220kV網(wǎng)絡線路和發(fā)電廠電氣設計

目錄摘要 00前言 21資料分析 31.1原始資料 31.2資料分析 32電氣主接線的設計 42.1PH1電氣主接線方案的擬定和選擇 42.2PH2站接線方式簡述 52.3發(fā)電機的選擇 62.4主變壓器的選擇 72.5廠用變壓器的選擇 83短路計算及潮流計算 93.1短路計算 93.2潮流計算 124電氣設備配置和選擇 164.1導線的選擇 164.2斷路器和隔離開關的選擇 234.3電流互感器的選擇 304.4電壓互感器的選擇 324.5高壓懸式絕緣子的選擇 334.6電抗器的選擇 34 5繼電保護配置設計 345.1PH1站發(fā)電機繼電保護 345.2變壓器繼電保護 415.310kV母線繼電保護 445.4220kV母線繼電保護 465.5220kV線路繼電保護 476發(fā)電廠防雷 506.1配電裝置防雷 516.2控制室的防雷 526.3生活區(qū)的防雷 537自動裝置配置 53參考文獻 55致謝 56結語 57獨撰聲明 58220kV網(wǎng)絡線路和發(fā)電廠電氣設計摘要：火力發(fā)電廠由于其布局的靈活性、裝機容量大小可調性的特點，在整個電力系統(tǒng)中扮演著重要的角色，但是由于其對環(huán)境的污染，電廠動力設備的復雜性，其發(fā)展也受到一定的制約。本次設計主要是對火電廠PH1站電氣主接線的初步設計和220kV的網(wǎng)絡線路的繼電保護配置，設計的重點在PH1站一次電氣主接線方案的選定，發(fā)電機、變壓器、線路導線等一次電氣設備的選擇、相關短路電流的計算、系統(tǒng)繼電保護的配置與整定等內容。完成整個設計，讓學生站在一個全局的角度去運用所學的知識，使學生的自身知識體系更加清晰，為以后的學習和工作提供有力的幫助。關鍵詞：電氣主接線短路計算電氣設備繼電保護裝置TheDesignofthe220kvElectricNetworkCircuitandtheElectricElementsoftheHydro-plant(MajorinElectricalEngineeringanditsAutomation，graduatein2015)Abstract：Thermalpowerplantisplayingasignificantroleinthewholepowersystem,becausetheflexibilityofspacedistributionandthetenabilityofinstalledcapacity.However,thedevelopmentofthermalpowerplantisconstrictedinthatitpollutestheenvironmentandthecomplexityofelectricalequipment.ThisdesignmainlyincludesthedesignofmainelectricalwiringofPH1plant,thelineprotectionof220kvpowersystem,theshortcircuitcalculationofwholesystemandtheconfigurationofrelayprotectionequipment.ThefocalpointisthechoiceoftheoncemainelectricalwiringschemesandtheonceelectricaccessoryforPH2plant,thechoiceofthetransformers,alternatorsandnetworkcircuit,theconfigurationandthesettingofthesystemprotectionandsoon.Bymeansofthisdesign,wecanreinforcethecomprehensionoftheknowledge,andapplytheknowledgeintopractice.Atthesametime,ithelpsustobuildupanintegratedknowledgesystem,andprovideushelpforthefutureworkandlearning.Keywords:mainelectricalwiringshortcircuitcalculationelectricalequipmentrelayprotectionequipment.0前言隨著人類文明的飛速發(fā)展、進步，人們對電能的依賴程度也是越來越高。它在企業(yè)、交通、科學、國防和人民生活中都得到廣泛的應用，是現(xiàn)代化社會的必要因素；是我們現(xiàn)代生活之中必不可少的一種能源。電能可由其他能量轉換而來，也可轉換為其他形式的能源，一個國家發(fā)電量的多少直接關系到這個國家的國民生產總值。在科技飛速發(fā)展的今天，各個領域都在進行著技術革命，電力的發(fā)展是這些技術革命不可缺少的保障，發(fā)電廠和輸電線路作為電力系統(tǒng)中一個重要的環(huán)節(jié)，在這些技術發(fā)展的過程中起到了至關重要的作用。展望未來，世界電力發(fā)展將有如下趨勢：積極研發(fā)新的輸電技術，重視對現(xiàn)有電力系統(tǒng)的更新改造，提高效率，加深對火電、水電環(huán)境影響評價的研究，對各種發(fā)電方式作出客觀的評價，依靠科技進步推動整個電力系統(tǒng)的進步，提升對電力用戶的服務，使整個系統(tǒng)作為人類前進途中有力的保障。資料介紹1.1原始資料圖1-1PH1站:裝機4×50+2×200MW上220kV母線SB1站:降壓為110kV,供160MWPH2站:裝機200+2×50MW上220kV母線；SB2站:降壓110kV:供50MWSB3站:降壓110kV,供150MW其它條件：1、重要負荷按70%考慮2、功率因數(shù)0.93、110kV以上按大電流系統(tǒng)考慮，110kV以上按大電流系統(tǒng)考慮4、35kV以上線路電抗為0.45、10kV線路以R+JX,R/X=2計6、線路阻抗角220kV為80°；110kV為70°；35kV為45°7、直饋負荷的對側均為降壓供電，即無轉出負荷8、系統(tǒng)要求最大切除故障時間為0.2秒9、10回饋線出線，單線最小負荷為3MW，最大負荷為5MW10、最大年利用小時數(shù)為5600小時/年1.2資料解讀根據(jù)資料分析發(fā)電廠為火力發(fā)電站，發(fā)電容量達到600MW,說明為大中型火力發(fā)電站?？紤]重要負荷按70%考慮，因此系統(tǒng)定為我國中部地區(qū)的電力系統(tǒng)的一部分，考慮環(huán)境因素的時候，以中部平原地區(qū)環(huán)境為參照模板。我們在對整個系統(tǒng)的設計考慮時，要考慮到中原地區(qū)電力系統(tǒng)的特點，綜合各種因素的進行方案確定。2.電氣主接線設計2.1 PH1電氣主接線方案的擬定和選擇2.1.1電氣主接線設計基本要求電氣主接線的設計要根據(jù)實際情況進行考慮，其主要考慮有以下幾個方面。可靠性：通過對原始資料的分析可知發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中位置重要，不僅影響著電網(wǎng)運行同時對用戶是否安全可靠用電起著決定性作用。靈活性：發(fā)電廠的相關設備可以靈活的投入與切除，滿足電力系統(tǒng)的事故狀態(tài)，檢修狀態(tài)的運行方式；變電站擴建時易于由初期接線過渡到最終接線而不至于影響正常供電。經濟性：經濟性主要考慮節(jié)省一次投資、占地面積少、電能損耗少這三個方面。在滿足可靠性和靈活性的前提下考慮經濟性。2.1.2電氣主接線方案的確定根據(jù)設計的要求，可選用4臺50MW單元接線接到10.5kV，因為10.5kV提供饋線及廠用電，因此以穩(wěn)定性為主，此處可選擇雙母線帶旁路母線或雙母線分段接線兩種方式。220kV線路除了接2臺200MW發(fā)電機外，還連接10.5kV上兩臺升壓變壓器，同時，本200kV出線端為3條出線，因此2臺200MW可采用單元接線通過變壓器與母線連接；220kV母線根據(jù)手冊可采用雙母線帶旁路母線和單母線分段的方式。最終擬定出了2個主接線方案。方案的比較情況如下表所示：表2-1主接線方案通過定性分析和可靠性及經濟性比較，從技術上看方案占優(yōu)勢，因為其采用了雙母線帶旁路母線大大提高了可靠性，但是經濟上卻不如方案。鑒于本發(fā)電廠采用方案足以滿足該發(fā)電站設計要求的可靠性和一定的靈活性的基本條件，最終決定選擇方案為最終設計方案,最終接線方式如圖:圖2-12.2PH2站接線方式簡述2.2.1發(fā)電機出線方式：由于PH2站的相關設備構造和發(fā)電廠的廠用負荷與PH1站相同，故發(fā)電機出線，選用兩臺50MW接到10.5kV雙母線分段接線，再由升壓變壓器上升到220kV母線，一臺200MW經單元接線，直接經過變壓器上升到220kV母線。2.2.2220kV電壓等級接線方式PH2站的220kV電壓等級出線回路數(shù)達到4條，根據(jù)發(fā)電廠電氣設備手冊，在滿足基本穩(wěn)定性的前提下，綜合經濟因素和發(fā)電廠的實際情況，合理選擇接線方式。因此，在首先滿足穩(wěn)定性的情況下，PH2發(fā)電廠選擇雙母線分段接線。最終整個系統(tǒng)主接線圖如下:圖2-22.3發(fā)電機的選擇2.3.1發(fā)電機臺數(shù)和容量（PH1）火力發(fā)電廠中的原動機大都為汽輪機，常見的燃料是煤、重油和天然氣，火力發(fā)電廠可以分為凝汽式火力發(fā)電廠和供熱式火力電廠，即通稱為火電廠和熱電廠。表2-1發(fā)電機型號及參數(shù)型號額定容量額定電壓Td0(s)短路比QFQ-50-250MW10.5kV0.811.220.619QFQS-200-2200MW15.75kV0.857.680.572（1）發(fā)電廠負荷、廠用電率：10%.、升壓母線上負荷，220kV電壓等級，=0.9,（2）環(huán)境假設、當?shù)刈畹蜏囟葹?℃，最高溫度為35℃，年均溫度為30℃。、海拔低于1000米。（3）電廠PH1不受場地限制，交通情況較好。2.3.2發(fā)電機的選擇和確定根據(jù)容量要求，PH1站選用6臺臥軸式凝汽式發(fā)電機，分別型號QFQ-50-2發(fā)電機4臺和QFQS-200-2發(fā)電機2臺。主要參數(shù)如下：表2-2東方電機廠50MW及200MW發(fā)電機參數(shù)型號QFQ-50-2QFQS-200-2額定容量（MVA/MW）62.5/50235.3/200額定電壓(KV)10.517.75額定電流(A)34408625額定功率因數(shù)0.80.85額定頻率/HZ5050相數(shù)33額定轉數(shù)r.min-1300030002.4主變壓器的選擇2.4.1變壓器的容量配電裝置和主接線的形式受到變壓器數(shù)量、容量的影響，變壓器容量的選擇和諸多因素有關，無論是發(fā)電廠的負荷，還是整個系統(tǒng)的具體要求，都是決定變壓器容量的必要條件。變壓器容量在選擇時，還因考慮到發(fā)電機的裕度和廠用電的負荷。SN≈1.1PNG(1-KP)（2-1）SN--主變壓器容量--發(fā)電機的額定容量KP--廠用電負荷率根據(jù)主接線和原始資料，4臺50MW的發(fā)電機的主變容量SN1：SN1≈1.1PNG1(1-KP1)=1.1×62.5（1-10%）≈61.88（MVA）（2-2）2臺200MW的發(fā)電機的主變容量SN2：SN2≈1.1PNG2(1-KP2)=1.1×235.30（1-10%）≈232.95（MVA）（2-3）由此查表可以選擇兩臺額定容量分別為63000KVA和26000KVA的變壓器。2.4.2主變壓器型號的選擇2.4.2.1變壓器相數(shù)的選擇發(fā)電廠機組容量小于125MW并且有兩種不同電壓與系統(tǒng)相連，多采用三繞組變壓器，但考慮到繞組的實際利用率，多數(shù)情況使用雙繞組變壓器。PH1站中50MW和200MW發(fā)電機組只能升到一個電壓等級，及發(fā)電機端有10.5kV和17.5kV升壓至220kV,因此選用雙繞組變壓器。2.4.2.2繞組接線組別的確定PH1站50MW和220MW發(fā)電機組變采用“YN，d11”接線。2.4.2.3主變壓器的臺數(shù)的確定表2-3變壓器型號和主要參數(shù)系統(tǒng)和各種高壓設備可能出現(xiàn)各種故障及檢修的情況，為保證供電的可靠性，不致一臺主變退出運行時所有負荷都停電，PH1站采用發(fā)電機與主變壓器單元和雙母線分段接線，PH1站設有兩臺SSPL-260000/220型變壓器和2臺SSPL-120000/220型號變壓器。表2-3變壓器型號和主要參數(shù)型號SFPL-120000/220SSPL-260000/220額定容量(KVA)120000260000額定電壓(KV)220±2×2.5%、10.5220±2×2.5%、17.5空載電流(A）0.360.7短路損耗(KW)360232空載損耗(KW)1181460聯(lián)結組號YN，d11YN，d11Uk%14.45142.5廠用變壓器的選擇2.5.1火電廠的主要負荷火電廠的廠用電負荷包括全廠能源輸送、燃燒、處理等用電設備，且隨各電廠機組類型、容量、燃料種類等因素影響而有較大的差異。選擇廠用變壓器容量時，應根據(jù)負荷運行的實際情況，既滿足負荷要求又能避免容量選的過大。按使用時間對負荷運行方式進行分類：經常、不經常、連續(xù)、短時、斷續(xù)，火力發(fā)電廠廠用機械是經常連續(xù)的運行，因此是重要負荷。廠用變壓器的一、二次側額定電壓應與相應側的電壓相一致。變壓器的容量應保證足夠的功率供給。因此，高壓廠用工作變壓器的容量應大于廠用電計算負荷進行選擇，一般選擇高出10％；同時，低電壓廠用工作變壓器的容量應留有10％到15％左右的裕度。發(fā)電廠的額定容量為50MW和200MW，他們的容量分別為62.5MVA和235.3MVA，根據(jù)《發(fā)電廠電氣部分》得，當發(fā)電機的容量小于等于60MW，發(fā)電機電壓為10.5kV，可以采用3kV作為廠用高壓，選用0.4kV作為廠用低壓，當發(fā)電機容量為100-300MW,應采用6kV作為廠用高壓。根據(jù)電壓等級我們選用10kV降壓到6kV，在把6kV降壓到0.4kV來作為廠變的選擇。綜上所述，廠用變壓器選擇型號如下表：表2-4廠用變壓器型號S6-50/10的參數(shù)型號S7-6300/10SCB10-100/6-0.4額定容量（KVA）315100額定電壓（KV）10.5/66kV,±2×2.5/0.4阻抗電壓（%）5.54連接組標號Y、d11Dyn11,Yyn0空載損耗（W）7500720短路損耗（W）4100010003.短路計算及潮流計算3.1短路計算3.1.1短路電流的計算目的根據(jù)線路情況計算出可能的最大短路電流，為相關運行和保護提供理論依據(jù)；進行短路情況下的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的校驗，選出合適的電氣設備；繼保裝置的選擇和整定等。3.1.2實用短路電流計算假設短路電流計算的基本假設：通過對整個系統(tǒng)的分析，選取三到四個短路點，計算可能的最大短路電流。計算系統(tǒng)元件參數(shù)：系統(tǒng)中所有負荷、線路電容、并聯(lián)電抗可以忽略，部分電網(wǎng)線路電阻也可忽略，變壓器變比采用平均額定電壓比。電網(wǎng)假定基準容量=100MVA,基準電壓=（為各級平均額定電壓）來計算相關元件的電抗標幺值。利用相關方法對網(wǎng)絡進行化簡，作出等值網(wǎng)絡圖?！喽搪冯娏髦芷诜至康谝恢芷诘挠行е担ù螘簯B(tài)分量），用來校驗電氣設備熱穩(wěn)定和斷流能力?！搪烽_始到t秒時的三相短路電流有效值，用來校驗遠處短路電氣設備斷流能力。-短路開始到秒時三相短路電流的有效值，用以計算導線的熱效應。已知條件：（1)（2）水電廠PH1：4×50+2×200MW，；=0.8，；（3）水電廠PH2：2×50+200MW，；=0.85，；（4）系統(tǒng)電抗：；（5）發(fā)電機電抗：（3-1）(3-2）（3-1）(3-2）（3-4）（3-3）變壓器等值電抗：（3-4）（3-3）SB1站：（3-5）SB2站：（3-6）SB3站：（3-7）線路電抗（按照順時針標注）：等值網(wǎng)絡圖：圖3-1圖3-1由于考慮到本系統(tǒng)為環(huán)式網(wǎng)絡，本設計主要方向是考慮220kV網(wǎng)絡設計和PH1站的相關保護，因此短路點的選取4個短路點，其短路點圖如下：圖3-2在最小運行方式下，其計算方法和最大運行一樣，最終得到的數(shù)據(jù)如下表所示：表3-13.2潮流計算已知條件：變壓器相關數(shù)據(jù)：：,,,,：,,,,:,,,,：,,,,：,,,,額定狀態(tài)下的功率損耗：站：,,,,站：,,,,站：,,,,站（50MW）：,,,,站（200MW）：,,,3.2.1PH1站的運算功率 四臺50MW發(fā)電機的發(fā)出功率為：兩臺200MW發(fā)電機發(fā)出的功率為：廠用電負荷為10%，除去廠用電負荷后剩余為：故通過升壓變壓器阻抗支路低壓端的功率分別為：變壓器中的功率損耗：電力線路母線電容功率：PH1廠的運算功率：3.2.2PH2廠的運算功率兩臺50MW發(fā)電機的發(fā)出功率為：一臺200MW發(fā)電機發(fā)出的功率：廠用電負荷為10%，除去廠用電負荷后剩余：故通過升壓變壓器阻抗支路低壓端的功率分別：變壓器中的功率損耗：電力線路母線電容功率：PH2廠的運算功率：3.2.3變電站的運算負荷SB1的運算負荷為：變電所母線電納無功功率一半為：SB1的運算負荷為：同理，SB2站和SB3站的運算負荷分別為：線路的功率損耗為：110km100MW：PH1-SB3：PH1-SB1：PH2-SB3：PH2-SB1：80km90MW：PH2-SB2：15km120MW:由于是潮流估算,由，表3-2潮流估算數(shù)據(jù)表4.電氣設備的選擇4.1導線的選擇4.1.1導體選型導體分為硬導體、軟導體、及封閉導體幾類。硬導體主要作為發(fā)電機至變壓器的引出線，及屋內高低壓配置，一般由由鋁、鋁合金、銅制成。裸軟導體分為鋼絞線、鋁絞線、鋼芯鋁絞線、耐熱鋁合金導線等；主要適用于架空電力線路及各型戶外配電裝置。封閉導體可分為離相封閉母線、共箱封閉母線和金屬箱式電纜母線；其中離相封閉母線適用于200MW及以上發(fā)電機引出線與主變壓器、常用變壓器之間的引出線連接；共箱封閉母線和金屬箱式電纜母線主要用于廠用變壓器至廠用配電室之間的引出線連接。4.1.2導體截面選擇長期發(fā)熱允許電流和經濟電流密度是選擇導體截面的兩個指標，但用經濟電流密度選擇的導體必須符合長期發(fā)熱允許電流的要求。對于年負荷利用小時數(shù)較大（一般＞5000h），且傳輸容量大，長度較長的導體一般按經濟電流密度選擇，而按長期運輸電流來選擇多用于正常運行狀態(tài)下傳輸容量較小的配電裝置的匯流母線。（4-1）按導體長期發(fā)熱允許電流選擇計算式為

（4-1）為導體所在系統(tǒng)中最大持續(xù)工作電流（A）；為在環(huán)境溫度為25℃時導體最大允許電流（A）；K為實際環(huán)境溫度和當?shù)睾０嗡鶝Q定的綜合修正系數(shù)。按經濟電流密度選擇導體可使年計算費用最低。不同類型的導體和不同負荷有一個年計算費用最低的電流密度，稱之為經濟電流密度J，則導線截面計算式為（4-2）（4-2）應盡量選擇接近計算結果的標準截面，一般情況下為節(jié)約成本允許選擇略小于經濟截面的導體，但本設計中存在70%的重要負荷，為保證線路正常運行不允許選擇截面小于計算結果的導體。4.1.3電暈電壓校驗電暈放電會會對導體造成電能損耗、金屬腐蝕，還會產生噪聲、無線電干擾等影響，這些影響都是對線路穩(wěn)定運行的潛在威脅，為了防止發(fā)生全面電暈，要求110kV及以上裸導體的最大工作電壓應小于其電暈臨界電壓，即（4-3）（4-3）下列情況可不進行電暈電壓校驗：100kV線路采用了大于等于LGJ-70型鋼芯鋁絞線及外徑大于等于20型管型導體在海拔1000m以下時不進行電暈電壓校驗；220kV線路采用了大于等于LGJ-300型鋼芯鋁絞線和外徑不小于30型的管型導體海拔1000m以下時不進行電暈電壓校驗。4.1.4熱穩(wěn)定校驗在校驗導體熱穩(wěn)定時，受集膚效應系數(shù)的影響，由線路短路時發(fā)熱的計算式可得到由短路熱穩(wěn)定所決定的導體最小截面為（4-5）（4-4）（4-5）C為熱穩(wěn)定系數(shù)；為短路電流熱效應（）短路電流熱效應包括周期分量和非周期分量，其中周期分量的計算方法為（4-7）（4-6）（4-7）（4-6）為后備保護動作時間；為固有分閘時間；為燃弧時間；I為次暫態(tài)電流當時不計非周期分量熱穩(wěn)定系數(shù)C受正常運行時的溫度影響，正常運行時溫度計算式為：（4-8）（4-8）4.1.5200MW發(fā)電機引出導線選擇離相封閉母線相間相互隔離，安全性較高主要適用于200MW及以上容量發(fā)電機引出線選擇，因此此處選用離相封閉母線。導線型號選擇：引出導線的最大持續(xù)電流為1.05倍的發(fā)電機端額定電流，導線絕緣電壓水平應高于機端額定電壓（4-9）（4-9）表4-1封閉母線技術數(shù)據(jù)及外形尺寸得符合要求得封閉母線尺寸為母線類別絕緣水平（KV）額定電流（A）外形尺寸mm主母線及廠用分支母線2410000H8501200700此類導體中，技術數(shù)據(jù)不涉及截面尺寸，故不進行熱穩(wěn)定校驗。4.1.650MW發(fā)電機引出導線選擇槽型導體一般適用于流量在4000A到8000A的回路中，50MW發(fā)電機的出口流量為3670A，接近4000A，考慮運行的穩(wěn)定可靠性選用鋁制槽型導體。導線型號選擇，按經濟電流密度選擇導線截面：（4-10）（4-10）（4-11），根據(jù)《發(fā)電廠電氣部分》圖6-17鋁導體的經濟電流密度的J=0.7則，查發(fā)《電廠電氣部分》槽型鋁導體允許載流量及計算數(shù)據(jù)表得，槽型鋁導體長期允許載流量及計算數(shù)據(jù)得選用一條截面為6870的槽型導體，導體長期允許載流量為7550（A），集膚效應系數(shù)=1.175,查《發(fā)電廠電氣部分》附表三裸導體載流量在不同海拔及環(huán)境溫度下的綜合矯正系數(shù)K，在環(huán)境溫度為30℃時K=0.94，則（4-11）=0.947550=7097（A）>3670（A）符合長期允許電流發(fā)熱條件。熱穩(wěn)定檢驗（4-12）（4-12）（4-13）所以不計非周期分量

（4-13）據(jù)式求得母線最高運行溫度為（4-14）（4-14）查表得C=99，則短路熱穩(wěn)定決定的最小導體截面積（4-15）（4-15）滿足熱穩(wěn)定要求。4.1.710.5kV廠用母線選擇矩形導體一般適用于35kV以下、載流量在4000A以下的線路中，所以廠用母線選用鋁制矩形導體。導線型號選擇：廠用負荷為總總容量的10%，則：PH1站廠用負荷PH2站常用負荷PH1站廠用母線最大持續(xù)電流為（4-15）（4-15）PH2站廠用母線最大持續(xù)電流為（4-16）（4-16）查《發(fā)電廠電氣部分》附表一矩型鋁導體長期允許載流量及集膚效應系數(shù)，大電流時可將2～4條矩形導體并列使用，則PH1站廠用母線選用四條尺寸為的矩形鋁導體，四條矩形鋁導體平放時長期允許載流量為4225A，集膚效應系數(shù)=2.20，PH2站廠用母線采用一條的矩形鋁導體，平放時載流量為2089A,集膚效應系數(shù)=1.12。查《發(fā)電廠電氣部分》裸導體載流量在不同環(huán)境下的綜合校正系數(shù)K表得，裸導體載流量在不同海拔及環(huán)境溫度下的綜合矯正系數(shù)K，在環(huán)境溫度為30℃時K=0.94，則符合長期允許電流發(fā)熱條件。PH1站廠用母線熱穩(wěn)定校驗：（4-17）（4-17）所以不計非周期分量（4-18）（4-18）據(jù)式求得母線最高運行溫度為查表得C=99，則短路熱穩(wěn)定決定的最小導體截面積滿足熱穩(wěn)定要求。4.1.8220kV母線選擇管型導體一般適用于110kV以上或流量在8000A以上的線路中，且鋁錳合金載流量較大，所以220kV母線宜選用管型鋁錳合金導體。導體規(guī)格選擇，按長期發(fā)熱允許電流選擇。PH1站總容量為600MW輸出540MWPH2站總容量為300MW輸出270MW表4-2PH1站220KV母線選擇導體主要型號數(shù)據(jù)導體尺寸（mm）導體截面（）載流量（A）9541900表4-3PH2站220KV母線選擇導體主要型號數(shù)據(jù)導體尺寸（mm）導體截面（）載流量（A）273970查《發(fā)電廠電氣部分》附表三裸導體載流量在不同海拔及環(huán)境溫度下的綜合矯正系數(shù)K，在環(huán)境溫度為30℃時K=0.94，則符合長期允許發(fā)熱條件。PH1站220kV母線熱穩(wěn)定校驗（4-19）（4-19）所以不計非周期分量（4-20）（4-20）據(jù)式求得母線最高運行溫度為（4-21）（4-21）查表得C=99，則短路熱穩(wěn)定決定的最小導體截面積（4-22）（4-22）滿足熱穩(wěn)定要求。4.1.9220kV出線選擇鋼芯鋁絞線在一定情況下具有施工方便，可靠性高的有點，載流能力和強度也滿足要求，廣泛使用于各級線路和配電裝置中。表4-4220kV出線選擇4.2隔離開關和斷路器的選擇斷路器與隔離開關的配置如下，200MW發(fā)電機出口段端采用單元接線，可省略發(fā)電機端出口斷路器，只配置隔離開關，達到隔離電壓的作用。50MW發(fā)電機直接與母線相連，因此需要配置斷路器，使系統(tǒng)能快速切除故障。10.5kV與220kV母線兩側進出線端配置母線隔離開關，母線分段處配置斷路器、母線隔離開關，使每條回路和母線能方便的進行倒閘操作，保證檢修時的安全。同理，T2變壓器高、低壓側配置隔離開關、斷路器。斷路器可分為油斷路器（多油、少油）、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、真空斷路器等。其中多油式斷路器由于耗油量大，已被淘汰；少油式斷路器耗油量少，但開斷性能差，因此在500kV以上電壓等級禁止使用；空氣壓縮斷路器以壓縮空氣作滅弧介質，開斷能力強、開斷時間短，但結構復雜，價格較貴，合閘時排氣噪音大，因此實用于屋外配電裝置，多用于220kV及以上；SF6斷路器以其較高的可靠性，優(yōu)良的開斷性能，在各個電壓等級中得到廣泛應用；真空斷路器利用真空的高介質強度滅弧，具有滅弧時間快、低噪聲、高壽命及可頻繁操作，在35kV及以下配電裝置中獲得廣泛的應用。高壓斷路器的額定電壓和電流選擇需滿足：（4-23）（4-23）式中，為斷路器額定電壓（kV）；為電網(wǎng)的額定電壓（kV）；分別為斷路器的額定電流和電網(wǎng)的最大負荷電流（A）；一般的中小型發(fā)電廠和變電站采用采用起始次暫態(tài)電流校驗，中大型發(fā)電（125MW及以上機組）和樞紐變電站適用快速保護和高速斷路器，起開斷時間小于0.1s，而用短路開斷時間進行全電流校驗，即電源附近發(fā)生短路，短路電流的非周期分量超過周期分量的20%的情況下進行。斷路器的額定短路關合電流不應小于短路電流最大沖擊值，即短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗校驗式為4.2.1.50MW發(fā)電機端斷路器與隔離開關的選擇（1）按額定電壓選擇（2）按額定電流選擇：，發(fā)電機最大持續(xù)工作電流為：（4-24）（A）（4-24）（3）按額定開斷電流選擇，對于采用中、慢速斷路器的地點額定開斷電流短路電流周期分量的起始值（4）額定關合電流的選擇短路沖擊電流幅值（5）熱穩(wěn)定校驗式中電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定電流；電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定時間；,滿足熱穩(wěn)定。（6）動穩(wěn)定校驗式中允許通過的動穩(wěn)定電流幅值；短路沖擊電流幅值；,滿足動穩(wěn)定表4-550MW發(fā)電機端斷路器選擇表計算數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)3510.540012.53608.44[]1075[]160400由上表可知，型斷路器滿足要求。表4-650MW發(fā)電機端隔離開關選擇表計算數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)2010.52502.6550003608.44[]30000489.23由上表知，隔離開關滿足要求。4.2.2200MW發(fā)電機端隔離開關的選擇（1）額定電壓選擇（2）額定電流選擇：發(fā)電機最大持續(xù)工作電流為（4-25）IN（4-25）（3）熱穩(wěn)定校驗式中電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定電流；電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定時間；,滿足熱穩(wěn)定。（4）動穩(wěn)定校驗允許通過的動穩(wěn)定電流幅值；短路沖擊電流幅值；,滿足動穩(wěn)定。表4-7200MW發(fā)電機端隔離開關選擇表計算數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)2015.752503.58125009056.47[]932.44771.53由上表可知，隔離開關滿足要求。4.2.3T1主變壓器高壓側斷路器與隔離開關的選擇（1）按額定電壓選擇（2）按額定電流選擇：變壓器最大持續(xù)工作電流為（4-26）（4-26）因此（3）按額定開斷電流選擇，使用快速保護和高速斷路器額定開斷電流—短路全電流（4）額定關合電流的選擇短路沖擊電流幅值（5）熱穩(wěn)定校驗電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定電流；t-電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定時間；,滿足熱穩(wěn)定。（6）動穩(wěn)定校驗允許通過的動穩(wěn)定電流幅值；短路沖擊電流幅,滿足動穩(wěn)定。表4-8T1主變壓器高壓側斷路器選擇表LW2-220計算數(shù)據(jù)LW2-220計算數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)25222012550續(xù)表4-82.5716.44[]7500[]547.335038.5511050表4-9T1主變壓器高壓側隔離開關選擇表計算數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)252220125502500716.44[]2700547.33由上表知，短路和隔離開關滿足要求。4.2.4T2主變壓器高壓側斷路器與隔離開關選擇T2主變壓器高壓側的斷路器和隔離開關方選擇方法與T1相同，其相關校驗如下：（1）熱穩(wěn)定校驗電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定電流；電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定時間；,滿足熱穩(wěn)定。（2）動穩(wěn)定校驗允許通過的動穩(wěn)定電流幅值短路沖擊電流幅值。,滿足動穩(wěn)定。表4-10T2主變壓器高壓側斷路器選擇表計算數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)25222012526.522.5173.60[]7500[]92.455012.511026.52由上表知，隔離開關滿足要求。表4-11T2主變壓器高壓側隔離開關選擇表計算數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)25222012526.522500173.60[]270092.48由上表知，隔離開關滿足要求。4.3電流互感器的選擇4.3.1PH1站電流互感器電流互感器在整個電力系統(tǒng)中起著采集、匯總、傳輸電力系統(tǒng)信息的作用，其主要作用是為繼電保護、二次回路與一次設備建立連接。因此50MW與200MW發(fā)電機回路需設置兩組三相配置的電流互感器。T1與T2變壓器也是做測量和保護，需要設置三相配置的電流互感器。4.3.2電流互感器選擇4.3.2.1200MW發(fā)電機端電流互感器的選擇電流互感器按用途可分為測量用和保護用兩種，發(fā)電機端電流互感器主要作用是繼電保護，發(fā)電機組安裝于室內，其相應互感器亦安裝于室內為宜。3~20kV屋內配電裝置的電流互感器，強電二次額定電流均采用5A，其結構多采用瓷絕緣或樹脂澆注絕緣結構。一次回路額定電壓的選擇：按一次回路額定電流選擇：發(fā)電機端回路最大持續(xù)工作電流：查閱手冊，選擇LMZ1-20型電流互感器，額定一次電流為12000A，額定二次電流為5A，其技術數(shù)據(jù)如下表所示：表4-12LMZ1-20型電流互感器選擇表型號額定電流比（A）準確級次二次負荷額定阻抗LMZ1-2012000/50.52.4Ω該型電流互感器，適用于交流50Hz、10、20kV及以下線路中，作信息采集和繼電保護用，其絕緣性能和防潮、防霉性能良好，機械強度高。動穩(wěn)定校驗是對一次回路導體的電流互感器進行校驗，對于母線從窗口穿過且無固定板的電流互感器可不校驗動穩(wěn)定，故此處略去動穩(wěn)定校驗。(4-27)熱穩(wěn)定校驗：(4-27)==70>64.29滿足熱穩(wěn)定同理，50MW發(fā)電機端及T2變壓器最高低壓側電流互感器的選擇如下：表4-13LCZBJ-35型電流互感器選擇表型號額定電流比（A）準確級次二次負荷額定阻抗LCZBJ-3512000/50.52.4Ω該型電流互感器為線圈型，且有高動熱穩(wěn)定性和高精度。(4-28)內部動穩(wěn)定校驗：(4-28)滿足內部動穩(wěn)定(4-29)熱穩(wěn)定校驗：(4-29)==60>48.58滿足熱穩(wěn)定表4-14T1變壓器高壓側電流互感器LCWD3-220型選擇表型號額定電流比（A）準確級次二次負荷額定阻抗15000/50.51.6Ω該型電流互感器為油浸式結構瓷絕緣電流互感器，具有適用于污穢地區(qū)、高海拔地區(qū)等優(yōu)點。動穩(wěn)定校驗是對設備帶有一次回路導體的電流互感器進行校驗，對于母線從窗口穿過且無固定板的電流互感器（如LMZ型）可不校驗動穩(wěn)定，故此處略去動穩(wěn)定校驗。(4-30)熱穩(wěn)定校驗：(4-30)=60>43.48滿足熱穩(wěn)定。表4-15T2變壓器高壓側電流互感器型選擇表型號額定電流比（A）準確級次二次負荷額定阻抗6000/50.52.4Ω該型電流互感器為油浸式結構瓷絕緣電流互感器，具有適用于污穢地區(qū)、高海拔地區(qū)等優(yōu)點。(4-31)內部動穩(wěn)定校驗：(4-31)滿足內部動穩(wěn)定。熱穩(wěn)定校驗：==40>7.98滿足熱穩(wěn)定4.4電壓互感器的選擇電壓互感器在發(fā)電機中應用較廣，一般為勵磁調節(jié)裝置、測量儀表、絕緣監(jiān)測、同期和保護裝置服務，一般裝設2-3組。因此，50MW與200MW發(fā)電機以及T1與T2變壓器回路需要裝設電壓互感器，且220kV與10.5kV母線因監(jiān)測與保護的需要，需加裝電壓互感器。4.4.1PH1站電壓互感器選擇本站200MW發(fā)電機機組側分別裝設三組電壓互感器。4.4.1.1200MW發(fā)電機組機端額定電壓為15.75kV，故選用一次側額定電壓為35kV的電壓互感器。選擇如下：1號電壓互感器型號為JDJJ1-35，接線方式為Y/Y/Y，用于發(fā)電機勵磁電流、機組調速器、機組出口斷路器同期合閘測量準同期、機組保護用、機組運行時轉速測量；2號電壓互感器型號為JDJJ2-35，接線方式為Y/Y/Y，用于發(fā)電機勵磁電流、機組保護；3號電壓互感器型號為JDJJ3-35，接線方式為Y/Y/△，用于發(fā)電機出線端電壓、電流、頻率的測量，線路故障錄波，繼電保護監(jiān)控狀態(tài)量采樣，同步測量裝置柜采樣、發(fā)電機保護等。4.4.1.250MW發(fā)電機組機端額定電壓為10.5kV，故選用一次側額定電壓為12kV的電壓互感器。選擇情況如下：1號電壓互感器型號為JDZ112，接線方式為Y/Y/Y，用于發(fā)電機勵磁電流、機組調速器、機組出口斷路器同期合閘測量準同期、機組保護用、機組運行時轉速測量；2號側電壓互感器型號為JDZ212，接線方式為Y/Y/Y，用于發(fā)電機勵磁電流、機組保護用；3號電壓互感器型號為JDZ312，接線方式為Y/Y/△，用于發(fā)電機出線端電壓、電流、頻率等測量，線路故障錄波，繼電保護監(jiān)控狀態(tài)量采樣，同步測量裝置柜采樣、發(fā)電機保護等。4.4.1.3220kVI、II段母線電壓互感器選擇型號為JDQX8-220ZH，接線方式為：Y/Y/△，用于母線電壓、電流、頻率測量，母線出線端斷路器準同期監(jiān)測、母線保護等。4.4.1.410.5kVI、II段母線電壓互感器選擇型號為JDZF-10，接線方式為：Y/Y/△，用于母線電壓、電流、頻率測量，母線出線端斷路器準同期監(jiān)測、母線保護等。4.5高壓懸式絕緣子的選擇絕緣子顧名思義就是起絕緣的作用，在運行中應能承受導線負荷重量和水平方向的拉力；它還經受環(huán)境變化而引起的腐蝕；絕緣對線路的安全很重要，因此要保證其電氣性能和機械強度。主變與門型架出線間，以及輸電線路的雙匯出線都要用到絕緣子，且都為懸式系列。220kV懸式絕緣子片數(shù)選擇公式：(4-31)(4-31)式中—泄漏比距查表取值為1.7—為額定電壓為220（kV）—每片絕緣子的泄漏距離。查表《電力工程電氣手冊一次部分》得其值為14選擇型號為X-6型絕緣子耐張串片數(shù)。4.6電抗器的選擇電抗器就是一個感抗元件，當短路電流流過時，能夠起到限制回路中的短路電流的作用。常用的限流電抗器分為普通電抗器和分裂電抗器，電廠中使用時，一般為了限制供電線路的短路電流，使得在電抗器后面的設備電氣參數(shù)可以采用低參數(shù)元件。由于電抗器具有較大的電抗，發(fā)生短路后時，使得電抗器前的電壓急劇升高，這時電抗器流出的電壓稱作殘余電壓，一般要求剩余電壓不低于電網(wǎng)額定電壓的60%，這樣可減少某一條路發(fā)生短路對其他線路的影響。電抗器的選擇項目如下：額定電壓：電抗器的額定電壓大于等于裝設電抗器回路所在的電網(wǎng)的額定電壓。2、額定電流：電抗器的額定電流大于等于裝設電抗器回路的最大持續(xù)工作電流。3、電抗百分數(shù)：確定電抗百分數(shù)時，按照限制短路電流的初步要求選擇電抗百分值。滿足以上三個條件下最后確定電抗百分數(shù)。表4-16根據(jù)所處位置需用限流電抗器，選擇型號為XKK-10-3500-10,其數(shù)據(jù)如下：表4-16型號XKK-10-3500-10額定電壓（kV）10額定電流（A）600電抗率（%）8額定電感（mH）2.4515.繼電保護配置設計5.1PH1站發(fā)電機繼電保護發(fā)電機是電力系統(tǒng)中重要的電氣設備，為保證發(fā)電機的安全可靠運行，應對可能出現(xiàn)的故障和異常狀態(tài)裝設完善的繼電保護裝置。保護配置了：縱聯(lián)差動保護、橫聯(lián)差動保護、發(fā)電機100%定子單相接地保護、外部相間短路后備保護、過負荷保護、勵磁回路接地保護、失磁保護、過電壓保護、逆功率保護及其它保護。5.1.1縱聯(lián)差動保護（5-1）圖5-1規(guī)程規(guī)定：子繞組及其引出線相間短路在發(fā)電機大于1MW的情況下，應裝設縱聯(lián)差動保護，采用比率制動式縱聯(lián)差動保護，接線方式為不完全縱聯(lián)差動保護接線。比率制動特性如下圖：（5-1）圖5-1A點起動電流：—可靠系數(shù)，取2—差流，即兩側TA變比誤差產生的差流，取0.06—保護兩側二次誤差產生的差流，取0.1整定到一次側：5OMW：,200MW：,整定到二次側：5OMW：200MW：B點拐點電流：整定到一次：500MW：200MW：整定到二次：500MW：200MW：C點電流：整定到一次側：50MW：200MW：整定到二次側：50MW：200MW：—可靠系數(shù)，取1.5—最大動作電流—暫態(tài)特性系數(shù)，因變比型號不同，取0.08OC連線斜率，即制動系數(shù)：（5-2）（5-2）（5-3）制動斜率：（5-3）令=，計算如下：50MW：,200MW：,5.1.2橫聯(lián)差動保護為了反應定子繞組匝間短路，當定子繞組為星型接線，每相有并聯(lián)分支且中性點一側的分支引出端時，應裝橫聯(lián)差動保護。因本設計中發(fā)電機定子繞組有多分支且中性點有兩個以上引出端子，故可采用單元件橫聯(lián)差動保護。（5-4）整定如下：（5-4）—額定工況下，同相不同分支繞組由于繞組間的差異產生的不平衡電流，取—磁場氣隙不平衡產生的不平衡電流，取—轉子偏心產生的不平衡電流，取—可靠系數(shù)，取1.5—定子繞組額定相電流計算整定到一次側：50MW：100MW：整定到二次側：50MW：100MW：因整定計算中未考慮三次諧波電流的影響，故裝置中應加入三次諧波濾過器。5.1.3發(fā)電機100%定子單相接地保護定子繞組因絕緣損壞引起單相接地故障較最為常見，接地電流較大時，產生的電弧會引起匝間短路、相間短路，擴大繞組絕緣損壞范圍，最終燒壞電機，因此需對發(fā)電機裝設100%定子單項接地保護。對于發(fā)電機中性點，從利于發(fā)電機減小故障范圍和經濟角度考慮，采用配電變高阻接地，并且發(fā)電機定子接地保護具有與消弧線圈接地相同的三次諧波保護靈敏度。為滿足發(fā)電機100%定子單相接地保護，考慮到50MW發(fā)電機組上10kV母線，故采用基波零序電壓保護和三次諧波電壓保護共同構成100%單相接地保護。（5-5）零序電壓保護動作值按躲過正常運行情況下不平衡電壓整定，即：（5-5）主要是電壓互感器誤差、變壓器高壓側接地耦合到機端的零序電壓及發(fā)電機電壓波形畸變引起的高次諧波電壓形成的，一般可達10～15V，因此可選取零序電壓保護動作電壓為15V。零序電壓取自發(fā)電機機端TV的開口三角形繞組二次側，因正常時相電壓也含有三次諧波，故為提高靈敏度，需要增添三次諧波濾出裝置。（5-6）靈敏度校驗：（5-6）分析：當發(fā)電機在距中性點a處發(fā)生接地故障時，發(fā)電機機端電壓互感器開口三角側電壓=，時,V,時，V，動作電壓取15V時，保護死區(qū)為15%，處于死區(qū)段時，靈敏度肯定不能滿足要求，故只能保護定子繞組85%。三次諧波電壓保護用作為動作量，作為制動量，動作判據(jù)為（5-7）（5-7）—發(fā)電機中性點三次諧波電壓—發(fā)電機機端三次諧波電壓正常運行時不斷修正系數(shù)使動作量接近于0，，取1.5。5.1.4外部相間短路后備保護50MW及以上機組，只有采用定時限負序電流保護和低電壓啟動的過電流保護（反應三相短路）能滿足要求。5.1.4.1定時限負序過電流保護整定不對稱負荷信號部分繼電器、整定值由發(fā)電機長期允許的負序電流值和最大負荷下負序濾過器的不平衡電流共同確定，同時還要考慮到繼電器的返回系數(shù)。（5-8）（5-8）—發(fā)電機額定電流—電流互感器變比—為汽輪機時取0.1保護的動作時限按后備保護逐級配合原則整定為5～10s，取5s動作于發(fā)出信號。保護的動作時限：應保證在外部不對稱短路時動作的選擇性，一般采用取3～5s，動作于發(fā)出信號,取3s。50MW：200MW：（5-9）、構成負序電流保護的不靈敏段，反應轉子過熱條件。（5-9）—發(fā)電機允許過熱常數(shù)—值班人員采取措施消除負序電流時間，取120s相鄰元件為變壓器時，考慮動作電流與變壓器保護靈敏度配合。（5-10）（5-10）——配合系數(shù)取1.1——發(fā)生外部故障時流過變壓器的負序電流取得出的最大值作為的整定值。保護動作時限按后備保護逐級配原則整定，一般取3～5s。5.1.4.2低電壓啟動的過電流保護低電壓啟動的過電流保護由KA和低電壓繼電器KVU構成。（5-11）動作電流整定：（5-11）—可靠系數(shù)，取1.3—返回系數(shù)，取0.95（5-12）動作電壓整定：（5-12）—發(fā)電機額定電壓—電壓互感器變比保護的動作時限：與定時限過電流保護整定相同，取3s。50MW：，200MW：,5.1.5過負荷保護5.1.5.1定子過負荷保護規(guī)程規(guī)定：當大中型發(fā)電機采用直接冷卻方式時，一般運用單相式定時限、反時限電流保護。定時限經延時動作于信號，動作電流按發(fā)電機長期允許的負荷電流下可靠返回的條件整定：（5-13）（5-13）—可靠系數(shù)，取1.0—返回系數(shù)，取0.95—發(fā)電機長期允許負荷電流，取額定電流值50MW：200MW：時限整定：延時應大于相間短路后備保護最大延時2，并與發(fā)電機在過負荷條件下允許的時間相配合，。（5-14）反時限動作于跳閘，動作判據(jù)整定：（5-14）—發(fā)電機允許過負荷電流標么值—發(fā)電機散熱系數(shù)，取K—發(fā)電機定子繞組過負荷常數(shù)、、均可有發(fā)電機參數(shù)獲得。1.3倍額定電流下允許運行60s。50MW：200MW：5.1.5.2轉子繞組過負荷規(guī)程規(guī)定：對于100MW到300MW以下的發(fā)電機，如果采用半導體勵磁系統(tǒng)，應裝設定時限勵磁繞組過負荷保護。整定如下：（5-15）200MW：（5-15）—發(fā)電機定子額定電流動作時限整定：與定子相同，5.1.6勵磁回路接地保護規(guī)程規(guī)定：100MW以下汽輪發(fā)電機，對一點接地故障，可采用定期檢測裝置，對兩點接地，應裝勵磁回路兩點接地保護裝置；對100MW及以上汽輪發(fā)電機，應裝設勵磁回路一點接地保護裝置；一點接地保護帶時限動作于信號，兩點接地保護帶時限動作于停機。對于一點接地，可采用疊加直流電壓式勵磁回路接地保護。（5-16）繼電器K電流整定：（5-16）——可靠系數(shù)，取1.5——強勵電壓——勵磁繞組對地電阻——外加直流電壓——繼電器K電阻（5-17）對于兩點接地，可通過監(jiān)測發(fā)電機定子二次諧波負序電壓發(fā)現(xiàn)故障，整定如下：（5-17）50MW：—取9—發(fā)電機額定工況下測得的二次諧波負序電壓最大值，取0.15保護動作時限一般取0.8s。5.1.7失磁保護發(fā)電機失磁后對系統(tǒng)和機組影響都較大，按照手冊規(guī)定，100MW以下發(fā)電機如果失磁后對系統(tǒng)有重大影響，就應裝設失磁保護，100MW以上發(fā)電機全部裝設專用失磁保護。對于汽輪發(fā)電機，帶時限動作于解列或程序跳閘只有在失磁后母線電壓低于允許值時才發(fā)生，當失磁后母線電壓未低于允許值時，動作于信號或減出力，并切換廠用電源。5.1.8過電壓保護規(guī)程規(guī)定200MW及以上汽輪發(fā)電機應裝設過電壓保護，整定如下：（5-18）（5-18）動作時限一般取200MW：5.1.9逆功率保護電力系統(tǒng)并列運行時，因各種原因原動機停止輸入功率時，發(fā)電機將從系統(tǒng)吸取能量變?yōu)殡妱訖C驅動原動機轉動，這樣容易造成發(fā)電機損壞。規(guī)程規(guī)定200MW及以上的發(fā)電機，應裝設逆功率保護，保護經短延時動作于信號，經長延時動作于解列。5.1.10其它保護（1）斷路器失靈保護，防止斷路器失靈后故障擴大（2）電流互感器二次斷線保護，對于200MW及以上發(fā)電機機端及中性點電流互感器應裝設斷線保護，防止斷線后產生高電壓對設備和工作人員產生危害；保護裝置應限制二次側電壓到安全電壓以下，同時動作于信號。5.2變壓器繼電保護變壓器是電力系統(tǒng)的重要電氣設備，其安全運行關系到系統(tǒng)穩(wěn)定運行，特別是大容量的變壓器，如果因故障而損壞，將造成嚴重的后果。因此要對變壓器的故障和不正常運行狀態(tài)，根據(jù)其容量和重要程度，裝設可靠的繼電保護裝置。主保護配置了：縱聯(lián)差動保護、瓦斯保護；后備保護配置了：復合電壓啟動過電流保護、接地短路后備保護、變壓器過負荷保護。5.2.1縱聯(lián)差動保護對于6.3MVA及以上廠用及并列運行的變壓器，10MVA及以上廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器都應裝設縱聯(lián)差動保護，以反映變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路情況。（5-19）（1）整定計算：=1\*GB3①躲外部短路故障時最大不平衡電流（5-19）整定到一次：120MVA：260MVA：整定到二次：120MVA：260MVA：（5-20）—可靠系數(shù)，取1.3—外部短路故障時的最大不平衡電流（5-20）—電流互感器計算變比和實際變比不一致引起的相對誤差（5-21）（5-21）—變壓器分接頭改變引起的相對誤差，取可調整范圍一半1—電流互感器容許的最大穩(wěn)態(tài)相對誤差；—電流互感器同型系數(shù)—非周期分量系數(shù)，采用速飽和變流器時，取1—外部故障時最大故障電流，由短路計算得到（5-22）=2\*GB3②躲電流互感器二次回路斷線（5-22）120MVA：260MVA：整定到二次：120MVA：260MVA：—可靠系數(shù)，去1.4—變壓器最大負荷電流，取變壓器額定電流選取=1\*GB3①、=2\*GB3②中的最大值作為值，并采用加強型速飽和變流器。（2）靈敏度系數(shù)校驗（5-23）（5-23）120MVA：260MVA：—變壓器各種運行方式下區(qū)內故障時流過繼電器的最小電流要求滿足。5.2.2瓦斯保護根據(jù)《電力裝置繼電保護和自動裝置設計規(guī)范》（GB50062-1992）規(guī)定：對于容量在400kVA及以上的的車間內油浸式變壓器和800kVA及以上的油浸式變壓器應裝設瓦斯保護，用于反映變壓器內部的不正?；蚬收蠣顟B(tài)，輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳變壓器兩側斷路器。5.2.3復合電壓啟動過電流保護作為變壓器的外部相間短路和內部短路的后備保護。（5-24）電流繼電器，按變壓器額定電流整定：（5-24）整定到一次側：120MVA：260MVA：正定到二次側：120MVA：260MVA：——可靠系數(shù)，取1.2——負序電流繼電器返回系數(shù)，取0.9校驗：，要求。（5-25）電壓繼電器，按躲過正常運行時負序濾過器上的最大不平衡電壓整定：（5-25）即繼電器KV1整定為0.06,KV2整定為0.12。不對稱故障時靈敏度很高。整定到一次側：120MVA：260MVA：整定到二次側：120MVA：260MVA:保護動作時限：按主保護拒動情況下整定，即主保護最大動作時間加上1～2個時間級差，。5.2.4接地短路后備保護為限制故障電流，提高零序電流保護靈敏度，發(fā)電廠變壓器中性點采用一部分接地運行，另一部分不接地運行的方式，設計采用的是全絕緣變壓器。對中性點接地運行的變壓器采用零序電流保護，對中性點不接地運行的變壓器采用零序電壓保護。整定如下：（1）零序電流保護（5-26）=1\*ROMANI段：（5-26）——可靠系數(shù)，取1.2——零序電流分支系數(shù)，本變電站為0.5——相鄰元件零序電流保護=1\*ROMANI段動作電流保護動作時限按保護逐級配合原則整定：，（5-27）靈敏度按變壓器出線接地短路的最小零序電流校驗。（5-27）=2\*ROMANII段：——相鄰元件零序電流保護=2\*ROMANII段動作電流保護動作時限按保護逐級配合原則整定：，靈敏度按220kV母線上接地短路的最小零序電流校驗。（2）零序電壓保護動作時限按躲過暫態(tài)電壓的時間整定,一般為0.3～0.5s,取0.4s。5.2.5變壓器過負荷保護過負荷保護接于任意一相電流上，延時動作于信號。（5-28）（5-28）——可靠系數(shù)，取1.05——返回系數(shù)，取0.9動作時限：。120MVA：260MVA：動作時限：與變壓器允許過負荷時間配合，并且要大于相間短路故障后備保護的最大延時2個時間級差，。5.310kV母線繼電保護5.3.1母聯(lián)電流比相式母線差動保護10kV母線為發(fā)電廠機端電壓母線，因系統(tǒng)中重要負荷比重較大，并且進出線回數(shù)較多，為滿足供電可靠性和靈活性要求，采用母聯(lián)電流比相式母線差動保護。正常運行時，雙母線同時運行，每組母線約供電功率和負荷率。圖5-2（1）啟動元件KST接在除母聯(lián)斷路器外所有連接元件的二次側電流之和回路中，作用為區(qū)分兩組母線的內部和外部故障，整定方法與完全電流差動保護相同。圖5-2躲開外部故障時的最大不平衡電流互感器按誤差曲線選擇：（5-29）（5-29）——可靠系數(shù)取1.3——在任一連接元件上發(fā)生短路故障時的最大短路電流躲開任一TA二次回路斷線：—母線任一連接元件中最大負荷電流取較大者為的值。靈敏度校驗:—母線上故障時的最小短路電流。若要滿足，。（2）KST動作后，選擇元件KD啟動，KD是一個電流相位比較繼電器，一個輸入端接入除母聯(lián)斷路器外的原件的二次側電流之和，另一輸入端接入母聯(lián)斷路器電流互感器二次側。5.3.2斷路器失靈保護為防止母線出現(xiàn)短路故障時，因斷路器拒動，故障無法切除而擴大停電面積，裝設斷路器失靈保護裝置。5.4220kV母線繼電保護規(guī)程規(guī)定：當單母線分段或者雙母線的電壓等級在110kV及以上時，為保證有選擇性的切除任一母線上的故障，而其他無故障母線仍能繼續(xù)運行，應裝設專用母線保護，當母線進出線回數(shù)較少，可采用原理較為簡單的完全電流差動保護。5.4.1完全電流差動保護差動繼電器啟動過電流整定：=1\*GB3①躲開外部故障時的最大不平衡電流電流互感器按誤差曲線選擇（5-30）=0.07A（5-30）——可靠系數(shù)取1.3——在任一連接元件上發(fā)生短路故障時的最大短路電流=2\*GB3②躲開任一TA二次回路斷線（5-31）（5-31）——母線任一連接元件中最大負荷電流取=1\*GB3①=2\*GB3②中較大者0.16A為的值（5-32）靈敏度校驗：=6.2（5-32）——母線上故障時的最小短路電流要求。5.4.2斷路器失靈保護因該母線為電力系統(tǒng)中樞點，對該母線保護采用雙套保護裝置，即再使用相同的保護作為近后備保護，以防止保護裝置的拒動。對于斷路器的拒動，應裝設專門的斷路器失靈保護裝置，時限略大于斷路器跳閘時間和保護裝置返回時間之和，動作于母線上所有電源的斷路器。5.5220KV線路繼電保護對220kV線路配置雙套主保護和一套后備保護，主保護為閉鎖式距離縱聯(lián)保護和縱聯(lián)電流相位差動保護，并配置斷路器失靈保護作為斷路器拒動的后備。考慮到線路長度比較長，通信部分都采用電力載波方式，但為實現(xiàn)通道也雙重化，第一套與第二套保護的互相獨立，即將信號加載到不同相線上。設計的220kV環(huán)網(wǎng)中120km線路共兩條，150km線路共兩條，110km線路一條。相同長度線路上述保護的整定數(shù)據(jù)相同。5.5.1閉鎖式距離縱聯(lián)保護由線路兩端完整的三段式距離保護附加高頻通信部分組成。當線路兩端都有電源時，兩端都配置完整的三段式距離保護,通信部分采用電力載波方式。（5-33）=1\*GB3①距離保護=1\*ROMANI段整定（5-33）——可靠系數(shù)，取0.8——被保護線路長度，分別為110km線路，120km線路，150km線路——被保護線路單位長度正序電抗110km：120km：150km：動作延時：作為主保護時，速斷無延時。作后備保護時：=1\*ROMANI=2\*GB3②距離保護=2\*ROMANII段整定（5-34）因相鄰下級變壓器和線路阻抗參數(shù)未知，故不作計算。（5-34）與相鄰線路距離保護=1\*ROMANI段配合：120km：150km：作為主保護時：=2\*ROMAN（5-35）作為后備保護時：（5-35）與相鄰變壓器配合：因兩個變電站變壓器參數(shù)未知，故不作計算?！种禂?shù)，取0.8s——可靠系數(shù)，取0.75——變壓器阻抗動作延時整定：——相鄰元件保護=1\*ROMANI段最大動作延時取較小者作為值，靈敏度校驗：120km：150km：=3\*GB3③距離保護=3\*ROMANIII段整定因相鄰下級線路和變壓器的阻抗參數(shù)未知，故不作計算。（5-36）按與相鄰下級線路距離保護=2\*ROMANII段整定：（不采用）（5-36）（5-37）按與相鄰下級變壓器電壓電流保護配合整定：（5-37）（5-38）按躲過正常運行時最小負荷阻抗：（5-38）——取0.8——電動機自啟動系數(shù)——阻抗測量元件返回系數(shù)——變壓器電壓電流保護的最小保護范圍取較小值作為值，靈敏度校驗：做近后備時，做遠后備時，注意將整定參數(shù)換算到二次側，公式：SB1、SB3側整定與上述相同。5.5.2縱聯(lián)電流相位差動保護（5-39）不帶制動特性的差動繼電器的動作方程為：（5-39）按以下兩個方式整定：（5-40）躲過外部短路時的最大不平衡電流：（5-40）—可靠系數(shù)取1.2——非周期分量系數(shù)取1—電流互感器誤差系數(shù)—兩側電流互感器同型號取0.5—外部短路時流過電流互感器的最大短路電流躲二次回路斷線：120km：150km：取較大值，即躲二次回路斷線值為最終整定值。動作時限：速斷無延時。利用載波通道傳遞兩端電流相位信息，構成縱聯(lián)電流相位差動保護。由于傳播的信息量少，載波通道可以滿足要求。在區(qū)外故障時相位相差，通信通道中出現(xiàn)連續(xù)高頻信號；區(qū)內短路時相位相差，通信通道中出現(xiàn)斷續(xù)的高頻信號；正常時高頻載波通道中無電流，只有在出現(xiàn)區(qū)外或區(qū)內出現(xiàn)故障時才發(fā)高頻信號。5.5.3三段式零序電流保護三段式零序電流保護作為接地短路的后備保護，因零序數(shù)據(jù)未知，故不作整定計算。5.5.4線路自動重合閘電力系統(tǒng)通常采用線路保護與重合閘裝置相互結合，重合閘可保證斷路器在誤動作情況下恢復連接，提高線路供電的可靠性。規(guī)程規(guī)定：在220kV以上的大接地電流系統(tǒng)中，廣泛采用了單相自動重合閘方式，當線路上發(fā)生多相故障時，仍應跳開三相斷路器，而后根據(jù)系統(tǒng)具體情況，或進行三相重合或不再重合，即單相短路—單相跳閘—單相自動重合—若為永久性故障，則三相跳閘。6發(fā)電廠防雷發(fā)電、變電系統(tǒng)直擊雷防護和地網(wǎng)系統(tǒng)直擊雷防護主要使用避雷針、網(wǎng)、帶及良好的接地系統(tǒng)，其目的是保護建筑物，不受雷擊的破壞，給建筑物內的人或設備提供一個相對安全的環(huán)境。在強雷區(qū)，合理的接地系統(tǒng)能更快地瀉放雷電流，降低殘壓，防止地電位反擊，有效地降低雷害威脅。PH1站涉及到的電壓等級有10.5kV、17.5kV和220kV,由于電壓等級較多，PH1站選擇避雷針、下引線和接地裝置組成的防雷系統(tǒng)進行防雷。PH1站分為電氣設備區(qū)、控制室和生活區(qū)三個部分，每部分之間都有一定的距離，控制室和生活區(qū)的高度10米。其直擊雷的防護主要防護措施是在發(fā)電系統(tǒng)區(qū)域各主要建筑物頂部采用φ10的鍍鋅圓鋼構筑避雷帶，并在適當需要的位置安裝避雷針。配電裝置所占場地長200m，寬200m，配電裝置的鋼架高度為10m,四根避雷針成一個正方形分布在