（建筑電氣工程）發(fā)電廠電

氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2020年4月

多年的企業(yè)咨詢顧問經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過實(shí)戰(zhàn)驗(yàn)頓以落地執(zhí)行的卓越管理方案，值得您下載陋!

摘要

由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。它的

功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及

配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心。

電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重

要環(huán)節(jié)。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身的運(yùn)行的可靠性、

靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)。并且對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置、繼電保護(hù)和控

制方式的擬定有較大的影響。電能的使用已經(jīng)滲透到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生活的各個(gè)領(lǐng)

域，而在我國電源結(jié)構(gòu)中火電設(shè)備容量占總裝機(jī)容量的本文是對(duì)配有

75%04

臺(tái)200MW汽輪發(fā)電機(jī)的大型火電廠一次部分的初步設(shè)計(jì)，主要完成了電氣主接

線的設(shè)計(jì)。包括電氣主接線的形式的比較、選擇；主變壓器、啟動(dòng)/備用變壓器

和高壓廠用變壓器容量計(jì)算、臺(tái)數(shù)和型號(hào)的選擇；短路電流計(jì)算和高壓電氣設(shè)備

的選擇與校驗(yàn);并作了變壓器保護(hù)。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；變壓器；電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；電氣設(shè)備

目錄

1緒論1

L1電力系統(tǒng)概述1

1.2畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及基本思想1

121畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、功能及技術(shù)指標(biāo)2

122畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本思想及設(shè)計(jì)工作步驟2

24*200MW火力發(fā)電廠電氣主接線的確定4

2.1概述4

2.1.1電氣主接線設(shè)計(jì)的重要性4

2.1.2電氣主接線的設(shè)計(jì)依據(jù)4

2.L3電氣主接線的主要要求5

2.2電氣主接線的選擇5

221主接線的基本形式6

222主接線的設(shè)計(jì)10

223方案的選擇13

3火電廠發(fā)電機(jī)、變壓器的選擇15

3.1主變壓器和發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式15

3.1.1電力網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式15

3.1.3發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式16

3.2發(fā)電機(jī)的選型16

321簡(jiǎn)介16

322選型16

3.3變壓器的選型17

331具有發(fā)電機(jī)電壓母線的主變壓器17

332單元接線的主變壓器19

3.4電氣設(shè)備的配置19

4火力發(fā)電廠短路電流計(jì)算21

4」概述21

4.1.1短路的原因及后果21

4.1.2短路計(jì)算的目的和簡(jiǎn)化假設(shè)22

4.2各系統(tǒng)短路電流的計(jì)算22

421短路計(jì)算的基本假定和計(jì)算方法22

422電抗圖及電抗計(jì)算23

423短路點(diǎn)的選擇、短路電流以及沖擊電流的計(jì)算24

5火電廠一次設(shè)備的選擇32

5.1選擇電氣一次設(shè)備遵循的條件32

5.L1按正常工作條件選擇32

5.1.2按短路條件進(jìn)行校驗(yàn)34

5.2電氣設(shè)備的選擇35

521系統(tǒng)各個(gè)回路的最大工作電流35

522高壓斷路器的選擇37

523高壓隔離開關(guān)的選擇43

524互感器的選擇49

525電抗器的選擇56

526導(dǎo)線及電纜的選擇及校驗(yàn)58

527避雷器的選擇64

6變壓器的繼電保護(hù)66

6.1概述66

6.1.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本任務(wù)66

6.1.2電力變壓器的繼電保護(hù)66

6.2變壓器繼電保護(hù)的整定計(jì)算68

621縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算68

絲2過電流保護(hù)的整定讓篁72

7結(jié)論74

參考文獻(xiàn)75

英文原文75

英文翻譯96

謝108

1緒論

1.1電力系統(tǒng)概述

由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。它的功能

是將自然界的一次能源通過發(fā)電動(dòng)力裝置（主要包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及電

廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等）轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各

負(fù)荷中心。由于電源點(diǎn)與負(fù)荷中心多數(shù)處于不同地區(qū)，也無法大量?jī)?chǔ)存，電能生

產(chǎn)必須時(shí)刻保持與消費(fèi)平衡。因此，電能的集中開發(fā)與分散使用，以及電能的連

續(xù)供應(yīng)與負(fù)荷的隨機(jī)變化，就制約了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行。據(jù)此，電力系統(tǒng)要

實(shí)現(xiàn)其功能，就需在各個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次設(shè)置相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，以便對(duì)電

能的生產(chǎn)和輸運(yùn)過程進(jìn)行測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，確保用戶獲得

安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。

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，易于轉(zhuǎn)換為其

它的能源，而且便于控制、管理和調(diào)度，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。因此，電能已廣泛應(yīng)用

于國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生產(chǎn)和人民生活的各個(gè)方面。絕大多數(shù)電能都由電力系統(tǒng)中發(fā)

電廠提供，電力工業(yè)已成為我國實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，得到迅猛發(fā)展。到2003年

底，我國發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量達(dá)38450萬千瓦，發(fā)電量達(dá)19080億度，居世界第2

位。工業(yè)用電量已占全部用電量的50~70%,是電力系統(tǒng)的最大電能用戶，供

配電系統(tǒng)的任務(wù)就是企業(yè)所需電能的供應(yīng)和分配。電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，使高效、無

污染、使用方便、易于調(diào)控的電能得到廣泛應(yīng)用，推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域的變

化，開創(chuàng)了電力時(shí)代，發(fā)生了第二次技術(shù)革命。電力系統(tǒng)的規(guī)模和技術(shù)水準(zhǔn)已成

為一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。

我國的電力系統(tǒng)從50年代開始迅速發(fā)展。到1991年底,電力系統(tǒng)裝機(jī)容

量為14600萬千瓦，年發(fā)電量為6750億千瓦時(shí)，均居世界第四位。輸電線路以

220千伏、330千伏和500千伏為網(wǎng)絡(luò)骨干，形成4個(gè)裝機(jī)容量超過1500萬千

瓦的大區(qū)電力系統(tǒng)和9個(gè)超過百萬千瓦的省電力系統(tǒng)，大區(qū)之間的聯(lián)網(wǎng)工作也已

開始。此外，1989年，臺(tái)灣省建立了裝機(jī)容量為1659萬千瓦的電力系統(tǒng)。

1.2畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及基本思想

本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是一個(gè)4*200MW火力發(fā)電廠的電氣部分設(shè)計(jì)。在

這次設(shè)計(jì)中一共分通過以下幾個(gè)步驟來五年成本次的設(shè)計(jì)任務(wù)。

1.2.1畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、功能及技術(shù)指標(biāo)

1、電廠規(guī)模：

裝機(jī)容量:裝機(jī)4臺(tái)，容量分別為

4X200MW,UN=10.5KV

機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)Tmax=6200h

氣象條件：年最高溫度40度，平均氣溫25度，氣象條件一般，無特殊要求

廠用電率：

8%0

2、主要技術(shù)指標(biāo)：

(1)保證供電安全、可靠、經(jīng)濟(jì)；

(2)功率因數(shù)達(dá)到0.9及以上

3、主要內(nèi)容：

(1)確定主接線：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，分析原始資料與數(shù)據(jù)，列出技術(shù)上可能

實(shí)現(xiàn)的2—3個(gè)方案，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,確定最優(yōu)方案。

(2)選擇主變壓器：選擇變壓器的容量、臺(tái)數(shù)、型號(hào)等。

(3)短路電流計(jì)算：根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護(hù)整定的需要，選擇短路計(jì)

算點(diǎn)，繪制等值網(wǎng)絡(luò)圖，計(jì)算短路電流，并列表匯總。

(4)電氣設(shè)備的選擇：選擇并校驗(yàn)斷路器、隔離開關(guān)、電抗器、電流互感器、

電壓互感器、母線、電纜、避雷器等，選用設(shè)備的型號(hào)、數(shù)量匯總成設(shè)備一

覽表；

(5)主變壓器繼電保護(hù)的整定計(jì)算及配置

1.2.2畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本思想及設(shè)計(jì)工作步驟

1、主接線的設(shè)計(jì)

發(fā)電廠的主接線是保證電網(wǎng)的安全可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，是電氣設(shè)備布置、

選擇、自動(dòng)化水平和二次回路設(shè)計(jì)的原則和基礎(chǔ)。

電氣主接線的設(shè)計(jì)原則是：應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿

足電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設(shè)規(guī)模、輸

送電壓等級(jí)、進(jìn)出線回路數(shù)、供電負(fù)荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)線

路容量、電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動(dòng)化規(guī)劃與要求等條件確定。應(yīng)滿足可

靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求。

2、主變壓器的選擇

發(fā)電廠200MW及以上機(jī)組為發(fā)電機(jī)變壓器組接線時(shí)的主變壓器應(yīng)滿足

DL5000—2000《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定："變壓器容量可按發(fā)電

機(jī)的最大連續(xù)容量扣除一臺(tái)廠用變壓器的計(jì)算負(fù)荷和變壓器繞組的平均溫度

或冷卻水溫度不超過65℃的條件進(jìn)行選擇"。

3、短路電流的計(jì)算

短路就是指不同電位的導(dǎo)電部分包括導(dǎo)電部分對(duì)地之間的低阻性短接。短

路電流計(jì)算是發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)計(jì)的主要計(jì)算項(xiàng)目，它涉及接線方式及設(shè)

備選擇。工程要求系統(tǒng)調(diào)度或系統(tǒng)設(shè)計(jì)部門提供接入本電廠和變電所的各級(jí)電

壓的的綜合阻抗值，由電氣專業(yè)負(fù)責(zé)計(jì)算。進(jìn)行短路計(jì)算的目的是為了限制短

路的危害和縮小故障的影響范圍。三相短路是危害最嚴(yán)重的短路形式，因此，

三相短路電流是選擇和校驗(yàn)電器和導(dǎo)體的基本依據(jù)。

4、電氣設(shè)備的選擇

選擇并校驗(yàn)斷路器、隔離開關(guān)、電抗器、電流互感器、電壓互感器、母線、

電纜、避雷器等，選用設(shè)備的型號(hào)

正確的選擇電氣設(shè)備的目的是為了事導(dǎo)體和電器無論在正常情況或故障情況

下，均能安全、及經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行、在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況、

在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采取新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇

合適的電氣設(shè)備。

5、主變壓器繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)

繼電保護(hù)是保證系統(tǒng)安全和設(shè)備可靠運(yùn)行的關(guān)鍵裝置之一。當(dāng)電力系統(tǒng)和設(shè)備

發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)應(yīng)準(zhǔn)確、可靠快速的切出故障，保證系統(tǒng)和設(shè)備的安全

發(fā)供電，并能保證其他設(shè)備的正常繼續(xù)運(yùn)行。

為防止變壓器發(fā)生各類故障和不正常運(yùn)行造成的不應(yīng)有的損失以及保證電力

系統(tǒng)安全連續(xù)運(yùn)行，變壓器應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)。

24*200MW火力發(fā)電廠電氣主接線的確定

2.1概述

電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)

節(jié)。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身的運(yùn)行的可靠性、靈活

性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)。并且對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置、繼電保護(hù)和控制方

式的擬定有較大的影響。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)比較，合理確定主接線的方案。

發(fā)電廠的電氣主接線是保證電力網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，是電氣

設(shè)備布置、選擇、自動(dòng)化水平和二次回路設(shè)計(jì)的原則和基礎(chǔ)。

2.1.1電氣主接線設(shè)計(jì)的重要性

首先，電氣主接線圖示電氣運(yùn)行人員進(jìn)行各種操作和事故處理的重要依據(jù)，

因此電氣運(yùn)行人員必須熟悉本廠電氣主接線土，了解電路中各種電器設(shè)備的用

途、性能及維護(hù)、檢察項(xiàng)目和運(yùn)行的步驟。其次，電氣主接線表明了發(fā)電機(jī)、變

壓器、斷路器和線路等電氣設(shè)備的數(shù)量、規(guī)格、連接方式及可能的運(yùn)行方式。電

氣主接線直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝

置的確定。是發(fā)電廠電氣部分投資大小的決定性因素。再次，由于電能生產(chǎn)的特

點(diǎn)是：發(fā)電、變電、書電荷用電視在同一時(shí)刻完成的，所以主接線的好壞，直接

關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，也直接影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人

民生活。

所以電氣主接線的擬定是一個(gè)綜合性的問題，必須在滿足國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)

政策的前提下，力爭(zhēng)使其技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。

2.1.2電氣主接線的設(shè)計(jì)依據(jù)

1、發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用

電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠有大型主力電廠、中小型地區(qū)電廠及企業(yè)自備電廠三種類

型。大型主力或電廠靠近煤礦或沿海、沿江，并接入300-500KV超高壓系統(tǒng)；

地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)，一般接入U(xiǎn)0-220KV系統(tǒng)，也有接入330KV系統(tǒng)；企業(yè)自

備電廠則以本企業(yè)供電供熱為主，并與地區(qū)U0-220KV系統(tǒng)相連。中小型電廠

常有發(fā)電機(jī)電壓饋線向附近供電。

2、負(fù)荷大小和重要性

(1)對(duì)于一級(jí)負(fù)荷必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，切當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保

證對(duì)全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電。

(2)對(duì)于二級(jí)負(fù)荷一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能

保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。

(3)對(duì)于三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。

2.1.3電氣主接線的主要要求

電氣主接線的設(shè)計(jì)原則是：根據(jù)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電

力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓

等級(jí)、進(jìn)出線回路數(shù)、供電負(fù)荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)線路容量、

電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動(dòng)化規(guī)劃與要求等條件確定。應(yīng)滿足可靠性、靈活

性和經(jīng)濟(jì)性的要求。

(1)可靠性：衡量可靠的標(biāo)準(zhǔn)，一般是根據(jù)主接線型式機(jī)主要設(shè)備操作的可能

方式，按一定的規(guī)律計(jì)算出"不允許”事件發(fā)生的規(guī)律，停運(yùn)的持續(xù)時(shí)間期望值

等指標(biāo)，對(duì)幾種主接線型式中擇優(yōu)。所謂"不允許"事故，是指發(fā)生故障后果非

常嚴(yán)重的事故，如全部電源津縣停運(yùn)、朱變壓器停運(yùn)，全場(chǎng)停電事故等。供電可

靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線首先應(yīng)滿足這個(gè)要求。

(2)靈活性：是指在調(diào)度時(shí)，可以靈活的投入和切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路，

調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以極特殊運(yùn)行方式下

的系統(tǒng)電鍍要求；在檢修時(shí)，可以方便的停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，

而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供電；在擴(kuò)建時(shí)，可以容易的從初期接線擴(kuò)

建到最終接線，在不影響連接供電或停電時(shí)間最短的情況下，投入新機(jī)組、變壓

器或線路，并對(duì)一次和二次部分的改建工作量最少。在操作時(shí)間便、安全、不易

發(fā)生誤操作的"方便性"。

(3)主接線應(yīng)在滿足供電可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)性。即：

主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器等一次設(shè)備，

要是控制、保護(hù)不過于復(fù)雜，要能限制短路電流，以便于選擇價(jià)廉的電氣設(shè)備或

輕型電器。做到投資省。合理的選擇主變壓器的種類(雙繞組、三繞組或自耦變

等)容量、臺(tái)數(shù)，避免兩次變壓而增加電能的損失。電器主接線選擇時(shí)要為配電

裝置的布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。

2.2電氣主接線的選擇

發(fā)電廠的主接線的基本環(huán)節(jié)是電源(發(fā)電機(jī)或變壓器)和引出線。母線(又稱匯

流母線)是中間環(huán)節(jié)，它起著匯總和分配電能的作用。由于多數(shù)情況下引出線數(shù)

目要比電源數(shù)目多好幾倍，故在二者之間采用母線連接既有利于電能交換，還可

以使接線簡(jiǎn)單明了和運(yùn)行方便。

2.2.1主接線的基本形式

1、單母線接線

只有一組母線的接線如圖L1所示是一個(gè)典型的單母線接線圖。這種接線的特

點(diǎn)是電源和供電線路都聯(lián)在同一母線上。為了便于投入或切除任何一條進(jìn)、出引

線每條引線上都裝有可以切除符合電流和故障電流的斷路器。

單母線接線的主要優(yōu)點(diǎn)是：接線簡(jiǎn)單、清晰、采用設(shè)備少，投資省，操作方便，

便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。單母線接線一般只適用于一臺(tái)發(fā)電機(jī)或一臺(tái)變壓

器的以下三種情況：

(l)6~10KV配電裝置的出線回?cái)?shù)不超過5回；

(2)35-63KV配電裝置的出線回?cái)?shù)不超過3回;

(3)110-220KV配電裝置的出線回?cái)?shù)不超過3回。

單母線接線最嚴(yán)重的缺陷是母線停運(yùn)(母線檢修、故障，線路故障后線路保護(hù)或

斷路器拒運(yùn))將使全部支路停運(yùn)，即停電范圍為該母線段的100%,且停電時(shí)間

很長，若為母線自身損壞須待母線修復(fù)之后方能恢復(fù)各支路運(yùn)行。

隔離開關(guān)作為操作電器，所以斷路器和隔離開關(guān)在正常運(yùn)行操作時(shí)，必須嚴(yán)格

遵守操作順序；隔離開關(guān)"先合后斷”或在等電位狀態(tài)下進(jìn)行操作。

2、單母線分段接線

單母線接線的缺點(diǎn)可以通過將母線分段的辦法來克服。如圖2-2所示。當(dāng)母線的

中間裝設(shè)一個(gè)斷路器后，即把母線分為兩段，這樣對(duì)重要的用戶可以由分別接于

兩段母線上的兩條線路供電。

由于單母線分段接線既保留了單母線接線本身的簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、方便等基本優(yōu)點(diǎn)，

又在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)，所以這種接線目前仍被廣泛應(yīng)用。單母線分段

接線適用范圍：

(l)6~10KV配電裝置的出線回?cái)?shù)為6回及以上時(shí)；

(2)35-63KV配電裝置的出線回?cái)?shù)為4~8回時(shí)；

(3)110-220KV配電裝置的出線回?cái)?shù)為3~4回時(shí)。

單母線分段有其如下優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線分段后，對(duì)重要的用戶可以從不同的

段引出兩條回路，有兩個(gè)電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器會(huì)自動(dòng)將

故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。

但是單母線分段接線也有較顯著的缺點(diǎn)，就是當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)發(fā)

生故障或檢修時(shí)，該段母線上所連接的全部引線都要在檢修期間停電；當(dāng)出線為

雙回路時(shí)，需時(shí)架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴(kuò)建時(shí)須向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。顯然對(duì)

于大容量發(fā)電廠來說，這都是不允許的。因此，還要改進(jìn)。

3、雙母線接線

雙母線接線是根據(jù)單母線接線的缺點(diǎn)提出來的，如圖2-3所示。雙母線接線,

其中一組為工作母線，以組為備用母線，并通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運(yùn)行，在進(jìn)行道

昨操作時(shí)應(yīng)注意，隔離開關(guān)的操作原則是：在等電位下操作或先通后斷。它可以

有兩種運(yùn)行方式，一種是固定連接分段運(yùn)行方式。即一些電源與出線固定連接在

一組母線上，母聯(lián)斷路器合上，相當(dāng)于單母線分段運(yùn)行。另一種工作方式相當(dāng)于

單母線運(yùn)行方式。很顯然雙母線分段的可靠性高于前兩種接線方式，只是母線保

護(hù)較復(fù)雜。然而它比單母線分段接線的投資更大。

如檢修工作母線是其操作步驟是：先合上母線斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)，再合

母線斷路器，向備用線充電，這是兩組母線等電位。為保證不中斷供電，應(yīng)先接

通備用母線上的隔離開關(guān)，再斷開工作母線上的隔離開關(guān)。完成母線轉(zhuǎn)換后，在

斷開母聯(lián)斷路器及其兩側(cè)的隔離開關(guān)，即可對(duì)原工作母線進(jìn)行檢修。

雙母線接線的適用范圍：

(l)6~10KV配電裝置,當(dāng)短路電流較大,出線需要帶電抗器時(shí)；

(2)35~63KV配電裝置的出線回?cái)?shù)超過8回火連接電源較多、負(fù)荷較大時(shí)；

(3)110~220KV配電裝置的出線回?cái)?shù)為5回以上時(shí)，或HO~220KV配電裝

置，在系統(tǒng)中居重要地位，出線回?cái)?shù)在4回以上時(shí)。

雙母線接線的優(yōu)點(diǎn)有：

a供電可靠。通過兩組母線隔離開關(guān)的倒閘操作，可以輪流檢修一組母線

而不致使供電中斷，一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電，檢修任一回路的母線隔

離開關(guān)，只停該回路。

b調(diào)度靈活。各個(gè)電源和各個(gè)回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上能靈

活的適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。

c擴(kuò)建方便。向雙母線的左右任何一個(gè)方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線單位

電源和符合均勻分配，不會(huì)引起原有回路的停電。當(dāng)有雙回架空線路時(shí)，可以順

序布置，以至界限不同的母線斷路時(shí)不回如單母線分段那樣導(dǎo)致出線交叉跨越。

d便于實(shí)驗(yàn)。當(dāng)個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可將該回路分開，單獨(dú)接

至一組母線上。

雙母線接線也有其缺點(diǎn)：

a增加一組母線和使每回路就須加一組母線隔離開關(guān)。

b當(dāng)母線故障或檢修時(shí)隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。為了避

免隔離開關(guān)誤操作，需要隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。

4、變壓器-線路單元接線

發(fā)電機(jī)和變壓器直接連接成一個(gè)單元，組成發(fā)電機(jī)-變壓器組，稱為單元接線。

單元接線的特點(diǎn)是幾個(gè)元件直接單獨(dú)連接，其間沒有任何橫的聯(lián)系(如母線等),

這樣不僅減少了電器的數(shù)目，簡(jiǎn)化了配電裝置的結(jié)構(gòu)和降低了造價(jià)，同時(shí)也大大

減少了故障的可能性。

(1)發(fā)電機(jī)-雙繞組變壓器組成的單元接線。在圖2-4(a)和(b)中，發(fā)電機(jī)

和變壓器成為一個(gè)單元組，電能經(jīng)升壓后直接進(jìn)入高壓電網(wǎng)。這種接線由于發(fā)電

機(jī)和變壓器都不能單獨(dú)運(yùn)行，因此，二者的容量應(yīng)當(dāng)相等。單元接線的基本缺點(diǎn)

是原件之一損壞或檢修時(shí)，整個(gè)單元將被迫停止工作。這種接線形式適用于大型

的發(fā)電廠。

(2)發(fā)電機(jī)-變壓器-線路單元接線。如圖2-4(c)所示,這種接線不需在發(fā)電

廠或變電所中建造高壓配電裝置，從而大大減小了占地面積與造價(jià)，并簡(jiǎn)化了運(yùn)

行。但這種接線的采用卻具有相同的局限性，線路故障或檢修時(shí)，變壓器停運(yùn)；

變壓器故障或檢修時(shí)，線路停運(yùn)。

5、橋型接線

兩個(gè)"變壓器-線路"連接，便構(gòu)成橋型接線。。橋型接線分為內(nèi)橋接線和外橋接

線兩種，如圖2-5所示。

(1)內(nèi)橋型接線

優(yōu)點(diǎn)：高壓斷路器數(shù)量少，四個(gè)回路只需三臺(tái)斷路器。

缺點(diǎn)：a變壓器的切除和投入較復(fù)雜，需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，影響一回線路的暫時(shí)

停運(yùn)。

b橋聯(lián)斷路器檢修時(shí)，兩個(gè)回路需解裂運(yùn)行。

c出線斷路器檢修時(shí)，線路需較長時(shí)期停運(yùn)。為避免此缺點(diǎn)，可加裝正常段開運(yùn)行的跨

條，為了輪流停電檢修任何一組隔離開關(guān)，再跨條上需加裝兩組隔離開關(guān)。

橋聯(lián)斷路器檢修時(shí)，也可利用此跨條。

適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠、變電所，并且變壓器不經(jīng)常切換或線路

較長，故障率較高的情況下。

(2)外橋型接線

優(yōu)點(diǎn)：高壓斷路器數(shù)量少，四個(gè)回路只需三臺(tái)斷路器。

缺點(diǎn)：a線路的投入和切除較復(fù)雜，需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，并有一臺(tái)變壓器暫時(shí)停

運(yùn)。

b牽連斷路器檢修時(shí)，兩個(gè)回路需解裂運(yùn)行。

c變壓器側(cè)斷路器檢修時(shí)，變壓器需較長時(shí)間停運(yùn)。為避免此缺點(diǎn)，可加裝正常

段開運(yùn)行的跨條，橋聯(lián)斷路器檢修時(shí)也可利用此跨條。

適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠、變電所，并且變壓器切換或線路

較短時(shí)，故障率較少的情況下。此外，線路有穿越功率時(shí)，也宜采用外橋型

接線。

2.2.2主接線的設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)的技術(shù)背景和設(shè)計(jì)依據(jù)

(1)電廠規(guī)模：

裝機(jī)容量:裝機(jī)4臺(tái)，容量分別為

4X200MW,UN=10.5KV

機(jī)組年利用小時(shí)數(shù):Tmax=6200h

氣象條件：年最高溫度40度，平均氣溫25度，氣象條件一般，無特殊要

求

廠用電率：8%0

(2)出線回?cái)?shù)：

a.IOKV電壓等級(jí):15km電纜饋線10回，每回平均輸送容量1.8MW。10KV

最大負(fù)荷20MW,最小負(fù)荷16MW,cos=0.85,Tmax=5300h,為工類、II類負(fù)

荷。

b.HOKV電壓等級(jí)60km架空出線6回每回平均輸送容量11MWO110KV

最大負(fù)荷70MW,最小負(fù)荷60MW,cos=0.8,Tmax=5000h,為H類負(fù)荷。

C.220KV電壓等級(jí)：150km架空線2回，220KV與無窮大系統(tǒng)連接，接受

該發(fā)電廠的剩余功率。當(dāng)取基準(zhǔn)容量為100MV.A時(shí)，系統(tǒng)歸算到220KV母線

上的。

2、主接線的方案

(1)方案一

a.220KV電壓等級(jí)的方案選擇。

由于220KV電壓等級(jí)的電壓饋線數(shù)目是2回，所以220KV電壓等級(jí)的

接線形式可以選擇單母線接線形式。由于單母線接線本身的簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、方

便等基本優(yōu)點(diǎn)，采用設(shè)備少、投資省、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電

設(shè)備裝置,所以220KV電壓等級(jí)的接線形式選擇為單母線接線。

b.HOKV電壓等級(jí)的方案選擇。

由于11OKV電壓等級(jí)的電壓饋線數(shù)目是6回，所以在本方案中的可選擇

的接線形式是單母線分段接線。單母線的優(yōu)點(diǎn)如下：①母線經(jīng)斷路器分段后,

對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電；②一段母線故障

（或檢修）時(shí)，僅停故障（或檢修）段工作，非故障段仍可繼續(xù)工作。

C.1OKV電壓等級(jí)的方案選擇。

由于1OKV電壓等級(jí)的電壓饋線數(shù)目是10回，所以在本方案中的可選擇

的接線形式是單母線分段接線。用斷路器把母線分段后，對(duì)重要的用戶可以

從不同的段引出兩條回路，有兩個(gè)電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷

路器會(huì)自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停

電。

所以可以將主接線形式表示如圖2-6所示。

圖2-6方案一接線圖

（2）方案二

a.220KV電壓等級(jí)的方案選擇。

由于220KV電壓等級(jí)的電壓饋線數(shù)目是2回，所以220KV電壓等級(jí)的

接線形式可以選擇單母線接線形式。由于單母線接線本身的簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、方

便等基本優(yōu)點(diǎn)，采用設(shè)備少、投資省、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電

設(shè)備裝置,所以220KV電壓等級(jí)的接線形式選擇為單母線接線。

b.HOKV電壓等級(jí)的方案選擇。

由于110KV電壓等級(jí)的電壓饋線數(shù)目是6回，所以在本方案中的可選擇

的接線形式是雙母線接線形式。由于雙母線接線的可靠性和靈活性高，它

可以輪流檢修母線，而不中斷對(duì)用戶的供電；當(dāng)檢修任意回路的母線隔離

開關(guān)時(shí)，只需斷開該回路；工作母線故障時(shí)，可將全部回路轉(zhuǎn)移到備用母

線上，從而使用戶迅速恢復(fù)供電；可用母聯(lián)斷路器代替任意回路需要檢修

的斷路器，在種情況下，只需短時(shí)停電；在個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),

可將該回路分離出來，并單獨(dú)接至備用母線上。雙母線接線形式正好克服

了單母線分段接線形式的缺點(diǎn)，所以在大、中型發(fā)電廠中這種接線形式被

廣泛應(yīng)用。

圖2-7方案二接線圖

C.10KV電壓等級(jí)的方案選擇。

在方案二中的1OKV電壓等級(jí)的接線形式仍然選擇單母線分段接線形式。因

為在進(jìn)行主接線的設(shè)計(jì)中，必須時(shí)時(shí)刻刻考慮到可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)行動(dòng)要

求。

（3）方案三

方案三的電氣主接線形式在220KV電壓等級(jí)的方案選擇和U0KV電壓等級(jí)的

方案選擇基本相同，在這里就不再作詳細(xì)的介紹。唯一不同的是在1OKV電

壓等級(jí)上將原來方案一的220KV電壓等級(jí)兩個(gè)上的發(fā)電機(jī)組全部放置到了

1OKV電壓等級(jí)上，具體到電氣接線圖如圖2-8所示。

2.23方案的選擇

設(shè)計(jì)發(fā)電廠的電氣主接線時(shí)，首先應(yīng)按技術(shù)要求確定可能選用的方案。當(dāng)有

多個(gè)方案在技術(shù)上相當(dāng)時(shí)，則需進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。

技術(shù)上可行方案的選擇

設(shè)計(jì)發(fā)電廠主接線時(shí)在技術(shù)上應(yīng)考慮的主要問題是：1）保證全系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)

定性，不應(yīng)再本廠、站內(nèi)的故障造成系統(tǒng)的瓦解；2）保證負(fù)荷、特別是重要

負(fù)荷供電的可靠性及電能質(zhì)量；3）各設(shè)備、特別要注意高、中壓聯(lián)絡(luò)變壓器

的過載是否在允許范圍內(nèi)。

圖2-8方案三接線圖

在上述三種方案中，他們?cè)诩夹g(shù)上都是有顯著差異的，在不同的技術(shù)等級(jí)中，

都有差異。單母線分段在投資上是比雙母線接線的投入要小的，而雙母線接線

的可靠性又比單母線分段接線的可靠性高。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書中的要求，在

11OKV電壓等級(jí)上的出線上為二類負(fù)荷，對(duì)這類用戶可以進(jìn)行短暫的停電，并

不會(huì)造成人身危險(xiǎn)以及設(shè)備的破壞，也不會(huì)給國民經(jīng)濟(jì)帶來巨大的損失或造成

巨大的政治影響。綜合考慮，則選擇單母線分段的接線形式。

在方案一和方案三的比較中，不同的地方是將方案三中的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)直接接入

220KV的系統(tǒng)中，原因有二，其一是當(dāng)把斯泰發(fā)電機(jī)接入10KV母線上浪費(fèi)，

在10KV母線上有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)已經(jīng)足夠；其二是220KV電壓等級(jí)與無窮大系

統(tǒng)連接，接受該發(fā)電廠的剩余功率。所以考慮將剩余兩臺(tái)發(fā)電機(jī)通過發(fā)電機(jī)-

變壓器接線方式連接到220KV系統(tǒng)中。由于發(fā)電機(jī)-變壓器接線方式單元性強(qiáng),

可在機(jī)組單元控制室集中控制，不設(shè)網(wǎng)控室，使運(yùn)行管理較靈活方便

通過對(duì)三種方案的比較，并且連同電氣主接線的設(shè)計(jì)原則即可靠性、經(jīng)濟(jì)性和

靈活性的綜合考慮，選擇出的最優(yōu)方案是方案一。

3火電廠發(fā)電機(jī)、變壓器的選擇

3.1主變壓器和發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式

3.1.1電力網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式

選擇電力網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合性問題。它與電壓等級(jí)、單相接地短路

電流、過電壓水平、保護(hù)配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的

可靠性和連續(xù)性、主變壓器和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全以及對(duì)通信線路的干擾等。電

力網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式有以下幾種：

1、中性點(diǎn)非直接接地

a.中性點(diǎn)不接地

中性點(diǎn)不接地方式最簡(jiǎn)單，單相接地時(shí)允許帶故障運(yùn)行兩小時(shí)，供電連

續(xù)性好，接地電流僅為線路及設(shè)備的電容電流。但由于過電壓水平較高，要

求有較高的絕緣水平，不宜用于110KV及以上電網(wǎng)。

①中性點(diǎn)消弧線圈接地

當(dāng)接地電容電流超過允許值時(shí)，可采用消弧線圈補(bǔ)償電容電流，保證接

地電弧瞬間熄滅，以消除弧光間歇接地過電壓。

②中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地

當(dāng)接地電容電流超過允許值時(shí)，也開采用中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地。此接地方式

降低弧光間隙接地過電壓，同時(shí)可以提供足夠的電流和零序電壓，使接地保護(hù)可

靠動(dòng)作，一般用于大型發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)。

b.中性點(diǎn)直接接地

直接接地方式的單相短路電流很大，線路或設(shè)備需立即切除，增接了斷路器的負(fù)

擔(dān)，降低了供電的連續(xù)性。但由于過電壓較低，絕緣水平可下降，減少了設(shè)備的

造價(jià),特別是在高壓和超高壓電網(wǎng)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。故適用于110KV及以上電

網(wǎng)中。

3.1.2變壓器中性點(diǎn)接地方式

電力網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式，決定了主變壓器中性點(diǎn)接地方式。

主變壓器的110-500KV側(cè)采用中性點(diǎn)直接接地方式

(1)凡是自耦變壓器，其中性點(diǎn)需要直接接地或經(jīng)小阻抗接地。

(2)凡中、低壓有電源的升壓站和降壓變電所至少應(yīng)有一臺(tái)變壓器直接接地。

(3)終端變電所的變壓器中性點(diǎn)一般不接地。

(4)變壓器中性點(diǎn)接地點(diǎn)的數(shù)量是電網(wǎng)所有短路點(diǎn)的綜合零序電抗與綜合正序

電抗之比小于三，以使單相接地時(shí)健全相上工頻過電壓不超過閥型避雷器的滅弧

電壓。

(5)所有普通變壓器的中性點(diǎn)都應(yīng)經(jīng)隔離開關(guān)接地，以便于運(yùn)行調(diào)度靈活選擇

接地點(diǎn)。當(dāng)變壓器中性點(diǎn)可能斷開運(yùn)行時(shí)，若該變壓器中性點(diǎn)絕緣不是按線電壓

設(shè)計(jì)，應(yīng)在中性點(diǎn)裝設(shè)避雷器保護(hù)。

(6)選擇接地時(shí)應(yīng)保證任何故障形式都不應(yīng)使電網(wǎng)節(jié)烈成為中性點(diǎn)不接地的系

統(tǒng)。雙母線接線有兩臺(tái)以上主變壓器時(shí)，可考慮兩臺(tái)主變壓器中性點(diǎn)接地。

3.1.3發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式

發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)采用非直接接地方式

發(fā)電機(jī)釘子繞組發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地點(diǎn)流過的電流后是發(fā)電機(jī)本身及其引

出回路所連接元件的對(duì)地電容電流。

本次設(shè)計(jì)采用發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。由于它適應(yīng)于單相接地電流大

于允許值的中小機(jī)組或200MW及以上大機(jī)組。消弧線圈可接在直配線發(fā)電機(jī)

的中性點(diǎn)上。當(dāng)發(fā)電機(jī)為單元接線時(shí)，則應(yīng)接在發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)上。

3.2發(fā)電機(jī)的選型

321簡(jiǎn)介

汽輪發(fā)電機(jī)由汽輪機(jī)直接耦合傳動(dòng)。勵(lì)磁機(jī)是向汽輪發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁的設(shè)備。

1.冷卻方式

采用的冷卻方式，定子繞組和轉(zhuǎn)子有空冷、水內(nèi)冷和氫冷等。在轉(zhuǎn)子氫內(nèi)冷

系統(tǒng)中，又有軸向通風(fēng)等多種方式。

2.勵(lì)磁方式

發(fā)電機(jī)容量在100MW以上的普遍采用同軸交流勵(lì)磁機(jī)經(jīng)靜止半導(dǎo)體整流勵(lì)磁

方式。

3.2.2選型

1.選擇型號(hào)

QFSN—200-2

型號(hào)含義；2——2極

200——額定容量

N——?dú)鋬?nèi)冷

F——發(fā)電機(jī)

Q——汽輪機(jī)

S-----水內(nèi)冷

2.QFSN—200—2型汽輪發(fā)電機(jī)主要參數(shù)

視在功率

有功功率（MW電壓（V）電流（A）功率因數(shù)

（MVA）

2352001575086250.85

本次設(shè)計(jì)題目為4x200MW的火力發(fā)電廠電氣部分的設(shè)計(jì)。由于裝機(jī)容量:

裝機(jī)4臺(tái)，容量分別為4X200MW,UN=10.5KV,所以可以選取的發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)有

四臺(tái)?？紤]到汽輪機(jī)的最大連續(xù)進(jìn)汽量工況出力系制造廠為補(bǔ)償制造偏差和汽輪

機(jī)等老化所留的余度，也即汽輪機(jī)不宜在此工況下長期連續(xù)運(yùn)行，所以，發(fā)電機(jī)

的最大連續(xù)出力在功率因數(shù)和氫壓為額定值時(shí)與汽輪機(jī)的最大連續(xù)出力配合即

可。

3.3變壓器的選型

電力變壓器（文字符號(hào)為T或TM）,根據(jù)國際電工委員會(huì)的界定，凡是三相變

壓器的額定容量在5KVA及以上，單相的在1KVA及以上的輸變電用變壓器，

均成為電力變壓器。電力變壓器是發(fā)電廠和變電所中重要的一次設(shè)備之一，隨著

電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的提高和規(guī)模的擴(kuò)大，電壓升壓和降壓的層次增多，系統(tǒng)中變

壓器的總?cè)萘恳堰_(dá)發(fā)電機(jī)容量的7-10倍。可見，電力變壓器的運(yùn)行是電力生產(chǎn)

中非常重要的環(huán)節(jié)。

主變壓器在電氣設(shè)備投資中所占比例較大，同時(shí)與之相適應(yīng)的配電裝置，特

別是大容量、高電壓的配電裝置的投資也很大。因此，主變壓器的選擇對(duì)發(fā)電廠、

變電所的技術(shù)性影響很大。例如，大型大電廠高、中壓聯(lián)絡(luò)變壓器臺(tái)數(shù)不足（一

臺(tái)）或者容量不足將導(dǎo)致電站、電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性下降，來年絡(luò)變壓器經(jīng)常過載

或被迫限制兩級(jí)電網(wǎng)的功率交換。反之。臺(tái)數(shù)過多、容量過大將增加投資并使配

電裝置復(fù)雜化。

發(fā)電廠200MW及以上機(jī)組為發(fā)電機(jī)變壓器組接線時(shí)的主變壓器應(yīng)滿足

DL5000—2000《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定："變壓器容量可按發(fā)電機(jī)

的最大連續(xù)容量扣除一臺(tái)廠用變壓器的計(jì)算負(fù)荷和變壓器繞組的平均溫度或冷

卻水溫度不超過65℃的條件進(jìn)行選擇"。

33.1具有發(fā)電機(jī)電壓母線的主變壓器

L容量的計(jì)算及確定

連接在發(fā)電機(jī)電壓母線與系統(tǒng)間的主變壓器容量，應(yīng)按下列條件計(jì)算：

(1)當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上負(fù)荷最小時(shí)，能將發(fā)電機(jī)電壓母線上的剩余有功和無

功容量送入系統(tǒng)，但不考慮稀有的最小負(fù)荷情況。

(2)當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)組停用時(shí)，能由系統(tǒng)供給發(fā)電機(jī)電壓

的最大負(fù)荷。在電廠分期建設(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),可以考慮變壓器的允許過負(fù)荷能力和限制非重要

負(fù)荷。

(3)根據(jù)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，而限制本廠的輸出功率時(shí)能供給發(fā)電機(jī)電壓的最大

負(fù)荷。

(4)按上述條件計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮負(fù)荷曲線的變化和逐年負(fù)荷的發(fā)展。特別注意

發(fā)電廠初期運(yùn)行時(shí)當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線負(fù)荷不大時(shí)，能將發(fā)電機(jī)電壓母線上的剩余

容量送入系統(tǒng)。

(5)發(fā)電機(jī)電壓母線與系統(tǒng)連接的變壓器一般為兩臺(tái)。對(duì)裝設(shè)兩臺(tái)變壓器的發(fā)

電廠，當(dāng)其中一臺(tái)主變推出運(yùn)行時(shí)，另一臺(tái)變壓器應(yīng)承擔(dān)70%的容量。

具體計(jì)算的過程如下：

a.IOKV電壓等級(jí)下的最大容量

S=(SG-SGX8%-Smin)x0.7/0.85

=(400-400x0.08-16)x0.7/0.85

=352x0.7/0.85

=289.88MVA

b.HOKV電壓等級(jí)下的最大容量

s=Smax/0.85=70/0.85=82.35MVA

C.220KV電壓等級(jí)下的最大容量

S—(S10max+S110min)/0.85

=(70+20)/0.85

=105.88

根據(jù)上面的計(jì)算可知道低壓側(cè)的容量為最大，所以，以此為基準(zhǔn)可以選擇一

個(gè)三繞組的變壓器.

2.繞組連接方式的確定

變壓器的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)

采用的繞組連接方式只有Y型和△型，高、中、低三側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體

工程來確定。

三相變壓器的一組相繞組或連接成三相組的三相變壓器的相同電壓的繞組

連接成星型、三角型、曲折型時(shí)，對(duì)高壓繞組分別以字母Y、D或Z表示，對(duì)中

壓或低壓繞組分別以字母y、d或z表示。如果星型連接或曲折型連接的中性點(diǎn)

是引出的，則分別以YN、ZN表示，帶有星三角變換繞組的變壓器，應(yīng)在兩個(gè)

變換間已隔開。

我國110KV以上電壓，變壓器的繞組都采用Y連接。35KV以下電壓，變

壓器繞組都采用△連接。

3.變壓器調(diào)整方式的選擇

變壓器的電壓調(diào)整使用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器的變比。

切換方式有兩種：不帶負(fù)荷切換，稱為無勵(lì)磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在±5%以內(nèi);

另一種是帶負(fù)載切換,稱為有載調(diào)壓,調(diào)整范圍可達(dá)對(duì)于

20%-30%o110KV

以下的變壓器，設(shè)計(jì)時(shí)才考慮到變壓器采用有載調(diào)壓的方式。綜合考慮發(fā)電廠的

發(fā)電機(jī)運(yùn)行出力變化不大，所以在本次的設(shè)計(jì)中采用的變壓器調(diào)整方式是無勵(lì)磁

調(diào)壓。

4.變壓器的選型

SSPSLO-3000/220

型號(hào)的含義：S——三相風(fēng)冷強(qiáng)迫油循環(huán)

F——風(fēng)冷

P——無勵(lì)磁調(diào)壓

S——為銅導(dǎo)線

L——為鋁導(dǎo)線

3000——高壓繞組電壓等級(jí)

220——額定容量

3.3.2單元接線的主變壓器

發(fā)電機(jī)與主變壓器為單元接線時(shí)，發(fā)電機(jī)和變壓器成為一個(gè)單元組，電能經(jīng)升壓

后直接進(jìn)入高壓電網(wǎng)。這種接線由于發(fā)電機(jī)和變壓器都不能單獨(dú)運(yùn)行，因此，二

者的容量應(yīng)當(dāng)相等。所以這個(gè)雙繞組變壓器的容量等于所選發(fā)電機(jī)的額定容量，

即

所選型號(hào)為：SSP3—26000型

3.4電氣設(shè)備的配置

3.4.1隔離開關(guān)的配置

1.再出線上專設(shè)電抗器的10KV配電裝置中,黨向不同用戶供電德良輝縣

共用同一臺(tái)斷路器和一組電抗器時(shí)，每回線上裝設(shè)出線隔離開關(guān)。

2.接在變壓器因出現(xiàn)或中性點(diǎn)上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)。

3.接在母線上的避雷器和電壓互感器以合用一組隔離開關(guān)。

4.斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修是隔離電源。

5.中性點(diǎn)接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地。

3.4.2接地刀閘的配置

為保證電器和母線的檢修安全，35KV及以上沒斷母線根據(jù)長度宜安

裝1~2組接地刀閘，兩組接地刀閘間的距離應(yīng)盡量保持適中。母線的接地

刀閘宜安裝在母線電壓互感器的隔離開關(guān)上，也可裝于其它回路母線隔離

開關(guān)的基座上。

3.43電壓互感器的配置

1.電壓互感器的數(shù)量和配置與主界限方式有關(guān)，并應(yīng)滿足測(cè)量，保護(hù)，同

期和自動(dòng)裝置的要求。電壓互感器的配置應(yīng)能保正在運(yùn)行方式改變時(shí)，保護(hù)裝置

不得失壓。

2.6~220KV電壓等級(jí)的每組主母線上的三項(xiàng)上裝設(shè)電壓互感器。

3.當(dāng)需要監(jiān)視和檢測(cè)線路側(cè)有無典雅時(shí)，出線側(cè)的一相上應(yīng)安裝電壓互感

器。

4.當(dāng)需要在330KV及以下主變壓器回路中提取電壓時(shí),可盡量利用變壓器電容

式套管上的電壓抽取裝置。

3.4.4電流互感器的配置

1.凡裝有斷路器的回路均應(yīng)安裝電流互感器，其數(shù)量應(yīng)滿足測(cè)量?jī)x表，保

護(hù)和自動(dòng)裝置。

2.再在未裝設(shè)斷路器的變壓器的中性點(diǎn)變壓器出口橋形接線的跨條上也裝

設(shè)電流互感器。

3.對(duì)直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對(duì)非直接接地系統(tǒng)，以具體要求按

兩項(xiàng)或三相配置。

3.4.5避雷器的配置

1.配電裝置的每相母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器，但進(jìn)出線都裝設(shè)避雷器是除外。

2.220KV及一線變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時(shí),應(yīng)在變壓器附

近增設(shè)避雷器。

3.三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜安裝一臺(tái)避雷器。

4.直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)為分級(jí)絕緣且安裝有隔離開關(guān)時(shí)，變壓

器中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)避雷器。

4火力發(fā)電廠短路電流計(jì)算

4.1概述

電力系統(tǒng)運(yùn)行有三種狀態(tài)：正常運(yùn)行狀態(tài)、非正常運(yùn)行狀態(tài)和短路故障。在供電

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，還要考慮到可能發(fā)生的故障以及不正常運(yùn)行情況。對(duì)供電

系統(tǒng)危害最大的是短路故障。短路電流將引起電動(dòng)力效應(yīng)和發(fā)熱效應(yīng)以及電壓的

降低等。因此，短路電流計(jì)算是電氣主接線的方案比較、電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體的

選擇、節(jié)地計(jì)算以及繼電保護(hù)選擇和整定的基礎(chǔ)。

短路就是指不同電位導(dǎo)電部分之間的不正常短接。如電力系統(tǒng)中，相與相之間的

火中性點(diǎn)直接節(jié)地系統(tǒng)中的相與地之間的短接都是短路。為了保證電力系統(tǒng)的安

全、可靠運(yùn)行，在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行分析中，一定要考慮系統(tǒng)等不正常工作狀

態(tài)。

4.1.1短路的原因及后果

1.短路原因

造成短路的原因通常有以下幾種：

(1)電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體因絕緣老化、或遭受機(jī)械損傷，或因雷擊、過電

壓引起的絕緣損壞。

(2)架空線路因大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起的電桿倒塌等，或因鳥獸跨接裸露導(dǎo)

體等都可能導(dǎo)致短路。

(3)電氣設(shè)備因設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)不良和運(yùn)行不當(dāng)或設(shè)備本身不合格引發(fā)

的短路。

(4)運(yùn)行人員違反安全操作規(guī)程而誤操作，如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉隔離開關(guān),

線路或設(shè)備檢修后未拆除接地線就加上電壓等都回造成短路。根據(jù)國外資料顯

示，每個(gè)人都有違反規(guī)程操作的潛意識(shí)。

(5)其他原因。如輸電線斷線、倒桿、碰線、或人為盜竊、破壞等原因都

可能導(dǎo)致短路。

2.短路后果

短路故障發(fā)生后，由于網(wǎng)絡(luò)總阻抗大為減小，將在系統(tǒng)中產(chǎn)生幾倍甚至幾十

倍于正常工作電流的短路電流。強(qiáng)大的短路電流將造成嚴(yán)重的后果，主要有以下

幾方面：

(1)強(qiáng)大的短路電流通過電氣設(shè)備是發(fā)熱急劇增加，斷路持續(xù)時(shí)間較長時(shí),

足以使設(shè)備因過熱而損壞甚至燒毀；

(2)巨大的短路電流將在電氣設(shè)備的導(dǎo)體間產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，可能使導(dǎo)

體變形、扭曲或損壞；

(3)短路將引起系統(tǒng)電壓的突然大幅度下降，系統(tǒng)中主要負(fù)荷異步電動(dòng)機(jī)

將因轉(zhuǎn)矩下降而減速或停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報(bào)廢甚至設(shè)備損壞；

(4)短路將引系統(tǒng)中功率分布的突然變化，可能導(dǎo)致并列運(yùn)行的發(fā)電廠失

去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，造成大面積停電。這是短路所導(dǎo)致的最嚴(yán)重后果；

(5)巨大的短路電流將在周圍空氣產(chǎn)生很強(qiáng)大電磁廠，尤其是不對(duì)稱短路

時(shí)，不平衡電流所產(chǎn)生的不平衡交變磁場(chǎng)，對(duì)周圍的通信網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)系統(tǒng)、晶閘

管觸發(fā)系統(tǒng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。

4.1.2短路計(jì)算的目的和簡(jiǎn)化假設(shè)

因?yàn)槎搪饭收蠈?duì)電力系統(tǒng)可能造成極其嚴(yán)重的后果，所以一方面應(yīng)采取措施

以限制短路電流，另一方面要正確選擇電氣設(shè)備、載流導(dǎo)體和繼電保護(hù)裝置。這

一切都離不開對(duì)短路電流故障的分析和短路電流的計(jì)算。概括起來，計(jì)算短路的

主要目的在于：

(1)為選擇和校驗(yàn)各種電氣設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性提供依據(jù)，為此，

計(jì)算短路沖擊電流以校驗(yàn)設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性,計(jì)算短路電流的周期分量以校驗(yàn)設(shè)

備的熱穩(wěn)定性；

(2)為設(shè)計(jì)和選擇發(fā)電廠和變電所的電氣主接線提供必要的數(shù)據(jù)；

(3)為合理配置電力系統(tǒng)中各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置并正確整定其參數(shù)提

供可靠的依據(jù)。

在實(shí)際短路計(jì)算中，為了簡(jiǎn)化計(jì)算工作，通常采用一些簡(jiǎn)化假設(shè)，其中主要包

括：

(1)符合用恒定電抗標(biāo)識(shí)或忽略不計(jì)；

(2)認(rèn)為系統(tǒng)中個(gè)元件參數(shù)恒定，在高壓網(wǎng)絡(luò)中不計(jì)元件的電阻和導(dǎo)納，

即個(gè)元件軍用春電抗表示，并認(rèn)為系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)的電勢(shì)通相位，從而避免了復(fù)

數(shù)的運(yùn)算；

(3)系統(tǒng)出不對(duì)稱故障出現(xiàn)局部不對(duì)稱，其余部分是三相對(duì)稱的。

4.2各系統(tǒng)短路電流的計(jì)算

4.2.1短路計(jì)算的基本假定和計(jì)算方法

1.基本假定

(1)正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行。

(2)所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同。

(3)系統(tǒng)中的電機(jī)均為理想電機(jī)，不考慮電磁飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體肌膚效

應(yīng)等影響；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱；

(4)短路發(fā)生在短路電流為最大的瞬間；

(5)不考慮短路電的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流。

2.短路電流計(jì)算的方法

對(duì)應(yīng)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下，按無限大容量系統(tǒng)，進(jìn)行相關(guān)的短路點(diǎn)的三項(xiàng)短路電

流計(jì)算,求得1〃、ish值。

1〃一一三相短路電流；

ish——三相短路沖擊電流。

4.2.2電抗圖及電抗計(jì)算

由4x200MW火電廠電氣主接線圖，和設(shè)計(jì)任務(wù)書中給出的相關(guān)參數(shù)，可畫出

系統(tǒng)的等值電抗圖如圖3-1所示。

選取基準(zhǔn)容量為Sj=100MVAUj=Uav=1.05Ue

Sj——基準(zhǔn)容量；

Uav——所在線路的品平均電壓

以上均采用標(biāo)幺值計(jì)算方法，省去

1.對(duì)于QFSN—200—2型發(fā)電機(jī)的電抗

2.對(duì)于SSPL—260000型的雙繞組變壓器的電抗

式中Uk%——變壓器短路電壓的百分?jǐn)?shù)（％）；

Se——最大容量繞組的額定容量（MVA）;

Sj——基準(zhǔn)容量（MVA\

圖3-1

3.對(duì)于OSSPSL—3000/220型三繞組變壓器的電抗

4.線路阻抗（設(shè)計(jì)任務(wù)書中已給出）：

Xi3=0.025

423短路點(diǎn)的選擇、短路電流以及沖擊電流的計(jì)算

無限大容量電力系統(tǒng)是指容量相對(duì)于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)，當(dāng)用

戶供電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓基本不變，可將該電

力系統(tǒng)視為無限大容量電力系統(tǒng)。但是，在實(shí)際電力系統(tǒng)中，他的容量和阻抗都

有一定的數(shù)值，一次，當(dāng)用戶供電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上

的電壓相應(yīng)的有所變動(dòng)。但一般的供電系統(tǒng)，由于它是在小容量線路上發(fā)生短路,

電力系統(tǒng)母線電壓基本不變，因此，電力系統(tǒng)可視為無限大容量電力系統(tǒng)。由于

無限大容量電力系統(tǒng)的三相短路電流是對(duì)稱的，所以他的變化規(guī)律只需考慮一相

的。

短路點(diǎn)的選擇應(yīng)選擇通過導(dǎo)體和電器的短路電流為最大的那些點(diǎn)作為短路計(jì)算

點(diǎn)。

首先，應(yīng)在三條電壓等級(jí)的母線上選擇三個(gè)短路計(jì)算點(diǎn)dl、d2、d30由于10KV

電壓等級(jí)有15km電纜饋線10回，所以在10KV的出線上需加設(shè)電抗器。當(dāng)

d4點(diǎn)短路時(shí)，因受電抗器的限制，流過出線上的斷路器的電流較小，所以在工

程計(jì)算中選取d4點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn)，以便使出線斷路器選擇輕型的。

無線大功率系統(tǒng)的德主要特征是：內(nèi)阻抗X=0,端電壓U=C,它所提供的短路

電流周期分量的幅值恒定且不隨時(shí)間改變。雖然非周期分量依指數(shù)率而衰減，但

一般情況下只需計(jì)及他對(duì)沖擊電流的影響。因此，在電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算中,

其主要任務(wù)是計(jì)算短路電流的周期分量。而在無限大功率系統(tǒng)的條件下，周期分

量的計(jì)算就變得簡(jiǎn)單。

如取平均額定電壓進(jìn)行計(jì)算，則系統(tǒng)的短電壓U=Uav,若選取Ud=Uav,則無

限大功率系統(tǒng)的短電壓的標(biāo)幺值

I

短路電流周期分量的標(biāo)幺值為

式中——無限大系統(tǒng)功率系統(tǒng)對(duì)短路點(diǎn)的組合電抗（即總電抗）的標(biāo)幺值

短路電流的有名值為

則沖擊電流為

式中一沖擊系數(shù)，表示沖擊電流對(duì)周期分量幅值的倍數(shù)。當(dāng)時(shí)間常數(shù)Ta的值

由零編制無限大時(shí)，沖擊系數(shù)值的變化范圍為：

在以下的計(jì)算中，取Ksh=1.8;

1、220KV母線上短路（dl點(diǎn)）的計(jì)算

圖3-2圖3-3

短路點(diǎn)短路電流的計(jì)算：

2、110KV母線上發(fā)生短路（d2）時(shí)的計(jì)算

圖3-4圖3-5

圖3-6圖3-7

3、1OKV母線上發(fā)生短路電流（d3）時(shí)的計(jì)算

限流電抗器的初選

選型為XKK—10—4000—12

所以，限流電抗器的電抗值應(yīng)為

圖3-8圖3-9

圖3-10圖3-11

圖3-12

=0.3526

=0.3526

4、1OKV出線上發(fā)生短路（d4）時(shí)的短路計(jì)算

出線上限流電抗器的初選

選型為XKK—10—200—8

所以，限流電抗器的電抗值應(yīng)為

圖3-13圖3-14

圖3-15圖3-16

圖3-17圖3-18

系統(tǒng)短路電流小結(jié)

220KV母

U0KV母10KV母線10KV出線電

線發(fā)生短

線發(fā)生短路發(fā)生短路抗器回路發(fā)生

路（dl

（d2點(diǎn)）（d3點(diǎn)）短路（d4點(diǎn)）

點(diǎn)）

電流周期分量標(biāo)幺值77.2428.7521.998.449

電流周期分量有銘值19.39KA14.43KA116KA46KA

短路沖擊電流49.35KA36.74KA296.69KA118KA

5火電廠一次設(shè)備的選擇

5.1選擇電氣一次設(shè)備遵循的條件

電氣設(shè)備的選擇是變電所電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，正確的選擇電氣設(shè)備的目的

是為了使導(dǎo)體和電器無論在正常情況或故障情況下均能安全、經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行。

在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而

穩(wěn)妥的采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。

在發(fā)電廠和變電所中，采用的電氣設(shè)備種類很多，其作用和工作條件并不一樣，

具體選擇的方法也不同，但對(duì)他們的基本要求都是相同的。

電氣設(shè)備的選擇的一般要求是：

(1)滿足工作要求。應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修以及短路過電壓情況下的工作要

求。

(2)適應(yīng)環(huán)境條件。陰干當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件進(jìn)行校驗(yàn)。

(3)先進(jìn)合理。應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。

(4)整體協(xié)調(diào)。應(yīng)與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。

(5)適應(yīng)發(fā)展。應(yīng)適當(dāng)考慮發(fā)展，留有一定的裕量。

電氣設(shè)備能安全、可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，斌干短路條件來

校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。

5.1.1按正常工作條件選擇

1.額定電壓

電氣設(shè)備的額定電壓是標(biāo)示在其銘牌上的線電壓。電器可以長期在其額定電壓的

U0%-U5%下安全運(yùn)行，這一電壓成為最高允許工作電壓。當(dāng)Ue在220KV

及以下時(shí)其UNS為1.15，當(dāng)UNe為330-500KV是，其UNS為l.lUNe0

另外，電氣設(shè)備還有一個(gè)最高工作電壓，即允許長期運(yùn)行的最高電壓，一

般不得超過其額定電壓的10%~15%o在選擇時(shí),電氣設(shè)備的額定電壓不應(yīng)低

于安裝地點(diǎn)的電網(wǎng)額定電壓，即

式中，UNe-電氣設(shè)備銘牌上所標(biāo)示的額定電壓(KV);

UNS-電網(wǎng)額定工作電壓(KV)。

110KV以下電壓等級(jí)的電氣設(shè)備絕緣裕度較大。因此，在非高海拔地區(qū)，按

所在電網(wǎng)的額定電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓即可滿足要求。

2.額定電流

滿足此條件的目的在于使電氣設(shè)備的儲(chǔ)蓄溫度不超過長期發(fā)熱的最高允

許溫度值。

在額定周圍環(huán)境條件下，導(dǎo)體和電氣設(shè)備的額定電壓不應(yīng)小于所在回路的最大工

作電流，即

式中，IN-電氣設(shè)備銘牌上所標(biāo)示的額定電流（A）

Iwmax-回路中的最大工作電流（A）

在決定時(shí)，應(yīng)以變壓器和線路的負(fù)荷作為出發(fā)點(diǎn)，同時(shí)考慮這些設(shè)備的

長期工作狀態(tài)。在確定變壓器回路的最大長期工作電流時(shí)，應(yīng)考慮到變壓器過

負(fù)荷運(yùn)行的可能性；母線分段電抗器的最大長期工作電流應(yīng)為保證該母線負(fù)荷

所需