1、摘要：隨著大學生活的即將結束，我們在2004年4月7日開始的大學的最后一個環節一一 畢業設計，即將順利完成。我所設計的題目是：4X200MW地區發電廠初步設計，包括:4200MW發電廠電氣主接線設計；發電廠廠用電設計；主要電器設備選擇、校驗（包括 母線，封閉母線，出線，SF6斷路器，隔離開關，電流互感器，電壓互感器，避雷器）；主 變壓器的保護配置及整定；了解目前大型電廠的實際配置，架空出線上開關單接地和雙接 地的作用；200MW發變組的微機保護配置，特別是對新知識（封閉母線，200MW發變組 的微機保護配置）的學習和了解，在設計中對以前所學知識的鞏固和修正，并且進一步提 高了自己的理論水平。關

2、鍵詞：主接線設備校驗保護配置、八刖隨著高速發展的現代社會，電力工業在國民經濟中的作用已為人所共知，它不僅全面的影響國民經濟其他部門的發展，同時也極大的影響人民的物質與文化水平的提高，影響 整個社會的進步，其中發電廠在電力系統中起著重要的作用本次設計的主要任務是設計總裝機容量為800WM（4*200WM）地區性火電廠,本次設計 從2004年3月29日開始至2004年6月20日結束,歷時兩個多月,其中涉及到發電廠電氣,暫態,繼電保護等多門知識，現將設計內容具體介紹如下：1.確定主接線方案并對保留方案做技術經濟比較：主接線代表了火電廠或變電所電氣部分主體結構，是電力系統網絡結構的主要組成部分,它直接

3、影響運行的可靠性，靈活性并對電器選擇和配電裝置布置以及繼電保護 的整定都有決定性關系.因此，主接線的正確，合理設計，必須綜合處理各個方面的因 素,經過技術經濟論證比較后方可確定.確定了雙母接線的方案。2.電氣主接線的設計電器主接線設計應遵循可靠性，靈活性和經濟性三個方面3.廠用電設計主要是對廠用變壓器的選擇和對廠用電主接線的設計.4.主要電氣設備的選擇和校驗主要是對母線，出線,SF6斷路器，隔離開關，電流互感器，電壓互感器，避雷器的選擇和校驗.所選設備滿足要求。5.主變保護配置設計及整定計算6.防雷保護設計7. 200MW發電機變壓器組微機保護配置設計方案專題討論現將本次設計的成果作如下介紹：

4、1.畢業設計說明書（包括目錄、摘要、前言、計算說明、設計內容、結論、外文翻譯、參考文獻）2.畢業設計計算書（包括參數計算、短路計算、設備選擇及校驗、主變保護配置及整 定）3.主接線圖一張（4200MWfe電廠電氣主接線）4.外文翻譯一篇（關于火力發電廠母線及其廠用接線原版資料一篇）在郭力萍老師的認真輔導下使我在此次的畢業設計中對發電廠等方面的知識有了更多 的了解,真是受益匪淺.由于我的知識，經驗不足，在畢業設計中存在一些錯誤和紕漏，希望各位老師予以斧正.第一章 緒 論本章首先闡述我國電力工業的現狀和發展遠景，介紹當前電力工業開發的方針，還簡 要介紹發電廠和變電所的各種類型和生產過程，以及主要電

5、器作用。同時，還指出本次設 計的目的。第1.1節電力系統發展1.1.1.建設大型礦口電廠，搞好煤、電、運平衡目前，我國一次能源主要是煤炭，火電仍為主要電源。煤炭產地主要在山西、內蒙古、 河南等省，為了變輸煤為輸電，把建設大型礦口電廠和港口電廠作為電廠建設的重點。1.1.2.政企分開，省為實體，聯合電網，統一調度，集資辦電為了適應社會主義市場經濟和社會化大生產的需要，我國在原有電力系統的基礎上， 已成立了華北、東北、華東、華中、西北等電力集團，遵循社會主義市場經濟的準則，形 成電力市場，互相調劑、共同發展。1.1.3.因地制宜，多能互補，綜合利用，講究效益在邊遠農村和沿海島嶼，因地制宜建設小水電

6、、風力發電、地熱發電和太陽能發電以解決無電、缺電地區的用電問題，重視和做好農村電氣化建設。1.14節約能源，降低消耗減少自身消耗，降低煤耗和水耗、廠用電和線損，發展熱電聯產。新建電廠應采用高 參數、高效率的大機組。1.15.重視環境保護，積極防止對環境的污染發展能源應與環境保護相協調。積極貫徹“預防為主，綜合治理”的方針，合理布局 合理利用資源。新建和擴建電力項目，要達到國家或地方制定的污染物排放標準。我國電力工業自動化水平正在逐年提高。20萬KW及以上大型機組已采用計算機監控 系統，許多變電所已裝設微機綜合自動化系統，有些已實現無人值班，電力系統已實現調 度自動化。迄今，我國電力工業已進入了

7、大機組、大電廠、大電力系統、高自動化的新階 段。第1.2節發電廠類型發電廠是把各種天然能源，如煤炭、水能、核能等轉換成電能的工廠。電能一般還要 由變電所升壓，經高壓輸電線路送出，再由變電所降壓才能供給用戶使用。下面簡要介紹 發電廠類型。1.2.1.發電廠類型(1) 火力發電廠這是指用煤(包括用油和天然氣)為燃料的發電廠。火力發電廠的原動機，大都為氣 輪機，也有個別地方采用柴油機和燃氣輪機。火力發電廠又可分為：1凝汽式火電廠鍋爐產生蒸汽，送到汽輪機，帶動發電機發出電能。已作過功的蒸汽，排入凝汽器中冷卻成水，又重新送回鍋爐。在凝汽器中，大量的熱量被循環水帶走, 所以凝汽式火電廠的效率較低，只有30

8、%40%。凝汽式火電廠，通常簡稱火電廠。2熱電廠 熱電廠與凝汽式火電廠不同之處在于：汽輪機中一部分作過功的蒸汽， 從中間段抽出供給熱用戶，或經熱交換將水加熱后，再把熱水供給用戶。這樣，可減少被 循環水帶走的熱量損失，現代熱電廠的效率高達60%70%。水力發電廠水力發電廠把水的位能和動能轉變成電能， 通常簡稱水電廠或水電站。 根據水利樞紐 布置的不同，水電廠又可分為堤壩式、引水式等。(3)核電廠核電廠是利用核裂變能轉化為熱能，再按火電廠的發電方式，將熱能轉換為電能，它 的原子核反應堆相當于鍋爐。(4)其它發電方式禾U用其它一次能源發電的，尚有風力發電、潮汐發電、地熱發電、太陽能發電等。此 夕卜，

9、還有直接將熱能轉換成電能的磁、流體發電等。1.22本廠類型本廠屬于大型凝汽式火力發電廠，利用內蒙古地區豐富的煤炭資源，采用空冷機組, 并且裝設最先進的除塵設備，做到保護環境的要求。第1.3節廠用電氣設備簡述1.3.1.廠用電設備概括為滿足生產需要，發電廠中安裝有各種電氣設備。通常把生產和分配電能的設備，女口 發電機、變壓器和斷路器等稱為一次設備。它們包括：(1)生產和轉換電能的設備如發電機將機械能轉換成電能，電動機將電能轉換成 機械能，變壓器將電壓升高或降低，以滿足輸配電需要。這些都是發電廠中最主要的設備。(2)接通或斷開電路的開關電器例如：斷路器、隔離開關、熔斷器、接觸器之類, 它們用語正常

10、或事故時，將電路閉合或斷開。(3)限制故障電流和防御過電壓的電器例如： 限制短路電流的電抗器和防御過電 壓的避雷器等。(4)接地裝置無論是電力系統中性點的工作接地或是保護人身安全的保護接地，均同埋入地中的接地裝置相連。(5)載流導體如裸導體、電纜等，它們按設計的要求，將有關電氣設備連接起來 另外，還有一些設備是對上述一次設備進行測量、控制、監視和保護用的，故稱為二次設備。它們包括：(1)儀用互感器如電壓互感器和電流互感器， 可將電路中的電壓或電流降至較低 值，供給儀表和保護裝置使用。(2)測量表計如電壓表、電流表、功率因數表等，用于測量電路中的參量值。(3)繼電保護及自動裝置 這些裝置能迅速反

11、應不正常情況并進行監控和調節，例 如：作用于斷路器跳閘，將故障切除。(4)直流電源設備包括直流發電機組、蓄電池等，供給保護和事故照明的直流用電。本次設計的主要目的和任務是：通過設計樹立工程觀點，掌握發電廠設計的方法，并 在分析、計算和解決實際工程等方面得到訓練，為今后從事設計、運行和科研工作，奠定 必需的理論基礎。1.3.2本廠廠用電設備介紹本廠廠用電設備有：高壓廠用工作變壓器、高壓廠用啟動/備用變壓器、廠用高壓電動 機（機、電、爐）、事故保安電源、低壓廠用工作變壓器。第二章電氣主接線設計第2.1節 主接線的設計原則和要求發電廠電氣主接線是電力系統接線的主要組成部分。它表明了發電機、變壓器、線

12、路 和斷路器等電氣設備的數量和連接方式及可能的運行方式，從而完成發電、變電、輸配電 的任務。它的設計，直接關系著全廠電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動 裝置的確定，關系著電力系統的安全、穩定、靈活和經濟運行。由于電能生產的特點是：發電、變電、輸電和用電是在同一時刻完成的，所以主接線設計的好壞，也影響到工農業 生產和人民生活。因此，主接線的設計是一個綜合性的問題。必須在滿足國家有關技術經 濟政策的前提下，力爭使其技術先進、經濟合理、安全可靠。設計主接線的基本要求是：（1）可靠性 供電可靠性是電力生產和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個 要求。衡量主接線運行可靠性的標志是：1斷路

13、器檢修時，能否不影響供電。2線路、斷路器或母線檢修時，停運出線回路數的多少和停電時間的長短，以及能 否保證對重要用戶的供電。3發電廠全部停運的可能性。4對大機組超高壓情況下的電氣主接線，應滿足可靠性準則的要求。（2）靈活性1調度靈活，操作簡便：應能靈活地投入某些機組、變壓器或線路，調配電源和負 荷，能滿足系統在事故、檢修及特殊運行方式下的調度要求。2檢修安全：應能方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不 影響電力網的正常運行及對用戶的供電。（3）經濟性1投資省：主接線應簡單清晰，控制、保護方式不過于復雜，適當限制斷路器電流2占地面積小：電氣主接線設計要為配電裝置的布置創造條件。

14、3電能損耗少：經濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和臺數，避免兩次變壓而增 加電能損失。第2.2節基本接線的適應范圍及本廠的設計2.2.1大、中型發電廠及配電裝置的接線要求大型發電廠（總容量100OMW及以上，單機容量200MW以上），一般距負荷中心較 遠，電能需用較高壓輸送，故宜采用簡單可靠的單元接線方式，直接接入高壓或超高壓系 統。中型發電廠（總容量200MW 1000MW、單機容量50 200MW）和小型發電廠（總 容量200MW以下、單機50MW以下），一般靠近負荷中心，常帶有6 10KV電壓級的近 區負荷，同時升壓送往較遠用戶或與系統連接。發電機電壓超過10KV時，一般不設機壓 母線而

15、以升高電壓直接供電。對于6 220KV電壓配電裝置的接線，一般分為兩大類：其一為母線類，包括單母線、 單母線分段、雙母線、雙母線分段和增設旁路母線的接線；其二為無母線類，包括單元接 線、橋形接線和多角形接線等。對于330 500KV超高壓配電裝置接線，首先要滿足可靠性準則的要求。常用的接線 有：35角形接線、一臺半斷路器接線、雙母線多分段接線、變壓器一母線接線、環形母 線多分段接線及斷路器接線。2.2.2設計方案的介紹本廠為220KV與15.75KV兩個電壓等級，單機容量為200MW,故宜采用可靠的單元 接線，直接接入220KV系統。對于220KV配電裝置的接線，我們選擇了雙母線接線，與 單母

16、分段帶旁路兩種接線方案，目前大型電廠接線都采用雙母接線，具有很高的供電可靠 性、調度靈活性，擴建方便，適合目前電力發展需求，兩組母線同時工作，并且通過母聯 斷路器并聯運行，電源與負荷平均分配在兩組母線上，即稱之為固定連接方式運行。這也 是目前生產中最常用的運行方式，它的母線繼電保護相對比較簡單。單母分段帶旁路接線 具有簡單清晰、設備少、投資小、運行操作方便，且有利于擴建等優點，但可靠性和靈活 性比較差。223兩種設計方案主接線圖如下：sawbH-I/*HI/HH7r/T*SK K團我聖刪I帳樞二CJECJE1#力、HA1OH-bH廠H備用高頻變-L ZL高頻變-L高頻變J-ZL22OKVJ J

17、L丄JL丄JItr用變2洋廠用變方案II丈肘咼壓啟動/用變第2.3節主變壓器的選擇2.3.1200MW發電機組變壓器選擇要求對于200MW及以上發電機組：一般與雙繞組變壓器組成單元接線，主變壓器的容量 和臺數與發電機容量配套選用。當有兩種升高電壓之間裝聯絡變壓器，其容量按兩種電壓 網絡的交換功率選擇。2.3.2.對于中、小型發電廠應按下列原則選擇：（1）為節約投資及簡化布置，主變壓器應選用三相式。（2）為保證發電機電壓出線供電可靠，接在發電機電壓母線上的主變壓器一般不少于兩臺。在計算通過主變壓器的總容量時，至少應考慮5年內負荷的發展需要，并要求：在發電機電壓母線上的負荷為最小時，能將剩余功率送

18、入電力系統；發電機電壓母線上最大 一臺發電機停運時，能滿足發電機電壓的最大負荷用電需要；因系統經濟運行而需限制本廠出力時，亦應滿足發電機電壓的最大負荷用電。（3） 在發電廠有兩種升高電壓的情況下， 當機組容量為125MW及以下時，從經濟上考 慮，一般采用三繞組變壓器，但每個繞組的通過功率應達該變壓器容量的15%以上。三繞 組變壓器一般不超過兩臺。（4）在高、中系統均為中性點直接接地系統的情況下，可考慮采用自耦變壓器。當經 常由低、高壓側向中壓側送電或由低壓側向高、中壓側送電時，不宜使用自耦變壓器。（5）對潮流方向不固定的變壓器，經計算采用普通變壓器不能滿足調壓要求是，可采 用有載調壓變壓器。2

19、.3.3.主變壓器的選擇1.方案一.采用單母線分段帶旁路接線形式根據接線方式,本廠選用四臺容量相等雙繞組變壓器，單機容量為200MW,為了以后擴 建的可能和電壓等級的變動，高低壓之間采用自耦變壓器為系統之間聯絡變壓器，發電機 與變壓器為單元接線時，主變壓器的容量可按下列條件中的較大者選擇.（1） 按發電機的額定容量和扣除本機組的廠用負荷后留有10%的裕度（2） 按汽輪發電機組的最大連續輸出容量扣除本機組的廠用負荷.已知:PG=200WM,CoS =0.85雙繞組變壓器的選擇SMAX= PG/ COS =200/0.85=235.39（MVA）因為在大容量發電廠，自耦變壓器用來作高低壓系統之間聯

20、絡用的變壓器，它的阻抗 小，對改善系統穩定性有一定的作用，可以擴大變壓器的制造容量，便利運輸和安裝。在220KV的發電廠應盡可能的選用三相變壓器。所以選擇的型號為SFP9240000的三相自耦變壓器。校驗：已知：發電廠出線有兩個變電站，發電機機端的最大負荷為90MW1#變負荷情況：110MW/95MW ( 1回)2#變負荷情況：270MW/225MW ( 2回)當一臺機組發生故障時，其余機組送出的負荷為：PL= 3*200 -(3*200 * 6.5%)-0 =471(MW)110+270(MW)滿足負荷要求2.方案二.采用雙母線接線形式因為采用相同的變壓器所以與方案一的選擇要求一樣.雙繞組變

21、壓器的選擇SMAX= PG/ COS =200/0.85=235.39(MVA)選擇的型號為SFP9240000的三相自耦變壓器.校驗：已知：發電廠出線有兩個變電站，發電機機端的最大負荷為90MW1#變負荷情況:110MW/95MW ( 1回)2#變負荷情況:270MW/225MW ( 2回)當一臺機組發生故障時，其余機組送出的負荷為：PL= 3*200 -(3*200 * 6.5%)-0 =471(MW)110+270(MW)滿足負荷要求根據主接線和設計要求，需用四臺型號為SFP9-240000/220的三相自耦主變壓器表21變壓器參數表型號變比容量(KVA)短路電壓%繞組形式臺數相數SFP

22、9-240000220/15.7524000013%Yn d11四二備注變壓器中性點全部接地。第2.4節主接線設計方案的技術經濟比較經濟計算是從國民經濟整體利益出發，計算電氣主接線各個比較方案的費用和效益，為 選擇經濟上的最優方案提供依據.在經濟比較中，一般有投資(包括主要設備及配電裝置的投 資)和年運行費用兩大項，計算時可只計算各放案中不同部分的投資和年運行費用.本次設計的是200MW火電機組,結合本地區的實際環境情況，采用空冷機組發電機， 所以200MW火電廠發電機的型號選擇為：QFSN3-200-2此型號發電機的參數為：PG=200WM,COS =0.85 , UN=15.75 KV ,

23、 IN=8625 A Xd=16.5%241.方案一.1.計算綜合投資Z220KV側采用單母分段帶旁路，有5回出線,初選SFs斷路器,型號:LW-252W表22設備型號及綜合投資表單母線分段帶旁路設備型號綜合投資（萬兀）增加或減少一 個回路的投資（萬元）主 變饋線SFP9240000108/220KV配電裝置477.4218.5*2（四臺）40.4（五回）經濟計算 投資：Z0=主變投資+配電裝置投資=108+477.4=585.4（萬元）固定投資：ZI=Z0（1+70%）=585.4（1+70%）=995.16（萬元）2.年運行費用計算U=/Aa 10 2 102+L2UI:小修維護費,取0.

24、032 ZU2:折舊費,取0.031 Za :電能價格/A:變壓器年電能損失總值（KW.h）U= /Aa 10 2 102+L+L2=/Aa 10 2 10 2+0.032*995.16+0.031*995.16=/Aa10210 2+62.7（萬元）2.4.2.方案二.1.計算綜合投資Z220KV側采用雙母線接線，有5回出線,初選SF5斷路器,型號:LW-252W表23設備型號及綜合投資表雙母線接線設備型號綜合投資（萬 元）增加或減少一個 回路的投資（萬元）主 變饋線SFP9240000108/220KV配電裝置473216.3*2（四臺）40.4（五回）經濟計算 投資：ZO=主變投資+配電

25、裝置投資=108+473=581（萬元）固定投資：Z=Z0（1+7O%）=581（1+70%）=987.7（萬元）2.年運行費用計算U= /Aa 10 2 1O2+U+L2Ui:小修維護費,取0.032 ZU2:折舊費，取0.031 Za :電能價格/A:變壓器年電能損失總值（KW.h）U= /Aa 10 2 102+U+U2=/Aa 10 2 10 2+0.032*987.7+0.031*987.7=/Aa102102+62.23（萬元）結論：在經濟性比較中方案II比方案I占優勢,在可靠性中，鑒于目前大型火電廠接線方式 以及目前各種技術的先進，方案II為目前大型電廠都采用的雙母接線，具有很高

26、的供電 可靠性、調度靈活性，擴建方便，適合目前電力發展需求，兩組母線同時工作，并且通過 母聯斷路器并聯運行，電源與負荷平均分配在兩組母線上，即稱之為固定連接方式運行。 這也是目前生產中最常用的運行方式，所以在可靠性和靈活性上較方案I占優勢,經綜合分析,決定選擇方案II作為本次設計的最終方案.第三章廠用電設計第3.1節 廠用電設計的要求3.1.1.廠用負荷分類按其負荷的重要性一般分為以下四類：(1)事故保安負荷在事故停機過程中及停機后的一段時間內，仍應保證供電，否則可能引起主要設備損 壞、重要的自動裝置控制失靈或危及人身安全的負荷，稱為事故保安負荷。根據對電源要 求不同，又可分下列三種：1直流保

27、安負荷。 由蓄電池組供電，如發電機組的直流潤滑油泵等。2直流不停電保安負荷。一般由接于蓄電池組的逆變裝置供電，如實時控制用電子計算機。3允許短時停電的交流保安負荷。平時由交流廠用電供電，失去廠用工作電源時，交流保安電源應自動投入，如200MV及以上機組的盤車電動機。(2)I類負荷短時(手動切換恢復供電所需時間)的停電可能影響人身或設備安全，使生產停頓或 發電量大量下降的負荷。如給水泵、凝結水泵等。對I類負荷，必須保證自起動，并應由 有2個獨立電源的母線供電，當一個電源失去后，另一個電源應立即自動投入。(3)U類負荷允許短時停電，但停電時間過長，有可能損壞設備或影響正常生產的負荷。如工業水 泵、

28、輸水泵等。對U類負荷，應由有2個獨立電源的母線供電，一般采用手動切換。(4)川類負荷長時間停電不會直接影響生產的負荷。如中央修配廠、實驗室等的用電設備。對川類 負荷，一般由1個電源供電。3.1.2.基本要求廠用電接線除應滿足正常運行的安全、可靠、靈活、經濟和檢修、維護方便等一般要 求外，尚應滿足下列特殊要求：(1)盡量縮小廠用電系統的故障影響范圍，并應盡量避免引起全廠停電事故。(2)充分考慮發電廠正常、事故、檢修、起動等運行方式下的供電要求。切換操作簡 單。(3)便于分期擴建或連續施工。對公用負荷的供電，要結合遠景規模統籌安排。第3.2節 廠用電設計原則及本廠廠用電設計廠用電設計的一般原則(1

29、)對廠用電設計的要求廠用電設計應按照運行、檢修和施工的需要，考慮全廠發展規劃，積極慎重的采用經 過實驗鑒定的新技術和新設備，使設計達到技術先進、經濟合理。(2)廠用電電壓對于火電廠當容量在100MV到300MW寸，高壓廠用電一般采用6KV低壓廠用電采用380/220V的三相四線制系統。(3)廠用母線接線方式高壓廠用電系統應采用單母線。鍋爐容量為130 220T/H時，一般每爐由一段母線供電；容量為400T/H及以上時，每爐由兩段母線供電，并將兩套輔機電動機分接在兩段 母線上，兩段母線可由同一臺廠用變壓器供電；容量為65T/H時，兩臺鍋爐可合用一段母線。低壓廠用電系統應采用單母線接線。當鍋爐容量

30、在220T/H及以下，且接有機爐的I類負荷時，一般按機爐對應分段，并用刀開關將母線分為兩個半段；鍋爐容量在400T/H及以上時，每臺機爐一般由兩段母線供電。當公用負荷較多、容量較大、采用集中供電方式合理時，可設立公用母線，但應保證 重要公用負荷的供電可靠性。(4)廠用工作電源高壓廠用工作電源一般采用下列引接方式：1當有發電機電壓母線時，由各段母線引接，供給接在該段母線上的機組的廠用負 荷。2當發電機與主變壓器采用單元接線時，由主變壓器低壓側引接，供給本機組的廠 用負荷。發電機容量為125MV及以下時，一般在廠用分支線上裝設斷路器。若斷路器開斷 容量不夠時，也可采用能滿足動穩定要求的負荷開關、隔

31、離開關或連接片等方式。大容量200MV發電機組，廠用分支采用分相封閉母線，在該分支上不應裝設斷路器，但應有可拆 連接點。通過分裂繞組廠用高壓變壓器供6KV廠用的A段和B段(5)廠用備用或起動電源高壓廠用備用或起動電源一般采用下列引接方式： 當無發電機電壓母線時，一般由高壓母線中電源可靠的最低一級電壓引接，或由 聯絡變壓器的低壓繞組引接，并應保證在發電廠全停的情況下，能從電力系統取得足夠的 電源。2當有發電機電壓母線時，一般由該母線引接1個備用電源。3當技術經濟合理時，可由外部電網引接專用線路作為高壓廠用備用或起動電源。（6） 交流事故保安電源200MW及以上發電機組應設置交流事故保安電源，當廠

32、用工作和備用電源消失時，應 自動投入，保證交流保安負荷的起動，并對其持續供電。（7）于200MW機組，各機組的廠用電系統應是獨立的,一臺故障的停運或輔機的電 氣故障,不應影響到另一臺機組的正常運行，并能在短路時間內恢復本機組的運行本廠廠用電主接線設計說明：本廠為200MWe電機組，發電機與主變壓器采用單元接線，廠用電由主變壓器低壓側 引接，供給本機組的廠用負荷。本廠為四臺發電機組，選擇四臺廠用電主變壓器，并且配 備兩臺高壓啟動/備用變，1#備用變供1#、2#發電機備用，2#備用變供3#、4#發電機備用。 由220KV系統接入廠用。高壓廠用電壓采用6KV低壓廠用采用380/220V的三相四線制系

33、 統。廠用分支采用分相封閉母線，在該分支上不應裝設斷路器， 但應有可拆連接點。 通 過分裂繞組廠用高壓變壓器供6KV廠用的A段和B段，200MWg電機組應裝設交流事故保 安電源。廠用電主接線圖：（見下一頁）一夕l,l二yB80前變器廠SB照變器寄明壓灘薩VloU嘗B.TAOSlB.TAOSl蠶380V安電頑廠用電接線工1機1EiL: .:、II8動爐變器啟諭房瞬IF8iS聲Sf6KVf?b】1; rS% ! i、；、】i! .廠備變器1iS明壓照iAIA航H器3 - ?廠用電接線口第3.3節廠用變壓器的選擇3.3.1.廠用主變的選擇一.負荷計算：1.計算原則（1）連續運行的設備應予計算。（2）

34、機組正常運行時不經常而連續運行的設備（如備用勵磁機，備用電工給水泵等） 也應計算。（3）不經常短路時及不經常而斷續運行的設備不予計算，但由電抗器供電的應全部計 算。（4）由同一電源供電的互為備用的設備只計算運行的部分。（5）由不同電源供電的互為備用設備時，應全部計算，但臺數較少時，允許扣除其中 一部分。（6）對于分裂繞組變壓器，其高低壓繞組應分別計算。當兩個低壓繞組接有互為備用 設備時對高壓繞組只計算其運行部分。對低壓繞組，則一段均予計算。2.計算公式（1）高壓廠用工作變壓器（分裂繞組）分裂繞組S2BSBj（31）同時滿足S2Bj= 1.1Sg+S；高壓繞組SBSBj- SS（32）上式中：S

35、B廠用變壓器高壓繞組額定容量；S2B廠用變壓器分裂繞組額定容量；S2Bj廠用變壓器分裂繞組計算負荷；Sg高壓電動機計算負荷之和；Sd低壓廠用計算負荷之和； S2Bj分裂繞組倆分支計算負荷之和；SS分裂繞組兩分支重復計算負荷；上式中Sg、Sd應用換算系數法計算計算式為S=(K*P) 上式中S計算負荷K-換算系數；(見發電廠電氣部分表3-4)P電動機的計算功率。(33)工程負荷見4*2OoMW空冷機組工程負荷統計表(見表31)。3.本廠負荷計算1.1Sg+Sd=1.1(S1+S2)+S3=1.1(7450+6094.5)+5695=19027(KVA)S2Bj=26678.4(KVA)詳細負荷見4

36、*200MW空冷機組工程負荷統計表(見表31)3.3.2容量選擇1.選擇原則(1)高壓廠用工作變壓器容量應按高壓電動機計算負荷的110%S低壓廠用電計算負荷之和選擇。低壓廠用工作變壓器的容量留有10%左右的裕度。(2)高壓廠用備用變壓器(或電抗器)或啟動/備用變壓器，帶有公用負荷時，其容量 還應滿足最大一方高壓廠用工作變壓器的要求，并考慮該起動/備用變壓器檢修的條件。 高壓廠用備用變壓器或起動/備用變壓器自投負荷最大的一段廠用母線時，如不滿足所帶的一類電動機自啟動的要求；亦采用分批自啟動的方式，而不宜增大備用變壓器或啟動/備用變壓器的容量。(3) 低壓廠用備用變壓器的容量應當最大一分低壓廠用工

37、作變壓器容量相同。3.3.3.本廠廠用變壓器的選擇發電機與主變壓器為擴大單元接線，應采用分裂繞組變壓器供廠用，每臺發電機出口 處接入廠用變，總共為四臺，同時配備兩臺高壓廠用啟動/備用變。由負荷統計表可知1#廠用變所選型號為SFF9-40000/15.75的變壓器，2#、3#、4#廠用變選擇SFF9-31500/15.75的變壓器，高壓廠用啟動/備用變壓器應滿足最大一方高壓廠用工作變壓器的要求。所以1#高壓廠用啟動/備用變所選型號為SFFZ40000/220 2#高壓廠用啟動/備用變所選型號為SFFZ31500/220 330KV及以下電壓等級的發電廠均選用三相變壓器表j 14X200MW空冷機

38、紐工程瞬統計表序名稱容量(KVV)BkVIlIAS6kVIIIB6kVIV,6kVI備注1工作11it容量11臺211Ilffl15400115400115400154C01540(5400h540C?165011WbO1116502330CI1165011155325300- 7 74001140011400140D11400114001403以上純Sl=PI PVA)745074509100745074509100sxUOO11140011UoO2 28001I14001IUQO228CIu5熾*110011110011IloCI2 220011IIOOI110072200丁M7101.1

39、710171021420117101171021420IW28033340?256041120338492256041120耕機220122012.20111220122C丄Btt35001I350C135001I 3500 135001011201111201112C1111201I11201224C11ffW12501112501.125012HM500115001I5002130011洶150013塾機250112501I250125011250125014宴空系220112201220表j 14X200MW空冷機紐工程瞬統計表mP2 (kVA)71708?4014880614。86 W

40、14470肛傾關1250111250 11250I 16MfllBU12501112501125017JrMWS12501廠1250112501IU0.9Un(514)U為電壓互感器額定一次線電壓，1.1和0.9是允許的一次電壓波動范圍，即10% U(4) 二次電壓：電壓互感器二次電壓，應根據使用情況，按下表選用所需的二次額定電 壓。表58電壓互感器二次額定電壓選擇表繞組主二 次繞組附加二次繞組高壓側接入方式接于線 電壓上接于相電壓上用于中性點接地用于中性點不接地二次額定電壓(V)2202203220220/35.5.2電壓互感器的選擇220KV架空線電壓互感器:選用TYD220/3-0.00

41、5H變比2200003100100.3準確級0.5發電機電壓互感器：選用1組JDZ-20變比1500031001003準確級0.52組JDZ-15.75/0.1變比15000 100/d可第/100準確級0.55.5.3電壓互感器的選擇表表59電壓互感器的選擇表位置220KV架空線發電機型號TYD220/J3-0.005H1組JDZ-20（三相五柱三繞組油浸式）2組JDZ-15.75/0.1（單相油浸式）準確級0.50.5變比220000 100/100V 3V 315000/孚/100343第5.6節 電流互感器的選擇5.6.1.電流互感器的選擇（1）電流互感器的選擇原則根據電力工程電氣設計

42、手冊1一次部分P71電流互感器的配置原則：1凡裝有斷路器的回路均應裝設電流互感器，其數量應滿足測量儀表、保護和自動裝置 要求。2在未設斷路器的下列地點也應裝設電流互感器，發電機和變壓器的中性點、出口。3對直接接地系統，一般按三相配置。對非直接接地系統，依具體要求按兩相或三相 配置。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620KVi內配電裝置， 可采用瓷絕緣結構或樹脂澆注絕緣結構的電流互感器，對于35K及以上配電裝置，一般用 油浸箱式絕緣結構的獨立式電流互感器，有條件時，應盡量釆用套管式電流互感器。2）參數選擇：電流互感器的二次側額定電流有5A和1A兩種，一般弱電系統用

43、1A,強電系統用5A,當 配電裝置距離控制室較遠時，亦可考慮用1A。a一次額定電流的選擇：當電流互感器用于測量時，其一次額定電流應盡量選擇的比回路中正常工作電流大1/3左右，以保證測量儀表有最佳工作，并在過負荷時，使儀表有適當的指示電力變壓器中性點電流互感器的一次額定電流應按大于變壓器允許的不平衡電流選擇，一般情況下，可按變壓器額定電流的1/3進行選擇。當保護和測量儀表共用一組電流 互感器時，只能選用相同的一次電流。一次側額定電流：I1nlg.mas,lln為電流互感器原邊額定電流，Ig.mas為電流互感器安裝處一次回路最大工作電流。b一次側額定電壓：UnUg（515）Ug為電流互感器安裝處一

44、次回路的工作電壓，In為電流互感器額定電壓。C準確等級的選擇：電流互感器準確等級的確定與電壓互感器相同。需先知電流互感器二次回路所接測量 儀表的類型及以準確等級的要求，并按準確等級要求最高的表計來選擇。用于電能測量的 互感器準確級：0.5電度表應配用0.2級互感器；1.0級有功電度表應配用0.5級互感級；2.0無功電度表也應配用0.5級互感器；2.0級有功電度表及3.0級無功電度表，可配用1.0級互 感器；一般保護用的電流互感器可選用3級，差動距離及高頻保護用的電流互感器宜選用D級，零序接地保護可釆用專用的電流互感器，保護用電流互感器一般按10%咅數曲線進行校驗計算。d熱穩定校驗：電流互感器熱

45、穩定能力常以1S允許通過一次額定電流I1n來校驗：（I1nKt）2 I2tdzK為CT勺1s熱穩定倍數;e動穩定校驗：內部動穩定可用下式校驗:,2 IInKiWiChIm-電流互感器的一次繞組額定電流（A）ICh-短路沖擊電4流的瞬時值（KA）Kr-CT的1s動穩定倍數5.6.2.電流互感器選擇1發電機：選用LRZB-20-0.5（澆注絕緣母線式）2變壓器低壓側：選用LRZB-20-0.5（澆注絕緣母線式）3變壓器高壓側、220K V出線：(516)(517)電流比12000/5準確級0.5電流比12000/5準確級0.5選用LRB-220-5P20（瓷絕緣戶外式）電流比1200/5準確級0.

46、54架空出線選用LB7-220W1(瓷絕緣戶外式) 電流比2 750/5準確級0.5所有條件滿足要求.5.6.3電流互感器的選擇表表510電流互感器的選擇表位置發電機出口變壓器 低壓側變壓器高壓側、220K V出線、母聯回路架空 出線 (5回)型號LRZB-20-0.5LRZB-20-0.5LRB-220-5P20LB7-220W1電流比12000/512000/54300/51500/5準確級0.50.50.50.5第5.7節 架空線的選擇與校驗5.7.1.架空線的選擇與校驗：架空送電線路導線截面一般按經濟電流密度來選擇，并根據電暈， 機械強度以及事故 情況下的發熱條件進行校驗，必要時通過技

47、術經濟比較確定，但對于超高壓線路，電暈往 往成為選擇導線截面的決定因素.1.按經濟電流密度選擇導線截面.已知:TmaX=5500(h),查表得經濟電流密度J=0.9(Amm2).并且Ue=220KV,P=90(MW).S-導線截面(mnn)P-送電容量(KW)Ue-線路額定電壓(KV)J-經濟電流密度(Amf)P、3 UeCOS J90000.32200.850.9308 .5(mm2)選用LGJ-300/40.2.按導線長期容許電流校驗導線截面WmaX-極限輸送容量(MVA)Ue-線路額定電壓(KV)ImaX-導線持續容許電流(KA)已知：Wmax=270 MVA , Ue=220KV故選用

48、截面相差不多的管型導體，S=1491mmK=1.12,導體允許電流Ial=2054A,考慮環境溫度的修正，查表得K=0.88,Ial30C=KIal=20540.88=1807.5A709AO滿足要求.3.熱穩定校驗：Smin= 75.42 1061.12/99=92.84 m? V 1491 mn滿足要求.(1) 選型載流導體一般都采用鋁質材料，工業上常用的硬母線為矩形、槽形和管形。矩形母線 散熱好，有一定的機械強度，便于固定連接，但集膚效應系數大，一般只用于35kv及以下，電流在4000A及以下的配電設備中；槽形母線機械強度較好，載流量大，集膚效應系 數小，一般用于4000-8000A配電

49、裝置中；管形母線集膚效應系數小，機械強度高，管內 可以通水和通風，可用于8000A以上的大電流母線，另夕卜，由于圓管形表面光滑，電暈放電電壓高，可用于110及以配電裝置母線。110kv及以上高壓配電裝置，一般采用軟導 線。當采用硬導體時，宜用鋁錳合金管形導體。(2) 截面選擇軟母線的截面選擇：按照經濟電流密度選擇的母線都能滿足導體長期發熱條件，故按經濟電流密度選擇：S=ImaX/J(519)ImaX-正常工作時的最大持續工作電流WmaX,3 Uemax(518)m axm ax3 Ue27032200.709 KA第5.8節5.8.1.母線的選擇及校驗原則母線的選擇與校驗J-經濟電流密度。對應

50、不同種類的導體和不同的最大負荷利用小時數TmaX,將有不同取值。硬母線的截面選擇：硬母線一般用于電壓較低的配電裝置中，所以，可以按最大持續工作電流選擇導線截 面積：IgmaXKIy(520)Iy-相應于某一母線布置方式和環境溫度為+25C時的導體長期允許載流量。K-溫度修正系數。(3) 熱穩定校驗1軟母線不需熱穩定的校驗2硬母線的熱穩定校驗：Smin=Sqrt(QkKs)C(521)C-熱穩定系數，與導體材料及溫度有關。(4) 動穩定校驗1軟母線無需動穩定校驗。2硬母線的動穩定校驗：各種形狀的硬母線通常都安裝在支柱絕緣子上短路沖擊電流產生的電動力將使導體發生彎曲，因此，導體應按彎曲情況進行應力

51、計算。110及以上單根圓管母線上產生的應力不能忽略不計。多條母線的應力計算：當母線由多條組成時，母線上最大機械應力由相間作用應力Xj和同相各條間的作用力 tj合成，所以： max= Xj+ tj( 5 22)1)多條矩形母線的條間應力計算：由于同相條間距離很近，條件作用力大，為了減 少tj,條間通常設有襯墊，為了防止同相各條矩形導體在條間作用力下產生彎曲而互相接 觸，襯墊間允許的最大跨距-臨界跨距LCr,可由下式決定：LCr= bh/fb(5 23)b,h-矩形導體的寬和高。 -系數，銅：雙條為1774,三條為1355;鋁；雙條為1003,三條為1197。fb-同相各條母線間單位長度的作用力當

52、同相為2條時：fb=2k12(0.5ish)2*10-72b=2.5k12i2sh*10-8b(nm)(524)k12,k13-條1,2和條1,3的截面形狀系數。當同相為3條時，邊條受力最大。fb=fb1-2+fb1-3=8(k12+k13)i2sh*10-9b(nm)(525)k12,k13-條1,2和條1,3的截面形狀系數。所選襯墊跨距應滿足LbVLCr b=fbL2b(2b2h)(5 26)2)母線的相間作用應力計算 ph=fphL10W(5 27)fph-單位長度導體上所受相間電動力L-導體支柱絕緣子間的跨距。W-導體對垂直于作用力方向軸的截面系數。表511導體的長期允許工作溫度的熱穩

53、定系數表導體種類和材料短路時導體允許 工作溫度(CO)導體最長允許 工作溫度(C0)熱穩定系數C值母線(鋁)2008099(5)200MW及以上大容量發電機的引出線裝置設置：200MW及以上大容量發電機引出線母線，廠用分支母線和電壓互感器分支母線等， 為了避免相間短路，提高運行的安全可靠性和減少母線電流對臨近鋼構的感應損耗發熱， 一般采用全連式分相封閉母線，與封閉母線配套供應的電壓互感器；避雷器和電容器等， 分別裝在分相封閉式的金屬柜內，一般為抽屜式的，發電機中性點設備。(電壓互感器和接地電阻等)并裝設在單獨的封閉金屬柜內，因此，這種具有分相封閉母線的發電機引出 線裝置的布置與一般中小型發電機

54、采用敞露母線的引出線裝置有很大的區別。首先，由于分相封閉母線及其配套設備的帶電部分均被封閉在金屬保護外殼內，而金 屬外殼是接地的，不會引起人員觸電的危險。因而一般都是敞開布置；取消復雜的發電機 出線小室。(一些工程存在小室完全是為安裝勵磁回路設備而設置的，和一般中小機組的 出線小室性質和內容均不同；可設稱為勵磁設備小室)，簡化了土建結構和便于施工安裝， 也改善了運行條件。其次，由于分相封閉母線及其配套設備是由封閉母線制造廠成套加工制造，再由現場 組裝連接起來的，因此易于保證質量，提高了長期運行的安全可靠性，減少了工作量。5.8.2.母線的選擇220KV側母線：由變壓器容量可知選用LGJ- 50

55、0/655.8.3.母線的校驗：1.按經濟電流密度選擇截面：該母線Ima=661.3A,由于發電機連接母線傳輸量大，TmaF5500h5000h,長度超過20m故按經濟電流密度選擇截面，由經濟電流密度圖可查 得：當Tma=5500h時，鋁導體的J=0.9Arnm.導體截面S=ImaJ=661.30.9=734.8mm2.查表， 由于沒有正好合適的標準截面，故選用截面相差不多的管型導體D=140mm,d=120mm,t=10mm,S=13802mms=1.02,導體允許電流Ial=3720A，Iy6.2cm4考 慮環境溫度的修正， 查表得K=0.88，Ial30C=KIal=37200.88=3

56、273.6A661.3A。2.熱穩定校驗2 2Slin=88.59 mm V 1380 mm滿足熱穩定要求。3.導體共振校驗導體不發生共振的最大絕緣子跨距Lma=1.4m所取的絕緣子跨距L=1.2mmax所有條件滿足要求.所以最終 選用LGJ-500/655.8.4.封閉母線的選擇1.發電機一一主變之間封閉母線選擇:(1) 額定電壓UN=15.75KV(2) 按持續工作電流選擇母線Ig=1.05240000=9237.87A3 15.75選擇型號為：QEFM-20/10000的全連式離相封閉母線，母線外殼 9007,母線380122.發電機一一廠用變之間封閉母線選擇：(1) 額定電壓UN=15

57、.75KV(2) 按持續工作電流選擇母線：S=1.05罷1.053駕20661.3A所有條件滿足要求選擇型號為：QEFM20/1600的全連式離相封閉母線，母線外殼 6505,母線 15010第5.9節 避雷器的選擇5.9.1避雷器的簡介避雷器是一種保護電器，用來保護配電變壓器，電站和變電所等電器設備的絕緣免受 大氣過電壓或某些操作過電壓的危害。大氣過電壓由雷擊或靜電感應產生；操作過電壓一 般是由于電力系統的運行情況發生突變而產生電磁振蕩所致。1.避雷器有三種：(1)閥型避雷器：按其結構的不同，又分為普通閥型避雷器和磁吹閥型避雷器。(2)管型避雷器：利用絕緣管內間隙中的電弧所產生的氣體把電弧吹

58、滅。用于線路作 為防雷保護。(3)氧化鋅避雷器：金屬氧化物避雷器具有優異的非線形伏安特性，殘壓隨沖擊電流 波頭時間的變化特性平穩，陡波響應特性好，沒有間隙的擊穿特性和滅弧問題，其電阻片 單位體積吸收能量大，還可以并聯使用，所以在保護超高壓長距離輸電系統和大容量機組 時特別有利。金屬氧化物避雷器沒有主間隙，故沒有滅弧電壓和放電電壓的特性參數，選 擇金屬氧化物避雷器的參數，主要控制在兩個方面，一是避雷器應有足夠的保護水平，二 是避雷器自身應保證必要的使用壽命，并在工作時不損壞。在選擇避雷器型式時，應考慮被保護電器的絕緣水平和使用特點，還有目前大機組大 電廠安全性考慮，選用氧化鋅避雷器。5.9.2.

59、氧化鋅避雷器選擇原則：1.避雷器的持續運行電壓UbyUbyUXg(528)Uby-金屬氧化物避雷器的持續運行電壓有效值(KA)UXg-系統最高相電壓有效值(KV)2.避雷器的額定電壓考慮安裝點工頻過電壓的幅值和持續時間，并結合避雷器的初始能量來選擇其額定電 壓3.避雷器的最大雷電沖擊殘壓UblUblBIL /Klp(529)BIL -內絕緣全波額定雷電沖擊耐壓(KV)Klp-雷電沖擊絕緣配合系數。Ig=1.0540000、3 15.75=1539.65A滅弧電壓：按照使用情況，校驗避雷器安裝地點可能出現的最大的導線對地電壓，是 否等于或小于避雷器的最大容許電壓（滅弧電壓）；在中性點非直接接地的

60、電網中應不低 于設備最高運行線電壓。在中性點直接接地的電網中應取設備最高運行線電壓的80%5.93避雷器選擇220K母線上避雷器：Y10W200/520W變壓器高壓側中性點避雷器：Y1.5W144/284發電機出口處避雷器 ：HY5V25/455.9.4.避雷器的選擇表表512避雷器的選擇表位置型號滅弧電壓（KV工頻放電電壓（KV不小于不大于220K母線上Y10W200/520W200250536高壓側中性點Y1.5W144/284144190400發電機出口HY5V25/452537.762第六章防雷保護的設計第6.1節防雷保護設計原則6.1.1.直擊雷保護的措施1.對主廠房需裝設的直擊雷保