发电厂直流系统回路中 文 摘 要 根据任务书中的要求，由现有的资料，分析3/2接线线路组成，分析蓄电池组选取，蓄电池组选择，基本电池节数计算，直流操作电源的选取，断路器选取，计算依据及整定，最后完成给定的发电厂直流系统回路设计。关键词 电力系统，直流操作电源，蓄电池组，3/2接线，断路器目 录中 文 摘 要1目 录21 设计任务描述3设计的原始资料及依据：31.1 设计题目：发电厂直流系统回路41.2 设计要求41.3对设计说明书撰写内容、格式、字数的要求：41.4 设计完成后应提交成果的种类、数量、质量等方面的要求：41.5时间进度安排：51.6 主要参考资料（文献）。52 设计思路63 设计方框图74 各部分电路设计参数计算及分析84.1 直流操作电源84.2 SDJ1-84火电发电厂设计技术规程规定：94.3 蓄电池组分类：94 蓄电池个数计算：94.5 主厂房直流系统：104.6 三段保护直流断路器选择104.6.1.设计选择要求104.6.2.额定电流的计算10小 结14致 谢15参考文献16 1 设计任务描述设计的原始资料及依据： 装机容量为2*600MW，2*600MW汽轮发电机分别与240MVA强迫油循环冷却的主变压器构成发电机变压器组，接至500KV母线上。500KV母线采用3/2接线方式；厂用工作电源由发电机出口引接，厂用备用电源引自500KV母线。电气部分主要设备: （1）、一号发电机F1: QFSS-600-2 额定功率 Pe=600MW 定子额定电压Ue=20KV 定子额定电流Ie=19887A 功率因数:0.9 （2）、一号主变B1: SSP-360000/500 额定容量360MVA 额定电压( 55022.5%) KV/20kv 额定电流554/13870A （3）、主断路器QF: LW6500 额定电压500kV 额定电流3150A 额定短路开断电流50kA 近区故障开断电流45kA 额定峰值耐受电流125kA 额定短时耐受电流20kA 额定短时关合电流（峰值）125kA SF6气体压力0.6MPa 分相操作 机械寿命（分合闸次数）3000次 操动机构 预充压力18MPa 额定油压32.6MPa 操作电源DC220V 油泵电机：380V(AC) 1410转/分 1.5kW 分闸线圈电流：2.2A 分闸线圈电阻：82欧姆合闸线圈电流：1.5A 合闸线圈电阻：210欧姆分闸时间：28ms 合闸时间： 90ms （4）、起动备用变01B: SFPFZ7-31500/220 31500/20000-20000KVA (23281.5%) KV/6.3-6.3 Y0 ,d11,d11 Ud=18.5%(半穿越) 油泵电机LS60L2 功率；1.5kW 额定电流3.7A 转数： （5）、隔离开关 GW6D 额定电压500kV 最高工作电压 550kV 额定电流4000A 3秒热稳定电流50kA 动稳定电流125kA1.1 设计题目：发电厂直流系统回路1.2 设计要求 1、发电厂直流系统回路设计要求 2、发电厂直流系统回路设计 3、发电厂直流系统回路进行分析， 4、发电厂直流系统回路展开图1.3对设计说明书撰写内容、格式、字数的要求： 按学校相关文件要求执行1.4 设计完成后应提交成果的种类、数量、质量等方面的要求： 提交设计说明书及相应图纸1.5时间进度安排：顺序阶段日期计 划 完 成 内 容备注126日熟悉题目、学习规程及相关回路原理227-28日变电站直流系统回路回路329日绘制图纸及整理430日完成、提交设计成品1.6 主要参考资料（文献）。 1）发电厂及变电站的二次回路 戴宪滨 中国电力出版社 2）电力工程电气设计手册 3）电力系统二次回路设计规程 4）电力工程电气设计200例/卓乐友编著.北京：中国电力出版社，20042 设计思路 通过对课程设计的要求分析，重新复习电力工程书籍，查阅到直流系统的设计方案举例，但例子中母线接线方式与设计要求的不同（本次设计接线方式为3/2接线）。而后查阅书籍，发现根据SDJ1-84火力发电厂设计技术规程规定：单机容量为600MW的机组、每台机组设置三组蓄电池组；其中，两组蓄电池组向控制负荷供电，一组蓄电池组向直流动力负荷和直流事故照明负荷供电。正如设计要求中所提到3/2接线，满足规程要求，然后结合单母分段线路的设计方案，完成设计。3 设计方框图4 各部分电路设计参数计算及分析4.1 直流操作电源 直流操作电源分为独立和非独立操作电源两种。独立操作电源有蓄电池组和电源变换式直流电源两种。非独立电源有复式整流和硅整流电容储能直流电源两种。 （1）蓄电池组直流电源。蓄电池组是一种独立可靠的直流电源，它由多接蓄电池串、并联组成。而蓄电池依据化学反应原理，在其充电时将电能转变为化学能储存起来；放电时，又将储存的化学能转变为电能送出，是一种可以重复使用的电源设备。本次设计采用该种直流电源。 （2）电源变换式直流电源。这是一种独立式直流电源，其框图如图所示。电源变换式直流电源由可控整流装置U1、48V蓄电池组GB、逆变装置U2和可控整流装置U3组成。电源变换式直流电源框图 （3）硅整流电容储能直流电源。这是一种非独立式的直流电源装置，它由硅整流设备和储能电容器等组成。 （4）复式整流直流电源。这是一种非独立式的直流电源，适用于线路较多、继电保护较复杂的中小容量变电站。复式整流直流电源框图4.2 SDJ1-84火电发电厂设计技术规程规定： 单机容量为600MW的机组，每台机组设置三组蓄电池组；其中，两组蓄电池组向控制负荷供电，一组蓄电池组向直流动力负荷和直流事故照明负荷供电。4.3 蓄电池组分类： 按电解液不同可分为酸性蓄电池和碱性蓄电池两种。比较常用的有铅酸蓄电池和镉镍碱性蓄电池。 （1）铅酸蓄电池具有可靠性高、容量大、承受冲击负荷能力强及原材料取用方便等优点，以往采用较多。 （2）镍铬碱性蓄电池，具有放电倍率高、承受冲击能力强、结构简单、安装方便等优点、但容量小、单体电池电压低、使用电池数量增加，需要设调压装置及有爬碱等缺点，故目前很少使用。4 蓄电池个数计算： 浮充电运行时，直流母线电压为1.05Un选择个数n=1.05Un/Uf=1.05*220/2.25=102.17 选n=103个。均衡充电电压值（动力负荷）按Um1.125Un/n，求得Um1.125*220/103=2.4个。终止电压（动力负荷）按Um0.875*Un/n，求得Um0.875*220/103=1.89（V）4.5 主厂房直流系统：每台机组装设三组蓄电池组。其中，一组为220V蓄电池组，两组为110V蓄电池组。11V直流系统供控制、保护、测量及其他控制符合用电；220V直流系统供事故照明，动力负荷和UPS电源等负荷用电。4.6 三段保护直流断路器选择国内外的直流断路器多为二段保护(过载长延时保护和短路瞬时保护)，这存在以下问题：一是选择性差，尤其是大容量机组电厂和超高压变电所，直流系统复杂，多采用直流分配电屏方式，从蓄电池引出至最末级负载有34级断路器，如果在相邻两断路器后发生故障，通过的短路电流相差不多，可能发生越级跳闸，导致失去直流电源的范围扩大;二是由于短路电流与蓄电池型式和容量、连接导线和电缆及蓄电池充放电过程母线电压偏移，都使短路电流差异较大，在实际运行中断路器越级误动时有发生。北京人民电器厂研制成功G系列三段保护(过载长延时保护、短路瞬时保护和短延时短路保护)，该断路器的短延时短路保护按额定电流的不同具有5、10、50、100、150ms的短延时动作跳闸，可为供、配电回路选用不同延时的断路器，满足选择性要求。4.6.1.设计选择要求直流断路器的设计选择应满足以下要求: (1)额定电压应大于或等于直流回路最高工作电压。 (2)额定电流应满足回路最大负荷要求。 (3)短路分断能力:即额定分断电流应大于通过断路器的最大短路电流。 (4)选择性:断路器上下级之间的动作电流和时间应保持选择性要求:计算短路电流和选择断路器时还应考虑直流母线电压高于额定电压5%和蓄电池终止电压时(一般为80%额定电压)，蓄电池提供短路电流的差异。各种脱扣器选择性要求原则如下: 1)过载长卿寸.脱扣器的选择性，一般上下级的断路器的脱扣器额定电流应有24级之差(断路器的额定电流通常以长延时脱扣器的电流来表示)。2)短路特性配合包括：短路瞬时脱扣器整定电流配合：短路短延时脱扣器的短延时间配合：4.6.2.额定电流的计算 (1)直接向负载供电的直流断路器QF5的额定电流： 1)对控制、保护、信号及照明等回路断路器的额定电流I，按回路短时工作电流之和选择，即In=KcIg=Kc (Icc+Icp+Ics)式中Ig馈线回路计算电流之和； Icc控制负荷计算电流； Icp保护负荷计算电流； Ics信号负荷计算电流； Kc同时系数，取0.8，对单一负荷供电时取1。 2)向直流电动机供电断路器的额定电流I，按电动机启动条件选择，即n=KqIqdIqd=KqdIdn式中Iqd电动机启动电流； Idn电动机额定电流； Kqd电动机启动电流倍数； Kq配合系数，取0.3一0.35。 3)对断路器电磁操动机构合闸回路馈线断路器的额定电流In，按合闸电流选择，即I=KqIhq式中Ihq断路器操作机构合闸电流; Kq配合系数，取0.3。 对断路器弹簧操作机构和液压操作机构，跳、合闸电流很小，可按控制、保护、信号及照明等回路断路器的额定电流进行选择。 (2)馈线给多个负载，即图9一18中的直流分配电屏馈电回路器QF4额定电流。 1)供电给多回控制、信号、保护及照明等回路的断路器的额定工作电流In，按回路短时工作电流选择，即In=Igl+KcIgn式中Igl一连续工作负荷的计算电流之和，Igl包括控制、保护和信号负荷计算电流； Ign一短时工作负荷的计算电流之和，Ign包括控制、保护和信号负荷计算电流； Kc同时系数，取0.70.8。 2)多台直流电动机供电的断路器的额定工作电流In，按电动机的启动电流和额定电流选择，即In=Kqmax Iqdmax+KcK