哈尔滨发电厂电气部分设计--原版--word2003.doc

沈阳工程学院毕业设计（论文）摘要 本毕业设计论文是哈尔滨（2x600MW）火力发电厂工程电气部分设计。论文除了摘要、毕业设计、任务书之外，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。如变压器的选择包括：发电厂主变压器、高压厂用变压器及高压备用变压器的台数、容量、型号等主要技术参数的确定。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、各种接线形式的特点以及主接线的比较选择方法，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的设计。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、以及各短路点的计算过程等知识。高压电气设备的选择包括高压断路器、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。母线的选择包括220KV侧及发电机出口20KV侧导线的选择。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。发电厂和变电所的防雷保护主要针对避雷针和避雷器的设计，本设计对防雷设备的设计原则及相关数据的处理作了较为详细的介绍。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： 发电厂,变压器,电压互感器,电流互感器,避雷器引言本次设计是我们在校期间进行的一次比较系统、具体、完整的颇为重要的设计， 是一次比较综合的训练。它是我们将在校期间所学的专业知识进行理论与实践的很好结合，运用理论知识和所学到的专业技能进行工程设计和科学研究，提高分析问题和解决问题的能力，在我们的大学生活中占有极其重要的作用，是学生在校期间最后一个重要的综合性实践教学环节。在完成此设计过程中，我们可以学习电力工程设计、技术问题研究的程序和方法，获得搜集资料、查阅文献、调查研究、方案比较、设计制图等多方面训练，并进一步补充新知识和技能。此次设计电厂为凝汽式火力发电厂，计划安装两台600MW凝汽式火力发电机组。装设两台QFSN6002型发电机组。此发电机的额定电压为20KV，以220kv线路与系统联系，本工程220KV的出线共五回，备用3回。本设计包括设备的选择及校验、短路计算、以及继电保护，并绘制图纸以帮助阅读理解。目前，国内工业飞速发展，纷纷出现电力供应不足等情况。为此，国家在电力峰谷差较大，主要以火力发电为主的地区，规划建设一批抽水蓄能电站，尽快提高电网的供电、事故备用和调峰能力，提高电网的安全运行水平。在南方则建较多新的机组总装机容量不太大的热电厂，在山东、山西、内蒙古、东北则建一些总装机容量超过百万的大型发电厂，以解决当前电力缺乏的现状。中国电力体制改革标志着电力工业在建立社会主义市场经纪体制，加快社会主义现代化建设的伟业中进入了一个新的发展时期，为了促进电力工业的持续稳定发展，保证西电东送工程的成功建设，满足各地区供电负荷要求，实现安全供电，保证供电可靠性，发电厂的建设具有十分重要的意义。现在，我国电厂发展的趋势是根据经济发展需要和资源状况，以结构调整为基础，节约能源和保护环境为前提，保持电力工业适当的发展速度。如何保证电力供应不短缺，实质是使电力发展与国民经济发展相适应的问题；如何保证安全稳定的供电，既不造成严重缺电，影响国民经济快速健康发展，又不造成电力电量大量富裕，引起电力企业经营困难。这个问题对于我们来说是一个非常现实的问题。因为我国自建国以来长期缺电，筹建电厂并安全投入运行具有不可忽视的作用。 本设计是根据毕业任务书设计的要求，综合大学三年所学的专业知识及电气设备实用手册、电力工程电气设备手册等书籍的有关内容，在指导教师的帮助下，通过本人的精心设计论证完成的。整个设计过程中，全面细致的考虑工程设计的经济性、系统运行的可靠性、灵活性以及该电厂的实际情况等诸多因素，最终完成本次设计。II目录摘要I引言II第一部分11 设计任务书11.1原始资料11.2设计任务11.2.1说明书11.2.2计算书11.2.3绘制图纸21.3设计要求21.4参考文献21.5设计进程31.6 厂用容量42 变压器的选择及厂用备用变压器的选择52.1 主变压器的选择52.2主变压器容量和台数的确定52.2.1 主变压器容量的确定52.2.2单元接线的主变压器52.2.3连接两种升高电压母线的联络变压器62.3 变压器型式的选择62.3.1相数的选择62.3.2绕组数的确定62.3.3绕组接线的组别的确定72.3.4调压方式的确定72.4 厂用变压器的确定72.4.1 厂用变压器的结构72.4.2 分裂变压器的运行方式83 电气主接线的设计93.1电气主接线的概念与基本要求93.1.1运行的可靠性93.1.2 具有一定的灵活性103.1.3 操作应尽可能简单、方便103.1.4经济上合理103.2 电气主接线设计依据113.2.1 电气主接线的设计步骤113.3 发电机变压器组单元接线113.4主变压器和发电机中性点接地方式113.4.1 主变压器中性点接地方式113.4.2 发电机中性点接地方式113.5 母线接线123.6 比较两种接线方案134 厂用电接线144.1 厂用电基本接线形式及运行方式144.2 厂用电基本接线形式144.3 厂用电源的引接154.3.1. 高压厂用工作电源的引接154.3.2 低压厂用工作电源引接164.3.3 备用电源引接方式165 短路电流计算175.1 短路电流计算的主要目的175.2 短路电流计算一般规定175.2.1 计算的基本情况175.2.2 接线方式175.2.3 计算容量175.2.4 短路种类185.2.5 短路计算点185.2.6 短路计算方法185.3 计算步骤205.4 三相等值网络的计算215.5 电路元件参数的计算215.6 网络变换215.6.1两支路有源网络等值变换215.6.2 Y/等值变换225.7 计算电抗235.7.1 短路点短路电流周期分量有效值的计算235.7.2 短路的冲击电流235.8 等值电源的计算245.8.1 按个别变化计算245.8.2 按同一变化计算245.9 三相电流周期分量计算245.10 冲击电流的计算246 电气设备选择256.1 电气设备选择的一般原则256.1.1 一般原则256.1.2 技术条件256.1.3 环境条件256.1.4 环境保护256.2 选择方法266.2.1按正常工作条件选择266.2.2 按短路状态校验276.3 高压断路器的选择276.4 隔离开关的选择296.4.1隔离开关的主要用途296.4.2隔离开关种类和型式的选择296.5电流互感器的选择306.5.1 一次回路额定电压和电流的选择306.5.2 二次额定电流的选择306.5.3 电流互感器种类和型式的选择306.5.4 电流互感器准确级和额定容量的选择306.5.5 热稳定和动稳定校验306.6电压互感器的选择316.6.1 一次回路电压的选择316.6.2 二次回路电压的选择316.6.3 种类和型式的选择316.6.4 容量和准确级选择317 母线的选择327.1 裸导体的选择327.2 导体材料、类型和敷设方式327.2.1 导体截面选择337.2.2 电晕电压校验337.2.3 热稳定校验337.2.4 硬导体的动稳定校验347.3屋外配电装置的布置原则358 高压配电装置378.1 设计原则378.2 设计要求378.3 配电装置型式选择378.4 220KV配电装置的选择389 继电保护和自动装置的设计规划409.1 继电保护配置409.1.1 发电机保护409.1.2 变压器保护429.1.3 并联电抗器保护439.1.4 220kV线路保护439.1.5 母线和断路器失灵保护449.2 自动装置配置4410 防雷保护4610.1 避雷器的配置原则4610.1.1 避雷针接地的主要要求：4610.2 避雷线的保护范围4610.2.1 避雷线的保护范围计算4610.2.2 避雷线的要求4710.3 入浸雷的防护4810.3.1 入浸雷防护措施4810.3.2 避雷器的配置要求4810.3.3 避雷器的配置原则4810.3.4 避雷器参数选择4810.4 防雷接地4910.5避雷针的设计4910.5.1 单支避雷针保护范围4910.5.2 两支等高避雷针联合保护范围4910.5.3 三支等高针的保护范围5010.6 避雷器的设计5010.7 避雷器的选择：5010.7.1 避雷器的持续运行电压Uby5110.7.2 避雷器的额定电压Ube51第二部分 计算书531变压器的选择计算531.1 常用负荷的设计531.2 600MW发电机的选择541.3 变压器的选择计算551.4 高压厂用变压器的选择计算561.5 高压厂用备用变压器的选择计算572短路电流的计算582.1 系统正序阻抗图582.2 参数计算582.2.1 短路点d1592.2.2 短路点d2622.2.3 短路点d3662.3 计算数据列表如下：703高压电气设备的选择713.1 断路器的选择713.1.1 220KV侧断路器的选择计算713.1.2 6KV侧断路器的选择733.2 隔离开关的选择（220KV侧）753.3 电流互感器的选择763.3.1 220KV侧电流互感器的选择763.3.2 6KV侧电流互感器的选择773.4 电压互感器的选择（220KV侧）783.5 厂用高压开关柜的选择793.5.1 厂用10KV开关柜793.5.2 10KV开关柜五防措施803.5.3 型号的选择804母线的选择计算814.1 220KV母线选择计算814.1.1 按最大持续工作电流选择814.1.2 电晕电压校验814.1.3 热稳定校验824.2 发电机20KV出口封闭母线选择834.2.1 600MW发电机出线分相封闭母线接线图834.2.2600MW发电机出口全连式自冷离相封闭母线技术参数：845防雷保护计算855.1 避雷针的布置图855.2 避雷针高度的确定85总结87致谢88参考资料89附录90毕业设计（论文）撰写规范第一部分1 设计任务书1.1原始资料1、本电厂为凝汽式火力发电厂，安装2台600MW凝汽式火力发电机组。每台发电机装置一台670TH的高温高压锅炉。2、发电机技术数据：发电机型号为QFSN一6002，额定容量600MW，COS=0.9额定电压20KV，Xd*=0.2367，X2=0.2318，接线方式为YY，本厂的燃料是煤粉。3、高压厂用电压为6KV，厂用低压为380/220v三相四线制系统。4、气象条件：夏季最高温度为40度，冬季最低温度为负30度，主导风向西北，海拔高度500米；厂址附近无严重空气污染。5、该厂220kv主系统与电力系统（5000MVA, X*=0.03）以哈南2回、哈西2回、康金1回，备用3回连接。1.2设计任务1.2.1说明书1、选择本厂主变压器、高压厂用、高压厂用备变压器用的型号、容量和台数2、设计本厂220KV变电所电气主接线的基本形式3、设计本厂厂用电系统电气主接线的基本形式4、进行短路电流的计算5、进行本厂220kv系统、厂用主要的电气设备选择6、进行本厂220kv高压配电装置的规划设计7、进行本厂继电保护和自动装置的规划设计8、进行本厂防雷保护的规划设计1.2.2计算书1、 选择主变压器和高压厂用变容量、台数、变比计算2、 短路电流计算3、 选择电气设备计算1.2.3绘制图纸1、发电厂电气主接线图2、220KV高压配电装置平面图1张3、220 KV高压配电装置断面图（两个断面）1.3设计要求1、说明书、计算书装订成册；文字内容用计算机打印。2、图纸用相关软件绘出。3、选择的电气设备型号、参数标在所画图纸上。4、外文文献翻译 原文及译文按要求装订1.4参考文献1、电力工程设计手册（第一、二、三册）2、发电厂及变电站主接线和布置3、电气设备实用手册4、火力发电厂设计规程5、继电保护和安全自动装置技术规程6、发电厂及变电站主接线和布置7、继电保护和安全自动装置技术规程8、高压配电装置设计技术规程9、电力设备过电压保护设计技术规程10、600MW 火电机组培训教材（电气部分）11、典型设计12、电气CAD制图1.5设计进程时间要求学生完成内容需要达到的要求教师检查的内容第一周1、 英文翻译2、 英文原文查找检查合格一周之内完成。翻译；译文打印：A4纸，五号字；格式要标准。1、 英文原稿定稿、2、 译文3、 装订规范第二周1、根据毕业设计任务书，查找资料。2、写开题报告。一周之内完成开题报告：A4纸打印，条理要清晰。内容、格式第三周1、变压器选择。2、电气主接线,厂用接线。每一步的原则，最终结论，要有理有据，有笔记。型号、参数设计原则、接线方案第四周短路电流计算（手算、上机） 计算过程、结果准确。 检查过程、手算和上机结果对比。第五周电气设备选择 过程要清晰、方法正确。选择的原则。电气设备型号、参数等。第六周继电保护和自动装置配置配电装置规划和防雷保护配置复合规程规定。防雷设备功能和安装的位置；选择的原则、过程、各个参数的意义。线路、变压器、发电机保护配置、原理。原则、计算、防雷区。第七周计算机画图说明书计算书整理画图按任务书内容图纸A3：3张图纸张数、图形符合、内容。内容、符号、格式第八周设计成品检查、评阅。内容：任务书格式：规范内容、字数、排版格式计算过程1、 设计任务内容2、 图纸内容3、 格式符合规范第九周论文修改第十周答辩1.6 厂用容量 单台机组配套的高压厂用电动机及低压变压器容量序号设备名称额定容量 （kw）1#高压厂变（台数）备注1给水泵67502互为备用2凝结水泵23502互为备用3高压冷却水泵24524低加疏水泵20021运1备3循环水泵320025送风机30002互为备用6引风机40002冷烟风机300021运1备7钢球磨煤机140088灰渣泵57049冲水泵30021运1备11除灰变160021运1备12输煤变100021运1备13低压工作变100021运1备14主厂房公用变800115水源变1800117化水变80021运1备18检修变80021运1备19无油空压机25032运1备2 变压器的选择及厂用备用变压器的选择2.1 主变压器的选择在发电厂和变电所中，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。另外，主变压器还承担着将电压升高或降低，并输出电能的任务。2.2主变压器容量和台数的确定2.2.1 主变压器容量的确定具有发电机电压母线接线的主变压器连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器容量，应按下列条件计算：1、当发电机电压母线上负荷最小时，能将发电机电压母线上的剩余有功和元功容量送入系统，但不考虑稀有的最小负荷情况。2、当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，能由系统供给了电机电压的最大负荷。在电厂分期建设中，在事故断开最大一台发电机组的情况下，通过变压器向系统取得电能时，可考虑变压器的允许过负荷和限制非重要负荷。3、根据系统经济运行的要求（如充分利用丰水季节的水能），而限制本厂输出功率时，能供给发电机电压的最大负荷。4、按上述条件计算时，应考虑负荷曲线的变化和逐年负荷的发展。特别应注意发电厂初期运行，当发电机电压母线负荷不大时，能将发电机电压母线上的剩余容量送入系统。5、发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。对主要向发电机电压供电的地方电厂，而系统电源仅作为备用，则允许只装设一台主变压器作为发电厂与系统间的联络。对小型发电厂，接在发电机电压母线上的主变压器宜设置一台。对装设两台变压器的发电厂，当其中一台主变压器退出运行时，另一台变压器应能承担70%的容量。2.2.2单元接线的主变压器发电机与主变压器为单元连接时，主变压器的容量可按下列条件中的较大者选择：1. 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。2. 按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷。当采用扩大单元接线时，应采用分裂绕组变压器，其容量应等于按上述或 算出的两台机容量之和。2.2.3连接两种升高电压母线的联络变压器1、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的交换。2、其容量一般不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，通过联络变压器将其剩余容量送入另一系统。3、为了布置和引接线的方便，联络变压器一般装设一台，最多 不超过两台。4、联络变压器的一般采用自耦变压器。在按上述原则选择容量时，要注意低压侧接有大量无功设备的情况，必须全面考虑有功功率和无功功率的交换，以免限制自耦变压器容量的的充分利用。2.3 变压器型式的选择2.3.1相数的选择主变压器采用三相或是单相，主要考虑主变压器的制造条件，可靠性要求及运输条件因素。在330KV及以下电力系统中，一般都选用三相变压器。因为单相变压器绕组相对来讲投资大、占地多、运输损耗出较大，同时配电装置结构复杂，出增加了维修工作量。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，尤其需考虑其运输可能性，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道、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在相变压器取代一台大容量的三相变压器，或者选用单相变压器组。对500KV及以上电力系统中的主变压器相数的选择，除按容量、制造水平、运输条件确定外，更重要的是考虑负荷和系统情况，保证供电可靠性，进行综合分析，在满足技术、经济的条件下来确定选用单相变压器还是三相变压器。2.3.2绕组数的确定 国内电力系统中采用的变压器按其绕组数分类有双绕组普通式、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。一般是当最大机组为125MW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路和辅助设备，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个绕组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，反而不如选用两台比绕组变压器合理。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设断路器和隔离开关。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和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，均可优先选用自耦变压器，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。2.3.3绕组接线的组别的确定变压器三相绕组的接线组别小，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。因此变压器三相绕组的连接方式 应根据具体工程来确定。我国110KV及以上电压变压器三相绕组都采用“YN”连接；35KV采用“Y”连接，其中性点多通过消弧线圈接地；35KV以下高压电压，变压器三相绕组都采用“D”连接。2.3.4调压方式的确定调压方式有两种：1、不带电切换，称为无激磁调压，调压范围在；2、另一种是带负荷切换，称为有载调压，调压范围可达一般多采用不带电切换调压方式。2.4 厂用变压器的确定大容量机组的厂用电系统，主要厂用负荷需要两路供电而设置两段母线或两段母线以上，其中的两段母线常采用分裂低压绕组变压器供电。2.4.1 厂用变压器的结构分裂变压器，它有一个高压绕组和两个低压绕组，两个低压绕组称为分裂绕组，实际上这种变压器是一种特殊结构的三绕组变压器，分裂绕组变压器的结构特点是，绕组在铁芯上的布置应满足两个要求：1、两个低压分裂绕组之间应有较大的短路阻抗；2、每一分裂绕组与高压绕组之间的短路阻抗应较小，且应相等。图21画出了单相和三相分裂低压绕组变压器的绕组布置图和原理图。高压绕组1采用两段并联，其容量按额定容量设计；分裂绕组2和3都是低压绕组，其容量分别按50额定容量设计。其运行特点是，当一低压侧发生短路时，另一未发生短路的低压侧仍能维持较高的电压，以保证该低压侧母线上的设备能继续正常运行，并能保证该母线上的电动机能紧急起动，这是一般结构的三绕组变压器所不及的。（a） （b）图2.1分裂变压器绕组布置与连接图a） 单相分裂变压器，（b）三相分裂变压器（只画出一相）2.4.2 分裂变压器的运行方式分裂变压器有三种运行方式1、分裂运行：两个低压分裂绕组运行，低压绕组间有穿越功率，高压绕组不运行，高低压绕组间无穿越功率。在这种运行方式下，两个低压绕组间的阻抗称分裂阻抗。2、并联运行：两个低压绕组并联，高低压绕组运行，高低压绕组间有穿越功率，在这种运行方式下，高低压绕组间的阻抗为穿越阻抗。3、单独运行：当任一低压绕组开路，另一低压绕组和高压绕组运行，在此运行方式下，高低压绕组之间的阻抗称为半穿越阻抗。4、分裂阻抗和穿越阻抗之比，一般称为分裂系数。3 电气主接线的设计电气主接线是发电厂、变电站设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线形式的确定对发电厂、变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性等密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定都有较大影响。因此，主接线的设计必须根据电力系统、发电厂或变电站的具体情况，全面分析，正确处理好各方面的关系，通过技术经济比较，合理地选择主接线方案。3.1电气主接线的概念与基本要求发电厂电气主接线是由多种电气设备通过连接线，按其功能要求组成的接受和分配电能的电路，也称一次接线或电气主接线系统。用规定的设备文字和图形符号将发电机、变压器、母线、开关电器、测量电器、保护电器、输电线路等有关电气设备，按工作顺序排列，详细表示电气设备的组成和连接关系的单线接线图，称为电气主接线图。图1-1为电气设备在电气主接线图中的代表符号。电气主接线的选择正确与否对电力系统的安全、经济运行，对电力系统的稳定和调度的灵活性，以及对发电厂的电气设备选择，配电装置的布置，继电保护及控制方式的拟定等都有重大的影响。在选择电气主接线时，应注意发电厂在电力系统中的地位、进出线回路数、电压等级、设备特点及负荷性质等条件，并应满足下列基本要求。3.1.1运行的可靠性发、供电的安全可靠性，是电力生产和分配的第一要求，主接线必须首先给予满足。因为电能的发、送、用必须在同一时刻进行，所以电力系统中任何一个环节故障，都将影响到整体。事故停电不仅是电力部门的损失，更严重的是会造成国民经济各部门的损失；此外，一些部门的停电还会造成人员伤亡；重要发电厂发生事故时，在严重情况下可能会导致全系统性事故。所以，主接线若不能保证安全可靠地工作，发电厂就很难完成生产和输送数量和质量均符合要求的电能。主接线的可靠性并不是绝对的，同样形成的接线对某些发电厂来说是可靠的，但对另一些发电厂就不一定能满足可靠性要求。所以在分析主接线的可靠性时，不能脱离发电厂在系统中的地位、作用以及用户的负荷性质等。衡量主接线的可靠性可以从以下几个方面去分析：1、断路器检修时是否影响供电；2、设备或线路故障或检修时，停电线路数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电；3、有没有使发电厂全部停止工作的可能性；4、运行人员对系统主接线熟悉性。下图是电气设备在电气主接线图中的代表符号：图3-13.1.2 具有一定的灵活性主接线不但在正常运行情况下，能根据调度的要求，灵活地改变运行方式，达到调度的目的；而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备、切除故障，使停电时间最短、影响范围最小，并且在检修设备时能保证检修人员的安全。3.1.3 操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成人员误操作而发生事故。但接线过于简单，不但不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便，或造成不必要的停电。3.1.4经济上合理主接线在保证安全可靠，操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用最小，占地面积最少，使发电厂尽快地发挥经济效益。3.2 电气主接线设计依据1、发电厂、变电站在电力系统中的地位和作用。2、发电厂、变电站的分期和最终建设规模。3、负荷大小和重要性。4、系统备用容量大小。5、系统专业对电气接线提供的具体资料。3.2.1 电气主接线的设计步骤1、原始资料分析。2、对拟定的各方案进行技术、经济比较，选出最好的方案。3、绘制电气主接线图。3.3 发电机变压器组单元接线发电机出口直接经变压器接入高电压系统的接线，称为发电机变压器组单元接线。实际上，这种单元接线往往只是电厂主接线中的一部分或一条回路。关于发电机出口是否装设断路器的问题，目前我国及许多国家的大容量机组的单元接线中，发电机出口一般不装设断路器，其理由是：大电流大容量断路器投资较大，而且在发电机出口至主变压器之间采用封闭母线后，此段线路范围的故障可能性亦已降低。甚至在发电机出口也不装隔离开关，只设有可拆的连接片，以供发电机测试时用。燕山湖发电公司发电机出口不装设断路器。3.4主变压器和发电机中性点接地方式3.4.1 主变压器中性点接地方式1、主变在110500KV侧采用中性点直接接地方式。2、主变在66.3KV侧采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式。3.4.2 发电机中性点接地方式1、发电机中性点的接地方式可采用不接地、经消弧线圈或高电阻接地方式。2、300MW及以上的发电机应采用中性点经消弧线圈或高电阻接地的方式。3.5 母线接线1、110KV220KV配电装置出线回路数为5回及以上时，或当110KV220KV配电装置，在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上时采用双母线的两组母线同时工作，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。2、当220KV出线为5回及以上，110KV出线为7回及以上时规定一般应装设专用旁路断路器。本厂220KV出线为5回，故选择的电气主接线方案为：双母线带旁路、一台半断路器接线。方案一：双母线带旁路接线图3.2 双母线带旁路接线方案二：一台半断路器接线图3.3 一台半断路器的双母线接线3.6 比较两种接线方案对两种接线方案进行可靠性、灵活性和经济性的比较:表3.1 主接线方案比较比较项目方案(双母线带旁路接线)方案(一台半断路器接线)可靠性接线简单清晰,设备少,设备本身的故障率低6KV和220KV母线检修时将导致一台半容量停运。各种电压等级均分别有出现全部失电的概率。机组配置合理，使传递能量在变压器中损耗降到最少。可靠性高，无论检修母线或检修设备均不致全厂停电。在220KV均有两台变压器联系，保证了在变压器检修故障时，不致使220KV电压解裂，提高了供电的可靠性。设备较多。灵活性运行方式相对简单，调度灵活性差；便于扩建。运行调度灵活，相应继电保护装置较复杂；易于扩建后实现自动化。经济性设备相对较少，投资少，年费用少；占地面积小；采用单元接线及封闭母线，从而避免了选择大容量断路器，节省投资。设备相对较多，投资高，年费用大。其他当母线故障或检修时，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，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。由于一个回路连接着两台断路器，一台中间断路器连接着两个回路，使继电保护及二次回路复杂。此接线虽然可靠性高，但占地造价高，为解决继电保护校验问题，保护必须双重化。因此，从综合情况下考虑，当出线在8回以上时，除特殊情况，一般不宜在220KV配电装置中采用一台半断路器接线，所以采用双母线带旁路接线。4 厂用电接线4.1 厂用电基本接线形式及运行方式发电厂在启动、停机、检修过程中，有大量电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备和输煤、除灰、除尘及水处理等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、检修、照明等用电设备都属于厂用负荷，其总的耗电量，统称为厂用电。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、燃料种类及其燃烧方式、蒸汽参数等因素有关。厂用电耗电量占发电厂全部发电量的百分数，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火电空冷机组的厂用电率为68，降低厂用电率可以降低电能成本，同时相应增大了对系统的供电量。发电厂的厂用电源，必须供电可靠，且能满足电厂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、启动电源和事故保安电源，一般电厂中都以启动电源兼作备用电源。对于大容量机组，各机组的厂用工作电源必须是独立的，而且是保证机组正常运行最基本的电源，必须要求供电可靠，还要满足整套机炉的全部厂用负荷要求，并可能还要承担部分公用负荷。600MW机组一般采用发电机变压器组单元接线，并采用分相封闭母线。机组厂用电源都从发电机至主变压器之间的封闭母线引接，即从发电机出口经高压厂用工作变压器（简称高厂变）、高压公用变将发电机出口电压降至所要求的厂用高压。在这种接线方式下，发电机、主变、高厂变、高压公用变以及相互连接的导体，任何元件故障都要断开发变组出口断路器并停机。当发电机处于正常运行时，才能对厂用负荷供电；在发电机处于停机状态、启动时发电机电压未建立之前或停机使电压下降时，都不能对厂用负荷供电。这就说明，需要另外设置独立可靠的启动和停机用的电源，停机电源是指保证发电机安全停机的某些厂用负荷继续运行一段时间所需的电源。另外，低压400V厂用工作电源，一般由高压厂用母线通过低压厂用变压器引接。4.2 厂用电基本接线形式厂用电接线方式合理与否，对机、炉、电的辅机以及整个发电厂的工作可靠性有很大影响。厂用电的接线应保证厂用供电的连续性，使发电厂能安全满发，并满足运行安全可靠、灵活方便等要求。600MW机组通常都为机炉单元式设置，采用机、炉、电为单元的控制方式。因此，厂用系统也必须按单元设置，各台机组机、炉、电的厂用系统必须是独立的，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受和分配电能。火电厂的厂用负荷容量较大，分布面较广，尤以锅炉的辅助机械设备耗电量大，如引风机、送风机、磨煤机、一次风机、电动给水泵等大型设备，其用电量约占厂用电量的60%以上。为了保证厂用电系统的供电可靠性与经济性，且便于灵活调度，一般都采用按炉分段的接线原则，既便于运行、检修，又能使事故影响范围局限在机炉单元，不致过多干扰正常运行的其他机炉。当锅炉容量较大及辅助设备容量较大时，每台锅炉可由2段厂用母线供电，厂用负荷在各段上应尽可能分配均匀，且符合生产程序要求。低压220/400V厂用电的接线，对于大型火电厂，一般亦采用单母线分段接线，即按炉分段或按机组分段。4.3 厂用电源的引接4.3.1. 高压厂用工作电源的引接当发电机与主变压器成单元连接机组时，根据上述原则引接各自的高压厂用工作电源。600MW机组多采用高压厂用工作电源由主变压器低压侧引接，采用分裂绕组变压器。图4.1 高压厂用电系统接线4.3.2 低压厂用工作电源引接1、低压厂用变压器一般由高压厂用母线段上引接。当无高压厂用母线时，可从发电机电压主母线或发电机出口引接。2、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。图4.2 低压厂用电系统接线4.3.3 备用电源引接方式1、高压厂用备用电源的引接方式 发电机与主变压器成单元连接时，厂内有两级升高电压母线，备用电源应由与系统有联系的最低电压级母线引出。2、低压厂用备用电源引接方式低压厂用变压器应避免与需要由它充当备用电源的低压厂用工作变压器接在同一段高压母线段上，否则当该高压母线段故障或停电时，低压备用变压器也将失去电源。对200MW及以上机组，为了强调低压厂用备用电源供电的可靠性和独立性，低压厂用备用变压器宜由经常带电运行的高压厂用起动备用变压器引接。图4.3 备用电源系统接线5 短路电流计算5.1 短路电流计算的主要目的1、电气主接线比选；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距离；6、验算接地装置的接触电压和跨步电压。7、选择继电保护装置和进行整定计算。5.2 短路电流计算一般规定5.2.1 计算的基本情况1、电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。2、所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。3、短路发生在短路电流为最大值的瞬间。4、所有电源的电动势相位相同。5、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。5.2.2 接线方式计算短路电流所用的接线方式，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），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。5.2.3 计算容量应按工程设计的规划容量计算，并考虑电力系统的远景规划，一般取工程建成后的510年。5.2.4 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及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况进行校验。因为本设计为6200MW发电厂设计，由规程可知，200MW及以上机组出口为封闭母线与变压器相连，不装设断路器，故不可能发生短路。而线路发生短路情况，只有三相短路时短路电流最大，由经验公式I（2）I（3），所以只计算三相短路即可。5.2.5 短路计算点在正常接线方式时，通过设备的短路电流最大的地点，称为短路计算点。对于带电抗器的610KV出线与厂用分支线回路，在选择母线至母线隔离开关之间隔板前的引线；套管时，短路计算点应选在套管前。选择其余的导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。5.2.6 短路计算方法在工程设计中，短路电流计算均采用实用计算法，是指在一定的假条件下计算出短路电流的各个分量，而不是用微分方程去求解短路电流的完整表达式。计算法中有分布系数法与星网变换法，本设计采用分布系数法，即如图: n个支路n个支路n个支路 . . . . . .1、将转移电抗按各相应的等值发电机的容量进行归算，便得到各等值发电机对短路点的计算电抗 （i=1,2,g）式中为i台等值发电机的额定容量之和。2、由，分别根据适当的计算曲线找出指定时刻t各等值发电机提供的短路周期电流的标幺值。计算曲线只作到3.45为止，当3.45时，可以近似地认为短路周期电流的幅值已不随时间而变，直接按下式计算即可：3、网络中无限大功率电源供给的短路周期电流是不衰减的，并由下式确定4、计算短路电流周期分量的有名值第i台等值发电机提供的短路电流为无限大功率电源提供的短路电流为短路点周期电流的有名值为 式中，应取短路处电压级的平均额定电压；为归算到短路处电压级的第i台等值发电机的额定电流；对应于所选基准功率在短路处电压级的基准电流。5.3 计算步骤1、选择计算短路点。2、绘出等值网络（次暂态网络图），并将各元件电抗统一编号。3、化简等值网络：将等值网络化简为以短路点为中心的辐射等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗。4、求出计算电抗。5、由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量的标幺值。6、计算无限大容量电源供给的短路电流周期分量的标幺值。7、计算短路电流周期分量有名值和短路容量。8、计算短路电流冲击值。9、计算异步电机供给的短路电流。10、绘制短路电流计算结果表。5.4 三相等值网络的计算1、等值网络的绘制，在和下的网络参数的计算。2、化简等值网络（查表）。3、有名值计算。5.5 电路元件参数的计算高压短路电流的计算一般只计及个元件的电抗，采用标幺值。标幺值为各有名值与基准值之比。 5.6 网络变换5.6.1两支路有源网络等值变换 式中 合并后的等值电源 合并后的等值电抗(a) 变换前的网络 (b)变换后的网络图5.1 网络变换图 5.6.2 Y/等值变换 Y/网络变换如图4.2所示：(a) Y形网络 (b) 形网络图4.2 网络变换图Y/变换 / Y变换 5.7 计算电抗 式中 、等值电源1、2短路点的转移电抗 、等值电源1、2的额定容量，。5.7.1 短路点短路电流周期分量有效值的计算 其中 式中 短路点k所在电压级的平均额定电压，kV； 、归算至短路点电压级各等值电源的额定电流，kA。5.7.2 短路的冲击电流 式中 起始次暂态电流；冲击系数，一般取1.8。5.8 等值电源的计算5.8.1 按个别变化计算当