发电厂电气主接线设计

发电厂电气主接线设计作者：卢平

摘要随着我国经济的不断发展，对电的需求也越来越大。电力工业是我国经济发展中最为重要的一种能源，重要是它可以方便、高效地转换其它能源形式。电力工业作为一种先进的生产力，是国民经济发展中最重要的基础能源产业。而火力发电是电力工业发展中的主力军。截止2023年终，火电发电量达成48405万千瓦，约占总容量的77.82%。由此可见，火力发电在我国这个发展中国家的国民经济中的重要性。本次设计是针对2*300MW火力发电厂电气部分的设计，电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。所以本次设计电气部分主接线方案为一台半断路器接线。该设计重要从理论上在电气主接线设计、短路电流计算、电气设备的选择、配电装置的布局、防雷设计、发电机、变压器和母线的继电保护等方面做详尽的论述，同时，在保证设计可靠性的前提下，还要兼顾经济型和灵活性，通过计算论证火电厂实际设计的合理性与经济型。采用软件绘制电气图和查阅相关书籍，进一步完善了设计。关键词：电气主接线；短路电流；配电装置；电气设备选择AbstractAsChina'seconomicdevelopment，thedemandforelectricityisgrowing。ElectricpowerindustryinChina'seconomicdevelopmentisoneofthemostimportantenergy，mainlyitcanbeeasilyandefficientlyconvertotherformsofenergy。Asanadvancedproductivityintheelectricalindustry，isthemostimportantfoundationinthedevelopmentofenergyindustryofthenationaleconomy。Thermalpoweristhemainforceinthedevelopmentoftheelectricpowerindustry。Bytheendof2023,thermalpowergeneratingcapacityreached484.05million-kilowatt，77.82%percentoftotalcapacity。Thus，thermalpowergenerationinChina，theimportanceofdevelopingthenationaleconomy。Thisdesignisdesignedforelectricalpartsofthe2*300MWthermalpowerplant，mainelectricalconnectionistheprimarypartoftheelectricdesignofpowerplantandsubstation，constitutethemainpartofpowersystem。Designofmainelectricalconnectionschemeforoneandahalfcircuitbreakerconnection。Thedesigntheoryinthedesignofmainelectricalwiring，electricalequipmentforshort-circuitcurrentcalculations，selectionanddistributionequipmentforlightningprotectiondesign，layouts，generators，transformersandrelayprotectionofBusbarinelaborateonthese，atthesametime，ensurethereliabilitydesignofpremise，alsoconsidereconomicandflexibilitythroughcalculationsjustifytheactualdesignofthermalpowerplantandcheap。Drawelectricaldiagramssoftwareandcheckoutbooks，furtherimprovedthedesign。Keywords：mainelectricalwiring；shortcircuitcurrent；distributionequipment；electricalequipmentselection目录1 原始资料介绍 11.1 原始资料分析 11.2 本次设计重要内容 12 电气主接线设计方案拟定 22.1 电气主接线设计原则与规定 22.1.1 电气主接线设计原则 22.1.2 电气主接线设计基本规定 22.1.3 大机组超高压主接线的特殊规定 42.2 500KV电气主接线的拟定 52.3 主接线方案的拟定 72.4 主变压器的选择 92.4.1 发电厂主变压器的容量和台数的拟定 92.4.2 主变压器型式的选择 92.4.3 绕组容量和连接方式的选择 92.4.4 电气设备的选择 93 厂用电设计 113.1 厂用负荷分类 113.2 厂用电接线基本规定 113.3 厂用电的电压等级 123.4 厂用电系统中性点接地方式 123.5 厂用电源及其引接 133.6 备用电源数量 153.7 厂用变压器的选择 153.7.1 火电厂重要厂用电负荷 163.7.2 厂用电负荷的计算方法 183.7.3 厂用变压器的选择 203.7.4 厂备用变压器选择 213.8 厂用电接线的拟定 244 短路电流计算 254.1 短路电流计算的目的 254.2 短路电流计算的一般规定 254.3 短路电流计算环节 264.4 电路元件参数计算 274.5 各点短路电流计算 274.5.1 d1点短路（500KV） 284.5.2 d2（发电机出口侧）短路 294.5.3 d3点短路电流（厂用变压器低压侧）计算： 315 电气设备的配置 355.1 隔离开关的配置 355.1.1 隔离开关的作用 355.1.2 隔离开关的配置方案 355.2 电压互感器的配置 365.3 电流互感器的配置 365.4 接地刀闸或接地器的配置 375.5 自动装置的配置 375.6 继电保护配置 385.6.1 发电机保护的配置 385.6.2 变压器保护的配置 385.6.3 厂用电源保护 395.6.4 发电机变压器组及继电保护 395.6.5 线路继电保护 405.6.6 500KV线路保护配置方案 416 母线的选择与校验 436.1 母线导体型式的选择 436.2 母线选择和校验条件 436.2.1 按连续工作电流选择 436.2.2 按经济电流密度选择 436.2.3 按短路稳定校验 436.2.4 按热稳定校验 446.3 500KV母线选择及校验 446.3.1 按照最大连续工作电流选择 446.3.2 热稳定校验 457 电气设备的选择原则 477.1 电气设备选择的一般规定 477.2 电气设备选校验 477.3 断路器与隔离开关的选择与校验 487.4 500KV电流互感器选择 487.5 500KV电压互感器选择 497.6 厂用设备的选择 497.7 避雷器的选择 497.8 耦合电容器的选择 507.9 高压熔断器的选择 507.10 高压户外支柱绝缘子的选择 518 高压配电装置设计 528.1 高压配电装置设计原则 528.2 高压配电装置设计规定 528.3 配电装置设计的基本环节 538.4 500KV屋外配电装置设计 539 过低保户和接地 559.1 雷电过电压的保护 559.2 直击雷的保护范围和保护措施 559.2.1 直击雷的保护范围 559.2.2 直击雷保护的措施（装避雷针） 569.3 避雷针（线）的装设原则与接地装置的规定 56结论 58参考文献 59致谢 60原始资料介绍原始资料分析2*300MW火电厂电气部分设计原始资料1、类型：凝汽式火电厂。2、装机容量：装机2台，总容量600MW。3、环境条件：年最高气温+42℃，最低气温-8℃。对气象无特殊规定。4、厂用电率：按10%考虑。5、厂用负荷与系统连接情况：500KV电压等级，架空线路2回与系统相连，当基准容量取为100MVA时，系统归算至500KV侧的电抗为0.018。本次设计重要内容2*300MV火力发电厂电气部分设计，着重讲述了发电厂电气主接线的最佳方案的选择，厂用电接线方案的选择，通过短路电流计算结果拟定二次部分的继电保护与自动装置，以及屋外配电装置的布置。具体设计内容为：（1）拟定发电厂电气主接线的最佳方案；（2）拟定发电厂厂用电接线的最佳方案；（3）短路电流计算；（4）拟定发电厂电流互感器、电压互感器、避雷器、避雷针、继电保护及自动装置的配置方案；（5）电气设备的选择与校验；（6）高压配电装置的设计；本次设计的电气部分重要是关于一台半断路器典型的接线方案的拟定和电器的布置方面进行阐述，并结合火电厂的实际情况和经济技术论证，从而得到最佳方案。电气主接线设计方案拟定电气主接线设计原则与规定电气主接线设计原则发电厂电气主接线是电力系统的重要组成部分。它表白了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及也许的运营方式，从而完毕发电、变电、输配电的任务。它的设计直接关系这全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的拟定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运营。由于电能生产的特点是：发电、变电、输电和用电是在同一时刻完毕的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性问题，必须对的解决各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理拟定主接线方案。电气主接线设计基本规定电气主接线设应满足可靠性，灵活性和经济性三项基本规定。现对各项规定说明如下：1、可靠性供电可靠性是电力生产和分派的首要规定，电气主接线也必须满足这个规定。在研究主接线时，应全面地看待一下几个问题:(1)可靠性的可观衡量标准是运营实践，估计一个主接线的可靠性时，应充足考虑长期积累的运营经验。我国现行设计技术规程中的各项规定，就是对运营实践实验的总结。设计时应予遵循。(2)主接线的可靠性，是由其各组成元件（涉及一次和二次设备）的可靠性的综合。因此主接线设计，要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。(3)可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某厂是可靠的，而对另一些厂则也许还不够可靠。因此，评价可靠性时，不能脱离发电厂在系统中的地位和作用。衡量主接线运营可靠性的标志是：（1）断路器检修时，能否不影响供电。（2）线路、断路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。（3）发电厂、变电所所有停运的也许性。（4）对大机组超高压情况下的电气主接线，应满足可靠性准则的规定。1）对于单机容量在300MW及以上的发电厂，可靠性准则初步建议如下：①任何断路器检修、不得影响对用户的供电；②任何一进出线断路器故障或拒动，不应切除一台以上机组和相应的线路；③任一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动相重合时，以及分段或母联断路器故障拒动时，都不应切除两台以上机组和相应线路；④经论证，在保证系统稳定和发电厂不致全停的条件下，允许切除两台以上300MW机组。2)对于330～500KV变电所电气主接线，可靠性准则为：①任何断路器检修，不得影响对用户的供电；②任一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动重合时，不宜切除两回以上超高压线路；③一段母线故障（或连接在母线上的进出线断路器故障或拒动），宜将故障范围限制到不超过整个母线的四分之一，当分段或母联断路器故障时。其故障范围宜限制到不超过整个母线的一半；④通过论证，在保证系统稳定的条件下，才允许故障范围大于上述规定。通常定性分析和衡量主接线可靠性时，从以下几方面考虑:断路器检修时，能否不影响供电；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，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对一、二类符合的供电；发电厂或变电站所有停电的也许性；大型机组忽然停运时，对电力系统稳定运营的影响与后果等因素。在可靠性分析中，应考虑瞬时故障、永久故障及检修停电的影响。评估供电可靠性的重要指标有停电频率、每次停电的连续时间及用户在停电时的生产损失或电力公司在电力市场环境下通过辅助服务市场获得备用容量所付出的代价。2、灵活性电气主接线应能适应各种运营状态，并能灵活地进行运营方式的转换。灵活性涉及以下几个方面：（1）操作的方便性。电气主接线应当在满足可靠性的条件下，结线简朴，操作方便，尽也许地使操作环节少，以便于运营人员掌握，不致在操作过程中出差错。（2）调度的方便性。电气主接线在正常运营时，要能根据调度规定，方便地改变运营方式，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营，（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，特别是火电厂和变电站，在设计主接线时应留有发展扩建的余地。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑到从初期接线过渡到最终接线的也许和分阶段施工的可行方案，使其尽也许地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利完毕过渡方案的实行，使改造工作量最少。3、经济性在设计主接线时，重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。经济性重要从以下几方面考虑：（1）节省一次投资。主接线应简朴清楚，并要适当采用限制短路电流的措施，以节省开关电器数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便减少投资。（2）占地面积少。主接线设计要为配电装置布置发明节约土地的条件，尽也许使占地面积少；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，在也许和允许条件下，应采用一次设计，分期投资、投建，尽快发挥经济效益。大机组超高压主接线的特殊规定1、对于单机容量为300MW及以上的发电厂（1）任何断路器检修，不影响对系统的连续供电。（2）任何一进出线断路器故障或拒动以及母线故障，不应切除一台以上机组和相应的线路。任何一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动相重合，以及当母线分段或母线联络短路故障或拒动时，不应当切除两台以上机组和相应的线路。2、对于500KV发电厂（1）任何断路器检修，不影响对系统的连续供电。（2）除母联及分段断路器处，任何一台断路器检修期间，又发生另一台断路器故障或拒动，以及母线故障，不宜切除三回以上线路。500KV电气主接线的拟定500KV超高压配电装置重要采用双母线四分段带专用旁路母线和一台半断路器接线，300MW大机组一般都采用与双绕组变压器组成单元接线而不与三绕组变压器组成单元接线，由于本发电厂只有一种升高的电压等级，不需装设联络变压器。采用三绕组变压器时，发电机出口规定装设断路器，但由于甚大的额定电流和短路电流，使得出口断路器制造很困难，造价也甚高。以下是对两种方案的拟定和比较。方案一:500KV超高压配电装置接线的可靠性规定高，为限制故障范围，当进出线为6～7回时，宜采用双母线四分段带旁路接线，并装设两台母联兼旁路断路器。如图2.1所示：图2.1双母线四分段带专用旁路母线图2.2一台半断路器接线方案二：双重接线的多环形行接线，是现代国内大型电厂和变电站高压配置广泛采用的一种接线。500KV超一台半断路器接线是一种没有多回路集结点，一个回路由两台断路器供电的高压配电装置重要采用双母线四分段带专用旁路母线和一台半断路器接线。300MW大机组一般采用与双绕组变压器组成单元接线而不与三绕组变压器组成单元接线由于本发电厂只有一种升高的电压等级，不需装设联络变压器。一台半断路器接线是一种没有多回路集结点，一个回路由两台断路器供电的双重接线的多环行接线，是现代国内大型电厂和变电站高压配置广泛采用的一种接线，如图2.2所示：主接线方案的拟定表2-1一台半断路器接线与双母线四分段带旁路母线接线的技术经济比较要点项目一台半断路器接线双母线四分段带旁路母线接线可靠性在检修和故障相重合的情况下，停运的回路不超过两回1.一段母线故障，停运2～3个回路02.一段母线故障，合并分段或母联断路器拒动的双重故障时，停运两段母线，即4～6个回路。但这种情况几率很少灵活性1.为多环行供电，调度灵活。但停运一个回路需操作两台断路器，母线故障时，接线内潮流变化大2.隔离开关只作为检修电器，不作为操作电器，解决事故时，用断路器操作，消除事故迅速。检修断路器时，不要要带旁路操作1.为调整系统潮流，限制短路电流以及防止事故扩大等方面的因素，有也许规定母线分列运营时，本接线比较灵活2.隔离开关要作为操作电源，当改变运营方式和吃力事故时，需进行倒闸操作，检修断路器要进行带旁路操作续表2-1经济性设备投资：9回及以上，一台半断路器接线较贵8回路时，两种接线相等7回及以上，双母线四分段带旁路母线贵占地面积：1.当一台半断路器接线为常规三列式顺序布置时，因一个间隔可以双侧出线，占地面积比双母线四分段带旁路母线可节约40%。当为交替布置或平环式或单列式布置时，两种接线占地面积相近2.当一台半断路器接线的常规布置，应用于发电厂时，为避免纵向布置的大机组出线偏角不至过大，常需改变配电装置布置形式，扩大占地面积30%-50%。双母线四分段带旁路母线接线，则能适应纵向布置大机组出线位置而不需扩大占地面积继电保护及二次回路复杂性1.由于每个回路连接两台断路器，一台中间断路器连接着两个回路，保护接于两组电流互感器的和电流，其电流互感器的二次回路，保护装置的跳合闸出口等比较复杂2.应用于发电厂时，发电机—变压器组与线路共用的中间短路器，，只能在单元控制室控制，并在网络控制室设相应的断路器信号，比较复杂1.分段的母线保护比较复杂，需有故障母线选择元件，而当将回路从一段切换到另一段母线时，电流互感器二次回路需要切换。母线隔离开关的闭锁回路及母联兼旁路断路器的保护，二次回路较复杂2.应用与发电机—变压器运用一台断路器，只需在单元控制室控制，与线路控制无关，比较简朴两种接线的可靠性、灵活性、经济性、继电保护及二次回路复杂性并综合原理资料，最终拟定一台半断路器接线为电气主接线的最佳方案。主变压器的选择发电厂主变压器的容量和台数的拟定发电厂与主变压器为单元接线，主变压器的容量按下列条件中较大者选择：（1）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。（2）按发电机的最大连续输出容量扣除本机组厂用负荷、主变压器型式的选择（1）主变压器采用三相或单相，重要考虑变压器的制造条件，可靠性规定及运送条件等因素。（2）对于单机容量为300MW，并直接升到500KV,宜选用三相变压器。绕组容量和连接方式的选择（1）发电厂主变压器绕组的数量对于300MW机组，其升压变压器一般不采用三绕组变压器。由于在发电机回路及厂用分支回路均采用分相封闭母线，供电可靠性很高，而大电流的隔离开关发热问题比较突出等等。（2）绕组连接方式变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运营。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用Y连接。电气设备的选择根据以上论述，最终拟定发电机、主变压器型号如下：1、发电机：型号：QFS-300-2型额定功率：300MW,x_d^"=0.167额定电压：18KV额定电流：11320AΦ=0.85额定转速：3000r/min2、主变压器：型号：SFP-360000/500额定容量：360MVA额定电压：525/18KV连接组别：YN,d11ΔP0=225KW阻抗电压%=1厂用电设计厂用负荷分类按其负荷的重要性一般分以下四类：1、事故保安负荷在事故停机过程中及停机后的一段时间内，仍应保证电，否则也许引起重要设备损坏、重要的自动控制失灵或危及人身安全的负荷，称为事故保安负荷。根据对电源规定的不同，又可分下列三种：（1）直流保安负荷。由蓄电池组供电，如发电机组的直流润滑油泵等。（2）交流不断电保安负荷。一般由接于蓄电池组的逆变装置供电，如实时控制用电子计算机。（3）允许短时停电的交流保安负荷。平时由交流厂用电供电，失去厂用工作电源和备用电源时，交流保安电源应自动投入，如220MW及以上机组的盘车电动机。Ⅰ类负荷短时（手动切换恢复供电所需的时间）的停电也许影响人参或设备安全，使生产停顿或发电量大量下降的负荷，如给水泵、凝结水泵。对Ⅰ类负荷，必须保证自启动，并应由2个独立电源的母线供电，当一个电源失去后，另一电源应立即自动投入。Ⅱ类负荷允许短时停电，但停电时间过长，有也许损坏设备或影响正常生产的负荷。如工业水泵、疏水泵等。对Ⅱ类负荷，应由有2个独立电源的母线供电，一般采用手动切换。Ⅲ类负荷长时间停电不会直接影响生产的负荷。如中央修配厂、实验室等的用电设备。对Ⅲ类负荷，一般由1个电源供电。厂用电接线基本规定厂用电接线除应满足正常运营的安全、可靠、灵活、经济、和检修、维护方便等一般规定外，尚应满足下列特殊规定：（1）尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。（2）充足考虑发电厂正常、事故、检修、起动等运营方式下的供电规定。切换操作简便。（3）便于分期扩建或连续施工。对公用负荷的供电，要结合远景规模统筹安排。厂用电的电压等级厂用电的电压等级是根据发电机额定电压、厂用电动机的电压和厂用电供电网络等因素，互相配合，通过技术经济综合比较拟定的。为了简化厂用电接线，且使运营维护方便，厂用电电压等级不宜过多。在发电厂和变电站中，低压厂用电压常采用400V，高压厂用电压有3、6、10KV等。为了对的选择高压厂用电的电压等级，需进行技术经济论证。按发电机容量、电压拟定高压厂用电压等级容量在60MW及以下，发电机电压为10.5KV，可采用3KV作为厂用高压电压。当容量在100～300MW时，宜选用6KV作为厂用高压电压。当容量在300MW以上时，若技术经济合理，可采用两种高压厂用电压，即3KV和10KV两级电压。通过考虑系统实际，单机容量为300MW的厂用电压分为两级，高压为6KV,低压为380V。厂用电系统中性点接地方式高压厂用电系统中性点接地方式高压（3、6、10KV）厂用电系统中性点接地方式的选择，与接地电容电流的大小有关：当接地电容电流小于10A时，可采用不接地方式，也可采用高电阻接地方式；当接地电容电流大于10A时，可采用经消弧线圈或消弧线圈并联高电阻的接地方式。一般发电厂的高压厂用电系统多采用中性点经高电阻接地方式。上述中性点接地方式的特点和合用范围叙述如下：（1）中性点不接地方式。当高压厂用电系统发生单相接地故障时，流过短路点的电流为电容性电流，且三相线电压基本平衡。若单相接地电容电流小于10A时，允许继续运营2h，为解决故障争取了时间，若厂用电系统单相接地电容电流大于10A时，接地处的电弧不能自动熄灭，将产生较高的电弧接地过电压（可达额定相电压的3.5～5倍）并易发展成为多相短路，故接地保护应动作于跳闸，中断对厂用设备的供电。这种中性点不接地方式曾广泛应用于火力发电机组的高压厂用电系统，此后仍会在接地电容电流小于10A的高压厂用电系统中采用。（2）中性点经高电阻接地方式。高压厂用电系统的中性点通过适当的电阻接地，可以克制单相接地故障时健全相的过电压倍数不超过额定相电压的2.6倍，避免故障扩大。常采用二次侧接电阻的配电变压器接地方式，无需设立大电阻器就可达成预期的目的。当发生单相接地故障时，短路点流过固定的电阻性电流，有助于馈线的零序保护动作。中性点经高电阻接地方式合用于高压厂用电系统接地电容电流小于10A，且为乐减少间歇性弧光接地过电压水平和便于寻找接地故障的情况。（3）中性点经消弧线圈接地方式。在这种接地方式下，厂用电系统发生单相接地故障时，中性点的位移电压产生感性电流流过接地点，备尝电容电流，将接地点的综合电流限制到10A以下，达成自动熄弧。当机组的负荷变化时，需改变消弧线圈的分接头以适应厂用电系统电容电流的变化，但消弧线圈变比的变化又改变了接地点的电流值。为了保持接地故障电流不变，必须相应地调节二次侧的电阻，所以二次侧电阻应由与消弧线圈分接头相匹配的调节分接头。这一接地方式运营比较复杂，要增长接地设备投资，并且接地保护也比较复杂，合用于大机组高压厂用电系统接地电容电流大于10A的情况。对于2*300MW发电厂厂用中性点接线方式为中性点经高电阻接线方式，优点：可防止阻尼谐振过电压和间歇性电弧接地过电压，接地电流水平为10A以下，减小了地位升高，接地故障可以不立即切清楚，因此能带单相接地故障相运营。厂用电源及其引接发电厂的厂用电源，必须供电可靠，且能满足各种工作状态的规定，除应具有正常的工作电源外，还应设立备用电源、启动电源和事故保安电源。一般电厂中，都以启动电源兼做备用电源。1、工作电源发电厂或变电站的厂用工作电源，是保证正常运营的基本电源。通常，工作电源不少于两个。现代发电厂，一般都投入系统并联运营。若从发电机电压回路通过厂用高压变压器（或电抗器）取得厂用高压工作电源，即使发电机组所有停止运营，仍可从电力系统倒送电能给厂用电源。这种接线方式，供电可靠、操作简朴、调度方便、投资和运营费用都比较省，常被广泛采用。厂用高压工作电源从发电机电压回路的引接方式与主接线形式有密切联系。当主接线具有发电机电压母线时，则厂用工作电源（厂用变压器或厂用电抗器）一般直接从母线上引接。当发电机和主变压器为单元接线时，则厂用工作电源从主变压器的低压侧引接。厂用分支上一般都应装设高压断路器。该断路器应按发电机机端短路进行选择，其开端电流也许比发电机出口处断路器的还要大，对大容量机组也许选不到合适的断路器，可加装电抗器或选低压分裂绕组变压器，以限制短路电流。如仍选不出时，对125MW以下机组，一般可在厂用分支上按额定电流装设断路器、隔离开关或连接片，此时若发生故障，应立刻停机；对于200MW及以上机组，厂用分支都采用分相封闭母线，故障率较小，可不装断路器和隔离开关，但应有可拆连接点，以供检修和调试用，这时，在变压器低压侧务必装设断路器。参考《火力发电厂厂用电设计规定》第2、4、5条：200MW及以上的机组，高压厂用工作电源应采用一台分裂变压器供应两段高压厂用母线；300MW及以上的机组采用两种高压厂用电压时，应采用两台3卷变压器分别供应每一种高压厂用电压的2段母线。于是，考虑本厂实际情况，厂用工作电源在发电机出口引出一台高压厂用工作变压器。1、备用电源和启动电源厂用备用电源用于工作电源因事故或检修而失电时替代工作电源，其后备作用。备用电源应具有独立性和足够的供电容量，最佳能与电力系统紧密联系，在全厂停电情况下仍能从系统取得厂用电源。启动电源一般是指机组在启动或停运过程中，工作电源不也许供电的工况下为该机组的厂用负荷提供电源。因此，启动电源实质上也是一个备用电源。我国目前对200MW以上大型发电机组，为了保证机组安全和厂用电的可靠才设立厂用启动电源，且以启动电源兼作事故备用电源，统称启动（备用）电源。备用电源的引接应保证其独立性，并且具有足够的供电容量，以下是最常用的引接方式：（1）从发电机电压母线的不同分段上，通过厂用备用变压器（或电抗器）引接。（2）从发电厂联络变压器的低压绕组接线，但应保证在机组全停情况下，可以获得足够的电源容量。（3）从与电力系统联系紧密、供电可靠的最低一级电压母线引接。这样，有也许因采用变比较大的厂用高压变压器，增大高压配电装置的投资而致经济性较差，蛋可靠性较高。(4)当技术经济合理时，可由外部电网引接专用线路，通过变压器取得独立的备用电源或启动电源。备用电源有明备用和暗备用两种方式。明备用方式，正如前面所述，设立专用的备用变压器（或线路），经常处在备用状态（停运），当工作电源因故障断开时，由备用电源自动投入装置进行切换接通，代替工作电源，承担所有厂用负荷。暗备用方式，不设专用的备用变压器（或线路），而将每台工作变压器容量增大，互相备用，当其中任一台厂用工作变压器退出运营时，每台变压器只在半载下运营，投资较大，运营费用高。在大中型发电厂特别是大型火电厂中，由于每台机组炉的厂用负荷很大，为了不使每台厂用变压器的容量过大，一般均采用明备用方式，2、事故保安电源对300MW及以上的大容量机组，当厂用工作电源和备用电源都消失时，为保证在严重事故状态下能安全停机，事故消除后又能及时恢复供电，应设立事故保安电源，以保证事故保安负荷，如润滑油泵、密封油泵、热工仪表及自动装置、盘车装置、顶轴油泵、事故照明和计算机等设施的连续供电。事故保安电源必须使一种独立而十分可靠的电源，通常采用快速自动程序启动的柴油发电机组、蓄电池组以及逆变器将直流变为交流作为交流事故保安电源。对300MW及以上机组还应由附近110KV及以上的变电站或发电厂引入独立可靠专用线路，作为事故备用保安电源。备用电源数量参照《电力工程电气设计手册-电气一次部分》P88表3-8可知：高压厂用备用电源应满足当高压厂用起动变压器检修时，不影响机组起停。对200-300MW的机组，高压厂用备用电源应按3台机组及以下设一个。超过3台，每两台机组设一台起动/备用电源。根据本厂特点，备用电源引自本地220KV变电所，选择一台备用变压器。厂用变压器的选择厂用变压器的选择重要考虑厂用高压工作变压器和启动备用变压器的选择，其选择内容涉及变压器的台数、型式、额定电压、容量和阻抗。为了对的选择厂用变压器容量，一方面应对厂用重要用电设备的容量、数量及其运营方式有所了解，并予以分类和记录，最后拟定厂用变压器容量。火电厂重要厂用电负荷火电厂的厂用电负荷涉及全厂机、炉、电、燃运等的用电设备，面广量大，且随各厂机炉类型、容量、燃料种类、供水条件等而差异较大。例如：高温高压电厂比同容量的中温中亚电厂的给水泵容量大；大容量机组的辅助设备比中、小型机组要多且功率大；开式循环冷却方式比闭式冷却方式的耗电量要小；各种燃料的发热量不同，需要的风量不同，风机容量也不同，同时除灰设备也不尽同样；若电厂采用汽动给水泵则可大大减小厂用变压器容量等。一般厂用变压器连接在厂用母线段上，而用电设备由母线引接。为了对的选择厂用变压器容量，不仅要记录变压器连接的分段母线上实际所接电动机的台数和容量，还要考虑它们是经常工作的还是备用的。是连续运营的还是断续运营的。为了计及这些不同的情况，选出既能满足负荷规定又不致容量过大的变压器，所以又提出按使用时间对负荷运营方式进行分类：经常—天天都要使用的负荷（电动机）；不经常—只在检修、事故或机炉启停期间使用的负荷（电动机）；连续—每次连续运转2h以上的负荷；断续—每次使用从带负荷到空载或停止，反复周期性地工作，其每一周期不超过10min的负荷；上述“经常”和“不经常”重要用来表征该类设备电动机的使用机会。而“连续”、“短时”和“断续”则用来区分该类设备每次使用时间的长短。表3-1火电厂重要厂用电负荷及其类别分类名称负荷类别运营方式备注锅炉负荷引风机送风机排粉机磨煤机给煤机给粉机ⅠⅠⅠ或ⅡⅠ或ⅡⅠ或ⅡⅠ经常、连续用于送粉时为Ⅰ无煤粉仓时为Ⅰ无煤粉仓时为Ⅰ汽轮机负荷射水泵凝结水泵循环水泵给水泵备用给水泵ⅠⅠⅠⅠⅠ经常、连续经常、连续经常、连续经常、连续不经常、连续用汽动给水泵就无给水泵项电气及公共负荷充电机浮充点装置空压机空压器冷却器通信电源ⅡⅡⅡⅡⅠ不经常、连续经常、连续经常、连续经常、连续经常、连续——事故保安负荷盘车电动机顶轴油泵交流润滑油泵浮充电装置机炉自控电源保安保安保安保安保安不经常、连续不经常、短时不经常、连续经常、连续经常、连续——输煤负荷输煤皮带碎煤机电气除尘器ⅡⅡⅡ经常、连续经常、连续经常、连续——出灰负荷灰浆泵碎渣机电气除尘器ⅡⅡⅡ经常、连续经常、连续经常、连续——续表3-1厂外水工负荷中央循环水泵消防水泵生活水泵冷却塔通风机ⅠⅠⅡ或ⅢⅡ经常、连续不经常、短时、经常、短时经常、短时与工业水泵合用时生活水泵负荷类别为Ⅱ辅助车间负荷化学水解决室中央修配间电气实验室起重机械Ⅰ或ⅡⅢⅢⅢ经常（短时）、连续经常、连续不经常、短时不经常、断续大于300MW机组时，化学水解决室负荷类别为Ⅰ注：Ⅰ表现Ⅰ类厂用负荷，Ⅱ表达Ⅱ类厂用负荷，Ⅲ表达Ⅲ类厂用负荷，保安表达保安厂用负荷厂用电负荷的计算方法换算系数法厂用电负荷的计算方法常采用换算系数法，按下式计算(3-1)(3-2)式中—厂用母线上的计算负荷，KV•A;—电动机的计算功率，KW;—换算系数，可取表3—2所列的数值；—同时系数；—负荷率;效率；功率因数；表3—2换算系数机组容量（MW）≤125≥200给水泵循环水泵电动机1.01.0凝结水泵电动机0.81.0电动机的计算功率，应根据负荷的运营方式及特点拟定。1）对经常、连续运营的设备和连续而不经常运营的设备。即连续运营的电动机均应所有计入，按下式计算：(3-3)式中——电动机额定功率。KW2）对经常短时及经常断续运营的电动机应按下式计算：(3-4)3)对不经常短时及不经常断续运营的设备，一般可不予计算：(3-5)这类负荷如行车、电焊机等。在选择变压器容量时由于留有裕度，同时亦考虑到变压器具有较大的过载能力，所以该类负荷可以不予计入。但是。若经电抗器供电时，因电抗器一般为空气自然冷却，过载能力很小，这些设备的负荷均应所有计算在内。4）对中央修配厂的用电负荷，通常按下式计算：(3-6)式中——所有电动机额定功率总和，KW;——其中最大5台电动机的额定功率总和，KW。5）煤场机械负荷重，对大型机械应根据机械工作情况具体分析拟定。对中、小型机械，则按下式计算：(3-7)翻斗机(3-8)轮斗机(3-10)式中——其中最大3台电动机的额定功率之和，KW。6)对照明负荷计算式为：(3-11)式中——需要系数，一般取0.8～1.0；——安装系数，KW。轴功率法厂用电负荷可用轴功率法进行计算。轴功率法的算式为：（3-12）式中——同时率，新建电厂取0.9，扩建电厂取0.95；——最大运营轴功率，KW；——相应于轴功率的电动机效率；——相应于轴功率的电动机功率因；——厂用低压计算负荷之和，KV•A。厂用变压器的选择1、额定电压厂用变压器的额定电压应根据厂用电系统的电压等级和电源引接处的电压拟定，变压器一、二次额定电压必须与引接电源电压和厂用网络电压相一致。工作变压器的台数和型式工作变压器的台数和型式重要与厂用高压母线的段数有关，而母线的段数又与厂用高压母线的电压等级有关。当只有6KV一种电压等级时，一般分两段；当10KV和3KV电压等级同时存在时，则分四段（10KV两段和3KV两段）。当只有6KV一种电压等级时，厂用高压工作变压器可选用1台全容量的分裂绕组变压器，两个分裂支路分别供两段母线；或选用2台50%容量的双绕组变压器，分别供两段母线。如出现10KV和3KV两种电压等级时，厂用高压工作变压器可选用2台50%容量的三绕组变压器，分别供四段母线。3、厂用变压器的容量厂用变压器的容量必须满足厂用电负荷从电源获得足够的功率。因此，对厂用高压工作变压器的容量应按厂用高压计算负荷的110%与厂用电低压计算负荷之和进行选择；而厂用低压工作变压器的容量应留有10%左右的裕度。（1）厂用高压工作变压器容量。当为双绕组变压器时按下式选择容量（3-13）式中——厂用电高压计算负荷之和；——厂用电低压计算负荷之和。当选用分裂绕组变压器时，其各绕组容量应满足：高压绕组（3-14）分裂绕组（3-15）（3-16）式中——厂用变压器高压绕组容量，KV•A；——厂用变压器分裂绕组容量，KV•A；——厂用变压器分裂绕组计算负荷，KV•A，——分裂绕组两分支反复计算负荷，KV•A。（2）厂用高压备用变压器容量。厂用高压备用变压器或启动变压器应与最大一台厂用高压工作变压器的容量相同；厂用低压备用变压器的容量应与最大一台厂用低压工作变压器容量相同。（3）厂用低压工作变压器容量。可按下式选择变压器容量（3-17）式中——厂用低压工作变压器容量，KV•A；——变压器温度修正系数。一般对装于屋外或由屋外进风小间内的变压器，可取=1，但宜将小间进出风温差控制在10℃以内；对由主厂房进风小间内的变压器，当温度变化较大时，随地区而异，应当考虑温度进行修正。厂用变压器容量的选择，除了考虑所接负荷的因素外，还应考虑：=1\*GB3①电动机自启动时的电压降；=2\*GB3②变压器低压侧短路容量；=3\*GB3③留有一定的备用裕度。4、厂用变压器的阻抗变压器的阻抗是厂用工作变压器的一项重要指标。厂用工作变压器的阻抗规定比一般动力变压器的阻抗大，这是由于要限制变压器低压侧的短路容量，否则将影响到开关设备的选择，一般规定阻抗应大于10%；但是阻抗过大又将影响厂用电动机的自启动。厂用工作变压器假如选用分裂绕组变压器，则能在一定限度上缓解上述矛盾，由于分裂绕组变压器在正常工作时具有较小阻抗，而分裂绕组出口短路时则具有较大的阻抗。对于500KV大机组采用分裂绕组，查《电力工程电气设备手册》得：变压器型号：SFF7-40000/20；额定容量：40/20/2电压：抗电压：15.3%厂备用变压器选择考虑到升高电压母线电压变化大，启动备用变压器采用带负荷调节变压器，以保证厂用电安全经济地运营。此外，高压厂用备用变压器或启动备用变压器的容量应与最大一台高压厂用变压器的容量相同，当起动备用变压器带有公用负荷时，其容量还应满足最大一台高压厂用工作变压器的规定，为了厂用电的安全把附近电网220KV作为备用电源，并考虑该启动备用变压器的检修规定，查《电力工程电气设备手册》得：型号额定容量（KVA）额定电压（KV）阻抗电压（%）分裂系数高压低压全穿越半穿越SFPSZ1-40000/22040000/2*20232206.3-6.312.0221.753.238表3-2厂用负荷计算及厂用高压变压器容量选择设备名称额定容量（KW）厂用高压变压器反复容量（KW）1A段1B段台数容量（KW）台数容量（KW）引风机送风机一次风机排粉机磨粉机凝结水泵主汽机调速油泵碎煤机喷射水机1号皮带机4号皮带机2240100030068010006303503202603003001112211—111—2240100030013602023630——2603003008390111221——————2240100030013602023630—320———7850—————630—————630续表3-2设备名称额定容量（KW）厂用高压变压器反复容量(KW)IA段IB段台数容量（KW）台数容量（KW）电动给水泵循环水泵凝结水泵55001250315—11——550012503257065—21——25003152815——315315机炉变压器(KV•A)电除尘变压器(KVA)公用变压器(KV•A)输煤变压器(KV•A)灰浆泵变压器(KV•A)负压风机变压器KV•A污水变压器(KV•A)修配变压器(KV•A)水源地电源(KV•A)照明变压器(KV•A)(KV•A)1600125010001000100010003158001000315——11—11———————1600125010001000——————485014196.511111—1111——16001250100010001000—315800100031592809487.516001250————————2850850.54122.5—78882422.5分裂绕组负荷17938.6—183243458高压绕组负荷（KV•A）17938.6+18324-3358=3470.6选择分裂绕组变压器（KV•A）40000/2*2023厂用电接线的拟定图3-1高压厂用电接线图火电厂厂用电接线方式合理是否，对机、炉。电的辅机以及整个发电厂的运营可靠性有很大影响。厂用电接线应保证厂用供电的连续性，使发电厂能安全满发，并满足运营安全可靠、灵活方便等规定。本次厂用电接线方案为不设6KV公用负荷母线段，将全厂公用负荷（如输煤、除灰、化水等）分别接在各机组A、B段母线上。其优点是公用负荷分接于不同机组变压器上，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。此外，由于公用负荷分接于2台机组的工作母线上，因此，在机组G1发电时，必须也安装好机组G2的6KV厂用配电装置，并启动备用变压器供电。短路电流计算短路电流计算的目的在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算式其中的一个重要环节。其计算的目的重要有以下几方面：（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或拟定某一接线是否需要采用限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运营和故障情况下都能安全、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，用以校验开关设备的开断能力和拟定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。（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，也需用短路电流。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。1、计算的基本情况（1）电力系统中所有电源均在额定负荷下运营；（2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置（涉及强行励磁）；（3）短路发生在短路电流为最大值的瞬间；（4）所有电源的电动势相位角相同；（5）应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在拟定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。2、接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是也许发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运营方式），而不能用仅在切换过程中也许并列运营的接线方式。3、计算容量应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本工程建成后5～2023）。4.短路种类一般按三相短路计算。若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，则应按严重的情况的进行校验。5、短路计算点在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。对于带电抗器6～10KV出线与厂用分支线回路，在选择母线至母线隔离开关之间的引线、套管时，短路计算点应当取在电抗器前。选择其余的导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。短路电流计算环节计算短路电流所用的接线方式，应是也许发生最大短路电流的正常接线方式，即最大运营方式。在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的点成为短路点。本设计中采用计算曲线法计算短路电流，其计算环节为：（1）根据电气主接线图，选择计算短路点。（2）计算电路元件电抗（选基准电压，将各元件电抗计算为同一基准下的标幺电抗）。（3）化简等值电路，并求计算电抗。（4）由运算曲线查出各电源供应的短路电流周期分量标幺值，以及无限大容量的电源供应的短路电流周期分量。（5）查发电机运算曲线表求出短路电流周期量标幺值。（6）各时刻的短路电流有名值计算。（7）计算各电源合并后短路电流有名值，并计算短路电流的冲击值。（8）计算异步电机供应的短路电流。（9）绘制短路电流结果表。电路元件参数计算在高压系统中，电阻远小于电抗，所以计算短路电流周期分量时，一般只考虑各元件的电抗。取基准容量,基准电压用各级的平均电压。则各元件电抗标幺值计算如下：发电机：（4-1)变压器：（4-2）——发电机的额定容量，单位为MVA；——发电机次暂态电抗百分值；——发电机的功率因数;——变压器的额定容量，单位MVA;——系记录算容量，单位为MVA;——变压器短路电压的百分值；系统提供短路电流：（4-3）发电机提供短路电流：（4-5）——线路平均电压；三相短路发生后的半个周期，短路电流的瞬时值达成最大，称为冲击电流,其计算公式为：冲击电流：（4-6）——冲击系数。各点短路电流计算各元件电抗的标幺值如下：发电机：系统电抗：主变压器：厂用变压器：d1点短路（500KV）等值电路图为4-2.化简为图4-3。图4-1短路电流等值总图图4-2d1点短路等值电路图4-3d1点短路化简图查发电机运算曲线表找出0s、2s、4s短路电流周期分量标幺值。F1：1、由F1提供的短路电流：F2提供的短路电流和F1相同。2、系统提供的短路电流：则500KV母线短路电流：3、冲击电流：d2（发电机出口侧）短路等值电路图为图4-4，化简为图4-5。图4-4d2点短路等值电路图4-5d2点短路化简图则计算电抗为：查发电机运算曲线表找出0s、2s、4s短路电流周期分量标幺值。F1：F2：S:1、由F1提供的短路电流：2、由F2提供的短路电流：3、系统提供的电路电流：则发电机出口短路电流：4、冲击电流：d3点短路电流（厂用变压器低压侧）计算：此计算由下图可得：等值电路图为图4-6，化简图为4-7。图4-6d3点短路等值电路图4-7d3点短路化简图则计算电抗为：查发电机运算曲线表找出0s、2s、4s短路电流周期分量标幺值。F1：F2：S:1、由F1提供的短路电流：2、由F2提供的短路电流：3、系统提供的短路电流：厂用变压器低压侧短路电流：(KA)4、冲击电流：表4-1短路电流计算结果路点号短路点位置准电压KV路电源名称计算电抗0s短路电流周期分量2s短路电流周期分量4s短路电流周期分量标幺值标幺值KA标幺值KA标幺值KA1500KV母线上225—0.01855.566.155.566.155.566.110.422.581.02.040.792.160.8420.422.581.02.040.792.160.84计——8.1—7.68—7.782F1发电机出口8—0.0690.0690.240.0690.240.0690.2410.0654.7954.232.5228.522.4427.6221.590.546.110.586.570.586.57计——60.82—35.33—34.433高压厂用变压器低压侧3—0.372.9527.042.1819.982.2420.5311.160.8326.830.9831.690.9831.6920.621.6854.341.6252.41.7857.58计——108.23—104.07—109.8电气设备的配置本章重要对发电厂隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷针、避雷器继电保护及自动装置进行配置，以便能对电气设备进行合理的选择。隔离开关的配置隔离开关的作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。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。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。其重要作用为：（1）隔离电压。在检修电气设备时，用隔离开关将被选检修的设备与电源电压隔离，以保证检修的安全。（2）倒闸操作。投入备用母线或旁路母线以及改变运营方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完毕。（3）分、合小电流。因隔离开关具有一定的分、合小电感电流和电容电流的能力，故一般可用来进行一下操作：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。隔离开关的配置方案1、中小型发电机出口一般应装设隔离开关，容量为200MW及以上的大机组与双绕组变压器为单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆的连接点。2、在发电机、变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。3、接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关，但对于330～500KV的避雷器和线路电压互感器均不应装隔离开关，由于330～500KV避雷器除保护大气过电压外还要限制操作过电压，而线路电压互感器接着线路主保护，都不能退出运营，它们的检修可与相应回路检修同时进行。4、一台半断路器的接线中，视发变电工程的具体情况，进出线可装设隔离开关也可不装设隔离开关。5、断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。6、中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地，自耦变压器的中性点不必装隔离开关。电压互感器的配置电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期、和自动装置的规定，电压互感器的配置应能保证在运营方式改变时，保护装置不得失压。同期点的两侧都能提取到电压。1、当需要监视和检测线路两侧有无电压时，出线侧的每一相上应装设电压互感器。2、当需要在330KV及以下主变压器回路中提取电压时，可尽量运用变压器电容式套管上的电压抽取装置。3、发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装置需要，当发电机配有双套自动电压调整装置，先采用零序电压匝间保护时，可再增设一组电压互感器。4、500KV电压互感器配置原则：双母线宜在没回出线和每组母线的三相上装设电压互感器；一台半断路器接线，应在每回出线的三相上装设电压互感器，在主变的进出线和每组母线上应根据保护规定在一相或三相上装设电压互感器，线路与母线的电压互感器二次回路间不切换。电流互感器的配置1、凡装设短路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表，保护和自动装置规定。2、未装设断路器的下列地点也应装设电流互感器，发电机和变压器中性点，发电机和变压器出口。3、接地系统，一般按三相配置，对非直接接地系统，具体规定按三相或两相配置。4、一台半断路器接线中，线路——线路串可装四组电流互感器，在能满足饱和测量规定的条件下，也可装设三组电流互感器；线路——变压器串中，当变压器的套管电流互感器可以运用时，可装设三组电流互感器。接地刀闸或接地器的配置1、6.3KV及以上配电装置的断路器两侧隔离开关和线路侧宜装设接地刀闸。双母线的两组母线隔离开关可共用一组接地刀闸。2、6.3KV及以上主变压器进行线隔离开关的主变压器侧装设一组接地刀闸。自动装置的配置电力系统中应装设安全自动装置，以防止系统稳定破坏或事故扩大，导致大面积停电，或对重要负荷的供电时间中断，安全自动装置应满足可靠性、选择行、速动性和灵敏性。其重要作用：（1）保证电力系统的可靠、经济运营。（2）减轻运营人员的劳动强度。（3）保证电气设备的安全运营。本电厂的自动装置配置有以下几种：1、备用电源自动投入装置装设备用电源的发电厂厂用备用电源应装设备用电源和备用设备的自动投入装置。2、自动重合闸装置对于本电厂的500KV母线，由于都装设有断路器，所以都装设自动重合闸装置。3、自动准同期装置在发电厂内，发电机双母线圈变压器组高压侧，35KV及以上的系统联络线以及其他也许发生同步合闸操作的断路器都应装设自动准同期装置。4、自动调节励磁装置和自动灭磁装置发电机均应装设自动调节励磁装置，同时它还具有过励限制、低励限制和功角限制功能，对于本机组为特大型机组的特点，发电机还应装有自动灭磁装置。5、故障录波装置电器中应装设故障录波器或其他类型的故障自动记录装置，在电力系统故障中，应快速启动，在系统振荡时亦应可靠启动，记录的参数应根据系统运营规定拟定。继电保护配置电力系统中的电力设备和线路，应装设在短路故障和异常运营的保护装置。电力设备和线路的保护应有主保护和后备保护，必要时可增设辅助保护。继电保护装置必须满足可靠性、灵活性、选择性和速动性四个基本规定。发电机保护的配置发电机是电力系统的核心，要保证发电机的安全、可靠运营，就必须针对其各种故障和异常工作情况，按照发电机容量及重要限度，装设完善的继电保护装置。重要涉及：（1）相间短路的纵联差动保护。（2）定子绕组匝间短路的匝间短路保护。（3）定子单相接地短路的定子接地保护。（4）发电机外部相间短路的后备保护及过负荷保护。（5）励磁回路接地的励磁回路一点和两点接地保护。（6）低励磁或失磁的失磁保护。（7）定子绕组过电压的过电压保护。（8）发电机失步的失步电压。（9）逆功率的逆功率保护。（10）低频率的低频保护。（11）定子铁芯过励磁的过励磁保护等。变压器保护的配置为了防止变压器发生各类故障和不正常运营导致的不应有的损失，保证电力系统安全连续运营，根据有关技术规程的规定，大型发电机变压器组的变压器应针对下述故障和不正常运营状态设立相应的保护。（1）防御变压器绕组和引出线相间短路，直接接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的（纵联）差动保护。（2）防御变压器油箱内部各种短路或断线故障及油面减少的瓦斯保护。（3）防御直接接地系统中变压器外部接地短路的接地中性点零序电流保护、零序电压保护以及放点间隙的零序电流保护。（4）防御变压器过励磁的过励磁保护。（5）防御变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护后备的过电流保护或阻抗保护。（6）防御变压器对称过负荷的过负荷保护。（7）防御变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障的相应的保护。厂用电源保护1、工作变压器（1）纵联差动保护。（2）电流速断保护。（3）瓦斯保护。（4）过电流保护。（5）单相接地保护。（6）低压侧分支纵联差动保护。2、高压变压器（1）纵联差动保护。（2）电流速断保护。（3）零序过电流保护。（4）备用分支过电流保护。发电机变压器组及继电保护大型发电机-变压器组保护可分为短路保护（主保护、后备保护）和异常运营保护（不设后备保护）。双重快速保护装置（1）装设发电机纵差动保护，升压变压器差动保护和发电机变压器组差动保护，保护区只伸至高压母线侧电流互感器，为消除变压器高压侧电流互感器与断路器之间的死区和作为母线保护的后备，在升压后高压侧装设一套全阻抗保护。（2）装设发电机差动保护和发电机变压器差动保护，在发电机中性点侧装设一套复合电流速断保护，对发电机、发电机到变压器的引线及变压器的一部分装设双重快速保护。发电机定子绕组过负荷保护事实上还兼作变压器过负荷保护，也可算作功用保护。其它的发变组公用保护尚有以下几种：（1）发变组纵联差动保护，构成双重化主保护。（2）反时限过励磁保护。（3）后备阻抗保护。（4）非全相运营保护。（5）失灵启动元件。线路继电保护500KV中性点直接接地电网的线路保护1、保护配置原则规定（1）根据超高压电网的特点，以及各种故障概率记录，一般规定实现主保护双重化，设立两套完整、独立的主线速动主保护和较完善的后备保护，并应装设必要的辅助保护。（2）线路重合闸方式一般以单相重合闸方式为主，但对于有条件使用检同期三相重合闸的线路，应当优先采用三相重合闸方式，或采用综合重合闸方式。2、线路主保护（1）关于线路主保护的概念，在超高压电网中重要指能主线快速切除本线路上各种故障的保护。这种保护有各种类型的高频保护，（涉及微波和特高频保护），线路纵联差动保护（统称为线路的纵联保护）。（2）超高压线路规定运营在任何情况下（涉及一套保护检修或拒动）都应快速切除全线范围内的各种类型的故障。因此在主保护双重化时，应将相应的电流互感器、电压互感器、高频通道，直流电源以及短路器的跳闸线圈等二次回路都各自独立，以实现双重化。为了适应单相或综合重合闸方式的需要，规定每套保护应具有独立选相跳闸的功能且能分相跳闸和三相跳闸，并具有适应时间非全相运营的能力。（3）关于两套主保护的选择，一般推荐采用两套不同原理构成的主保护，以便于在技术性能上互相填补。但也有采用两套相同原理构成的保护方案，其优点是调试维护方便。3、线路后备保护作为线路主保护拒动或者短路器失灵的后备保护，按其不同类型故障的保护功能可分为相间短路和接地短路的后备保护，接地保护范围的远近又有近后备保护和远后备保护之分。对于超高压线路，重要采用近后备保护方式，用作本线路主保护或短路器拒动时的后备保护。同时，也规定有一定的远后备作用。1)相间短路的后备保护相间短路是对系统影响严重的事故，除装设主保护外，必须有相间短路的后备保护。相间短路的后备保护一般采用三段式距离保护，但对第三段的保护性能不宜苛求，其理由是：（1）线路上相间短路几率相对减少。（2）线路上配置有两套主保护及短路器失灵保护，可不考虑相间远后备保护作用。此外，由于中间电源的助增，即使装设了第三段保护，对相邻元件的后备保护范围也是很有限的。2)接地保护的后备保护线超高压路上，接地故障的几率相对较高，因此，除主保护外，还必须有较完善的后备保护，其保护方式一般采用以下几种：（1）接地距离保护及附加零序电流保护。（2）阶段式零序电流保护。（3）短路器失灵保护。超高压电网必须装设可靠的短路器失灵保护。500KV线路保护配置方案1、概述500KV电气主接线采用一台半断路器接线方式，断路器均采用品有两组跳闸线圈的断路器，且用六氟化硫断路器，分闸时间约为两个周波。电流互感器器采用品有六个绕组的设备，其中部分绕组的铁芯带有空气隙。电压互感器采用电容式设备，装于线路侧，其二次除开口三角线卷外，具有两组相电压绕组，以便分别接入两套保护。直流电源采用两组蓄电池，分别供应两套保护和两组跳闸线圈。2、保护配置方案（1）两套具有选相跳闸功能的快速主保护。高频闭锁方向保护和高频闭锁距离保护，一套占用独立通道，一套与通信复用通道。（2）后备保护采用两套较完善的阶段式相间和接地距离保护，还附加有不同段别的零序电流保护，分别于两套主保护组装在两块屏上。（3）辅助保护：相电流速断和过电压保护。3、一台半断路器接线母线保护一台半断路器接线有两组单母线构成，从原理上其保护可按母线保护考虑，如采用电流差动，相位比较等保护方式。但本次设计2*300MW500KV电压等级的发电厂电气部分，上述保护装置性能一般不能满足规定，特别是故障时电流互感器饱和及内部故障时又电流流出等问题没有解决，同时动作速度为60-80ms。也不适合超高压电网快速切除故障的规定，应采用新型的动作快速，性能可靠的母线保护。4、断路器失灵保护断路器失灵保护目的是当发生故障断路器拒动时，快速而有选择性地切除故障。失灵保护又称后备保护，当断路器拒动时，能以较短的时间切除与拒动断路器连接在同一母线上的所有电源支路的断路器使停电范围限制到最小。在220～500KV电力网中，可按下列规定装设断路器失灵保护。（1）线路保护采用近后备方式，对220～500KV分相操作的短路器，可只考虑断路器单相拒动的情况，（2）线路保护采用远后备方式，假如由其他线路或变压器的后备保护切除故障将扩大停电范围，并引起严重后果时。（3）假如断路器与电流互感器之间发生故障，不能由该回路主保护切除，而由其他线路和变压器后备保护切除将扩大停电范围，并导致严重后果时。母线的选择与校验母线导体型式的选择常用的导体材料有铜、铝和铝合金，综合考虑导体电阻率、机械强度、抗腐蚀性和经济性等特点，在发电厂中一般采用铝或铝合金材料作为导体材料。厂用的硬导体截面有矩形、双槽型和圆管型。矩形导体散热条件较好，便于固定和连接，但集肤效应较大，重要用于35kV及以下，电流在4000A以下的配电装置中。槽型导体机械强度好，载流量大，集肤效应系数较小，常用于4000A—8000A的配电装置中。管型导体集肤效应系数小、机械强度高、管内可以通水和通风，可用于8000A以上的大电流母线，此外，圆管表面光滑，电晕放电电压高，可用在110kV以上的配电装置中。母线选择和校验条件按连续工作电流选择(6-1)式中——导体的长期允许载流量（A）；——回路的连续工作电流（A）；按经济电流密度选择(6-2)式中——经济截面（）；j——经济电流密度)；按短路稳定校验一般规定：（6-3）式中——短路时母线的应力（）；——导体的最大允许应力（）；按热稳定校验按热稳定规定的导体最小截面为：(6-4)式中——短路电流的热效应（）;——集肤效应系数；C——热稳定效应。500KV母线选择及校验按照最大连续工作电流选择根据此电流和母线工作电压并考虑电晕效应，选择铝锰合金管型导体，其参数为：导体截面：79.0；导体最高允许温度时的载流量：；截面系数(w)：4.36cm；惯性矩：513；导体密度：2.73；弹性系数：；集肤效应系数：1.02；允许应力：；1、动稳定校验（1）正常状态时母线所受的最大弯矩和应力的计算（6-5）（6-6）——母线自重产生的垂直弯矩（N/m）；——集中载负荷产生的垂直弯矩（N/m）；——最大风速产生的水平弯矩（N/m）；W——导体的截面系数；其中：（6-7）——均布载负荷弯矩系数；——导体材料的自重（kg/m）；——计算跨距(m),跨距与金具长度只差（m）;（6-8）(6-9)——集中载荷弯矩系数；——母线上集中载荷重量（kg）；——风速动力系数，取1；——空气动力系数，取1.2；——最大风速，取25/s；——母线外径（m）；查表得，；则：N/m）N/m）则：风压（Kg/m）（N/m）正常状态时母线所受的最大弯矩和应力：（N/m）（）此值小于材料的允许应力，故满足规定。热稳定校验母线在最大工作电流时运营工作温度;则得：C=98周期分量热效应：由于，所以不计非周期分量热效应，故满足规定。电气设备的选择原则电气设备选择的一般规定对的的选择电器是使电气主接线和配电装置达成安全、经济运营的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不同样，体选择方法也不完全相同，但对它们的具体规定却是一致的。电器要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。则一般规定为：1)应满足各种运营、检修、短路和过电压情况下的运营规定，并考虑远景发展。