发电厂电气主接线设计

精选优质文档-倾情为你奉上发电厂电气主接线设计专心-专注-专业发电厂电气主接线设计作者：卢平摘要随着我国经济的不断发展，对电的需求也越来越大。电力工业是我国经济发展中最为重要的一种能源，主要是它可以方便、高效地转换其它能源形式。电力工业作为一种先进的生产力，是国民经济发展中最重要的基础能源产业。而火力发电是电力工业发展中的主力军。截止2006年底，火电发电量达到48405万千瓦，约占总容量的77.82%。由此可见，火力发电在我国这个发展中国家的国民经济中的重要性。本次设计是针对2*300MW火力发电厂电气部分的设计，电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。所以本次设计电气部分主接线方案为一台半断路器接线。该设计主要从理论上在电气主接线设计、短路电流计算、电气设备的选择、配电装置的布局、防雷设计、发电机、变压器和母线的继电保护等方面做详尽的论述，同时，在保证设计可靠性的前提下，还要兼顾经济型和灵活性，通过计算论证火电厂实际设计的合理性与经济型。采用软件绘制电气图和查阅相关书籍，进一步完善了设计。关键词：电气主接线；短路电流；配电装置；电气设备选择AbstractAs Chinas economic development，the demand for electricity is growing。Electric power industry in Chinas economic development is one of the most important energy，mainly it can be easily and efficiently convert other forms of energy。As an advanced productivity in the electrical industry，is the most important foundation in the development of energy industry of the national economy。Thermal power is the main force in the development of the electric power industry。By the end of 2006, thermal power generating capacity reached 484.05 million-kilowatt，77.82% per cent of total capacity。Thus，thermal power generation in China，the importance of developing the national economy。This design is designed for electrical parts of the 2*300MW thermal power plant，main electrical connection is the primary part of the electric design of power plant and substation，constitute the main part of power system。 Design of main electrical connection scheme for one and a half circuit breaker connection。The design theory in the design of main electrical wiring，electrical equipment for short-circuit current calculations，selection and distribution equipment for lightning protection design，layouts，generators，transformers and relay protection of Busbar in elaborate on these，at the same time，ensure the reliability design of premise，also consider economic and flexibility through calculations justify the actual design of thermal power plant and cheap。Draw electrical diagrams software and check out books，further improved the design。Key words：main electrical wiring；short circuit current；distribution equipment；electrical equipment selection目录1 原始资料介绍1.1 原始资料分析2*300MW火电厂电气部分设计原始资料1、类型：凝汽式火电厂。2、装机容量：装机2台，总容量600MW。3、环境条件：年最高气温+42，最低气温-8。对气象无特殊要求。4、厂用电率：按10%考虑。5、厂用负荷与系统连接情况：500KV电压等级，架空线路2回与系统相连，当基准容量取为100MVA时，系统归算至500KV侧的电抗为0.018。1.2 本次设计主要内容2*300MV火力发电厂电气部分设计，着重讲述了发电厂电气主接线的最佳方案的选择，厂用电接线方案的选择，通过短路电流计算结果确定二次部分的继电保护与自动装置，以及屋外配电装置的布置。具体设计内容为：（1）确定发电厂电气主接线的最佳方案；（2）确定发电厂厂用电接线的最佳方案；（3）短路电流计算；（4）确定发电厂电流互感器、电压互感器、避雷器、避雷针、继电保护及自动装置的配置方案；（5）电气设备的选择与校验；（6）高压配电装置的设计；本次设计的电气部分主要是关于一台半断路器典型的接线方案的确定和电器的布置方面进行阐述，并结合火电厂的实际情况和经济技术论证，从而得到最佳方案。2 电气主接线设计方案确定2.1 电气主接线设计原则与要求2.1.1 电气主接线设计原则发电厂电气主接线是电力系统的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。它的设计直接关系这全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。由于电能生产的特点是：发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性问题，必须正确处理各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。2.1.2 电气主接线设计基本要求电气主接线设应满足可靠性，灵活性和经济性三项基本要求。现对各项要求说明如下：1、可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。在研究主接线时，应全面地看待一下几个问题:(1)可靠性的可观衡量标准是运行实践，估计一个主接线的可靠性时，应充分考虑长期积累的运行经验。我国现行设计技术规程中的各项规定，就是对运行实践实验的总结。设计时应予遵循。(2)主接线的可靠性，是由其各组成元件（包括一次和二次设备）的可靠性的综合。因此主接线设计，要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。(3)可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某厂是可靠的，而对另一些厂则可能还不够可靠。因此，评价可靠性时，不能脱离发电厂在系统中的地位和作用。衡量主接线运行可靠性的标志是：（1）断路器检修时，能否不影响供电。（2）线路、断路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数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）发电厂、变电所全部停运的可能性。（4）对大机组超高压情况下的电气主接线，应满足可靠性准则的要求。1）对于单机容量在300MW及以上的发电厂，可靠性准则初步建议如下：任何断路器检修、不得影响对用户的供电；任何一进出线断路器故障或拒动，不应切除一台以上机组和相应的线路；任一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动相重合时，以及分段或母联断路器故障拒动时，都不应切除两台以上机组和相应线路；经论证，在保证系统稳定和发电厂不致全停的条件下，允许切除两台以上300MW机组。2)对于330500KV变电所电气主接线，可靠性准则为：任何断路器检修，不得影响对用户的供电；任一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动重合时，不宜切除两回以上超高压线路；一段母线故障（或连接在母线上的进出线断路器故障或拒动），宜将故障范围限制到不超过整个母线的四分之一，当分段或母联断路器故障时。其故障范围宜限制到不超过整个母线的二分之一；经过论证，在保证系统稳定的条件下，才允许故障范围大于上述要求。通常定性分析和衡量主接线可靠性时，从以下几方面考虑:断路器检修时，能否不影响供电；线路、断路器或母线故障时以及母线或母线隔离开关检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对一、二类符合的供电；发电厂或变电站全部停电的可能性；大型机组突然停运时，对电力系统稳定运行的影响与后果等因素。在可靠性分析中，应考虑瞬时故障、永久故障及检修停电的影响。评估供电可靠性的主要指标有停电频率、每次停电的持续时间及用户在停电时的生产损失或电力企业在电力市场环境下通过辅助服务市场获得备用容量所付出的代价。2、灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面：（1）操作的方便性。电气主接线应该在满足可靠性的条件下，结线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不致在操作过程中出差错。（2）调度的方便性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式，并且在发生事故时，要能尽快地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行，（3）扩建的方便性。对将来要扩建的发电厂和变电站，其主接线必须具有扩建的方便性，尤其是火电厂和变电站，在设计主接线时应留有发展扩建的余地。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑到从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最少。3、经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。通常设计应在满足可靠性与经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几方面考虑：（1）节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采用限制短路电流的措施，以节省开关电器数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。（2）占地面积少。主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积少；同时应注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。对大容量发电厂或变电站，在可能和允许条件下，应采取一次设计，分期投资、投建，尽快发挥经济效益。2.1.3 大机组超高压主接线的特殊要求1、对于单机容量为300MW及以上的发电厂（1）任何断路器检修，不影响对系统的连续供电。（2）任何一进出线断路器故障或拒动以及母线故障，不应切除一台以上机组和相应的线路。任何一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动相重合，以及当母线分段或母线联络短路故障或拒动时，不应该切除两台以上机组和相应的线路。2、对于500KV发电厂（1）任何断路器检修，不影响对系统的连续供电。（2）除母联及分段断路器处，任何一台断路器检修期间，又发生另一台断路器故障或拒动，以及母线故障，不宜切除三回以上线路。2.2 500KV电气主接线的确定500KV超高压配电装置主要采用双母线四分段带专用旁路母线和一台半断路器接线，300MW大机组一般都采用与双绕组变压器组成单元接线而不与三绕组变压器组成单元接线，由于本发电厂只有一种升高的电压等级，不需装设联络变压器。采用三绕组变压器时，发电机出口要求装设断路器，但由于甚大的额定电流和短路电流，使得出口断路器制造很困难，造价也甚高。以下是对两种方案的确定和比较。方案一:500KV超高压配电装置接线的可靠性要求高，为限制故障范围，当进出线为67回时，宜采用双母线四分段带旁路接线，并装设两台母联兼旁路断路器。如图2.1所示：图2.1 双母线四分段带专用旁路母线图2.2 一台半断路器接线方案二：双重接线的多环形行接线，是现代国内大型电厂和变电站高压配置广泛采用的一种接线。500KV超一台半断路器接线是一种没有多回路集结点，一个回路由两台断路器供电的高压配电装置主要采用双母线四分段带专用旁路母线和一台半断路器接线。300MW大机组一般采用与双绕组变压器组成单元接线而不与三绕组变压器组成单元接线由于本发电厂只有一种升高的电压等级，不需装设联络变压器。一台半断路器接线是一种没有多回路集结点，一个回路由两台断路器供电的双重接线的多环行接线，是现代国内大型电厂和变电站高压配置广泛采用的一种接线，如图2.2所示：2.3 主接线方案的确定表2-1 一台半断路器接线与双母线四分段带旁路母线接线的技术经济比较要点项目一台半断路器接线双母线四分段带旁路母线接线可靠性在检修和故障相重合的情况下，停运的回路不超过两回1.一段母线故障，停运23个回路02.一段母线故障，合并分段或母联断路器拒动的双重故障时，停运两段母线，即46个回路。但这种情况几率极少灵活性1.为多环行供电，调度灵活。但停运一个回路需操作两台断路器，母线故障时，接线内潮流变化大2.隔离开关只作为检修电器，不作为操作电器，处理事故时，用断路器操作，消除事故迅速。检修断路器时，不要要带旁路操作1.为调整系统潮流，限制短路电流以及防止事故扩大等方面的原因，有可能要求母线分列运行时，本接线比较灵活2.隔离开关要作为操作电源，当改变运行方式和吃力事故时，需进行倒闸操作，检修断路器要进行带旁路操作 续表2-1经济性设备投资：9回及以上，一台半断路器接线较贵 8回路时，两种接线相等 7回及以上，双母线四分段带旁路母线贵占地面积：1.当一台半断路器接线为常规三列式顺序布置时，因一个间隔可以双侧出线，占地面积比双母线四分段带旁路母线可节约40%。当为交替布置或平环式或单列式布置时，两种接线占地面积相近 2.当一台半断路器接线的常规布置，应用于发电厂时，为避免纵向布置的大机组出线偏角不至过大，常需改变配电装置布置形式，扩大占地面积30%-50%。双母线四分段带旁路母线接线，则能适应纵向布置大机组出线位置而不需扩大占地面积继电保护及二次回路复杂性1.由于每个回路连接两台断路器，一台中间断路器连接着两个回路，保护接于两组电流互感器的和电流，其电流互感器的二次回路，保护装置的跳合闸出口等比较复杂2.应用于发电厂时，发电机变压器组与线路共用的中间短路器，只能在单元控制室控制，并在网络控制室设相应的断路器信号，比较复杂1.分段的母线保护比较复杂，需有故障母线选择元件，而当将回路从一段切换到另一段母线时，电流互感器二次回路需要切换。母线隔离开关的闭锁回路及母联兼旁路断路器的保护，二次回路较复杂2.应用与发电机变压器利用一台断路器，只需在单元控制室控制，与线路控制无关，比较简单两种接线的可靠性、灵活性、经济性、继电保护及二次回路复杂性并综合原理资料，最终确定一台半断路器接线为电气主接线的最佳方案。2.4 主变压器的选择2.4.1 发电厂主变压器的容量和台数的确定发电厂与主变压器为单元接线，主变压器的容量按下列条件中较大者选择：（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厂用负荷、2.4.2 主变压器型式的选择（1）主变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的制造条件，可靠性要求及运输条件等因素。（2）对于单机容量为300MW，并直接升到500KV,宜选用三相变压器。2.4.3 绕组容量和连接方式的选择（1）发电厂主变压器绕组的数量对于300MW机组，其升压变压器一般不采用三绕组变压器。因为在发电机回路及厂用分支回路均采用分相封闭母线，供电可靠性很高，而大电流的隔离开关发热问题比较突出等等。（2）绕组连接方式变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用Y连接。2.4.4 电气设备的选择根据以上论述，最终确定发电机、主变压器型号如下：1、发电机： 型号：QFS-300-2型 额定功率：300MW , x_d=0.167 额定电压：18KV 额定电流：11320A =0.85 额定转速：3000r/min2、主变压器： 型号：SFP-/500 额定容量：360MVA 额定电压：525/18KV 连接组别：YN,d11 P0=225KW 阻抗电压%=1 3 厂用电设计3.1 厂用负荷分类按其负荷的重要性一般分以下四类：1、事故保安负荷在事故停机过程中及停机后的一段时间内，仍应保证电，否则可能引起主要设备损坏、重要的自动控制失灵或危及人身安全的负荷，称为事故保安负荷。根据对电源要求的不同，又可分下列三种：（1）直流保安负荷。由蓄电池组供电，如发电机组的直流润滑油泵等。（2）交流不停电保安负荷。一般由接于蓄电池组的逆变装置供电，如实时控制用电子计算机。（3）允许短时停电的交流保安负荷。平时由交流厂用电供电，失去厂用工作电源和备用电源时，交流保安电源应自动投入，如220MW及以上机组的盘车电动机。类负荷短时（手动切换恢复供电所需的时间）的停电可能影响人参或设备安全，使生产停顿或发电量大量下降的负荷，如给水泵、凝结水泵。对类负荷，必须保证自启动，并应由2个独立电源的母线供电，当一个电源失去后，另一电源应立即自动投入。类负荷允许短时停电，但停电时间过长，有可能损坏设备或影响正常生产的负荷。如工业水泵、疏水泵等。对类负荷，应由有2个独立电源的母线供电，一般采用手动切换。类负荷长时间停电不会直接影响生产的负荷。如中央修配厂、实验室等的用电设备。对类负荷，一般由1个电源供电。3.2 厂用电接线基本要求厂用电接线除应满足正常运行的安全、可靠、灵活、经济、和检修、维护方便等一般要求外，尚应满足下列特殊要求：（1）尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。（2）充分考虑发电厂正常、事故、检修、起动等运行方式下的供电要求。切换操作简便。（3）便于分期扩建或连续施工。对公用负荷的供电，要结合远景规模统筹安排。3.3 厂用电的电压等级厂用电的电压等级是根据发电机额定电压、厂用电动机的电压和厂用电供电网络等因素，相互配合，经过技术经济综合比较确定的。为了简化厂用电接线，且使运行维护方便，厂用电电压等级不宜过多。在发电厂和变电站中，低压厂用电压常采用400V，高压厂用电压有3、6、10KV等。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。按发电机容量、电压确定高压厂用电压等级容量在60MW及以下，发电机电压为10.5KV，可采用3KV作为厂用高压电压。当容量在100300MW时，宜选用6KV作为厂用高压电压。当容量在300MW以上时，若技术经济合理，可采用两种高压厂用电压，即3KV和10KV两级电压。通过考虑系统实际，单机容量为300MW的厂用电压分为两级，高压为6KV,低压为380V。3.4 厂用电系统中性点接地方式高压厂用电系统中性点接地方式高压（3、6、10KV）厂用电系统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高电阻的接地方式。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电容性电流，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，中断对厂用设备的供电。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，无需设置大电阻器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性电流，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电系统接地电容电流小于10A，且为乐降低间歇性弧光接地过电压水平和便于寻找接地故障的情况。（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性电流流过接地点，备尝电容电流，将接地点的综合电流限制到10A以下，达到自动熄弧。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，必须相应地调节二次侧的电阻，所以二次侧电阻应由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。对于2*300MW发电厂厂用中性点接线方式为中性点经高电阻接线方式，优点：可防止阻尼谐振过电压和间歇性电弧接地过电压，接地电流水平为10A以下，减小了地位升高，接地故障可以不立即切清楚，因此能带单相接地故障相运行。3.5 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，都以启动电源兼做备用电源。1、工作电源发电厂或变电站的厂用工作电源，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厂用高压变压器（或电抗器）取得厂用高压工作电源，即使发电机组全部停止运行，仍可从电力系统倒送电能给厂用电源。这种接线方式，供电可靠、操作简单、调度方便、投资和运行费用都比较省，常被广泛采用。厂用高压工作电源从发电机电压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）一般直接从母线上引接。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机端短路进行选择，其开端电流可能比发电机出口处断路器的还要大，对大容量机组可能选不到合适的断路器，可加装电抗器或选低压分裂绕组变压器，以限制短路电流。如仍选不出时，对125MW以下机组，一般可在厂用分支上按额定电流装设断路器、隔离开关或连接片，此时若发生故障，应立刻停机；对于200MW及以上机组，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，在变压器低压侧务必装设断路器。参考火力发电厂厂用电设计规定第2、4、5条：200MW及以上的机组，高压厂用工作电源应采用一台分裂变压器供给两段高压厂用母线；300MW及以上的机组采用两种高压厂用电压时，应采用两台3卷变压器分别供给每一种高压厂用电压的2段母线。于是，考虑本厂实际情况，厂用工作电源在发电机出口引出一台高压厂用工作变压器。1、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，其后备作用。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。我国目前对200MW以上大型发电机组，为了确保机组安全和厂用电的可靠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。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：（1）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。（2）从发电厂联络变压器的低压绕组接线，但应保证在机组全停情况下，能够获得足够的电源容量。（3）从与电力系统联系紧密、供电可靠的最低一级电压母线引接。这样，有可能因采用变比较大的厂用高压变压器，增大高压配电装置的投资而致经济性较差，蛋可靠性较高。(4)当技术经济合理时，可由外部电网引接专用线路，经过变压器取得独立的备用电源或启动电源。备用电源有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），经常处于备用状态（停运），当工作电源因故障断开时，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，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，一般均采取明备用方式，2、事故保安电源对300MW及以上的大容量机组，当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，事故消除后又能及时恢复供电，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。事故保安电源必须使一种独立而十分可靠的电源，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300MW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。3.6 备用电源数量参照电力工程电气设计手册-电气一次部分P88表3-8可知：高压厂用备用电源应满足当高压厂用起动变压器检修时，不影响机组起停。对200-300MW的机组，高压厂用备用电源应按3台机组及以下设一个。超过3台，每两台机组设一台起动/备用电源。根据本厂特点，备用电源引自当地220KV变电所，选择一台备用变压器。3.7 厂用变压器的选择厂用变压器的选择主要考虑厂用高压工作变压器和启动备用变压器的选择，其选择内容包括变压器的台数、型式、额定电压、容量和阻抗。为了正确选择厂用变压器容量，首先应对厂用主要用电设备的容量、数量及其运行方式有所了解，并予以分类和统计，最后确定厂用变压器容量。3.7.1 火电厂主要厂用电负荷火电厂的厂用电负荷包括全厂机、炉、电、燃运等的用电设备，面广量大，且随各厂机炉类型、容量、燃料种类、供水条件等而差异较大。例如：高温高压电厂比同容量的中温中亚电厂的给水泵容量大；大容量机组的辅助设备比中、小型机组要多且功率大；开式循环冷却方式比闭式冷却方式的耗电量要小；各种燃料的发热量不同，需要的风量不同，风机容量也不同，同时除灰设备也不尽一样；若电厂采用汽动给水泵则可大大减小厂用变压器容量等。一般厂用变压器连接在厂用母线段上，而用电设备由母线引接。为了正确选择厂用变压器容量，不但要统计变压器连接的分段母线上实际所接电动机的台数和容量，还要考虑它们是经常工作的还是备用的。是连续运行的还是断续运行的。为了计及这些不同的情况，选出既能满足负荷要求又不致容量过大的变压器，所以又提出按使用时间对负荷运行方式进行分类：经常每天都要使用的负荷（电动机）；不经常只在检修、事故或机炉启停期间使用的负荷（电动机）；连续每次连续运转2h以上的负荷；断续每次使用从带负荷到空载或停止，反复周期性地工作，其每一周期不超过10min的负荷；上述“经常”和“不经常”主要用来表征该类设备电动机的使用机会。而“连续”、“短时”和“断续”则用来区分该类设备每次使用时间的长短。表3-1 火电厂主要厂用电负荷及其类别分类名称负荷类别运行方式备注锅炉负荷引风机送风机排粉机磨煤机给煤机给粉机或或或经常、连续用于送粉时为无煤粉仓时为无煤粉仓时为汽轮机负荷射水泵凝结水泵循环水泵给水泵备用给水泵经常、连续经常、连续经常、连续经常、连续不经常、连续用汽动给水泵就无给水泵项电气及公共负荷充电机浮充点装置空压机空压器冷却器通信电源不经常、连续经常、连续经常、连续经常、连续经常、连续事故保安负荷盘车电动机顶轴油泵交流润滑油泵浮充电装置机炉自控电源保安保安保安保安保安不经常、连续不经常、短时不经常、连续经常、连续经常、连续输煤负荷输煤皮带碎煤机电气除尘器经常、连续经常、连续经常、连续出灰负荷灰浆泵碎渣机电气除尘器经常、连续经常、连续经常、连续续表3-1厂外水工负荷中央循环水泵消防水泵生活水泵冷却塔通风机或经常、连续不经常、短时、经常、短时经常、短时与工业水泵合用时生活水泵负荷类别为辅助车间负荷化学水处理室中央修配间电气试验室起重机械或经常（短时）、连续经常、连续不经常、短时不经常、断续大于300MW机组时，化学水处理室负荷类别为注：表现类厂用负荷，表示类厂用负荷，表示类厂用负荷，保安表示保安厂用负荷3.7.2 厂用电负荷的计算方法(1) 换算系数法厂用电负荷的计算方法常采用换算系数法，按下式计算 (3-1) (3-2)式中 厂用母线上的计算负荷，KVA; 电动机的计算功率，KW; 换算系数，可取表32所列的数值；同时系数；负荷率;效率；功率因数；表32 换算系数机组容量（MW）125200给水泵循环水泵电动机1.01.0凝结水泵电动机0.81.0电动机的计算功率，应根据负荷的运行方式及特点确定。1）对经常、连续运行的设备和连续而不经常运行的设备。即连续运行的电动机均应全部计入，按下式计算： (3-3)式中 电动机额定功率。KW2）对经常短时及经常断续运行的电动机应按下式计算：(3-4)3)对不经常短时及不经常断续运行的设备，一般可不予计算： (3-5)这类负荷如行车、电焊机等。在选择变压器容量时由于留有裕度，同时亦考虑到变压器具有较大的过载能力，所以该类负荷可以不予计入。但是。若经电抗器供电时，因电抗器一般为空气自然冷却，过载能力很小，这些设备的负荷均应全部计算在内。4）对中央修配厂的用电负荷，通常按下式计算： (3-6)式中 全部电动机额定功率总和，KW; 其中最大5台电动机的额定功率总和，KW。5）煤场机械负荷重，对大型机械应根据机械工作情况具体分析确定。对中、小型机械，则按下式计算： (3-7)翻斗机 (3-8) 轮斗机 (3-10)式中 其中最大3台电动机的额定功率之和，KW。6)对照明负荷计算式为： (3-11)式中 需要系数，一般取0.81.0； 安装系数，KW。（1） 轴功率法 厂用电负荷可用轴功率法进行计算。轴功率法的算式为： （3-12）式中 同时率，新建电厂取0.9，扩建电厂取0.95； 最大运行轴功率，KW； 对应于轴功率的电动机效率； 对应于轴功率的电动机功率因； 厂用低压计算负荷之和，KVA。3.7.3 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电压相一致。1、 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厂用高压母线的段数有关，而母线的段数又与厂用高压母线的电压等级有关。当只有6KV一种电压等级时，一般分两段；当10KV和3KV电压等级同时存在时，则分四段（10KV两段和3KV两段）。当只有6KV一种电压等级时，厂用高压工作变压器可选用1台全容量的分裂绕组变压器，两个分裂支路分别供两段母线；或选用2台50%容量的双绕组变压器，分别供两段母线。如出现10KV和3KV两种电压等级时，厂用高压工作变压器可选用2台50%容量的三绕组变压器，分别供四段母线。3、厂用变压器的容量厂用变压器的容量必须满足厂用电负荷从电源获得足够的功率。因此，对厂用高压工作变压器的容量应按厂用高压计算负荷的110%与厂用电低压计算负荷之和进行选择；而厂用低压工作变压器的容量应留有10%左右的裕度。（1）厂用高压工作变压器容量。当为双绕组变压器时按下式选择容量 （3-13）式中 厂用电高压计算负荷之和； 厂用电低压计算负荷之和。当选用分裂绕组变压器时，其各绕组容量应满足：高压绕组 （3-14）分裂绕组 （3-15） （3-16）式中 厂用变压器高压绕组容量，KVA； 厂用变压器分裂绕组容量，KVA； 厂用变压器分裂绕组计算负荷，KVA， 分裂绕组两分支重复计算负荷，KVA。（2）厂用高压备用变压器容量。厂用高压备用变压器或启动变压器应与最大一台厂用高压工作变压器的容量相同；厂用低压备用变压器的容量应与最大一台厂用低压工作变压器容量相同。（3）厂用低压工作变压器容量。可按下式选择变压器容量 （3-17）式中 厂用低压工作变压器容量，KVA； 变压器温度修正系数。一般对装于屋外或由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10以内；对由主厂房进风小间内的变压器，当温度变化较大时，随地区而异，应当考虑温度进行修正。厂用变压器容量的选择，除了考虑所接负荷的因素外，还应考虑：电动机自启动时的电压降；变压器低压侧短路容量；留有一定的备用裕度。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项重要指标。厂用工作变压器的阻抗要求比一般动力变压器的阻抗大，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，因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。对于500KV大机组采用分裂绕组，查电力工程电气设备手册得：变压器型号：SFF7-40000/20；额定容量：40/20/2 电压： 抗电压：15.3%3.7.4 厂备用变压器选择考虑到升高电压母线电压变化大，启动备用变压器采用带负荷调节变压器，以保证厂用电安全经济地运行。此外，高压厂用备用变压器或启动备用变压器的容量应与最大一台高压厂用变压器的容量相同，当起动备用变压器带有公用负荷时，其容量还应满足最大一台高压厂用工作变压器的要求，为了厂用电的安全把附近电网220KV作为备用电源，并考虑该启动备用变压器的检修要求，查电力工程电气设备手册得：型号额定容量（KVA）额定电压（KV）阻抗电压（%）分裂系数高压低压全穿越半穿越SFPSZ1-40000/22040000/2*20002206.3-6.312.0221.753.238表3-2 厂用负荷计算及厂用高压变压器容量选择设备名称额定容量（KW）厂用高压变压器重复容量（KW）1A段1B段台数容量（KW）台数容量（KW）引风机送风机一次风机排粉机磨粉机凝结水泵主汽机调速油泵碎煤机喷射水机1号皮带机4号皮带机22401000300680100063035032026030030011122111112240100030013602000630260300300839011122122401000300136020006303207850630630续表3-2设备名称额定容量（KW）厂用高压变压器重复容量(KW)IA段IB段台数容量（KW）台数容量（KW）电动给水泵循环水泵凝结水泵55001250315115500125032570652125003152815315315机炉变压器(KVA)电除尘变压器(KVA)公用变压器(KVA)输煤变压器(KVA)灰浆泵变压器(KVA)负压风机变压器KVA污水变压器(KVA)修配变压器(KVA)水源地电源(KVA)照明变压器(KVA)(KVA)160012501000100010001000315800100031511111600125010001000485014196.511111111116001250100010001000315800100031592809487.5160012502850850.54122.578882422.5分裂绕组负荷17938.6183243458高压绕组负荷（KVA）17938.6+18324-3358=3470.6选择分裂绕组变压器（KVA）40000/2*20003.8 厂用电接线的确定图3-1 高压厂用电接线图火电厂厂用电接线方式合理是否，对机、炉。电的辅机以及整个发电厂的运行可靠性有很大影响。厂用电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。本次厂用电接线方案为不设6KV公用负荷母线段，将全厂公用负荷（如输煤、除灰、化水等）分别接在各机组A、B段母线上。其优点是公用负荷分接于不同机组变压器上，供电可靠性高、投资省，但也由于公用负荷分接于各机组工作母线上，机组工作母线清扫时，将影响公用负荷的备用。另外，由于公用负荷分接于2台机组的工作母线上，因此，在机组G1发电时，必须也安装好机组G2的6KV厂用配电装置，并启动备用变压器供电。4 短路电流计算4.1 短路电流计算的目的在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算式其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面：（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。（5）接地装置的设计，也需用短路电流。4.2 短路电流计算的一般规定验算导体和电器时所有短路电流，一般有以下规定。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角相同；（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。2、接线方式计算短路电流时所用的接线方式，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。3、计算容量应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本工程建成后510年）。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以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重的情况的进行校验。5、短路计算点在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。对于带电抗器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的引线、套管时，短路计算点应该取在电抗器前。选择其余的导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。4.3 短路电流计算步骤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。在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的点成为短路点。本设计中采用计算曲线法计算短路电流，其计算步骤为：（1）根据电气主接线图，选择计算短路点。（2）计算电路元件电抗（选基准电压，将各元件电抗计算为同一基准下的标幺电抗）。（3）化简等值电路，并求计算电抗。（4）由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值，以及无限大容量的电源供给的短路电流周期分量。（5）查发电机运算曲线表求出短路电流周期量标幺值。（6）各时刻的短路电流有名值计算。（7）计算各电源合并后短路电流有名值，并计算短路电流的冲击值。（8）计算异步电机供给的短路电流。（9）绘制短路电流结果表。4.4 电路元件参数计算在高压系统中，电阻远小于电抗，所以计算短路电流周期分量时，一般只考虑各元件的电抗。取基准容量,基准电压用各级的平均电压。则各元件电抗标幺值计算如下：发电机： （4-1)变压器： （4-2）发电机的额定容量，单位为MVA；发电机次暂态电抗百分值；发电机的功率因数;变压器的额定容量，单位MVA;系统计算容量，单位为MVA;变压器短路电压的百分值；系统提供短路电流： （4-3）发电机提供短路电流： （4-5）线路平均电压；三相短路发生后的半个周期，短路电流的瞬时值达到最大，称为冲击电流,其计算公式为：冲击电流： （4-6）冲击系数。4.5 各点短路电流计算各元件电抗的标幺值如下：发电机：系统电抗：主变压器：厂用变压器：4.5.1 d1点短路（500KV）等值电路图为4-2.化简为图4-3。图4-1 短路电流等值总图图4-2 d1点短路等值电路图4-3 d1点短路化简图查发电机运算曲线表找出0s、2s、4s短路电流周期分量标幺值。F1： 1、由F1提供的短路电流：F2提供的短路电流和F1相同。2、系统提供的短路电流：则500KV母线短路电流：3、冲击电流：4.5.2 d2（发电机出口侧）短路等值电路图为图4-4，化简为图4-5。图4-4 d2点短路等值电路图4-5 d2点短路化简图则计算电抗为：查发电机运算曲线表找出0s、2s