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1、 电气信息学院毕 业 设 计 说 明 书题 目：某热电厂扩建工程（电气部分）设计专 业： 电气工程与自动化年 级： 08级自动化一班学 生： 张 尚 勇学 号： 312008080608112指导教师： 郭 秀 丽完成日期： 2012年5月30日目 录1. 绪论11.1 社会背景11.2 设计目的和意义11.3 设计思路11.4 设计任务12. 设计总体方案22.1 设计规划22.1.1 设计依据22.1.2 设计内容22.1.3 设计成品与要求22.2 原始资料分析32.3 电压等级的确定33. 电气主接线43.1 电气主接线的重要性43.2 电气主接线设计的原则43.3 对电气主接线的基本
2、要求53.4 电气主接线的确定53.4.1 10kv系统接线方式的确定53.4.2 35kV系统接线方式的确定63.4.3 发电机接线方式的确定63.5 汽轮发电机的选择83.5.1 汽轮发电机容量的选择83.5.2 汽轮发电机的主要参数83.6 主变压器的选择83.6.1 主变压器容量和台数的选择93.6.2 绕组连接方式的确定94. 厂用电系统114.1 厂用电的概述114.2 对厂用电接线的要求114.3 厂用电的电压等级124.3.1 按发电机容量、电压确定高压厂用电压等级124.4 厂用电源及其引接124.4.1 工作电源124.4.2 备用电源和启动电源134.5 厂用电接线形式1
3、44.6 厂用变压器的选择154.6.1 变压器的类型154.6.2 额定电压154.6.3 厂用变压器的容量164.6.4 厂用电主接线165. 短路电流计算185.1 短路电流计算概述185.2 电力系统各主要元件等值阻抗的计算185.2.1 发电机等值电抗185.2.2 变压器的等值电抗195.3 计算电路图与等值电路图195.3.1 计算电路图195.3.2 等值电路图205.4 各短路点短路电流的计算205.4.1 f1短路点的计算205.4.2 f2短路点的计算215.4.3 f3短路点的计算225.4.4 f4短路点的计算246. 电气设备的选择与校验266.1电气设备选择的一般
4、条件266.1.1按正常工作条件选择电气设备266.1.2 按短路状态校验276.2 断路器和隔离开关的选择276.2.1 35kv侧QF1断路器和隔离开关QS1的选择276.2.2 10kv侧QF2断路器、隔离开关QS2的选择286.2.3 35kv侧QF3断路器、隔离开关QS3的选择306.2.4 10kv侧QF4断路器、隔离开关QS4的选择316.3 互感器的选择及校验326.3.1 35kV侧互感器的选择及校验326.3.2 10kV侧互感器的选择及校验336.4 绝缘子的选择336.5 避雷器的选择346.6 电气设备选择清单347. 结论358. 总结与体会369. 谢辞3710.
5、 参考文献38附录 外文资料翻译39译文39原文43某热电厂扩建工程（电气部分）设计摘要:本次设计为某热电厂扩建工程电气部分的一次设计，机组容量为26MW+112MW。设计的主要内容包括：电气主接线（主变压器）方案的拟定、比较和选择；短路电流的计算；主要电气设备的选择及校验；厂用电系统的设计。本次设计根据对原始资料的分析，比较了10kV与35kV系统其各种主接线的可行性方案的可靠性、灵活性、经济性，并最终确定最优方案。接下来对厂用电系统的电压等级及接线方式进行了设计，然后短路电流计算按最严重的三相短路考虑，并根据短路计算结果来进行主要电气设备选择和校验，最后进行了主接线图的绘制。关键词：热电厂
6、，电气主接线，短路计算，电气设备Abstract：This design is the electrical part of the design of a thermal power plant expansion project, the Generators Capacity is 26000kW and 112000kW. This design is including: the development of electrical main line(the main transformers) scheme, comparison and selection; the main c
7、hoice and check of electrical equipment and conductors ;the design of the electricity of the power plant. This design is based on the analysis of raw data to compare the 10kV and 35kV system of its various programs main connection reliability, flexibility, economy, and ultimately determine the optim
8、al solution. Next，designed the Auxiliary power system voltage levels and wiring. Then,did the short-circuit current calculation , and according to the most serious three-phase short-circuit consideration.Based on the Result of the Short-circuit current calculation, selecting the main electrical equi
9、pment and checking it.Finally, drawing the the main wiring diagram.Key words：Thermal power plants, electrical main connection, short circuit calculations,electrical equipment1. 绪论1.1 社会背景电能是现代社会中最重要、最方便的能源。电能具有许多优点，它可以方便地转化为其他形式的能源，例如机械能、热能、光能、化学能等；它的输送和分配易于实现；它的应用规模也很灵活。因此，电能被日益广泛地应用于工农业、交通运输业以及人民的
10、日常生活中。水力发电厂的建设和生产都要受到河流的地形、水量及季节气象条件的限制，因此发电量也受到水文气象条件的制约，发电不均衡。绿色能源发电在我国也开始应用，比如风力发电，太阳能发电，核能发电等。但这些新兴能源的发电量远远不能满足我国国民经济快速发展得需求。所以，在我国火力发电仍是主力军。1.2 设计目的和意义热电厂能够在满足供热需求的同时，将热能转换为电能，节约能源；而小型热电厂能够减少电能距离的传输，对当地居民和工厂供电；此外，小型热电厂还能就地调节电力系统的电压、频率等，保证电能质量。上述都是小型热电厂存在的实际意义。本次设计就是针对一个小型热电厂的设计，设计的范围为电厂新建厂区内所有相
11、关电气部分设计。1.3 设计思路本次设计者在大学四年期间认真地修完了电气工程与自动化专业的所有课程，掌握了使电力系统安全运行以及如何排除不正常运行故障的知识。能运用发电厂电气部分设计，电力系统分析，等专业知识完成本次设计。设计大体思路是先分析任务书，确定主接线方案，选择短路点并进行短路电流的计算，然后根据短路计算结果选择主要的电气设备，并绘制出电气主接线图。1.4 设计任务本次设计的主要任务包括：通过分析原始资料确定热电厂主接线形式、主变压器的型号。通过经济、技术的比较并确定最佳方案，合理的选择各电压等级的接线方式、确定厂用电的电压等级和接线方式。计算短路电流：合理选择计算短路点、利用计算曲线
12、计算各点的短路电流、并列出计算结果表。合理地选择主要的电气设备：主变双侧的断路器和隔离开关闸、电压互感器、电流互感器、避雷器和绝缘子等。最终绘制电气主接线图。2. 设计总体方案2.1 设计规划2.1.1 设计依据(1)某热电厂扩建工程任务书(2)各专业提供的用电负荷及有关资料。(3)与本专业有关的现行标准、规范和规定。2.1.2 设计内容(1)本工程的设计范围为电厂新建厂区内所有相关的电气部分设计。(2)系统简况：某热电厂位于绍兴市正在筹建中的某开发区内东部，现有装机容量为2x6MW抽凝发电机组。主要用于某镇的供热，发电通过10kV的二回电缆送入隔壁的马山35kV变电所。由于开发区用热的需要，
13、本工程建3x130t/h循环流化床锅炉2x6MW背压机组和1x12000kW抽凝发电机组。(3)电气主接线的确定级主变压器的选择以电厂终期总装机容量较小，按简单、经济、可靠的要求，来考虑电气主接线方案。发电机组为2台6MW背压式汽轮发电机和1台12MW抽凝汽轮发电机(4)厂用电系统厂用电压等级的确定厂用负荷计算及变压器选择厂用电接线(5)短路电流计算因接入系统设计未完成，短路电流为估算值。(6)主要电气设备的选择根据短路电流计算结果，选择主要电气设备。包括：断路器、隔离开关、电流电压互感器、避雷器、绝缘子等。选用产品均能满足载流量、动稳定、热稳定及其他相关技术要求。2.1.3 设计成品与要求(
14、1)编写说明书与计算书：说明书：选择的依据；计算与选择结果；计算书：主要的计算公式及计算过程。(2)绘制图纸变电所主接线图。2.2 原始资料分析（1）根据原始资料分析，本次设计的热电厂的发电机容量为2x6MW+1x12MW,属于小型热电厂，而小型热电厂主要用于工厂和当地居民的供电。（2）根据原始资料分析，本次设计的包括热电厂和变电所两个部分，热电厂的电压等级是10kV，并且通过两回电缆，送入25KV等级变电所，再通过变电所两回出线，送入系统。2.3 电压等级的确定众所周知，电力系统的能量输送是靠电力线路来完成的，当输送一定的功劳时，输电电压越高，电流越小，相应的导线载流部分的截面积越小，相应的
15、导线投资越小；但电压越高，对耐压的绝缘要求越高，杆塔、变压器、断路器等的投资也越大。并且电力网电压等级的选择应符合国家规定的标准电压等级。我国现行规定的额定电压标准为：220、380V，3、6、10、35、110、220、330、500、750、10000kV。一般来说，输电网的主干线和相邻电网间的联络线多采用500、330和220KV等级，二级输电网采用220和110KV等级。35KV即用于城市和农村的配电网，也用于大工业企业内部电网。10KV是最常用的较低一级高压配电电压。综合经济技术比较，对应一定的输送功率和输送距离有一最适合的线路电压。各级电压送电线路的合理输送能力如表2-1所示：表2
16、1 各级电压送电线路的合理输送能力额定电压kV输送容量MW输送距离 km额定电压kV输送容量 MW输送距离km30.11.01311010505015060.11.2415220100500100300100.2262033020010002006003521020505008002000150850603.5303010070020002500500以上根据原始资料，本次设计属于小型热电厂，且输送距离很短，所以确定该热电厂的电压等级为：厂用电侧6kV 发电机侧：10kV系统并网侧35kV3. 电气主接线电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配
17、顺序及相关要求绘制的单相接线图。主接线代表了发电厂或变电站高电压、大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。因此，主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合各个方面的影响因素，最终得到实际工程确认的最佳方案。3.1 电气主接线的重要性首先，电气主接线是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据，因此电气运行人员必须熟悉本厂电气主接线图，了解电路中各种电气设备的用途、性能及维护、检察项目和运行的步骤。其次，电气主接线表明了发电机、变压器、断路
18、器和线路等电气设备的数量、规格、连接方式及可能的运行方式。电气主接线直接关系着全场电气设备的选择、配电装置、几点保护和自动装置的确定，是发电厂电气部分投资大小的决定性因素。再次，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，所以主接线的好坏，直接影响着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，也直接影响到工农业生产和人民的生活。3.2 电气主接线设计的原则发电厂和变电所的电气主接线是保证电网安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置和选择、自动水平及二次回路设计的原则和基础。电气主接线选择的主要要求是根据发电厂和变电所在系统中的地位和作用确定对主接线的可靠性、灵活性和经济性的要求。
19、电气主接线的设计原则一要以设计任务书为依据，二要以国家经济建设的方针、政策、技术规范和标准为准则。（1）主接线的设计除考虑电网安全稳定运行的要求外，还应满足电网出现故障时应急处理的要求。（2）各种配电装置接线的选择，要考虑配电装置所在发电厂或变电所的性质。电压等级、进出线回路数、采用的设备情况、供电负荷的重要性和本地区的运行习惯等因素。（3）近期接线与远期接线相结合，方便接线的过度。（4）进行必要额技术经济比较。3.3 对电气主接线的基本要求对主接线的基本要求，概括地说应该包括可靠性、灵活性和经济性三方面。(1)可靠性发、供电的安全可靠，是电力生产的第一要求，主接线必须首先给予满足。主接线可靠
20、性可从以下几个方面考虑：断路器检修时是否影响供电。断路器、母线或线路故障时以及母线或母线侧隔离开关检修时，停电线路数目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。有没有使发电厂或变电所全部停止工作的肯能性。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。(2)灵活性主接线的灵活性主要体现在正常运行或故障情况下都能迅速改变接线方式，它包括调度灵活、检修灵活、扩建灵活、事故处理灵活。(3)经济性 主接线在保证安全可靠、操作方便的基础上，尽可能地减少与接线方式有关的投资，使发电厂或变电站尽快地产生经济效益。3.4 电气主接线的确定3.4.1 10kv系统接线方式的确定本次设计因为电厂
21、终期装机容量为26MW+112MW，装机容量较小，按简单、经济、可靠的要求，10KV系统可以采用两种接线方式：单母线和单母线分段接线。方案一：单母线接线图3.1 单母线接线单母线接线的优点是：接线简单，操作方便，设备少、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。单母线接线的缺点是：可靠性差，母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止运行；调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行。方案二：单母线分段接线图3.2 单母线分段接线单母线分段接线的优点是：单母线用分段断路器QFD进行分段，可以提高供电的可靠性和灵活性。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障隔离，保证正常段母线不间断供电，不
22、致重要用户停电。单母线分段接线的缺点是：当一段母线隔离开关故障或检修时，该段母线及回路全部停电。扩建时，需要向两个方向扩建。方案比较：由于本次设计发电机组分为26MW背压式机组+112MW抽凝发电机组，且采用2回电缆出线，为了保证系统的可靠性，综合考虑，10KV系统采用单母线分段的接线方式。通常情况下，为了限制短路电流，简化继电保护，在降压变电站中，采用单母线分段接线时，低压侧母线分段器常处于断开状态，电源是分列运行的。3.4.2 35kV系统接线方式的确定同样是因点电厂装机容量较小，按简单、经济、可靠的要求，10KV系统两回电缆出线，分别接入35K系统；并且35KV系统也是两回出线，接入电网
23、。综合考虑，35KV系统主接线也选用单母线分段的接线方式。3.4.3 发电机接线方式的确定根据我国现行的规范和成熟的运行经验，再结合本次设计热电厂的实际情况，在满足可靠性，灵活性和经济性的条件下，发电机接线方式可有两种：方案一：单元接线图3.3 单元接线单元接线的优点：接线简单，开关设备少，操作方便，主变压器与发电机容量相同，故障影响范围小，可靠性高；接线简单，清晰，运行灵活；发电机电压设备最少，布置简单，维护工作量小；继电保护简单。单元接线的缺点：主变压器与高压电气设备增多，高压设备布置场地增加，投资大；主变故障时影响机组送电。适用范围：对可靠性很高的大型电站适用，而小电站只在一些特殊情况下
24、采用。单机容量在45MW-80MW之间。方案二：单母线断路器分段接线图3.4 单母线断路器分段接线单母线断路器分段接线优点：当任意段母线及其所接隔离开关故障或检修时，另一段母线的机组可继续向电网送电，可靠性比单母线高：主变压器数量小，投资小，电能损耗小；接线简单，运行方便。单母线断路器分段接线缺点：发电机电压配电装置原件多，增加检修工作量。适用范围：在电网中占重要地位的小型电站采用，机组较多且具有区负荷电站采用。方案比较：由于本次设计发电机组为26MW背压式机组和112MW抽凝发电机组，且发电机直接接入10KV系统，不需要变压器，所以本次设计选择采用单母线断路器分段接线。3.5 汽轮发电机的选
25、择3.5.1 汽轮发电机容量的选择发电厂的机组容量应根据系统内总装机容量和备用容量、负荷增长速度、电网结构和制造厂供货情况等因素进行选择。在条件具备时，应优先采用大容量机组，但为使调度运行不致发生困难，最大机组一般不超过系统总容量的8%-10%。为方便于生产管理，一个厂房内的机组台数不宜超过6台，同容量机、炉应尽量采用同一制造厂的同一形式。3.5.2 汽轮发电机的主要参数目前，我国生产的汽轮发电机容量是以3、6、12、25、50、100、125、200、300MW和600MW等为系列的；主要参数有额定功率、额定电压、额定电流、功率因素、冷却方式、转速、同步电抗、瞬变电抗、超瞬变电抗等。本次设计
26、所用的汽轮机为26MW背压机组和112MW抽凝发电机组其主要参数如表3-1所示：表3-1汽轮发电机参数额定容量功率（SNPN）(MVAMW)额定功率因数电抗值（%）7.5/6.00.8180195182412155.57.8122015/120.8180195182412155.57.81220由于本次设计的热电厂发电机容量为6MW和12MW，而容量为50WM及以下的汽轮发电机的平均值为0.145，所以本次设计发电机的取为0.145。 3.6 主变压器的选择发电厂和变电所中，用于向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种升高电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本厂（
27、所）用电的变压器，称为厂（所）用变压器。主变压器容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的悬着除依据基础资料外，主要取决于输送功率的大小、与系统联系的紧密程度、运行方式及负荷的增长速度等因素，并至少要考虑510年负荷的发展需要。如果变压器容量选得过大、台数过多，则会增加投资，增大占地面积和损耗，不能充分发挥设备的效益，并增加运行和检修的工作量；如果容量选得过小、台数过少，则可能封锁发电厂剩余功率的输送，或限制变电所负荷的需要，影响系统不同电压等级之间的功率交换运行的可靠性。因此，应合理选择变压器的容量和台数。3.6.1 主变压器容量和台数的选择本次设计的热电厂发电机是出线是直接接入1
28、0KV母线，不是发电机单元接线，所以发电机出线不需要接变压器。本次设计要对变电所主变压器进行选择。变电所主变压器的容量一般按变电所建成后510年的规划负荷选择。为保证供电的可靠性，变电所一般装设2台主变压器。本次设计热电厂有10KV和35KV两个电压等级，且需要从35KV系统母线上接出一回备用电源，用作电厂扩建部分的启动和备用电源，所以本次设计需要3台主变压器。主变压器容量的计算公式为SN=1.1PN（1-KP）/，KP为厂用电率，热电厂为8%10%，KP这里取8% (3-1)3.6.2 绕组连接方式的确定变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式之一
29、Y型和型，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。三相变压器的一组相绕组或连接成三相组的三相变压器的相同电压的绕组连接成星型、三角型、曲折型时，对高压绕组分别以字母YD或Z表示，对中压或低压绕组分别以字母y、d或z表示。如果星型连接或曲折型连接的中性点是引出的，则分别以YN、ZN表示，带有星三角变换绕组的变压器，应在两个变换间用“-”隔开。我国110kV以上电压，变压器的绕组都采用Y连接。35KV以下电压，变压器绕组都采用连接。综上考虑10KV和35KV电压等级及发电机容量，本次设计选用的主变压器型号为SF7-16000/35。35kV级SF7系列三相油浸风冷式铜线电力变压器，供交流5
30、0Hz输配电系统中作为分配电能、交换电压之用，可供户内外连续使用。该系列产品选用优质晶粒取向冷轧硅钢片，采用45全斜接缝铁芯，芯柱采用环氧扎带冲孔。该系列产品绕组根据容量大小和电压等级，连续式和螺旋式两种，油箱采用钟罩式结构，即可方便用户检查器身，又增加了油箱的机械强度。冷却方式采用管式散热器和风扇冷却装置，用户可根据变压器负载大小，开启或关闭风扇冷却装置。该系列产品为无载调压电力变压器，调压范围为22.5，其主要参数如表3-2所示：表3-2主变压器SF7-16000/35参数型号额定容量（KVA）电压组合（KV）连接组标号空载损耗（KW）负载损耗（KW）空载电流（%）短路阻抗（%）高压低压S
31、F7-16000/351600038.522.5%10.5YNd1119.0770.784. 厂用电系统4.1 厂用电的概述发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量以电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备（如锅炉、汽轮机或水轮机、发电机等）和输煤、碎煤、除灰、除尘及水处理的正常运行。这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明等用电设备都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。厂用电的可靠性，对电力系统的安全运行非常重要。随着超超临界、超临界参数大容量机组、双水内冷发电机冷却方式、计算机实时控制的采用以及核电厂的出现，对厂用电的可靠性提出了更高的要求。提高厂用电可靠性的目的是使电
32、厂长期无故障运行，不致因厂用电局部故障而被迫停机。为此必须认真考虑合理的厂用电源的取得方式，工作电源和接线方式。 厂用电耗电量占同一时期内全厂总发电量的百分数，称为厂用电率。厂用电率可计算为： (4-1)式中：KP为某一时期的厂用电率（%）；AP为厂用电耗电量（kWh）。厂用电率是发电厂的主要运行经济指标之一。一般凝汽式火电厂的厂用电率为5%8%，热电厂为8%10%，水电厂为0.5%1.0%。目前，1000MW超超临界发电机组的厂用电率为4.45%。降低厂用电率不仅能降低电能生成成本，同时可相应地增加对电力系统的供电量。4.2 对厂用电接线的要求厂用电接线的设计应按照运行、检修和施工的要求，考
33、虑全厂发展规划，积极慎重地采用成熟的新技术和新设备，使设计达到经济合理、技术先进，保证机组安全、经济地运行。厂用电接线应满足下述要求：（1）供电可靠，运行灵活。厂用负荷的供电除了正常情况下有可靠的工作电源外，还应保证异常或事故情况下有可靠的备用电源，并可实现自动切换。要求无论在正常、事故、检修以及机组启停情况下均能灵活地调整运行方式，可靠、不间断地实现厂用负荷的供电。（2）对200MW及以上机组应做到各机组的厂用电系统是独立的，任何运行方式下，一台机组故障停运，不应影响另一台机组的运行。（3）全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线，不应该存在可能导致切断多于一个单元机组的故障
34、点，更不应该存在导致全厂停电的可能性。（4）充分考虑发电厂正常、事故、检修、启停等运行方式下的供电要求，一般均应该配备可靠的启动/备用电源，尽可能地使切换操作简便，启动/备用电源能在短时内投入。（5）供电电源应尽量与电力系统保持紧密的练习。当机组无法取得正常的工作电源时，应尽量从电力系统取得备用电源。4.3 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后确定的。为了简化厂用电接线，使运行维护方便，厂用电电压等级不宜过多。在发电厂中，低压厂用电压常采用380V，高压常用电压有3、6、10KV等。在满足技术要求的前提下
35、，优先采用较低的电压，以获得较高的经济效益。4.3.1 按发电机容量、电压确定高压厂用电压等级（1）发电机组容量在60MW及以下，发电机电压为10.5kV，可采用3kV作为高压厂用电压；发电机电压为6.3kV，可采用6kV作为高压厂用电压。（2）当容量在100300MW时，宜选用6kV作为高压厂用电压。（3）当容量在600MW以上时，经技术经济比较可采用6kV一级电压，也可采用3kV和10kV两级电压作为高压厂用电压。本次设计的发电机组为26MW+112MW的汽轮发电机组，容量都在60MW以下，发电机电压为10.5kV。由于国内目前大都采用6kV作为厂用电高压等级，所以本次设计也采用高压厂用电
36、6kV，低压厂用电采用380V。4.4 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作备用电源。4.4.1 工作电源发电厂的厂用工作电源是保证正常运行的基本电源。通常，工作电源应不少于两个。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高压厂用变压器取得高压厂用工作电源，即使发电机组全部停止运行，仍可从电力系统倒送电能供给厂用电源。这种引接方式，供电可靠、操作简单、调度方便、投资和运行费都比较省。高压厂用电源从发电机回路的引接方式与主接线形式有密切联系。方案一：直
37、接从发电机所接母线引接当主接线具有发电机电压母线时，则高压厂用电工作电源（厂用变压器或厂用电抗器）一般直接从母线上引线，如图4.1所示： 图4.1直接从发电机所接母线引接 图4.2从发电机主变压器低压侧引接方案二：从发电机主变压器低压侧引接当发电机和主变压器单元接线时，则厂用电工作电源从主变压器的低压侧引接，如图4.2所示。低压厂用工作电源由高压厂用母线通过低压厂用变压器引接。若高压厂用电设有10kV和3kV两个电压等级，则低压厂用工作电源一般从10kV厂用母线引接。本次设计主接线具有发电机电压母线，且发电机不是采用单元接线，所以采用方案一，直接从母线上引接。4.4.2 备用电源和启动电源厂用
38、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，起后备作用。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/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。常用的引接方案有四种。方案一：从发电机电压母线的不同分段上通过备用变压器引接；方案二：从发电机联络变压器的低压绕组引接；方案三：从与电力系统联系紧密、供电最可靠的一级电压母线引接；方案四：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。方案比较：方案一适合于母线分段的情况下使用；方案二必须保证在机组全停的情况下能够获得足够的电源容量；方案三的可靠性较高
39、，但是有可能要采用变比较大的启动/备用变压器，增大高压配电装置的投资而导致经济性差。本次设计10kV系统（即发电机所接母线）是采用的单母线分段，所以采用方案一，从发电机电压母线的不同分段上直接引接，但可以不采用变压器，这样经济性较好；而对于本次设计的35kV系统，可由段母线上接出一回备用电源，经联络变压器接入10kV系统厂用电，再经过联络变压器接至3kV厂用电系统，作为启动/备用电源和电厂扩建部分启动和备用电源，如图4.3所示：图4.3 备用电源和启动电源4.5 厂用电接线形式发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线分段接线形式，并多以成套配电装置接受和分配电能。火电厂的厂用电负荷容量较大，分布面
40、广，尤其以锅炉的辅助机械设备耗电大，在采用母线管理制的中、小型发电厂中，往往机、炉的数量是不对应的，为了保证厂用电系统的供电可靠性和经济性，高压厂用母线均采用“按锅炉分段”的原则。低压厂用母线一般也按锅炉分段，厂用电源则由相应的高压厂用母线供电。对于125MW及以下机组，一般可在厂用电分支上按额定电流装设断路器、隔离关关或连接片，此时若发生故障，应立即停机。如图4.4所示： 图4.4厂用电源接线4.6 厂用变压器的选择4.6.1 变压器的类型目前生产的厂用变压器有油浸式和干式两种。结合本设计的实际情况和现代厂用变压器的发展状况选用干式变压器。干式变压器的冷却介质是空气，没有爆炸和火灾蔓延的危险
41、，布置灵活，维护方便，由于干式变压器的绝缘水平比相同电压等级的油浸式变压器低，因此不允许直接与架空线连接，否则要经过不短于500M的电缆或采用灭弧电压较低的避雷器作为进线保护。4.6.2 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等级确定，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。结合本次设计实际情况，电源引线处的电压等级为10kV，厂用电源高压侧为6kV，所选变压器的一二次额定电压分别为10kV和6kV。4.6.3 厂用变压器的容量为了合理正确地选择厂用变压器容量，需对每段母线上引接的电动机台数和容量进行统计和计算。厂用电负荷的计算方法常采用
42、换算系数法，可计算为：S=(KP)式中：S为厂用母线上的计算负荷（kVA）；P为电动机的计算功率（kW）；K为换算系数，可取表4-1中所列数值。表4-1换 算 系 数机组容量（MW）125200给水泵及循环水泵电动机1.01.0凝结水泵电动机0.81.0其他高压电动机及低压厂用变压器（kVA）0.80.85其他低压电动机0.80.7S1=(0.862) 110%=10.56MWS2=(0.812) 110%=10.56MW所以本次设计厂用电变压器高压侧为10.5kV，低压侧为6kV，额定容量大于等于10.56MW。综合技术经济指标考虑，本次设计采用厂用变压器型号为S7-630/7，其主要参数如
43、表4-2所示：表4-2变压器SF7-16000/35主要参数型号额定容量（KVA）电压组合（KV）连接组标号空载损耗（KW）负载损耗（KW）空载电流（%）短路阻抗（%）高压低压S7-630/7630105%6.3YNd111.308.12.05.54.6.4 厂用电主接线经过以上方案比较，本次设计的厂用电主接线图如图4.5所示：图4.5厂用电主接线5. 短路电流计算5.1 短路电流计算概述短路是电力系统中常见的故障。所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。正常运行时，除中性点外，相与相之间或相与地之间是绝缘的。如果由于某种原因使其绝缘破坏而构成了
44、通路，我们就称电力系统发生了短路故障。电力系统简单短路故障共有四种类型：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。短路是电力系统中十分严重的故障，短路结果将使系统电压降低、短路回路电流增大，可能破坏电力系统的稳定运行和损坏电气设备。本次设计主要计算三相短路，其计算目的是为了电气主接线方案的比较和选择、电气设备和载流导体的选择。短路电流的计算包括各主要元件电抗的计算、计算电路图和等值电路图的化简、转移电抗的计算、计算电抗的计算、短路电流曲线的应用等。5.2 电力系统各主要元件等值阻抗的计算本次设计的短路计算所取基准值为：基准功率SB=100MVA，基准电压VB=Vav.5.2.1 发电机等
45、值电抗发电机的等值电路可用相应的电动势和电抗串联起来。发电机的电抗用短路起始瞬间电抗，即纵轴次暂态电抗表示。各类发电机的此暂态电抗，产品目录中给出的为标幺值，它是以发电机的额定参数为基准值的，当数据不全或作近似计算时可采用表5-1所列的平均值。表5-1部分发电机次暂态电抗平均值序号类型1无阻尼绕组的水轮发电机0.292有阻尼绕组的水轮发电机0.213容量为50MW及以下的汽轮发电机0.1454100MW及125WM的汽轮发电机0.1755200MW的汽轮发电机0.1456300MW的汽轮发电价0.1677同步调相机0.168同步电动机0.15本次设计的发电机容量为26MW+112MW，共3台发电机，容量都为50MW以下，所以=0.145,功率因数cos=0.8.发电机等值电抗计算如下：SB=100MVA，VB=VavSN1=，SN2=，SN3=1.5MVA (5-1)XG1=0.145=1.93 (5-2)XG2 =XG1=1.93
