某發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護設計

1、畢業(yè)設計（論文）題 目 xxxxxxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護設計 專 業(yè)電氣工程及其自動化（電力）班 級電力082 學 生指導教師 2012 年摘要本次畢業(yè)設計為xx第二發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護設計。內容包括：電氣主接線方案的擬定、比較和選擇；短路電流的計算；主要電氣設備和導體的選擇及校驗；配電裝置的設計；變壓器、母線保護設計。其中電氣主接線設計是電力工程設計的重要環(huán)節(jié)，它表明發(fā)電廠內的發(fā)電機、變壓器、各電壓等級的線路、各種電氣設備之間的連接形式。它甚至影響發(fā)電廠、變電站乃至相關的電力系統(tǒng)的安全、經濟、穩(wěn)定、靈活的運行。在本次設計中,首先,對xx第二發(fā)電廠的原始資料進行分析

2、,了解發(fā)電廠概況,從而擬定初步的主接線方案, 經過技術、經濟綜合比較，選擇出一個最優(yōu)方案作為本次設計的最終方案。并用該方案進行短路電流計算，根據(jù)短路電流計算結果選擇電氣一次設備并對其進行校驗。然后進行配電裝置設計。最后對變壓器和母線進行保護設計并畫出各保護的原理接線圖和展開圖。關鍵詞：發(fā)電廠，電氣一次設計，短路電流，電力系統(tǒng)，繼電保護，電氣設備The primary electrical design，the transformer and the bus bar protection design of Baoji second power plantABSTRACTThis design

3、is for the primary electrical parts ，the transformer and the bus bar protection design of Baoji second power plant , including the design ,comparison and selection of the main electrical connection, the calculation of the short-circuit current, theselection and Calibration of the main electrical equ

4、ipments and the conductor, the design of the distribution apparatus and the design of the transformer and the bus bar protection. Among them, the design of the main electrical connection is the core. It suggests the situation of the connection among generator, transformer, lines ofvariousvoltage lev

5、els，various electrical equipments. It also affects the safe, economical, stable and flexible operation of power plant, transformer substation.In this design, firstly, the scheme of the main electrical connection is studied out after the analysis of the original data and the acquaintance of power sta

6、tion. Second, passing through the technological and economic analysis, the best method is selected. At the same time, the short-circuit current is calculated by using it and primary electric equipment is selected and validated according to the former result. Then, the anti-thunder and grounding devi

7、ce is designed. Last, the transformer and the bus bar protection are designed and the schematic and wiring diagrams is designed.Key words: Power plant, Short- circuit, electric power system, relay protection, electrical equipment目錄第一部分 設計說明書1第一章 緒 論1第二章 電氣主接線設計22.1設計原始資料及分析22.2電氣主接線設計的設計原則和基本要求32.3電

8、氣主接線方案的初步擬定42.4主接線方案選擇7第三章 短路電流計算103.1短路電流計算的目的和步驟103.2電力變壓器和發(fā)電機的選擇103.3電力系統(tǒng)元件參數(shù)的計算143.4短路電流計算結果17第四章 導體和主要電氣設備選擇194.1電氣設備選擇的一般要求194.2高壓斷路器的選擇214.3高壓隔離開關的選擇224.4母線的選擇244.5互感器的選擇254.6斷路器選型校驗294.7隔離開關選型校驗324.8母線的選型校驗354.9互感器的選擇校驗394.10避雷器的選擇43第五章 配電裝置的設計47第六章 變壓器及母線保護的設計496.1對繼電保護動作的基本要求496.2電力變壓器的繼電保

9、護506.3母線保護516.4保護整定計算52第二部分 設計計算書64第七章短路電流計算647.1三相短路電流的計算647.2不對稱短路電流的計算76第八章總結85參考文獻86第一部分 設計說明書第一章緒 論電力系統(tǒng)與社會經濟和社會發(fā)展有著十分密切的關系，它不僅是關系國家經濟安全的戰(zhàn)略大問題，而且與人們的日常生活、社會穩(wěn)定密切相關。隨著中國經濟的發(fā)展，對電的需求量不斷擴大，電力銷售市場的擴大又刺激了整個電力生產的發(fā)展。“十一五”期間，我國電力工業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，電力規(guī)模實現(xiàn)歷史性跨越、電力結構不斷優(yōu)化、電力技術取得重大突破、電力節(jié)能降耗成效顯著。特別是電力供應能力得到顯著提高，面對新世紀以來重工

10、業(yè)的發(fā)展加速了電力需求的迅猛增長，扭轉了歷史上最為嚴重的全國大范圍缺電局面，實現(xiàn)了全國范圍的電力供需總體平衡，為經濟社會的快速發(fā)展和人民生活水平的迅速提高作出巨大的貢獻。在“十二五”新的發(fā)展階段，電力需求仍將保持平穩(wěn)較快增長，根據(jù)中電聯(lián)發(fā)布的“電力工業(yè)十二五研究報告”，“預計2015年全社會用電量將達到6.026.61萬億千瓦時，十二五期間年均增長7.5%9.5%，推薦為6.4萬億千瓦時，年均增長8.8%；最大負荷達到9.6610.64億千瓦、十二五期間年均增長7.9%10.0%，推薦為10.26億千瓦，年均增長9.2%?！庇纱丝梢?，我國電力工業(yè)已得到迅猛發(fā)展，這就對發(fā)電廠的設計提出了更高的要

11、求，需要我們認真研究對待。畢業(yè)設計是我們在校期間最后一個重要的綜合性實踐環(huán)節(jié)，使我們全面應用所學專業(yè)知識和基本技能，對實際工程進行設計、研究的綜合性訓練?？梢耘囵B(yǎng)我們運用所學知識分析解決實際問題的能力和獨立創(chuàng)新的意識，以及理論聯(lián)系實際和嚴謹務實的工作作風。本課題主要研究的是關于火電廠電氣一次及變壓器、母線保護設計，著重在于鍛煉我們對發(fā)電廠電氣設計和繼電保護課程的熟悉和運用能力。從而熟悉電力系統(tǒng)電氣一次設計的設計步驟，并根據(jù)相關的技術規(guī)范，對電氣一次設備進行選型和校驗，為以后工作打下堅實基礎。第二章電氣主接線設計122.1 設計原始資料及分析2.1.1 原始資料1、發(fā)電廠情況1) 類型：火電廠2

12、) 發(fā)電廠容量為臺數(shù)：4×200MW；發(fā)電機電壓15.75Kv,cosa=0.853) 發(fā)電廠年利用小時數(shù)=6500小時4) 電廠所在地最高溫度：42度，平均溫度：25度，氣象條件一般，所在海拔低于1000米2、電力負荷情況1) 發(fā)電機電壓負荷：最大50MW，最小25MW2) 110kv最大300MW,最小200MW，=0.8,Tmax=7000小時3) 其余送入220系統(tǒng)，系統(tǒng)容量為10000MVA歸算到220kv母線側阻抗為0.01（Sj=100MVA）4) 自用電率為4% 5) 供電線數(shù)目 a.發(fā)電機電壓等級架空線兩回，每回輸送容量30MW，=0.8 b.110kv架空線6回，

13、每回輸送功率50MW，=0.8 c.220kv架空線4回，與系統(tǒng)連接3、設計任務1) 發(fā)電廠電氣主接線的設計2) 短路電流計算3) 主要電氣設備選擇4) 電氣設備校驗5) 配電裝置的設計6) 變壓器保護設計7) 母線保護設計2.1.2 原始資料分析需要設計的火電廠為大中型火電廠，其裝機容量為4×200=800MW，在電力系統(tǒng)中有較為重要的地位，且年利用小時數(shù)為6500h，110kv電壓負荷年利用小時數(shù)7000h，遠大于電力系統(tǒng)發(fā)電機組的平均最大利用小時數(shù)（如2006年我國電力系統(tǒng)發(fā)電機組年最大負荷利用小時數(shù)為5221h），故該發(fā)電廠的電氣主接線設計要求有很高的可靠性。從負荷特點與電壓

14、等級可知，發(fā)電機電壓負荷15.75KV電壓等級容量最大50MW，最小25MW，占機組容量很小，共有2回，用一臺機組足以承擔所需電量，采用直饋線為宜；110KV與系統(tǒng)有6回饋線，且要求可靠性高，為保證檢修出線斷路器不致對該回路停電，擬采取帶旁路母線接線形式為宜。220KV電壓級出線回路數(shù)為4回，與系統(tǒng)相連，最大送出電能為800-25-200-800×4=543，占總發(fā)電量的67.9，故220kv電壓等級的主接線設計要求具有很高的可靠性。2.2 電氣主接線設計的設計原則和基本要求2.2.1 電氣主接線的設計原則發(fā)電廠的電氣主接線是保證電網安全可靠、經濟運行的關鍵，是電氣設備布置和選擇、自

15、動化水平及二次回路設計的原則和基礎。電氣主接線的設計原則是：以設計任務書為依據(jù)，以國家經濟建設的方針、政策、技術規(guī)范和標準為準則，結合工程實際情況，根據(jù)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)的地位和作用確定對主接線的可靠性、靈活性、經濟性的要求。主接線的設計除考慮電網安全穩(wěn)定運行的要求外，還應滿足電網出現(xiàn)故障時應急處理的要求。各種配電裝置接線的選擇，要考慮配電裝置所在發(fā)電廠的性質、電壓等級、進出線回路數(shù)、采用的設備情況、供電負荷的重要性和本地區(qū)的運行習慣等因素。近期接線和遠期接線相結合，方便接線的過度。2.2.2 電氣主接線的設計步驟1) 原始資料分析。根據(jù)下達的設計任務書的要求，在分析原始資料的基礎上，各電壓等級

16、擬定可采用的數(shù)個主接線方案。2) 對擬定的各方案進行技術經濟比較，選出最好的方案。3) 繪制電氣主接線圖。圖中采用新的國標圖形符號和文字代號，并將所有設備的型號、主要參數(shù)、母線及電纜截面等標注在圖上。2.2.3 對主接線設計的基本要求電氣主接線設計的基本要求，概況的說應包括可靠性、靈活性和經濟性三方面?？煽啃?。主接線可靠性的基本要求通常包括以下幾個方面：斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)供電；線路、斷路器或母線故障時，以及母線或母線隔離開關檢修時，盡量減少停運出線回路數(shù)和停電時間，并能保證對全部類及全部或大部分類用戶供電；盡量避免發(fā)電廠或變電站全部停電的可能性；大型機組突然停運時，不應危及電力系統(tǒng)穩(wěn)

17、定運行。靈活性。靈活性包括以下幾個方面：操作的方便性；調度的方便性；擴建的方便性。經濟性。經濟性應從以下幾個方面考慮：節(jié)省一次投資；占地面積少；電能損耗小。2.3 電氣主接線方案的初步擬定1) 220KV電壓等級的方案選擇。由于220KV 電壓等級的電壓饋線數(shù)目是4回，且最大送出電能為800252008004=543，占總發(fā)電量的67.9，輸送發(fā)電機發(fā)出的主要電能，故220KV電壓等級的主接線設計要求具有很高的可靠性。，所以220 KV電壓等級的接線形式可以選擇雙母線接線或者雙母線分段接線形式。雙母線接線有兩組母線，可以互為備用，兩組母線之間通過母聯(lián)斷路器聯(lián)接。其優(yōu)點是：供電可靠，通過兩組母線

18、隔離開關的倒閘操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷。一組母線故障后，能迅速恢復供電。檢修任一回路的母線隔離開關，只停該回路。調度靈活，各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活的適應電力系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要，通過倒換操作可以組成各種運行方式。擴建方便，向雙母線左右任何方向擴建，均不會影響兩組母線的電源和負荷自由組合分配，在施工中也不會造成原有回路停電。所以220 KV電壓等級的接線形式選擇為雙母線接線。雙母線分段接線比雙母線接線可靠性更高。當一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護作用下，分段斷路器先自動跳開，而后將故障母線所連的電源回路的斷路器跳開，該段母線所連

19、的出線回路停電，隨后將故障段母線所連的電源回路和出現(xiàn)回路切換到備用母線，即可恢復供電。這樣，只是部分短時停電，而不必全部短期停電。2) 110KV電壓等級的方案選擇。由于110KV電壓等級的電壓饋線數(shù)目是6回，且年最大利用小時是7000h，而斷路器經過長期運行和切斷數(shù)次短路電流后都需要檢修，為保證檢修出線斷路器不致對該回路停電，擬采取帶旁路母線接線形式為宜，所以在本方案中選擇的接線形式是雙母線帶旁路母線的接線。優(yōu)點是供電可靠性高，運行靈活，適用于向重要用戶供電。由于目前采用的斷路器為六氟化硫斷路器，它的開斷能力強，允許連續(xù)開斷次數(shù)較多，適用于頻繁操作，機電磨損小。所以檢修周期長，所以110KV

20、電壓等級也可以采用雙母線接線。3) 15.75KV電壓等級的方案選擇。由于15.75KV電壓等級的電壓饋線數(shù)目只有2回，且負荷容量最大50MW，最小25MW，占機組容量很小，用一臺機組足以承擔所需電量，采用直饋線為宜。所以在本方案中選擇的接線形式是單母線接線。這種接線簡單清晰，使用設備少，經濟性好。運行經驗表明，誤操作是造成系統(tǒng)故障的重要原因之一，主接線簡單，操作人員發(fā)生誤操作的可能性小。故淘汰掉一些較差的方案后，可以得到下面四種主接線方案。各方案的主接線圖如下圖2-1，圖2-2，圖2-3所示：方案一：圖2-1 電氣主接線方案一方案二：圖2-2 電氣主接線方案二方案三：圖2-3 電氣主接線方案

21、三2.4 主接線方案選擇本次主接線設計中采用了雙母線接線、雙母線分段接線、雙母線帶旁路母線的接線、單母線接線這幾種接線形式。它們都各有優(yōu)缺點。2.4.1 雙母線接線1) 優(yōu)點：a) 供電可靠。通過兩組母線隔離開關的倒閘操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷。一組母線故障后，能迅速恢復供電。檢修任一回路的母線隔離開關，只停該回路。b) 調度靈活。各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活的適應電力系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要，通過倒換操作可以組成各種運行方式。c) 擴建方便。向雙母線左右任何方向擴建，均不會影響兩組母線的電源和負荷自由組合分配，施工中也不會造成原有回路停

22、電。2) 缺點：a) 增加電氣設備的投資。b) 當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒閘操作器，容易誤操作。為了避免誤操作，需在隔離開關和斷路器之間裝設閉鎖裝置。c) 當饋線斷路器或線路側隔離開關故障時停止對用戶供電。2.4.2 雙目線分段接線1) 優(yōu)點：a) 雙母線分段接線比雙母線接線可靠性更高。當一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護作用下，分段斷路器先自動跳開，而后將故障母線所連的電源回路的斷路器跳開，該段母線所連的出線回路停電，隨后將故障段母線所連的電源回路和出現(xiàn)回路切換到備用母線，即可恢復供電。這樣，只是部分短時停電，而不必全部短期停電。b) 調度靈活，擴建方便2) 缺點：a) 增加電氣設備

23、的投資。雙母線分段接線與雙母線接線相比增加了兩臺斷路器，投資有所增加。b) 當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒閘操作器，容易誤操作。為了避免誤操作，需在隔離開關和斷路器之間裝設閉鎖裝置。c) 當饋線斷路器或線路側隔離開關故障時停止對用戶供電。2.4.3 雙母線帶旁路母線接線1) 優(yōu)點：a) 供電可靠性高，檢修出線斷路器不致對該回路停電，適用于向重要用戶供電。b) 運行靈活，便于擴建。2) 缺點：a) 增加電氣設備的投資。b) 當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒閘操作器，容易誤操作。為了避免誤操作，需在隔離開關和斷路器之間裝設閉鎖裝置。c) 當饋線斷路器或線路側隔離開關故障時停止對用戶供電。2.

24、4.4 單母線接線1) 優(yōu)點：a) 接線簡單清晰。運行經驗表明，誤操作是造成系統(tǒng)故障的重要原因之一，主接線簡單，操作人員發(fā)生誤操作的可能性小。b) 使用設備少，經濟性好。c) 母線便于向兩端延伸，擴建方便2) 缺點：a) 可靠性差。母線或母線隔離開關檢修或故障時，所有回路都要停止運行，造成全廠長期停電。b) 調度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行，并且線路側發(fā)生故障時，有較大的短路電流。2.4.5 主接線方案比較綜上所述，可得到如下表2-1所示結果：表2-1設備個數(shù)接線形式方案一21臺斷路器，5臺主變雙母、雙母加旁母、單母線方案二22臺斷路器，5臺主變雙母分段、雙母、單母線方案三21臺斷路

25、器，4臺主變雙母、雙母、單母線由此可見，方案三的經濟性最好，但是方案一的可靠性和靈活性最好，但是由于目前采用的斷路器為六氟化硫斷路器，它的開斷能力強，允許連續(xù)開斷次數(shù)較多，適用于頻繁操作，機電磨損小，所以檢修周期長。從這一點說來，方案三和方案一的可靠性相當，又由于所設計發(fā)電廠為火電廠，在電力系統(tǒng)中一般承擔基荷，停開機較少，所以方案三的靈活性也能滿足需求，所以選擇方案三作為最終方案。第三章 短路電流計算33.1 短路電流計算的目的和步驟3.1.1 短路電流計算的目的短路是電力系統(tǒng)中常見的、十分嚴重的故障。短路將使系統(tǒng)電壓降低、短路回路電流增大，可能破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和損壞電氣設備。所以電氣設

26、計和運行中都要短路電流進行計算。短路電流計算主要有以下目的：1) 電氣主接線的比較與選擇。2) 選擇電氣設備，或對這些設備提出技術要求。3) 為繼電保護的設計以及調試提供依據(jù)。4) 評價并確定網絡方案，研究限制短路電流的措施。5) 系統(tǒng)運行和故障情況的分析。3.1.2 短路電流計算的步驟1) 繪制相應的電力系統(tǒng)接線圖2) 選擇計算短路點3) 繪制等值網絡圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號。4) 化簡等值網絡：將等值網絡化簡為以短路點為中心的輻射型等值網絡，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉移電抗。5) 求計算電抗6) 由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量的標幺值。7) 計算無限大容量的電源供給

27、的短路電流周期分量的標幺值。8) 計算短路電流周期分量有名值和短路容量。9) 計算短路電流沖擊值。10) 繪制短路電流計算結果表。3.2 電力變壓器和發(fā)電機的選擇在發(fā)電廠或變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器；兩種電壓等級之間交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡變壓器；只供本廠（站）用電的變壓器稱為廠（站）用或自用變壓器。主變壓器容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結構。它的選擇除依據(jù)基礎資料外，主要取決于輸送功率的大小、與系統(tǒng)聯(lián)系的緊密程度、運行方式及負荷的增長速度等因素，至少考慮510年負荷發(fā)展的需要。如果變壓器容量選的過大、臺數(shù)過多，則會增加投資，增大占地面積和損耗，

28、不能充分發(fā)揮設備的效益，并增加運行和檢修的工作量；如果容量選的過小、臺數(shù)過少，則可能封鎖發(fā)電廠剩余功率的輸送，或限制變電所負荷的需要，影響系統(tǒng)不同電壓等級之間的功率交換運行的可靠性等。因此，應合理選擇變壓器。3.2.1 變壓器容量和臺數(shù)的選擇1. 單元接線的主變壓器單元接線時變壓器容量SN應按發(fā)電機額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10的裕度來選擇。SN1.1PNG(1-KP)/cosG (MVA) （3-1）式中：PNG發(fā)電機容量，單位MW；cosG發(fā)電機額定功率因數(shù)；KP廠用電率。所以可得T1、T2、T4的容量為：SN=1.1×200（14）/0.85=248（MVA）2. 具

29、有發(fā)電機電壓母線的主變壓器1) 當發(fā)電機電壓母線上的負荷最小時，應能將發(fā)電廠的最大剩余功率送入系統(tǒng)，計算中不考慮稀有的最小負荷情況。即SN（PNG(1-KP)/cosG-Pmin/cos)/n (MVA)（3-2）式中：PNG為發(fā)電機電壓母線上的發(fā)電機容量之和，單位MW；Pmin為發(fā)電機電壓母線上的最小負荷，單位MW；cos為負荷功率因數(shù)；n為發(fā)電機電壓母線上的主變壓器臺數(shù)。所以可得T3的容量為：SN=（200（1-4）/0.8525/0.8）=195（MVA）2) 當發(fā)電機電壓母線上的負荷最大且其中容量最大的一臺機組退出運行時，主變壓器應能從系統(tǒng)到送功率，以保證發(fā)電機電壓母線上最大負荷的需要

30、。即SN（Pmax/cos-PNG'(1-KP)/cosG)/n (MVA)（3-3）式中：PNG'發(fā)電機電壓母線上除最大一臺機組外，其他發(fā)電機容量之和，單位MW；Pmax發(fā)電機電壓母線上的最大負荷，單位MW。所以可得T3的容量為：SN=50/0.8=63 （MVA）取較大的值，則T3的容量應按照132MVA選取。所以按照設計要求，本次設計應按248MVA選擇三臺雙繞組變壓器和按195MVA選擇一臺三繞組變壓器。3.2.2 主變壓器型式和結構的選擇1. 相數(shù)。采用三相式變壓器。在330KV及以下的發(fā)電廠和變電所中，一般選用三相式變壓器，因為一臺三相式變壓器較同容量的三臺單相式變

31、壓器投資小、占地少、運行損耗也小，同時配電裝置結構簡單，運行維護較方便。2. 繞組接線組別。變壓器三相繞組的連接方式必須使其線電壓與系統(tǒng)線電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)變壓器采用的繞組連接方式有星形（Y）和三角形（）兩種。因此，主變壓器三相繞組之間的連接方式要根據(jù)具體工程來確定。3. 結構型式。三繞組變壓器或者自耦變壓器，在結構上有升壓型和降壓型兩種基本型式。發(fā)電廠的三繞組變壓器，一般為低壓側向高、中壓側供電，應選用升壓型。4. 調壓方式。變壓器的電壓調整使用分接開關切換變壓器的分接頭，從而改變其變比來實現(xiàn)的。無勵磁調壓變壓器的分接頭較少，調壓范圍一般只有10（±2

32、5;2.5%），且分接頭必須在停電的情況下才能調節(jié)；有載調壓變壓器的分接頭較多，調壓范圍可達30，且分接頭可在帶負荷的條件下調節(jié)，但其結構復雜，價格昂貴，在下述情況下采用較為合理。1) 出力變化大，或發(fā)電機經常低功率因數(shù)運行的發(fā)電廠主變壓器。2) 具有可逆工作特點的聯(lián)絡變壓器。3) 電網電壓有較大變化的220KV及以上的降壓變壓器。4) 電力潮流變化大和電壓偏移大的110KV變電所的主變壓器。綜上所述，本次設計采用無勵磁調壓的變壓器。5. 冷卻方式。電力變壓器的冷卻方式，隨其型式和容量的不同而異，主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷、強迫油循環(huán)風冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫導向油循環(huán)冷卻。選取的

33、主變壓器型號參數(shù)如下表：表3-1 雙繞組變壓器T1、T2型號參數(shù)型號容量（MVA）高壓（KV）低壓（KV）連接組別阻抗電壓（）SFP7-250000/11025012115.75YNd1110.5表3-2 變壓器T4型號參數(shù)型號容量（MVA）高壓（KV）低壓（KV）連接組別阻抗電壓（）SFP7-250000/220250242±4×2.515.75YNd1113.1表3-3 三繞組自耦變壓器T3型號參數(shù)型號容量（MVA）高壓（KV）低壓（KV）連接組別阻抗電壓（）SFPS7-240000/220240242±4×2.515.75YNyn0d11高中高低中

34、低251493.2.3 發(fā)電機的選擇本次設計任務書中對發(fā)電機的要求為：容量4×200MW，發(fā)電機電壓15.75Kv,cosa=0.85，查閱電氣工程專業(yè)畢業(yè)設計指南得到發(fā)電機參數(shù)如下表3-4:型號額定容量（MW）額定電壓（KV）功率因數(shù)cos次暫態(tài)電抗（Xd“）負序電抗（X2）QFS-200-220015.750.850.1460.178表3-4 發(fā)電機型號參數(shù)3.2.4 廠用高壓變壓器的選擇對廠用電高壓工作變壓器的容量應按廠用電負荷的110選擇。本次設計給出的的電廠廠用電率為4，即每臺機組的廠用電為200/0.85×4=9.4MVA，故廠用高壓變壓器的容量應按9.4

35、15;110=10.35MVA選擇。對于廠用高壓備用變壓器，應按4×200/0.85×4×110=41.1MVA選擇廠用高壓本次設計中選用6KV。參數(shù)如下：表3-5 廠用高壓變壓器型號參數(shù) 型號容量（MVA）高壓（KV）低壓（KV）連接組別阻抗電壓（）SF7-12000/15.751215.75±2×2.56.3Yd117.5表3-6 廠用高壓備用變壓器型號參數(shù)型號容量（MVA）高壓（KV）低壓（KV）連接組別阻抗電壓（）SFP7-50000/22050242±2×2.56.3YNd11123.3 電力系統(tǒng)元件參數(shù)的計算3.

36、3.1 各元件正序參數(shù)計算短路電流計算的正序阻抗圖如下圖3-2所示：圖3-2 短路電流計算等值正序阻抗圖為了計算方便，通常取基準容量Sj=100MVA基準電壓一般取各等級的平均電壓Uj=Uav=1.05Un基準電流：所以可得基準電壓、基準電流計算結果如下表3-7所示表3-7Uj（KV）15.75115230Ij(KA)3.670.50.25計算得各元件正序電抗標幺值如下：發(fā)電機的電抗計算公式為（3-4）即：X1=X2=X5=X9=0.146×100/235=0.06213雙繞組變壓器的電抗計算公式為（3-5）即：X3=X4=0.105×100/250=0.042X10=0.

37、131×100/250=0.0524三繞組自耦變壓器：高壓端（3-6）1/2×（25149）/2400.0625中壓端（3-7）1/2×（25914）/2400.04167低壓端（3-8）1/2×（14925）/240-0.00417對于低壓端出現(xiàn)等值電抗為負值的現(xiàn)象并不真正表示該繞組有容性漏抗，但由于這一負值電抗的絕對值往往很小，在近似計算中常取其為零。所以的值取為零。即：X6=0、X7=0.04167、X8=0.0625X11=0.013.3.2 各元件負序參數(shù)計算短路電流計算的負序阻抗圖如下圖3-3所示：圖3-3 短路電流計算等值負序阻抗圖計算得各

38、元件負序電抗標幺值如下：發(fā)電機的電抗計算公式為（3-9）即：X22=X12=X15=X19=0.178×100/235=0.07574雙繞組變壓器的負序電抗為X13=X14=0.042X20=0.0524三繞組自耦變壓器：X16=-0.00417、X17=0.04167、X18=0.0625系統(tǒng)X21=0.013.3.3 各元件零序參數(shù)計算短路電流計算的零序阻抗圖如下圖3-4所示：圖3-4 短路電流計算等值零序阻抗圖計算得各元件零序電抗標幺值如下：雙繞組變壓器:X23=X24=0.042 X28=0.0524三繞組自耦變壓器：X26=-0.00417、X27=0.04167、X25=

39、0.0625廠高壓備用變壓器的零序電抗為X29=0.24系統(tǒng)零序電抗為給定值X30=0.046。3.4 短路電流計算結果短路電流計算結果如下表3-8(a)、表3-8(b)和表3-9所示。表3-8(a)三相對稱短路電流計算結果表3-8(b)三相對稱短路電流計算結果表3-9 不對稱短路電流計算結果第四章 導體和主要電氣設備選擇44.1 電氣設備選擇的一般要求1、 應滿足各種運行、檢修、短路和過電壓情況的運行要求，并考慮遠景發(fā)展。2、 應按當?shù)丨h(huán)境條件校核。3、 應力求技術先進和經濟合理。4、 與整個工程的建設標準應相一致。5、 選用的新產品均應有可靠地試驗數(shù)據(jù)，并經正式鑒定合格。4.1.1 按正常

40、工作條件選擇電氣設備1、 電壓條件在選擇電氣設備時，一般可按照電氣設備的額定電壓不低于裝置地點電網額定電壓的條件選擇，即2、 電流條件電氣設備的額定電流是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設備的長期允許電流。應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3、 環(huán)境條件對設備選擇的影響溫度和濕度一般高壓電氣設備可在溫度為20，相對濕度為90的環(huán)境下長期正常運行。當環(huán)境的相對濕度超過標準時，應選用型號后帶有“TH”字樣的濕熱帶型產品。污染情況安裝在污染嚴重，有腐蝕性物質煙氣粉塵等惡劣環(huán)境中的電氣設備，應選用防污型產品或設備布置在室內。海拔高度一般電氣設備的使用條件為不超過1000m。當用在高原地區(qū)

41、時，由于氣壓較低，設備的外絕緣水平將相應降低。因此，設備應選用高原型產品或用外絕緣提高一級的產品?，F(xiàn)行電壓等級為110kV及以下的設備，其外絕緣都有一定的裕度，實際上均可使用在海拔不超過2000m的地區(qū)。安裝地點配電裝置為室內布置時，設備應選戶內式；配電裝置為室外布置時，設備應選戶外式。此外，還應考慮地形、地質條件以及地震影響等。4.1.2 按短路狀態(tài)校驗設備1、 熱穩(wěn)定校驗校驗電氣設備的熱穩(wěn)定性，就是校驗設備的載流部分在短路電流的作用下，其金屬導電部分的溫度不應超過最高允許值。如果滿足這一條件，則選出的電氣設備符合熱穩(wěn)定的要求。作熱穩(wěn)定校驗時，已通過電氣設備的三項短路電流為依據(jù)，工程計算中常

42、用下式校驗所選的電氣設備是否滿足熱穩(wěn)定的要求，即：It2tQk式中，Qk短路電流熱效應：It制造廠規(guī)定的在ts內電器的熱穩(wěn)定電流（KA）； 校驗短路熱穩(wěn)定的短路計算時間應為繼電保護動作時間top和斷路器全開斷時間toc之和，即式中， 保護動作時間，主要有主保護動作時間和后備保護動作時間，本次設計中當為主保護動作時間時取top1=0.05s；當為后備保護時間時取top2=2.5s； 斷路器全開斷時間（包括固有分閘時間和燃弧時間）。本次設計中取toc=0.1s。繼電保護動作時間top按照我國電氣設計有關規(guī)定：驗算電氣設備時采用后備保護動作時間；驗算裸導體時宜采用主保護動作時間，如主保護有死區(qū)時，則

43、采用能對該死區(qū)起作用的后備保護動作時間，并采用相應處的短路電流值；驗算電纜時，對電動機等直饋線應采取主保護動作時間，其余宜按后備保護的動作時間。2、 動穩(wěn)定校驗當電氣設備中有短路電流通過時，將產生很大的電動力，可能對電氣設備產生嚴重的破壞作用。因此，各制造廠所生產的電器，都用最大允許的電流的幅值imax或最大有效值Imax 表示其電動力穩(wěn)定的程度，它表明電器通過上述電流時，不至因電動力的作用而損害。滿足動態(tài)穩(wěn)定的條件為ish imax式中ish及Ish三相短路時的沖擊電流及最大有效值電流。4.1.3 按環(huán)境條件校核選擇電氣設備和載流導體時，應按當?shù)丨h(huán)境條件校驗。4.2 高壓斷路器的選擇斷路器的

44、選擇需要根據(jù)環(huán)境條件，使用技術條件及各種斷路器的不同特點進行選擇。由于真空斷路器、SF6斷路器在技術性能和運行維護方面有明顯優(yōu)勢，目前在系統(tǒng)中應用十分廣泛，10kV及以下一般選用真空斷路器，35kV及以上多選用SF6斷路器。同時需根據(jù)安裝地點選擇屋外或屋內式。按照斷路器的技術條件選擇簡述如下：1、 斷路器的額定電壓不小于裝設電路所在電網的額定電壓2、 斷路器經校正后的額定電流不小于通過斷路器的最大持續(xù)工作電流3、 校驗斷路器的斷流能力。一般可按斷路器的額定開斷電流INbr，大于或等于短路電流周期分量有效值I"進行選擇,即應滿足條件INbrI"4、 動穩(wěn)定校驗：應滿足的條件是

45、短路沖擊電流 Ish應不大于斷路器的極限通過電流ies,即5、 熱穩(wěn)定校驗：應滿足的條件是短路熱效應QK應不大于斷路器在t時間內的允許熱效應，即It2QK6、 根據(jù)對斷路器操作控制的要求，選擇與短路器配用的操動機構。斷路器選擇結果如下表4-1所示：表4-1型號安裝位置額定電壓額定電流額定開斷電流極限通過電流熱穩(wěn)定電流固有分閘時間合閘時間LW1-220220KV出線回路220kV2000A40 kA100kA40KA(3S)0.05S0.15SLW1-220220KV母聯(lián)220kV2000A40 kA100kA40KA(3S)0.05S0.15SLW1-220T4變220KV側220kV2000

46、A40 kA100kA40KA(3S)0.05S0.15SLW2-220T3變220KV側220kV2500A40 kA100kA40KA(3S)0.05S0.15SLW6B-110T1、T2變110kV側110kV3150A40 kA100kA40KA(3S)0.056S0.12SLW-110110kV出線回路110kV2500A31.5 kA125kA50KA(3S)0.06S0.12SLW-110110kV母聯(lián)110kV2500A31.5 kA125kA50KA(3S)0.06S0.12SLW6B-110T3變110KV側110kV3150A40 kA100kA40KA(3S)0.056

47、S0.12SSN4-15.75G15.75kV出線回路15.75kV6000A105 kA300kA120KA(5S)0.15S0.65SSN5-15.75GT3變15.75kV側15.75kV12000A87 kA300kA120KA(5S)0.15S0.65S4.3 高壓隔離開關的選擇隔離開關的型式應根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素，進行綜合的技術經濟比較后確定。其選擇的具體項目方法與斷路器的基本相同，不再重復。根據(jù)對隔離開關操作控制的要求，還應選擇其配用的操動機構。屋內式8000A以下隔離開關一般采用手動操作機構；220KV及以上高位布置的隔離開關，宜采用電動機構和液壓機構。隔離開

48、關選擇結果如下表4-2所示：表4-2型號安裝位置額定電壓額定電流動穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流GW4-220(D)T4變220kV側220kV1000A80kA31.5KA (3S)GW4-220(D) 220kV出線回路220kV1000A80kA31.5KA (3S)GW4-220 220kV母聯(lián)220kV2000A80kA31.5KA (3S)GW4-220(D)T3變220kV側220kV1000A80kA31.5KA (3S)GW5-110(D)T1、T2變110kV側110kV1600A100kA31.5KA (4S)GW5-110(D)110kV出線回路110kV1600A100kA31.

49、5KA (4S)GW5-110(D)110kV母聯(lián)110kV2000A100kA31.5KA (4S)GW5-110(D)T3變110kV側110kV1600A100kA31.5KA (4S)GN23-15.7515.75kV出線回路15.75kV2500A250kA100KA (3S)GN21-15.75G1出線側15.75kV10000A400kA149KA (2S)GN21-15.75G2出線側15.75kV10000A400kA149KA (2S)GN21-15.75G4出線側15.75kV10000A400kA149KA (2S)4.4 母線的選擇電力線路的正確、合理的選擇直接關系到

50、供電系統(tǒng)的安全、可靠、優(yōu)質、經濟的運行。電力線路包括電力電纜、架空線路、母線等類型。電力線路的選擇包括類型的選擇和截面的選擇兩部分。為保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質、經濟的運行，選擇導線和電纜截面時必須滿足下列條件。1、 導體的材料和型式。載流導體一般使用鋁或鋁合金材料，鋁合金導體有鋁錳合金和鋁鎂合金兩種，我國常用的硬導體型式有矩形、槽型和管型。(1) 矩形導體。矩形導體散熱條件好，有一定的機械強度，便于固定和連接，但集膚效應較大，為了避免集膚效應過大，單條矩形的截面不超過1250mm2。矩形導體一般用于35KV及以下、電流為4000A及以下的配電裝置中。(2) 槽型導體。槽型導體的電流分布比較

51、均勻，與同截面的矩形導體相比，其優(yōu)點是散熱條件好、機械強度高、允許載流量大、安裝也比較方便。因此槽型導體一般用在電流在40008000A的配電裝置中。(3) 管型導體。管型導體是空心導體，集膚效應小，機械強度高，管內可水或風冷卻，因此可用于8000A以上的大電流母線。2、 按回路最大持續(xù)工作電流選擇導體截面IalImax式中 Ial對應于某一母線布置方式和環(huán)境溫度為25時的導體長期允許載流量；Imax回路中最大持續(xù)工作電流。3、 按經濟電流密度J選擇截面S，即S=ImaxJ1、 動穩(wěn)定校驗校驗母線動穩(wěn)定性是校驗母線在短路沖擊電流電動力作用下是否會產生永久性形變或斷裂，即是否超過母線材料應力的允

52、許范圍。2、 熱穩(wěn)定校驗對于電纜，不必校驗其機械強度和短路動穩(wěn)定度，但需校驗短路時熱穩(wěn)定度，且電纜額定電壓不應小于使用地點的額定電壓。對于母線，短路時的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度都需考慮。母線的選擇結果如下表4-3、4-4、4-5所示：表4-3 220KV母線的參數(shù)截面尺寸（mm）雙槽導體截面S(mm2)慣性矩Iy(mm4)截面系數(shù)Wy(mm2)集膚效應系數(shù)Kf載流量 (A)共振允許最大距離(cm)hbcr75354610406.22.521.0122280178表4-4 110KV母線的參數(shù)截面尺寸（mm）雙槽導體截面S(mm2)慣性矩Iy(mm4)截面系數(shù)Wy(mm2)集膚效應系數(shù)Kf載流量 (A

53、)共振允許最大距離(cm)hbcr75355.5613907.63.171.0252620205表4-5 15.75KV母線的參數(shù)截面尺寸（mm）雙槽導體截面S(mm2)慣性矩Iy(mm4)截面系數(shù)Wy(mm2)集膚效應系數(shù)Kf載流量 (A)共振允許最大距離 (cm)hbcr22510512.516976049066.51.285101502994.5 互感器的選擇互感器是變換電壓、電流的電氣設備，它的主要功能是向二次系統(tǒng)提供電壓、電流信號也反映一次系統(tǒng)地工作狀況，前者稱為電壓互感器，后者稱為電流互感器。 在高壓配電裝置中，廣泛采用互感器給測量儀表、繼電保護和其他二次設備供電?；ジ衅靼娏骰ジ衅骱碗妷夯ジ衅鲀深?。前者將大電流變成規(guī)定的小電流（5A或1A）；后者將高電壓變成規(guī)定的低電壓（100V）。測量儀表和繼電器的線圈與互感器的二次線圈相連，互感器的二次線圈應有可靠的接地。采用互感器的目的，除了將二次回路與一次回路隔離，以保證運行人員和設備的安全外，還使由它供電的二次設備標準化、小型化，從而給運行維護提供方便。4.5.1 電壓互感器的配置1、 電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關，并應滿足測量、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，同期點的兩側都能提取到