畢業(yè)設計--2×300mw發(fā)電廠廠用電電氣部分

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本畢業(yè)設計是對發(fā)電廠廠用電進行設計，主要運用發(fā)電廠電氣部分、高電壓技術、電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)自動化、電力系統(tǒng)繼電保護等專業(yè)知識完成“發(fā)電廠廠用電的設計”，具體設計內容包括廠用電接線設計、負荷分析計算、變壓器選擇、電動機自啟動校驗，繼電保護設計、配電裝置設計、防雷設計、繪制廠用電接線圖、繼電保護二次回路接線圖、繪制配電裝置圖。

2、本設計嚴格遵循發(fā)電廠電氣部分的設計原則，并結合實際情況確定了廠用電母線電壓等級確定為6KV，利用換算系數法進行負荷分析計算，變壓器選擇低壓分裂三繞組變壓器，確定了合適的短路點進行短路電流計算。根據防雷保護要求確定避雷器；最后繪制了相關的圖紙。</p><p>　　關鍵詞：發(fā)電廠；變壓器；繼電保護；避雷器</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p

3、><p>　　The text is designed towards the electricity power plant, using electrical power plants, high-voltage technology, power system analysis, power system automation, power system protection, and other expert

4、ise to complete, “Power Plant power of design” mainly. Specific design elements including electricity cable plant design, load analysis, the choice of transformers, motors start checking, protection design, distribution

5、design, mine design, drawing electricity plant wiring diagram, the second cir</p><p>　　Key word: power plant; transformer; relay protection; arrester</p><p><b>　　目 錄</b></p>&

6、lt;p><b>　　0前 言1</b></p><p>　　1廠用電電壓等級確定及接線設計2</p><p>　　1.1 廠用電的電壓等級確定2</p><p>　　1.2 廠用電接線設計2</p><p>　　2廠用電負荷計算及變壓器選擇4</p><p>　　2.1 廠

7、用電負荷的計算原則4</p><p>　　2.2廠用負荷的計算方法6</p><p>　　2.2.1 換算系數法6</p><p>　　2.2.2 電動機計算功率確定6</p><p>　　2.3 廠用變壓器的選擇10</p><p>　　2.3.1 額定電壓10</p><p>　

8、　2.3.2 廠用變壓器的容量10</p><p>　　3電動機的自啟動校驗14</p><p>　　3.1 電動機自啟動校驗定義14</p><p>　　3.2 電動機自啟動分類14</p><p>　　3.3 電動機自啟動校驗16</p><p>　　3.3.1 電壓校驗16</p>&

9、lt;p>　　3.3.2 電動機自啟動母線電壓校驗18</p><p>　　4短路計算及電氣設備選擇23</p><p>　　4.1 短路計算的目的及意義23</p><p>　　4.2 短路計算24</p><p>　　4.3 電氣設備選擇的要求和原則25</p><p>　　4.4 校驗的原則及熱

10、穩(wěn)定條件26</p><p>　　4.5 環(huán)境條件27</p><p>　　4.6 電氣設備的選擇28</p><p>　　4.6.1 斷路器參數的選擇28</p><p>　　4.6.2 隔離開關參數的選擇28</p><p>　　4.6.3 形式選擇28</p><p>　　4.

11、6.4 電流互感器的選擇30</p><p>　　4.6.5 電壓互感器的選擇31</p><p>　　4.7 母線的選擇31</p><p>　　4.7.1 母線材料、形式、和布置方式的選擇31</p><p>　　4.7.2 母線選擇計算32</p><p>　　5繼電保護總體方案34</p&g

12、t;<p>　　5.1 主變壓器保護規(guī)劃34</p><p>　　5.2 變壓器保護35</p><p>　　5.3 母線保護35</p><p>　　5.4 廠用母線保護應滿足的要求36</p><p>　　5.5 廠用母線保護的選擇36</p><p><b>　　6配電裝置3

13、7</b></p><p>　　7防雷保護設計39</p><p>　　7.1 雷電過電壓的形式及危害性39</p><p>　　7.2 直擊雷和感應雷保護39</p><p>　　7.3 雷電波入侵保護40</p><p>　　7.4 避雷器的選擇40</p><p>

14、<b>　　8 接地設計42</b></p><p>　　8.1 降阻設計42</p><p>　　8.2 材料防腐分析42</p><p>　　8.3 地網接地電阻的推算44</p><p>　　8.4 陰極保護設計45</p><p>　　8.4.1 陰極保護的概念45</p

15、><p>　　8.4.2 陰極保護方法的選擇45</p><p>　　8.5 犧牲陽極法與外加電流法的技術特點比較45</p><p>　　8.6 犧牲陽極材料的選擇46</p><p>　　8.6.1 選定陽極材料46</p><p>　　8.6.2 鋅基、率基、鎂基犧牲陽極的性能比較46</p>

16、<p><b>　　9結論49</b></p><p><b>　　致謝50</b></p><p><b>　　參考文獻51</b></p><p><b>　　附錄 A52</b></p><p><b>　　附錄 B

17、53</b></p><p><b>　　附錄 C54</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　中國電力工業(yè)一直以高速發(fā)展，1949年全國電力裝機容量為1850MW，發(fā)電量為43.1KW/h.1998年低，全國電力裝機容量為2.77萬KW，發(fā)電量11576.97億KW/h。我國

18、電力裝機容量和發(fā)電量僅次于美國躍居世界第二位，持續(xù)多年的電力供需矛盾得以緩解。</p><p>　　我國當前的電源構成情況大致是火力發(fā)電占75%左右，其余主要為水力發(fā)電，核能發(fā)電才剛剛開始發(fā)展，火力發(fā)電中燒煤超過90%，燒油約為6.78%，其余用其他原料。近20年來水電裝機容量增長了3.45倍，改革開放的20年間，在開發(fā)利用的風能、地熱能、潮汐能、太陽能等新能源發(fā)面有了較大的發(fā)展。</p><

19、p>　　隨著WTO的加入，及政府的正確指導，我國經濟高速增長，與此相伴，我國的電力消費始終保持強勁增長態(tài)勢。2004年，全社會用電量達到21735億KWh，比2003年增長15%，預計，2007年，全社會用電量約為24414-24935億KWh，增長速度在12.325%-14.725%之間，雖然近兩年已加快了電力投資，但總裝機容量不足很問題仍嚴重。</p><p>　　隨著“振興東北老工業(yè)基地”號角的吹響，

20、東北的經濟將以更快的速度增長，因此迫切需求更多的電力能源作為經濟發(fā)展的堅強后盾，作為振興的先鋒遼寧省電力供不應求局面將進一步加劇，2005全年電量缺口約40-50億KWh，電力缺口約100-200萬KW。</p><p>　　隨著大型發(fā)電廠的建設，機組容量不斷的增大，這對承擔整個發(fā)電廠動力保證的發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)來說，其運行穩(wěn)定和供電可靠性提出了更高的要求。目前國內大型火力發(fā)電廠大容量的發(fā)電機組一般都采用發(fā)電機變壓

21、器組單元制布置，每臺機組機組常用系統(tǒng)設有2臺啟動備用變壓器油，對2臺機組廠用電系統(tǒng)交叉?zhèn)溆梅绞健?lt;/p><p>　　廠用電電壓等級確定及接線設計</p><p>　　1.1 廠用電的電壓等級確定</p><p>　　廠用電的電壓等級是根據發(fā)電機的額定電壓、廠用電動機的電壓和廠用電供電網絡的等因素，相互配合，經過技術經濟綜合比較決定的。為了簡化廠用電接線，且使運行維

22、護方便，廠用電壓等級不宜過多。在發(fā)電廠和變電站中，低壓廠用電常采用400V，高壓廠用電電壓有3、6、10KV等。為了正確選擇高壓廠用電的電壓等級，需進行急速經濟論證。火力發(fā)電廠常采用3、6、10KV作為廠用電電壓，發(fā)電廠中拖動各種廠用機械設備的電動機，容量相差懸殊，從數千瓦到數千千瓦，而且和電動機的電壓和容量有關。在滿足技術要求的前提下優(yōu)先采用電壓較低的電動機，以獲得較高的經濟效益；而高壓電動機，制造容量大、絕緣等級高、磁路較長、尺寸較

23、大、價格高、空載和負載損耗均較大，效率較低。但是，結合廠用電供電網絡綜合考慮，電壓等級較高時，可選擇截面較小的電纜或導線，不僅節(jié)省有色金屬，還能降低供電網絡的投資。</p><p>　　本設計2x300MW發(fā)電廠廠用電設計采用6KV作為廠用電電壓。6KV電動機的功率可制造的較大，以滿足大容量負荷的要求；6KV和3KV廠用電系統(tǒng)相比，不僅節(jié)省有色金屬和費用，而且短路電路亦較小；發(fā)電機電壓若為6KV時，可以省去高壓廠

24、用變壓器，直接由發(fā)電機電壓母線經電抗器供廠用電，以防止廠用電系統(tǒng)故障直接威脅主系統(tǒng)并限制其短路電流。</p><p>　　1.2 廠用電接線設計</p><p>　　300MW汽輪發(fā)電機組高壓廠用電系統(tǒng)有兩種接線方案，如圖2.1所示。(a)所示方案Ⅰ，不設6KV公用負荷母線，將全廠公用負荷分別接在各機組A、B段母線上；如圖b所示方案Ⅱ，單獨設置二段公用負荷母線，集中供全廠公用負荷用電，該公

25、用負荷母線段正常由啟動備用變壓器供電。方案Ⅱ的優(yōu)點是公用負荷集中，無過度問題，各單元機組獨立性強，便于各機組廠用母線清掃。其缺點是由于公用負荷集中，并因啟動備用變壓器要用工作變壓器做備用，故工作變壓器也要考慮在啟動備用變壓器檢修或故障時帶公用負荷母線段運行。因此，啟動備用變壓器和工作變壓器均較方案Ⅰ變壓器分支的容量大，配電裝置也增多，投資較大。方案Ⅰ的優(yōu)點是公用負荷分接于不同機組變壓器上，供電可靠性高、投資省，但也由于公用負荷分接于各機

26、組公用母線上，機組工作母線清掃時，將影響公用負荷的備用。另外，由于公用負荷分接于2臺機組的公用母線上，因此，在機組G1發(fā)電時，必須也安裝好機組G2的6KV廠用配電裝置，并啟動備用變壓器供電。這兩種方案各有優(yōu)缺點，經過技術經濟比較后選定方案Ⅰ。</p><p>　　圖1-1高壓廠用供電系統(tǒng)</p><p>　　廠用電負荷計算及變壓器選擇</p><p>　　為了合理正

27、確選擇廠用變壓器的容量，需對每段母線上引接的電動機臺數和容量進行統(tǒng)計和計算。</p><p>　　2.1 廠用電負荷的計算原則</p><p>　　經常連續(xù)運行的負荷應全部計入。如引風機、送風機、排粉機、循環(huán)水泵等用的電動機。</p><p>　　連續(xù)而不經常運行的負荷亦應計入。如充電機、備用勵磁機、事故備用油泵等用的電動機。</p><p>

28、;　　經常而連續(xù)的負荷亦應計入。如疏水泵、空氣壓縮機等用的電動機。</p><p>　　短時斷續(xù)而又不經常運行的負荷一般不予計算。如行車、電焊等。但在選擇變壓器時，變壓器容量應留有適當的裕度。</p><p>　　由同一臺變壓器供電的互為備用的設備，只計算同時運行的臺數。</p><p>　　對于分裂變壓器，其高低壓繞組負荷應分別計算。</p><

29、;p>　　表2-1 火電廠主要廠用電負荷及其類別</p><p>　　注Ⅰ表示Ⅰ類廠用電負荷，Ⅱ表示Ⅱ類廠用電負荷，Ⅲ表示Ⅲ類廠用電負荷，保安表示保安廠用電負荷。</p><p>　　2.2廠用負荷的計算方法</p><p>　　2.2.1 換算系數法</p><p>　　式中 —廠用母線上的計算負荷，KV·A</p&

30、gt;<p>　　—電動機的計算功率，KW</p><p>　　—換算系數，可取表5-2所列的數值</p><p><b>　　—同時系數</b></p><p><b>　　—符合系數</b></p><p><b>　　—效率</b></p>&

31、lt;p><b>　　—功率因數</b></p><p><b>　　表2-2 換算系數</b></p><p>　　2.2.2 電動機計算功率確定</p><p>　　對經常、連續(xù)運行的設備和連續(xù)而不經常運行的設備，即連續(xù)運行的電動機均應全部計入。按下式計算</p><p>　　對經常短時及

32、經常斷續(xù)運行的電動機應按下式計算</p><p>　　對不經常短時及不經常斷續(xù)運行的設備，一般可不與計算</p><p>　　對中央修配廠的用電負荷，通常按下式計算</p><p>　　式中—全部電動機額定功率總和，KW</p><p>　　—其中最大5臺電動機的額定功率總和，KW</p><p>　　煤場機械負荷中，

33、對大型機械應根據機械具體情況具體分析確定。對中小型機械，應按下式計算</p><p>　　翻斗機 </p><p>　　輪斗機 </p><p>　　式中 —其中最大3臺電動機的額定功率之和，KW</p><p><b>　　對照明負荷計算式為</b></p><p>

34、　　式中 —需要系數，一般0.8~1.0</p><p><b>　　—安裝容量，KW</b></p><p>　　根據表3.1、3.2和3.3負荷運行方式及特點計算如下</p><p><b>　　由公式S= </b></p><p><b>　?、馎段負荷</b></

35、p><p><b>　　ⅠB段負荷</b></p><p><b>　　同理ⅡA段</b></p><p><b>　　同理ⅡB段</b></p><p>　　表2-3 6KV廠用負荷及高壓變壓器容量</p><p>　　2.3 廠用變壓器的選擇</

36、p><p>　　2.3.1 額定電壓</p><p>　　廠用變壓器的額定電壓應根據廠用電系統(tǒng)的電壓等級和電源引接出電壓確定,變壓器一、二次額定電壓必須與引接電源電壓和廠用網絡電壓相一致.</p><p>　　各種變壓器的臺數和型式</p><p>　　工作變壓器的臺數和型式主要與廠用高壓母線的段數有關,而母線的段數又與廠用高壓母線等級有關.當只

37、有6kV一種電壓等級時，一般分兩段；當10kV與3kV電壓等級同時存在時，則分四段（10kV和3kV兩段）。當只有6kV一種電壓等級時，廠用高壓工作變壓器可選用1臺全容量的分裂繞組變壓器，兩個分裂支路分別供兩段母線；或者選用2臺50%容量的雙繞組變壓器，分別供兩段母線。如出現10kV和3kV兩種電壓等級時，廠用高壓工作變壓器可選用2臺50%容量的三繞組變壓器，分別供四段母線。</p><p>　　2.3.2 廠用

38、變壓器的容量</p><p>　　廠用變壓器的容量必須滿足廠用電負荷從電源獲得足夠的功率。因此，對廠用高壓工作變壓器的容量應按廠用電高壓計算負荷的110%與廠用電低壓計算負荷之和進行選擇；而廠用低壓工作變壓器的容量應留有10%左右的裕度。</p><p>　　廠用高壓工作變壓器容量。當為雙繞組變壓器時按下式選擇容量</p><p>　　式中—廠用電高壓計算負荷之和&

39、lt;/p><p>　　—廠用電低壓計算負荷之和</p><p>　　當選用分裂繞組變壓器時，其各繞組容量應滿足</p><p><b>　　高壓繞組</b></p><p><b>　　分裂繞組</b></p><p>　　式中—廠用變壓器高壓繞組容量，KV·A<

40、;/p><p>　　—廠用變壓器分裂繞組容量，KV·A</p><p>　　—廠用變壓器分裂繞組計算負荷，KV·A，</p><p>　　—分裂繞組兩支重復計算負荷，KV·A</p><p>　　廠用高壓備用變壓器容量。</p><p>　　廠用高壓備用變壓器或啟動變壓器應與最大一臺廠用高壓工

41、作變壓器的容量相同；廠用低壓備用變壓器的容量應于最大一臺廠用低壓工作變壓器容量相同。</p><p>　　廠用低壓工作變壓器容量。</p><p>　　可按下式選擇變壓器容量</p><p>　　式中S—廠用低壓工作變壓器容量，KV·A</p><p>　　—變壓器溫度修正系數。一般對裝于屋外或由屋外進風小間內的變壓器，可去=1，但

42、宜將小間進出風溫差控制在10以內；對由住廠進風小間內的變壓器，當溫度變化較大時，隨地區(qū)而異，應當考慮溫度進行修正。</p><p>　　廠用變壓器容量的選擇，除了考慮所接負荷的因素外，還應考慮：①電動機自啟動時的電壓降；②變壓器低壓側短路容量；③留有一定的備用裕度。</p><p><b>　　廠用變壓器的阻抗</b></p><p>　　變壓

43、器的阻抗是廠用工作變壓器的一項重要指標。廠用工作變壓器的阻抗要求比一般動力變壓器的阻抗大，這是因為要限制變壓器低壓側的短路容量，否則將影響到開關設備的選擇，一般要求阻抗應大雨10%；但是，阻抗過大又將影響廠用電動機的自啟動。廠用工作變壓器如果選用分裂繞組變壓器，則能在一定程度上環(huán)節(jié)上訴矛盾，因為分裂繞組變壓器在正常工作時具有較小阻抗，而分裂繞組出口短路時則具有較大的阻抗。</p><p><b>　　變

44、壓器選擇計算</b></p><p><b>　　ⅠA段</b></p><p><b>　?、馚段</b></p><p><b>　?、穸沃貜腿萘控摵?lt;/b></p><p>　　ⅠA段分裂繞組負荷 KV·A</p><p>　

45、?、馚段分裂繞組負荷 KV·A</p><p>　　重復分裂繞組負荷 KV·A</p><p>　　高壓繞組負荷 KV·A</p><p>　　根據計算選擇Ⅰ變壓器</p><p>　　本設計選用三繞組低壓分裂變壓器，電壓比為18/6-6KV,短路電壓為U(%)=15,容量比為40/20-20MV·A。

46、</p><p><b>　?、駻段</b></p><p><b>　　ⅡB段</b></p><p><b>　?、蚨沃貜腿萘控摵?lt;/b></p><p>　?、馎段分裂繞組負荷 KV·A</p><p>　?、馚段分裂繞組負荷 KV

47、83;A</p><p>　　重復分裂繞組負荷 KV·A</p><p>　　高壓繞組負荷 KV·A</p><p>　　本設計選用三繞組低壓分裂變壓器，電壓比為18/6-6KV,短路電壓為U(%)=15,容量比為40/20-20MV·A。</p><p><b>　　電動機的自啟動校驗</b&g

48、t;</p><p>　　3.1 電動機自啟動校驗定義</p><p>　　廠用電系統(tǒng)中運行的電動機，當突然斷開電源或廠用電壓降低時，電動機轉速就會下降，甚至會停止運行，這一轉速下降的過程稱為惰行。若電動機失去電壓以后，不與電源斷開，在很短的時間（一般在0.5-1.5s）內，廠用電壓又恢復或通過自動切換裝置將備用電源投入，此時，電動機惰行尚未結束，又自動啟動恢復到穩(wěn)定狀態(tài)運行，這一過程稱為

49、電動機的自啟動。若參加自啟動的電動機數量多、容量大時，啟動電流過大，可能會使廠用母線及廠用電網絡電壓下降，甚至引起電動機過熱，將危及電動機的安全以及廠用電網絡的穩(wěn)定運行，因此必須進行電動機自啟動校驗。若經校驗不能自啟動時，應采取響應的措施。</p><p>　　3.2 電動機自啟動分類</p><p>　　根據運行狀態(tài)，自啟動分為三類：</p><p>　　失壓自啟

50、動。運行中突然出現事故，廠用電壓降低，當事故消除、電壓恢復時形成的自啟動；</p><p>　　空載自啟動。備用電源處于空載狀態(tài)時，自動投入失去電源的工作母線的工作母線段時形成的自啟動；</p><p>　　帶負荷自啟動。備用電源已帶一部分負荷，又自動投入失去電源的工作母線段時形成的自啟動。</p><p>　　廠用工作電源一般僅考慮失壓自啟動，而廠用備用電源或啟動

51、電源則需考慮失壓自啟動、空載自啟動及帶負荷自啟動等三種方式。</p><p>　　為了敘述方便，假設異步電動機的轉矩、額定轉矩和最大轉矩分別用、和表示，機械負荷轉矩用、、和表示，機械負荷轉矩表示，均為歸算到基準值得標幺值。</p><p>　　圖3-1 異步電動機轉矩與電壓、轉速的關系</p><p>　　異步電動機得轉矩與電壓成正比。一般電動機在額定電壓下運行時，

52、其最大轉矩約為額定轉矩的2倍，如圖4-1.隨著電壓下降，電動機轉矩急劇下降。當電壓下降到某一數值時，如下降到70%，那么它的最大轉矩相應的變?yōu)椤Ｈ綦妱訖C已帶有額定負載轉矩，則此時剩余轉矩變?yōu)樨撝担妱訖C受到制動開始惰行，最終可能停止運轉。出現惰行的電動壓稱為臨界電壓，這時電動機最大化轉矩恰好等于機械負載轉矩，根據</p><p>　　式中—電動機在額定電壓</p><p><b>

53、;　　—臨界電壓標幺值</b></p><p>　　由于異步電動機最大轉矩為1.8-2.4，所以臨界電壓為0.64-0.75，即電壓降低到額定值的64%-75%，電動機就開始惰行。為使廠用電系統(tǒng)穩(wěn)定運行，規(guī)定電動機正常啟動時，廠用母線電壓的最低允許值為額定電壓的80%；電動機端電壓最低值為額定電壓的70%。但是，自啟動時，有成組電動機的啟動，被拖動設備飛輪轉矩很大，具有慣性。當電壓降低后，電磁轉矩立即

54、下降，而機械轉速由于慣性造成的時延，在短時內幾乎無大變化。為了保證廠用Ⅰ負荷自啟動且考慮到機械的因數，規(guī)定廠用母線電壓在電動機自起動時，應不低于表3.1所示的數值。</p><p>　　表3-1 電動機自啟動要求廠用母線最低電壓</p><p>　　①對于廠用高壓母線失壓或空載自啟動時取上線值，帶負荷自啟動時取下限值</p><p>　　3.3 電動機自啟動校驗&l

55、t;/p><p>　　電動機自啟動校驗可分為電壓校驗和容量校驗。而電壓校驗又分為兩種情況；一是單臺電動機自啟動或成組電動機自啟動母線電壓校驗；二是電動機經廠用高壓變壓器和低壓變壓器串聯自啟動母線電壓校驗。</p><p>　　3.3.1 電壓校驗</p><p>　　單臺電動機自啟動或成組電動機自啟動母線電壓校驗。如圖3.3.1(a)所示為一組電動機經廠用高壓變壓器自啟

56、動接線及等值電路。假設成組電動機在電壓消失或下降后全部處于制動狀態(tài)，當恢復供電后同時開始啟動。如果忽略變壓器供電的電源視為無窮大電源，即電源母線電壓。以變壓器容量為基準值，個元件參數用標幺值表示，由圖（b）可得變壓關系。</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p><b>　　(3-2)</b></p><

57、p>　　—參加自啟動電動機的啟動電流標幺值總和；</p><p>　　—電源母線電壓標幺值，一般采用經電抗器供廠用電是取1，采用無激磁調壓變壓器取1.05，采用有載調壓變壓器時取1.1；</p><p>　　—廠用電變壓器或電抗器的電抗標幺值；</p><p>　　—參加自啟動電動機的等值電抗標幺值。</p><p>　　電動機自啟動開

58、始瞬間，廠用高壓母線上的電壓為</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　將4-2帶入4-3得</p><p><b>　　(3-4)</b></p><p>　　對于一臺靜止得電動機，在啟動瞬間的電抗有關系，式中K為該電動機的啟動電流數倍。如果自啟動的電動機取一啟動電流數

59、倍，則全部電動機經折算后的等值電抗標幺值可寫為</p><p><b>　　(3-5)</b></p><p>　　—廠用變壓器額定容量，KV·A</p><p>　　—全部電動機總容量，KV·A</p><p>　　—電動機自啟動電流平均倍數，對備用電源一般當快速切換時可取2.5，慢速切換時可取5。

60、</p><p>　　將3-5帶入3-4，得到廠用電動機在啟動開始瞬間廠用高壓母線電壓為</p><p><b>　　(3-6)</b></p><p>　　式中—為自啟動電動機得容量標幺值，</p><p>　　—參加自啟動的電動機功率，KV·A</p><p>　　—電動機的效率和功

61、率因數的乘積，一般取0.8。</p><p>　　3.3.2 電動機自啟動母線電壓校驗</p><p>　　電動機經常用高壓變壓器和低壓變壓器串聯自啟動母線電壓校驗。如圖4.3.2表示廠用高、低壓變壓器串聯，高、低壓電動機同事自啟動得等值電路。假設高壓母線已帶有負荷，自啟動過程中繼續(xù)運行。在這種情況下，對應的廠用高壓母線電壓和廠用低壓母線電壓分別進行校驗。</p><p

62、>　　廠用高壓母線電壓的校驗</p><p>　　由圖3.3.2 可知電壓關系，得</p><p><b>　　(3-7)</b></p><p>　　式中—廠用高壓變壓器電源側電壓標幺值；</p><p>　　—廠用高壓母線電壓標幺值；</p><p>　　—自啟動時通過廠用高壓變壓器得電

63、流以常用高壓變壓器容量為基準的標幺值；</p><p>　　—廠用高壓變壓器電抗標幺值。</p><p>　　3-3 廠用高、低壓電動機同時自啟動的等值電路圖</p><p>　　電動機自啟動時，通過廠用高壓廠用變壓器得電流為</p><p>　　= (3-8)</p>

64、<p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　式中、、分別為負荷支路0、1、2的電動機啟動電流倍數。</p><p>　　因項所占比重很小，可以忽略，且，將帶入電壓關系式中，即得</p><p>　　故 (3-9)</p><p>　　式中—廠用高壓母線得合成負荷標幺值。&l

65、t;/p><p>　　當廠用高壓變壓器采用分裂繞組變壓器時，高壓繞組額定容量為,分裂繞組額定容量為，即</p><p><b>　　(3-10)</b></p><p>　　式中 —當廠用高壓變壓器采用采用分裂繞組變壓器時，廠用高壓變壓器電抗標幺值；</p><p>　　—電源母線電壓標幺值。</p><

66、;p>　　廠用低壓母線電壓校驗</p><p>　　同理假設低壓母線帶有負荷,廠用低壓變壓器容量為，由電壓關系可得</p><p><b>　　又因 </b></p><p>　　帶入電壓關系式，可得</p><p><b>　　(3-11)</b></p><p

67、><b>　　(3-12)</b></p><p>　　式中 —廠用低壓變母線的合成負荷標幺值；</p><p>　　—常用低壓變壓器電抗標幺值；</p><p>　　—廠用高壓母線電壓標幺值；</p><p>　　—廠用電壓母線電壓標幺值；</p><p>　　以求得常用母線電壓及，應

68、分別不低于電動機自動啟動要求的廠用母線電壓最低值。

69、

70、 </p><p>　　本發(fā)電廠產廠用電系統(tǒng)為6KV和0.38KV兩級電壓。常用高壓備用變壓器為分裂繞組變壓器，其高壓繞組額定容量為40000 KV·、低壓繞組額定容量為20000 KV·A，已高壓繞組電抗為基準的半穿越電抗標幺值為19%，廠用高壓變壓器電源測母線電壓標幺值（有載調壓）。廠用低壓變壓器

71、額定容量為1000 KV·A，阻抗電壓為10%。廠用高壓備用變壓器已帶負載6200 KW，參加自啟動電動機總容量為13363KW。廠用低壓母線上參加自啟動電動機電機容量為500KW。計算電動機自啟動校驗如下</p><p>　　廠用高壓變壓器電抗標幺值為</p><p>　　高壓常用母線標幺值由3-9得</p><p><b>　　滿足要求<

72、;/b></p><p>　　廠用低壓母線電壓校驗:</p><p>　　廠用低壓母線得合成負荷標幺值由式3-12</p><p>　　廠用低壓變壓器電抗標幺值為</p><p>　　低壓母線電抗標幺值由2-11</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><

73、p>　　廠用高壓母線電壓校驗和常用低壓母線電壓校驗，均滿足電動機自啟動要求得廠用電母線電壓最低值，可見本廠用高壓備用變壓器可以順利的實現自投高、低壓母線串接自啟動。</p><p>　　短路計算及電氣設備選擇</p><p>　　4.1 短路計算的目的及意義</p><p><b>　　短路計算的目的</b></p><

74、;p>　　系統(tǒng)的設計和運行都必須考慮到可能發(fā)生的故障和不正常運行的情況。而這些故障多數是由于短路引起的，所以要靠短路電流來選擇校驗設備。</p><p><b>　　短路計算的規(guī)定</b></p><p>　　電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行；</p><p>　　短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；</p><p&

75、gt;　　所有電源的電動勢相位角相同；</p><p>　　所有接線方式，應是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式；</p><p>　　計算容量應考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃；</p><p>　　應按最嚴重的情況進行校驗；</p><p><b>　　應注意選擇短路點。</b></p><p>&

76、lt;b>　　短路電流計算的意義</b></p><p><b>　　電氣主接線的比選；</b></p><p><b>　　選擇導體和電器；</b></p><p>　　設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線的相間和相對地安全距離；</p><p>　　選擇繼電保護裝置和

77、進行整定計算；</p><p><b>　　4.2 短路計算</b></p><p>　　圖4-1 短路計算圖</p><p>　　變壓器T=40MV·A ，</p><p><b>　　取MV·A , </b></p><p>　　設a處得短路功率為1

78、000MV·A，則它的電抗標幺值</p><p><b>　　變壓器電抗標幺值為</b></p><p>　　在網絡電壓級的基準電流為</p><p><b>　　點短路時</b></p><p><b>　　短路電流為</b></p><p>

79、;<b>　　點短路時</b></p><p>　　短路點和電流相同不做計算</p><p>　　基準容量：= 100MVA</p><p><b>　　系統(tǒng)的正序阻抗為</b></p><p><b>　　發(fā)電機</b></p><p><b&g

80、t;　　計算電抗為：</b></p><p>　　根據汽輪發(fā)電機計算曲線數字表得</p><p>　　4.3 電氣設備選擇的要求和原則</p><p>　　應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展；</p><p>　　應按當地環(huán)境條件校核；</p><p>　　應力求技術先進和經濟合

81、理；</p><p>　　與整個工程的建設標準應協(xié)調一致；</p><p>　　同類設備應盡量減少品種；</p><p>　　選用的新產品均應有可靠的試驗數據，并經正式驗定合格。在特殊情況 下，選用未經正式鑒定的新產品時，應經上級批準。</p><p><b>　　電壓：</b></p><p>

82、<b>　　（4-1）</b></p><p>　　式中： —— 電器允許最高工作電壓</p><p><b>　　—— 最高運行電壓</b></p><p><b>　　電流：</b></p><p><b>　　（4-2）</b></p>

83、<p>　　式中： —— 電器額定電流</p><p><b>　　—— 持續(xù)工作電流</b></p><p>　　由于變壓器短路時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度比較大，故其計算工作電流應根據實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。</p><p&

84、gt;　　4.4 校驗的原則及熱穩(wěn)定條件</p><p><b>　　校驗的一般原則：</b></p><p>　　電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定效驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流,若發(fā)電機出口的兩相短路或中性點直接接地系統(tǒng)回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴重時，則應按嚴重情況校驗。</p><p>　　用

85、熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定；當熔斷器有限流作用時，可不演算動穩(wěn)定；用熔斷器保護的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。</p><p><b>　　短路的熱穩(wěn)定條件：</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><

86、;p>　　式中： Qk —— 短路電流產生的熱效應</p><p><b>　　電動力穩(wěn)定效驗：</b></p><p><b>　　（4-5）</b></p><p>　　式中： —— 短路沖擊電流幅值</p><p>　　—— 電器允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值 </p>&

87、lt;p>　　下列幾種情況下可不效驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定：</p><p>　　用熔斷器保護的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不驗算熱穩(wěn)定；</p><p>　　采用有限流電阻的熔斷器保護的設備，可不校驗動穩(wěn)定；</p><p>　　裝設在電壓互感器回路中的裸導體和電器可不驗算動、熱穩(wěn)定。</p><p><b>　　4.5 環(huán)境

88、條件</b></p><p>　　溫度：按《交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱》（GB763-74）的規(guī)定，普通高壓電器在環(huán)境最高溫度為+400C時，允許按額定電流長期工作。當電器安裝點的環(huán)境溫度高于+400C（但不高于+600C）時，每增高10C，建議額定電流減少1.8%；當低于+400C時，每降低10C，建議額定電流增加0.5%，但總的增加值不得超過額定電流的20%。本電廠地區(qū)夏季最高溫度為380C，

89、冬季最低溫度為-250C攝氏度，年平均氣溫為100C，應選用普通高壓電器。因此按環(huán)境溫度最高時求得溫度整定系數：</p><p>　　日照：屋外高壓電器在日照影響下將產生附加溫升。但高壓電器的發(fā)熱實驗是在避免陽光直射的條件下進行的。如果制造部門未能提出產品在日照下額定載流量下降的數據，在設計中可暫按電器額定電流的80%選擇設備。日照整定系數： </p><p>　　污染：根據資料顯示，廠址

90、附近無嚴重空氣污染，可不考慮。</p><p>　　海拔：本電廠地區(qū)海拔高度為700米，可選擇普通高壓電器。</p><p>　　地震：本地區(qū)為五級地震區(qū)，故可不考慮防震。</p><p>　　4.6 電氣設備的選擇</p><p>　　4.6.1 斷路器參數的選擇</p><p>　　按額定電壓選擇：

91、 </p><p>　　按額定電流選擇： </p><p>　　按開斷電流選擇： </p><p>　　按額定關合電流選擇： </p><p>　　熱穩(wěn)定效驗： </p><p>

92、;　　動穩(wěn)定效驗： </p><p>　　4.6.2 隔離開關參數的選擇</p><p>　　按額定電壓選擇： </p><p>　　按額定電流選擇： </p><p>　　熱穩(wěn)定效驗： </p><p>　　動穩(wěn)定效驗： </p>&l

93、t;p>　　4.6.3 形式選擇 </p><p>　　斷路器的形式選擇，除應滿足各項技術條件和環(huán)境條件外，還應考慮便于施工調試的運行維護，并經技術經濟比較后確定。</p><p>　　發(fā)電機的主保護按種類和形式選擇：隔離開關的形式和種類的選擇應根據配電裝置的布置特點和使用條件等因素進行綜合技術比較后確定。時間 </p><p><b>　　后備保護

94、時間</b></p><p>　　配電裝置內最高室溫40</p><p>　　發(fā)電機最大持續(xù)工作電流為</p><p>　　根據發(fā)電機回路、及斷路器安裝在室內的要求，查表，可選Ⅲ/3000少油斷路器</p><p><b>　　短路計算電抗 </b></p><p><b>

95、;　　短路計算時間</b></p><p>　　根據短路計算電抗查短路電路計算曲線，并換算成有名值后，所得短路電路為</p><p>　　由于，不計非周期熱效應。短路電流的熱效應等于周期分量熱效應,即</p><p><b>　　[·S]</b></p><p>　　沖擊電流 </

96、p><p>　　表4-1 斷路器和隔離開關選擇結果及數據比較</p><p>　　4.6.4 電流互感器的選擇</p><p><b>　　參數的選擇</b></p><p>　　按一次額定電壓選擇： </p><p>　　按一次額定電流選擇： </p>

97、<p>　　為了確保所供儀表的準確度，互感器的一次額定電流應盡可能與最大工作電流接近。</p><p>　　按二次額定電流選擇：一般弱電系統(tǒng)用1A，強電系統(tǒng)用5A，當配電裝置距離控制室較遠時亦可考慮用1A。</p><p>　　按二次級數量選擇：二次級的數量決定于測量儀表、保護裝置和自動裝置的要求。一般情況下，測量儀表與保護裝置宜分別接于不同的二次繞組，否則應采取措施，避免互相影

98、響。</p><p>　　按準確度級選擇：為了保證測量儀表的準確度，電流互感器的準確級不得低于所測量儀表的準確級。因此，需先要知道電流互感器二次回路所接測量儀表的類型及對準確級的要求，并按準確等級要求最高的表計選擇電流互感器，具體要求如下：</p><p>　　裝設在發(fā)電機、電力變壓器、調相機、廠用饋線、出線等回路中的電度表及所有用于計算電費的電度表用電流互感器，其準確等級應為0.5級。&

99、lt;/p><p>　　供運行、監(jiān)視、估算電能的電度表、功率表和電流表用電流互感器，其準確等級應為1級。</p><p>　　供指示被測數值是否存在或大致估計被監(jiān)測數值的表計用的電流互感器，其等級為3級和10級。</p><p>　　熱穩(wěn)定效驗： </p><p>　　動穩(wěn)定校驗 </p><p>

100、　　型式的選擇動穩(wěn)定效驗： </p><p>　　10KV及以下配電裝置一般采用油浸瓷箱式絕緣結構的獨立式電流互感器。</p><p>　　綜上所述：本設計電流互感器選用LA-10 50/5 0.5級 </p><p>　　4.6.5 電壓互感器的選擇</p><p><b>　　參數的選擇</b><

101、/p><p>　　1、按一次回路電壓選擇：</p><p>　　為了保證電壓互感器的安全和在規(guī)定的準確級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網電壓應在（0.8～1.2）范圍內變動，即應滿足下列條件：</p><p>　　2、按準確度級選擇：參照電流互感器的準確等級進行選擇。、</p><p><b>　　按接線方式選擇</b>&

102、lt;/p><p>　　在滿足二次電壓和負荷要求的條件下，電壓互感器應盡量采用簡單接線。在需要檢查和監(jiān)視一次回路單相接地時，采用三個單相三繞組電壓互感器。</p><p>　　三個單相三線圈電壓互感器適用范圍：</p><p>　　主二次繞組連接成星形以供電給測量表計、繼電器以及絕緣檢查電壓表。對于要求相電壓的測量表計，只有在系統(tǒng)中性點直接接地時才能接入。附加的二次繞組

103、接成開口三角形，構成零序電壓路過器供電給保護繼電器和接地信號（絕緣檢查）繼電器。</p><p>　　表4-2 電壓互感器技術參數</p><p><b>　　4.7 母線的選擇</b></p><p>　　4.7.1 母線材料、形式、和布置方式的選擇</p><p>　　由于鋁的導電性能好、成本低，因此，母線材料一

104、般采用鋁或鋁合金材料。</p><p>　　常用的母線有軟母線和硬母線，本設計220KV采用軟母線。</p><p>　　軟母線選擇的一般條件：</p><p>　　配電裝置中軟母線的選擇，應根據環(huán)境和回路負荷電流、電暈、無線電干擾等條件，確定導線的截面和導線的結構形式；</p><p>　　在空氣中含鹽較大的沿海地區(qū)或周圍氣體對鋁有明顯腐蝕

105、的場所，應盡量選用防腐型鋁絞線；當負荷電流較大時，應根據負荷電流選擇較大截面的導線，當電壓較高時，為保持導線表面的電場強度，導線最小截面必須滿足電暈的要求，可增加導線外徑或增加每相導線的根數；</p><p>　　對于220KV及以下的配電裝置，電暈對選擇導線截面一般不起決定作用，故可根據負荷電流選擇導線截面，導線的結構形式可采用單根鋼芯鋁絞線組成的復導線。</p><p>　　母線的散熱

106、條件和機械強度與母線的布置方式有關，其布置方式可分為支持和懸掛式；支持式使用和母線工作電壓的支持絕緣子把母線固定在鋼架或墻板等建筑物上，采用水平布置方式。</p><p>　　4.7.2 母線選擇計算</p><p>　?。?）匯流母線按正常工作最大電流選擇其截面S（），即按長期發(fā)熱允許電流選擇，要求導體所選的電路中最大持續(xù)工作電流應不大于導體長期發(fā)熱允許電流，即</p>&

107、lt;p>　　（2）按短路熱穩(wěn)定校驗：</p><p><b>　　(4-6)</b></p><p>　　式中 ——散熱系數；</p><p><b>　　——肌膚效應系數。</b></p><p>　?。?）按電暈電壓校驗（35kV及以上電壓級母線）：使晴天工作電壓小于臨界電暈電壓，即&

108、lt;/p><p><b>　　(4-7)</b></p><p>　　式中 ——臨近電暈電壓（kV）；</p><p><b>　　其值按下式計算：</b></p><p><b>　　(4-8)</b></p><p>　　式中 ——三相導體等邊三角

109、形布置取1，水平布置取0.96；</p><p>　　——導體表面粗糙系數，管型母線及單股導線取0.98~0.93，多股絞線取0.87~0.83；</p><p><b>　　——空氣相對密度；</b></p><p>　　——導體半徑,矩形母線為四角的曲率半徑；</p><p><b>　　——相間距離。&l

110、t;/b></p><p>　?。?）硬母線校驗動穩(wěn)定</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p><b>　　式中 ——允許應力</b></p><p><b>　　繼電保護總體方案</b></p><p>　　5.1 主變壓

111、器保護規(guī)劃</p><p>　　本廠發(fā)電機容量為300MW，結合發(fā)電機的容量，針對發(fā)電機的故障類型及其不正常運行狀態(tài)，配置發(fā)電機繼電保護。按照規(guī)程的規(guī)定，設計本廠發(fā)電機繼電保護。</p><p>　　電力變壓器是電力系統(tǒng)中經常使用的重要電氣設備，它的故障對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重后果，同時大容量變壓器也是非常貴重的元件。因此，必須根據變壓器容量和重要程序裝設性能，動作可靠的保護。

112、</p><p>　　變壓器故障可分為油箱內部和油箱外部故障，油箱內部故障包括相間短路、繞組的匝間短路和單相接地短路。油箱內部故障對變壓器來說是非常危險的，高溫電弧不僅會燒毀繞組和鐵心，而且還會使變壓器油絕緣受熱分解產生大量氣體，引起變壓器油箱爆炸的嚴重后果。變壓器油箱外部故障包括引線及套管處會產生各種相間短路和接地故障。</p><p>　　現代生產的變壓器，雖然結構可靠，故障機會較少，

113、但實際運行中仍有可能發(fā)生各種類型故障和異常運行。為了保證電力系統(tǒng)安全連續(xù)地運行，并將故障和異常運行對電力系統(tǒng)的影響限制到最小范圍，必須根據變壓器容量的大小、電壓變壓器保護的配置原則。</p><p>　　變壓器一般應裝設以下保護：</p><p>　　變壓器油箱內部故障和油面降低的瓦斯保護</p><p><b>　　短路保護</b></

114、p><p><b>　　后備保護</b></p><p>　　中性點直接接地電網中的變壓器外部接地短路時的零序電流保護</p><p><b>　　過負荷保護</b></p><p><b>　　5.2 變壓器保護</b></p><p>　　本廠用電主變壓

115、器容量40 MVA，高壓備用變壓器容量40 MVA，結合變壓器的容量，針對變壓器的故障類型及其不正常運行狀態(tài)，配置發(fā)電機繼電保護。</p><p>　　表5-1 表變壓器保護配置</p><p><b>　　5.3 母線保護</b></p><p>　　本廠總裝機容量2×300MW，母線為6KV兩個分段廠用母線，根據母線保護設置要求

116、，應該設置母線保護。</p><p>　　5.4 廠用母線保護應滿足的要求</p><p>　　必須快速有選擇地切除故障母線；應能可靠方便地適應母線運行方式的變化；接線盡量簡化。母線保護的接線方式，對于中性點直接接地系統(tǒng)，為反映相間短路和單相接地斷路，需采用三相式接線；對于中性點非直接接地系統(tǒng)只需反映相間短路，可采用兩相式接線。母線保護大多采用差動保護原理構成，動作后跳開連接在該母線上的所

117、有斷路器。</p><p>　　5.5 廠用母線保護的選擇</p><p>　　根據以上母線保護要求，本廠采用微機型的完全電流差動母線保護。</p><p>　　即在母線所有連接元件中裝設具有相同變比和特性的電流互感器，將他們的二次線圈同極性連接在一起，然后接入電流型差動繼電器，此類保護要求電流互感器和電流繼電器的內主抗要小，否則會造成外部故障時保護的誤動作。<

118、;/p><p><b>　　配電裝置</b></p><p>　　配電裝置是發(fā)電廠和變電站的重要的組成部分，在電力系統(tǒng)中起著接受和分配電能的作用。</p><p>　　它是根據主接線的接線方式，由開關設備、保護和測量電路、母線個必要的輔助設備組建而成，用來接受和分配電能等裝置。</p><p>　　配電裝置設計的基本步驟&l

119、t;/p><p>　　根據配電裝置的電壓等級、電器的形式、出線的多少和方式、有無電抗器、地形、環(huán)境條件等因數選擇配電裝置的形式；</p><p>　　擬定配電裝置的配電圖；</p><p>　　按照所選擇設備的外形尺寸、運輸方式、檢修及巡視的安全和方便等要求，遵照《配電裝置設計技術規(guī)程》的有關規(guī)定，并參考各種配電裝置的典型設計手冊，設計繪制配電裝置的平、斷面圖。<

120、/p><p>　　屋內配電裝置的布置原則</p><p>　　盡量將電源布置在每段母線的中部，使母線截面通過較小的電流但有時為了為了連接的方便，根據主廠房或變電站的布置由發(fā)電機或變壓器的間隔設在每段母線的頂部。</p><p>　　同一回路的電器和導體應布置在一個間隔內，以保證檢修和限制故障范圍。</p><p>　　較重的設備布置在下層，以減輕

121、樓板的荷重并便于安裝。</p><p>　　充分利用間隔的位置。</p><p>　　設備對應布置便于操作。</p><p><b>　　有利于擴建。</b></p><p>　　6KV配電裝置均為屋內布置，本廠出線不帶電抗器，采用成套開關柜單層布置。</p><p>　　表6-1 電壓等級配電

122、裝置的安全凈距(mm)</p><p><b>　　配電裝置圖</b></p><p>　　圖6-1 配電裝置圖</p><p><b>　　防雷保護設計</b></p><p>　　7.1 雷電過電壓的形式及危害性</p><p>　　雷電過電壓的基本形式有直擊雷、感應雷

123、和入侵雷三種。</p><p>　　直擊雷。雷電直接對電氣設備(含輸電線路)或建筑物進行放電，稱為直接雷擊或宜擊雷。直擊雷過電壓可引起數萬安培的強大雷電流通過被擊物體而人地，產生破壞性很大的熱效應和機械效應，損壞設備，擊毀建筑物，引起火災，甚至造成人身傷亡。</p><p>　　感應雷。雷電落在電氣設備附近或雷云在電氣設備上方移動時，通過靜電感應或電磁感應在電氣設備上呈現出數萬乃至數十萬伏

124、的感應過電壓，稱作感應雷或間接雷擊。</p><p>　　入侵雷。當輸電線路上遭受直擊雷或感應雷產生的雷電被侵入發(fā)電廠或變電所，產生過電壓擊壞電氣設備，稱為雷電波侵入或入侵雷。由于雷電波侵人造成的雷害事故占全部雷害事故的一半以上，因此需采取特別措施。</p><p>　　7.2 直擊雷和感應雷保護</p><p>　　電壓為110KV及以上的屋外配電裝置，可將避雷針