火力发电厂电气部分设计(6)

2018-12-29 17:42

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S j s = Kt Σ( P2 /ηCOSφ)+ K Σ S2n

2

式中 Kt ——同时率,新建厂取0.9,扩建厂取0.95;

P2——最大运行方式下的轴功率 ( kW ); η——对应于轴功率的电动机效率; COSφ——对应于轴功率的电动机功率因素; K——低压变压器换算系数,取0.85;

2

S2n——低压变压器额定容量 ( kVA )。 在本设计中,6kV厂用负荷统计计算结果如下表所示:

同样可得,380/220V车间专用盘负荷计算结果为S = 517.8 kVA ,380/220V公用负荷统计计算结果为S = 35.7 kVA 。

6KV厂用负荷统计计算表

序号 名称 额定容量(kw) 第一段 连接台数 工作容量 第二段 连接台数 工作容量 备注 1 2 3 4 5 6 吸风机 排风机 磨煤机 给水泵 循环水泵 6/0.38kV变压器 240 360 380 290 570 560 1 1 1 1 1 2 240 360 380 290 570 1120 1 1 1 2 2 1 240 360 380 580 1140 260 一台为备用 一台为备用 以上合计(KW) 总计P(kw) 总计S=0.80P(KVA) 2960 6220 4980 3260 考虑扩建后可能全部同时投入

2.5.2 厂用变压器容量选择

各段厂用变压器应满足:

Sn ≥ S j s / Kt Kf

式中 Sn ——厂用变压器额定容量 ( kVA );

Kf——对应于日负荷率的允许过负荷倍数,最小可取1.04; Kt——对应于年平均温度的温度修正系数。

由上述负荷统计结果,各变压器容量选择如下,厂用主变压器选择为6300kVA,其他车间用变压器选为560kVA。

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3 短路电流计算

在发电厂和变电所的电气设计中,短路电流的计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几个方面:

(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节接线是否需要采取限制短路电流的措施等,均须进行必要的短路电流计算。

(2)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。

3.1 限制短路电流的措施

短路电流直接影响电气设备的选择和安全运行。电力系统的短路电流随系统中单机容量及总装机容量的加大而增长。在大容量发电厂和电力网中,短路电流可达很大数值,以至于使在选择发电厂和变电所的断路器以及其它配电设备时面临困难,要使配电设备能承受短路电流的冲击往往需要提高容量等级,这不仅将导致投资增加,甚至还可能因断流容量不足而选不到合乎要求的断路器。在中压和低压电网中,这一现象尤为突出。所以在发电厂和变电所的接线设计中,常需采用限制短路电流的措施,减小短路电流,以便采用价格较便宜的轻型电器及截面较小的导线。对短路电流限制的程度,则取决于限制措施的费用与技术经济上的收益程度,二者之间的比较结果。

各种限流措施,最终都可归结为增大电源至短路点的等效电抗,这些措施从设计上着手,并依靠正确的运行来实现,可归纳为以下几种:

3.1.1 选择适当的主接线形式和运行方式

由于并联支路越多,回路等效电抗越小,串联回路越多,回路等效电抗就越

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大,所以在接线中减少并联设备支路,或增加串联设备支路,可增大系统阻抗,减小短路电流,为此在主接线的设计和运行中常采用下列方法:

(1)具有大容量机组的发电厂采用单元接线,以减小发电机机端短路和母线短路电流。

(2)在降压变电所,将两台降压变压器低压侧分开运行 (3)在环行网供电网络穿越功率最小处开环运行。

但是采用电网适当的接线方式来减小短路电流的措施,除了设计时应予考虑,还受运行方式是否允许的限制。

3.1.2 在发电厂和变电所某些电路中加装限流电抗器

这种限流措施一般使用于10kV及以下电网中,目的在于使发电机回路及用户能采用轻型断路器,从而减少电气设备投资。限流电抗器是单相空心电感线圈,按中间有无抽头又分为普通电抗器和分裂电抗器(中间有抽头)两种。根据安装地点和作用不同,可称为出线电抗器和母线分段电抗器。

电抗标幺值等于通过额定电流时的压降标幺值,因此,受正常压降的限制而不能选择过大。在电抗标幺值相同情况下,电抗器额定电流越大,电抗基准值越小,因此有名电抗越小。

考虑一台发电机停运后的状况,母线分段电抗器的额定电流选为母线上最大容量发电机的额定电流的50% ~ 80%,这比出线电抗器额定电流要大得多,也就是说,母线电抗器对出线短路的限制作用较小,但是,由于母线分段电抗器装于母线分段处,此处往往是正常工作情况下功率流动最小的地方,在此设电抗器,所产生的电压的损失和功率损耗都比其他地方小,因此可取较大的标幺电抗。为解决限制短路电流和限制正常压降的矛盾,可采用分裂电抗器。

3.2 短路电流计算的一般规定

查【电力系统分析】验算导体和电器时所用短路电流一般有以下规定:

3.2.1 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

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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给予考虑。

3.2.2 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。

3.2.3 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。

3.2.4 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,则应按严重情况的进行校验。

3.2.5 短路计算点

点。

对于带电抗器的6 ~ 10kV出线与厂用分支线回路,在选择母线至母线隔离开 在正常接线方式时,通过电气设备的短路电流为最大的地点,称为短路计算

关之间的引线、陶管时,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。

在实际短路计算中,为了简化计算工作,通常采用一些简化假设,其中主要包括: (1) 负荷用额定电抗表示或略去不计;

(2) 认为系统中各元件参数恒定,在高压网络中不计元件的电阻和导纳,即各元件均用纯电抗表示,并认为系统中各发电机的电势同相位,从而避免了复数的运算;

(3) 系统除不对称故障处出现局部不对称外,其余部分是三相对称的。 事实上,采用了上述简化假设所带来的计算误差,一般仍在工程计算的允许范围之内。

3.3 短路电流计算步骤

在工程设计中,短路电流的计算通常采用实用曲线法。现将其计算步骤简述如下: (1)选择计算短路点。

(2)画等值网络(次暂态网络)图;

a. 首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻,发电机电抗用次暂态电抗X\d。

b. 选取基准容量Sb和基准电压Ub(一般取各级的平均电压)。

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c. 将各元件电抗换算为同一基准值的标幺电抗。 d. 绘出等值网络图,并将各元件电抗统一编号。

(3)化简等值网络图:为计算不同短路点的短路电流值,需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射性等值网络,并求出各个电源与短路点之间的电抗,即转移电抗Xnd。

(4)求计算电抗Xjs。

(5)由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值(运算曲线只作到Xjs = 3.5)。

(6)计算无限大容量 (Xjs ≥ 3) 的电源供给的短路电流周期分量。 (7)计算短路电流周期分量有名值和短路容量。 (8)计算短路电流冲击值。

(9)计算异步电动机供给的短路电流。 (10)绘制短路电流结果表。

3.4 短路电流计算方法

3.4.1 标幺值换算

在实际电力系统接线中,各元件的电抗表示方法不统一,基值也不一样。如

发电机电抗,厂家推出的是以发电机额定容量Sn和额定电压Un为基值的标幺电抗值X\d;变压器的电抗,厂家给出的是短路电压百分值Ud(%);而输电线路的电抗,通常是用有名值表示的。为此,短路计算的第一步是将各元件电抗换算为同一基值的标幺电抗。

3.4.2 网络的等值变换与简化

在工程计算中,常采用以下方法化简网络: (1)网络等值变换原则

等值变换的原则是在网络变换前后应使未被变化部分的状态(电压和电流分

布)保持不便。

(2)利用网络的对称性化简网络

在网络化简中,常遇到对短路点对称的网络,利用对称关系,并依照下列原

则可使网络简化:

a. 对电位相等的接点,可直接相连。 b. 等电位节点之间的电抗可短接后除去。

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