发电厂电气部分-课程设计资料

1、发电厂电气部分-课程 设计 精品文档 郑州航空工业管理学院 发电厂电气部分课程设计 09 级 电气工程及其自动化 专业 0 906071 班级 题 目：凝汽式火电厂一次部分 课程设计 姓 名： 学 号： 指导老师： 零一二 年十二月九日 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 1原始资料 11 发电厂建设规模 1.1.1 类型: 凝汽式火电厂 1.1.2 最终容量、机组的型式和参数： 2300MW 、年利用小时数： 6000h/a 12 电力系统与本厂的连接情况 1.2.1 电厂在电力系统中的作用与地位：地区电厂 1.2.2 发电厂联入系统的电压等级： 220KV 1.2.3 电力系统

2、总装机容量： 16000MW，短路容量： 10000MVA 1.2.4 发电厂在系统中所处的位置、供电示意图 13 电力负荷水平 : 1.3.1 220KV 电压等级：架空线 10 回，备用 2 回， I 级负荷，最大输送 200MW ， Tmax4000h/a 1.3.2 110KV 电压等级：架空线 8回，I 级负荷，最大输送 180MW，Tmax 4000h/a 1.3.3 穿越本厂功率为 50MVA 。 1.3.4 厂用电率： 6% 1.4 环境条件 1.4.1 当地年最高温 40，最低温 6，最热月平均最高温度 28，最热 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 月平均最低温

3、度 24 1.4.2 当地海拔高度为 50m 1.4.3 气象条件无其它特殊要求 2. 设计任务 2.1 发电厂电气主接线设计 2.2 厂用电设计 2.3 短路电流的计算 2.4 主要电气设备的选择 2 5 配电装置 3. 设计成果 3.1 设计说明书、计算书一份 3.2 图纸一张 摘要 3. 引 言 3. 1. 电气主接线设计 3. 1.1 系统与负荷资料分析 3 1.2 执行可行的接线方案 4. 1.3 厂用电接线方案的选择 7. 2. 短路电流计算 9. 2.1 短路电流的计算及原则 9. 2.2 短路电流计算条件 9. 2.3 短路电流计算规则 9. 收集于网络，如有侵权请联系管理员删

4、除 精品文档 2.4 短路计算 9. 2.5 短路电流计算表 9. 3. 电气设备的选择 1.1. 3.1 电气设备的选择规则 1.1 3.2 电气设备的选择条件 1.2 3.3 电气设备选择 2. 1 3.4 电气设备的选择结果表 4 1 3.5 主接线中设备配置的一般原则 6 1 4. 配电装置 1.6. 4.1 配电装置选择的一般原则 1.7 4.2 配电装置的选型和依据 1.7 5 安全保护装置 1.7. 5.1 避雷器的选择 1.7. 5.2 继电保护的配置 1.8. 6 参考文献 1.9. 附录 短路电流计算 1.9 附录：电气设备的校验 2.2 附录：设计总图 2.4. 引言 在

5、高速发展的现代社会中，电力工业在国民经济中有着重要作用，它不仅 全面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大的影响人民的物质与文化生 活水平的提高。火力发电厂是将燃料（如煤、石油、天然气等）的化学能装换 成电能的工厂。电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配， 易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度 , 易于实现自动化。因此， 电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。绝大多数电能 都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅 猛发展。绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现 现代化的基础，得到迅猛发展。本设计的主要

6、内容包括：通过原始资料分析和 方案比较，确定发电厂的电气主接线。计算短路电流，并根据计算结果来选择 和效验主要电气设备。 摘要 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 发电厂电气部分课程设计是对所学的理论知识的一次综合性应用，可以加 深对基础知识的理解。本设计是对 2300MW的凝汽式区域性火电厂进行电气一 次部分及其厂用电高压部分的设计，它主要包括了五大部分：电气主接线的选 择、短路电流的计算、电气设备的选择、配电装置的选择、安全保护装置。并 严格遵循发电厂电气部分的设计原则，主要介绍了发电厂电气一次部分设计的 基本知识，包括设计原则、步骤和计算方法等。通过对电气主接线的设计和计 算

7、、厂用电的设计、短路电流的计算、电气设备的选择和校验，简要完成了对 所给（ 2300MW）凝汽式发电厂的电气一次部分的设计。本设计为220KV 和 110KV两电压等级。 关键词：主接线，发电机，变压器，短路电流，厂用电，厂备用，安 全保护 1 电气主接线设计 1.1系统与负荷资料分析 （1）工程情况 由原始资料知，本设计依据电力系统的发展规划，拟在该地区新建一座装 机容量为 1600MW 的凝汽式火力发电厂，发电厂安装 2台 300MW 机组，总容 量占相联电力系统总容量的 600MW *100 0 0 3.75 00 ,没有超过电力系统检 16000MW 0 0 修备用容量 8 0 0 1

8、5 0 0和事故备用容量 1000 的要求，这说明了该火电厂在未 来电力系统中的不占主导作用和地位，主要是负责地区供电，又为火电厂，在 电力系统中将主要承担基荷，因此该电厂的电气主接线要求有较高的可靠性。 以 220KV 电压等级供给系统，架空线 10 回，属于 I 级负荷，最大输送 200MW ，Tmax4000h/a，并以 110KV 电压等级供给负荷，架空线 8回，也属 于 I 级负荷，最大输送 180MW ，Tmax4000h/a。且本设计需要做到的技术指标 要求功率因数达到 0.85 ，保证供电安全、可靠、经济 （2）电力系统情况 该发电厂在电力系统中的作用与地位为地区电厂，地区电厂

9、靠近城镇。 电力系统总装机容量为 16000 MW，短路容量为 10000MVA。 该发电厂联入系统的电压等级为 220KV。 （3）负荷分析 该发电厂有两个电压等级，其负荷分析分别如下： 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 220KV电压等级：有架空线 10 回，备用 2 回，负荷类型为一级负荷，最大输送 200 MW，最大负荷小时数为 4000 h/a ，功率因数为 0.85 。 110KV电压等级：有架空线 8 回，负荷类型为一级负荷，最大输送 180 MW，最 大负荷小时数为 4000 h/a ，功率因数为 0.85 。 分析因为两个电压等级所联负荷均为一级负荷，且最大负荷

10、小时数为 4000 h/a ，所以对主接线的可靠性要求较高。 (4) 环境情况 由原始资料知，当地海拔高 50m，故可采用非高原型的电气设备；当地年最高 温度为 40度，年最低温度为 -6 度，最热月平均最高温度为 28度，最热月平均 最低温度为 24 度，气象条件无其他特殊要求。 (5) 设备情况 以下是对单台 300 MW发电机设备的型号进行的选择。 根据原始资料，可以选择出发电机的型号，结果如下表 1.1 表 1.1 发电机型号及参数 发电机 型号 额定 电压 (KV) 额定 功率(MW) 功率 因数 次暂 态电 抗 G-1G-2 QFSN-300-2 20 300 0.9 0.062

11、型号含义； 22 极 200/300 额定容量 N 氢内冷 F 发电机 Q 汽轮机 S 水内冷 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 1.2 执行可行的接线方案 （ 1） 主接线的介绍 电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，它反映各设备的作用、连 接方式和回路的相互关系，是构成电力系统的主要环节。它的设计直接关系到 全厂电气设备的选择、配电装置的布置，继电保护、自动装置和控制方式的确 定，对电力系统的可靠、灵活、经济运行起着决定的作用。 （ 2） 确定变压器的台数及容量 主变压器的选择原则：主变容量一般按变电所建成后 510 年的规划负 荷来进行选择，并适当考虑远期 1020 年

12、的负荷发展。根据变电所所带负 荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑 一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证 用户的级和级负荷，对于一般变电所，当一台主变停运时，其他变压器 容量应能保证全部负荷的 70%80%。高、中压电网的联络变压器应按两级电 网正常与检修状态下可能出现的最大功率交换确定容量，其容量一般不应低 于接在两种电压母线上最大一台机组的容量。 200MW及以上大机组，一般都是与双绕组变压器组成单元接线，而不采 用与三绕组变压器组成单元，这不仅比用三绕组变压器经济，本设计中机 组容量为 300MW，所以发电机出口采用封闭母线，为

13、了减少断开点，不可装 断路器而可免去技术上的困难。因为本设计要求为两电压等级，根据本设 计具体情况，选择两台双绕组变压器和一台联络变压器。 容量的确定 : 单元接线中的主变压器容量 SN应按发电机额定容量扣除 本机组的场用电负荷后，预留 10%的裕度选择，所以 SN 1.1 NG (1- P ) 通过主变的容量 SN 1.1 NG (1- P ) 1.1 300 (1 0.06) COS 0.85 =364.9WVA COS PNG发电机容量； PNG=300WMKP厂用电； KP=6% COS G发电机的额定功率，一般定为 0.85 查发电厂电气部分课程设计资料，双绕组变压器选用的型号为 S

14、SPL- 360000/220。 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 本设计的联络变压器的容量选择： SN PN180 0.7 148.235MVA , 0.85 0.85 根据要求选择两台 240MVA的联络变压器。 3) 主接线方案 第一种方案：左边为 220KV电压等级，采用双母线接线方式，右边为 110KV电压等级，采用单母带旁路的接线方式 第二种方案：左边为 220KV电压等级，采用双母带旁路的接线方式，右边 为 110KV电压 等级，采用双母带旁路的接线方式。 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 图 1.2 4) 主接线方案的比较及选择 对电气主接线的基本要

15、求，概括的说应该包括可靠性、灵活性和经济性三方 面。 可靠性 : 安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基 本的要求。通常定性分析和衡量主接线可靠性时，从以下几个方面考虑：断路 器检修时，是否影响连续供电；线路、断路器或母线故障，以及在母线检修 时，造成馈线停运的回路数多少和停电时间长短，能否满足重要的一、二类负 荷对供电的要求；本电厂有无全厂停电的可能性；大型机组突然停电对电力系 统稳定运行的影响与产生的后果等因素。 所以对大、中型发电厂电气主接线，除一般定性分析其可靠性外，还需进 行可靠性定量计算。 灵活性：电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的 转换。

16、灵活性包括以下几个方面：操作的方便性；调度的方便性；扩建的方便 性。 经济性 : 在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。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。经济性主要从以下几个 方面考虑：节省一次投资 ; 占地面积少；电能损耗少。 由上述分析，对两种方案进行比较可得到比较结果表 1.1 如下： 方案 项目 方案一 方案二 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 可靠性 较差 较高 灵活性 较差 较高 经济性 相对较高 相对较低 两方案的比较表 1.2 综合分析知，从技术和经济的角度论证了两个方案，虽然方案二比方案一 供电可靠，所以比较论证后确定采用方案

17、二。 1.3 厂用电接线方式的选择 厂用电接线除应满足正常运行安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便 等一般要求外，尚应满足： 1）充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求，尽 可能地使切换操作简便，启动（备用）电源能在短时内投入。 2）尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事 故。对于 200MW及以上的大型机组，厂用电应是独立的，以保证一台机组故障 停运或其辅助机械的电气故障，不应影响到另一台机组的正常运行。 3）便于分期扩建或连续施工，不致中断厂用电的供应。对公用厂用负荷的 供电，须结合远景规模统筹安排，尽量便于过渡且少改变接线和更换设备。 4）对

18、200MW及以上的大型机组应设置足够容量的交流事故保安电源。 5）积极慎重地采用经过试验鉴定的新技术和新设备，使厂用电系统达到先 进性、经济合理，保证机组安全满发地运行。 （1）厂用电设计的接线要求 1）各机组的厂用电系统应是独立的。特别是 200MW及以上机组，应做到 这一点。 2）全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线。 3）充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求， 尽可能地使切换操作简便，启动（备用）电源能在短时内投入。 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 4）充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特 别要注意对公用负

19、荷供电的影响，也便于过渡，尽量减少改变接线和更换设 置。 5）200MW及以上机组应设置足够容量的交流事故保安电源。当全厂停电 时，可以快速启动和自动投入向保安负荷供电。 （2）设计的原则 厂用电的设计原则与主接线的设计原则基本相同，主要有： 1）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。 2）接线应灵活的适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求。 3）厂用电源的对应供电性。 4）设计还应适当注意其经济性和发展的可能性并积极慎重的采用新技术、 新设备，使厂用电接线具有可行性和先进性。 5）在设计厂用电接线时，还应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、 厂用电源及其引线和厂用电接线

20、形式等问题，进行分析和论证。 （3）厂用电源 发电厂的厂用电源，必须供电可靠，且能满足各种工作要求，除应满足具 有正常的工作电源外，还应设置备用电源、启动电源和事故保安电源。一般电 厂中，都以启动电源兼作备用电源。设计中每台发电机从各单元机组的变压器 低压侧接引一台高压工作厂用变压器作为 6KV厂用电系统的工作电源。为了能 限制厂用电系统的短路电流，以便是 6KV系统能采用轻型断路器，并能保证电 动机自启动时母线电压水平和满足厂用电缆截面等技术经济指标要求。 （ 4） 厂用接线图 经分析应采用设置公用负荷母线，厂用电压共分两级，高压为6kV，低压 为 380/220kV，厂用高压设全厂 6kV

21、 公用厂用母线。如图 1.2 即为厂用电接线 图： 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 图 1.3 厂用电接线图 2 短路电流的计算 2.1 短路电流的计算及规则 在发电厂电气设计中，短路电流计算的目的的主要有以下几个方面：1、电 气主接线的比选。 2、选择导体和电器。 3、确定中性点接地方式。 4、计算软导 线的短路摇摆。 5、确定分裂导线间隔棒的间距。 6、验算接地装置的接触电压 和跨步电压。 7、选择继电保护装置和进行整定计算。 2.2 短路电流计算条件： (1) 正常工作时，三项系统对称运行； (2) 所有电流的电功势相位角相同； (3) 电 力系统中所有电源均在额定负荷下

22、运行； (4) 短路发生在短路电流为最大值的瞬 间； (5 )不考虑短路点的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻 略去不计；( 6)不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流；( 7)元件的 技术参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围；( 8)输电线路的电容略 去不计。 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 2.3 短路计算的规定： （1）验算导体的电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按 本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统远景的发展计划。 （2）选择导体和电器用的短路电流，在电器连接的网络中，应考虑具有 反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流

23、影响。 （ 3）选择导体和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常接线方 式时短路电流最大地点。 （4）导体和电器的动稳定、热稳定和以及电器的开断电流，一般按三相短路计 算。 2.4 短路计算 短路电流由于其值很大，在极短的时间内就能产生较大的损耗，由于来不急 散发热量而造成电气设备的温度急剧升高，引起设备的老化或损坏，对供电的 可靠性产生影响。当所选设备不能满足短路电流的限制时，对供电的可靠性将 产生极为严重的影响。为此，在设计主接线时，应计算短路电流。 本次短路计算中，选取了两个短路计算点， 110KV母线和 220KV母线上各 一个；短路类型定为对系统影响最为严重的三相短路。详细

24、计算过程见附录 I。 2.5 短路电流计算表 短路电流计算的结果汇总在短路电流计算表中，如表 2.1 所示。 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 2.1 短路电流计算表 短 路 点 编 号 短路 点平 均电 压 (kv) 基准 电流 IB (KA) 分支线 名称 分支 电抗 x js 分支 额定 电流 IN (KA) 短路电流标么值 短路电流值 0s 0.2s 1s 2s 4s 0s 0.2s 1s 2s 4s ish Ish 系统 C 0.0201 0.25 49.75 49.751 49.751 49.751 49.75 12.43 12.438 12.43 12.43 12.

25、43 33.42 19.40 G1,G2 0.2726 1.18 1 2.939 2.464 2.415 1 8 3.468 8 8 8 1 3 d1 230 0.25 小计 3.872 2.378 4.569 15.906 2.908 2.850 2.806 12.27 7.128 17.00 15.34 15.28 15.24 7 26.53 7 6 8 4 45.69 8 1 系统 C 0.020 0.50 50 50 50 50 50 25 25 25 25 25 67,17 37.5 G1,G2 0.141 2.36 7.718 4.878 3.280 2.808 2.526 12.

26、21 11.512 7.741 6.627 5.961 5 19.05 d2 115 0.50 小计 4 36.512 32.74 31.62 30.96 28.94 4 37.21 1 7 1 1 56.55 4 96.11 6 4 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 3 电气设备的选择 3.1 电气设备的选择条件 正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条 件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积 极而稳妥的采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。电器要能可靠的 工作，必须按正常条件下进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳

27、定。 3.1.1 电气设备的选择 （1）额定电压和最高工作电压 所选用的电器允许最高工作电压不得低于所 接电网的最高运行电压，即 UalmUsm。 一般情况下，当额定电压在 220KV及以下时电器允许最高工作电压 Ualm 是 1.15UN；额定电压是 330KV500KV时为 1.1UN。而实际电网的最高运行电压 Usm不会超过电网额定电压的 1.1 倍，因此在选择电器时一般可按电器额定电 压 UN不低于装置地点电网额定电压 UNs的条件选择 , 即 UN UNs。 （2）额定电流 电器的额定电流 IN 是指额定周围环境温度下，电器的长 期允许电流。 IN 应不小于该回路在各种合理运行方式下

28、的最大持续工作电流 Imax，即 INImax。 由于发电机、调相机和变压器在电压降低 5%时，出力保持不变，故其 相应回路的 Imax 为发电机、调相机或变压器的额定电流的 1.05 倍；若变 压器有过负荷运行可能时， Imax 应按过负荷确定（ 1.3-2 倍变压器额定电 流）；母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的Imax； 母线分段电抗器的 Imax 应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母 线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电流的 50%80%；出线回路的 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 Imax 除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移

29、过来的负 荷。 此外，还与电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对电器 行种类和形式的选择。 (3) 环境条件对电气设备选择的影响 在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境条件，当气温、风速、 温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电 器使用条件时，应采取措施。 我国目前生产的电器使用的额定环境温度为 40，如周围环境温度高 于 40(但 60)时，其允许电流一般可按每增高 1，额定电流减少 1.8%进行修正，当环境温度低于 +40时，额定电流可增加 0.5%，但其最 大电流不得超过额定电流的 20%。 3.1.2 按短路状态校验 (1) 短路热稳定校验 短路电流

30、通过电器时 ,电器各部分的温度应不超过允许值 . 满足热稳定的条 件为 ItItTkQk ；式中 Qk为短路电流产生的热效应， It、t 分别为电器 允许通过的热稳定电流和时间。 (2) 电动力稳定校验 电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳 定的条件为 ies ish ， Ies Ish ；式中 ish 、Ish 分别为短路冲击电流幅值和 有效值， ies 、 Ies 分别为电器允许的动稳定电流的幅值和有效值。 电气设备的具体选择与动稳定校验和热稳定校验过程见附录 II 。 3.2 电气设备选择的规则 (1) 所选设备应能满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求

31、，并 考虑远景发展；在满足可靠性要求的前提下，应尽可能的选用技术先进和经济 合理的设备，使其具有先进性； (2) 应按当地环境条件对设备进行校准，且同类设备应尽量减少品种； 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 (3) 所选设备应予整个工程的建设标准协调一致； (4) 选用新产品均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情 况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经过上级批准。 3.3 电气设备的选择 3.3.1 高压断路器和隔离开关的选择 (1) 断路器的种类和形式的选择 因为 110KV侧有 8 回出线， 220KV侧有 10 回出线，所以接入 110KV,220KV 侧的高压

32、断路器应选择 SF6 断路器。 (2) 额定电压的选择 110KV侧: UN =U Ns =1.1 110KV=121KV 220KV 侧: UN =U Ns =1.1 220KV=242KV (3) 额定电流的选择 110KV侧: IN I max =1.05 2001000/ 3 1100.85=1.373KA 220KV侧: IN I max =1.05 2001000/ 3 2200.9=0.686KA (4) 开断电流的选择 高压断路器的额定开断电流 INbr 不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分 量 IPt ,为了简化计算可应用此暂态电流 I 进行选择 ,即INbr I 。 110

33、KV侧: I Nbr I=37.214KA ；220KV侧: INbr I=17.007KA (5) 短路关合电流的选择 为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关合电流INcl 不应小 于短路电流最大冲击值 Ish，即 INcl Ish。 110KV侧: I Ncl Ish=1.9 2 37.214=96.116KA 220KV侧: I Ncl Ish=1.9 2 17.007=45.698KA 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 (6) 热稳定校验 It2tQk，取tk (短路切除时间 )=4s。 110KV侧: I=37.214KA I 2 =31.627KA I 4=

34、30.961KA 周期分量热效应 Qpt= (I 2+10I 22+I 42) tk /12=3207.176 (KA) 2s t1s 不计非周期分量 Qk = Qpt 220KV侧: I=17.007KA I 2 =15.288KA I 4=15.244KA 周期分量热效应 Qpt= (I 2+10I 22+I 42) tk /12=714.712 (KA) 2s t1s 不计非周期分量 Qk = Qpt (7) 动稳定校验 ies ish，110KV侧: ies 96.116KA，220KV侧: ies 45.698KA 器件选择结果记入表 4.1表 4.4 3.3.2 电压互感器的选择

35、电压互感器的选择和配置应按下列条件： (1) 型式： 620KV屋内互感器的型式应根据使用条件可以采用树脂胶主绝缘 结构的电压互感器； 35KV110KV配电装置一般采用油浸式结构的电压互感器； 220KV级以上的配电装置，当容量和准确等级满足要求，一般采用电容式电压 互器。在需要检查和监视一次回路单项接地时，应选用三项五柱式电压互感器 或具有第三绕组的单项电压互感器。 2)准确等级： 表，继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定，规定如下： 用于发电机、变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表，共所 有计算的电度表，其准确等级要求为 0.5 级。供监视估算电能的电度表，功率 表和电压

36、继电器等，其准确等级，要求一般为级。用于估计被测量数值的标 记，如电压表等，其准确等级要求较低，要求一般为级即可。在电压互感器 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 二次回路，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求准确等级高 的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确度等级。 3.3.3 电流互感器的选择 电流互感器的选择和配置应按下列条件： （1）型式：电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。对于 620KV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感 器。对于 35KV及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式 电流互感器。有条件时，应尽量

37、采用套管式电流互感器。 （2）一次回路电压： U N U Ns （3）一次回路电流： I1N Imax （ 4） 准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对 准 确等级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。 （5）二次负荷：互感器按选定准确级所规定的额定容量 S2N 应大于或等 于 二次侧所接负荷 I22N Z2L，即 S2NI22N Z2L Z2L=ra+rre +rL +rc （3.1） 式中， ra、 rre 分别为二次侧回路中所接仪表和继电器的电流线圈电阻（忽 略电抗）； rc为接触电阻，一般可取 0.1?； rL为连接导线电阻。 （ 6） 动稳定： 内部动稳定校验式

38、为： ies ish或 2 I1N Kesish （3.2） 式中 ies 、 K es 电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，有制造厂提 供。 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 外部动稳定校验式为： Fa1 0.5 1.73 10-7 i2sh L （N） a （3.3） 式中 Fa1 作用于电流互感器瓷帽端部的允许力，有制造厂提供； L 电流互感器出现端至最近的一个母线支柱绝缘子之间的跨距； a 相间距离； 0.5 系数，表示互感器瓷套端部承受该跨上电动力的一半。 （7）热稳定：电流互感器热稳定能力常以 1s 允许通过的热稳定电流 It 或 一次额定电流 I1N的倍数 Kt

39、 来表示，热稳定校验式为： I t Qk 或 （ Kt I1N ） Qk（ 3.4 ） 3.4 电气设备选择结果表 表 3.1 110 KV 侧的断路器选择 110KV侧 计算值 项目 LW11110 UNs 110KV UN 110KV Imax 1297A IN 16003150A I 37.214KA INbr 40/31.5KA Ish 96.116KA INcl 100/80KA Qk 2 3207.176(KA) 2s It2t 402 3=4800(KA)2s Ish 56.554KA Ies 100/80KA 表 3.2 220 KV 侧的断路器选择 220KV侧 计算值 项目

40、 LW6220 UNs 220KV UN 220KV Imax 648.5A IN 3150A I 17.007KA INbr 50KA Ish 45.698KA INcl 125KA Qk 2 714.712(KA) 2s It2t 2 7500(KA)2s Ish 26.531KA ies 125KA 表 3.3 110 KV 侧的隔离开关选择 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 110KV侧 计算值 项目 GW4110D UNs 110KV UN 110KV Imax 1297A IN 2.0KA Qk 2 3207.176(KA) 2s It2t 2 6400(KA)2s

41、Ish 56.554KA ies 100KA 表 3.4 220 KV 侧的隔离开关选择 220KV侧 计算值 项目 GW6220D UNs 220KV UN 220KV Imax 648.5A IN 1.0KA Qk 2 714.712(KA) 2s It2t 2 1764(KA)2s Ish 26.531KA ies 50KA 表 3.5 各部分电压互感器的选择 项目 型号 一次/KV 二次/V 剩余电 压绕组 /V ImaxA 110KV JCC1M-110 0.5 110/3 0.5 0.5 100/3 0.5 100 1297A 220KV JCC5-220 0.5 220/3 0.

42、5 0.5 100/3 0.5 100 648.5A 主变压器 侧 JDZ8-35 35 100 100 / 发电机 出口端 JDZ6-20 20 100 100 / 表 3.6 各部分电流互感器的选择 项目 型号 额定电流 比/A 短时热稳 电流/KA 额定动稳 电流/KA 满匝额定 输出/VA 准确 级 110KV LCWB6-110 2300/5 31.5 80 50 0.2 220KV LCWB7-220 2600/1 221 2 55 40 0.2 主变压器 LZZB7-35 800/5 31.5 80 50 0.2 发电机出口 LDZJ1-10 1500/5 80 163 40 0

43、.2 J-电压互感器（油浸式） L- 电流互感器 C-瓷绝缘（串级式） W-户外 B- 保护 3.5 主接线中设备配置的一般原则 3.5.1 隔离开关的配置 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 （ 1）中小型发电机出口一般应装设隔离开关；容量为 200MW及以上大机组 与双绕组变压器的单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点。 （ 2）在出线上装设电抗器的 610KV配电装置中，当向不同用户供电的两回 线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。 （3）接在发电机、变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。 （4）一台半断路器接线中，视发变电工

44、程的具体情况，进出线可装设隔离开 关也可不装设隔离开关。 （5）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。 （6）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自耦变压器的 中性点则不必装设隔离开关。 3.5.2 电压互感器的配置 （1）电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护 同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护 装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。 （2）6220KV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器。旁路母 线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感顺的情况和需 要确定。 （3）当需要监视

45、和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感 器。 （ 4）当需要在 330KV及以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器 电容式套管上的电压抽取装置。 （5）发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装 置需要。当发电机配有双套自动电压调整装置，且采用零序电压式匝间保护 时，可再增设一组电压互感器。 3.5.3 电流互感受器的配置 （1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、 保护和自动装置要求。 （2）在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器；发电机和变压器的中性 点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等。 （3）对直接接地系统，一

46、般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按 两相或三相配置。 （4）一台半断路器接线中，线路一线路串可装设四组电流互感器，在能满足 保护和测量要求的条件下也可装设三组电流互感器可以利用时，可装设三组电 流互感器。 4 配电装置 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是根据主接线的连接方 式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接 受和分配电能的装置。按电器装设的地点不同，配电装置可分为屋内型和屋外 型。 4.1配电装置选择的一般原则 高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，遵循上级颁发的 有关规程、规范及

47、技术规定，并根据电力系统条件、自然环境特点和运行、检 修以及施工方面的要求，合理指定布置方案和选用设备，积极慎重的采用新的 布置、新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新。配电装置应满足 以下四点要求： (1) 节约用地：我国人口众多，但耕地不多，因此节约用地是我国现代化 建设的一项带战略性的方针。 (2) 运行安全和操作巡逻方便：配电装置要整齐清晰，并能在运行中满足 对人身和设备的安全要求。 (3) 便于检修和安装：对各种形式的配电装置，都要妥善考虑检修和安装 的条件。 (4) 节约材料，降低造价：在保证安全的前提下，配电装置应采用布置紧 凑，力求节约材料和降低造价。 4.2 配电装置

48、的选择及依据 配电装置的型式的选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制 宜、节约用地，并结合运行及检修要求通过技术经济比较确定。一般情况下， 在大、中型发电厂和变电所中， 35KV及以下的配电装置宜采用屋内式； 110KV 及以上多为屋外式。普通中型配电装置国内采用比较多，广泛用于110500KV 电压级，在这方面我国已经有丰富的经验。 本设计的地理环境较好，没有地震，雷暴日也很少，且没有明显的环境污 染，所以综合所有条件和技术，选用屋外式中型配电装置。 5 安全保护装置 在电力系统中，一定的保护装置是必要的，主要是防雷保护和继电保护。 5.1 避雷器的选择 避雷器应按下列条件选择：

49、(1)型式：选择避雷器型式时，应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点，按 下表选择： 表 5.1 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 型号 型式 应用范围 FS 配电用普通阀型 10KV以下配电系统、电缆终端盒 FZ 电站用普通阀型 3220KV发电厂、变电所配电装置 FCZ 电站用磁吹阀型 1、 330KV 及需要限制操作的 220KV 以及以下配电 2、 某些变压器中性点 FCD 旋转电机用磁吹阀 型 用于旋转电机、屋内 2）额定电压：避雷器的额定电压应与系统额定电压一致 （3）灭弧电压：按照使用情况，校验避雷器安装地点可能出现的最大导线 对地电压，是否等于或小于避雷器的最大容许

50、电压（灭弧电压）。 （4）工频放电电压 Ugf：在中性点绝缘或经阻抗接地的电网中，工频放电电 压一般大于最大运行相电压的 3.5 倍。在中性点直接接地的电网中，工频放电 电压应大于最大运行相电压的 3 倍。工频放电电压应大于灭弧电压的 1.8 倍。 根据避雷器配置原则，配电装置的每组母线上，一般应装设避雷器，变压器中 性点接地必须装设避雷器，并接在变压器和断路器之间； 110、35kv 线路侧一 般不装设避雷器。 本工程采用 220KV、110KV配电装置构架上设避雷针， 10KV配电装置设独 立避雷针进行直接需保护。为了防止反击，主变构架上不设置避雷针。 考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优

51、越于碳化硅避雷器，且没有串联间 隙，保护特性好，没有工频续流、灭弧等问题，所以本工程220KV、110KV系统 中，采用氧化锌避雷器。 表 5.1 避雷器的选择 装设地 点 型号 额定电压 有效值 （KV） 灭弧电 压有效 值 （KV ） 工频放电电压 峰值（KV） 冲击放电电 压峰值不大 于（KV） 不小 于 不大 于 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 220KV 母线侧 FCZ2-20N 220 250 340 390 520 110KV 母线侧 FCZ2-110N 110 250 255 290 345 5.2 继电保护的配备 1）变压器继电保护配置 电力变压器是电力系统的

52、重要电气设备之一，它的安全运行直接关系到电 力系统的连续稳定运行，特别是大型电力变压器，由于其造价昂贵，结构复 杂，一旦因故障而遭到损坏，其修复难度大，时间也很长，必然造成很大的经 济损失。所以，本设计中主变保护配置如下： 1 ）纵联差动保护； 2 ）非电量保护； 3）过电流保护； 4）过负荷保护和零 序过流保护。 （2）220KV线路保护 220KV线路的安全运行，对整个电力系统有着相当重要的影响，所以，本工 程为 220KV 线路配置的保护如下： 1 ）光纤纵联差动保护； 2）距离保护； 3）零序过流保护； 4）过电流保 护。 （3）110KV线路保护 110KV由于直接连接在两个工厂，输

53、电距离较短，但稳定性同样要求较 高，所以， 110KV线路保护配置如下： 1） 距离保护； 2） 零序方向保护； 3） 过电流保护。 6 参考文献 （1） 傅知兰 电力系统电气设备选择与使用计算 , 北京：中国电力出版社 ,2004. 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 (2) 戈东方 电力工程电气设备手册 , 北京：中国电力出版社 ,1998. (3) 何仰赞、温增银 电力系统分析(上、下) , 武汉：华中科技大学出版 社,2002. (4) 熊信银 发电厂电气部分(第三版 ), 北京：中国电力出版社 ,2004. (5) 何仰赞 电力系统分析(第三版) , 武汉：华中科技大学出

54、版社 ,2002. 附录 短路计算 1 首先画出短路电流计算接线图及其等值电路，分别为图 1 ，图 2 所示： 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 2 取基准容量为 SB=100MVA ，基准电压 UB 取用平均电压，即 UB=Uav 。根据 所选择的联络变压器的相关参数，可计算出其各绕组的等值电抗标幺值： X1=(X1-2+X1-3-X2-3)/2=(0.0607+0.0258-0.0410)/2=0.0228 X2=(X1-2+X2-3-X1-3)/2=(0.0607+0.0410-0.0258)/2=0.0380 X3=(X2-3+X1-3-X1-2)/2=(0.0410+0

55、.0258-0.0607)/2=0.0031 各元件的等值电抗标幺值见图 2。 计算各发电机的额定容量： SG1=SG2=200/0.85MVA=235MVA 3 短路电流计算 由于三相短路故障最为严重，故只计算三相短路情况。 (1) 短路点 d1 d1 短路时等值电路图如图 3 图3 短路点的额定电压为 220KV，取基准电压为 230KV。 基准电流 IB=SB/ 3 UB=100/( 3 230)KA=0.25(KA) 再算系统电抗及系统的短路容量： X10=(X1+X3)/(X2+X4)=0.058 X11=(X5+X6)/(X7+X8)=0.0304 2 台发电机组对短路点 d1 的

56、转移电抗为： Xk=X10/X11=0.0199 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 Sk=SB/Xk=100MVA/0.0199=5025.13MVA Sc=10000MVA-5025.13MVA=4974.87MVA 可求得系统电抗为： X9=SB/SC=100/4974.87=0.0201 发电机 G1，G2对短路点的计算电抗为 Xjs10=0.058 2352/100=0.2726 其分支额定电流为 IN=SN/ 3 UB=2352/( 3 230)KA=1.18(KA) 系统 C对短路点的计算电抗为 Xjs9=0.0201 其分支额定电流为 IN=SN/ 3 UB=100/( 3 230)KA=0.25(KA) 系统 C对短路点所产生的短路电流不衰减，其电流标幺值为计算电抗的倒 数。各发电机组对短路点所产生的短路电流标幺值，可根据所求得的计算电 抗，查发电机曲线数字表得到。 冲击电流最大值的计算公式为 ish=1.9 2Ipt ，有效值的计算公式为 ish=1.56Ipt 。 计算结果见表 2.1 ( 2)短路点 d2 d2 短路时的等值电路如图 4 所示： 短路点的额定电压为 110KV，故去基准电压为 115KV。