水电厂电气部分设计

1、目 录工程概况11主接线方案设计11.1 设计原则11.2 各方案比较12 厂用电的设计22.1 厂用电的设计原则22.2 厂用变压器的选择32.3 厂用电源选择33发电机及变压器的选择33.1 选择原则33.2 发电机33.3 主变压器34短路电流计算44.1 短路电流计算的目的44.2 短路电流计算条件54.3 基准值的选择54.4 计算55电气设备的选择85.1电气设备选择概述85.2 电气设备选择的一般原则85.3 断路器的选择85.4 隔离开关的选择105.5 电流互感器的选择115.6 电压互感器的选择135.7 母线地选择145.8 电抗器155.9 高压熔断器的选择166配电装

2、置166.1 屋内配电装置177防雷部分设计177.1 概述177.2 雷电过电压的形成与危害177.3 电气设备的防雷保护177.4 避雷针的选择187.5 避雷器的选择和配置19结束语20致 谢22参考文献23附录24工程概况 该电站位于某山区的一条河流上，汇流面积为 900平方公里。经水能规划 设选定装机为 4500kW5，共5台卧式水轮发电机组。该电站水库为不完全周调节，单级开发，以发电为主。年利用小时数5500小时。保证出力4500kW，多年平均发电量 46810 5kW.h。厂用电率按装机容量的4%计算。水轮发电机型号参数：SFW118/64-6 PN=4500kW，UN=10.5

3、kV，COSN=0.95， IN=471.2A，Xd= 0.23。其它资料年均最高气温：30，年均最低气温：,多年平均雨量：1100mm，雷暴时数：40日/年，交通较方便，公路可直抵电站厂房，当地山势较缓，海拔高度约在800m 左右，出线走廊易于确定。 接入系统方式该电站在系统中属于非主力电站，该电站以两回35kv出线与系统相连，其潮流为双向，另外，该电站以6回、10kV出线(距离 均大于3kM)向近区供电，其中三回线供类负荷各4.6MVA,COS=0.9, Tmax=3500h其余三回线供类负荷各2.1MVA。 1主接线方案设计1.1 设计原则电气主接线是水电站由高压电气设备通过连线组成的接

4、收和分配电能的电路。电气主接线根据水电站在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足运行可靠、简单灵活、操作方便、易于维护检修、利于远方监控和节约投资等要求。在电气主接线设计时，综合考虑以下方面：(1)保证必要的供电可靠性和电能质量安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本的要求。在设计时，除对主接线形式予以定性评价外，对于比较重要的水电站需要进行定量分析和计算，必须满足必要的供电可靠性。(2)具有经济性在主接线设计时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线可靠、灵活，将导致投资增加。所以必须把技术与经济两者综合考虑，在满足供电可靠、运

5、行灵活方便的基础上，尽量使设备投资费用和运行费用为最少。(3)具有一定的灵活性和方便性，并能适应远方监控的要求。主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行方式的转换。不仅正常运行时能安全可靠地供电，而且无论在系统正常运行还是故障或设备检修时都能适应远方监控的要求，并能灵活、简单、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。显然，复杂地接线不会保证操作方便，反而使误操作机率增加。但是过于简单的接线，则不一定能满足运行方式的要求，给运行造成不便，甚至增加不必要的停电次数和停电时间。(4)具有发展和扩建的可能性随着经济的发展，已投产的水电站可能需要扩大机组容量，从主变压器的容量、数量到馈电线路

6、数均有扩建的可能，有的甚至需要升压，所以在设计主接线时应留有发展余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到分期过渡接线的可能和施工的方便。根据以上几点及发电厂的总容量4500kW5，对二类负荷三回路供电各4.6MVA总共9.2MVA及对三类负荷三回路供电各2.1MVA总共8.4MVA,还剩4.9MVA以两回出线接入系统，对于中小型水电站应考虑灵活性为主，因此对该水电站的主接线拟定以下两种方案。1.2 各方案比较 方案单母线接线，这种接线每回进出线都只经过一台断路器固定接于母线的某一段上。优点：不分段单母线接线的优点是简单清晰，设备少，投资少，运行操作方便，有利于扩建和采用成套配电装置。缺点

7、：不分段单母线接线的缺点是可靠性、灵活性差。任一回路的断路器检修，该回路停电。母线或任一母线隔离开关检修全部停电。 方案分段单母线接线分段单母线即用分段断路器将单母线分成几段。优点：两母线段可并联运行也快分裂运行。重要用户可以用双回路接于不同母线段，保证不间断供电。任一段母线或母线隔离开关检修，只停该段，其他段可继续供电，减小了停电范围。缺点：分段的单母线接线增加了分段设备的投资和占地面积；某段母线故障或检修仍有停电问题；某回路的断路器检修，该回了停电；扩建时，需想两端均衡扩建。综合分析上述两种种方案，再结合该水电站为中小型水电站的实际情况，拟定的主接线应以经济性为主，但其可靠性也需要考虑，水

8、电厂有可能承担基荷（如丰水期）、腰荷和峰荷，年最大负荷利用小时数在3000-5500h，其主接线应以保证供电调度的灵活性为主进行选择，所以考虑以上因素，选择方案二为主接线方案。图1-1 主接线方案图1-2 主接线方案2 厂用电的设计2.1 厂用电的设计原则保证厂用电的可靠性和经济性，在很大程度上取决于正确选择供电电压、供电电源和接线方式、厂用机械的托运方式、电动机的类型和容量以及运行中的正确和管理等措施。厂用电接线应保证厂用电的连续供应，使发电厂能安全满发，除满足正常运行安全、可靠、灵活、经济、先进等一般要求外，尚应满足如下要求。接线方式和电源容量，应充分考虑厂用设备在正常、事故、检修、启动、

9、停运等方式下的供电要求，并尽可能地使切换操作简便，使启动（备用）电源能迅速投入。尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，避免引起全厂停电事故。各台机组的厂用电系统应独立，尤其是200MW及以上大型机组，应做到这点，以保证在一台机组故障停运或其辅机发生电气故障时，不影响其他机组的正常运行。对200MW及以上大型机组，应设置足够容量的交流事故保安电源及电能质量指标合格的交流不间断供电装置。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，特别注意对公用厂用负荷的影响。要方便过渡，尽小改变接线和更换设备。2.2 厂用变压器的选择厂用电负荷包括厂用电高压计算负荷和厂用电低压计算负荷，近似计算，以90

10、0kW作为近似计算，只要厂用变压器容量大于900kW即可，同时考虑安全裕量。通过上述原则，可以知道厂用变压器的额定电压为10kV，可选用2台50容量的双绕组变压器，分别接于发电机电压母线，查有关设计书得：厂用变的额定容量：SN=1000kVA厂用变压器选型10kv电压级S9系列双绕组电力变压器为无载调压，调压范围为5%主要技术参数如下：表2-1 厂用变压器参数型号额定容量额定电压连接组号空载损耗短路损耗阻抗电压空载电流S9-1000/101000KVA10kVY,d 111720W10000W4.5%1.12.3 厂用电源选择厂用电系统接地方式厂用变采用不接地方式，高压和低压都为三角电压，当容

11、量较小的电动机采用380V时，采用二次厂用变，将6kV变为380V，中性点直接接地；启备变采用中性点直接接地，高压侧为星型直接接地，低压侧为三角电压。厂用工作电源引接方式因为发电机与10kV母线采用单元接线，高压厂用工作电源由10kV母线两端侧引接。确定厂用电系统厂用电系统采用如附录厂用电图3发电机及变压器的选择3.1 选择原则电气设备选择符合“导体和电器选择设计技术规定”的要求。水轮发电机的参数除满足电站运行要求外, 还应满足电站接入系统的要求。发电机中性点接地方式应有利于提高机组安全运行水平。主变压器的容量与其连接的发电机容量相匹配, 其有关参数除满足电站运行要求外, 还应满足电站接入系统

12、设计要求。主变选择单相变压器。发电机出口装设专用的发电机出口断路器和电气制动开关。3.2 发电机根据任务书所给水轮发电机的结构型式为卧式,其主要技术参数如下:表3-1 发电机参数型号额定容量额定电压额定电流额定功率因数频率额定转速次暂态电抗SFW118/64-64500kW10.5kV471.2ACOSN=0.9550Hz1000r/min0.233.3 主变压器该电站总装机容量为：54500kW，因35kV两回线路间有交换功率，负荷绝大部分为三级负荷，而一、二级负荷较少，所以拟选主变压器一台，其容量选择按发电机母线上供电负荷为最小值并能将剩余电功率送入电网来确定，容量、台数直接影响主接线的形

13、式和配电装置的结构。他的确定除依据传递容量基本资料外，还应根据电力系统5-10年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析合理选择。主变压器容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。他的选择除依据基础资料，主要取决于输送功率的大小、与系统的紧密程度、运行方式及负荷的增长速度等因素，并至少要考虑5年内负荷的发展需要。如果容量选得过大、台数过多，则会增加投资、占地面积和损耗，不能充分发挥设备的效益，并增加运行和检修的工作量；如果容量选得过小、台数过少，则可能封锁发电厂剩余功率的输送，或限制变电所负荷的需要，影响系统不同电压等级之间的功率交换及运行的

14、可靠性。因此，应合理选择其容量和台数。主变压器容量的选择单元接线中得主变压器容量SN应按发电机额定容量扣除本机组的厂负荷后，留有的裕度选择 MVA 为发电机容量，在扩大单元接线中为两台发电机发电机容量之和，MV； 为发电机额定功率因数； 为厂用电率。计算主变压器的容量根据发电厂电气部分附表1-4应该选择容量为12500kVA。主变压器相数的确定在330kV及以下的发电厂和变电所中，一般都选用三相式变压器。因为一台三相式较同容量的三台单相式投资小、占地小、损耗小，同时配电装置结构简单，运行维护较方便。如果受到制造、运输等条件限制时，可选用两台容量较小的三相变压器，在技术经济合理时，也可以选用单相

15、变压器组。在500kV及以上的发电厂和变电所中应按其容量、可靠性、制造水平、运输条件、负荷和系统情况等，经技术经济比较厚确定。绕组数的确定只有一种升高电压向用户供电或与系统连接的发电厂，以及只有两种电压的变电所，采用双绕组变压器.有两种升高电压向用户供电或与系统连接的发电厂，以及有三种电压的变电所，可以采用双绕组变压器或三绕组变压器。绕组接线组别的确定变压器的绕组连接方式必须使得其线电压与系统线电压相位一致，否则不能并列运行，电力系统变压器采用的绕组连接方式有星形和三角形两种。我国电力变压器三绕组所采用的连接方式为：110kV及以上电压侧均为“YN”，既有中性点引出并直接接地；35kV作为高、

16、中压侧时都可能采用“Y”，其中性点不接地或经消弧线圈接地，作为低压侧时可能用“Y”或“D”；35kV以下电压侧一般为“D”，也有“Y”方式。所以主变压器、厂变压器都选择“YD”组别.综上考虑原则:该水电站容量较小，小型水电站宜采用三相油浸式变压器，并根据国家节约能源的规定采用低能耗变压器。故本水电厂电气主接线的主变压器应选三相变压器。主变压器选型35kV电压级SF7系列三相油浸自冷式铜线电力变压器为无载调压，调压范围为5%主要技术参数如下：表3-2 主变压器参数型 号额定容量额定电压连接组号空载损耗短路损耗阻抗电压空载电流SF7-12500/3512500kVA35kVY,d 1116000W

17、63000W7.5%0.74短路电流计算4.1 短路电流计算的目的在发电厂和变电所设计中，短路电流计算是其中的一个重要的环节。其目的主要有以下几个方面：在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采用限制短路电流的措施，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状况下都能安全、可靠的工作。同时又力求节约资金，这就需要按短路情况进行全面校验。在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线相间和相对地安全距离。在选择继电保护方式和进行整定计算，需以各种短路时的短路电流为依据。接地装置的设计，也需用短路电流。4.2 短路电流计算条件基本假定：正常

18、工作时，三项系统对称运行所有电流的电功势相位角相同电力系统中所有电源均在额定负荷下运行短路发生在短路电流为最大值的瞬间不考虑短路点的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流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输电线路的电容略去不计一般规定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。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影响。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

19、线方式时短路电流最大地点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。4.3 基准值的选择该站最大运行方式为：5台机组满发并网运行；最小运行方式为：1台机组发电，保证出力且并网运行。线路均按3kM计算，电抗系数为0.4/kM。表4-1 短路计算基准值（Sj=100MVAA）额定电压基准电压基准电流基准电抗UN（kV）Uj(kV)Ij(kA)Xj()1010.55.4991.135371.5613.74.4 计算单台发电机:主变压器：厂用变压器：线路：线路：系统短路容量：系统阻抗：图4-1 等值电路4.5等值电抗计算图4-2 等值阻抗对于K1点最大运行方式：最小运行方式：

20、对于K2点 最大运行方式：最小运行方式：对于K3点对于6回路出线：X1=1.088对于系统：X2=0.6435kV母线侧：最大运行方式下：X3=0.791，最小运行方式下：X3=2.322通过Y-变换， 在最大方式下，所以，此时K3点短路电抗最小运行方式， 所以，此时K3点短路电抗最大、最小运行方式下的短路电流计算对于K1 最大运行方式：短路电流为：最小运行方式：短路电流为： 对于K2 最大运行方式：短路电流为： 最小运行方式：短路电流为：对于K3 最大运行方式：短路电流为：最小运行方式：短路电流为：上述短路电流和短路冲击电流都是在三相短路时计算出来的，由于两相短路电流是三相短路电流的0.86

21、6倍，故两相短路电流和短路冲击电流均是三相的0.866倍对于K1 最大运行方式:两相短路电流为：最小运行方式：两相短路电流为：对于K2点最大运行方式：两相短路电流为：最小运行方式：两相短路电流为：对于K3点最大运行方式：两相短路电流为：最小运行方式：两相短路电流为： 表4-2 最大、最小方式下三相、两相短路电流的值如下表所示：短路点最大运行方式最小运行方式三相短路电流（kA）两相短路电流（kA）三相短路电流（kA）两相短路电流（kA）K10.3660.3160.1760.152K26.9516.0192.3682.05K33.8243.3113.46535电气设备的选择5.1电气设备选择概述由

22、于各种电气设备的具体工作条件并不完全相同，所以，它们的具体选择方法也不完全相同，但基本要求是相同的。即要保证电气设备可靠的工作，必须按正常工作条件选择，并按短路情况校验其热稳定和动稳定。5.2 电气设备选择的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。应按当地环境条件校核。应力求技术先进和经济合理。与正个工程的建设标准应协调一致。同类设备应尽量减少品种。用新的产品均应有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。5.3 断路器的选择断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并经济技术方面都比较后才能确定。根据目前我国断路器的生产情况，电

23、压等级在10KV220KV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时，可以选用SF6断路器。 断路器选择的校验内容按额定电压选择： UN UNS 按额定电流选择： IalImax（A）额定开断电流选择： INBRIK(kA)额定关合电流选择： iNcLish(kA)热稳定校验： I2TtQK(kA)2S动稳定校验： iasish(kA) 具体断路器的选择1）35kV母联侧断路器的选择流过断路器的最大持续工作电流：计算数据如表5-1：表5-1 35kV高压断路器计算数据表U(kV)QK(kA)2SI(kA)Ich(kA)35202.0016.60.366 计算的各项条件，查电力系统课

24、程设计及毕业设计参考资料附表2-17，选择断路器技术参数如表5-2：表5-2 DW6-35（W）型断路器参数表型号额定电压U（kV)最高工作电压U(kV)额定电流I(A）额定开断电流(kA)动稳定电流峰值（kA)额定短路关和电流（kA)固有分闸时间（s)合闸时间(s)SW5-3535404001640800.10.27 开断电流校验:开断电流校验合格。动稳定校验：动稳定校验合格。热稳定校验：短路电流的热效应202.001（kA2S）：设继电保护时间tpr 为1.5S，则短路计算时间：查短路电流计算曲线数字表得： 热稳定校验合格。所以，所选断路器满足要求。出线侧断路器的选择应该和主变压器的选择是

25、一致的，因为他们共用一个短路点来计算的。2）10KV母线侧断路器的选择流过断路器的最大持续工作电流：计算数据如表5-3：为了满足计算的各项条件，查电力系统课程设计及毕业设计参考资料附表2-17，选择断路器技术参数如表5-4表5-3 10kV高压断路器计算数据表U(kV)QK(kA)2SI(kA)Ich(kA)10142.364.56.951表5-4 SN1010I（W）型断路器参数表型号额定电压U（kV)最高工作电压U(kV)额定电流I(kA）额定开断电流(kA)动稳定电流峰值（kA)额定短路关和电流（kA)固有分闸时间（s)合闸时间(s)SN10-1010106301640400.60.2开

26、断电流校验: 开断电流校验合格。动稳定校验：动稳定校验合格。热稳定校验：短路电流的热效应142.36（kA）2S：设继电保护时间tpr 为1.5S，则短路计算时间：查短路电计算曲线数字表得： 热稳定校验合格。所以，所选断路器满足要求。因为出线侧最大负荷4600kW和发电机4500kW的功率相近，流过母线侧断路器最大持续工作电流和流过出线侧断路器最大持续工作电流也相近，所以10kV出线侧和母联侧的断路器的型号选择一致。5.4 隔离开关的选择隔离开关的选择方法与断路器相同，但隔离开关没有灭弧装置，不承担接通和断开负荷电流和短路电流的任务，因此，不需校验额定开断电流和关合电流。 隔离开关选择的校验内

27、容 额定电压选择： UN UNS (V) 按额定电流选择： IalImax（A）热稳定校验： I2TtQK(kA)2S动稳定校验： iasish(kA) 具体位置的隔离开关的选择1）35kV母联侧隔离开关的选择流过隔离开关的最大持续工作电流： 计算数据如表5-5：表5-5主变侧隔离开关计算数据表U(kV) Imax(A) (kA)10216.50.366为了满足计算各项条件，查发电厂电气部分附表2-19，选隔离开关技术参数如下：表5-6 GN19-10XT型高压隔离开关参数表型号 额定电压kV 额定电流（A）动稳定电流峰值(kA) 热稳定电流(kA)GN19-10XT 10 630 50 20

28、动稳定校验：动稳定校验合格。热稳定校验：短路电流的热效应1013.077（kA2S）：设继电保护时间tpr 为1.5S，则短路计算时间：查短路电流计算曲线数字表得： 热稳定校验合格。所以，所选隔离开关满足要求。2）35kV出线侧隔离开关由于主变停运时，母联才会有大电流流过，所以其最大运行条件与35kV母联侧有着同样的要求，故可以选用相同型号的隔离开关。3）10kV出线侧隔离开关的选择流过出线隔离开关的最大电流应按其最大负荷进行考虑和选择，所以隔离开关的最大工作电流：（6条出线回路的隔离开关选择相同）计算数据如表5-7：表5-7 10kV隔离开关数据表U(kV) Igmax(A) (kA)107

29、9.676.951表5-8 GN5-10型高压隔离开关参数表型号 额定电压kV 额定电流（A）动稳定电流峰值(kA) 热稳定电流(kA)GN10-10 10 200 25.5 10为了满足计算的各项条件，查发电厂电气部分附表2-19，选择隔离开关技术参数如表5-8:动稳定校验： 动稳定校验合格。 热稳定校验：短路电流的热效应（kA2S）：设继电保护时间tpr 为1.5s，则短路计算时间：查短路电流计算曲线数字表得： 热稳定校验合格。所以，所选隔离开关满足要求。4）10kV母线侧隔离开关的选择因为出线侧最大负荷4600kW和发电机4500kW的功率相近，流过母线侧隔离开关最大持续工作电流和流过出

30、线侧隔离开关最大持续工作电流也相近，所以10kV出线侧和母联侧的隔离开关的型号选择一致。5.5 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型式：电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6-20kV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，应尽量采用套管式电流互感器。一次回路电压：UNSUN一次回路电流：ImaxIaL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。二次负荷： S2SN2 式中， ，动稳定：式中，

31、是电流互感器动稳定倍数，等于电流互感器极限值，过电流峰值 与一次绕组额定电流 峰值之比，即热稳定： 10kV出线CT的选择一次回路电压：UNSUN=10kV 二次回路电流：根据以上两项，同样选择LA-10/(500/5)户外独立式电流互感器，其参数如下表5-9：表5-9 电流互感器技术参数额定电流比 准确级次 二次负荷 1S热稳定倍数 动稳定倍数500/512Kt=75Kas=135动稳定校验： 满足要求。热稳定校验： 满足热稳定性要求。综上所述，所选的电流互感器LA-10/(500/5)满足动热稳定性要求。10kV母线侧CT的选择因为出线侧最大负荷4600kW和发电机4500kW的功率相近，

32、流过母线侧二次回路电流和流过出线侧二次回路电流也相近，所以10kV出线侧和母联侧的电流互感器的型号选择一致。 35kV出线CT的选择一次回路电压：UNSUN=35kV 二次回路电流：根据以上两项，同样选择LCW-35户外独立式电流互感器，其参数如下表5-10：表5-10 电流互感器技术参数额定电流比 准确级次 二次负荷 1S热稳定倍数 动稳定倍数1000/50.52Kt=65Kas=100动稳定校验： 满足要求。热稳定校验： 满足热稳定性要求。综上所述，所选的电流互感器LCW-35满足动热稳定性要求。5.6 电压互感器的选择电压互感器的选择和配置应按下列条件型式：6-20kV屋内互感器的型式应

33、根据使用条件可以采用树脂胶主绝缘结构的电压互感器；35kV-110kV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感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器。 一次电压和电流选择： 二次电压：按表5-11所示选用所需二次额定电压UN。 准确等级：电压互感器应在哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表，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，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

34、的电度表，功率表和电压继电器等，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3级即可。在电压互感器二次回路，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。二次负荷S2SN2(VA)35kV母线PT的选择型式：采用串联绝缘油浸式式电压互感器，作电压、电能测量及继电保护用。电压：额定一次电压：=35kV =kV准确等级：用户保护，测量、计量用，其准确等级为0.5级。表5-11 电压互感器技术参数绕组高侧接入方式 主绕组接于线电压上 主绕组二次绕组接于相电压上附加绕组用于中性点直接接地系统附加

35、二次绕组用于中性点不接地系统二次额定电压3535表5-12 电压互感器技术参数(a)型 号额定电压（kV）最大容量（VA）一次绕组 二次绕组 辅助绕组JD7-35 35 0.1 0.1/3 1000查发电厂电气部分，选定PT的型号为：JD7-35，其参数如表5-12：35kV出线回路PT的选择型式：采用电容式电压互感器(因为输电电压增高,电磁式体积大，成本高，所以采用电容式电压互感器)，作电压、电能、测量及继电保护用。电压：额定一次电压 准确等级：用于估计电压数值和周期，其准确等级为3级。表5-13 电压互感器技术参数(b)型 号额定电压（kV）最大容量（VA）一次绕组 二次绕组 辅助绕组JD

36、-350.10.1/31000查发电厂电气部分选定PT型号：JD-35，其参数如表5-13：表5-14 电压互感器技术参数绕组高侧接入方式主绕组接于线电压上主绕组二次绕组接于相电压上附加绕组用于中性点直接接地系统附加二次绕组用于中性点不接地系统二次额定电压1010 10kV侧PT的选表5-15 电压互感器技术参数（a）型 号额定电压（kV）最大容量（VA）一次绕组 二次绕组 辅助绕组JDZJ1-100.1/30.1/340010kV母线侧PT的选择：型式:采用串联绝缘油浸式式电压互感器，作电压、电能测量及继电保护用。电压：=额定一次电压： = 准确等级：用户保护，测量、计量用，其准确等级为0.

37、5级。查发电厂电气部分，选定PT的型号为：JDZJ1-10，其参数如表5-15：10kV出线回路PT的选择型式：采用电容式电压互感器(因为输电电压增高,电磁式体积大，成本高，所以采用电容式电压互感器)，作电压、电能、测量及继电保护用。电压：额定一次电压 UN1=10kV UN2=0.1kV准确等级：用于估计电压数值和周期，其准确等级为3级。查发电厂电气部分选定PT型号：JDJ-10，其参数如表5-16：表5-16 电压互感器技术参数(b)型 号额定电压（kV）最大容量（VA）一次绕组 二次绕组 辅助绕组JDJ-10 100.1/30.1/34005.7 母线地选择 一般情况下采用铝母线；在持续

38、工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、变压器出口以及污秽对铝有严重腐蚀而对铜腐蚀芦苇轻的场所采用铜线。按母线经济电流密度选择母线截面，其最大持续电流为 由有：采用铝母线，经查图得：Tmax=5500h时，j=0.68A/mm2根据式中SJ=Imax/j=87.22/0.68=128.26mm2查表得，选用每相1条40mm5mm矩形铝导体，平放时In=719A，Ks=1.02由Ial=KIN=0.94719=676A87.22A满足长期充许发热条件。热稳定校验条件热稳定校验： 经查表：=200 =30 =245代入下面的公式KS=1.01满足热稳定。动稳定校验： 其中 满足动稳定。 5.8 电抗器

39、依据安装地点和作用，普通电抗器可分为母线电抗器和线路电抗器两种。线路电抗器电路电抗器主要用来限制电缆馈线回路短路电流。由于电缆的电抗值较小且有分布电容，即使在电缆馈线末端发生短路，短路电流也和母线短路差不多。馈线上装线路电抗器，从发电厂和用户整体来看比较合理，一般电抗百分值取36。所以，根据、和上述要求可选NKL-10-200型电抗器，初步将电抗值定为。在时，满足热、动稳校正满足要求，此时计算电抗标幺值，归算到基准值下面的计算电抗，故，所以，查短路电流计算曲线得，此时有名值为,则电压损失和残压分别为： 热、动稳校验：可见，电压损失、残压、热动稳均满足要求，所以电抗器NKL-10-200-6型。

40、母线电抗器母线电抗器装设在母线分段处，其目的是让发电机出口断路器、变压器低压侧断路器、母联断路器和分段断路器等都按各回路额定电流来选择，不因短路电流过大而使容量升级。母线电抗器用于限制并列运行发电机所提供的短路电流，其额定电流通常按母线上事故切除最大一台发电机时可能通过电抗器的电流进行选择，一般取发电机额定电流的5080，电抗百分值取为812,根据、和上述要求可选XKGKL-10-400型电抗器，初步将电抗值定为。在时，,满足热、动稳校正满足要求，此时计算电抗标幺值，归算到基准值下面的计算电抗，故所以，查短路电流计算曲线得，此时有名值为，则电压损失和残压分别为：热、动稳校验：可见，电压损失、残

41、压、热动稳均满足要求，所以电抗器XKGKL-10-400-8型。5.9 高压熔断器的选择熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电器设备免受过载和短路电流的损害，保护电压互感器的高压熔断器只须与开断能力两项进行选择。额定电压选择：额定电流选择：熔断器的额定电流选择，包括熔管和熔体的额定电流的选择。为了保证熔断器器壳不致损坏，高压熔断器的熔管额定电流应大于、等于熔体的额定电流，即：为了防止熔体在通过变压器励磁涌流和保护范围以外的短路用电动机自启动等冲击电流时误动作，保护及经下电力变压器的高压熔断器，其熔体的额定电流可按下式选择：K为可靠系数，不计电动机自启动时,为变压器回路最大工作电流。熔断器开断电

42、流校验：INftINfs取,35kV侧：供类负荷的出线回路：供类负荷的出线回路：10kV侧：表5-17 熔断器如下表所示电压等级负荷出线RN1系列RN3系列额定电压kV额定电流kA额定电压kV额定电流kA35kV侧供类负荷的出线35200供类负荷的出线3510010kV侧10kV侧102006配电装置配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是根据主接线做的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备连接而成，用来接受和分配电能的装置。配电装置按电器装设地点的不同，可分为屋内和屋外配电装置。(1)屋内配电装置的特点是：由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积较小；维修、巡视和

43、操作在室内进行，不受气候影响；外界空气的污染对电器的影响较小，因此可以减少维护工作量。同时，由于污染小，还可延长设备的使用寿命。房屋建设时，需要征用大量的土地，投资较大。(2)屋外配电装置的特点是：土建工作量和费用较小，建设用期短；扩建方便；相邻设备之间距离较大，便于带电作业；占地面积大；受外界环境影响，设备运行条件较差，须加强绝缘；不良气候对设备维修和操作有影响。(3)配电装置的型式选择，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。当在污秽地

44、区或市区建110kV屋内和屋外配电装置的造价相近时，宜采用屋内式。因此本厂配电装置采用屋内配电装置。(4)配电装置应满足以下基本要求：配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策，如节约土地。保证运行可靠。按照系统和自然条件合理选择设备，在布置上力求整齐，清晰，保证具有足够的安全距离。便于检修，巡视和操作。在保证安全的前提下，布置紧凑，力争节约材料和降低造价。安装和扩建方便。6.1 屋内配电装置屋内配电装置的结构型式与电气设备的类型和主接线的形式，出线回路数多少及有无电抗器等因素有着密切的关系。同时还与施工，检修，运行经验，生活习惯等因素有关。(1)布置方式的确定：发电厂6-10k

45、V屋内配电装置的布置方式一般分为三层、二层及单层式，综合考虑施工的复杂程度投资，选择二层式，将断路器和电抗器布置在底层。(2)母线及隔离开关的布置母线装在配电装置的上部，考虑到母线电压6kV，短路电流大，选用垂直式，母线相间距离为700-800，两组母线以垂直的隔墙分开。隔离开关通常设在母线的下方，为防止带负荷误动作引起电弧，而造成母线短路，母线与母线隔离开关之间宜装设耐火隔板。(3)断路器及操动机构布置断路器通常设在单独小室内，布置在两侧有隔墙的间隔内即可，可和互感器同放一室。操动机构为电磁型设在操作通道内，由于其重量大，所以落地装在混基础上。 (4)配电装置通道和出口的布置通道均设有开关装

46、置，则维护通道1.0m；操作机构为固定式，则操作通道2.0 m；防爆通道1.2m；配电装置室长度大于7m，两端均设置出口；由于电缆出线较多，为方便敷设和维护，宜采用电缆隧高1.8m以上，两侧设数层电缆支架，在充分考虑防雨雪，风沙及污秽等条件下，开窗采光及通风，还应装事故通风设备。7防雷部分设计7.1 概述在电力系统中除了内部过电压影响系统的供电可靠性,还有大气过电压,就是所说的雷击过电压。雷击过电压会使电气设备发生损坏，造成停电事故。为保证电力系统的正常安全可靠运行，必须做好电力系统的大气过电压保护。7.2 雷电过电压的形成与危害直击雷：雷电直接对电气设备或建筑物进行放电，称为直接雷击或直击雷

47、。直击雷过电压又引起数万安的强大雷电流通过被击物体而入地，产生破坏性很大的热效应和机械效应，击坏设备，引起火灾，甚至造成人身伤亡。感应雷：雷电落在电气设备附近或雷动在电气设备上方移动时，通过无暇感应或电磁感应在电气设备上呈现出数万乃至数千万伏的感应过电压，称作感应雷或间接雷击。入侵雷：当输电线路上遭受直接雷或感应雷产生的雷电波侵入发电厂或变电所，产生过电压击坏电气设备，称为雷电波入侵或入侵雷，由于雷电波侵入造成的雷害事故占全部雷害事故的一半以上，因此需采取特别措施。7.3 电气设备的防雷保护防止雷电对设备的造成过电压，从被保护物体上方引导雷电通过，并安全埋入大地，防止雷电直击，减小在其保护范围

48、内的电器设备（架空输电线路及通电设备）和建筑物遭受直击雷的概率。因为电气设备的结构和工作性质的不同，所采取的措施也不同。发电厂和变电所的防雷保护发电厂和变电所电气设备对直击雷的防护主要采用避雷针；对入侵雷的防护采用进线保护和避雷保护的综合措施，即用进线保护限制雷电流的幅值和陡度，用避雷器限制雷电过电压的同值。架空输电线路的防雷保护电线路采用装设避雷线的方法防止线路遭受直击雷引起跳闸次数，可采用系统中性点经消弧线圈接地工作方式，为避免雷击跳闸造成供电中断，可采用自动重合闸装置。配电网的防雷保护除了对配电变压器高低压侧以及柱上断路器必须装设避雷器或放电间隙保护外，对配电线路本身主要应适当提高其绝缘

49、水平，应广泛采用重合闸，以减少断线和停电事故。发电厂是电力系统的心脏，万一发生损坏设备的事故，往往会带来严重的后果，造成重大的损失。设计中重点对发电机、变压器组、线路的防雷保护进行配置。直配旋转电机的防雷保护完善进线保护的同时，还应采用性能良好的阀型避雷器或金属氧化物避雷器，来保护电机的主绝缘，同时还应考虑装设电容器和中性点避避雷器，以保护匝间绝缘和中性点绝缘。7.4 避雷针的选择避雷针的配置原则独立式避雷针宜装设独立的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其工频接地电阻。当有困难时，可将该接地装置与主接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点沿接地线的长度不得小于15m。立式避雷针与变配电装置在空

50、气中的间距；独立式避雷针的接地装置与变配电所主接地网在地中距离，且，式中为冲击接地电阻。 避雷针的保护范围针的保护范围如图7-1，高度为的水平面上，其保护半径可按下式计算:当时， 当时，式中：h为避雷针高度（m）；为被保护物体的高度（m）；p为高度影响系数（时，p1；时，）图7-1 单支避雷针地保护范围雷针的选择： 假设本厂的长为120米，宽为100米，被保护物的高度为10米，则： 由图7-2可知： 本厂需采用5根单支避雷针才能使全厂处于被保护的范围内。图7-2 单支避雷针地设置7.5 避雷器的选择和配置避雷器应按下列条件选择：型式选择避雷器型号时，应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点，按表7-1选择：表7-1 避雷器型号及应用范围类型型号 型式 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、发电厂配电装置FCZ 电站用磁吹阀型1、330kV及需要限制操作的220