1200MW的凝汽式区域性火电厂电气一次部分及其厂用电高压部分的设计毕业论文

1、第1页，共 49 页核准通过，归档资料。未经允许，请勿外传!发电厂的设计需要考虑诸多复杂的条件因素，本设计是一种简单的整体设计，严格 依照设计步骤，即对原始资料分析、主接线方案的拟定与选择、短路电流计算和主要电 气选择、绘制电气主接线图、编制工程预算，其中工程预算在本设计中仅作估计处理， 不作严格计算，而短路电流的计算是基于变压器，发电机的选择之上且影响到后面电气 设备的选择，起着承前启后的作用。设计工作是工程建设的关键环节，是工程建设的灵 魂。做好设计工作，对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠 性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。它是一门涉及科学、技术、经济和方针

2、 政策等各方面的综合性的应用技术科学。设计工作的基本任务是，在工程建设中贯彻国 家的基本建设方针和技术经济政策，做出切合实际、安全适用、技术先进、综合经济效 益好的设计，有效地为电力建设服务。因此做好设计工作对工程的建设的工期、质量、 投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。本设计的目的是使树立工程观点，加强基本理论的理解和工程设计基本技能的训练，了解现代大型发电厂的电能生产过程及其特点，掌握发电厂电气主系统的设计方法，第2页，共 49 页并在分析、计算和解决实际工程能力等方面得到训练，为今后从事电气设计、运行管理 和科研工作，奠定必要的理论基础。本设计是对

3、4X300MW、装机容量为1200MW的凝汽式区域性火电厂进行电气一次部分及其厂用电高压部分的设计，它主要包括了四大部分，分别为电气主接线的选择、短 路电流的计算、电气设备的选择、配电装置的选择。其中详细描述了主接线的选择、短 路电流的计算和电气设备的选择，从不同的短路情况进行分析和计算，对不同的短路参 数来进行不同种类设备的选择，并对设计进行了理论分析。1 系统与负荷资料分析1.1 工程情况由原始资料可知，。本设计根据电力系统的发展规划，拟在该地区新建一座装机容量为1200MW的凝汽式火力发电厂，发电厂安装4台300MV机组，总容量占电力系统总 装机容量的300MW100% 1.88%,没有

4、超过电力系统检修备用容量8%-15呀口事故16000MW备用容量10%勺要求， 这说明了该火电厂在未来电力系统中的不占主导作用和地位， 主 要是负责地区供电，而且年利用小时数为6000h/a 5000h/a ,又为火电厂，在电力系统 中将主要承担基荷，因此该电厂的电气主接线要求有较高的可靠性。电厂建成后以6KV电压供给本厂负荷，厂用电为6%以220KV电压等级供给系统，架空线6回，属于I级负荷，最大输送710MWVTmax6000h/a 并以110KV电压等级供给负荷，架空线8回， 也属于I级负荷，最大输送430MWVTmax6000h/a。并且本设计需要做到的技术指标要 求保证供电安全、可靠

5、、经济，且功率因数达到0.85。1.2 电力系统情况该发电厂在电力系统中的作用与地位为地区电厂，电力系统总装机容量为16000MWV第3页，共 49 页短路容量为12000MVA该发电厂联入系统的电压等级为220KV1.3 负荷分析该发电厂有两个电压等级，其负荷分析分别如下：220KV电压等级：有架空线6回，备用2回，即8回出线，负荷类型为一级负荷，最大输送710MWV最大负荷小时数为6000h/a，功率因数为0.85。110KV电压等级：有架空线8回，备用2回，即10回出线，负荷类型为一级负荷， 最大输送430 MV，最大负荷小时数为6000h/a，功率因数为0.85。由于两个电压等级所联负

6、荷均为一级负荷，且最大负荷小时数为6000h/a，故对主接线的可靠性要求很高。1.4 环境情况由原始资料可知，当地海拔高600M故可采用非高原型的电气设备；当地年最高温 度为40度，年最低温度为-20度，最热月平均最高温度为32度，最热月平均最低温度 为25度，气象条件无其他特殊要求。1.5 发电机的选择汽轮发电机由汽轮机直接耦合传动。励磁机是向汽轮发电机提供励磁的设备。1.冷却方式采用的冷却方式，定子绕组和转子有空冷、水内冷和氢内冷等。在转子氢内冷系 统中，又有轴向通风等多种方式，一般发电机容量在100MV以上的普遍采用定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷系统采用轴向通风。2.励磁方式发电机容量在

7、100MV以上的普遍采用同轴交流励磁机经静止半导体整流励磁方式。根据原始资料中给出了发电机的容量及一般的冷却方式、励磁方式，选择出发电机第4页，共 49 页的型号，选择结果如表1.1表1.1发电机型号及参数型号额定功率额定电压额定电流功率因数同步电抗瞬变电抗超瞬变电（MW）（KV）（KA）（cos）(Xd%)(Xd%)抗(Xd%)QFSN-300-230018113200.85236.3531.9317.1型号含义；22极200/300额定容量N-氢内冷F-发电机Q汽轮机S水内冷第5页，共 49 页2电气主接线设计2.1 主接线概述电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，它反映各设备的作用、

8、连接方式和 回路的相互关系。所以，它的设计直接关系到全厂电气设备的选择、配电装置的布置， 继电保护、自动装置和控制方式的确定，对电力系统的安全、经济运行起着决定的作用。 概括地说包括以下三个方面：2.1.1 可靠性在研究主接线可靠性时应重视国内外长期运行的实践经验和其可靠性的定性分析；主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合，在很大程度上也取决于设备的可靠程度。可靠性的具体要求在于断路器检修时，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，尽量减少停运的回路数和停运时间，并 要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。2.1.2 灵活性主接线应满足在调度

9、、检修及扩建时的灵活性。在调度时，应可以灵活地投入和切 除发电机、变第6页，共 49 页压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式 以及特殊运行方式的系统调度要求；在检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电 保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电；扩建时，可以容易 地从初期接线过渡到最终接线。2.1.3 经济性要节省投资，主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、 避雷器等一次设备；要节省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，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器；主接线设计要为配电 装置布置创造条

10、件，尽量使占地面积减少；经济合理地选择主变压器的种类、容量、数 量、要避免因两次变压而增加电能损失。2.2 拟定可行的主接线方案2.2.1 110KV 侧出线为10回架空线路，I级负荷，最大输送430MW，为实现不停电检修出线断路 器，可采用单母线分段或双母线接线形式。由于四台发电机组单机容量均为300MWV而110KV侧的最大负荷为430MW， 其全年平均负荷为430 6000 8760 294.52MW。若接一台300MV机组，其容量接近于年平均负荷294.52MV，若当联络变压器出现故障 时，会造成发电机大量积压容量，可能引起发电机出现甩负荷现象，并且在选择主变 压器时有一定困难，所以在

11、110KV侧不接发电机，而通过两台联络变压器从220KV侧 引接来给110K V侧负荷供电。而且，同型号的发电机一般接在同一电压等级，因此为 使联络变容量竟可能小，对于110K V电压等级，拟采用不接发电机组的方式。22 2 220KV 侧出线为8回架空线路，I级负荷，为使其检修出线断路器时不停电，可采用双母线 或双母分段接第7页，共 49 页线形式，以保证供电的可靠性和灵活性。四台发电机的出口电压均为20KV单机容量均为300MW，其额定电流和短路电流都很大，发电机出口断路器制造困难，价 格昂贵，并且300MV及以上机组对供电可靠性要求级高， 拟采用分相封闭母线直接与主 变压器连接，并构成单

12、元接线接至220KV母线上，可减少出口断路器和隔离开关，大大 限制短路电流，提高可靠性与经济性，也减少事故的发生。综上所述，可拟定两种主接线方案：图2.1凝汽式火电厂一次部分主接线方案一图2.2凝汽式火电厂一次部分主接线方案二223比较主接线方案方案一110KV侧采用单母分段接线形式，220KV侧采用双母线接线形式；方案110KV侧采用双母接线形式，220KV侧采用双母线接线形式，其对比如表2.2所示表2.2方案接线方式对比电压等级万案一万案二第8页，共 49 页110KV单母分段接线双母线接线220KV双母线接线双母线接线两个方案发电机与变压器采用单元接线形式，没有发电机电压母线，所以不需要

13、比较。对于110K V电压等级接线形式，方案一采用的是单母线分段接线形式，方案二采用 的是双母线接线形式。从经济性方面看，两个方案中，方案二占地面积较大，但所用断 路器数量和方案一一样，因此，在投资上，两个方案基本相当；从可靠性方面看，方案第9页，共 49 页一可靠性相对较差；从灵活性方面看，方案一运行方式单一，灵活性最差。因此，110KV侧应选用双母线接线形式， 对于220KV电压等级接线形式， 方案一和方案二接线形式一 样， 可靠性高。 因此，220KV侧选用双母线接线。两种方案中方案二是最优方案，所以 选择方案二作为该凝汽式火电厂的主接线方案。2.3 变压器容量、台数和型式的确定原则(1

14、)单元接线的主变压器容量的确定原则单元接线时主变压器应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%勺裕度来确定。采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量亦应按单元 接线的计算原则算出的两台机容量之和来确定。(2)连接两种升高电压母线的联络变压器的确定原则联络变压器容量应能满足两种电压网络在各种运行方式下，网络间的有功功率和无功功率交换，一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器来满足本侧负荷的要求；同时，也可在线路检修或 故障时，通过联络变压器将剩余容量送入另一系统。此外，为了布置和引线方便，通常 只设一台，在中性点接

15、地方式准许条件下，以选自耦变压器为宜。其低压绕组兼作厂用 备用电源或无功功率补偿装置。(3)变压器台数的确定原则发电厂或变电所主变压器的台数与电压等级、接线形式、传输容量以及和系统的联 系有密切关系。通常与系统具有强联系的大、中型发电厂和重要变电所，在一种电压等 级下，主变压器应不少于2台；而对弱联系的中、小型发电厂和低压侧电压为6-10KV的变电所或与系统只是备用性质时， 可只装一台主变压器；对地区性孤立的一次变电所 或大型工业专第10页，共 49 页用变电所，可设3台主变压器。(4)主变压器型式的确定原则选择主变压器型式时，应从相数、绕组数、绕组接线组别、冷却方式、调压方式等 方面考虑，通

16、常只考虑相数和绕组数以及绕组接线组别。在330KV及以下电力系统，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对来讲投资大、 占地多、运行损耗也较大， 同时配电装置结构复杂，增加了维修工作量。对于大型三相变压器，当受到制造条件和 运输条件的限制时，则宜选用两台小容量的三相变压器来取代一台大容量三相变压器， 或者选用单相变压器。一般当最大机组容量为125MV及以下的发电厂多采用三绕组变压 器，对于最大机组容量为200MW及以上的发电厂，通常采用双绕组变压器加联络变压器， 当采用扩大单元接线时，应优先选用低压分裂绕组变压器，这样，可以大大限制短路电 流。变压器三绕组的接线组别必须与系统电压相位一致，

17、否则，不能并列运行。电力系 统采用的绕组连接方式只有星型“Y和三角形“D”两种。变压器三相绕组的连接方式 应根据具体工程来确定。我国规定，110KV及以上电压等级，变压器三绕组都采用“Y” 连接；35KV采用“Y”连接，其中性点通过消弧线圈接地；35KV以下高压电压，变压器 三绕组都采用“D”连接。在发电厂和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并列要求 以及限制三次谐波对电源的影响因素， 根据以上绕组连接方式的原则，主变压器接线组 别一般选用YN,dii常规接线。2.4 变压器的选择与计算按照变压器容量、台数和型式的确定原则，该发电厂主接线采用四台三相双绕组主 变压器和两台联络变压器以及四台厂用

18、变压器和两台厂备用变压器。四台主变压器分别和四台发电机组组成单元接线，联络变压器选用三相三绕组降压自耦变压器。第11页，共 49 页2.4.1 主变压器的选择与300MW机组相连的主变压器容量和型式一样，其输送容量为300 300 6% 282MW，300MW发电机的功率因素为0.85，所以这四台变压器的容量为282 (1。364.94MVA,选择最接近标准容量为370MVA勺变压器即容量为370MVA0.85的三相双绕组升压变压器，其型号选择SFP9- 370000/220。表2.3所选主变压器的型号及参数变压器型号额定电压(KV)短路阻抗(%)额定容量(MVA)联结组咼压中/低压主变242

19、压器SFP9- 370000/3002X2014.02370YN d112.5%2.4.2 联络变压器的选择两台联络变压器的容量和型式一样，根据联络变压器容量的确定原则可知，两台联络变压器的总容量为 色0352.94MVA，所以每一台的容量为176.47 MVA,选择最接0.85近标准容量为180MVA勺变压器即容量为180MVA勺三相三绕组降压自耦变压器，其型号第12页，共 49 页选择OSSPSZ7-18OOOO/220当一台联络变压器故障或停运检修时,180 0.85MW220 70%MW即选择容量为180MVA勺自耦降压变压器能够满足要求表2.4所选联络变压器的型号及参数变压器型号额定

20、电压(KV)短路阻抗(%)额定容量(MVA)联结组咼压中/低压联络变压器OSSPSZ7180000/3002421214X2.5%/15.75高中9.3高低55.4中低45.5180/180/60YN,a0,d113 短路电流分析计算:3.1短路电流计算目的及规则：在发电厂电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的的主要 有以下几个方面：1、电气主接线的比选。2、选择导体和电器。3、确定中性点接地方式。4、计算软导线的短路摇摆。5、确定分裂导线间隔棒的间距。6、验算接地装置的接触电压和跨步电压。7、选择继电保护装置和进行整定计算。3.1.1短路电流计算条件:第13页，共 49

21、页正常工作时，三项系统对称运行。(1)所有电流的电功势相位角相同。(2)电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。(3)短路发生在短路电流为最大值的瞬间。(4)不考虑短路点的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻略去不计(5)不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流。(6)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。3.1.2短路计算的一般规定：(1)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。(2)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

22、影响和电容补偿装置放电电流影响。(3)选择导体和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时 短路电流最大地点。(4)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。3.2短路等值电抗电路及其参数计算由4X300MW火电厂电气主接线图和查的给出的相关参数，可画出系统的等值电抗图如图3.1所示。选取基准容量为SB=1OOMVAVB=vavSB- 基准容量；Vav所在线路的平均电压以上均采用标幺值计算方法，省去“*”。第14页，共 49 页4、对于OSSPSZ7 180000/300型三绕组变压器的电抗US1%（U高中% U高低% U中低%）丄（9.3 55.4

23、45.5）9.6%2 2US2% UU高中% U中低% U高低%）丄（9.3 45.5 55.4）0.3%2 211US3% （U中低% U高低% U高中）一（45.5 55.4 9.3）45.8%22联络变压器各绕组阻抗标幺值：X联 1=US1%X （SB/SN）=9.6% x 100/180=0.053图 3.1 系统等值电抗图1、对于QFSN-300-2型发电机的电抗XG1 =2XG3 G4需）冬）（盈）SBPBCOS（血）（一）100300 0.850.048Xd% 变压器短路电压的百分数（%；SN-最大容量绕组的额定容量（MVA3、对于SFP9- 370000/300型两绕组变压器的

24、电抗T1T2T3T4（需）自（14.02）（100（境）0.038oo o o第15页，共 49 页X联 2=US2%x (SB/SN)=-0.3% x 100/180=-0.0017X联=X1+X2=0.053-0.0017=0.05135、出线回路系统电抗SB0.0083SN120003.3各短路点短路电流计算:短路点的选择应选择通过导体和电器的短路电流为最大的那些点作为短路计算点首先，应在两条电压等级的母线上选择两个短路计算点d1、d2。无线大功率系统的 德主要特征是：内阻抗X=0,端电压 U Uc，它所提供的短路电流周期分量的幅值恒定 且不随时间改变。虽然非周期分量依指数率而衰减，但一

25、般情况下只需计及他对冲击电 流的影响。因此，在电力系统短路电流计算中，其主要任务是计算短路电流的周期分量。 而在无限大功率系统的条件下，周期分量的计算就变得简单。如取平均额定电压进行计算，则系统的短电压U Uav，若选取 UdUav，则无限大功系统的短路电压的标幺值Ud无限大功率电源供给的短路电流周期分量的标幺值为式中XFS无限大系统功率系统对短路点的组合电抗的标幺值。无限大功率电源提供的短路电流为第i台等值发电机提供的短路电流1PS*1XFSIPSIPS*IBISBIPS*3VavIptiIpti*INiIptiSNi3Vav第16页，共 49 页式中SNi第i台等值发电机的额定容量，即由它

26、所代表的那部分发电机的额定容第17页，共 49 页量之和。短路点周期电流的有名值为gS1 1SNiIpti1lpV3VavISBpS3Vav则短路点冲击电流为iimkim2Ipti*kimLD -2Ips*IB式中kim、kimLD-冲击系数，表示冲击电流对周期分量幅值的倍数。在以下的计算中，取kim=1.85；kimLD=1。图3.2化简后的主电路短路的等值电抗电路1、当220KV侧短路时，由于110KV母线无电源，不提供短路电流，又电路对称所以 等值电抗电路可化简为图3.3所示，可算得各电源转移电抗，图3.3化简后的220KV侧主电路化简后的总等值电抗电路如图3.2所示I MKV第18页，

27、共 49 页的等值电抗电路图3.4图 3.4 等价电抗电路第19页，共 49 页,.T图 3.3220KV 侧短路时等值电抗电路fl丄20KVXs?s4VJUX第20页，共 49 页各电源的转移电抗为：无限大系统：XfsXs0.0083发电机G-1：XG(XGIXTI)(0.048 0.038)0.086将发电机G-1、G-2、G-3、G-4合并，用一台等值机表示，其转移电抗为:XGTXG- 0.086 0.021544所以系统S的转移电抗为:归算到短路短路点电压级的各电源的额定电流分别为1200035.439 kA3Vav,3 230 0.85求发电机的计算电抗:求系统的计算电抗为:1200

28、0 0.851.17100根据计算电抗查汽轮发电机计算曲线数字表，将结果记入表3.1。并利用上述公式算的短路电流有名值填入表3.1。表3.1220KV母线fl点短路时短路电流计算结果0s0.2s4s发电机GT标么值0.3380.3270.338有名值kA1.1981.1591.198系统S标么值0.8980.8330.961有名值kA31.82429.52134.057SBsSN120000.0083SZ1N11N21N3300-0.886(kA)3 230 0.851N11N21N3IN44h 3.544(kA)avXj(GT)0.215型业3.035100Xj(GT)0.0083第21页，

29、共 49 页总电流有名值kA33.02230.6835.255第22页，共 49 页iim,2 1.85 1.198、2 1 31.82447.997(kA)2、110KV母线上发生短路（f2）时的计算电路对称所以等值电抗电路可化简为图3.5所示所以冲击电流为11联络变压器电抗为X联总X联0.0513 0.02622将发电机G-1、G-2、G-3、G-4合并，用一台等值机表示，其转移电抗为:XGT? X联总XGTLXGTX联总-XS0.0215 0.0260.0215 0.0260.00830.115XSLXSX联总XS?X联总0.0083 0.026 /S联总0.0083 0.0260.04

30、3X联总0.026求发电机的计算电抗：1200 0.85Xj(GT)0.1151.62100求系统的计算电抗为：Xj(GT)0.04312000 0.856.07100图3.5化简后的220KV母线上短路的等值电抗电路且系统S合并，其转移电抗为第23页，共 49 页根据计算电抗查汽轮发电机计算曲线数字表，将结果记入表3.2。并利用上述公式算的短路电流有名值填入表3.2。表3.2 110KV母线f2点短路时短路电流计算结果0s0.2s4s发电机GT标么值0.6220.5860.642有名值kA48.5545.7450.12系统S标么值0.2010.2010.201有名值kA15.6915.691

31、5.69总电流有名值kA64.2461.4365.81所以冲击电流为：iim3.4 短路电流计算表SZIB3Vav1320039.028 kA.3 230 0.85根据图和以上数据求转移电抗:Xj(SGTL)(.0083.2150.026)13200854.970.0083 0.0215100归算到短路短路点电压级的各电源的额定电流分别为SZIB 一Z1320078.057 kA.3Vav3 115 0.85因为计算曲线只做到Xjs=0.35为止，当计算电抗大于这个数时，可以近似的认为短路周期期电流的幅值已不随时间而变，直接按下式计算,Ip*1XS所以短路电流的标幺值为：|P*14.97.20

32、1短路电流的有名值为：|P*0.20178.05im第24页，共 49 页C5C510 oorfo 100o5HU5 2 oo21 noo3 92 .32Z o4o490o430 03004 -Ao 4Z34y650Q6 novC2y6 -o m2 o150Z2O951 o0Q9I d 009 o值流电路短dAQy oUQ33 oAU2 om2 oC2Onu 220 oC2C0nu 239 o0030 o0Q33 om2 o665 o0300 om2 oC2OOQ90O o0030 o值幺标流电路短002UC9Ty o侧统系z-au o?组机934 o5i5 3530 o组机25 osj流电定

33、侧统系称名5 表 3.3 短路电流计算表UNs。(2)额定电流 电器的额定电流IN是指额定周围环境温度下，电器的长期允许电流。IN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Imax，即INImax。由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%寸，出力保持不变，故其相应回路的Imax为发电机、调相机或变压器的额定电流的1.05倍;若变压器有过负荷运行可能时，Imax应按过负荷确定(1.32倍变压器额定电流)；母联断路器回路一般可取母线上最大 一台发电机或变压器的Imax;母线分段电抗器的Imax应为母线上最大一台发电机跳闸 时，保证该段母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电流的50%-

34、 80%出线回路的Imax除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。此外，还与电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对电器进行种类和形 式的选择。5.2.2 按当地环境条件校验在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境条件，当气温、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取措施。 例如：当地区海拔高度超过制造部门的规定值时，由于大气压力、空气密度和湿度相应 减少，使空气间隙和外绝缘的放电特性下降，一般当海拔在10003500m范围内，若海拔比厂家规定值每升咼100m则电器允许最咼工作电压要下降1%当最咼工作电压不 能满足要

35、求时，应采取高原型电器，或采用外绝缘提高一级的产品。对于110K V及以下电器，由于外绝缘裕度较大，可在海拔2000m以下使用。当污秽等级超过使用规定时，可选用有利于防污的电瓷产品，当经济上合理时可采 用屋内配电装置。第32页，共 49 页我国目前生产的电器使用的额定环境温度为40C，如周围环境温度高于40C(但 三60C)时，其允许电流一般可按每增高 C,额定电流减少1.8%进行修正，当环境温 度低于+40C时，额定电流可增加0.5%,但其最大电流不得超过额定电流的20%5.2.3 按短路情况校验(1)短路热稳定校验短路电流通过电器时，电器各部分的温度应不超过允许值.满足热稳定的条件为ItI

36、tTkQk;式中Ck为短路电流产生的热效应，It、t分别为电器允许通过的热稳定 电流和时间。(2)电动力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，IesIsh；式中ish、Ish分别为短路冲击电流幅值和有效值，ies、Ies分别为 电器允许的动稳定电流的幅值和有效值。5.3 电气设备的选择5.3.1 高压断路器与隔离开关的选择(1)断路器的种类和形式的选择因为110KV侧有10回出线，220KV侧有8回出线，所以接入110KV,220KV侧的高压断路器应选择SF6断路器。额定电压的选择110KVM:UNUNS1.1 110KV121KV2

37、20KVM:UNUNS1.1 220 KV242KV第33页，共 49 页额定电流的选择110KV侧：INImax(1.05 300 1000)/(. 3 110 0.85) 1.95KA220KV侧:INImax(1.05 300 1000)/(.、3 220 0.85) 0.972KA(4)开断电流的选择高压断路器的额定开断电流INor不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量IPt,为了简化计算可应用此暂态电流I进行选择,即 INorI0110KV侧:INorI17.9202KA220KV侧:INorI42.9713KA(5)短路关合电流的选择为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关

38、合电流INkl不应小于短路电流最大冲击值Ish，即 INklIsk0110KV侧:INklIsk1.92 17.9202 48.1517KA220KV侧:INklIsk1.92 42.9713 115.464KA(6)热稳定校验It2T Qk取tk(短路切除时间)=4s110KV侧:I 17.9202KAI216.9158KAI412.2488KA周期分量热效应Qpt(I2IOI22I42) Tk/12 111O.8699(KA)2?ST 1s 不计非周期分量QkQpt220KV侧:I 42.9713KAI217.6651KAI416.168KA周期分量热效应Qpt(I210I22I42) T

39、k/12 1742.8196(KA)2?sT 1s 不计非周期分量QkQpt(7)动稳定校验lesIsh110KV侧：ies48.1517KA220KV侧:les115.464KA器件选择结果记入表5.1表5.4第34页，共 49 页表5.1 110 KV侧的断路器选择110KV侧计算值项目LW1110(P)UNs110KVUN110KVImax1.945KAIN16003150AI17.9202KAINbr40/31.5KAIsh48.1517KAINcl100/80KAQk1110.8699(KA)2sIt2t402X3=4800(KA)2sIsh48.1517KAIes100/80KA表

40、5.2 220 KV侧的断路器选择220KV侧计算值项目LW220/3150UNs220KVUN220KVImax0.972KAIN3150AI42.9713KAINbr50KAIsh115.464KAINcl125KAQk21742.8196(KA)s2Itt27500(KA)sIsh42.9713KAIes125KA第35页，共 49 页表5.3 110 KV侧的隔离开关选择110KV侧计算值项目GW4110DUNs110KVUN110KVImax1.296KA、1.944KAIN2.0KAQ1224.245(KA)2sIt2t6400(KA)2sIsh46.281KAies100KA表5

41、.4 220 KV侧的隔离开关选择220KV侧计算值项目GW&220D/1000-50UNs220KVUN220KVImax884.256AIN1.0KAQ21742.8196(KA)s2Itt21764(KA)sIsh42.9713KAies50KA5.3.2 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：(1)型式：电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。对于620KV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第36页，共 49 页（2

42、）次回路电压：UNUNS（3） 一次回路电流：ILNImax（4） 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。（5） 二次负荷：互感器按选定准确级所规定的额定容量S2N应大于或等于二次侧 所接负荷l2N2Z2L，即S2N12NZ2LZ2LrarrerLL（5.1）式中，ra、rre分别为二次侧回路中所接仪表和继电器的电流线圈电阻（忽略电抗）；rc为接触电阻，一般可取0.1?；rL为连接导线电阻。（6）动稳定：内部动稳定校验式为：iesish或 2ILNKesish（5.2）式中ies、Kes电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数

43、，有制造厂提供。外部动稳定校验式为：72LFa10.5 1.73 10 ish（N）（5.3）a式中Fa1作用于电流互感器瓷帽端部的允许力，有制造厂提供；L电流互感器出现端至最近的一个母线支柱绝缘子之间的跨距；a相间距离；0.5系数，表示互感器瓷套端部承受该跨上电动力的一半。（7） 热稳定：电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的热稳定电流11或一次额 定电流第37页，共 49 页ILN的倍数Kt来表示，热稳定校验式为：It2Qk或(KJLN)2Qk(5.4)表5.5各部分电流互感器的选择项目型号额定电流比/A短时热稳电流/KA额疋动稳电流/KA满匝额定输出/VA准确级110KVLCWB6-11

44、C2X300/531.580500.2220KVLCWB7-22C2X600/12X212X55400.2联络变低压LZZB7-15800/531.580500.2发电机出口LDZJ1-101500/580163400.25.3.3 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：(1 )型式：620KV屋内互感器的型式应根据使用条件可以采用树脂胶主绝缘结构的电压互感器；35K110KV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器。在需要检查和 监视一次回路单项接地时，应选用三项五柱式电压互感器或具有第三绕组的单项电压

45、互 感器。(2)准确等级：电压互感器影子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，共所有计算的电度表，其准确等级要求为0.5级。供监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等， 其准确等级，要求一般为1级。用于估计被测量数值的标记，如电压表等，其准确等级第 34 页，共 49 页第39页，共 49 页要求较低，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。表5.6各部分电压互感器的选

46、择项目型号一次/KV二次N剩余电压绕组N二次额定输出/VA二次极 限输出/VA准确级110KVJCC1M-1100.5110/30.5100/310030020000.5220KVJCC5-2200.5220/30.5100/310030020000.5联络变压器低压侧JDZ8-151510010018010000.5发电机出口端JDZ6-2020100100805000.55.4 电气设备选择结果表表5.7 110 KV侧的断路器选择110KV侧计算值项目LW1J110(P)UNs110KVUN110KVmax1.945KAIN16003150A17.9202KAINbr40/31.5KAs

47、h48.1517KAINcl100/80KAQ21110.8699(KA)s2Itt2 240X3=4800(KA)ssh48.1517KAIes100/80KA第40页，共 49 页表5.8 220 KV侧的断路器选择220KV侧计算值项目LW6- 220/3150UNs220KVUN220KVImax884.256KAIN3150KAI42.9713KAINbr50KAIsh115.464KAINcl125KAQk21742.8196(KA)s2Itt27500(KA)sIsh42.9713KAies125KA表5.9 110 KV侧的隔离开关选择110KV侧计算值项目GW-110DUNs

48、110KVUN110KVImax1.296KA、1.944KAIN2.0KAQk21224.245(KA)s2Itt26400(KA)sIsh46.281KAies100KA第41页，共 49 页表5.10 220 KV侧的隔离开关选择220KV侧计算值项目GW&220D/1000-50UNs220KVUN220KVImax884.256AIN1.0KAQ1742.8196(KA)2sIt2t1764(KA)2sIsh42.9713KAies50KA表5.11各部分电压互感器的选择项目型号一次/KV二次N剩余电压绕组N二次额定输出/VA二次极 限输出/VA准 确级110KVJCC1M-

49、1100.5110/30.5100/310030020000.5220KVJCC5-2200.5220/30.5100/310030020000.5发电机出口JDZ6-2020100100805000.5第42页，共 49 页表5.12各部分电流互感器的选择项目型号额定电流比/A短时热稳电流/KA额疋动稳电流/KA满匝额定输出/VA准确级110KVLCWB6-11C2X300/531.580500.2220KVLCWB7-22C2X600/12X212X55400.2发电机出口LDZJ1-101500/580163400.2第43页，共 49 页6配电装置配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分

50、。它是根据主接线的连接方式，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，用来接受和分配电能的装置。 按电器装设的地点不同，配电装置可分为屋内型和屋外型。6.1 配电装置选择的一般原则高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，遵循上级颁发的有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统条件、自然环境特点和运行、检修以及施工方面 的要求，合理指定布置方案和选用设备，积极慎重的采用新的布置、新设备、新材料、 新结构，使配电装置设计不断创新，做到技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便。 火力发电厂及变电所的培植形式的选择， 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

51、结合运行、检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。配电装 置应满足以下四点要求：(1)节约用地：我国人口众多，但耕地不多，因此节约用地是我国现代化建设的一 项带战略性的方针。(2)运行安全和操作巡逻方便：配电装置要整齐清晰，并能在运行中满足对人身和 设备的安全要求。使配电装置在一旦发生事故时，也能将事故限制在最小范围和最低程 度，并使运行人员在正常的操作和处理事故中不致发生意外， 以及在维修维护中不致损 害设备。(3)便于检修和安装：对各种形式的配电装置，都要妥善考虑检修和安装的条件。(4)节约材料，降低造价：在保证安全的前提下，配电装置应采用布置紧凑，力求节约材料和降低造价。第44页，共

52、49 页6.2 配电装置的选择及依据配电装置的型式的选择，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 和变电所中，35K V及以下的配电装置宜采用屋内式；110KV及以上多为屋外式。普通中 型配电装置国内采用比较多，广泛用于110500KV电压级，在这方面我国已经有丰富的经验。本设计的地理环境较好，没有地震，雷暴日也很少，且没有明显的环境污染，所以 综合所有条件和技术，选用屋外式中型配电装置。第45页，共 49 页7防雷保护的规划7.1 雷电过电压的形成与危害雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压，是造成电力

53、系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一。发电厂出现的雷电过电压主要有两个来源：雷电直击和沿输电线路 入侵的雷电过电压波。(1) 直击雷过电压雷电直接对电气设备、输电线、建筑物或其他物体直接放电，简称直击雷。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。利用避雷针和避雷线，可使各种建 筑物、输电线路和电气设备免遭直击雷的危害。避雷针主要用于保护建筑物、发电厂变 电所等免受直击雷的危害，避雷器主要用以保护架空输电线路。本次设计中，采用避雷线保护架空线路，采用避雷针对发电厂进行直击雷保护。雷电波输电线路上遭受直接雷或感应

54、雷后，电荷沿着输电线进入发电厂或变电所，这种由 雷电流形成的电流称为雷电波。直接雷、感应雷及其形成的雷电波均对电气设备的绝缘 构成严重威胁。利用保护间隙和避雷器，可保护电气设备免遭沿线入侵的雷电波的袭击。本次设计中，采用避雷器对电气设备进行雷电波防护。7.2 防雷保护措施7.2.1 发电厂的直击雷防护发电厂电气设备对直击雷的防护主要采用避雷针。由于发电场面积较大，采用多支等高避雷针保护。预设发电厂占地面积为225公顷，规模为长500m宽450m保护高第46页，共 49 页度为18m工程中避雷针的高度一般选用2030m本次设计中拟选用30m的避雷针，避雷针间的布置距离通过计算求得。四只等高避雷针

55、的保护范围如图7-1所示图7-1四只等高避雷针的保护范围hoh 公式(6-1)7Pbx1.5(hohx)公式(6-2)式中h避雷针的高度；hx被保护物高度；ho两针间联合保护范围上部边缘的最低点的高度；2bx在高度hx的水平面上，保护范围的最小宽度。第47页，共 49 页在多针保护时，当各边的保护范围最小宽度bx均，则多边形中间的全部面积都处于联合保护范围之内，即hx)0即为地面上的保护范围，由此算出D 336(m)在高度为hx的水平面上算得D 210(m)即任意两只避雷针之间的距离不得大于210m才能保护整个发电厂的地面范围。在地面上的外部保护半径为rx(h hx)P公式(7-3)rx(48

56、 0) 148(m)bx1.5(hohx) 1.5(h齐当hx0时，保护半径最大,第48页，共 49 页在高度为hx的水平面上的保护半径为为rx(48 18) 130(m)根据本厂的面积，需设置916只30m的避雷针7.3 避雷器的选择避雷器应按下列条件选择：(1)型式：选择避雷器型式时，应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点，按下表选择：型号型式应用范围FS配电用普通阀型10K V以下配电系统、电缆终端盒FZ电站用普通阀型35220KV发电厂、变电所配电装置FCZ电站用磁吹阀型1、330KV及需要限制操作的220KV以及以下配电2、某些变压器中性点第49页，共 49 页FCD旋转电机用磁吹阀型用于旋转电机、屋内(2)额定电压：避雷器的额定电压应与系统额定电压一致(3)灭弧电压：按照使用情况，校验避雷器安装地点可能出现的最大导线对地电压， 是否等于或小于避雷器的最大容许电压(灭弧电