火力发电厂的电气一次设计 14000

1、毕业设计（论文）题 目 某火力发电厂的电气一次设计 学生姓名 学 院 机械与电气工程学院 专 业 建筑电气与智能化 班 级 学 号 指导教师 摘 要自从第二次工业革命以来，电力能源就作为主要能源为全世界的经济发展做出了突出贡献。火力发电厂依然是主要的获取能源方式之一，其中电气一次设计对于实际发电效率具有深远的影响，所以在设计中选择合适的接线模式对于火力发电具有重要意义。在火力发电厂中，电气系统最主要的就是电气主接线。在满足安全性，可靠性和经济性的前提下，本文介绍了火力发电厂的设计思路，设计过程，包括主接线选择，变压器选择，断路器选择等，以当前火力发电厂电气一次设计工作开展的情况为基础，深入探究

2、火力发电厂中电气一次设计的技术要点，旨在提高电气一次设计的科学性与合理性，为提高发电效率提供保障。关键词：火力发电厂；电气一次设计；技术要点；主接线；短路电流ABSTRACTSince the Second Industrial Revolution, power energy has made outstanding contributions to the world's economic development as the main energy source. Thermal power plant is still one of the main ways to obtai

3、n energy. The primary electrical design has a far-reaching impact on the actual power generation efficiency. Therefore, it is important to select the appropriate wiring mode in the design for thermal power generation.In thermal power plants, the main electrical wiring is the most important part of t

4、he electrical system. According to the requirements of safety, reliability, advanced technology and economic rationality in accordance with the relevant national standards, this paper introduces the design idea and design process of thermal power plants, including the selection of main wiring, trans

5、former and circuit breaker. Based on the current situation of primary electrical design of thermal power plants, this paper deeply explores the primary electrical design technology in thermal power plants. The main points are to improve the scientificity and rationality of primary electrical design

6、and to provide guarantee for improving power generation efficiency.Key words: Thermal Power Plant; Primary Electrical Design; Technical Key Points; Main Wiring; Short Circuit Current;目 录绪 论1第一章 发电机与主变压器的选择21.1选择主变压器21.1.1 主变压器的选择21.1.2 主变压器台数的确定21.1.3 变压器相数的确定21.1.4 变压器绕组数的确定31.1.5 绕组的接线方式的确定31.1.6本

7、厂变压器的选择结果31.2选择发电机31.2.1概述31.2.2发电机选择结果4第二章 电气一次设计的主接线52.1概述52.1.1 主母线的接线方式52.1.2 电气主接线设备52.1.3 启动/备用电源的接线62.2方案拟定62.3 厂用电系统的设计72.3.1 概述72.3.2 厂用电源电压等级72.3.3 厂用电引接线方式72.3.4 厂用工作变压器的选择82.3.5厂用变压器容量的选择82.3.6 厂用备用变压器的选择8第三章 短路电流计算93.1概述93.1.1具体思路93.2 短路等值电抗电路及其参数计算93.2.1 电抗计算103.3 各短路点短路电流计算103.3.1短路点k

8、l的计算（220Kv母线侧）113.3.2短路点k2的计算(发电机端18KV)113.3.3 短路点k3的计算12第四章 电气设备的布置144.1概论144.2 电气设备选择的一般原则及短路校验144.2.1设备选择的一般原则144.2.2 按短路条件进行校验154.3电气设备的整定计算164.4断路器的选择164.5电压互感器的选择174.5.1 220KV母线侧电压互感器184.5.2发电机出口侧电压互感器的选择184.6电流互感器的选择194.6.1出线回路及双绕组变压器回路194.6.2.发电机侧电流互感器的选择20第五章 电缆的选择及敷设215.1电缆的选择215.1.1.导体的选型

9、215.1.2.绝缘材料的选型225.1.3.结论235.2电缆的敷设24结束语25致 谢26参考文献27绪 论近些年来我国的经济发展越来越快，技术进步也越来越明显。人们日常生活对电能的供给也有了更多的要求。所以为了能够有效地提高供电质量，不但要寻找新的电能来源，而且还要想办法提高现有的发电站的发电效率或者供电质量。我国目前的电能供给方式中，火电站是其中最重要的一种。若是能够想办法将其中的电气设计模式予以一定的优化。那么就能使得发电站的工作效率得到极大的提高，然后经济效益也会增加，整个社会都会受益。因此，这里通过研究目前火电方面的有关规范标准，还有现在已经投入使用的各个电站的发电情况，对如何优

10、化火电站的电气一次系统进行了探讨。4第1章 发电机与主变压器的选择1.1选择主变压器 1.1.1 主变压器的选择与600MW及以下机组连接的主变压器，若是不考虑运输条件可能造成的影响的话，则使用的变压器的类型应该选择三相变压器；如果连接到机组的变压器的功率为1000兆瓦的话，那么运输条件和制造条件都不能忽略，可以选择，变压器，为三相的或者单相的。如果选择了单相的，呢么在进一步选择其弯管的时候，设备的相位应根据电厂的位置和所连接的电力系统和设备的情况来确定。根据需要，本设计采用300MW发电机。机组连接时，主变压器按发电机额定容量扣除机组厂用负荷后，按10%裕度确定。计算以发电机最大连续输出容量

11、和机组厂用负荷的扣除为基础。电厂主接线采用2台容量为36000 kVA的三相双绕组变压器。两台主变压器和两台发电机组分别连接。S=( Pc Pt ) ×（1+10%）/cosST1 = ST2=（300-300×8%）×1.1/0.85=357.18MVA300MW的发电机选择最接近标准容量为360MVA的变压器即容量为360MVA的三相三绕组升压变压器，这里选择的型号为SFP7-360000/220，其相关的一些技术参数如下：1.1.2 主变压器台数的确定在确定发变电站的变压器的台数的时候所考虑的因素有很多，比如说电压等级，传输容量等等。通常情况下，大

12、中型发电厂和与系统有强连接的重要变电所在一个电压等级下不应少于两台主变压器；对于弱连接的中小型发电厂和低压侧电压为6-10kV的变电所，或只有一台主变压器可以安装在变电站和系统仅为备用；对于隔离的一次变电站或大型工业专用变电站，所安装主变压器的数量不能超过一台。这里考虑各种情况设置了三台主变压器。因为此电厂拥有两台装机功率300兆瓦的发电机，而且全部由发变组连接，故选用220kV电压等级连接两台主变压器。1.1.3 变压器相数的确定在选择变压器的型号的时候，应该考虑到各种参数的影响，比如说相数，绕组数，接线方式等等。其中，相数和绕组数以及绕组接线组别是最为重要的三个参数。如果所设计电力系统的额

13、定电压不超过三百三十千伏的话而且运输条件不受到任何限制的话，通常情况下我们会选择三相变压器作为主变压器。1.1.4 变压器绕组数的确定200MW及以上机组升压变压器一般不采用三台绕组变压器。由于发电机回路采用封闭母线，供电可靠，而大电流隔离开关发热问题比较突出也比较严重。除此之外，在第三绕组的中压一侧，因为制造上的某些缘故，通常不会在这里设置分接头，一般都是制造一个死接头。这种情况不利于在中和高中电压侧的电压调节以及负载分布。如此的话，使用三绕组比起双绕组反倒降低了灵活性。这里选择使用双绕组变压器。1.1.5 绕组的接线方式的确定在确定接线方式的时候，必须使其和系统电压保持一致，不一致的话则无

14、法并联运行。绕组的连接方式有两种，第一种是“Y”型，第二种是“D”型。如何选择连接方式应该根据具体工程情况来确定。在国内，对于超过一百千伏的电压等级的变压器。绕组使用的连接方式一般为yn型连接；若是电压只有三十五千伏则使用“Y”型接法，在中性点处，使用消弧线圈来接地，若是电压不足三十五千伏则使用“D”型接法。1.1.6本厂变压器的选择结果本厂主变压器选择参数如下：型号容量（KVA）台数相数绕组数接线方式SFP7-360000/2203600002三相双绕组YN，d11 1.2选择发电机1.2.1概述在火力发电的电气一次设计的发电机选择上，为了保证电气一次设计的合理性与科学性，应该重视发电机的选

15、择。就电气一次设计的发动机来说，重点要考虑发电机的实际容量，同时在选择的过程中应该保证其容量与汽轮机协调，以保证二者能够相互配合。另外，要关注发电机与汽轮机二者之间的相容性问题，根据发电机与汽轮机最大容量值使其相互适应，还要保证发电机的冷却系统内进水温度可以和汽轮机冷却水的温度相同，提升设备的运行质量。 在额定的功率因数与额定电压之下选择发动机，首先要确保其额定容量与汽轮机的额定出力能相互配合，其次要确保发电机与汽轮机之间的最大连续容量能够相互配合，最后需要确定所选择的发电机的冷却器的进水温度必须与汽轮机相应工况下的冷却水温相同。装机容量300兆瓦的发电机，应该满足以下要求:1、 汽轮发电机组

16、轴系的自然扭转振动频率应避免工频和双工频。2、 发电机各部件的结构强度应能承受额定负荷下的任何形式的突然短路故障，额定电压为105%。汽轮发电机组应能承受与它们相连的高压输电线路断路器的单相重合闸。3、 发电机应具备相位超前、调峰、短期失步运行和短期外励磁异步运行的能力，应符合DL/T1040的相关规定，即现行行业标准。4、 励磁系统的特性和参数应满足电力系统各种运行方式的要求，应选择成熟的厂家形式。1.2.2发电机选择结果我选择了型号 QFS3002，具体参数见下：型号 QFS3002 额定功率/MW 300 额定电压/kv 18额定电流/kA 11320功率因数/cos 0.85同步电抗/

17、xd% 236.35接线方式/ YY定子开路时转子时间常数/s8.38超瞬变电抗X"d% 17.1三江学院2019届本科生毕业设计（论文）第二章 电气一次设计的主接线2.1概述 发电厂电气一次设计中电气主接线部分是一个重点和难点，主要分为三大部分，其一是主母线的接线方式，其二是电气主接线设备的接线，其三是启动 / 备用电源的接线。下面我们分别针对这三大方面的接线方式进行分析。2.1.1 主母线的接线方式对于二百二十千伏的配电装置来说，可以选择的连接方式有来年各种，第一种是双母线双截面连接方式，第二种是双母线单截面连接方式。连接的时候遵循应该遵循的连接原则。对一个电力系统来说，若是存在

18、拒绝运行或失效的断路器，那么应该首先保证这个电力系统的可靠性和稳定性。保证了可靠性和稳定性的前提下。通过回路数和允许切除的机组数量等参数来作为依据来确定接线方式。通常可以根据容量来选择机组的数量，如果容量高于1万兆瓦，则选择机组的数量不能低于四台，在这种时候应当选择双母线双分段的接线方式，若是容量不足1万兆瓦但是超过5000兆瓦的话可以选择的机组数量为三台，这种情况下应当选择，双母线单分段接线的接线方式，如果是四台的话，则选择双母线双接线方式。火力发电厂电气主接线设计应符合下列规定：1. 应根据电力系统性质、系统规划、容量、环境条件和电厂的安全可靠、运行灵活、经济合理及操作维修方便等要求，合理

19、选择方案。2. 应根据电厂在系统中所处的地位、规划容量、工程特点及所采用的设备条件，做到远、近期结合，应以近期为主，并应适当留有扩建的条件。3. 当电厂初期建设机组2台及以下，出线回路数少时，宜简化电气主接线，并应采取便于扩建改造、减少停电损失的过渡措施。同时，在连接主母线接线时，还要将经济因素纳入考虑的范围中，尽可能使用最经济的方式获得更高的经济收入，促进火力发电厂的发展。2.1.2 电气主接线设备在火力发电厂的发电过程中，为了保证发电过程的稳定性，可以选择架空线路、母线引进的方式完成电气主接线的连接。同时，在连接电气主接线的过程中，为了能够避免恶劣天气，如雷雨天气等对电气设备的损害，需要将

20、避雷装置加装在设备的入口位置。在电气一次设计工作开展的过程中，为了保证电气设备位置的准确性，通常情况下设计人员都会使用抽屉式的安装方式，便于对电气设备位置的调整、状态检修等工作的开展，为后期维修与检查提供便利。2.1.3 启动/备用电源的接线备用电源启动的接线方式如表 1 所示。 序号配电装置的备用电源电压 接线方式 1 220kV 从配电装置的母线进行直接引接 2 330kV/500kV 从 330kV 电压或者 500kV 电压的配电装置中，通过降压来进行引接 表1 备用电源启动的接线方式 2.2方案拟定300MW发电机G-1、G-2采用双绕组变压器连接220kV母线，不但极大的优化了配电

21、设备的结构，还在很大程度上保证了其安全性。220kV电压电平出线为4，电源应充分考虑其可靠性，使用双母线连接。通过这种方式，可以避免断路器维护，而不影响后期出现故障时的维护和检修工作。将停机次数减少，停机时间降低，保证了可靠的供电。发电机不与110kV母线连接，220kV、110kV、6kV厂用电接线变压器与三相三绕组变压器连接，110kV母线与两条母线连接。如图所示：2.3 厂用电系统的设计2.3.1 概述辅助接线的设计原理基本与主接线的设计原则相同。首先，应保证可靠、连续的电源，保证电厂主发动机的安全运行；然后在布线的时候应该保证足够的灵活性，保证在正常运行或者出现事故或者进行维护的时候都

22、不会产生过大的影响。同时因为技术是不断进步的，新的设备是不断出现的，还应该考虑性能更加优越的新技术和新设备等等，使其成为可行和先进的。（1） 在设计的时候，一定要考虑到电厂在各种情况下对电源的要求。（2） 应使系统故障所能够带来的损失降到最低，最大程度上避免整个厂区内停电情况的发生。对某些大型机组来说，还应该配备有独立的辅助电源，从而能够进一步确保其安全性，保证在当前机组出现故障的时候，不影响到另一台机组的正常运行。（3）在施工的时候，不应该因为施工而导致断电，必须按照未来的比例协调布置，以便尽可能地过渡和改变接线和设备。（4）对某些装机容量比较大的机组来说，还应当提供一定的安全电源容量。（5

23、）在使用新技术或者新设备的时候，应当保证其安全性可靠性以及经济性。2.3.2 厂用电源电压等级在实践中，我们发现对火电厂来说，若是发电机容量不足60兆瓦，则其电压为十点五千伏的时候，可以将其中的三千伏作为工厂使用的高压，若是容量在一百到三百兆瓦之间的话，6kV应用作工厂使用的高压；如果技术和经济合理，则当容量超过300MW时，可使用3kV和10kV。电厂发电机容量在100MW和300MW之间，应选择6kV作为电厂的高电压等级。2.3.3 厂用电引接线方式这里使用的发电机组的装机容量均不低于125兆瓦，其中锅炉所占据的容量相对来说比较大，所以处于安全考虑，对每个锅炉的供电来说，应当选择的接线方式

24、为两段厂用母线，也就是说总共有四段，同时尽可能的保证负荷分布的均匀性。对于机组容量不低于100兆瓦同时不超过300兆瓦的发电机来说，选择母线的电压的时候应当选择六千伏。电源从发电机出口接出，高压变压器经分裂绕组厂向6KV厂供电。高压变压器的两低压侧分别与厂用母线的两部分相连。各高压、低压子母线应相互配合使用。为了满足用电连接中应当满足的一些基本要求，本文最终所采用的连接方式为单母线分段连接。2.3.4 厂用工作变压器的选择200MW及以上的机组的主厂房内的低压厂用变压器在选择类型的时候通常选择的是干式变压器。这里的主接线方式选择的是单母线单分段式，用电的时候可以考虑从出口端引接，所以在这里需要

25、用到两台变压器。因为其装机容量比较大，为了在一定程度上降低短路电流，提高其可靠程度，这里选择的变压器型号为低压分裂绕组式的。2.3.5厂用变压器容量的选择因为厂用电率为5%8%，通过计算可以得到S=357.18*0.08=28.57MVA，选择容量为40000KVA的变压器加大了设备的投资，不经济。所以选择容量为31500KVA的变压器作为厂用变压器，因为有载调压可以在一定成都上调节无功的平衡，更能保证供电的可靠性。2.3.6 厂用备用变压器的选择火力发电厂一般均设置备用电源。备用电源的接引应保证其独立性，避免与厂用工作电源由同一电源处接引。由于考虑到该厂的常用负荷的要求，用独立的柴油发电机提

26、供备用/启动电源，需要很多的小型发电机组，占地面积较大，而且设备投资较大，不经济。备用电源从系统中获取，就需备用变压器将系统电压220KV变为6.3KV，其变压器人采用三相双绕组变压器。备用变带动全厂的厂用负荷，及容量为S=2*31.5=63MVA，根据设备手册选出的型号如下，因为低压侧的电压等级要求，只有一个满足要求，具体参数如上所示。备用变压器：第三章 短路电流计算3.1概述短路电路的计算是设计工作的主要工程。根据计算结果，可以确定某线路是否需要采取相应的措施限制短路电流，避免了故障的进一步扩展。对于设备选型，配电设备、二次保护、接地装置的设计需要短路电流的计算。针对短路点的确定，根据配电

27、站高压母线主开关的电气动态稳定性检查、母线动、热稳定检查及继电保护整定计算，选择两个短路点进行短路电流的计算。3.1.1具体思路短路电流的计算是发电厂电气设计中最重要的环节之一。计算的主要目的如下：1、主电气配线的比较；2、导体和电器的选择；3、中性点接地方式的确定；4、分离导体间隔物间隔的确定；5、检查接地装置的电压是否符合要求；6、选择使用何种保护装置并且对其进行整定计算。在发生短路的时候会产生大的短路电流，这将产生大量的电力和热。其将导致载流导体的变形、绝缘体的损坏以及甚至新的短路故障，这将影响整个电气系统的操作。因此，在电气系统设计中，选择合理的电气主接线方案时，需要计算短路电流。3.

28、2 短路等值电抗电路及其参数计算下图为其主接线图以及相关的一些参量。这里选择的基准容量为一百兆瓦，系统容量可以看成是一个无穷大容量。3.2.1 电抗计算(1) 发电机电抗：=X"d*Sb/Sn=Sb/(Pn/cos)=0.171*100/(300/0.85)=0.084（2）主变压器电抗：X1=Uk%/100*(Sb/Sn)=14.3*100/(360*100)=0.040(3)线路电抗：=0.03（4）厂用变压器电抗：全穿越阻抗：6.76% 半穿越阻抗：13.71% X8=X10电抗值计算：X6-X8=13.71% X6-0.5 X8=6.76%X8=x8(Sb/Sn)=0.139

29、*100/40=0.348X6=-0.19 X8=13.9%3.3 各短路点短路电流计算在计算短路点的时候应该以通过电路图计算出来的电路最大的几个点作为短路点。第一步是在两条母线上分别选择一个短路点。考虑理想的无限电力系统拥有的诸多特征：内部阻抗的值为零，端电压的大小为c，这种系统能够提供的短路电流的周期分量幅值的大小是一个定值。尽管非周期分量会降低，但是通常不会考虑其对脉冲电流所能够带来的影响。所以，计算短路电流主要就是机损其周期分量，在无限电力系统的理想模型下，这个计算过程被简化了很多。3.3.1短路点kl的计算（220Kv母线侧）图一：X5=0.03，X3=X4=0.048, X1=X2

30、=0.040图二：X5=0.03，X12=0.020, X34=0.024图三：X5=0.03，X31=0.044对于无穷动系统Kim=1.8标幺值Ip*=1/X5=1/0.03=33.3有名值Isn=Sb/(Uau 3)=100/230*1.732=0.251KAIm =IP =IP* Isn=0.251*33.3=8.36Iim=I(1+2(Kim-1)2=8.36*(1+67*67)=12.62KAiim= I Kim 2 =8.36*1.88*1.414=21.30KA(2) 对于发电机：Kim=1.85标幺值：X31*Sw/Sb =0.044*2*300 /(100*0.85)=0.

31、31查发电机的运行曲线(电力系统p188)t=Os时，I=3.5 t=ls时1=2.32 t=2s时1=2.34有名值：t=Os时，I=6.202KA t=ls时I=4.111KA t=2s时1=4.146KAiim = I(1+2(Kim-1)2=9.704KA Iim=I Kim*2=16.224KA对于短路点K1t=Os时I=14.562KA t=ls时I=12.471KA3.3.2短路点k2的计算(发电机端18KV)等效电路图：图一：X5= 0.03, X1=X2=0.040, X3= X4 =0.048图二：X5= 0.03;X42=X4+X2=0.088Xac：X5 +X1+（X5

32、*X1/X42）=0.03+0.040+(0.03*0.0400/0.088)=0.084图三： Xbc=X1+X42+X1*X42/X5=0.040+0.088+0.088*0.040/0.03=0.245(1)对于无穷大系统：Kim=1.8标幺值：IP*=1/Xac=1/0.084=11.95有名值：Isn=Sb/（Uau*3）=100/(18*1.732)=3.21Im =IP =IP* Isn =11.905*3.21=38.22Iim=I（1+2（kim-1）2=38.22*1+(1.8-1)2=57.71KAiim=l Kim2=38.22*1.8*2=97.28KA(2)对于发电

33、机G1: Kim=1.9标幺值：X3*Sw/Sb=0.048*300/(100*0.85) = 0.169查发电机的运行曲线(电力系统p187)t=Os时，I=6.4 t=ls时，1=2.96 t=2s时1=2.68有名值： t=Os时，I=72.448KA t=ls时1=33.5072KA t=2s时，1=30.3376KA Iim =I1+2(Kim-1)2=117.26KA Iim= I*Kim*2=194.64KA(2)对于发电机G2: Kim=1.8标幺值：Xis=Xbc*Sw/Sb=0.245*300/(100*0.85)=0.865查发电机的运行曲线(电力系统p187)t=Os时

34、，I=1.1 t=ls时1=1.22 t=2s时1=1.31有名值： t=Os时，I=12.452KA t=ls时，1=13.8104KA t=2s时1=14.8292KA Iim =I(1+2(Kim-1)2=18.803KA Iim=l*Kim*2=31.693KA对于短路点K2t=Os时I=123.12KA t=ls时1=85.8104KA t=2s时1=83.8292KAIim= 57.71+117.26+18.803=193.773KA Iim= 97.28+194.64+31.693=323.613KA3.3.3 短路点k3的计算等效电路图：图-: x5=0.03, x1=x2=0

35、.040, x3=x4=0.048, x6=0, x8=0.348图二: x5=0.03, x1=0.040, x3=0.048, x68=x6+x8=0.348, x24=x2+x4=0.088图三: x5=0.03, x3=0.048, x68=0.348 xAC = x5 + x1+( x5*x1/X42)=0.03+0.04+(0.03*0.04/0.088) = 0.01 xBC=xl+X42+( xl*x42/X5)=0.04+0.088+(0.04*0.088/0.03)=0.245图四：x68=0.348，xAC=0.0836， xBCl= xB C * x3/( xB C+x

36、3)= 0.245 x 0.048/( 0.245+0.048)=0.04xAD=xAC+x68+xAC*x68/Xbc1= 0.0836 + 0.348 + 0.0836 x 0.348/0.04=1.159图五：xED = x68 + xBCI + x68*xBC1/ xA C=0.348 + 0.04+0.348*0.04/0.0836 =0.555对于无穷大系统：Kim=1.8Ip*=1/Xad=1/1.159=0.863标幺值： Isn=Sb/(3*Uau)=100/(1.732*6.3)=9.165 Iw = IP = Ip * ISN = 0.863 x 9.165 = 7.90

37、9KA有名值： Iim=Ip*(1+2(Kim-1)2 = 1.943KA iim =Ip*Kim *2= 7.909 x1.8 x2; = 20.130KA(2)对于发电机G2: Kim=1.8Xjs=XDE×Sn/Sb=0.555*600/(100*0.85)=3.92标幺值：I=1/Xjs=1/3.92=0.255In=SG/(3*Uau*cos)=600/(1.732*0.85*6.3)=64.691KAIw=IP = Ip* Isn = 0.255 x 64.691 =16.496KA有名值Iim = It=01=2(Kim-1)2=16.496*1+2（1.85-1）2=

38、25.793KA itm = It=o*Kim*2 = 16.496 x1.85 x2 = 43.152KA对于短了点K3: I=7.909+16.496=24.405KAIim=793 KAilm= 152K短路电流计算结果：电压系数(KA)短路点短路电流同期分量有效值(KA)短路全电流最大有效值（KA）短路冲击电流（KA）T=0.5sT=1sT=2s220220W母线K114.56212.47112.50622.32437.52418发电机端K2123.1285.537683.3868193.773323.61366k厂用导线24.40524.40524.40537.73663.282第四

39、章 电气设备的布置4.1概论 发电厂在进行电气一次设计时，不能忽视了电气设备的作用，将电气设备进行合理的布置，可以使发电工作达到事半功倍的效果。设计师在布置电气设备时，首先要熟悉发电厂的实际情况，对发电厂的一切事物做到心中有数，才能够将电气设备布置的科学合理。在布置继电器室的时候，为了能够将电缆的布设路径最优化，这里应当以容量规模最为一个重要的参考数据。在确定网络继电器室的布置位置与数量时应当充分考虑容量规模的大小来布置低压电动机。除此以外，设计师在布置电气设备时还可以根据以往经验结合发电厂的具体情况进行设计。举个例子，蓄电池是促成发电厂的工作顺利进行的重要组成部分，一般要选择优质的非燃性材料

40、进行建设，在建成之后可以直接在附近布置一些直流系统中的设备，做到资源的优化配置 ；充分利用好空冷部分，将高压变压器布置在空冷平台下，低压变压器布置在空冷配电室内，更好地进行变压调节。4.2 电气设备选择的一般原则及短路校验4.2.1设备选择的一般原则1、 （1）在满足安全性和适用性的基础上适当的考虑技术的先进性、项目的经济性。（2）设备的选择除了使得系统能够满足正常运行的要求以外，还应当满足检修或者过电压等其他要求。（3）设备的选择以及布置应当充分考虑到施工要求。(4)尽可能选择绝缘材料占比较多的设备。2.设备的工作电压应该满足极限状态要求。3.通常情况下导线都会有一个允许长期电流的参数，表示

41、的是在长期工作状态下电流所允许持续通过的最大电流。在选择额定电流的时候，要考虑是否超过这个最大电流。4.在检查设备的稳定性的时候，对各种工作状态下的稳定性，包括运动状态下的，高温状态下的，短路状态下的稳定性都要进行校核。5.在检查电流的时候通常基于以下原则来进行：(1)在计算短路电流或者低压电网电流的时候应该考虑计入元件电阻，在其他情况下，因为元件电阻过小所以可以将其忽略。(2)若是所要计算的电流没有电抗器的话，那么短路点应当选择为正常连接模式下最大短路电流的点。6.根据短路最严重的情况，计算导体和电器的动态和热稳定性以及电器的开关电流。7、应当考虑到裸露的导线的热效应所带来的影响，计算其所能

42、够持续的时间。8.在设备的工作状态为正常运行状态的时候，电导线负载不能超过允许值。4.2.2 按短路条件进行校验对设备的稳定性要求包括动稳定性和热稳定性，在对其进行检查的时候，根据设备的最不利工况来进行，三相短路是目前最为常见的一种最不利工况。电力系统中的各种设备都有不同的使用要求，为了保证其可靠性，需要根据正常工况下的相关参数来选择各种设备，然后根据最不利工况来校核其稳定性。（1）热稳定校验满足热稳定要求也就是说在设备发生短路的时候，由短路电流在导致中产生的热量不会使得元件的温度超过其允许温度。在检查热备是否满足热稳定性要求的时候，通常以三相短路电流来进行计算，在工程计算中使用普通的下层检查

43、方法，以检查所选择的电气设备中产生的短路电流是否在允许误差以内。即：式中 ，在发生三相短路的情况下，系统中所产生的短路电流在达到稳定状态之后的值。 假想时间；根据相关标准在t秒之内设备中产生的热稳定电流。t为与相对应的时间（s）。短路计算时间：通常将继电保护动作时间加上断路器全开断时间相加即为短路计算时间，如下：式中 ， 保护动作时间，通常有两种，第一种是主保护动作时间，一般取值0.05秒，第二种是后备保护时间，一般取值2.5秒； 断路器全开断时间，通常有两种，第一种是固有分闸时间，第二种是燃弧时间，在缺乏相关的数据支持的情况下，对于开断速度较快或者中等的断路器来说，可以在0.1秒和0.5秒中

44、取值，对于开断速度比较慢的断路器，可以为0.2。（2）动稳定校验在发生短路情况产生短路电流的时候，也会出现不小的电动力，电动力过高则有可能造成设备的损坏。所以，在各大厂家所生产的电器中，都会给其中通过电流的大小制定一个最大值，设备中所产生的电流的大小要保持在这个最大值以下，从而保证设备不会因为过大的电动力而发生损害。用公式来表示动稳定性要求如下： ish imax或Ish Imax 其中ish表示的是最不利工况时的冲击电流，Ish表示的是最大有效电流。在选择电气设备的不只是要考虑前文中所叙述的各项技术要求，还应当考虑到工程所建设地方的具体环境所带来的影响，比方说海拔、气候、地震等等因素。4.3

45、电气设备的整定计算考虑在220千伏侧的不同回路中有可能出现的电流的最大值。(1)出线回路，(2)母线侧,(3)双绕组变压器回路,（4）发电机侧回路的最大工作电流：4.4断路器的选择断路器存在的意义在于当电力系统因为出现某种故障而使设备产生损害的时候为了防止损害继续扩大而设置的一种器件，能够及时的切断电路从而达到保护设备的目的。目前在各个电厂中出现的频率比较高的断路器有三种，分别是SF6和真空短路器以及低油断路器，对于低油断路器来说，因为其本身费用低廉，结构简单不易破坏，所以在各级高压电网中仍得到广泛的应用，运行频率低、要求低。曾经出现过但是现在以及基本看不到了的断路器有压缩空气断路器、多油断路

46、器等等。SF6断路器具备的优点如下：(1) 拥有极强的灭弧能力，灭弧时间短(2) 断路之后不会因为电容器或者电容器而产生过大的感应电动势(3) 拥有较长的使用寿命，可以参与多次的断路工作（4）结构简单，性能稳定，而且在工作过程中不会产生多大的噪音危害 1、主变压器回路在工作过程有可能出现的电流最大值：初步选择断路器的型号为LW2-220（W）系列六氟化硫断路器，与此断路器相关的一些性能参数如下表：表 LW2220（W）系列六氟化硫断路器技术数据额定工作电压（KV）最高工作电压（KV）额定电流（A）3s 热稳定电流（KA）额定动稳定电流峰值（KA）固有分闸时间（S）额定频率（HZ）2202522

47、50031.5800.0350 1) 动稳定校验： IMAX IIM 计算所得动稳定电流IMAX=80KA，220千伏侧短路冲击电流为IIM =14.743KA 即： IMAX IIM ，此电力系统不会因为产生动稳定损害。 2) 热稳定校验： 由上表可以得知其固有分闸时间为0.03秒，已知其全分闸时间为0.15秒。在不考虑非周期分量的情况下计算热效应的结果如下： 71.46 ×3=2976.76在热稳定性方面符合使用要求。3）三绕组变压器回路在正常工作的时候有可能出现的最大电流的值：IMAX =1.05 IN =632.6A，UNs =1.1×220KV=242KV，UN

48、UNs综合以上校验过程，所选断路器的型号足以满足稳定性要求，可以被应用于此次设计中。4.5电压互感器的选择在配置电压互感器的时候，应该考虑到各个方面的使用要求，比方说测量、同步装置等等。在工作的时候能够确保护装置不失压，且两侧同一时间点可轻易承受压力。通常如下配置：（1） 安装位置通常选择在每根电压大小为6-220千伏的母线的三相上，侧母线的侧边取决于安装在每个电路外部的电压互感器的需要。（2） 发电机：通常设置数量为两组。各种不同种类互感器在使用的时候应该满足以下要求：(1) 树脂灌注柱绝缘结构可用于高压开关柜或布局狭窄的场所；(2) 电压等级在35到110千伏这个区间内的配电装置通常使用的

49、互感器型号为油浸绝缘电磁电压式；(3) 220千伏配电装置，通常选择电容式；(4) 对于所连接的线路电压等级超过110千伏的电压互感器，若是在其中的线路上安装有载波通讯装置的话，则应该将其与耦合电容器综合起来，选择的类别为电容式。4.5.1 220KV母线侧电压互感器 初步决定所使用的电感互感器的型号为JCC5-220，其相关的一些技术参数如下：表 JCC5-220系列电压互感器技术数据额定电压二次负荷连接组标号初级绕组次级绕组剩余电压绕组1级3级220/0.1500VA500VA 在表示型号中的各个字母所代表的含义：J电压互感器 C串级绝缘 C瓷箱式 220/额定电压4.5.2发电机出口侧电

50、压互感器的选择初步选定其型号为JCC-20，其相关的技术参数如下表： 表7-7 JCC-20系列电压互感器技术数据额定工作电压（KV）连接组标号初级绕组次级绕组剩余电压绕组I,I,I20/0.1/0.14.6电流互感器的选择在设备中，电流互感器能够将设备中电流的值和电压的值降低，以供一些不能承受过高电流的元件来发挥作用。此器件的使用能够使得各种元件的安装可以根据其所承受电流的不同而分为不同的区，使得设备的生产制造可以更加的精准，极大的降低了成本。所以，电流互感器在电力系统中的使用就变的越来越普遍。它具备下列的一些特点：(1) 在一次线圈中所产生的电流的值的大小不受到二次电流的影响，由负载所决定

51、。(2) 在正常情况下其工作状态接近短路。(3) 通常情况下具备三组出线，分别用来负责管保护和测量。若是配备的变压器只有一套的话，则在线路中不配备差动保护装置，设置这种装置的目的在于保护变压器。还有别的一些不同用途的线路都会根据其作用或者负荷的不同而选择不同的数量。4.6.1出线回路及双绕组变压器回路在正常工作装下有可能出现的电流的最大值： IMAX =1.05 IN =948.7A UNs =1.1×220KV=242KV UN UNs初步决定选用的电流互感器型号为LCWB-220，其相关的一些参数如下：表7-8 LCWB220系列电流互感器技术数据额定工作电压（KV）准确级额定电

52、流比（A）5s 热稳定电流（KA）额定动稳定电流峰值（KA）2202522×1200/542110 1)检验是否满足动稳定性要求： IMAX IIM 在最不利工况时可能出现的电流的最大值IMAX=110KA，220KV侧短路冲击电流为IIM =14.743KA 即： IMAX IIM 符合电力系统在动稳定性方面的要求。 2) 检验其是否满足热稳定性： ， =2.5+0.1=2.6s 查询相关的规程标准得 teq =2.1s即： 5×42×42=88202.1×5.635×5.635=66.68 符合电力系统在热稳定性方面的要求。 4.6.2.发

53、电机侧电流互感器的选择发在发电机正常工作的时候有可能在其回路中出现的电流的最大值I=11886A。初步决定选择的电流互感器的型号为：LMZB3-20，其相关的一些技术参数如下表：表LMZB3-20系列电流互感器技术数据额定电压（KV）准确级次额定电流比（A）20B15000/5第五章 电缆的选择及敷设5.1电缆的选择 火力发电厂电缆选择与敷设的设计应符合现行国家标准 电力工程电缆设计规范 )GB 50217 的有关规定。电缆的选择是发电厂电气一次设计时应关注的技术要点之一。电缆在发电厂中承担着运输电流的主力作用，为了保证电气一次设计的合理性，需要重视电缆的选择：发电厂中的各种建筑物大多对火灾缺

54、乏足够的抵抗能力，在选择电缆的时候应该尽可能选择具备抗燃烧能力的电缆。在火电厂中通常还会有很多不同用途的电源设备，比方说照明电源、报警电源、防止出现停电的备用电源等等，为了满足这多种电源对电缆的要求，选择电缆应该尽可能选择动力电缆。在实际选择的过程中，应该将更多的注意力放在电缆的内芯中，例如在控制电缆耐火电缆以及3kV及其以上电力电缆等重要的回路中，需要注意的是进入计算机的控制电缆除了需要铜芯以外，若是需要几个电缆共同使用一个通道的话，此电缆还应当起到屏蔽的作用，不过并没有通过一些手段来隔离这些双回路，基于此种状况，在其中某个通道之中的电缆必须具备耐火性。 电缆运行状态、使用寿命同样受到环境温度的影响，如果电缆周边环境温度高达 60，则宜选用耐高温电缆；如果电缆周边环境温度高于 100，则宜选用矿物质绝缘电缆；如果电缆周边环境温度低于-20，在选择所使用的电缆的时候，要充分考虑到环境可能带来的影响，在低温环境中使用