1、.電氣主接線設計1.1對原始資料的分析設計電廠為中型凝汽式電廠，其容量為2×100+2×300=800MW,占電力系統總容量800/（3500+800）×100%=18.6%，超過了電力系統的檢修備用8%15%和事故備用容量10%的限額，說明該廠在未來電力系統中的作用和地位至關重要，但是其年利用小時數為5000h，小于電力系統電機組的平均最大負荷利用小時數（2006年我國電力系統發電機組年最大負荷利用小時數為5221h）。該廠為凝汽式電廠，在電力系統中將主要承擔腰荷，從而不必著重考慮其可靠性。 從負荷特點及電壓等級可知，10.5kV電壓上的地方負荷容量不大，共有6

2、回電纜饋線，與100MW發電機的機端電壓相等，采用直饋線為宜。300MW發電機的機端電壓為20kV，擬采用單元接線形式，不設發電機出口斷路器，有利于節省投資及簡化配電裝置布置；110kV電壓級出線回路數為5回，為保證檢修出線斷路器不致對該回路停電，擬采取雙母線帶旁路母線接線形式為宜；220kV與系統有4回路線，送出本廠最大可能的電力為800-200-25-800×8%=511MW，擬采用雙母線分段接線形式。1.2主接線方案的擬定 在對原始資料分析的基礎上，結合對電氣接線的可靠性、靈活性及經濟性等基本要求，綜合考慮。在滿足技術，積極政策的前提下，力爭使其技術先進，供電安全可靠、經濟合理

3、的主接線方案。發電、供電可靠性是發電廠生產的首要問題，主接線的設計，首先應保證其滿發，滿供，不積壓發電能力。同時盡可能減少傳輸能量過程中的損失，以保證供電的連續性，因而根據對原始資料的分析，現將主接線方案擬訂如下：（1）10.5kV電壓級：鑒于出線回路多，且發電機單機容量為100MW，遠大于有關設計規程對選用單母線分段接線每段上不宜超過12MW的規定，應確定為雙母線接線形式，2臺100MW機組分別接在母線上，剩余功率通過主變壓器送往高一級電壓110kV。由于兩臺100MW機組均接于10.5kV母線上，有較大短路電流，為選擇輕型電器，應在各條電纜饋線上裝設出線電抗器。（2）110kV電壓級：出線

4、回數大于4回，為保證檢修出線斷路器不致對該回路停電，采取雙母線帶旁路母線接線形式，以保證其供電的可靠性和靈活性。（3）220kV電壓級：出線4回，考慮現在斷路器免維護減小投資，采用雙母線分段接線。通過兩臺三繞組變壓器聯系10.5kV及110kV電壓，以提高可靠性。2臺300MW機組與變壓器組成單元接線，直接將功率送往220kV電力系統。1.3發電機及變壓器選擇（1）發電機的選擇：通過查著資料，兩臺100MW發電機選用QFQ-100-2型，兩臺300MW發電機選用QFSN-300-2型。具體參數如下表：表1-1發電機參數型號額定功率/MW額定電壓/kV功率因數電抗（標幺值）Xd”發電機G1,G2

5、QFQ-100-210010.50.850.124發電機G3，G4，QFSN-300-2300200.850.143（2）變壓器選擇：220kV雙繞組變壓器選擇SFP7-360000/220，三繞組變壓器選擇SFPS7-180000/220/110/10。具體參數如下表：表1-2 變壓器參數型號額定容量連接組損耗空載電流阻抗電壓(%)空載短路雙繞組變壓器SFP7-360000/220360MVAYnd11180KW828KW0.7%13.1三繞組變壓器SFP7-180000/220/110/10180MVAYnynd11178KW650KW0.7%14.023.07.01.4 年運行費用的計算

6、（1）雙繞組變壓器 P0=180KW Q0=2520KvarPK=828KWQK=47160Kvar S=527MVA SN=360MVA max=4500h/a T=5000h/aK=0.02n=2 =0.32元/（kW·h）A1=n（P0+KQ0）T+ max/n(PK+KQK)(S/ SN)²=10844166（kW·h）(2)三繞組變壓器P0=178KW Q0=1260Kvar P1k=650KW P2k=650KW P3k=650KW Q1k=27000KvarQ2k=-1800KvarQ3k=14400Kvar=5000h/a =4500h/a =50

7、00h/a T=5000h/a n=2 K=0.02A2=n（P0+KQ0）T+1/n(P1k+KQ1k)1max+(P2k+KQ2k)2max+(P3k+KQ3k)3max=8733500（kW·h）C=（A1+A2）=626.5萬1.5電氣主接線圖 見附錄一短路電流計算2.1 概述電力系統中，常見的短路故障有三相對稱短路、兩相短路和單相接地短路。其中三相短路電流的計算是為了選擇和校驗QF、QS、母線等電氣設備，兩相短路電流用于整定繼電保護裝置。短路發生后，短路電流的值是變化的，變化的情況決定于系統電源容量的大小、短路點離電源的遠近以及系統內發電機是否帶有電壓自動調整裝置等因素。按

8、短路電流的變化情況，通常把電力系統分為無限容量系統和有限容量系統。無限容量系統短路電流的計算，采用短路回路總阻抗法計算；有限容量系統短路電流的計算采用運算曲線法，這中間要用到網絡的等效變換。本次設計中，短路電流的計算就涉及到這兩個方面的內容。2.2 系統電氣設備電抗標幺值計算系統基準值100MVA，基準電壓= （1）發電機電抗標幺值的計算100MVA發電機電抗標幺值X*G10.124×100×0.85/100=0.105300MVA發電機電抗標幺值X*G20.143×100×0.85/300=0.422（2）變壓器電抗標幺值的計算雙繞組變壓器電抗標幺值X

9、*T10.131×100/3600.036(3)三繞組變壓器電抗標幺值UK1%1/2×UK(1-2)%UK(3-1)%-UK(2-3)%=15UK2%1/2×UK(1-2)% UK(2-3)%-UK(3-1)%=-1.0UK3%1/2×UK(3-1)%UK(2-3)%-UK(1-2)%=8.0X*T2.10.15×100/1800.083X*T2.2(-0.01)×100/180-0.006X*T2.30.08×100/1800.044(4)系統歸算到220kV側的電抗標幺值：2.3短路電流計算2.3.1系統的簡化圖2.3.

10、2 220KV母線短路等值電路圖如下：簡化后：短路電流標幺值：I*11/O.014+1/0.116=80.48短路電流：I1I*1×100/(3×220)=21.1KA短路沖擊電流：Ish11.92I1=56.7KA2.3.3 110KV母線短路等值電路圖如下：簡化后：短路電流標幺值：I*21/0.029=36.2短路電流：I2I*2×100/(3×110)=11.1KA短路沖擊電流：Ish21.92I2=29.8KA2.3.410.5KV母線短路等值電路圖如下：簡化后：短路電流標幺值：I*31/0.053+1/0.077=33.4短路電流：I3I*3&

11、#215;100/(3×10.5)=183.6KA短路沖擊電流：Ish31.92I3=494.1KA第三章 電氣設備的選擇3.1斷路器的選擇斷路器的選擇，除滿足各項技術條件和環境條件外，還應考慮到要便于安裝調試和運行維護，并經技術方面都比較后才能確定。根據目前我國斷路器的生產情況，電壓等級在10kV220kV的電網一般選用少油斷路器，而當少油斷路器不能滿足要求時，可以選用SF6斷路器。斷路器選擇的具體技術條件如下：1）額定電壓校驗： 2）額定電流選擇： 3）開斷電流： （短路電流有效值） 4）動穩定： （短路沖擊電流） 5）熱穩定： 隔離開關的選擇校驗條件與斷路器相同，并可以適當降低

12、要求。3.1.1 220KV側斷路器選擇（1）雙繞組變壓器出口最大電流：I1max1.05×360000/(3×220)=992A(2)三繞組變壓器220KV側最大電流：I2max1.05×180000/(3×220)=496A母線上流過的最大電流=2I1max=1984A短路電流：21.1KA短路沖擊電流：Ish156.7KA為了檢測與校驗方便，可均選擇SFM-220型號的斷路器。表3-1 SFM-220型號斷路器參數表型號額定電壓額定電流額定開斷電流額定閉合電流熱穩定電流3S合閘時間固有分閘時間SFM-220220KV2000A40kA100kA40

13、kA0.10.253.1.2 220kV斷路器校驗額定電壓：UNUNS=220kV 額定電流：IN=2000AImax=1984A額定斷開電流: INbr=40kA=21.1kA額定閉合電流：INcl=100kAIsh1=56.7kA動穩定校驗：Ies=INcl=100kAIsh1=56.7kA熱穩定校驗：It²×t=4800(kA²·S)tk= tpr2+ta+tin=2.35s經查資料得到：Itk=18.4KA ， Itk/2=17.45kA則Qk=(²+10×Itk²+Itk/2²) =749.8(kA

14、78;·S) 因此It²×t> Qk所以所選斷路器的熱穩定滿足需求。此斷路器滿足系統需求。3.1.3 110KV側斷路器選擇（1）母線的最大電流：Imax300000/(0.8×110×3)= 1968 A(2)三繞組變壓器110KV側最大電流：Imax1.05×180000/(3×110)=992A短路電流：I211.1 KA短路沖擊電流：Ish229.8 KA為了檢測與校驗方便，可均選擇LW6-110型號的斷路器。表3-2 LW6-110型號斷路器參數表型號額定電壓額定電流額定開斷電流額定閉合電流熱穩定電流3S合閘

15、時間固有分閘時間LW6-110110KV2000A31.5kA80kA31.5kA0.040.0253.1.4 110kV斷路器校驗額定電壓：UNUMS=110kV 額定電流：IN=2000AImax=1968A額定斷開電流: INbr=31.5kAI2=11.1kA額定閉合電流：INcl=80kAIsh2=29.8kA動穩定校驗：Ies=INcl=80kAIsh2=29.8kA熱穩定校驗：It²×t=2976.8(kA²·S)tk= tpr2+ta+tin=2.065s經查資料得到：Itk=19.28 kA Itk/2=18.0kA則Qk=630.3(

16、kA²·S) 因此，It²×t> Qk所以所選斷路器的熱穩定滿足需求。此斷路器滿足系統需求。3.1.5 10.5KV側斷路器選擇（1）發電機出口側最大電流Imax1.05×100000/(3×10.5×0.85)=6792A（2）負載出線的最大電流：Imax42000/(3×10.5×0.8)=2886A(3三繞組變壓器10.5KV側最大電流：Imax1.05×90000/(3×10.5)=5196A短路電流：I3183.6 KA短路沖擊電流：Ish3494.1 KA為了檢測與校

17、驗方便，可均選擇SN10-10型號的斷路器。表3-3SN10-10型號斷路器參數表型號額定電壓額定電流額定開斷電流額定閉合電流熱穩定電流4S合閘時間固有分閘時間SN10-1010.5KV8000A100kA230kA100kA0.10.153.1.6 10.5kV斷路器校驗額定電壓：UNUNS=10.5kV 額定電流：IN=8000AImax=6792A額定斷開電流: INbr=100kAI3=183.6kA額定閉合電流：INcl=230kAIsh3=494.1kA動穩定校驗：Ies=INcl=230kAIsh3=494.1kA熱穩定校驗：It²×t=40000(kA

18、78;·S)tk= tpr2+ta+tin=2.25s經查資料得到：Itk=192.45kA Itk/2=182.8kA則Qk=69046(kA²·S) 因此，It²×tQk所以所選斷路器不滿足需此斷路器滿足系統需求。因此，應在此處接限流電抗器來限制短路電流3.2電抗器選擇發電機QFQ-100-2的額定電流為6470A，10.5KV出線采取出線電抗器，線路最大工作電流值一般取發電機額定電流的58，照此標準選電抗器XKK-10-600-4型，額定電流600A，10kV，電抗百分比數4，基準：=100MV·A , =10.5KV ,=5.

19、5KA,由此得電抗標么值為：X*L=0.04×=0.349=0.3490.031=0.380=1.05/0.380=2.76=×100/(3×10.5)=15.19 KAIsh3=1.92 =40.9KA電抗器校驗：短路時殘壓為U re%=×100%=74%60%70%額定電壓：UNUNS=10.5kV 額定電流：IN=8000AImax=6792A額定斷開電流: INbr=100kAI3=15.19kA額定閉合電流：INcl=230kAIsh3=40.9kA動穩定校驗：Ies=INcl=230kAIsh3=40.9kA熱穩定校驗：It²

20、15;t=40000(kA²·S)tk= tpr2+ta+tin=2.25s經查資料得到：Itk= 15.19kA Itk/2=15.19 KA則Qk=507.6(kA²·S) 因此，It²×t Qk所以,接上限流電抗器后，所選斷路器滿足需此斷路器滿足系統需求3.3 隔離開關的選擇因隔離開關一般裝在斷路器的兩側，故可根據斷路器的額定電流進選擇。因此隔離開關選擇如下表：表3-4 隔離開關參數表型號額定電壓（Kv）額定電流（kA）動穩定電流（KA）熱穩定電流（kA）GW6-220220250010040（3s）GW4-1101102000

21、10446（4s）GN10-10T109000300100（5s）3.3.1 220kV隔離開關的校驗額定電壓：UNUNS=220kV 額定電流：IN=2500AImax=1984A動穩定校驗：Ies=100kAIsh1=56.7kA熱穩定校驗：It²×t=4800(kA²·S)Qk=749.8(kA²·S) 因此，It²×t> Qk所以所選隔離開關的熱穩定滿足需求。此隔離開關滿足系統需求。3.3.2 110kV隔離開關的校驗額定電壓：UNUNS=110kV 額定電流：IN=2000AImax=1968A動穩

22、定校驗：Ies=104kAIsh2=29.8kA熱穩定校驗：It²×t=8464(kA²·S)Qk=630.3(kA²·S) 因此，It²×t> Qk所以所選隔離開關的熱穩定滿足需求。此隔離開關滿足系統需求。3.3.3 10.5kV 隔離開關的校驗額定電壓：UNUNS=10.5kV 額定電流：IN=9000AImax=6792A動穩定校驗：Ies=300kAIsh3=40.9kA熱穩定校驗：It²×t=50000(kA²·S)Qk=507.6 (kA²

23、3;S) 因此，It²×t> Qk所以所選隔離開關的熱穩定滿足需求。此隔離開關滿足系統需求。3.4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：電流互感器的型式應根據使用環境條件和產品情況選擇。對于620kV屋內配電裝置，可采用瓷絕緣結構和樹脂澆注絕緣結構的電流互感器。對于35kV及以上配電裝置，一般采用油浸式瓷箱式絕緣結構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。2一次回路電壓： 3一次回路電流： （一次回路最大工作電流）（原邊額定電流） 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

24、計來選擇。5二次負荷： 式中，6動穩定： 式中，是電流互感器動穩定倍數，等于電流互感器極限值，過電流峰值 與一次繞組額定電流 峰值之比，即 根據以上規則選擇的電流互感器如下：表3-5 電流互感器參數表型號額定電流（A）1s熱穩定電流動穩定電流LCWB-220(W)2×1200/540 KA102 KALCWB6-110B2×1000/545 KA115 KALBJ-108000/550倍90倍3.4.1 220kV電流互感器校驗一次回路電壓：UNUNS=220kV 一次回路電流：IN=2400AImax=1984A動穩定校驗： IeS=102kAIsh=56.7kA熱穩定校

25、驗：It²=1600Qk=749.8(kA²·S)所以所選電流互感器的熱穩定滿足需求。此電力互感器滿足系統需求。3.4.2 110kV電流互感器校驗一次回路電壓：UNUNS=110kV 一次回路電流：IN=2000AImax=1968A動穩定校驗： IeS=115kAIsh=29.8kA熱穩定校驗：It²=2025Qk=630.3(kA²·S)所以所選電流互感器的熱穩定滿足需求。此電力互感器滿足系統需求。3.4.3 10.5kV電流互感器校驗一次回路電壓：UNUNS=10.5kV 一次回路電流：IN=8000AImax=6972A動穩

26、定校驗：2INKES=1018.2kAIsh=40.9kA熱穩定校驗：（INKES）²=160000Qk=507.6(kA²·S)所以所選電流互感器的熱穩定滿足需求。此電力互感器滿足系統需求。3.5電壓互感器選擇電壓互感器配置（1）母線除旁路母線外，一般工作及備用母線都裝有一組電壓互感器，用于同步、測量儀表和保護裝置。（2）線路 35KV及以上輸電線路，當對端有電源時，為了監視線路有無電壓進行同步和裝置重合閘，裝有一臺單相電壓互感器（3）發電機一般裝23組電壓互感器。一組供自動調節勵磁裝置。另一組供測量儀表，同步和保護裝置用，該互感器采用三相五柱式或三只單相專用互

27、感器，其開口三角形供發電機在未并列之前檢查是否接地之用。當互感器負荷太大時，可增設一組不完全星形連接的互感器，專供測量儀表使用。50000KW及以上發電機中性點常接有單相電壓互感器，用于100%定子接地保護。（4）變壓器變壓器低壓側有時為了滿足同步或繼電保護的要求，沒有一組電壓互感器。（5）容量和準確級的選擇根據以上方法和設計的實際情況選擇的電壓互感器如下表表3-6 電壓互感器參數表型號額定電壓（kV）二次繞組額定容量（V·A）最大容量（V·A）一次二次三次0.513JDZJ1-1010/30.1/30.135080200300JCC2-110110/30.1/30.150

28、010002000JCC2-220220/30.1/30.1500100020003.6 導體的選擇導體截面可以按長期發熱允許電流或經濟密度選擇，除配電裝置的匯流母線外，對于年負荷利用小時數大，傳輸容量大，長度在20m以上的導體，其截面一般按經濟電流密度選擇。一般來說，母線系統包括截面導體和支撐絕緣兩部分，載流導體構成硬母線和軟母線，軟母線是鋼芯鋁絞線，有單根，雙分和組合導體等形式，因其機械強度決定支撐懸掛的絕緣子，所以不必校驗其機械強度。110kV及以上高壓配電裝置一般采用軟導線。硬導體截面常用的有矩形.槽形和管形。單條矩形導體截面最大不超過1250，以減小集膚效應，使用于大電流時，可將24

29、條矩形導體并列使用，矩形導體一般只用于35kV及以下.電流在4000A及以下的配電裝置中；槽形導體機械強度好，載流量大，集膚效應系數較小，一般用于40008000的配電裝置中；管形導體集膚效應系數小.機械強度高，用于8000A以上的大電流母線或要求電暈電壓高的110kV及以上的配電裝置中。軟導體常用的有鋼芯鋁絞線.組合導線.分裂導線和擴徑導線，后者多用于330kV及以上配電裝置。根據以上規則選出導線如下表：表3-7 導體參數表分類導體截面導體尺寸（mm）集膚效應系數 Kf導體載流量（A）導體截面（mm²）hb220KV雙槽形75351.01222801040110KV雙槽形75351.0122280104010.5KV管型(D)350(d)3301.0214150102003.6.1 220kV導體的校驗環境因素：海拔小于1000米，環境溫度25，母線運行溫度80，經查表得出C=83，ph=70000000Pa=1 ， L1=1 ， W=bh²/6 。熱穩定校驗：Smin=1/C(QKKf)=331.9 mm²<1040 mm² 符合要求。動穩定校驗：fbmax=1.73××=1.73×0.5×29.8²