2600MW發電廠電氣部分初步設計摘 要本畢業設計論文是2600MW發電廠電氣部分初步設計。全論文除了摘要、畢業設計書之外，還詳細的說明了各種設備選擇的最基本的要求和原則依據。 變壓器的選擇包括：發電廠主變壓器、高壓備用變壓器及高壓廠用變壓器的臺數、容量、型號等主要技術數據的確定；電氣主接線主要介紹了電氣主接線的重要性、設計依據、基本要求、各種接線形式的優缺點以及主接線的比較選擇，并制定了適合本廠要求的主接線； 廠用電接線包括：廠用電接線的總要求以及廠用母線接線設計。短路電流計算是最重要的環節，本論文詳細的介紹了短路電流計算的目的、假定條件、一般規定、元件參數的計算、網絡變換、以及各短路點的計算等知識； 高壓電氣設備的選擇包括母線、高壓斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、高壓開關柜的選擇原則和要求，并對這些設備進行校驗和產品相關介紹 。而根據本論文所介紹的高壓配電裝置的設計原則、要求和500KV的配電裝置，決定此次設計對本廠采用分相中型布置。繼電保護和自動裝置的規劃，包括總則、自動裝置、一般規定和發電機、變壓器、母線等設備的保護， 而發電廠和變電所的防雷保護則主要針對避雷針和避雷器的設計。此外，在論文適當的位置還附加了圖紙（主接線、平面圖、防雷保護等）及表格以方便閱讀、理解和應用。關鍵詞 電力系統，短路計算，設備選擇，母線，高壓斷路器AabstractThis paper is the designation to 2600MW thermal power plant electricity part. Whole thesis besides summary graduate to design the book outside, returned the expatiation every kind of most basic request that equipments choose with principle according to. The choice of the transformer includes:Main transformer, high pressure in power plant back transformer and high pressure factories use the main technique in number, capacity, model number.etc. in set data of the transformer to really settle;The electricity lord connected the line to introduce primarily the electricity lord connects the linear importance, design according to, the basic request, every kind of merit and shortcoming and lords that connect the line form connects the linear choosing more, the lord that combine to establish the in keeping with my plant the request connects the line; The factory connects with the electricity the line includes:The factory connect the linear total request and factory to connect the line design with the mother line with the electricity.The short-circuit galvanometer is regarded as the most important link, this thesis introduced the calculating purpose in short-circuit electric current, assumption term, general provision, the calculation, network transformation of a parameter detailedly, and each calculation etc. knowledge that short circuit order; The choice of the high pressure electricity equipments includes the mother line, high pressure breaks the road machine and insulate the switch, electric current to feels with each other the machine, electric voltage feels with each other the choice principle of the machine, high pressure switch cabinet with request, and proceed to these equipmentseses the school check with the related introduction in product.But go together with the design principle of the electricity device, request to go together with the electricity device with 500 KVs according to this thesis a high pressure for introducing, decide this time design to adopt the cent the mutually medium-sized arranging to the my plant.After electricity protection with the programming of the automatic device, include total, automatic device, general provision with the protection of generator, transformer, mother line etc. equipments, but power plant with change to give or get an electric shock a design for defending thunder protecting then primarily aiming at lightning rod with lightning arrester.In addition, return in the appropriate position in thesis additional diagram paper( the lord connects the line, plane chart and defend thunder protection etc.) and forms read, comprehend with the convenience with applied.Key Words Power system，short circuit calculation，The equipments choice，Bus，High voltage circuit breaker目 錄摘 要IAabstractII第一部分 說明書1第1章 主變壓器的選擇11.1 容量和臺數的確定11.2 型式和結構的選擇11.2.1 相數11.2.2 繞組數與結構11.2.3 繞組接線組別21.2.4 調壓方式21.2.5 冷卻方法2第2章 電氣主接線的設計32.1 主接線設計的要求和原則32.1.1 主接線設計的基本要求32.1.2 大機組超高壓主接線可靠性的特殊要求32.1.3 主接線設計的原則32.2 原始資料分析42.3 主接線方案的擬定42.3.1 發電機-變壓器單元接線42.3.2 500KV電壓母線接線42.4 主接線方案的比較72.5 主接線方案的確定7第3章 廠用電系統設計83.1 廠用電接線的設計原則83.2 廠用電壓等級的確定83.3廠用電源的引接方式83.3.1 廠用工作電源的引接83.3.2 備用/啟動電源的引接83.4 廠用電接線形式93.5廠用高壓變壓器的選擇93.5.1 額定電壓的確定93.5.2 臺數和型式的選擇93.5.3 容量得選擇.103.5.4 電抗的選擇103.6 廠用電系統接線113.6.1 高壓廠用電接線113.6.2 低壓廠用電接線11第4章 短路電流計算124.1 短路電流計算的主要目的124.2 一般規定124.2.1 計算的假定條件124.2.2 接線方式124.2.3 短路類型124.2.4 短路計算點134.2.5 短路電流計算方法134.3 短路電流計算步驟134.4 計算公式144.4.1 元件參數計算144.4.2 網絡變換144.4.3 計算電抗164.4.4 短路點短路電流周期分量有效值的計算164.4.5 短路的沖擊電流164.4.6 電流分布系數及轉移電抗16第5章 電氣設備和導體的選擇185.1 電氣設備選擇的一般原則185.1.1按正常工作條件選擇185.1.2 按短路狀態校驗195.2 500kV高壓設備的選擇195.2.1 高壓斷路器的選擇195.2.2 隔離開關的選擇205.2.3 電流互感器的選擇215.2.4 電壓互感器的選擇215.2.5 并聯電抗器的選擇225.3 6KV高壓開關柜的選擇225.3.1 種類和型式的選擇225.3.2 主開關的選擇235.3.3 額定電壓和額定電流的選擇235.3.4 防護等級的選擇235.3.5 開斷和關合短路電流的選擇235.3.6 短路熱穩定和動穩定校驗245.4 裸導體的選擇245.4.1 500KV母線的選擇245.4.2 封閉母線的選擇245.4.3 電暈電壓校驗255.4.4 熱穩定校驗25第6章 500KV高壓配電裝置設計266.1 配電裝置的基本要求266.2 配電裝置設計的基本步驟266.3 配電裝置的型式選擇266.4 配電裝置的安全凈距266.5 屋外配電裝置的布置原則27第7章 繼電保護和自動裝置配置287.1 繼電保護配置287.1.1 發電機保護287.1.2 變壓器保護297.1.3 并聯電抗器保護307.1.4 500kV線路保護317.1.5 母線和斷路器失靈保護317.2 自動裝置配置32第8章 防雷保護設計338.2 直擊雷的防護338.2.1 直擊雷防護措施338.2.2 避雷針裝設的基本原則338.2.3 避雷針的保護范圍338.3 入浸雷的防護348.3.1 入浸雷防護措施348.3.2 避雷器的配置要求348.3.3 避雷器的配置原則348.3.4 避雷器參數選擇358.4 防雷接地35第二部分 計算書36第9章 變壓器的選擇計算369.1 主變壓器的選擇369.2 廠用高壓變壓器的選擇36第10章 短路電流計算3810.1 短路電流計算接線圖3810.2 參數計算3810.3 500kV母線短路(k1).3910.4 發電機出口短路(k2)4010.5 廠用高壓工作變壓器6kV一段短路(k3)4210.6 備用/啟動變壓器6kV一段短路(k4)4410.7 計算結果列表46第11章 電氣設備和導體的選擇計算4711.1 500kV高壓設備的選擇4711.1.1 高壓斷路器的選擇4711.1.2 高壓隔離開關的選擇4711.1.3 電流互感器的選擇4811.1.4 電壓互感器的選擇4811.1.5 并聯電抗器的選擇4911.2 6kV高壓開關柜的選擇4911.3 裸導體的選擇5011.3.1 500kV主母線的選擇5011.3.2 發電機出口主封閉母線選擇5211.3.3 共箱封閉母線選擇52第12章 防雷保護設計5412.1 避雷針的布置圖5412.2 避雷針高度的確定54總 結56致 謝57參考文獻58附 錄59- 57 - 第一部分 說明書第1章 主變壓器的選擇1.1 容量和臺數的確定主變壓器的容量、臺數直接影響主接線的形式和配電裝置的結構。如果變壓器容量選得過大、臺數過多，不僅增加投資，增大占地面積，而且也增加了運行電能損耗，設備未能充分發揮效益；若容量選得過小，將可能“封鎖”發電機剩余功率的輸出，這在技術上是不合理的，因為每千瓦的發電設備投資遠大于每千瓦的變電設備投資。為此，必須合理地選擇變壓器。對單元接線的變壓器,其容量應按發電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有的裕度來確定，即 (1.1)式中 變壓器的計算容量，kVA； 發電機的額定功率，kW；發電廠的廠用電率，%； 發電機的功率因數。 1.2 型式和結構的選擇1.2.1 相數 主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素。由于大型變壓器隨著容量的增大，尺寸和重量也增大。所以當發電廠與系統連接的電壓等級為500kV時， 600MW機組單元連接的主變壓器綜合考慮運輸和制造條件，經技術經濟比較，可采用單相組成的三相變壓器。采用單相變壓器時,由于備用單相變壓器一次性投資大,利用率不高,故應綜合考慮系統要求、設備質量以及按變壓器故障率引起的停電損失費用等因素，確定是否裝設備用單相變壓器。若確需裝設，可按地區（運輸條件允許）或同一電廠34組的單相變壓器（容量、變比與阻抗均相同），合設一臺備用單相變壓器考慮。 1.2.2 繞組數與結構 電力變壓器按每相的繞組數分為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式；按電磁結構分為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等型式。容量為200MW以上大機組都采用與雙繞組變壓器成單元接線，而不于三繞組變壓器組成單元接線。這是由于機組容量大，其額定電流及短路電流都很大，發電機出口斷路器制造困難，價格昂貴，且對供電可靠性要求較高，所以，一般在發電機回路及廠用分支回路均采用分相封閉母線，而封閉母線回路中一般不裝高斷路器和隔離開關。 1.2.3 繞組接線組別 變壓器三相繞組的接線組別必須和系統電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統采用的繞組連接方式只有星形“Y”和三角形“d”兩種。而在發電廠中，一般考慮系統或機組的同步并列要求以及限制3次諧波對電源的影響等因素，主變壓器接線組別一般都選用YN，d11常規接線。全星形接線變壓器用于中性點不接地系統時，3次諧波無通路，將引起正弦波電壓畸變，并對通信設備發生干擾，同時對繼電保護整定的準確度和靈敏度均有影響。在我國，全星形接線變壓器均為自耦變壓器，電壓變比多為220/110/35、330/220/35、330/110/35、500/220/110kV，由于500、330、220、110kV均系中性點直接接地系統，系統的零序阻抗較小，所以自耦變壓器設置三角形繞組用以對線路3次諧波的分流作用已顯得不十分必要。1.2.4 調壓方式 調壓是通過變壓器的分接開關切換，改變變壓器高壓側繞組匝數，從而改變其變比，實現電壓的調整。切換方式有兩種：一種是不帶電切換，稱為無激磁調壓，調整范圍通常在以內；另一種是帶負荷切換，稱為有載調壓，調整范圍可達，但結構復雜、價格昂貴，只有在兩種情況下才予以選用：接于出力變化大的發電廠的主變壓器,特別是潮流方向不固定,且要求變壓器二次電壓維持在一定水平時；接于時而為送端，時而為受端，具有可逆工作特點的聯絡變壓器，為保證供電質量，要求母線電壓恒定時。通常發電廠主變壓器中很少采用有載調壓，因為可以通過調節發電機勵磁來實現調節電壓，一般均采用無激磁調壓。 1.2.5 冷卻方法 電力變壓器的冷卻方式隨變壓器型式和容量不同而異，一般有自然風冷卻、強迫風冷卻、強迫循環水冷卻、強迫油循環風冷卻、強迫油循環導向冷卻。大容量變壓器一般采用強迫油循環風冷卻，在發電廠水源充足的情況下，為壓縮占地面積，也可采用強迫油循環水冷卻。強迫油循環水冷卻的散熱效率高，節省材料，減小變壓器本體尺寸，但要一套水冷卻系統和有關附件，在冷卻器中，油與水不是直接接觸，在設計時和運行中，以防止萬一產生泄漏時，水不至于進入變壓器內，嚴重地影響油的絕緣性能，故對冷卻器的密封性能要求較高。第2章 電氣主接線的設計2.1 主接線設計的要求和原則電氣主接線是發電廠電氣部分的主體結構，是電力系統網絡結構的重要組成部分，直接影響運行的可靠性、靈活性，并對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關系。因此，主接線的正確、合理設計，必須綜合處理各個方面的因素，經過技術、經濟論證比較后方可確定。2.1.1 主接線設計的基本要求1.可靠性定量分析主接線的可靠性時，考慮發電廠在系統中的地位和作用、用戶的負荷性質和類別、設備制造水平及運行經驗等諸多因素。定性分析主接線的可靠性考慮：斷路器檢修時，能否不影響供電；線路、斷路器或母線故障時以及母線或母線隔離開關檢修時，停運出線回路數的多少和停電時間的長短，以及能否保證對I、II類負荷的供電；發電廠或變電站全部停電的可能性；大型機組突然停運時，對電力系統穩定運行的影響與后果等因素。2.靈活性電氣主接線應能適應適應運行狀態,并能靈活地進行運行方式的轉換。靈活性包括：操作的方便性、調度的方便性和擴建的方便性。3.經濟性在設計主接線時，主要矛盾往往發生在可靠性與經濟性之間。通常設計應在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經濟合理。經濟性主要考慮:節省一次投資、占地面積少和電能損耗少。 2.1.2 大機組超高壓主接線可靠性的特殊要求 任何斷路器檢修，不影響對系統的連續供電；任何一進出線斷路器故障或拒動以及母線故障，不應切除一臺以上機組和相應的線路；任何一臺斷路器檢修和另一臺斷路器故障或拒動相重合、以及當母線分段或母線聯絡斷路器故障或拒動時，不應切除兩臺以上機組和相應的線路。2.1.3 主接線設計的原則根據發電廠在電力系統中的地位和作用，首先應滿足電力系統的可靠運行和經濟調度的要求。根據規劃容量、輸送電壓等級、進出線回路數，供電負荷的重要性、保證供需平衡、電力系統線路容量、電氣設備性能和周圍環境等條件確定。應滿足可靠性、靈活性和經濟性的要求。2.2 原始資料分析本次設計的凝汽式發電廠，裝機容量為2600MW，屬大型發電廠，在系統中有舉足輕重的地位，供電容量大、范圍廣，發生事故可能使系統運行穩定遭到破壞，甚至瓦解，造成巨大損失，又因為高電壓、大電流對電器設備又有特殊的要求，所以必須采用供電可靠性高、調度靈活的接線形式，并要進行定性分析。以最大限度的避免由于主接線結構引起的局部限出力、限送電。考慮環境條件對電氣設備的影響，尤其是溫度和海拔高度超過電氣設備的使用條件時，應采取相應措施。由于廠址平均海拔高度為50米，一般不會超過設備額定使用高度，所以不用考慮高度對電氣設備的影響；電氣設備一般使用的額定環境溫度為，而電廠所在地的年最高溫度為，平均溫度為15，最低溫度為零下33，設備實際運行環境溫度不會超過其額定溫度，所以對一般設備不會造成影響；但裸導體的額定環境溫度為，其允許電流必須根據實際環境溫度進行修正。另外要考慮重型設備運輸問題。 2.3 主接線方案的擬定2.3.1 發電機-變壓器單元接線圖2.1 發電機-雙繞組變壓器單元接線600MW發電機組大都采用發電機-雙繞組變壓器單元接線，如圖2.1所示。這種接線開關設備少，操作簡便，有利于實現機、爐、電的集中控制。由于省去了高壓配電裝置，明顯地減少了設備檢修工作量，以及因不設發電機電壓級母線，在發電機出口可不裝斷路器，而在發電機和變壓器之間采用分相封閉母線，使得在發電機和變壓器低壓側短路的幾率和短路電流相對減小，避免了由于額定電流或短路電流過大，使得選擇出口斷路器時，受制造條件或價格甚高等原因造成的困難。2.3.2 500KV電壓母線接線1.雙母線四分段接線雙母線四分段(雙母雙分段)接線方式如圖2.2所示。由于隨著斷路器制造質量的提高，旁路母線的應用已逐漸減少，按規定采用SF6斷路器的主接線不宜增設旁路設施。雙母線四分段接線具有如下優點：(1) 母線可以輪流檢修而不致使供電中斷。當一組母線檢修時，可將該組母線上的電源和負荷切換到另一組母線上運行。(2) 正常運行時，電源和線路均分在四段母線上，母聯和分段斷路器均合上，四段母線同時并列運行。當任意一段母線故障時，只有1/4電源和負荷停電；當任一分段或母聯斷路器故障時，只有1/2電源和負荷停電。(3) 當進出線母線側隔離開關需要檢修時，只需該進線（或出線）和與該隔離開關相連的母線停電，而不影響其他回路的正常供電。(4) 運行中如一段母線故障，可將故障母線上的負荷和電源，倒到正常母線上運行，能迅速恢復供電。(5) 高度靈活。各電源和負荷可以任意在一組母線上運行，并可根據潮流變化或其它要求改變運行方式。(6) 擴建方便。向雙母線左右任何方向擴建，均不會影響兩組母線的電源和負荷自由組合分配，在施工中也不會造成原有回路停電。圖2.2 雙母線四分段接線雙母線四分段接線也存在缺點：當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒換操作電器，倒閘操作比較復雜，容易造成誤操作。由于雙母線四分段接線具有較高的可靠性，而且運行經驗也比較豐富，所以可用于500kV系統。2.一臺半斷路器接線一臺半斷路器(3/2)接線是600MW機組電壓母線廣泛采用的接線形式，不但兼有及環形接線的全部優點，而且可靠性和靈活性更高。另外與雙母線四分段接線相比，隔離開關少，配電裝置結構簡單，占地面積小，土建投資少，隔離開關也不用參加倒閘操作,減少了因誤操作引起事故的可能性。但由于每一回路包含2個斷路器，進出線故障將引起2個斷路器動作，增加了斷路器的維護工作量。如圖2.3所示，一臺半斷路器采用交叉布置的方式，即將同名回路交叉布置在不同串中的不同母線側，可避免同名回路全部停運的現象。主變壓器與500kV的配電裝置之間常采用干式電纜連接，不會增加間隔布置的困難，反而提高了供電可靠性。圖2.3 一臺半斷路器接線一臺半斷路器可靠性定性分析：(1) 元件檢修的情況任何一組母線或一臺斷路器檢修需退出工作時都不會影響機組運行。例如：500kV W1母線檢修，只要斷開QF1、QF4、QF7、QS12、QS42、QS72等即可，不影響供電，并可以檢修W1母線上的SQ11、QS41、QS71等母線隔離。QF1檢修時，只需斷開QF1及QS11、QS12即可。(2) 一個元件故障的情況1) 任何一組母線故障不影響機組和出線運行。如500kV W2母線故障時，保護動作，QF3、QF6、QF9跳閘，其他進出線能繼續工作，并通過W1母線并聯運行。2) 一臺半斷路器故障最多影響二回進出線停電。靠近母線側斷路器故障時，只影響一回線停電，如QF1故障，QF2、QF4和QF7跳閘，只影響L1出線停運。進出線之間聯絡斷路器故障時，影響二回線停電。例如QF2故障，QF1、QF3跳閘，將使T1和L1停運。(3) 一個元件檢修并發生另一元件故障的情況1) 500KV W1母線檢修（QF1、QF4、QF7斷開），W2母線又發生故障時，母線保護動作，QF3、QF6、QF9跳閘，但不影響發電廠向外供電，但若出線并未通過系統連接，則各機組將在不同的系統運行，出力可能不均衡，母線上如有無電源串的出線將停電。2) 一臺半斷路器檢修，另一組母線故障，最多影響一回線停電。例如QF2檢修，W2母線故障，T1停運；又如W1母線故障，則L1停運。3) 線路故障而斷路器拒動，最多停二回進出線。例如L2線路故障，QF4跳閘，而QF5拒動，則由QF6跳閘，使T2停運。若QF5跳閘，QF4拒動，擴大到QF1、QF7跳閘，使W1母線停運，但不影響其他進出線運行。4) 一臺半斷路器檢修，另外一臺斷路器故障，由于采用交叉接線，一般情況只使二回進出線停電。例如，當只有T1、T2兩串時，QF2檢修，QF6故障，QF3、QF5、QF9跳閘，T2和L1停運，但T1和L2仍繼續運行，不會發生同名回路全部停運現象。2.4 主接線方案的比較為了確定出技術上合理，經濟上可行的最終方案，現將雙母線四分段接線與一臺半斷路器接線的優缺點進整理，并逐項比較，如表2.1所示。表2.1 雙母線四分段接線與一臺半斷路器接線技術經濟比較雙母線四分段接線一臺半斷路器接線可靠性(1) 任何斷路器檢修，影響用戶的供電；(2) 任何一臺斷路器檢修和另一臺斷路器故障或拒動時，切除兩回以上的線路；(3) 任一母線故障，1/4電源和負荷停電，分段或母聯斷路器故障，有1/2電源和負荷停電(1) 任何斷路器檢修，不影響用戶的供電；(2) 任何一臺斷路器檢修和另一臺斷路器故障或拒動時，不切除兩回以上的的線路；(3)任一段母線故障，不影響進出線的供電靈活性(1) 不形成多環供電，一個回路由一臺斷路器供電，調度較不方便；(2) 隔離開關作為操作電器，需要進行倒換操作，易造成誤操作；(3) 在沒有旁路設施時，檢修斷路器，要向調度部門報告；(4) 成對雙回線路可能要交叉；(5) 擴建較方便(1) 形成多環狀供電，一個回路由兩臺斷路器供電，調度靈活，但增加了斷路器維護工作量；(2) 隔離開關只作為檢修電器，不需要進行倒換操作；(3) 檢修斷路器時，可任意停下檢修；(4) 成對雙回線路可按地理位置布置在不同串上，減少交叉；(5) 擴建同樣方便經濟性(1) 進出線共8回及以下時，雙母線四分段接線較貴（進出線6回時，共需10臺斷路器）；(2) 占地面積較大(1) 進出線共9回及以下時，一臺半斷路器接線較經濟（進出線6回時，共需9臺斷路器）；(2) 占地面積較小2.5 主接線方案的確定綜上述分析，對大容量機組、超高壓輸電系統，無論什么原因，諸如斷路器臨時檢修、母線故障、人員誤操作等造成線路或電源進線停用或發電機限制出力，均可能影響幾十萬千瓦電力的生產，對系統將造成較大沖擊，造成的損失將十分巨大。綜合經濟、技術比較，一臺半斷路器接線的運行方式比較靈活性，供電可靠性更顯突出，因而500kV電壓母線最終采用一臺半斷路器接線。第3章 廠用電系統設計3.1 廠用電接線的設計原則廠用電接線是否合理，對保證廠用負荷的連續供電和發電廠安全經濟運行至關重要。由于廠用電負荷多、分布廣、工作環境差和操作頻繁等原因，廠用電事故在電廠事故中占有很大比例。因此，必須對廠用電系統設計予以重視。廠用電接線的設計原則主要有:廠用電接線應保證對廠用負荷可靠和連續供電，使發電廠主機安全運轉；接線應能靈活地適應正常、事故、檢修等各種運行方式的要求；廠用電源的對應供電性，本機、爐的廠用負荷由本機組供電，這樣，當廠用電系統發生故障時，只影響一臺發電機組的運行，縮小故障范圍，接線也簡單；設計時還應適當注意其經濟性和發展的可能性并積極慎重地采用新技術、新設備，使廠用電接線具有可行性和先進性；在設計廠用電接線時，還應對廠用電的電壓等級、廠用電源及其引接和廠用電接線形式等問題進行分析。3.2 廠用電壓等級的確定容量為600MW及以上的機組，高壓供電網絡可采用6kV一級廠用電壓或3kV、10kV兩級廠用電壓，目前國內新建600MW機組電廠基本上采用6kV一級高壓廠用電壓；低壓供電網絡通常為0.4kV(380/220V)。3.3廠用電源的引接方式3.3.1 廠用工作電源的引接發電機與主變壓器采用單元接線時，高壓廠用工作電源從主變壓器低壓側引接，供給該機組的廠用負荷。而低壓廠用工作電源，由高壓廠用母線通過低壓廠用變壓器引接。3.3.2 備用/啟動電源的引接發電廠的廠用電源，必須供電可靠，且能滿足各種工作狀態的要求，除應具有正常的工作電源外，還應設置備用電源、啟動電源。一般電廠中，都以啟動電源兼作備用電源。600MW大型機組通常采用500KV超高壓接入系統，由于廠網分開等原因，機組的備用/啟動電源引接方式成為影響電氣主接線的重要因素。目前主要有以下三種方案：1.從廠內500kV電壓母線一級降壓引接機組采用500kV一級電壓接入系統，備用/啟動電源從廠內500kV母線一級降壓方式引接。此接線方式需采用500/6kV變壓器設備，從500kV降壓至6kV的廠用高壓電壓等級，直接與廠用配電裝置連接。早期，由于500/6kV有載調壓分裂變壓器變比過大，而容量較小，變壓器的制造難度較大，但隨著工程需求的增加，目前國內已有不少公司生產出了這種變壓器。所以，接線合理時應考慮選用。2.從廠內500kV電壓母線兩級降壓引接此接線方式考慮設置500/35110kV變壓器，將500KV降至30110kV，廠內設置35110kV配電裝置，機組備用電源從此配電裝置引接。中間電壓等級的選擇，一般以35kV比較經濟，且35kV配電裝置可以選擇35kV開關柜，設備布置也比較簡單。3.從電網220kV系統引接專用線路機組采用500kV一級電壓接入系統，備用/啟動電源從電網220kV引接。這是最直接、簡單的引接方式，采用此種方式，在目前廠網分開的前提下，主要考慮220kV線路引接距離的經濟性問題。對廠內500kV系統主接線采用三列式布置的一臺半斷路器接線，如果從母線兩級降壓引接，因兩組母線距離較遠，所采用的引接方式會使備用電源的可靠性降低；如果鋪設專用線路引接，因廠網相距150公里，建設資金和運行維護費用比較大。所以，綜合考技術經濟的原因，在機組數量為兩臺時，選擇從廠內500kV母線一級降壓的引接方案較為合理。3.4 廠用電接線形式發電廠廠用電系統接線通常采用單母線分段接線，并多以成套配電裝置接受和分配電能。為了保證廠用電系統的供電可靠性和經濟性，高壓廠用母線均采取按鍋爐分段的原則，即將高壓廠用母線按鍋爐臺數分成若干獨立段，凡屬同一臺鍋爐的廠用負荷均接在同一段母線上，與鍋爐同組的汽輪機的廠用負荷一般也接在該段母線上，而該段母線由其對應的發電機組供電。低壓廠用母線一般也采用按鍋分段。3.5廠用高壓變壓器的選擇3.5.1 額定電壓的確定廠用變壓器的額定電壓應根據廠用電系統的電壓等級和電源引接處的電壓確定，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。根據前面分析，廠用工作變壓器的額定電壓選為20/6kV，備用/啟動變壓器的額定電壓選為500/6kV。3.5.2臺數和型式的選擇1.廠用工作變壓器當機組容量增大至600MW及以上等級時，對于廠用工作變壓器的設置有以下兩種方式：(1) 采用一臺大容量分裂變壓器。這種方式下由于變壓器供給的短路電流也大，需要將廠用電系統的斷路器開斷電流提高到50A及以上。(2) 采用兩臺較小相同容量的分裂變壓器。這種方式可降低廠用電系統的短路電流水平以及每個低壓繞組出口斷路器的額定電流，提高廠用電源的運行可靠性。 目前，國內600MW機組的廠用高壓工作電源，都采用了較小的兩臺同容量分裂變壓器并列運行的方式。由于廠用高壓工作變壓器引至發電機出口，而機端電壓又十分穩定，所以可采用無載調壓的方式。其接線組別選用d，yn1,yn1常規接線。2.備用/啟動變壓器由于每臺600MW機組使用了兩臺高壓廠用分裂變壓器并列運行，將高壓廠用母線分成四段，因此需用兩臺備用變壓器，而且是從500kV系統引接。為使提供的電壓穩定，可采用三繞組分裂式有載調壓變壓器。四個備用電源分別從其四個低壓分裂繞組引接至四段高壓四段母線。考慮主變壓器和高壓廠用工作變壓器的連接組別，保持高壓廠用母線和備用電源電壓的相位一致，備用變壓器接線組別采用YN，yn0，yn0。這樣當備用變壓器代替廠用高壓變壓器時，可以短時并列運行，避免廠用電源的斷電。3.5.3 容量的選擇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。廠用高壓備用/啟動變壓器應與最大一臺廠用高壓工作變壓器的容量相同；廠用低壓備用變壓器的容量應與最大一臺廠用低壓工作變壓器容量相同。對廠用高壓分裂組變壓器,其各繞組容量應按下式計算計算負荷 (3.1)高壓繞組 (3.2)低壓繞組 (3.3)式中 廠用電高壓計算負荷之和； 廠用電低壓計算負荷之和； 廠用變壓器分裂繞組計算負荷，kVA； 分裂繞組兩分支重復計算負荷，kVA。3.5.4 電抗的選擇廠用工作變壓器的電抗要求比一般電力變壓器的電抗大，這是因為要限制變壓器低壓側的短路電流，否則將影響到電氣設備的選擇，一般要求電抗應大于10%； 但是，電抗過大又將影響廠用電動機的自啟動。廠用工作變壓器常采用分裂繞組變壓器，正常工作時，其電抗較小，可改善廠用電動機的自啟動能力；而分裂繞組出口短路時，則電抗較大，可有效地限制短路電流。3.6 廠用電系統接線3.6.1 高壓廠用電接線每臺機組的廠用高壓工作電源采用兩臺三繞組分裂式無載調壓變壓器，高壓廠用母線采用單母線四分段接線，備用/啟動電源共采用兩臺三繞組分裂式有載調壓變壓器，其低壓側分別連接到各機組的四段廠用工作母線上,如圖3.1所示。圖3.1 高壓廠用電系統接線3.6.2 低壓廠用電接線低壓廠用電接線也采用單母線分段接線方式，如圖3.2所示。分段斷路器可以保證低壓廠用電源的互為備用，提高運行可靠性。正常運行時分段斷路器斷開，兩半段低壓廠用母線分別由各自的電源變壓器供電，只有當其中一個電源斷路器因變壓器停運或其他原因斷開時，分段斷路器才會合閘，由另一臺變壓器負擔全部負荷。圖3.2 低壓廠用電系統接第4章 短路電流計算4.1 短路電流計算的主要目的電力系統短路電流計算的主要目的有:(1) 選擇導體和電氣設備；(2) 電氣主接線的比較與選擇；(3) 選擇繼電保護裝置和整定計算；(4) 驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓；(5) 分析送電線路對通訊設施的影響。本次設計，進行短路電流計算主要是為了導體和電氣設備的選擇。4.2 一般規定4.2.1 計算的假定條件短路電流實用計算中，作如下假設：(1) 正常工作時三相系統對稱運行。(2) 系統中所有發電機都在額定負荷下運行。(3) 短路發生在短路電流最大的瞬間。(4) 非無限大容量電源供電時，發電機的等值電抗為。(5) 發電機電動勢均采用次暫態電動勢，且同相位。認為在短路瞬間不變，即。(7) 短路點以外的負荷可以去掉，當短路點附近有大容量電動機時，則要計及電動機反饋電流的影響。(8) 不考慮短路點的電弧阻抗。(9) 忽略線路對地電容和變壓器的勵磁支路，計算110kV及以上高壓電網時，忽略線路電阻的影響，只計電抗。 4.2.2 接線方式計算短路電流所用的接線方式，應是可能發生最大短路電流的正常接線方式，即最大運行方式。但不考慮在切換過程中可能短時并列運行的接線方式(如切換廠用變壓器時的短時并列)。對3/2接線主系統，最大運行方式應是將每一串中的3臺斷路器都投入工作。4.2.3 短路類型一般按三相短路計算。通常三相短路時的短路電流最大，若其他類型短路較三相短路嚴重時，則應按最嚴重的情況計算。在本設計的電氣主系統中，由于發電機出口采用分相封閉母線，故障幾率小，所以運行可靠性高,及不可能出現比三相短路更為嚴重的短路類型，所以只需計算三相短路電流。4.2.4 短路計算點在計算電路圖中，同電位各短路點的短路電流值均相等，但通過各支路的短路電流將隨著短路點的位置不同而不同。校驗電器和載流導體時，必須確定電氣設備和載流導體處于最嚴重情況的短路點，使通過的短路電流校驗值為最大。例如：兩側均有電源的斷路器，如發電廠與系統相聯系的出線斷路器和發電機、變壓器回路的斷路器，應比較斷路器前、后短路時通過斷路器的電流值，擇其大者為計算短路點；母聯斷路器應考慮當采用該斷路器向備用母線充電時，備用母線故障流過該備用母線的全部短路電流；帶電抗器的出線回路由于干式電抗器工作可靠性較高，且斷路器與電抗器間的連線很短，故障幾率小，電器一般可選電抗器后為計算短路點，這樣出線可選用輕型斷路器，以節約投資。當6KV廠用母線短路時，如果高備變代替其中一臺廠高變工作，流經廠高變和高備變的短路電流，要經過計算才能比較大小。綜上述分析，計算電路圖中的短路點可設置為四點，即母線、發電機出口、廠高變分裂繞組一側和高備變分裂繞組一側。4.2.5 短路電流計算方法在工程設計中，短路電流計算均采用實用計算法，即在一定假設的條件下，計算出短路電流的各個分量。4.3 短路電流計算步驟 實用計算中，用運算曲線法計算短路電流的具體步驟：(1) 選擇短路計算點；(2) 系統元件參數計算(標么制)，取基準容量，基準電壓(各級平均額定電壓)，按平均額定電壓之比計算元件電抗的標么值；(3) 對電動勢、負荷的簡化，取各發電機次暫態電動勢，電抗用次暫時態電抗表示，略去非短路點的負荷，只計短路點附近大容量電動機的反饋電流；(4) 繪出等值網絡，并將各元件電抗統一編號；(5) 網絡化簡，在離短路點的電氣距離很近時，可將同一類型的發電機進行合并，但無限大容量電源應單獨考慮；(6) 求轉移電抗(分別是等值電源和無限大容量電源對短路點的轉移電抗)；(7) 求計算電抗，即將前面求出各等值電源的轉移電抗按各相應等值電源的容量進行歸算；(8) 由計算電抗分別查出0、2、4s時各等值電源供出的三相短路電流周期分量有效值的標么值，由無限大容量電源供給的三相短路電流不衰減，其周期分量有效值的標么值；(9) 計算短路電流周期分量有值、；(10)