某发电厂电气一次及变压器、母线保护设计

1、某发电厂电气一次及变压器、母线保护设计 毕业设计论文 题 目 xxxxxxxx发电厂电气一次 及变压器母线保护设计 专 业 电气工程及其自动化电力班 级 电力082 学 生 指导教师 2012年摘 要本次毕业设计为xx第二发电厂电气一次及变压器母线保护设计内容包括电气主接线方案的拟定比较和选择短路电流的计算主要电气设备和导体的选择及校验配电装置的设计变压器母线保护设计其中电气主接线设计是电力工程设计的重要环节它表明发电厂内的发电机变压器各电压等级的线路各种电气设备之间的连接形式它甚至影响发电厂变电站乃至相关的电力系统的安全经济稳定灵活的运行在本次设计中首先对xx第二发电厂的原始资料进行分析了解

2、发电厂概况从而拟定初步的主接线方案 经过技术经济综合比较选择出一个最优方案作为本次设计的最终方案并用该方案进行短路电流计算根据短路电流计算结果选择电气一次设备并对其进行校验然后进行配电装置设计最后对变压器和母线进行保护设计并画出各保护的原理接线图和展开图关键词发电厂电气一次设计短路电流电力系统继电保护电气设备The primary electrical designthe transformer and the bus bar protection design of Baoji second power plantABSTRACTThis design is for the primary

3、electrical parts the transformer and the bus bar protection design of Baoji second power plant including the design comparison and selection of the main electrical connection the calculation of the short-circuit current the selection and Calibration of the main electrical equipments and the conducto

4、r the design of the distribution apparatus and the design of the transformer and the bus bar protection Among them the design of the main electrical connection is the core It suggests the situation of the connection among generator transformer lines of various voltage levelsvarious electrical equipm

5、ents It also affects the safe economical stable and flexible operation of power plant transformer substationIn this design firstly the scheme of the main electrical connection is studied out after the analysis of the original data and the acquaintance of power station Second passing through the tech

6、nological and economic analysis the best method is selected At the same time the short-circuit current is calculated by using it and primary electric equipment is selected and validated according to the former result Then the anti-thunder and grounding device is designed Last the transformer and the

7、 bus bar protection are designed and the schematic and wiring diagrams is designedKey words Power plant Short- circuit electric power system relay protection electrical equipment目录第一部分 设计说明书1第一章 绪 论1第二章 电气主接线设计221设计原始资料及分析222电气主接线设计的设计原则和基本要求323电气主接线方案的初步拟定424主接线方案选择7第三章 短路电流计算1031短路电流计算的目的和步骤1032电力

8、变压器和发电机的选择1033电力系统元件参数的计算1434短路电流计算结果17第四章 导体和主要电气设备选择1941电气设备选择的一般要求1942高压断路器的选择2143高压隔离开关的选com的选择2546断路器选型校验2947隔离开关选型校验3248母线的选型校验3549互感器的选择校验39410避雷器的选择43第五章 配电装置的设计47第六章 变压器及母线保护的设计4961对继电保护动作的基本要求4962电力变压器的继电保com定计算52第二部分 设计计算书64第七章短路电流计算6471三相短路电流的计算6472不对称短路电流的计算76第八章总结85参考文献86第一部分 设计说明书第一章

9、绪 论电力系统与社会经济和社会发展有着十分密切的关系它不仅是关系 bcomview1104784htm国家经济安全的战略大问题而且与人们的日常生活社会稳定密切相关随着 bcomview4128htm中国经济的发展对电的需求量不断扩大电力销售市场的扩大又刺激了整个电力生产的发展十一五期间我国电力工业持续快速发展电力规模实现历史性跨越电力结构不断优化电力技术取得重大突破电力节能降耗成效显著特别是电力供应能力得到显著提高面对新世纪以来重工业的发展加速了电力需求的迅猛增长扭转了历史上最为严重的全国大范围缺电局面实现了全国范围的电力供需总体平衡为经济社会的快速发展和人民生活水平的迅速提高作出巨大的贡献在

10、十二五新的发展阶段电力需求仍将保持平稳较快增长根据中电联发布的电力工业十二五研究报告预计2015年全社会用电量将达到602661万亿千瓦时十二五期间年均增长7595推荐为64万亿千瓦时年均增长88最大负荷达到9661064亿千瓦十二五期间年均增长79100推荐为1026亿千瓦年均增长92由此可见我国电力工业已得到迅猛发展这就对发电厂的设计提出了更高的要求需要我们认真研究对待毕业设计是我们在校期间最后一个重要的综合性实践环节使我们全面应用所学专业知识和基本技能对实际工程进行设计研究的综合性训练可以培养我们运用所学知识分析解决实际问题的能力和独立创新的意识以及理论联系实际和严谨务实的工作作风本课题

11、主要研究的是关于火电厂电气一次及变压器母线保护设计着重在于锻炼我们对发电厂电气设计和继电保护课程的熟悉和运用能力从而熟悉电力系统电气一次设计的设计步骤并根据相关的技术规范对电气一次设备进行选型和校验为以后工作打下坚实基础第二章 电气主接线设计设计原始资料及分析原始资料1发电厂情况类型火电厂发电厂容量为台数4×200MW发电机电压1575Kvcosa 085发电厂年利用小时数 6500小时电厂所在地最高温度42度平均温度25度气象条件一般所在海拔低于1000米2电力负荷情况发电机电压负荷最大50MW最小25MW110kv最大300MW最小200MW 08T 7000小时其余送入220系

12、统系统容量为10000MVA归算到220kv母线侧阻抗为001Sj 100MVA自用电率为4 供电线数目 a发电机电压等级架空线两回每回输送容量30MW 08 b110kv架空线6回每回输送功率50MW 08 c220kv架空线4回与系统连接3设计任务发电厂电气主接线的设计短路电流计算主要电气设备选择电气设备校验配电装置的设计变压器保护设计母线保护设计原始资料分析需要设计的火电厂为大中型火电厂其装机容量为4200 800MW在电力系统中有较为重要的地位且年利用小时数为6500h110kv电压负荷年利用小时数7000h远大于电力系统发电机组的平均最大利用小时数如2006年我国电力系统发电机组年最

13、大负荷利用小时数为5221h故该发电厂的电气主接线设计要求有很高的可靠性从负荷特点与电压等级可知发电机电压负荷1575KV电压等级容量最大50MW最小25MW占机组容量很小共有2回用一台机组足以承担所需电量采用直馈线为宜110KV与系统有6回馈线且要求可靠性高为保证检修出线断路器不致对该回路停电拟采取带旁路母线接线形式为宜220KV电压级出线回路数为4回与系统相连最大送出电能为占总发电量的679故220kv电压等级的主接线设计要求具有很高的可靠性电气主接线设计的设计原则和基本要求电气主接线的设计原则发电厂的电气主接线是保证电网安全可靠经济运行的关键是电气设备布置和选择自动化水平及二次回路设计的

14、原则和基础电气主接线的设计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范和标准为准则结合工程实际情况根据发电厂在电力系统的地位和作用确定对主接线的可靠性灵活性经济性的要求主接线的设计除考虑电网安全稳定运行的要求外还应满足电网出现故障时应急处理的要求各种配电装置接线的选择要考虑配电装置所在发电厂的性质电压等级进出线回路数采用的设备情况供电负荷的重要性和本地区的运行习惯等因素近期接线和远期接线相结合方便接线的过度电气主接线的设计步骤原始资料分析根据下达的设计任务书的要求在分析原始资料的基础上各电压等级拟定可采用的数个主接线方案对拟定的各方案进行技术经济比较选出最好的方案绘制电气主接线图图

15、中采用新的国标图形符号和文字代号并将所有设备的型号主要参数母线及电缆截面等标注在图上对主接线设计的基本要求电气主接线设计的基本要求概况的说应包括可靠性灵活性和经济性三方面可靠性主接线可靠性的基本要求通常包括以下几个方面断路器检修时不宜影响对系统供电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出线回路数和停电时间并能保证对全部类及全部或大部分类用户供电尽量避免发电厂或变电站全部停电的可能性大型机组突然停运时不应危及电力系统稳定运行灵活性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经济性应从以下几个方面考虑节省一次投资占地面积少电能损耗小电气主接线方案的初步拟

16、定220KV电压等级的方案选择由于220KV 电压等级的电压馈线数目是4回且最大送出电能为800252008004 543占总发电量的679输送发电机发出的主要电能故220KV电压等级的主接线设计要求具有很高的可靠性所以220 KV电压等级的接线形式可以选择双母线接线或者双母线分段接线形式双母线接线有两组母线可以互为备用两组母线之间通过母联断路器联接其优点是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调度灵活各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上能灵活的适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化

17、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也不会造成原有回路停电所以220 KV电压等级的接线形式选择为双母线接线双母线分段接线比双母线接线可靠性更高当一段工作母线发生故障后在继电保护作用下分段断路器先自动跳开而后将故障母线所连的电源回路的断路器跳开该段母线所连的出线回路停电随后将故障段母线所连的电源回路和出现回路切换到备用母线即可恢复供电这样只是部分短时停电而不必全部短期停电110KV电压等级的方案选择由于110KV电压等级的电压馈线数目是6回且年最大利用小时是7000h而断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需

18、要检修为保证检修出线断路器不致对该回路停电拟采取带旁路母线接线形式为宜所以在本方案中选择的接线形式是双母线带旁路母线的接线优点是供电可靠性高运行灵活适用于向重要用户供电由于目前采用的断路器为六氟化硫断路器它的开断能力强允许连续开断次数较多适用于频繁操作机电磨损小所以检修周期长所以110KV电压等级也可以采用双母线接线1575KV电压等级的方案选择由于1575KV电压等级的电压馈线数目只有2回且负荷容量最大50MW最小25MW占机组容量很小用一台机组足以承担所需电量采用直馈线为宜所以在本方案中选择的接线形式是单母线接线这种接线简单清晰使用设备少经济性好运行经验表明误操作是造成系统故障的重要原因之

19、一主接线简单操作人员发生误操作的可能性小故淘汰掉一些较差的方案后可以得到下面四种主接线方案各方案的主接线图如下图2-1图2-2图2-3所示方案一图2-1 电气主接线方案一方案二图2-2 电气主接线方案二方案三图2-3 电气主接线方案三主接线方案选择本次主接线设计中采用了双母线接线双母线分段接线双母线带旁路母线的接线单母线接线这几种接线形式它们都各有优缺点双母线接线优点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调度灵活各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上能灵活的适应电力系统中各种运行方式调度

20、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施工中也不会造成原有回路停电缺点增加电气设备的投资当母线故障或检修时隔离开关作为倒闸操作器容易误操作为了避免误操作需在隔离开关和断路器之间装设闭锁装置当馈线断路器或线路侧隔离开关故障时停止对用户供电双目线分段接线优点双母线分段接线比双母线接线可靠性更高当一段工作母线发生故障后在继电保护作用下分段断路器先自动跳开而后将故障母线所连的电源回路的断路器跳开该段母线所连的出线回路停电随后将故障段母线所连的电源回路和出现回路切换到备用母线即可恢复供电这样只是部分短时停电而不必全部短期

21、停电调度灵活扩建方便缺点增加电气设备的投资双母线分段接线与双母线接线相比增加了两台断路器投资有所增加当母线故障或检修时隔离开关作为倒闸操作器容易误操作为了避免误操作需在隔离开关和断路器之间装设闭锁装置当馈线断路器或线路侧隔离开关故障时停止对用户供电双母线带旁路母线接线优点供电可靠性高检修出线断路器不致对该回路停电适用于向重要用户供电运行灵活便于扩建缺点增加电气设备的投资当母线故障或检修时隔离开关作为倒闸操作器容易误操作为了避免误操作需在隔离开关和断路器之间装设闭锁装置当馈线断路器或线路侧隔离开关故障时停止对用户供电单母线接线优点接线简单清晰运行经验表明误操作是造成系统故障的重要原因之一主接线简

22、单操作人员发生误操作的可能性小使用设备少经济性好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运行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故障时有较大的短路电流主接线方案比较综上所述可得到如下表2-1所示结果表2-1设备个数接线形式方案一21台断路器5台主变双母双母加旁母单母线方案二22台断路器5台主变双母分段双母单母线方案三21台断路器4台主变双母双母单母线由此可见方案三的经济性最好但是方案一的可靠性和灵活性最好但是由于目前采用的断路器为六氟化硫断路器它的开断能力强允许连续开断次数较多适用于频繁操作机电磨损小所以检修周期长从这

23、一点说来方案三和方案一的可靠性相当又由于所设计发电厂为火电厂在电力系统中一般承担基荷停开机较少所以方案三的灵活性也能满足需求所以选择方案三作为最终方案第三章 短路电流计算短路电流计算的目的和步骤短路电流计算的目的短路是电力系统中常见的十分严重的故障短路将使系统电压降低短路回路电流增大可能破坏电力系统的稳定运行和损坏电气设备所以电气设计和运行中都要短路电流进行计算短路电流计算主要有以下目的电气主接线的比较与选择选择电气设备或对这些设备提出技术要求为继电保护的设计以及调试提供依据评价并确定网络方案研究限制短路电流的措施系统运行和故障情况的分析短路电流计算的步骤绘制相应的电力系统接线图选择计算短路点

24、绘制等值网络图并将各元件电抗统一编号化简等值网络将等值网络化简为以短路点为中心的辐射型等值网络并求出各电源与短路点之间的电抗即转移电抗求计算电抗由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量的标幺值计算无限大容量的电源供给的短路电流周期分量的标幺值计算短路电流周期分量有名值和短路容量计算短路电流冲击值绘制短路电流计算结果表电力变压器和发电机的选择在发电厂或变电站中用来向电力系统或用户输送功率的变压器称为主变压器两种电压等级之间交换功率的变压器称为联络变压器只供本厂站用电的变压器称为厂站用或自用变压器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它的选择除依据基础资料外主要取决于输送功率的大小

25、与系统联系的紧密程度运行方式及负荷的增长速度等因素至少考虑510年负荷发展的需要如果变压器容量选的过大台数过多则会增加投资增大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的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运行的可靠性等因此应合理选择变压器变压器容量和台数的选择单元接线的主变压器单元接线时变压器容量应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后留有10的裕度来选择 MVA 3-1式中发电机容量单位MW 发电机额定功率因数 厂用电率所以可得T1T2T4的容量为 11×20014085 248 MVA具有

26、发电机电压母线的主变压器当发电机电压母线上的负荷最小时应能将发电厂的最大剩余功率送入系统计算中不考虑稀有的最小负荷情况即 MVA 3-2式中为发电机电压母线上的发电机容量之和单位MW 为发电机电压母线上的最小负荷单位MW 为负荷功率因数n为发电机电压母线上的主变压器台数所以可得T3的容量为 2001-40852508 195 MVA当发电机电压母线上的负荷最大且其中容量最大的一台机组退出运行时主变压器应能从系统到送功率以保证发电机电压母线上最大负荷的需要即 MVA 3-3式中发电机电压母线上除最大一台机组外其他发电机容量之和单位MW 发电机电压母线上的最大负荷单位MW所以可得T3的容量为 50

27、08 63 MVA取较大的值则T3的容量应按照132MVA选取所以按照设计要求本次设计应按248MVA选择三台双绕组变压器和按195MVA选择一台三绕组变压器主变压器型式和结构的选择相数采用三相式变压器在330KV及以下的发电厂和变电所中一般选用三相式变压器因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资小占地少运行损耗也小同时配电装置结构简单运行维护较方便绕组接线组别变压器三相绕组的连接方式必须使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Y和三角形两种因此主变压器三相绕组之间的连接方式要根据具体工程来确定结构型式三绕组变压器或者自耦变压器在结构上有升

28、压型和降压型两种基本型式发电厂的三绕组变压器一般为低压侧向高中压侧供电应选用升压型调压方式变压器的电压调整使用分接开关切换变压器的分接头从而改变其变比来实现的无励磁调压变压器的分接头较少调压范围一般只有10且分接头必须在停电的情况下才能调节有载调压变压器的分接头较多调压范围可达30且分接头可在带负荷的条件下调节但其结构复杂价格昂贵在下述情况下采用较为合理出力变化大或发电机经常低功率因数运行的发电厂主变压器具有可逆工作特点的联络变压器电网电压有较大变化的220KV及以上的降压变压器电力潮流变化大和电压偏移大的110KV变电所的主变压器综上所述本次设计采用无励磁调压的变压器冷却方式电力变压器的冷却

29、方式随其型式和容量的不同而异主变压器一般采用的冷却方式有自然风冷强迫油循环风冷强迫油循环水冷强迫导向油循环冷却选取的主变压器型号参数如下表表3-1 双绕组变压器T1T2型号参数 型号容 量MVA高 压KV低 压KV连接组别阻抗电压SFP7-2500001102501com-2 变压器T4型号参数型号容 量MVA高 压KV低 压KV连接组别阻抗电压SFP7-2500002202502424×25com-3 三绕组自耦变压器T3型号参数型号容 量MVA高 压KV低 压KV连接组别阻抗电压SFPS7-2400002202402424×251575YNyn0d11高中高低中低251

30、49发电机的选择本次设计任务书中对发电机的要求为容量4×200MW发电机电压1575Kvcosa 085查阅电气工程专业毕业设计指南得到发电机参数如下表3-4型号额定容量MW额定电压KV功率因数次暂态电抗负序电抗QFS-200-22com1460178表3-4 发电机型号参数厂用高压变压器的选择对厂用电高压工作变压器的容量应按厂用电负荷的110选择本次设计给出的的电厂厂用电率为4即每台机组的厂用电为200085×4 94MVA故厂用高压变压器的容量应按94×110 1035MVA选择对于厂用高压备用变压器应按4×200085×4×11

31、0 411MVA选择厂用高压本次设计中选用6KV参数如下表3-5 厂用高压变压器型号参数型号容 量MVA高 压KV低 压KV连接组别阻抗电压SF7-12000com×25com-6厂用高压备用变压器型号参数 型号容 量MVA高 压KV低 压KV连接组别阻抗电压SFP7-50000220502422×2563YNd1112电力系统元件参数的计算各元件正序参数计算短路电流计算的正序阻抗图如下图3-2所示图3-2 短路电流计算等值正序阻抗图为了计算方便通常取基准容量Sj 100MVA基准电压 一般取各等级的平均电压Uj Uav 105Un 基准电流 所以可得基准电压基准电流计算结

32、果如下表3-7所示表3-7KV1575115230 KA com25计算得各元件正序电抗标幺值如下发电机的电抗计算公式为 3-4 即 0146×100235 006213双绕组变压器的电抗计算公式为 3-5即 0105×100250 0042 0131×100250 00524三绕组自耦变压器高压端 3-6 12×2514924000625中压端 3-7 12×25914240004167低压端 3-8 12×14925240-000417对于低压端出现等值电抗为负值的现象并不真正表示该绕组有容性漏抗但由于这一负值电抗的绝对值往往很小

33、在近似计算中常取其为所以的值取为零即 0 004167 00625 001各元件负序参数计算短路电流计算的负序阻抗图如下图3-3所示图3-3 短路电流计算等值负序阻抗图计算得各元件负序电抗标幺值如下发电机的电抗计算公式为 3-9 即 0178×100235 007574双绕组变压器的负序电抗为 0042 00524三绕组自耦变压器 -000417 004167 00625系统 001各元件零序参数计算短路电流计算的零序阻抗图如下图3-4所示图3-4 短路电流计算等值零序阻抗图计算得各元件零序电抗标幺值如下双绕组变压器 0042 00524三绕组自耦变压器 -000417 004167

34、 00625厂高压备用变压器的零序电抗为 024系统零序电抗为给定值0046短路电流计算结果短路电流计算结果如下表3-8 a 表3-8 b 和表3-9所示 表3-8 a 三相对称短路电流计算结果表3-8 b 三相对称短路电流计算结果表3-9 不对称短路电流计算结果第四章 导体和主要电气设备选择电气设备选择的一般要求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应按当地环境条件校核应力求技术先进和经济合理与整个工程的建设标准应相一致选用的新产品均应有可靠地试验数据并经正式鉴定合格按正常工作条件选择电气设备电压条件在选择电气设备时一般可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压的

35、条件选择即电流条件电气设备的额定电流是指在额定环境温度下电气设备的长期允许电流应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流即环境条件对设备选择的影响温度和湿度一般高压电气设备可在温度为20相对湿度为90的环境下长期正常运行当环境的相对湿度超过标准时应选用型号后带有TH字样的湿热带型产品污染情况安装在污染严重有腐蚀性物质、烟气、粉尘等恶劣环境中的电气设备应选用防污型产品或设备布置在室内海拔高度一般电气设备的使用条件为不超过1000m当用在高原地区时由于气压较低设备的外绝缘水平将相应降低因此设备应选用高原型产品或用外绝缘提高一级的产品现行电压等级为110kV及以下的设备其外绝缘都有一定的裕

36、度实际上均可使用在海拔不超过2000m的地区安装地点配电装置为室内布置时设备应选户内式配电装置为室外布置时设备应选户外式此外还应考虑地形地质条件以及地震影响等按短路状态校验设备热稳定校验校验电气设备的热稳定性就是校验设备的载流部分在短路电流的作用下其金属导电部分的温度不应超过最高允许值如果满足这一条件则选出的电气设备符合热稳定的要求作热稳定校验时已通过电气设备的三项短路电流为依据工程计算中常用下式校验所选的电气设备是否满足热稳定的要求即It2tQk式中Qk短路电流热效应 It制造厂规定的在ts内电器的热稳定电流KA 校验短路热稳定的短路计算时间应为继电保护动作时间top和断路器全开断时间toc

37、之和即式中 保护动作时间主要有主保护动作时间和后备保护动作时间本次设计中当为主保护动作时间时取005s当为后备保护时间时取25s 断路器全开断时间包括固有分闸时间和燃弧时间本次设计中取toc 01s继电保护动作时间按照我国电气设计有关规定验算电气设备时采用后备保护动作时间验算裸导体时宜采用主保护动作时间如主保护有死区时则采用能对该死区起作用的后备保护动作时间并采用相应处的短路电流值验算电缆时对电动机等直馈线应采取主保护动作时间其余宜按后备保护的动作时间动稳定校验当电气设备中有短路电流通过时将产生很大的电动力可能对电气设备产生严重的破坏作用因此各制造厂所生产的电器都用最大允许的电流的幅值i或最大

38、有效值I 表示其电动力稳定的程度它表明电器通过上述电流时不至因电动力的作用而损害满足动态稳定的条件为ish i式中ish及Ish三相短路时的冲击电流及最大有效值电流按环境条件校核选择电气设备和载流导体时应按当地环境条件校验高压断路器的选择断路器的选择需要根据环境条件使用技术条件及各种断路器的不同特点进行选择由于真空断路器SF6断路器在技术性能和运行维护方面有明显优势目前在系统中应用十分广泛10kV及以下一般选用真空断路器35kV及以上多选用SF6断路器同时需根据安装地点选择屋外或屋内式按照断路器的技术条件选择简述如下断路器的额定电压不小于装设电路所在电网的额定电压断路器经校正后的额定电流不小于

39、通过断路器的最大持续工作电流校验断路器的断流能力一般可按断路器的额定开断电流大于或等于短路电流周期分量有效值进行选择即应满足条件动稳定校验应满足的条件是短路冲击电流 Ish应不大于断路器的极限通过电流ies即热稳定校验应满足的条件是短路热效应应不大于断路器在t时间内的允许热效应即根据对断路器操作控制的要求选择与短路器配用的操动机构断路器选择结果如下表4-1所示表4-1型号安装位置额定电压额定电流额定开断电流极限通过电流热稳定电流固有分闸时间合闸时间LW1-220220KV出线回路220kV2000A40 kA100kA40KA 3S comW1-220220KV母联220kV2000A40 k

40、A100kA40KA 3S comW1-220T4变220KV侧 220kV2000A40 kA100kA40KA 3S comW2-220T3变220KV侧 220kV2500A40 kA100kA40KA 3S comW6B-110T1T2变110kV侧110kV3150A40 kA100kA40KA 3S comW-110110kV出线回路110kV2500A315 kA125kA50KA 3S comW-110110kV母联110kV2500A315 kA125kA50KA 3S comW6B-110T3变110KV侧110kV3150A40 kA100kA40KA 3S com-co

41、m出线回路1575kV6000A105 kA300kA120KA 5S com-com侧1575kV12000A87 kA300kA120KA 5S com压隔离开关的选择隔离开关的型式应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素进行综合的技术经济比较后确定其选择的具体项目方法与断路器的基本相同不再重复根据对隔离开关操作控制的要求还应选择其配用的操动机构屋内式8000A以下隔离开关一般采用手动操作机构220KV及以上高位布置的隔离开关宜采用电动机构和液压机构隔离开关选择结果如下表4-2所示表4-2型号安装位置额定电压额定电流动稳定电流热稳定电流GW4-220 D T4变220kV侧220kV100

42、0A80kA315KA 3S GW4-220 D 220kV出线回路220kV1000A80kA315KA 3S GW4-220 220kV母联220kV2000A80kA315KA 3S GW4-220 D T3变220kV侧220kV1000A80kA315KA 3S GW5-110 D T1T2变110kV侧110kV1600A100kA315KA 4S GW5-110 D 110kV出线回路110kV1600A100kA315KA 4S GW5-110 D 110kV母联110kV2000A100kA315KA 4S GW5-110×60056078LB9-220220KV出

43、线回路5P25054×30054278LCW-220T3变220KV侧5P252×60056078LBJ-110TIT2变110侧5P253000575150LB-110110KV出线回路5P25052×300570183LBJ-110T3变110KV侧5P253000575150LAJ-com侧5P251200055090LAJ-com出线回路5P2505250055090LAJ-1575发电机出口侧5P251200055090避雷器的配置当发电厂采取了可靠的直击雷保护措施后遭雷直击的概率很小所以沿线侵入的雷电波是发电厂遭受雷害事故的主要原因其主要防护措施是在发

44、电厂内装设阀型避雷器或氧化锌避雷器以限制入侵雷电波的幅值配电装置的每组母线上应装设避雷器但进出线都装设避雷器时除外220kV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时应在变压器附近增设一组避雷器三绕组变压器的低压侧的一相上应设置一台避雷器下列变压器中性点应装设避雷器直接接地系统中变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时不接地和经消弧线圈接地系统中多雷区产单进线变压器中性点上单元连接的发电机出线应装一组避雷器在不接地的直配线发电机中性点上应装设一台避雷器连接在变压器低压侧的调相机出线处应装设一组避雷器110KV220KV线路侧一般不装设避雷器全封闭电器的架空线路侧必须装设避雷器避雷器的选择1按额定

45、电压选择要求避雷器的额定电压与系统额定电压一致2校验避雷器的最大允许电压灭弧电压对35KV及以下的避雷器其灭弧电压规定为系统最大工作线电压的100110对110KV及以上中性点接地系统的避雷器其灭弧电压规定为系统最大工作线电压的803校核工频放电电压对工频放电电压要规定其上下限工频放电电压太高则意味着冲击放电电压也高将使其保护特性变坏工频放电电压太低则意味着灭弧电压太低将会造成不能可靠地切断工频续流4校验避雷器的冲击放电电压及残压所选避雷器型号及参数如下表4-8所示表4-8型号安装位置额定电压KV持续运行参考电压KV有效值陡波冲击电流下残压KV峰值雷电冲击电流下残压幅值KVY10W5-2005

46、20220KV侧220146582520Y5W5-100250110KV侧1XXXXXXXXXX型号安装位置额定电压KV灭弧电压KV有效值工频放电电压KV有效值5KA冲击电流下残压幅值KVFZ-com5425267断路器选型校验220KV侧断路器的选择额定电压的选择额定电流的选择 I-最大持续工作电流所选断路器型号如下表4-9所示表4-9型号额定电压额定电流额定开断电流极限通过电流热稳定电流固有分闸时间合闸时间LW1-220220kV2000A40 kA100kA40KA 3S com断电流的校验 短路开断时间为 005005 01s开断时间较长采用I校验即校验合格热稳定校验应满足的条件是短路

47、热效应QK不大于断路器在t时间内的允许热效应即 It2tQk 即断路器在t时间内的允许热效应为It2t 402×3 4800 KA2·S 短路热稳定计算时间为 2501 26s 1s故此情况下非周期分量的影响可略去不计 此处为短路电流的最大值Qk ×26 1995 KA2·S4800KA2·S校验合格动稳定校验ies 100KAish 726kA 校验合格110KV侧断路器的选择额定电压的选择额定电流的选择 所选断路器型号如下表4-10所示表4-10型号额定电压额定电流额定开断电流极限通过电流热稳定电流固有分闸时间合闸时间LW6B-110110

48、kV3150A40 kA100kA40KA 3S com断电流的校验 短路开断时间为 0050056 0106s 01s开断时间较长采用校验即 校验合格热稳定校验应满足的条件是短路热效应QK不大于断路器在t时间内的允许热效应即 It2tQk 短路热稳定计算时间为 2501 26s 1s故此情况下非周期分量的影响可略去不计It2t 402×3 4800 KA2·S Qk ×26 410 KA2·S4800KA2·S 校验合格动稳定校验ies 100KAish 3784kA 校验合格1575KV侧断路器的选择出线回路额定电压的选择额定电流的选择 所

49、选断路器型号如下表4-10所示表4-10型号额定电压额定电流额定开断电流极限通过电流热稳定电流固有分闸时间合闸时间S-com6000A105 kA300kA120KA 5S com断电流的校验 短路开断时间为 005015 02s 01s开断时间较长采用校验即 校验合格热稳定校验应满足的条件是短路热效应QK不大于断路器在t时间内的允许热效应即 It2tQk 短路热稳定计算时间为 2501 26s 1s故此情况下非周期分量的影响可略去不计It2t 1202×5 72000 KA2·S Qk ×26 10928 KA2·S72000KA2·S校验合

50、格动稳定校验ies 300KAish 1752kA 校验合格三绕组变压器回路额定电压的选择额定电流的选择 所选断路器型号如下表4-11所示表4-11型号额定电压额定电流额定开断电流极限通过电流热稳定电流固有分闸时间合闸时间S-com12000A87 kA300kA120KA 5S com断电流的校验 短路开断时间为 005015 02s 01s开断时间较长采用校验即 校验合格热稳定校验应满足的条件是短路热效应QK不大于断路器在t时间内的允许热效应即 It2tQk 短路热稳定计算时间为 2501 26s 1s故此情况下非周期分量的影响可略去不计It2t 1202×5 72000 KA2

51、·S Qk ×26 5008 KA2·S72000KA2·S 校验合格动稳定校验ies 300KAish 119kA 校验合格隔离开关选型校验220KV侧隔离开关的选择额定电压的选择额定电流的选择 所选隔离开关型号如下表4-12所示表4-12型号额定电压额定电流动稳定电流热稳定电流GW4-220 D 220kV1000A80kA315KA 3S 热稳定校验应满足的条件是短路热效应QK不大于隔离开关在t时间内的允许热效应即 It2tQk It为隔离开关t时间内的允许热稳定电流 A 即隔离开关在t时间内的允许热效应为It2t 3152×3 2976

52、8 KA2·S 短路热稳定计算时间为 2501 26s 1s故此情况下非周期分量的影响可略去不计 此处为短路电流的最大值Qk ×26 1995 KA2·S29768KA2·S校验合格动稳定校验ies 80KAish 726kA 校验合格110KV母线侧隔离开关的选择额定电压的选择额定电流的选择 所选隔离开关型号如下表4-13所示表4-13型号额定电压额定电流动稳定电流热稳定电流GW5-110 D 110kV1600A100kA315KA 4S 热稳定校验应满足的条件是短路热效应QK不大于隔离开关在t时间内的允许热效应即 It2tQk It2t 3152&

53、#215;4 3969 KA2·S 短路热稳定计算时间为 2501 26s 1s故此情况下非周期分量的影响可略去不计 Qk ×26 410KA2·S3969KA2·S 校验合格动稳定校验ies 100KAish 3784kA 校验合格1575KV母线侧隔离开关的选择出线回路额定电压的选择额定电流的选择 所选隔离开关型号如下表4-14所示表4-14型号额定电压额定电流动稳定电流热稳定电流GN23-com2500A250kA100KA 3S 热稳定校验应满足的条件是短路热效应QK不大于隔离开关在t时间内的允许热效应即 It2tQk It2t 1002

54、5;4 40000 KA2·S 短路热稳定计算时间为 2501 26s 1s故此情况下非周期分量的影响可略去不计 Qk ×26 10928 KA2·S40000KA2·S校验合格动稳定校验ies 250KAish 1752kA 校验合格三绕组变压器回路额定电压的选择额定电流的选择 所选隔离开关型号如下表4-15所示表4-15型号额定电压额定电流动稳定电流热稳定电流GN21-com10000A400kA149KA 2S 热稳定校验应满足的条件是短路热效应QK不大于隔离开关在t时间内的允许热效应即 It2tQk It2t 1492×2 44402

55、KA2·S 短路热稳定计算时间为 2501 26s 1s故此情况下非周期分量的影响可略去不计 Qk ×26 5008KA2·S44402KA2·S校验合格动稳定校验ies 400KAish 119kA 校验合格母线的选型校验220KV母线的选择母线上最大长期工作电流 1760A根据原始资料发电厂所在地最高温度42年平均温度20气象条件一般所在地海拔高度低于1000米查表得综合修正系数 K 081经修正后的长期允许电流为Ial KIN 081×1760 1426 A 发电厂年最大负荷利用小时数为T 6500小时年查载流导体的经济电流密度曲线得J

56、06A计算经济截面查电气设备的选择与计算选择槽形铝母线主要技术参数如表4-16所示表4-16截面尺寸mm双槽导体截面S 惯性矩 截面系数 集肤效应系数载流量 A 共振允许最大距离 cm hbcr7535461com0122280178热稳定校验实际温度42母线最高允许温度70 查发电厂电气部分205页表6-12得C 87即Smin S 1040满足热稳定要求 动稳定校验三相短路冲击电流 ish 7883KA母线相间应力计算 选择相间距a 3m 导体最大相间计算应力 跨距L 12m 抗弯矩为 33h 33××0075 00003 硬铝允许应力为 满足热稳定要求110KV母线的

57、选择母线上最大长期工作电流 2593A根据原始资料发电厂所在地最高温度42年平均温度20气象条件一般所在地海拔高度低于1000米查表得综合修正系数 K 081经修正后的长期允许电流为Ial KIN 081×××0075 00003 硬铝允许应力为 满足热稳定要求1575KV母线的选择母线上最大长期工作电流9056A根据原始资料发电厂所在地最高温度42年平均温度20气象条件一般所在地海拔高度低于1000米查表得综合修正系数 K 081经修正后的长期允许电流为Ial KIN 081×××0225 00082 硬铝允许应力为 满足热稳定要求

58、互感器的选择校验电流互感器的选择220KV侧最大持续工作电流 所选互感器参数如下表4-19表4-19型号准确级额定电流比A1s热稳定倍数动稳定倍数LCW-220052××1265 949kV所以取氧化锌避雷器的额定电压为100kV按持续运行电压选择 110kV系统相对地最高电压为1265 73kV查电气设备手册选Y5W5-100250型无间隙氧化锌避雷器持续运行电压为78kV满足持续运行电压要求标称放电电流的选择 110kV氧化锌避雷器标称放电电流选10kA雷电冲击残压的选择查手册得110kV变压器额定雷电冲击外绝缘耐受峰值电压为450kV内绝缘耐受峰值电压为480kV则避

59、雷器标称放电引起的雷电冲击残压为kVY5W5-100250型无间隙氧化锌避雷器雷电冲击下电流残压不大于260KV该值小于321KV故选择的氧化锌避雷器满足雷电冲击点留下残压的要求校核陡波冲击电流下的残压 查手册得变压器110kV侧内绝缘截断雷电冲击耐受电压为530kV则陡波冲击电流下的残压为kVY5W5-100250型无间隙氧化锌避雷器陡波冲击下电流残压不大于291KV该值小于378KV故选择的氧化锌避雷器满足陡波雷电冲击电流下残压的要求根据上述选择校验选择Y5W5-100250型无间隙氧化锌避雷器能满足变压器110kV侧过电压保护的要求1575kV侧避雷器的选择按额定电压选择避雷器打的额定电

60、压必须与安装避雷器的电力系统电压等级相同即额定电压为1575KV灭弧电压选择 FZ-1575型避雷器避雷器选择结果如下表4-26表4-26型号安装位置额定电压KV持续运行参考电压KV有效值陡波冲击电流下残压KV峰值雷电冲击电流下残压幅值KVY10W5-200520220KV侧220146582520Y5W5-100250110KV侧1XXXXXXXXXX型号安装位置额定电压KV灭弧电压KV有效值工频放电电压KV有效值5KA冲击电流下残压幅值KVFZ-com5425267第五章 配电装置的设计配电装置是发电厂和变电站的重要组成部分在电力系统中起着接受和分配电能的作用配电装置是根据电气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的总体装置其作用是在正常运行情况下接受和分配电能而在系统发生故障时迅速