畢業(yè)設計（論文）遼寧能港發(fā)電公司2200MW發(fā)電廠電氣部分設計

1、 遼寧能港發(fā)電公司 2*200mw發(fā)電廠電氣部分設計學院：學院： 沈陽工程學院沈陽工程學院專業(yè)：專業(yè)： 電氣工程其及自動化電氣工程其及自動化班級：班級： 電本電本 068068 班班 姓名：姓名： 指導教師：指導教師：沈陽工程學院畢業(yè)設計論文i發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)畢業(yè)設計任務書設計任務書編號：一 設計題目：遼寧能港發(fā)電公司 2*200mw 發(fā)電廠電氣部分設計二 原始資料：1 遼寧能港發(fā)電公司位于撫順市郊，距撫順市中心 18 公里，廠址地勢平坦，交通方便，有鐵路干線經過。廠址距大伙房水庫 4 公里，水源充足。該地區(qū)屬于 5 級地震區(qū)，凍土層一米，最大風速 25m/s，年平均氣溫+10 度，最高氣

2、溫+38 度，最低氣溫-25 度。本期工程安裝 2 臺 200mw 汽輪發(fā)電機組，二期工程安裝 2 臺 200mw 機組。2 機組參數：發(fā)電機：qfsn-200-2 200mw 15.75kv 8625a xd”=14.13% cos=0.853 該廠以 4 回出線與 220kv 電網相連，系統(tǒng)阻抗標幺值（當取 sj=100mva 時）xxt1min=0.0174,xxt2min=0.0226,xtomax=0.2265.最大負荷利用小時數為 5000 小時。4 220kv 系統(tǒng)出線都裝有瞬時動作的主保護和后備保護，其后備保護動作時間取 3 秒計算。5 廠址地區(qū)地勢平坦，可以不考慮環(huán)境污染問題

3、。6 廠用負荷情況：各臺機組廠用高壓電機及低壓廠用變容量：三 設計任務1 選擇本廠廠用變壓器和主變壓器的容量、臺數、型號、參數。2 設計本廠電氣主接線和廠用電接線，選取幾個電氣主接線方案，進行技術、經濟比較，確定一個比較合理的電氣主接線。3 計算短路電流，選擇本廠電器設備（包括：母線，高壓斷路器，隔離開關，電流互感器，電壓互感器，互感器容量不校） 。4220kv 高壓配電裝置規(guī)劃設計。沈陽工程學院畢業(yè)設計論文ii5.本廠變電所防雷保護規(guī)劃設計。四 繪制圖紙1 發(fā)電廠電氣主接線圖 1 張2 220kv 高壓配電裝置平面圖 1 張。3 220kv 高壓配電裝置斷面圖（兩個斷面）1 張。4 防雷保護

4、圖 1 張。附表：高壓廠用負荷表序號 名稱額定容量kw#1 高壓廠用變#2 高壓廠用變 備注1電動調速給水泵5500112凝結水泵40022一運一備3循環(huán)水泵1250224送風機1250225引風機1250226鋼球磨煤機780447排粉機680448灰漿泵560229帶輸機2201110碎煤機57011一備一運11除灰變100012一臺備用12低壓工作變10001113低壓公用變10001114低壓備用變1000115化學水變1000116照明變5001117保安變630118輸煤變400119燃油泵房變沈陽工程學院畢業(yè)設計論文iii中文摘要電力工業(yè)是國民經濟的重要行業(yè)之一，它既為現(xiàn)代化工業(yè)

5、、農業(yè)、科學技術和國防提供必不可少的動力，且和廣大人民群眾的日常生活有著密切的聯(lián)系，我國具有豐富的能源資源，發(fā)電廠是把各種天然能源，如煤炭、水能、核能等轉換為電能的工廠，以滿足人民生活的需要?；诎l(fā)電廠的重要地位，在建設它之前，就要對它進行合理的規(guī)劃、設計。設計時要切合實際、安全適用、技術先進、綜合經濟效益好。本次設計共分為七部分。第一部分是廠用變壓器及主變壓器的選擇。根據廠用負荷情況對廠用變壓器進行選擇，然后再選擇主變壓器。第二部分是電氣主接線和廠用電接線的選擇。電氣主接線我采用雙母帶旁路接線，以提高供電的可靠性。廠用電接線按照：“按爐分段”原則。第三部分是短路計算。短路計算分為三相對稱短路

6、電流計算和不對稱短路電流計算。計算方法采用運算曲線法。第四部分是電器設備的選擇。主要對斷路器、隔離開關、電壓和電流互感器和母線進行選擇。220kv 側的母線我選用軟導線；從發(fā)電機出線端子的主回路母線，自主回路母線引出至廠用高壓變壓器和電壓互感器、避雷器等設備柜的各分支，采用封閉母線。第五部分是對高壓配電裝置進行選擇。我選用分相中型。第六部分是防雷保護設計。全所共采用八根避雷針進行保護。第七部分是繼電保護及自動裝置的配置。關鍵詞：斷路器 變壓器 母線abstractelectric power industry is very important in country life.it suppl

7、ies motivity for our industry,agriculture ,science technique.we have weathy resource.power station 沈陽工程學院畢業(yè)設計論文ivmakes all kinds of source into electric,such as coal ,water power,nuclear energy.because it is so important .we should plan it before builting.it requires fact,safty,advanced and reasonab

8、le.the paper is divided into seven parts.the first :selecting the transformer of factory and the main transformer.according to the load of the factory.i can select the transformer of the factory .then i can select the main transformer .the second:selecting the main electrical wiring and the wiring o

9、f the factory . i select two buses with bybass in the main wiring .it can enhance the reliability .according to the principle of boiler subsection .i select the wiring of factory. the third the count of short circuit current .the count of short circuit current include the syinmetry of three-phase an

10、d unsymmetry. i select the method of operation curve .the fouth : selecting the equipment .i select breaker ,insulator,current transformer,voltage transformer and selecting the bus .i use the soft line in the bus of 220kv. form the high-voltage transformer and the voltage transformer and the lightni

11、ng arrest .i select the sealed bus.the fifth :selecting the distribution install. i choose divided-phase middle install in the high-voltage distribution install. the sisth:the design of avoiding thunderbolt .i choose eight needles using the protection the seventh: the protection of the relay .key wo

12、rds :breaker ;transformer ;bus . 目 錄發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)畢業(yè)設計任務書發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)畢業(yè)設計任務書 .i中文摘要中文摘要.iiiabstract.iv引引 言言.1沈陽工程學院畢業(yè)設計論文v第一章第一章 變壓器的選擇變壓器的選擇.21.1 發(fā)電廠主變壓器容量和臺數的確定.21.2 變壓器型式的選擇.3第二章第二章 電氣主接線的設計電氣主接線的設計.52.1 電氣主接線的設計原則和要求.52.2 電氣主接線的具體方案：.62.3 廠用電接線設計原則.11第三章第三章 短路電流的計算說明短路電流的計算說明.123.1 短路電流計算的目的：.123.2 短路

13、電流計算的基本假定.123.3 短路計算的一般規(guī)定.133.4 應用運算曲線計算三相短路電流周期分量.133.5 電路元件參數的計算.17第四章第四章 電氣設備選擇電氣設備選擇.194.1 電器選擇的一般要求.194.2 電器選擇的一般條件.204.3 高壓斷路器種類和型式的選擇.224.4 隔離開關的選擇.234.5 電流互感器的選擇.254.6 電壓互感器的選擇.264.7 6kv 廠用開關柜的選擇.284.8 母線的選擇.28第五章第五章 高壓配電裝置高壓配電裝置.315.1 設計原則與要求.315.2 220kv 配電裝置.33第六章第六章 發(fā)電廠和變電所的防雷保護發(fā)電廠和變電所的防雷

14、保護.356.1 發(fā)電廠和變電所的雷害來源.35沈陽工程學院畢業(yè)設計論文vi6.2 發(fā)電廠、變電所直擊雷保護的基本原則.356.3 避雷針的保護范圍.356.4 避雷線的保護范圍.376.5 避雷器的應用.37第七章第七章 繼電保護和自動裝置的設計和規(guī)劃繼電保護和自動裝置的設計和規(guī)劃.397.1 總則.397.2 一般規(guī)定：.397.3 200mw 發(fā)電機雙繞組變壓器組保護配置.407.4 電力變壓器的保護配置.417.5 母線保護配置.427.6 自動裝置的一般規(guī)定：.43第八章第八章 變壓器選擇計算書變壓器選擇計算書.458.1 主變選擇：.458.2 廠用變選擇：.45第九章第九章 短路

15、電流計算書短路電流計算書.499.1 基本參數的計算：.499.2 短路點 1 的短路電流.499.3 短路點 2 的短路電流：.519.4 短路點 3 的短路電流：.519.5 短路點 4 的短路電流：.559.6 短路點 5 的短路電流：.58第十章第十章 設備選擇計算書設備選擇計算書.6010.1 220kv 側設備的選擇.6010.2 6kv 側設備選擇.6510.3 避雷器的選擇：.65第十一章第十一章 防雷保護計算防雷保護計算.67參參 考考 文文 獻獻.69沈陽工程學院畢業(yè)設計論文vii設計總結設計總結.70沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 1 -引 言缺電問題對于我們來說是一個非?，F(xiàn)

16、實的問題，因為我國自建國以來長期缺電，1997 年至 2001 年我國許多 20 萬 kw 及以上機組相繼投產，330kv 及以上超高壓輸變電所的陸續(xù)建成和各地區(qū)電力網的不斷擴大，標志著我國的電力工業(yè)已經進入一個發(fā)展的新階段，基本解決了缺電的問題，但到 2002 年又出現(xiàn)了缺電的局面。如何保證電力供應不短缺，保證安全可靠的供電，既不造成嚴重缺電，影響國民經濟快速健康的發(fā)展，又不造成電力電量大量富裕。引起電力企業(yè)經營困難實質是使電力發(fā)展與國民經濟發(fā)展相適應的問題。這也是我國電力工業(yè)長期以來面臨的嚴重問題。為解決該問題大型發(fā)電廠的建設是必不可少的，這也對發(fā)電廠的規(guī)劃設計提出了更高的要求，不但要滿足

17、供電的可靠性和經濟性，更應與我國現(xiàn)行的技術政策保持良好的一致性。 本設計書是根據畢業(yè)設計的要求，針對遼寧能港發(fā)電廠 2*200mw 機組一期工程電氣部分初步設計做出的闡述、說明和計算。 本次設計得到了劉寶貴老師的悉心指導和大力支持，在此表示衷心感謝。沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 2 -第一章 變壓器的選擇1.1 發(fā)電廠主變壓器容量和臺數的確定1.1.1 具有發(fā)電機電壓母線接線的主變壓器連接在發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)之間的主變壓器容量，應按下列條件計算：（1） 當發(fā)電機電壓母線上負荷最小時，能將發(fā)電機電壓母線上的剩余有功和無功容量送入系統(tǒng)，但不考慮稀有的最小負荷情況。（2） 當發(fā)電機電壓母線上最大一臺

18、發(fā)電機組停用時，能由系統(tǒng)供給了電機電壓的最大負荷。在電廠分期建設中，在事故斷開最大一臺發(fā)電機組的情況下，通過變壓器向系統(tǒng)取得電能時，可考慮變壓器的允許過負荷和限制非重要負荷。（3） 根據系統(tǒng)經濟運行的要求（如充分利用豐水季節(jié)的水能） ，而限制本廠輸出功率時，能供給發(fā)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(fā)展。特別應注意發(fā)電廠初期運行，當發(fā)電機電壓母線負荷不大時，能將發(fā)電機電壓母線上的剩余容量送入系統(tǒng)。（5） 發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)連接的變壓器一般為兩臺。對主要向發(fā)電機電壓供電的地方電廠，而系統(tǒng)電源僅作為備用，則允許只裝設一臺主變壓器作為發(fā)電廠與系統(tǒng)間的聯(lián)絡

19、。對小型發(fā)電廠，接在發(fā)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(fā)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 70%的容量。1.1.2 單元接線的主變壓器發(fā)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的較大者選擇：（1） 按發(fā)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(fā)電機的最大連續(xù)輸出容量扣除本機組的廠用負荷。當采用擴大單元接線時，應采用分裂繞組變壓器，其容量應等于按上述（1）或（2）算出的兩臺機容量之和。沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 3 -1.1.3 連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡變壓器a)滿足兩種電壓網絡在各種不同運行方式下，網絡

20、間的有功功率和無功功率的交換。其容量一般不小于接在兩種電壓母線上最大一臺機組的容量，以保證最大一臺機組故障或檢修時，通過聯(lián)絡變壓器來滿足本側負荷的要求；同時也可在線路檢修或故障時，通過聯(lián)絡變壓器將其剩余容量送入另一系統(tǒng)。b)為了布置和引接線的方便，聯(lián)絡變壓器一般裝設一臺，最多 不超過兩臺。c)聯(lián)絡變壓器的一般采用自耦變壓器。在按上述原則選擇容量時，要注意低壓側接有大量無功設備的情況，必須全面考慮有功功率和無功功率的交換，以免限制自耦變壓器容量的的充分利用。1.2 變壓器型式的選擇1.2.1 相數的選擇主變壓器采用三相或是單相，主要考慮主變壓器的制造條件，可靠性要求及運輸條件因素。 在 330k

21、v 及以下電力系統(tǒng)中，一般都選用三相變壓器。因為單相變壓器繞組相對來講投資大、占地多、運輸損耗出較大，同時配電裝置結構復雜，增加了維修工作量。但是由于變壓器的制造條件和運輸條件的限制，特別是大型變壓器，尤其需考慮其運輸可能性，從制造廠到發(fā)電廠(或變電所)之間，變壓器尺寸是否超過運輸途中隧道、涵洞、橋洞的允許通過限額，變壓器重量是否超過運輸途中車輛、船舶、碼頭、橋梁等運輸工具或設施的允許承載能力。若受到限制時，則宜選用兩臺小容量的在相變壓器取代一臺大容量三相變壓器，或者選用單相變壓器組。對 500kv 及以上電力系統(tǒng)中的主變壓器相數的選擇，除按容量、制造水平、運輸條件確定外，更重要的是考慮負荷和

22、系統(tǒng)情況，保證供電可靠性，進行綜合分析，在滿足技術、經濟的條件下來確定選用單相變壓器還是三相變壓器。1.2.2 繞組數的確定 國內電力系統(tǒng)中采用的變壓器按其繞組數分類有雙繞組普通式、自耦式以及低壓繞組分裂等型式變壓器，發(fā)電廠如以兩種升高電壓級向沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 4 -用戶供電或與系統(tǒng)連接時，可以采用二臺雙繞組變壓器或三繞組變壓器，亦可選用自耦變壓器。一般是當最大機組為 125mw 及以下的發(fā)電廠多采用三繞組變壓器，因為一臺三繞組變壓器的價格及所使用的控制電路和輔助設備，與相應的兩臺雙繞組變壓器相比都較少。但三繞組變壓器的每個繞組通過容量應達到該變壓器額定容量的 15%及以上，否則繞組

23、未能充分利用，反而不如選用兩臺雙繞組變壓器合理。對于最大機組為200mw 以上的發(fā)電廠，由于機組容量大，額定電流及短路電流都甚大，發(fā)電機出口斷路器制造困難，價格昂貴，且對供電可靠性要求較高，所以，一般在發(fā)電機回路及廠用分支回路均采用分相封閉母線。而封閉母線回路中一般不裝設斷路器和隔離開關。況且，三繞組變壓器由于制造上的原因，中壓側不留分接頭，只作死抽頭，不利于高、中壓側的調壓和負荷分配。為此，一般以采用雙繞組變壓器和聯(lián)絡變壓器更為合理。其聯(lián)絡變壓器宜選用三繞組變壓器，低壓繞組可作為廠用備用電源或廠用啟動電源，亦可連接無功補償裝置。當采用擴大單元接線時，應優(yōu)先選用低壓分裂繞組變壓器，這樣，可以大

24、大限制短路電流。在 110kv 及以上中性點直接接地系統(tǒng)中，凡需選用三繞組變壓器的場所，均可優(yōu)先選用自耦變壓器，它損耗小、體積小、效率高，但限制短路電流的效果較差，變比不宜過大。1.2.3 繞組接線的組別的確定變壓器三相繞組接線組別小，應和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星形“y”和三角形“d”兩種。因此變壓器三相繞組的連接方式應根據具體工程來確定。我國110kv 及以上電壓變壓器三相繞組都采用“yn”連接；35kv 采用“y”連接，其中性點通過消弧線圈接地，35kv 以下高壓電壓，變壓器三相繞組都采用“d”連接。沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 5 -第二章 電氣

25、主接線的設計電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網絡，故又成為一次接線或電氣主系統(tǒng)。用規(guī)定的設備文字和圖形符號并按工作順序排列，詳細的表示電氣設備或成套設備的全部基本組成和連接關系的單線接線圖，成為主接線電路圖。主接線代表了發(fā)電廠電氣部分主體結構，是電網重要組成部分。它直接影響運行的可靠性、靈活性，并對電器選擇，配電裝置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關系。所以，主接線設計的好壞不僅影響電力系統(tǒng)和變電所本身，同時也影響到工農業(yè)生產和人民生活。因此，主接線是一個綜合性的問題。2.1 電氣主接線的設計原則和要求2.1.

26、1 電氣主接線的設計原則：以下達的任務書為依據，根據國家現(xiàn)行的“安全可靠、經濟適用、符合國情”的電力建設與發(fā)展的方針，嚴格按照技術規(guī)定和標準，結合工程實際的具體特點，準確地掌握原始資料，保證設計方案的可靠性、靈活性和經濟性。2.1.2 電氣主接線的設計步驟：（1） 、原始資料分析（2） 、對擬定的各方案進行技術、經濟比較，選出最好的方案（3） 、繪制電氣主接線圖2.1.3 對主接線設計的基本要求：（1） 、可靠性：為了向用戶供應持續(xù)、優(yōu)質的電力，主接線首先必須滿足這一可靠性的要求。（2） 、靈活性：在調度時，可以靈活地投入和切除發(fā)電機、變壓器和線路等元件，合理調配電源和負荷。在檢修時，可以方便

27、停運斷路器、母線及二次設備，并方便地設置安全措施，不影響電網的正常運行和對其他用戶的供電。（3） 、經濟性：1）投資省2）占地面積小沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 6 -3）電能損耗小4）發(fā)展性大2.2 電氣主接線的具體方案：2.2.1 發(fā)電機和變壓器的接線方式200mw 級以上的大機組一般都采用雙繞組變壓器組成的單元接線：大機組要求避免在出口發(fā)生短路，除采用可靠的封閉母線外，主回路力求簡單，盡量不裝斷路器和隔離開關，而采用雙繞組變壓器的時候，就可不裝出口斷路器和隔離開關。單元接線特點（如圖 21）：（1）接線簡單，開關設備少，操作簡便（2）發(fā)電機和變壓器低壓側短路時，短路電流相對于具有母線時有所

28、減少。（3）發(fā)電機出口采用分相封閉母線，為了減少開斷點，亦可不裝，但應留有可拆點，以利于機組調試圖 21分相封閉母線特點：（1） 減少接地故障，避免相間短路；（2） 消除鋼構發(fā)熱；（3） 減少相間短路電動力；（4） 母線封閉后，便有可能采用微正壓運行方式，提高運行可靠性，并為母線采用通風冷卻方式創(chuàng)造了條件；（5） 封閉母線由工廠成套生產，質量較有保證，運行維護工作良宵。施工安裝簡便，而且不需設置網欄，簡化了結構，也簡化了土建的結構要求。2.2.2 兩種接線方式的比較雙母線接線： 單斷路器的雙母線接線中，每個回路均通過一臺斷路器和兩組隔離開關連接到兩組母線上，電源和出線可均勻分布在兩組母線上，普

29、遍適用于 6kv220kv 電壓等級的配電裝置中。沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 7 -優(yōu)點如下：（1） 可以輪流檢修母線而不影響供電。只需將要檢修的那組母線上所連接的電源和線路通過兩組母線隔離開關的倒閘操作，全部切換到另一組母線上；（2） 檢修任一母線上的隔離開關時，只停該回路。當某一回路的一組母線隔離開關發(fā)生故障時，只要將該隔離開關所在回路和所連接的母線停電，就可以對該隔離開關進行檢修，不影響其它；（3） 一組母線故障后，能迅速恢復該母線所連接回路的供電，即被切除回路可迅速恢復供電；（4） 運行高度靈活。電源和線路可以任意分配在某一組母線上，能夠靈活地適應系統(tǒng)中各種運行方式和潮流變化的要求；（

30、5） 擴建方便。雙母線接線方式可以沿著預備的擴建端向左右擴建，而不影響兩組母線的電源和符合均勻分配，也不會引起原有回路的停電；（6） 便于試驗。在個別回路單獨進行試驗時，可將該回路單獨接至一組母線上。缺點如下：（1）.任一斷路器拒動，將造成與該斷路器相連母線上其它回路停電。（2） 一組母線檢修時，全部電源及線路都集中在另一組母線上，若該母線故障，將造成全停事故；（3）母聯(lián)斷路器故障，將造成配電裝置全停；（4）當母線故障或檢修時隔離開關作為切換電源，容易發(fā)生誤操作；（5）在檢修任一出線回路的斷路器時，將使該回路停電。雙母線帶旁路接線： 除具有雙母線接線的優(yōu)點外，還將彌補其缺點（1） ， （5）

31、，并且還有以下優(yōu)點：在檢修斷路器時，避免短時停電且操作方便，不影響其正常運行。但多裝一臺斷路器，增加了投資和配電裝置的占地面積。在此基礎上考慮做到經濟合理：（1）可靠性 本電廠負荷容量較大，要求供電可靠性較高。采用可靠性高的六氟化硫斷路器時，選擇雙母線帶旁路可滿足可靠性；（2）靈活性 采用雙母線帶旁路，各電源和回路的負荷可以任意分配到某一組母線上，可以靈活的適應系統(tǒng)中各種接線方式和潮流變化的需要；（3）經濟性 雖然雙母線接線比雙母線帶旁路投資相對減少，但本廠屬于坑口電廠，能源運輸費降低，可彌補雙母線帶旁路的費用。綜上所述，本電廠采用雙母線帶旁路的接線方式（比較方式如圖 2沈陽工程學院畢業(yè)設計論

32、文- 8 -2，23） 。2.2.3 旁路母線的接線方式：（一）專用旁路斷路器；（二）母聯(lián)斷路器兼旁路斷路器（三）分段斷路器兼做旁路斷路器。方式（二）雖然節(jié)約了斷路器，但在進出線斷路器檢修時，就要用母聯(lián)斷路器代替旁路斷路器，雙母線變單母線，可靠性降低，且增加了復雜的倒閘操作；方式（三）不僅價格昂貴，而且接線復雜，不宜采用。所以本廠旁路采用方式（一）專用旁路斷路器。圖 22 雙母線接線沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 9 -圖 23 雙母線帶旁路接線2.2.4 接地刀閘配置：（1）63kv 及以上配電裝置的斷路器兩側隔離開關和線路隔離開關的線路側宜配置接地刀閘。雙母線接線兩組隔離開關的斷路器側可共用一

33、組接地刀閘。（2） 旁路母線一般裝設一組接地刀閘，設在旁路回路隔離開關的旁路母線側。2.2.5 電壓互感器的配置：1電壓互感器的數量和配置與主接線方式有關，并應滿足測量、 保護、同期和自動裝置的要求。26220kv 電壓等級每組母線的三相上裝設電壓互感器。3當需要監(jiān)視和檢測線路側有無電壓時，出線上的一相上應裝設電壓互感器。沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 10 -4發(fā)電機出口一般裝設兩組電壓互感器，供測量、保護和自動電壓調整裝置需要。當發(fā)電機配有雙套自動電壓調整裝置，且采用零序電壓式匝間保護時，可再增設一組電壓互感器。2.2.6 電流互感器配置：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

34、量儀表、保護和自動裝置的要求。2在為設斷路器的下列地點也應裝設電流互感器，發(fā)電機和變壓器的中性點，發(fā)電機和變壓器的出口等。3對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對非直接接地系統(tǒng)，一具體要求按三相或兩相配置。2.2.7 主變和發(fā)電機中性點接地方式1主變中性點接地方式1主變 110kv500kv 側采用中性點直接接地。2主變 6kv63kv 側采用中性點不接地或經消弧線圈接地方式。2發(fā)電機中性點接地方式發(fā)電機中性點采用非直接接地方式發(fā)電機定子繞組發(fā)生單相接地故障時，接地點流過的電流是發(fā)電機本身及其引出回路所連接元件的對地電容電流，超過允許值將燒傷鐵心，損壞定子絕緣，引起匝間或相間短路電流，故需在發(fā)電機

35、中性點采用經消弧線圈或高電阻接地的措施，以保護發(fā)電機免受損壞。 采用發(fā)電機中性點經高電阻接地方式：（1）發(fā)電機中性點經高電阻接地后，可達到：限制過電流不超過 2.6 倍額定電壓；限制接地故障電流不超過 1015a。為定子接地保護提供電源，便于檢測。 （2）發(fā)生單相接地接地時，總的故障電流不宜小于 3a，以保證接地保護不帶時限立即跳閘停機。 （3）適用于 200mw 及以上大機組。2.3 廠用電接線設計原則廠用電系統(tǒng)應具有調度的供電可靠性和靈活性。無論在機組起動、正常運行、正常停機和事故停機時，或在電力系統(tǒng)的某些部分發(fā)生短路的過渡狀態(tài)下，或是由于機組熱機部分缺陷造成機組解列，以及當電力系統(tǒng)頻率與

36、電壓波動的情況下，均能可靠地向需要運行的廠用設備供電。為此，廠用電接線應滿足以沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 11 -下幾點：（1） 、按機組自成系統(tǒng)，大機組尤應如此。每臺機組的廠用電系統(tǒng)能在規(guī)定電壓變化范圍內工作，不受外部電力系統(tǒng)故障干擾，一臺機組的故障、停運或其輔助設備的電氣故障，不應影響另一臺機組的正常運行。（2） 、保證在廠用工作電源故障、機組起動和停運過程中必需的廠用機械的供電，一般應配置備用電源或起動電源。在機組起動、停運和事故時的切換操作要少，并能與工作電源短時并列（選擇廠用工作變壓器和廠用備用變壓器繞組連接方式時，應計及此） 。（3） 、在滿足機組安全運行的前提下，設置數量少的廠用

37、變壓器和廠用母線段，使接線簡單明了和操作方便。（4） 、充分考慮分期建設與連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運行方式。（5） 、合理配置廠用電系統(tǒng)的繼電保護裝置，正確選擇保護裝置的和備用電源自投裝置的動作時間，使能迅速切除故障元件，保護人身和設備安全，縮小故障影響，提高廠用電系統(tǒng)的安全水平。（6） 、配備足夠容量的交流事故保安電源，當廠用工作電源和備用電源均失效時，能夠快速起動和自動投入。（7） 、配備電能質量指標符合熱工負荷要求的交流不間斷供電裝置。（6） 、 （7）兩條適用于 200mw 及以上容量的火力發(fā)電機組。沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 12 -第三章 短路電流的計算說明3.1 短路電流計算的

38、目的：（1） 電氣主接線比選。（2） 選擇導體和電器。（3） 確定中性點接地方式。（4） 計算軟導體的短路搖擺。（5） 確定分裂導體間隔棒的間距。（6） 驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓。（7） 選擇繼電保護裝置和進行整定計算。 3.2 短路電流計算的基本假定（1） 正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行。（2） 所有電源的電動勢相位角相同。（3）系統(tǒng)中的同步和異步電機均為理想電機，不考慮電機磁飽和、磁滯、渦流及導體集膚效應等影響；轉子結構完全對稱；定子三相繞組空間位置相差120 度。 （4）電力系統(tǒng)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(fā)生變化。 （5）電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負

39、荷下運行，其中 50%負荷接在高壓母線上，50%負荷接在系統(tǒng)側。 （6）同步電機都具有自動調整勵磁裝置。 （7）短路發(fā)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，元件的阻抗都略去不計。 （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范圍。 （11）輸電線路的電容略去不計。 （12）用概率統(tǒng)計法制定短路電流的運算曲線。沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 13 - 3.3 短路計算的一般規(guī)定 （1）驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按本工程的設計計劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)

40、的遠景規(guī)劃（一般為本工程建成后 510 年） 。 確定短路電流時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 （2）選擇導體和電器設備用的短路電流，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流的影響。 （3）選擇導體和電氣時，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。 （4）導體和電氣的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)及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。3.4 應用運算曲線計算三相短路

41、電流周期分量 電力系統(tǒng)三相短路后任意時刻的短路電流周期分量的準確計算是非常復雜的，工程上均使用近似的實用計算法，目前我國使用運算曲線法，即應用事先制作的三相短路電流周期分量的曲線進行計算。 運算曲線只作到 xjs=3.4 為止，因為 xjs3 時，短路電流周期分量中次暫態(tài)和暫態(tài)自由分量的出值已經很小，實際上任意時刻電流的周期分量值為i*=1/xjs. 運算曲線主要用來計算短路點及其鄰近支路的短路點流周期分量值。 本次設計我運用運算曲線法計算短路點流，現(xiàn)將具體步驟總結如下： （1）制定等值網絡 各同步發(fā)電機的電抗取 x ；大型同步調相機和靠近短d路點的大型同步電動機做為同容量發(fā)電機計算；所有其他

42、負荷略去不計。至于接在短路點的大型異步電動機和綜和負荷，他們供出的短路點流衰減很快，通常只考慮對短路點起始電流的影響。由于計算方法是近似的，各元件的電阻都可不計，變壓器的變比用各側平均額定電壓之比代替，各電壓級電壓基準值選用各自的平均額定電壓。選擇適當的功率基準值 sb,計算各元件的電抗標要值。 （2）計算各電源對短路點的轉移電抗 將等值網絡簡化，消除全部聯(lián)絡節(jié)點，求出各電源對短路點的轉移電抗。(3) 求各計算電抗 沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 14 - xjs=xd 公式（31）jessxjs：計算電抗 xd：轉移電抗 se：電機的額定容量 sj：基準容量 （4）計算任意時刻的短路電流周期分量

43、 根據各發(fā)電機的計算電抗分別從相應（氣輪或水輪發(fā)電機）的運算曲線上查出 t 秒時的各發(fā)電機供出的短路電流。需要注意，從運算曲線上查出的電流是以相應發(fā)電機額定容量為基準的標么值，計算短路點總電流時不可直接相加，必須歸算到同一基準功率或算出有名值后再相加。例如：以 sj為基準的短路電流標么值應為：i*=i+i+i 公式（32）*ajss1*bjss2*cjss3 i*：總電流的標么值 i , i , i ,：從運算曲線查出的發(fā)電機電流*a*b*c s1s2s3：各發(fā)電機的容量 sj：基準容量其有名值為： i=i* 公式（33）mnjus3或歸算有名值在相加： 公式（34）mncmnbmnausiu

44、siusii3333*2*1*umn：短路點平均額定電壓 在實際電力系統(tǒng)中，發(fā)電機數很多，如果每臺電機都單獨計算，則計算工作量很大，而且無此必要。為了減小電機數目，可能對短路點電器距離大致相等，類型（指氣輪或水輪發(fā)電機）相同的若干臺電機合并為一臺等值電機，它的容量為各級容量的總合。如果某些不同類型的發(fā)電機對短路點的電氣距離都很大，也可合并為一臺發(fā)電機。這是因為隨著電氣距離的增大，氣輪和水輪發(fā)電機短路點流的變化規(guī)律趨于一致。如果電力系統(tǒng)包括有無限大容量電源，則不可將它與其它發(fā)電機合并。無限大容量電源是指容量相對很大、內阻抗相對很小和端電壓恒定的等值電源貨等值系統(tǒng)，它供出的短路電流周期分量不隨時間

45、而變化。通常無限大電源母線沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 17 -的電壓標幺值取為 1，它提供的短路電流 i*=1/xsd， 公式（35）xsd為該電源對短路點的轉移電抗標幺值。3.5 電路元件參數的計算3.5.1 基準值計算 高壓短路電流計算一般計及各元件（即發(fā)電機、變壓器、電抗器、線路等）的電抗，采用標幺值計算。為了計算方便，通常取基準容量 sj=100mva，基準電壓 uj一般取用各級的平均電壓，即 uj=1.05ue 式中 ue：額定電壓 當基準容量 sj（mva）與基準電壓 uj（kv）選定后，基準電流 ij（ka）與基準電抗 xj（）便以確定：基準電流： ij= 公式（36）jjus3

46、基準電抗： xj= 公式（37）jjiu33.5.2 各元件參數標幺值的計算 電路元件的標幺值為有名值與基準值之比，計算公式如下： 公式（38）ujuu *sjss *sjujii3* 采用標幺值后，相電壓和線電壓的標幺值是相同的，單相功率和三相功率的標幺值也是相同的，某些物理量還可以用標幺值相等的另一些物理量來代替，如 i*=s*。 電抗標幺值和有名值的變換如下表所示：表 31 電抗標幺值和有名值變換表元件名稱標幺值有名值（）備注發(fā)電機x=*dcos*100%ejdpsxcos/100%ejjddpuuxx：發(fā)電dx機次暫態(tài)百分值。:：電機ep沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 18 -額定容量。變

47、壓器ejddssux100%*eeeddsuuux100%：變壓%du器短路電壓百分值。：最大繞es組的額定容量。沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 19 -第四章 電氣設備選擇4.1 電器選擇的一般要求4.1.1 一般原則a 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(fā)展；b 應按當地環(huán)境條件校核；c 應力求技術先進和經濟合理；d 與整個工程的建設標準協(xié)調一致；e 同類設備應盡量減少品種；f 選用的新產品均應具有可靠的試驗數據，并經正式鑒定合格的新產品時，應經上級批準。4.1.2 技術條件 選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。1.長期工作條件

48、包括：電壓 電流 機械負荷2.校驗的一般原則：電壓在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗；用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定；在工作電壓和過電壓作用下，電器的內、外絕緣應保證必要的可靠性。3.絕緣水平：在工作電壓和過電壓作用下，電器的內、外絕緣應保證必要的可靠性。4.1.3 環(huán)境條件1. 溫度：本地夏季最高溫度為 35 度，冬季最低溫度為-25 度，選用普通高壓電器即可。2. 日照3. 風速4. 冰雪5. 濕度6. 污穢：本地區(qū)無嚴重空氣污染，可不考慮。7. 海拔：本地區(qū)海拔 700 米，選用普通電器即可。沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 20 -4.1.4 環(huán)境保護選用電器，尚應注意電

49、器對周圍環(huán)境的影響，根據周圍環(huán)境的控制標準，要對制造部門提出必要的技術要求。1. 電磁干擾2. 噪音4.2 電器選擇的一般條件4.2.1 按正常工作條件選擇電器1、額定電壓和最高工作電壓電器所在電網的運行電壓因調壓或負荷的變化，常高于電網的額定電壓，故所選電器允許最高工作電壓 u，即uusm 公式（41）一般電器允許的最高工作電壓：當額定電壓在 220kv 及以下時為 1.15un；額定電壓為 330500kv 時為 1.1un；而實際電網的最高運行電壓 usm一般不超過 1.1uns，因此在選擇電器時，一般可按照電器的額定電壓 un不低于裝置地點電網額定電壓 uns的條件選擇，即ununs。

50、 公式（42）2、額定電流電器的額定電流 in是指在額定周圍環(huán)境溫度o下，電器的長期允許電流。in應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流 imax,即inimax 公式（43）由于發(fā)電機、調相機和變壓器在電壓降低 5%時，出力保持不變，故其相應回路的 imax為發(fā)電機調相機或變壓器的額定電流的 1.05 倍；若變壓器有過負荷運行時，imax應按過負荷確定(1.32 倍變壓器額定電流)；母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的 imax；母線分段電抗器的 imax應為母線上最大一臺發(fā)電機跳閘時，保證該段母線負荷所需的電流，或最大一臺發(fā)電機額定電流的 50%80%；出線回

51、路的 imax除考慮正常負荷電流(包括線路損耗)外，還應考慮事故時由其它回路轉移過來的負荷。4.2.2 按短路情況校驗1、短路熱穩(wěn)定校驗沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 21 -短路電流通過電器時，電器各部件溫度（或發(fā)熱效應）應不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為i tqk 公式（44） 2t式中qk短路電流產生的熱效應；i t電器允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間2t2、電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電器承受短路電流機械效應的能力，亦稱動穩(wěn)定，滿足動穩(wěn)定的條件為iesish或iesish 公式（45）式中ish、ish短路沖擊電流幅值及其有效值；ies、ies電器允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。下列幾種情況

52、可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定(1) 用熔斷器保護的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不驗算熱穩(wěn)定。(2) 采用有限泳流電阻的熔斷器保護的設備，可不校驗動穩(wěn)定；(3) 裝設在電壓互感器回路中的裸導體和電器可不驗算動、熱穩(wěn)定。3、短路電流計算條件為使所選電器具有足夠的可靠性、經濟性和靈活性，并在一定時期內適應電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作驗算用的短路電流應按下列條件確定。(1)容量和接線按本工程設計最終容量計算。并考慮電力系統(tǒng)遠景規(guī)劃其接線應采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式。(2)短路種類、一般按三相短路驗算，若其它種類短路較三相短路嚴重時，則應按最嚴重的情況驗算。(3)計算短路點，選擇通過電器的短路電流

53、為最大的那些點為短路計算點。4、短路計算時間校驗電器的熱穩(wěn)定和開斷能力時，還必須合理地確定短路計算時間驗算熱穩(wěn)定的計算時間 tk為繼電保護動作時間 tpr和相應斷路器的全開斷時間 tab之和，即tpr=tktab 公式（46） 而 tabtintin+ ta 公式（47） 式中 tab斷路全開斷時間；tpr后備保護動作時間；tin斷路器固有分閘時間；沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 22 -ta電器開斷時電弧持續(xù)時間，對少油斷路器為 0.040.06s，對 sf6和壓縮空氣斷路器約為 0.020.04s。4.3 高壓斷路器種類和型式的選擇1、高壓斷路器種類和型式的選擇按照斷路器采用的滅弧介質和滅弧方

54、式，一般可分為：多油式斷路器、少油式斷路器、壓縮空氣高壓斷路器、sf6斷路器、真空斷路器等。2、高壓斷路器的功能正常運行時，用它來倒換運行方式，把設備或線路接入電路或退出運行，起著控制作用；當設備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路，保證無故障部分正常運行，起到保護作用。最大特點是能斷開電路中負荷電流和短路電流。因此，在運行中起開斷能力是標志性能的基本指標，所謂開斷能力，就是指斷路器在切斷電流時熄滅電弧的能力，以保證順利的分、合電路的任務。3、大型機組發(fā)電機回路，配電裝置一般專用 sf6 斷路器結構特點：結構簡單，但工藝及密封要求嚴格，對材料要求高，體積小，重量輕，有屋外敞開式及室內落地式、罐

55、式之別，更多用于 gis 封閉式組合電器技術性能特點：額定電流和開斷電流都可以做得很大，開斷性能好，可是于各種工況狀態(tài)；sf6 其體滅弧絕緣性能好，所以斷口電壓可做得較高，斷口開距小。運行維護特點：噪聲低，維護工作量小；不檢修間隔期長，斷路器價格較高，運行穩(wěn)定，安全可靠，壽命長。4、額定電壓選擇 見公式（42） un uns5、額定電流選擇 見公式（43） inimax6、開斷電流選擇 高壓斷路器的額定開斷電流 inbr,不應小于實際開斷瞬間的短路電流周期分量 ipt,即inbript 公式（49）當斷路器的 inbr較系統(tǒng)短路電流大很多時，為了簡化計算，出可以用次暫態(tài)電流進行選擇，即iinb

56、ri“。 公式（410）7、短路關合電流的選擇在斷路器合閘之前，若線路上已存在故障，則在斷路器合閘過程中，動、沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 23 -靜觸頭間在未接觸時即有巨大的短路電流通過(預擊穿)，更容易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動力的損壞。且斷路器在關合短路電流時，不可避免地在接通后又自動跳閘，此時還要求能夠切斷短路電流，因此，額定關合電流是斷路器重要參數之一。為了保證斷路器在關合短路時的安全，斷路器的額定關合電流 inc1不應小于短路電流最大沖擊值 ish,即 inc1ish8、熱穩(wěn)定校驗 見公式（44） it2tqk9、動穩(wěn)定校驗 見公式（45） iesish4.4 隔離開關的選擇1、種類和型

57、式的選擇隔離開關的型式較多，按安裝地點不同，可分為屋內式和屋外式，按絕緣支柱數目又可分為單柱式、雙柱式和三柱式。它對配電裝置的布置和占地面積有很大影響，選型時應根據配電裝置特點和使用要求以及技術經濟條件來確定。2、隔離開關的功能與斷路器配套使用，但隔離開關無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流，其主要用途如下：（1） ，隔離電壓；（2） ，倒閘操作；（3） ，分、合小電流3、所選隔離開關簡介gw6系列 d 型隔離開關，配一個接地。系列隔離開關時單柱式三相交流50hz 戶開關共斷口下端（下層引線）接地用。外輸電設備，用以在無載電流情況下斷開或接通高壓、超高壓線路，以及在檢修母線。斷路器

58、的設備時，實現(xiàn)安全的電氣隔離。本產品為剪刀式結構，分閘后形成垂直方向的絕緣端口，分、合閘狀態(tài)清晰，十分利于巡視。適用于軟、硬母線。本產品通常配電裝置中作母線隔離開關，具有占地面積小的優(yōu)點，尤其是在雙母線帶旁路結構的配置中，其接地效果最為明顯。gw4系列戶外高壓隔離開關，是雙柱水平開啟式三相交流 50hz 的輸電設備，供高壓線路在無載情況下進行交換，以及對被檢修的高壓母線，斷路器等電器設備與帶電高壓線路進行電氣設備之用。特點：1）接線端通過軟連接過渡，導電接觸可靠；2）地刀采取外合布置，沈陽工程學院畢業(yè)設計論文- 24 -確保合閘過程中地刀對另一帶電端的可靠絕緣距離；3）gw4220 型備有折疊

59、式地刀，縮小地刀外占空間。4、額定電壓選擇 見公式（42） un uns5、額定電流選擇 見公式（43） inimax 6、熱穩(wěn)定校驗 見公式（44） it2tqk7、動穩(wěn)定校驗 見公式（45） iesish8、說明：220kv 側接地開關的選擇表 41 選擇型號為 jw2220（w）接地開關額定電壓（kv）最高工作電壓（kv）動穩(wěn)定電流（a）2s 熱穩(wěn)定電流（a）長期通流能力（a）220252100/12540/506002 產品介紹jw2 系列接地開關是一種獨立安裝的戶外接地裝置。供高壓、超高壓線路在檢修電氣設備時，為確保人身安全而進行接地之用。在采用 gw6 系列單柱隔離開關的場所，通常

60、用它滿足對上層母線接地的需要。本產品為分步動作式結構。具有操作力小、接觸可靠和通過短路電流強等優(yōu)點。本產品分為“交叉聯(lián)動” “一列式聯(lián)動”和“單相操作”三種規(guī)格供貨。4.5 電流互感器的選擇1、電流互感器種類和型式的選擇，如下表（42）表 42 電流互感器的種類和形式的選擇按安裝地點屋內式（20kv 以下）屋外式（35kv 以下）按一次繞組匝數單匝式（誤差大）多匝式按安裝方式普通式支持式（平面支柱）裝入式（套裝在 35kv 以上）按絕緣方式干式澆注式（35kv 以下屋內）油浸式（屋外）2、互感器的功能 互感器是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡元件，用以分別向測量儀表、繼電器電流線圈和電壓線圈供電，正