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大型机械工业设计范文1
关键词 主接线；发电机组；变压器；电气设备
中图分类号TM4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）94-0056-02
火力发电是指利用煤炭和天然气等燃料燃烧之后产生的热能，来加热水，使水变成高温高压的水蒸气，从而带动发电机的转子来发电的方式。其实质就是实现能量的转换。火力发电的设计主要包括有主接线、电机及变压器、短路电流、主要电气设备和继电保护等方面。
1 主接线的设计
电气主接线是发电厂程序设计的首要环节。电气主接线图是用来表示电能输送和线路分配的电路图。它表明了发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸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。主接线的确定对电气设备布置、控制方式的选择和继电保护的拟定有很大的影响；是发电厂电气部分投资大小的决定性因素；是二次回路设计的原则和基础。电能的特点是：发电、变电、输电、用电在同一时刻完成，所以主接线的好坏，直接关系着发电厂、变电所以至整个电力系统安全、可靠、灵活、经济的运行。因此，全面分析有关影响因素，详细的技术经济比较，合理确定主接线的方案，是建设发电厂，保证电网安全可靠的关键。
2 发电机组的选择
发电机组都是由发动机、发电机和控制系统组成。火力发电厂中，发电机组将其它形式的能源转换成电能，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其它动力机械驱动，将水气的能量，燃料燃烧的热能或原子核裂变产生的化学能能量转化为机械能传给发电机，经发电机转子转动，转换为电能。发电机组的选择，对于发电厂来说至关重要。
机组选择时应考虑以下几个因素：
1）容量：我国有小型机组、中型机组和大型机组三种。设计时，要按照机组持续的最大运行负荷和电力负荷的电压等级进行选择；
2）台数：要保证安全可靠的供电，也要适应用电负荷曲线的变化。一般确定最少两台；
3）转速：生产上一般选用1000～1500转/分的机组。可以根据具体要求，做出更改；
4）电压：依据输电的距离选择电压。一般远距离输电选用高压输电，减少损耗；
5）机组的使用环境条件：选用机组时要考虑到发电的环境，如：地理环境、人文环境、气候条件、噪声影响等；
6）机械性能和电气性能。
3 主变压器的选择
电力变压器是发电厂中重要的的一次设备之一，它主要起变换电压（升压、降压）的作用。随着发电厂电压等级的提高和规模的扩大，变压层次增多，系统中变压器的总容量已达发电机容量的7～10倍。可见，电力变压器的运行是电力生产中非常重要的环节。
主变压器在电气设备中投资较大，与之相适应的配电装置投资也很大。因此，主变压器的选择对发电厂的技术性影响很大。例如，大型电厂高、中压联络变压器台数不足或者容量不足将导致电网的运行可靠性下降，反之，台数过多、容量过大将增加投资并使配电装置复杂化。可见，正确合理的选择变压器，是发电厂可靠经济运行的重要环节。
4 短路电流的计算
短路就是指不同电位导电部分之间的短接。造成短路的原因有很多，设备载流部分温度过高导致的绝缘损坏，设备绝缘受到外力损伤，鸟兽咬坏导线电缆外皮，也是导致短路的原因。短路电流比正常电流大很多，有的可达几十万安，如此大的电流会对电力系统造成很大的危害。因此，尽量消除可能引起短路的一切因素。同时，准确的计算短路电流，正确选择设备及保护元件，是防止短路、减小危害的关键。三相短路是最严重的短路形式，因此，三相短路电流是选择设备的主要依据，其计算方法也就成了设计的重点。
4.1工业设计中的计算，都以最理想最标准的状态进行假定
1）系统为理想电机；
2）正常工作时，所有电源的电动势相位角相同，三相对称运行；
3）考虑最大的短路电流；
4）不考虑短路电的电弧阻抗和变压器的励磁电流。
4.2 计算短路电流
首先要绘出计算电路图，在图上标出各元件及参数，确定短路计算点。把工厂发电及供电系统当做无限大容量系统，进行相关的短路点的三项短路电流计算，常用的方法有欧姆法和标幺制法。求得三相短路电流周期分量有效值，即三相短路电流，和三相短路冲击电流和三相短路容量。
5 电气设备的选择
发电厂承担着发电、输电、配电和用电的任务。该过程用到很多高压和低压电气设备。如断路器、隔离开关、熔断器、电流电压互感器、避雷器、电缆等。电气设备型号的选择是火力发电厂设计的主要内容之一，正确的选择电气设备，既能够使线路和电器安全稳定经济合理的运行，又能够节约资源，为后续生产的扩建做充分的准备。
对于电气设备的选择，一般有以下几点要求：
1）应满足正常运行、故障及检修情况下的工作要求。
2）考虑装置地点和工作环境。
3）应使用合理经济的设备，并考虑到扩建工程。
4）导线和设备满足要求的情况下，尽量减少种类和型号。
5）优先考虑最新技术，以适应社会生产。
6结论
火力发电是最传统最原始的发电形式，它技术成熟，应用广泛。一直以来，在国家的发电行业占据着主要的地位。本文对火力发电厂的工作原理、设计思路和设备选择进行了简要的分析，以供发电行业工作人员交流探讨，希望有所帮助。
参考文献
