1、第1頁，共 49 頁核準通過，歸檔資料。未經(jīng)允許，請勿外傳!發(fā)電廠的設計需要考慮諸多復雜的條件因素，本設計是一種簡單的整體設計，嚴格 依照設計步驟，即對原始資料分析、主接線方案的擬定與選擇、短路電流計算和主要電 氣選擇、繪制電氣主接線圖、編制工程預算，其中工程預算在本設計中僅作估計處理， 不作嚴格計算，而短路電流的計算是基于變壓器，發(fā)電機的選擇之上且影響到后面電氣 設備的選擇，起著承前啟后的作用。設計工作是工程建設的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是工程建設的靈 魂。做好設計工作，對工程建設的工期、質(zhì)量、投資費用和建成投產(chǎn)后的運行安全可靠 性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益，起著決定性的作用。它是一門涉及科學、技術(shù)、經(jīng)濟和方針

2、 政策等各方面的綜合性的應用技術(shù)科學。設計工作的基本任務是，在工程建設中貫徹國 家的基本建設方針和技術(shù)經(jīng)濟政策，做出切合實際、安全適用、技術(shù)先進、綜合經(jīng)濟效 益好的設計，有效地為電力建設服務。因此做好設計工作對工程的建設的工期、質(zhì)量、 投資費用和建成投產(chǎn)后的運行安全可靠性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益，起著決定性的作用。本設計的目的是使樹立工程觀點，加強基本理論的理解和工程設計基本技能的訓練，了解現(xiàn)代大型發(fā)電廠的電能生產(chǎn)過程及其特點，掌握發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)的設計方法，第2頁，共 49 頁并在分析、計算和解決實際工程能力等方面得到訓練，為今后從事電氣設計、運行管理 和科研工作，奠定必要的理論基礎。本設計是對

3、4X300MW、裝機容量為1200MW的凝汽式區(qū)域性火電廠進行電氣一次部分及其廠用電高壓部分的設計，它主要包括了四大部分，分別為電氣主接線的選擇、短 路電流的計算、電氣設備的選擇、配電裝置的選擇。其中詳細描述了主接線的選擇、短 路電流的計算和電氣設備的選擇，從不同的短路情況進行分析和計算，對不同的短路參 數(shù)來進行不同種類設備的選擇，并對設計進行了理論分析。1 系統(tǒng)與負荷資料分析1.1 工程情況由原始資料可知，。本設計根據(jù)電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃，擬在該地區(qū)新建一座裝機容量為1200MW的凝汽式火力發(fā)電廠，發(fā)電廠安裝4臺300MV機組，總?cè)萘空茧娏ο到y(tǒng)總 裝機容量的300MW100% 1.88%,沒有

4、超過電力系統(tǒng)檢修備用容量8%-15呀口事故16000MW備用容量10%勺要求， 這說明了該火電廠在未來電力系統(tǒng)中的不占主導作用和地位， 主 要是負責地區(qū)供電，而且年利用小時數(shù)為6000h/a 5000h/a ,又為火電廠，在電力系統(tǒng) 中將主要承擔基荷，因此該電廠的電氣主接線要求有較高的可靠性。電廠建成后以6KV電壓供給本廠負荷，廠用電為6%以220KV電壓等級供給系統(tǒng)，架空線6回，屬于I級負荷，最大輸送710MWVTmax6000h/a 并以110KV電壓等級供給負荷，架空線8回， 也屬于I級負荷，最大輸送430MWVTmax6000h/a。并且本設計需要做到的技術(shù)指標要 求保證供電安全、可靠

5、、經(jīng)濟，且功率因數(shù)達到0.85。1.2 電力系統(tǒng)情況該發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的作用與地位為地區(qū)電廠，電力系統(tǒng)總裝機容量為16000MWV第3頁，共 49 頁短路容量為12000MVA該發(fā)電廠聯(lián)入系統(tǒng)的電壓等級為220KV1.3 負荷分析該發(fā)電廠有兩個電壓等級，其負荷分析分別如下：220KV電壓等級：有架空線6回，備用2回，即8回出線，負荷類型為一級負荷，最大輸送710MWV最大負荷小時數(shù)為6000h/a，功率因數(shù)為0.85。110KV電壓等級：有架空線8回，備用2回，即10回出線，負荷類型為一級負荷， 最大輸送430 MV，最大負荷小時數(shù)為6000h/a，功率因數(shù)為0.85。由于兩個電壓等級所聯(lián)負

6、荷均為一級負荷，且最大負荷小時數(shù)為6000h/a，故對主接線的可靠性要求很高。1.4 環(huán)境情況由原始資料可知，當?shù)睾０胃?00M故可采用非高原型的電氣設備；當?shù)啬曜罡邷?度為40度，年最低溫度為-20度，最熱月平均最高溫度為32度，最熱月平均最低溫度 為25度，氣象條件無其他特殊要求。1.5 發(fā)電機的選擇汽輪發(fā)電機由汽輪機直接耦合傳動。勵磁機是向汽輪發(fā)電機提供勵磁的設備。1.冷卻方式采用的冷卻方式，定子繞組和轉(zhuǎn)子有空冷、水內(nèi)冷和氫內(nèi)冷等。在轉(zhuǎn)子氫內(nèi)冷系 統(tǒng)中，又有軸向通風等多種方式，一般發(fā)電機容量在100MV以上的普遍采用定子繞組水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷系統(tǒng)采用軸向通風。2.勵磁方式發(fā)電機容量在

7、100MV以上的普遍采用同軸交流勵磁機經(jīng)靜止半導體整流勵磁方式。根據(jù)原始資料中給出了發(fā)電機的容量及一般的冷卻方式、勵磁方式，選擇出發(fā)電機第4頁，共 49 頁的型號，選擇結(jié)果如表1.1表1.1發(fā)電機型號及參數(shù)型號額定功率額定電壓額定電流功率因數(shù)同步電抗瞬變電抗超瞬變電（MW）（KV）（KA）（cos）(Xd%)(Xd%)抗(Xd%)QFSN-300-230018113200.85236.3531.9317.1型號含義；22極200/300額定容量N-氫內(nèi)冷F-發(fā)電機Q汽輪機S水內(nèi)冷第5頁，共 49 頁2電氣主接線設計2.1 主接線概述電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，它反映各設備的作用、

8、連接方式和 回路的相互關(guān)系。所以，它的設計直接關(guān)系到全廠電氣設備的選擇、配電裝置的布置， 繼電保護、自動裝置和控制方式的確定，對電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行起著決定的作用。 概括地說包括以下三個方面：2.1.1 可靠性在研究主接線可靠性時應重視國內(nèi)外長期運行的實踐經(jīng)驗和其可靠性的定性分析；主接線的可靠性要包括一次部分和相應組成的二次部分在運行中可靠性的綜合，在很大程度上也取決于設備的可靠程度。可靠性的具體要求在于斷路器檢修時，不宜影響對系 統(tǒng)的供電；斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并 要保證對一級負荷及全部或大部分二級負荷的供電。2.1.2 靈活性主接線應滿足在調(diào)度

9、、檢修及擴建時的靈活性。在調(diào)度時，應可以靈活地投入和切 除發(fā)電機、變第6頁，共 49 頁壓器和線路，調(diào)配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式 以及特殊運行方式的系統(tǒng)調(diào)度要求；在檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及其繼電 保護設備，進行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電；擴建時，可以容易 地從初期接線過渡到最終接線。2.1.3 經(jīng)濟性要節(jié)省投資，主接線應力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、 避雷器等一次設備；要節(jié)省繼電保護和二次回路不過于復雜，以節(jié)省二次設備和控制電 纜；要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設備或輕型電器；主接線設計要為配電 裝置布置創(chuàng)造條

10、件，盡量使占地面積減少；經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的種類、容量、數(shù) 量、要避免因兩次變壓而增加電能損失。2.2 擬定可行的主接線方案2.2.1 110KV 側(cè)出線為10回架空線路，I級負荷，最大輸送430MW，為實現(xiàn)不停電檢修出線斷路 器，可采用單母線分段或雙母線接線形式。由于四臺發(fā)電機組單機容量均為300MWV而110KV側(cè)的最大負荷為430MW， 其全年平均負荷為430 6000 8760 294.52MW。若接一臺300MV機組，其容量接近于年平均負荷294.52MV，若當聯(lián)絡變壓器出現(xiàn)故障 時，會造成發(fā)電機大量積壓容量，可能引起發(fā)電機出現(xiàn)甩負荷現(xiàn)象，并且在選擇主變 壓器時有一定困難，所以在

11、110KV側(cè)不接發(fā)電機，而通過兩臺聯(lián)絡變壓器從220KV側(cè) 引接來給110K V側(cè)負荷供電。而且，同型號的發(fā)電機一般接在同一電壓等級，因此為 使聯(lián)絡變?nèi)萘烤箍赡苄。瑢τ?10K V電壓等級，擬采用不接發(fā)電機組的方式。22 2 220KV 側(cè)出線為8回架空線路，I級負荷，為使其檢修出線斷路器時不停電，可采用雙母線 或雙母分段接第7頁，共 49 頁線形式，以保證供電的可靠性和靈活性。四臺發(fā)電機的出口電壓均為20KV單機容量均為300MW，其額定電流和短路電流都很大，發(fā)電機出口斷路器制造困難，價 格昂貴，并且300MV及以上機組對供電可靠性要求級高， 擬采用分相封閉母線直接與主 變壓器連接，并構(gòu)成單

12、元接線接至220KV母線上，可減少出口斷路器和隔離開關(guān)，大大 限制短路電流，提高可靠性與經(jīng)濟性，也減少事故的發(fā)生。綜上所述，可擬定兩種主接線方案：圖2.1凝汽式火電廠一次部分主接線方案一圖2.2凝汽式火電廠一次部分主接線方案二223比較主接線方案方案一110KV側(cè)采用單母分段接線形式，220KV側(cè)采用雙母線接線形式；方案110KV側(cè)采用雙母接線形式，220KV側(cè)采用雙母線接線形式，其對比如表2.2所示表2.2方案接線方式對比電壓等級萬案一萬案二第8頁，共 49 頁110KV單母分段接線雙母線接線220KV雙母線接線雙母線接線兩個方案發(fā)電機與變壓器采用單元接線形式，沒有發(fā)電機電壓母線，所以不需要

13、比較。對于110K V電壓等級接線形式，方案一采用的是單母線分段接線形式，方案二采用 的是雙母線接線形式。從經(jīng)濟性方面看，兩個方案中，方案二占地面積較大，但所用斷 路器數(shù)量和方案一一樣，因此，在投資上，兩個方案基本相當；從可靠性方面看，方案第9頁，共 49 頁一可靠性相對較差；從靈活性方面看，方案一運行方式單一，靈活性最差。因此，110KV側(cè)應選用雙母線接線形式， 對于220KV電壓等級接線形式， 方案一和方案二接線形式一 樣， 可靠性高。 因此，220KV側(cè)選用雙母線接線。兩種方案中方案二是最優(yōu)方案，所以 選擇方案二作為該凝汽式火電廠的主接線方案。2.3 變壓器容量、臺數(shù)和型式的確定原則(1

14、)單元接線的主變壓器容量的確定原則單元接線時主變壓器應按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%勺裕度來確定。采用擴大單元接線時，應盡可能采用分裂繞組變壓器，其容量亦應按單元 接線的計算原則算出的兩臺機容量之和來確定。(2)連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡變壓器的確定原則聯(lián)絡變壓器容量應能滿足兩種電壓網(wǎng)絡在各種運行方式下，網(wǎng)絡間的有功功率和無功功率交換，一般不應小于接在兩種電壓母線上最大一臺機組的容量，以保證最大一臺機組故障或檢修時，通過聯(lián)絡變壓器來滿足本側(cè)負荷的要求；同時，也可在線路檢修或 故障時，通過聯(lián)絡變壓器將剩余容量送入另一系統(tǒng)。此外，為了布置和引線方便，通常 只設一臺，在中性點接

15、地方式準許條件下，以選自耦變壓器為宜。其低壓繞組兼作廠用 備用電源或無功功率補償裝置。(3)變壓器臺數(shù)的確定原則發(fā)電廠或變電所主變壓器的臺數(shù)與電壓等級、接線形式、傳輸容量以及和系統(tǒng)的聯(lián) 系有密切關(guān)系。通常與系統(tǒng)具有強聯(lián)系的大、中型發(fā)電廠和重要變電所，在一種電壓等 級下，主變壓器應不少于2臺；而對弱聯(lián)系的中、小型發(fā)電廠和低壓側(cè)電壓為6-10KV的變電所或與系統(tǒng)只是備用性質(zhì)時， 可只裝一臺主變壓器；對地區(qū)性孤立的一次變電所 或大型工業(yè)專第10頁，共 49 頁用變電所，可設3臺主變壓器。(4)主變壓器型式的確定原則選擇主變壓器型式時，應從相數(shù)、繞組數(shù)、繞組接線組別、冷卻方式、調(diào)壓方式等 方面考慮，通

16、常只考慮相數(shù)和繞組數(shù)以及繞組接線組別。在330KV及以下電力系統(tǒng)，一般都應選用三相變壓器。因為單相變壓器組相對來講投資大、 占地多、運行損耗也較大， 同時配電裝置結(jié)構(gòu)復雜，增加了維修工作量。對于大型三相變壓器，當受到制造條件和 運輸條件的限制時，則宜選用兩臺小容量的三相變壓器來取代一臺大容量三相變壓器， 或者選用單相變壓器。一般當最大機組容量為125MV及以下的發(fā)電廠多采用三繞組變壓 器，對于最大機組容量為200MW及以上的發(fā)電廠，通常采用雙繞組變壓器加聯(lián)絡變壓器， 當采用擴大單元接線時，應優(yōu)先選用低壓分裂繞組變壓器，這樣，可以大大限制短路電 流。變壓器三繞組的接線組別必須與系統(tǒng)電壓相位一致，

17、否則，不能并列運行。電力系 統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星型“Y和三角形“D”兩種。變壓器三相繞組的連接方式 應根據(jù)具體工程來確定。我國規(guī)定，110KV及以上電壓等級，變壓器三繞組都采用“Y” 連接；35KV采用“Y”連接，其中性點通過消弧線圈接地；35KV以下高壓電壓，變壓器 三繞組都采用“D”連接。在發(fā)電廠和變電所中，一般考慮系統(tǒng)或機組的同步并列要求 以及限制三次諧波對電源的影響因素， 根據(jù)以上繞組連接方式的原則，主變壓器接線組 別一般選用YN,dii常規(guī)接線。2.4 變壓器的選擇與計算按照變壓器容量、臺數(shù)和型式的確定原則，該發(fā)電廠主接線采用四臺三相雙繞組主 變壓器和兩臺聯(lián)絡變壓器以及四臺廠用

18、變壓器和兩臺廠備用變壓器。四臺主變壓器分別和四臺發(fā)電機組組成單元接線，聯(lián)絡變壓器選用三相三繞組降壓自耦變壓器。第11頁，共 49 頁2.4.1 主變壓器的選擇與300MW機組相連的主變壓器容量和型式一樣，其輸送容量為300 300 6% 282MW，300MW發(fā)電機的功率因素為0.85，所以這四臺變壓器的容量為282 (1。364.94MVA,選擇最接近標準容量為370MVA勺變壓器即容量為370MVA0.85的三相雙繞組升壓變壓器，其型號選擇SFP9- 370000/220。表2.3所選主變壓器的型號及參數(shù)變壓器型號額定電壓(KV)短路阻抗(%)額定容量(MVA)聯(lián)結(jié)組咼壓中/低壓主變242

19、壓器SFP9- 370000/3002X2014.02370YN d112.5%2.4.2 聯(lián)絡變壓器的選擇兩臺聯(lián)絡變壓器的容量和型式一樣，根據(jù)聯(lián)絡變壓器容量的確定原則可知，兩臺聯(lián)絡變壓器的總?cè)萘繛?色0352.94MVA，所以每一臺的容量為176.47 MVA,選擇最接0.85近標準容量為180MVA勺變壓器即容量為180MVA勺三相三繞組降壓自耦變壓器，其型號第12頁，共 49 頁選擇OSSPSZ7-18OOOO/220當一臺聯(lián)絡變壓器故障或停運檢修時,180 0.85MW220 70%MW即選擇容量為180MVA勺自耦降壓變壓器能夠滿足要求表2.4所選聯(lián)絡變壓器的型號及參數(shù)變壓器型號額定

20、電壓(KV)短路阻抗(%)額定容量(MVA)聯(lián)結(jié)組咼壓中/低壓聯(lián)絡變壓器OSSPSZ7180000/3002421214X2.5%/15.75高中9.3高低55.4中低45.5180/180/60YN,a0,d113 短路電流分析計算:3.1短路電流計算目的及規(guī)則：在發(fā)電廠電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的的主要 有以下幾個方面：1、電氣主接線的比選。2、選擇導體和電器。3、確定中性點接地方式。4、計算軟導線的短路搖擺。5、確定分裂導線間隔棒的間距。6、驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓。7、選擇繼電保護裝置和進行整定計算。3.1.1短路電流計算條件:第13頁，共 49

21、頁正常工作時，三項系統(tǒng)對稱運行。(1)所有電流的電功勢相位角相同。(2)電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行。(3)短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。(4)不考慮短路點的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡的短路電流外，元件的電阻略去不計(5)不考慮短路點的電流阻抗和變壓器的勵磁電流。(6)元件的技術(shù)參數(shù)均取額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。輸電線路的電容略去不計。3.1.2短路計算的一般規(guī)定：(1)驗算導體的電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按本工 程設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠景的發(fā)展計劃。(2)選擇導體和電器用的短路電流，在電器連接的網(wǎng)絡中，應考慮具有反饋作 用的異步電動機的

22、影響和電容補償裝置放電電流影響。(3)選擇導體和電器時，對不帶電抗回路的計算短路點，應選擇在正常接線方式時 短路電流最大地點。(4)導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和以及電器的開斷電流，一般按三相短路計算。3.2短路等值電抗電路及其參數(shù)計算由4X300MW火電廠電氣主接線圖和查的給出的相關(guān)參數(shù)，可畫出系統(tǒng)的等值電抗圖如圖3.1所示。選取基準容量為SB=1OOMVAVB=vavSB- 基準容量；Vav所在線路的平均電壓以上均采用標幺值計算方法，省去“*”。第14頁，共 49 頁4、對于OSSPSZ7 180000/300型三繞組變壓器的電抗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聯(lián)絡變壓器各繞組阻抗標幺值：X聯(lián) 1=US1%X （SB/SN）=9.6% x 100/180=0.053圖 3.1 系統(tǒng)等值電抗圖1、對于QFSN-300-2型發(fā)電機的電抗XG1 =2XG3 G4需）冬）（盈）SBPBCOS（血）（一）100300 0.850.048Xd% 變壓器短路電壓的百分數(shù)（%；SN-最大容量繞組的額定容量（MVA3、對于SFP9- 370000/300型兩繞組變壓器的

24、電抗T1T2T3T4（需）自（14.02）（100（境）0.038oo o o第15頁，共 49 頁X聯(lián) 2=US2%x (SB/SN)=-0.3% x 100/180=-0.0017X聯(lián)=X1+X2=0.053-0.0017=0.05135、出線回路系統(tǒng)電抗SB0.0083SN120003.3各短路點短路電流計算:短路點的選擇應選擇通過導體和電器的短路電流為最大的那些點作為短路計算點首先，應在兩條電壓等級的母線上選擇兩個短路計算點d1、d2。無線大功率系統(tǒng)的 德主要特征是：內(nèi)阻抗X=0,端電壓 U Uc，它所提供的短路電流周期分量的幅值恒定 且不隨時間改變。雖然非周期分量依指數(shù)率而衰減，但一

25、般情況下只需計及他對沖擊電 流的影響。因此，在電力系統(tǒng)短路電流計算中，其主要任務是計算短路電流的周期分量。 而在無限大功率系統(tǒng)的條件下，周期分量的計算就變得簡單。如取平均額定電壓進行計算，則系統(tǒng)的短電壓U Uav，若選取 UdUav，則無限大功系統(tǒng)的短路電壓的標幺值Ud無限大功率電源供給的短路電流周期分量的標幺值為式中XFS無限大系統(tǒng)功率系統(tǒng)對短路點的組合電抗的標幺值。無限大功率電源提供的短路電流為第i臺等值發(fā)電機提供的短路電流1PS*1XFSIPSIPS*IBISBIPS*3VavIptiIpti*INiIptiSNi3Vav第16頁，共 49 頁式中SNi第i臺等值發(fā)電機的額定容量，即由它

26、所代表的那部分發(fā)電機的額定容第17頁，共 49 頁量之和。短路點周期電流的有名值為gS1 1SNiIpti1lpV3VavISBpS3Vav則短路點沖擊電流為iimkim2Ipti*kimLD -2Ips*IB式中kim、kimLD-沖擊系數(shù)，表示沖擊電流對周期分量幅值的倍數(shù)。在以下的計算中，取kim=1.85；kimLD=1。圖3.2化簡后的主電路短路的等值電抗電路1、當220KV側(cè)短路時，由于110KV母線無電源，不提供短路電流，又電路對稱所以 等值電抗電路可化簡為圖3.3所示，可算得各電源轉(zhuǎn)移電抗，圖3.3化簡后的220KV側(cè)主電路化簡后的總等值電抗電路如圖3.2所示I MKV第18頁，

27、共 49 頁的等值電抗電路圖3.4圖 3.4 等價電抗電路第19頁，共 49 頁,.T圖 3.3220KV 側(cè)短路時等值電抗電路fl丄20KVXs?s4VJUX第20頁，共 49 頁各電源的轉(zhuǎn)移電抗為：無限大系統(tǒng)：XfsXs0.0083發(fā)電機G-1：XG(XGIXTI)(0.048 0.038)0.086將發(fā)電機G-1、G-2、G-3、G-4合并，用一臺等值機表示，其轉(zhuǎn)移電抗為:XGTXG- 0.086 0.021544所以系統(tǒng)S的轉(zhuǎn)移電抗為:歸算到短路短路點電壓級的各電源的額定電流分別為1200035.439 kA3Vav,3 230 0.85求發(fā)電機的計算電抗:求系統(tǒng)的計算電抗為:1200

28、0 0.851.17100根據(jù)計算電抗查汽輪發(fā)電機計算曲線數(shù)字表，將結(jié)果記入表3.1。并利用上述公式算的短路電流有名值填入表3.1。表3.1220KV母線fl點短路時短路電流計算結(jié)果0s0.2s4s發(fā)電機GT標么值0.3380.3270.338有名值kA1.1981.1591.198系統(tǒng)S標么值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型業(yè)3.035100Xj(GT)0.0083第21頁，

29、共 49 頁總電流有名值kA33.02230.6835.255第22頁，共 49 頁iim,2 1.85 1.198、2 1 31.82447.997(kA)2、110KV母線上發(fā)生短路（f2）時的計算電路對稱所以等值電抗電路可化簡為圖3.5所示所以沖擊電流為11聯(lián)絡變壓器電抗為X聯(lián)總X聯(lián)0.0513 0.02622將發(fā)電機G-1、G-2、G-3、G-4合并，用一臺等值機表示，其轉(zhuǎn)移電抗為:XGT? X聯(lián)總XGTLXGTX聯(lián)總-XS0.0215 0.0260.0215 0.0260.00830.115XSLXSX聯(lián)總XS?X聯(lián)總0.0083 0.026 /S聯(lián)總0.0083 0.0260.04

30、3X聯(lián)總0.026求發(fā)電機的計算電抗：1200 0.85Xj(GT)0.1151.62100求系統(tǒng)的計算電抗為：Xj(GT)0.04312000 0.856.07100圖3.5化簡后的220KV母線上短路的等值電抗電路且系統(tǒng)S合并，其轉(zhuǎn)移電抗為第23頁，共 49 頁根據(jù)計算電抗查汽輪發(fā)電機計算曲線數(shù)字表，將結(jié)果記入表3.2。并利用上述公式算的短路電流有名值填入表3.2。表3.2 110KV母線f2點短路時短路電流計算結(jié)果0s0.2s4s發(fā)電機GT標么值0.6220.5860.642有名值kA48.5545.7450.12系統(tǒng)S標么值0.2010.2010.201有名值kA15.6915.691

31、5.69總電流有名值kA64.2461.4365.81所以沖擊電流為：iim3.4 短路電流計算表SZIB3Vav1320039.028 kA.3 230 0.85根據(jù)圖和以上數(shù)據(jù)求轉(zhuǎn)移電抗:Xj(SGTL)(.0083.2150.026)13200854.970.0083 0.0215100歸算到短路短路點電壓級的各電源的額定電流分別為SZIB 一Z1320078.057 kA.3Vav3 115 0.85因為計算曲線只做到Xjs=0.35為止，當計算電抗大于這個數(shù)時，可以近似的認為短路周期期電流的幅值已不隨時間而變，直接按下式計算,Ip*1XS所以短路電流的標幺值為：|P*14.97.20

32、1短路電流的有名值為：|P*0.20178.05im第24頁，共 49 頁C5C510 oorfo 100o5HU5 2 oo21 noo3 92 .32Z o4o490o430 03004 -Ao 4Z34y650Q6 novC2y6 -o m2 o150Z2O951 o0Q9I d 009 o值流電路短dAQy oUQ33 oAU2 om2 oC2Onu 220 oC2C0nu 239 o0030 o0Q33 om2 o665 o0300 om2 oC2OOQ90O o0030 o值幺標流電路短002UC9Ty o側(cè)統(tǒng)系z-au o?組機934 o5i5 3530 o組機25 osj流電定

33、側(cè)統(tǒng)系稱名5 表 3.3 短路電流計算表UNs。(2)額定電流 電器的額定電流IN是指額定周圍環(huán)境溫度下，電器的長期允許電流。IN應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax，即INImax。由于發(fā)電機、調(diào)相機和變壓器在電壓降低5%寸，出力保持不變，故其相應回路的Imax為發(fā)電機、調(diào)相機或變壓器的額定電流的1.05倍;若變壓器有過負荷運行可能時，Imax應按過負荷確定(1.32倍變壓器額定電流)；母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大 一臺發(fā)電機或變壓器的Imax;母線分段電抗器的Imax應為母線上最大一臺發(fā)電機跳閘 時，保證該段母線負荷所需的電流，或最大一臺發(fā)電機額定電流的50%-

34、 80%出線回路的Imax除考慮正常負荷電流外，還應考慮事故時由其他回路轉(zhuǎn)移過來的負荷。此外，還與電器的裝置地點、使用條件、檢修和運行等要求，對電器進行種類和形 式的選擇。5.2.2 按當?shù)丨h(huán)境條件校驗在選擇電器時，還應考慮電器安裝地點的環(huán)境條件，當氣溫、風速、溫度、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電器使用條件時，應采取措施。 例如：當?shù)貐^(qū)海拔高度超過制造部門的規(guī)定值時，由于大氣壓力、空氣密度和濕度相應 減少，使空氣間隙和外絕緣的放電特性下降，一般當海拔在10003500m范圍內(nèi)，若海拔比廠家規(guī)定值每升咼100m則電器允許最咼工作電壓要下降1%當最咼工作電壓不 能滿足要

35、求時，應采取高原型電器，或采用外絕緣提高一級的產(chǎn)品。對于110K V及以下電器，由于外絕緣裕度較大，可在海拔2000m以下使用。當污穢等級超過使用規(guī)定時，可選用有利于防污的電瓷產(chǎn)品，當經(jīng)濟上合理時可采 用屋內(nèi)配電裝置。第32頁，共 49 頁我國目前生產(chǎn)的電器使用的額定環(huán)境溫度為40C，如周圍環(huán)境溫度高于40C(但 三60C)時，其允許電流一般可按每增高 C,額定電流減少1.8%進行修正，當環(huán)境溫 度低于+40C時，額定電流可增加0.5%,但其最大電流不得超過額定電流的20%5.2.3 按短路情況校驗(1)短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電器時，電器各部分的溫度應不超過允許值.滿足熱穩(wěn)定的條件為ItI

36、tTkQk;式中Ck為短路電流產(chǎn)生的熱效應，It、t分別為電器允許通過的熱穩(wěn)定 電流和時間。(2)電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電器承受短路電流機械效應的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件 為iesish，IesIsh；式中ish、Ish分別為短路沖擊電流幅值和有效值，ies、Ies分別為 電器允許的動穩(wěn)定電流的幅值和有效值。5.3 電氣設備的選擇5.3.1 高壓斷路器與隔離開關(guān)的選擇(1)斷路器的種類和形式的選擇因為110KV側(cè)有10回出線，220KV側(cè)有8回出線，所以接入110KV,220KV側(cè)的高壓斷路器應選擇SF6斷路器。額定電壓的選擇110KVM:UNUNS1.1 110KV121KV2

37、20KVM:UNUNS1.1 220 KV242KV第33頁，共 49 頁額定電流的選擇110KV側(cè)：INImax(1.05 300 1000)/(. 3 110 0.85) 1.95KA220KV側(cè):INImax(1.05 300 1000)/(.、3 220 0.85) 0.972KA(4)開斷電流的選擇高壓斷路器的額定開斷電流INor不應小于實際開斷瞬間的短路電流周期分量IPt,為了簡化計算可應用此暫態(tài)電流I進行選擇,即 INorI0110KV側(cè):INorI17.9202KA220KV側(cè):INorI42.9713KA(5)短路關(guān)合電流的選擇為了保證斷路器在關(guān)合短路時的安全，斷路器的額定關(guān)

38、合電流INkl不應小于短路電流最大沖擊值Ish，即 INklIsk0110KV側(cè):INklIsk1.92 17.9202 48.1517KA220KV側(cè):INklIsk1.92 42.9713 115.464KA(6)熱穩(wěn)定校驗It2T Qk取tk(短路切除時間)=4s110KV側(cè):I 17.9202KAI216.9158KAI412.2488KA周期分量熱效應Qpt(I2IOI22I42) Tk/12 111O.8699(KA)2?ST 1s 不計非周期分量QkQpt220KV側(cè):I 42.9713KAI217.6651KAI416.168KA周期分量熱效應Qpt(I210I22I42) T

39、k/12 1742.8196(KA)2?sT 1s 不計非周期分量QkQpt(7)動穩(wěn)定校驗lesIsh110KV側(cè)：ies48.1517KA220KV側(cè):les115.464KA器件選擇結(jié)果記入表5.1表5.4第34頁，共 49 頁表5.1 110 KV側(cè)的斷路器選擇110KV側(cè)計算值項目LW1110(P)UNs110KVUN110KVImax1.945KAIN16003150AI17.9202KAINbr40/31.5KAIsh48.1517KAINcl100/80KAQk1110.8699(KA)2sIt2t402X3=4800(KA)2sIsh48.1517KAIes100/80KA表

40、5.2 220 KV側(cè)的斷路器選擇220KV側(cè)計算值項目LW220/3150UNs220KVUN220KVImax0.972KAIN3150AI42.9713KAINbr50KAIsh115.464KAINcl125KAQk21742.8196(KA)s2Itt27500(KA)sIsh42.9713KAIes125KA第35頁，共 49 頁表5.3 110 KV側(cè)的隔離開關(guān)選擇110KV側(cè)計算值項目GW4110DUNs110KVUN110KVImax1.296KA、1.944KAIN2.0KAQ1224.245(KA)2sIt2t6400(KA)2sIsh46.281KAies100KA表5

41、.4 220 KV側(cè)的隔離開關(guān)選擇220KV側(cè)計算值項目GW&220D/1000-50UNs220KVUN220KVImax884.256AIN1.0KAQ21742.8196(KA)s2Itt21764(KA)sIsh42.9713KAies50KA5.3.2 電流互感器的選擇電流互感器的選擇和配置應按下列條件：(1)型式：電流互感器的型時應根據(jù)使用環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。對于620KV屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)和樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器。對于35KV及以上配電裝置，一般采用油浸式瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器。有條件時，應盡量采用套管式電流互感器第36頁，共 49 頁（2

42、）次回路電壓：UNUNS（3） 一次回路電流：ILNImax（4） 準確等級：要先知道電流互感器二次回路所接測量儀表的類型及對準確等級 的要求，并按準確等級要求高的表計來選擇。（5） 二次負荷：互感器按選定準確級所規(guī)定的額定容量S2N應大于或等于二次側(cè) 所接負荷l2N2Z2L，即S2N12NZ2LZ2LrarrerLL（5.1）式中，ra、rre分別為二次側(cè)回路中所接儀表和繼電器的電流線圈電阻（忽略電抗）；rc為接觸電阻，一般可取0.1?；rL為連接導線電阻。（6）動穩(wěn)定：內(nèi)部動穩(wěn)定校驗式為：iesish或 2ILNKesish（5.2）式中ies、Kes電流互感器的動穩(wěn)定電流及動穩(wěn)定電流倍數(shù)

43、，有制造廠提供。外部動穩(wěn)定校驗式為：72LFa10.5 1.73 10 ish（N）（5.3）a式中Fa1作用于電流互感器瓷帽端部的允許力，有制造廠提供；L電流互感器出現(xiàn)端至最近的一個母線支柱絕緣子之間的跨距；a相間距離；0.5系數(shù)，表示互感器瓷套端部承受該跨上電動力的一半。（7） 熱穩(wěn)定：電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過的熱穩(wěn)定電流11或一次額 定電流第37頁，共 49 頁ILN的倍數(shù)Kt來表示，熱穩(wěn)定校驗式為：It2Qk或(KJLN)2Qk(5.4)表5.5各部分電流互感器的選擇項目型號額定電流比/A短時熱穩(wěn)電流/KA額疋動穩(wěn)電流/KA滿匝額定輸出/VA準確級110KVLCWB6-11

44、C2X300/531.580500.2220KVLCWB7-22C2X600/12X212X55400.2聯(lián)絡變低壓LZZB7-15800/531.580500.2發(fā)電機出口LDZJ1-101500/580163400.25.3.3 電壓互感器的選擇電壓互感器的選擇和配置應按下列條件：(1 )型式：620KV屋內(nèi)互感器的型式應根據(jù)使用條件可以采用樹脂膠主絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器；35K110KV配電裝置一般采用油浸式結(jié)構(gòu)的電壓互感器；220KV級以上的配電裝置，當容量和準確等級滿足要求，一般采用電容式電壓互器。在需要檢查和 監(jiān)視一次回路單項接地時，應選用三項五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單項電壓

45、互 感器。(2)準確等級：電壓互感器影子哪一準確等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表，繼電器和自動裝置等設備對準確等級的要求確定，規(guī)定如下：用于發(fā)電機、變壓器、調(diào)相機、廠用饋線、出線等回路中的電度表，共所有計算的電度表，其準確等級要求為0.5級。供監(jiān)視估算電能的電度表，功率表和電壓繼電器等， 其準確等級，要求一般為1級。用于估計被測量數(shù)值的標記，如電壓表等，其準確等級第 34 頁，共 49 頁第39頁，共 49 頁要求較低，要求一般為3級即可。在電壓互感器二次回路，同一回路接有幾種不同型式和用途的表計時，應按要求準確等級高的儀表，確定為電壓互感器工作的最高準確度等 級。表5.6各部分電壓互感器的選

46、擇項目型號一次/KV二次N剩余電壓繞組N二次額定輸出/VA二次極 限輸出/VA準確級110KVJCC1M-1100.5110/30.5100/310030020000.5220KVJCC5-2200.5220/30.5100/310030020000.5聯(lián)絡變壓器低壓側(cè)JDZ8-151510010018010000.5發(fā)電機出口端JDZ6-2020100100805000.55.4 電氣設備選擇結(jié)果表表5.7 110 KV側(cè)的斷路器選擇110KV側(cè)計算值項目LW1J110(P)UNs110KVUN110KVmax1.945KAIN16003150A17.9202KAINbr40/31.5KAs

47、h48.1517KAINcl100/80KAQ21110.8699(KA)s2Itt2 240X3=4800(KA)ssh48.1517KAIes100/80KA第40頁，共 49 頁表5.8 220 KV側(cè)的斷路器選擇220KV側(cè)計算值項目LW6- 220/3150UNs220KVUN220KVImax884.256KAIN3150KAI42.9713KAINbr50KAIsh115.464KAINcl125KAQk21742.8196(KA)s2Itt27500(KA)sIsh42.9713KAies125KA表5.9 110 KV側(cè)的隔離開關(guān)選擇110KV側(cè)計算值項目GW-110DUNs

48、110KVUN110KVImax1.296KA、1.944KAIN2.0KAQk21224.245(KA)s2Itt26400(KA)sIsh46.281KAies100KA第41頁，共 49 頁表5.10 220 KV側(cè)的隔離開關(guān)選擇220KV側(cè)計算值項目GW&220D/1000-50UNs220KVUN220KVImax884.256AIN1.0KAQ1742.8196(KA)2sIt2t1764(KA)2sIsh42.9713KAies50KA表5.11各部分電壓互感器的選擇項目型號一次/KV二次N剩余電壓繞組N二次額定輸出/VA二次極 限輸出/VA準 確級110KVJCC1M-

49、1100.5110/30.5100/310030020000.5220KVJCC5-2200.5220/30.5100/310030020000.5發(fā)電機出口JDZ6-2020100100805000.5第42頁，共 49 頁表5.12各部分電流互感器的選擇項目型號額定電流比/A短時熱穩(wěn)電流/KA額疋動穩(wěn)電流/KA滿匝額定輸出/VA準確級110KVLCWB6-11C2X300/531.580500.2220KVLCWB7-22C2X600/12X212X55400.2發(fā)電機出口LDZJ1-101500/580163400.2第43頁，共 49 頁6配電裝置配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分

50、。它是根據(jù)主接線的連接方式，由開關(guān)電器、保護和測量電器、母線和必要的輔助設備組建而成，用來接受和分配電能的裝置。 按電器裝設的地點不同，配電裝置可分為屋內(nèi)型和屋外型。6.1 配電裝置選擇的一般原則高壓配電裝置的設計必須認真貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，遵循上級頒發(fā)的有關(guān)規(guī)程、規(guī)范及技術(shù)規(guī)定，并根據(jù)電力系統(tǒng)條件、自然環(huán)境特點和運行、檢修以及施工方面 的要求，合理指定布置方案和選用設備，積極慎重的采用新的布置、新設備、新材料、 新結(jié)構(gòu)，使配電裝置設計不斷創(chuàng)新，做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、運行可靠、維護方便。 火力發(fā)電廠及變電所的培植形式的選擇， 應考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件， 因地 制宜，節(jié)約用地，并

51、結(jié)合運行、檢修和安裝要求，通過技術(shù)經(jīng)濟比較予以確定。配電裝 置應滿足以下四點要求：(1)節(jié)約用地：我國人口眾多，但耕地不多，因此節(jié)約用地是我國現(xiàn)代化建設的一 項帶戰(zhàn)略性的方針。(2)運行安全和操作巡邏方便：配電裝置要整齊清晰，并能在運行中滿足對人身和 設備的安全要求。使配電裝置在一旦發(fā)生事故時，也能將事故限制在最小范圍和最低程 度，并使運行人員在正常的操作和處理事故中不致發(fā)生意外， 以及在維修維護中不致?lián)p 害設備。(3)便于檢修和安裝：對各種形式的配電裝置，都要妥善考慮檢修和安裝的條件。(4)節(jié)約材料，降低造價：在保證安全的前提下，配電裝置應采用布置緊湊，力求節(jié)約材料和降低造價。第44頁，共

52、49 頁6.2 配電裝置的選擇及依據(jù)配電裝置的型式的選擇，應考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜、節(jié)約用地，并結(jié)合運行及檢修要求通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。一般情況下，在大、中型發(fā)電廠 和變電所中，35K V及以下的配電裝置宜采用屋內(nèi)式；110KV及以上多為屋外式。普通中 型配電裝置國內(nèi)采用比較多，廣泛用于110500KV電壓級，在這方面我國已經(jīng)有豐富的經(jīng)驗。本設計的地理環(huán)境較好，沒有地震，雷暴日也很少，且沒有明顯的環(huán)境污染，所以 綜合所有條件和技術(shù)，選用屋外式中型配電裝置。第45頁，共 49 頁7防雷保護的規(guī)劃7.1 雷電過電壓的形成與危害雷電放電在電力系統(tǒng)中引起很高的雷電過電壓，是造成電力

53、系統(tǒng)絕緣故障和停電事故的主要原因之一。發(fā)電廠出現(xiàn)的雷電過電壓主要有兩個來源：雷電直擊和沿輸電線路 入侵的雷電過電壓波。(1) 直擊雷過電壓雷電直接對電氣設備、輸電線、建筑物或其他物體直接放電，簡稱直擊雷。直擊雷過電壓又引起數(shù)萬安的強大雷電流通過被擊物體而入地，產(chǎn)生破壞性很大的熱效應和機械效應，擊壞設備，引起火災，甚至造成人身傷亡。利用避雷針和避雷線，可使各種建 筑物、輸電線路和電氣設備免遭直擊雷的危害。避雷針主要用于保護建筑物、發(fā)電廠變 電所等免受直擊雷的危害，避雷器主要用以保護架空輸電線路。本次設計中，采用避雷線保護架空線路，采用避雷針對發(fā)電廠進行直擊雷保護。雷電波輸電線路上遭受直接雷或感應

54、雷后，電荷沿著輸電線進入發(fā)電廠或變電所，這種由 雷電流形成的電流稱為雷電波。直接雷、感應雷及其形成的雷電波均對電氣設備的絕緣 構(gòu)成嚴重威脅。利用保護間隙和避雷器，可保護電氣設備免遭沿線入侵的雷電波的襲擊。本次設計中，采用避雷器對電氣設備進行雷電波防護。7.2 防雷保護措施7.2.1 發(fā)電廠的直擊雷防護發(fā)電廠電氣設備對直擊雷的防護主要采用避雷針。由于發(fā)電場面積較大，采用多支等高避雷針保護。預設發(fā)電廠占地面積為225公頃，規(guī)模為長500m寬450m保護高第46頁，共 49 頁度為18m工程中避雷針的高度一般選用2030m本次設計中擬選用30m的避雷針，避雷針間的布置距離通過計算求得。四只等高避雷針

55、的保護范圍如圖7-1所示圖7-1四只等高避雷針的保護范圍hoh 公式(6-1)7Pbx1.5(hohx)公式(6-2)式中h避雷針的高度；hx被保護物高度；ho兩針間聯(lián)合保護范圍上部邊緣的最低點的高度；2bx在高度hx的水平面上，保護范圍的最小寬度。第47頁，共 49 頁在多針保護時，當各邊的保護范圍最小寬度bx均，則多邊形中間的全部面積都處于聯(lián)合保護范圍之內(nèi)，即hx)0即為地面上的保護范圍，由此算出D 336(m)在高度為hx的水平面上算得D 210(m)即任意兩只避雷針之間的距離不得大于210m才能保護整個發(fā)電廠的地面范圍。在地面上的外部保護半徑為rx(h hx)P公式(7-3)rx(48

56、 0) 148(m)bx1.5(hohx) 1.5(h齊當hx0時，保護半徑最大,第48頁，共 49 頁在高度為hx的水平面上的保護半徑為為rx(48 18) 130(m)根據(jù)本廠的面積，需設置916只30m的避雷針7.3 避雷器的選擇避雷器應按下列條件選擇：(1)型式：選擇避雷器型式時，應考慮被保護電器的絕緣水平和使用特點，按下表選擇：型號型式應用范圍FS配電用普通閥型10K V以下配電系統(tǒng)、電纜終端盒FZ電站用普通閥型35220KV發(fā)電廠、變電所配電裝置FCZ電站用磁吹閥型1、330KV及需要限制操作的220KV以及以下配電2、某些變壓器中性點第49頁，共 49 頁FCD旋轉(zhuǎn)電機用磁吹閥型用于旋轉(zhuǎn)電機、屋內(nèi)(2)額定電壓：避雷器的額定電壓應與系統(tǒng)額定電壓一致(3)滅弧電壓：按照使用情況，校驗避雷器安裝地點可能出現(xiàn)的最大導線對地電壓， 是否等于或小于避雷器的最大容許電壓(滅弧電