畢業(yè)設(shè)計論文凝汽式火電發(fā)電廠一次部分課程設(shè)計

1、畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計題 目 凝氣式火電廠一次部分課程設(shè)計 學(xué)院名稱 電氣工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 職 稱 班 級 學(xué) 號 學(xué)生姓名 2010年 6月 10日凝汽式火電廠一次部分課程設(shè)計1原始資料11 發(fā)電廠建設(shè)規(guī)模1.1.1 類型:凝汽式火電廠1.1.2 最終容量、機組的型式和參數(shù)：2×200mw、年利用小時數(shù)：6000h/a12 電力系統(tǒng)與本廠的連接情況1.2.1 電廠在電力系統(tǒng)中的作用與地位：地區(qū)電廠1.2.2 發(fā)電廠聯(lián)入系統(tǒng)的電壓等級：220kv1.2.3 電力系統(tǒng)總裝機容量：16000mw，短路容量：10000mva1.2.4 發(fā)電廠在系統(tǒng)中所處的位置、供電

2、示意圖13 電力負荷水平:1.3.1 220kv電壓等級：架空線10回，備用2回，i級負荷，最大輸送200mw，tmax4000h/a1.3.2 110kv電壓等級：架空線8回，i級負荷，最大輸送180mw，tmax4000h/a1.3.3 穿越本廠功率為50mva。 1.3.4 廠用電率：6%1.4 環(huán)境條件1.4.1 當?shù)啬曜罡邷?0，最低溫6，最熱月平均最高溫度28，最熱月平均最低溫度241.4.2 當?shù)睾０胃叨葹?0m1.4.3 氣象條件無其它特殊要求。2.設(shè)計任務(wù)2.1 發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計2.2 廠用電設(shè)計2.3 短路電流的計算2.4 主要電氣設(shè)備的選擇25 配電裝置3.設(shè)計成果3

3、.1 設(shè)計說明書、計算書一份3.2 圖紙一張目錄摘要4引言51.電氣主接線61.1 系統(tǒng)與負荷資料分析. 61.2 主接線方案的選擇71.3 主變壓器的選擇與計算91.4 廠用電接線方的選擇122. 短路電流計算142.1 短路計算的一般規(guī)則142.2 短路電流的計算162.3 短路電流計算表163. 電氣設(shè)備的選擇163.1 電氣設(shè)備選擇的一般原則163.2 電氣設(shè)備的選擇條件173.3 電氣設(shè)備的選擇193.4 電氣設(shè)備選擇結(jié)果表223.5主接線中設(shè)備配置的一般規(guī)則244. 配電裝置254.1 配電裝置選擇的一般原則254.2 配電裝置的選型和依據(jù)265安全保護裝置265.1避雷器的選擇2

4、65.2繼電保護的配置286結(jié)束語30參考文獻31附錄 短路電流計算32附錄：電氣設(shè)備的校驗36附錄iii：設(shè)計總圖39摘要本設(shè)計是對2×200mw總裝機容量為400mw的凝汽式區(qū)域性火電廠進行電氣一次部分及其廠用電高壓部分的設(shè)計，它主要包括了五大部分，分別為電氣主接線的選擇、短路電流的計算、電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的選擇、安全保護裝置。其中詳細描述了短路電流的計算和電氣設(shè)備的選擇，從不同的短路情況進行分析和計算，對不同的短路參數(shù)來進行不同種類設(shè)備的選擇，列出各設(shè)備選擇結(jié)果表。并對設(shè)計進行了理論分析。最后的設(shè)計總圖包括主接線，廠用電，斷路器，隔離開關(guān)等，設(shè)計總圖用cad畫圖軟件做出。

5、關(guān)鍵詞：主接線；發(fā)電機；變壓器；短路電流；廠用電；廠備用；安全保護                       凝氣式火電廠一次部分課程設(shè)計引言設(shè)計工作是工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是工程建設(shè)的靈魂。做好設(shè)計工作，對工程建設(shè)的工期、質(zhì)量、投資費用和建成投產(chǎn)后的運行安全可靠性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益，起著決定性的作用。它是一門涉及科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟和方針政策等各方面的綜合性的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。設(shè)計工作的基本任務(wù)是，在

6、工程建設(shè)中貫徹國家的基本建設(shè)方針和技術(shù)經(jīng)濟政策，做出切合實際、安全適用、技術(shù)先進、綜合經(jīng)濟效益好的設(shè)計，有效地為電力建設(shè)服務(wù)。因此做好設(shè)計工作對工程的建設(shè)的工期、質(zhì)量、投資費用和建成投產(chǎn)后的運行安全可靠性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益，起著決定性的作用。本次設(shè)計是在課程設(shè)計任務(wù)書的基礎(chǔ)上，依靠本學(xué)期所學(xué)的<<發(fā)電廠電氣部分>>專業(yè)理論知識進行的，翻閱及參考了多種資料，通過本設(shè)計樹立工程觀點，加強基本理論的理解和工程設(shè)計基本技能的訓(xùn)練，了解現(xiàn)代大型發(fā)電廠的電能生產(chǎn)過程及其特點，掌握發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)的設(shè)計方法，并在分析、計算和解決實際工程能力等方面得到訓(xùn)練，為今后從事電氣設(shè)計、運行管

7、理和科研工作，奠定必要的理論基礎(chǔ)。本設(shè)計是對2×200mw總裝機容量為400mw的凝汽式區(qū)域性火電廠進行電氣一次部分及其廠用電高壓部分的設(shè)計，它主要包括了四大部分，分別為電氣主接線的選擇、短路電流的計算、電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的選擇。其中詳細描述了主接線的選擇、短路電流的計算和電氣設(shè)備的選擇，從不同的短路情況進行分析和計算，對不同的短路參數(shù)來進行不同種類設(shè)備的選擇，并對設(shè)計進行了理論分析。1電氣主接線1.1系統(tǒng)與負荷資料分析（1）工程情況由原始資料可知，所設(shè)計的發(fā)電廠為凝氣式火電廠機組臺數(shù)與容量為2×200=400mw，電廠年利用小時數(shù)為6000h。由上可知，設(shè)計電廠為大

8、中型火電廠，其容量為400mw，占電力系統(tǒng)總?cè)萘?00/16000×100%=2.5%。年利用小時數(shù)為6000h/a>5000h/a，在電力系統(tǒng)中將主要承擔基荷，因此，該廠主接線要求有較高的可靠性。（2）電力系統(tǒng)情況該發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的作用與地位為地區(qū)電廠，地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)。電力系統(tǒng)總裝機容量為16000 mw，短路容量為10000mva。該發(fā)電廠聯(lián)入系統(tǒng)的電壓等級為220kv。(3)負荷分析該發(fā)電廠有兩個電壓等級，其負荷分析分別如下 ：220kv電壓等級：有架空線10回，備用兩回，即十二回出線，負荷類型為一級負荷，最大輸送200 mw，最大負荷小時數(shù)為4000 h/a，功率

9、因數(shù)為0.85。110kv電壓等級：有架空線8回，即8回出線，負荷類型為一級負荷，最大輸送180 mw，最大負荷小時數(shù)為4000 h/a，功率因數(shù)為0.85。由于兩個電壓等級所聯(lián)負荷均為一級負荷，且最大負荷小時數(shù)為4000 h/a，故對主接線的可靠性要求很高。（4）環(huán)境情況由原始資料可知，當?shù)睾０胃?0m，故可采用非高原型的電氣設(shè)備；當?shù)啬曜罡邷囟葹?0度，年最低溫度為-6度，最熱月平均最高溫度為28度，最熱月平均最低溫度為24度，氣象條件無其他特殊要求。（5）設(shè)備情況原始資料中給出了兩臺發(fā)電機的容量，為200 mw，設(shè)備的型號進行選擇。根據(jù)原始資料中給出了發(fā)電機的容量，課選擇出發(fā)電機的型號，

10、選擇結(jié)果如表1.1表1.1 發(fā)電機型號及參數(shù)發(fā)電機型 號額 定電 壓(kv)額定功率(mw)功率因數(shù)次暫態(tài)電抗g-1g-2qfns-200-215.752000.850.0621.2 主接線方案的選擇（1） 主接線方案的擬定1) 110kv電壓等級：出線為8回架空線路，i級負荷，最大輸送180mw，為實現(xiàn)不停電檢修出線斷路器，可采用單母線分段帶旁路或雙母線帶旁路接線形式。由于兩臺發(fā)電機組單機容量均為200mw，而110kv側(cè)的最大負荷為180mw，其全年平均負荷為220×4300÷8760=107.991mw。若接一臺200mw機組，其容量遠大于最大負荷220mw以及年平均

11、負荷107.991mw，若當聯(lián)絡(luò)變壓器出現(xiàn)故障時，會造成發(fā)電機大量積壓容量，可能引起發(fā)電機出現(xiàn)甩負荷現(xiàn)象，并且在選擇主變壓器時有一定困難，所以在110kv側(cè)不接發(fā)電機，而通過兩臺聯(lián)絡(luò)變壓器從220kv側(cè)引接來給110kv側(cè)負荷供電。而且，最大輸送200mw，同型號的發(fā)電機一般接在同一電壓等級，因此為使聯(lián)絡(luò)變?nèi)萘烤箍赡苄。瑢τ?10kv電壓等級，擬采用不接發(fā)電機組的方式。2) 220kv電壓等級：出線為12回架空線路，承擔一級負荷，為使其檢修出線斷路器時不停電，可采用雙母線或雙母分段接線形式，以保證供電的可靠性和靈活性。兩臺發(fā)電機的出口電壓均為220kv、單機容量均為200mw，其額定電流和短路

12、電流都很大，發(fā)電機出口斷路器制造困難，價格昂貴，并且200mw及以上機組對供電可靠性要求級高，擬采用分相封閉母線直接與主變壓器連接，并構(gòu)成單元接線接至220kv母線上，可減少出口斷路器和隔離開關(guān)，大大限制短路電流，提高可靠性與經(jīng)濟性，也減少事故的發(fā)生。綜上所述，可擬定兩種主接線方案：方案一： 發(fā)電機出口采用分相封閉母線；110kv電壓等級采用單母分段帶旁路接線形式，分段斷路器兼作旁路斷路器；220kv電壓等級采用雙母接線形式，兩臺發(fā)電機與分別與兩臺變壓器接成發(fā)電機-變壓器單元接線形式接至220kv電壓母線上；220kv電壓母線和110kv電壓母線之間設(shè)有兩臺聯(lián)絡(luò)變壓器；通過這兩臺聯(lián)絡(luò)變壓器由2

13、20kv電壓母線給110kv側(cè)負荷供電。方案二 發(fā)電機出口采用分相封閉母線；110kv電壓等級采用雙母線帶接線形式。220kv電壓等級采用雙母線帶接線形式。兩臺發(fā)電機與分別與兩臺變壓器接成發(fā)電機-變壓器單元接線形式接至220kv電壓母線上；220kv電壓母線和110kv電壓母線之間設(shè)有兩臺聯(lián)絡(luò)變壓器；通過這兩臺聯(lián)絡(luò)變壓器由220kv電壓母線給110kv側(cè)負荷供電。（2） 主接線方案的比較原則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)濟性三方面?？煽啃?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線最基本的要求。通常定性分析和衡量主接線可靠性時，從以下幾個方面考慮：斷路器

14、檢修時，是否影響連續(xù)供電；線路、斷路器或母線故障，以及在母線檢修時，造成饋線停運的回路數(shù)多少和停電時間長短，能否滿足重要的一、二類負荷對供電的要求；本電廠有無全廠停電的可能性；大型機組突然停電對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響與產(chǎn)生的后果等因素。所以對大、中型發(fā)電廠電氣主接線，除一般定性分析其可靠性外，還需進行可靠性定量計算。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；擴建的方便性。經(jīng)濟性:在設(shè)計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性和經(jīng)濟性之間。通常設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟合理。經(jīng)濟性主要從以下幾個方面考慮：節(jié)

15、省一次投資;占地面積少；電能損耗少。（3）主接線方案的比較與選定方案一110kv側(cè)采用單母分段帶旁路接線形式，220kv側(cè)采用雙母接線形式；方案二110kv側(cè)采用雙母接線形式，220kv側(cè)也采用雙母接線形式，其對比如表1.2所示。表1.2 方案接線方式對比電壓等級方案一方案二110kv單母分段帶旁路雙母線接線220kv 雙母線接線雙母線接線兩個方案發(fā)電機出口端都采用分相封閉母線，廠用電均從發(fā)電機出口端引接，所以不需要比較。對于110kv電壓等級接線形式，方案一采用的是單母線分段帶旁路接線形式，方案二采用的是雙母線接線形式。從經(jīng)濟性方面看，兩個方案中，方案二占地面積較大，但所用斷路器數(shù)量和方案一

16、一樣，因此，在投資上，兩個方案基本相當；從可靠性方面看，方案一可靠性相對較差；從靈活性方面看，方案一運行方式單一，靈活性最差。因此，110kv側(cè)應(yīng)選用雙母線接線形式，對于220kv電壓等級接線形式，方案一和方案二接線形式一樣，可靠性高。因此，220kv側(cè)選用雙母線接線形式。 通過比較得出比較結(jié)果表1.3，兩種方案中方案二是最優(yōu)方案，所以選擇方案二作為該凝汽式火電廠的主接線方案。 1.3 比較結(jié)果方案項目方案一方案二 可靠性較差較高 靈活性較差較高經(jīng)濟性相對較高相對較低1.3 主變壓器的選擇與計算變壓器的選擇包括容量、臺數(shù)、型式和結(jié)構(gòu)的選擇。(1) 單元接線的主變壓器容量的確定原則單元接線時主變

17、壓器應(yīng)按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，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。兩臺主變壓器的容量為200-200×8%=184mw，200mw發(fā)電機的功率因素為0.85，所以這兩臺變壓器的容量為184×(1+0.1) /0.85=238mva(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

18、側(cè)負荷的要求；同時，也可在線路檢修或故障時，通過聯(lián)絡(luò)變壓器將剩余容量送入另一系統(tǒng)。這里選擇兩臺三繞組變壓器(3) 變壓器臺數(shù)的確定原則發(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) 主變壓器型式和結(jié)構(gòu)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

19、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。因為單相變壓器組相對來講投資大、占地多、運行損耗也較大，同時配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了維修工作量。對于大型三相變壓器，當受到制造條件和運輸條件的限制時，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。變壓器三繞組的接線組別必須與系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運

20、行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星型“y”和三角形“d”兩種。變壓器三相繞組的連接方式應(yīng)根據(jù)具體工程來確定。我國規(guī)定，110kv及以上電壓等級，變壓器三繞組都采用“yn”連接；35kv采用“y”連接，其中性點通過消弧線圈接地；35kv以下高壓電壓，變壓器三繞組都采用“d”連接。在發(fā)電廠和變電所中，一般考慮系統(tǒng)或機組的同步并列要求以及限制三次諧波對電源的影響因素，根據(jù)以上繞組連接方式的原則，主變壓器接線組別一般選用yn，d11常規(guī)接線。綜上所述，可分別選出主變壓器和聯(lián)絡(luò)變壓器的型號如表1.4表所示。1.4 所選變壓器的型號及參數(shù)變壓器型號額定電壓(kv)短 路阻 抗%額定容量(mva)聯(lián)結(jié)組高

21、壓中/低壓主變壓器sspl260000/220242±2×2.5%15.755.4260yn，d11聯(lián)絡(luò)變壓器sfpsl0-240000/220242121±4×2.5%/15.75高中2.58高低41.0中低6.07100/100/50yn,a0,d11廠用變壓器sff1031500/20206.3/6.31531.5/2×20d,d12，d12廠備用sff7-31500/15.7515.75±2×2.5%6.3全穿越9.5 半穿越16.631.5/2×20yn，y111.4 廠用電接線方式的選擇廠用電接線除應(yīng)滿

22、足正常運行安全、可靠、靈活、經(jīng)濟和檢修、維護方便等一般要求外，尚應(yīng)滿足：(1) 充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、啟動等運行方式下的供電要求，盡可能地使切換操作簡便，啟動（備用）電源能在短時內(nèi)投入。(2) 盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障影響范圍，并應(yīng)盡量避免引起全廠停電事故。對于200mw及以上的大型機組，廠用電應(yīng)是獨立的，以保證一臺機組故障停運或其輔助機械的電氣故障，不應(yīng)影響到另一臺機組的正常運行。(3) 便于分期擴建或連續(xù)施工，不致中斷廠用電的供應(yīng)。對公用廠用負荷的供電，須結(jié)合遠景規(guī)模統(tǒng)籌安排，盡量便于過渡且少改變接線和更換設(shè)備。(4) 對200mw及以上的大型機組應(yīng)設(shè)置足夠容量的交流事故保安電源

23、。(5) 積極慎重地采用經(jīng)過試驗鑒定的新技術(shù)和新設(shè)備，使廠用電系統(tǒng)達到先進性、經(jīng)濟合理，保證機組安全滿發(fā)地運行。1.4.1 火力發(fā)電廠廠用電接線的設(shè)計原則廠用電接線的設(shè)計原則基本上與主接線的設(shè)計原則相同。首先，應(yīng)保證對廠用負荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機安全運轉(zhuǎn)；其次，接線應(yīng)能靈活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運行方式的要求；還應(yīng)適當注意其經(jīng)濟性和發(fā)展的可能性并積極慎重地采用新技術(shù)、新設(shè)備，使其具有可行性和先進性。實踐經(jīng)驗表明：對于火電廠，當發(fā)電機容量在60mw及以下，發(fā)電機電壓為10.5kv時，可采用3kv作為廠用高壓電壓；當容量在100mw300mw時，宜選用6kv作為廠用高壓電壓；當容量在

24、300mw以上時，若技術(shù)經(jīng)濟合理，可采用3kv和10kv兩段電壓?；痣姀S廠用電率較大，為了保證廠用電系統(tǒng)的供電可靠性與經(jīng)濟性，且便于運行、檢修，一般都采用“按爐分段”的接線原則，即將廠用電母線按鍋爐的臺數(shù)分成若干獨立段，既便于運行、檢修，又能使事故影響范圍局限在一機一爐，不致影響正常運行的完好機爐。低壓380/220v廠用電的接線，對大型火電廠，一般采用單母分段接線，即按爐分段。1.4.2 廠用電接線形式的擬定200mw汽輪發(fā)電機組高壓廠用電系統(tǒng)常用的有兩種供電方案，見圖1.4。方案（圖1.4，a）為不設(shè)6kv公用負荷段，將全廠公用負荷分別接在各機組a、b段母線上，而方案ii（圖1.4，b）為

25、單獨設(shè)置二段公用負荷母線，集中供全廠公用負荷用電，該公用負荷段正常由起動備用變壓器供電。廠用高壓變壓器啟動備用變壓器去啟動備用變壓器廠用高壓變壓器66666公用公用200200（a） （b）圖1.4 高壓廠用電系統(tǒng)供電方案（a） 不設(shè)公用負荷母線；（b）設(shè)置公用負荷母線方案ii的優(yōu)點是公用負荷集中，無過渡問題，各單元機組獨立性強，便于各機組廠用母線清掃。其缺點是由于公用負荷集中，并因起動備用變壓器要用工作變壓器作備用(若無第二臺起動備用變壓器作備用時)，故工作變壓器也要考慮在起動備用變壓器檢修或故障時帶公用段運行。因此，起動備用變壓器均較方案i變壓器分支的容量大，配電裝備也增多，投資較大。方案

26、i的優(yōu)點是公用負荷分接于不同機組變壓器上，供電可靠性高、投資省，但也由于公用負荷接于各機組公用母線上，機組工作母線清掃時，將影響公用負荷的備用。另外，由于公用負荷分接于兩臺機組的公用母線上，因此，在#1機發(fā)電時，必須也安裝好#2機的6kv廠用配電裝置，并用起動備用變壓器供電。由于二種方案各有優(yōu)、缺點，應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較后選定。而本設(shè)計采用上述方案ii，廠用電壓共分兩級，高壓為6kv，低壓為380/220kv，廠用高壓設(shè)全廠6kv公用廠用母線。2 短路電流的計算短路計算在設(shè)計發(fā)電廠主接線的過程中有著重要作用，它為電氣設(shè)備的選型、動穩(wěn)定校正和熱穩(wěn)定校正提供依據(jù)。當短路發(fā)生時，對發(fā)電廠供電的可靠性可

27、能會產(chǎn)生很大影響，嚴重時，可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定，甚至造成系統(tǒng)解列。因此，對短路事故的計算是非常有必要的，而且是必須進行一項工作。2.1 短路計算的一般規(guī)則2.1.1短路電流計算中，采用以下假設(shè)條件和原則：（1） 正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行。（2） 所有電源的電動勢相位角相同。（3） 系統(tǒng)中的同步和異步電機均為理想電機，不考慮電機磁飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體集膚效應(yīng)等影響；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對稱；定子三相繞組空間位置相差120電氣角度。（4） 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。（5） 電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行，其中50%負荷接在高壓母線上，50%

28、負荷接在系統(tǒng)側(cè)。（6） 同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置（包括強行勵磁）。（7） 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。（8） 不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。（9） 計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計。（10） 元件的計算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。（11） 輸電線路的電容略去不計。（12） 用概率統(tǒng)計法則制定短路電流運算曲線。2.1.2短路計算的一般規(guī)定(1) 驗算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本工程的設(shè)計規(guī)劃內(nèi)容計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本工程建成后5至10年）。確定短路電流時，應(yīng)按可

29、能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 15 / 403.1 短路電流計算表短路點編號短路點平均電壓(kv)基準電流ib(ka)分支線名稱 分支 電抗 xjs 分支 額定 電流in(ka)短路電流標么值短路電流值0s0.2s1s2s4s0s0.2s1s2s4sishishd12300.25系統(tǒng)cg1,g2小計0.02010.27260.251.1849.7513.87249.7512.93949.7512.46449.7512.41549.7512.37812.4384.56917.00712.4383.46815.90612.4382.90815.3

30、4612.4382.85015.28812.4382.80615.24433.42112.27745.69819.4037.12826.531d21150.50系統(tǒng)cg1,g2小計0.0200.1410.502.36507.718504.878503.280502.808502.5262512.21437.2142511.51236.512257.74132.741256.62731.627255.96130.96167,17528.94196.11637.519.05456.554(2) 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具體反饋作用對異步電機的影響和電容補償裝置放電電流

31、的影響。(3) 選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應(yīng)選擇在正常接線方式時短路電流最大的點。對帶電抗器的6kv至10kv出線與廠用分支回路，除其母線與母線隔離開關(guān)之間隔離板前的引線和套管的計算短路點選擇在電抗器前外，其余導(dǎo)體和電器的計算短路點選擇在電抗器后。(4) 導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。若發(fā)電機出口的兩相短路或中性點直接接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的兩相短路嚴重時，則應(yīng)按嚴重的情況計算。2.2短路電流的計算短路電流由于其值很大，在極短的時間內(nèi)就能產(chǎn)生較大的損耗，由于來不急散發(fā)熱量而造成電氣設(shè)備的溫度急劇升高，引起設(shè)備的老化或損壞，對供電

32、的可靠性產(chǎn)生影響。當所選設(shè)備不能滿足短路電流的限制時，對供電的可靠性將產(chǎn)生極為嚴重的影響。為此，在設(shè)計主接線時，應(yīng)計算短路電流。短路電流計算的目的是為設(shè)備的選型提供依據(jù)；初步考察短路事故對發(fā)電廠以及系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性的影響，為電廠主接線形式的選定、繼電保護裝置的選擇和整定計算提供依據(jù)。此外，通過對短路電流的計算，還可初步確定系統(tǒng)的損耗，為發(fā)電廠的經(jīng)濟運行提供依據(jù)。本次短路計算中，選取了兩個短路計算點，110kv母線和220kv母線上各一個；短路類型定為對系統(tǒng)影響最為嚴重的三相短路。詳細計算過程見附錄i。2.3短路電流計算表短路電流計算的結(jié)果匯總在短路電流計算表中，如表3.1所示。3 電氣設(shè)備

33、的選擇電氣設(shè)備的選擇是發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)計的主要內(nèi)容之一。正確的選擇電氣設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電氣設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。3.1電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)則(1) 所選設(shè)備應(yīng)能滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展；在滿足可靠性要求的前提下，應(yīng)盡可能的選用技術(shù)先進和經(jīng)濟合理的設(shè)備，使其具有先進性；(2) 應(yīng)按當?shù)丨h(huán)境條件對設(shè)備進行校準；(3) 所選設(shè)備應(yīng)予整個工程的建設(shè)標準協(xié)調(diào)一致；(4) 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種；(5) 選用新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的實

34、驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應(yīng)經(jīng)過上級批準。3.2電氣設(shè)備的選擇條件正確的選擇電器是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電器選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。電器要能可靠的工作，必須按正常條件下進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。3.2.1按正常工作條件選擇電氣設(shè)備（1）額定電壓和最高工作電壓 所選用的電器允許最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓，即ualmusm。一般情況下，當額定電壓在220kv及以下時電器允許最高工作電壓ualm是1.15u

35、n；額定電壓是330kv500kv時為1.1un。而實際電網(wǎng)的最高運行電壓usm不會超過電網(wǎng)額定電壓的1.1倍，因此在選擇電器時一般可按電器額定電壓un不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓uns的條件選擇,即ununs。(2) 額定電流 電器的額定電流in是指額定周圍環(huán)境溫度下，電器的長期允許電流。in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imax，即inimax。由于發(fā)電機、調(diào)相機和變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的imax為發(fā)電機、調(diào)相機或變壓器的額定電流的1.05倍；若變壓器有過負荷運行可能時，imax應(yīng)按過負荷確定（1.3-2倍變壓器額定電流）；母聯(lián)斷路器回路一般

36、可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的imax；母線分段電抗器的imax應(yīng)為母線上最大一臺發(fā)電機跳閘時，保證該段母線負荷所需的電流，或最大一臺發(fā)電機額定電流的50%80%；出線回路的imax除考慮正常負荷電流外，還應(yīng)考慮事故時由其他回路轉(zhuǎn)移過來的負荷。此外，還與電器的裝置地點、使用條件、檢修和運行等要求，對電器進行種類和形式的選擇。（3） 環(huán)境條件對電氣設(shè)備選擇的影響在選擇電器時，還應(yīng)考慮電器安裝地點的環(huán)境條件，當氣溫、風速、溫度、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電器使用條件時，應(yīng)采取措施。例如：當?shù)貐^(qū)海拔高度超過制造部門的規(guī)定值時，由于大氣壓力、空氣密度和濕度相應(yīng)減少，使

37、空氣間隙和外絕緣的放電特性下降，一般當海拔在10003500m范圍內(nèi)，若海拔比廠家規(guī)定值每升高100m，則電器允許最高工作電壓要下降1%。當最高工作電壓不能滿足要求時，應(yīng)采取高原型電器，或采用外絕緣提高一級的產(chǎn)品。對于110kv及以下電器，由于外絕緣裕度較大，可在海拔2000m以下使用。當污穢等級超過使用規(guī)定時，可選用有利于防污的電瓷產(chǎn)品，當經(jīng)濟上合理時可采用屋內(nèi)配電裝置。我國目前生產(chǎn)的電器使用的額定環(huán)境溫度為40，如周圍環(huán)境溫度高于40（但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，當環(huán)境溫度低于+40時，額定電流可增加0.5%，但其最大電流不得超過額定電流的20%。

38、3.2.2 按短路狀態(tài)校驗(1) 短路熱穩(wěn)定校驗 短路電流通過電器時,電器各部分的溫度應(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分別為電器允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間。(2) 電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電器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iesish，iesish；式中ish、ish分別為短路沖擊電流幅值和有效值，ies、ies分別為電器允許的動穩(wěn)定電流的幅值和有效值。電氣設(shè)備的具體選擇與動穩(wěn)定校驗和熱穩(wěn)定校驗過程見附錄ii。3.3 電氣設(shè)備的選擇3.3.1高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇(1) 斷路器的種類和形式的選擇因為

39、110kv側(cè)有8回出線，220kv側(cè)有12回出線，所以接入110kv,220kv側(cè)的高壓斷路器應(yīng)選擇sf6斷路器。(2) 額定電壓的選擇110kv側(cè): =1.1×110kv=121kv220kv側(cè): =1.1×220kv=242kv(3) 額定電流的選擇110kv側(cè): =1.05×200×1000/×110×0.85=1.297ka220kv側(cè): =1.05×200×1000/×220×0.85=0.648ka(4) 開斷電流的選擇高壓斷路器的額定開斷電流不應(yīng)小于實際開斷瞬間的短路電流周期分量,

40、為了簡化計算可應(yīng)用此暫態(tài)電流i"進行選擇,即i"。110kv側(cè): i"=37.214ka220kv側(cè): i"=17.007ka(5) 短路關(guān)合電流的選擇為了保證斷路器在關(guān)合短路時的安全，斷路器的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值，即。110kv側(cè): =1.9×37.214=96.116ka220kv側(cè): =1.9×17.007=45.698ka (6) 熱穩(wěn)定校驗2t取(短路切除時間)=4s。110kv側(cè): i"=37.214ka i2 =31.627ka i4=30.961ka周期分量熱效應(yīng)= (i"2+10

41、i22+i42)×/12=3207.176 (ka)2·st>1s不計非周期分量 = 220kv側(cè): i"=17.007ka i2 =15.288ka i4=15.244ka周期分量熱效應(yīng)= (i"2+10i22+i42)×/12=714.712 (ka)2·st>1s不計非周期分量 =(7)動穩(wěn)定校驗 110kv側(cè): 96.116ka220kv側(cè): 45.698ka器件選擇結(jié)果記入表4.1表4.43.3.2電壓互感器的選擇電壓互感器的選擇和配置應(yīng)按下列條件：( 1 )型式：620kv屋內(nèi)互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用條件可以采用

42、樹脂膠主絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器；35kv110kv配電裝置一般采用油浸式結(jié)構(gòu)的電壓互感器；220kv級以上的配電裝置，當容量和準確等級滿足要求，一般采用電容式電壓互器。在需要檢查和監(jiān)視一次回路單項接地時，應(yīng)選用三項五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單項電壓互感器。（2）準確等級：電壓互感器影子哪一準確等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表，繼電器和自動裝置等設(shè)備對準確等級的要求確定，規(guī)定如下：用于發(fā)電機、變壓器、調(diào)相機、廠用饋線、出線等回路中的電度表，共所有計算的電度表，其準確等級要求為0.5級。供監(jiān)視估算電能的電度表，功率表和電壓繼電器等，其準確等級，要求一般為級。用于估計被測量數(shù)值的標記，如電壓表等

43、，其準確等級要求較低，要求一般為級即可。在電壓互感器二次回路，同一回路接有幾種不同型式和用途的表計時，應(yīng)按要求準確等級高的儀表，確定為電壓互感器工作的最高準確度等級。3.3.3電流互感器的選擇電流互感器的選擇和配置應(yīng)按下列條件：（1） 型式：電流互感器的型時應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。對于620kv屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)和樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器。對于35kv及以上配電裝置，一般采用油浸式瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器。有條件時，應(yīng)盡量采用套管式電流互感器。（2） 一次回路電壓：（3） 一次回路電流：（4） 準確等級：要先知道電流互感器二次回路所接測量儀表的類型及對準確等級

44、的要求，并按準確等級要求高的表計來選擇。（5） 二次負荷：互感器按選定準確級所規(guī)定的額定容量應(yīng)大于或等于二次側(cè)所接負荷，即 =+ （3.1） 式中，、分別為二次側(cè)回路中所接儀表和繼電器的電流線圈電阻（忽略電抗）；為接觸電阻，一般可取0.1；為連接導(dǎo)線電阻。（6） 動穩(wěn)定： 內(nèi)部動穩(wěn)定校驗式為： 或 （3.2）式中 、電流互感器的動穩(wěn)定電流及動穩(wěn)定電流倍數(shù)，有制造廠提供。 外部動穩(wěn)定校驗式為： 0.5×1.73×10-7 (n) （3.3）式中 作用于電流互感器瓷帽端部的允許力，有制造廠提供； 電流互感器出現(xiàn)端至最近的一個母線支柱絕緣子之間的跨距； a相間距離； 0.5系數(shù)，

45、表示互感器瓷套端部承受該跨上電動力的一半。（7）熱穩(wěn)定：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 ()2 （3.4）3.4電氣設(shè)備選擇結(jié)果表表3.1 110 kv側(cè)的斷路器選擇110kv側(cè)計算值項目lw11110uns110kvun110kvimax1297ain16003150ai"37.214kainbr40/31.5kaish96.116kaincl100/80kaqk3207.176(ka)2·sit2t402 ×3=4800(ka)2·sish56.554kaies100/80ka表3.2

46、 220 kv側(cè)的斷路器選擇220kv側(cè)計算值項目lw6220uns220kvun220kvimax648.5ain3150ai"17.007kainbr50kaish45.698kaincl125kaqk714.712(ka)2·sit2t7500(ka)2·sish26.531kaies125ka表3.3 110 kv側(cè)的隔離開關(guān)選擇110kv側(cè)計算值項目gw4110duns110kvun110kvimax1297a in2.0kaqk3207.176(ka)2·sit2t6400(ka)2·sish56.554kaies100ka表3.4

47、 220 kv側(cè)的隔離開關(guān)選擇220kv側(cè)計算值項目gw6220duns220kvun220kvimax648.5ain1.0kaqk714.712(ka)2·sit2t1764(ka)2·sish26.531kaies50ka表3.5 各部分電壓互感器的選擇項目型號一次/kv二次/v剩余電壓繞組/vimaxa110kvjcc1m-110110/30.5100/30.51001297a220kvjcc5-220220/30.5100/30.5100648.5a主變壓器側(cè)jdz8-3535100100/發(fā)電機出口端jdz6-2020100100/表3.6 各部分電流互感器的選

48、擇項目 型號額定電流比/a短時熱穩(wěn)電流/ka額定動穩(wěn)電流/ka滿匝額定輸出/va準確 級110kvlcwb6-1102×300/5 31.5 80 500.2220kvlcwb7-2202×600/12×21 2×55 40 0.2主變壓器lzzb7-35800/5 31.5 80 50 0.2發(fā)電機出口ldzj1-101500/5 80 163 40 0.2j-電壓互感器（油浸式） l-電流互感器 c-瓷絕緣（串級式） w-戶外 b-保護3.5 主接線中設(shè)備配置的一般原則3.5.1 隔離開關(guān)的配置（1）中小型發(fā)電機出口一般應(yīng)裝設(shè)隔離開關(guān)；容量為200m

49、w及以上大機組與雙繞組變壓器的單元連接時，其出口不裝設(shè)隔離開關(guān)，但應(yīng)有可拆連接點。（2）在出線上裝設(shè)電抗器的610kv配電裝置中，當向不同用戶供電的兩回線共用一臺斷路器和一組電抗器時，每回線上應(yīng)各裝設(shè)一組出線隔離開關(guān)。（3）接在發(fā)電機、變壓器引出線或中性點上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)。 （4）一臺半斷路器接線中，視發(fā)變電工程的具體情況，進出線可裝設(shè)隔離開關(guān)也可不裝設(shè)隔離開關(guān)。 （5）斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時隔離電源。 （6）中性點直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地；自耦變壓器的中性點則不必裝設(shè)隔離開關(guān)。3.5.2 電壓互感器的配置（1）電壓互感器的數(shù)量和配置與主接

50、線方式有關(guān)，并應(yīng)滿足測量、保護同期和自動裝置的要求。電壓互感器的配置應(yīng)能保證在運行方式改變時，保護裝置不得失壓，同期點的兩側(cè)都能提取到電壓。（2）6220kv電壓等級的每組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。旁路母線上是否需要裝設(shè)電壓互感器，應(yīng)視各回出線外側(cè)裝設(shè)電壓互感順的情況和需要確定。 （3）當需要監(jiān)視和檢測線路側(cè)有無電壓時，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。 （4）當需要在330kv及以下主變壓器回路中提取電壓時，可盡量利用變壓器電容式套管上的電壓抽取裝置。 （5）發(fā)電機出口一般裝設(shè)兩組電壓互感器，供測量、保護和自動電壓調(diào)整裝置需要。當發(fā)電機配有雙套自動電壓調(diào)整裝置，且采用零序電壓式匝間保護時

51、，可再增設(shè)一組電壓互感器。3.5.3 電流互感受器的配置（1）凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器，其數(shù)量應(yīng)滿足測量儀表、保護和自動裝置要求。 （2）在未設(shè)斷路器的下列地點也應(yīng)裝設(shè)電流互感器；發(fā)電機和變壓器的中性點、發(fā)電機和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等。 （3）對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相配置。 （4）一臺半斷路器接線中，線路一線路串可裝設(shè)四組電流互感器，在能滿足保護和測量要求的條件下也可裝設(shè)三組電流互感器可以利用時，可裝設(shè)三組電流互感器。4 配電裝置配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分。它是根據(jù)主接線的連接方式，由開關(guān)電器、保護和測量電器、母

52、線和必要的輔助設(shè)備組建而成，用來接受和分配電能的裝置。按電器裝設(shè)的地點不同，配電裝置可分為屋內(nèi)型和屋外型。4.1配電裝置選擇的一般原則高壓配電裝置的設(shè)計必須認真貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，遵循上級頒發(fā)的有關(guān)規(guī)程、規(guī)范及技術(shù)規(guī)定，并根據(jù)電力系統(tǒng)條件、自然環(huán)境特點和運行、檢修以及施工方面的要求，合理指定布置方案和選用設(shè)備，積極慎重的采用新的布置、新設(shè)備、新材料、新結(jié)構(gòu)，使配電裝置設(shè)計不斷創(chuàng)新，做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、運行可靠、維護方便?；鹆Πl(fā)電廠及變電所的培植形式的選擇，應(yīng)考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，并結(jié)合運行、檢修和安裝要求，通過技術(shù)經(jīng)濟比較予以確定。配電裝置應(yīng)滿足以下四點

53、要求：(1) 節(jié)約用地：我國人口眾多，但耕地不多，因此節(jié)約用地是我國現(xiàn)代化建設(shè)的一項帶戰(zhàn)略性的方針。(2) 運行安全和操作巡邏方便：配電裝置要整齊清晰，并能在運行中滿足對人身和設(shè)備的安全要求。使配電裝置在一旦發(fā)生事故時，也能將事故限制在最小范圍和最低程度，并使運行人員在正常的操作和處理事故中不致發(fā)生意外，以及在維修維護中不致?lián)p害設(shè)備。(3) 便于檢修和安裝：對各種形式的配電裝置，都要妥善考慮檢修和安裝的條件。(4) 節(jié)約材料，降低造價：在保證安全的前提下，配電裝置應(yīng)采用布置緊湊，力求節(jié)約材料和降低造價。4.2配電裝置的選擇及依據(jù)配電裝置的型式的選擇，應(yīng)考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜、節(jié)約用地，并結(jié)合運行及檢修要求通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。一般情況下，在大、中型發(fā)電廠和變電所中，35kv及以下的配電裝置宜采用屋內(nèi)式；110kv及以上多為屋外式。普通中型配電裝置國內(nèi)采用比較多，廣泛用于110500kv電壓級，在這方面我國已經(jīng)有豐富的經(jīng)驗。本設(shè)計的地理環(huán)境較好，沒有地震，雷暴日也很少，且沒有明顯的環(huán)境污染，所以綜合所有條件和技術(shù)，選用屋外式中型配電裝置。5 安