1、電子與信息工程學(xué)院課 程 論 文論文題目 發(fā)電廠電氣一次設(shè)計(jì)部分的初步研究 指導(dǎo)老師 孟鵬老師 學(xué)生姓名 吳遠(yuǎn)超 學(xué) 號(hào) 0935210292012年6月 課程名稱 電氣工程基礎(chǔ)目錄一. 緒論1. 前言2. 課題背景3. 設(shè)計(jì)內(nèi)容二. 電氣主接線的設(shè)計(jì)1. 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則及要求2. 方案設(shè)計(jì)3. 選擇最優(yōu)方案三. 短路電流的計(jì)算1. 短路的原因、后果及形式2. 短路的物理過(guò)程及計(jì)算方法3. 短路電流的計(jì)算結(jié)果（沒(méi)有代入數(shù)值計(jì)算）四. 電氣設(shè)備的選擇1. 主變壓器和發(fā)電機(jī)的選擇2. 高低壓電氣設(shè)備的選擇3. 導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和選擇五. 配電裝置1. 發(fā)電機(jī)、變壓器主保護(hù)的配置2. 發(fā)電機(jī)變壓器備

2、用保護(hù)的配置3. 母線及其他保護(hù)配置4. 電力變壓器5. 高壓斷路器6. 避雷器7. 隔離開關(guān)和互感器六. 各種保護(hù)設(shè)計(jì)1. 發(fā)電機(jī)的保護(hù)2. 變壓器的保護(hù)3. 母線保護(hù)4. 防直擊雷保護(hù)七. 總結(jié)八、參考文獻(xiàn)一. 緒論1. 前言眾所周知，發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的重要組成部分，也直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與運(yùn)行。在發(fā)電廠中，一次接線和二次接線都是其電氣部分的重要組成部分。發(fā)電廠的設(shè)計(jì)需要考慮諸多復(fù)雜的條件因素，本設(shè)計(jì)是一種簡(jiǎn)單的整體設(shè)計(jì)，嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)步驟，即對(duì)原始資料分析、主接線方案的擬定與選擇、短路電流計(jì)算和主要電氣選擇、繪制電氣主接線圖、編制工程預(yù)算，其中工程預(yù)算在本設(shè)計(jì)中僅作估計(jì)處理，不作嚴(yán)格

3、計(jì)算，而短路電流的計(jì)算是基于變壓器，發(fā)電機(jī)的選擇之上且影響到后面電氣設(shè)備的選擇，起著承前啟后的作用。設(shè)計(jì)工作是工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是工程建設(shè)的靈魂。做好設(shè)計(jì)工作，對(duì)工程建設(shè)的工期、質(zhì)量、投資費(fèi)用和建成投產(chǎn)后的運(yùn)行安全可靠性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，起著決定性的作用。它是一門涉及科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和方針政策等各方面的綜合性的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。設(shè)計(jì)工作的基本任務(wù)是，在工程建設(shè)中貫徹國(guó)家的基本建設(shè)方針和技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，做出切合實(shí)際、安全適用、技術(shù)先進(jìn)、綜合經(jīng)濟(jì)效益好的設(shè)計(jì)，有效地為電力建設(shè)服務(wù)。因此做好設(shè)計(jì)工作對(duì)工程的建設(shè)的工期、質(zhì)量、投資費(fèi)用和建成投產(chǎn)后的運(yùn)行安全可靠性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，起著決定性的作用。

4、由于個(gè)人所學(xué)知識(shí)有限，故本論文僅針對(duì)發(fā)電站電氣一次部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，并不涉及具體的參數(shù)計(jì)算。論文包括了五大部分，分別為電氣主接線的選擇、短路電流的計(jì)算、電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的選擇、保護(hù)裝置的選擇。2. 課題背景電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要部門之一，是一種將煤，石油，天然氣，水能，核能，風(fēng)能等一次能源轉(zhuǎn)換成電能這個(gè)二次能源的工業(yè)，作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的其他各部門的快速，穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動(dòng)力，其發(fā)展水平是反映國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志，又和廣大人民群眾的日常生活有著密切的關(guān)系。電力是工業(yè)的先行，電力工業(yè)的發(fā)展必須優(yōu)先于其他的工業(yè)部門，整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)才能不斷前進(jìn)。近幾年隨著我國(guó)工業(yè)的高速發(fā)現(xiàn)，我國(guó)電力工業(yè)超常規(guī)

5、發(fā)展，每年裝機(jī)容量超過(guò)6000萬(wàn)千瓦，30萬(wàn)千瓦、60萬(wàn)千瓦亞臨界火電機(jī)組成為我國(guó)電網(wǎng)的主力機(jī)組。目前，我國(guó)30萬(wàn)千瓦、60萬(wàn)千瓦的火力發(fā)電機(jī)組，70萬(wàn)千瓦的水力發(fā)電機(jī)組，在國(guó)際招標(biāo)中中標(biāo)成功率大于90%以上。這幾年電力工業(yè)之所以能飛速發(fā)展，其重要原因是，為中國(guó)電力市場(chǎng)提供的火力發(fā)電設(shè)備主要立足于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。這一觀點(diǎn)得到國(guó)內(nèi)各發(fā)電公司以及電廠老總們的認(rèn)同。今天電氣制造企業(yè)的國(guó)內(nèi)用戶率已達(dá)到75%以上。隨著近年來(lái)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展與人民生活用電的急劇增長(zhǎng)，電力工業(yè)的發(fā)展仍不能瞞足整個(gè)社會(huì)發(fā)展的需要。另外，由于我國(guó)人口眾多，因此在按人口平均用電方面，仍只處于中等水平，尚不能及全世界平均人口用電量

6、的一半。2008年人均用電量2596kW ·h ，人均占用發(fā)電裝機(jī)容量?jī)H為0.6kW ；我國(guó)第二產(chǎn)業(yè)用電比重為76.49%，第三產(chǎn)業(yè)為9.78%，生活用電比重為11%。由此可見(jiàn)，我國(guó)人均用電水平遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家，與完成其工業(yè)化進(jìn)程國(guó)家的電力指標(biāo)相比，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展正處于工業(yè)化進(jìn)程的中后期，我國(guó)用電遠(yuǎn)低于國(guó)際水平。本課題設(shè)計(jì)基于使電力系統(tǒng)安全運(yùn)行以及如何排除其不正常運(yùn)行故障的知識(shí)，能運(yùn)用電機(jī)，發(fā)電廠、變電所電氣部分，高電壓技術(shù)，電力系統(tǒng)自動(dòng)化，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)等專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，模擬發(fā)電站電氣一次部分的設(shè)計(jì)。3. 設(shè)計(jì)內(nèi)容電氣主接線的方案：確定主接線、主變形式、設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)比較并確定最佳方

7、案、合理的選擇各側(cè)的接線方式、確定所用電接線方式。計(jì)算短路電流：選擇計(jì)算短路點(diǎn)、計(jì)算各點(diǎn)的短路電流、并列出計(jì)算結(jié)果表。 合理地選擇主要的電氣設(shè)備：選擇220KV 、500KV 電氣的主接線、主變雙側(cè)的斷路器和刀閘、限流電抗器、避雷針、避雷器、避雷線和各個(gè)電壓等級(jí)主母線上的電壓互感器。配置主要的電氣設(shè)備：配置各級(jí)電壓互感器、配置避雷器和各個(gè)支路的電流互感器和屋內(nèi)屋外配電裝置。合理設(shè)計(jì)各種保護(hù)：防直擊雷保護(hù)、主變的繼電保護(hù)、發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)和發(fā)電廠出線的線路的保護(hù)。二. 電氣主接線的設(shè)計(jì)1. 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則及要求發(fā)電廠和變電所的電氣主接線是保證電網(wǎng)安全可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵, 是電氣設(shè)備布置選擇

8、自動(dòng)化水平和二次回路設(shè)計(jì)的原則和基礎(chǔ)。電氣主接線的設(shè)計(jì)原則是：應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠和變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級(jí)、進(jìn)出線回路數(shù)、供電負(fù)荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)的線路容量、電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動(dòng)化規(guī)劃與要求等條件確定。應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求5。電氣主接線的主要要求為：（1）可靠性：衡量可靠性的指標(biāo)，一般根據(jù)主接線的型式及主要設(shè)備操作的可能方式，按一定的規(guī)律計(jì)算出“不允許”事件發(fā)生的規(guī)律，對(duì)幾種主接線型式中擇優(yōu)。（2）靈活性：投切發(fā)電機(jī)、變壓器、線路斷路器的操作要可靠方便、調(diào)度靈活。（3）經(jīng)

9、濟(jì)性：通過(guò)優(yōu)化比選，工程設(shè)計(jì)應(yīng)盡力做到投資省、占地面積小、電能損耗少。2. 方案設(shè)計(jì)根據(jù)對(duì)原始資料的分析, 現(xiàn)將各電壓級(jí)可能采用的較佳方案列出，進(jìn)而以優(yōu)化組合方式, 組成最佳的方案。（1）10KV 電壓級(jí)。由于10KV 出線回路多，而且發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量為50MW ，遠(yuǎn)大于有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)程對(duì)選用單母線分段接線不得超過(guò)24MW 的規(guī)定，應(yīng)確定為雙母線分段接線的形式，2臺(tái)50MW 發(fā)電機(jī)分別接在兩段母線上，剩余功率通過(guò)主變壓器送往高一級(jí)電壓220KV 。考慮到50MW 機(jī)組為供熱式機(jī)組，通常“以熱定電”，機(jī)組的年負(fù)荷最大小時(shí)數(shù)較低，即10KV 電壓級(jí)與220KV 電壓級(jí)之間按弱聯(lián)系考慮，只設(shè)1臺(tái)主變壓器

10、；同時(shí)，由于10KV 電壓最大負(fù)荷20MW ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2*50MW發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量，即使在發(fā)電機(jī)檢修或升壓變壓器檢修的情況下，也可以保證該電壓等級(jí)負(fù)荷的要求。由于2臺(tái)50MW 機(jī)組均接于10KV 母線上，有較大的短路電流，為了選擇合適的電氣設(shè)備，應(yīng)在分段處加裝母線電抗器，同時(shí)各條電纜饋線上裝設(shè)線路電抗器。（2）220KV 電壓級(jí)。出線回路數(shù)為4回，為了使其出線斷路器檢修時(shí)不停電，應(yīng)采用單母線分段帶旁路母線接線或雙母線帶旁路母線接線，以保證供電的可靠性和靈活性。其進(jìn)線僅從10KV 送來(lái)剩余容量2*50（100*6%）+20=74MW，并不能夠滿足220KV 最大負(fù)荷250MW 的要求。為此，擬采

11、用以1臺(tái)300MW 機(jī)組按照發(fā)電機(jī)變壓器單元接線形式接至220KV 母線上，其剩余容量或機(jī)組檢修時(shí)不足容量由聯(lián)絡(luò)變壓器與500KV 接線連接，彼此之間相互交換功率。（3）500KV 電壓級(jí)。500KV 負(fù)荷容量大，其主接線是本廠向系統(tǒng)輸送功率的主要接線方式，為保證可靠性，可能有多種接線方式，經(jīng)過(guò)定性分析篩選后，可以選用的方案為雙母線帶旁路母線接線和一臺(tái)半斷路器接線，通過(guò)聯(lián)絡(luò)變壓器與220KV 連接，并通過(guò)一臺(tái)三繞組變壓器聯(lián)系220KV 和10KV 電壓，以提高可靠性，一臺(tái)300MW 機(jī)組與變壓器構(gòu)成單元接線，直接將功率送到500KV 電力系統(tǒng)。根據(jù)以上分析、篩選、組合，可以保留兩種可能的接線方

12、案： 方案如圖2.1所示:方案為500KV 側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線，220KV 側(cè)采用單母線分段帶旁路圖2-1 母線接線，示意圖略。3. 選擇最優(yōu)方案采用最小費(fèi)用法，對(duì)擬訂的兩方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，上述兩方案中的相同部分不參與比較計(jì)算，只是對(duì)相異部分進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算內(nèi)容包括一次投資、年運(yùn)行費(fèi)用。若圖2.1所示方案參與比較部分的設(shè)備折算到施工年限的總投資為6954.7萬(wàn)元，折算年的運(yùn)行費(fèi)用為1016.29萬(wàn)元，火電廠使用年限按照n=25年計(jì)算，電力行業(yè)預(yù)期投資回報(bào)率i=0.1,則方案的費(fèi)用為：AC 1=I m i (1+i nn(1+i -1+C m =6954. 70. 1(1+0. 1 (1+

13、0. 12525-1+1016. 29=1781. 3萬(wàn)元同理，在計(jì)算出方案的折算年總投資和年運(yùn)行費(fèi)用之后，可得到方案的年費(fèi)用低于方案I 。通常，經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)比較計(jì)算，求得的年費(fèi)用AC 最小方案者，即為經(jīng)濟(jì)上的最優(yōu)方案；然而，住接線最終方案的確定還必須從可靠性、靈活性等多方面綜合評(píng)估，包括大型電廠、變電站對(duì)主接線可靠性若干指標(biāo)的計(jì)算，最后確定最終方案。通過(guò)定性分析和可靠性及經(jīng)濟(jì)計(jì)算，在技術(shù)上（可靠性、靈活性）方案明顯占優(yōu)勢(shì)，這主要是由于一臺(tái)半斷路器接線方式的高可靠性指標(biāo)，但在經(jīng)濟(jì)上則不如方案。鑒于大、中型發(fā)電廠大機(jī)組應(yīng)以可靠性和靈活性為主，所以，經(jīng)過(guò)綜合的分析，決定選用圖2.1所示的方案作為設(shè)計(jì)的

14、最佳方案。三. 短路電流的計(jì)算1. 短路的原因、后果及形式在電力系統(tǒng)中，出現(xiàn)次數(shù)比較多的嚴(yán)重故障就是短路。所謂短路是指電力系統(tǒng)中不等電位的導(dǎo)體在電氣上被短接。產(chǎn)生短路的主要原因，是由于電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞所造成。而絕緣損壞主要是因?yàn)榻^緣老化、過(guò)電壓、機(jī)械性損傷等引起。人為誤操作及鳥獸跨越裸導(dǎo)體等也能引起短路。發(fā)生短路時(shí)，由于系統(tǒng)中總阻抗大大減少，因而短路電流可能達(dá)到很大數(shù)值（幾萬(wàn)安至十幾萬(wàn)安）。這樣大的電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)會(huì)使電氣設(shè)備受到破壞；同時(shí)短路點(diǎn)的電壓降到零，短路點(diǎn)附近的電壓也相應(yīng)地顯著降低，使此處的電力系統(tǒng)受到嚴(yán)重影響或被迫中斷；若在發(fā)電廠附近發(fā)生短路，還可能使整個(gè)電力系

15、統(tǒng)運(yùn)行解列，引起嚴(yán)重后果。在三相供電系統(tǒng)中，可能發(fā)生的主要短路類型有三相短路、二相短路、兩相接地短路和單相接地短路，三相短路屬對(duì)稱短路，其余三種為不對(duì)稱短路。在四種短路故障中，出現(xiàn)單相短路故障的機(jī)率最大，三相短路故障的機(jī)率最小。但在電力系統(tǒng)中，用三相短路作為最嚴(yán)重的故障方式，來(lái)驗(yàn)算電器設(shè)備的運(yùn)行能力。2. 短路的物理過(guò)程及計(jì)算方法當(dāng)突然發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)總是由工作狀態(tài)經(jīng)過(guò)一個(gè)暫態(tài)過(guò)程進(jìn)入短路穩(wěn)定狀態(tài)。暫態(tài)過(guò)程中的短路電流比其穩(wěn)態(tài)短路電流大的多，雖歷時(shí)很短，但對(duì)電器設(shè)備的危害性遠(yuǎn)比穩(wěn)態(tài)短路電流嚴(yán)重得多。有限電源容量系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程要比無(wú)限大電源容量系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程復(fù)雜的多，在計(jì)算建筑配電工程三相短路電

16、流時(shí)，都按無(wú)限大電源容量系統(tǒng)來(lái)考慮。短路全電流ik 由兩部分組成(ik=izif ：一部分短路電流隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，稱為周期分量iz ；另一部分因回路中存在電感而引起的自感電流，稱為非周期分量if 。短路電流的實(shí)用計(jì)算法：）三相短路電流周期分量的起始值I =I B +I D I"B """=I (XXj+X T I D =K q . D I e . D 10" -3=K q . D P e . D(3U e . D D cos D 10-3XX=SjS x式中 I ' ' 短路電流周期分量的起始有效值（KA ）; I B 廠

17、用電源短路電流周期分量的起始有效值（KA ）; I DIj""電動(dòng)機(jī)反饋電流周期分量的起始有效值（KA ）;Sj基準(zhǔn)電流（KA ），當(dāng)取基準(zhǔn)容量=100MVA、基準(zhǔn)電壓U j =6.3KV時(shí), I j =9.16KA;X S xx系統(tǒng)電抗（標(biāo)幺值）；廠用電源引接點(diǎn)的短路容量（MVA ）;X T 廠用變壓器（電抗值）的電抗（標(biāo)幺值）；U d (%以廠用變壓器額定容量S e為基準(zhǔn)的阻抗電壓百分值；X K (%電抗器的百分電抗值；U e . k I e . k電抗器的額定電壓（KV ）；電抗器的額定電流（KA ）；電動(dòng)機(jī)平均的反饋電流倍數(shù)，100MW 及以上機(jī)組為5，125MW

18、及K q . D以上機(jī)組取5.56.0；I e . D P e . D U e . D計(jì)及反饋的電動(dòng)機(jī)額定電流之和（A ）； 計(jì)及反饋的電動(dòng)機(jī)額定功率之和（KW ）； 電動(dòng)機(jī)的額定電壓（KV ）；2 短路沖擊電流：i ch =i ch . B +i ch . D =2(K ch . B I B +1. 1K ch . D I D " "式中: i ch 短路沖擊電流(KA i ch . B 廠用電源的短路峰值電流(KA i ch . D 電動(dòng)機(jī)的反饋峰值電流(KA K ch . B 廠用電源短路電流的峰值系數(shù)K ch . D 電動(dòng)機(jī)反饋電流的峰值系數(shù)，100MW 及以上機(jī)組

19、為1.41.6，125MW 及以上機(jī)組取1.7。3t 瞬間三相短路電流：I Z (t =I z . B (t +I z . D (t =I B +K D (t I D I fz (t =I fz . D (t +I fz . D (t ="" ""2(K B (t I B +K D (t I D 式中 ：Ifz (t I Z (t t 瞬間短路電流的周期分量有效值（KA ）t 瞬間短路電流的非周期分量值（KA ）t 瞬間廠用電源短路電流的周期分量有效值（KA ） t 瞬間廠用電源短路電流的非周期分量值（KA ）I z . B (t Ifz . B (t

20、I z . L (t It 瞬間電動(dòng)機(jī)反饋電流的周期分量有效值（KA ） t 瞬間電動(dòng)機(jī)反饋電流的非周期分量值（KA ）fz . D (t K D (t K電動(dòng)機(jī)反饋電流的衰減系數(shù) 廠用電源非周期分量的衰減系數(shù)B (t T D 電動(dòng)機(jī)反饋電流的衰減時(shí)間常數(shù)（S ），125MW 及以上機(jī)組為0.062t b主保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間(S 斷路器固有跳閘時(shí)間t gu3. 短路電流的計(jì)算結(jié)果（沒(méi)有代入數(shù)值計(jì)算）500KV 三相短路電流電流計(jì)算及其正序阻抗圖如圖3.1： 500KV 三相短路電流電流計(jì)算及其正序阻抗圖500KV 電氣主接線及其設(shè)備規(guī)范 壓器500KV 電氣主接線及其設(shè)備規(guī)范四. 電氣設(shè)備的選擇

21、為了滿足電力生產(chǎn)和保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，發(fā)電廠和變電所中安裝有各種電氣設(shè)備，其主要的任務(wù)是啟停機(jī)組、調(diào)整負(fù)荷、切換設(shè)備和線路、監(jiān)視主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、發(fā)生異常故障時(shí)及時(shí)處理。根據(jù)電氣設(shè)備的作用不同，可以將電氣設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。（1）一次設(shè)備通常把生產(chǎn)、變換、輸送、分配和使用電能的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、變壓器和斷路器等稱為一次設(shè)備。它們包括：生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備、接通或斷開電路的開關(guān)電器、限制故障電流和防御過(guò)電壓的保護(hù)電器、載流導(dǎo)體、接地裝置。（2）二次設(shè)備對(duì)一次設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量、控制、監(jiān)視和保護(hù)的設(shè)備，成為二次設(shè)備。它們包括：使用的互感器、測(cè)量表計(jì)、 繼電保護(hù)及

22、自動(dòng)裝置、直流電源設(shè)備、操作電器。由于各種電氣設(shè)備的具體工作條件并不完全相同，所以，它們的具體選擇方法也不完全相同，但基本要求是相同的。即，要保證電氣設(shè)備可靠的工作，必須按正常工作條件選擇，并按短路情況校驗(yàn)其熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。1. 主變壓器和發(fā)電機(jī)的選擇1.1主變壓器的選擇（1）臺(tái)數(shù)分析：為了保證供電的可靠性，選兩臺(tái)主變壓器。（2）主變壓器容量：額定容量為360MV.A ，額定電壓為220±2*2.5%/20kv、500±2*2.5%/20kv，連接組別為YN,d11，P 0=177KW , I 0%=0. 3，P k =809KW , U k %=11。（3）繞組分析：擬采

23、用雙繞組變壓器。1.2發(fā)電機(jī)的選擇此次設(shè)計(jì)的發(fā)電機(jī)擬采用2臺(tái)上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為QFSN-300-2d 的水氫式機(jī)組。額定功率300MW, 最大連續(xù)出力338MW, 額定功率因數(shù)（滯后）0.85，額定電壓20KV, 額定電流10189A, 額定轉(zhuǎn)速3000r min 。2. 高低壓電氣設(shè)備的選擇2.1斷路器的選擇室內(nèi)高壓斷路器是開關(guān)電器中結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的一類。在正常運(yùn)行時(shí)，可用它來(lái)將用電負(fù)荷或某線路接入或退出電網(wǎng)，起倒換運(yùn)行方式的作用；當(dāng)設(shè)備或線路上發(fā)生故障時(shí)，可通過(guò)繼電保護(hù)裝置聯(lián)動(dòng)斷路器迅速切除故障用電設(shè)備或線路，保證無(wú)故障部分仍正常運(yùn)行。由此可見(jiàn)，高壓斷路器在電力系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著控

24、制和保護(hù)電氣設(shè)備或線路的雙重作用。高壓斷路器具有分?jǐn)嗄芰?qiáng)、性能穩(wěn)定、工作可靠和運(yùn)行維護(hù)方便的特點(diǎn)，其核心部件是滅弧裝置和觸頭。按使用不同的滅弧介質(zhì)而生產(chǎn)了各類高壓斷路器，目前我國(guó)電力系統(tǒng)中應(yīng)用的斷路器有如下幾種：（1）高壓空氣斷路器是以壓縮空氣為滅弧介質(zhì)和弧隙絕緣介質(zhì)。并兼作操作機(jī)構(gòu)的動(dòng)力，操作機(jī)構(gòu)與斷路器合為一體。目前我國(guó)生產(chǎn)的KW4、KW5系列高壓空氣斷路器的空氣壓力在2×10兆帕以上，多用于是10KV 及以上的電力系統(tǒng)中。（2）六氟化硫（SF6）高壓斷路器則采用SF6氣體作為滅弧介質(zhì)，與其它高壓元件組成全封閉式高壓斷路器，因此不受環(huán)境條件影響，運(yùn)行安全可靠，在電力系統(tǒng)中，尤其

25、是在110KV 及以上電力系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的采用。（3）真空高壓斷路器是利用真空作為絕緣介質(zhì)，其絕緣強(qiáng)度最高，而且絕緣強(qiáng)度恢復(fù)快。其真空滅弧室是高強(qiáng)度的真空玻璃泡構(gòu)成，真空度可達(dá)到10-7510-9mm 汞柱，多用10KV 及以上的電力系統(tǒng)中。（4）油高壓斷路器是利用變壓器油作為滅弧和弧隙絕緣介質(zhì)。按其絕緣結(jié)構(gòu)及變壓器油所起的作用不同，分為多油式和少油式兩種高壓斷路器。多油高壓斷路器的變壓器油除了作為滅弧介質(zhì)外，還作為弧隙絕緣及帶電部分與接地外殼（油箱）之間的絕緣。少油高壓斷路器的變壓器油只作為滅弧介質(zhì)和弧隙絕緣介質(zhì)，其油箱帶電，油箱對(duì)地絕緣則通過(guò)瓷介質(zhì)（支持瓷套）來(lái)實(shí)現(xiàn)。少油高壓斷路器的

26、滅弧能力較強(qiáng)，工作安全可靠，維護(hù)方便，而且體積小，用油量少、重量輕，價(jià)格便宜，所以在電力系統(tǒng)中獲得最為廣泛的采用。在20KV 及以下電壓等級(jí)的供配電系統(tǒng)中廣泛采用SN10系列（戶內(nèi)式）斷路器，在 20KV以上則大量使用SW4和SW6（戶外式）斷路器。2.2隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)是一種沒(méi)有專門滅弧裝置的開關(guān)設(shè)備，主要用來(lái)斷開無(wú)負(fù)荷電流的電路，隔離高壓電流，在分閘狀態(tài)時(shí)有明顯的斷開點(diǎn)，以保證其他電氣設(shè)備的安全檢修。在合閘狀態(tài)時(shí)能可靠地通過(guò)正常負(fù)荷電流及短路故障電流。因它未有專門的滅弧裝置，不能切斷負(fù)荷電流及短路電流。因此，隔離開關(guān)只能在電路已被斷路器斷開的情況下才能進(jìn)行操作，嚴(yán)禁帶負(fù)荷操作，以免造

27、成嚴(yán)重的設(shè)備和人身事故。只有電壓互感器、避雷器、勵(lì)磁電流不超過(guò)2A 的空載變壓器及電流不超過(guò)5A 的空載線路，才能用隔離開關(guān)進(jìn)行直接操作。高壓隔離開關(guān)一般可分為戶內(nèi)式和戶外式兩種。（1）戶外式高壓隔離開關(guān)GW435G 型高壓隔離開關(guān)也是目前應(yīng)用較廣泛的設(shè)備。它為雙柱式結(jié)構(gòu)，制成單極型式，借助于交叉連桿組成三極聯(lián)動(dòng)的隔離開關(guān)，也可作單極使用。主要用于220KV 及以下各型配電裝置，系列全，可以高型布置，重量較輕，可以手動(dòng)，電動(dòng)操作。GW6型高壓隔離開關(guān)的特點(diǎn)為220500KV ，單柱、鉗夾、可以分相布置，220KV 為偏折，330KV 為對(duì)稱折，多用于硬母線布置或做為母線隔離開關(guān) 。GW7型高壓

28、隔離開關(guān)的特點(diǎn)為220500KV ，三柱式、中間水平轉(zhuǎn)動(dòng)，單相或三相操作，可以分相布置，多用于330KV 及以上的屋外中型配電裝置。（2）戶內(nèi)式高壓隔離開關(guān)GN6、GN10的特點(diǎn)為三級(jí)，可以前后連接，可以立裝、平裝和斜裝，價(jià)格比較便宜，主要用于屋外配電裝置，成套的高壓開關(guān)柜；GN10的特點(diǎn)為單極，大電流300013000A ，可以手動(dòng)、電動(dòng)操作，用于大電流和發(fā)電機(jī)回路；GN18和GN22的特點(diǎn)為三級(jí)，10KV ，大電流20003000A, 機(jī)械鎖緊，用于大電流回路和發(fā)電機(jī)回路152.3互感器的選擇互感器的作用主要是與測(cè)量?jī)x表配合，對(duì)線路的電壓、電流、電能進(jìn)行測(cè)量；與繼電保護(hù)裝置配合，對(duì)電力系統(tǒng)

29、和設(shè)備進(jìn)行保護(hù)；使測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)裝置與線路高電壓隔離，以保證運(yùn)行人員和二次裝置的安全；將線路電壓與電流變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)值，以利儀表和繼電保護(hù)裝置的標(biāo)準(zhǔn)化。1. 電壓互感器電壓互感器是一種電壓的變換裝置，可將高電壓變換為低電壓，以便用低壓量值反映高壓量值的變化可以直接用普通電氣儀表進(jìn)行測(cè)量。由于電壓互感器二次側(cè)均為100V ，使測(cè)量?jī)x表和繼電器電壓線圈標(biāo)準(zhǔn)化，因此電壓互感器在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。電壓互感器的形式選擇如下:（1）10KV 的配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu); 在高壓開關(guān)柜中或在布置地方比較狹窄的地方, 可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。當(dāng)需要零序電壓時(shí)，一般采用三相五株式電壓互感器。（

30、2）220KV 及其以上的配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級(jí)滿足要求時(shí)，一般采用電容式電壓互感器。（3）接在110KV 及其以上線路側(cè)的電壓互感器，當(dāng)線路上裝有載波通訊時(shí)，應(yīng)盡量與耦合電容器結(jié)合，統(tǒng)一選用電容式電壓互感器。（4）兼作為泄能用的電壓互感器，應(yīng)選用電磁式電壓互感器。2. 電流互感器電流互感器是一種電流變換裝置，可將高壓電流和低壓大電流變換成電壓較低的小電流，供給儀表和繼電器保護(hù)裝置，并將儀表和保護(hù)裝置與高壓隔離電路隔開。電流互感器的二次電流均為5A ，使測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置使用安全、方便。因此，電流互感器在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。（1）選擇標(biāo)準(zhǔn)如下：電流互感器的額定電壓與電網(wǎng)的額定電

31、壓應(yīng)相符。電流互感器一次額定電流的選擇，應(yīng)使運(yùn)行電流為其20%100% ;10KV 繼電保護(hù)用的電流互感器一次側(cè)電流一般應(yīng)不大于設(shè)備額定電流的1.5倍。所選用電流互感器應(yīng)符合規(guī)定的準(zhǔn)確度等級(jí)。根據(jù)被測(cè)電流的大小選擇電流互感器的變比，要使一次線圈額定電流大于被測(cè)電流。電流互感器二次負(fù)載所消耗的功率或阻抗應(yīng)不超過(guò)所選用的準(zhǔn)確度等級(jí)相應(yīng)的額定容量，以免影響準(zhǔn)確度。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式和電流互感器的接線方式來(lái)選擇電流互感器的臺(tái)數(shù)。 電流互感器選擇之后，應(yīng)根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)的系統(tǒng)短路電流校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。（2）形式選擇如下：35KV 以下屋內(nèi)配電裝置的電流互感器，根據(jù)安裝使用條件和產(chǎn)品的情況，采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或

32、樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。一般常用的形式為：低壓配電屏和配電設(shè)備中LQ 線圈式，LM 母線式；620KV 屋內(nèi)配電裝置和高壓開關(guān)柜中LD 單匝貫穿式，LF 復(fù)匝貫穿式；發(fā)電機(jī)回路和2000A 以上的回路，LMC 、LMZ 型，LAJ 、LBJ 型，LRD 、LRZD 型。35KV 及其以上的配電裝置一般采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器，常常采用LC 系列16。2.4熔斷器的選擇高壓熔斷器是一種保護(hù)電器，當(dāng)其所在電路的電流超過(guò)規(guī)定值并經(jīng)一定時(shí)間后，它的熔體熔化而分?jǐn)嚯娏鳌嚅_電路。熔斷器主要用來(lái)進(jìn)行短路保護(hù)，但有的也具有過(guò)負(fù)荷保護(hù)功能。按安裝環(huán)境，高壓熔斷器也有戶內(nèi)式和戶外式兩大類。我國(guó)生產(chǎn)的戶

33、內(nèi)式熔斷器有RN1、RN2、RN3、RN5和RN6等; 戶外式有RW310（G ）、RW410（G ）、RW535、RW710、RW1035等。（1）戶內(nèi)管式熔斷器：RN1、RN2 兩者結(jié)構(gòu)基本相同，都是充有石英砂填料的密閉管式熔斷器。RN2的尺寸較小。RN1主要用作335KV 電力線路和電氣設(shè)備的短路保護(hù)；RN2用作335KV 電壓互感器的短路保護(hù)。（2）戶外跌落式熔斷器：RW310（G ）型額定電壓為10KV ，額定電流50200A ，斷流容量50200MVA ；RW41（G ）型，除外形尺寸稍小于RW310（G ）外，其它性能與RW310（G ）相同。它們滅弧速度不高，因而沒(méi)有限流作用；

34、RW535型，額定電壓為35KV ，額定電流為50200A ，斷流容量為200800MVA ，熔管采用鋼紙管 環(huán)氧玻璃布復(fù)合管制成，有較高機(jī)械強(qiáng)度并能保證連續(xù)三次順利開斷額定斷流容量；RW710型是有統(tǒng)一支架的跌落式熔斷器，在條件變更時(shí)，只需用鉤棒更換不同的熔管即可。熔管有較高機(jī)械強(qiáng)度，具有多次開斷能力，可免除熔斷一次即更換熔管的麻煩；RW1035型，額定電壓35KV ，額定電流為0.5A 者是專用于保護(hù)電壓互感器的，額定電流為210A 者用于保護(hù)線路或設(shè)備過(guò)載與短路，它具有限流作用，可代替RW235及其附加電阻，但安裝時(shí)要注意熔體電流與被保護(hù)對(duì)象的電流一致方可投入運(yùn)行；RW1110型是10K

35、V 防污型跌落式熔斷器，適用于工業(yè)污穢和沿海地區(qū)的輸電線路及變壓器的保護(hù)。除RW110型外其它型式只適用于周圍空氣沒(méi)有導(dǎo)電塵埃和腐蝕性氣體、沒(méi)有易燃易爆及劇烈震動(dòng)的戶外場(chǎng)所16。2.5限流電抗器的選擇（1）電抗器幾乎沒(méi)有過(guò)負(fù)荷的能力，所以主變壓器或出線回路的電抗器，應(yīng)按照回路最大工作電流選擇，而不能用正常持續(xù)工作電流選擇。（2）對(duì)于發(fā)電廠母線分段回路的電抗器，應(yīng)根據(jù)母線上事故切斷最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)時(shí)，可能通過(guò)電抗器的電流選擇。一般取該臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流的50%80%。（3）變電所母線分段回路的電抗器應(yīng)滿足用戶的一級(jí)負(fù)荷和大部分二級(jí)負(fù)荷的要求。2.6避雷器的選擇選擇原則：（1）避雷器滅弧電壓不得低于安

36、裝地點(diǎn)可能出現(xiàn)的最大對(duì)地工頻電壓。（2）僅用于保護(hù)大氣過(guò)電壓的普通閥型避雷器的工頻放電電壓下限，應(yīng)高于安裝地點(diǎn)預(yù)期操作過(guò)電壓；既保護(hù)大氣過(guò)電壓，又保護(hù)操作過(guò)電壓的磁吹避雷器的工頻放電電壓上限，在適當(dāng)增加裕度后，不得大于電網(wǎng)內(nèi)過(guò)電壓水平。（3）避雷器沖擊過(guò)電壓和殘壓在增加適當(dāng)裕度后，應(yīng)低于電網(wǎng)沖擊電壓水平。（4）保護(hù)操作過(guò)電壓的避雷器的額定通斷容量，不得小于系統(tǒng)操作時(shí)通過(guò)的沖擊電流。（5）中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣的閥型避雷器。3. 導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和選擇3.1分相封閉母線分相封閉母線在大型發(fā)電廠中的使用范圍是：從發(fā)電機(jī)出線端子開始，到主變壓器低壓側(cè)引出端子的主回路母線，自主回路母線引

37、出至廠用高壓變壓器和電壓互感器、避雷器等設(shè)備的各個(gè)分支線。采用全連分相封閉母線，與敞露母線相比，有以下的優(yōu)點(diǎn)：（1）供電可靠。封閉母線有效地防止了絕緣遭受灰塵、潮氣等污穢和外物造成的短路。（2）運(yùn)行安全。由于母線封閉在外殼內(nèi)，且外殼接地，使工作人員不會(huì)觸及帶電導(dǎo)體。（3）由于外殼的屏蔽作用，母線的電動(dòng)力大大減少，而且基本消除了母線周圍鋼構(gòu)體的發(fā)熱。（4）運(yùn)行維護(hù)工作量小。五. 配電裝置1. 發(fā)電機(jī)、變壓器主保護(hù)的配置按DL/T 684-1999 <<大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)>> 規(guī)定，主保護(hù)的配置應(yīng)能保證在保護(hù)范圍內(nèi)任一點(diǎn)發(fā)生各種故障均有雙重或多重的主保護(hù)，故障應(yīng)有選擇

38、性地、快速地、靈敏地被切除，使機(jī)組受到的損傷最輕、對(duì)電力系統(tǒng)的影響最小。為滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定方面的要求，當(dāng)在升壓變壓器高壓側(cè)發(fā)生短路故障時(shí)，通常要求切除故障的時(shí)間不大于0.1s ，扣除斷路器跳閘時(shí)間和中間繼電器的動(dòng)作時(shí)間，要求保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間不大于0.030.05s 。從機(jī)組發(fā)熱方面考慮，為不損壞電機(jī)，當(dāng)機(jī)端發(fā)生兩相短路時(shí)，要求在十分之幾秒內(nèi)切除故障。為了確保快速切除故障，對(duì)發(fā)電機(jī)變壓器組配置了發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)、升壓變壓器差動(dòng)保護(hù)和發(fā)電機(jī)變壓器組差動(dòng)保護(hù)，對(duì)發(fā)電機(jī)變壓器組構(gòu)成了雙重快速保護(hù)。對(duì)于發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障，如果發(fā)電機(jī)中型點(diǎn)側(cè)引出四或六個(gè)端子，則發(fā)電機(jī)和發(fā)電機(jī)變壓器組差動(dòng)保護(hù)均為不完全縱差方式，而

39、且還可以裝有單元件式的高靈敏橫差保護(hù)，這就使發(fā)電機(jī)定子繞組的所有故障(相間短路、匝間短路和分支開焊 具有三重主保護(hù)；對(duì)于變壓器內(nèi)部故障將有變壓器差動(dòng)保護(hù)、瓦斯保護(hù)和發(fā)電機(jī)變壓器組不完全差動(dòng)保護(hù)，也具有三重主保護(hù)。因此這樣的發(fā)電機(jī)變壓器組無(wú)需再設(shè)后備保護(hù)，只是有時(shí)為了高壓母線的需要，才有必要裝設(shè)后備保護(hù)。由于200MW 發(fā)電機(jī)的中線點(diǎn)側(cè)一般只引出三個(gè)端子，所以發(fā)電機(jī)和變壓器組差動(dòng)保護(hù)都是傳統(tǒng)的完全縱差方式，它們對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路和分支開焊無(wú)保護(hù)功能，為此必須增設(shè)發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù)，但后者目前尚無(wú)性能完善的解決方案。發(fā)電機(jī)變壓器組在配置了雙重快速保護(hù)的情況下，就本發(fā)電機(jī)變壓器組而言，

40、已不需要其他反應(yīng)相間短路的后備保護(hù)。2. 發(fā)電機(jī)變壓器備用保護(hù)的配置既然200MW 機(jī)組中沒(méi)有采用不完全縱差保護(hù)和單元件式高靈敏橫差保護(hù)，所以發(fā)電機(jī)變壓器組本身就有必要裝設(shè)后備保護(hù)，用來(lái)反映匝間短路、分支開焊等故障。主變壓器高壓側(cè)相間短路后備保護(hù)，以高壓母線兩相金屬性短路的靈敏度大于或等于1.2為整定條件，首先考慮采用過(guò)電流保護(hù)。如靈敏度不夠，則改用一段簡(jiǎn)易阻抗保護(hù)，不設(shè)震蕩閉鎖環(huán)節(jié)，以0.51.0s 延時(shí)取得選擇性和避越震蕩，但應(yīng)有電壓回路斷線閉鎖和電流啟動(dòng)元件（200MW 機(jī)組多不采用）。在切實(shí)加強(qiáng)主保護(hù)的前提下，同時(shí)注意后備保護(hù)的簡(jiǎn)化。過(guò)于復(fù)雜的后備保護(hù)配置方案，不僅是不必要的，而運(yùn)行實(shí)

41、踐表明是有害的。具體地說(shuō)，發(fā)電機(jī)側(cè)即主變壓器低壓側(cè)不再裝設(shè)后備保護(hù)，僅在主變壓器高壓側(cè)配置放應(yīng)相間短路和單相接地的后備保護(hù)，作為主變壓器高壓母線故障和主變壓器引線部分故障的后備，同時(shí)為提高安全性，這些后備保護(hù)可具體情況設(shè)為聯(lián)跳或均不聯(lián)鎖跳高壓母線上的聯(lián)絡(luò)斷路器和分段斷路器。對(duì)于升壓變壓器高壓側(cè)的零序電流電壓保護(hù)配置問(wèn)題，由于升壓變壓器高壓側(cè)，一般都是220KV 及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，當(dāng)在高壓側(cè)發(fā)生單相接地短路時(shí)，如果雙重差動(dòng)保護(hù)的靈敏度都能滿足要求，按照近后備的原則，對(duì)變壓器高壓側(cè)繞組及起引出線而言，則不需要裝設(shè)其他反應(yīng)零序電流的后備保護(hù)。零序電流保護(hù)簡(jiǎn)單可靠，正確動(dòng)作率高，而超高壓電網(wǎng)中

42、，單相接地短路故障最多，在各種短路故障中，有80%90%是單相接地短路故障。為了在某些特殊的情況下，不致使電網(wǎng)失去保護(hù)，所以盡管相鄰線路上配置了完善的近后備保護(hù)，一般還是要求在變壓器中性點(diǎn)裝設(shè)零序電流保護(hù)，對(duì)相鄰線路構(gòu)成元后備。對(duì)于相臨母線，由于與相間短路保護(hù)相同的理由，也要求在變壓器中性點(diǎn)裝設(shè)作為母線后備保護(hù)的零序電流保護(hù)。因此，一般在變壓器中性點(diǎn)裝設(shè)兩段零序電流保護(hù)，一段作為母線后備，與相鄰線路主保護(hù)相配合；一段作相鄰線路的遠(yuǎn)后備，與相鄰線路的后備保護(hù)相配合。此外，零序電流保護(hù)還用于消除電流互感器與短路器之間的保護(hù)死區(qū)。綜上所述，發(fā)電機(jī)變壓器需要配置的保護(hù)為： 發(fā)電機(jī)配置的保護(hù)有：發(fā)電機(jī)差

43、動(dòng)保護(hù)；過(guò)流保護(hù)；發(fā)電機(jī)-變壓器差動(dòng)保護(hù)。 變壓器配置的保護(hù)有：變壓器差動(dòng)保護(hù)；發(fā)電機(jī)-變壓器差動(dòng)保護(hù)；過(guò)流保護(hù)；零序保護(hù)；瓦斯保護(hù)。3. 母線及其他保護(hù)配置母線要配置母線差動(dòng)保護(hù)，線路要配置方向過(guò)電流保護(hù)，斷路器要配置斷路器失靈保護(hù)。屋外配電裝置的母線有軟母線和硬母線兩種。軟母線為鋼芯鋁絞線，軟管母線和分裂導(dǎo)線，三相呈水平布置，用懸式絕緣子懸掛在母線構(gòu)架上。軟母線可選用較大的檔距，但一般不超過(guò)三個(gè)間距寬度，檔距越大，導(dǎo)線弧垂越大，因而導(dǎo)線相間及對(duì)地距離就要增加，母線及跨越線構(gòu)架的寬度和高度均需要加大。屋外配電裝置的構(gòu)架，可用型鋼或鋼筋混凝土制成。4. 電力變壓器電力變壓器外殼不帶電，故采用落

44、地布置，安裝在變壓器基礎(chǔ)上。5. 高壓斷路器按照斷路器在配電裝置中所占的地位，可分為單列，雙列和三列布置。斷路器的排列方式，必須根據(jù)主接線，場(chǎng)地地形條件，總體布置和出線方向等多種因素合理選擇。6. 避雷器避雷器也有高式和低式兩種布置。110KV 及以上的閥型避雷器由于器身細(xì)長(zhǎng)，多落地安裝在0.4m 的基礎(chǔ)上。7. 隔離開關(guān)和互感器隔離開關(guān)和互感器均采用高式布置，其要求與斷路器相同。六. 各種保護(hù)設(shè)計(jì)1. 發(fā)電機(jī)的保護(hù)發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行對(duì)保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起著決定性作用，同時(shí)發(fā)電機(jī)本身也是十分重要的電氣設(shè)備，因此，應(yīng)針對(duì)各種不同的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，裝設(shè)性能完善的繼電保護(hù)裝置。發(fā)電

45、機(jī)的故障類型主要有定子繞組相間短路、定子一相繞組內(nèi)的匝間短路、定子繞組單相接地、轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路勵(lì)磁電流消失等。發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有：由于外部短路引起的定子繞組過(guò)電流；由于負(fù)荷超過(guò)發(fā)電機(jī)額定容量而引起的三相對(duì)稱過(guò)負(fù)荷；由于外不對(duì)稱短路或不對(duì)稱負(fù)荷(如單相負(fù)荷，非全相運(yùn)行等 而引起21的發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)電流；由于突然甩負(fù)荷而引起的繞組過(guò)電壓；由于勵(lì)磁回路故障或強(qiáng)勵(lì)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引起的轉(zhuǎn)子繞組過(guò)負(fù)荷；由于汽輪機(jī)主汽門突然關(guān)閉而引起的發(fā)電機(jī)逆功率等。1.1發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)該保護(hù)是發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間短路的主保護(hù)，根據(jù)起動(dòng)電流的不同有兩種選取原則，與其相對(duì)應(yīng)的接線方式也有一些差別。因?yàn)樵?/p>

46、保護(hù)可以無(wú)延時(shí)的切除保護(hù)范圍內(nèi)的各種故障，同時(shí)又不反應(yīng)發(fā)電機(jī)的過(guò)負(fù)荷和系統(tǒng)振蕩，且靈敏系數(shù)一般較高，所以縱差動(dòng)保護(hù)毫無(wú)例外的用作容量在1MW 以上發(fā)電機(jī)的主保護(hù)。帶斷線監(jiān)視的發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)接線圖見(jiàn)下圖： (1在正常運(yùn)行情況下，電流互感器的二次回路斷線時(shí)保護(hù)不應(yīng)誤動(dòng)。為防止差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，應(yīng)整定保護(hù)裝置的起動(dòng)電流大于發(fā)電機(jī)的額定電流。引入可靠系數(shù)Kk, 則保護(hù)裝置和繼電器的起動(dòng)電流分別為 ：I dz =K K I ef I dz . j =K K I ef /n 1如在斷線后又發(fā)生了外部短路，則繼電器回路中要流過(guò)短路電流，保護(hù)仍要誤動(dòng)作故差動(dòng)保護(hù)中一般裝設(shè)斷線監(jiān)視裝置，使得縱差動(dòng)保護(hù)在此情況下

47、能及時(shí)退出工作。(2保護(hù)裝置的起動(dòng)電流按躲開外部故障時(shí)的最大不平衡電流整定，此時(shí)，繼電器的起動(dòng)電流應(yīng)為：22圖7. 1 帶斷線監(jiān)視的發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)帶斷線監(jiān)視的發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)接線圖I dz . j =K K I bp . max 根據(jù)對(duì)不平衡電流的分析，代入上式，則：I dz . j =0. 1K K Kfz . qK 1x I d . max /n 1當(dāng)采用具有速飽和鐵心的差動(dòng)繼電器時(shí)，Kfzq=1;當(dāng)電流互感器型號(hào)相同時(shí)Ktx=0.5;可靠系數(shù)一般取為Kk=1.3。對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)，其出口處發(fā)生三相短路的最大短路電流約為Id.max=8Ie.f ,代入上式，則差動(dòng)繼電器的起動(dòng)電流為：I d

48、z . j =0. 5I ef /n 1綜上可見(jiàn)，按躲開不平衡電流條件整定的差動(dòng)保護(hù)，其起動(dòng)值都遠(yuǎn)較按躲開電流互二次回路斷線的條件為小，因此，保護(hù)的靈敏性就高。1.2電機(jī)橫差動(dòng)保護(hù)利用反應(yīng)兩個(gè)支路電流之差的原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路的保護(hù)即為橫差動(dòng)保護(hù)。它有兩種接線方式：(1每相裝設(shè)兩個(gè)電流互感器和一個(gè)繼電器做成單獨(dú)的保護(hù)。這樣三相總共需要六個(gè)互感器和三個(gè)繼電器。由于接線復(fù)雜，保護(hù)中的不平衡電流也大，因此實(shí)際上已經(jīng)很少采用。(2目前廣泛應(yīng)用的接線方式實(shí)質(zhì)上是把一半繞組的三相電之和去與另一半繞組三相電流之和進(jìn)行比較，當(dāng)發(fā)生前述各種匝間短路時(shí)，此中性點(diǎn)聯(lián)線上照樣有環(huán)流通過(guò)，因此，繼電器3可

49、以動(dòng)作。由于只使用了一個(gè)互感器，也就不存在由于互感器的誤差所產(chǎn)生的不平衡電流，因此，起動(dòng)電流較小，靈敏度較高。此外，這種接線方式也比第一種接線方式簡(jiǎn)單。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)勵(lì)磁回路發(fā)生永久性的兩點(diǎn)接地時(shí)，由于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁磁勢(shì)的畸變而引起空氣隙磁通發(fā)生較大的畸變，發(fā)電機(jī)將產(chǎn)生異常的振動(dòng)，此時(shí)勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)應(yīng)動(dòng)作于跳閘。在這種情況下，雖然按照橫差動(dòng)保護(hù)的工作原理來(lái)看它不應(yīng)該動(dòng)作，但由于發(fā)電機(jī)已有切除的必要，因此橫差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作于跳閘也是允許的。基于上述考慮，目前已不采用勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作時(shí)閉鎖橫差動(dòng)保護(hù)的措施。為了防止在勵(lì)磁回路中發(fā)生偶然性的瞬間兩點(diǎn)接地時(shí)引起的誤動(dòng)作，因此，當(dāng)勵(lì)磁回路發(fā)生一點(diǎn)

50、接地后，在投入兩點(diǎn)接地保護(hù)的同時(shí)，也應(yīng)將橫差動(dòng)保護(hù)切換至0.5-1s 的延時(shí)動(dòng)作于跳閘23232. 變壓器的保護(hù)2.1變壓器主保護(hù)設(shè)計(jì)電力變壓器在整個(gè)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，因此必須為它裝設(shè)合適的繼電保護(hù)裝置。本文提出一種基于負(fù)序差動(dòng)原理的變壓器保護(hù)方案，它利用體現(xiàn)不對(duì)稱故障本質(zhì)的負(fù)序電流來(lái)實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)，能夠以較高的靈敏度反映變壓器內(nèi)部匝間故障，同時(shí)給出了附加判據(jù)和正序電流制動(dòng)判據(jù)來(lái)提高保護(hù)的抗飽和能力，從而有效防止誤動(dòng)作發(fā)生。論文還從勵(lì)磁涌流、轉(zhuǎn)換性故障、振蕩等方面進(jìn)行了研究，探討了負(fù)序差動(dòng)保護(hù)在實(shí)現(xiàn)中可能遇到的問(wèn)題，進(jìn)而證明保護(hù)原理的可行性。此次設(shè)計(jì)發(fā)電廠的主變?yōu)殡p繞組三相變壓器，并且采

51、用Y ，d11的接線方式，如下圖所示。圖中一次電流從同名端流入，二次電流從同名端流出。此種接線方式造成了變壓器一、二次電流的不對(duì)應(yīng)，若采用針對(duì)單相變壓器的差動(dòng)繼電器的接線方式，將一、二次電流直接引入差動(dòng)保護(hù)，則回在繼電器中產(chǎn)生很大的差動(dòng)電流。將因入差動(dòng)繼電器的Y 側(cè)的電流也采用兩相電流差就可以消除這個(gè)差動(dòng)電流。公式如下' YA' YB ' YB' dA ' dB 主變壓器縱差動(dòng)保護(hù)原理圖 I A . r =(IB . r-I -I -I+I +I +I）24I=(I'YC ' YAI C . r =(I'YC'dC式中，I

52、 A . r 、I B . r 、I C . r 分別為流入三個(gè)差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流。 2.2縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則（1）躲過(guò)外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流，整定式為：I set =k rel I unb . max式中，K rel -可靠系數(shù)，取1.3I unb . max-外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流I unb . m a x =(f za +U +0. 1K np K st I k . m a x （2）躲過(guò)變壓器最大的勵(lì)磁涌流，整定式為：I set =k rel K u I NK rel I N-可靠系數(shù)，取1.31.5-變壓器的額定電流K u -勵(lì)磁涌流的最大倍數(shù)3. 母線保護(hù)發(fā)

53、電廠母線是電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成元件，當(dāng)母線上發(fā)生故障時(shí)，將使連接在故障母線上的所有元件在修復(fù)故障母線期間，或轉(zhuǎn)換到另一組無(wú)故障的母線上運(yùn)行以前被迫停電。在母線故障中，大部分故障是由絕緣子對(duì)地放電引起的，母線故障開始階段大多表現(xiàn)為單相接地故障，而隨著短路電弧的移動(dòng)，故障往往發(fā)展為兩相或三相接地短路。 3.1裝設(shè)母線保護(hù)的幾種情況（1）310KV 分段母線及其并列運(yùn)行的雙母線，一般可由發(fā)電機(jī)和變壓器的后備保護(hù)實(shí)現(xiàn)對(duì)母線的保護(hù)，下列情況應(yīng)當(dāng)裝設(shè)母線保護(hù)：需要快速有選擇性地切除一段或一組母線上的故障，以保障發(fā)電廠及其電力網(wǎng)安全運(yùn)行和重要負(fù)荷的可靠供電時(shí)；當(dāng)線路的斷路器不允許切除線路的電抗器前的線路

54、發(fā)生短路性故障時(shí)。（2）3566KV 電力網(wǎng)當(dāng)中，主要變電所的3566KV 雙母線或分段單母線，25需快速而有選擇地切除一段或者一組母線故障， 以保證系統(tǒng)規(guī)定運(yùn)行和可靠供電 時(shí)，應(yīng)當(dāng)裝設(shè)母線保護(hù)。 （3）110KV 母線中，下列情況應(yīng)裝設(shè)母線保護(hù)：110KV 雙母線裝設(shè)專用母線 保護(hù)；110KV 單母線、重要發(fā)電廠或 110KV 以上重要變電所的 110KV 單母線，需 要快切除母線上的故障時(shí)，應(yīng)裝設(shè)母線保護(hù)。 （4）220500KV 母線，對(duì)雙母線接線，應(yīng)裝設(shè)能快速有選擇性切除故障的 母線保護(hù)。 3.2 目前國(guó)內(nèi) 110KV 及其以上母線保護(hù)裝置的原理有以下幾種 （1）完全電流保護(hù)。由母線內(nèi)部或外部故障時(shí)流入母線電流之差或和電流 作為判據(jù)，采用速飽和變流器防止區(qū)外故