主接线与厂用电接线形式的确定毕业设计(论文)

1、摘 要 发电厂是电力系统的一个重要组成部分，它的主要作用是生产和分配电能， 其电气接线包括一次接线和二次接线两大部分。本次设计的是（4100mw）凝 汽式发电厂电气一次部分设计。设计的主要内容有： 发电厂电气一次部分的接线设计。 1）主接线形式的确定，主要有主变压器的选择、负荷出线导体的选择和各 电压等级接线形式的确定； 2）确定发电厂厂用电接线系统，包括厂用工作变压器和备用变压器的选择； 计算各母线和发电机端口的三相短路电流，列出短路电流计算结果表。 电气设备选择和配电装置设计。 1）按正常工作电流选择断路器、隔离开关、互感器等电气设备，并确定高 压开关柜的型号； 2）按三相短路电流校验电气

2、设备； 3）列出电气设备选择结果表。 绘制发电厂电气一次接线图和典型间隔断面图。 关键词关键词：发电厂，变电站，电气接线，电气设备 abstract the power plants are important components for the power system, and their main role is to produce and distribute electrical energy. their electrical connection includes two parts that are main connection and secondary connect

3、ion. in the paper, the electrical primary part of condensing power plants（4100mw）is designed. the main contents of the design are as follows: the design of the main electrical connection for the power plants. 1) determination of the main electrical connection form, including the selection of the mai

4、n transformers and the conductors of outgoing loads ,and the determination of the electrical connection form for each voltage level; 2) determination of the electrical connection system in their own power plant, including the selection of the working transformer and standby transformer. the three-ph

5、ase short circuit currents on each bus and generator outlet need to be calculated, listing the results of the short-circuit currents in a table. the choice of electrical equipment and the design of distribution equipment. 1) select the electric equipment including circuit breakers、disconnectors、inst

6、rument transformers and so on according to the normal operating currents, then determine the type of high voltage switchgear; 2) check the electrical equipment according to the three-phase short circuit currents; 3) list the results of electrical equipment in table. draw the main electrical connecti

7、on diagram for power plant and the cross section diagram. key words：power plant, substation, electrical connection, electrical equipment 目目 录录 中文摘要.i abstract.ii 1 主接线与厂用电接线形式的确定.1 1.1 发电厂的电压等级与主接线的基本结构.1 1.2 主变压器型式的确定.1 1.3 接入高、中压母线的发电机台数的确定.2 1.4 负荷出线的规划.3 1.4.1 传输能力要求的负荷出线回路数.3 1.4.2 供电可靠性要求的负荷出线

8、回路数.5 1.5 主接线中的横向联络关系.5 1.6 厂用电接线形式的确定.5 1.6.1 厂用电接线的要求.5 1.6.2 厂用变压器的确定.6 1.6.3 厂用电母线的分段.6 2 短路电流的计算.8 2.1 短路电流计算的目的.8 2.2 计算步骤.8 2.3 绘制短路电流计算结果表.10 3 配电设备的选择.12 3.1 配电设备的配置原则.12 3.1.1 开关电器的配置原则.12 3.1.2 电压互感器的配置原则.12 3.1.3 电流互感器的配置原则.12 3.2 配电装置的选择.12 3.3 配电设备的选择计算条件.13 3.3.1 通用计算条件.13 3.3.2 特殊选择条

9、件.14 3.3.3 开关柜的选择.15 3.4 配电设备的选择结果.15 4 主接线设计计算.17 4.1 各负荷站出线导体的选择和校验.17 4.1.1 负荷 1 站.17 4.1.2 负荷 2 站.17 4.1.3 负荷 3 站.18 4.1.4 负荷 4 站.19 4.2 发电机-变压器单元接线的计算.19 4.2.1 主变压器的选择.19 4.2.2 发电机组的分配.19 4.3 厂用变压器的选择计算.20 4.3.1 厂用工作变压器的选择计算.20 4.3.2 厂用备用变压器的选择计算.20 5 短路电流计算.21 5.1 求取等值网络.21 5.1.1 计算元件电抗.21 5.1

10、.2 短路输入的数据文件.22 5.2 220kv 母线三相短路计算 .23 5.3 110kv 母线三相短路计算 .26 5.4 接联络变压器的发电机出口三相短路计算.29 5.5 接双绕组变压器的发电机三相短路计算.31 5.6 6kv 母线三相短路计算 .34 6 配电设备的选择计算.35 6.1 220kv 电压等级配电设备的选择计算 .35 6.1.1 联络变高压侧支路.35 6.1.2 220kv 母联支路.36 6.1.3 220kv 出线支路.37 6.1.4 220kv 旁路支路.38 6.2 110kv 电压等级配电设备的选择计算 .39 6.2.1 联络变中压侧支路.39

11、 6.2.2 110kv 母联支路.40 6.2.3 110kv 出线支路.41 6.2.4 110kv 旁路支路.43 6.2.5 双绕组变压器高压侧支路.43 6.2.6 厂用备用变压器高压侧支路.44 6.3 10kv 电压等级配电设备的选择计算.45 6.3.1 联络变侧厂用变压器高压侧支路.45 6.3.2 联络变侧发电机出口支路.47 6.3.3 双绕组变压器侧厂用变压器高压侧支路.48 6.3.4 双绕组变压器侧发电机出口支路.49 6.4 6kv 配电设备的选择计算 .50 6.4.1 6kv 开关柜的选择计算.50 6.4.2 6kv 母线的选择计算.51 参考文献.52 1

12、 主接线与厂用电接线形式的确定 电气一次接线是以传输能量为目的、由高压电器设备通过导体连接而成的 电路，承担接受和分配电能的任务。电气主接线是电气一次接线中对外供电的 部分，厂用电接线是电气一次接线对内供电的部分。 发电厂主接线与厂用电的形式则指的是发电厂的电压等级、各级电压的进 出线状况及其横向联络关系。 1 选择接线形式最为重要的要求是运行可靠，它指的是保证连续供电的能力， 故障时缩小停电范围和时间，设备检修时尽量不停电。 选择接线形式还要考虑运行灵活、操作简单、检修方便，减少投资和占地 （经济性），并便于扩建。 1.1 发电厂的电压等级与主接线的基本结构 由任务书可以知道，系统为220k

13、v电网。发电厂中有 220kv、110kv、10.5kv（发电机）和6kv（厂用母线）四个电压等级。 由于大中型电厂单机容量较大，因此采用发电机-变压器单元接线，是发电 机直接(或经一台隔离开关、或经一台断路器及相应的隔离开关)与变压器连接 成一个单元，将电能送入高一级电压电网的接线方式。当变压器为双绕组变 2 压器时，发电机与变压器两者间不设断路器；为三绕组变压器时，考虑一侧停 运时，另两侧可以继续运行，所以三侧都装断路器。由此而形成了大中型电厂 主接线的基本结构如图1.1所示 图1.1 大中型电厂的典型接线 1.2 主变压器型式的确定 型式：联络变压器选三相自耦变压器，双绕组变压器选普通双

14、绕组变压器。 台数：考虑到系统供电可靠性，联络变压器为2台。其余两台为普通双绕组 变压器。 容量：双绕组变压器的单台容量应不小于对应连接发电机的容量，即： （1.7） () cos f ff ss sp 双绕组变压器 式中为单台发电机的容量，mva；为单台发电机的额定功率， f s f p mw；为功率因数。cos 联络变压器的单台容量为： () 121 = () ft tnnn ssk kuuu 自耦变压器 （1.8） 式中为单台发电机容量，mva；为自耦变压器的型式系数；为 f s t k 1n u 自耦变压器高压侧的额定电压，kv；为自耦变压器中压侧的额定电压， 2n u kv。 1.3

15、 接入高、中压母线的发电机台数的确定 接入联络变压器的发电机经所属比变压器接入高、中压母线，从经济性方 面来说，1b类变压器比3b类变压器经济，考虑自耦变压器的传输能力，应尽可 能的将其余两台发电机接入中压母线，对应的1b类变压器为两台。 本设计采用2台自耦变压器作为高、中压的联络变压器，所以发电机2f为2 台，又1b类变压器选两台，所以1f也为2台。 （1.9） 2.maxmax .max 2.mix2.max .m x cos i spk sks 式中为中压侧最大负荷容量，mva；为中压侧最小负荷容量， 2.max s 2.mix s mva；为各负荷站的最大负荷功率，mw；为最大负荷同时

16、系数； max p .max k 为各负荷站的功率因数；为最小负荷同时系数。cos .xmi k 校验： （1.10） 12.mix21 122.max f ff sss sss 式中为双绕组变压器侧发电机的容量，mva；为中压侧最小负荷 1f s 2.mix s 容量，mva；为联络变压器侧发电机满载时从中压侧传向高压侧的容量， 21 s mva；为联络变侧发电机的容量，mva；为中压侧最大负荷容量， 2f s 2.max s mva。 联络变压器侧发电机满载时有： （1.11） 212222bfftf ssssks 式中为电气传输容量，mva；为接联络变发电机的容量，mva； 2b s 2

17、f s 为自耦变压器的型式系数。 t k 本设计的联络变压器选型为的自耦变压器，其参数240000/ 220osfpsl 为：，=242 12110.5k nnn uuuv 中低高d- %=25.0u （1 2）d-3 %=16.0u （1 ） 。双绕组变压器的型号为：，其参数为： d2-3 %=13.0u （）1 120000/110sfpl ，。=121 10.5k nn uuv 低高d%=10.5 u 1.4 负荷出线的规划 按输电线的传输能力和对负荷供电可靠性的要求对发电厂的负荷出线进行 规划。 1.4.1 传输能力要求的负荷出线回路数 对于一定的电压等级应限制输电线的最大截面，因此负

18、荷出线回路数与容 量相关。 选择输电线的截面应考虑有功损耗，因此对年平均负荷较大（年运行小时 数较大）、传输距离较长、容量较大的回路来说，按经济电流密度选择导体截 面（），同时还要进行发热、电压损耗和机械强度的校验。 2 mm 3 按经济电流密度选择截面 按经济电流密度选择截面计算公式如下： （1.1） .maxg n i s j 式中为正常情况下的最大持续工作电流，a，为经济电流密度， .maxg i n j 。 2 a mm 各负荷站的的计算公式如下： .maxg i （1.2） max .max 2 3cos g n p i u 式中，为最大负荷功率，mw；为额定电压，kv；为率因数。

19、max p n ucos 用（1.2）式计算出截面后，按就近原则选择出一个标准截面，即选择与计 算值更接近的标准值，然后选择导体型号。 经济电流密度与导体的材料以及最大负荷年利用小时数有关。 表1.1中列出了一些常用的经济电流密度。 2 表1.1 导体的经济电流密度（） 2 a mm 最大负荷年利用小时数 载流导体名称 3000h 以内3000h-5000h5000h 以上 铜导体和母线3.02.251.75 铝导体和母线1.651.150.9 铜芯3.02.52.0 铝芯1.61.41.2 橡皮绝缘铜芯电缆3.53.12.7 发热校验： （1.3） . .max . ( ) g xu gxu

20、ee g xue iik ii 式中为故障时的最大工作电流，ka；为实际环境温度下导体长 .maxg i( ) xu i 期允许电流，ka；允许电流的温度修正系数，为标准环境温度时的k e i25 c 允许电流，ka；为最高允许温度，；为实际环境最高温度，； .g xu c c 为标准环境温度，。 e c 的计算公式如下： .maxg i （1.4） max .max 3cos g n p i u 式中为各负荷站的最大负荷功率，mw；为各负荷站的额定电压， max p n u kv；为各负荷站的功率因数。cos 电压损耗校验： （1.5） 2 5%() % 10% n prqx u u 正常工

21、作 （故障状态） 式中为有功功率，mw；为单位长度导体电阻，；为p 0 rkm 0 rr lq 无功功率，mw；为长度导体导体电抗，；l为线路长度， 0 xkm 0 xx l km；为电网额定电压，kv。 n u 部分lj型裸铝绞线的单位电阻如表1.2所示。 3 表1.2 lj型裸铝绞线的电阻 绞线型号lj-16lj-25lj-35lj-50lj-70 电阻（）/ km1.981.280.920.640.46 绞线型号lj-95lj-120lj-150lj-185lj-240 电阻（）/ km0.340.270.210.170.132 机械强度校验： 2 240smm （1.6） 式中s为选择

22、出来的经济截面，。 2 mm 1.4.2 供电可靠性要求的负荷出线回路数 一类负荷：短时停电会造成设备损坏或威胁人身安全；二类负荷：可以短 时停电，较长时间停电会造成生产停顿；三类负荷: 允许较长时间停电而不至 造成危害。 4 一类负荷要保证不间断供电，二类负荷如果有可能也要保证不间断供电， 由任务书可以知道，每个负荷站都有、类负荷，从供电的可靠性方面来考 虑，每负荷站的出线回路，又从供电的经济性方面来考虑，所以每个负荷2n 应设置 2 回出线。 本次设计 220kv 母线上有 4 回出线，110kv 母线上有 8 回出线。 1.5 主接线中的横向联络关系 双母线单断路器接线，接线中有两组母线

23、，母线之间通过断路器 ld 连接 起来，每一个电源和出线都通过一台断路器和两组隔离开关分别接在两组母线 上，正常运行时只合一组隔离开关。有了两组母线后，系统运行的可靠性和 5 灵活性都大大提高。 考虑到不同电压等级断路器的检修，经济性和供电可靠性，一般35kv的出 线8回以上，110kv六回以上，220 kv出线4回及以上的户外配电装置要加旁路 母线。同时当待设电厂的装机容量超过系统总容量的15%时，也要加旁路系统 。 5 所以本次设计待设电厂220kv、110kv母线均采用双母线单断路器接线形式， 并且都应该加装旁路系统。 1.6 厂用电接线形式的确定厂用电接线形式的确定 为了满足生产和生活

24、需要，对发电厂内部供电的接线叫做厂用电接线。 1.6.1 厂用电接线的要求 6 各机组的厂用电系统应该是独立的； 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； 充分考虑电厂正常、故障、检修、启动等运行方式下的供电要求，尽可 能使操作简便，备用电源能在短时间内投入使用； 考虑扩建。 1.6.2 厂用变压器的确定 电压等级：本次设计只要求厂用电接线设计到 6kv 母线，所以待设电厂工 作变压器的电压等级为 6kv。 工作变压器的确定 工作电源：保证系统正常工作的基本电源。要求供电可靠，电压和容量要 满足要求。 变压器容量：当发电机满载运行时，厂用电功率与发电功率的比值叫做厂 用电率，

25、即： （1.12） cos 100% cy gn s k p 厂用电 其中，为厂用电率；为厂用电，mva；为发电机的功率因 cy ks厂用电cos 数；为发电机的额定功率，mw。 gn p 凝汽式热电厂的厂用电率为6%8%，本次设计厂用电率采用8%，所以取厂 用电容量为10mva。 所以选择型号为的双绕组变压器为厂用电的变压器，参数 1 10000/10sjl 为：，。=10.5 6.3k nn uuv 低高% 12 d u 备用变压器的确定 备用电源：故障失去工作电源时，起后备作用的电源，其接方式分为明备 用和暗备用两种。 明备用：专门设一台备用变压器，它的容量等于工作变压器中最大一台的 容

26、量，多用于大中型火电厂。 暗备用：在两个厂用工作母线之间设联络断路器，正常运行时，该断路器 断开，当工作母线失压时联络断路器自动投入，禁止在火电厂中使用。 本次设计为（）凝汽式发电厂，采用明备用方式，设一台连接4 100mw 在110kv母线上的备用变压器，型式为普通双绕组变压器。又由于备用变压器 的容量不能小于任何一台工作变压器的容量。所以选择的变压器型号为： sspl1-10000/110，其参数为：，。=110 6.3k nn uuv 低高% 10.5 d u 1.6.3 厂用电母线的分段 厂用电母线一般采用单母线接线方式。当有两台厂用变压器时，采用单母 线分段接线方式，为了限制故障范围

27、，平时解列运行，而且很多都用成套配电 装置。火电厂高压厂用母线一般采用按炉分段原则（即按机分段）。 6 接线设计结果见论文附图。 2 短路电流的计算 短路电流：电力系统在运行中，相与相之间或相与地（或中性线）之间发 生非正常连接（即短路）时流过的电流。三相系统中发生的短路有四种基本类 型：三相短路，两相短路，单相对地短路和两相对地短路。 7 2.1 短路电流计算的目的 8 电气主接线方案的确定时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是 否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。 在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、 可靠地工作，同时又力求节约资金，这

28、就需要进行全面的短路电流计算。 在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相相对 地的安全距离。 继电保护的设计和整定时需要确定短路电流。 本次设计短路电流计算的目的是为了配电设备的选择与校验。 2.2 计算步骤 选择计算短路点。 本次设计中，短路点有 220kv 母线、110kv 母线、发电机机端和厂用 6kv 母线。 画等值网络（次暂态网络）图和系统节点图。 1)选取基准容量和基准电压（一般取各级的平均电压） 。100 b smva b u 表 2.1 平均额定电压 单位：kv 电网额定电压61035110220 平均额定电压6.310.537115230 2)将各元件的电抗

29、换算为同一基准值的标幺值的标幺电抗。 a双绕组变压器： （2.1） % 100 db t n us x s 式中 x 为变压器的归算电抗标幺值， ，为变压器短路电压百分值，% d u 为基准容量,mva，为变压器的额定容量,mva。 b s t n s b自耦变压器： （2.2） 1 1 2 2 3 3 % 100 % 100 % 100 b n b n b n us x s us x s us x s 11 21 32 3 21 22 31 3 31 32 31 2 %0.5(%) %0.5(%) %0.5(%) uuuu uuuu uuuu （2.3） 式中、为变压器的标幺值，、为变压器短

30、 1 x 2 x 3 x 1% u 2% u 3% u 路电压百分值，为基准容量,mva，为变压器的额定容量,mva。 b s n s c发电机： （2.4） * (/cos ) nbg n xx sp 式中 x 为发电机的归算电抗标幺值，为发电机电抗标幺值，为发电 * n x g n p 机的额定功率,mw，为功率系数。cos d线路： 2 lbav xxlsu （2.5） 式中 x 为线路的归算电抗标幺值，为单位线路电抗，取， l x0.4/ km 为线路的平均电压,kv。 av u 3）绘制等值网络图，根据网络图画系统节点图。系统节点图如图 2.1 所示： 图 2.1 系统节点图 形成输

31、入数据文件。 正序最大节点数，数据文件行数（不含本行） ，零序最大节点号（三相短路为 0） i，j，xij，0 i 为节点号，从 1 开始增加，最后取 0；j i 且由小到大；xij 为 i 、j 节点 间的正序阻抗。 利用计算程序形成的输出数据文件（其中次暂态电流为标幺值）计算次 暂态电流的有名值，然后计算短路冲击电流。 次暂态电流的有名值： i * 3 bb ii su （2.6） 式中为次暂态电流标幺值，ka；为短路点平均额定电压，kv。 * i b u 冲击电流： ch i 2 chch ik i （2.7） 式中为次暂态电流有名值，ka；为冲击系数（一般支路为 1.8，发电 i ch

32、 k 机支路端取 1.9，厂用电母线支路取 1.5） 。 计算短路稳态电流。i （2.8） * 1 fjsfgb xixx ss 式中为转移阻抗；为次暂态电流的标幺值，ka；为计算阻抗； f x * i js x 为电源额定容量总和，mva。 g s 查取汽（水）轮发电机运算曲线中对应的曲线，得出火（水）电4ts 9 厂的稳态短路电流的标幺值，然后计算稳态短路电流的有名值。 ii 4 3 tgb iiii su （2.9） 式中为短路点平均额定电压，kv。 b u 对于仅由无穷大电源提供短路电流的支路，其稳态短路电流等于对应的次 暂态电流。 绘制短路计算结果表。 2.3 绘制短路电流计算结果表

33、 220kv母线三相短路时短路电流结果表如表2.2所示。 表2.2 220kv母线三相短路时短路电流结果表 短路电流 支路名称 次暂态电 流)(ka i 短路冲击 电流 () ch ika 短路稳态 电流 )(kai 备注 220kv 母线出线 12.9367.4742.696 220kv 母线出线 22.5286.4352.324 1.8 ch k 1#自藕变高压侧1.5754.0091.291 2#自藕变高压侧1.5754.0091.291 110kv母线三相短路时短路电流结果表如表2.3所示。 表2.3 110kv母线三相短路时短路电流结果表 短路电流 支路名称 次暂态电 流)(ka i

34、 短路冲击 电流 () ch ika 短路稳态 电流 )(kai 备注 1#自藕变中压侧4.10010.4373.937 2#自藕变中压侧4.10010.4373.937 发电机 3 出口2.0585.2391.388 发电机 4 出口2.0585.2391.388 1.8 ch k 自耦变压器发电机出口三相短路时短路电流结果表如表2.4所示。 表2.4 自耦变压器发电机出口三相短路时短路电流结果表 短路电流 支路名称 次暂态电 流)(ka i 短路冲击 电流 () ch ika 短路稳态 电流 )(kai 备注 发电机出口35.24694.70615.9141.9 ch k 自藕变低压侧98

35、.011249.495105.7041.8 ch k 厂用变支路0001.5 ch k 双绕组变压器发电机出口三相短路时短路电流结果表如表2.5所示。 表2.5 双绕组变压器发电机出口三相短路时短路电流结果表 短路电流 支路名称 次暂态电 流)(ka i 短路冲击电 流 () ch ika 短路稳态 电流 )(kai 备注 发电机出口35.24694.70615.9141.9 ch k 双绕组变低压侧40.154102.21544.9751.8 ch k 厂用变支路0001.5 ch k 6kv厂用母线三相短路时短路电流结果表如表2.6所示。 表2.6 6kv厂用母线三相短路时短路电流结果表

36、短路电流 支路名称 次暂态电 流)(ka i 短路冲击 电流 () ch ika 短路稳态 电流 )(kai 备注 厂用变支路7.63416.1947.6341.5 ch k 3 配电设备的选择配电设备的选择 3.1 配电设备的配置原则 3.1.1 开关电器的配置原则 开关电器的选择是本次设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主 接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。导体和开关电器应按正常运行情 况选择，按短路条件校验其动、热稳定，并按环境条校验电器的基本使用条件。 一般原则：应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑 远景发展的需要。 3.1.2 电压互感器的配置原则 电压

37、互感器的配置原则是： 10 母线：工作和备用母线都装 1 组电压互感器，用于同期、测量仪表、保 护装置及中性点不接地系统的绝缘监视。用 1 个三相五柱或 3 个单相三线圈电 压互感器接成 y/y/形； 发电机：一般装 2 组电压互感器，一组用 3 个单相电压互感器接成 y/y 形，供自动调节励磁装置用，另一组用 2 个单相电压互感器接成 v/v 形或用 3 个单相三线圈电压互感器接成 y/y/形，供测量仪表、同期和保护装置用； 线路：35 kv 及以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电 压，进行同期和设置重合闸，装 1 台单相电压互感器。 3.1.3 电流互感器的配置原则 电流互感器

38、的配置原则是： 10 发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器等回路中设电流互感器， 以满足测量和保护装置的需要。中性点直接接地系统，电流互感器按三相配置， 中性点非直接接地系统，如果负荷对称，保护灵敏度满足要求，电流互感器按 两相配置，否则按三相配置； 发电机定子绕组出线侧装设电流互感器用来调节励磁，中性点侧装设电 流互感器用来测量发电机并入系统前的内部故障； 对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区 来设置。 3.2 配电装置的选择 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、母线以及必要的辅助电气设备组成，是用来

39、接 收和分配电能的装置。 配电装置设计的要求：安全可靠；有良好的运行与检修条件；防震、防污； 考虑扩建；节省投资，减少占地。为了安全可靠，屋内外配电装置必须满足安 全净距的相关要求。 配电装置按配电设备装设地点不同，可分为屋内配电装置和屋外配电装置。 按其组装方式又可以分为装配式和成套式。 屋内配电装置的结构形式 布置要求：同一回路的电器和导体布置在一个间隔内；尽量将电源进线布 置在每段母线的中部；较重的设备布置在下层；充分利用间隔空间；布置对称， 便于操作；易于扩建；要有必要的操作通道、维护通道以及防爆通道。 屋外配电装置的选择 屋外配电装置按母线的高度分为中型、半高型和高型三种。在土地紧张

40、情 况下，半高型可用于 110kv，高型可用于 220kv。土地不紧张时一般不用半高 型和高型结构。 成套配电装置的选择 成套配电装置是制造厂成套供应的设备。同一回路的开关电器、测量电器、 保护电器和辅助设备等都装在一个或两个全封闭或半封闭的金属柜中。设计时 可根据电气主接线要求选择，组合成整个配电装置。 成套配电装置分为低压配电屏（或开关柜） ，高压开关柜和 sf6 全封闭组 合电器三种类型。低压配电屏只做成屋内式；高压开关柜目前大量使用的也是 屋内式；sf6 全封闭组合电器应为屋外气候条件差，电压在 380v 以下时，大多 布置在屋内。 3.3 配电设备的选择计算条件 为了保证设备工作的可

41、靠性和安全性，选择的基本条件是相同的，即按正 常工作条件选择，按短路条件进行校验。 3.3.1 通用计算条件 电压条件：允许电压最高工作电压 xu u .maxg u 220kv 及以下电压等级有： .max 1.15 1.1 xue gn uu uu （3.1） 式中为设备的额定电压，kv；为电网的额定电压，kv。 e u n u 电流条件：允许电流最大持续工作电流 xu i .maxg i . . xue g xu g xue ik i k （3.2） 式中为长期发热的最高允许温度，；为标准环境温度，； .g xu c e c 为实际最高环境温度，；为允许电流的温度修正系数；为设备的额ck

42、 e i 定电压，ka。，此次设计中。 . 75 g xu c40 e c35 c 各支路的最大工作电流；母联支路取母线上最大一台发电机 .max 1.05 ge ii 或变压器的；母线分段支路的取母线上最大一条支路故障时保证该 .maxg i .maxg i 母线正常工作的电流；出线回路的要考虑线路正常负荷电流和事故时其他 .maxg i 回路转移过来的负荷电流。 2 校验：先选择短路点，再计算最大短路电流，然后进行动稳定性校验和热 稳定性校验。 动稳定性校验： chdw ii （3.3） 式中为断路器极限通过电流峰值,ka；为三相短路电流冲击值,ka。 ch i dw i 热稳定性校验：

43、22 jt i ti t （3.4） 式中为稳态短路电流,ka；可从短路电流周期分 i jjzjf ttt0 jf t jz t 量等值时间曲线图中查，图中，短路电流计算时间 ，110kv 及以上 /ii t 电压等级取 1，35kv 及以下电压等级取 1.5。 3.3.2 特殊选择条件 断路器和隔离开关型式的选择，除需满足各项技术条件和环境条件外，还 考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。 开关电流具体选择条件如下： 额定电压选择： 1.11.15 en uu （3.5） 式中为设备的额定电压，kv；网络工作电压，kv。 e u n u 额定电流选择： .maxeg iik

44、 （3.6） 式中为设备本身的额定值,ka。 e i 变压器回路最大工作电流： .max 1.053 gbn isu （3.7） 式中为变压器额定容量,mva，为回路额定电压, kv。 b s n u 馈电回路最大工作电流： .max 3cos gin ipu （3.8） 式中为负荷 i 的有功功率,mw，为回路额定电压, kv，为功率系 i p n ucos 数。 校验：断路器还要进行开断电流校验，对于慢速动作开关（有延时切断） ， 开断电流校验式为： dl ii （3.9） 式中次暂态电流，ka；为断路器的额定开断电流,ka。 i dl i 母线导体：母线导体按最大经济电流密度选择型号。校

45、验如下： 热稳定校验： minfj i ssk t c （3.10） 式中为导体截面，；为热稳定性最小截面，；为稳s 2 mm min s 2 mmi 态电流，ka；为导体耐热系数，铝材：c=97；为导体集肤效应系数c f k 取 1；为发热时间，s。 j t 动稳定校验： max 222 max 2 1.7310 6 ch xu i law wbh （3.11） 式中为许用应力，铝：6860；为导体截面上的最大应力， xu /n cm max ；为冲击电流，ka； 为跨距，cm；为相间距，cm；抗弯截/n cm ch ilaw 面系数，；、分别为导体截面长度和宽度，cm。 3 cmbh 3.

46、3.3 开关柜的选择 低压开关柜的选择主要涉及技术参数、实际使用要求、电器元件选型、投 资总价控制等。选择低压开关柜要求我们对低压开关性能指标、结构特点、系 统的具体接线形式等有全面了解，再依据不同柜型特点选择。 高压开关柜按结构形式可分为固定式、移开式。固定式开关柜中主要有 kgn 和 xgn 系列，旧型号 gg-1a 型基本淘汰。移开式开关柜主要有 jyn 和 kyn 系列；移开式开关柜中没有隔离开关，因为断路器在移动后能形成断开点， 故不需要隔离开关。高压开关柜按作用分为进线柜、馈线柜、电压互感器柜、 高压电容器柜（gr-1 型） 、电能计量柜（pj 系列） 、高压环网柜（hxgn 型）

47、 等。 选择高压开关柜一定要保证高压开关柜中高压电器元件在正常运行、检修、 短路和过电压情况下的安全。选择高压开关柜型号，主要根据负荷等级选择高 压开关柜的型号。一般情况下，一、二级负荷选择移开式开关柜，如 kyn2、jyn1 型开关柜，三级负荷选择固定式开关柜，如 kgn 型开关柜。 3.4 配电设备的选择结果 本次设计选用的开关柜型号为：kyn2-10-08、kyn2-10-24、kyn2-10- 20。6kv 母线型号为：裸铝导线，导体尺寸 hb（mmmm）为 6310（mmmm） 。 配电设备的型号的选择结果见表 3.1： 表 3.1 配电设备型号的选择结果表 支路名称断路器型号隔离开

48、关型号电压互感器电流互感器 联络变高压侧sw4-220/1000gw4-220d/600lcwdl-220 220kv 母联支路sw4-220/1000gw4-220d/1000ydr-220lcwdl-220 220kv 出线支路sw4-220/1000gw4-220d/600lcwdl-220 220kv 旁路支路gw4-220d/600ydr-220 联络变中压侧sw6-110/1200gw4-110/1250lcwdl-110 110kv 母联支路sw6-110/1500gw4-110/1250ydr-110lcwdl-110 110kv 出线支路sw4-110/1000gw4-110

49、d/600lcwdl-110 110kv 旁路支路gw4-110d/600ydr-110 双绕组变高压侧sw4-110/1000gw4-110d/600lcwdl-110 厂用备用变高压 侧 sw4-110/1000gw4-110d/600lcwdl-110 联络变侧厂用变 高压侧 hec7-24/28000cn10-20/8000laj-10 联络变侧发电机 出口 sn4-20g/8000gn10-20/8000jdzj-10laj-10 双绕组变侧厂用 变高压侧 sn4-10g/5000gn10-10t/5000laj-10 双绕组变侧发电 机出口 gn10-20/8000jdzj-10l

50、aj-10 双绕组变侧厂用 变低压侧 laj-10 4 主接线设计计算 4.1 各负荷站出线导体的选择和校验 4.1.1 负荷 1 站 查表得 max 4000ht 2 1.15mm n ja 正常工作最大工作电流 .max 20 2 65.61 3 110 0.8 g ia 经济截面 2 65.61 1.1557.05mms 导体取型号 lj-50，屋外载流量，环境温度，最高允许215 e ia25 e c 温度，实际最高环境温度 . 70 g xu c35 c 发热校验： 实际温度允许电流 7535 ( )215189.61 7525 xu ia 故障最大工作电流 .max 20 ( 3

51、110 0.8)131.21 g ia 有，满足条件 .max ( ) xug ii 电压损耗校验： ，=0.64 45=28.8r=0.4 45=18x=20pmw15qmw 正常时 2 28.818 2015 22 %100%=3.5%5% 110 u 故障时 2 28.8 20 18 15 %100%=7.0%10% 110 u 满足条件 机械强度： 满足条件 22 50mm240mms 所以导体取型号 lj-50。 4.1.2 负荷 2 站 查表得 max 4500ht 2 1.15mm n ja 正常工作最大工作电流 .max 30 2 98.41 3 110 0.8 g ia 经济

52、截面 2 98.41 1.1585.58mms 导体取型号 lj-95，屋外载流量，环境温度，最高允许325 e ia25 e c 温度，实际最高环境温度 . 70 g xu c35 c 发热校验： 实际温度允许电流 7535 ( )325286.62 7525 xu ia 故障最大工作电流 .max 30 ( 3 110 0.8)196.82 g ia 有，满足条件 .max ( ) xug ii 电压损耗校验： ，=0.34 40=13.6r=0.4 40=16x=30pmw22.5qmw 正常时 2 13.616 3022.5 22 %100%=3.17%5% 110 u 故障时 2 1

53、3.6 30 16 22.5 %100%=6.35%10% 110 u 满足条件 机械强度： 满足条件 22 95mm240mms 所以导体取型号 lj-95。 4.1.3 负荷 3 站 查表得 max 5000ht 2 1.15mm n ja 正常工作最大工作电流 .max 40 2 131.21 3 110 0.8 g ia 经济截面 2 131.21 1.15114.10mms 导体取型号 lj-120，屋外载流量，环境温度，最高允许375 e ia25 e c 温度，实际最高环境温度 . 70 g xu c35 c 发热校验： 实际温度允许电流 7535 ( )375330.72 75

54、25 xu ia 故障最大工作电流 .max 40 ( 3 110 0.8)262.42 g ia 有，满足条件 .max ( ) xug ii 电压损耗校验： ，=0.27 35=9.45r=0.4 35=14x=40pmw30qmw 正常时 2 9.4514 4030 22 %100%=1.89%5% 110 u 故障时 2 9.45 20 14 15 %100%=3.78%10% 110 u 满足条件 机械强度： 满足条件 22 120mm240mms 所以导体取型号 lj-120。 4.1.4 负荷 4 站 查表得 max 5500ht 2 0.9mm n ja 正常工作最大工作电流：

55、 .max 50 2 164.03 3 110 0.8 g ia 经济截面 2 164.03 0.9182.25mms 导体取型号 lj-185，屋外载流量，环境温度，最高允许500 e ia25 e c 温度，实际最高环境温度 . 70 g xu c35 c 发热校验： 实际温度允许电流 7535 ( )500440.96 7525 xu ia 故障最大工作电流 .max 50 ( 3 110 0.8)328.06 g ia 有，满足条件 .max ( ) xug ii 电压损耗校验： ，=0.17 30=5.1r=0.4 30=12x=50pmw37.5qmw 正常时 2 5.112 50

56、37.5 22 %100%=2.91%5% 110 u 故障时 2 5.1 50 12 37.5 %100%=5.83%10% 110 u 满足条件 机械强度： 满足条件 22 185mm240mms 所以导体取型号 lj-185。 4.2 发电机-变压器单元接线的计算 4.2.1 主变压器的选择 单台发电机容量：100 0.85117.65 f smva 双绕组变压器： ()f ss 双绕组变压器 所以 1b 类变压器选双绕组变压器的型号为：。其参数 1 120000/110sfpl 为：，。=121 10.5kv nn uu 低高d%=10.5 u 自耦变压器： 型式系数：(220 110

57、) 2200.5 t k ()=117.65 0.5 235.30smva 自耦变压器 所以 2b 类变压器选自耦变压器的型号为：。参数为：240000/ 220osfpsl ，=242 12110.5k nnn uuuv 中低高d- %=25.0u （1 2）d-3 %=16.0u （1 ） 。 d2-3 %=13.0u （） 4.2.2 发电机组的分配 联络变压器选两台，所以配两台发电机组，由经济角度考虑，剩下两台发 电机组都连接在 110kv 母线上。 自藕变中压侧最大容量： 2.max 140 0.9 0.85148.24smva 自藕变中压侧最小容量： 2.min 148.24 0.

58、7103.76smva 通过联络变接入系统的发电机容量： 2 2 100 0.85235.29 f smva 2 235.29 0.5470.59 b smva 由双绕组变接入系统的发电机容量： 1 2 100 0.85235.29 f smva 联络变压器侧发电机满载时，联络变压器由中压侧向高压侧传输的容量： 21 470.59235.29235.29smva 12.min21 235.29 103.76131.53235.29 f ssmvasmva 又 122.max 470.58148.24 ff ssmvasmva 所以满足要求。 4.3 厂用变压器的选择计算 4.3.1 厂用工作变

59、压器的选择计算 4 台发电机组型号相同，所以厂用工作变压器的型号也相同，其容量为： 100 8%9.412 0.85 smva 厂 所以选择双绕组变压器的型号为的变压器做为厂用工作变 1 10000/10sjl 压器。其参数为：，。10.5 6.3kv nn uu 低高d%=12 u 4.3.2 厂用备用变压器的选择计算 厂用备用变压器的容量要求大于等于最大一台厂用工作变压器的容量，又 本次设计厂用备用变压器从 110kv 母线上引接，所以选择双绕组变压器的型号 为的变压器做为厂用备用变压器。其参数为： 1 10000/110sspl ，。110 6.3kv nn uu 低高d%=10.5 u

60、 5 短路电流计算 5.1 求取等值网络 图 5.1 网络短路等值电路图 5.1.1 计算元件电抗 网络等值阻抗图中各阻抗的标幺值为： 1 100 0.130.055 2 100 0.85 x 2 10.51001 0.044 1001202 x 3 2 1001 0.4 500.019 2302 x 4 2 1001 0.4 350.013 2302 x 5 2 1001 0.4 550.021 2302 x 6 2 1001 0.4 1000.038 2302 x * 7 0.06xx 8 2 1001 0.4 400.015 2302 x 9 10.51001 0.042 100634