某地区4X300MW发电厂电气部分设计

课程设计课程名称： 学 院： 专 业： 姓 名： 学 号： 年 级： 任课教师： 年 月 日某地区4X300MW发电厂电气部分设计摘 要由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。电能的使用已经渗透到社会、经济、生活的各个领域，而在我国电源结构中火电设备容量占总装机容量的75%。本文是对配有4台300MW汽轮发电机的大型火电厂一次部分的初步设计，主要完成了电气主接线的设计。包括电气主接线的形式的比较、选择；主变压器、启动/备用变压器和高压厂用变压器容量计算、台数和型号的选择；短路电流计算和高压电气设备的选择与校验; 并作了变压器保护。关键词： 发电厂；变压器；电力系统；继电保护；电气设备。一. 绪 论1.1 课题背景由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、 控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。因此，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。本设计的主要内容包括：通过原始资料分析和方案比较，确定发电厂的电气主接线。计算短路电流，并根据计算结果来选择和效验主要电气设备。一、设计的原始资料1. 发电厂概况：（1）装机容量：4台300MW汽轮发电机（2）发电机组参数： 型号：QFSN300220B1（东方电机厂） 额定电压：20KV 功率因数：0.85（滞后） 直轴瞬变电抗：（标么值） 直轴超瞬变电抗：（标么值）（3）厂用电率：7.31（计及脱硫），5.57（不计脱硫）（4）自然环境：平均气温11.7 ，最高气温32.7 ，最低气温9.3 （5）机组年利用小时数： 2. 电力系统与本厂连接情况电力系统目前总装机容量为11000MW，近期（5年）规划装机容量为22000MW。该电厂无地方负荷，经两回500KV线路接入系统。系统等值阻抗（正序）为：0.0045（标么值），计算基准容量为100MVA。另外，该电厂附近有一220KV变电站，可提供厂用备用电源。二.电气主接线方案的确定1电气主接线的主要要求 电气主接线的设计原则是：根据发电厂在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、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及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。（1） 可靠性：衡量可靠的标准，一般是根据主接线型式及主要设备操作的可能方式，按一定的规律计算出“不允许”事件发生的规律，停运的持续时间期望值等指标，对几种主接线型式中择优。所谓“不允许”事故，是指发生故障后果非常严重的事故，如全部电源进线停运、主变压器停运，全场停电事故等。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。（2） 灵活性：是指在调度时，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、检修运行方式以极特殊运行方式下的系统电镀要求；在检修时，可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，而不致影响电力网的运行和对用户的供电；在扩建时，可以容易的从初期接线扩建到最终接线，在不影响连接供电或停电时间最短的情况下，投入新机组、变压器或线路，并对一次和二次部分的改建工作量最少。在操作时间便、安全、不易发生误操作的“方便性”。（3） 经济性：主接线应在满足供电可靠性、灵活性要求的前提下做到经济性。即：主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器等一次设备，要是控制、保护不过于复杂，要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。做到投资省。合理的选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变等）容量、台数，避免两次变压而增加电能的损失。电器主接线选择时要为配电装置的布置创造条件，尽量使占地面积减少。2.原始资料分析根据原始资料分析可知，该电厂为大型火力发电厂，装机容量为，没有地方负荷，即所有输出全部接入500KV主电网。机组年利用小时数为 ，2005年火电机组年利用小时数为5876h。可以看出该机组为系统中的基荷承担者，其可靠性的要求非常高，主接线的设计应优先考虑可靠性。3.主接线方案的拟定由原始资粮可知，主接线有两回出线，4台300MW发电机。3.1低压侧发电机端口电压为20KV。出于可靠性，灵活性和经济性三个方面考虑，本侧采用单元接线形式。单元接线简单，开关设备少，操作简便，以及因不设发电机电压母线，而在发电机和变压器之间采用封闭母线，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于具有发电机电压级母线时有所减少。3.2高压侧根据对原始资料分析可知高压侧为500KV，500KV侧负荷容量大，其主接线是本厂向系统输送功率的主要接线方式，为保证可靠性，可能有多种接线方式，经定性分析筛选后，初步拟定两个方案：（1）方案一：双母线带旁路母线接线其特点是具有双母线接线的优点，当线路（主变压器）断路器检修时，仍有继续供电，但旁路的倒换操作比较复杂，增加了误操作的机会，也使保护及自动化系统复杂化，投资费用较大。一般为了节省断路器及设备间隔，当出线达到5个回路以上时，才增设专用的旁路断路器，出线少于5个回路时，则采用母联兼旁路或旁路兼母联的接线方式。接线方式如下：（2）方案二：一台半（二分之三）断路器接线3/2断路器接线就是在每3个断路器中间送出2回回路，一般只用于500kV（或重要220kV）电网的母线主接线。它的主要优点是：1) 运行调度灵活，正常时两条母线和全部断路器运行，成多路环状供电；2) 检修时操作方便，当一组母线停运时，回路不需要切换，任一台断路器检修，各回路仍按原接线方式运行，不需切换；3) 运行可靠，每一回路由两台断路器供电，母线发生故障时，任何回路都不停电。接线方案如下图：方案一和方案二都具有很高的可靠性，但是在两组母线同时故障（或一组母线检修另一组母线故障）的极端情况下，3/2断路器接线中功率仍能继续输送。3/2断路器接线运行的可靠性和灵活性都很高，在检修母线或回路断路器时不必用隔离开关进行大量的倒闸操作，并且调度和扩建也方便。所以在超高压电网中得到了广泛应用，在330500KV电压当进出线为6回及以上，配电装置在系统中有重要地位时，一般宜采用3/2断路器接线。根据原始资料分析可知，该电厂在系统中具有重要的地位，其可靠性要求非常高，所以主接线的选择应优先考虑可靠性。本次设计应选择方案二：3/2断路器接线。4.变压器的确定4.1容量单元接线中的主变压器容量SN 应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，预留10的裕度选择，为。其中 SN主变容量 PN发电机容量：PN=300MW KP厂用电率： 发电机额定功率：=0.85 可以得到：（脱硫） （不计脱硫）4.2相数选择容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330KV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器相对投资大、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，特别是大型变压器需要考察其运输的可能性。若受到限制时，则可选用单相变压器。此变压器与容量为300MW的机组单元连接，故应优先考虑三相变压器4.3绕组连接方式三相变压器的一组相绕组或连接成三相组的三相变压器的相同电压的绕组连接成星型、三角型、曲折型时，对高压绕组分别以字母Y、D或Z表示，对中压或低压绕组分别以字母y、d 或z表示。如果星型连接或曲折型连接的中性点是引出的，则分别以YN、ZN表示，带有星三角变换绕组的变压器，应在两个变换间已“-”隔开。我国110KV以上电压，变压器的绕组都采用Y连接。35KV以下电压，变压器绕组都采用连接。本次设计采用Y连接。4.4变压器调整方式的选择变压器的电压调整使用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器的变比。切换方式有两种：不带负荷切换，称为无励磁调压，调整范围通常在5%以内；另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可达20%-30%。对于110KV以下的变压器，设计时才考虑到变压器采用有载调压的方式。综合考虑发电厂的发电机运行出力变化不大，所以在本次的设计中采用的变压器调整方式是无励磁调压。综上所述，本次设计应采用三相双绕组强迫风冷铜芯无励磁调压升压电力变压器，由发电厂电气部分课程设计参考资料可知型号为：SFP9-/500 参数为370MVA，550-22.5/20kV型号含义： S三相风冷强迫油循环 F风冷 P无励磁调压 9设计序号 500高压绕组电压等级 额定容量5电力网络中性点接地方式选择电力网中性点接地方式是一个综合性问题。它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰等。电力网中性点接地方式有以下几种：（1）中性点不接地中性点不接地方式最简单，单相接地时允许带故障运行两小时，供电连续性好，接地电流仅为线路及设备的电容电流。但由于过电压水平较高，要求有较高的绝缘水平，不宜用于110KV及以上电网。中性点消弧线圈接地当接地电容电流超过允许值时，可采用消弧线圈补偿电容电流，保证接地电弧瞬间熄灭，以消除弧光间歇接地过电压。中性点经高电阻接地当接地电容电流超过允许值时，也开采用中性点经高电阻接地。此接地方式降低弧光间隙接地过电压，同时可以提供足够的电流和零序电压，使接地保护可靠动作，一般用于大型发电机中性点。（2）中性点直接接地直接接地方式的单相短路电流很大，线路或设备需立即切除，增接了断路器的负担，降低了供电的连续性。但由于过电压较低，绝缘水平可下降，减少了设备的造价，特别是在高压和超高压电网，经济效益显著。故适用于110KV及以上电网中。.5.1变压器中性点接地方式电力网中性点接地方式，决定了主变压器中性点接地方式。主变压器的110-500KV侧采用中性点直接接地方式。（1）凡是自耦变压器，其中性点需要直接接地或经小阻抗接地。（2）凡中、低压有电源的升压站和降压变电所至少应有一台变压器直接接地。（3）终端变电所的变压器中性点一般不接地。（4）变压器中性点接地点的数量是电网所有短路点的综合零序电抗与综合正序电抗之比小于三，以使单相接地时健全相上工频过电压不超过阀型避雷器的灭弧电压。（5）所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地，以便于运行调度灵活选择接地点。当变压器中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不是按线电压设计，应在中性点装设避雷器保护。（6）选择接地时应保证任何故障形式都不应使电网节烈成为中性点不接地的系统。双母线接线有两台以上主变压器时，可考虑两台主变压器中性点接地。5.2 发电机中性点接地方式发电机中性点采用非直接接地方式。发电机定子绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电流后是发电机本身及其引出回路所连接元件的对地电容电流。本次设计采用发电机中性点经消弧线圈接地方式。由于它适应于单相接地电流大于允许值的中小机组或200MW及以上大机组。消弧线圈可接在直配线发电机的中性点上。当发电机为单元接线时，则应接在发电机的中性点上。三.厂用电的设计3.1 厂用电源选择3.1.1厂用电的电压等级为了简化厂用电接线，使运行维护方便，厂用电电压等级不宜过多。在发电厂中，低压厂用电压常采用380KV，高压厂用电压有3、6、10KV等。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；大容量的电动机采用较低电压时往往并不经济。为了正确选择高压厂用电的电压等级，需进行技术经济论证。1 按发电机容量、电压确定高压厂用电压等级l 发电机组容量在60MW及以下，发电厂电压为10.5KV，可采用3KV作为高压厂用电压；发电机电压为6.3KV，可采用6KV作为高压厂用电压。l 当容量在100至300MW时，宜选用6KV作为高压厂用电压。l 当容量在600MW以上时，经技术经济比较可采用6KV一级电压，也可采用3KV和10KV两级电压作为高压厂用电压。2 按厂用电动机容量、厂用电供电网络确定高压厂用电压等级发电厂中拖动各种厂用机械设备的电动机，容量相差悬殊，从数千瓦到数千千瓦，而且与电动机的电压和容量有关。在满足技术要求的前提下，优先采用电压较低的电动机以获得较高的经济效益。这是因为高压电动机制造容量大、绝缘等级高、磁路较长、尺寸较大、价格高、空载和负载损耗均较大，效率较低。但是，结合厂用电供电网络综合考虑，电压等级较高时可以选择截面较小的电缆或导线，不仅节省有色金属，还能降低供电网络的投资。火力发电厂采用3、6KV和10KV作为高压厂用电压，其特点分述如下。l 3KV电压：3KV电动机效率比6KV电动机约高1%15%，价格约低20%；将100KW及以上的电动机接到3KV电压母线上，100KW以下的电动机一般采用380V，可使低压厂用变压器容量和台数减少；由于减少了380V电动机数量，使较大截面的电缆数量减少，从而减少了有色金属消耗量。l 6KV电压：6KV电动机的功率可制造得较大，200KW以上的电动机采用6KV电压供电，以满足大容量负荷要求；6KV厂用电系统与3KV厂用电系统相比，不仅节省有色金属及费用，而且短路电流亦较小；发电机电压若为6KV时，可以省去高压厂用变压器，直接由发电机电压母线经电抗器供厂用电，以防止厂用电系统故障直接威胁主系统并限制其短路电流。l 10KV电压：10KV电动机的功率可制造得更大一些，以满足大容量负荷；1000KW以上的电动机采用10KV电压供电比较经济合理; 适用于300MW以上大容量发电机组，但不能为单一的高压厂用电压，因为它不能满足全厂所有高压电动机的要求。3 厂用电压等级的应用300MW汽轮 发电机组的厂用电压分为两级，高压为6KV ，低压为380V。3.2厂用电系统中性点接地方式3.2.1 厂用电概述发电厂高压厂用电系统中性点接地方式有不接地、经消弧线圈接地和经电阻接地等，各种方式各有其优缺点。发电厂高压厂用电系统的接地方式涉及到发电厂的安全运行、供电连续性等重要问题，同时在专业技术方面还涉及厂用电系统过电压与绝缘配合、继电保护、接地设计等诸多专业领域。因此，发电厂厂用电系统接地方式的合理选择，直接关系到一个发电厂是否能够安全可靠地运行。发电厂厂用电系统在电气原理上虽然与配电系统并无不同，但它们的结构不同，服务对象不同，因此对中性点接地方式的选择就有不同的侧重。只有充分认识厂用电系统的特点，并针对该特点采用相应的中性点接地方式，才能收到较好的效果。确定发电厂高压厂用电系统接地方式，应从过电压、继电保护、供电连续性、运行实践等诸方面去综合考虑。3.2.2 高压厂用电系统中性点接地方式高压（3、6、10KV）厂用电中性点接地方式的选择，与接地电容电流的大小有关：当接地电容电流小于10A时，可采用不接地方式，也可采用高电阻接地方式；当接地电容电流大于10A时，可采用经消弧线圈或消弧线圈并联电阻的接地方式。一般发电厂的高压厂用电系统多采用中性点经高电阻接地方式。上述中性点接地方式的特点和适用范围叙述如下。（1） 中性点不接地方式。当高压厂用电系统发生单相接地故障时，流过短路点的电流为容性电流，且三相线电压基本平衡。若单相接地电容电流小于10A时，允许继续运行2h，为处理故障争取了时间；若厂用电系统单相接地电容电流大于10A时，接地处的电弧不能自动熄灭，将产生较高的电弧接地过电压（可达额定相电压的3.55倍）并易发展成为多相短路，故接地保护应动作于跳闸，中断对常用设备的供电。这种中性点不接地方式曾广泛应用于火力发电机组的高压厂用电系统，今后仍会在接地电容电流小于10A的高压厂用电系统中采用。（2） 中性点经高电阻接地方式。高压厂用电系统的中性点经过适当的电阻接地，可以抑制单相接地故障时健全相的过电压倍数不超过额定相电压的2.6倍，避免故障扩大。常采用二次侧接电阻的配电变压器接地方式，无需设置大电阻就可达到预期的目的。当发生单相接地故障时，短路点流过固定的电阻型电流，有利于馈线的零序保护动作。中性点经高电阻接地方式适用于高压厂用系统接地电容电流小于10A，且为了降低间歇性弧光接地过电压水平和便于寻找接地故障点的情况。（3） 中性点经消弧线圈接地方式。在这种接地方式下，厂用电系统发生单相接地故障时，中性点的位移电压产生感应电流流过接地点，补偿电容电流，将接地点的综合电流限制到10A以下，以达到自动熄弧、继续供电的目的。为了提高接地保护的灵敏度和选择性，通常在消弧线圈二次侧并联电阻。当机组的负荷变化时，需改变消弧线圈的分接头以适应厂用电系统电容电流的变化，但消弧线圈变比的的变化又改变了接地点的电流值。为了保持接地故障电流不变，必须相应的调节二次侧的电阻，所以二次侧电阻应有与消弧线圈分接头相匹配的调节分接头。这一接地方式运行比较复杂，要增加接地设备投资，而且接地保护也比较复杂，适用于大机组高压厂用电系统接地电容电流大于10A的情况。3.2.3 低压厂用电系统的中性点接地方式 低压厂用电系统中性点接地方式主要有中性点不接地或中性点经高电阻接地，以及中性点直接接地两种接地方式。（1） 中性点不接地或中性点经高电阻接地方式。接地电阻值的大小以满足所选用的接地指示装置动作为原则，但不应超过电动机带单相接地运行的允许电流值（一般按10A考虑）。在低压厂用电系统中，发生单相接地故障时能继续运行一段时间，可以避免开关立即跳闸和电动机停运，也防止了由于熔断器一相熔断所造成的电动机两项运转，提高了低压厂用电系统的运行可靠性。但是，采用中性点不接地方式后，使用电压为220V的设备必须另设380/220V的、中性点接地的隔离变压器，增加了损耗和电压波动的几率。（2） 中性点直接接地方式。在低压厂用电系统中，发生单相接地故障时，中性点不发生位移，防止了相电压出现不对称和超过250V，保护装置立即动作于跳闸。低压常用网络比较简单，动力和照明、检修网络可以共用，但照明、检修回路的故障往往危机动力回路的正常运行，降低了厂用电系统的可靠性；同时，100KW以上的低压电动机启动时，会使灯光变暗，高雅荧光灯可能由于电压降低而熄灭（重燃需历时610min），影响工作。对于采用熔断器保护的电动机，由于一相熔丝熔断，电动机会因二相运行而烧坏。结论发电厂厂用电系统中电力设备多为电动机、电缆等，其绝缘较为薄弱，而且该类设备耐热能力相对也较低。因此，对发电厂高压厂用电系统接地方式选择应考虑以下几点： 限制高压厂用电系统中可能产生的过电压倍数及工频过电压； 限制高压厂用电系统中单相接地时的故障电流幅值，防止设备烧坏； 尽可能保证厂用电系统安全、连续运行。而快速消弧线圈加快速选线的接地方式，既解决了接地故障所引起的过电压问题，又解决了故障电流大的问题，实现了接地故障回路的识别和隔离。并综合了消弧线圈接地方式可自动消除可恢复性故障和低阻接地方式可跳开永久性故障这两者的优点，大大提高系统的运行可靠性。该方式完全满足了发电厂厂用电系统接地方式应满足的要求，它兼具了以前常用的各种接地方式的优点，同时又避免了它们的缺点，是目前较为理想的接地方式。目前，对于高压厂用电系统中性点接地方式争议颇多，在此根据以上三点原则，提出以下几点看法： 准确计算高压厂用电系统中的电容电流。电容电流的数值将直接影响中性点的接地方式和单相接地保护方式。由于设计中常用的公式算方法在运行中往往与实测值发生较大偏差，因此建议采用实测的方法获得电容电流的数值。 当125 MW及以下机组或厂用母线段对地电容电流小于5A时，宜采用中性点不接地方式。 当200 MW及以上机组或厂用母线段对地电容电流在510A之间时，宜采用高电阻接地方式。 当厂用母线段对地电容电流大于10A时，宜采用消弧线圈接地方式。 随着电力电子技术得到广泛的应用，有条件的发电厂可采用智能化的快速消弧系统。 由于是300MW的机组，因此宜选取高电阻接地方式。3.3厂用电源及其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、启动电源和事故保安电源。一般电厂中都以启动电源兼作备用电源。a)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。现代发电厂一般都投入系统并联运行。若从发电机电压回路通过高压厂用变压器（或电抗器）取得高压厂用工作电源，即使发电机组全部停止运行，仍可从电力系统倒送电能供给厂用电源。这种引接方式，供电可靠、操作简单、调度方便、投资和运行费都比较省，常被广泛采用。高压厂用工作电源从发电机回路的引接方式与主接线形式有密切联系。当主接线具有发电机电压母线时，则高压厂用工作电源（厂用变压器或厂用电抗器）一般直接从母线上迎接；当发电机和主变压器为单元接线时，则厂用工作电源从主变压器的低压侧引接。厂用分支上一般都应装设高压断路器。该断路器应按发电机端短路进行选择，其开断电流可能选不到合适的短路器，可加装电抗器或选低压分裂绕组变压器以限制短路电流。如仍选不出，对于200MW及以上的机组，厂用分支都采用分相封闭母线，故障率较小，可不装断路器和隔离开关，但应有可拆连接点，以供检修和调试用，这时再变压器低压侧务必装设断路器。低压厂用工作电源由高压厂用母线通过低压厂用变压器引接。若高压厂用电设有10KV和3KV两个电压等级，则低压厂用工作电源一般从10KV厂用母线引接。b)备用电源和启动电源厂用备用电源用于工作电源因事故或检修而失电时替代工作电源，起后备作用。备用电源应具有独立性和足够的供电容量，最好能与电力系统紧密联系，在全厂停电情况下仍能从系统取得厂用电源。启动电源一般是指机组在启动或停运过程中，工作电源不可能供电的工况下为该机组的厂用负荷提供电源。因此，启动电源实质上也是一个备用电源。为了确保机组安全和厂用电的可靠，我国目前对200MW以上大型发电机组才设置厂用启动电源，且以启动电源兼作事故备用电源，统称启动/备用电源。启动/备用电源的引接应保证其独立性，并且具有足够的供电容量，以下是最常用的引接方式：从发电机电压母线的不同分段上通过厂用备用变压器（或电抗器）引接；从发电厂联络变压器的低压绕组引接，但应保证在机组全停情况下能够获得足够的电源容量；从与电力系统联系紧密、供电最可靠的一级电压母线引接。这样，有可能因采用变比较大的启动/备用变压器，增大高压配电装置的投资而致经济型较差，但可靠性较高；当技术经济合理时可由外部电网引接专用线路，经过变压器独立的备用电源或启动电源。备用电源由明备用和暗备用两种方式。明备用方式，正如前面所述设置专用的备用变压器（或线路），它经常处于备用状态（停运），当工作电源因故断开时，由备用电源自动投入装置进行切换接通，代替工作电源，承担全部厂用负荷。暗备用方式，不设专用的备用变压器（或线路），而将每台工作变压器容量增大，相互备用，当其中任一台厂用工作变压器退出运行时，该台工作变压器所承担负荷由另一台厂用工作变压器供电。这种备用方式，正常工作时每台变压器只在半载下运行，投资较大，运行费用高。在大中型发电厂特别是大型火电厂中，由于每台机组机炉的厂用负荷很大，为了不使每台厂用变压器的容量过大，一般均采用名备用方式；中小型水电厂和降压变电站多采用暗备用方式。c)、事故保安电源当电厂用工作电源和备用电源都消失时，为确保在严重事故状态下能安全停机，事故消除后能及时恢复供电，对200MW及以上的大容量几组应设置事故保安电源，以保证事故保安负荷，如润滑油泵、密封油泵、热工仪表及自动装置、盘车装置、顶轴油泵、事故照明和计算机等设施的连续供电。事故保安电源必须是一种独立而又十分可靠的电源，通常采用快速自动程序启动的柴油发电机组、蓄电池组以及逆变器将直流变为交流作为交流事故保安电源。对200MW及以上机组还应由附近110KV及以上的变电站或发电厂引入独立可靠专用线路，作为事故备用保安电源。对200MW发电机组，事故保安电源通常采用380/220V电压，每台机组设置一段事故保安母线，采用单母线接线。每2台发电机组设置一台柴油发电机作为事故保安电源。热工仪表及自动装置等要求连续供电的负荷，则由直流逆变器所连接的不停电母线供电，其电压为220V。对于1000MW发电机组，每台机组设置一台快速启动的柴油发电机组，作为本机的事故保安电源。每台机组设置二段380V事故保安母线，正常运行时分别由低压工作电源供电，事故时由柴油发电机组供电。3.4厂用电接线形式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受和分配电能。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。在采用母线管理制的中、小型发电厂中，往往机、炉的数量是“按锅炉分段”的原则，即将高电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。每台锅炉的一些重要辅助机械设备（如引风机、送风机）各装设两台，在锅炉满负荷时，必须同时投入运行，所以可将它们接在同一段母线上。但每台汽轮机均装设两台循环水泵和凝结水泵，其中一台纯属备用，谷允许分别接在不同母线段上。全厂公用负荷应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。当公用负荷大时，可设公用母线段。对于400t/h及以上的大型锅炉，每台锅炉设两段高压厂用母线。低压厂用母线一般也按锅炉分段，厂用电源则由相应的高压厂用母线供电。厂用电各级电压母线均采用按锅炉分段接线方式，具有下列特点：l 若某一段母线发生故障，只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。l 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。l 将同一机炉的厂用电负荷接在同一段母线上，便于运行管理和安排检修。3.5厂用变压器的选择1. 额定电压 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相一致。2. 工作变压器的台数和型式 工作变压器的台数和型式主要与高压厂用母线的段数有关，而母线的段数又与高压厂用母线的电压等级有关。当只有6KV或10KV一种电压等级时，一般分两段；对于200MW以上机组可分四段；当10KV与3KV电压等级同时存在时，则分四段。当只有6KV或10KV一种电压等级时，高压厂用工作变压器可选用1台全容量的低压分裂绕组变压器，两个分裂支路分别供2段母线；或选用2台50%容量的双绕组变压器，分别供2段母线。对于200MW以上机组，高压厂用工作变压器可选用2台低压分裂绕组变压器，分别供4段母线；当出现10KV和3KV两种电压等级时，高压厂用工作变压器2台50%容量的三绕组变压器，分别供4段母线. 3.厂用变压器的容量 厂用变压器的容量必须满足厂用电机械从电源获得足够的功率。因此，对高压厂用工作变压器的容量应按高压厂用计算负荷的110%与低压厂用计算负荷之和进行选择；而低压厂用工作变压器的容量留有10%左右的欲度。 （1）高压厂用变压器的容量。当为双绕组变压器时按下式选择容量 式中：为高压厂用计算负荷之和；为低压厂用计算负荷之和。 当选用分裂绕组变压器时，其各绕组容量应满足 高压绕组 分裂绕组 式中：为厂用变压器高压绕组额定容量（KVA）;为厂用变压器分裂绕组额定容量（KVA）；为厂用变压器分裂绕组计算负荷（KVA）；为分裂绕组两分支重复计算负荷（KVA）。（2） 高压厂用备用变压器容量。高压厂用变压器或启动变压器应与最大一台高压厂用工作变压器的容量相同；低压厂用变压器或启动变压器应与最大一台低压厂用工作变压器的容量相同。（3） 低压厂用工作变压器容量。可按下式选择容量 式中：S为低压厂用工作变压器容量（KVA）；为变压器温度系数修正系数，一般装于屋外或屋外进风小间内的变压器，可取=1，但宜将小间进出风温差控制在以内，对由主厂房进风小间内的变压器，但温度变化较大时，随地区而异，当考虑温度进行修正。 厂用变压器容量的选择，除了考虑所借负荷的因素外还应考虑：（1） 电动机自启动时的电压降；（2） 变压器低压侧短路容量；（3） 留有一定的备用欲度。4、 厂用变压器的阻抗 变压器的阻抗是厂用工作变压器的一个重要指标。常用工作变压器的阻抗要求比一般电力变压器的阻抗大，这是因为要限制变压器低压侧的短路容量，否则将影响到开关设备的选择，一般要求阻抗应大于10%；但是，阻抗过大又将影响厂用电动机的自启动。厂用工作变压器如果选用分裂绕组变压器，则能在一定程度上缓解上述矛盾，应为分裂绕组变压器在正常工作时具有较小阻抗，而分裂绕组出口短路时则具有较大的阻抗。设备名称额定容量(KW)T1高压厂用变压器1A段1B段重复台数容量(KW)台数容量(KW)容量(KW)电动给水泵530015300汽动给水前置泵23012301230循环水泵16001160011600凝结水泵100011000110001000P1813028301000一次风机11201112011120送风机10001100011000引风机20001200012000磨煤机13002260022600磨煤机封闭风机22012201220220主厂房低压工作变200012000120002000主厂房低压公用变160011600照明变6301630电除尘变200012000P29570125402220SH=P1+0.85P2(KVA)16264.5134892887分裂绕组负荷SC=1.1SH (KVA)17890.9514837.93175.7高压绕组负荷SC-Sr(KVA)17890.95+14837.9-3175.7=29553.15选择分裂绕组变压器(KVA)30000/20000-20000四.短路电流计算4.1 系统等值网络短路短路计算点的选取4.2 绘制等值网络（1）,（2）系统等值电抗：（3）变压器等值电抗： （4）发电机等值电抗：4.3 短路电流计算()取,（1）系统提供：（2）电厂提供：（3）短路处的基准电流：（4）短路处的冲击电流（有效值）：（5）冲击电流峰值：（6）短路处：（7）短路全电流最大有效值：4.4 冲击电流计算（1）系统提供的冲击电流：（2）电厂提供的冲击电流：（3）短路全电流有效值：五、主要电气设备选择与校验5.1 导线选择要求：选择500KV主变进线。已知：短路持续时间0.1秒。两个可供选择的导线参数如下：型号最高允许温度（）允许载流量（A）电晕电压（KV）2(NRLH60GJ-144）806350.247702(LGKK-600)802294.82770（1）不同电流点的选择 所以，选取2（LGKK600） 满足长期允许运行要求（2）电晕电压校验； （5）短路关含电流 （右移）（6）热稳定校验,不计 满足热稳定要求。（7）动稳定校验 满足动稳定要求。5.3 互感器的选择互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获得电气一次回路信息的传感器。互感器将高电压、大电流按比例变成低电压和小电流，其中一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护装置等。为确保工作人员在接触测量仪表和继电保护装置时的安全，互感器的每一个二次绕组必须有一可靠的接地，以防绕组间绝缘损坏而使二次部分长期存在高电压。5.4 电流互感器的选择测量用电流互感器有一般用途和特殊用途两类。对于工作电流变化范围较大的线路及高压、超高压电网中，推荐采用带有S类测量级二次绕组的电流互感器。而保护用电流互感器按用途可分为稳态保护用P和暂态保护用TP两类。电流互感器的选择和配置应按下列条件：（1）型式：电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。对于620KV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35KV及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。（2）一次回路电压：（3）一次回路电流：（4）准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。（5）二次负荷：式中，；（6）动稳定：式中，是电流互感器动稳定倍数，等于电流互感器极限值，过电流峰值 与一次绕组额定电流 峰值之比，即（7）热稳定：在稳定校验中，只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的热稳定电流或一次额定电流的倍数来表示。5.5 电压互感器的选择电压互感器的选择和配置应按下列条件：（1）型式：620KV屋内互感器的型式应根据使用条件可以采用树脂胶主绝缘结构的电压互感器；35KV110KV配电装置一般采用油浸式结构的电压互感器220KV级以上的配电装置，当容量和准确等级满足要求：一般采用电容式电压互感器。三相式电压互感器投资省，但仅20kv以下才有三相式产品。三相五柱式电压互感器广泛用于315kv系统，而三相三柱式电压互感器，为避免电网单相接地时，因零序磁通的磁阻过大，致使过大的零序电流烧坏电压互感器，则电压互感器的一次侧三相中性点不允许接地，不能测量相对地电压，故很少采用。用于接入精度要求较高的计费电能表时，可采用三个单相电压互感器组或两个单相电压互感器接成不完全三角形（也称V-V接线），而不宜采用三相式电压互感器。因为，三相式电压互感器当二次侧负荷不对称时，特别是在单相接地时三相磁路不对称，将增大误差。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器。（2）一次电压： （3）二次电压：按表4-1所示选用所需二次额定电压UN表4-1电压互感器技术参数绕组主二次绕组附加二次绕组高压侧接入方式接于线电压上接于相电压上用于中性点直接接地系统用于中性点不接地或经消弧线圈接地二次额定电压100100（4）准确等级：电压互感器应在哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表，继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定，规定如下：用于发电机、变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表，所有计算的电度表，其准确等级要求为0.5级。 供监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，其准确等级，要求一般为级。用于估计被测量数值的标记，如电压表等，其准确等级要求较低，要求一般为3级即可。在电压互感器二次回路，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求准确等级高的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确度等级。（5）二次负荷 ： 防雷保护的规划在电力系统中除了内部过电压影响系统的供电可靠性,还有大气过电压,就是所说的雷击过电压。雷击过电压会使电气设备发生损坏，造成停电事故。为保证电力系统的正常安全可靠运行，必须做好电力系统的大气过电压保护。雷电过电压的形成与危害1直击雷 雷电直接对电气设备或建筑物进行放电，称为直接雷击或直击雷。直击雷过电压又引起数万安的强大雷电流通过被击物体而入地，产生破坏性很大的热效应和机械效应，击坏设备，引起火灾，甚至造成人身伤亡。2感应雷 雷电落在电气设备附近或雷动在电气设备上方移动时，通过无暇感应或电磁感应在电气设备上呈现出数万乃至数千万伏的感应过电压，称作感应雷或间接雷击。3入侵雷 当输电线路上遭受直接雷或感应雷产生的雷电波侵入发电厂或变电所，产生过电压击坏电气设备，称为雷电波入侵或入侵雷，由于雷电波侵入造成的雷害事故占全部雷害事故的一半以上，因此需采取特别措施。电气设备的防雷保护因为电气设备的结构和工作性质的不同，所采取的措施也不同。发电厂和变电所的防雷保护发电厂和变电所电气设备对直击雷的防护主要采用避雷针；对入侵雷的防护采用进线保护和避雷保护的综合措施，即用进线保护限制雷电流的幅值和陡度，用避雷器限制雷电过电压的同值。架空输电线路的防雷保护电线路采用装设避雷线的方法防止线路遭受直击雷引起跳闸次数，可采用系统中性点经消弧线圈接地工作方式，为避免雷击跳闸造成供电中断，可采用自动重合闸装置。直配旋转电机的防雷保护完善进线保护的同时，还应采用性能良好的阀型避雷器或金属氧化物避雷器，来保护电机的主绝缘，同时还应考虑装设电容器和中性点避避雷器，以保护匝间绝缘和中性点绝缘。配电网的防雷保护除了对配电变压器高低压侧以及柱上断路器必须装设避雷器或放电间隙保护外，对配电线路本身主要应适当提高其绝缘水平，应广泛采用重合闸，以减少断线和停电事故。发电厂是电力系统的心脏，万一发生损坏设备的事故，往往会带来严重的后果，造成重大的损失。设计中重点对发电机、变压器组、线路的防雷保护进行配置。避雷针的配置原则1独立式避雷针宜装设独立的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其工频接地电阻。当有困难时，可将该接地装置与主接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点沿接地线的长度不得小于15m。2独立式避雷针与变配电装置在空气中的间距；独立式避雷针的接地装置与变配电所主接地网在地中距离，且，式中为冲击接地电阻。避雷针位置的确定首先应根据发电厂设备平面布置图的情况而确定，避雷针的初步选定安装位置与设备的电气距离应符合各种规程规范的要求。1电压110KV及以上的配电装置，一般将