毕业设计（论文）-海勃湾发电厂三期工程2×600MW电气部分设计.doc

长春工程学院毕业设计（论文）目 录1 引言12 发电厂电气主接线部分设计32.1 主接线设计的要求和原则32.2 原始资料分析42.3 主接线方案的拟定42.4 主接线方案的比较62.5 主接线方案的确定72.6 发电机和主变压器的选择73 发电厂厂用电部分设计93.1 厂用电接线的设计原则93.2 厂用电电压等级的确定93.3 厂用电源的引接方式93.4 厂用电接线形式103.5 厂用高压变压器和备用/启动变压器的选择103.6 厂用电系统接线114 短路电流计算134.1 短路电流计算的目的134.2 500kV母线短路计算144.3 600MW发电机出口短路164.4 厂用高压工作变压器6kV一段短路185 电气设备的配置235.1 500KV断路器的配置235.2 隔离开关与接地刀闸的配置235.3 电压、电流互感器的配置245.4 避雷器的配置245.5 电抗器的配置245.6 封闭母线的配置255.7 6KV高压开关柜的配置256 电气设备和导体的选择266.1 高压断路器和隔离开关的选择266.2 电压互感器和电流互感器的选择286.3 避雷器的选择316.4 并联电抗器的选择316.5 6kV高压开关柜的选择326.6 裸导体的选择347 继电保护及自动装置的配置407.1 继电保护配置407.2 自动装置配置448 500KV高压配电装置设计458.1 配电装置的基本要求458.2 配电装置设计的基本步骤458.3 配电装置的型式选择458.4 配电装置的安全净距458.5 屋外配电装置的布置原则469 防雷保护设计489.1 雷害来源489.2 直击雷的防护489.3 入浸雷的防护499.4 防雷接地509.5 避雷针保护范围计算5010 总结53参考文献54谢 辞55附 录56II1 引言由于电力行业的发展和宏观经济形势息息相关，随着国民经济的快速发展，城市化和重化工业的高速增长带动了电力需求强劲增长，本次设计两台600MW机组对提高供电效率和经济终端节电在我国能源效率和节能具有特殊重要的意义。海勃湾发电厂位于内蒙古乌海市海南区拉僧庙镇，国有大型企业，是乌海地区最大的火力发电厂，是坑口电站，距乌海市47公里，距宁夏石嘴山市11公里，进厂公路与109国道相交。远景规划总装机容量2200MW，其中一期工程为两台200MW机组，二期工程为两台300MW机组，三期工程为两台600MW机组。一、二期工程已全部建成投产发电，三期工程是为缓解西部大开发工业严重缺电而建，该项目建成后，将担负着为乌海地区供电，并确保蒙西电网电压稳定的重要任务，为本地区的经济快速健康发展提供强有力的可靠保障；作为坑口电站，变运送煤炭为输送电力，节约了运输成本，是煤炭资源生产和消费最优化配置的选择；同时还能为城镇居民提供清洁热源。本次设计的题目是根据毕业后所签定的工作单位而拟订的。通过本次毕业设计达到以下目的：1、巩固，提高已学过的专业知识，并通过本次设计能进一步学习新知识和技能，最终达到能通过获得综合运用理论知识解决实际问题的能力。2、使自己懂得发电厂电气部分工程设计的基本程序和思想方法，使自己获得查阅文献、收集资料、计算比较、综合分析、设计图纸，编写说明书、计算书等方面的训练和基本技能。3、能在指导老师的帮助下，通过查阅有关技术文献资料，独立完成规定内容。4、力争在设计以及未来学习工作中，有所创新。并掌握计算机绘图的方法。5、同时能培养遵守国家法律、法规、树立贯彻执行国家经济建设的方针、政策、观念，特别是树立贯彻执行提高综合经济效益和促进技术的进步观念。本设计的主要内容是：海勃湾火力发电厂三期工程2600MW电气部分设计，着重讲述了发电厂电气主接线的最佳方案的确定（包括主变压器型式、容量的选择），厂用电接线方案的选择，通过短路电流计算结果确定二次部分的继电保护与自动装置，以及500KV高压屋外配电装置的布置，具体内容如下：1、确定发电厂电气主接线的最佳方案（包括主变压器型式、容量的选择）；2、确定发电厂厂用电接线的最佳方案；3、计算个短路点的短路电流；4、确定发电厂断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、封闭母线、继电保护及自动装置的配置方案；5、电气设备和母线的选择与校验；6、500KV高压配电装置设计；7、避雷针保护范围计算。2 发电厂电气主接线部分设计2.1 主接线设计的要求和原则接线是发电厂电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性，并对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。2.1.1 主接线设计的基本要求 1.可靠性定量分析主接线的可靠性时，考虑发电厂在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。定性分析主接线的可靠性考虑：断路器检修时，能否不影响供电；线路、断路器或母线故障时以及母线或母线隔离开关检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对I、II类负荷的供电；发电厂或变电站全部停电的可能性；大型机组突然停运时，对电力系统稳定运行的影响与后果等因素。2.灵活性电气主接线应能适应适应运行状态,并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括：操作的方便性、调度的方便性和扩建的方便性。3.经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要考虑:节省一次投资、占地面积少和电能损耗少。2.1.2 大机组超高压主接线可靠性的特殊要求任何断路器检修，不影响对系统的连续供电；任何一进出线断路器故障或拒动以及母线故障，不应切除一台以上机组和相应的线路；任何一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动相重合、以及当母线分段或母线联络断路器故障或拒动时，不应切除两台以上机组和相应的线路。2.1.3 主接线设计的原则根据发电厂在电力系统中的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、输送电压等级、进出线回路数，供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。2.2 原始资料分析本次设计的凝汽式发电厂，装机容量为2600MW，属大型发电厂，在系统中有举足轻重的地位，供电容量大、范围广，发生事故可能使系统运行稳定遭到破坏，甚至瓦解，造成巨大损失，又因为高电压、大电流对电器设备又有特殊的要求，所以必须采用供电可靠性高、调度灵活的接线形式，并要进行定性分析。以最大限度的避免由于主接线结构引起的局部限出力、限送电。考虑环境条件对电气设备的影响，尤其是温度和海拔高度超过电气设备的使用条件时，应采取相应措施。由于厂址一般不会超过设备额定使用高度，所以不用考虑高度对电气设备的影响；电气设备一般使用的额定环境温度为，而电厂所在地的年最高温度为38，平均温度为8，气象条件一般无特殊要求（台风、地震、海拔等），设备实际运行环境温度不会超过其额定温度，所以对一般设备不会造成影响；但裸导体的额定环境温度为，其允许电流必须根据实际环境温度进行修正。另外要考虑重型设备运输问题。2.3 主接线方案的拟定2.3.1 发电机-变压器单元接线图2-1 发电机-双绕组变压器单元接线 600MW发电机组大都采用发电机-双绕组变压器单元接线，如图2-1所示。这种接线开关设备少，操作简便，有利于实现机、炉、电的集中控制。由于省去了高压配电装置，明显地减少了设备检修工作量，以及因不设发电机电压级母线，在发电机出口可不装断路器，而在发电机和变压器之间采用分相封闭母线，使得在发电机和变压器低压侧短路的几率和短路电流相对减小，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得选择出口断路器时，受制造条件或价格甚高等原因造成的困难。2.3.2 500KV电压母线接线1.双母线四分段接线双母线四分段接线方式如图2-2所示。由于随着断路器制造质量的提高，旁路母线的应用已逐渐减少，按规定采用SF6断路器的主接线不宜增设旁路设施。图2-2 双母线四分段接线2.一台半断路器接线一台半断路器(3/2)接线是600MW机组电压母线广泛采用的接线形式，不但兼有及环形接线的全部优点，而且可靠性和灵活性更高。另外与双母线四分段接线相比，隔离开关少，配电装置结构简单，占地面积小，土建投资少，隔离开关也不用参加倒闸操作,减少了因误操作引起事故的可能性。但由于每一回路包含2个断路器，进出线故障将引起2个断路器动作，增加了断路器的维护工作量。如图2-3所示，一台半断路器采用交叉布置的方式，即将同名回路交叉布置在不同串中的不同母线侧，可避免同名回路全部停运的现象。主变压器与500kV的配电装置之间常采用干式电缆连接，不会增加间隔布置的困难，反而提高了供电可靠性。图2-3 一台半断路器接线2.4 主接线方案的比较为了确定出技术上合理，经济上可行的最终方案，现将双母线四分段接线与一台半断路器接线的优缺点进整理，并逐项比较，如表2-1所示。表2-1 双母线四分段接线与一台半断路器接线技术经济比较双母线四分段接线一台半断路器接线可靠性(1) 任何断路器检修，影响用户的供电；(2) 任何一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动时，切除两回以上的线路；(3) 任一母线故障，1/4电源和负荷停电，分段或母联断路器故障，有1/2电源和负荷停电(1) 任何断路器检修，不影响用户的供电；(2) 任何一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动时，不切除两回以上的的线路；(3)任一段母线故障，不影响进出线的供电灵活性(1) 不形成多环供电，一个回路由一台断路器供电，调度较不方便；(2) 隔离开关作为操作电器，需要进行倒换操作，易造成误操作；(3) 在没有旁路设施时，检修断路器，要向调度部门报告；(4) 成对双回线路可能要交叉；(5) 扩建较方便(1) 形成多环状供电，一个回路由两台断路器供电，调度灵活，但增加了断路器维护工作量；(2) 隔离开关只作为检修电器，不需要进行倒换操作；(3) 检修断路器时，可任意停下检修；(4) 成对双回线路可按地理位置布置在不同串上，减少交叉；(5) 扩建同样方便经济性(1) 进出线共8回及以下时，双母线四分段接线较贵（进出线6回时，共需10台断路器）；(2) 占地面积较大(1) 进出线共9回及以下时，一台半断路器接线较经济（进出线6回时，共需9台断路器）；(2) 占地面积较小2.5 主接线方案的确定综上述分析，对大容量机组、超高压输电系统，无论什么原因，诸如断路器临时检修、母线故障、人员误操作等造成线路或电源进线停用或发电机限制出力，均可能影响几十万千瓦电力的生产，对系统将造成较大冲击，造成的损失将十分巨大。综合经济、技术比较，一台半断路器接线的运行方式比较灵活性，供电可靠性更显突出，因而500kV电压母线最终采用一台半断路器接线。2.6 发电机和主变压器的选择2.6.1 发电机的选择 根据容量2600MW，选择汽轮发电机如下：表2-2 汽轮发电机型号及参数发 电 机型号额定容量额定功率额定电 压功率因 数额定转速冷却方式励磁方式次暂态电抗#1 #2QFSN-600-2663MVA600MW20KV0.93000r/min水-氢-氢静态21.78%2.6.2 主变压器的选择当发电厂与系统连接的电压等级为500kV时， 600MW机组单元连接的主变压器综合考虑运输和制造条件，经技术经济比较，可采用单相组成的三相变压器。变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星形“Y”和三角形“d”两种。而在发电厂中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制3次谐波对电源的影响等因素，主变压器接线组别一般都选用YN，d11常规接线。已知：,，,由式得主变压器的容量为根据电工产品目录，可选500kV单相升压变压器型号：DFP-240000/500，具体参数如表2-3所示。表2-3 500kV单相升压变压器型 号额定容量(kVA)额定电压(kV)阻抗电压(%)空载电流(%)空载损耗(kW)负载损耗(kW)调压方式DFP-240000/50024000013.750.25140485无载调压主变压器是由这三台单相变压器组成的三相变压器，其额定容量为。3 发电厂厂用电部分设计3.1 厂用电接线的设计原则厂用电接线是否合理，对保证厂用负荷的连续供电和发电厂安全经济运行至关重要。由于厂用电负荷多、分布广、工作环境差和操作频繁等原因，厂用电事故在电厂事故中占有很大比例。因此，必须对厂用电系统设计予以重视。厂用电接线的设计原则主要有:厂用电接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转；接线应能灵活地适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求；厂用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷由本机组供电，这样，当厂用电系统发生故障时，只影响一台发电机组的运行，缩小故障范围，接线也简单；设计时还应适当注意其经济性和发展的可能性并积极慎重地采用新技术、新设备，使厂用电接线具有可行性和先进性；在设计厂用电接线时，还应对厂用电的电压等级、厂用电源及其引接和厂用电接线形式等问题进行分析。3.2 厂用电电压等级的确定容量为600MW及以上的机组，高压供电网络可采用6kV一级厂用电压或3kV、10kV两级厂用电压，目前国内新建600MW机组电厂基本上采用6kV一级高压厂用电压；低压供电网络通常为0.4kV(380/220V)。3.3 厂用电源的引接方式3.3.1 厂用工作电源的引接发电机与主变压器采用单元接线时，高压厂用工作电源从主变压器低压侧引接，供给该机组的厂用负荷。而低压厂用工作电源，由高压厂用母线通过低压厂用变压器引接。3.3.2 备用/启动电源的引接火力发电厂均设置备用电源，尤其是600MW及以上的1000MW的汽轮发电机更应该保证备用电源的可靠性。备用电源的引接应保证其独立性，避免与厂用工作电源由同一电源处引接，引接点电源数量应有两个以上，并有足够的供电容量，最好能和电力系统紧密联系。厂用备用电源一般有以下几种引接方式：1、从发电机电压母线的不同分段上，通过厂用备用变压器引接；2、从发电厂联络变压器的低压绕组引接，但应保证在机组全停情况下，能够获得足够的电源容量；3、从与电力系统联系紧密，供电可靠的最低一级电压母线引接。这样，有可能因采用变比较大的厂用高压变压器，增大高压配电装置的投资而致经济性较差，但可靠性较高；4、当技术经济合理时，可由外部电网引接，经过变压器取得独立的备用电源或启动电源；综上所述，根据本设计的实际情况是500KV电压等级，目前国内500KV/6.3KV-6.3KV的高压启动/备用变压器尚无运行业绩，国内厂商制造还有困难，只能靠从国外进口，但是价格相当昂贵，经过技术经济比较，结合本电厂实际情况，本设计采用第3种方案即从与电力系统联系紧密，供电可靠的最低一级电压母线引接，由附近220KV变电站引接电源。3.4 厂用电接线形式发电厂厂用电系统接线通常采用单母线分段接线，并多以成套配电装置接受和分配电能。为了保证厂用电系统的供电可靠性和经济性，高压厂用母线均采取按锅炉分段的原则，即将高压厂用母线按锅炉台数分成若干独立段，凡属同一台锅炉的厂用负荷均接在同一段母线上，与锅炉同组的汽轮机的厂用负荷一般也接在该段母线上，而该段母线由其对应的发电机组供电。低压厂用母线一般也采用按锅分段。3.5 厂用高压变压器和备用/启动变压器的选择3.5.1 额定电压的确定厂用变压器的额定电压应根据厂用电系统的电压等级和电源引接处的电压确定，变压器一、二次额定电压必须与引接电源电压和厂用网络电压相一致。根据前面分析，厂用工作变压器的额定电压选为20/6kV，备用/启动变压器的额定电压选为500/6kV。3.5.2 台数和型式的选择1.厂用工作变压器当机组容量增大至600MW及以上等级时，对于厂用工作变压器的设置有以下两种方式：(1) 采用一台大容量分裂变压器。这种方式下由于变压器供给的短路电流也大，需要将厂用电系统的断路器开断电流提高到50A及以上。(2) 采用两台较小相同容量的分裂变压器。这种方式可降低厂用电系统的短路电流水平以及每个低压绕组出口断路器的额定电流，提高厂用电源的运行可靠性。 目前，国内600MW机组的厂用高压工作电源，都采用了较小的两台同容量分裂变压器并列运行的方式。由于厂用高压工作变压器引至发电机出口，而机端电压又十分稳定，所以可采用无载调压的方式。其接线组别选用d，yn1,yn1常规接线。2.备用/启动变压器由于每台600MW机组使用了两台高压厂用分裂变压器并列运行，将高压厂用母线分成四段，因此需用两台备用变压器，而且是从220kV系统引接。为使提供的电压稳定，可采用三绕组分裂式有载调压变压器。四个备用电源分别从其四个低压分裂绕组引接至四段高压四段母线。考虑主变压器和高压厂用工作变压器的连接组别，保持高压厂用母线和备用电源电压的相位一致，备用变压器接线组别采用YN，yn0，yn0。这样当备用变压器代替厂用高压变压器时，可以短时并列运行，避免厂用电源的断电。3.5.3 厂用变压器和备用/启动变压器的确定已知：,，所以厂用变压器容量根据以上计算，可选用厂用高压工作变压器型号：SFF9-50000/20，如表3-1所示。表3-1 厂用高压变压器技术数据型 号额定容量(MVA)额定电压(kV)半穿越电抗(%)空载电流(%)空载损耗(kW)负载损耗(kW)调压方式SFF9-50000/2050/25-25180.3127.3187.05无载调压 备用/启动变压器的容量与厂用高压工作变压器的容量相同，所选型号如表3-2所示。表3-2 备用/启动变压器技术数据型 号额定容量(MVA)额定电压(kV)半穿越电抗(%)调压方式SFPFZ-63000/22063/31.5-31.5230+81.25%/6.3-6.323有载调压3.6 厂用电系统接线3.6.1 高压厂用电接线每台机组的厂用高压工作电源采用两台三绕组分裂式无载调压变压器，高压厂用母线采用单母线四分段接线，备用/启动电源共采用两台三绕组分裂式有载调压变压器，其低压侧分别连接到各机组的四段厂用工作母线上,如图3-1所示。图3-1 高压厂用电系统接线3.6.2 低压厂用电接线低压厂用电接线也采用单母线分段接线方式，如图3-2所示。分段断路器可以保证低压厂用电源的互为备用，提高运行可靠性。正常运行时分段断路器断开，两半段低压厂用母线分别由各自的电源变压器供电，只有当其中一个电源断路器因变压器停运或其他原因断开时，分段断路器才会合闸，由另一台变压器负担全部负荷。图3-2 低压厂用电系统接4 短路电流计算4.1 短路电流计算的目的本次设计，进行短路电流计算主要是为了导体和电气设备的选择；短路点选择为三点，即母线、发电机出口、厂高变分裂绕组一侧。4.1.1 短路电流计算接线图 为了进行短路电流计算，现将电气主接图化简，如图4-1所示。图中各元件的技术数据已标出，线路电压采用平均额定电压，3个短路点也已确定，且均为三相短路。图4-1 短路电流计算接线图4.1.2 参数计算 视系统为无限大容量电源，即，已经500kV母线与系统联系的电抗标么值。取，计算各元件电抗的标么值取，并将各元件电抗编号，做出等值网络如图4-2所示。这是纯电抗等值网络，图中电抗值前的均已略去，并将电抗下标“*”也略去，相应的运算以实数运算。图4-2短路电流计算等值网络4.2 500kV母线短路计算 1.网络化简等值网络化简及进一步化简分别如图4-3(a)和(b)所示。发电机G1与G2合并，合并后的等值机G对短路点的等值电抗为(a)网络化简 (b)进一步化简图4-3等值网络化简2.短路电流周期分量有效值 系统供给的短路电流不衰减，其周期分量有效值标么值 有效值 等值机G对短路点K1的计算电抗为 查运算曲线，可得，,， 归算至短路点处电压级等值机G的额定电流为于是短路点K1的不同时刻三相短路电流周期分量有效值分别为3.短路的冲击电流4.3 600MW发电机出口短路1.网络化间 将图4-4的等值网络进行化简及进一步化简分别如图4-4(a)和(b)所示。 等值电抗为(a)网络化简 (b)进一步化简图4-4等值网络化简2.短路电流周期分量有效值 系统S和发电机G2对短路点K2的转移(对、进行星三角变换)分别为 系统供给的短路电流不衰减，其周期分量有效值标么值 有效值 发电机G1和G2对短路点K2的计算电抗分别为查运算曲线，分别查t为0、0.1、0.2、2、4s时，发电机G1和G2供给的短路电流周期分量有效值的标么值,归算至短路点处电压级G1和G2的额定电流为于是短路点K2不同时刻的三相短路电流周期分量的有效值分别为3.短路的冲击电流4.4 厂用高压工作变压器6kV一段短路1.网络化简将图4-2的等值网络进行化简，如图4-5所示。等值电抗为图4-5等值网络化简2.电流分布系数及转移电抗进行网络变换，如图4-6(a)所示。用单位电流法求电流分布系数，令各等值电源电动势均为0，在短路点K3加电动势变为等值网络图4-6(b)。(a)网络图 (b)等值网络图图4.6单位电流法求电流分布系数 在此图中使为单位电流，则有，根据电流分布系数的定义，各电源支的电流分布系数为系统 发电机G2 发电机G1 对电流分布系数验算 可见计算结果正确。短路回路的总等值电抗为从而得各电源对短路点转移电抗为系统 发电机G1 发电机G2 3.短路电流周期分量有效值发电机G1和G2对短路点的计算电抗分别为 由于、均大于3.45，表示发电机G1和G2供给的短路电流周期分量不衰减，其标么值可分别用下式计算, 系统供给短路电流周期分量有效值的标么值为有效值 归算至短路点处电压级各发电机的额定电流为 由于各电源供给的短路电流周期分量均不衰减，固短路点短路电流周期分量有效值为4.短路的冲击电流计算结果列表 将以上三相短路电流的计算结果进行整理，如附表所示。附表 k1k3点三相短路电流计算结果短路点编号短路点位置不同时刻短路电流周期分量有效值（KA）短路的冲击电流（KA）500KV母线12.0711.4811.1310.7410.7930.72600MW发电机出口187.194.7693.61143.8141.5476.2高厂变低压侧24.4224.4224.4224.4224.4262.155 电气设备的配置本期工程以500kV一级电压接入系统。为满足系统稳定性和可靠性的要求，并考虑运行的灵活性和建设的经济性，500kV屋外配电装置采用一个半断路器接线。本期500kV配电装置中，主变进线两回，出线两回，设有两个完整串，并且保留再扩建的可能性。其中1机和其出线构成一个完整串，采用交叉接线；#2机和其出线构成另一个完整串。依据以上接线形式采取配置。5.1 500KV断路器的配置500kV SF6断路器 型式 瓷柱式 额定电压 500kV 额定电流 3150A 额定短路开断电流 50kA 额定短路关合电流 125kA5.2 隔离开关与接地刀闸的配置5.2.1 隔离开关的配置因本期工程仅有两台机组和两路出线,只构成两个完整串,为保持线路及变压器停运时能成串运行,在本期工程的两串进出线上均装设隔离开关；每串三台断路器两侧均装设隔离开关。其中，母线上配置垂直断口伸缩式隔离开关，出线与进线侧配置断断口水平伸缩式隔离开关，每两台断路器之间配置双断口水平伸缩式隔离开关。500kV隔离开关 型式水平断口、双柱折迭立开式 额定电压500kV 额定电流3150A 额定短时耐受电流（3s） 50KA 额定峰值耐受电流125kA5.2.2 接地刀闸的配置母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关上，也可装于其它回路母线隔离开关的基础上，本工程采用专设母线接地刀闸。500kV配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配置接地刀闸，主变压器进线隔离开关的主变压器侧宜装设一组接地刀闸。5.3 电压、电流互感器的配置5.3.1 电压互感器配置发电机回路配置9台（三组）电压互感器，供给发电机励磁调节、测量、保护及同期等应用；在每回主变进线及出线上均装设三组电容式电压互感器，供给测量、保护及同期等应用；在每组母线C相上装设单相电容式电压互感器，供给同期使用；发电机中性点配置单相接地变压器，为接地保护提供信号。5.3.2 电流互感器的配置断路器每侧管设置一组电流互感器，每组电流互感器有4个二次绕组；发电机出口回路及发电机接地侧各设置一组电流互感器；主变压器高压侧设置一组电流互感器；厂用变压器高压侧及低压侧各设置一组电流互感器；启动/备用变压器高压侧及低压侧各设置一组电流互感器。5.4 避雷器的配置在每回出线上均装设一组氧化锌避雷器；每台主变压器高压侧均装设一组氧化锌避雷器；每台发电机出口均装设一组氧化锌避雷器；母线上不装设避雷器。5.5 电抗器的配置电抗器按其用途可分为并联电抗器（补偿电抗器）和串联电抗器（限流电抗器），在单机容量为600MW及以上的发电厂中只装设并联电抗器。并联电抗器的作用：1、降低工频电压升高；2、降低操作过电压；3、避免发电机带空长线出现自励过电压；4、有利于单相自动重合闸。5.6 封闭母线的配置随着单机容量的不断增大，发电机的额定电流也相应增大。额定电压为20KV的600MW发电机，额定电流高达19245A，1000MW发电机额定电流高达23759A。对大容量发电机母线而言，不仅有母线本身电动力问题、发热问题，还有母线的支持、悬吊钢构架以及母线附近混凝土柱、楼板、基础内的钢筋在交变强磁场中感应涡流引起的发热问题。一旦母线短路，发电机本身将遭受损伤，并影响系统安全供电以及系统的稳定运行。为解决此问题，采用了金属外壳的分相封闭母线。封闭母线的作用：1、减少接地故障，避免相间短路；2、减少母线周围钢结构发热；3、减少相间电动力；4、母线封闭后，通常采用微正压方式运行，可防止绝缘子结露，提高了运行的可靠性，并且为母线强迫通风冷却创造了条件；5、封闭母线由工厂成套生产，施工安装简便，简化了对土建的要求，运行维护工作量小。5.7 6KV高压开关柜的配置高压开关柜分为固定式、手车式和中置式三种类型，固定式开关柜检修、调试不方便，现很少用。手车式较大，质量大，以往电厂广泛采用。200MW以上机组为使主厂房无油化，少油断路器已不采用，SF6断路器装在室内需防SF6气体泄漏等措施，用的很少，目前用真空断路器和FC回路较多。6 电气设备和导体的选择6.1 高压断路器和隔离开关的选择6.1.1 选择的要求1.高压断路器的选择本次采用的3/2接线，两组母线通过2串断路器相连，而进出线不设断路器，所以高压侧共需6台断路器。断路器的选择应在各种合理的运行方式下，按流过断路器的长期工作电流和短路电流最大的一台进行选择。 （1）.种类和型式的选择 高压断路器根据灭弧介质不同，可分为少油断路器、压缩空气断路器、真空断路器和六氟化硫SF6断路器四种。其中SF6断路器有断口耐压高、灭弧能力强、开断性能好、无噪声和干扰、制作精度高和密封性能好、体积和面积小等特点，而且维护工作量小、检修周期长和寿命长，目前SF6断路器已被广泛应用于电力系统。所以为满足可靠性的要求，本设计选用户外瓷柱式SF6断路器。 （2）.额定电压和电流的选择，式中 、分别为电气设备和电网的额定电压，kV； 、分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流，A。 （3）.开断电流的选择高压断路器的额定开断电流，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量。但当断路器的较系统短路电流大很多时，可简化计算，即 （4）.短路关合电流的选择为了保证断路器在关合短路电流时的安全，断路器的额定关合电流不应小于短路电流的最大冲击值，即（5）.短路热稳定和动稳定校验校验式为、断路器的额定短路关合电流等于其额定动稳定电流峰值。2.隔离开关的选择隔离开关与断路器配套使用，对3/2接线，进出线不设隔离开关。但在500KV系统中，电压互感器与电网之间需装设隔离开关。隔离开关与断路器相比，额定电压、额定电流的选择及短路动、热稳定校验的项目相同。但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。隔离开关型式的选择。按安装地点不同，可分为屋内式和屋外式；按绝缘支柱数目又可分为单柱式、双柱式各三柱式。型式对配电装置的布置和占地面积有很大影响，由于组合电器结构紧凑，占地面积小，有利于配电装置的布置。而GW7系列户外、三柱式隔离开关便于发展成组合电器，所以可选用此形式的隔离开关。6.1.2 设备的确定 1. 500kV高压设备的选择500kV电压回路的最大持续工作电流 由于，固不计非周期热效应。根据前面短路电流的计算结果，短路电流的热效应等于周期分量热效应，即而已知短路的冲击电流 2. 高压断路器的选择根据高压回路的、及断路器的种类和型式，可选LW6-500型SF6断路器，具体参数如表6-1所示。表6-1 高压SF6断路器技术数据型 号额定电压(kV)最高工作电压(kV)额定电流(A)额定开断电流(kA)额定峰值耐受电流(kA)额定短时耐受电流(kA/s)固有分闸时间(s)LW6-50050055031505012550/30.028将所选型号数据与相应的计算数据比较，如表6-3所示。可见，所选LW6-500型断路器合格。3.高压隔离开关的选择根据高压回路的、及隔离开关的种类和型式，可选GW7-500D型隔离开关，具体参数如表6-2所示。表6-2 高压隔离开关技术数据型 号额定电压(kV)最高工作电压(kV)额定电流(A)动稳定电流峰值(kA)热稳定电流(kA/s)GW7-500D500550315012550/3将所选型号参数与相应的计算数据比较，如表6-3所示。可见，所选GW7-500D型隔离开关合格。表6-3 断路器、隔离开关选择比较计算数据LW6-500型断路器GW7-500D型隔离开关500kV500kV500kV873A3150A3150A12.07kA50kA30.72kA125kA47230.72kA125kA125kA6.2 电压互感器和电流互感器的选择6.2.1 电压互感器的选择1.种类和型式的选择对500KV采用的3/2接线，应在每条母线上装设一组单相电压互感器，每回出线上装设一组三相电压互感器；由于500kV配电装置中，通常配有双套主保护，并考虑到后备保护、自动装置和测量的要求，电压互感器应具有三个二次绕组，即两个主二次绕组和一个辅助二次绕组；另外500kV系统广泛采用电容式电压互感器。2.500KV电压互感器的选择根据高压回路的及电压互感器的种类和型式，可选TYD500/-0.005H型电容电压互感器，具体参数如表6-4所示。表6-4电容式电压互感器技术参数型 号额定电压比(kV)准确级次额定输出(VA)剩余绕组输出(VA)额定电容TYD500/-0.005H0.2，0.5，3P100，200，200500005电压互感不必样验其热稳定和动稳定，固所选TYD500/-0.005H型电容式电压互感受器合格。3.发电机出口电压互感器的选择根据额定电压选择电容式电压互感器其中，每台发电机出口装设3组9台电压互感器，发电机出口电压互感器选择的型号为：HY10W-24KV。6.2.2 电流互感器的选择1.种类和型式的选择 按用途分测量用和保护用(B)两种，而保护用电流互感器又可分为稳态保护用(P)和暂时态保护用(TP)两种；按安装地点可分为户内式和户外式。在强电系统中，二次额定电流选用5A。2.一次回路额定电压和电流和选择一次回路额定电压和电流应满足、为确保所供仪表的准确度，电流互感器一次侧额定电流应尽可能与最大工作电流接近。3.准确级的选择为了保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。500KV电流互感器的准确级不应低于0.5级；而稳态保护用电流互感器的准确级常用的有5P和10P，暂态保护用电流互感器的准确级分别有TPX、TPY、TPZ三个级别。4.热稳定和动稳定校验(1) 热稳定考验，一般以时允许通过的稳定电流或一次额定电流的倍数来校验，即或(2)动稳定校验包括内部动稳定和外部动稳定校验，这里只进行内部动稳的校验，通常以额定动稳定电流或动稳定电流倍数表示，即或5.500KV电流互感器的选择根据高压回路的、及电流互感器的种类和型式，可选LVBQ-500W2型电流互感器，具体参数如表6-5所示。表6-5 电流互感器技术数据型 号额定电压(kV)额定电流(kA)保护级测量级(VA)额定输出(VA)准确限值系数额定输出仪表保安数0.2级0.5级LVBQ-500W25001250/55010P1520515205040Fs5热稳定校验 动稳定校验 可见，所选LVBQ-500W2型电流互感器合格。6.其他电流互感器的选择其他电流互感器的选择如表6-6所示。表6-6 电流互感器选择一览表配置位置600MW发电机出口回路LZZB9-24/180b/4发电机接地侧LZZB9-24/180b/4主变高压侧LZZB9-24/180b/2厂高变高压侧LZZB9-24/180b/4厂高变低压侧LZZB9-24/180b/4高备变高压侧LVQB6-220（245）高备变低压侧LVQB6-220（245）6.3 避雷器的选择目前我国生产和使用的避雷器，有以电工碳化硅阀片味基本元件的各种阀式为基本元件的各种阀式避雷器和以氧化锌阀片为主体的金属氧化物避雷器。避雷器的使用条件为：1、使用地点的海拔高度不超过1000m，高于1000m的地区，应选用高原型避雷器；2、使用地区的环境温度不高于+40，不低于-40；3、户内和户外；4、安装地点可能出现相对地最高工频电压，该电压不得大于避雷器的灭弧电压；5、没有严重污秽和腐蚀金属、绝缘件的气体的地区；6、没有剧烈震动和冲击的场所；7、允许的最大风速为35m/s。表6-7 避雷器选择一览表配置位置600MW发电机出口HY5WZ-51/125GYW主变压器高压侧Y20W1-420/ 1046 (W)500KV出线Y20W1-444/ 1106(W)6.4 并联电抗器的选择单机容量为600MW的发电厂中，通常在高压母线上并联电抗器，以补偿高压输电网的电容和吸收其无功功率，解决500kV母线电压偏高问题，并能提高线路的功率因数，降低超高压输电线路的电能损耗和有利于自动重合闸。并联电抗器是超高压电网中普遍采用的重要电气设备。1.种类和型式的选择超高压并联电抗器按结构可分为油浸电抗器和干式空芯电抗器，且每种电抗器又分三相电抗器和由单相组成的三相电抗器。目前，超高压系统并联电抗器采用油浸式较多。2.额定电压的选择并联电抗器的额定电压应不低于装置点电网的额定电压，即3.额定容量的选择并联电抗器的容量必须使系统同期并列点的工频稳态电位升高有所限制；当母线电压升高时，并联电抗器应使电压降低；降低潜工电流，提高单相快速重合闸的成功率。500kV电压母线通常选取BKD-50000/500型超高压油浸式并联电抗器，具体参数如表6-7所示。表6-7 超高压并联电抗器主要技术参数型 号额定容量(kvar)额定电压(kV)额定电抗()线圈连接方式噪声(dB)BKD-50000/50050000550/2016.71806.5 6kV高压开关柜的选择6.5.1 高压开关柜主要用来接受和分配电能，同时亦对电路和设备起保护、控制和监测的作用。开关柜由柜体和装于柜内的主开关(断路器)、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线等一次元件及控制、测量、保护装置等二次元件组成。1.种类和型式的选择高压开关柜按主开关的安装方式分固定式和移开式，由于固定式开关柜检修、调试不方便，现已很少采用，而多采用移开式；按隔室结构分铠装型、间隔型和箱型，其中铠装型具有单独的隔板，且防护等及不低于IP2X，当柜内某一隔室发生短路故障时，可将故障限制在该隔室内而不使故障扩大，因而可靠性比较高，应用也较多；按开关柜的主母线系统分单母线、单母线带旁路母线和双母线。2.主开关的选择开关柜内主开关可以是少油、真空、SF6断路器和FC等，200MW以上机组为使主厂房无油化，少油断路器已不采用，SF6断路器装在室内需防SF6气体泄露等措施，用得较少，目前用真空断路器和FC回路较多。3.额定电压和额定电流的选高压开关柜的额定电压和额定电流应满足，式中 开关柜装置地点的电网额定电压，kV；开关柜装置回路的最大持续工作电流，A。对6KV厂用配置的开关柜式中 分裂变压器一个分裂绕组的容量，MVA； 分裂变压器的分裂绕组额定电压，kV。4. 防护等级的选择开关柜由固定的柜体(金属外壳)和真空断路器手车组成，为防止人体接近其带电部分和触及其运动部分免受伤害，现行标准规定开关柜外壳的最低防护等级为IP2X，此外更高的防护等级还有IP3X、IP4X、IP5X。同时对于每个隔室应有压力释放通道，以保护人身安全，防止故障扩大。5.开断和关合短路电流的选择开关柜短路开断、关合电流实际就是断路器的额定开断、关合短路电流，选择方法同断路器一样，即，6.短路热稳定和动稳定校验校验式为、其中，短路的冲击电流应是6KV厂用母线短路时，流经厂用高压变压器或备用/启动变压器短路冲击电流的较大者。6.5.2 开关柜装置回路的最大持续工作电流根据开关柜装置回路的及开关柜的种类和型式，可选KYN3-10型金属铠装移开式高压开关柜，具体参数如表6-8所示。表6-8 金属铠装移开式高压开关柜技术参数型 号额定电压(kV)最高工作电压(kV)