1、 . .頁腳. 目錄摘要:.2 2前 言.3 3第一章 緒 論.4 4第 1.1 節 電力系統發展 .4第 1.2 節 發電廠類型 .5第二章 電氣主接線設計.6 6第 2.1 節 主接線的設計原則和要求 .6第 2.2 節 基本接線的適應范圍及本廠的設計 .7第 2.3 主變壓器的選擇.10第 2.4 節 主接線設計方案的技術經濟比較 .11第三章 短路電流計算.1414第 3.1 節 短路電流計算的目的 .14第 3.2 節 短路電流的一般規定 .14第 3.3 節 計算步驟 .15第 3.4 節 短路電流計算 .16第四章 電氣設備的選擇與校驗.2222第 4.1 節 電氣設備選擇的一般

2、原則 .22第 4.2 節 斷路器的選擇與校驗 .24第 4.3 節 隔離開關的選擇與校驗 .25第 4.4 節 高壓熔斷器的選擇與校驗 .28第 4.5 節 電壓互感器的選擇 .29第 4.6 節 電流互感器的選擇 .31第 4.7 節 母線的選擇與校驗 .33第 4.8 節 避雷器的選擇 .37第五章 主變保護設計及其整定.3939 . .頁腳. 第 5.1 節 主設備繼電保護設計原則 .39第 5.2 節 變壓器保護配置 .39第 5.3 節 變壓器縱差保護配置的整定 .41結 論.4444附錄 1 .45符 號 說 明.45 . .頁腳. 摘要: 4200MW 發電廠電氣主接線；主要電

3、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。關鍵詞關鍵詞：主接線 設備校驗 保護配置AbstractAbstract4 200MW power plants in the main electrical wiring design; power plant power plant design; the main electrical equipment selection, calibration (including bus, bus closed , round, SF6 circuit breake

4、rs, isolating switches, current transformers, voltage transformers, surge arresters); main transformer protection configuration and tuning。KeyKey wordswords: Check the main wiring protection device configuration前 言 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 . .頁腳. 水平的提高，影響整

5、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)的地區性火電廠,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

6、,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: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.主接線圖一張（4200MW 發電廠電氣主接線）3.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） 由于我的知識,經驗不足，在畢業

7、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，以及主要電器作用。 . .頁腳. 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

8、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、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。1.1.4. 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

9、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 . .頁腳. 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，

10、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： 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% 40%。凝汽式火電廠，通常簡稱火電廠。 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%。(2) 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，

11、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 利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。此外，還有直接將熱能轉換成電能的磁、流體發電等。1.2.2. 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 . .頁腳. 壓器、線路和斷路器等電氣設備

12、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： 斷路器檢修時，能否不影響供電。 線路

13、、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。 發電廠全部停運的可能性。 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 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。 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 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。 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。 電能損耗少：經濟合理地選擇主變壓器

14、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 1000MW 及以上，單機容量 200MW 以上） ，一般距負荷 . .頁腳. 名稱日期備注4*200MW電氣主接線圖（1）2009.04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

15、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：3 5 角形接線、一臺半斷路器接線、雙母線多分段接線、變壓器母線接線、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、110KV 和 10KV 三個電壓等級，單機容量為 200MW，故對220KV 側宜采用

16、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。由于 110KV 和 10KV 為、類負荷，110KV 采用單母線分段接法，10KV 引用發電機端

17、口電壓雙母線接法。所以在經濟計算是只對 220KV 側進行計算。 . .頁腳. . .頁腳. 2.3 主變壓器的選擇2.3.1 200MW 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

18、電機電壓母線上的負荷為最小時，能將剩余功率送入電力系統；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

19、調壓要求是，可采用有載調壓變壓器。2.3.3 .主變壓器的選擇 由于 110kv 和 10kv 側最大容量為 90MW，所以在 G1，G2 發電機側用三繞組變壓器為其供電，選用 SFP9-240000/220。10kv 側由發電機直接輸出。其余兩臺發電機由兩臺雙繞組變壓器直接連到 220kv 電壓母線上。 . .頁腳. 表 21 火電廠主變壓器參數及型號額定電壓（KV）繞組電壓（%）名稱型號額定容量(KVA)高壓中壓低壓高-中高-低中-低臺數三繞組變壓器SFP9-240000/22024000024212110.52514112雙繞組變壓器SSP9-240000/22024000024210.

20、512.682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=10.5 KV , IN=8625 A Xd =16.5%2.4. 1 方案一.1

21、. 計算綜合投資 Z220KV 側采用單母分段帶旁路,有 5 回出線,初選 SF6 斷路器,型號:LW-252W110kv 和 10kv 為類、類負荷接線，所以在接線時為保障供電，110KV 采用單母線接線，而 10KV 則直接采用雙母線接法。因此，在經濟計算時只考慮220KV 側。 . .頁腳. 表 22 設備型號及綜合投資表 單母線分段帶旁路增加或減少一個回路的投資（萬元）設 備 型 號綜合投資(萬元) 主 變 饋 線SFP9-240000108 / /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

22、=585.4(萬元) 固定投資： Z1=Z0(1+70%)=585.4(1+70%)=995.16(萬元)2.年運行費用計算 U=A1010+U1+U2 U1:小修維護費,取 0.032 Z U2 :折舊費,取 0.031 Z:電能價格A:變壓器年電能損失總值(KW.h) U=A1010+U1+U2 =A1010+0.032*995.16+0.031*995.16 =A1010+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 SF6 斷路器,型號:LW-252W經濟計算 投資： Z0=主變投資+配電裝置投資 =108+473 =5

23、81(萬元) 固定投資： Z1=Z0(1+70%)=581(1+70%)=987.7(萬元) . .頁腳. 表 23 設備型號及綜合投資表雙母線接線增 加 或 減 少 一 個回 路 的 投 資（萬元）設 備型 號綜 合投 資(萬 元) 主 變 饋 線SFP9-240000108 / / 220KV 配電裝置 473216.3*2（四臺）40.4（五回）2.年運行費用計算 U=A1010+U1+U2 U1:小修維護費,取 0.032 Z U2 :折舊費,取 0.031 Z:電能價格A:變壓器年電能損失總值(KW.h) U=A1010+U1+U2 =A1010+0.032*987.7+0.031*

24、987.7 =A1010+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. . .頁腳. 第三章 短路電流計算第 3.1 節 短路電流計算的目的 3.1.1 短路電流計

25、算的目的在發電廠和變電所的電氣設計中,短路電流計算是其中的一個重要環節。其計算的目的主要有以下幾個方面:（1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種方式接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。（2）在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗開關設備的開斷能力和確定電抗器的電抗值；計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設備的熱穩定；計算短路電流沖擊值，用以校驗設備動穩定。（3）在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線的

26、相間和相對地的安全距離。（4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路電流為依據。（5）接地裝置的設計，也需用短路電流。第 3.2 節 短路電流的一般規定3.2.1 .短路電流計算的一般規定驗算導體和電器時所用短路電流,一般有以下規定。（1）計算的基本情況 電力系統中所有電源均在額定負荷下運行；所有同步電機都具有自動調整勵磁裝置（包括強行勵磁） ；短路發生在短路電流為最大值的瞬間；所有電源的電動勢相位角相同；應考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。對異步電動機的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以考慮。 . .頁腳. （2）接線方式計算短路電流時

27、所用的接線方式，應是可能最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式） ，而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。（3） 計算容量應按本工程設計規劃容量計算，并考慮電力系統的遠景發展規劃（一般考慮本工程建成后 5 10 年） 。（4） 短路種類一般按三相短路計算。若發電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統以及自耦變壓器等回路中的單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴重時，則應按嚴重情況的進行比較。（5） 短路計算點在正常接線方式時，通過電器設備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。3.2.2. 本廠等值電路圖中短路點的選取根據本廠主接線的特點,主變壓器等值電抗的不同,以及選擇設備的要求

28、,選擇三個短路點作為短路計算的短路點,這三個短路點位置為:（1）d1 在 10KV 電壓母線上。（2）d2 在 110KV 母線上。（3）d3 在 220KV 電壓母線上。第 3.3 節 計算步驟在工程設計中，短路電流的計算通常采用實用曲線法。現見其計算步驟簡述如下：（1）選擇計算短路點。（2）畫等值網絡（次暫態網絡）圖： 首先去掉系統中的所有負荷分支、線路電容、各元件的電阻，發電機電抗用次暫態電抗。Xd 選取基準容量和基準電壓（一般取各級的平均電壓） 。XbUb . .頁腳. 將各元件電抗換算為同意基準值的標幺電抗。 繪出等值網絡圖，并將各元件電抗統一編號。（3）化簡等值網絡：為計算不同短路

29、點的短路電流值，需將等值網絡分別化簡為以短路點為中心的輻射形等值網絡，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉移阻抗。Xnd（4）求計算電抗。Xjs（5）由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量標幺值（運算曲線只作到=3.5） 。Xjs（6）計算無限大容量（或3）的電源供給的短路電流周期分量。Xjs（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）計算異步電動機供給的短路電流。（10）繪制短路電流計算結果表。第 3.4 節 短路電流計算3.4.1 電路元件參數的計算根據電力系統規劃設計中確定或推薦的系統接線圖,求出各元件(發電機,變壓器,線路等)的阻抗值,(高壓短路電流

30、計算一般只計及各元件的電抗),為了計算方便,一般均計算成”標么值”,通常取用基準容量 SB=100MW 基準電壓一般取各級的平均電壓標么值計算基本關系如下: （11）bbbIUS3 （12）bbbIUZ3 （13）bbbUSI3 （14）pbUU 式中： . .頁腳. Sb-基準容量(MVA)Ub-基準電壓(KV)Up-電網各級平均額定電壓(KV)Ib-基準電流(KA)Zb-基準阻抗1. 發電機電抗標么值計算: Ub=230KV ， Sb=100MVA 已知: PG =200WM, COS=0.85 , UN=10.5KV , IN=8625 A Xd =16.5% =X1X432XXSXXN

31、bd 0701. 085. 0200100165.0 110kv220kvX9X5X6X10X11X12X7X8X1X2X3X410KVd1d2d3圖 1-11 短路計算等值電路圖 12.變壓器電抗標么值計算：（1）主變壓器電抗計算（1）已知：SN=240000KVA，變比：242/10.5，Ud=13%0542. 024010010013. 0100%SSUXNbST（2）已知：SN=240000KVA，變比：242/121/10.5，%;11%,14%,25)32()31 ()21 (UUU . .頁腳. 火電廠變壓器各繞組電抗電壓百分數分別為;%21%)32(31)21(1UUUUKKK

32、K）（ =1/225+14-11=14%21%)31(32)21(2UUUUKKKK）（ =1/225+11-14=11%21%)21(32)31(3UUUUKKKK）（ =1/211+14-25=0火電廠變壓器各繞組電抗標幺值：046. 024010010011240100100%265UXXK087XX058. 024014240100100%1109UXXK XX12110542. 024010010013. 0100%2SSUXNbST3.4.2 d1 點（10KV 母線）短路電流計算035. 016X165. 085. 0*100200*2*035. 0.d)21(163jsSSXX

33、由等值電路圖 1 化簡等值電路 4 見圖 1-11 所示查汽輪機運算曲線，次暫態（0s）短路電流標幺值為：I*=6.4；4s 短路電流標幺值為：I*4=2.47次暫態短路電流電流有名值： KAUSIIN5 .43104 . 6385. 01003av4s 短路電流有名值： . .頁腳. KAUSIIIN78.161047. 2385. 01003av4短路沖擊電流： KAII4 .1105 .43*28 . 128 . 1sh3.4.3 d2 點（110KV 母線）短路電流計算由等值電路圖 1 化簡等值電路 2 見圖 1-12 所示:023. 0046. 0*21/6556XXX035. 00

34、701. 0*21/2112XXX058. 0561215XXX273. 085. 0*100200*2*058. 0.d)2, 1(151jsSSXX查汽輪機運算曲線，次暫態（0s）短路電流標幺值為：I*=4.8；4s 短路電流標幺值為：I*4=2.4；次暫態短路電流電流有名值：*NS100II4.83.01 KA30.83 115avU（）4s 短路電流有名值：N4S1002.4III1.51()11530.8 3avKAU短路沖擊電流：1.8 2I1.8 23.019.64 KAshi（）3.4.4 d3 點（220KV 母線）短路電流計算 . .頁腳. 220KVX9X10X11X12

35、X7X8X1X2X3X4X13X14220KV由等值電路圖 1 化簡等值電路 3 見圖 1-13 所示064. 0/2110913XXXXX062. 0/12411314XXXXX0315. 0064. 0062. 0064. 0*062. 0/141315XXX296. 085. 0*100200*4*0315. 0.d)41(152jsSSXX查汽輪機運算曲線，次暫態（0s）短路電流標幺值為：I*=3.65；4s 短路電流標幺值為：I*4=2.25次暫態短路電流電流有名值： KAUSIIIN024. 124265. 3385. 01003av44s 短路電流有名值： KAUSIIIN631

36、. 024225. 2385. 01003av4短路沖擊電流： KAII6 . 2024. 1*28 . 128 . 1sh表 3-4-1 短路電流計算結果匯總表 電源短路電流（KA）短路電流(KA)短路沖擊電流（KA）10KV 母線43.516.78110.4110KV 母線3.011.519.64 . .頁腳. 220KV 母線1.0240.6312.6第四章 電氣設備的選擇與校驗第 4.1 節 電氣設備選擇的一般原則4.1.1. 導體和電器的選擇與設計 . .頁腳. 導體和電器的選擇設計，同樣必須執行國家的有關技術經濟政策，并應做到技術先進、經濟合理、安全可靠、運行方便和適當的留有發展余

37、地，以滿足電力系統安全經濟運行的需要。1. 一般原則（1）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發展的需要；（2）應按當地環境條件校核；（3）應力求技術先進和經濟合理；（4）選擇導體時應盡量減少品種；（5）擴建工程應盡量使新老電器型號一致；（6）選用的新產品，均應具有可靠的試驗數據，并經正式鑒定合格。2. 有關的幾項規定導體和電器應按正常運行情況選擇，按短路條件驗算其動、熱穩定，并按環境條校核電器的基本使用條件。（1）在正常運行條件下，各回路的持續工作電流，應按下表計算。表 4.1.1 各回路的持續工作電流表回路名稱 計算公式變壓器回路Ig.max=1.05In=1.05U

38、Snn3饋電回路Ig.max=2 COSPUn3注：PN、UN、IN等都為設備本身的額定值。 各標量的單位為：I（A） 、U（KV） 、P（KW） 、S（KVA） 。（2）驗算導體和電器時，所用短路電流的有關規定見節（短路電流）（3）驗算導體和 110KV 以下電纜短路熱穩定時，所用的計算時間，一般采用主保護的動作時間加相應的斷路器全分閘時間。斷路器全分閘時間包括斷路器固有分閘時間和電弧燃燒時間。（4）短路熱穩定時，導體的最高允許溫度可參照發電廠電氣部分課程設計參考資料P106 表 52 所列數值。表 4.1.2 導體的最高允許溫度表導體種類和材料短路時導體允許導體最長允許工熱穩定系數 C 值

39、 . .頁腳. 工作溫度（C0）作溫度（C0）母線（鋁） 200 70 87（5）驗算短路動穩定時，硬導體的最大應力大于表 53 所列數值。 表 4.1.3 導體和電器的選擇與校驗項目表材料 硬銅 硬鋁 鋼最大允許應力 137106 69106 157106（6）環境條件。選擇導體和電器時，應按當地環境條件校核。3.校驗的一般規定(1)長期工作條件電壓選用的電器在允許最高工作電壓 Umax不低于該回路的最高運行電壓 Ug,即 UmaxUg （51）電流選用的電器額定電流 In不得低于所在回路在各種可能方式下的持續工作電流 Ig,nIg （52）(2) 短路穩定條件校驗的一般原則1) 電器在選定

40、后應按最大可能通過的短路電流進行動穩定校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流，若發電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相嚴重時，則應按嚴重情況校驗。2)用熔斷器保護的電器可不校 驗熱穩定。當熔斷器有限流作用時，可不驗算動穩定。用熔斷器保護的電壓互感器，可不驗算動、熱穩定。短路的熱穩定條件：IttItdz （53）It -t 秒內設備允許通過的熱穩定電流有效值(kA)t-設備允許通過的熱穩定電流時間(s)校驗短路熱穩定所用的計算時間 tdz按下式計算：tdz=tb+td （54） . .頁腳. tb-繼電保護裝置后備保護動作時間（s）td-

41、斷路器全分閘時間（s）注：驗算導體和 110KV 以下電纜適中熱穩定時，用的計算時間釆用主保護的動作時間加相應的斷路器全分閘時間。短路的動穩定計算： imax ich （55） ich- 短路沖擊電流峰值（kA）imax-電器允許的極限通過電流峰值（kA）第 4.2 節 斷路器的選擇與校驗4.2.1 斷路器型式的選擇除需滿足各項技術條件和環境條件外，還應考慮便于安裝調試和運行維護，并經技術經濟比較后才能確定。根據當前我國生產制造情況，電壓 6 220KV的電網一般選用少油斷路器；電壓 110 330KV 的電網，當少油斷路器技術條件不能滿足要求時，可選用六氟化硫或空氣斷路器；大容量機組采用封閉

42、母線時，如果需要裝設斷路器，宜選用發電機專用斷路器。1. 斷路器選擇的具體技術條件簡述如下：（1）電壓：（電網工作電壓）。 （56）UgUn（2）電流：（最大持續工作電流）。 （57）Ig max.In由于高壓開斷電器沒有連續過載的能力，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工作電流的要求，即取最大持續工作電流。Ig max.（3）開斷電流（或開斷容量）：（或） （58）Itd.IbrStd.Skd式中 斷路器實際開斷時間 T 秒的短路電流周期分量；Itd. 斷路器額定開斷電流；Ibr 斷路器 T 秒的開斷容量；Std. 斷路器額定開斷容量。Skd 斷路器的實際開斷時間 T，為繼

43、電主保護動作時間與短路器固有分閘時間之和。（4） 動穩定： （59）ichimax . .頁腳. 式中 三相短路電流沖擊值；ich 斷路器極限通過電流峰值。imax（1） 熱穩定： （510）tIdz2tIt2式中 穩態三相短路電流；I 短路電流發熱等值時間（又稱假想時間） ；tdz 斷路器 T 秒熱穩定電流。It4.2.2 斷路器的選擇與校驗1.母線側以及母聯斷路器的型號都相同，都采用六氧化硫斷路器選用 LW-252W(2000A,40KA)2.校驗： 額定電壓： UUUUnsnnsnKVKV,220,220 額定電流： 2,0.661,nnsnnsKAKAIII I 開斷電流： IIIIN

44、brNbrKAKA ,40,604. 5 開合電流： 2.6923.21,100,nclshshnclIKAKAii iI 動穩定校驗： 100,23.21,esshshesKAKAiii i 熱穩定校驗： SKAtIt.4800340222 222(5.604 4)2.161085.35.dztIKAtIdz2tIt2滿足要求。第 4.3 節 隔離開關的選擇與校驗4.3.1 隔離開關的選擇原則(1) 為保證檢修安全在斷路器的兩側和母線等處；皆應裝有手動或電動的接地開關。快速接地開關的作用相當于接地短路器，可就地和遠方控制。一般下列情況需要裝設快速接地開關。(2) 停電回路的最先接地點；用來防

45、止可能出現的帶電誤合接地造成封閉電器的損壞。利用快速接地開關來短路封閉電器內部的電弧，防止事故擴大，一般為分相操作，投入時間不小于接地飛弧后 1 秒。(3) 隔離開關的選擇：應根據配電裝置的布置特點，和使用要求等因素，進行綜合的技術經濟比較然后確定。其選擇的技術條件與斷路器選擇的技術條件 1、2、4、5 相同。 . .頁腳. 選擇原則：nxnxnnsnUIIUU,;檢驗項目：（1）熱穩定。 （2）動穩定。4.3.2 隔離開關的選擇與校驗1. 母線附近的隔離開關，均為單接地與不接地兩種，架空線出線處為雙 接地開關 。 （1） Uns=220KV（2）=1.05Ig max.AUSnn3 .661

46、220324005. 13選擇：GW4-220D(2000A,100KA)型戶外式隔離開關。（3） 熱穩定檢驗：=4624=8464KA2stIt2 Qk=1085.35 KA2stIdz2 QktIt2 滿足熱穩定校驗。（4） 動穩定校驗：=104KA 而=23.21KAish 滿足動穩定校驗。2. 主變壓器高壓側的隔離開關選擇，單接地型。（1） Un=220KV（2）=1.05，Ig max.AUSnn3 .661220324005. 13所以選擇 JW6-252W 型隔離開關。（3） 熱穩定校驗：=23.724=2246.76 KA2stIt2 Qk=1085.35KA2stIdz2 Q

47、k,滿足要求。tIt2（4） 動穩定校驗：=80KA2 而=23.21KA2 ，滿足動穩定要求。 所有條件滿足要求4.3.3 220KV 斷路器及隔離開關的選擇以 220KV 雙母線的母聯斷路器及兩側開關為例。見校驗表 4.3.2 . .頁腳. 表 4.3.1 220KV 斷路器及隔離開關的校驗項目計算數據斷路器（FA1）隔離開關（GW4-220D）合格與否額定電壓 220KVNU 220KVNU 220KVNU合格額定電流 661AmaxIg 2000ANI 1000ANI合格開斷電流 5.604KAI 31.5KAIbr合格動穩定 22.4KAshi 80KAmaxi80KA2合格熱穩定5

48、.604242icqt 40242itht27.3242itht合格4.3.4 110KV 斷路器及隔離開關的選擇以 110KV 雙母線的母聯斷路器及兩側開關為例。見校驗表 18表 4.3.2 110KV 斷路器及隔離開關的校驗項目計算數據斷路器（FA1）隔離開關（G W4-110）合格與否額定電壓 110KVNU 110KVNU 110KVNU合格額定電流 787AmaxIg 2000ANI 2000ANI合格開斷電流 7.97KAI 31.5KAIbr合格動穩定 22.4KAshi 80KAmaxi 80KAmaxi合格熱穩定5.7242icqt 31.5242itht31.5242ith

49、t合格4.3.5 10KV 斷路器及隔離開關的選擇 安裝與不同地點的 10KV 斷路器所承受的短路電流差別很大 G1 發電機出口斷路器及其隔離開關。列表校驗如表 110：表 4.3.3 10KV 斷路器及隔離開關的校驗項目計算數據斷路器（SN4-10G）隔離開關（G N10-10T）合格與否 . .頁腳. 額定電壓 10KVNU 10KVNU 10KVNU合格額定電流 2750AmaxIg 5000ANI 5000ANI合格開斷電流 46.99KAI 105KAIbr合格動穩定 134.4KAshi 300KAmaxi 200KAmaxi合格熱穩定36.04242icqt 120242itht

50、100242itht合格第 4.4 節 高壓熔斷器的選擇與校驗4.4.1 .選擇的技術條件：(1) 電壓：UgUn （511）限流式高壓熔斷器不宜使用在工作電壓低于其額定電壓的電網中，以免因過電壓而使電網中的電器損壞,故應為 Ug=Un(2) 電流：IgmaxIf2nIf1n （512） If2n-熔體的額定電流If1n-熔斷的額定電流(3) 根據保護動作選擇性的要求校驗熔體額定電流，應保證前后兩級熔斷器之間及熔斷器與電源側繼電保護之間，及熔斷器與負荷側繼電保護之間動作的選擇性。(4) 斷流容量： ichIkd （513） ich-三相短路沖擊電流的有效值Ikd-熔斷器的開斷電流注：保護電壓互

51、感器的熔斷器，只需按額定電壓和斷流容量選擇。4.4.2 熔斷器的選擇與校驗1.發電機出口處與電壓互感器相連的熔斷器的選擇與校驗額定電壓： Un=10.5kV 1.1Un U10.9 Un表 4.4.1 熔斷器型號表型號額定電壓最大開斷容量開斷電流RN220kV1000MVA28.87KA斷流容量： . .頁腳. I=13.2 kA Ikd=Skd/Un=1000/20=28.87 (kA)33IIkdSkd-熔斷器斷流容量I-三相短路電流沖擊值有效值；Ikd-熔斷器開斷電流 所有條件滿足要求.4.4.3 熔斷器的選擇表表 4.4.2 熔斷器的選擇表支路名稱型 號額定電壓（KV）開斷容量（MVA

52、）開斷電流10.5KV 側RN220100028.87KA第 4.5 節 電壓互感器的選擇4.5.1 .電壓互感器的選擇（1）電壓互感器的選擇電壓互感器的配置原則： 應滿足測量、保護、同期和自動裝置的要求；保證在運行方式改變時，保護裝置不失壓、同期點兩側都能方便地取壓。母線：6220KV電壓級的每相主母線的三相上應裝設電壓互感器，旁路母線則視各回路出線外側裝設電壓互感器的需要而確定。線路：當需要監視和檢測線路斷路器外側有無電壓，供同期和自動重合閘使用，該側裝一臺單相電壓互感器。主變壓器：根據繼電保護裝置、自動裝置和測量儀表的要求，在一相或三相上裝設。（2）型式：電壓互感器的型式應根據使用條件選

53、擇： 620KV屋內配電裝置，一般采用油浸絕緣結構，也可采用樹脂澆注絕緣結構的電壓互感器。35110KV的配電裝置，一般釆用油浸絕緣結構的電壓互感器。220KV以上，一般釆用電容式電壓互感器 . .頁腳. 當需要和監視一次回路單相接地時，應選用三相五柱式電壓互感器，或有第三繞組的單相電壓互感器組。電壓互感器三個單相電壓互感器接線，主二次繞組連接成星形，以供電給測量表計，繼電器以及絕緣電壓表，對于要求相電壓的測量表計，只有在系統中性點直接接地時才能接入，附加的二次繞組接成開口三角形，構成零序電壓濾過器供電給繼電器和接地信號（絕緣檢查）繼電器。（3）一次電壓U1：1.1UnU10.9Un （514

54、）Un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% Un。（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 4.5.1 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）220220/3220220/34.5.2 電壓互感器的選擇 220KV 架空線電壓互感器： 選用 TYD220/-0.005H 變比 準確級 0.53100/3100/3220000 發電機電壓互感器： 選用 1 組 JDZ-20 變比 準確級 0.

55、5100/3100/315000 2 組 JDZ-15.75/0.1 變比 準確級 0.5100/3100/3150004.5.3 電壓互感器的選擇表表 4.5.2 電壓互感器的選擇表 . .頁腳. 位 置220KV 母線型 號TYD220/-0.005H3JDZ-10.5/0.1（單相油浸式）準確級0.50.5變比變比100/3100/3220000100/3100/315000100/3100/315000第 4.6 節 電流互感器的選擇4.6.1 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手冊 1一次部分 P71電流互感器的配置原則：凡裝有斷路器的回路均應裝設電流互感

56、器，其數量應滿足測量儀表、保護和自動裝置要求。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。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620KV屋內配電裝置，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35KV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

57、：110KV 母線JCC-1100.510KV 母線 . .頁腳. 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: I1nIg.mas,I1n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次回路的工作

58、電壓，Un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%倍數曲線進行校驗計算。d 熱穩定校驗: 電流互感器熱穩定能力常以

59、1s允許通過一次額定電流I1n來校驗：(I1nKt)Itdz （516） Kt為CT的1s熱穩定倍數；e 動穩定校驗：內部動穩定可用下式校驗：I1nKdwich 2（517）I1n-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）Kdw-CT的1s動穩定倍數 . .頁腳. 4.6.2 電流互感器選擇發電機： 選用 LRZB-20-0.5（澆注絕緣母線式） 電流比 12000/5 準確級 0.5變壓器高壓側、220KV 出線： 選用 LRB-220-5P20（瓷絕緣戶外式） 電流比 1200/5 準確級 0.5110KV 電流互感器選用 LCWD2-110 ,電流比 80

60、0/510KV 電流互感器選用 LBJ-10 ,電流比 6000/5第 4.7 節 母線的選擇與校驗4.7.1 母線的選擇及校驗原則（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 外，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