超临界火力发电厂-学位论文.doc

超临界火力热电厂

水利与建筑工程学院

目录
1 绪论 6
1.1电力系统概述 6
1.2电力工业的发展概况 6
1.3我国电力行业发展方针 7
1.4设计的主要内容及基本思想 7
1.4.1设计的主要内容、功能及技术指标 7
1.4.2设计的基本思想及设计工作步骤 8
2 电气主接线 10
2.1电气主接线概述 10
2.1.1电气主接线设计的重要性 10
2.1.2电气主接线的设计依据 10
2.1.3电气主接线的主要要求 10
2.1.4主接线的基本形式 11
2.2对原始资料的分析 15
2.3拟定可行的主接线方案 15
2.3.1 变压器的选择计算 15
2.3.2主接线方案 15
2.3.3比较主接线方案 18
2.4厂用电的设计 18
2.4.1厂用电源的选择 18
2.4.1.1厂用电压等级 18
2.4.1.2厂用电系统接地方式 18
2.4.1.3厂用工作电源引接方式 19
2.4.1.4厂用备用电源引接方式 19
2.4.1.5确定厂用电系统 19
2.4.2厂用变压器的选择 20
2.4.2.1厂用变压器的选择原则 20
2.4.2.2确定高压厂用变压器的容量 20
2.4.2.3．厂用母线的选择： 20
3短路电流的计算 21
3.1 短路的基本概念 21
3.1.1 短路含义 21
3.1.2 短路的形成原因 21
3.2短路电流计算的条件 21
3.2. 1基本假定条件 21
3.2.2一般规定 22
3.3短路电流分析 22
3.3.1选取短路点 22
3.3.2画等值网络图 23
3.3.3 化简等值网络图 24
3.4功率因数要求为0.9时 34
4 主要电气一次设备选择 35
4.1 概述 35
4.1.1选择电气一次设备遵循的条件 35
4.1.2电气设备的选择的一般要求 35
4.1.3按正常工作条件选择 35
4.1.4按短路条件进行校验 37
4.1.5系统各个回路的最大工作电流 38
4.2 高压断路器的选择 38
4.3 隔离开关的选择 41
4.3.1变压器回路 41
4.3.2 出线回路 42
4.3.3 厂用电高压回路 42
4.4 母线的选择 42
4.4.1 母线的材料类型和布置方式 42
4.4.2 220kV母线截面的选择 43
4.5电流互感器的选择 44
4.5.1 变压器侧电流互感器的选择 44
4.5.2 出线侧回路电流互感器 45
4.6电压互感器的选择 45
4.6.1 电压互感器的作用 45
4.6.2 电压互感器的选择原则 45
4.6.3各种互感器的使用范围 46
4.6.4电压互感器的配置 46
4.6.5常见的四种接线方式 46
4.6.6 发电机侧设立电压互感器的作用及其接线方式 47
4.6.7 母线侧设立电压互感器的作用及其接线方式 48
5 单元变、启动变容量校核 49
5.1 导言 49
5.2变压器容量应满足的要求 49
5.3、 计算依据 49
5.4、计算变压器负载 49
5．4.1 #1厂高变上的负载如表1所示： 49
5.4.2 #2厂高变上的负载如表2所示： 50
5.4.3 #1启动变上的负载如表3所示： 51
5.4.4、起动电压校验 52
5.4.4.1 电动机正常起动时的电压校验 52
5.4.4.2 成组电动机自起动时厂用母线电压的校验 52
5.4.4.3 电动机自起动时厂用母线电压的校验。 53

6 防雷保护 55
6.1 雷电对发电厂的危害 55
6.2外部过电压及其防护 55
6.3 避雷器的防雷保护 55
6.3.1 避雷器的选择 56
6.3.1.1 避雷器的设置 56
6.3.1.2 避雷器的配置原则 56
6.3.1.3 避雷器的型号 57
6.3.2 避雷器的参数校验 57
6.3.2.1磁吹阀式避雷器的基本参数 57
6.3.2.2对FZ-220J进行校验 57
2.对于FCZ-220J普通阀型避雷器校验同上 58
6.3.2.3对FCD3-220J的性能参数的校验 59
6.4 避雷器在主接线图中连接见附录 60
结束语 61
参考文献 62
附录

超临界火力热电厂
组员：蔡惠群 路晓南 刘伶俐 周坤 毕继凯 张鹏
指导教师：陈帝伊 张宁 王斌 谭亲跃

摘 要：发电厂是电力系统的重要组成部分, 也直接影响整个电力系统的安全与运行。在发电厂中，一次接线和二次接线都是其电气部分的重要组成部分。
通过研究电力系统的发展概况及其行业发展方针，进行4×350MW热电厂的一期工程2×350MW热电厂电气部分设计。通过对拟建火力发电厂的概括以及出线方向来考虑，并对负荷原始资料的分析，从安全性、经济性及可靠性方面考虑，确定了220kV以及厂用电的主接线。再根据变压器的选择计算及供电范围确定了主变压器台数、容量及型号，同时也确定了厂用变压器的容量及型号。根据短路电流计算以及最大持续工作电流结果，对高压断路器、隔离开关、变压器回路、出线回路、厂用高压回路、母线及母线的材料、电压互感器、电流互感器进行了选型。通过单元变容量和启动变容量校核，确认厂高变容量是否满足本机组厂用负荷失压高压电动机自启动的要求，确认启动变容量否满足一期厂用负荷空载、失压及带负荷自启动三种方式的要求。最后，进一步对发电厂防雷保护，从而完成了2×350MW热电厂电气部分设计。

关键字： 电气主接线，短路电流，一次设备选择，变压器
63

1 绪论
1.1电力系统概述
电能从生产到供给用户使用，一般要经过发电、变电、输电、配电和用电几个环节。由发电机、输配电线路、变配电所以及各种用户用电设备连接起来所构成的整体，被称为电力系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。因此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。
生产电能的工厂称为发电厂。电厂又分为火力发电厂、热电厂、燃气轮机发电厂、核发电厂、水利发电厂以及其他能源的发电厂。如果在发电的同时，将一部分做过功的蒸汽从汽轮机抽出用管道输给附近需要热蒸汽的工厂使用，这样的火力发电厂称为热电厂。
火电厂超超临界机组和超临界机组指的是锅炉内工质的压力。锅炉内的工质都是水，水的临界压力是：22.064MP,临界温度是373.99℃ ；在这个压力和温度时，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的临界点，炉内工质压力低于这个压力就叫亚临界锅炉，大于这个压力就是超临界锅炉，炉内蒸汽温度不低于593℃或蒸汽压力不低于31 MPa被称为超超临界。在工程上也常常将25MPa以上的称为超超临界。
1.2电力工业的发展概况
电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。因此，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。
日前中电联发布的数据显示，截至2014年底，我国发电装机容量136019万千瓦，同比增长8.7%。全国基建新增发电设备容量10350万千瓦，其中，水电新增2185万千瓦，火电新增4729万千瓦，核电新增547万千瓦，并网风电新增2072万千瓦，并网太阳能发电新增817万千瓦 纵观2014年，我国发电设备企业在设备制造上，不仅有量的增长，也有质的提高。
1.3我国电力行业发展方针
目前我国人均拥有装机容量和人均占有发电量较低，技术经济指标平均水平不高，火电厂的污染物排放量高，电网相对薄弱，供电可靠性偏低。未来提高效率和保护环境，及时关闭低效率、煤耗高、污染严重的小火电机组，以大代小，装设烟气脱硫及降低氮氧化物设施，开展洁净煤燃烧技术的研究及应用。主要的发展方针有：
1) 积极发展水电，水能资源是可再生的、清洁的能源；在电力系统中，有一定比重的水电装机容量对对系统调峰和安全经济运行极为有利；水电站的发电成本低，水库可以综合利用。我国水电装机容量目前仅开发了少部分，所以要积极发展水电。
2) 优化发展火电，我国有丰富的煤炭、石油和天然气，火电厂的厂址不受限制，建设周期短，能较快发挥效益。
3) 适当发展核电。
4) 重点发展电网，促进全国联网。
5) 因地制宜发展新能源发电，做好农村电气化建设，在边远农村和沿海岛屿，因地制宜建设小水电、风力发电、潮汐发电、地热发电和太阳能发电等。
1.4设计的主要内容及基本思想
本次毕业设计的主要内容是一个2*350MW火力发电厂的电气部分设计。在这次设计中一共分以下几个步骤来完成本次的设计任务。
1.4.1设计的主要内容、功能及技术指标
1）电厂规模：
装机容量: 装机2台，容量为：2×350MW 超临界供热式汽轮发电机组。
350MW发电机参数：额定电压20KV，额定电流10812A，额定功率因数0.85。并计划在二期装2台同样机组。一期工程与系统用3回220KV线路联系。
2）主要技术指标：
（1） 保证供电安全、可靠、经济；
（2）功率因数达到0.9及以上
3）主要内容：
（1）确定主接线：根据设计任务书，分析原始资料与数据，选择变压器的容量、台数、型号等，列出技术上可能实现的2—3个主接线方案，经过技术经济比较，确定最优方案。
（2）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，选择短路计算点，绘制等值网络图，计算短路电流，并列表汇总。
（3）电气设备的选择：选择并校验断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、电缆、避雷器等，选用设备的型号、数量汇总成设备一览表；
（4）主变压器继电保护的整定计算及配置
（5）高压厂用电动机的自启动校验
1.4.2设计的基本思想及设计工作步骤
1）主接线的设计
发电厂的主接线是保证电网的安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置、选择、自动化水平和二次回路设计的原则和基础。
电气主接线的设计原则是：应根据发电厂在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。
2）主变压器的选择
发电厂200MW及以上机组为发电机变压器组接线时的主变压器应满足DL5000—2000《火力发电厂设计技术规程》的规定：“变压器容量可按发电机的最大连续容量扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组的平均温度或冷却水温度不超过65℃的条件进行选择”。
3）短路电流的计算
短路就是指不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。进行短路计算的目的是为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围。三相短路是危害最严重的短路形式，因此，三相短路电流是选择和校验电器和导体的基本依据。
4）电气设备的选择
选择并校验断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、电缆、避雷器等，选用设备的型号。正确的选择电气设备的目的是为了事导体和电器无论在正常情况或故障情况下，均能安全、及经济合理的运行、在进行设备选择时，应根据工程实际情况、在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥的采取新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。
5）主变压器继电保护的设计
继电保护是保证系统安全和设备可靠运行的关键装置之一。当电力系统和设备发生故障时，继电保护应准确、可靠快速的切出故障，保证系统和设备的安全发供电，并能保证其他设备的正常继续运行。
为防止变压器发生各类故障和不正常运行造成的不应有的损失以及保证电力系统安全连续运行，变压器应设置相应的保护。

2 电气主接线
2.1电气主接线概述
电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。发电厂的电气主接线是保证电力网安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置、选择、自动化水平和二次回路设计的原则和基础。
2.1.1电气主接线设计的重要性
首先，电气主接线图示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，了解电路中各种电器设备的用途、性能及维护、检查项目和运行的步骤。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。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、输电和用电视在同一时刻完成的，所以主接线的好坏，直接关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，也直接影响到工农业生产和人们生活。
2.1.2电气主接线的设计依据
1）发电厂在电力系统中的地位和作用
电力系统中的发电厂有大型主力电厂、中小型地区电厂及企业自备电厂三种类型。大型主力电厂靠近煤矿或沿海、沿江，并接入300-500KV超高压系统；地区电厂靠近城镇，一般接入110-220KV系统，也有接入330KV系统；企业自备电厂则以本企业供电供热为主，并与地区110-220KV系统相连。中小型电厂常有发电机电压馈线向附近供电。
2）负荷大小和重要性
2.1.3电气主接线的主要要求
电气主接线的设计原则是：根据发电厂在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。
1） 可靠性：衡量可靠的标准，一般是根据主接线型式机主要设备操作的可能方式，按一定的规律计算出“不允许”事件发生的规律，停运的持续时间期望值等指标，对几种主接线型式中择优。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求。
2）灵活性：是指在调度时，可以灵活的投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求；在检修时，可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，而不致影响电力网的运行和对用户的供电；在扩建时，可以容易的从初期接线扩建到最终接线，在不影响连接供电或停电时间最短的情况下，投入新机组、变压器或线路，并对一次和二次部分的改建工作量最少。在操作时间便、安全、不易发生误操作的“方便性”。
3） 主接线应在满足供电可靠性、灵活性要求的前提下做到经济性。即：主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器等一次设备，要是控制、保护不过于复杂，要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。做到投资省。合理的选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变等）容量、台数，避免两次变压而增加电能的损失。电器主接线选择时要为配电装置的布置创造条件，尽量使占地面积减少。
2.1.4主接线的基本形式
1）单母线接线
只有一组母线的接线。这种接线的特点是电源和供电线路都联在同一母线上。为了便于投入或切除任何一条进、出引线每条引线上都装有可以切除符合电流和故障电流的断路器。
单母线接线的主要优点是：接线简单、清晰、采用设备少，投资省，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。单母线接线一般只适用于一台发电机或一台变压器的以下三种情况：
（1）6～10KV配电装置的出线回数不超过5回；
（2）35～63KV配电装置的出线回数不超过3回；
（3）110～220KV配电装置的出线回数不超过3回。
单母线接线最严重的缺陷是母线停运（母线检修、故障，线路故障后线路保护或断路器拒运）将使全部支路停运，即停电范围为该母线段的100%，且停电时间很长，若为母线自身损坏须待母线修复之后方能恢复各支路运行。
隔离开关作为操作电器，所以断路器和隔离开关在正常运行操作时，必须严格遵守操作顺序；隔离开关“先合后断”或在等电位状态下进行操作。
2）单母线分段接线
单母线接线的缺点可以通过将母线分段的办法来克服。当母线的中间装设一个断路器后，即把母线分为两段，这样对重要的用户可以由分别接于两段母线上的两条线路供电。
由于单母线分段接线既保留了单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优点，又在一定程度上克服了它的缺点，所以这种接线目前仍被广泛应用。单母线分段接线适用范围：
（1）6～10KV配电装置的出线回数为6回及以上时；
（2）35～63KV配电装置的出线回数为4～8回时；
（3）110～220KV配电装置的出线回数为3～4回时。
单母线分段有其如下优点：用断路器把母线分段后，对重要的用户可以从不同的段引出两条回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。
但是单母线分段接线也有较显著的缺点，就是当一段母线或母线隔离开关发生故障或检修时，该段母线上所连接的全部引线都要在检修期间停电；当出线为双回路时，需时架空线路出现交叉跨越；扩建时须向两个方向均衡扩建。显然对于大容量发电厂来说，这都是不允许的。因此，还要改进。
3）双母线接线
双母线接线是根据单母线接线的缺点提出来的。双母线接线，其中一组为工作母线，另一组为备用母线，并通过母联断路器并联运行，在进行倒闸操作时应注意，隔离开关的操作原则是：在等电位下操作或先通后断。它可以有两种运行方式，一种是固定连接分段运行方式。即一些电源与出线固定连接在一组母线上，母联断路器合上，相当于单母线分段运行。另一种工作方式相当于单母线运行方式。很显然双母线分段的可靠性高于前两种接线方式，只是母线保护较复杂。然而它比单母线分段接线的投资更大。
双母线接线的适用范围：
（1）6～10KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；
（2）35～63KV配电装置的出线回数超过8回火连接电源较多、负荷较大时；
（3）110～220KV配电装置的出线回数为5回以上时，或110～220KV配电装置，在系统中居重要地位，出线回数在4回以上时。
双母线接线的优点有：
a供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。
b调度灵活。各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上能灵活的适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。
c扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线单位电源和符合均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以至界限不同的母线断路时不回如单母线分段那样导致出线交叉跨越。
d 便于实验。当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。
双母线接线也有其缺点：
a 增加一组母线和使每回路就须加一组母线隔离开关。
b 当母线故障或检修时隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需要隔离开关和断路器之间装设连锁装置。
4）变压器-线路单元接线
发电机和变压器直接连接成一个单元，组成发电机-变压器组，称为单元接线。单元接线的特点是几个元件直接单独连接，其间没有任何横的联系（如母线等），这样不仅减少了电器的数目，简化了配电装置的结构和降低了造价，同时也大大减少了故障的可能性。
（1）发电机-双绕组变压器组成的单元接线。这种接线由于发电机和变压器都不能单独运行，因此，二者的容量应当相等。单元接线的基本缺点是原件之一损坏或检修时，整个单元将被迫停止工作。这种接线形式适用于大型的发电厂。
（2）发电机-变压器-线路单元接线。这种接线不需在发电厂或变电所中建造高压配电装置，从而大大减小了占地面积与造价，并简化了运行。但这种接线的采用却具有相同的局限性，线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时，线路停运。
5）桥型接线
两个“变压器-线路”连接，便构成桥型接线。桥型接线分为内桥接线和外桥接线两种。
(1) 内桥型接线
优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。
缺点：a 变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运。
b 桥联断路器检修时，两个回路需解裂运行。
c 出线断路器检修时，线路需较长时期停运。为避免此缺点，可加装正常段开运行的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，再跨条上需加装两组隔离开关。桥联断路器检修时，也可利用此跨条。
适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况下。
(2) 外桥型接线
优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。
缺点：a 线路的投入和切除较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。
b 牵连断路器检修时，两个回路需解裂运行。
c 变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。为避免此缺点，可加装正常段开运行的跨条，桥联断路器检修时也可利用此跨条。
适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器切换或线路较短时，故障率较少的情况下。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥型接线。
2.2对原始资料的分析
从原始资料和文献可以知道，本电厂属于地区性供热火力发电厂，一期建成后装机容量为700MW，二期建成后总装机容量为1400MW，建成后与周边的几个电厂形成区域电网。该电厂的发电量除了本厂厂用电剩余的电力向系统供电，因此，本电厂在系统中有重要作用。电厂是否安全、可靠运行直接影响该地区的经济效益，可见该电厂的重要性。
2.3拟定可行的主接线方案
2.3.1 变压器的选择计算
1）台数：根据原始资料，该厂除了本厂的厂用电外，其余向系统输送功率，所以不设发动机母系，发动机与变压器采用单元接线，保证了发动机电压出线的供电可靠，本厂220KV等级主变压器选用三相式变压器2台。
2）容量：单元接线中的主变压器容量SN应按发动机容量扣除本机组的厂用电负荷后，预留10%的裕度选择，为SN= (2.1)
PNG —发电机容量：PNG =350MW KP —厂用电率：KP =8%
COSΦG—发电机的额度功率因数：COSΦG =0.85
发动机额定容量为350MW，扣除厂用电后经过变压器的容量为：
SN= ==416.7MVA （2.2）
采用三相强制风冷强制油循环双绕组无励磁调压变压器，由文献（2）可知：
型号为 ：SF20-420，参数为240—242±2×2.5%/20
2.3.2主接线方案
根据变压器的组合方案拟定主接线的初步方案，并依据对主接线的基本要求，从技术上进行论证各方的优缺点，淘汰了一些较差的方案，保留了两个技术上较好的方案。方案一：双母接线；方案二：双母带旁路接线，如图2.1和图2.2所示：

图2.1双母接线（方案一）

图2.2双母带旁路接线（方案二）
2.3.3比较主接线方案
表2.1 各元件的规格及价格
类别
规格
价格
SF6断路器
220KV
40，0000
隔离开关
220KV
15，000
压缩空气断路器
220KV
未知
考虑到主方案有两个一个是双母线，另一个是双母线带旁路，双母线带旁路必须在双母线的基础上，额外设计4台断路器和两台隔离开关和母线，由于双母带旁路设立的目的是为了检修断路器，因此可以给双母线设加安全可靠的SF6断路器，有安全性能更高的双母线加SF6断路器来代替双母线带旁路，对两者进行比较：
1. 如果设计计4台断路器和两台隔离开关的双母线带旁路，在设备检修运行时刻，设备的故障点将增加，增加了故障的可能性。
2. 由于压缩空气断路器的是靠空气压缩来灭弧的，需灭弧性能越好，他的压缩空气的装置必须就好，考虑到给工艺与材料，因此增加的成本越高，而我们使用的场合在220kV高压场合。
3. 额外设计4台断路器和两台隔离开关和母线增加了土地积，增加了成本的开始，同时增加了检修费用。
4. 参考关于变电所220KV出线用压缩空气断路器被SF6断路器所取代的论文，因此我们选择的双母线不分段。
综合以上的原因，我们考虑经济性和可靠性，同时考虑到本电厂在系统中占有的重要地位，因此我们选择双母线不分段

2.4厂用电的设计
2.4.1厂用电源的选择
2.4.1.1厂用电压等级
厂用供电电压等级是根据发动机的容量和额度电压、厂用电动机的额定电压及厂用网络的可靠、经济运行等诸方面因素，经技术、经济比较后确定。因为发电机的额度容量是350MW，依据《电力系统设计技术规程》，比较后确定厂用电电压等级采用6KV的等级。
2.4.1.2厂用电系统接地方式
1）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(一般超过 10A 时就会发生电弧)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(一般超过 10A 时就会发生电弧)时，可采用经消弧线圈或消弧线圈并联高电阻的接地方式。
2）目前国内大型火电机组的高压厂用电系统的中性点接地方式主要有3种。
即中性点不接地方式、中性点经电阻接地方式和中性点经消弧线圈接地方式。
3）选择基本原则为：
(1)单相接地故障对连续供电的影响最小，厂用设备能够继续运行较长时间。
(2)单相接地故障时，健全相的过电压倍数较低，不至破坏厂用电系统绝缘水平，发展为相间短路。
(3)发生单相接地故障时，能将故障电流对电动机、电缆等的危害限制到最低程度。同时又利于实现灵敏而有选择性的接地保护。
(4)尽量减少厂用设备相互间的影响。
(5)接地设备易于订货，接地保护简单，投资少。
依据计算结果，厂用变采高用经消弧线圈接地方式，高压侧为了防止高电压。侧为了防止高压和低压均为三角形接线。当容量较小的电动机采用380 V时，采用二次厂用变，将6KV变为380V，中性点直接接地；启备变采用中性点直接接地，高压侧星型接线，低压侧三角形接线。
2.4.1.3厂用工作电源引接方式
因为发电机和主变采用单元接线，高压厂用工作电源由该单元主变低压侧引接
2.4.1.4厂用备用电源引接方式
厂用备用电源采用一台启备变，独立从220KV母线引至启备变，启备变采用低压侧双绕组分裂变压器。
2.4.1.5确定厂用电系统
厂用电系统采用如图方案一和方案二，厂用电在两个方案中都是一样。
2.4.2厂用变压器的选择
2.4.2.1厂用变压器的选择原则
1）变压器主、付边额定电压应分别与引接点和厂用电系统额定电压相适应。
2）连接组别的选择，宜使同一电压级的厂用工作、备用变压器输出的电压相位一致。
3）阻抗电压及调压形式的选择，宜使在引接点电压及厂用电负荷正常波动范围内，厂用电各级母线的电压偏移不超过额定电压的±5%。
4）变压器的容量必须保证电动机及设备能从电源获得足够的功率。
2.4.2.2确定高压厂用变压器的容量
按厂用电率确定高压厂用变压器的容量，厂用电率确定为KP=8%，
SNG=PNG×KP/cosΦG=350×8%/0.8=35MVA
选型号为：SF10-35000/15.75，额定容量为：35000/2×24000；电压比为：20±2×2.5%/6.3-6.3；高压厂用备用或起动/备用变压器的容量应等于最大一台高压厂用变压器的容量。当起动/备用变压器还带有部分公用负荷时，还应计入这部分公用计算负荷。根据原始资料统计公用计算负荷为20MVA，两台机组选用一台启动变，容量为55MVA。型号为SFSZIO-55000/220，额定容量为：55000/2×36000，电压比为：230±8×1.5%/6.3-6.3KV。火电厂各厂用机械的功率差别很大。因为厂用电动机没有1700kw的。因此，厂用电一般采用一级高压和低压两种电压等级供电。低压上厂用电压为380V，其中380V供电机用电，220V供照明和单相负荷用电。高压厂用电采用6KV电压。
2.4.2.3．厂用母线的选择：
6Kv母线的选择
母线上最大长期工作电流
I=1.05*35000/（6.3*3^0.5）=3367（A）
采用铝导线，由《发电厂电气部分》图6-4查得，火电厂的母线经济电流密度曲线得， Tmax=6000h 时 j=0.6A/
则 S=3367/0.6=5611.7
查《发电厂电气部分》附表2-1得；计算的、得到满足长期允许发热条件。

3短路电流的计算
3.1 短路的基本概念
3.1.1 短路含义
所谓短路是指电网中某一相导体未通过任何负荷而直接与另一相导体或“地”相接触。
3.1.2 短路的形成原因
产生短路的原因很多，主要由以下几个方面：
1） 元件损坏，例如绝缘材料的自然老化，设计安装及维护不良带来的设备缺陷发展成短路等；
2） 气象条件恶化，例如雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等；
3） 违规操作，例如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除地线就加上电压；
4） 其他，例如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。
3.1.3短路计算的目的
因为短路故障对电力系统可能造成极其严重的后果，所以一方面应采取措施以限制短路电流，另一方面要正确选择电气设备、载流导体和继电保护装置。计算短路的主要目的在于：
1）为选择和校验各种电气设备的机械稳定性和热稳定性提供依据；
2）为设计和选择发电厂和变电所的电气主接线提供必要的数据；
3）为合理配置电力系统中各种继电保护和自动装置并正确整定其参数提供可靠的依据。
3.2短路电流计算的条件
3.2. 1基本假定条件
1）正常工作时，三相系统对称运行。
2）所有电源的电动势相位角相同。
3）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。
4）短路发生在短路电流为最大的瞬间；
5）不考虑短路点的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻忽略不计。
6）不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流。
7）元件的参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围。
8）输电线路的电容略去不计。
9）系统中的电机均为理想电机，不考虑电磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；
3.2.2一般规定
1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统远景的发展计划。
2）选择导体和电器用的短路电流，在电器连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流影响。
3）选择导体和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大地点。
4）导体和电器动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路计算。
3.3短路电流分析
3.3.1选取短路点
由于原始资料规划4台相同机组，进行短路计算时考虑两期工程都上马时的因素，有利于母线、开关等一次设备的选择，所以短路计算图选择4台发电机。则选择母线处短路点f1、f2、f3，发动机回路出口处短路点f4、f5、f6、f7，厂用变低压侧短路点f8、f9、f10、f11如下图所示：

图3.1短路点的选择
假设电力系统各回路的总装机容量为4000MW，线路归算后的标幺值为0.4*200*100/242/242=0.137,基准容量为=100MVA。
3.3.2画等值网络图
1）去掉系统中的所有负荷分支、线路电容和各元件的电阻，发动机电抗用次暂态电抗Xd”。
2）表3.1列出了汽轮发电机的次暂态电抗值
表3.1 汽轮发电机的电抗值
汽轮发电机的电抗值
电抗

汽轮发电机容量
117.7及以下
235.3
353
667
117.7及以下
235.3
353
667
电抗值（%）
18-24
20-25
25-30
25-35
12-15
14-18
17-21
17-25

表3.2与表3.3所示为所选发电机和变压器参数
表3.2发电机参数
型号
额定容量
额定电压
额定电流
功率因数
Xd”
QFS-350-2
350MW
20KV
10812A
0.85
28%

表3.3 变压器参数
型号
额定电压（KV）
阻抗电压(%)
SF10-415000
242/20
14%
SF10-35000
20/6.3
14%
SF10-35000
20/6.3
14%
SF10-35000
6.3/6.3
9%

3) 将各元件电抗换算为同一基准的标么电抗：
取基准容量SB=100MVA，基准电压UB1=242KV，UB2=20KV，UB3=6.3KV
系统：X1=X2=X3=SB/S=100/4000=0.025
电缆线路：X4=X5=X6=0.137
发电机组：X7=X8=X9=X10==28*100/(100*350/0.85)=0.068
主变：

厂用高压变压器：X15=X16=X17=18=19=X20=X21=X22=（14/100)*(100/35)=0.4
X23=X24=X25=X26=(9/100)*(100/35)=0.257
画出如图3.2的等值电抗图，并将各元件电抗统一编号。

图3.2等值电抗表示的短路点
3.3.3 化简等值网络图
为了计算不同短路点的短路电流值，需要将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗：
1） 化简d1短路点的等值网络
由图3.2化简得图3.3
X27=X1+X4=0.025+0.137=0.162
X28=X2+X5=0.025+0.137=0.162
X29=X3+X6=0.025+0.137=0.162
X30=X7+X11=0.068+0.0337=0.1017
X31=X8+X12=0.068+0.0337=0.1017
X32=X9+X13=0.068+0.0337=0.1017
X33=X10+X14=0.068+0.0337=0.1017

图3.3 f1短路点等值网络图（a）
由图3.3化简得图3.4
X34=X30//X31//X32//X33=0.1017/4=0.0254
X35=X27//X28//X29=0.162/3=0.054
火电厂总容量：SN总=4*350/0.85=1647.06MW

图3.4 f1短路点等值网络图（b）
计算电抗：
火电厂：Xca=X34*SN总/SB=0.0254*1647.06/100=0.42
各支路共给的短路电流：
火电厂供给：
(查曲线得)

系统供给：
总的短路电流：
冲击电流：

短路容量：
2) 化简f4短路点的等值网络
由图3.2化简得图