網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文〔設(shè)計(jì)〕題目：黃臺(tái)發(fā)電廠電氣局部設(shè)計(jì)

內(nèi)容摘要火力發(fā)電廠的電氣設(shè)備可分為電氣一次設(shè)備和電氣二次設(shè)備，在火力發(fā)電廠電氣局部設(shè)計(jì)中，一次回路的設(shè)計(jì)是主體，它是保證供電可靠性。經(jīng)濟(jì)性和電能質(zhì)量的關(guān)鍵，并直接影響著電氣局部的投資。對(duì)發(fā)電廠進(jìn)行電氣局部的設(shè)計(jì)有著很好的實(shí)踐和指導(dǎo)意義，電氣設(shè)計(jì)包括很多方面，其中，電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性，它的擬定直接關(guān)系著整個(gè)變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式確實(shí)定，是變電站電氣局部投資大小的決定性因素。本次論文選黃臺(tái)發(fā)電廠作為設(shè)計(jì)對(duì)象，做有關(guān)這個(gè)發(fā)電廠的電氣設(shè)計(jì)。論文從黃臺(tái)發(fā)電廠的現(xiàn)狀以及研究意義入手，首先對(duì)發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容進(jìn)行了總體概括，包括發(fā)電廠的總體分析及主變選擇、發(fā)電廠的總體分析及主變選擇、電氣主接線的設(shè)計(jì)和選擇、短路計(jì)算以及電氣設(shè)備的選擇等；之后又分別詳細(xì)地介紹了發(fā)電廠的總體分析以及主變選擇，對(duì)主變的容量、臺(tái)數(shù)、以及電纜的選擇等進(jìn)行了計(jì)算；通過分析和計(jì)算對(duì)該發(fā)電廠的電氣主接線進(jìn)行了設(shè)計(jì)和選擇；接著又進(jìn)行了短路計(jì)算并介紹了短路計(jì)算的相關(guān)目以及有關(guān)電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)的相關(guān)原那么和知識(shí)；最后全文進(jìn)行了總結(jié)和概括，有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：電氣設(shè)計(jì)；變電所；電氣主接線；電流計(jì)算目錄TOC\o"1-3"\h\u內(nèi)容摘要I目錄11緒論21.1發(fā)電廠的開展現(xiàn)狀與趨勢(shì)21.2黃臺(tái)發(fā)電廠的研究背景21.3本次論文的主要工作32電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容42.1發(fā)電廠的總體分析及主變選擇42.1.1黃臺(tái)火力發(fā)電廠現(xiàn)狀42.1.2黃臺(tái)發(fā)電廠的主變選擇42.2電氣主接線的選擇與設(shè)計(jì)52.3短路電流計(jì)算52.4電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)52.4.1電氣設(shè)備選擇的一般原那么62.4.2電氣設(shè)備的選擇條件63發(fā)電廠的總體分析及主變選擇83.1發(fā)電廠的總體情況分析83.2主變壓器容量的選擇83.3主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇83.4電纜選用原那么94電氣主接線設(shè)計(jì)104.1引言104.2電氣主接線設(shè)計(jì)的原那么和根本要求104.3電氣主接線設(shè)計(jì)說明11系統(tǒng)連接11主接線方案論證125短路電流計(jì)算145.1短路計(jì)算的目的145.2發(fā)電廠短路電流計(jì)算146結(jié)論18參考文獻(xiàn)191緒論1.1發(fā)電廠的開展現(xiàn)狀與趨勢(shì)火力發(fā)電廠簡(jiǎn)稱火電廠，是利用煤、石油、天然氣作為燃料生產(chǎn)電能的工廠，它的根本生產(chǎn)過程是：燃料在鍋爐中燃燒加熱水使成蒸汽，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能，蒸汽壓力推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，然后汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能，并由升壓變壓器將發(fā)電機(jī)出口電壓升高后，經(jīng)輸電線路將電能輸送到用戶或電網(wǎng)中。19世紀(jì)末，隨著電力需求的增長(zhǎng)，人們開始提出建立電力生產(chǎn)中心的設(shè)想。隨著電機(jī)制造技術(shù)的開展，電能應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，生產(chǎn)對(duì)電的需要的迅速增長(zhǎng)，發(fā)電廠隨之應(yīng)運(yùn)而生。愛迪生1882年在美國(guó)紐約珍珠街建立了人類歷史上第一個(gè)發(fā)電廠，經(jīng)歷了1個(gè)多世紀(jì)的不斷完善，發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)能、多元化的快速開展。1.2黃臺(tái)發(fā)電廠的研究背景電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)開展中最重要的根底能源產(chǎn)業(yè)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的第一根底產(chǎn)業(yè)，是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的根底產(chǎn)業(yè)，是世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)開展戰(zhàn)略中的優(yōu)先開展重點(diǎn)。作為一種先進(jìn)的生產(chǎn)力和根底產(chǎn)業(yè)，電力行業(yè)對(duì)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的開展和社會(huì)進(jìn)步起到重要作用。與社會(huì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)開展有著十分密切的關(guān)系，它不僅是關(guān)系國(guó)家經(jīng)濟(jì)平安的戰(zhàn)略大問題，而且與人們的日常生活、社會(huì)穩(wěn)定密切相關(guān)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的開展，對(duì)電的需求量不斷擴(kuò)大，電力銷售市場(chǎng)的擴(kuò)大又刺激了整個(gè)電力生產(chǎn)的開展。但是，隨著近年來我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速開展與人民生活用電的急劇增長(zhǎng)，人們對(duì)電力供給的要求越來越高，特別是供電的穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性[1]。電力工業(yè)的開展仍不能滿足整個(gè)社會(huì)開展的需要，未能很好起到先行的作用工程是滇東地區(qū)的大型坑口火電廠，云電外送的主力電廠之一將對(duì)緩解云南電網(wǎng)頂峰負(fù)荷時(shí)的供電緊張局面，進(jìn)一步促進(jìn)云電外送起到積極的推動(dòng)作用同時(shí)還將更有助于充分發(fā)揮水火電調(diào)劑的作用，提高系統(tǒng)平安穩(wěn)定水平電廠一期工程建設(shè)200MW國(guó)產(chǎn)超臨界凝汽式燃煤發(fā)電機(jī)組，不堵死擴(kuò)建的可能性。幾十年來,隨著電力工業(yè)的迅速開展，國(guó)外火電機(jī)組的單機(jī)容量也不斷增大。目前，國(guó)外一些工業(yè)興旺國(guó)家廣泛采用的火電機(jī)組為500-800MW，只有美、蘇、日三國(guó)采用少數(shù)1000-1300MW機(jī)組。采用大機(jī)組必然導(dǎo)致火電廠容量的增大。因此，國(guó)外火電開展的主要特點(diǎn)是采用高參數(shù)大容量機(jī)組，建設(shè)大電廠。這樣做的好處是可以降低單位造價(jià)和發(fā)電本錢，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，還可以減少布點(diǎn)，便于集中力量，加快電力建設(shè)速度。近年來，國(guó)外新建火電廠不僅采用大機(jī)組，而且臺(tái)數(shù)少。例如:美國(guó)的加文和坎伯蘭電廠各安裝2臺(tái)1300MW機(jī)組，門羅電廠安裝4臺(tái)800MW機(jī)組.日本的鹿島電廠安裝4臺(tái)600MW和2臺(tái)1000MW機(jī)組，袖浦電廠安裝1臺(tái)600MW和3臺(tái)1000MW機(jī)組。英國(guó)有7座電廠各安裝2-6臺(tái)600-660MW機(jī)組。有些國(guó)家過去由于大機(jī)組的制造落后于需要，建設(shè)了一些安裝機(jī)組臺(tái)數(shù)很多的電廠，這種情況以蘇聯(lián)最為突出[2]。如布爾特什恩和塔什干電廠分別裝有12臺(tái)200MW和160MW機(jī)組。伏羅希洛夫電廠裝有7臺(tái)100MW和8臺(tái)200MW機(jī)組。機(jī)組臺(tái)數(shù)過多，對(duì)運(yùn)行管理不利。因此，蘇聯(lián)在近幾年來新建的大型火電廠一般安裝4-6臺(tái)800MW機(jī)組，個(gè)別大電廠準(zhǔn)備安裝8臺(tái)800MW機(jī)組。因?yàn)殡姀S容量過大，會(huì)引起一系列的間題，例如煤和水的供給問題，灰的處理和環(huán)境污染問題不易解決。這些經(jīng)驗(yàn)都值得我們借鑒。1.3本次論文的主要工作本次論文選黃臺(tái)發(fā)電廠作為設(shè)計(jì)對(duì)象，做有關(guān)這個(gè)發(fā)電廠的電氣設(shè)計(jì)。全文共分為六個(gè)局部，各章內(nèi)容簡(jiǎn)介如下：第一章為緒論，簡(jiǎn)述黃臺(tái)發(fā)電廠的現(xiàn)狀即課題的研究背景以及研究意義；第二章對(duì)發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容進(jìn)行了總體概括，包括發(fā)電廠的總體分析及主變選擇、發(fā)電廠的總體分析及主變選擇、電氣主接線的設(shè)計(jì)和選擇、短路計(jì)算以及電氣設(shè)備的選擇以及有關(guān)電氣設(shè)備選擇以及校驗(yàn)的相關(guān)原那么和知識(shí)等；第三章詳細(xì)地介紹了發(fā)電廠的總體分析以及主變選擇，對(duì)主變的容量、臺(tái)數(shù)、以及電纜的選擇等進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算；第四章通過分析和計(jì)算對(duì)該發(fā)電廠的電氣主接線進(jìn)行了設(shè)計(jì)和選擇；第五章進(jìn)行了短路計(jì)算并介紹了短路計(jì)算的相關(guān)目的；最后，第六章對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)和概括，并指出了文章的缺乏和可改良之處。2電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容電氣設(shè)計(jì)包括強(qiáng)電和弱電兩局部，強(qiáng)電局部的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：變配電系統(tǒng)、電力和照明系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)等。一般來說，變配電系統(tǒng)主要包括：上下壓系統(tǒng)、變壓器、備用電源系統(tǒng)等；電力系統(tǒng)主要包括電力系統(tǒng)配電及控制；照明系統(tǒng)那么包括室內(nèi)外各類照明；防雷接地系統(tǒng)包括防雷電波侵入、防雷電感應(yīng)、接地、等電位聯(lián)結(jié)和局部等電位聯(lián)結(jié)、輔助等電位聯(lián)結(jié)等等。發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的重要組成局部。發(fā)電廠電氣一次局部設(shè)計(jì)包括發(fā)電廠總體分析、主變選擇、電氣主接線設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備選擇、等[3]。主變壓器的結(jié)構(gòu)型式推薦采用單相變壓器組。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，本期220kV電氣主接線采用單母線接線，聯(lián)絡(luò)變壓器采用三相自耦變壓器。根據(jù)短路電流計(jì)算結(jié)果，本工程500kV設(shè)備(斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器等)按50kA短路水平選擇；220kV設(shè)備按40kA短路水平選擇；主廠房6.3kV設(shè)備按開斷50kA，動(dòng)穩(wěn)定電流120kA短路水平選擇；電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計(jì)的首要局部，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比擬，合理確定主接線的方案。2.1發(fā)電廠的總體分析及主變選擇2.1.1黃臺(tái)火力發(fā)電廠現(xiàn)狀山東黃臺(tái)火力發(fā)電廠位于濟(jì)南市東郊，北鄰黃河，東鄰濟(jì)南國(guó)際機(jī)場(chǎng)，被譽(yù)為泉城明珠。是山東省第一座高溫高壓火力發(fā)電廠，從1958年9月開始建設(shè)，到今天已有50多年的開展歷史，裝有七臺(tái)鍋爐，八臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)，總?cè)萘?25MW，是山東電網(wǎng)的主力電廠之一。黃臺(tái)電廠分六期工程建成。五十年代末至六十年代中期，先后投產(chǎn)3臺(tái)25MW和1臺(tái)50MW機(jī)組〔其中2臺(tái)為原蘇聯(lián)早期產(chǎn)品〕，成為當(dāng)時(shí)山東最大的電廠。改革開放為黃臺(tái)電廠帶來新的開展機(jī)遇，1983年至1990年，相繼投產(chǎn)2臺(tái)100MW和2臺(tái)300MW機(jī)組，實(shí)現(xiàn)了由小機(jī)組為主向高參數(shù)，大容量機(jī)組為主的歷史性跨越。目前，黃臺(tái)電廠主業(yè)擁有固定資產(chǎn)18億元，年發(fā)電量近60億千瓦時(shí)，經(jīng)營(yíng)收入到達(dá)12億元.。多種產(chǎn)業(yè)擁有資產(chǎn)總額2.4億元，凈資產(chǎn)1億元，經(jīng)營(yíng)收入突破3億元。2.1.2黃臺(tái)發(fā)電廠的主變選擇主變壓器的結(jié)構(gòu)型式推薦采用單相變壓器組，不設(shè)備用相。黃臺(tái)電廠主要有鐵路、公路兩種主要運(yùn)輸方式，三相變壓器的運(yùn)輸較難實(shí)現(xiàn)，其運(yùn)載設(shè)備以及對(duì)路橋等的加固措施的費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)備費(fèi)，且國(guó)產(chǎn)三相變壓器的制造和運(yùn)行業(yè)績(jī)不多，如有事故，三相變壓器返廠檢修困難，運(yùn)輸費(fèi)用高單相變壓器雖然初投資較高，但其運(yùn)輸較易實(shí)現(xiàn)，公路與鐵路都可運(yùn)輸，即使出現(xiàn)主變故障返廠維修也比擬容易，影響停役時(shí)間較短，其經(jīng)濟(jì)性明顯占優(yōu)勢(shì)；單相變壓器已有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，且質(zhì)量可靠，為節(jié)約工程投資，因此本工程設(shè)備不用變壓器。2.2電氣主接線的選擇與設(shè)計(jì)電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性，它的擬定直接關(guān)系著全廠〔所〕電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式確實(shí)定，是變電站電氣局部投資大小的決定性因素。電氣主接線是電廠電氣局部主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主要組成局部，對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定等，都有決定性的關(guān)系。對(duì)電氣主接線的設(shè)計(jì)的根本要求，應(yīng)包括可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性，以及擴(kuò)建的可能性等。保證供電可靠性是電氣主接線最根本的要求，電氣主接線應(yīng)適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活的進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換，主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。2.3短路電流計(jì)算為了使所選電氣設(shè)備具有足夠的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性并在一定的時(shí)期內(nèi)滿足電力系統(tǒng)開展的需要，應(yīng)對(duì)不同點(diǎn)的短路電流進(jìn)行校驗(yàn)。對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的短路電流，從50年代以來，我國(guó)電力部門長(zhǎng)期采用從前蘇聯(lián)引進(jìn)的一種運(yùn)算曲線來計(jì)算任意時(shí)刻的短路電流。所謂運(yùn)算曲線，是按我國(guó)電力系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)得到發(fā)電機(jī)的參數(shù)，逐個(gè)計(jì)算在不同阻抗條件下，某時(shí)刻的短路電流，然后取所有這些短路電流平均值，作為運(yùn)行曲線在某時(shí)刻和計(jì)算電抗情況下的短路電流值。運(yùn)算曲線包括兩種方法，即同一變化法和個(gè)別變化法。2.4電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)根據(jù)短路電流計(jì)算結(jié)果，本工程500kV設(shè)備(斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器等)按50kA短路水平選擇；220kV設(shè)備按40kA短路水平選擇；主廠房6.3kV設(shè)備按開斷50kA，動(dòng)穩(wěn)定電流120kA短路水平選擇；脫硫6.3kV設(shè)備按開斷40kA，動(dòng)穩(wěn)定電流短路水平選擇(方案一)導(dǎo)體及主要電氣設(shè)備選擇按短路電流計(jì)算結(jié)果。5導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定6和5導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定編制說明6及有關(guān)規(guī)定進(jìn)行選擇。電氣設(shè)備的選擇是發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。正確的選擇電氣設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置到達(dá)平安、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行電氣設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證平安可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇適宜的電器。2.4.1電氣設(shè)備選擇的一般原那么(1)所選設(shè)備應(yīng)能滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景開展；在滿足可靠性要求的前提下，應(yīng)盡可能的選用技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)備，使其具有先進(jìn)性；(2)應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件對(duì)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)；(3)所選設(shè)備應(yīng)予整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致；(4)同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種；(5)選用新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)經(jīng)過上級(jí)批準(zhǔn)。2.4.2電氣設(shè)備的選擇條件正確的選擇電器是使電氣主接線和配電裝置到達(dá)平安、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行電器選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證平安可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇適宜的電器。電器要能可靠的工作，必須按正常條件下進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定[13]。1、正常工作條件下選擇電氣設(shè)備(1)額定電壓和最高工作電壓電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓調(diào)壓或負(fù)荷的變化，有時(shí)會(huì)高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設(shè)備允許的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。通常，規(guī)定一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的1.1-1.15倍，而電網(wǎng)運(yùn)行電壓的波動(dòng)范圍，一般不超過電網(wǎng)額定電壓的1.15倍。因此，在選擇電氣設(shè)備時(shí)，所選用的電氣設(shè)備允許最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓，即≥。(2)額定電流電氣設(shè)備的額定電流IN是指額定周圍環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流。應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax，即≥Imax。2、短路情況下的校驗(yàn)a.短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路電流通過電氣設(shè)備時(shí)，電氣設(shè)備各局部的溫度應(yīng)不超過允許值.滿足熱穩(wěn)定條件如下：〔2.1〕式中：Qk為短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)，It、t分別為電器允許通過的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間。b.電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，亦稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的為〔2.2〕式中ish、Ish分別為短路沖擊電流幅值和有效值；ies、Ies分別為電氣設(shè)備允許的動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值和有效值。同時(shí)，應(yīng)按電氣設(shè)備在特定的工程安裝使用條件，對(duì)電氣設(shè)備的機(jī)械負(fù)荷能力進(jìn)行校驗(yàn)，即電氣設(shè)備的端子允許荷載應(yīng)大于設(shè)備引線在短路時(shí)的最大電動(dòng)力。c.短路計(jì)算時(shí)間熱穩(wěn)定短路計(jì)算時(shí)間。該時(shí)間用于校驗(yàn)電氣設(shè)備在短路狀態(tài)下的熱穩(wěn)定，其值為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和相應(yīng)斷路器的全開斷時(shí)間之和，即(2.3)斷路器全開斷時(shí)間是指給斷路器的分閘脈沖傳送到斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的跳閘線圈時(shí)起，到各相觸頭別離后電弧完全熄滅為止的時(shí)間段。顯然，包括兩個(gè)局部，即(2.4)〔2〕短路開斷計(jì)算時(shí)間。斷路器不僅在電路中作為操作開關(guān)，而且在短路時(shí)要作為保護(hù)電器，能迅速可靠地切斷短路電流。為此，斷路器應(yīng)能在動(dòng)靜觸頭剛別離時(shí)刻，可靠開斷短路電流，該短路開斷計(jì)算時(shí)間和斷路器固有分閘時(shí)間之和，即(2.5)對(duì)于無延時(shí)保護(hù)，為保護(hù)啟動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)間之和，傳統(tǒng)的電磁式保護(hù)裝置一般為0.05~0.06s，微機(jī)保護(hù)裝置一般為0.016~0.03s。按照《導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)定》SDGJ14-86第1.1.2條規(guī)定:(1)應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn),平安適用，經(jīng)濟(jì)合理；(2)應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求,并考慮遠(yuǎn)景開展；(3)應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校準(zhǔn)；(4)選擇的導(dǎo)體品種不宜過多。

3發(fā)電廠的總體分析及主變選擇3.1發(fā)電廠的總體情況分析黃臺(tái)電廠分六期工程建成。五十年代末至六十年代中期，先后投產(chǎn)3臺(tái)25MW和1臺(tái)50MW機(jī)組〔其中2臺(tái)為原蘇聯(lián)早期產(chǎn)品〕，成為當(dāng)時(shí)山東最大的電廠。改革開放為黃臺(tái)電廠帶來新的開展機(jī)遇，1983年至1990年，相繼投產(chǎn)2臺(tái)300MW和2臺(tái)600MW機(jī)組，實(shí)現(xiàn)了由小機(jī)組為主向高參數(shù)，大容量機(jī)組為主的歷史性跨越。3.2主變壓器容量的選擇1.發(fā)電廠主變壓器容量確實(shí)定[6](1)對(duì)于單機(jī)容量在200MW及以上的發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)與主變壓器為單元連接時(shí)，主變壓器的容量可以選擇以下所列條件中容量較大者：1〕按發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組的廠用電負(fù)荷后，還留有10％的裕度；2〕按發(fā)電機(jī)的最大連續(xù)輸出容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷。當(dāng)發(fā)電廠主變壓器采用擴(kuò)大單元接線時(shí)，應(yīng)采用分裂繞組變壓器，其容量應(yīng)等于按上述1〕或2〕算出的2臺(tái)機(jī)容量之和。(2)對(duì)于中小容量的發(fā)電機(jī)，連接在發(fā)電機(jī)電壓母線與系統(tǒng)之間的主變壓器容量，應(yīng)按以下條件選擇：1〕當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上的負(fù)荷最小時(shí)，能將發(fā)電機(jī)最大剩余有功與無功功率送入系統(tǒng)。如果缺乏足夠的資料，最小負(fù)荷按最大負(fù)荷的60％～70％估算；如果主要負(fù)荷是農(nóng)業(yè)負(fù)荷時(shí)，那么最小負(fù)荷按最大負(fù)荷的20％～30％估算。負(fù)荷同時(shí)率一般取0.85～0.9，功率因數(shù)取0.8，廠用電率按所給的條件計(jì)算。2〕當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上功率最大的一臺(tái)發(fā)電機(jī)組停止運(yùn)行時(shí)，能由系統(tǒng)供給發(fā)電機(jī)電壓母線上的最大負(fù)荷。在發(fā)電廠分期建設(shè)過程中，在事故斷開最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)組的情況下，通過變壓器向系統(tǒng)取得電能時(shí)，可考慮變壓器的允許過負(fù)荷和限制非重要負(fù)荷。3〕根據(jù)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求〔如充分利用豐水季節(jié)的水能〕，而限制本廠出力時(shí)，能滿足發(fā)電機(jī)電壓母線上的最大負(fù)荷供電需要。3.3主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇為了保證發(fā)電機(jī)電壓出線供電的可靠，接在發(fā)電機(jī)電壓母線上的主變壓器一般不少于2臺(tái)。假設(shè)機(jī)組較多，發(fā)電機(jī)母線電壓的負(fù)荷較小，發(fā)電機(jī)主要功率送入系統(tǒng)時(shí)，主變壓器可多于2臺(tái)。對(duì)于地方發(fā)電廠，主要是向發(fā)電機(jī)母線電壓的負(fù)荷供電，而系統(tǒng)僅作備用電源時(shí)，那么允許只裝設(shè)1臺(tái)主變壓器。3.4電纜選用原那么6kV動(dòng)力電纜選用三芯電纜、銅芯、交聯(lián)聚乙烯絕緣[7]。聚氯乙烯護(hù)套難燃性電纜，根據(jù)短路電流計(jì)算結(jié)果，電纜最小熱穩(wěn)定截面為95mm2(6kV方案一)，絕緣水平為6kV低壓動(dòng)力電纜選用多芯(三芯或四芯)電纜，導(dǎo)體可選用銅芯或鋁芯，聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電纜，特殊場(chǎng)所，如震動(dòng)劇烈場(chǎng)所的、勵(lì)磁回路、高溫、爆炸及腐蝕性場(chǎng)所，選用銅芯電纜銅導(dǎo)體最小截面不小于2.5mm2，鋁導(dǎo)體最小截面不小于4mm2；絕緣水平為IkV控制電纜采用多芯電纜，導(dǎo)體為銅芯，聚氯乙烯絕緣導(dǎo)體截面不小于1.5mm2，為便于施工每根電纜的芯數(shù)不超過24芯；絕緣水平為0.6IkV在500kV配電裝置內(nèi)，以及計(jì)算機(jī)、程序控制系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)等的電纜，采用具有屏蔽功能的電纜主廠房、輸煤、燃油及其它易燃易爆環(huán)境的控制和動(dòng)力電纜，宜采用阻燃C類電纜；在外部火勢(shì)作用一定時(shí)間內(nèi)仍需維持通電的重要場(chǎng)所或回路，如消防系統(tǒng)、報(bào)警、應(yīng)急照明、不停電電源、直流跳閘回路和事故保安電源等所用的動(dòng)力及控制電纜采用耐火電纜；其它輔助車間采用普通電纜，所選用的電纜適用于在潮濕和枯燥的地方，地下或地上敷設(shè)。4電氣主接線設(shè)計(jì)4.1引言電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性，它的擬定直接關(guān)系著全廠〔所〕電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式確實(shí)定，是變電站電氣局部投資大小的決定性因素[8]。發(fā)電廠和變電站電氣主接線是由變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、母線、避雷器等電氣設(shè)備按一定順序連接而成的,電氣主接線的不同形式，直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性，并對(duì)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定等都有決定性的影響。因此電氣主接線的正確、合理設(shè)計(jì)，必須綜合處理各個(gè)方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證比擬方可。4.2電氣主接線設(shè)計(jì)的原那么和根本要求電氣主接線是電廠電氣局部主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主要組成局部，對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定等，都有決定性的關(guān)系。對(duì)電氣主接線的設(shè)計(jì)的根本要求，應(yīng)包括可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性，以及擴(kuò)建的可能性等。保證供電可靠性是電氣主接線最根本的要求，電氣主接線應(yīng)適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活的進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換，主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。本次進(jìn)行電氣主接線設(shè)計(jì)時(shí),考慮了以下四個(gè)方面的因素:(l)必須保證供電的可靠性和電能質(zhì)量電力生產(chǎn)的首要任務(wù)就是平安可靠,對(duì)電氣主接線最根本的要求便是保證供電的可靠性和良好的電能質(zhì)量。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),除了要對(duì)主接線的根本接線形式進(jìn)行定性評(píng)價(jià)外,對(duì)一些比擬重要的變電所，更需要進(jìn)行定量的分析和計(jì)算。雖然我們討論的屬于農(nóng)村電網(wǎng)變電所,但是這些變電所擔(dān)負(fù)許多郊區(qū)工廠和企業(yè)、風(fēng)景名勝、以及農(nóng)業(yè)排澇抗旱等重要的供電任務(wù),滿足供電的可靠性十分必要。隨著農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,加之使用了自動(dòng)化裝置和一些先進(jìn)的技術(shù),這都非常有利于主接線可靠性的提高。但可靠性的提高不完全等價(jià)于元件或設(shè)備用得越多、越新、接線也越復(fù)雜，相反地,不必要地使用多余設(shè)備,使主接線復(fù)雜,運(yùn)行發(fā)生不便,更會(huì)導(dǎo)致供電可靠性的降低。(2)靈活、方便,可以滿足遠(yuǎn)方監(jiān)控的要求好的主接線應(yīng)該不僅可以滿足各種不同的運(yùn)行狀態(tài),而且能夠靈活地轉(zhuǎn)換運(yùn)行方式。正常運(yùn)行時(shí)可以平安可靠地供電，故障情況或是設(shè)備檢修時(shí)也都能滿足遠(yuǎn)方監(jiān)控的要求，可以簡(jiǎn)單、靈活并且迅速地進(jìn)行運(yùn)行方式的倒換,使得停電時(shí)間最短，停電影響范圍也最小。顯然,過于復(fù)雜的接線不僅不能保證操作方便，反而會(huì)增加誤操作率，但太簡(jiǎn)單的接線，也不一定可以滿足系統(tǒng)運(yùn)行方式的要求，因此，合理地安排主接線十分重要。(3)經(jīng)濟(jì)性良好進(jìn)行主接線設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間發(fā)生貌似。如果要使主接線靈活可靠，必然會(huì)在一定程度上導(dǎo)致投資的增加。因此，設(shè)計(jì)中必須綜合考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩種因素，在滿足了供電持續(xù)可靠、運(yùn)行方便靈活的根底上,盡可能使得設(shè)備的投資費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用最少。(4)可以開展和擴(kuò)建目前，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速開展,往往會(huì)對(duì)已投產(chǎn)的變電所有擴(kuò)建的需求,從主變的容量、臺(tái)數(shù)、以及饋線的數(shù)量均有擴(kuò)建的需求的可能性,因此在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，應(yīng)該保存開展的余地,不僅要實(shí)現(xiàn)最終接線的目標(biāo)，同時(shí)還要考慮到分期過渡接線的可能性，以及施工的方便性。4.3電氣主接線設(shè)計(jì)說明4.3.1系統(tǒng)連接原始資料分析火力發(fā)電廠接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本目的是使電廠建成后，能將電能平安、經(jīng)濟(jì)、合理地送往電網(wǎng)，充分發(fā)揮電廠效益，并為發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)提供依據(jù)昭通市目前共有220kV變電所2座一昭通變和大關(guān)變，220kV昭通變由會(huì)澤縣的220kV者海變以兩回220kV線路供電，該線是系統(tǒng)與昭通電網(wǎng)唯一的聯(lián)絡(luò)線；昭通北部和東北部由220kV昭通變自南向北通過220kV大關(guān)變送電多數(shù)情況下靠聯(lián)絡(luò)線輸送該地區(qū)的大局部負(fù)荷，一旦聯(lián)絡(luò)線故障跳閘，昭通地區(qū)電網(wǎng)將面臨崩饋黃臺(tái)電廠的建設(shè)將對(duì)調(diào)整全省電源結(jié)構(gòu)，改善系統(tǒng)運(yùn)行工況，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)開展起著重要的作用按照電力負(fù)荷預(yù)測(cè)和電力電量平衡計(jì)算結(jié)果。本期電氣設(shè)計(jì)根據(jù)電廠接入系統(tǒng)報(bào)告[9]，黃臺(tái)電廠一期工程(2x600MW燃煤發(fā)電機(jī)組)500kV和220kV兩級(jí)電壓接入系統(tǒng)一期2臺(tái)機(jī)均分別通過容量為720MVA雙卷變壓器接入500kV升壓站母線，升壓站500kV和220kV兩級(jí)電壓間設(shè)置容量為360MVA的自禍變壓器做為聯(lián)絡(luò)變壓器根據(jù)黃臺(tái)電廠接入系統(tǒng)報(bào)告，電廠500kV出線規(guī)劃規(guī)模3回，本期建成1回，接至500kV昭通變電所；電220kV出線規(guī)劃規(guī)模2回，本期建成1回，接至220kV黃臺(tái)變電所；電廠一期2x600MW設(shè)一臺(tái)63MVA起備變壓器，二期2x600MW建成時(shí)再增設(shè)一臺(tái)63MVA起備變壓器，起備電源均從廠內(nèi)220kV母線引接。4.3.2主接線方案論證根據(jù)接入系統(tǒng)審查意見，在確保系統(tǒng)平安可靠的前提下，盡量簡(jiǎn)化系統(tǒng)配置，同時(shí)考慮與汽機(jī)房協(xié)調(diào)布置，盡量防止轉(zhuǎn)角架構(gòu)，減少占地，降低投資主接線的可靠性在很大程度上取決于設(shè)備的可靠程度，采用可靠性高的設(shè)備盡量簡(jiǎn)化電氣主接線；在滿足可靠性。靈活性要求的前提下力求經(jīng)濟(jì)合理，滿足投資少。占地面積小和電能損失少的要求遠(yuǎn)景500kV接線采用一臺(tái)半斷路器接線方案，考慮到本期向遠(yuǎn)景過渡的可能性，本期主接線過渡方案如下[10]，電氣主接線如圖4.1所示。本期500kV電氣主接線方案一：采用一臺(tái)半斷路器接線(一個(gè)完整串和一個(gè)不完整串)本期500kV進(jìn)出線回路數(shù)共3回，其中#l~#2發(fā)電機(jī)一變壓器組進(jìn)線2回，500kV出線1回，故本期500kV一臺(tái)半斷路器接線包括一個(gè)完整串和一個(gè)不完整串一臺(tái)半斷路器接線的定義：兩個(gè)元件引線用三臺(tái)斷路器接往兩組母線組成一個(gè)半斷路器接線，每一回路經(jīng)一臺(tái)斷路器接至母線，兩回路間設(shè)一聯(lián)絡(luò)斷路器，形成一串，又稱二分之三接線，一臺(tái)半斷路器接線是現(xiàn)代國(guó)內(nèi)外大型電廠和變電所超高壓配電裝置廣泛應(yīng)用的一種接線運(yùn)行時(shí)，兩組母線和全部斷路器都投入工作，形成多環(huán)狀供電，具有較高的供電可靠性和運(yùn)行靈活性任一母線故障或檢修，均不致停電；除聯(lián)絡(luò)斷路器故障時(shí)與其相連的兩回線路短時(shí)停電外，其他任何斷路器故障或檢修都不會(huì)中斷供電；甚至兩組母線同時(shí)故障(或一組檢修時(shí)另一組故障)的極端情況下，功率仍然繼續(xù)輸送此種接線運(yùn)行方便，操作簡(jiǎn)單，隔離開關(guān)只在檢修時(shí)作為隔離電器[11]。一臺(tái)半斷路器接線的特點(diǎn)：(1)有高度可靠性每一回路由兩臺(tái)斷路器供電，發(fā)生母線故障時(shí)，只跳開與此母線相連的所有斷路器，任何回路不停電；(2)運(yùn)行調(diào)度靈活正常時(shí)兩組母線和全部斷路器都投入工作，從而形成多環(huán)形供電，運(yùn)行調(diào)度靈活；(3)操作檢修方便隔離開關(guān)僅作檢修時(shí)用，防止了將隔離開關(guān)作操作用時(shí)的倒閘操作檢修斷路器時(shí)，不需帶旁路的倒閘操作檢修母線時(shí)，回路不需要切換。一臺(tái)半斷路器接線的缺點(diǎn)：使用設(shè)備較多，特別是斷路器和電流互感器，投資較大，二次控制接線和繼電保護(hù)都比擬復(fù)雜本期2臺(tái)機(jī)組采用一臺(tái)半斷路器接線，安裝五臺(tái)斷路器，配成一個(gè)完整串和一個(gè)不完整串，倒串即同名元件接入不同側(cè)母線，進(jìn)出線裝設(shè)隔離開關(guān)，一回出線接至昭。通變電站500kV配電裝置廠內(nèi)設(shè)置的1臺(tái)360MVA聯(lián)絡(luò)變壓器，高壓側(cè)經(jīng)斷路器從500kV母線引接本期2臺(tái)機(jī)組采用一臺(tái)半斷路器接線，安裝四臺(tái)斷路器，配成兩個(gè)不完整串，倒串即同名元件接入不同側(cè)母線，進(jìn)出線裝設(shè)隔離開關(guān)，一回出線接至昭通變電站500kV。配電裝置廠內(nèi)設(shè)置的1臺(tái)360MVA聯(lián)絡(luò)變壓器，高壓側(cè)直接從500kV母線引接，500kV母線只作為聯(lián)線，將聯(lián)絡(luò)變壓器接于高壓側(cè)兩臺(tái)斷路器之間，聯(lián)絡(luò)變壓器高壓側(cè)不安裝斷路器。圖4.1電氣主接線圖經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比擬[11]，本期500kV電氣主接線方案采用四角形接線有較高的可靠性，較高的靈活性，檢修方便，保護(hù)配置簡(jiǎn)單，終期保護(hù)改造工作量較小，總體投資(約3516.4萬元)較少，且回收年限較短，經(jīng)濟(jì)性好，符合廿一世紀(jì)示范電廠的設(shè)計(jì)的要求由此推薦方案二：遠(yuǎn)景接線采用一臺(tái)半斷路器接線方案，本期采用四角形接線為過渡方式500kV配電裝置采用三列式布置。5短路電流計(jì)算5.1短路計(jì)算的目的“短路”是電力系統(tǒng)中常發(fā)生的一種故障。所謂短路是指電網(wǎng)中某一相導(dǎo)體未通過任何負(fù)荷而直接與另一相導(dǎo)體或“地”相碰觸。電網(wǎng)正常運(yùn)行的破壞大多數(shù)是由短路故障引起的，危害很大。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的破壞多半是由短路故障引起的。計(jì)算短路電流的目的是為了選擇有足夠機(jī)械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備、合理的配置各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置、比擬各種不同方案的接線圖、研究短路對(duì)用戶工作的影響等[12]。為使所選導(dǎo)體和電器具有足夠的可靠性，經(jīng)濟(jì)性和合理性，并在一定時(shí)期內(nèi)適應(yīng)系統(tǒng)開展需要，作驗(yàn)算的短路電流應(yīng)按以下條件確定。A、容量和接線B、短路種類C、計(jì)算短路點(diǎn)5.2發(fā)電廠短路電流計(jì)算選基準(zhǔn)容量：Sd=100MVA，發(fā)電機(jī)：(5.1)(5.2)等值電源：S1：Sd=100MVA，S1=3400MVA(5.3)S2：S2=500MVA(5.4)變壓器:T1，T2：(5.5)變壓器T3：(5.6)變壓器T4：(5.7)電纜：〔5.8〕發(fā)電廠等值網(wǎng)絡(luò)的化簡(jiǎn)如圖5.1、圖5.2、圖5.3、圖5.4、圖5.5、圖5.6：圖5.1發(fā)電廠的等值網(wǎng)絡(luò)圖圖5.2發(fā)電廠的等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)圖1圖5.3發(fā)電廠的等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)圖2圖5.4發(fā)電廠的等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)圖3以上等值網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化圖中對(duì)應(yīng)各電抗值的計(jì)算如下：(5.9)〔5.10〕(5.11)(5.12)與合并后電抗(5.13)圖5.5發(fā)電廠的等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)圖4圖5.6發(fā)電廠的等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)圖5轉(zhuǎn)移阻抗：(5.14)(5.15)計(jì)算電抗：(5.16)表5.1短路電流計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算時(shí)間電流值/KAG12G3S2S1短路電流/KA0標(biāo)幺值0.3277.3862.795有名值0.5133.7081.4035.6241標(biāo)幺值0.3277.3862.795有名值0.5133.7081.4035.6242標(biāo)幺值0.3277.3862.795有名值0.5133.7081.4035.624電流基準(zhǔn)值：(5.17)(5.18)短路電流：(5.19)

6結(jié)論本文通過對(duì)電氣主接線和電氣設(shè)備選擇等環(huán)節(jié)的計(jì)算及分析，得到了一個(gè)較好的方案。在火力發(fā)電廠電氣局部設(shè)計(jì)中，一次回路的設(shè)計(jì)是主體，它是保證供電可靠性，經(jīng)濟(jì)性和電能質(zhì)量的關(guān)鍵，并直接影響著電氣局部的建設(shè)。本次設(shè)計(jì)從工程實(shí)際出發(fā)，遵守國(guó)家政策及設(shè)計(jì)規(guī)程；做到了平安適用，設(shè)備先進(jìn)可靠，保證靈敏有選擇性等要求。電能是一種清潔的二次能源。由于電能不僅便于輸送和分配，