1、. . . . I / 71450MW450MW 供熱式火力發電廠電氣設計供熱式火力發電廠電氣設計部分部分TheThe 4 450MWheating50MWheating typetype thermalthermal powerplantelectricitypowerplantelectricity partpart designdesign學 院：電氣工程學院專業班級 ：電氣工程與其自動化 022 班學 號：24學 生 姓 名： 雪 濱. . . . II / 71指 導 教 師：戴 憲 濱2006 年 6 月 14 日中文摘要電力系統專業的畢業設計是一次比較綜合的訓練，它是我們將在校期

2、間所學的專業知識進行理論與實踐的很好結合，運用理論知識和所學到的專業技能進行工程設計和科學研究，提高分析問題和解決問題的能力。在完成此設計過程中，我們可以學習電力工程設計、技術問題研究的程序和方法，獲得搜集資料、查閱文獻、調查研究、方案比較、設計制圖等多方面訓練，并進一步補充新知識和技能。本畢業設計論文是 4*50MW 供熱式火力發電廠電氣部分設計。為了保證供電的可靠性和一次性滿足遠期負荷的要求，按照遠期負荷規劃進行設計建設，從而保證發電廠能夠長期可靠供電。根據畢業設計任務書的要求，綜合所學專業知識與發電廠電氣設計手冊等書籍的有關容，設計過程中完成了主變選擇、電氣主接線的擬定、短路計算、電氣設

3、備選擇、配電裝置的規劃、繼電保護和自動裝置的規劃和防雷保護的規劃等主要工作。在此期間，遇到的種種問題均通過反復比較、驗算，并請教老師得以解決。畢業設計論文由設計說明書、設計計算書、一套圖紙（電氣主接線圖、總平面布置圖、配電裝置斷面圖、防雷保護圖）組成。容較為詳細，對今后擴建有一定的參考價值。近年來，電力在世界各國能源和經濟發展中的作用日益增長，它已成為現代社會實用最廣、需要最快的能源。發電廠的合理設計與建設是一個極其重要的組成部分。本次設計是通過本人的精心設計論證完成的。整個設計過程中，全面細致的考慮工程設計的可靠性、經濟性、靈活性等諸多因素，最終完成本設計方案。通過完成此畢業設計論文，進一步

4、領會我國電力工業建設的政策觀念和經濟觀點，培養對工程技術、經濟進行較全面的綜合分析能力。由于時間緊和能力有限，此論文中難免會出現遺漏和錯誤，希望老師給予指點和更正。 關鍵詞：關鍵詞：火力發電廠 電氣設計 短路計算 設備選擇 配電裝置. . . . III / 71AbstractThe professional graduate in system in electric power design is once more synthesize of training, it is we will during the period of school a profession for lea

5、rning knowledge proceed theories and practice very good combination, make use of the theories knowledge proceeds with a profession for learning technical ability engineering design with science study, increase analyze problem with problem-solving ability.In complete this design process, we can study

6、 the electric power engineering the design, investigative procedure in problem in technique with method, be collected information, checked the cultural heritage, investigate the research, project comparison and design the various training in etc. in graphics, combine further complement the new infor

7、mation knows with technical ability.This graduate design thesis is a 4*5MW heating type thermal power plant electricity part design.For the sake of dependable that guarantee the power supply with a request that contented long-term burthen, carries according to the forward the programming proceeding

8、design developments, from but guarantee to change to give or get an electric shock can long-term dependable power supply.Design the request of the mission book according to the graduate, synthesize a programming for learning profession knowledge and Thermal power plant electricity design handbook de

9、signed waiting dogs- ear relevantly contents, designing in the process completing lord changing choice, electricity lord connecting linear draw- up, short circuit computing, electricity equipments choosing, going together with electricity equiping, after give or get an electric shock the protection

10、with the programming of the automatic device with defend protective programming in thunder etc. main work.Here period, all kinds problems that meet all passes to compare, check to calculate . . . . IV / 71again and again, and ask the can solution in teacher.Graduate to design the thesis from design

11、the manual, design calculation book, a set of diagrams paper( the electricity lord connects the line diagram, total flat surface arranges the diagram and go together with electricity equip cross section diagram, defend thunder protection diagram) constitute.The contents is more detailed, to from now

12、 on extend to consults certainly value.For this year, electric power is in international community energy with economy develop of the function increases increasingly, it have become modern the society is practical the most widely and need the quickest energy.Change the reasonable design that give or

13、 get an electric shock are a with developments very constituting the part importantly.This design is at guiding teacher descend, passing oneself of design what argument complete with meticulous care.Whole design process inside, completely dependable, economic, vivid.etc. many factors that meticulous

14、 consideration engineering design, end complete this design project.Pass to complete this graduate design the thesis, further appreciating the our country the policy idea of electric power industry developments with the economic standpoint, educates to proceed to the engineering technique, economy m

15、ore completely to synthesize the analytical skill.Because time strain with ability limited, this thesis inside difficult do not need to will appear the lapse with mistake, hope the teacher give to point out with make correction.Key word: Thermal power plant Electricity design short circuit calculati

16、on The equipments choice electricity equips. . . . V / 71目 錄中文摘要 IIIIABSTRACT.III目錄 V V引言 1 1第一部分說明書 2 2第一章發電廠原始資料分析 2 2第二章主變壓器的選擇 2 22.1 發電廠主變壓器的容量和臺數的確定：22.1.1 有發電機電壓母線接線的主變壓器 22.1.2、單元接線的主變壓器 32.2 主變壓器形式的選擇 32.2.1 數的選擇 32.2.2 繞組數量和方式的選擇 32.3 本廠主變壓器的選擇 3第三章第三章發電廠電氣主接線選擇 5 53.1 概述 53.2 主接線的設計原則 53.

17、2.1 主接線的設計依據 53.2.2 主接線設計的基本要求 63.3 本廠電氣主接線的選擇 73.3.1 主接線方案的預定 7第四章短路電流的計算 9 94.1 計算短路電流的目的：94.2 電力系統短路電流計算 94.2.1 基本假定 94.2.2 一般規定 104.2.3 限流措施 104.3 短路計算點的選擇 10. . . . VI / 714.4 短路計算方法 114.5 網絡變換 114.6 計算步驟 124.6.1 計算步驟：12第五章電氣設備的選擇與校驗第五章電氣設備的選擇與校驗 12125.1 設計原則 125.1.1 一般原則 125.1.2 技術條件 135.2 母線的

18、選擇 145.2.1 母導體的選擇 145.3 高壓斷路器的選擇 175.3.1 參數的選擇 175.3.2 型式的選擇 175.3.3 對斷路器具體的選擇和校驗 185.4 隔離開關的選擇 195.4.1 選擇和校驗的項目 195.4.2 造型說明 195.5 電流互感器選擇 215.5.1 參數和型式的選擇 215.5.2 按一次額定電壓和額定電流選擇 215.5.3 按準確度級與原副邊選擇 215.5.4 動穩定和熱穩定校驗 225.6 電壓互感器選擇 235.6.1 電壓互感器參數與型式的選擇 235.6.2 按一次回路電壓選擇 235.6.3 按二次回路電壓選擇 24第六章高壓配電裝

19、置的規劃設計第六章高壓配電裝置的規劃設計 24246.1 設計原則與要求 246.1.1 總的原則 24第七章繼電保護和自動裝置的規劃設計 26267.1 設計原則與要求 267.1.1 總的原則 297.2 一般規定 277.3 發電機保護 277.3.1 配電原則 277.3.2 保護的確定 287.4 變壓器保護 287.4.1 配置原則 287.4.2 保護的確定 287.4.3 變壓器一般裝設下列繼電保護裝置 297.5 發電機變壓器組保護 297.6 母線保護 30. . . . VII / 717.6.1 專業保護應具有母線的重要程度滿足下列要求 307.6.2 保護的確定 30

20、7.6.3 10KV 發電機機壓母線的保護 307.6.4 220KV 母線保護 307.7、線路保護 317.7.1 配置原則 317.7.2 60KV 線路保護 317.8 自動裝置的設計 317.8.1 自動裝置的作用 317.8.2 自動裝置應附和，可靠性、選擇性、靈活性、速斷性 327.8.3 本廠所配置的自動裝置 327.8.4 50MW 以下發電機應裝設下列故障與異常運行保護裝置 327.8.5 上述各項保護，根據故障和異常運行的性質，動作于以下出口方式 327.9、安全自動裝置 337.9.1 一般規定 337.9.2 自動重合閘裝置：337.9.3 自動投入裝置：337.9.

21、4 自動低頻減載裝置，系統安全自動控制：337.9.5 自動準同步裝置。347.9.6 自動調節勵磁裝置：347.9.7 自動滅磁裝置：34第八章防雷保護的規劃設計第八章防雷保護的規劃設計 34348.1 避雷針保護 348.1.1 避雷針與其保護圍 348.2 避雷線的保護圍 368.2.1 避雷線的保護圍計算方法與公式 368.2.2 避雷線保護基本要求如下：368.3 避雷器保護與配置 368.3.1 避雷器的參數與配置 36第二部分計算書 3939第一章變壓器的選擇 39391.1 主變壓器的計算和選擇 391.11 主變壓器的計算 391.12 廠用變與高備變的選擇 39第二章短路電

22、流計算 41412.1 短路計算 412.2 參數計算 412.2.1 短路點 d1的計算 422.2.2 短路點的計算：442d2.2.3 短路點的計算 463d. . . . VIII / 71第三章電氣設備的選擇和計算 48483.1 斷路器的選擇 483.1.1 60KV 側電流互感器的選擇 483.1.2 10KV 側斷路器的選擇 493.2 隔離開關的選擇 503.2.1 60KV 側隔離開關的選擇 503.2.2 主變壓器低壓側 10KV 母線隔離開關的選擇 513.3 流互感器的選擇和計算 523.3.1 60KV 電流互感器的選擇 533.3.2 10KV 側電流互感器的選擇

23、 533.4 壓互感器的選擇和計算 543.4.1 60KV 電壓互感器的選擇 543.4.2 10KV 側電壓互感器的選擇 543.5 導體的選擇和計算 543.5.1 60KV 側母線的選擇 543.5.2 10KV 側母線的選擇 553.6 電抗器的選擇 56第四章防雷保護計算 58584.1 避雷針的選擇和計算 584.2 避雷器的選擇表 594.2.1 60KV 側避雷器的選擇 594.2.2 10KV 側避雷器的選擇 59總結 6060文獻參考 6161致 6262附錄 6363. . . . 1 / 71引言據有關資料表明，在能源利用方面，美國的能源利用率為 51%，日本約為 6

24、0%，我國僅為 28%30%；而每萬美元產值消耗的燃料（標準煤）美國為 7.3t，法國為 6.9t，日本為 3.6t，我國則達到 15t。為什么國外能源利用率這樣高呢？這是由于發達國家非常重視發展熱電聯產和熱電聯產聯片供熱的方式，廣泛建立了熱電廠來提高能源的利用率。而目前我國許多地區建立的熱電廠因為管理和運行不善等原因，使能源沒有得到充分利用，熱電廠的經濟性低，從而影響了熱電廠的發展。所以我國一些汽輪機廠也在不斷改進產品性能和生產適應我國國情的新產品，并預計在 2000 年生產熱電機組 3000040000MW，這些熱電廠建成之后，將給我國帶來顯著的經濟效益，和優越的節能效果。可見我國的這個發

25、展計劃，是符合當前世界節能潮流發展方向的。本次設計是根據“電力系統與自動化專業”畢業任務書的要求，綜合大學四年所學的專業知識與電力工程電氣設計手冊 、 電力工程電氣設備手冊等書籍的有關容，在指導教師的幫助下，通過本人的精心設計論證完成的。整個設計過程中，包括電氣主接線的選擇、變壓器的選擇、短路電流的計算、各種設備的選擇與校驗、高壓配電裝置的規劃設計、防雷保護的規劃設計、發電廠繼電保護和自動裝置的規劃設計等。全面細致的考慮工程設計的經濟性、系統運行的可靠性、靈活性等諸多因素，最終完成本設計方案。. . . . 2 / 71第一部分 說明書第一章 發電廠原始資料分析待設計發電廠是建于某城市中心，以

26、煤為主，水量充足，最高溫度+40，oC最低溫度-35，年平均+5。本廠電壓等級為 60/10，60KV 側兩回出線，10KVoCoC側 13 回出線，以 4 臺 50MW 發電機供電 。第二章 主變壓器的選擇2.1 發電廠主變壓器的容量和臺數的確定：2.1.1 有發電機電壓母線接線的主變壓器連接在發電機電壓母線與系統之間的主變壓器容量，應該按下列條件計算：1、當發電機電壓母線上負荷最小時，能將發電機電壓母線的剩余有功和無功容量送入系統，但不考慮稀有的最小符合情況。2、當發電機電壓母線上最大一臺發電機組停用時，能由系統供給發電機電壓的最大負荷。在電廠分期建設過程中，在事故斷開最大一臺發電機組的情

27、況下，通過變壓器向系統取得電能時，可以考慮變壓器的允許過負荷和限制非重要負荷。3、根據系統經濟運行的要求，而限制本廠輸出功率時，能供給發電機電壓的最大負荷。4、按上述條件計算時，應考慮負荷曲線的變化和逐年負荷的發展。特別應注意發電廠初期運行，當發電機電壓母線負荷不大時，能將發電機電壓母線上的剩余容量送入系統。5、發電機電壓母線與系統連接的變壓器一般為兩臺。對主要向發電機電壓供電的地方電廠，而系統電源僅作為備用，則允許只裝設一臺主變壓器作為發電廠與系統之間的聯絡。對小型發電廠，接在發電機電壓母線上的主變壓器宜設置一臺。對裝設兩臺變壓器的發電廠，當其中一臺主變壓器退出運行時，另一臺變壓器應能承擔

28、70%的容量。. . . . 3 / 712.1.2、單元接線的主變壓器發電機與主變壓器為單元連接時，主變壓器的容量可按下列條件中較大的者選擇1、按發電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有 10%的裕度。2、按發電機的最續輸出容量扣除本機組的廠用負荷。2.2 主變壓器形式的選擇2.2.1 數的選擇1、發電廠變壓器相數的選擇主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器制造條件、可靠性要求與運輸條件等因素。選擇主變壓器的相數，當不受運輸條件限制時，在 330KV 以下發電廠，應選用三相變壓器。2.2.2 繞組數量和方式的選擇1、發電廠主變壓器繞組的數量因為三繞組變壓器比同容量雙繞組變壓器價格高 4

29、0%50%，運行檢修比較困難，臺數過多時會造成中壓側短路容量過大，且屋外配電裝置布置復雜，故其使用要給予限制。即本廠選擇雙繞組變壓器。2、繞組連接方式變壓器繞組的連接方式必須和系統電壓相位一致，否則不能并行運行。電力系統采用的繞組連接方式只有 Y 和，高、中、低三側繞組如何組合要根據具體工程來確定。35KV 以下電壓，變壓器繞組都采用連接。2.32.3 本廠主變壓器的選擇本廠主變壓器的選擇1、主變壓器 1#、2#容量計算：MWSN5 .5928 . 065. 03 . 5%)101 (1001 . 1根據其變比 63/10.5 選出變壓器為：. . . . 4 / 71表 2-1 所選主變壓器

30、的主要參數型號額定容量（KVA）額 定電 壓(KV)連接組標號空 載損 耗(KW)空 載電 流(%)阻 抗 電 壓 ( % )SFP7-63000/636300063/10.5YN,D11650.792、單元接線的主變壓器容量的計算MW89.618 . 01 . 1%)101 (50NS根據其變比 63/10.5 選出變壓器為：表 2-2 所選單元接線變壓器的主要參數型號額定容量（KVA）額 定電 壓(KV)連接組標號空 載損 耗(KW)空 載電 流(%)阻 抗 電 壓 ( % )SFP7-90000/639000063/10.5YN,D11681.09注：SFE7 三相油浸風冷銅線雙繞組3.

31、廠用變與高備變的選擇根據下式計算出廠用變容量：MWSC88. 68 . 0%10501 . 1表 13 根據其變比 10.5/3.15 選出廠用變壓器為：型號額定容量（KVA）額 定電 壓(KV)連接組標號空 載損 耗(KW)空 載電 流(%)阻 抗 電 壓 ( % )SC-8000/10800010.5/3.15Dy,n1110.10.68高備變的選取同廠用變容量一致. . . . 5 / 71表 14 本廠四臺發電機的型號與參數：型號額定容量（MW）額 定電 壓(KV)COS電 抗()X d0Td（秒）轉換慣量2()TMQFQ-50-25010.50.80.12411.229.3第三章第三

32、章發電廠電氣主接線選擇3.1 概 述電氣主接線是多種主要電氣設備（如發電機、變壓器、開關、互感器、線路、電容器、電抗器、母線、避雷器等）按一定順序要求連接而成的，是分配和傳送電能的總電路。將電路中各種電氣設備統一規定的圖形符號和文字符號繪制成的電氣連結圖，稱為電氣主接線圖。電氣主接線是發電廠電氣設計的首要部分，也是構成電力系統的重要環節。主接線的確定對電力系統整體與發電廠本身運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關，并且對電氣設備的選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬訂有較大影響。因此，必須正確的處理好各方面的關系，全面分析有關影響因素，通過技術經濟比較，合理確定主接線方案。3.23.2 主

33、接線的設計原則主接線的設計原則3.2.1 主接線的設計依據1、發電廠在電力系統中的地位和作用2、發電廠的最終建設規模3、負荷的大小和重要性4、系統備用容量的大小5、系統專業對電氣主接線提供的具體資料. . . . 6 / 713.2.2 主接線設計的基本要求主接線應滿足可靠性、靈活性、經濟性三項基本要求。3.2.2. 1 可靠性供電可靠性是電力生產和分配的首要要求，主接線應滿足這個要求。1、研究主接線可靠性應注意的問題（1）應重視國外長期運行的實踐經驗與其可靠性的定性分析。主接線可靠性的衡量標準是運行實踐，至于可靠性的定量分析由于基礎數據與計算方法尚不完善，計算結果不夠準確，因而目前只作為參考

34、。（2）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。（3）主接線的可靠性在很大程度上取決于設備的可靠程度，采用可靠性高的電氣設備可以簡化接線。（4）要考慮所設計發電廠在電力系統中的地位和作用。2、可靠性的具體要求：（1）斷路器檢修時，不影響對系統的供電；（2）斷路器或母線故障與母線檢修時，盡量減少可停運回路數和停用時間，并且保證一級負荷與全部或大部分二級負荷供電；（3）盡量避免全部停運的可能性。3.2.2. 2 靈活性 主接線應滿足在調度、檢修與擴建時的靈活性（1）度時，應可以靈活地投入和切除發電機、變壓器和線路，調配電源和負荷，滿足系統在事故運行方式、檢修運行方式以

35、與特殊運行方式下的系統調度。（2）檢修時，可以方便地停運斷路器、母線與其繼電保護設備，進行安全檢修而不致影響電力網的運行和對用戶的供電。（3）擴建時，可以容易地從初期接線過度到最終接線。在不影響連續供電或停電時間最短的情況下，投入新裝機組、變壓器或線路而不互相干擾，并且對一次和兩次部分的改建工作量最少。3.2.2. 3 經濟性主要是指投資省，占地面積小，能量損失小。. . . . 7 / 713.33.3 本廠電氣主接線的選擇本廠電氣主接線的選擇3.3.1 主接線方案的預定1、本發電廠 4*50MW，電壓等級為 60KV/10.5KV，60KV 側出線為 2 回；10KV側負荷側線路為 13

36、回。根據電力工程電氣設計手冊 、原始資料的分析。根據主接線設計必須滿足供電可靠性、保證電能質量、滿足靈活性和方便性、保證經濟性的原則，本發電廠初步擬定兩種主接線方案分別為：方案 1： 10KV 側采用雙母線接線方案，60KV 側采用單母分段接線。方案 2、10KV 側采用雙母線接線旁路，60KV 側采用雙母線帶旁路。如圖所示：方案一、 圖 3-1方案二、 圖 3-2 . . . . 8 / 71表 3-1 兩種方案的比較方案項目 方案一 方案二可靠性1、通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電終斷。2、一組母線故障后，能迅速恢復供電。3、檢修任一回路的母線隔離開關，只停

37、該回路。1、簡單清晰，設備少，設備本身故障小。2、用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。3、當一段母線發生故障，分段短路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。靈活性1、各個電源和各回路負荷可任意分配到某一組母線上，能靈活的適應于系統各種運行方式調度和潮流變化的需要。2、接線較復雜，不容易檢修3、擴建方便4、連接不同的母線段時，易導致出現交叉跨越。1、不易擴建。2、連接不同母線段時，可以避免出現交叉跨越。3、運行相對簡單調度靈活性差。4、避免產生環流。經濟性1、投資高，設備數量多，年費用大。2、提高了供電可靠性，增大了占地面積。1、設

38、備相對少、投資小，年費用小。2、占地面積相對小3、采用單元接線，從而避免了選擇大容量出口斷路器，節省了投資。通過定性分析和可靠性與經濟計算，在可靠性、經濟性上方案一暫有明顯的優勢。方案一不但可以節省開資，又可避免環流，有很高的可靠性。鑒于小型發電廠以經濟性為主，所以，經綜合分析，決定選第一方案為設計最終方案。. . . . 9 / 71第四章 短路電流的計算4.14.1 計算短路電流的目的：計算短路電流的目的：（1）電氣主接線比較；（2）計算軟導線的短路搖擺；（3）確定中性點接地方式；（4）選擇導線和電器；（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

39、護裝置和進行整定計算。本設計中計算短路電流的目的主要是載硫導體和電器的選擇和校驗。4.24.2 電力系統短路電流計算電力系統短路電流計算4.2.14.2.1 基本假定基本假定短路電流實用計算中，采用的假設條件和原則為：（1）正常工作時，三相系統對稱運行。（2）所有電源的電動勢相位角一樣。（3）系統中的電機均為理想電機，轉子結構完全對稱；定子三相繞組空間位置相差 1200電氣角度。（4）電力系統中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發生變化。（5）電力系統中所有電源都在額定負荷下運行，其中 50%負荷接在高壓母線上，50%負荷接在系統側。（6）同步電機都具有自動調勵裝置（包括

40、強行勵磁） 。（7）短路發生在短路電流為最大值的瞬間。（8）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。（9）除計算短路電流的衰減時間常數和低壓網絡的短路電流外，元件的電阻忽略不計。（10）元件的計算參數均取其額定值，不考慮參數的誤差和調整圍。（11）輸電線路的電容忽略不計。. . . . 10 / 714.2.24.2.2 一般規定一般規定（1）驗算導體和電器的動穩定、熱穩定以與電器的開斷電流時，所有的短路電流，應按本工程的設計規劃容量計算，并考慮電力系統遠景規劃。確定短路電流時，應按可能發生最大短路電流的接線方式選擇，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。（2）選擇導體和電器用的短路

41、電流，在電氣連接的網絡中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。（3）選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。對帶電抗器的 610KV 出線與廠用分支線回路，除其母線與母線隔離開關之間隔板前的引線和套管的計算短路點應選擇在電抗器前外，其余導體和電器的計算短路點一般選擇在電抗器后。（4）導體和電器的動穩定、熱穩定以與電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。若發電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統與自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴重時，則應按嚴重情況計算。4.2.34.2.3 限流措施限流措施發電廠可

42、以采取的限流措施：（1） 發電廠，在發電機電壓母線分段回路中安裝電抗器。（2） 變壓器分裂運行。（3） 采用低壓側為分裂繞組的變壓器。（4）出線上裝設電抗器。4.34.3 短路計算點的選擇短路計算點的選擇在正常接線方式時，通過電氣設備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。本設計選擇三個短路計算點，分別在 60KV 母線上、10KV 母線上和電抗器出口處。. . . . 11 / 71系統短路計算電路圖如圖 4-1 所示。圖 4-1 等值電路圖 4.44.4 短路計算方法短路計算方法本設計利用分布系數法進行網絡化簡，分布系數法，求出轉移電抗，計算電抗。應用導體和電器選擇設計技術規定所提供的運算

43、曲線求取短路電流。計算時取 SB=100MVA 基準電壓 UB=UAV4.5 網絡變換如下圖 4-2 所示 圖 4-21/Y 變換. . . . 12 / 71X1=X13X12/（X13+X12+X23）X2=X12X23/（X12+X13+X23）X3=X13X23/（X13+X12+X23）2Y/ 變換X12=X1+X2+X1X2/X3X13=X1+X3+X1X3/X2X23=X2+X3+X2X3/X14.6 計算步驟4.6.1 計算步驟：（1）選擇計算短路點。（2）繪出等值網絡（次暫態網絡圖） ，并將各元件電抗統一編號。（3）化簡等值網絡：將等值網絡化簡為以短路點為中心的輻射等值網絡，

44、并求出各電源與短路點之間的電抗。x（4）求出計算電抗。xjs（5）由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量的標幺值。（6）計算無限大容量電源供給的短路電流周期分量的標幺值。（7）計算短路電流周期分量有名值和短路容量。（8）計算短路電流沖擊值。（9）計算異步電機供給的短路電流。（10）繪制短路電流計算結果表。第五章第五章 電氣設備的選擇與校驗電氣設備的選擇與校驗5.15.1 設計原則設計原則總的原則：按照正常工作條件進行選擇，按照短路條件進行校驗。5.1.1 一般原則 1、應滿足正常工作條件下的電壓和電流的要求；2、應滿足在短路條件下的熱穩定和動穩定要求；3、應滿足安裝地點和使用環境條件要求；

45、. . . . 13 / 714、應考慮操作的頻繁程度和開斷負荷的性質；5、對電流互感器的選擇應計與其負載和準確度級別；6、選用的新產品應具有可靠的試驗數據，并經正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經鑒定的新產品時，應經上級批準。5.1.2 技術條件選擇的高壓電氣設備，應能在長期工作的條件下和發生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。5.1.2.1 工作條件1、電壓選用的電氣設備允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運行電壓，即 gUmaxgUU2、電流選用的電氣設備額定電流不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續工作電流，即gIegII由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化也較大，

46、故其計算工作電流應根據實際需要確定。高壓電氣設備沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應滿足各種可能運行方式下回路持續電流的要求。5.1.2.2 動穩定條件1、校驗的一般原則：（1）電壓在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩定校驗；（2）用熔斷器保護的電氣設備可不驗算熱穩定；（3）在工作電壓和過電壓的作用下，電氣設備、外絕緣應保證必要的可靠性。2、短路的熱穩定條件2tIdQ3、短路的動穩定條件chdfii5.1.2.3 環境條件1、溫度：最高溫度+40，年平均溫度+52、光照：無特殊要求. . . . 14 / 713、風速：25m/s4、冰雪：覆冰厚度 10mm5、濕度：無特殊

47、要求6、污穢：無特殊要求7、海拔：無特殊要求8、地震：五級地震區5.25.2 母線的選擇母線的選擇母導體的選擇裸導體一般按下列各項選擇和校驗：導體材料、類型和敷設方式；導體截面；電暈；熱穩定；動穩定；共振頻率1、導體材料、類型和敷設方式：常用導體材料有銅、鋁和鋁合金。因為銅價格高，因此只用在持續工作電流大且出線位置特別狹窄或污穢對鋁有嚴重腐蝕而對銅腐蝕較輕的場所。因為鋁價廉，一般采用或鋁合金材料作為導體材料。常用的硬導體截面有矩形、槽形和管形。矩形導體散熱條件較好，便于固定和連接，但集膚效應較大。為避免集膚效應系數過大，單條矩形截面最大不超過1250。當工作電流超過最大截面單條導體允許截流量時

48、，可將 24 條矩形2mm體并列使用，4 條并列一般避免。矩形導體一般只用于 35KV 與以下，電流在4000A 與以下的配電裝置中。槽形導體機械強度好，載流量大，集膚效應系數小，用于 40008000A 的配電裝置中。管形導體集膚效應系數小、機械強度高、管可以通水或通風，因此，可用于 8000A 以上的大電流母線。此外，圓管表面光滑，電暈放電電壓高，可用在 110KV 與以上的配電裝置中。矩形導體三相水平布置，導體豎放散熱好，載流量大，機械強度差，導體平放與之相反。配電裝置多采用三相垂直布置，導體豎放，綜合二者優點。常用軟導線有鋼芯鋁絞線。組合導線、分裂導線和擴徑導線，后者多用于 330KV

49、 與以上配電裝置。2、導體截面選擇：導體截面可按長期發熱允許電流或經濟電流密度選擇。（1）按導體長期發熱允許電流選擇：ImaxKIa1式中導體所在回路中最大持續工作電流。Imax在額定環境溫度25時導體允許電流。Ia10Co. . . . 15 / 71與實際環境溫度和海拔有關的綜合修正系數。當導體允許最高溫度K為70和不計日照時，K 值可用下式計算：Koaa11其中導體長期發熱允許最高溫度。1a導體額定環境溫度和安裝地點實際環境溫度。o（2）當年負荷利用小時數大，傳輸容量大，長度在 20m 以上的導體，按經濟電流密度選擇。S=JImas式中正常工作時的最大持續工作電流。Imas J最大利用小

50、時數，對應的經濟電流密度。Tmax3、電暈電壓校驗裸導體的臨界電壓應大于最高工作電壓，即。UcrUmaxUcrUmax4、熱穩定校驗計與集膚效應系數的影響，得由熱穩定決定的導體最小截面為：Ks5、硬導體的動穩定校驗矩形導體應力計算包括單條矩形和多條矩形兩種（1）單條矩形導體所受的最大彎矩 M 為M= （Nm）10/2lfph式中單位長度導體上所受相間電動力 （Nm）1.73x107fphfpha1ish2導體支柱絕緣子間的跨距（m） l當跨距數為 2 時, 導體所受最大彎距為：M=8（Nm）fphl2導體最大相間計算應力=()phWMWlfph10/2paW導體對垂直于作用力方向軸的截面系數。

51、 ()導體材料允許應力ph1apa1a設計中常根據材料最大允許應力來確定絕緣子間最大允許跨距lmax. . . . 16 / 71（m）fphaW110（2）多條矩形母線中最大機械應力由相間應力和同相條間應力疊加而成。phbmaxphb由于同相條間距離很近，條間作用力大，為了減少，條間通常設有襯墊，b襯墊間允許的最大跨距臨界跨距Icrb4Icrfbh式中 b、h矩形導體的寬和高（m）系數，銅：雙條為 1774，三條為 1355；鋁：雙條為 1003，三條為1197。所選襯墊跨距應滿足IbIcr邊條導體所受彎矩 (Nm)12/2bbblfM條間作用應力 ()或（）bWlfWMbbb12/2pab

52、Wlfbb12/2pa若多條組成母線的最大應力母線滿足動穩定要maxphb1a求。 簡化計算：lbmaxfbbaW121若所取的,則導體滿足動穩定要求。lblbmax6、導體共振校驗對于重要回路（如發電機、變壓器與匯流母線等）的導體應進行共振校驗。 （m）mEIfNIf1max當已知導體材料、形狀、布置方式和應避開自振頻率（一般可取）HZf1601時，可由上式計算導體不發生共振的最大絕緣子跨距，當所取絕緣子跨距maxl，即滿足不共振的要求。maxll 行共振校驗。. . . . 17 / 715.3 高壓斷路器的選擇5.3.1 參數的選擇1、的要求主要針對進出口產品。2、器額定關合電流，不小于

53、短路沖擊電流值。3、分合閘時間，對于 110KV 以上的電網，當電力系統穩定要求快速切除故障時，分閘時間不宜大雨 0.04S。用于電氣制動回路其合閘時間不宜大于 0.04S0.06S。4、器中性點絕緣等級低于相電壓的系統中，短路器的分閘操作不同期時時間宜小于 10ms。5.3.2 型式的選擇短路器的型式的選擇，除滿足各項技術條件和環境條件外，還應考慮便于工調試和運行維護，并經技術比較后確定。表 5-1 短路器的選擇安裝使用場所可選擇的主要型式需注意的技術特點中小型機組少油短路器額定電流、短路電流和非周期分量均較大，無重合閘要求，注意國產少油短路器達到的實際標準發電機回路大型機組專用短路器額定電

54、流大，短路電流大，非周期分量可能超過周期分量，要求開斷電流大，熱穩定、動穩定要求高35KV 與以下少油短路器真空短路器多油短路器用量大，注意經濟實用性，多用于屋或成套高壓開關柜，多采用少油或老型號少油短路器需注意產品質量和重合閘影響，電纜線路開斷應無重燃配 電裝 置35KV220KV少油短路器六氟化硫短路器空氣短路器開斷 220KV 空載長線時，過電壓水平不應超過允許值，開斷無重燃，有時短路器的兩側為互不聯系的電源. . . . 18 / 715.3.3 對斷路器具體的選擇和校驗1、按額定電壓選擇高壓斷路器的額定電壓 Ue應大于或等于所在電網的額定電壓 Uew，即UeUew。2、按額定電流選擇

55、高壓斷路器的額定電流 Ie應大于或等于它的最大持續工作電流 Igmax，即IeIgmax。當斷路器使用環境溫度不等于設備基準環境溫度時，應對斷路器的額定電流進行修正。3、按開斷電流選擇在給定的電網電壓下，高壓斷路器的額定開斷電流 Iekd應滿足 IekdIt。式中 It斷路器實際開斷時間 tk秒的短路電流全電流有效值。4、按額定關合電流選擇要求斷路器的額定開合電流 ieg應不小于最大短路電流沖擊值，即ieg ic。.5、動穩定校驗高壓斷路器的極限通過電流峰值 idw應不小于三相短路時通過斷路器的沖擊電流 icj，即 idwicj6、熱穩定校驗高壓斷路器的短時允許發熱量 Ir2tr應不小于三相短

56、路電流發出的熱量Qk=(I”2+10I2tk/2+I2tk)/12 即 I2rtr(I”2+10I2tk/2+I2tk)/12根據以上原則，本設計選用斷路器結果見表 52 各電壓級斷路器各項技術數據與各項計算數據比較表見表 53，5-4表 52 斷路器選用結果表安裝地點型 號額定電壓(KV)額定電流(A)額定開斷電流(KA)額定關合電流（KA）動穩定電流 (kA)60KV 側LW-6363125031.5808010KV 側SN4-10G/5000105000105300300. . . . 19 / 71表 53 所選 60KV 斷路器主要參數的比較計算數據LW-6363()NSUKV63N

57、UKV （）max606.24( )gIA1250( )NIA I“=14.492（KA）31.5()NbrIKA ISH = 36.89（KA）80()NclIKA QK=QP=182.17（KA）2.S223969() tI tKAS ISH = 36.89（KA）80()esiKA表 54 所選 10KV 斷路器主要參數的比較計算數據410/5000SNG10()NSUKV10()NUKVmax3637.41( )IA5000( )NIA QK=QP=4342.96（KA）2.S223969()tI tKAS: ISH= 172.39（KA）Ies=Incl=300(KA) I“=67.

58、732（KA） Inbr = 105（KA）5.45.4 隔離開關的選擇隔離開關的選擇5.4.1 選擇和校驗的項目隔離開關應根據下列條件選擇：（1）型式和種類；（2）額定電壓；（3）額定電流；（4）動穩定校驗；（5）熱穩定校驗。5.4.2 造型說明隔離開關的型式和種類的應根據配電裝置的布置特點和使用條件等因素，進行綜合技術經濟比較后確定。其它四項技術條件要求與高壓斷路器一樣。本設計 10KV 側采用 GN10-20/500 戶式隔離開關。該產品為偏折式結構，分閘后形成垂直方向的絕緣斷口，具有斷口清晰可見，便于監視與有效地減少變電所的占地面積等優點。 60KV 配電裝置擬采用戶外普通中型布置,故

59、 60KV 側母線隔離開關選用 GW563 雙柱式。該產品為雙柱水平開啟式結構。 側配電裝置擬采用戶手車式高壓開關柜。 . . . . 20 / 71根據以上原則，本設計選用隔離開關結果見表 56。 各電壓級隔離開關的各項技術數據與各項計算數據比較見表 57，58.表 55 所選 60KV 側隔離開關的主要參數安裝地點型 號額定電壓(KV)最高工作電壓(KV)額定電流(A)熱穩定電流(kA)動穩定電流(kA)60KV 側進線GW5636372.5125031.580表 56 所選 60KV 隔離開關主要參數的比較計算數據463GW 63()NSUKV63()NUKVmax606.24( )IA

60、1250( )NIA QK=QP=182.17（KA）2.S223969() tI tKASIsh=36.89(KA)Ies=Incl=80(KA)I“=14.492（KA） Inbr =31.5（KA）表 5-7 所選 10KV 側隔離開關的主要參數安裝地點型 號額定電壓(KV)最高工作電壓(KV)額定電流(A)熱穩定電流(kA)動穩定電流(kA)10KV 側進線GN10-20/5002022.5500074224表 58 選 10KV 隔離開關主要參數的比較計算數據GN10-20/50010()NSUKV10()NUKVmax3637.41( )IA5000( )NIA QK=QP=434