某火电厂电气部分设计

摘要发电厂是电力系统的重要组成局部，它直接影响整个电力系统的平安与经济。其中火力发电厂更是占据着非常重要的地位，是电力开展的主力军。本次毕业设计严格遵循火力发电厂的设计标准，通过对电气主接线的设计、厂用电的设计、短路电流的计算、电气设备的选择和校验以及配电装置、防雷装置的配置、避雷针保护范围的计算，简要完成了对所给火力发电厂电气一次局部的设计。本次设计中将四台发电机升压供应110kV负荷和220kV电网，简化了电网结构及电气主接线，省去了升高电压级之间的联络变压器，降低了变压器损耗。在电气设备选择方面尽量选取占地面积小的电气设备，节约土地资源。关键词：火力发电厂,电气主接线,电气设备AbstravtPowerplantsplayanimportantroleinpowersystemforthedirectlyinfluenceonthesecurityandeconomyofthewholepowersystem.Includingcoal-firedpowerplantsoccupiesthekeyposition,itisthemainforceinpowerdevelopment.Thegraduationdesignstrictlyfollowedthestandardofthecoal-firedpowerplantdesign.Throughthedesignofthemainelectricalconnection,thecalculationofshort-circuitcurrent,theselectionandcalibrationofelectricalequipmentsandthedesignofdistributiondevice,lightningprotectionequipment,lightingrodofprotectionrangcaculation,completingtheelectricaldesignofthe2×200MW＋2×125MWcoal-firedpowerplant.Thisdesignsendallelectricalenergyto110kVload220kVpowergrids,simplifiedthestructureofpowergrids,savingthecontactingtransformerbetweentherisinglevelofvoltageandreducingthelossoftransformer.Inelectricalequipmentselection，trytoselectareasmallelectricalequipmentasfaraspossibletosavethesourceofland.Keywords:coal-firedpowerplants,themainelectricalconnection,electricalequipment目录1.概述11.1毕业设计的主要内容11.2毕业设计发电厂概况1厂址概况1发电厂主要技术指标1发电机组参数采集12.电气主接线的设计22.1电气主接线设计原那么和要求2电气主接线设计的原那么2对电气主接线的根本要求2电气主接线的设计程序42.2系统电气主接线的形式4单母线接线4双母线接线52.2.3无母线接线72.3系统电气主接线的设计93.厂用电接线的设计103.1厂用电接线设计要求103.2厂用电接线的设计114.短路电流的计算134.1短路的一般概念13短路的类型和危害13短路计算中的一般规定13短路计算步骤144.2阻抗〔电抗〕的计算144.3K1点短路计算184.4K2点短路计算185.主要电气设备的配置215.1电流互感器的配置21电流互感器简介21电流互感器配置原那么21电流互感器型号的表示方法225.2电压互感器的配置22电压互感器简介22电压互感器的配置原那么22电压互感器型号的表示方法235.3避雷针〔线〕的配置23避雷针〔线〕简介235.3.2避雷针的配置235.3.3避雷线的配置235.4避雷器的配置245.4.1避雷器简介24几种常用的避雷器及应用场合25避雷器确实定255.5自动装置的配置25自动装置简介25低压母线分段备用自动投入接线25变压器备自投一次接线26进线备自投接线266.电气设备的选择与校验286.1电气设备选择的一般条件28电气设备的选择工程28电气设备的校验工程286.2母线的选择与校验30母线的选择工程30母线的校验工程31母线的选择与校验316.3高压断路器的选择与校验34高压断路器的功用34高压断路器的选择工程34高压断路器的校验工程35高压断路器型号的表示方法35高压断路器选择与校验366.4隔离开关的选择及校验38隔离开关的功用38隔离开关型号的表示方法39隔离开关的选择与校验396.5电流互感器的选择与校验406.6电压互感器的选择与校验436.7主要电气设备的选择结果457.配电装置的设计467.1配电装置根本介绍467.2屋内配电装置477.3屋外配电装置477.4配电装置方案比拟487.5配电方式确实定487.5.1110kV和220kV配电装置487.5.26kV厂用配电装置488.避雷针〔线〕保护范围的计算488.1避雷针〔线〕保护原理488.2避雷针〔线〕的保护范围计算方法48单支避雷针的保护范围的计算方法48两支等高避雷针的保护范围的计算方法48两支不等高避雷针的保护范围的计算方法48多支不等高避雷针的保护范围的计算方法48单根及两根平行避雷线的保护范围的计算方法48避雷针的保护范围的计算48架空输电线路的防雷保护48参考文献48结束语48致谢48附录A电气主接线图48附录B厂用电接线图481.概述1.1毕业设计的主要内容本次毕业设计的主要内容是一个2×200MW+2×125MW火力发电厂的电气局部设计。该厂生产的电力有110kV电压等级8回线向4个较大的负荷供电，综合最大负荷200MW，另外220kV电压等级有4回和系统联络。本次设计要完成发电厂电气主接线的设计〔包括主变压器容量的选择〕,厂用电接线的设计,短路电流的计算,电流互感器、电压互感器、避雷器、避雷针及自动装置的配置、电气设备的选择与校验、配电装置的设计、避雷针的保护范围计算等任务。1.2毕业设计发电厂概况厂址概况本设计中电厂址位于新建的大型煤矿区内，为一坑口电厂，所用燃煤由煤矿直接供应。厂址地区条件较好，地势较为平坦，属于5级地震区，冻土层深1.5m，复冰厚10mm，最大风速18m/s，年平均气温+5℃，最高气温+35℃，最低-25℃。发电厂主要技术指标①装机容量2×200MW+2×125MW=650MW②.机组年利用小时数：Tmax=6000h。③电厂生产的电能除厂用电外全部以双回线路送入系统和负荷。④6kV厂用电率8%1.2.3发电机组参数采集该厂发电机组有QFS-200-2和QFS-125-2两种型号，查阅参考书，采集到的发电机组参数如表1-1所示表1-1发电机组参数型号额定容量(MW)额定电压(kV)功率因数(COSФ)次暂态电抗Xd〞定子结线QFS-200-220015.750.850.146YYQFS-125-212515.750.80.12YY2.电气主接线的设计电气主接线是发电厂电气设计的首要局部，也是构成电力系统的重要环节，它是由规定的各种电气设备的图形符号和连接线构成的表示接受和分配电能的电路，也称为一次接线或电气主系统。它不仅表示出各种电气设备的规格、数量、连接方式和作用，而且反映了各电力回路的相互关系和运行条件，从而构成了发电厂或变电站电气局部的主体。拟定一个合理的电气主接线方案，不仅与电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，而且对发电厂、变电所的电气设备选择、配电装置布置、继电保护配置和控制方式等都有重大的影响。主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比拟前方可确定。2.1电气主接线设计原那么和要求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，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、美观的原那么。对电气主接线的根本要求拟定发电厂的电气主接线方案是发电厂电气局部设计中很重要而且又很复杂的工作。在设计时必须按照国家经济建设的方针政策和生产运行发实践经验，结合具体工程情况，尽可能积极稳妥地采用成熟的新技术、新设备，经过全面的技术经济比拟，做到技术先进、经济合理、平安适用。为了到达上述目标，必须使电气主接线方案满足如下根本要求：①保证必要的供电可靠性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，在经济兴旺地区，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。衡量电气主接线可靠性的标志包括: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数和停电时间，并要保证对一级负荷及全部或大局部二级负荷的供电。3)尽量防止发电厂、变电所全部停电的可能性。4)大机组、超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。②保证电能质量电压、频率和波形是表征电能质量的根本指标。电气主接线的设计是否合理对电压和频率有着重要影响。例如有些接线方案可能在某一单元故障时，迫使其他元件一同退出运行，或使回路阻抗增大，或造成发电厂(变电所)一局部容量受阻，从而造成电力系统频率或某一局部电压的下降，甚至出现电压和频率的崩溃。因此，在拟定电气主接线方案是必须注意研究如何保证电能质量。③具有一定的灵活性和方便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过失。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，不致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开展扩建的余地，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。④具有一定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，尽量防止两次变压而增加电能损耗。电气主接线的设计程序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2.2系统电气主接线的形式电气主接线的根本形式可分为有母线接线和无母线接线两大类。在电气主接线中，根本环节是电源〔发电机或变压器〕和进出线，而母线作为中间环节，起着汇总电能和分配电能的作用。采用母线把电源和进出线进行连接，不仅有利于电能的聚集和分配，而且接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建。但有母线后，配电装置占地面积较大，使用断路器等设备增多，母线一旦发生故障，将会造成其上连接的所有回路停电。无母线的接线使用开关电器较少，占地面积小，运行操作较方便，但只适于及出线回路少，不在扩建和开展的发电厂。无母线的电气主接线包括单元接线，桥形接线，发电机-变压器单元接线以及发电机-变压器扩大单元接线的几种形式。下面将通过对各种主接线的优缺点及适用范围进行比拟来确定最正确的电气主接线方式。单母线接线①不分段的单母线接线。如图2-1所示:所有电源和引出线都接在仅有的一组母线上。每一回路都装有断路器和隔离开关，停、送电操作方便。检修任一回路的电源或线路时，只需拉开该回路的断路器和隔离开关后，在隔离开关的动触头侧验明无电压，挂上地线便可作业。不分段的单母线接线的优点是：接线简单、操作方便、设备少、经济性好，母线便于向两端延伸，扩建方便。其缺点是：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。此外调度不方便，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较大的短路电流。由于不分段单母线供电可靠性较差，只适用于容量较小、出线回路较少，并且没有重要负荷的发电厂或变电站中。但是用户内成套配电装置〔如手车式开关柜〕，由于它本身的工作较可靠，且设有备用电源，单母线接线也可以用于对重要用户的供电，例如，本次设计发电厂的厂用电配电装置就是采用单母线接线的。图2-1单母线图2-1单母线接线图2-2单母线分段接线②单母线分段接线。这种接线实质上仍属不分段的单母线接线，只是将母线分成两个分段，其间用断路器连接起来，如图2-2所示。这样做的好处是，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。单母线分段接线的缺点是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。单母线分段接线广泛用于中小容量发电厂和变电站的6～10kV接线中。双母线接线单母线分段接线，虽然缩小了母线或母线隔离开关检修或故障时的停电范围，在一定程度上提高了供电可靠性，但在母线或母线开关检修期间，连接在该段母线上的所有回路豆浆长时间停电，这一缺点，对于重要的用户是不允许的。为了克服上述单母线分段接线的缺点，开展了双母线接线。双母线接线有普通双母线接线、双母线分段接线、双母线带旁路母线接线、“一台半”断路器接线等几种形式。①普通双母线接线普通双母线接线是双母线接线中最根本的接线形式。它具有两组结构相同的母线，每一回路都经一台断路器、两组隔离开关分别接到两组母线上，两组母线之间通过母断路器来实现联络。一组母线工作，一组母线备用，母联断路器在正常运行时是断开的，如图2-3所示。图2-3普通双母线接线图2-3普通双母线接线普通双母线接线的优点是供电可靠、调度灵活、扩建方便。被广泛用于：1)出线带电抗器的6～10kV配电装；2)35～60kV，出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；3)110～220kV出现数为5回及以上时。②双母线分段接线这种接线将双母线接线的工作母线分为两段，可看成是单母线分段和双母线相结合的一种形式，它增加了一台分段断路器和一台母联断路器。如图2-4所示。这种接线形式集合单母分段和双母线接线二者的特点，比双母线接线的图2-4双母线分段接线可靠性和灵活性更高。缺点其是比双母线接线增加了两台断路器，投资明显增加。在适用范围：适用于发电厂的发电机在220～500kV大容量配电装置中。配电装置进出线总数达10～14回时，一组母线分段；配电装置进出线总数达15回以上时，两组母线分段。图2-4双母线分段接线③双母线接线带旁路母线这种接线形式既有母线联络断路器，又有专用旁路断路器，两回电源进线图2-63/2接线也参加旁路接线。如图2-5所示。这种接线运行方便灵活，当配电装置检修断路器时，不致中断该回路供电。但是投资比拟大。适用于110kV出线在6回及以上、220kV出线在4图2-63/2接线图图2-5双母带旁母接线④一个半断路器〔3/2〕接线这种接线每一回路经一台断路器接至一组母线，两回路间设一联络断路器，形成一个“串”，两回路共用三台断路器。如图2-6所示。这种接线的优点是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。适用于超高压电网中，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。无母线接线①桥形接线桥形接线只使用于四个回路数的场合，通常是两条线路和两台变压器。图2-7是桥形接线的两种形式。图2-7〔a〕中，桥路断路器靠近变压器一侧，成为内桥接线；图2-7(b)中桥路断路器接在线路侧，称为外桥接线。桥形接线的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1台断路器，投资省。缺点是变压器故障或切除、投入时，要使相应线路短时停电，并且操作复杂，可靠性不高。适用范围：只适用于小容量发电厂或变电站，以及作为最终将开展为单线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。图2-7〔b〕外桥接线图2-7〔b〕外桥接线图2-7〔a〕内桥接线②发电机-变压器单元接线发电机-变压器单元接线方式如图2-8所示，该接线形式是大型机组广为采图2-9扩大单元接线用的接线形式，发电机出口不装断路器，采用分相封闭母线，防止了由于额定电流或短路电流过大，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图2-9扩大单元接线图2--8单元接线电流相对于具有发电机电压级母线时有所减小。图2--8单元接线③发电机-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，如图2-9所示。这样可减少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330kV系统、200MW机组接入500kV系统。2.3系统电气主接线的设计电厂生产的电力用110kV电压等级8回线向4个较大的负荷供电，综合最大负荷200MW，另外220kV电压等级有4回和系统联络。通过以上对电气主接线各种方案有缺点以及适用范围的比拟，初步选用以下种方案：单母线分段接线、双母线接线、双母线分段接线、一台半断路器接线以及桥形接线。单母线分段接线虽然接线方便，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。一台半断路器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。鉴于本钱以及维护费用等问题此方案亦不采用。桥形接线虽然比单母线接线节省了1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。经过对初步选用的几种方案的可靠性、方便性和经济性等方面的比拟，最终选用的接线方式为：①发电机-变压器接线采用单元接线。因进线〔发-变单元组〕断路器可配合发电机检修时进行检修，因此常不接入旁路母线。否那么不仅要改调保护定值，还要切换差动电流互感器，如有不慎，将造成电流互感器开路甚至保护误动。②110kV电压等级有8回线向4个较大的负荷供电，采用双母线接线，供电可靠，运行灵活，便于扩建。③220kV侧虽只有四回，但和系统联络，地位重要，也采用双母线接线。设计出的电气主接线图如附录A所示。3.厂用电接线的设计现代化火力发电厂的生产过程是完全机械化和自动化的，需要配备大量的机械设备和自动化装置，为发电厂的主机〔锅炉，汽轮机，发电机等〕和辅助设备效劳，这些厂用机械大多采用电动机拖动。这些电动机及全厂的运行操作、热工和电气试验、机械修配、电气照明、电焊机等用电设备的总耗电量，成为厂用电。厂用电绝大局部使用交流电，少量使用直流点。3.1厂用电接线设计要求厂用电是发电厂中最重要的负荷，厂用电系统的任何故障都会影响电能的正常生产，严重时将迫使发电厂陷于瘫痪，中断对电力用户的供电，处理不当将给国民经济造成不可估量的损失。厂用电供电的考性和经济性不仅与发电厂的运行操作、维护检修和设备的质量等有着密切的关系，而且在和大程度上取决于常用接线是否正确，厂用电动机的类型和容量选择是否合理，厂用电的电压等级和厂用电源的接线是否适宜，是否采用新型的继电保护和自动化措施，以及对设备的使用和管理是否科学等。为了保证厂用电的连续供电，保证机组平安、经济的运行，厂用电接线应满足如下根本要求：①厂用电接线应保证对厂用负荷可靠连续供电，使发电厂主机平安运转；②接线应能灵活的适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求；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开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；⑤在设计厂用电接线时，还应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引接和厂用电接线形式等问题进行分析和论证。⑥对于200MW及以上的大容量机组应设置具有足够容量的交流事故保安电源。当全厂停电时可以快速起动和自动投入，向保安负荷供电。还要设置电能质量指标合格的交流不间断供电装置，以保证不允许间断供电的热工负荷的用电。3.2厂用电接线的设计厂用电各类负荷性质不同，其重要程度也不同。因此，厂用电接线的设计中应区别对待，采用不同的接线方式来满足各方面的要求。现代发电厂的厂用电都有主发电机通过厂用变压器或电抗器由电缆线路供电。厂用电往往用几种不同的电压等级。在确定产用电系统的电压等级时，不仅要考虑电动机发面的问题，还要考虑厂用电网络的问题。在我国火力发电厂中，厂用电一般采用高压和低压两种电压等级供电。高压厂用电压一般采用3、6、10kV。低压厂用电压一般采用380/220V。高压厂用电电压的选择，不仅要考虑发电机的容量和电压，还要考虑厂用电动机额定电压的选择问题。在满足技术要求的前提下，应优先采用较低的电压，以获得较高的经济效益。一般可按以下原那么考虑：①容量为60MW及以下的机组，发电机电压为10.5kV时，高压厂用电电压可采用3kV；②容量为100—300MW的机组，高压厂用电电压宜采用6kV；③容量为300MW及以上的机组，当技术经济合理时，也可采用两种高压厂用电电压。鉴于此次设计，发电机容量125MW和200MW两种，均为100—300MW的机组，故高压厂用电电压均采用6kV；发电机与主变压器成单元接线，高压厂用工作电源由主变压器低压侧引接，供应该机组的厂用负荷。低压380V厂用电常采用动力和照明合并的三相四线制的接线系统。对于200MW及以上机组，主厂房内的低压厂用电系统应采用动力和照明分开的的供电方式。动力网络的电压宜采用380V，照明网络的电压可采用220V。低压厂用母线按炉分段，其工作变压器由对应的高压厂用母线段供电。低压厂用工作变压器由高压厂用母线段上引接。通过上面的论述，确定的厂用电接线如附录B。该火力发电厂总装机容量为2×125MW＋2×200MW，发电机变压器采用单元接线，发电机出口电压为15.75kV，厂用电电压等级高压为6kV，低压高压为380V两种，高压厂用电母线按炉分四段〔1#—4#〕，其中每一段又分为两个半段；厂用工作电源均有主变压器低压侧经高压厂用变压器引接，中间经过高压厂用断路器接至两个半段母线上；高压备用电源设两个，分别从2200kV系统经两台高压厂用备用变压器取得电源，并经过切换用的隔离开关分别接至各自的高压厂用备用母线段，在经过联络电缆完成与各高压厂用母线段的明备用方式，以保证供电可靠性。低压厂用母线也按炉分四段，每一段也分设两个半段，同时还设有公用段和备用段。各段的工作电源分别由1#—4#低压厂用变压器供电，公用段母线由公用低压厂用变压器供电，备用段分别由1#、2#低压备用变压器供电。公用段、备用段和专用输煤变供电的母线经过联络电缆完成备用方式。备用电源母线段也经联络电缆完成与各低压工作母线段的备用方式。正常运行时，与备用母线段连接的高压厂用断路器是断开的，只是当某台发电机因故障停机或检修时才接通。厂用电备用电源向该段工作母线供电，保证了供电的可靠性，且具有灵活的运行方式。假设遇全厂停电的特殊情况，又可与220kV系统相连的高压厂用备用变压其提供厂用电源。对于低压厂用系统，正常运行时，与备用段母线连接的低压断路器均断开，只有当某台低压厂用变压器故障或检修时才接通，由备用段继续完成对工作段母线的供电。4.短路电流的计算4.1短路的一般概念“短路”是指电力系统中相与相之间或相与地(对于中性点直接接地系统而言)之间通过电弧或其他较小阻抗而形成的一种非正常连接。短路的类型和危害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。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，电弧高温对人身平安及环境平安带来危害，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，从而长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。短路计算中的一般规定①计算的根本情况：电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；短路发生在短路电流为最大值的瞬间；所有电源的电动势相位角相同等。②接线方式:计算短路电流时所用的接线方式，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短路种类：一般按三相短路计算。假设发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相〔或两相〕接地短路较三相短路情况严重时，那么应按严重情况的进行校验。④短路计算点:在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。短路计算步骤在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用曲线法。计算步骤简述如下：①选择计算短路点。②画等值网络〔次暂态网络〕图：首先去掉系统中所有负荷分支、线路容、各件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗Xd″；选取基准容量Sb和基准电压Ub(一般取各级的平均电压)；将各元件电抗换算为同一基准值的标幺电抗;最后绘出等值网络图并将各元件电抗统一编号。③化简等值网络图:为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别简化等值网络分别简化为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗X。④计算电抗Xjs。⑤计算无限大容量〔或Xjs≥3〕的电源供应的短路电流周期分量。⑥计算短路电流冲击值。⑦绘制短路电流计算结果表。4.2阻抗〔电抗〕的计算电力系统中，各种电器设备如发电机、变压器、电抗器等设备的阻抗表示方法不统一，基值也不一样。如发电机电抗，厂家给出的是以发电机额定容量Sn和额定电压UN为基值的标幺电抗值Xd″；变压器的电抗，厂家给出的是短路电压百分值Ud〔%〕；而输电线路的电抗，通常是用有名值表示的。为此，短路计算的第一步是将各元件电抗换算为同一基值的标幺电抗。电抗表幺值的计算过程如下：①选基值：SB=100MVA,UB=1.05UN=230kV②计算发电机电抗表幺值：XG1=XG2===0.0768XG3=XG4===0.0621③计算主变压器电抗抗表幺值：对于T1、T2：XT1=XT2=×=×=0.0583对于T3、T4：UK1％=×(U1-2％＋U1-3％－U2-3％)=-1UK2％=×(U1-2％＋U2-3％－U1-3％)=10UK3％=×(U1-3％＋U2-3％－U1-2％)=15==×=-0.01×=-0.0042==×=0.1×=0.0417==×=0.15×=0.0625④计算线路电抗表幺值：对于110kV电压等级线路：XL1=25.74×=0.0486对于220kV电压等级线路：XL2=63.75×=0.12054.3K1点短路计算系统接线图如下图简化为：①对K1点转移阻抗X1=XG1＋XT1=0.0768＋0.0583=0.1351X2=X1=0.1351X3=XG3＋＋=0.0621-0.0042＋0.0417=0.0996X4=X3=0.0996X5=XL2=0.1205X6=//=0.0521X7=XL1=0.0486X8=X1//X2=0.0676X9=X3//X4=0.0498X10=X5+X6=0.1205+0.0521=0.1726X11=X8+X7=0.0676+0.0486=0.1162X12=X9+X7=0.0498+0.0486=0.0984X13=X10+X7=0.1726+0.0486=0.2212②计算发电机供应的短路电流：发电机〔S1，S2〕供应的短路电流：计算电抗=0.1162×=0.2905用Xjs=0.2905查运算曲线得有名值发电机〔S3，S4〕供应的短路电流：=0.0984×=0.3936用Xjs=0.3936查运算曲线得有名值大系统按无穷大电源考虑，不必计算电抗，直接用转移电抗计算。此暂态短路电流表幺值为:有名值：点短路电流I=2.35+2.73+1.135=6.215kA短路冲击电流4.4K2点短路计算系统接线图简化为：①对K2点转移阻抗X1=XG1＋XT1=0.0768＋0.0583=0.1351X2=X1=0.1351X3=XG3＋＋=0.0621-0.0042＋0.0625=0.1204X4=X3=0.1204X5=XL1=0.0486X6=//=0.0521X7=XL2=0.1205X8=X1//X2＋X5＋X6=0.0676＋0.0486＋0.0521=0.1683X9=X3//X4=0.0602X10=X8+X7=0.1683+0.1205=0.2888X11=X9+X7=0.0602+0.1205=0.1807②计算发电机供应的短路电流：发电机〔S1，S2〕供应的短路电流：计算电抗=0.2888×=0.722用Xjs=0.722查运算曲线得有名值发电机〔S3，S4〕供应的短路电流：=0.1807×=0.723用Xjs=0.723查运算曲线得有名值大系统按无穷大电源考虑，不必计算电抗，直接用转移电抗计算。此暂态短路电流表幺值为:有名值：点短路电流I=0.891+1.416+2.083=4.39kA短路冲击电流5.主要电气设备的配置5.1电流互感器的配置电流互感器简介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，工作原理与变压器相似，但又有其特殊性。互感器包括电流互感器和电压互感器两大类，一般有电磁式和电容式两种，主要是电磁式的。非电磁式的新型互感器，如电子式、光电式互感器，尚未进入广泛的工业实用阶段。为了确保工作人员在接触测量仪表和继电器时的平安，互感器的每一个二次绕组必须有一可靠的接地，以防绕组间绝缘损坏而使二次局部长期存在高电压。电流互感器将大电流按比例变成小电流〔5A、1A〕，其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护等。电流互感器配置原那么①电流互感器配置位置1)为了满足测量和保护装置的需要，在发电机、变压器出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回路中均设有电流互感器。2)为了防止电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧，尽可能不在紧靠母线侧装设电流互感器。②种类和型式的选择应根据安装地点和安装方式选择其型式，选用母线型电流互感器时应注意校核窗口尺寸，当一次电流较小〔在400A以下〕时，宜优先采用一次绕组多匝式，以提高准确度，当采用弱电控制系统或配电装置距离控制室较远时，为能减小电缆截面，提高带二次负荷能力及准确级，二次额定电力经尽量采用1A，而强电系统用5A。③根据一次回路额定电压和电流配置一次回路额定电压应满足：一次回路额定电流应满足：④准确级的选择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，装于重要回路〔如发电机、调相机、变压器、厂用馈线、出线等回路〕中的电流互感器准确级不应低于0.5级，对于测量精度要求较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500kV应为0.5-1级，对供运行监视、估算电能的电能表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。电流互感器型号的表示方法第一个字母：L—电流互感器第二个字母：R—套管式〔瓷入式〕；Z—支柱式；F—贯穿式〔复匝〕;D—贯穿式〔单匝〕；M—母线式；K—开合式；V—倒立式第三个字母：G—干式；Q—气式；W—户外式；C—瓷绝缘；Z—浇注式5.2电压互感器的配置电压互感器简介电压互感器将高电压、大电流按比例变成低电压〔100V、100/V〕和小电流〔5A、1A〕，其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护等。电压互感器的配置原那么①电压互感器配置位置1)母线。除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同步、测量仪表和保护装置。2)线路。35kV及以上输电线路，为了监视线路有无电压，进行同步和设置重合闸，装有一台单相电压互感器。3)发电机。一般装2～3组电压互感器，分别用于仪表监测、保护用和自动调节励磁。4)变压器。变压器低压侧有时为了满足同期或机电保护的要求，设有一组电压互感器。②种类和型式的配置在6～35kV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。③根据一次额定电压和二次额定电压配置根据一次额定电压确定要用的电压互感器的台数和相数，一般选用单相的，有时将单相的电压互感器结成几种接线方式不同的组合，选择所需的符合要求的电压互感器。④按技术条件配置1)按正常工作条件：一次回路电压、一次回路电流、二次负荷、准确度等级、机械负荷等进行配置。2)按承受过电压能力：绝缘水平、泄漏比距进行配置。⑤按环境条件配置：环境温度，最大风速，相对湿度，海拔高度，地震烈度。电压互感器型号的表示方法第一个字母：J、Y—电压互感器第二个字母：D—单相；S—三相；C—串级式第三个字母：J—油浸式；G—干式；C—瓷绝缘；Z—环境树脂浇注；R—电容式第四个字母：W—五柱三绕组线圈；J—接地保护用5.3避雷针〔线〕的配置避雷针〔线〕简介避雷针〔线〕是保护电气设备免遭雷电直击的有效措施。其作用是将雷电吸引到避雷针〔线〕本身上来并平安地将雷电流引入大地，从而保护了设备。避雷针一般用于保护发电厂和变电站；避雷线主要用于保护输电线路，也可以用于保护发电厂和变电站。避雷针包括三局部：上部的接闪器〔针头〕、中部的接地引下线及下步的接地体。避雷针的型式有单支、多支，等高和不等高之分。避雷线也是由三局部组成：平行悬挂在空中的金属线〔接闪器〕、接地引下线、接地体。引下线上端与接闪器相连，而下端与接地体相连。5.3.对于110kV及以上的发电厂和变电站，由于此类电压等级配电装置的绝缘水平高，可以将避雷针架设在配电装置的构架上。变电站装设避雷针时，应该使所有设备都处于避雷针保护范围之内。5.3.避雷线悬挂在输电导线的上面，如果线路是用木质电杆架线，那么应在木杆的腿上固定避雷线的接地引下线；如果线路是用金属杆塔或钢筋混凝土杆架设，可在金属杆塔本身或筋混凝土杆内的钢筋作为接地引下线。如果在木塔线路上悬挂有两根避雷线，那么在每根电杆处两根避雷线应互相成金属性连接，这样可以减少避雷线的波阻，降低过电压。5.4避雷器的配置5.4.1避雷器是用来限制过电压，保护电气设备绝缘的电器。通常将它接于导线和地之间，与被保护设备并联。在正常情况下，避雷器中无电流流过。一旦线路上传来危及被保护设备绝缘的过电压波时，避雷器立即击穿动作，使过电压电荷释放泄入大地，将过电压限制在一定的水平。当过电压作用过去以后，避雷器又能自动切断工频电压作用下通过避雷器泄入大地的工频电流——续流，使电力系统恢复正常工作。避雷器的类型主要有保护间隙、管型避雷器、阀式避雷器、氧化锌避雷器等几种。管型避雷器的保护性能比保护间隙好，但不如阀式避雷器；氧化锌避雷的性能又比阀型避雷器优越。避雷器的配置①避雷器配置原那么：1)配电装置的每组母线上，一般应装设避雷器。2)220kV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值，应在变压器附近增设一组避雷器。3)以下情况的变压器中性点应装设避雷器：a.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。b.不接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上。4)单元接线的发电机出线宜装一组避雷器。5)在不接地的直配线发电机中性点上应装设一组避雷器。6)发电厂变电所35kV及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设避雷器。7)容量为25MW及以上的直配线发电机，，应在每台电机出线处装一组避雷器，25MW以下的直配线发电机应尽量将母线上的避雷器靠近电机装设或装在电机出线上。②装设点的选择据变电站设备要求及主接线形式应在以下点装设避雷器：110kV、35kV、10kV母线各段母线上，主变中性点接地处。③型式的选择：1)按额定电压选择：避雷器的额定电压必须大于或等于安装处的电网额定电压。2)按工作环境温度选择：选择工作环境温度在-40℃至+403)应首先采用高新技术产品，并有一定可靠运行记录的新产品。选用通流能力强，工频续流小，放电时间短，稳定性高，残压低的避雷器。几种常用的避雷器及应用场合①管式避雷器管式避雷器实质上是一个有较高熄弧能力的保护间隙，只适合于线路保护，如发电厂、变电站进线段保护。②阀式避雷器阀式避雷器在220kV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统还将用来限制内过电压。阀式避雷器通常有普通阀式避雷器、磁吹阀式避雷器两种。普通阀型避雷器有FS型和FZ型两种，FS型主要适用于配电系统，FZ型适用于发电厂和变电站。FZ型避雷器均由结构和性能标准化的单件组成，其单件的额定电压分别为3、6、10、15、20kV和30kV，因此，可由不同单件组成各种电压等级的避雷器，例如FZ-35型避雷器，是由两个FZ-15型避雷器串联而成。磁吹阀式避雷器有FCZ和FCD两种系列，FCZ系列通常用于10kV及以下配电网中电气设备的保护，而FCD系列常用于旋转电动机型，旋转电动机保护。③金属氧化锌避雷器金属氧化锌避雷器比普通阀型避雷器，具有无续流、通流容量大、结构简单、寿命长等优点，将在很多范围内，代替普通阀型避雷器，金属氧化锌避雷器的电站用Y5W系列和旋转电机保护用Y3W系列。避雷器确实定对于220kV出线和主变压器保护选用阀型避雷器，发电机出口和厂用变压器保护选用金属氧化物避雷器。5.5自动装置的配置自动装置简介备用电源自动投入的一次接线形式多样，按照备用方式可以分为明备用和暗备用。明备用是指正常情况下有明显断开的备用电源或备用设备或备用线路；暗备用指正常情况下没有断开的备用电源或别用设备，而是工作在分段母线状态，考分段器取得相互备用。低压母线分段备用自动投入接线如图5-1所示，正常运行时，母联断路器断开，断路器、闭合，母线分段运行，1号电源和2号电源互为备用，是暗备用。可以称1号电源为Ⅰ段母线的主供电源，Ⅱ段母线的备用电源，2号电源为Ⅱ段母线的主供电源，Ⅰ段母线的备用电源。备自投装置的动作过程可以描述为：主供电源失电或供电变压器故障跳闸时，跳开主供电源断路器，在确认断路器跳开后，判断备用电源正常运行，闭合分段断路器。具体情况可以分为以下两种情况：Ⅰ段母线任何原因失电〔1号电源失电或变压器故障〕时，跳开，确认进线无电流，在判断Ⅱ段母线正常运行时闭合。Ⅱ段母线任何原因失电〔2号电源失电或变压器故障〕时，跳开，确认进线无电流，在判断Ⅰ段母线正常运行时闭合。图5-1低压母线分段备用自动投入接线图5-2变压器自动投入接线变压器备自投一次接线如图5-2所示：和为工作变压器，为备用变压器，是明备用方式。正常运行时，Ⅰ段母线和Ⅱ段母线分别通过变压器和获得电源，即和合闸，和合闸，、、断开；当Ⅰ段〔或Ⅱ段〕母线任何原因失电时，断路器和〔或和〕跳闸。假设母线进线无电流、备用母线有电压，、〔或、〕合闸，投入备用变压器，恢复对Ⅰ段〔或Ⅱ段〕母线负荷的供电。厂用变压器备自投一次接线采用的就是这种方式。进线备自投接线如图5-3所示为母线分段的备自投接线，有三种运行方式：①线路1带Ⅰ段和Ⅱ段母线负荷，和合闸，线路2备用，断开，是明备用方式。②线路2带Ⅰ段和Ⅱ段母线负荷，和合闸，线路1备用，断开，是明备用方式。③线路1和线路2都工作，分别带Ⅰ段和Ⅱ段母线负荷，和合闸，断开，即母线工作在分段状态，是暗备用方式，当任一母线失去电源时，通过合闸分段断路器从另一电源取得电源。110kV侧和220kV侧母线备用方式便是如此。图5-3进线2自投接线6.电气设备的选择与校验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到达平安、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，平安要可靠，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。6.1电气设备选择的一般条件电力系统中的各种电气设备由于用途和工作条件各异，它们的具体选择方法也就不尽相同，但从根本要求来说是相同的。电气设备要能可靠地工作，必须按按正常工作条件进行选择，按短路条件校验其动、热稳定性。电气设备的选择工程①额定电压选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压UN不低于安装地点电网额定电压UNS的条件选择，即UN≥UNS②额定电流在规定的周围介质极限温度下，导体和电器的额定电流IN应不小于流过设备的最大持续工作电流IWmax，即IN≥IWmax③自然环境条件选择导体和电器时，应按当地环境条件校核它们的根本使用条件。当气温、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等环境条件超出一般电器的规定使用条件时，应向制造部门提出补充要求或相应的防护措施。鉴于此次设计发电厂厂址地势较为平坦，属于5级地震区，冻土层深1.5m，覆冰厚10mm，最大风速18m∕s，年平均气温+5ºC，最高气温+35ºC，最低-25ºC，地区条件较好，且110kV及以下电气设备外绝缘裕度较大，额定值不用再进行修订。电气设备的校验工程①短路的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，即要求It2t≥Qk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短路动稳定校验动稳定是电器承受短路电流机械效应的能力。满足动稳定的条件为：ids≥ish或Ids≥Ish上两式中ish、Ish短路冲击电流幅值及其有效值ids、Ids电气设备允许通过的动稳定电流幅值及其有效值③短路电流的计算条件为使所选导体和电器具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统开展的需要，作验算用的短路电流应按以下条件确定: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开展规划〔一般为本工程建成后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，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式〔如切换厂用变压器时的并列〕。2)短路种类。一般按三相短路验算，假设其他种类短路较三相短路严重时，那么应按最严重的情况验算。3)计算短路点。在计算电路图时，同电位的各短路点的短路电流值均相等，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。例如：a．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，应比拟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。b．母联断路器应考虑当采用该母联断路器向备用母线充电时，备用母线故障流过该备用母线的全部短路电流。c．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接线很短，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。4)短路时间计算校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。短路时间计算时间为继电保护动作时间和相应断路器的全开闸时间之和，即而是指从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，到各相触头别离后的电弧完全熄灭为止的时间段，包括两局部，即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0.04～0.06s,对SF6断路器和压缩空气断路器为0.02～0.04s，真空断路器为0.015s。在验算裸导体的短路热效应时，宜采用主保护动作时间。如主保护有死区时，那么采用能对该死区其作用的后备保护动作时间，比采用相应处的短路电流值。在验算电器的短路热效应时，宜采用后备保护时间。对于开断电器〔如断路器、重合器、熔断器等〕，应能在最严重的情况下开断短路电流。因此电器的开段时间是从短路瞬间开始到断路器灭弧出头别离的时间，其中包括主保护时间和断路器固有分闸时间之和。即=+6.2母线的选择与校验在发电厂和变电所中，将发电机、变压器与各种电器连接起来的导体称为母线。母线的作用是聚集、分配和传送电能。母线有软母线和硬母线，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。软母线因其机械强度决定支于撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度，而且软母线也不用校验动稳定。硬母线有铜导体和铝导体的，截面常有的有矩形、槽形和管形。母线的选择工程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4000～8000A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。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Tmax＞5000h〕,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：IN≥Imax式中IN导体的长期允许载流量2)按经济电流密度选择，先求出经济截面Sj=Imax/J(mm2)式中J经济电流密度，A/mm2，可根据Tmax数值由相应曲线查出母线的校验工程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，由，可查出QK短路电流的热效应，kA2·s，,tep可由查出，Smin满足热稳定的最小截面，mm2②动稳定校验动稳定应满足：式中σ母线材料的允许应σmax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0.96mr导线外表粗糙系数，取0.98空气相对密度，取0.955a相间距离，取60cmr导体半径为1.42cmUg工作电压，取220kV母线的选择与校验①220kV侧母线1)选择：a.型式的选择：软母线，钢芯铝绞线b.截面的选择：按经济电流密度选择：Tmax=6000h时，查得J=0.94〔A/mm2〕,应选LGJQ-700型钢芯铝绞线，平放。2)校验：a.载流量检验：所选母线的载流量IN=1159>Imax。b.热稳定检验：工作温度：,取C=95,所选母线S=700mm2>Sminc.电晕电压校验：，经上述校验可知，所选母线满足要求。②110kV侧母线1)选择：a.型式的选择：软母线，钢芯铝绞线b.截面的选择：按经济电流密度选择：Tmax=6000h时，查得J=0.94〔A/mm2〕,应选LGJ-400型钢芯铝绞线，平放。2)校验：a.载流量检验：所选母线的载流量：IN=835>Imaxb.热稳定检验：工作温度：，取C97,而所选S=400mm2>Sminc.电晕电压校验：，经上述校验可知，所选母线满足要求。③6kV侧母线1)选择：a.型式的选择：矩形铝导体硬母线b.截面的选择：按允许载流量选择：,应选型导线，平放。2)校验a.载流量校验:所选导线b.热稳定校验：工作温度：，取热稳定系数C=99,所选c.动稳定校验：对于铝导线经上述校验可知，所选母线满足要求。④380V母线侧1)选择：a.型式的选择：矩形铝导体硬母线b.截面选择按允许载流量选择：,应选型导线，平放。2)校验：a.载流量校验：所选导线b.热稳定校验：工作温度：，取热稳定系数C=91,所选c.动稳定校验:对于铝导线经上述校验可知，所选母线满足要求。6.3高压断路器的选择与校验高压断路器的功用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、保证无故障局部正常运行，能起保护作用。高压断路器的选择工程①按种类和型式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6～220kV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330～500kV及以上一般选用SF6断路器。②按额定电压选择高压断路器的额定电UN压应大于等于电网的额定电压UNS，即UN≥UNS③按额定电流选择高压断路器的额定电流IN应大于等于流过它的最大持续工作电流,即IN≥。当短路其使用的环境温度不等于设备周围介质极限温度是，应对断路器的额定电流进行修正。④按额定短路开断电流选择在额定的电网电压下，高压断路器的额定开断电流INbr,大于或等于断路器实际开断时间的短路电流周期分量有效值Ikp,即INbr≥Ikp断路器的实际开断时间等于继电保护主保护时间与断路器的固有分闸时间之和。对于设有快速保护的高速断路器，其开断时间小于0.1s，当在电源附近短路时，短路电流的非周期分量可能超过周期分量幅值的20%，因此其开断电流应计及非周期分量的影响，取短路电流有效值If进行校验。装有自动重回装置的断路器，应考虑重合闸对额定开断电流的影响。⑤按额定短路关合电流选择在断路器合闸之前，假设线路上已存在短路故障，那么在断路器合闸过程中，触头间在未接触时即有很大的短路电流〔预击穿〕，更容易发生触头熔焊和遭受电动力的破坏。且断路器在关合电流时，不可防止地在接通后又自动跳闸，此时要求能切断短路电流。为了保证断路器在关合短路时的平安，断路器的额定短路关合电流iNcl应不小于短路冲击电流幅值ish,即iNcl≥ish高压断路器的校验工程①动稳定校验。高压断路器的额定峰值耐受电流ids应不小于三相短路时通过断路器的短路冲击电流幅值ish,，即ids≥ish②热稳定校验。高压断路器的额定短路时耐受热量应不小于短路期内短路电流热效应QK，即≥QK高压断路器型号的表示方法各种高压断路器的结构和性能是不一样的，即使是同一种类的高压断路器也具有不同的技术参数。为了标志断路器的型号、规格，通常用文字符号和数字写成以下形式：123—45/678各数字的代表意义如下：1—产品类型字母代号：S—少油断路器，D—多油断路器，K—空气断路器，L—六氟化硫断路器，Z—真空断路器，Q—产气断路器，C—磁吹断路器；2—装置地点代号：N—户内，W—户外；3—设计系列顺序号：以数字1、2、3……表示；4—额定电压，kV；5—其他补充工作特性标志：G—改良型，F—分相操作；6—额定电流，A7—额定开断电流，kA8—特性环境代号例如，有一台高压断路器，型号和规格为LW6-220H∕3150-40，说明这台断路器是断路器，安装在屋外，设计列号为6，额定电压为220kV。字母H表示液压机构采用特殊结构，可以用于高寒地区。额定电流为3150A，额定开断电流为40kA。高压断路器选择与校验①220kV侧断路器1)选择：,应选择断路器LW7-220型，其参数如表6-1所示表6-1LW7-220断路器参数型号额定电压〔KV〕额定电流〔A〕额定短路开断电流〔kA〕额定短路关合电流(kA)短路峰值耐受电流(kA)合闸时间(S)分闸时间〔S〕LW7-2202203150401001000.180.042)校验：a.额定电压：b.额定电流：c.额定开断电流的校验：220kV侧短路电流所选断路器的开断电流为：d.额定关合电流的校验：主变压器220kV侧短路冲击电流ish=10.244kA,所选断路器的关合电流为：c.热稳定校验：短路时间,,而,根据tk=1.585s，查表得tep=1.3s,e.动稳定校验：220kV侧短路冲击电流为：所选断路器动稳定电流为：经上述校验可知，所选断路器满足要求。②110kV侧断路器1)选择:，应选择断路器LW-110型，其参数如表6-2：表6-2LW-110断路器参数型号额定电压〔kV〕额定电流〔A〕额定短路开断电流〔kA〕短路峰值耐受电流(kA)合闸时间(S)固有分闸时间〔S〕后备保护动作时间tpr(s)LW-110110125025630.150.041.52〕校验：a.额定电压：b.额定电流：c.额定开断电流的校验：110kV侧短路电流所选断路器的开断电流为：d.热稳定校验:,根据tk=5s，查表得tep=4.9s,e.动稳定校验：110侧短路冲击电流所选断路器动稳定电流为：经上述校验可知，所选断路器满足要求。③厂用6kV侧断路器1〕选择：，故所选断路器型ZN28-10型，其参数参数如表6-3：表6-3ZN28-10断路器参数型号额定电压〔kV〕额定电流〔A〕额定短路开断电流〔kA〕动稳定电流〔kA〕热稳定电流〔kA〕ZN10-101020001610040(4S)2〕校验：a.额定电压：b.额定电流：c.额定开断电流的校验:厂用变压器6kV侧短路电流为：所选断路器的开断电流为：d.热稳定校验:,根据tk=5s，查表得tep=4.9s,e.动稳定校验:6kV侧短路冲击电流为：所选断路器动稳定电流为：经上述校验可知，所选断路器满足要求。6.4隔离开关的选择及校验隔离开关的功用隔离开关也是发电厂和变电站中常用的开关电器，它需与断路器配套使用。因其无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流及短路电流。隔离开关的工作特点是在有电压、无负荷电流情况下分、合电路。其主要功用为：①隔离电压：在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设与电源电压隔离，以确保检修的平安。②倒闸操作：投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合短路器，协同操作来完成③分、合小电流：因隔离开关具有一定的分、合小电流和电容电流的能力，故一般可用来进行以下操作：分、合避雷器、电压互感器和空载母线；分、合励磁电流不超过2A的空载变压器；关合电容电流不超过5A的空载线路。隔离开关与断路器相比，额定电压、额定电流的选择及短路动稳定、热稳定校验的工程相同。但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流的校验。隔离开关型号的表示方法隔离开关的表示方法如下：123——4/51—产品类型字母代号：G—隔离开关，J—接地开关；2—屋内型或屋外型：N—户内，W—户外；3—设计系列顺序号：以数字1、2、3……表示；4—额定电压，kV；5—额定电流，A6—额定电流，A7—额定开断电流，kA8—特性环境代号隔离开关的选择与校验①220kV侧隔离开关1〕选择：,故所选隔离开关GW4-220/1250型，其参数如表6-4表6-4GW4-220/1250隔离开关参数型号额定电压〔kV〕额定电流〔A〕极限通过电流(kA)热稳定电流〔kA〕GW4-220/125022012508031.5(4S)2〕校验：a.额定电压：b额定电流：c.热稳定校验：,查表得tep=3.9s,d.动稳定校验：220kV侧短路冲击电流为：所选隔离开关动稳定电流为：经上述校验可知，所选隔离开关满足要求。②110kV侧隔离开关1)选择：，故所选隔离开关GW4-110/1250型，隔离开关参数如表6-5：6-5GW4-110/1250隔离开关参数型号额定电压〔kV〕额定电流〔A〕动稳定电流〔kA〕热稳定电流〔kA〕GW4-110110125031.530(4S)2)校验:a.额定电压：b.额定电流：c.热稳定校验：,根据tk=5s，查表得tep=4.9s,d.动稳定校验：110侧短路冲击电流为：所选隔离开关动稳定电流为：经上述校验可知，所选隔离开关满足要求。③6kV侧隔离开关1)选择：，故所选隔离开关GN19-10/400型隔离开关参数如表6-6所示表6-6GN19-10/400隔离开关参数型号额定电压〔kV〕额定电流〔A〕极限通过电流(kA)热稳定电流〔kA〕GN19-10/4001040031.512.5(4S)2)校验：a.额定电压：b.额定电流：c.热稳定校验：,根据tk=5s，查表得tep=4.9s,d.动稳定校验:6kV侧短路冲击电流为：所选断路器动稳定电流为：经上述校验可知，所选隔离开关满足要求。6.5电流互感器的选择与校验①主变压器220kV侧电流互感器1)选择,，故所选电流互感器LDB-35型，其参数如表6-7：表6-7LDB-35电流互感器参数型号额定电流比〔A〕准确度动稳定倍数1S热稳定倍数LDB-35750/5175302)校验：a.额定电流：所选电流互感器的额定电流为750A>b.热稳定校验：,根据tk=1s，查表得tep=1s,c.动稳定校验：220kV侧短路冲击电流为：所选电流互感器动稳定电流为：经上述校验可知，所选电流互感器满足要求。②主变压器110kV侧电流互感器1)选择：,，故所选电流互感器LDB-35型，其参数如表6-8：表6-8LDB-35电流互感器参数型号额定电流比〔A〕准确度动稳定倍数1S热稳定倍数LDB-351300/5175302)校验：a.额定电流：所选电流互感器的额定电流为1300A>=1260Ab.热稳定校验：,根据tk=1s，查表得tep=1s,c.动稳定校验：110kV侧短路冲击电流为：所选电流互感器动稳定电流为：经上述校验可知，所选电流互感器满足要求。③发电机出口15.75kV侧电流互感器1)选择：，,故所选电流互感器LRD-10型，参数如表6-9：表6-9LRD-10电流互感器参数型号额定电流比〔A〕准确度动稳定倍数1S热稳定倍数LRD-1012000/5190502〕校验:a.额定电流：所选电流互感器的电流为12000A>6540Ab.热稳定校验,根据tk=1s，查表得tep=1.3s,c.动稳定校验短路冲击电流为：所选电流互感器动稳定电流为：经上述校验可知，所选电流互感器满足要求。④220kV母联断路器侧电流互感器1〕选择：，故所选电流互感器LBJ-10型，其参数如表6-10：表6-10LBJ-10电流互感器参数型号额定电流比〔A〕准确度动稳定倍数1S热稳定倍数LBJ-10500/51110602〕校验a.额定电流：所选电流互感器的电流为500A>451Ab.热稳定校验:,根据tk=1s，查表得tep=1s,c.动稳定校验220KV侧短路冲击电流为：所选电流互感器动稳定电流为：经上述校验，可知所选电流互感器符合要求。⑤厂用高压变压器6kV侧1〕选择：，故所选电流互感器LDB-35型，其参数如表6-11：表6-11LDB-35电流互感器参数型号额定电流比〔A〕准确度动稳定倍数1S热稳定倍数LDB-351600/51100652〕校验：a.额定电流：所选电流互感器的额定电流为1600A>1510Ab.热稳定校验，根据tk=1s，查表得tep=1.3s,c.动稳定校验6kV侧短路冲击电流为：所选电流互感器动稳定电流为：经上述校验可知，所选电流互感器满足要求。6.6电压互感器的选择与校验①母线一般在110～220kV母线上通常采用串级式电磁式电压互感器。故220kV侧选串级式瓷绝缘电压互感器JCC2-220型，其参数如表6-12所示。110kV侧选JDCF-110型，其参数如表6-13所示。表6-12JCC2-220电压互感器参数型号额定变比〔V/V/V〕最大容量〔VA〕JCC2-2202000表6-13JDCF-110电压互感器参数型号额定变比〔V/V/V〕最大容量〔VA〕JDCF-1102000②发电机出口侧。6～35KV屋内配电装置一般采用油浸式或浇注式电压互感器可选油侵电压互感器JDXN-35型，其参数如表6-14示：表6-14JDXN-35电压互感器参数型号额定变比〔V/V/V〕最大容量〔VA〕JDXN-351000③厂用6kV母线选单相环氧浇注绝缘电压互感器JDZ-6型。其参数如表6-15所示：表6-15JDZ-6电压互感器参数型号额定变比〔V/V/V〕最大容量〔VA〕JDZ-63006.7主要电气设备的选择结果经过上面的论述,选择的电气设备的型号表6-16所示：表6-16主要电气设备的选择结果安装位置设备名称6kV侧发电机出口15.75kV侧220kV侧110kV侧母线LMY-63×6.3-LGJQ-700LGJ-400断路器ZN28-10-LW7-220LW-110隔离开关GN6-6T-GW4-220/1250GW4-110/1250电流互感器LDB-35LRD-10LDB-35LDB-35电压互感器JDZ-6JDXN-10JCC2-220JDCF-1107.配电装置的设计7.1配电装置根本介绍配电装置是发电厂和变电所的重要组成局部。它是按主接线的要求，由开关设备、载流导体、保护和测量电器以及其他必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能的装置。配电装置按电气设备装置的地点不同，可分为屋外配电装置和屋内配电装置。按其组装方式不同，又可分为把电气设备在现场进行组装的装的配电装置，装配式配电装置,假设在制造厂内把电气设备全部或局部组装完成,然后运至安装地点,那么称为成套配电装置。屋内配电装置的电气设备都安装在屋内，具有如下特点：①由于允许平安净距小和可以分层布置，占地面积较小；②维修、巡视和操作在室内进行，不受气候影响；③能有效地防止污染，减小事故和维护工作量；④房内建筑投资较大。屋外配电装置的电气设备都安装在屋外，具有如下特点：①不需要建筑房屋，土建工程量和费用较小，建造工程短；②相邻设备之间距离可适当加大，使运行平安，便于带电作业；③扩建方便；④占地面积大；⑤受气候条件影响，使设备的运行、维修和操作条件较差。成套的特点为:①电气设备布置子在封闭或半封闭的金属壳中，结构紧凑，占地面积小；②安装简便，有利于缩短建设周期和进行扩建；③运行可靠性高，维护方便；④耗用钢材较多，造价较高。发电厂及变电所的配电装置型式选择，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、检修和安装要求，通过技术经济比拟予以确定。必须满足以下五点要求：①节约用地，争取不占或少占良田；②运行平安和操作巡视方便；③便于检修和安装；④节约材料，减少投资，降低造价；⑤便于扩建和安装；在发电厂和变电所中，一般35kV及以下的配电装置采用屋内配电装置。110kV及以上的配电装置多采用屋外配电装置，但110～220kV配电装置，在严重污秽地区，如海边和化工厂区或大城市中心，当技术经济合理时，也可采用屋内配电装置。7.2屋内配