资少、便于扩建。(2) 缺点：不够灵活可靠，任意元件的故障或检修，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各部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线分开后才能恢复到非故障段的供电。(3) 适用范围：一般只适用于一台发电机或一台变压器的以下三种情况1、 6220KV配电装置的出线回路数不超过5回；2、 3563KV配电装置的出线回路数不超过3回；3、 110220KV配电装置的出线回路数不超过2回。二、单母线分段接线(如图1-2)(1) 优点：1、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两条回路，有两个电源供电；2、当一段母线发生故障，分断断路器会自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。（2）缺点：1、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电；2、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；3、扩建时需向两个方向均衡扩建。（3） 适用范围：1、 610KV配电装置出线回路数为6回及以上时；2、 3563KV配电装置出线回路数为45回时；3、 110220KV配电装置出线回路数为34回时。1234WOQF图1-2 单母线分段接线三、双母线接线(如图13)TQF W1234 图13双母线接线（TQF-母线联络断路器）双母线接线，其中一组为工作母线，一组为备用母线，并通过母线联路断路器并联运行，在进行倒闸操作时应注意，隔离开关的操作原则是：在等电位下操作或先通后断。如检修工作母线时其操作步骤是：先合上母线断路器TQF两侧的隔离开关，再合上TQF，向备用线充电，这时两组母线等电位。为保证不中断供电，应先接通备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上隔离开关。完成母线转换后，再断开母线断路器TQF及其两侧的隔离开关，即可对原工作母线进行检修。（1）优点：1、供电可靠 通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断,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。2、调度灵活 各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。3、扩建方便 向双母线的左右任何一个方向扩建,均不影响两组母线单位电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以至接线不同的母线短时不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。4、便于实验 当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。(2) 缺点：1、增加一组母线和使每回路就需要加一组母线隔离开关。2、当母线故障或检修是隔离开关作为倒换操作电器,容易误操作。为了避免隔离开关误操作,需要隔离开关和短路器之间装设连锁装置。(3)适用范围：当出线母线数式母线电源较多,输送和穿越功率较大，母线故障后要求迅速恢复供电，系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体条件如下：1、6220KV配电装置,当短路电流较大,出线需要带电抗器时；2、3563KV配电装置,当出线回路数超过8回路或连接的电源较多负荷较大时；3、110220KV配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110220KV配电装置，在系统中居重要地位出线回路在4回路以上时。四、双母线分段接线 (如图1-4)12 WG1G2OQFTQF2WBLTQF1 43 图1-4 双母线分段接线220KV进出线回路数较多,双母线需要分段,其分段原则是：1、当进线回路数为1014时,在一组母线上用断路器分段；2、当进线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段；3、在双母线接线中,均装设两台母联兼旁断路器；4、为了限制220KV母线短路电流或系统解列运行的要求,可根据需要将母线分段。五、增设旁路母线或旁路隔离开关的接线为了保证采用单母线分段或双母线的配电装置,在进出断路器检修时(包括其保护装置的检修和调试),不中断对用户供电,可增设旁路母线或旁路隔离开关。(一) 旁路母线的三种接线方式(1) 有专用旁路断路器(如图1-5)旁路母线经旁路隔离开关BQS与每一条线路连接。正常运行时，BQF，BQS断开。当检修某出线短路器QF时，先闭合BQS和BQF两侧的隔离开关，再闭合BQF，然后断开QF及其两侧隔离开关QS1和QS2，即在检修期间，由专用旁路断路器取代该出线断路器，继续供电。123BQFQS1QFQS2BQSWBW4电源侧出线侧 图1-5 带旁路母线的单母线接线(2) 母线断路器兼作旁路断路器(如图1-6) TQF（BQF） 图1-6母线断路器兼作旁路断路器不设专用旁路断路器而以母联断路器兼作旁路断路器用。1、优点:节约专用旁路断路器和配电装置间隔。2、缺点:当进出线断路器检修时，就要用母联断路器代替旁路断路器。双母线或单母线，破坏了双母线固定接线的运行方式，增加了进出线回路母线隔离开关的倒闸操作。(3) 分段断路器兼作旁路断路器（如图1-7）BWBQS QS3OQFQS1WQS5QS4QS23412 如图1-7分段断路器兼作旁路断路器对于单母线分段接线,可采用如图1-7所示的以分断路器BQF兼作旁路断路器的常用接线方案。正常时旁路母线不带电。当OQF作为分段断路器时，OQF投入，隔离开关QS1和QS2闭合，QS3，QS4，QS5断开。当OQF用作旁路断路器时，若检修接在I段母线出线上的断路器，应将QS1，QS4和OQF闭合，即将旁路母线BW接至I段母线；若检修接在II段母线出线中的断路器，应闭合QS2，QS3，OQF，将BW接至II段母线。 (二) 旁路母线或旁路隔离开关的设置原则(1) 110220KV配电装置110220KV线路输送功率较多，送电距离较远，停电影响较大，并且110KV及220KV少油断路器平均每台每年检修时间均需5天及7天,停电时间较长。因此，一般需设置旁路母线或旁路隔离开关。(2) 610KV配电装置一般不设旁路母线，也不设旁路隔离开关。六、变压器线路单元接线(如图1-8) 发电机和变压器直接连接成一个单元,组成发电机-变压器组,称为单元接线。GGcdGGa bT图1-8 单元接线图（a）发电机-双绕组变压器组成的单元接线.因发电机和变压器不可能单独工作,在两者之间可不装设断路器,为调试发电机方便可装设隔离开关。图(b)、(c)发电机-自耦变压器或三绕组变压器组成的单元接线。由于发电机停止工作时，还必须保持高压和中压电网之间的联系，因此在发电机和变压器之间装设开关电器。图(d)为发电机-变压器-单元接线。这种接线适宜一机、一变、一线的厂站，可以省去电厂的高压配电装置，使用设备最少，运行简易。(1) 优点：接线最简单,设备最少，不需高压配电装置。(2) 缺点：线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时,线路停运。(3)适用范围：1、只有一台变压器和一回线路时。2、当发电厂内不设高压配电装置,直接将电能送至系统枢纽变电所时。七、桥形接线(如图1-9)12QF1QF2TQFBQS1BQS2T1T2外桥式内桥式图1-9 桥形接线当只有两台变压器和两条输电线路时，可采用桥形接线，分为内桥与外桥形两种接线。（一）内桥形接线（1）优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。（2）缺点： 1、变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运。2、桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。3、出线断路器检修时，线路需较长时期停运。为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，在跨条上须加装两组隔离开关。桥连断路器检修时，也可利用此跨条。（3）适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高情况。（二）外桥形接线（1）优点：同内桥形接线（2）缺点：1、线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。2、桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。3、变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条，桥连断路器检修时，也可利用此跨条。（3）适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器切换或线路较短时，故障率较少情况。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥形接线。八、角形接线（如图1-10）多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。为减少因断路器检修而开环运行的时间，保证角形接线运行可靠性，以采用35角形接线为宜，并且变压器与出线回路宜对角对称分布。（一）优点：1、投资少，平均每回只需装设一台断路器。2、没有汇流母线，在接线的任一段上发生故障，只需切除这一段及与其相连接的元件，对系统运行的影响较小。3、接线成闭合环形，在闭环运行时，可靠性灵活万籁俱寂较高。4、每回路由两台断路器供电，任一台断路器检修，不需中断供电，也不需旁路设施。隔离开关只作为检修时隔离之用，以减少误操作的可能性。5、占地面积少。多角形接线占地面积约是普通中型双母线带旁路母线的40% ，对地形狭窄地区和地下洞内布置较合适。（二）缺点：1、任一台断路器检修，都成开环运行，从而降低了接线的可靠性。因此，断路器数量不能多，即进出线回路数受到限制。2、每一进出线回路都江堰市连接着两台断路器，每一台断路器又连着两个回路，从而使继电保护和控制回路较单、双母线接线复杂。3、对调峰电站，为提高运行可靠性，避免经常开环运行，一般开、停机需由发电机出口断路器承担，由此需要增设发电机出口断路器，并增加了变压器空载损耗。（三）适用范围：适用于最终进出线为35回路的110KV及以上配电装置。不宜用于有再扩建可能的发电厂，变电所中。三角形接线四角形接线 图1-10 角形接线 第二节 主接线设计本次设计题目为3100MW火力发电厂电气部分设计。因为电厂为3台100MW的汽轮发电机组,所以主变压器选用3台。本电厂有220KV和110KV两级电压与系统连接。220KV出线有4回，每回出线最大输送容量为50MVA,110KV出线有3回，每回出线输送容量为35MVA。依据资料与数据可以设定两个技术上可能实现的方案。两种方案如下：第一种方案是：10.5KV侧采用单元接线 ，110KV侧采用单母线分段带专用旁路器，220KV侧采用双母线设计。其主接线如图1-11所示。图1-11 第一种方案主接线图第二种方案是：10.5KV侧采用单元接线，110KV侧采用单母分段线分段断路器兼作旁路断路器，220KV侧采用双母线带旁路。其主接线如图1-12所示。图1-12第二种方案主接线图现对这两个方案进行综合比较：（如表1-1）表1-1 方案比较方案项目方案一方案二可靠性1）220KV接线简单，设备本身故障率少；2）220KV故障时，停电时间较长。1）220KV可靠性较高；两台主变压器工作，保证了在变压器检修或故障时，不致使各级电压解列，提高了可靠性。灵活性1）220KV运行方式相对简单，灵活性差；2）各种电压级接线都便于扩建和发展。3）110KV操作过程复杂1）各电压级接线方式灵活性都好；2）220KV电压级接线易于扩建和实现自动化。3）110KV操作过程相对简单经济性1）220KV设备相对少，投资小；2）110KV增加了一台旁路断路器的投资1）220KV设备相对多，投资较大；2）110KV设备少，投资小鉴于本电厂有两种电压级，且机组容量为125MW以下，我们采用两台三绕组变压器与两种升高电压母线连接。另外一台变压器选用双绕组变压器只与220KV母线连接，这样布置能使电源和线路功率均衡地分配。通过对两种主接线可靠性，灵活性和经济性的综合考虑，辨证统一，现确定第二方案为设计最终方案。（一）220KV出线有四回，每回出线最大输送容量为50MVA。根据第一节对各种接线形式的适用范围的介绍，220KV侧可以用单母分段接线或者双母线接线形式。双母线接线较单母线接线有供电可靠，调度灵活,便于扩建等优点。在大中型发电厂和变电站广为采用。所以220KV侧我们采用双母线接线型式。（二）110KV侧出线有三回, 每回出线最大输送容量为35KV，根据对各种接线形式的适用范围的了解，110KV侧可以采用单母线分段或35角形接线。但由于3-5角形不宜用于有扩建裕量，这样3-5角形接线型式不作为首选。为了克服单母分段接线当一段母线或母线开关故障或检修时该段母线的回路都要在检修期间内停电的缺点，可增设旁路母线或旁路隔离开关。旁路母线有三种接线方式。根据第一节介绍的旁路母线或旁路隔离开关的设置原则，110220KV线路输送功率较多，送电距离较远。停电影响较大,并且110及220KV少油断路器平均每台每年检修时间均需57天，停电时间较长。因此，一般需设置旁路母线或旁路隔离开关。设置旁路母线时，首先采用以母联或分断断路器兼作旁路断路器。由于110KV侧我们采用单母线分段型式接线，所以旁路母线接线采用分段断路器兼作旁路断路器接线。第二章 厂用电接线设计发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量由电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备（如锅炉、气轮机或水轮机、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、照明用电设备等都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。厂用电设计按照运行，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。积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理、技术先进、保证机组安全、经济和满发地运行。第一节 厂用电压等级一、 厂用电负荷分类厂用电负荷，按GB500521995供配电系统设计规范规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响程度分为三类：（1） 一类负荷 一类负荷为中断将造成人身伤亡者，或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废、国民经济中重点企业的连续生产过成被打乱需长时间才能恢复等。（2） 二类负荷 二类负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过成被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。 （3）三类负荷 三类负荷为一般负荷，所有不属于上述一、二类负荷者均属于三类负荷。二、 厂用电压等级火力发电厂采用3KV、6KV、和10KV作为高压厂用电，在满足技术要求的前提下，优先采用较低的电压，以获得较高的经济效益。按发电机容量，电压决定高压厂用电的原则如下：1、容量60MW及以下，发电厂电压10.5KV时，可采用3KV。2、容量100300MW，当采用6KV。3、容量300MW以上，当技术经济合理时，可采用两种高压厂用电压。本次设计发电机容量为100MW。高压厂用电采用6KV，这也刚好适用本次设计中高压厂用负荷的电压等级。由于本次设计厂用负荷不涉及低压负荷，所以低压厂用电部分不作为本次设计的内容。第二节 厂用电设计原则一、接线要求（1）各机组的厂用电系统应是独立的。特别是200MW及以上机组，应做到这一点。（2）全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线。（3）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。（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，也便于过渡，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容量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。二、设计原则厂用电的设计原则与主接线的设计原则基本相同，主要有：（1）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。（2）接线应灵活的适应正常、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。（4）设计还应适当注意其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、中性点接地方式、厂用电源及其引线和厂用电接线形式等问题，进行分析和论证。三、厂用电源发电厂的厂用电源，必须供电可靠，且能满足各种工作要求，除应满足具有正常的工作电源外，还应设置备用电源、启动电源和事故保安电源。一般电厂中，都以启动电源兼作备用电源。本设计中每台发电机从各单元机组的变压器低压侧接引一台高压工作厂用变压器作为6KV厂用电系统的工作电源。为了能限制厂用电系统的短路电流，以便是6KV系统能采用轻型断路器，并能保证电动机自启动时母线电压水平和满足厂用电缆截面等技术经济指标要求，高压工作厂用变压器选用分裂变压器，其低压分裂绕组分别供6KV两个分段厂用母线。为满足机组启动时厂用电供电和作为高压工作变压器的备用，每两台机组配备一台启动备用变压器。启动备用变压器电源引自升高电压母线，采用明备用方式。厂用电接线图如图2-1所示： 图2-1 厂用电接线图第三节 厂用母线分段目前，火力发电机组的高、低压厂用电系统均采用单母线，其分段情况如表2-1所示：锅炉容量（t/h）高压厂用电母线低压厂用电母线独立供电的主厂房照明母线段数说明段数说明段数说明65两炉合用一段母线或将一段母线用隔离开关分为两个半段两炉合用一段母线适用于无锅炉的类负荷的情况，并以刀开关将该母线分为两个半段120220每炉一段每炉一段适用于接有机炉类负荷的情况，并以刀开关将该母线分为两个半段两台机组设一段每段母线有一台照明变压器供电，两台照明变压器互为备用400670每炉两段两段母线可由一台变压器供电，两套辅机电动机分别连接在两段母线上每炉两段用高压母线。类负荷较少时也可用一段母线，并以刀开关将该母线分为两个半段每台机组一段1000每一级高压厂用母线应为两段每炉两段每段母线由一台变压器供电表2-1按锅炉容量决定的厂用母线段数我国常采用的气轮机，锅炉容量对照表2-2。由表查得汽轮机输出功率为100MW时对应的锅炉容量为410t/h对应于表2-1中，高压厂用电母线分段型式为每炉两段，两段母线可由一台变压器供电，两套辅机电动机分别连接在两段母线上。 表2-2汽轮机、锅炉容量对照表汽轮机输出功率（）6122550100125200300600锅炉容量（t/h）356513022041040067010002000参数3.8MPa4503.8MPa4503.8MPa4509.8MPa5409.8MPa54013.7MPa555/55513.7MPa540/54016.717.4MPa540/54017.418.2MPa540/540高压厂用母线的接线方式（如图2-2）所示IAABIB图2-2 一炉两段由同一台变压器供电，每段有备用电源第四节 高压厂用工作电源引线方式高压厂用工作电源应由发电机电压回路引接,尽量满足炉、机、电的要求。当有发电机电压母线时, 高压厂用工作电源一般由该发电机所连接的主母线段上引线，如图2-3所示。G厂用变压器主变压器图2-3 从发电机电压母线引出厂用工作电源当发电机和主变压器成单元连接时, 高压厂用工作电源一般由主变压器低压侧引接,供给该机组的厂用负荷,如图2-4所示。G 厂用变压器主变压器图2-4 从发电机出口引出厂用工作电源第五节厂用备用电源的相关设计火力发电厂一般均设置备用电源。备用电源的引接应保证其独立性避免与厂用工作电源由同一电源处引接，并有足够的供电容量。(一) 备用电源的数量高、低压备用电源的数量如表2-3所示。表2-3 高、低压备用电源的数量电厂类型高压厂用备用电源低压厂用备用电源一般电厂与第六个工作电源同时设置第二个备用电源与第八台低压厂用工作变压器同时设置第二个备用电源单元控制的100125机组与第五个工作电源同时设置第二个备用电源与第八台低压厂用工作变压器同时设置第二个备用电源200机组三台机组及以下设一个，超过三台时，每两台机组设一个起动（备用）电源两台机组设一台备用变压器300机组600机组当高压厂用起动（备用）变压器检修时，不应影响机组起停每台机组设一台备用变压器，或采用两台变压器互为备用的方式。查上表所得,单元控制的100125MW机组，高压厂用备用电源与第5个工作电源同时设置第2个备用电源。由于本发电机只有3个工作电源所以不必要设第2个备用电源,所以备用电源只需一个。(二) 厂用备用电源的获得厂用电源的备用可以有两种方式，即暗备用和明备用。暗备用是指在正常运行中，所有厂用电电源都投入工作，没有明显断开的备用电源。因此，每个厂用电源容量的选择必须大于正常时它所供给负荷的功率。图2-5所示的暗备用方式中，火电厂装有二机二炉。厂用母线分为两段，平时两台变压器同时工作，每台变压器均在半负荷下运行，当变压器B-1(B-2)故障时，断路器QF1、 QF2跳闸，OQE自动接通，此时两段负荷由变压器B-2负担。明备用是正常运行中专设一台厂用变压器作为备用电源，当任一台厂用工作变压器检修或故障以及机、炉起、停用时，可将厂用电设备的正常工作。备用变压器的容量与最大工作变压器的容量相同。为了提高厂用电工作的可靠性，需装设备用电源自动投入装置。当工作电源发生故障时，工作变压器两侧断路器自动跳闸，备用电源断路器自动合上。使备用电源自动投入,以迅速恢复厂用电设备的正常工作。GGGGGGQF1B-1QF2OQFB-2图2-5 具有暗备用的厂用电接线本次设计中我们选用明备用型接线，这样备用变压器的容量与最大工作变压器的容量相同，对变压器的利用率相对暗备用来说高一倍。(三) 备用电源引线方式厂内有两级升高电压母线时，备用电源应由与系统有联系的最低电压级母线引出。本发电厂与系统有联系的最低电压级母线为110KV母线.所以, 备用电源由110KV母线侧引出。(四) 备用电源与厂用母线的连接方式备用电源24段24段图2-6 一个备用电源与各个厂用母线段的连接方式全厂只有一个高压备用电源时，为了节省电缆和缩小因电缆实验检修时而失去备用的范围。采用部分放射和部分串联的方式。如图2-6所示。每一分支上的母线段数一般为24段。在备用电源总出口装设隔离开关(或刀开关)，以便该电源故障或检修时，各母线段可以相互备用。第三章 主变压器的选择一、主变压器台数的确定确定主变压器台数的因素很多，主要取决于该电厂在系统中的重要性并结合电厂本身的装机台数。 为减少主变压器台数，可考虑采用扩大单元接线。 一般装机一至三台的小型非骨干电厂以确定一台主变压器为宜，装机四台及以上的小型电厂可考虑确定两台主变压器以满足运行的可靠性和灵活性。 无调节水库的径流电站，偏僻山区的运输困难的电站可采用两台小容量的变压器并列运行。二、 主变压器的容量确定1）发电机变压器单元接线中的主变容量应按发电机额定容量扣除本机组厂用电后，留有10%的裕度来确定。主变容量一般按变电所建成后510年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期1020年的负荷发展。 2）高、中压电网的联络变压器应按两级电网正常与检修状态下可能出现的最大功率交换确定容量，其容量一般不应低于接在两种电压母线上最大一台机组的容量。3）小型电厂机端电压母线上的升压变压器的容量选择条件为：（1）接于该母线上的发电机处于全开满载状态而母线负荷（包括厂用电）又最小时能将全部剩余功率送出。（2）发电机开机容量最小、母线负荷最大时，经主变压器倒送的功率。（3）两台变压器并列运行互为备用时，其原则与前述联络变压器同。由于变压器的检修周期长，而且它可与该母线上的发电机检修相配合，因此不需因检修增加容量。 三、 变压器型式的选择 1）单相变压器的使用条件 一般用三相变压器，单相变压器应用于500KV及以上的发电厂、变电站中。 2）三绕组普通变压器和三绕组自耦变压器的使用条件 使用三绕组变压器比使用两台双绕组变压器经济。使用自耦变压器不经济，且自耦变压器只能用于高、中压中性点都有效接地的电网，故其只能用于220KV及以上的发电厂和变电站。且自耦变阻抗较小可能使短路电流增加，故应经计算确定。 3）有载调压变压器的使用条件 在电压变化范围大且变化频繁的情况下需使用有载调压变压器。 有载调压变压器的价格较贵，质量不行大大降低其可靠性，所以应慎用。 一般中小电厂设立发电机电压母线的，连接该母线与高、中压电网的变压器可能出现功率倒送，为保证母线负荷供电电压质量要求，通常要带负荷调节电压；地方变电站、工矿企业的自用变电站往往日负荷变化幅度很大，要满足电能质量也需带负载调压；330KV及以上的变电站在昼夜负荷变化时高压侧端电压变化很大，为维持中低压电压水平需装设有载调压变压器。根据本设计具体情况，应该选择两组变压器，一组为三绕组2台，另一组为双绕组2台。本设计中的主变选择如下：容量确定公式：查发电厂电气部分课程设计资料，选定变压器的容量为150MVA。由于升压变压器有两个电压等级，所以这里选择两台三绕组变压器和一台双绕组变压器，查电力系统课程设计及毕业设计参考资料选定主变型号为：双绕组为SFP7-150000/220型。主要技术参数如表3-1：表3-1 技术参数额定容量连接组标号额定电压空载损耗阻抗电压空载电流150000（KVA）高压：24222.5%低压：10.5（KV）140(KW)13.0%0.8%三绕组为SFPS-150000/220型。主要技术参数如表3-2：表3-2 技术参数额定容量连接组标号额定电压空载损耗阻抗电压（%）150000（KVA）高压：24222.5%中压：121 低压：10.5（KV）168(KW)高中：22.9 中低：13.6高低：8.0所以一次性选择两台SFPS7-150000/220型变压器为主变。第四章 火力发电厂短路电流计算第一节 110220KV系统短路电流的计算1、短路计算的意义在供电系统中，危害最大的故障就是短路。所谓短路就是供电系统一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。造成短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏、误操作、雷击或过电压击穿等。由于误操作产生的故障约占全部短路故障的70%在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍甚至大几十倍，通可达数千安，短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电动力，并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备和电缆。在短路点附近电压显著下降，造成这些地方供电中断或影响电机正常，发生接地短路时所出现的不对称短路电流，将对通信工程线路产