6X200MW发电厂第一期工工程电气部分初步设计——毕业设计

1、6x200mw 发电厂第一期工工程电气部分初步设计 i 摘摘 要要 本毕业设计论文是 6200mw 发电厂第一期工程电气部分初步设计。 全论 文除了摘要、毕业设计书之外，还详细的说明了各种设备选择的最基本的要求 和原则依据。 变压器的选择包括：发电厂主变压器、高压备用变压器及高压厂 用变压器的台数、容量、型号等主要技术数据的确定；电气主接线主要介绍了 电气主接线的重要性、设计依据、基本要求、各种接线形式的优缺点以及主接 线的比较选择，并制定了适合本厂要求的主接线； 厂用电接线包括：厂用电接 线的总要求以及厂用母线接线设计。短路电流计算是最重要的环节，本论文详 细的介绍了短路电流计算的目的、假定

2、条件、一般规定、元件参数的计算、网 络变换、以及各短路点的计算等知识； 高压电气设备的选择包括母线、高压断 路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、高压开关柜的选择原则和要求， 并对这些设备进行校验和产品相关介绍 。而根据本论文所介绍的高压配电装置 的设计原则、要求和 220kv 的配电装置，决定此次设计对本厂采用分相中型布 置。继电保护和自动装置的规划，包括总则、自动装置、一般规定和发电机、 变压器、母线等设备的保护， 而发电厂和变电所的防雷保护则主要针对避雷 针和避雷器的设计。此外，在论文适当的位置还附加了图纸（主接线、平面图、 断面图等）及表格以方便阅读、理解和应用。 关键词 火力发电，

3、厂电气设计，短路计算， 设备选择， 配电装置 ii abstract this graduate design this is a 6200 mwses ：tongliaopower plant the first period engineering electricity parts of first steps design. whole thesis besides summary graduate to design the book outside, returned the expatiation every kind of most basic request that equ

4、ipments choose with principle according to. the choice of the transformer includes:main transformer, high pressure in power plant back transformer and high pressure factories use the main technique in number, capacity, model number.etc. in set data of the transformer to really settle;the electricity

5、 lord connected the line to introduce primarily the electricity lord connects the linear importance, design according to, the basic request, every kind of merit and shortcoming and lords that connect the line form connects the linear choosing more, the lord that combine to establish the in keeping w

6、ith my plant the request connects the line; the factory connects with the electricity the line includes:the factory connect the linear total request and factory to connect the line design with the mother line with the electricity.the short-circuit galvanometer is regarded as the most important link,

7、 this thesis introduced the calculating purpose in short-circuit electric current, assumption term, general provision, the calculation, network transformation of a parameter detailedly, and each calculation etc. knowledge that short circuit order; the choice of the high pressure electricity equipmen

8、ts includes the mother line, high pressure breaks the road machine and insulate the switch, electric current to feels with each other the machine, electric voltage feels with each other the choice principle of the machine, high pressure switch cabinet with request, and proceed to these equipmentsese

9、s the school check with the related introduction in product.but go together with the design principle of the electricity device, request to go together with the electricity device with 220 kvs according to this thesis a high pressure for introducing, decide this time design to adopt the cent the mut

10、ually medium-sized arranging to the my plant.after electricity protection with the programming of the automatic device, include total, automatic device, general provision with the protection of generator, transformer, mother line etc. equipments, but power plant with change to give or get an electri

11、c shock a design for defending thunder protecting then primarily aiming at lightning rod with lightning arrester.in addition, return in the appropriate position in thesis additional diagram paper( the lord connects the line, plane chart and defend thunder protection etc.) and forms read, comprehend

12、with the convenience with appli key word: thermal power plant electricity design short circuit calculation the equipments choice electricity equips 6x200mw 发电厂第一期工工程电气部分初步设计 - 1 - 第一篇第一篇 说明书说明书 第一章第一章 引引 言言 本次设计是我们在校期间进行的依次比较系统、具体、完整的颇为重要的 设计， 是一次比较综合的训练。它是我们将在校期间所学的专业知识进行理论 与实践的很好结合，运用理论知识和所学到的专业技能

13、进行工程设计和科学研 究，提高分析问题和解决问题的能力，在我们的大学生活中占有极其重要的作 用，是学生在校期间最后一个重要的综合性实践教学环节。在完成此设计过程 中，我们可以学习电力工程设计、技术问题研究的程序和方法，获得搜集资料、 查阅文献、调查研究、方案比较、设计制图等多方面训练，并进一步补充新知 识和技能。 本毕业设计论文是 6200mw 发电厂第一期工程电气部分初步设计。 本电 厂为大型坑口发电厂，计划安装 6 台 200mw 凝汽式火力发电机组，一期工程 为 4 台 qfqs-200-2 型发电机组，并计划二期工程装设两台相同容量的机组。 该厂以 220kv 与系统联系，出线共 9

14、回，预计将来最终为 13 回。本设计包括 设备的选择及校验、短路计算、以及继电保护，并绘制图纸以帮助阅读理解。 随着经济的飞速发展，迫切要求强烈的能源作为经济发展的坚强后盾，电 力这种洁净的二次能源将对未来的国民经济发展起着举足轻重的作用。提高发 电、输电、配电、供电效率和经济终端节电在我国能源和节能具有特殊重要的 地位。纵观世界各国电力工业的发展，追求“可持续发展”已成为主流，我国 于 2002 年推出了以打破垄断、引入竞争为首的体制改革方案，预期将对发、输、 供电效率的提升产生积极作用。中国电力体制改革标志着电力工业在建立社会 主义市场经纪体制，加快社会主义现代化建设的伟业中进入了一个新的

15、发展时 期，为了促进电力工业的持续稳定发展，保证西电东送工程的成功建设，满足 各地区供电负荷要求，实现安全供电，保证供电可靠性，发电厂的建设具有十 分重要的意义。 如何保证电力供应不短缺，实质是使电力发展与国民经济发展相适应的问 题；如何保证安全稳定的供电，既不造成严重缺电，影响国民经济快速健康发 展，又不造成电力电量大量富裕，引起电力企业经营困难。这个问题对于我们 来说是一个非常现实的问题。因为我国自建国以来长期缺电，筹建电厂并安全 投入运行具有不可忽视的作用。 - 2 - 第二章 主变压器及厂用备用主变压器及厂用备用/启动变压器的选择启动变压器的选择 2.1 选择本电厂主变压器、高压厂用变

16、压器的型号、容量和台数 本发电机单机容量为 200mw，与主变压器采用单元接线。 主变按发电机的额定容量扣除本机组的常用负荷后，留有 10%的裕度。 2.1.1 厂用负荷计算： 符合计算一般采用换算系数法，为了正确选择主变及厂用变压器的容量， 必须首先求得准确的计算负荷。 连续运行的设备应予计算。 机组正常运行时，不经常连续运行的设备也应计算。 常断路及不经常断续运行的设备，不予计算，由电抗器供电的应全部计算。 由同一电源供电的互为备用的设备只计算运行的部分。 由不同电源供电的互为备用的设备应全部计算，但台数较多时应允许扣除 一部分。 对于分裂变压器，其高低压绕组负荷应分别计算，当两个低压绕组

17、接有互 为备用时，对于高压绕组只计算其运行部分，对低压绕组一般则均予计算。 对于分裂电抗器，应分别计算每一臂中通过的负荷，其计算原则与普通电 抗器相同。 2.1.2 换算系数一般采用如下数值： 给水泵、循环水泵、喷射水泵 电动机：k=1； 其他电动机：k=0.85 链条炉的其他电动机：k=0.85； 电厂无高压公用段而厂用高压为 6kv 时，、段：k=0.75。 由于本设计未给厂用负荷，所以按发电机容量的 6%计算。因此高厂变的 容量计算如下：s= 2000.061.1/0.85=15529kva 2.1.3 发电厂主变绕组的数量 对于 200mw 及以上的机组，其升压变压器一般不采用三绕组变

18、压器，因 为在发电机回路中及厂用分支回路均采用分相封闭母线，供电可靠性很高，而 大电流的隔离开关发热问题比较突出，特别是设置在封闭母线中隔离开关问题 6x200mw 发电厂第一期工工程电气部分初步设计 - 3 - 较多；同时发电机回路的断路器价格极为昂贵，故在封闭母线回路里，一般不 设断路器和隔离开关，以提高供电的可靠性和经济性。此外，三绕组变压器的 中压侧，由于制造上的原因，一般不希望出现分接头，往往只制造死接头，从 而对高、中压侧调压及负荷分配不利。这样采用三绕组变压器就不如双绕组变 压器联络变压器灵活方便。 2.1.4 绕组连接方式 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并

19、列运行，电 力系统采用连接方式有 y 和，高、中、低三绕组如何组合要根据具体工程来 确定。 我国 110kv 及以上电压、变压器绕组都采用 y 连接。 2.2 容量选择： 选择原则： 高压厂用变压器应按高压电动机计算负荷的 110%与低压厂用电计算负荷 之和。 高压厂用备用变压器与最大一台高压厂用变压器的容量相同；当启动/备用 变压器带有工作负荷时，其容量还应满足最大一台高压厂用工作变压器的要求 并考核变压器检修的条件。 低压厂用变压器的容量应与最大一台低压厂用工作变压器的容量相同。 装于屋外或屋外进风小间的变压器，其容量一般不考虑温度修正，但南方 地区宜将小间进出风差控制在十度以内。主厂房进

20、出风差控制在十度以内。 本厂主变选取：ssp3-260000/220 高工作变选取：sff731500/15.75 高备变选取： sffz31500/220 - 4 - 表 2.1 主变及厂用/启动变压器主要参数 1#主变1#高压厂用变高压备用变 型号ssp3-260000/220sff731500/15.75sffz31500/220 额定容量 kva26000031500/20000/ 20000 31500/20000/ 20000 额定电压 kv242+22.5% /15.75 1575+5%/ 6.3/6.3 220+81.25%/ 6.3/6.3 接组组别yn，d11y,d11d1

21、1yn,d11d11 相数333 空载电流%0.702861.2 空载损耗 kw23523.155 负载损耗 kw835160170 阻抗电压%1418.518.5 6x200mw 发电厂第一期工工程电气部分初步设计 - 5 - 第三章第三章 发电厂电气主接线的选择发电厂电气主接线的选择 电气主接线是发电厂，变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的 首要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂，变电所运行的可靠性、灵 活性和经济性密切相关，并且对于电气设备选择，配电装置的布置，继电保护 和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分 析有关影响因素，通过技术经济比较，

22、合理确定主接线方案。 3.1 主接线的设计原则 3.1.1 主接线的设计依据 1.发电厂、变电所在电力系统的地位和作用。 2.发电厂、变电所的分期和最终建设规模。 3.负荷大小和重要性。 4.系统备用容量大小。 5.系统专业对电气主接线提供的具体资料。 1)出线电压等级、回路数、出线方向。 2)主变台数、容量和形式。 3)变压器中性点接地方式及接地点的选择。 4)初期及终极发电厂、变电所与系统的连接方式。 3.1.2 主接线设计的基本要求 主接线应满足可靠性、灵活性及经济性三项基本要求 3.1.2.1 可靠性可靠性 供电可靠性是电力生产和电力分配的首要要求，主接线首先应满足这个要 求。 主接线

23、可靠性的具体要求 断路器检修时，不宜影响对系统的供电； 断路器或母线故障以及母线检修时，尽量停运的回路忽略停运时间， 并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电； 尽量避免发电厂及变电所全部停运的可能； - 6 - 大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求 3.1.2.2 灵活性灵活性 主接线应满足在调度，检修及扩建时的灵活性. 调度时，可以灵活的切除和投入发电机、变压器和线路，调配电源和负 荷，满足系统在事故运行方式、检修方式以及特殊运行方式的系统调度要求； 检修时，可以方便地停运断路器，母线及其他的继电保护设备，进行安 全检修而不至于影响电力网的运行和对用户的供电； 扩建时，可以容

24、易地从初期接线过度到最终接线，在不影响连续供电和 停电时间最短的情况下投入新装机组，变压器或线路而不互相干扰，并对一次 和二次部分的改进工作量最少。 3.1.2.3 经济性经济性 主接线在满足可靠性及灵活性的前提下做到经济合理。 投资省 主接线力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、 避雷器等一次设备； 要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆； 要能限制短路电流，便于选择廉价电器设备； 如能满足系统安全运行和继电保护要求，110kv 及以下终端或分支变电所 可采用简易电路。 占地面积小 主接线设计要为配电装置创造条件，尽量使占地面积减少。 电能损失少 经

25、济合理地选择主变种类、容量、数量、要避免建立复杂的操作枢纽，为 简化主接线，发电厂、变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。 3.2 220kv 高压配电装置的基本接线及适用范围 220kv 高压配电装置的接线分为： (1)有汇流母线的接线，单母线，单母线分段，双母线，双母线分段，增设 旁路隔离开关等。 (2)无汇流母线的接线，变压器，线路单元接线，桥型接线，角型接线等。 6x200mw 发电厂第一期工工程电气部分初步设计 - 7 - 3.3 主接线的选择： 本厂母线电压等级为 220 kv，出线回路数为 9 回，根据主接线设计的依据 及基本要求，初步拟定两种方案：双母线带旁路接线和双母线接。

26、 主接线图如下： 双 母 线 带 旁 路 接 线 双 母 线 接 线 - 8 - 3.4 两种接线方案的特点 3.4.1 双母线接线特点 1.供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母 线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一 回路的母线隔离开关，只停该回路。 2.调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到任意一组母线上， 能灵活的适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。 3.扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的 电源和负荷均匀分配，不会引起原有线路的停电。 4.便于实验。当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独 接

27、至一组母线上。 3.4.2 双母线带旁路接线特点 1. 供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线 而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回 路的母线隔离开关，只停该回路。 2. 调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到任意一组母线上， 能灵活的适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。 3. 扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的 电源和负荷均匀分配，不会引起原有线路的停电。 4. 便于实验。当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独 接至一组母线上。 5.采用这样种接线方式，设有专用旁路短路器，一旦进线短路器检修时

28、，可由专用 旁路短路器代替，通过旁路母线供电。从而对进线的运行没有影响。 6x200mw 发电厂第一期工工程电气部分初步设计 - 9 - 3.4.3 比较两种接线方案 对两种接线方案进行可靠性、灵活性和经济性的比较如下： 表 3.1 两种接线方式的比较 方案（双母线带旁路） 方案(双母接线) 可靠性 简单清晰，设备少， 设备本身故障率小； 6kv 和 220kv 母线 检修时将导致一台半容量停 运； 各种电压等级均分别 有可能出现全部失电的概率； 机组配置合理，使传 递能量在变压器中损耗能量 为最小。 大致与方案相同，就是 采用这样的接线在检修出线 短路器时造成停电， 灵活性 运行方式相对简单

29、， 调度灵活性差； 便于扩建。 运行调度灵活； 易于扩建。 经济性 设备相对较少，因为 多才用设备投资较高，年费 用小； 占地面积小； 采用单元接线及封闭 母线，从而避免了选择大容 量断路器，节省投资。 设备少，投资少，年费用 小。 基于上述综合考虑，最终选择双母线带旁路接线。 单机容量 200mw，机组与双母线变压器组成单元接线。 - 10 - 3.5 主接线中设备的配置： 1. 容量为 200mw 及以上大机组与双绕组变压器为单元接线时，其出口不 装设隔离开关 ，但应有可拆连接点。 2. 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。 3. 接在母线上的避雷器和电压互感器宜合

30、用一组隔离开关。 4. 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。 5. 中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自偶变压器的 中性点则不必装设隔离开关。 3.5.1 接地刀闸配置： 1.63kv 及以上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。双母线接线两组隔离开关的断路器侧可共用一组接地刀闸。 2.旁路母线一般装设一组接地刀闸，设在旁路回路隔离开关的旁路母线侧。 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。 2. 6220kv 电压等级每组母线的三相上装设电压互

31、感器。 3. 当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线上的一相上应装设电压互感 器。 4. 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 电流互感器配置 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 护和自动装置的要求。 2.在为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等。 3.对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按 三相或两相配置。 6x200mw 发电厂第一期工工程电气部分初步

32、设计 - 11 - 3.6 主变和发电机中性点接地方式 3.6.1 主变中性点接地方式 1.主变 110500kv 侧采用中性点直接接地。 2.变 663 侧采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式。 3.6.2 发电机中性点接地方式 发电机中性点采用非直接接地方式发电机定子绕组发生单相接地故障时， 接地点流过的电流是发电机本身及其引出回路所连接元件的对地电容电流，超 过允许值将烧伤铁心，损坏定子绝缘，引起匝间或相间短路电流，故需在发电 机中性点采用经消弧线圈或高电阻接地的措施，以保护发电机免受损坏。 采用发电机中性点经高电阻接地方式： （1）发电机中性点经高电阻接地后，可达到：限制过电流不超过

33、2.6 倍 额定电压；限制接地故障电流不超过 1015a。为定子接地保护提供电源， 便于检测。 （2）发生单相接地接地时，总的故障电流不宜小于 3a，以保证接地保护 不带时限立即跳闸停机。 （3）适用于 200mw 及以上大机组。 根据本厂实际情况，本厂为凝气发电机组，计划装四台 200mw 凝气式火 力发电机组。且出线断路器选用 sf6 断路器，一期工程出线回路 9 条，最终 13 回出线，所以本设计采用单断路器的双母分段带旁路接线，并设专用旁路断路 器。 - 12 - 第四章 厂用电接线厂用电接线 4.1 厂用电总的接线 厂用电设计应按运行检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，妥善解决分 期

34、建设引起的问题，积极慎重地采用经过坚定的新技术和新设备，使设计达到 经济合理，技术先进，保证机组安全，经济和满发地运行。厂用电接线应满足 下列要求： 1.机组厂用电系统应是独立的； 2.充分考虑机组启动和停运中的供电要求。 3.充分考虑电厂分期建设和连续施工过程厂用电系统的运行方式。 4.200mw 及以上机组设置足够容量的交流事故保安电源。 4.2 厂用母线接线设计 在本电厂厂用电设计中，因锅炉辅助设备多，用电量大，为了提高供电 可靠性，厂用电系统通常采用单母线接线，并按照“按炉分段”的接线原则， 将厂用电母线按照锅炉的台数分成若干独立段。各独立母线段分别由工作电源 和设备电源供电。厂用电采

35、用 6kv 和 380v 两种电压，前者为中性点不接地系 统，后者为中性点经高电阻接地系统。每台机组设 a、b 两段 6kv 母线，有一 台分裂绕组高压厂用工作变压器供电，该变压器由发电机出口引接。两台机组 设一台启动/备用变压器，供给机组启动和停机负荷，并兼作厂用工作变压器的 事故备用。 6x200mw 发电厂第一期工工程电气部分初步设计 - 13 - 4.3 中性点接地方式 确定中性点接地方式的原则： 单相接地故障对连接供电的影响，厂用设备能够继续运行较长时间。 发生单相接地故障时，能将故障电流限制到最底限度，同时又利于实现 灵敏而有选择性的接地保护。 尽量减少厂用设备相互间的影响，本设计

36、采用中性点直接接地。 第五章 短路电流的计算短路电流的计算 1.短路电流计算的目的： 2.电气主接线选择； 3.选择导体和电气； 4.确定中性点接地方式 5.计算软导体的短路摇摆 6.确定分裂导线间隔棒的距离 7.验算接地装置的接地电压和跨步电压； 8.选择继电保护装置和整定计算。 5.1 电力系统短路电流计算条件 5.1.1 基本假定 1.短路电流实用计算中，可采用下列假设和原则： 2.正常工作时，三相系统对称运行。 3.所用电源的电动势相位角相同。 4.系统中的同步和异步电动机均为理想电机。 5.电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁心的电气设备电抗值不随电流 大小发生变化。 6.电力系统中

37、所有电源都在额定负荷下运行，其中 5%负荷接在高压母线上， 5%符合接在系统侧。 7.同步电机都具有自动调整励磁装置。 - 14 - 8.短路发生在短路电流为最大值的瞬间。 9.不考虑短路点的电弧阻抗和变压器励磁电流。 10.除计算短路电流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。 11.元件的计算参数均却其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。 12.输电线路的电容略去不计。用概率统计发计算短路电流运算曲线。 5.1.2 一般规定 1.计算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应 按本工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统远景发展规划。 2.选择导体和电器

38、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的影响。 3.选择导体和电器时，对不带电抗器贿赂的短路点，应选择正常接线方式 时短路电流对答的地点。 4.倒替和电器动、热稳定以及电器的开断电流一般按两相短路计算，若发 电机出口的两厢短路或中性点直接接地系统中的单相或两相接地短路较三相接 地短路严重时，应按最严重的情况计算。 5.2 电路元件参数的计算 高压短路电流的计算一般只计及个元件的电抗，采用标幺值。标幺值为各 有名值与基准值之比。 u*=u/uj s*=s/sj (5.1) i*=i/ij x*=x/xj=xsj/uj (5.2) 5.3 网络

39、变换 5.3.1 /y 变换 x1=x13x12/(x13+x12+x23) (5.3) x2=x12x23/(x13+x12+x23) (5.4) x3=x13x23/(x13+x12+x23) (5.5) 5.3.2 y/ 变换 6x200mw 发电厂第一期工工程电气部分初步设计 - 15 - 如上图： x12=x1+x2+x1x2/x3 (5.6) x13=x1+x3+x1x3/x2 (5.7) x23=x2+x3+x2x3/x1 (5.8) 5.4 等值电源的计算 5.4.1 按个别变化计算 当网络中有几个电源时，可将条件相类似的发电机。按下述条件连接成一 组，分别求出至短路点的转移电

40、抗。 1)同形式，且至短路点的电器距离大致相等的发电机； 2)至短路点电气距离较远的同一类型和不同类型的发电机； 3)直接连接短路点上的同类发电机。 5.4.2 按同一变化计算 当仅计算任意时间 t 的短路电流周期分量，各电源的发电机形式，参数相 同且距短路点的电器距离大致相等时，可将各电源合并为一个总的计算电抗。 5.5 三相电流周期分量计算 1、无限大电源供给的短路电流 当供电电源为无穷大或者计算电抗 xj 3.45 时，不考虑短路电流周期分量的 衰减。 2、有限电源供给的短路电流 先将电源对短路点的等值电抗 x*，归算到以电源容量为基准的计算点电 抗 xjs，然后按 xjs值查相应的发电

41、机运算曲线，或查发电机的运算曲线数字 表，即可得到短路电流周期分量的标幺值。 - 16 - 5.6 冲击电流的计算 三相短路发生后的半个周期（t=0.01s）短路电流的瞬时值达最大，称为冲 击电流 ich 其值近似计算为：ich=2.55id. 发电机变压器与系统之间：ich=1.85id (5.9) 2 表 5.1 短路计算数据 d1 点的短路冲击电流d2 点的短路冲击电流d3 点的短路冲击电流 27.7ka38.301ka38.13ka 6x200mw 发电厂第一期工工程电气部分初步设计 - 17 - 第六章 高电压电器设备选择高电压电器设备选择 6.1 电器选择的一般要求 6.1.1 一

42、般原则 a)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； b)应按当地环境条件校核； c)应力求技术先进和经济合理； d)与整个工程的建设标准协调一致； e)同类设备应尽量减少品种； f)选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格的新产品 时，应经上级批准。 6.1.2 技术条件 选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下 保持正常运行。 长期工作条件包括：电压 电流 机械负荷 校验的一般原则：电压在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、 热 稳定校验；用熔断器保护的电器可不验算热稳 定；在工作电压和过电压作用下，电器的内、外绝缘应保证必

43、要的可靠性。 绝缘水平：在工作电压和过电压作用下，电器的内、外绝缘应保证必要的 可靠性。 6.1.3 环境条件 1.温度：本地夏季最高温度为 38 度，冬季最低温度为-35 度，选用普通 高压电器即可。 2.污秽：本地区无严重空气污染，可不考虑。 3.海拔：本地区海拔 1200 米，选用普通电器即可。 4.地震：本地区为五级地震区，故应考虑防雷。 6.1.4 环境保护 选用电器，尚应注意电器对周围环境的影响，根据周围环境的控制标准， - 18 - 要对制造部门提出必要的技术要求。 1.电磁干扰 2.噪音 6.1.5 电器选择： 电力系统中的各种电气设备，由于用途和工作条件各异，它们具体选择方法

44、也就不尽 相同，单基本要求是相同的。电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择， 按短路条件校验其动、热稳定。 6.2.1 按正常工作条件选择 额定电压： nsn uu 额定电流： max iin 6.2.2 按短路条件校验 essh ii 、短路冲击电流幅值及其有效值； ish ish 、电器允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。 iesies 1)短路热稳定校验 短路电流热稳定校验是要求所选择的导体和电器当短路电流通过时，所能 达到的最高温度不应超过导体和电器的短时发热最高允许温度，即： kt qti 2 式中 - 短路电流产生的热效应 k q - 电器允许通过的稳定和时间 tit

45、、 2)短路动稳定校验 动稳定是指导体和电器承受短路电流机械应力的能力。满足动稳定的条件 为： essh ii 3）下列几种情况可不效验短路动、热稳定 1 用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。 6x200mw 发电厂第一期工工程电气部分初步设计 - 19 - 2 采用有限泳流电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定； 3 装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。 6.2.3 短路电流计算条件 为使所选电器具有足够的可靠性、经济性和性，并在一定时期内适应 电力系统发展的需要，作验算用的短路电流应按下列条件确定。 1) 容量和接线按本工程设计最终容量计算。并

46、考虑电力系统远景规化其 接线 应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式。 2) 短路种类、一般按三相短路验算，若其它种类短路较三相短路严重时， 则应按最严重的情况验算。 3) 计算短路点，选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。 6.2.4 短路计算时间 校验电器的热稳定和开断能力时，还必须合理地确定短路计算时间验算热 稳定的计算时间为继电保护动作时间和相应断路器的全开断时间之和， tk tpr tab 即 = (6.1) tk tpr tab (6.2) tabtintinta 式中断路全开断时间； tab 后备保护动作时间； tpr 断路器固有分闸时间； tin 断路器开断时电弧

47、持续时间，对少油断路器为 0.040.06s ta 对和压缩空气断路吕约为 0.020.04s。 6sf - 20 - 第七章 母线的选择母线的选择 7.1 裸导体的选择 裸导体一般按下列各项选择和校验： (1) 导体材料、类型和敷设方式 (2) 导体截面 (3) 电晕 (4) 热稳定 (5) 动稳定 (6) 共振频率 7.2 导体材料、类型和敷设方式 常用导体材料有铜、铝和铝合金。因为铜价格高，因此只用在持续工作电 流大且出线位置特别狭窄或对铝有严重腐蚀而对铜腐蚀较轻的场所。因为铝价 廉，一般采用或铝合金材料作为导体材料。 常用的硬导体截面有矩形、槽形和管形。矩形导体散热条件较好，便于固 定

48、和连接，但集肤效应较大。为避免集肤效应系数过大，单条矩形截面最大不 超过 1250mm。当工作电流超过最大截面单条导体允许截流量时，可将 24 条矩形导体并列使用，4 条并列一般避免。矩形导体一般只用于 35kv 及以下， 电流在 4000a 及以下的配电装置中。槽形导体机械强度好，载流量大，集肤效 应系数小，用于 40008000a 的配电装置中。管形导体集肤效应系数小、机械 强度高、管内可以通水或通风，因此，可用于 8000a 以上的大电流母线。此外， 圆管表面光滑，电晕放电电压高，可用在 110kv 及以上的配电装置中。 矩形导体三相水平布置，导体竖放散热好，载流量大，机械强度差，导体

49、平放与之相反。配电装置多采用三相垂直布置，导体坚放，综合二者优点。常 用软导线有钢芯铝绞线。组合导线、分裂导线和扩径导线，后者多用于 330kv 及以上配电装置。 7.2.1 导体截面选择 导体截面可按长期发热允许电流或经济电流密度选择。 (1) 按导体长期发热允许电流选择： max i 1 kia 式中导体所在回路中最大持续工作电流。 max i 在额定环境温 1 ia度25时导体允许电流。 0 c o 6x200mw 发电厂第一期工工程电气部分初步设计 - 21 - 修正系数，当导体允许最高温度为70和不计日照时： k c o （7.1） k 1 1 a ao 其中导体长期发热允许最高温度

50、。 1a 、导体额定环境温度和安装地点实际环境温度。 o (2) 当年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在 20m 以上的导体，按经 济电流密度选择。 s=j (7.2) imas 式中正常工作时的最大持续工作电流。 imas j最大利用小时数，对应的经济电流密度。 max t 7.2.2 电晕电压校验 裸导体的临界电压应大于最高工作电压即。 ucr max uucr max u 7.2.3 热稳定校验 计及集肤效应系数的影响，得由热稳定决定的导体最小截面为 ks smin (7.3) _ k qk s aa fi 式中 c热稳定系数 c= aa fi 所选截面应大于等于smin。 7.2.4

51、 硬导体的动稳定校验 矩形导体应力计算包括单条矩形和多条矩形两种 - 22 - 1.单条矩形 导体所受的最大弯矩 m 为m=10(nm) (7.4)f ph 2 l 式中单位长度导体上所受相间电动力 (nm) 1.73x107f ph f ph 1 a ish 2 导体支柱绝缘子间的跨距（m） l 当跨距数为 2 时 m=8 (nm) (7.5)f ph 2 l 导体最大相间计算应力 =m=10w () ph m w f ph 2 l pa w导体对垂直于作用力方向轴的截面系数。 ()导体材料允许应力 ph 1a pa 1a 设计中常根据材料最大允许应力来确定绝缘子间最大允许跨距 （m） lm

52、ax 10 1wa f ph (7.6) 2.多条矩形 母线中最大机械应力由相间应力和同相条间应力叠加而 ph b (7.7) max ph b 由于同相条间距离很近，条间作用力大，为了减少，条间通常设有衬垫， b 衬垫间允许的最大跨距临界跨距b4 (7.8) icricr h f b 式中 b.h矩形导体的宽和高（m） 系数，铜：双条为 1774，三条为 1355；铝：双条为 1003，三条为 1197。 所选衬垫跨距应满足 ibicr 6x200mw 发电厂第一期工工程电气部分初步设计 - 23 - 边条导体所受弯矩12(nm) bm f b 2 lb (7.9) 条间作用应力w12w (

53、)或 b bm f b 2 lb pa （2h） b fb 2 lb 2 b (7.10) 若多条组成母线的最大应力母线满足动稳定 max ph b 1a 要求。 简化计算： (7.11) lbmax 12 1wba f b 若所取的则导体满足动稳定要求。 lb max lb 对于 220kv 及以下的配电装置，电晕对选择导线截面一般不起决定作用， 故根据负荷电流选择导线截面。导线的结构型式可采用单根钢芯铝绞线或由钢 芯组成复导线。 由高压配电装置设计技术规范手册查的 p22 附表 21 可知：选择型 号为 lgjq 系列产品。 表 7.1（母线数据） 型号软母线类 型 电压 （kv） 导体外

54、径 （mm） 绞线截面 （mm2） 安全电流 （a） 长期允许 载流量 （a） lgjq- 400/30 钢芯铝绞 线 22030400825825 表 6.2（母线计算数据） 最大长期工作电流实际工作温度1 d q c 685.3a52.20c157.45mm - 24 - 第八章 高压断路器的选择高压断路器的选择 8.1 高压断路器种类和型式的选择 高压断路器种类和型式的选择 按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方式，一般可分为：多油式断路器、少 油式断路器、压缩空气高压断路器、sf6断路器、真空断路器等。 高压断路器的操动机构，大多数是由制造厂配套供应，公部分少油式断路 器有电磁式。弹簧式或液

55、压式等几种型式的操动机构可供选择。一般电磁式操 动机构需配专的直流合闸电源，但其结构加工精度要求较高。操动机构的型式， 可根据安装调试方便和运行可靠性进行选择。 1、 额定电压选择 un uns 2、 额定电流选择 inimax 3、 开断电流选择 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周期分量 ipt,即 inbript。当断路器的 inbr较系统短路电流大很多时，为了简化计算，出 可以用次暂态电流进行选择，即 inbr。ii 一般断路器开断单相短路的能力比开断三相短路要大，国外研究结果表明， 约大 15%，但国内尚无正式数据，如单相短路电流大于三相短路电流时，暂以

56、 单相短路为选择条件。我国生产的高压断路器，由于开断时间较长(0.1s)， 短路电流非周期分量幅值 20%的要求。对于使用快速保护和高速断路器者，其 开断时间小于 0.1s，当在电源附近短路时，短路电流的非周期分量可能超过周 期分量的 20%，因此需要进行验算。短路电流 ik为 ik= (8.1) 22 )2( a t r b t w eiipt 式中 ipt-开断瞬间短路电流周期分量有效值，当开断时间小于 0.1s 时，ipt(a)i tbr-开断计算时间(s) ta-非周期分量衰减 时间常数，ta=(rd) r x 6x200mw 发电厂第一期工工程电气部分初步设计 - 25 - 其中，

57、-电源至短路点的等效总电抗和总电阻。 x r 如计算结果非周期分量超过 20%以上时，订货时应向制造部门提出要求。 装有自动重合闸装置的断路器，当操作循环符合厂家规定时，其额定开断电流 不变。 4、 短路关合电流的选择 在断路器合闸之前，若线路上已存在故障，则在断路器合闸过程中，动、 静触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过(预击穿)，更容易发生触头熔焊 和遭受电动力的损坏。且断路器在关合短路电流时，不可避免地在接通后又自 动跳闸，此时还要求能够切断短路电流，因此，额定关合电流是断路器重要参 数之一。为了保证断路器在关全短路时的安全，断路器的额定关合电流 inc1不 应小于短路电流最大冲击值

58、ish,即 inc1ish 5、 热稳定校验 it2tqk 6、 动稳定校验 iesish 综合上述选择条件，选择型号为 lw12220 断路器。 额定工作电压（kv） 220 最高工作电压（kv） 252 额定工作电流（a）2000 额定短路开断电流（ka，有效值） 40 额定短路关合电流（ka，峰值） 100 额定动稳定电流峰值（ka） 100 额定开断时间（s） 0.02 额定闭合时间（s） 0.11 开断容量（mva） 6000 重合闸无电流间歇时间（s） 0.3 短路器每相质量（kg） 11000 生产厂家 沈阳高压开关厂 8.2 产品介绍 lw12220 型 sf6 断路器系三相交

59、流 50hz 户外高压电气设备，主要用于 输电线路的控制和保护，亦可做联络断路器使用。 本断路器为单极、单断口结构，采用三相独立分相操作，配用气动操作机 构操作，可使断路器进行手动分、合操作，电动分、合操作，三相电气联动操 作和一次自动重合闸操作。同时，借助手动操作杆还可以进行手动慢分、合操 作。 - 26 - 本断路器的特点是体积小，开断电流大，寿命长，结构简单，操作方便， 维修周期长。 表 8.1（220 侧短路器计算数据） 计算数据 12220lw ns u 220（kv） n u 220（kv） max i 685.2897（a） n i 2000（a） i 10.59（ka） nbr

60、 i 40（ka） sh i 27.7（ka ncl i 100（ka） k q 208.43 2 () . kas tit2 6400 2 () . kas sh i 27.7（ka） es i 100（ka） 6x200mw 发电厂第一期工工程电气部分初步设计 - 27 - 第九章 隔离开关的选择 9.1 隔离开关的选择应该按下列条件： 1.形式和种类 2.额定电压 3.额定电流 4.动稳定 5.热稳定 隔离开关的形式和种类的选择应根据配电装置的布置特点和使用条件等因 素进行综合技术比较后确定。其他四项条件和高压断路器相同。 1、 额定电压选择 un uns 2、 额定电流选择 inima