水電廠電氣部分設(shè)計

1、目 錄工程概況11主接線方案設(shè)計11.1 設(shè)計原則11.2 各方案比較12 廠用電的設(shè)計22.1 廠用電的設(shè)計原則22.2 廠用變壓器的選擇32.3 廠用電源選擇33發(fā)電機及變壓器的選擇33.1 選擇原則33.2 發(fā)電機33.3 主變壓器34短路電流計算44.1 短路電流計算的目的44.2 短路電流計算條件54.3 基準值的選擇54.4 計算55電氣設(shè)備的選擇85.1電氣設(shè)備選擇概述85.2 電氣設(shè)備選擇的一般原則85.3 斷路器的選擇85.4 隔離開關(guān)的選擇105.5 電流互感器的選擇115.6 電壓互感器的選擇135.7 母線地選擇145.8 電抗器155.9 高壓熔斷器的選擇166配電裝

2、置166.1 屋內(nèi)配電裝置177防雷部分設(shè)計177.1 概述177.2 雷電過電壓的形成與危害177.3 電氣設(shè)備的防雷保護177.4 避雷針的選擇187.5 避雷器的選擇和配置19結(jié)束語20致 謝22參考文獻23附錄24工程概況 該電站位于某山區(qū)的一條河流上，匯流面積為 900平方公里。經(jīng)水能規(guī)劃 設(shè)選定裝機為 4500kw5，共5臺臥式水輪發(fā)電機組。該電站水庫為不完全周調(diào)節(jié)，單級開發(fā)，以發(fā)電為主。年利用小時數(shù)5500小時。保證出力4500kw，多年平均發(fā)電量 46810 5kw.h。廠用電率按裝機容量的4%計算。水輪發(fā)電機型號參數(shù)：sfw118/64-6 pn=4500kw，un=10.5

3、kv，cosn=0.95， in=471.2a，xd= 0.23。其它資料年均最高氣溫：30，年均最低氣溫：,多年平均雨量：1100mm，雷暴時數(shù)：40日/年，交通較方便，公路可直抵電站廠房，當(dāng)?shù)厣絼葺^緩，海拔高度約在800m 左右，出線走廊易于確定。 接入系統(tǒng)方式該電站在系統(tǒng)中屬于非主力電站，該電站以兩回35kv出線與系統(tǒng)相連，其潮流為雙向，另外，該電站以6回、10kv出線(距離 均大于3km)向近區(qū)供電，其中三回線供類負荷各4.6mva,cos=0.9, tmax=3500h其余三回線供類負荷各2.1mva。 1主接線方案設(shè)計1.1 設(shè)計原則電氣主接線是水電站由高壓電氣設(shè)備通過連線組成的接

4、收和分配電能的電路。電氣主接線根據(jù)水電站在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足運行可靠、簡單靈活、操作方便、易于維護檢修、利于遠方監(jiān)控和節(jié)約投資等要求。在電氣主接線設(shè)計時，綜合考慮以下方面：(1)保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本的要求。在設(shè)計時，除對主接線形式予以定性評價外，對于比較重要的水電站需要進行定量分析和計算，必須滿足必要的供電可靠性。(2)具有經(jīng)濟性在主接線設(shè)計時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。欲使主接線可靠、靈活，將導(dǎo)致投資增加。所以必須把技術(shù)與經(jīng)濟兩者綜合考慮，在滿足供電可靠、運

5、行靈活方便的基礎(chǔ)上，盡量使設(shè)備投資費用和運行費用為最少。(3)具有一定的靈活性和方便性，并能適應(yīng)遠方監(jiān)控的要求。主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行方式的轉(zhuǎn)換。不僅正常運行時能安全可靠地供電，而且無論在系統(tǒng)正常運行還是故障或設(shè)備檢修時都能適應(yīng)遠方監(jiān)控的要求，并能靈活、簡單、迅速地倒換運行方式，使停電時間最短，影響范圍最小。顯然，復(fù)雜地接線不會保證操作方便，反而使誤操作機率增加。但是過于簡單的接線，則不一定能滿足運行方式的要求，給運行造成不便，甚至增加不必要的停電次數(shù)和停電時間。(4)具有發(fā)展和擴建的可能性隨著經(jīng)濟的發(fā)展，已投產(chǎn)的水電站可能需要擴大機組容量，從主變壓器的容量、數(shù)量到饋電線路

6、數(shù)均有擴建的可能，有的甚至需要升壓，所以在設(shè)計主接線時應(yīng)留有發(fā)展余地，不僅要考慮最終接線的實現(xiàn)，同時還要兼顧到分期過渡接線的可能和施工的方便。根據(jù)以上幾點及發(fā)電廠的總?cè)萘?500kw5，對二類負荷三回路供電各4.6mva總共9.2mva及對三類負荷三回路供電各2.1mva總共8.4mva,還剩4.9mva以兩回出線接入系統(tǒng)，對于中小型水電站應(yīng)考慮靈活性為主，因此對該水電站的主接線擬定以下兩種方案。1.2 各方案比較 方案單母線接線，這種接線每回進出線都只經(jīng)過一臺斷路器固定接于母線的某一段上。優(yōu)點：不分段單母線接線的優(yōu)點是簡單清晰，設(shè)備少，投資少，運行操作方便，有利于擴建和采用成套配電裝置。缺點

7、：不分段單母線接線的缺點是可靠性、靈活性差。任一回路的斷路器檢修，該回路停電。母線或任一母線隔離開關(guān)檢修全部停電。 方案分段單母線接線分段單母線即用分段斷路器將單母線分成幾段。優(yōu)點：兩母線段可并聯(lián)運行也快分裂運行。重要用戶可以用雙回路接于不同母線段，保證不間斷供電。任一段母線或母線隔離開關(guān)檢修，只停該段，其他段可繼續(xù)供電，減小了停電范圍。缺點：分段的單母線接線增加了分段設(shè)備的投資和占地面積；某段母線故障或檢修仍有停電問題；某回路的斷路器檢修，該回了停電；擴建時，需想兩端均衡擴建。綜合分析上述兩種種方案，再結(jié)合該水電站為中小型水電站的實際情況，擬定的主接線應(yīng)以經(jīng)濟性為主，但其可靠性也需要考慮，水

8、電廠有可能承擔(dān)基荷（如豐水期）、腰荷和峰荷，年最大負荷利用小時數(shù)在3000-5500h，其主接線應(yīng)以保證供電調(diào)度的靈活性為主進行選擇，所以考慮以上因素，選擇方案二為主接線方案。圖1-1 主接線方案圖1-2 主接線方案2 廠用電的設(shè)計2.1 廠用電的設(shè)計原則保證廠用電的可靠性和經(jīng)濟性，在很大程度上取決于正確選擇供電電壓、供電電源和接線方式、廠用機械的托運方式、電動機的類型和容量以及運行中的正確和管理等措施。廠用電接線應(yīng)保證廠用電的連續(xù)供應(yīng)，使發(fā)電廠能安全滿發(fā)，除滿足正常運行安全、可靠、靈活、經(jīng)濟、先進等一般要求外，尚應(yīng)滿足如下要求。接線方式和電源容量，應(yīng)充分考慮廠用設(shè)備在正常、事故、檢修、啟動、

9、停運等方式下的供電要求，并盡可能地使切換操作簡便，使啟動（備用）電源能迅速投入。盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障影響范圍，避免引起全廠停電事故。各臺機組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)獨立，尤其是200mw及以上大型機組，應(yīng)做到這點，以保證在一臺機組故障停運或其輔機發(fā)生電氣故障時，不影響其他機組的正常運行。對200mw及以上大型機組，應(yīng)設(shè)置足夠容量的交流事故保安電源及電能質(zhì)量指標(biāo)合格的交流不間斷供電裝置。充分考慮電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運行方式，特別注意對公用廠用負荷的影響。要方便過渡，盡小改變接線和更換設(shè)備。2.2 廠用變壓器的選擇廠用電負荷包括廠用電高壓計算負荷和廠用電低壓計算負荷，近似計算，以90

10、0kw作為近似計算，只要廠用變壓器容量大于900kw即可，同時考慮安全裕量。通過上述原則，可以知道廠用變壓器的額定電壓為10kv，可選用2臺50容量的雙繞組變壓器，分別接于發(fā)電機電壓母線，查有關(guān)設(shè)計書得：廠用變的額定容量：sn=1000kva廠用變壓器選型10kv電壓級s9系列雙繞組電力變壓器為無載調(diào)壓，調(diào)壓范圍為5%主要技術(shù)參數(shù)如下：表2-1 廠用變壓器參數(shù)型號額定容量額定電壓連接組號空載損耗短路損耗阻抗電壓空載電流s9-1000/101000kva10kvy,d 111720w10000w4.5%1.12.3 廠用電源選擇廠用電系統(tǒng)接地方式廠用變采用不接地方式，高壓和低壓都為三角電壓，當(dāng)容

11、量較小的電動機采用380v時，采用二次廠用變，將6kv變?yōu)?80v，中性點直接接地；啟備變采用中性點直接接地，高壓側(cè)為星型直接接地，低壓側(cè)為三角電壓。廠用工作電源引接方式因為發(fā)電機與10kv母線采用單元接線，高壓廠用工作電源由10kv母線兩端側(cè)引接。確定廠用電系統(tǒng)廠用電系統(tǒng)采用如附錄廠用電圖3發(fā)電機及變壓器的選擇3.1 選擇原則電氣設(shè)備選擇符合“導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定”的要求。水輪發(fā)電機的參數(shù)除滿足電站運行要求外, 還應(yīng)滿足電站接入系統(tǒng)的要求。發(fā)電機中性點接地方式應(yīng)有利于提高機組安全運行水平。主變壓器的容量與其連接的發(fā)電機容量相匹配, 其有關(guān)參數(shù)除滿足電站運行要求外, 還應(yīng)滿足電站接入系統(tǒng)

12、設(shè)計要求。主變選擇單相變壓器。發(fā)電機出口裝設(shè)專用的發(fā)電機出口斷路器和電氣制動開關(guān)。3.2 發(fā)電機根據(jù)任務(wù)書所給水輪發(fā)電機的結(jié)構(gòu)型式為臥式,其主要技術(shù)參數(shù)如下:表3-1 發(fā)電機參數(shù)型號額定容量額定電壓額定電流額定功率因數(shù)頻率額定轉(zhuǎn)速次暫態(tài)電抗sfw118/64-64500kw10.5kv471.2acosn=0.9550hz1000r/min0.233.3 主變壓器該電站總裝機容量為：54500kw，因35kv兩回線路間有交換功率，負荷絕大部分為三級負荷，而一、二級負荷較少，所以擬選主變壓器一臺，其容量選擇按發(fā)電機母線上供電負荷為最小值并能將剩余電功率送入電網(wǎng)來確定，容量、臺數(shù)直接影響主接線的形

13、式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。他的確定除依據(jù)傳遞容量基本資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5-10年發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進行綜合分析合理選擇。主變壓器容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。他的選擇除依據(jù)基礎(chǔ)資料，主要取決于輸送功率的大小、與系統(tǒng)的緊密程度、運行方式及負荷的增長速度等因素，并至少要考慮5年內(nèi)負荷的發(fā)展需要。如果容量選得過大、臺數(shù)過多，則會增加投資、占地面積和損耗，不能充分發(fā)揮設(shè)備的效益，并增加運行和檢修的工作量；如果容量選得過小、臺數(shù)過少，則可能封鎖發(fā)電廠剩余功率的輸送，或限制變電所負荷的需要，影響系統(tǒng)不同電壓等級之間的功率交換及運行的

14、可靠性。因此，應(yīng)合理選擇其容量和臺數(shù)。主變壓器容量的選擇單元接線中得主變壓器容量sn應(yīng)按發(fā)電機額定容量扣除本機組的廠負荷后，留有的裕度選擇 mva 為發(fā)電機容量，在擴大單元接線中為兩臺發(fā)電機發(fā)電機容量之和，mv； 為發(fā)電機額定功率因數(shù)； 為廠用電率。計算主變壓器的容量根據(jù)發(fā)電廠電氣部分附表1-4應(yīng)該選擇容量為12500kva。主變壓器相數(shù)的確定在330kv及以下的發(fā)電廠和變電所中，一般都選用三相式變壓器。因為一臺三相式較同容量的三臺單相式投資小、占地小、損耗小，同時配電裝置結(jié)構(gòu)簡單，運行維護較方便。如果受到制造、運輸?shù)葪l件限制時，可選用兩臺容量較小的三相變壓器，在技術(shù)經(jīng)濟合理時，也可以選用單相

15、變壓器組。在500kv及以上的發(fā)電廠和變電所中應(yīng)按其容量、可靠性、制造水平、運輸條件、負荷和系統(tǒng)情況等，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較厚確定。繞組數(shù)的確定只有一種升高電壓向用戶供電或與系統(tǒng)連接的發(fā)電廠，以及只有兩種電壓的變電所，采用雙繞組變壓器.有兩種升高電壓向用戶供電或與系統(tǒng)連接的發(fā)電廠，以及有三種電壓的變電所，可以采用雙繞組變壓器或三繞組變壓器。繞組接線組別的確定變壓器的繞組連接方式必須使得其線電壓與系統(tǒng)線電壓相位一致，否則不能并列運行，電力系統(tǒng)變壓器采用的繞組連接方式有星形和三角形兩種。我國電力變壓器三繞組所采用的連接方式為：110kv及以上電壓側(cè)均為“yn”，既有中性點引出并直接接地；35kv作為高、

16、中壓側(cè)時都可能采用“y”，其中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地，作為低壓側(cè)時可能用“y”或“d”；35kv以下電壓側(cè)一般為“d”，也有“y”方式。所以主變壓器、廠變壓器都選擇“yd”組別.綜上考慮原則:該水電站容量較小，小型水電站宜采用三相油浸式變壓器，并根據(jù)國家節(jié)約能源的規(guī)定采用低能耗變壓器。故本水電廠電氣主接線的主變壓器應(yīng)選三相變壓器。主變壓器選型35kv電壓級sf7系列三相油浸自冷式銅線電力變壓器為無載調(diào)壓，調(diào)壓范圍為5%主要技術(shù)參數(shù)如下：表3-2 主變壓器參數(shù)型 號額定容量額定電壓連接組號空載損耗短路損耗阻抗電壓空載電流sf7-12500/3512500kva35kvy,d 1116000w

17、63000w7.5%0.74短路電流計算4.1 短路電流計算的目的在發(fā)電廠和變電所設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要的環(huán)節(jié)。其目的主要有以下幾個方面：在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采用限制短路電流的措施，均需進行必要的短路電流計算。在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障狀況下都能安全、可靠的工作。同時又力求節(jié)約資金，這就需要按短路情況進行全面校驗。在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導(dǎo)線相間和相對地安全距離。在選擇繼電保護方式和進行整定計算，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。4.2 短路電流計算條件基本假定：正常

18、工作時，三項系統(tǒng)對稱運行所有電流的電功勢相位角相同電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間不考慮短路點的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計不考慮短路點的電流阻抗和變壓器的勵磁電流元件的技術(shù)參數(shù)均取額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍輸電線路的電容略去不計一般規(guī)定驗算導(dǎo)體的電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本工程設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠景的發(fā)展計劃。選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電器連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)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影響。選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗回路的計算短路點，應(yīng)選擇在正常接

19、線方式時短路電流最大地點導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和以及電器的開斷電流，一般按三相短路計算。4.3 基準值的選擇該站最大運行方式為：5臺機組滿發(fā)并網(wǎng)運行；最小運行方式為：1臺機組發(fā)電，保證出力且并網(wǎng)運行。線路均按3km計算，電抗系數(shù)為0.4/km。表4-1 短路計算基準值（sj=100mvaa）額定電壓基準電壓基準電流基準電抗un（kv）uj(kv)ij(ka)xj()1010.55.4991.135371.5613.74.4 計算單臺發(fā)電機:主變壓器：廠用變壓器：線路：線路：系統(tǒng)短路容量：系統(tǒng)阻抗：圖4-1 等值電路4.5等值電抗計算圖4-2 等值阻抗對于k1點最大運行方式：最小運行方式：

20、對于k2點 最大運行方式：最小運行方式：對于k3點對于6回路出線：x1=1.088對于系統(tǒng)：x2=0.6435kv母線側(cè)：最大運行方式下：x3=0.791，最小運行方式下：x3=2.322通過y-變換， 在最大方式下，所以，此時k3點短路電抗最小運行方式， 所以，此時k3點短路電抗最大、最小運行方式下的短路電流計算對于k1 最大運行方式：短路電流為：最小運行方式：短路電流為： 對于k2 最大運行方式：短路電流為： 最小運行方式：短路電流為：對于k3 最大運行方式：短路電流為：最小運行方式：短路電流為：上述短路電流和短路沖擊電流都是在三相短路時計算出來的，由于兩相短路電流是三相短路電流的0.86

21、6倍，故兩相短路電流和短路沖擊電流均是三相的0.866倍對于k1 最大運行方式:兩相短路電流為：最小運行方式：兩相短路電流為：對于k2點最大運行方式：兩相短路電流為：最小運行方式：兩相短路電流為：對于k3點最大運行方式：兩相短路電流為：最小運行方式：兩相短路電流為： 表4-2 最大、最小方式下三相、兩相短路電流的值如下表所示：短路點最大運行方式最小運行方式三相短路電流（ka）兩相短路電流（ka）三相短路電流（ka）兩相短路電流（ka）k10.3660.3160.1760.152k26.9516.0192.3682.05k33.8243.3113.46535電氣設(shè)備的選擇5.1電氣設(shè)備選擇概述由

22、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，并按短路情況校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。5.2 電氣設(shè)備選擇的一般原則應(yīng)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(fā)展。應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。與正個工程的建設(shè)標(biāo)準應(yīng)協(xié)調(diào)一致。同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。用新的產(chǎn)品均應(yīng)有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。5.3 斷路器的選擇斷路器的選擇，除滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮到要便于安裝調(diào)試和運行維護，并經(jīng)濟技術(shù)方面都比較后才能確定。根據(jù)目前我國斷路器的生產(chǎn)情況，電

23、壓等級在10kv220kv的電網(wǎng)一般選用少油斷路器，而當(dāng)少油斷路器不能滿足要求時，可以選用sf6斷路器。 斷路器選擇的校驗內(nèi)容按額定電壓選擇： un uns 按額定電流選擇： ialimax（a）額定開斷電流選擇： inbrik(ka)額定關(guān)合電流選擇： inclish(ka)熱穩(wěn)定校驗： i2ttqk(ka)2s動穩(wěn)定校驗： iasish(ka) 具體斷路器的選擇1）35kv母聯(lián)側(cè)斷路器的選擇流過斷路器的最大持續(xù)工作電流：計算數(shù)據(jù)如表5-1：表5-1 35kv高壓斷路器計算數(shù)據(jù)表u(kv)qk(ka)2si(ka)ich(ka)35202.0016.60.366 計算的各項條件，查電力系統(tǒng)課

24、程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計參考資料附表2-17，選擇斷路器技術(shù)參數(shù)如表5-2：表5-2 dw6-35（w）型斷路器參數(shù)表型號額定電壓u（kv)最高工作電壓u(kv)額定電流i(a）額定開斷電流(ka)動穩(wěn)定電流峰值（ka)額定短路關(guān)和電流（ka)固有分閘時間（s)合閘時間(s)sw5-3535404001640800.10.27 開斷電流校驗:開斷電流校驗合格。動穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定校驗合格。熱穩(wěn)定校驗：短路電流的熱效應(yīng)202.001（ka2s）：設(shè)繼電保護時間tpr 為1.5s，則短路計算時間：查短路電流計算曲線數(shù)字表得： 熱穩(wěn)定校驗合格。所以，所選斷路器滿足要求。出線側(cè)斷路器的選擇應(yīng)該和主變壓器的選擇是

25、一致的，因為他們共用一個短路點來計算的。2）10kv母線側(cè)斷路器的選擇流過斷路器的最大持續(xù)工作電流：計算數(shù)據(jù)如表5-3：為了滿足計算的各項條件，查電力系統(tǒng)課程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計參考資料附表2-17，選擇斷路器技術(shù)參數(shù)如表5-4表5-3 10kv高壓斷路器計算數(shù)據(jù)表u(kv)qk(ka)2si(ka)ich(ka)10142.364.56.951表5-4 sn1010i（w）型斷路器參數(shù)表型號額定電壓u（kv)最高工作電壓u(kv)額定電流i(ka）額定開斷電流(ka)動穩(wěn)定電流峰值（ka)額定短路關(guān)和電流（ka)固有分閘時間（s)合閘時間(s)sn10-1010106301640400.60.2開

26、斷電流校驗: 開斷電流校驗合格。動穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定校驗合格。熱穩(wěn)定校驗：短路電流的熱效應(yīng)142.36（ka）2s：設(shè)繼電保護時間tpr 為1.5s，則短路計算時間：查短路電計算曲線數(shù)字表得： 熱穩(wěn)定校驗合格。所以，所選斷路器滿足要求。因為出線側(cè)最大負荷4600kw和發(fā)電機4500kw的功率相近，流過母線側(cè)斷路器最大持續(xù)工作電流和流過出線側(cè)斷路器最大持續(xù)工作電流也相近，所以10kv出線側(cè)和母聯(lián)側(cè)的斷路器的型號選擇一致。5.4 隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)的選擇方法與斷路器相同，但隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，不承擔(dān)接通和斷開負荷電流和短路電流的任務(wù)，因此，不需校驗額定開斷電流和關(guān)合電流。 隔離開關(guān)選擇的校驗內(nèi)

27、容 額定電壓選擇： un uns (v) 按額定電流選擇： ialimax（a）熱穩(wěn)定校驗： i2ttqk(ka)2s動穩(wěn)定校驗： iasish(ka) 具體位置的隔離開關(guān)的選擇1）35kv母聯(lián)側(cè)隔離開關(guān)的選擇流過隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流： 計算數(shù)據(jù)如表5-5：表5-5主變側(cè)隔離開關(guān)計算數(shù)據(jù)表u(kv) imax(a) (ka)10216.50.366為了滿足計算各項條件，查發(fā)電廠電氣部分附表2-19，選隔離開關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：表5-6 gn19-10xt型高壓隔離開關(guān)參數(shù)表型號 額定電壓kv 額定電流（a）動穩(wěn)定電流峰值(ka) 熱穩(wěn)定電流(ka)gn19-10xt 10 630 50 20

28、動穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定校驗合格。熱穩(wěn)定校驗：短路電流的熱效應(yīng)1013.077（ka2s）：設(shè)繼電保護時間tpr 為1.5s，則短路計算時間：查短路電流計算曲線數(shù)字表得： 熱穩(wěn)定校驗合格。所以，所選隔離開關(guān)滿足要求。2）35kv出線側(cè)隔離開關(guān)由于主變停運時，母聯(lián)才會有大電流流過，所以其最大運行條件與35kv母聯(lián)側(cè)有著同樣的要求，故可以選用相同型號的隔離開關(guān)。3）10kv出線側(cè)隔離開關(guān)的選擇流過出線隔離開關(guān)的最大電流應(yīng)按其最大負荷進行考慮和選擇，所以隔離開關(guān)的最大工作電流：（6條出線回路的隔離開關(guān)選擇相同）計算數(shù)據(jù)如表5-7：表5-7 10kv隔離開關(guān)數(shù)據(jù)表u(kv) igmax(a) (ka)107

29、9.676.951表5-8 gn5-10型高壓隔離開關(guān)參數(shù)表型號 額定電壓kv 額定電流（a）動穩(wěn)定電流峰值(ka) 熱穩(wěn)定電流(ka)gn10-10 10 200 25.5 10為了滿足計算的各項條件，查發(fā)電廠電氣部分附表2-19，選擇隔離開關(guān)技術(shù)參數(shù)如表5-8:動穩(wěn)定校驗： 動穩(wěn)定校驗合格。 熱穩(wěn)定校驗：短路電流的熱效應(yīng)（ka2s）：設(shè)繼電保護時間tpr 為1.5s，則短路計算時間：查短路電流計算曲線數(shù)字表得： 熱穩(wěn)定校驗合格。所以，所選隔離開關(guān)滿足要求。4）10kv母線側(cè)隔離開關(guān)的選擇因為出線側(cè)最大負荷4600kw和發(fā)電機4500kw的功率相近，流過母線側(cè)隔離開關(guān)最大持續(xù)工作電流和流過出

30、線側(cè)隔離開關(guān)最大持續(xù)工作電流也相近，所以10kv出線側(cè)和母聯(lián)側(cè)的隔離開關(guān)的型號選擇一致。5.5 電流互感器的選擇電流互感器的選擇和配置應(yīng)按下列條件型式：電流互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。對于6-20kv屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)和樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器。有條件時，應(yīng)盡量采用套管式電流互感器。一次回路電壓：unsun一次回路電流：imaxial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計來選擇。二次負荷： s2sn2 式中， ，動穩(wěn)定：式中，

31、是電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)，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，即熱穩(wěn)定： 10kv出線ct的選擇一次回路電壓：unsun=10kv 二次回路電流：根據(jù)以上兩項，同樣選擇la-10/(500/5)戶外獨立式電流互感器，其參數(shù)如下表5-9：表5-9 電流互感器技術(shù)參數(shù)額定電流比 準確級次 二次負荷 1s熱穩(wěn)定倍數(shù) 動穩(wěn)定倍數(shù)500/512kt=75kas=135動穩(wěn)定校驗： 滿足要求。熱穩(wěn)定校驗： 滿足熱穩(wěn)定性要求。綜上所述，所選的電流互感器la-10/(500/5)滿足動熱穩(wěn)定性要求。10kv母線側(cè)ct的選擇因為出線側(cè)最大負荷4600kw和發(fā)電機4500kw的功率相近，

32、流過母線側(cè)二次回路電流和流過出線側(cè)二次回路電流也相近，所以10kv出線側(cè)和母聯(lián)側(cè)的電流互感器的型號選擇一致。 35kv出線ct的選擇一次回路電壓：unsun=35kv 二次回路電流：根據(jù)以上兩項，同樣選擇lcw-35戶外獨立式電流互感器，其參數(shù)如下表5-10：表5-10 電流互感器技術(shù)參數(shù)額定電流比 準確級次 二次負荷 1s熱穩(wěn)定倍數(shù) 動穩(wěn)定倍數(shù)1000/50.52kt=65kas=100動穩(wěn)定校驗： 滿足要求。熱穩(wěn)定校驗： 滿足熱穩(wěn)定性要求。綜上所述，所選的電流互感器lcw-35滿足動熱穩(wěn)定性要求。5.6 電壓互感器的選擇電壓互感器的選擇和配置應(yīng)按下列條件型式：6-20kv屋內(nèi)互感器的型式應(yīng)

33、根據(jù)使用條件可以采用樹脂膠主絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器；35kv-110kv配電裝置一般采用油浸式結(jié)構(gòu)的電壓互感器220kv級以上的配電裝置，當(dāng)容量和準確等級滿足要求，一般采用電容式電壓互感器。在需要檢查和監(jiān)視一次回路單相接地時，應(yīng)選用三相五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單相電壓互感器。 一次電壓和電流選擇： 二次電壓：按表5-11所示選用所需二次額定電壓un。 準確等級：電壓互感器應(yīng)在哪一準確等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表，繼電器和自動裝置等設(shè)備對準確等級的要求確定，規(guī)定如下：用于發(fā)電機、變壓器、調(diào)相機、廠用饋線、出線等回路中的電度表，所有計算的電度表，其準確等級要求為0.5級。 供監(jiān)視估算電能

34、的電度表，功率表和電壓繼電器等，其準確等級，要求一般為級。用于估計被測量數(shù)值的標(biāo)記，如電壓表等，其準確等級要求較低，要求一般為3級即可。在電壓互感器二次回路，同一回路接有幾種不同型式和用途的表計時，應(yīng)按要求準確等級高的儀表，確定為電壓互感器工作的最高準確度等級。二次負荷s2sn2(va)35kv母線pt的選擇型式：采用串聯(lián)絕緣油浸式式電壓互感器，作電壓、電能測量及繼電保護用。電壓：額定一次電壓：=35kv =kv準確等級：用戶保護，測量、計量用，其準確等級為0.5級。表5-11 電壓互感器技術(shù)參數(shù)繞組高側(cè)接入方式 主繞組接于線電壓上 主繞組二次繞組接于相電壓上附加繞組用于中性點直接接地系統(tǒng)附加

35、二次繞組用于中性點不接地系統(tǒng)二次額定電壓3535表5-12 電壓互感器技術(shù)參數(shù)(a)型 號額定電壓（kv）最大容量（va）一次繞組 二次繞組 輔助繞組jd7-35 35 0.1 0.1/3 1000查發(fā)電廠電氣部分，選定pt的型號為：jd7-35，其參數(shù)如表5-12：35kv出線回路pt的選擇型式：采用電容式電壓互感器(因為輸電電壓增高,電磁式體積大，成本高，所以采用電容式電壓互感器)，作電壓、電能、測量及繼電保護用。電壓：額定一次電壓 準確等級：用于估計電壓數(shù)值和周期，其準確等級為3級。表5-13 電壓互感器技術(shù)參數(shù)(b)型 號額定電壓（kv）最大容量（va）一次繞組 二次繞組 輔助繞組jd

36、-350.10.1/31000查發(fā)電廠電氣部分選定pt型號：jd-35，其參數(shù)如表5-13：表5-14 電壓互感器技術(shù)參數(shù)繞組高側(cè)接入方式主繞組接于線電壓上主繞組二次繞組接于相電壓上附加繞組用于中性點直接接地系統(tǒng)附加二次繞組用于中性點不接地系統(tǒng)二次額定電壓1010 10kv側(cè)pt的選表5-15 電壓互感器技術(shù)參數(shù)（a）型 號額定電壓（kv）最大容量（va）一次繞組 二次繞組 輔助繞組jdzj1-100.1/30.1/340010kv母線側(cè)pt的選擇：型式:采用串聯(lián)絕緣油浸式式電壓互感器，作電壓、電能測量及繼電保護用。電壓：=額定一次電壓： = 準確等級：用戶保護，測量、計量用，其準確等級為0.

37、5級。查發(fā)電廠電氣部分，選定pt的型號為：jdzj1-10，其參數(shù)如表5-15：10kv出線回路pt的選擇型式：采用電容式電壓互感器(因為輸電電壓增高,電磁式體積大，成本高，所以采用電容式電壓互感器)，作電壓、電能、測量及繼電保護用。電壓：額定一次電壓 un1=10kv un2=0.1kv準確等級：用于估計電壓數(shù)值和周期，其準確等級為3級。查發(fā)電廠電氣部分選定pt型號：jdj-10，其參數(shù)如表5-16：表5-16 電壓互感器技術(shù)參數(shù)(b)型 號額定電壓（kv）最大容量（va）一次繞組 二次繞組 輔助繞組jdj-10 100.1/30.1/34005.7 母線地選擇 一般情況下采用鋁母線；在持續(xù)

38、工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機、變壓器出口以及污穢對鋁有嚴重腐蝕而對銅腐蝕蘆葦輕的場所采用銅線。按母線經(jīng)濟電流密度選擇母線截面，其最大持續(xù)電流為 由有：采用鋁母線，經(jīng)查圖得：tmax=5500h時，j=0.68a/mm2根據(jù)式中sj=imax/j=87.22/0.68=128.26mm2查表得，選用每相1條40mm5mm矩形鋁導(dǎo)體，平放時in=719a，ks=1.02由ial=kin=0.94719=676a87.22a滿足長期充許發(fā)熱條件。熱穩(wěn)定校驗條件熱穩(wěn)定校驗： 經(jīng)查表：=200 =30 =245代入下面的公式ks=1.01滿足熱穩(wěn)定。動穩(wěn)定校驗： 其中 滿足動穩(wěn)定。 5.8 電抗器

39、依據(jù)安裝地點和作用，普通電抗器可分為母線電抗器和線路電抗器兩種。線路電抗器電路電抗器主要用來限制電纜饋線回路短路電流。由于電纜的電抗值較小且有分布電容，即使在電纜饋線末端發(fā)生短路，短路電流也和母線短路差不多。饋線上裝線路電抗器，從發(fā)電廠和用戶整體來看比較合理，一般電抗百分值取36。所以，根據(jù)、和上述要求可選nkl-10-200型電抗器，初步將電抗值定為。在時，滿足熱、動穩(wěn)校正滿足要求，此時計算電抗標(biāo)幺值，歸算到基準值下面的計算電抗，故，所以，查短路電流計算曲線得，此時有名值為,則電壓損失和殘壓分別為： 熱、動穩(wěn)校驗：可見，電壓損失、殘壓、熱動穩(wěn)均滿足要求，所以電抗器nkl-10-200-6型。

40、母線電抗器母線電抗器裝設(shè)在母線分段處，其目的是讓發(fā)電機出口斷路器、變壓器低壓側(cè)斷路器、母聯(lián)斷路器和分段斷路器等都按各回路額定電流來選擇，不因短路電流過大而使容量升級。母線電抗器用于限制并列運行發(fā)電機所提供的短路電流，其額定電流通常按母線上事故切除最大一臺發(fā)電機時可能通過電抗器的電流進行選擇，一般取發(fā)電機額定電流的5080，電抗百分值取為812,根據(jù)、和上述要求可選xkgkl-10-400型電抗器，初步將電抗值定為。在時，,滿足熱、動穩(wěn)校正滿足要求，此時計算電抗標(biāo)幺值，歸算到基準值下面的計算電抗，故所以，查短路電流計算曲線得，此時有名值為，則電壓損失和殘壓分別為：熱、動穩(wěn)校驗：可見，電壓損失、殘

41、壓、熱動穩(wěn)均滿足要求，所以電抗器xkgkl-10-400-8型。5.9 高壓熔斷器的選擇熔斷器是最簡單的保護電器，它用來保護電器設(shè)備免受過載和短路電流的損害，保護電壓互感器的高壓熔斷器只須與開斷能力兩項進行選擇。額定電壓選擇：額定電流選擇：熔斷器的額定電流選擇，包括熔管和熔體的額定電流的選擇。為了保證熔斷器器殼不致?lián)p壞，高壓熔斷器的熔管額定電流應(yīng)大于、等于熔體的額定電流，即：為了防止熔體在通過變壓器勵磁涌流和保護范圍以外的短路用電動機自啟動等沖擊電流時誤動作，保護及經(jīng)下電力變壓器的高壓熔斷器，其熔體的額定電流可按下式選擇：k為可靠系數(shù)，不計電動機自啟動時,為變壓器回路最大工作電流。熔斷器開斷電

42、流校驗：inftinfs取,35kv側(cè)：供類負荷的出線回路：供類負荷的出線回路：10kv側(cè)：表5-17 熔斷器如下表所示電壓等級負荷出線rn1系列rn3系列額定電壓kv額定電流ka額定電壓kv額定電流ka35kv側(cè)供類負荷的出線35200供類負荷的出線3510010kv側(cè)10kv側(cè)102006配電裝置配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分。它是根據(jù)主接線做的連接方式，由開關(guān)電器、保護和測量電器、母線和必要的輔助設(shè)備連接而成，用來接受和分配電能的裝置。配電裝置按電器裝設(shè)地點的不同，可分為屋內(nèi)和屋外配電裝置。(1)屋內(nèi)配電裝置的特點是：由于允許安全凈距小和可以分層布置而使占地面積較?。痪S修、巡視和

43、操作在室內(nèi)進行，不受氣候影響；外界空氣的污染對電器的影響較小，因此可以減少維護工作量。同時，由于污染小，還可延長設(shè)備的使用壽命。房屋建設(shè)時，需要征用大量的土地，投資較大。(2)屋外配電裝置的特點是：土建工作量和費用較小，建設(shè)用期短；擴建方便；相鄰設(shè)備之間距離較大，便于帶電作業(yè)；占地面積大；受外界環(huán)境影響，設(shè)備運行條件較差，須加強絕緣；不良氣候?qū)υO(shè)備維修和操作有影響。(3)配電裝置的型式選擇，應(yīng)考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，并結(jié)合運行及檢修要求，通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。一般情況下，在大中型發(fā)電廠中，35kv及以下的配電裝置宜采用屋內(nèi)式；110kv及以上多為屋外式。當(dāng)在污穢地

44、區(qū)或市區(qū)建110kv屋內(nèi)和屋外配電裝置的造價相近時，宜采用屋內(nèi)式。因此本廠配電裝置采用屋內(nèi)配電裝置。(4)配電裝置應(yīng)滿足以下基本要求：配電裝置的設(shè)計必須貫徹執(zhí)行國家基本建設(shè)方針和技術(shù)經(jīng)濟政策，如節(jié)約土地。保證運行可靠。按照系統(tǒng)和自然條件合理選擇設(shè)備，在布置上力求整齊，清晰，保證具有足夠的安全距離。便于檢修，巡視和操作。在保證安全的前提下，布置緊湊，力爭節(jié)約材料和降低造價。安裝和擴建方便。6.1 屋內(nèi)配電裝置屋內(nèi)配電裝置的結(jié)構(gòu)型式與電氣設(shè)備的類型和主接線的形式，出線回路數(shù)多少及有無電抗器等因素有著密切的關(guān)系。同時還與施工，檢修，運行經(jīng)驗，生活習(xí)慣等因素有關(guān)。(1)布置方式的確定：發(fā)電廠6-10k

45、v屋內(nèi)配電裝置的布置方式一般分為三層、二層及單層式，綜合考慮施工的復(fù)雜程度投資，選擇二層式，將斷路器和電抗器布置在底層。(2)母線及隔離開關(guān)的布置母線裝在配電裝置的上部，考慮到母線電壓6kv，短路電流大，選用垂直式，母線相間距離為700-800，兩組母線以垂直的隔墻分開。隔離開關(guān)通常設(shè)在母線的下方，為防止帶負荷誤動作引起電弧，而造成母線短路，母線與母線隔離開關(guān)之間宜裝設(shè)耐火隔板。(3)斷路器及操動機構(gòu)布置斷路器通常設(shè)在單獨小室內(nèi)，布置在兩側(cè)有隔墻的間隔內(nèi)即可，可和互感器同放一室。操動機構(gòu)為電磁型設(shè)在操作通道內(nèi)，由于其重量大，所以落地裝在混基礎(chǔ)上。 (4)配電裝置通道和出口的布置通道均設(shè)有開關(guān)裝

46、置，則維護通道1.0m；操作機構(gòu)為固定式，則操作通道2.0 m；防爆通道1.2m；配電裝置室長度大于7m，兩端均設(shè)置出口；由于電纜出線較多，為方便敷設(shè)和維護，宜采用電纜隧高1.8m以上，兩側(cè)設(shè)數(shù)層電纜支架，在充分考慮防雨雪，風(fēng)沙及污穢等條件下，開窗采光及通風(fēng)，還應(yīng)裝事故通風(fēng)設(shè)備。7防雷部分設(shè)計7.1 概述在電力系統(tǒng)中除了內(nèi)部過電壓影響系統(tǒng)的供電可靠性,還有大氣過電壓,就是所說的雷擊過電壓。雷擊過電壓會使電氣設(shè)備發(fā)生損壞，造成停電事故。為保證電力系統(tǒng)的正常安全可靠運行，必須做好電力系統(tǒng)的大氣過電壓保護。7.2 雷電過電壓的形成與危害直擊雷：雷電直接對電氣設(shè)備或建筑物進行放電，稱為直接雷擊或直擊雷

47、。直擊雷過電壓又引起數(shù)萬安的強大雷電流通過被擊物體而入地，產(chǎn)生破壞性很大的熱效應(yīng)和機械效應(yīng)，擊壞設(shè)備，引起火災(zāi)，甚至造成人身傷亡。感應(yīng)雷：雷電落在電氣設(shè)備附近或雷動在電氣設(shè)備上方移動時，通過無暇感應(yīng)或電磁感應(yīng)在電氣設(shè)備上呈現(xiàn)出數(shù)萬乃至數(shù)千萬伏的感應(yīng)過電壓，稱作感應(yīng)雷或間接雷擊。入侵雷：當(dāng)輸電線路上遭受直接雷或感應(yīng)雷產(chǎn)生的雷電波侵入發(fā)電廠或變電所，產(chǎn)生過電壓擊壞電氣設(shè)備，稱為雷電波入侵或入侵雷，由于雷電波侵入造成的雷害事故占全部雷害事故的一半以上，因此需采取特別措施。7.3 電氣設(shè)備的防雷保護防止雷電對設(shè)備的造成過電壓，從被保護物體上方引導(dǎo)雷電通過，并安全埋入大地，防止雷電直擊，減小在其保護范圍

48、內(nèi)的電器設(shè)備（架空輸電線路及通電設(shè)備）和建筑物遭受直擊雷的概率。因為電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作性質(zhì)的不同，所采取的措施也不同。發(fā)電廠和變電所的防雷保護發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)備對直擊雷的防護主要采用避雷針；對入侵雷的防護采用進線保護和避雷保護的綜合措施，即用進線保護限制雷電流的幅值和陡度，用避雷器限制雷電過電壓的同值。架空輸電線路的防雷保護電線路采用裝設(shè)避雷線的方法防止線路遭受直擊雷引起跳閘次數(shù)，可采用系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地工作方式，為避免雷擊跳閘造成供電中斷，可采用自動重合閘裝置。配電網(wǎng)的防雷保護除了對配電變壓器高低壓側(cè)以及柱上斷路器必須裝設(shè)避雷器或放電間隙保護外，對配電線路本身主要應(yīng)適當(dāng)提高其絕緣

49、水平，應(yīng)廣泛采用重合閘，以減少斷線和停電事故。發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的心臟，萬一發(fā)生損壞設(shè)備的事故，往往會帶來嚴重的后果，造成重大的損失。設(shè)計中重點對發(fā)電機、變壓器組、線路的防雷保護進行配置。直配旋轉(zhuǎn)電機的防雷保護完善進線保護的同時，還應(yīng)采用性能良好的閥型避雷器或金屬氧化物避雷器，來保護電機的主絕緣，同時還應(yīng)考慮裝設(shè)電容器和中性點避避雷器，以保護匝間絕緣和中性點絕緣。7.4 避雷針的選擇避雷針的配置原則獨立式避雷針宜裝設(shè)獨立的接地裝置。在非高土壤電阻率地區(qū)，其工頻接地電阻。當(dāng)有困難時，可將該接地裝置與主接地網(wǎng)連接，但避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點沿接地線的長度不得小于15m。立式避雷針與變配電裝置在空

50、氣中的間距；獨立式避雷針的接地裝置與變配電所主接地網(wǎng)在地中距離，且，式中為沖擊接地電阻。 避雷針的保護范圍針的保護范圍如圖7-1，高度為的水平面上，其保護半徑可按下式計算:當(dāng)時， 當(dāng)時，式中：h為避雷針高度（m）；為被保護物體的高度（m）；p為高度影響系數(shù)（時，p1；時，）圖7-1 單支避雷針地保護范圍雷針的選擇： 假設(shè)本廠的長為120米，寬為100米，被保護物的高度為10米，則： 由圖7-2可知： 本廠需采用5根單支避雷針才能使全廠處于被保護的范圍內(nèi)。圖7-2 單支避雷針地設(shè)置7.5 避雷器的選擇和配置避雷器應(yīng)按下列條件選擇：型式選擇避雷器型號時，應(yīng)考慮被保護電器的絕緣水平和使用特點，按表7-1選擇：表7-1 避雷器型號及應(yīng)用范圍類型型號 型式 fs 配電用普通閥型10kv以下配電系統(tǒng)、電纜終端盒fz 電站用普通閥型 3220kv發(fā)電廠、發(fā)電廠配電裝置fcz 電站用磁吹閥型1、330kv及需要限制操作的220