大中型火力发电厂毕业设计

第一章电气主接线设计1.1概述电气主接线在电厂中的重要意义电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要局部，也是构成电力系统的主要环节。它反映各设备的作用、连接方式和回路间的互相关系。发电厂电气主接线确实定与机组容量、电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式等的拟定有着密切的关系。主接线设计是否合理，不仅关系到电厂的平安经济运行，也关系到整个电力系统的平安、灵活和经济运行。电厂容量越大，在系统中的地位越重要，那么影响越大。因此，发电厂电气主接线的设计，必须结合电力系统和发电厂或变电站的具体情况,全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系,经过技术、经济比拟,合理的选择主接线方案。并满足平安可靠、运行灵活、检修方便，远景开展等要求。1.2电气主接线方案确定电气主接线设计的原那么电气主接线设计的根本原那么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，结合工程设计情况，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，尽可能的地节省投资，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、适用、经济、美观的原那么。电气主接线的要求对电气主接线的根本要求主要包括：可靠性、灵活性、经济性、扩建的可能性四个方面。1．运行的可靠性对于一般技术系统来说，可靠性是指一个元件、一个系统在规定的时间内及一定条件下完成预定功能的能力。电气主接线属可修复系统，其可靠性用可靠度表示，即主接线无故障工作时间的比例。平安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根本的要求。停电不仅使国民经济造成损失，而且对国民经济各个部门带来的损失更加严重，往往比少发电能的价值大几十倍，甚至导致人身伤亡、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，主接线的形式必须保证供电可靠。因事故被迫中断供电的时机越少，影响范围越小，停电时间越短，主接线的可靠程度就越高，分析和评估主接线可靠性通常应从以下几方面综合考虑：1〕发电厂在电力系统中的地位和作用。2〕发电厂的运行方式及负荷性质。3〕发电厂接入电力系统的方式。4〕设备的可靠程度直接影响着主接线的可靠性。2．调度的灵活性电气主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。具体包括以下几方面：1〕操作的方便性。电气主接线应该在满足可靠性的条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不至在操作过程中出过失。2〕调度的灵活性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式，并且在发生事故时，要能尽快地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不至过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。3〕扩建的方便性。对将来要扩建的发电厂和变电站，其主接线必须具有扩建的方便性。尤其是火电厂，在设计主接线时应留有开展扩建的余地。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑从初期接线过渡到最终接线的可能和分析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。4〕检修平安性。应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行平安检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。3．运行的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。通常设计时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方面考虑：1〕节省一次投资。主接线力求简单，以节省电气设备的投资，要能使继电保护和二次回路不过于复杂，节省二次设备和控制电缆，要能限制短路电流，以便选择廉价的电气设备和轻型设备。2〕占地面积少。主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。3〕年运行费用小。年运行费用包括电能损消耗用、折旧及大修费用、日常小修维护费用。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的形式、容量、台数及防止两次变压而增加电能损耗，后两项主要决定于工程综合投资。4.扩建的可能性根据电力系统开展需要，往往对已投产的发电厂或变电站进行扩建。尤其是火电厂，从发电机、变压器一直到馈线回路数均有可能扩建。所以，在设计主接线时应留有发挥扩建的余地，适应电力负荷增长的需要。原始资料分析：1.凝汽式发电机规模〔1〕某地区根据西电东送要求，拟在该地区新建一座装机容量为4*300MW〔凝汽式火力发电厂〕机组型号为：QFSN-300-2.额定功率为300MW,额定电压为20kV，额定功率因数为0.85。该厂为坑口电厂，附有大量煤厂，海拔高为1500米以下，水源，灰场和交通等符合要求。〔2〕机组年利用小时数Tmax=6500h/a。〔3〕气象条件，发电厂所在地最高温度为37度，年平均温度为25度，最低温度为-7度，气象条件一般无特殊要求。〔4〕厂用电率为5.67%。2.电力负荷与电力系统情况。〔1〕本期工程一次建成，电厂建成后除厂用电外，全部电能送往系统，根据系统规划，N-Y电厂采用500kV电压等接入系统，500kV出线4回，本期工程出线2回至A-S电厂，预留2回备用。电力系统容量为14908MW，当取基准容量为1000MVA时，系统将规算到500kV母线上X*s=0.089〔2〕发电机出口主保护动作时间取=0.1s.接线方案拟定在对原始资料分析的根底上，结合对电气主接线的可靠性、灵活性、经济性等的根本要求，综合考虑，在满足技术、经济政策的前提下，力争使其为技术先进，供电平安可靠，经济合理的主接线方案。发电、供电可靠性是发电厂生产的首要问题，主接线的设计，首先应满足其满发、满供，同时尽量减少传输能量损失，保证供电连续性。为此，对大型发电厂主接线可靠性，应满足以下要求：1.断路检修，是否影响连续供电。2.线路、断路器或母线故障，以及在母线检修时，造成馈线停运的回路数多少和停电时间的长短，能否满足负荷对供电的要求。3.该厂有无全厂停电的可能。4.大型机组突然停电对电力系统稳定运行的影响与产生的后果等因素。因此，该厂由500kV电压等级接入系统，为保证其可靠性，采用一台半断路器接线方案较好。据系统规划，本电厂建设规模为装机容量4×300MW，采用500KV电压等级向系统输送电力。共出线四回，本期工程出线二回至A-S.预留两回备用。本次设计共拟定了两个方案：方案一：500KV配电装置采用一台半断路器接线，每台机组以发电机-变压器组的形势接入500KV配电装置，各回路线路接入500KV配电装置的另一侧。四台机组和四回线路形成四个串的接线，每个串上有三台断路器〔本期500KV配电装置建设两个全串和两个不完全串〕方案二：500KV配电装置采用双母线三分段接线，每台机组以发电机-变压器组的形式接入500KV配电装置，各回路线路接入500KV配电装置的另一侧。四台机组和四回线路形成四进四出的双母线三分段接线〔本期工程为四进二出〕，为检修运行方便，在其中一段母线上用刀闸进行分段。正常运行时，应尽量将四进四出共八个元件均分接在各段母线上。供电可靠性是对电气主接线的根本要求，下面就将各种故障情况下的停电范围对以上两个方案进行比拟：表1.1一台半断路器接线故障及其停电范围运行情况故障类别停电回路(回)停电百分比(%)无设备检修母线侧断路器故障112.5母线故障00中间断路器故障212.5有一台断路器检修母线侧断路器故障1～212.5～25母线故障0～10～12.5中间断路器故障225一组母线检修母线侧断路器故障225母线故障00中间断路器故障225图1.1一台半断路器主接线图表1.2双母线三分段接线及其故障停电范围运行情况故障类别停电回路(回)停电百分比(%)无设备检修出线断路器故障112.5母线故障2～425～50母联或分段断路器故障4～650～75有一台断路器检修出线断路器故障225母线故障2～525～62.5母联或分段断路器故障4～750～87.5一组母线检修出线断路器故障112.5母线故障2～625～75母联或分段断路器故障4～850～100图1.2双母线三分段接线主接线图从以上分析可得出如下结论：(1)一台半断路器接线故障范围最大的停电百分比是25%，发生在一串的中间断路器故障时。(2)双母线三分段接线故障范围最大的停电百分比是100%，发生在一段母线检修期间又发生母联断路器故障时。(3)二种主接线相比拟，可明显看出，一台半断路器接线的可靠性优于双母线三分段接线。1．两个方案的技术经济比拟从下表可以看出，技术经济的各项指标中，第二方案具有明显的优越性。方案项目第一方案第二方案一个半断路器接线双母三分段接线占地2.13〔km〕4.2(km)，多投资93.15万元主要设备断路器12组〔190万元一组〕断路器11组〔190万元一组〕隔离开关24组〔48万元一组〕隔离开关30组〔48万元一组〕电流互感器12组〔36万元一组〕电流互感器11组〔36万元一组〕合计3864万元合计3924万元运行多环状供电，运行调度灵活方便，二次回路及继电器接线较为复杂运行调度灵活性比第一方案差，但配电装置比第一方案清晰。二次继电保护较为简单，整定方便修检隔离开关仅作检修用，改变运行方式时，无大量倒闸操作。任一500KV断路器检修仍可按原方式运行检修不方便，改变运行方式要大量倒闸操作隔离开关可靠性可靠性高，发生母线故障时，任何回路可不停电，中间断路器拒动时，相应回路只是短时停电可靠性比第一方案差投资比拟-155.15万元0从上表可以看出，从技术经济考虑第一方案比拟好一台半断路器接线方案，每一个发变组单独接到500KV母线上，运行较为灵活，系统所需的设备比拟少，并且该接线在国内有较熟的运行经验，运行单位较为易接受。双母三分段接线，该接线在国内尤其是在220KV电压等级中被大量采用，运行经验较为丰富，特别是二次继电器保护方面更是如此，但是在投资费用、可靠性、运行、检修方便、都不及一个半断路器接线。1.2可靠性是指系统、设备在规定的条件下和预定的时间内，完成规定功率的效率。随着系统工程学的兴起，可靠性理论及其应用的迅速开展，对大型发电厂或变电所电气主接线设计时不能只凭借设计和运行人员的经验判断，做出决策，必须用定量计算的方法、制定出能够反映其可靠性性能的指标，来衡量主接线完成功能或丧失功能的判据，使主接线的设计与运行建立在更加科学的根底上。一般设备或系统可分为不可修复和可修复两大类。如果设备或系统运行一段时间发生故障后，经过检修就能恢复到原来的工作性能，设备或系统称为可恢复设备或系统；否那么，就称为不可恢复设备或系统。电气主接线由发电机，变压器、开关电器，母线等设备组成的系统，大局部元件是可修复的。所以，主接线属于可修复系统。对不可修复的系统的可靠性指标通常采用可靠度。这是指设备或系统在预定时间内，没有发生故障这一事件的概率。对可修复系统，由于它在故障后还可以通过修理，重新投入工作，所以除计及故障的概率外，还要记及故障后修复的概率和修复后继续工作的概率。因此，称可修复系统的可靠性指标为可用度，即定义为“可修复系统在长期运行时间中，处于或准备处于工作中的时间所占的比例〞，实际上仍是一个时间概率量。利用概率量来反映其可靠性，实际上是根据各种可能性的均值和几率来对未来的随机时间进行预测，不可能用确切的量来说明。主接线的可靠性计算，必须基于各种设备元件的可靠性根底数据来采用合理的计算方法。作为设备可靠性的根底资料，如设备的故障率λ〔t〕，修复率μ〔t〕，平均工作时间，平均停运时间以及检修时间和周期等都应来自长期运行实践的资料积累，且应符合生产设备的现状，所谓故障率，定义为单位时间〔如一年〕内设备发生故障而停运的次数。对于可修复设备，由于存在状态转移特性，通常把设备由于运行状态向停运状态的转移概率密度称为故障率λ〔t〕。相反，将设备从停运状态经过检修后，转向运行状态的的转移概率密度称为修复系数μ〔t〕，也就是在单位时间内完成修理的瞬时概率。他表示设备修复能力的指标。电气主接线包含着许多相互连接的设备元件，其可靠性分析比拟复杂。只为确定主接线方案为目的而进行主接线可靠性计算时，目前广泛采用表格法。他计算简便直观，易于理解且适于发电厂或变电站的任何主接线形式。逻辑表格法是以供电连续性作为系统可靠性工作的判据。其根本思想是针对主接线具体接线，分析因故障或方案检修切除某一设备〔回路〕时，应该将哪些相邻设备断开，即所有可能故障或检修设备〔主要是断路器和母线〕由于切除而对主接线的影响。对处于完好的，故障的以及某些设备检修时与另一台设备故障相重叠等情况一一列举出来，分别将计算其出现的概率，填入典型的表格中，然后根据全概率公式计算出设备在一年内平均切除的次数和停运时间的概率，从而说明其主接线的可靠性。用逻辑表格法计算主接线可靠性，应具备以下根本资料：〔1〕设备的故障率包括断路器故障率λ〔f/a〕，母线故障率w，变压器故障率，发电机故障率，线路故障率[f/(a.100km)]等等。虽然在主接线中隔离开关数量很多，但均与断路器配套使用，且其故障率比断路器小一个数量级，为简化可靠性计算的工作量，常把隔离开关的故障率分别计入其相邻的断路器或母线中，不致影响可靠性计算的准确性。〔2〕断路器故障停运时间〔h〕——指查明和排除一次故障所需的平均时间。〔3〕断路器大修周期μo〔r/a〕——指每台断路器每年的平均大修次数，其值随断路器类型及电压等级而异。〔4〕断路器大修时间(h)——指每台断路器每次大修所需的平均时间。〔5〕断路器小修时间(h)——指每台断路器每次小修所需的平均时间。〔6〕断路器小修周期〔r/a〕——指每台断路器每年小修次数。〔7〕母线故障停运时间〔h〕——指母线因故障每次停运的平均时间。〔8〕母线检修时间〔r/a〕——指母线每年平均线修次数。〔9〕母线检修停运时间〔h〕——指母线每次检修平均时间。〔10〕故障查明时间To〔h〕——每次查明故障所需的平均时间。〔11〕隔离开关〔合〕闸时间〔h〕——指隔离开关操作一次〔分或合〕所需的平均时间。根据辅助资料进行以下辅助参数计算:〔1〕某台断路器故障率。同类型断路器在配电装置中位置不同，所承当的任务和工作状态不同，相应故障率也不同，应予以分别处理。如从母线引出的馈线断路器的故障率可用下式计算=+L/100+λ式中L——线路长度。λ——母线故障影响故障率，一般取为0.002—0.004f/a。对操作频繁的断路器须适当予以修正。如一台半断路器接线中，每串的中间断路器及双母线中的母联断路器等，可将上式中修正为2。必要时可以调整λ的取值。〔2〕某台断路器故障停运系数。指某台断路器一年中因断路器故障而停运的时间占全年时间的百分比，即=/8760ⅹ100%式中——某断路器故障停运时间〔h〕。〔3〕某台断路器方案检修停运系数。指某台断路器一年中因大修与小修所花费的时间占全年时间的百分比，即=[μo+〔-〕/]/8760*100%〔4〕母线故障停运系数。指母线一年中故障停运时间占全年时间的百分比，即=/8760*100%〔5〕母线方案检修停运系数。指母线一年中检修占全年时间的百分比，即=/8760*100%〔6〕正常工作系数。至主接线中所有断路器与母线一年中处于完好运行状态的时间占全年时间的百分比，即=(1-∑-∑-∑)*100%式中n——断路器台数。M——母线条数。〔7〕故障时隔离开关切换操作时间T。指当断路器或母线发生故障时，从查明故障原因到倒闸操作完毕，是线路恢复供电所需要的时间。它应由两局部组成，即T=式中n——需要操作的隔离开关台数。〔8〕一台断路器检修期间，另一台断路器或母线故障，引起对应线路被迫停运的时间。设元件一检修时间为，元件二故障时间为。假设元件一检修和元件故障相重叠，导致对应线路被迫停运。此时，可能有两种不同情况：1)、≦，对应线路被停运，将随检修结果而告终。由于故障发生是随机的，可以认为均匀的分布于之间，故对应线路被迫停运时间取其平均值为=1/22〕、当<。假设元件二故障发生在〔-〕范围内，那么同时停电将等于故障元件二的恢复时间；假设故障发生在Trl末尾，那么同时停电将随检修结束而完毕，其平均停电时间为1/2Tf2。那么，故障发生在〔-〕和的概率，分别为〔-〕/和/，按互斥事件的概率运算法那么，同时停电时间为=〔-〕/+1/2*/=-*/2式中——检修元件的停运时间。——故障元件的停运时间。假设<<,那么=〔9〕一母线检修期间，另一元件故障，引起相应线路被停运的时间，即=1/2〔10〕一元件检修，另一元件故障，引起相应元件被迫停运的概率，即为=式中——检修元件的停运系数——故障元件的故障率〔11〕全部元件正常时，某元件故障引起相应元件被迫停运的概率，即=可用概率计算求取电气主接线的可靠性指标：a、各回路故障率。它说明在各种工况下出现该回路被切除停运的总概率。=+b、各回路故障停运时间。它说明在各种工况下，各回路被切除停运的总时间=+假设：〔1〕500KV采用用SF6断路器，输电线路长度为150Km，设备原始数据提取为：断路器故障率=0.014f/a,母线故障率w=0.1f/a,线路故障率=0.01f/a，断路器大修周期μo=0.2r/a，断路器小修周期μr=1r/a，断路器故障停运时间=40h，断路器大修时间=500h，断路器小修时间=90h，故障查明时间To=0.3h，隔离开关分合闸时间Tc=0.1h，母线故障停运时间Twf=8h,母线检修周期母线检修时间=1r/a，母线检修停运时间母线检修停运时间=6h；〔2〕双母线三分段接线正常运行时T1、L1、L2接W1段和W3段母线上，T2、L3、L4接W2段和W3段母线上，母联断路器QF1、QF2投入运行，分段断路器QF3处于冷备用状态，以固定接线方式进行计为例，进行分析计算。〔一〕辅助系数。1.断路器故障率=+/100+λ其中对一串断路器的修正为2值。一台半断路器接线中断路器故障率断路器编号线路长度自身故障率〔f/a〕线路影响率/100〔f/a〕母线影响率λ〔f/a〕某断路器故障率〔f/a〕Q100.01400．0040.018Q21500.0140.0150.0040.033Q300.01400.0040.018Q41500.0140.0150.0040.033Q51500.0280.0150.0040.047Q61500.0280.0150.0040.047Q71500.0280.0150.0040.047Q81500.0280.0150.0040.047Q91500.0140.0150.0040.033Q1000.01400.0040.018Q111500.0140.0150.0040.033QQ1200.01400.0040.018双母线三分段接线中断路器故障率编号线路长度L〔km〕自身故障率λ〔f/a〕线路影响率/100〔f/a〕母线影响率λ〔f/a〕某断路器故障率〔f/a〕Q11500.0140.0150.0020.031Q21500.0140.0150.0020.031Q31500.0140.0150.0020.031Q41500.0140.0150.0020.031Q500.01400.0020.016Q600.01400.0020.016Q70.014000.0020.016Q800.01400.0020.016Q900.02800.0040.032Q1000.02800.0040.032Q1100.02800.0040.0322.断路器故障停运系数〔1〕一台半断路器接线。=/8760*100%=0.000123=0.000226=0.0001233=0.000226=0.0003219=0.0003219=0.0003219=0.0003219=0.000226=0.0001233=0.000226=0.0001233(2)双母三分段接线=0.0002123=0.0002123=0.0002123=0.0002123=0.0001096=0.0002123=0.0002123=0.0002123=0.0002192=0.0002192=0.00021923.断路器方案检修停运系数。=[+(-)/]/8760=0.01964.母线故障停运系数。=/8760=0.1×8/8760=0.00009135.母线方案检修停运系数。=/8760=1×6/8760=0.00068496.正常工作系数。〔1〕一台半断路器接线=1-=0.76413(2)双母三分段接线=0.778187.一台断路器检修期间，另一台故障停运，引起对应线路被迫停运时间，分别计算断路器和母线故障。(1)断路器故障=(-)/-+1/2*/=-*/2=56.4(h)(2)母线故障=-*/2=7.936(h)8.一母线检修期间，另一台故障运行，引起对应线路被迫停运时间，分别计算断路器和母线故障。〔1〕断路器故障=1/2=1/2ⅹ6=3(h)〔2〕母线故障=1/2=1/2ⅹ6=3(h)9.断路器或其它元件故障，引起对应元件被迫停运时间，即对应元件经切换的恢复时间T=+n=0.3+n0.1n——隔离开关需切换的台数10.全部元件正常时，某断路器或母线故障的停运频次有公式=得。11.某断路器检修时，另一台断路器或母线故障的停运次数由公式=得。〔二〕两方案可靠性计算结果分析停运元件停运频次〔f/a〕停运频次比每年停运时间停运时间比ⅠⅡⅠ/ⅡⅠⅡⅠ/ⅡL10.08560.32940.25990.16861.93430.0872L20.08450.22420.37690.14371.92390.0757L30.08460.32940.25680.14741.93430.0762L40.08510.22420.37960.14321.92390.0744T10.07150.32940.21710.12331.93430.0637T20.07100.22420.31670.11961.92390.0622T30.07150.32940.21710.12371.93430.0640T40.07000.22420.31220.13871.92390.0721方案Ⅰ——为一台半断路器接线方案Ⅱ——为双母三分段接线由上式可见双母三分段接线各元件停运频次均比一台半断路器接线高，而且各元件的平均停运时间也比一台半断路器接线多。一台半断路器接线最多有二元件同时停运，而双母三分段接线会多个元件同时停运或全停。方案确定根据以上的定性分析以及定量分析的论证和比拟，一个半断路器接线的方案是较为优越的方案，所以采用此方案。1.3主变压器的选择一、主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。他确实定除依据传递容量根本资料外，还应根据电力系统5—10的开展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密成度等因素，进行综合分析和合理选择。如果容量选择过大、台数过多、那么会增加投资、占地面积和损耗，不能充分发挥设备的效益，并增加设备运行和检修的工作量；如果容量选择得过小，台数过小，那么可能封锁发电厂剩余功率的输送，限制变电所的负荷需要，影响系统不同电压等级之间的功率交换及设别运行的可靠性等。在选择发电厂主变压器时，应遵循以下规那么。单元接线的主变压器容量确实定原那么。单元接线时主变压器容量SN应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。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那么算出的两台容量之和来确定。SN=1.1Png(1-Kp)/cos￠〔MVA〕Png—发电机容量，在扩大单元接线中为两台发电机容量之和，MWcos￠—发电机额定功率因数Kp—厂用电率每单元的主变压器为一台SN=1.1×300×〔1-5.67%〕/0.85=366.22〔MVA〕具有发电机电压母线接线的主变压器容量确实定原那么。在选择发电机电压母线与系统之间的主变压器的容量，应考虑以下因素：(1)当发电机全部投入运行时，在满足发电机电压供电的日最小负荷，并扣除厂用负荷后，主变压器应能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统。SN=〔∑Png〔1-Kp〕/cos￠-Pmin/cos￠〕/n(MVA)∑Png—发电机电压母线上的发电机容量之和，MWPmin—发电机电压母线上的最小负荷，MWcos￠—负荷功率因数n—发电机电压母线上的主变压器台数。(2)当接在发电机电压母线上的最大一台机组检修或故障时退出运行时，主变压器应能从电力系统倒送功率，保证发电机电压母线上最大负荷的需要。SN=〔Pmax/cos￠-∑Png〔1-Kp〕/cos￠〕/n〔MVA〕∑Png—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，MWPmax—发电机电压母线上的最大负荷，MW(3)发电机电压母线上接有2台或以上的变压器时，当其中容量最大的一台因故障而退出运行时，其他主变压器在允许正常范围内，应能输送母线剩余功率的70%以上。SN=〔∑Png〔1-Kp〕/cos￠-Pmin/cos￠〕×70%/〔n-1〕〔MVA〕(4)水电比重较大的系统，由于经济运行的要求，应充分利用水能。在丰水期，有时可能停用火电厂的局部或全部机组，以节省燃料。此时火电厂主变压器应具有从系统到送功率的能力，应能满足发电机电压母线上最大负荷的要求。二、主变压器的选择还要考虑到主变的相数、绕组数、绕组接线组别、结构型式、调压方式和冷却方式的选择。1、相数的选择三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资小，占地面积少，损耗小，同时配电装置结构简单，运行维护方便，在考虑受到制造、运输等条件限制时，可选用两台容量较小的三相变压器。2、绕组数的选择〔1〕只有一种升高电压向用户供电或与系统连接的发电厂，以及只有两种电压的变电所，采用双绕组变压器。〔2〕有两种升高电压向用户供电或与系统连接的发电厂，以及有三种电压的变电所，可以采用双绕组变压器或三绕组变压器(包括自藕变)，单发电机组容量为200MW及以上时，采用发电机-双绕组变压器单元接线。3、绕组接线组别可选择为高压侧〔500KV侧〕采用“YN〞连接，低压侧〔20KV侧〕采用“d11”连接，选用升压型无励磁调节变压器发电厂和变电所主变压器的台数和电压等级、接线形式、传输容量以及和系统的联系有密切关系。通常与系统具有强大联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，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变电所或与系统联系只有备用性质时，可以只装一台中型变压器；对地区性独立的一次变电所或大型工业专用变电所，可设3台主变压器。根据上述变压器选择条件和计算要求，本厂选择4台主变压器，采用发电机-变压器组单元接线方式，每台主变压器选择如下:型号：SFP10——370000/500额定容量：370000KVA额定电压：550-2ⅹ2.5%/20KV接线组别：YN，d11阻抗电压：14%第二章厂用电设计2.1概述现代大容量火力发电厂要求其在生产过程自动化和采用计算机控制，为了实现这一要求，需要有许多厂用机械和自动化监控设备为主要设备〔汽轮机、锅炉、发电机等〕和辅助设备效劳，而其中绝大多数厂用机械采用电动机拖动，因此需要向这些电动机、自动化监控设备和计算机供电，这种电厂自用的供电系统称为厂用电系统。厂用电系统的接线是否合理，对保证厂用负荷的连续供电和发电厂平安经济运行至关重要。由于厂用负荷多，分布广，工作环境差和操作频繁等因素，厂用电事故在电厂事故中占有很大比例。此外，还因为厂用电接线的过渡和设备的异动比主系统频繁，如假设考虑不周到，也常常会埋下许多事故隐患。据统计说明，不少全厂停电的事故是由于厂用电事故引起的。因此，厂用电的合理设计及平安运行都非常重要。2.2厂用电设计2.2.11.各机组常用电系统应该独立。厂用电接线在任何方式下运行，一台机组故障停运或其辅机的电气故障不应影响另一台机组的运行，并要求厂用电故障影响而停运的机组应能在短期内恢复本机组的运行。2.全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用负荷或公用负荷母线。在厂用电系统接线中，不应存在可能导致发电厂切断多于一个单元机组的故障点，更不应存在导致全厂停电的可能。3.厂用电的工作电源及备用电源接线应能保证各单元机组和全厂的平安运行。4.充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电的运行方式，特别要注意对公用负荷供电的影响，便于过渡，尽量减少改变线路和更换设备。5.设置足够的交流事故保安电源，当全厂停电时可以快速启动和自动投入事故保安电源箱负荷供电。另外，还要设计符合电能质量指标的交流不间断电源，以保证不许可间断供电的热工负荷和计算机的用电。2.2.2按其在生厂过程中的主重性，300MW汽轮发电机组厂用负荷可分为以下几类：1.ⅰ类负荷：短时〔手动切断负荷供电所需的时间〕的停电可能影响人生或设备平安，是生厂停顿或发电机组出力大量下降的负荷。2.ⅱ类负荷：允许短时停电，但停电时间延长，有可能损害设备或影响正常生产的负荷。3.ⅲ类负荷：长时间停电不会直接影响生厂的负荷。4.不停电负荷：在机运行时间，以及正常或事故停机过程中，甚至在停机后的一段时间内，需要进行连续供电的负荷，简称0I类负荷。5.事故保安负荷：在发生全厂停电时，为了保证机组平安的停止运行，事后又能很快地重新启动，或者为了防止危及人身平安等原因，需要在全厂停电时断续供电的负荷。按负荷所要求的电源为直流或交流，有可分为直流保安负荷和交流保安负荷。2.2.3该厂厂用电压共分为两级，高压为6KV,低压为380/220V。300MW汽轮发电机组高压厂用电系统常用的两种供电方案。方案一般不设6KV公用负荷段，将全厂公用负荷〔如输煤、除碳、化水等〕分别接在各机组A、B段母线上，而方案二为单独设置二段公用负荷母线，集中供全厂公用负荷用电，该公用负荷段正常由启动备用变压器供电。方案二的优点是公用负荷集中，无过渡问题，各单元机组独立性强，便于各机组常用母线清扫。其缺点是由于公用负荷集中，并因启动备用变压器要用工作变压器备用〔假设无第二台备用变压器备用时〕，故工作变压器也要考虑在启动备用变压器检修或故障时带公用段运行。因此，启动备用变压器和工作变压器均较方案一变压器分支的容量大，配电装置也增多，投资较大。方案一优点是公用负荷分接于不同的机组变压器上，供电可靠性高、投资省，但也由于公用负荷分接于各机组工作母线上，机组工作母线清扫时，将影响公用负荷的备用。另外，由于公用负荷分接于两台机组的工作母线上，因此，在1#机发电时，必须也安装好2#机的6KV厂用配电装置，并用启动变压器供电。〔一〕6KV厂用电系统1.高压厂用电电压采用6KV。2.每台机组设一台高压厂用工作变压器。3.每台厂用工作变的电源由支持发电机出口的无激磁调压双分裂变压器的两个低压分裂绕组供应。4.高压厂用工作母线设A、B段，双套辅机电动机和低压变分接于两段母线上。〔厂用工作变及备用工作变电源分别由高压厂变和起动/备用变接〕5.有关规程规定，本工程设两台〔高压厂用〕启动/备用变作为高压厂用电源的备用电源。1#启动/备用变作为1#、2#高压厂变备用。2#启动/备用变作为3#、4#高压厂变备用。本工程高压厂用电电源接线有两种方案：方案一：本工程公用负荷较多，容量大，全厂公用负荷分别接于6KV公用段0IA、OIB段上。正常运行时，两段公用段分别接于未接电动给水泵的1#、2#机组6KV工作B段。由1#、2#机组工作B段供电。同理：3#、4#机组厂用电接线原那么与1#、2#机组相同。方案二：设6KV公用/备用变。正常运行时公用段由启动/备用变供电。方案一的优点是可以实现今后厂网分开，竞价上网的需要，所以本工程推荐采用方案一。每台机组设立两台1250KVA工作变，两台1250KVA除尘变，一台315KVA照明变，分别接在相应6KV工作段。每台机组设立一台1250KVA备用变，一台公用变。两台机组设立一台容量为3150KVA的检修变。分别由6KV公用段引接。每台300MW汽轮发电机组从各单元机组的变压器低压侧接引一台高压工作厂用变压器作为6KV厂用电系统的工作电源。为了限制厂用电系统的短路电流，以便使6KV系统采用轻型断路器，并能保证电动机自启动时母线电压水平和满足常用电缆截面不大于150mm等技术经济指标要求，高压工作厂用变压器选用容量为40/25—25MVA，短路电压uk=15%的分裂变压器，其低压分裂绕组分别供6KV两个分段厂用母线，即1#机组高压工作厂用变压器供6KV1A和1B段，2#机组的高压工作厂用变压器供6KV2A和2B段。为满足机组启动时厂用电供电和作为高压工作变压器的备用，每两台机组配备一台容量为40/25—25MVA，uk=18%的启动备用变压器。启动备用变压器电源引自升高电压母线，采用明备用方式。当本厂有两级升高电压并在两级升高电压间设有联络变压器时，启动备用变压器可接在联络变压器第三绕组上。考虑到升高电压母线电压变化大，启动备用变压器采用符合调压变压器，以保证厂用平安经济地运行。〔二〕380/220V厂用电接线。1.接线原那么:(1)全厂380/220V公用负荷由接至6KV公用段的低压公用变供应。〔2〕全厂设置动力中心〔PC〕和电动机控制中心〔MCC〕。Ⅰ类电动机75KW以上Ⅱ、Ⅲ类电动机宜由动力中心直接供电。容量为75KW以下的Ⅱ、Ⅲ类电动机宜由电动机控制中心供电〔MCC〕。另外，全厂输煤系统设置三台800KVA输煤变〔简仓方案〕。对于双煤厂方案设置三台1000KVA变压器。化学水系统设置二台800KVA化水变。一水战设置二台1000KVA变。通信楼设置二台800KVA变。除尘系统每两台机位一个系统，每个系统设置两台1000KVA除尘变。生产行政综合楼设置两台1000KVA变。灰厂设置一台315KVA变。这些辅助系统的变压器分别连接到6KV公用段。2.2.4〔一〕6KV厂用电系统接电方式。经计算本工程高压厂用电系统的接地电容电流为25A，根据厂用电规程规定，高压厂用工作变及高压启动/备用变6KV中性点的接地方式选用经低压电阻接地方式。〔二〕380/220V厂用电系统接地方式。全厂380/220V低压厂变采用中性点直接接地方式。主厂房380/220V保安电源装置的柴油机组中性点也采用直接接地方式。2.2.5〔一〕高压厂变容量选择。高压厂用工作变均按高压电动机100%计算负荷与低压厂用电计算负荷之和选择。高压厂用工作变除带本机组的负荷外还带有50%公用负荷。经计算，厂高变：1#、2#为40000/25000—25000KVA无激磁调压双分裂变压器。3#、4#为31500/20000—20000KVA无励磁调压双分裂变压器.高压厂用启动/备用变作为高压工作变的备用能满足带最大一台高压厂变的全部负荷，1#启动/备用变为40000/25000—25000KVA，同理，2#启动/备用变为31500/25000—25000KVA。〔二〕常用电率。本期厂用电率为5.767%。六.事故保安电源he交流不停电电源。〔一〕事故保安电源。对300WM以上的大容量机组，当厂用工作电源和备用工作电源都取消时，为确定在事故状态下能平安停机，事故消除后又能及时供电，应设置事故保安电源，以保证事故保安负荷，如热工仪表及自动装置、事故照明、电子计算机的设施的连续供电。根据“火电技术规程〞规定，每一台机组设置一台快速启动的柴油发电机作为交流保安电源〔容量500KM〕。每台机组设两段380V保安电源，采用单母线接线。正常运行时分别有两段380V工作段供电。当事故失去工作电源后，柴油发电机组快速启动，并自动投两段事故保安负荷。〔二〕交流不停电电源系统〔UPS〕根据“火电技术规程〞规定，每台机组设置一套UPS装置，UPS采用静态逆变装置，它主要由整流器、逆变器、静态开关、隔离变压器、交流调压器等组成。正常运行时有保安电源经整流器向逆变器供电，有逆变器输出单相220V交流不停电电源向负荷供电，当逆变器故障时，那么静态开关切换到保安电源上经旁路向负荷供电，其切换时间不大于4ms。当事故保安电源消失或整流器故障时，有机组动力蓄电池组经隔离二级管不间断向逆变器供电。第三章短路电流计算3.1短路电流计算的目的、规定和步骤。短路电流的计算在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流的计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面：(1)在选择电气住接线时，为了比拟各种接线方案，或确定某一接线方案是否需要限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。(2)在选择电器设备时，为了保证设备的正常运行和故障情况下都能平安、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以效验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值;计算短路后较长时间的短路电流有效值，用以效验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以效验设备动稳定。(3)在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件效验软导线的相间和相对地的距离。(4)在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。(5)接地装置的设计，也需要短路电流计算。短路电流计算的一般规定。验算导体和电器时所有短路电流，一般有以下规定。3.2计算的根本情况Ⅰ电力系统中所有电源均按在额定负荷下运行；Ⅱ所有同步发电机都具有自动调整励磁装置〔包括强行励磁〕；Ⅲ短路发生在短路电流为最大值的瞬间；Ⅳ所有电源的电动势的相角相同；Ⅴ应考虑对短路电流有直接影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。3.计算短路电流时所有的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式〔即最大运行方式〕，而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。3.2.2应按本工程设计规划容量计算，并应考虑电力系统的远景开展规划〔考虑本工程建成后5到10年。〕。3.2.3一般按三相短路计算。假设发电机出口的按照两相短路计算，后中性点接地系统以及自耦变压器等回路中的电相接地短路较三相短路情况严重时，那么应按严重的进行校验。3.2.4在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，成为短路计算点。对两侧都有电源的电器，通常是将电器两侧的短路点进行比拟，选出其中流过电器的短路电流较大的一点。计算步骤在工程设计中，短路电流的计算通常采取实用曲线法。步骤如下：3.2.63.2.7ⅰ首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗Xd〞。ⅱ选取基准容量Sb和基准电压Ub。ⅲ将各元件电抗换算为统一基准值的标幺电抗。ⅳ绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。3.2.8计算短路电抗Xjs。运算曲线查处各电源供应的短路电流的周期分量标幺值。算无限大容量的电源共给的短路电流周期分量。算短路电流周期分量有名值和短路容量。算短路电流冲击值。算异步电动机供应的短路电流。制短路电流计算结果表格。3.3短路电流计算1.参数计算。500KV系统侧S=14908MVA,Xs=0.08920KV系统侧S=14908MVA,Xc=1.112取Sb=1000MVA,Ub=Uav如图：取短路点如下图：计算各元件参数的标么值电抗：变压器电抗标么值：XT1=XT2=XT3=XT4=0.14ⅹ1000∕370=0.378发电机电抗标么值：XG1=XG2=XG3=XG4=0.16ⅹ1000∕353=0.453EG1=EG2=EG3=EG42.f1点短路：(1)网络简化：转移电抗X=1/4〔0.378+0.453〕=0.21(2)Es对f1点和Eg对f1点的计算电抗：Xjs.s=Xs(14900/1000)=0.089X14900/1000=1.327Xjs.g=X(4ⅹ353)/1000=0.21X4X353/1000=0.294(3)查表《电力系统分析》第二版上附表Ⅲ-1、附表Ⅲ-3可得三相短路电流周期分量有效值的标么值：系统S提供I(0)=0.777；I(∞)=0.818；发电机G提供I(0)=3.684；I(∞)=2.356。归算至短路点电压等级时系统S和发电机G等值电源的额定电流为：Ins=S/1.732Uav=14908/1.732ⅹ525=16.395KAIng=Sg/1.732U=353/1.732ⅹ21=9.705KA时间SG短路电流〔KA〕标么值有名值标么值有名值I(0)0.77712.7383.68435.75348.491I(∞)0.81813.4112.35622.86536.276Ich109.113.f2短路点(1)网路简化：X=1/3(XT+XG)=1/3ⅹ〔0.453+0.378〕=0.227X2=XT1+X+XT1X/XS=0.378+0.277+(0.378ⅹ0.277)/0.089=1.831X3=XS+XT1+XSXT1/X=0.588(2)ES、EG1、EG对断路点的计算电抗为：Xjs.s=X3S/SB=0.588ⅹ14908/1000=8.766Xjs.G1=0.453ⅹ353/1000=0.16Xjs.G=1.831ⅹ(3ⅹ353)/1000=1.939(3)查《电力系统分析》第二版附表Ⅲ-1、Ⅲ-4后表并计算短路电流。Xjs.s=8.76＞3.45代表系统供应的三相短路电流周期分量不随时间而衰减，即可视为无限大容量电源进行计算，其周期分量有效值的标么值为：Is=1/8.766=0.114时间SGG1短路电流〔KA〕标么值有名值标么值有名值标么值有名值I(0)0.1147.6210.52913.8076.76365.63587.063I(∞)0.1147.6210.53814.0422.4924.16545.8284.20KV母线短路计算。Xjs.s=1.112ⅹ14908/1000=16.578I(0)=0.063I(∞)=0.0603INS=s/1.732Uav=74.847有名值I〔0〕=4.715KAI(∞)=4.513KA第四章：电气设备的选择4.1电气设备选择的一般条件正确地选择设备是使电气主线和配电装置到达平安，经济运行的重要条件，在进行设备选择时，应根据工程实际情况，地保证平安可靠的前提下积极稳妥地采用新技术，并主意节约投资，选择适宜的电气设备。尽管电力系统中各种电气设备的作用和条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的根本条件都是相同的，电气设备要可靠平安的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热，稳定和动稳定。按正常工作条件选择额定电压和额定电流1.额定电压选择〔1〕.最高允许工作电压Ｖe：电气设备可以长期在其额定电压的110～115%下平安运行，这一电压称为最高允许工作电压。①.当在220KV及以下时，其Ｖe＝1.15②.当在230～500KV时，其Ｖe＝1.1〔2〕.由于电气设备装设地点的环境条件和海拔影响其绝缘性能，随装设地点海拔的增加，空气密度和温度相应减小使得电气设备外部空间除和固体绝缘外外表的放电特性降低，电气设备允许的最高工作电压减小。①.当海拔在1000～4000M时，海拔每增高100M，最高工作电压Ｖe相应下降１％。②.对海拔超过1000M的地区，一般应选用高原型产品或绝缘提高一级的产品。2.额定电流选择：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。应按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的条件进行选择,即：≥〔1〕.由于发电机调相机和变压在电压降低5％时，出力保持不变，故其相应回路的应为发电机调节器相机主变压器的额定电流的1.05倍；〔2〕.假设变压器在过负荷运行时，应按过负荷确定，取1.3～2倍变压器额定电流；〔3〕.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；〔4〕.母线分段电抗器应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该母线负荷所需的电流，或是最大一台发电机额定电流的50﹪～80﹪。〔5〕.出线回路的除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转过来的负荷，取为1.05倍线路线最大负荷电流。〔6〕.电容器回路按1.35倍电容器组额定电流取。此外，还应按电气设备的装置地点，使用条件，检修和运行等要求，对电气设备进行种类〔屋内或屋外〕和型式〔防污型、防爆型、湿热型等〕的选择。二、按短路条件校验热稳定和动稳定1.短路热稳定校验热稳定是指电气设备承受短路电流热效应而不损坏的能力，热稳定校验是电气设备承受短路电流热效应时的短时发热，最高温度不超过短时最高允许温度。〔1〕导体和电缆满足热稳定的条件为：S≥Smin〔mm2〕S:按正常工作条件选择的导体或电缆的截面积，mm2Smin:按热稳定确定的导体或电缆的最小截面积，mm2〔2〕电器满足热稳定条件：t≥:短跑电流热效应；：所选用电器t时间内允许通过热稳定电流。2.短路动稳定校验指电气设备承受短路电流产生的电动力效应而不损坏的能力。满足动稳定条件：≥或≥〔1〕、——短路冲击电流的幅值和有效值，=2IN″IN11为0S时短路电流，周期分量有效值；——冲击系数：发电机端取1.9；发电机高压母线及发电机电压电抗器后取1.85，远离发电机时取1.8。〔2〕、——电器允许通过的动稳定电流幅值和有效值。3.短路计算时间〔1〕短路切除时间＝+：断路器全开断时间，：相应断路器的全开断时间。〔2〕断路器全开断时间＝+：断路器的固有有分闸时间，：燃弧时间。验算电器的短路热稳定时，宜采用后备保护动作时间。少油断路器的燃弧时间。＝〔0.04～0.06〕Ｓ,SF6断路器的燃弧时间＝〔0.02～0.04〕Ｓ。4.以下几种情况可不校验热稳定或动稳定〔1〕用熔断保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故不检算稳定；〔2〕采用有限电流电阻的熔断器保护的设备可不校验动稳定；电缆因有足够的弧度亦可不校动稳定。(3)装设在电压互感器回路中的裸导体和电器在可不校稳定。5.短路计算条件(1)按本工程设计最高终容量计算，考虑电力系统远景开展规划〔一般为本期工程建成后5～10年〕，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，假设有更严重情况那么按后者验算。(3)计算短路点：选择通过导体和电器的短路电流是最大的点作为短路计算点。(4)短路计算时间：效验短路热稳定和开断电流时，还必须合理地确定短路计算时间。4.2高压断路器和隔离开关的选择一、高压断路器的选择1.主要功能：在正常运行时，用其进行倒换电气接线的运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起着控制作用；当电气设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路，保证无故障部份正常运行，起到保护作用，高压断路器最大特点是能切断电路中的负荷电流和短路电流。其开断能力，指断路器在切断火电流时的灭弧能力，是高压断路器运行性能的根本指标。2.断路器的选择条件(1)种类和型式的选择——高压断路器应根据安装地点，环境条件和使用技术条件，施工调试和维护易便性等进行选择，并进行必要的技术经济比拟。①6～10KV或35KV电网一般选择少油、真空和SF6断路器，某此3IKV屋外配装置也可采用多油断路器。②110～330KV电网一般选择少油和SF6断路器。③500KV电网那么一般选择采用SF6断路器。(2)额定电压选择：按断路器的额定电压不得低于所在电网额定电压的条件来选择，即：≥(3)额定电流选择：按断路器的额定电流不得小于所在回路最大持续工作电流的条择，即:≥(4)开断电流选择:①断路器的额定开断电流Inbr应不小于实际开断瞬间的短路电流周期分量Ipt即:≥②当断路器的较系统短路电流大很多时,也可以用次暂态电流I″进行选择,即:≥I″(5)额定关合电流选择假设在断路器关合前已存在短路故障，那么断路器合闸时也会产生电弧，为了保证断路器关合时不发生触头熔焊及合闸后能在继电保护控制下自动分闸切除故障短路电流，为此断路器额定关合电流，不应小于短路电流最大冲击值，即:≥〔6〕热稳定检验：t≥〔7〕动稳定检验：≥或≥根据上述选择条件，500KV断路器额定电流选择考虑到所在回路的最大工作持续电流按照4台发电机满发1200MW运行时的工作电流进行选择，其工作持续电流为I=4S/1.732XU=4X370000/1.732X500=1709A，500KV短路其选择型号为：LW13-550/2000罐式额定电压：500KV额定电流：2000A额定工频耐受电压：910额定雷电冲击耐受电压：550-1550+450KV额定关合电流：160KA额定开断电流：63KA额定峰值耐受电流：171KA额定短时耐受电流：63KA额定短路开断次数：20次机械寿命：3000-10000次额定电流开断次数：3000-10000次防护等级：户外分闸时间：35ms合闸时间：150ms气体额定压力：0.6MPa报警闭锁压力：0.5MPa二、隔离开关的选择条件(1)隔离开关种类和型式的选择——隔离开关的型式较多，按安装地点不同，可分为屋内屋外式；按绝缘支柱数目又可分为单式，双柱式；此外，还极V形隔离开关。隔离开关型式对配电装置的布置和占地面积有委大影响，有选型时应根据配电装置特点和使用要求以及技术经济条件来确定。〔2〕额定电压：≥〔3〕额定电流：≥〔4〕热稳定校验：t≥〔5〕动稳定校验≥或≥由于隔离开关不能用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路电流的校验。选用GW7-500/2000三柱式隔离开关三、互感器的选择1.互感器的原理和作用互感器是电力系统中测量仪表，继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器，是一次系统和二次系统间的联络元件，包括电压互感受器〔TV〕和电流互感器〔TA〕，它们将高电压、大电流按比例变成低电压〔100，100/3V〕和小电流〔5、IA〕，以此正确反映电气设备的正常运行和故障情况，互感器使二次设备与高压局部隔离，且互感器的每一个二次绕组必须有一可靠接地，消除绕组间绝缘损坏而使二次局部长期存在高电压，从而确保工作人员在接触测量仪表和继电器时有平安。二、互感器的选择1.电流互感器的选择〔1〕种类和型式的选择①种类：根据安装地点选择屋内或屋外式；根据安装方式选择，支持式，装入式〔装在变压器套管或多油断路器套管中〕和穿墙式〔兼作穿墙套管〕，根据一次绕组匝数可选单匝LD〔用于火电流〕，多匝LF〔用于小电流〕和母线式LN。②6～20KV及以上配电装置的电流互感器，应休用瓷绝缘或树脂浇注绝缘结构，35KV及以上配电装置的电流互感器，采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。选用母线式电流互感受器时，应校核其窗口允许通过的母线尺寸。③当一次电流较小〔在400A及以下〕时，宜采用一次绕组多匝式，以提高准确度；当采用弱电控制系统式配电装置距离较远时，为能减小电缆截面，提高带二次负荷能力及准确级，二次额定电流尽量采用1A，而强电流系统用5A。〔2〕额定电压的选择电流互感器的一次额定电压不得低于其安装回路的电网额定电压。即：≥〔3〕额定电流的选择①电流互感器的一次额定电流不应小于所在回路的最大特点工作电流,即:≥,为保证电流互感器的准确级,,应尽可能接近。②电力变压器中性点，电流互感器的一次额定电流，应大于变压器允许的不平衡电流，一般可变压器额定电流的30％选择，放电间隙回路的电流互感器，一次额定电流可按100Ａ选择。③电流互感器的二次额定电流，可根据二次回路的要求选用５Ａ〔强电系统〕或１Ａ〔弱电系统〕。④为保证自耦变压器零序差动保护装置各个正常工作电流平衡，供该保护用的高、中压侧和中性点电流互感器，变比应尽量一致，一般按电流较大的中压侧额定电流来选择。⑤在自耦变压器公共绕组上作过负荷保护和测量用的电流互感器，应按公共绕组允许负荷电流选择。⑥中性点非直接接地系统中的零序电流互感受器，在发生单相接地故障时，通过的零序电流较中性点直接接地线系统的小得多。为保证保护装置可靠动作，应按二次电流及保护灵敏度来校验零序电流互感器的变比。⑦发电机横联差动保护用的电流互感器一次电流，应按以下情况选择：a、安装于各绕组出口处时，一般按定子绕组每个支路的电流选择；b、安装于中性点连接线上时，可按发电机允许的最大平衡电流选择。一般取发电机额定电流的20～30％。〔4〕准确级的选择电流互感器的准确级是指在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值时的最大电流误差百分数。为了保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。用于电能计量的电流互感器不低于0.5级，关口计量表计不低于0.2S级。对于测量精度要求较高有大容量发电机变压器，系统干线和500KV级[宜用0.2级。暂态保护用的电流互感器选用P级。稳态保护用电流互感器选用P级。对供运行监视、估算电能和控制盘上仪表的电流互感器应为0.5～1级。供只需估计电参数仪表的电流互感器可用3级。注：当所供仪表要求不同准确级时，应按相应最高级别来确定电流互感器的准确级。〔5〕电流互感器额定容量的选择互感器按选定准确级所规定的额定容量应大于或等于二次所接，即：≥＝+++,分别为二次侧回路中所接仪表和继电器的电流线电阻。：接触电阻，一般取0.1；:连接导线电阻。2.电压互感器的选择(1)电压互感器的二次负荷阻抗很大，一次电流很小，不需要选择额定电流，外部电网短网短路电流不通过电压互感器，不需进行短路稳妥定性校验。电压互感器的内部短路故障，那么由专用的熔断器或保护〔100KV及以上〕来切除。(2)电压互感器的选择1〕种类和型式的选择应根据装设地点和使用条件进行选择电压互感器的种类和型式①6～35KV屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式电压互感器；110～220KV配电装置特别是母线上装设的电压互感器，通常采用串级式电磁式电压互感器；当容量和准确级满足要求时，通常多在出线上采用电容式电压互感器。②在500KV配电装置中，配置有双套主保护，并考虑到后备保护，自动装置和测量的要求，电压互感器应具有三个二次绕组，即两个主二次绕组和一个辅助二次绕组。③当需要测量零序电压时，6～20KV可以采用三相五柱式三绕组电压互感器，也可以采用三台单相式三绕组电压互感器。35KV及上电压等级只有单相式电压互感器。④假设接入精度较高的计费电能表时，不宜采用三相式电压互感器，可采用三个单相电压互感器组或两个单相电压互感器接成不完全三角形。2〕额定电压的选择额定互感器一次侧的额定电压应满足电网电压要求，二次侧的额定电压按测量表计和保护要求，已标准化为100V0电压互感器一次绕组及二次绕组额定电压的具体数值与电压互感器的相数和接线方式有关。电压互感器的一次组接于电网的线电压时，一次绕组额定电压应等于电网额定电压；一次绕组接于电网的相电压上时，一次绕组额定电压应等于电网额定电压/3；①单相式电压互感器当用于测量线电压或两台接成不完全星形联结时，一次绕组额定电压选/3，二次绕组额定电压选100V；当用于110KV及上中性点接地系统时，可测某一相对地电压；当用于35KV及以下时，只能测量相间电压。②三台单相三绕组电压互感器。a、当接成星形接线时，一次绕组额定电压选电压/3V，二次绕组额定电压选100/3V；b、当用于中性点直接接地系统，辅助二次绕组额定电压选100V；c、当用于中性点不接地系统，辅助二次绕组额定电压选100/3V；③三相式电压互感器接于电网的绕组电压上，三相绕组为一整体，一次绕组额定电压〔线电压〕选，二次绕组额定电压选100V，辅助二次绕组额定电压选100/3V。4〕准确级的选定①电压互感的准确级是指在规定的二次负荷和一次电压变化范围内，二次负荷功率因数为额定值时，最大电压误差的百分数。②根据测量电压互感器误差的大小和用途，发电厂和变电所中电压互感器的准确级分为0.2、0.5、1、3级及3P和6P级〔保护级〕。为保证测量仪的准确度，电压互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。5〕二次负荷校验互感器的额定二次容量〔对应所要求的准确级〕，应不小于电压互感器的二次负荷，即：Ｓ2N≥Ｓ2√3-0.1-150〔0.2〕-300〔0.5〕成套电容式互感器。第五章配电装置设计一、配电装置的一般问题1、配电装置的平安净距配电装置的整个机构尺寸，是综合考虑设备的外形尺寸、运行维护、巡视、操作、检修、运输的平安距离及运行中可能发生的过电压等因素而决定的。配电装置各局部之间，为确保人身和设备的平安所必须的最小电气距离，称为平安净距。SDJ5-《高压配电装置设计技术规程》中，规定了敞露在空气中的屋内、外配电装置各有关局部之间的最小平安净距，即为A、B、C、D、E五类。2、配电装置的特点〔1〕屋内配电装置：平安净距小并可分层布置，占地面积小；维护、巡视和操作在室内惊醒，不受外界气象条件影响，比拟方便；设备受气象及外界有害气体影响较小，可减少维护量；建筑投资大。〔2〕屋外配电装置：平安净距大，占地面积大，但便于带电作业；维护、巡视和操作在室外进行，受外界气象条件影响；设备受气象及外界有害气体影响较大，运行条件差，必须加强绝缘，设备造价较高；工程土建工程量和费用较少，建设周期短，扩建方便。〔3〕成套配电装置：结构紧凑，占地面积小；运行可靠，维护方便；安装工作量小，建设周期短，而且方便于扩建和搬迁；消耗钢材较多，造价较高。3、配电装置的根本要求和设计的根本步骤〔1〕根本要求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、标准及技术规定。节约用地；保证运行可靠；保证人身平安和防火要求、安装、运输、维护、巡视、操作和检修方便；在保证平安的前提下，布置紧凑，力求节省材料和降低造价；便于分期建设和扩建。〔2〕设计根本步骤选择配电装置的型式，根据电压等级、电器型式、出线多少和方式、有无电抗器、地形及环境条件等因素，选择配电装置的型式；拟定配置图，将进线、出线、母联断路器、分段断路器、厂用变压器、互感器、避雷器等合理分配于各间隔，并表示出导体和电器在各间隔或小室中的轮廓，但不要求按比例绘制；设计配电装置的平面图和断面图。二、配电装置的布置方式及特点1、屋外配电装置〔1〕中型配电装置。中型配电装置分普通中型和分相中型两种。普通中型有单列和双列布置两种方式，母线可为软导线和铝管两种，其布置如以下图5.1：图5.1220KV单母分段带旁母普通中型单列布置配电装置〔单位为m〕分相中型系将母线隔离开关直接布置在各相母线下方，有的仅一组母线隔离开关采用分相布置。隔离开关可为GW4双柱式，GW7三柱式或GW6单柱式母线可为软线或管型母线。此布置方式可节约土地、简化架构、节约三材，故已根本代替普通中型配置。〔2〕半高型配置。半高型配置有田字型和品字型两种方式，田字型布置占地面积为中型的65.4%。耗刚刚为其264%。间隔宽度为15M，如图5.2所示图5.2220KV单框架双列式高型配电装置〔单位为m〕〔3〕高型屋外配电装置。高型布置占地面积为普通中型的50%，消耗钢材为其30%，主体结构分单框架、双框架和三框架三类，分别如以下图5.3和图5.4图5.3220KV双框架单列式高型配电装置〔单位为m〕图5.4220KV三框架双列式高型配电装置〔单位为m〕2、500KV装置的布置方式500KV超高压配电装置由于电压高，外绝缘距离大，电气设备外形大，使配电装置面积大。同时，在配电装置中，静电感应，电晕及无线电干扰和燥声等问题也更严重，根据上述特点，在设计500KV配电装置要特别注意以下几点：〔1〕按绝缘配合要求，合理的选择配电装置的绝缘水平和过电压保护设备。〔2〕为节约用地，建议采用铝管母线配单柱式隔离开关分相布置方式。采用敞开式SF6组合电器。按OH型双柱伸缩式或仿ASP型半折架式单柱式隔离开关等都能缩小有关尺寸。〔3〕为满足母线载流量很大，又满足电晕及无线电干扰要求，可采用扩径空心导线、多分裂导线和大直径或组合式铝管。〔4〕由于设备高大和笨重，起吊要大型机械设备，设计时要考虑道路通畅，同时要考虑采取减少静电感应，、电晕、无线电干扰和噪声等措施。500KV配电装置的一个半断路器接线有三列式，平环式和单列式三种布置方式，单列布置方式占地面积最多，且配电装置有斜连线，使结构复杂，静电感应影响大，不利于运行和设备检修，与三列式布置和平环式比拟缺点较多，故采用较多的为列式和平环式布置。〔1〕一个半断路器三列式布置。500KV一个半断路器接线的三列式布置如图5.5所示,两组母线分别布置在两侧，进出线架结构共4排，纵向尺寸为176.5m，间隔宽度为18m，相间隔距离为5m图5.5500KV一个半断路器三列式配电装置500KV一个半断路器接线为三列式布置。〔2〕500KV平环式布置，此布置出线均为同一方式，配电装置的纵向尺寸较小，为251m，间隔宽度为30m，相间距为东北电力设计院最近为某工程设计500KV双母线单分段的配电装置，采用管形母线，因出现只有2回，进线有4回，为保证可靠供电，出线回路采用新型HIS，进线采用罐式SF6断路器的混合式布置，间隔宽度为28m，母线相间距为7.5Cm，纵向尺寸为122图5.6500KV双母线单分段接线混合式配电装置布置某工程对500KV一个半断路器的接线配电装置方案比拟如表5.1：表5.1500KV一个半断路器的接线配电装置方案比拟布置方式比拟工程断路器三列布置断路器平环布置断路器单列布置占地纵向尺寸304222.5221.5横向尺寸256396426占地面积773128811094359布置及结构特点两组母线布置在两端中间三台断路器排成三列局部断路器上方设有架空软导线，设备检修较有利线路与断路器不对应，分区性较差两组母线相邻布置，中间联络断路器横位布置，形成一个环所有断路器上方没有架空软导线，设备检修条件最好配电装置结构简单，分区明显1、母线导线分开布置，利用上层斜拉导线将三个布置一列的断路器连接成串2、所有断路器上方都有架空软导线，设备检修条件最差3、配电装置结构最复杂3、屋内配电装置〔1〕220KV屋内配电装置220KV屋内配电装置近几年开展的比拟快，其原因主要是为了减轻污秽对电气设备的影响，对象为在化工区内有许多污秽严重的水泥厂、化肥厂、酸碱厂等，或在沿海烟雾严重的火电厂。同时，大城市内建设220KV及以上变电所，需深入负荷中心，为减少占地面积，便于周围环境的协调，也需要建设220KV屋内配电装置。电规总院于2002年6月召开全国屋内配电装置设计交流会，对近期220KV屋内配电装置设计进行交流。220KV屋内配电装置多为双母线或双母线带旁路母线接线，布置形式主要是双列布置或单列布置。如图5.7为双列布置，电气设备按进线和出线布置在两侧，在同一轴线上可安装两个回路，将母线和旁路母线及各自的隔离开关布置在二层，断路器及出线隔离开关做底式布置，并在其底座上设保护网，间隔宽度为12m，跨距为44.55m，净高度为24m图5.7220KV双母线带旁母单列布置配电装置单列布置如图5.7线和旁路母线及其母线隔离开关在上层，隔离开关不设支架，在楼层就地操作，副母线及其隔离开关、断路器、TA和出线隔离开关在底层，配电装置间隔宽为12m，跨距为26.6m，净高为220KV双母线品字型布置的屋内配电装置如图5.8所示，管形母线选用V字形绝缘子串吊装，隔离开关为GW7型，断路器为双断口SF6断路器，间隔宽度为12m，跨距为39m，净高为〔2〕20KV配电装置的布置方式20KV系统接线较简单，设备较小，占地面积小，为