李莉的毕业设计

1、第一部分 设计说明书第一章 绪论第一节 电力工业的发展一、我国电力工业的发展简况我国电力工业的飞速发展，体现在电力系统容量、电厂规模和单机容量的大幅度提高上，电力系统输电电压等级，除西北电网为330/220/110KV外，其他电网都采用500/220/110KV。国内各省电网都已形成220KV网架，华北、华东、东北、华中、南方等电网都已建成500KV大容量输电线路和跨省联络线，并将逐步形成跨地区互联的骨干网络，正在建设中的西北750KV输变电工程，标志着我国电网输电电压等级由目前最高的500KV即将升级为750KV，实现历史性跨越。现在，我国最大的火电机组容量为90万千瓦（外高桥第二发电厂），

2、最大的水电机组容量为70万千瓦（三峡工程），最大的核电机组容量为100万千瓦（岭澳核电厂），最大的火力发电厂容量为300万千瓦（北仑港电厂，5×600兆瓦），最大的水电厂为330万千瓦(二滩水电厂，6×550兆瓦)，最大的核能发电厂为200万千瓦(岭澳核电厂，2×1000兆瓦)，最大抽水蓄能电厂为240万千瓦（广东抽水蓄能电厂，8×300兆瓦），这也是目前世界上最大的抽水蓄能电厂。华东、华北、东北和华中四大电力系统的容量均已超过400万千瓦。二、电力工业的发展前景为国民经济各部门和人民供给充足、可靠、优质、廉价的电能，是电力工业的基本任务，厂网分开，竞价

3、上网，实现高度自动化，西电东送，南北互供，走向联合电力系统，是电力工业的发展方向。这是一项全局性的庞大系统工程，为了实现这一目标，还有很多是要做，且依赖与以下各方面相关技术的全面进步。1.做好电力规划，加强电网建设根据我国社会经济发展的需求，加强电力总体规划，确定合理的电源结构和布局，留有足够的容量和能量的备用，建成容量充足、结构合理、运行灵活的联合电力系统，并采取必要的措施，防患于未然，确保联合电力系统安全稳定运行，更好的为国民经济的正常运转和人民正常的生活提高充足、可靠、优质而又廉价的电能。2.电力工业现代化我国电力工业今后发展的目标是：优化发展火电，规划以30×104、60&#

4、215;104KW火力发电机组为主干，进一步发展80×104、100×104KW和130×104KW的大型火力发电机组，建设一批（400500）×104KW的大规模发电厂，优先开发水电，以总装机容量为1820×104KW的长江三峡水利枢纽工程建设为龙头，坚持滚动、流域、梯级、综合开发的水电建设方针，加快我国的水电建设步伐，积极发展核电，在沿海和燃料短缺的地区，加快建设一批占地面积少，节省人力和燃料、不污染环境的大型核电厂，因地制宜发展新能源，同步发展电网，这一符合我国国情的规划目标，将使我国的电力工业走向低能耗结构、低污染环境、高效率运营的发展

5、道路。3.联合电力系统 由于负荷的不断增长和电源建设的发展，因为负荷和能源分布不均衡，将一个电力系统与邻近的电力系统互联，是历史发展的必然趋势。世界各国电力工业发展的经验告诉我们，电力系统愈大，调度运行就愈能合理和优化，经济效益就愈好，应变事故的能力就愈强，所以很多发达国家的电力系统都已联合成统一的国家电力系统，甚至联合成跨国电力系统，这可以说是现代化电力工业发展的重要标志，全国各电力系统互联，走向联合电力系统，也是我国电力系统发展的必然趋势，不仅三峡电站的建成要求联网，而且为满足未来的西电东送，南北互供的格局也要求全国联网。4.IT技术IT技术在电力系统中的应用，目前取得的成功集中在两个方面

6、：第一方面是各类电气设备的微机化，如微机励磁调节系统、微机继电保护装置、微机无功电压控制装置、微机调速器，以及其他各类单台设备的微机监控系统等。第二方面是电力系统各类复杂计算由计算机自动实现，如潮流计算、短路计算、暂态稳态计算、电磁暂态计算、电压稳态计算、小干扰分析、各类优化计算、智能软件等。该领域的进展不仅大大提高了电力系统各类计算的精度，提高了工作效率，而且还使得以前不可能定量分析进行的计算成为可能，增加了电力系统分析计算的新内容。5.洁净煤发电技术火力发电的原煤消耗量占我国原煤产量的比例，2000年已超过35%。随着我国国民经济的迅速发展，以及采用先进的能源利用技术，发电用煤比例会不断增

7、加，预计2010年将达到45%，因此，我国电力工业清洁、高效地利用煤炭，走电力增长与环境协调发展的道路，大力开发和实施洁净煤发电技术，不仅关系到我国环境的保护和经济的可持续稳定增长，而且是未来能源市场激烈竞争的需要。6.绿色能源的开发和利用 绿色能源是指通过特定的发电设备，将风能、太阳能、生物质能、海洋能和地热能等可再生资源转换得来的电能，其最大的特点是生产过程中不排放或很少排放对环境有害的废气和废水等污染物。第二节 变电站的发展由于现代科学技术的发展，电力网容量的增大，电压等级的提高，综合自动化水平的需求，除了常规变电所之外，还出现了综合自动化变电所、小型化变电所和无人值班变电所等。伴随计算

8、机通信技术和网络技术的发展，计算机技术已深入到电力系统里面来，微机监测技术获得了迅速的发展，综合自动化系统已能满足电力系统运行的要求，进入变电所，该系统是建立在现代计算机技术、数据通讯技术、数字信号处理(DSP)等技术基础上发展起来的，它综合了变电所内除交直流电源以外的全部二次设备功能，以微机保护和计算机监控系统为主体，加上变电所其他智能设备构成功能综合化的变电所自动化系统，现已有不同等级的综合自动化系统，如：潮安县电力局110kV安北变电所采用深圳南瑞ISA300系列变电所综合自动化系统。综合自动化系统可带来节省电缆、缩小控制面积、提高监控水平、积累设备运行数据和节省人力等方面的显著效益，现

9、已成为新建变电站首选的监控模式。请登陆:输配电设备网 浏览更多信息变电所主要电气设备已趋向小型化，如采用全封闭组合电器，即GIS成套设备。它包括断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、出线套管或电缆终端。这些设备按变电所主接线的要求依次连接组成一个整体，各元件的高压带电部位均封闭于接地的金属壳内，并充以SF6气体，作为绝缘的灭弧介质，称之为SF6气体绝缘变电站，简称GIS。GIS的主要特点是占地面积小、占用空间少、运行可靠性高，维护工作量小、检修周期长，不受外界环境的影响，无静电感应和电晕干扰，噪声水平低，抗震性能好、适应性强。与传统型电器相比有如下特点：1、外形尺寸

10、显著减小，126550KV GIS的占地面积只有传统型开关站的15%30%，而占用的空间只有10%20%。2、运行安全，全部高压带电部件都置于封闭外壳内，运行人员不会触及，也没有火灾危险。3、可靠性高，各元件工作不受外界环境和气候条件影响。4、GIS可以整体或若干元件组合成一体运输，现场安装简便，运行期间，电寿命长，维护工作量很少。5、GIS既无明显的噪声，也不会产生无线电干扰，对环境没有不良影响。随着科学技术的发展，变电站的发展将会越来越迅速越来越趋向于自动化、智能化、简单化。变电站的计算机化进程也会越来越快，变电站计算机监控已经无人值守已成为当今电气自动化领域的发展趋势其发展势头方兴未艾。

11、第二章 原始资料及设计任务第一节 原始资料一、电厂概况本工程是新建技改项目，规划容量900MW（2×150+2×300MW）本期建设规模为2×480T/H循环流化床锅炉（石灰石脱硫）+2×150MW供热（抽凝式）汽轮发电机组，厂用电率为8%。发电机参数：额定容量150MW，额定功率因数0.85，输出额定电压为10KV，最大连续输出容量165MW。 电厂厂址位于汝州市南约5KM汝河南岸的汝南工业区内，距汝州市政府5.5KM.东邻803仓库,距207国道约2.5KM.西邻南洛高速公路王寨出口匝道50M,距王寨乡约2KM南距南洛高速公路主道500M,北靠临寺公

12、路,交通十分便利,该厂以220KV线路与电网连接,承担系统的基本负荷,该电厂年利用小时为6000小时。二、系统条件1、待设计变电所为一发电厂升压变电站。2、变电站220KV与系统有2回馈线。三、环境条件1、当地最高温度：44.6。2、当地最热月平均最高温度：26.9。3、当地最低温度：-18.2。4、当地最热月地面下0.8米处土壤平均温度：25.3 。四、厂用电情况厂用电高压侧电压等级为6KV，厂用电负荷情况见表2-1。 表2-1 厂用电负荷情况用电名称输煤取水除尘化水供水低压厂用电计算负荷620KVA700KVA1700KVA1980KVA3500KVA第二节 设计任务一、设计基本内容主要包

13、括以下几个方面：1、电气主接线方案的选择。2、短路电流计算。3、主要电气设备的选择及校验。4、主变保护和防雷保护。5、用计算机绘制主接线图。二、设计成果1、设计说明书一份。2、设计计算书一份。3、系统主接线图一张。第三章 变压器的选择第一节 变压器的作用在各级电压等级的变电站中，变压器是变电站中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统510年发展规划综合分析，合理选择，并适当考虑到远期1020年负荷发展。主变压器容量应与电厂规划相结合，根据瑞平电厂所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷

14、的变电所，如厂用电部分，应考虑到当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷用电。电力变压器是发电厂和变电站中的重要元件之一。在发电厂和变电站中，主变压器就是用来向电力系统或用户输送功率的变压器，联络变压器就是用于两种电压等级之间交换功率的,而厂用或站用变压器就是供本厂（站）用电的变压器。第二节 负荷统计及无功功率补偿一、厂用电负荷统计根据原始资料所给厂用电负荷，可知高压厂用电总的计算负荷为：低压厂用电总计算负荷为 二、无功功率补偿在工业与民用用电设备中，有大量设备的工作需要通过向系统吸收感性的无功功率来建立交变的磁场，这使系统输送的电能容量中

15、无功功率的成分增加，在系统变配电设备及输送线路规格一定的情况下，直接影响到有功功率的输送，因此，在供配电系统中，必须限制无功功率大小，即提高功率因数，以便提高系统中设备的有效利用率。目前我国对用户尚未要求按经济原则进行补偿，即在最大负荷方式时，要求用户基本不受系统供给的无功；在非最大负荷方式时，用户应及时调节补偿容量，不向系统送无功，按经济补偿原则用户需要装有效的控制设备和具有较高的运行水平。对用户的补偿容量在全国供电规则4.3条中已有规定：“无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率应属的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入和切除，防止无功电力倒送，用户在当地供

16、电局规定的电网高峰时的功率因数，应达到下列规定：高压供电的用户和高压供电装有负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.9以上；其他100KVA（KW）及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数为0.85以上；目前各电力系统中，大部分是负荷按功率因数0.9进行补偿的电力用户，如按用户自然功率因数0.707，用户需补偿其所需无功容量的50%，其余50%的无功电源则取自电力系统。在该设计中，一般情况下两个电机都同时运行，系统一般都在最大负荷方式下，故无需进行无功功率补偿。第三节 主变压器的选择一、主变压器选择的原则1、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

17、的负荷发展。 2、根据瑞平电厂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，其他变压器容量应能保证全部负荷的70%80%。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用电。 3、为了保证供电的可靠性，一般装设两台主变，有条件的应考虑设三台主变的可能性。二、主变绕组数量的选择对于150MW及以上的机组，其升压变压器一般不采用三绕组变压器。因为在发电机回路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的隔离开关问题更多；同时发电机回路断路器的价格极为昂贵，故在封闭母线回路不

18、设置断路器和隔离开关，以提高供电可靠性和经济性。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，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利用双绕组变压器加联络变压器灵活方便，所以选择用双绕组变压器，采用发电机-变压器双绕组单元接线方式接线。三、主变绕组接线组别的确定电力网中性点的接地方式虽然涉及的问题比较多，如供电可靠性、设备绝缘水平、继电保护、通信干扰、系统稳定、断路器容量等，但根据国内外电力网发展经验，一般着重考虑供电可靠性与绝缘水平两方面的问题。对于高压（110KV及以上）输配电网，由于传输功率大且传输距离长，在这样高的电压等级下绝缘问题比较突出，而

19、绝缘费用在设备总价中占有很大的比重，设备价格几乎和试验电压成正比，降低绝缘水平的经济效益很显著，因而着重考虑过电压和绝缘水平方面的问题，因此一般都采用中性点接地系统。在发电厂和变电站中，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，这样可以根据变压器绕组接线方式的原则，接线组别选用YN，d11，中性点直接接地方式。四、主变绕组相数的选择在不受运输条件限制时，在330KV以下的发电厂和变电所，一般选用三相变压器，因为单相变压器相对投资大、占地多、运行损耗较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修的工作量，故选用三相变压器。五、主变容量和台数的选择1.容量的选择容量为150MW

20、及以上的发电机与主变压器为单元连接时，该变压器的容量可按下列两种条件中的较大者选择：（1）、按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷，留有10%的裕度，且变压绕组的温升在标准环境温度或冷却水温度下不超过55。根据以上原则： 变压器视在功率：式中 PN-发电机额定功率 K-厂用电率 cosj-发电机额定功率因数（2）、按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷， 且变压器绕组的温升不超过65。根据以上原则：变压器视在功率:S=165×(1-8%)=151.8MVA综合以上两种结果，所选变压器的额定容量要大于178.6MVA，所以选择额定容量为180MVA的主变压器。2.主变台数的选择

21、对于150MW及以上的机组，一般与双绕组变压器组成单元接线，主变压器的容量和台数与发电机容量配套选用，由于发电厂计划安装两台150MW发电机组，故而需要安装两台主变压器。六、调压方式和冷却方式的选择1.调压方式的选择通常发电厂主变压器中很少采用有载调压，因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压，所以一般选用无励磁调压，调压范围为：。2.冷却方法的选择电力变压器的冷却方式随变压器的型式和容量的不同而异，中型变压器一般采用强迫油循环风冷却。综上所述，故选择主变压器型号SFP10180000/220，三相强迫油循环风冷双绕组无励磁调压的变压器，其中：S三相，FP强迫油循环风冷，10变压器序号，220

22、高压侧电压值，180000变压器容量。主变压器具体参数见表3-1。 型式三相，强迫油循环，强迫风冷，双线圈铜绕组无励磁调压，户外式变压器相序高压侧相序为：A、B、C（面对该变压器高压侧从左到右）低压侧相序为：abc型号SFP10180000/220额定频率50HZ接线组别YN，d11极性负极性端子连接方式高压侧：220KV架空导线高压侧中性点：软导线低压侧：分相封闭母线额定容量180MVA空载电流4.62A分接范围242±2×2.5%空载额定变比242/13.8KV高压侧电压，低压侧电压242KV，13.8KV表3-1主变压器参数表第四节 厂用变压器的选择一、厂用高压变压器

23、的选择1.额定电压因为发电机出口端电压为10KV，而厂用高压电电压为6KV，低压电压为380V，故所选变压器一、二次侧电压应为10/6/0.38KV。2.变压器台数和容量（1）台数的选择因为有两个发电机，故选择两台变压器，分别从每个发电机出口端引出一条线接到厂用变压器上。（2）容量的选择单台变压器运行时，所选变压器容量大于计算负荷。两台变压器并列运行时，每台变压器的容量为计算负荷的60%70%。由原始资料提供的厂用高压电计算负荷为：1.1SH+SL=11743KVA,因为选用两台变压器并列运行,故变压器容量如下：故选厂用变压器为SC10-10000/10,变压器参数如下：额定容量：10000K

24、VA 阻抗电压：8% 接线方式为：YN，d11额定变比：10/63.6KV侧母线出线所接变压器选择结果6KV侧母线出线所接变压器有输煤变、除尘变、取水变、化水供水变，具体选择结果见表3-2。表3-2 6KV侧母线出线所接变压器选择结果用电名称变压器型号额定容量（KVA）所选台数(台)运行方式输 煤SJL1-630/66301单台运行取 水SJL1-500/65002分列运行化水供水SJL1-2000/620001单台运行除 尘SJL1-1250/612502分列运行二、厂用低压变压器的选择厂用低压工作变压器选择应按下式选择：KqSSL式中 S-厂用低压工作变压器容量 Kq-变压器温度修正系数，

25、一般对装于屋外或由屋外进风小间内的变压器可取厂用低压电计算负荷为： 3500KVA故选两台容量为2500KVA的变压器分列运行，型号为SJL1-2500/6。三、厂用备用变压器的选择因为厂用电一般都为一、二级负荷，为了保障供电的可靠性，需要设备用变压器，高压侧和低压侧各设一台。1.厂用高压备用变压器厂用高压备用变压器的容量应与最大一台厂用高压工作变压器的容量相同，而厂用高压备用变压器器是从220KV母线接过来的，因此选厂用高压备用变压器为SC10-10000/220。2.厂用低压备用变压器厂用低压备用变压器的容量应与最大一台厂用低压工作变压器容量相同，因此选厂用低压备用变压器容量为2500KV

26、A，型号为SJL1-2500/6。第四章 电气主接线的设计第一节 电气主接线有关知识一、电气主接线基础知识电气主接线是发电厂、变电站电气设计的重点部分，也是构成电力系统的重要环节，它是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，也称为一次接线或电气主系统。主接线代表了发电厂或变电站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、灵活性并对电器选择、配电布置、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，必须综合考虑各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。二、对电气主接线的基本

27、要求对电气主接线的基本要求，概括的说应包括可靠性、灵活性和经济性三个方面，下面将分别介绍。1.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，停电不仅给发电厂造成损失，而且给国民经济各部门带来的损失将更加严重，在经济发达地区，故障停电的经济损失是实时电价是十倍，乃至上百倍，至于导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、城市生活混乱等经济损失和政治影响，更是难以估量，因此，电气主接线必须保证供电可靠性。通常定性分析和衡量主接线可靠性时，从以下几方面考虑:（1）供电断路器检修时，能否不影响对系统的供电。（2）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，尽量减少停运的回路

28、数和停电时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。（3）尽量避免发电厂、变电所全部停电的可能性。（4）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。2.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，包括以下几个方面： （1）操作的方便性。电气主接线应该在满足可靠性的条件下，结线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员的掌握，不致在操作过程中出差错。（2）调度的方便性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便的改变运行方式，并且在发生故障时，要能尽快地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行

29、。（3）扩建的方便性。对将来要扩建的发电厂及变电站，其主接线必须具有扩建的方便性，尤其是火电厂和变电站，在设计主接线时应留有发展扩建的余地，设计时不仅要考虑最终接线的现实，还要考虑到从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最少。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。经济性主要从以下几个方面考虑：（1）节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采用限制短路电流的措施，以节省开关电器数量、选用廉价的电器或轻型电器，以

30、便降低投资。（2）占地面积少。主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积少；同时应注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。对大容量发电厂或变。电站，在可能和允许的条件下，应采取一次设计，分期投资、建设，尽快发挥经济效益。（3）电能损耗少。在发电厂或变电站中，电能损耗这要来自变压器，应经济合理的选择变压器型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。三、电气主接线设计的原则 电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资

31、，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则四、电气主接线设计的程序1.对原始资料进行分析。2.拟定几个主接线方案。3.选择一个技术上合理、经济上可行的方案。4.计算短路电流和主要电气设备的选择。5.绘制电气主接线图。第二节 系统主接线的设计一、几种接线方案的优缺点及适用范围：1.系统的接线方案方案一：单母线接线优点：接线简单、操作方便、设备少、经济性好，并且，母线便于向两端延伸，扩建方便。缺点：可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就是要造成全厂长期停电；调度不方便。电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有

32、较大的短路电流。适用范围：一般用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂或变电站中。方案二：单母线分段接线优点：提高供电可靠性和灵活性，有两个电源供电，当一段母线发生故障时，断路器自动将故障段隔离，保证了正常母线段不间断供电，不致使重要用户停电，两端母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。缺点：该接线对重要负荷必须采用两条出线供电，大大增加了出线数目，使整个母线系统可靠性受到限制。适用范围：广泛用于中小容量发电厂和变电站的610KV接线中。方案三：双母线接线特点：供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断； 调度灵活。各个电源和回路负荷可以任意分配到某一组母线上

33、，能灵活的适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要，通过倒换操作可以组成各种运行方式； 扩建方便。向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中不会造成原有回路停电。适用范围：出线带电抗器的610KV配电装置，3560KV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时，110220KV出现数为5回及以上时。方案四：双母线分段接线优点：比双母线接线的可靠性和灵活性更高。缺点：比双母线接线增加了两台断路器，投资有所增加。适用范围：广泛用于发电厂的发电机电压配电装置中，同时在220500KV大容量配电装置中。方案五：带旁路母线的双母线接线优点：当配电装置检修断路器时

34、，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。缺点：投资比较大。适用范围：110KV出线在6回及以上，220KV出线在4回及以上时。方案六：一台半断路器接线优点：任一母线故障或检修，均不致停电，任一断路器检修也不引起停电，甚至与在两组母线同时故障的极端情况下，功率仍能继续输送，该接线的运行可靠性和灵活性很高，并且调度和扩建也方便。适用范围：超高压电网中，在500KV的升压变电站和降压变电站中，一般都采用这种接线方式。方案七：桥形接线优点：在线路故障或切除、投入时，不影响其余回路工作，并且操作简单，比单母线接线节省了一台断路器，节省了投资。缺点：变压器故障或切除、投入时，要使相应线

35、路短时停电，并且操作复杂，可靠性不高。适用范围：只适用于小容量发电厂或变电站，以及作为最终将发展为单母线分段接线或双母线接线的工程初期接线方式，也可用于大型发电机组的启动/备用变压器的高压侧接线方式。以上几种接线方案的接线图如图4-14-8：图4-1 单母线接线 图4-2 单母线分段接线 图4-3 双母线接线图4-4 双母线分段接线图4-5 双母线带旁路母线接线 图4-6 内桥接线 图4-7 外桥接线图4-8 一台半断路器2.发电机-变压器接线方案方案一：发电机-双绕组变压器单元接线该接线形式是大型机组广为采用的接线形式，发电机出口不装断路器，采用分相封闭母线，避免了由于额定电流或短路电流过大

36、，使得选择出口断路器时，受到制造条件或价格甚高等原因造成的困难，而且开关设备少，操作简单以及因不设发电机电压级母线，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于具有发电机电压级母线时有所减小。方案二：发电机-双绕组变压器扩大单元接线两台发电机与一台变压器相连接时，可采用该接线形式，这样可减少变压器台数和高压侧断路器数目，并节省配电装置占地面积，用于如50MW机组接入220KV系统、100MW机组接入333KV系统、200MW机组接入500KV系统。以上两种接线形式如图4-9和4-10。图4-9 发电机-双绕组变压器单元接线 图4-10 发电机-双绕组变压器扩大单元接线二、主接线方案的选

37、择1.系统接线方案的选择初选方案如下：方案一：单母线接线方案三：双母线接线 方案四：双母线分段接线方案五：双母线带旁路母线接线 方案六：3/2台断路器接线方案的比较：方案一中单母线接线虽然接线方便，设备少，投资也少，但没有很高的可靠性，对于220KV高压电系统，供电可靠性是很重要的，所以不选用该方案。方案五的双母线带旁路接线是为了检修出现断路器而设置的，但在此设计中，变电站与系统呈强联系方式，当断路器需要检修时，可安排在发电机组检修期同步进行，不需要装设专门的旁路设施， 方案四的双母分段接线有较高的可靠性和灵活性，但投资较多，相对于方案三来说，采用双母线接线要比双母分段接线的费用少，而且操作简

38、便，目前的220KV变电所均采用可靠性高，检修周期长的SF6断路器。方案六的3/2接线，虽然目前在国内广泛应用于发电厂和变电所的超高压配电装置中，但这种接线投资较大，继电保护复杂，开关较多。而方案三的双母线，因目前220KV变电所中基本都已采用可靠性高，检修周期长的SF6断路器，减少了检修周期，也节约了开关，故而比方案四的3/2接线要优先一些。方案七虽然比单母线接线节省了一台断路器，投资也少，但变压器故障或切除、投入时，要使相应线路短时停电，并且操作复杂，可靠性不高，对于像220KV的高电压等级不适用。该电厂本期工程为2×150MW供热汽轮发电机组，规划容量为900MW，以220KV

39、线路与电网连接，综合经济性、可靠性、灵活性以及扩建的考虑，最终选择方案三的双母线接线方式，双母线接线可以向左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中不会造成原有回路停电。电气主接线图见附录A。2.发电机-变压器接线方案的选择因为选择的变压器为双绕组变压器，而且该电厂是将150MW机组接入220KV系统，所选主变压器为两台，故选择发电机-变压器接线形式为发电机-双绕组变压器单元接线。 第三节 厂用电接线的设计一、厂用电接线的设计原则主要有以下几个方面：（1）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；（2）接线应能灵活的适应正常、事故、检修等各种运

40、行方式的要求；（3）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；（4）设计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；二、厂用电接线方式发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线分段接线形式，并以成套配电装置接受和分配电能，故选用单母线分段接线。接线图如图4-11。图4-11 厂用电接线第五章 短路电流的计算第一节 短路的危害和种类一、短路的危害短路是电力系统中最常见的且很严重的故障，短路电流的危害主要有以下几个方面：1.短路电流IK远大于正常工作电流，短路

41、电流产生的力效应和热效应足以使设备受到破坏。2.短路点附近母线电压严重下降，使接在母线上的其他回路电压严重低于正常工作电压，会影响电气设备的正常工作，甚至可能造成电机烧毁等事故。3.短路点处可能产生电弧，电弧高温对人身安全及环境安全带来危害，如误操作隔离开关产生的电弧常会使操作者严重灼伤，低压配电系统的不稳定电弧短路可能引发火灾等。4.不对称短路可能在系统中产生复杂的电磁过程，从而产生过电压等新的危害。5.不对称短路使磁场不平衡，会影响通信系统和电子设备的正常工作，造成空间电磁污染。二、短路的种类 对于中性点接地系统，可能发生的短路类型有：三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路，后者是指两

42、根相线和大地之间的短路。对于中性点不接地系统，可能发生的短路有：三相短路和两相短路。第二节 短路电流计算的目的和条件一、计算短路电流的目的1.电气主接线的比较与选择。2.选择断路器等电气设备，或对这些设备提出技术要求。3.为继电保护的设计及调试提供依据。4.评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施。5.分析计算送电线路对通信设施的影响。二、计算短路电流的条件 为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和合理性，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，并考虑电力系统远景发展规划（一般为本工程建成后510年），其接线应采用可

43、能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式。2.短路种类一般按三相短路验算，若其他种类的短路较之三相短路严重时，则应按最严重的情况验算。3.计算短路点 在计算电路图中，同电位的各短路电流值均相等，但通过各支路的短路电流将随着短路点的位置不同而不同，在校验电器和载流导体时，必须确定电气设备和载流导体处于最严重情况的短路点，使通过的短路电流校验值为最大。（1）两侧均有电源的断路器，如发电厂与系统相联系的出线断路器和发电机、变压器回路的断路器，应比较断路器前、后短路时通过断路器的电流值，择其大者为计算短路点。（2）母联断路器应考虑采用该母联断路器向设备母线充电时，备

44、用母线故障流过该设备用母线的全部短路电流。（3）带电抗器的出线回路由于干式电抗器工作可靠性较高，且断路器与电抗器间的连线很短，故障几率小，电器一般可选电抗器后为计算短路点，这样出线可选用轻型断路器，以节约投资。第三节 短路电流的计算短路电流一般都按三相短路计算，计算参数如下： IK-三相短路电流分量，KA。 IK(2)-两相短路电流，KA。 ish-三相短路电流冲击电流，KA。 Ish-三相短路电流冲击电流有效值，KA。 SK-三相短路容量，MVA。计算公式：一、短路电流的计算方法短路电流的计算方法有标幺值法和有名值法，我选用了标幺值法，标幺值法的计算步骤如下：1.根据电气主接线图画出系统接线

45、图。2.画出等值网络图。3.计算出个电源与短路点之间的电抗标幺值，即X。4.计算电抗Xcalc。5.选取合适的计算短路点。6.计算三相短路电流周期分量Ik。7.计算两相短路电流IK(2) 。8.计算三相短路冲击电流ish。9.计算三相短路稳态有效值Ish。10.计算次暂态三相短路容量Sk。二、短路电流计算结果表5-1 短路电流计算结果短路点三相短路电流IK(KA)两相短路电流IK(2)(KA)冲击电流ish(KA)冲击电流有效值Ish(KA)短路容量Sk(MVA)d1点1613.9235.7520.696373.76d2点142.1123.7479.93237.992584.23d3点10.2

46、98.9526.215.54112.3第六章 主要电气设备的选择及校验第一节 电气设备的选择及校验的原则电气设备的选择是发电厂和变电站电气设计的主要内容之一。正确的选择电气设备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。在进行电气设备选择时必须符合国家有关经济技术政策。技术要先进，经济要合理，安全要可靠，运行要灵活，而且要符合现场的自然条件要求。所选设备正常时应能可靠工作，短路时应能承受多种短路效应。电气设备的选择应遵循两个原则：按正常工作状态选择和按短路状态校验。所选的主要电气设备有：母线、高压断路器、隔离开关、互感器以及高压熔断器，这些电气设备的选择和校验将在本章中详细介绍。 一

47、、电气设备选择的一般要求1.应满足各种运行、检修、短路和过电压情况的运行要求，并考虑远景发展。 2.应按当地环境条件（如海拔、大气污染程度和环境温度等）校核。 3.应力求技术先进和经济合理。 4.与整个工程的建设标准应协调一致。 5.同类设备应尽量减少品种，以减少备品备件，方便运行管理。 6.选用的新产品均应有可靠的试验数据，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，应经上级批准。二、电气设备的选择原则电气设备要可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择。1.额定电压在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压UN不低于装置地电网额定电压UNS的条件选择，即：UNUNS2.额定

48、电流 所选电气设备的额定电流IN，或载流导体的长期允许电流Iy(经温度或其他条件修正后而得到的电流值)，不得小于装设回路的最大持续工作电流，即： INImax 3.类型和型式的选择 根据电气设备的安装地点、使用条件等因素，确定是选用户内型还是户外型；选用普通型还是防污型；选用装配式还是成套式；选用适合有人值班的还是满足无人值班要求等。在正常运行条件下，各回路的持续工作电流，应按表6-1计算。表6-1 各回路持续工作电流Imax回路名称计算公式三相变压器回路sImax=1.05In=1.05Sn/3Un母线分段断路器或母联断路器回路Imax一般为该母线上最大一台发电机或一组变压器的持续工作电流主

49、母线按潮流分布情况计算馈电回路Imax=P/3Uncos，其中，P应包括线路损耗，及事故时转移过来的负荷。当回路中装有电抗器时，Ig.max按电抗器的额定电流计算三、电气设备的校验1.短路热稳定校验 短路电流通过电器时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超过允许值，满足热稳定的条件为： It2tQk式中 QK-短路电流产生的热效应 It、t-电气设备允许通过的热稳定电流和时间2.动稳定校验 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： iesish或IesIsh式中 ish、Ish-电路冲击电流幅值及其有效值Ies、Ies-电气设备允许通过的动稳定电流幅值及其

50、有效值3.短路时间计算 验算热稳定的短路时间计算时间tk为继电保护动作时间tpr和相应断路器的全开断时间tbr之和，即： tpr一般取保护装置的后备保护动作时间，而tbr是指断路器的分闸脉冲传送到断路器操作机构的跳闸线圈时起，到各相触头分离后的电弧完全熄灭为止的时间段，包括两部分，： tin为断路器固有分闸时间，ta为断路器开断时电弧持续时间，对少油断路器为0.040.06s,对SF6断路器和压缩空气断路器为0.020.04s，真空断路器为0.015s。第二节 母线的选择 一般情况下有软母线和硬母线，软母线常用的有钢芯铝绞线、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，硬

51、母线截面常用的有矩形、槽形和管形。软母线因其机械强度决定于支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度，而且软母线也不用校验动稳定。 硬母线一般有矩形、槽型和管形，有铜导体和铝导体的。一、型号和截面的选择1.型号的选择一般采用铝材，只有当持续工作电流较大而且位置特别狭窄的场所，或者腐蚀严重的场所，才选用铜材。20KV及以下且正常工作电流不大于4000A时，宜选用矩形导体，在40008000A时，一般选用槽型导体，8000A以上的工作电流选用管型导体或钢芯铝绞线构成的组合导线,110KV及以上一般选用软导线。2.截面的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，对年负荷利用小时数大（通常指T

52、max5000h）,传输容量大的导体，其截面一般按经济电流密度选择，而配电装置的汇流母线通常在正常运行方式下，传输容量不大，可按长期允许电流来选择。（1）按导体长期发热允许电流选择导体截面应满足：IyImax式中 Iy-导体的长期允许载流量（2）按经济电流密度选择求出经济截面Sj：Sj=Imax/J(mm2)式中 J-经济电流密度， A/mm2 ，可根据Tmax数值由相应曲线11查出二、母线的校验1.热稳定校验 热稳定校验应满足： 式中 C-母线的热稳定系数，根据工作温度q值可由相应表11查出，其中 QK-短路电流的热效应，KV2A ,其中tep为假想时间，tep可由 查出12， Smin-满

53、足热稳定的最小截面，mm22.动稳定校验动稳定应满足： 式中 -母线材料的允许应力 max-母线材料的所受的最大应力3.电晕电压校验110KV及以上的母线应进行电晕电压校验，应满足：式中 k-三相导线等边三角布置时为1，水平布置时为0.96 mr-导线表面粗糙系数，取0.98-空气相对密度，取0.955a-相间距离，由配电装置的安全净距来决定，对于220KV中性点直接接地系统，最小为200cm，故取200cmr-导体半径为1.42cmUg-工作电压，取220KV第三节 高压断路器的选择高压断路器是主系统的重要设备之一。它的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备和线路接入电路或退出运

54、行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，能起保护作用。一、种类和形式的选择 断路器一般有少油断路器，压缩空气断路器，SF6断路器、真空断路器等，选择断路器形式时，应依据各类断路器的特点及使用环境、条件决定。 对6220KV可选用少油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器，对于220KV及以上一般选用SF6断路器。二、额定电压和额定电流选择1.额定电压 选择时应满足断路器的额定电压大于等于电网的额定电压，即：UNUNS2.额定电流 选择时应满足断路器的额定电流大于等于电网的最大负荷电流,即：INImax三、开断电流和关合电流的选择1.开断电流 高压断路器的额定开断电流INbr,不应小于短路电流周期分量IK,即：INbrIK2.关合电流 断路器的额定关合电流不应小于短路电流最大冲击值ish,即：iNClish四、短路热稳定和动稳定校验1.热稳定校验It2tQK2.动稳定校验iesish五、断路器型号的组成1 2 34 5 /6 7 8 其代表意义为：1产品字母代号，用下列字母表示：S少油断路器 ；D多油断路器；K空气断路