火力發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計及其電氣主設(shè)備的選擇26頁

1、此為aust 電氣10的設(shè)計目 錄摘要2第一章 設(shè)計任務(wù)書31.1 設(shè)計任務(wù)31.2 原始資料3第二章 電氣主接線圖42.1 對原始資料的分析42.2 方案擬定的依據(jù)42.2.1 電氣主接線設(shè)計的基本要求42.2.2 電氣主接線的設(shè)計程序52.3 主接線方案的擬定52.4 主接線圖7第三章 短路點的計算83.1 短路計算的一般規(guī)則83.2 短路電流的計算8第四章 電氣設(shè)備選擇114.1 電氣設(shè)備選擇的規(guī)則114.2 電氣選擇的技術(shù)條件114.2.1 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備114.2.2 按短路狀態(tài)校驗134.3 電氣設(shè)備的選擇154.3.1 變壓器選擇154.3.2 斷路器的選擇184.3

2、.3 隔離開關(guān)的選擇214.3.4 電流互感器的選擇22第5章 設(shè)計體會及今后改進意見25參考文獻26摘要火力發(fā)電廠是電氣系統(tǒng)的重要組成部分，也直接影響著整個系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行。電氣主接線是發(fā)電廠、變電站電氣設(shè)計的主要部分，它表明了發(fā)電機、變壓器、線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù)量、連接方式及可能的運行方式，從而完成發(fā)電、變電、輸配電的任務(wù)，它的設(shè)計，直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇和電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。本次設(shè)計為裝機4臺，分別為供熱式機組2*50MW，凝氣式機組2*300MW火電廠電氣一次部分設(shè)計，通過對該火力發(fā)電廠的電力系統(tǒng)及負(fù)荷情況考慮，并對原始資料的分析擬定電氣主接線方案，然

3、后再進行短路電流的計算和主要電氣設(shè)備的選擇，從而完成了火力發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計。設(shè)計過程中，綜合考慮了可靠性、靈活性、經(jīng)濟性和可發(fā)展性等多方面內(nèi)容，在確?？煽啃缘厍疤嵯铝幗?jīng)濟性。設(shè)計說明書中所采用的術(shù)語、符號也都完全遵循了現(xiàn)行電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的術(shù)語和符號。關(guān)鍵詞：電氣主接線、斷路器、電流互感器、電壓互感器、短路第一章 設(shè)計任務(wù)書1.1 設(shè)計任務(wù)完成火力發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計及其電氣主設(shè)備的選擇；包括變壓器、斷路器、電流互感器。1.2 原始資料 火力發(fā)電廠的原始資料： 裝機4臺，分別為供熱式機組2*50MW ()，凝氣式機組2*300MW()，廠用電率6%,機組年利用小時。電力負(fù)荷及與電

4、力系統(tǒng)連接情況資料如下：1、10.5kV電壓級最大負(fù)荷20MW，最小負(fù)荷15MW， 電纜饋線6回；2、220kV電壓級最大負(fù)荷250MW，最小負(fù)荷200MW，架空線6回;系統(tǒng)歸算到本電廠220kV母線上的電抗標(biāo)幺值（基準(zhǔn)容量為100MVA）3、110kV電壓級與容量為3500MW的電力系統(tǒng)連接，架空線6回,系統(tǒng)歸算到本電廠1100kV母線上的電抗標(biāo)幺值(基準(zhǔn)容量為100MVA)電氣主接線形式：220kV采用雙母帶旁路母線接線，110kV采用雙母帶旁路母線接線。電氣設(shè)備的選擇：公共部分：變壓器分組部分：110kV旁路斷路器，隔離開關(guān)，電流互感器第二章 電氣主接線圖2.1 對原始資料的分析設(shè)計電廠

5、為大、中型火電廠，其容量為2*50+2*300=700MW，占電力系統(tǒng)總?cè)萘?00/(3500+700)*100%=16.7%，超過了電力系統(tǒng)的檢修備用容量 8%15%和事故備用容量10%的限額，說明該廠在未來電力系統(tǒng)中的作用和地位至關(guān)重要，且年利用小時數(shù)為6500h，遠遠大于電力系統(tǒng)發(fā)電機組的平均最大負(fù)荷利用小時數(shù)(如2006年我國電力系統(tǒng)發(fā)電機組年最大負(fù)荷利用小時數(shù)為5221h)。該廠為火電廠，在電力系統(tǒng)中將主要承擔(dān)基荷，從而該廠主接線設(shè)計務(wù)必著重考慮其可靠性。從負(fù)荷特點及電壓等級可知，10.5kV電壓上的地方負(fù)荷容量不大，共有6回電纜饋線，與50MW發(fā)電機的機端電壓相等，采用直饋線為宜，

6、300MW發(fā)電機的機端電壓為15.75kV，擬采用單元接線形式，不設(shè)發(fā)電機出口斷路器，有利于節(jié)省投資及簡化配電裝置布置；220kV電壓級回路出現(xiàn)回路數(shù)為6回，為保證檢修出現(xiàn)斷路器不致對該回路停電，擬采取雙母線帶旁路母線接線形式為宜；110kV與系統(tǒng)有6回饋線，呈強練習(xí)形式并送出本廠最大可能的電力為700-15-200-700*6%=443MW ，可見，該廠110kV級的接線對可靠性要求應(yīng)當(dāng)很高。2.2 方案擬定的依據(jù)電氣主接線又稱為電氣一次接線，它是將電氣設(shè)備以規(guī)定的圖形和文字符號，按電能生產(chǎn)、傳輸、分配順序及相關(guān)要求繪制的單相接線圖。對電氣主接線的基本要求，概括的說應(yīng)該包括可靠性、靈活性和經(jīng)

7、濟性三方面。2.2.1 電氣主接線設(shè)計的基本要求1、可靠性安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接最基本的要求。電氣主接線的可靠性不是絕對的。同樣形式的主接線對某些發(fā)電廠和變電站來說是可靠的，而對另外一些發(fā)電廠和變電站則不一定能滿足可靠性要求。所以，在分析電氣主接線可靠性時，要考慮發(fā)電廠和變電站在系統(tǒng)中的地位和作用、用戶的負(fù)荷性質(zhì)和類型、設(shè)備制造水平及運行經(jīng)驗等諸多因素。發(fā)電廠或變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用。負(fù)荷的性質(zhì)和類型。設(shè)備的制造水平。長期運行實踐經(jīng)驗。2、靈活性電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性包括以下幾個方面：操作的方便性、調(diào)度的方便性

8、、擴建的方便性。3、經(jīng)濟性在設(shè)計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。經(jīng)濟性主要從一下幾方面考慮：節(jié)約一次投資、占地面積少、電能消耗少。2.2.2 電氣主接線的設(shè)計程序電氣主接線設(shè)計在各階段中隨著要求、任務(wù)的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設(shè)計原則、方法和步驟基本相同。其設(shè)計步驟及內(nèi)容如下。1、對原始資料分析工程情況，包括發(fā)電機類型（凝氣式火電廠、熱電廠、或者堤壩式、引水式、混合式水電廠等），設(shè)計規(guī)定容量（近期、遠景），單機容量及臺數(shù)，最大負(fù)荷利用小時數(shù)及可能的運行方式等。2、電力系統(tǒng)情況，包括電氣系統(tǒng)近期及遠景發(fā)展規(guī)劃（510年），發(fā)電廠或變電站在電力系統(tǒng)的地位及作用等。3、負(fù)

9、荷情況，包括負(fù)荷的性質(zhì)和地理位置、輸電電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。4、包括當(dāng)?shù)氐臍鉁亍穸?、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)海拔高度及地震等因素。2.3 主接線方案的擬定根據(jù)對原始資料的分析，先將各電壓級可能采用的較佳方案列出，進而以優(yōu)化組合方式組成最佳可比方案。1、10kV電壓級鑒于出現(xiàn)回路多，且發(fā)電機單機容量為50MW，遠大于有關(guān)設(shè)計規(guī)程對選用單母線分段接線每段上不宜超過12MW的規(guī)定，應(yīng)確定為雙母線接線形式，2臺50MW機組分別接在兩段母線上，剩余功率通過主變壓器送往高一級電壓220kV。由于兩臺50MW機組均介于10kV母線上，有較大的短路電流，為選擇輕型電器，應(yīng)在分段處加裝母線電抗

10、器，各條電纜饋線上裝設(shè)出線電抗器，考慮到50MW機組為供熱式機組，通常“以熱定電”，機組年最大負(fù)荷小時數(shù)較低，同時由于10kV電壓最大負(fù)荷20MW，遠小于2*50Mw發(fā)電機裝機容量，即使在發(fā)電機檢修或升壓變壓器檢修的情況下，也可保證該電壓等級負(fù)荷要求，因而10kV電壓級與220kV電壓之間按弱聯(lián)系考慮，只設(shè)1臺主變壓器。2、220kV電壓級出線回路數(shù)大于4回，為使其出線斷器檢修時不停電，應(yīng)采用單母線分段帶旁路接線或雙母線帶旁路接線，以保證其供電的可靠性和靈活性。其盡顯僅從10kV送來剩余容量2*50-(100*6%)+20=74MW，不能滿足220kV最大負(fù)荷250MW的要求。為此，擬以1臺3

11、00MW機組按發(fā)電機變壓器單元接線形式接至220kV母線上，其剩余容量或機組檢修時不足容量由聯(lián)絡(luò)變壓器與110kV接線相連，相互交換功率。3、110kV電壓級110kV負(fù)荷容量大，其主接線是本廠向系統(tǒng)輸送功率的主要接線方式，為保證可靠性，可能有多種接線形式，經(jīng)定性分析篩選后，可選用的方案為雙母線帶旁路接線和一臺半斷路器接線，通過聯(lián)絡(luò)變壓器與220kV連接，并通過一臺三繞組變壓器聯(lián)系220kV及10kV電壓，以提高可靠性，一臺300MW機組與變壓器組成單元接線，直接將功率送往500kV電力系統(tǒng)。根據(jù)以上分析、篩選、組合，可保留兩種可能接線方案；方案為500kV側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線，200k

12、V側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線，示意圖略；方案為220kV側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線，110kV采用雙母線帶旁路母線接線。方案圖如圖2-1所示。4、方案的經(jīng)濟比較采用最小費用法對擬定的兩方案進行經(jīng)濟比較，兩方案中的相同部分不參與比較計算，只對相異部分進行計算。計算內(nèi)容包括一次投資，年運行費。若如圖所示方案參與比較部分的設(shè)備這算到施工年限的總投資為6954.7萬元，年運行費用為1016.29萬元，火電廠使用年限按n=25年，電力行業(yè)預(yù)期投資回報率i=0.1，則方案的年費用為=6954.7+1016.29=1781.3（萬元）同理，在計算出第方案的這算年總投資及年運行費用之后，可得到方案的年費用

13、。通常，經(jīng)過經(jīng)濟比較計算，求得年費用AC最小方案者，即為經(jīng)濟上的最優(yōu)方案；然而，主接線最終方案的確定還必須從可靠性、靈活性等多方面綜合評估，包括大型電廠、變電站對主接線可靠性若干指標(biāo)的定量計算，最后確定最終方案。2.4 主接線圖圖2-1火力發(fā)電廠主接線圖第三章 短路點的計算3.1 短路計算的一般規(guī)則 為使所選電氣設(shè)備具有足夠的可靠性、經(jīng)濟性和合理性，并在一定時期內(nèi)是因電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作驗算用的短路電流應(yīng)按下列條件確定。（1）容量和接線。按工程設(shè)計最終容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠景發(fā)展規(guī)劃（一般以工程建成后510年）；其接線應(yīng)采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，但不考慮在切換過程中可能短時

14、并列的接線方式（如切換常用變壓器時的并列）。（2）短路種類。一般按三相短路驗算，若其他種類短路較三相短路嚴(yán)重時，則按最嚴(yán)重時的情況驗算。（3）計算短路點。在計算電路圖中，同電位的各短路點的短路電流值均相等，但通過各支路的短路電流將隨著短路點的不同位置而不同。在校驗電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時，必須確定出電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體處于最嚴(yán)重情況的短路點，使通過的短路電流校驗值為最大。例如： 兩側(cè)均有電源的斷路器，如發(fā)電廠與系統(tǒng)相聯(lián)系的出線斷路器和發(fā)電機、變壓器回路的斷路器，應(yīng)比較斷路器前后短路時通過斷路器的電流值，擇其大者威短路計算點。母聯(lián)斷路器應(yīng)考慮當(dāng)采用母聯(lián)斷路器想備用母線充電時，備用母線故障，流過該備用母

15、線的全部短路電流。帶電抗器的出線回路由于干式電抗器工作可靠性高，且斷路器與電抗器間的連線很短，故障幾率小一般可選電抗器后為計算短路點，這樣出線可選用輕型斷路器，以節(jié)約投資。3.2 短路電流的計算根據(jù)分組部分要求，在選擇旁路斷路器時，考慮的最嚴(yán)重的情況，也就是旁母接地時的情況。對于圖3-1主接線簡化圖1中的短路點K1、K2而言，K2點的短路電流值為，因此，我們只需要考慮并計算K1點處的短路電流即可。圖3-1主接線簡化圖1根據(jù)戴維寧定理可以做如下電路圖的簡化:圖3-2主接線簡化圖2圖3-3主接線簡化圖3圖3-4主接線簡化圖4圖3-5主接線簡化圖5根據(jù)圖3-5主接線簡化圖5中的相關(guān)數(shù)據(jù)可做如下計算：

16、 又因為K2點的短路電流值為，所以，所以選擇作為短路點，（即下文選擇斷路器以及隔離開關(guān)中的）。第四章 電氣設(shè)備選擇4.1 電氣設(shè)備選擇的規(guī)則盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗穩(wěn)定和動穩(wěn)定。4.2 電氣選擇的技術(shù)條件4.2.1 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備1、額定電壓電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，有時會高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設(shè)備允許的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓。通常，規(guī)定一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的

17、1.11.5倍，而電網(wǎng)運行電壓的波動范圍，一般不超過電網(wǎng)額定電壓的1.15倍。因此，在選擇電氣設(shè)備時，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即2、額定電流電氣設(shè)備的額定電流是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長期允許電流。應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流，即由于發(fā)電機、調(diào)相機和變壓器在電壓降低5%時，輸出功率可保持不變，故其相應(yīng)回路的應(yīng)為發(fā)電機、調(diào)相機或變壓器的額定電流的1.05倍；若變壓器有過負(fù)荷運行可能時，應(yīng)按過負(fù)荷確定（1.32倍變壓器額定電流）；母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的；母線分段電抗器的應(yīng)為母線上最大一臺發(fā)電機跳閘

18、時，保證該段母線負(fù)荷所需的電流，或最大一臺發(fā)電機額定電流的50%80%；出現(xiàn)回路的除考慮正常負(fù)荷電流外，還應(yīng)考慮事故時由其他回路轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷。3、環(huán)境條件對設(shè)備選擇的影響當(dāng)電氣設(shè)備安裝地點的環(huán)境（尤其注意小環(huán)境）條件如溫度、風(fēng)速、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電氣設(shè)備使用條件時，應(yīng)采取措施。通常非高原型的電氣設(shè)備是喲很難過環(huán)境的海拔高度不超過1000m，當(dāng)?shù)貐^(qū)海拔超過制造廠家規(guī)定值時，由于大氣壓力、空氣密度和濕度相應(yīng)的減少，使空氣間隙喝外絕緣的放電特性下降。一般當(dāng)海拔在10003500范圍內(nèi)，若海拔比廠家規(guī)定值每升高100m，則電氣設(shè)備允許最高工作電壓要下降1%。當(dāng)

19、最高工作電壓不能滿足要求時，應(yīng)采用高原型電氣設(shè)備，或采用外絕緣高一電壓等級的廠品。對于110kV及以下電氣設(shè)備，由于外絕緣裕度較大，可在海拔2000m以下使用。電氣設(shè)備的額定電流是指在基準(zhǔn)環(huán)境溫度下，能允許長期通過的最大工作電流。此時電氣設(shè)備的長期發(fā)熱溫升不超過其允許溫度。而在實際運行中，周圍環(huán)境溫度直接影響電氣設(shè)備的發(fā)熱溫度，所以電氣設(shè)備的額定電流必須經(jīng)過溫度修正。我國聲場的電氣設(shè)備一般使用的額定環(huán)境溫度=40，如周圍環(huán)境溫度高于40但不大于60時，其允許電流一般可按每增高1，額定電流減少1.8%進行修正；當(dāng)環(huán)境溫度低于+40時，環(huán)境溫度每降低1，額定電流可增加0.5%，但其最大電路不得超過

20、額定電流的20%。在工程設(shè)計時正確選擇環(huán)境最高溫度，對電氣設(shè)備的運行的安全性和經(jīng)濟性至關(guān)重要。選擇導(dǎo)體及電氣設(shè)備的環(huán)境最高溫度宜采用表4-1所列數(shù)據(jù)。表4-1 選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備的環(huán)境最高溫度裸導(dǎo)體屋外安裝最熱月平均最高溫度（最熱月每日最高溫度的月平均值；取多年平均值）屋內(nèi)安裝該處通風(fēng)設(shè)計溫度。當(dāng)無資料時，取最熱月平均最高溫度加5電氣設(shè)備屋外安裝年最高溫度（一年中所測量的最高溫度的多年平均值）屋內(nèi)電抗器該處通風(fēng)設(shè)計最高排風(fēng)溫度屋內(nèi)其他該處通風(fēng)設(shè)計溫度。當(dāng)無資料時，取最熱月平均最高溫度加5此外，還應(yīng)按電氣設(shè)備的裝置地點、使用條件、檢修、運行和環(huán)境保護（電磁干擾、噪聲）等要求，對電氣設(shè)備進行種類（

21、屋內(nèi)或屋外）和型式（防污、防爆、濕熱等）的選擇。4.2.2 按短路狀態(tài)校驗1、短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電氣設(shè)備時，電氣設(shè)備各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為式中：為短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；、t分別為電氣設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間。2、電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流機械效應(yīng)的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為或式中：、分別為短路沖擊電流幅值及其有效值；、分別為電氣設(shè)備允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。同時，應(yīng)按電氣設(shè)備在特定的工程安裝使用天劍，對電氣設(shè)備的機械負(fù)荷能力進行校驗，即電氣設(shè)備的端子允許荷載應(yīng)大于設(shè)備引線在短路時的最大電動力。下列幾種情

22、況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定。（1）用熔斷器保護的電氣設(shè)備，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不驗算熱穩(wěn)定。（2）采用有限流的熔斷器保護的設(shè)備可不校驗動穩(wěn)定。（3）裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電氣設(shè)備可不驗算動、熱穩(wěn)定。3、短路計算時間（1）熱穩(wěn)定短路計算時間。該時間用于校驗電氣設(shè)備在短路狀態(tài)下的熱穩(wěn)定，其值為繼電保護動作時間和相應(yīng)斷路器的全開端時間之和，即 繼電保護動作時間按我國電氣設(shè)計有關(guān)規(guī)定：驗算電氣設(shè)備時宜采用后備保護動作時間；驗算裸導(dǎo)體宜采用主保護動作時間，如主保護有死區(qū)時，則采用能對該死區(qū)起作用的后備保護動作時間，并采用相應(yīng)處的短路電流值；驗算電纜時，對電動機等直饋線應(yīng)取主保護動作時間，

23、其余值按后備保護動作時間。 斷路器全開斷時間是指給斷路器的分閘脈沖傳送到斷路器操動機構(gòu)的跳閘線圈時起，到各相觸頭分離后電弧完全熄滅為止的時間段。顯然，包括兩部分，即式中：為斷路器固有分閘時間，它是由斷路器接到分閘命令（分閘電路接通）起，到滅弧觸頭剛分離的一段時間，此值可在相應(yīng)手冊中查出；為斷路器開斷時電弧持續(xù)時間，它是指由第一個滅弧觸頭分離瞬間起，到最后一極電弧熄滅為止的一段時間，少由斷路器為0.04s0.06s，和壓縮空氣斷路器約為0.02s0.04s，真空斷路器約為0.015s。 通常，用全開斷時間來衡量高壓斷路器分閘速度的快慢，分為高、中、低速三類。在采用無延時保護時，短路計算時間可取表

24、4-2所示的數(shù)據(jù)。表中已經(jīng)計入了繼保裝置啟動及執(zhí)行機構(gòu)動作時間。若繼電保護裝置有延時整定時，則按表中數(shù)據(jù)加上相應(yīng)的繼電保護整定時間。（2）短路開斷計算時間。斷路器不僅在電路中作為操作開關(guān)，而且在短路時要作為保護電器，能迅速可靠地切斷短路電流。為此，斷路器應(yīng)能在動靜觸頭剛分離時刻，可靠開斷短路電流，該短路開斷計算時間應(yīng)為主保護時間和斷路器固有分閘時間之和，即 對于無延時保護，為保護啟動和執(zhí)行機構(gòu)時間之和，傳統(tǒng)的電磁式保護裝置一般為0.050.06s,微機保護裝置一般為0.0160.03s。表4-2 無延時保護時校驗熱穩(wěn)定的短路計算時間斷路器開斷速度斷路器全開斷時間（s）短路計算時間（s）高速斷路

25、器0.080.1中速斷路器0.15低速斷路器0.120.24.3 電氣設(shè)備的選擇4.3.1 變壓器選擇1、單元接線的主變壓器容量的確定原則單元接線時主變壓器應(yīng)按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負(fù)荷后，留有10%的裕度來確定。采用擴大單元接線時，應(yīng)盡可能采用分裂繞組變壓器，其容量亦應(yīng)按單元接線的計算原則算出的兩臺機容量之和來確定。2、連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡(luò)變壓器的確定原則聯(lián)絡(luò)變壓器容量應(yīng)能滿足兩種電壓網(wǎng)絡(luò)在各種運行方式下，網(wǎng)絡(luò)間的有功功率和無功功率交換，一般不應(yīng)小于接在兩種電壓母線上最大一臺機組的容量，以保證最大一臺機組故障或檢修時，通過聯(lián)絡(luò)變壓器來滿足本側(cè)負(fù)荷的要求。3、變壓器臺數(shù)的確定原

26、則發(fā)電廠或變電所主變壓器的臺數(shù)與電壓等級、接線形式、傳輸容量以及和系統(tǒng)的聯(lián)系有密切關(guān)系。通常與系統(tǒng)具有強聯(lián)系的大、中型發(fā)電廠和重要變電所，在一種電壓等級下，主變壓器應(yīng)不少于2臺；而對弱聯(lián)系的中、小型發(fā)電廠和低壓側(cè)電壓為6-10KV的變電所或與系統(tǒng)只是備用性質(zhì)時，可只裝一臺主變壓器；對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，可設(shè)3臺主變壓器。4、主變壓器型式的確定原則選擇主變壓器型式時，應(yīng)從相數(shù)、繞組數(shù)、繞組接線組別、冷卻方式、調(diào)壓方式等方面考慮，通常只考慮相數(shù)和繞組數(shù)以及繞組接線組別。在330KV及以下電力系統(tǒng)，一般都應(yīng)選用三相變壓器。對于大型三相變壓器，當(dāng)受到制造條件和運輸條件的限制時，

27、則宜選用兩臺小容量的三相變壓器來取代一臺大容量三相變壓器，或者選用單相變壓器。一般當(dāng)最大機組容量為125MW及以下的發(fā)電廠多采用三繞組變壓器，對于最大機組容量為200MW及以上的發(fā)電廠，通常采用雙繞組變壓器加聯(lián)絡(luò)變壓器，當(dāng)采用擴大單元接線時，應(yīng)優(yōu)先選用低壓分裂繞組變壓器，這樣可以大大限制短路電流。5、當(dāng)300MW發(fā)電機相連并接在220kV母線的變壓器其容量應(yīng)為300MW，變比為15.75/220，選擇型號為3Fp7-3000/220的變壓器。參數(shù)如下：（取100MV）。均歸算至表幺值體系下（下同） 因此變壓器聯(lián)結(jié)組號為Yn，d11。6、與300MW發(fā)電機相連并接在110kV母線的變壓器選擇兩個

28、型號為SFP8-150000/110的變壓器，兩個變壓器并列。參數(shù)如下：因此變壓器的聯(lián)結(jié)組號為Yn，d11。7、兩母線之間變壓器（220110 kV之間）容量初選：（300*94%-）+（100*94%-）=121.956MW，故選容量為120MW的變壓器。選擇型號為SFP7-120000/220的變壓器。參數(shù)如下：因此變壓器的聯(lián)結(jié)組號為Yn，d11。8、三繞組變壓器的選擇容量選擇：根據(jù)聯(lián)絡(luò)變壓器容量一般不小于接在兩種電壓母線山的最大一臺機組容量，聯(lián)絡(luò)變壓器容量初選：300MW，選擇型號為QSFPS-300000/220的變壓器。參數(shù)如下：，9、所選變壓器的相關(guān)參數(shù)如表4-3所示。表4-3 所

29、選變壓器的相關(guān)參數(shù)變壓器型號電阻電抗電導(dǎo)電納3Fp7-3000/220型0.0830.046670.690.018SFP8-150000/110型0.05610.04330.2370.021SFP7-120000/220型0.13610.11670.15120.00964.3.2 斷路器的選擇1、斷路器種類和型式的選擇 按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)可分為油斷路器（多油、少油）、壓縮空氣斷路器、斷路器、真空斷路器等。2、額定電壓和電流的選擇高壓斷路器的額定電壓和電流選擇需滿足，式中：、分別為斷路器和電網(wǎng)的額定電壓（kV）；、分別為斷路器的額定電流和電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流（A）。3、開斷電流選擇 高壓斷路

30、器的額定開斷電流是指在額定電壓下能保證正常開斷的最大短路電流，它是表征高壓斷路器開斷能力的重要參數(shù)。高壓斷路器在低于額定電壓下，開斷電流可以提高，但由于滅弧裝置接卸強度的限制，故開斷電流仍有一極限值，該極限值成為極限開斷電流，即高壓斷路器開斷電流不能超過極限開斷電流。額定開斷電流應(yīng)包括看短路電流周期分量和非周期分量，而高壓斷路器的是以周期分量有效值表示，并計入了20%的非周期風(fēng)量。一般中小型發(fā)電廠和變電站采用中、慢速斷路器，開斷時間較長（），短路電流非周期分量衰減較多，可不急非周期分量影響，采用起始次暫態(tài)電流校驗，即在中大型發(fā)電廠（125MW及以上機組）和樞紐變電站使用快速保護和高速斷路器，其

31、開斷時間小于0.1s，當(dāng)在電源附近短路時，短路電流的分周期分量可能超過周期分量的20%，需要用短路開斷時間對應(yīng)的短路全電流進行校驗，即式中：為開斷瞬間短路電流周期分量有效值，當(dāng)開斷時間小于0.1s時，； 為非周期分量衰減時間常數(shù)， ，其中的、分別為電源至短路點的等效總電抗和總電阻。當(dāng)非周期分量所占實際比值大于20%時，超過了斷路器型式試驗的條件，因此還應(yīng)向制造部門要求補充試驗數(shù)據(jù)。4、短路關(guān)合電流的選擇在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過程中，動、靜觸頭間在未接觸時即有巨大的短路電流通過，更容易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動力的損壞；且斷路器子關(guān)合短路電流時，不可避免地在接通后又

32、自動跳閘，此時還要求能夠切斷短路電流，因此，額定關(guān)合電流時短路器的重要參數(shù)之一。為了保證斷路器子關(guān)合短路時的安全，短路器的額定短路關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值，即5、短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗校驗式為，6、發(fā)電機斷路器的特殊要求發(fā)電機斷路器與一般的輸配電高壓短路器相比，由于在電網(wǎng)中處的特殊位置及開斷保護的對象的特殊性，因而在許多方面有著特殊要求。對發(fā)電機斷路器的要求可概括分為三個方面。（1）額定值方面的要求。發(fā)電機斷路器要求承載的額定電流特別高，而且開斷的短路電流特別大，這都遠超出相同電壓等級的輸配電斷路器。（2）開斷性能方面的要求。發(fā)電機短路器應(yīng)具有開斷非對稱短路電流的能力，其直流分量衰減

33、時間按可達133ms，還應(yīng)具有關(guān)合額定短路電路的能力，該電流峰值為額定短路開斷留有有效值的2.74倍，以及要具有開斷失步電流等能力等。（3）固有恢復(fù)電壓方面的要求。因為發(fā)電機的瞬態(tài)恢復(fù)電壓是由發(fā)電機和升壓變壓器參數(shù)決定的，而不是由系統(tǒng)決定的，所以其瞬態(tài)恢復(fù)電壓上升率取決于發(fā)電機和變壓器的容量等級，等級越高，瞬態(tài)恢復(fù)電壓上升得越快。由此可見，發(fā)電機斷路器與相同電壓等級的輸配電斷路器相比應(yīng)滿足許多高的要求，有的甚至是“苛刻”的要求。因此，對發(fā)電機斷路器除了應(yīng)滿足現(xiàn)有的開關(guān)制造標(biāo)準(zhǔn)，還制定了發(fā)電機斷路器的通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在選用發(fā)電機斷路器時，特別是大型機組應(yīng)對上述特殊要求給予充分重視，選用專用的發(fā)電機

34、斷路器；對小型機組可采用真空斷路器；對于125MW及以上的中大型機組為使廠房無油化，少油式斷路器已不采用，主要采用斷路器、壓縮空氣斷路器。7、旁路斷路器的選擇計算部分由圖3-1主接線簡化圖1可得知：因此， 。根據(jù)電工手冊附錄相關(guān)參數(shù)，可令主保護時間，后備保護時間。對于100kV的線路而言，其母線電壓，查閱電工手冊，根據(jù)參數(shù)可選Lwj-110型戶外斷路器，其固有分閘時間和燃弧時間均為0.03s，即、。短路熱穩(wěn)定計算時間為再由圖3-1主接線簡化圖1可算出，各發(fā)電廠對短路點的轉(zhuǎn)移電抗為。相應(yīng)的計算電抗為。查電工手冊附圖-2的運算曲線可得，歸算至短路點處得電壓級各等值電源的額定電流為：則，由于，不計非

35、周期熱效應(yīng)，短路電流的熱效應(yīng)等于同周期分量熱效應(yīng)，即短路開斷時間為，故用校驗。沖擊電流為表4-4列出斷路器的有關(guān)參數(shù)，并與計算數(shù)據(jù)進行比較。由表4-4可見，所選Lwj-110型戶外斷路器合格。表4-4 斷路器選擇結(jié)果表計算數(shù)據(jù)Lwj-110型戶外斷路器 110kV 110kV 2556A 3156A 35.22kA 46.5kA 89.66kA 100kA 3925.45 89.66kA 100kA4.3.3 隔離開關(guān)的選擇 隔離開關(guān)也是發(fā)電廠和變電站中廠用的開關(guān)電氣設(shè)備，一般配有電動及手動操動機構(gòu)，單相或三相操作，它需與斷路器配套使用。但隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負(fù)荷電流和短路電

36、流。隔離開關(guān)的工作特點是在有電壓、無負(fù)荷電流情況下分、合線路、其主要功能為以下3點。（1）隔離電壓。在檢修電氣設(shè)備時，用隔離開關(guān)將被檢修的設(shè)備與電源電壓隔以確保檢修的安全。（2）倒閘操作。投入備用母線或旁路母線以及改變運行方式時，廠用隔離開關(guān)配合斷路器，協(xié)同操作完成。（3）分、合小電流。因隔離開關(guān)具有一定的分、合小電感電流和電容電流的能力，故一般可用來進行以下操作：分、合避雷器、電壓互感器和空載母線；分、合歷次電流不超過2A的空載變壓器；關(guān)合電容電流不超過5A的空載線路。隔離開關(guān)與斷路器相比，在額定電壓，電流的選擇及短路動、熱穩(wěn)定校驗的項目相同。但由于隔離開關(guān)不用來接通和切除短路電路，故無需進

37、行開端電流和短路關(guān)合電流的校驗。 隔離開關(guān)的形式較多，按安裝地點不同可分為屋內(nèi)式和屋外式，按絕緣支柱數(shù)目又可分為單柱式、雙柱式和三注式，此外還有V形隔離開關(guān)。它對配電裝置的布置和占地面積有很大的影響，選型時應(yīng)根據(jù)配電裝置特點和使用要求以及技術(shù)經(jīng)濟條件來確定。結(jié)合斷路器的選擇部分第七部分旁路斷路器的選擇計算部分中的相關(guān)數(shù)據(jù)，可得列出表4-5。表4-5 列出隔離開關(guān)的有關(guān)參數(shù)，并與計算數(shù)據(jù)進行比較。由表4-5可見，所選Gw4-110型隔離開關(guān)合格。表4-5 隔離開關(guān)選擇結(jié)果表計算數(shù)據(jù)Gw4-110型隔離開關(guān) 110kV 110kV 2556A 3156A 35.22kA 89.66kA 3925.

38、45 89.66kA 100kA4.3.4 電流互感器的選擇1、電流互感器的功能及作用電流互感器作為一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)元件，起著將一次系統(tǒng)的大電流變換成二次系統(tǒng)的小電流，用以分別向測量儀表、繼電器的電流線圈供電，正確反映電氣設(shè)備的正常運行參數(shù)和故障情況，使測量儀表和繼電器等二次側(cè)的設(shè)備與一次側(cè)高壓設(shè)備在電氣方面隔離，以保證工作人員的安全。同時，使二次側(cè)設(shè)備實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，結(jié)構(gòu)輕巧，價格便宜，便于屏內(nèi)安裝，便于采用低壓小截面控制電纜，實現(xiàn)遠距離測量和控制。當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，能夠保護測量儀表和繼電器等二次設(shè)備免受大電流的損害。電流互感器屬特殊變壓器，一次線圈的大電流變成二次的標(biāo)準(zhǔn)

39、電流，通常為5A。在實際運行中的電流互感器嚴(yán)禁開路同時二次的一點必須可靠接地。2、電流互感器的選擇依據(jù)電流互感器選擇的具體技術(shù)條件如下：一次回路額定電壓和電流的選擇。一次回路額定電壓和電流應(yīng)滿足，測量用電流互感器的一次額定電流不應(yīng)低于回路正常最大負(fù)荷電流，且應(yīng)盡可能比電路中的正常工作電流大1/3左右，以保證測量儀表在正常運行時，指示在刻度標(biāo)尺的3/4最佳位置，并且過負(fù)荷時能有適當(dāng)指示。準(zhǔn)確級和額定容量的選擇為了保證測量儀表的準(zhǔn)確度，互感器的準(zhǔn)確級不得低于所供測量儀表的準(zhǔn)確級。對測量精確度要求較高的大容量發(fā)電機和變壓器、系統(tǒng)干線、發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電量、電網(wǎng)或供電企業(yè)、之間的電量交換的關(guān)口計量點，適宜

40、用0.2級；裝于重要回路（如中小型發(fā)電機和變壓器、調(diào)相機、廠用饋線、有收費電能計量的出線等）中的互感器，準(zhǔn)確級應(yīng)采用0.20.5級；對供運行監(jiān)視、100MW及以下發(fā)電機組的廠用電、較小用電負(fù)荷以及供電企業(yè)內(nèi)部考核經(jīng)濟指標(biāo)分析的電能表和控制盤上儀表，其電流互感器應(yīng)為0.51級。電流互感器的額定容量是指電流互感器在額定二次電流和額定二次阻抗下運行時，二次繞組輸出的容量。由于電流互感器的額定二次電流為標(biāo)么值，為了便于計算，廠家常提供電流互感器的值。因電流互感器的誤差和二次負(fù)荷有關(guān)，故同一臺電流互感器使用在不同準(zhǔn)確級時，會有不同的額定容量。熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗只對本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進行熱穩(wěn)

41、定校驗。電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過的熱穩(wěn)定電流或一次額定電流的倍數(shù)來表示，熱穩(wěn)定校驗式為或動穩(wěn)定校驗包括由同一相的電流相互作用產(chǎn)生的內(nèi)部電動力校驗，以及不同相的電流相互作用產(chǎn)生的外部電動力校驗。顯然，多匝式一次繞組主要經(jīng)受內(nèi)部電動力；單匝式一次繞組不存在內(nèi)部電動力，則電動力穩(wěn)定性為外部電動力決定。內(nèi)部動穩(wěn)定校驗式為或式中：、分別為電流互感器的動穩(wěn)定電流及動穩(wěn)定電流倍數(shù)，由制造廠提供。外部動穩(wěn)定校驗式為式中：為作用于電流互感器瓷帽端部的允許力，由制造廠提供；為電流互感器出線端至最近一個母線支柱絕緣子之間的跨距；a為相間距離；0.5為系數(shù)，表示互感器瓷套端部承受該跨上電動力的一半。此外，選擇母線型電流互感器時，應(yīng)注意校核窗口尺寸。3、電流互感器的確定結(jié)合斷路器的選擇部分第七部分旁路