渾江發(fā)電公司電氣部分初步設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 渾江發(fā)電公司電氣部分初步設(shè)計(jì)渾江發(fā)電公司電氣部分初步設(shè)計(jì) Electrical part Design in Hunjiang Power Company 摘 要 本文主要闡述了渾江發(fā)電公司電氣部分設(shè)計(jì)的全過程 首先，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書提供的該廠原始資料和設(shè)計(jì)規(guī)程初步擬定方案，通 過可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的比較確定最佳電氣主接線方案；接著，根據(jù)發(fā)電 機(jī)型號(hào)和廠用電率選擇主變壓器；然后，計(jì)算短路電流并選擇電氣設(shè)備（包括 互感器、斷路器、隔離開關(guān)等） ；最后，繪制主接線圖，平面圖，斷面圖。 關(guān)鍵詞 電氣主接線 短路電流 斷路器 設(shè)備選擇 配電裝置 Abstrct Th

2、e article main illustrates the Hunjiang Power Company electrical part design in power plant. First of all,according to the task book, the original data and the design regulations, the best main electrical wire connection is made by comparing with the reliability, flexibility and economy. Then, accor

3、ding to the generator capacity and the load rate used by the power plant, the type and capacity of the main transformers are determined. the short-circuit current is calculated to select the main electric equipments(including mutual inductance machine, breakers and switches etc.). Finaly, the main w

4、iring diagram, floor plans, sections are drawed. Keywords: main electrical wire connection short-circuit electric current breakers equipment selection distribution equipments 目 錄 引 言.1 1 電氣主接線的確定和廠用電的設(shè)計(jì).2 1.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則.2 1.2 廠用電的設(shè)計(jì).5 2 短路電流計(jì)算.6 2.1 短路電流計(jì)算的目的和方法.6 2.2 原始數(shù)據(jù).7 2.3 等值電抗的計(jì)算.7 2.4 短路電流的計(jì)

5、算過程.8 3 電氣設(shè)備配置.18 3.1 隔離開關(guān)的配置.18 3.2 電壓互感器的配置.18 3.3 電流互感器的配置.18 3.4 避雷器的配置.19 3.5 自動(dòng)裝置的配置.19 4 設(shè)備的選擇與校驗(yàn).19 4.1 斷路器的選擇.19 4.2 高壓隔離開關(guān)的選擇.20 4.3 電流互感器的選擇.22 4.4 電壓互感器的選擇.24 4.5 避雷器的選擇.24 4.6 導(dǎo)體設(shè)計(jì).25 5 配電裝置設(shè)計(jì).27 5.1 配電裝置概述.27 5.2 配電裝置的選型.28 總 結(jié).29 參考文獻(xiàn)：.30 致 謝.31 引 言 渾江發(fā)電公司現(xiàn)裝機(jī)容量 650MW，2 臺(tái) 200MW、2 臺(tái) 100

6、MW 和 2 臺(tái) 25MW 機(jī)組。 部分機(jī)組已運(yùn)營 20 多年，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用較大。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，按現(xiàn)在電力增長速度 計(jì)算，吉林省電力將會(huì)出現(xiàn)缺口，而渾江發(fā)電公司受小機(jī)組性能影響，難以滿足社會(huì)發(fā)展 需要。 渾江發(fā)電公司五期工程的必要性： 1 渾江發(fā)電公司五期工程廠址位于吉林省白山市境內(nèi)，是白山市集中供熱的主要熱 源； 2 優(yōu)化發(fā)電結(jié)構(gòu)，符合高參數(shù)、高效能、大容量的發(fā)展方向和發(fā)展要上規(guī)模； 3 實(shí)行熱電聯(lián)產(chǎn)，節(jié)能降耗，降低發(fā)電成本； 4 利潤可在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上增加 6120 萬元，并可分流部分職工。 5 該公司技術(shù)力量雄厚，具有豐富的電力基本建設(shè)，大型火力發(fā)電企業(yè)的運(yùn)營和維 護(hù)經(jīng)驗(yàn)，以該公司為

7、依托，充分利用老廠部分公用系統(tǒng)。具備投資省、見效快的優(yōu)勢(shì)； 6 該公司地處白山市，是吉林省的主要產(chǎn)煤區(qū)。充分利用當(dāng)?shù)孛禾抠Y源優(yōu)勢(shì)，建設(shè) 坑口電廠，將煤炭就地轉(zhuǎn)化為電能，可促進(jìn)煤炭企業(yè)的發(fā)展，并拉動(dòng)相關(guān)企業(yè)，促進(jìn)白山 市的繁榮。 本期建設(shè)規(guī)模為 2300MW 機(jī)組每臺(tái)發(fā)電機(jī)采用發(fā)電機(jī)-變壓器組單元接線接入廠內(nèi) 220kV 高壓配電裝置，發(fā)電機(jī)出口不裝設(shè)斷路器。廠內(nèi)設(shè)有 220kV 一個(gè)電壓等級(jí)配電裝置， 采用雙母線接線，2 回進(jìn)線，2 回出線。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是教學(xué)計(jì)劃的重要組成部分，是衡量學(xué)校教學(xué)質(zhì)量的主要技術(shù)指標(biāo)。通過 畢業(yè)設(shè)計(jì)可以很好的檢驗(yàn)學(xué)生在校的綜合學(xué)習(xí)情況及基本能力，為將來畢業(yè)后從事本專業(yè)

8、 的工作打下良好的基礎(chǔ)。 本次設(shè)計(jì)是在校期間的最后環(huán)節(jié)，是對(duì)大學(xué)期間所學(xué)知識(shí)的一次綜合運(yùn)用，通過這 次設(shè)計(jì)使我能更好地掌握專業(yè)知識(shí)，并鍛煉自己獨(dú)立思考的能力和培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。 不論將來從事何種工作，這次設(shè)計(jì)對(duì)我們來說，都是一種知識(shí)的儲(chǔ)存。 1 電氣主接線的確定和廠用電的設(shè)計(jì) 電氣主接線是發(fā)電廠、變電站電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。 它反映了各個(gè)設(shè)備的作用、連接方式和回路間的相互關(guān)系。主接線代表了發(fā)電廠或變電站 電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響運(yùn)行的可靠性、靈 活性并對(duì)電器選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定都有決定性的 關(guān)系

9、。因此，主接線的正確合理設(shè)計(jì)，必須綜合處理各方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證 比較后方可確定。 1.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則13610 電氣主接線設(shè)計(jì)的原則應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng) 的可靠運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)調(diào)度和調(diào)度靈活的要求。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級(jí)、 進(jìn)出線回路數(shù)、供電負(fù)荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)線路容量、電氣設(shè)備性能和 周圍環(huán)境及自動(dòng)化規(guī)劃與要求等條件確定。應(yīng)滿足可靠性靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求。 1.1.1 方案論證 方案一：雙母線帶旁路接線方式 雙母帶旁路接線有以下特點(diǎn)： （1）母線可以輪流檢修而不止使供電中斷； （2）快速恢復(fù)供電； （3）當(dāng)進(jìn)

10、出線母線隔離開關(guān)需要檢修時(shí)，只需該進(jìn)線 和一組母線停電； （4）調(diào)度靈活； （5）擴(kuò)建方便； （6）便于檢驗(yàn)； （7）由于設(shè)有旁路母線，出線斷路器需要間檢修時(shí)可 用旁路斷路器代，而線路可不停電； （8）雙母線在我國具有豐富的運(yùn)行和檢修經(jīng)驗(yàn)； （9）雙母線進(jìn)出線與保護(hù)為一對(duì)一方式，故保護(hù)方式比較簡單； （10）布置清晰，便于運(yùn)行人員記憶和控制。 帶專用旁路母線的接線，多裝了價(jià)高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資，然而對(duì)于接 入的旁路的母線線路回?cái)?shù)較多，且對(duì)供電可靠性有特殊的要求的場(chǎng)合，是十分必要的，不 F1 F2 圖-1雙母帶旁路 圖 1-1 雙母帶旁路 采用專用的旁路斷路器的接線，雖然可以節(jié)約投資

11、，但是檢修出線的斷路器的倒閘操作十 分繁雜，極大的降低了可靠性，而且現(xiàn)在多采用六氟化硫斷路器，逐漸的不采用該接線方 式。 方案二： 雙母線接線方式 雙母線接線有兩組母線，并且可以互為備用。每一電源和出線回路，都有一臺(tái)斷路器， 有兩組母線隔離開關(guān)，可分別與兩組母線連接。其優(yōu) 點(diǎn)如下： （1）供電可靠； （2）調(diào)度靈活。 當(dāng)母聯(lián)斷路器斷開，一組母線運(yùn)行，另一組 母線備用， ，既相當(dāng)于單母線運(yùn)行； 兩組母線同時(shí)工作，稱之為固定連接方式運(yùn) 行。它的母線繼電保護(hù)比較簡單； 有時(shí)為了系統(tǒng)的需要，兩組母線同時(shí)運(yùn)行； 相當(dāng)于分裂為兩個(gè)電廠各向系統(tǒng)送電，這種運(yùn)行方式 常用于系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)，以限制短路電流；

12、擴(kuò)建方便。 方案三 ： 雙母線分段接線方式 其特點(diǎn)如下： （1）縮小母線故障的停電范圍。 用分段斷路器將工作母線分為 W1 和 W2 段，每段工作母線用各自的母聯(lián)斷路器與備用 母線相連，電源和出線均勻地分布在兩段工作 母線上； （2）雙母線分段接線比雙母線接線的可靠 性更高； （3）但雙母線分段接線不僅具有雙母線接 線的各種優(yōu)點(diǎn)，并且任何時(shí)候都有備用母線，有 圖 1-3 雙母分段 較高的可靠性和靈活性； （4）當(dāng)一段工作母線發(fā)生故障后，這樣，只是部分短時(shí)停電，而不必全部短期停電； F1 F2 圖-2雙母線接線 圖 1-2 雙母線 F 1F 2 圖-3雙母分段接線 圖 1-3 雙母線分段接線 （

13、5）增加了母聯(lián)斷路器和分段斷路器數(shù)量，配電裝置投資較大。 雙母線分段接線被廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)電壓配電裝置中，同時(shí)在 220500kV 大容量配電裝置中，不僅常采用雙母線三分段接線，也有采用雙母線四分段接線的。 1.1.2 方案確定 以上三種方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都已經(jīng)有所比較，從可靠性上來說，雙母線分段可靠性高， 對(duì)于供電的可靠性及供電質(zhì)量有很好的保證，雙母線接線可靠性不如前兩個(gè)好但是經(jīng)濟(jì)性 好，因?yàn)閿嗦菲骷案綦x開關(guān)的數(shù)量少，雙母線帶旁路母線的接線方式可靠性較雙母線好， 但是由于現(xiàn)在多采用六氟化硫斷路器，基本上已經(jīng)不需要旁路母線，故該接線方式在現(xiàn)在 的電廠設(shè)計(jì)中已經(jīng)基本不再用了，所以此次設(shè)計(jì)的

14、主接線在雙母線分段接線方式和雙母線 接線方式中選取，從經(jīng)濟(jì)角度分析，顯然雙母線接線方式具有優(yōu)越性，采用的斷路器和隔 離開關(guān)少，投資少。 經(jīng)過經(jīng)濟(jì)性和可靠性的分析比較，采用雙母線接線在經(jīng)濟(jì)性，可靠性 和靈活性上有很大的優(yōu)越性，且完全適合我的這次設(shè)計(jì)，方案二為最終的電氣主接線方式。 1.1.3 主變壓器與發(fā)電機(jī)的選擇 （1）主變壓器的確定 主變壓器選擇為三相雙繞組電力變壓器組： 其容量選擇為： MVAS 4 . 3491 . 1 85 . 0 %)101 (300 選擇主變壓器型號(hào)為 SFP7-/220 ，參數(shù)見表 1-1 表 1-1 主變壓器的參數(shù) （2）發(fā)電機(jī)的選擇 本次設(shè)計(jì)對(duì)象是兩臺(tái) 300

15、MW 的發(fā)電機(jī)組，兩臺(tái)升壓主變壓器，兩條 220 千伏送電線 額定電壓 kV 型 號(hào) 額定容 量 kVA高壓低壓 空 載 電 流 kA 空載 損耗 kW 負(fù)載 損 kW 阻抗 電壓 （% ） 連接 組標(biāo) 號(hào) SFP7-/22024222.5%200.2819086014YNd11 路的火電廠的電氣部分設(shè)計(jì)。 發(fā)電機(jī)采用哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的 QFSN3002 水氫冷汽輪發(fā)電機(jī)。見表 1-2 表 1-2 發(fā)電機(jī)參數(shù) 項(xiàng) 目單 位數(shù) 據(jù) 額定視在功率MVA353 額定有功功率MW300 額定電壓kV20 額定電流A10190 轉(zhuǎn) 速r/min3000 功率因素-0.85 效 率%98.6 定子接線-2

16、-Y 空載勵(lì)磁電流A804 空載勵(lì)磁電壓V157.2 滿載勵(lì)磁電流A2178 滿載勵(lì)磁電壓V1006 同步電抗%200 瞬變電抗%27 超瞬變電抗%16 1.2 廠用電的設(shè)計(jì)136910 發(fā)電廠在啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停役、檢修過程中，有大量由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的設(shè)備，用以保證機(jī) 組的主要設(shè)備（如鍋爐、汽輪機(jī)或水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等）和輸煤、碎煤、除灰、除塵及水處 理的正常運(yùn)行。這些電動(dòng)機(jī)以及全廠的運(yùn)行、操作、試驗(yàn)、檢修、照明用電設(shè)備等都屬于 廠用負(fù)荷，總的耗電量，統(tǒng)稱為廠用電。 1.2.1 高壓廠用變壓器的選擇 本次設(shè)計(jì)廠用高壓工作電源從發(fā)電機(jī)電壓出口 20kV 處直接引接，不裝設(shè)斷路器和隔 離開關(guān)，廠用高壓變壓器

17、采用分裂繞組供給 6kV 母線。 1）變壓器副邊額定電壓必須與引接電壓和廠用網(wǎng)絡(luò)電壓相一致。 2）對(duì)高壓廠用變壓器的容量按廠用電計(jì)算負(fù)荷的 110%與低壓廠用電計(jì)算負(fù)荷之間進(jìn) 行選擇，而低壓廠用工作的容量應(yīng)留有 10%左右的余度。 3）廠用高壓備用變壓器或起動(dòng)變壓器應(yīng)與最大一臺(tái)高壓廠用變壓器的容量相同； 在本設(shè)計(jì)中，廠用負(fù)荷容量 MVA COS KP S 3 . 35 85 . 0 %10300 根據(jù)電壓等級(jí)和計(jì)算出來的容量確定變壓器的型號(hào)為 SFFZ-50000/20。參數(shù)見表 1-3 表 1-3 廠用工作變壓器參數(shù) 額定電壓 kV 型 號(hào) 額 定 容 量 kVA高 壓 低 壓 空載 電流

18、kA 空載 損耗 kW 負(fù)載 損耗 kW 阻抗 電壓 （% ） 連接組標(biāo)號(hào) SFFZ-50000/20500002022.5%6.30.2331.1184.318.5YN,d11-d11 1.2.2 高壓啟動(dòng)備用變壓器的選擇 本次設(shè)計(jì)高壓廠用備用變壓器的高壓側(cè)從 220kV 母線上引接，將變壓器降至 6kV，有 兩臺(tái)高廠變，所以設(shè)置一臺(tái)高備變。 綜上所述，高壓廠備用變壓器選 SPF750000/220 型分裂繞組變壓器。其參數(shù)見表 1-4 表 1-4 高壓啟動(dòng)備用備變壓器參數(shù) 2 短路電流計(jì)算 2.1 短路電流計(jì)算的目的和方法 短路電流計(jì)算的目的是為了正確的選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，以及進(jìn)行幾點(diǎn)保護(hù)

19、裝置的整 定計(jì)算。 進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先要繪制計(jì)算電路圖。在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算所考慮的 額定電壓 kV 型 號(hào) 額定 容量 kVA高壓低壓 空載 電流 kA 空載 損耗 kA 負(fù)載 損耗 kA 阻抗 電壓 （% ） SFP7- 50000/220 5000023081.25%6.31.257.2165.419 歌原件的額定參數(shù)都表示出來，并將各個(gè)元件依次標(biāo)號(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算 點(diǎn)要選擇的使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過。 接著，按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖，并計(jì)算電路中各個(gè)主要元件的阻抗。 在等效電路圖上，只需將被計(jì)算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件

20、表示出來，并標(biāo)明其序 號(hào)和阻抗值，然后將等效電路化簡，對(duì)于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無限大 容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此只需采用阻抗串并聯(lián)的方法即可將電路化簡， 求出其等效總阻抗。最后計(jì)算短路電流和短路容量。 2.2 原始數(shù)據(jù)4 2.2.1 各原件的阻抗 a. 發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電抗為 16% b. 主變壓器的阻抗為 14% c. 高壓廠用變壓器的阻抗為 18.5% d. 高壓啟動(dòng)備用變壓器的阻抗為 19% 2.2.2 系統(tǒng)阻抗 由系統(tǒng)提供的 220kV 系統(tǒng)阻抗如下，以 Sj=1000MVA 為基準(zhǔn)： 220kV 系統(tǒng)的正序阻抗 Xs(1)=0.014 2.3 等值電抗的計(jì)算

21、4 短路電流等值電路如圖 2-1 所示： S 1 G 2 G 1 X 2 X 3 X 4 X 7 X 8 X 5 X 6 X 1 d 2 d 3 d 4 d 2-1 網(wǎng)絡(luò)簡化圖 （1）發(fā)電機(jī) 1、2 0453 . 0 300 85 . 0 100 %16 21 N B d S S XXX （2）主變壓器 038 . 0 370100 10014 100 % 43 N Bd S SU XX （3）高壓廠用變 37 . 0 50100 100 5 . 18 100 % 65 N Bd S SU XX （4）高壓啟動(dòng)備用變 38 . 0 50100 10019 100 % 7 N Bd S SU X

22、 （5）系統(tǒng)阻抗 018 . 0 8 X 2.4 短路電流的計(jì)算過程14 2.4.1 當(dāng) d1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí) （1）等值電路如圖 2-2 所示： S 1 d 1 G 2 G 014. 0 8 X 0453. 0 1 X 0453. 0 2 X 038. 0 4 X 038. 0 3 X 圖 2-2 （2）合并串聯(lián)阻抗為： 0833 . 0 0453 . 0 038 . 0 319 XXX 0833 . 0 0453 . 0 038 . 0 4210 XXX （3）計(jì)算電抗如下： 294 . 0 10085 . 0 300 0833 . 0 9109 B N jsjs S S XXX （4）各電源

23、供給的短路電流標(biāo)幺值如下：（查汽輪發(fā)電機(jī)計(jì)算曲線數(shù)字表） 系統(tǒng)： 429.71 014 . 0 1 4*2*0* III 發(fā)電機(jī) 1、2: 684 . 3 0* I 377 . 2 2* I 356 . 2 4* I （5）各電源短路電流周期分量有效值如下： 系統(tǒng)： kA U S IIII B B 93.17 2303 100 429.71 3 0*420 發(fā)電機(jī) 1、2： 886 . 0 230385 . 0 300 3 av N e U S I kAIII e 26 . 3 866 . 0 684 . 3 0*0 kAIII e 11 . 2 866 . 0 377 . 2 2*2 kAI

24、II e 09 . 2 866 . 0 356 . 2 4*4 （6）各秒短路電流總計(jì)： kAI46.2493.17226 . 3 0 kAI14.2293.17211 . 2 2 kAI11.2293.17209 . 2 4 表 2-1 為點(diǎn)短路時(shí)短路電流周期分量有效值： 1 d 表 2-1 點(diǎn)短路時(shí)的計(jì)算結(jié)果 1 d 短路電流（kA） 電源 0 I 2 I 4 I F13.262.112.09 F23.262.112.09 系統(tǒng) C17.9317.9317.93 合 計(jì)24.4622.1422.11 （7）點(diǎn)短路時(shí)的沖擊電流為 1 d kAKII imsh 6485 . 1 46.2422

25、 0 2.4.2 當(dāng) d2點(diǎn)發(fā)生短路時(shí) （1）等值電路如圖 2-3 所示： 利用法化簡圖 2-3 得： Y S 2 d 1 G 2 G 014. 0 8 X 0453. 0 1 X 0453. 0 2 X 038. 0 4 X 038. 0 3 X 圖 2-3 0833 . 0 0453 . 0 038 . 0 4210 XXX 75.109 0833 . 0 1 014 . 0 1 038 . 0 1111 1083 XXX Y 系統(tǒng)： 058 . 0 75.109014 . 0 038 . 0 8311 YXXX 發(fā)電機(jī) 1： 0453 . 0 1 X 發(fā)電機(jī) 2： 347 . 0 75.

26、109038 . 0 0833 . 0 31012 YXXX 化簡后的等值電路如圖 2-4 所示： S 2 d 1 G 2 G 058. 0 11 X 0453. 0 1 X 347. 0 12 X 圖 2-4 （2）計(jì)算電抗如下: 16 . 0 10085. 0 300 0453 . 0 11 B N js S S XX 22 . 1 10085 . 0 300 347 . 0 1212 B N js S S XX （3）各電源供給的短路電流標(biāo)幺值如下：（查汽輪發(fā)電機(jī)計(jì)算曲線數(shù)字表） 系統(tǒng)： 241.17 058 . 0 1 4*2*0* III 發(fā)電機(jī) 1： 763 . 6 0* I 70

27、6 . 2 2* I 490 . 2 4* I 發(fā)電機(jī) 2： 846 . 0 0* I 899 . 0 2* I 899 . 0 4* I （4）各電源短路電流周期分量有效值如下： 系統(tǒng)： kA U S IIII B B 69.49 203 100 241.17 3 0*420 發(fā)電機(jī) 1： 19.10 20385 . 0 300 3 av N e U S I kAIII e 91.6819.10763 . 6 0*0 kAIII e 57.2719.10706 . 2 2*2 kAIII e 37.2519.10490 . 2 4*4 發(fā)電機(jī) 2： 19.10 20385 . 0 300 3

28、 av N e U S I kAIII e 62 . 8 19.10846 . 0 0*0 kAIII e 16 . 9 19.10899 . 0 2*2 kAIII e 16 . 9 19.10899 . 0 4*4 （5）各秒短路電流總計(jì)： kAI 3 . 12762 . 8 91.6869.49 0 kAI 5 . 8616 . 9 57.2769.49 2 kAI 3 . 8416 . 9 37.2569.49 4 表 2-2 為點(diǎn)短路時(shí)短路電流周期分量有效值： 2 d 表 2-2 點(diǎn)短路時(shí)的計(jì)算結(jié)果 2 d 短路電流（kA） 電源 0 I 2 I 4 I F168.9127.5725

29、.37 F28.629.169.16 系統(tǒng) C49.6949.6949.69 合 計(jì)127.386.584.3 （6）點(diǎn)短路時(shí)的沖擊電流為 2 d kAKII imsh 06.34290 . 1 3 .12722 0 2.4.3 當(dāng) d3點(diǎn)發(fā)生短路時(shí) （1）等值電路如圖 2-5 所示： 2 G 038. 0 4 X 0453. 0 2 X S 014. 0 8 X 37. 0 5 X 3 d 1 G 038. 0 3 X 0453. 0 1 X 圖 2-5 利用法化簡圖 2-5 可得 Y 0833 . 0 0453 . 0 038 . 0 4210 XXX 75.109 0833 . 0 1

30、014 . 0 1 038 . 0 1111 1083 XXX Y 系統(tǒng)： 058 . 0 75.109014 . 0 038 . 0 8311 YXXX 發(fā)電機(jī) 1： 0453 . 0 1 X 發(fā)電機(jī) 2： 347 . 0 75.109038 . 0 0833 . 0 31012 YXXX 化簡后的等值電路如圖 2-6 所示： 0453. 0 1 X 1 G 347. 0 12 X 2 G 37. 0 5 X 3 d S 058. 0 11 X 圖 2-6 利用法進(jìn)一步化簡圖 2-6 得： Y 9 . 44 347 . 0 1 37 . 0 1 0453 . 0 1 058 . 0 1111

31、1 125111 XXXX Y 系統(tǒng)： 964 . 0 9 . 4437 . 0 058 . 0 51113 YXXX 發(fā)電機(jī) 1： 753 . 0 9 . 4437 . 0 0453 . 0 5114 YXXX 發(fā)電機(jī) 2： 765 . 5 9 . 4437 . 0 347. 0 51215 YXXX 化簡后的等值電路如圖 2-7 所示： S 1 G 2 G 964. 0 13 X 765. 5 . 0 15 X 753. 0 14 X 3 d 圖 2-7 （2）計(jì)算電抗如下: 66 . 2 10085 . 0 300 753 . 0 1414 B N js S S XX 35.20 100

32、85 . 0 300 765 . 5 1515 B N js S S XX （3）各電源供給的短路電流標(biāo)幺值如下：（查汽輪發(fā)電機(jī)計(jì)算曲線數(shù)字表） 系統(tǒng)： 037 . 1 964 . 0 1 4*2*0* III 發(fā)電機(jī) 1： 383 . 0 0* I 384 . 0 2* I 384 . 0 4* I 發(fā)電機(jī) 2： 049 . 0 35.20 1 4*2*0* III （4）各電源短路電流周期分量有效值如下： 系統(tǒng)： kA U S IIII B B 5 . 9 3 . 63 100 037 . 1 3 0*420 發(fā)電機(jī) 1： 35.32 3 . 6385 . 0 300 3 av N e U

33、 S I kAIII e 39.1235.32383 . 0 0*0 kAIII e 42.1225.32384 . 0 2*2 kAIII e 42.1225.32384 . 0 4*4 發(fā)電機(jī) 2： 35.32 3 . 6385 . 0 300 3 av N e U S I kAIIIII e 58 . 1 25.32049 . 0 0*420 （5）各秒短路電流總計(jì)： kAI48.2358 . 1 39.125 . 9 0 kAI51.2358 . 1 42.125 . 9 2 kAI51.2358 . 1 42.125 . 9 4 表 2-3 為點(diǎn)短路時(shí)短路電流周期分量有效值： 3 d

34、 表 2-3 點(diǎn)短路時(shí)的計(jì)算結(jié)果 3 d 短路電流（kA） 電源 0 I 2 I 4 I F112.3912.4212.42 F21.581.581.58 系統(tǒng) C9.59.59.5 合 計(jì)23.4823.5123.51 （6）點(diǎn)短路時(shí)的沖擊電流為 3 d kAKII imsh 43.6185 . 1 48.2322 0 2.4.4 當(dāng) d4點(diǎn)發(fā)生短路時(shí) （1）等值電路如圖 2-8 所示： S 014. 0 8 X 38. 0 7 X 4 d 0833. 0 9 X 1 G 0833. 0 10 X 2 G 圖 2-8 利用法化簡圖 2-8： Y 0833 . 0 0453 . 0 038 .

35、 0 319 XXX 0833 . 0 0453 . 0 038 . 0 4210 XXX 07.98 0833 . 0 1 38 . 0 1 0833 . 0 1 014 . 0 11111 10798 XXXX Y 系統(tǒng)： 522 . 0 07.9838 . 0 014 . 0 7816 YXXX 發(fā)電機(jī) 1： 104 . 3 07.9838 . 0 0833 . 0 7917 YXXX 發(fā)電機(jī) 2： 104 . 3 07.9838 . 0 0833 . 0 71018 YXXX 化簡后的等值電路如圖 2-9 所示： （2）計(jì)算電抗如下: 96.10 10085 . 0 300 104 .

36、 3 1717 B N js S S XX 96.10 10085 . 0 300 104 . 3 1818 B N js S S XX S 1 G 2 G 522. 0 16 X 104. 3 18 X 104. 3 17 X 4 d 圖 2-9 （3）各電源供給的短路電流標(biāo)幺值如下： 由于當(dāng)時(shí)，短路電流周期分量的大小已與時(shí)間 的增加無關(guān)，可用式45 . 3 js Xt 計(jì)算短路電流周期分量的標(biāo)幺值， 則有： js P X I 1 系統(tǒng)： 916 . 1 522 . 0 1 4*2*0* III 發(fā)電機(jī) 1： 091 . 0 96.10 1 4*2*0* III 發(fā)電機(jī) 2： 091 . 0

37、 96.10 1 4*2*0* III （4）各電源短路電流周期分量有效值如下： 系統(tǒng)： kA U S IIII B B 56.17 3 . 63 100 196 . 1 3 0*420 發(fā)電機(jī) 1： 35.32 3 . 6385 . 0 300 3 av N e U S I kAIIIII e 94 . 2 25.32091 . 0 0*420 發(fā)電機(jī) 2： 35.32 3 . 6385 . 0 300 3 av N e U S I kAIIIII e 94 . 2 25.32091 . 0 0*420 （5）各秒短路電流總計(jì)： kAIII45.2394 . 2 94 . 2 56.17 4

38、20 表 2-4 為點(diǎn)短路時(shí)短路電流周期分量有效值： 4 d 表 2-4 點(diǎn)短路時(shí)的計(jì)算結(jié)果 4 d 短路電流（kA） 電源 0 I 2 I 4 I F12.942.942.94 F22.942.942.94 系統(tǒng) C17.5617.5617.56 合 計(jì)23.4523.4523.45 （6）點(diǎn)短路時(shí)的沖擊電流為 4 d kAKII imsh 35.6185 . 1 45.2322 0 3 電氣設(shè)備配置 3.1 隔離開關(guān)的配置1310 （1）機(jī)組出口不裝設(shè)隔離開關(guān)； （2）接在發(fā)電機(jī)、變壓器引出線或中性點(diǎn)上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)。 3.2 電壓互感器的配置 （1）主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感

39、器； （2）出線側(cè)的每一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器； （3）發(fā)電機(jī)出口一般裝設(shè)三組電壓互感器。 3.3 電流互感器的配置 （1）裝設(shè)斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器； （2）發(fā)電機(jī)和變壓器中性點(diǎn)，發(fā)電機(jī)和變壓器出口。 3.4 避雷器的配置 （1）每組母線上裝設(shè)一臺(tái)避雷器； （2）兩出線各裝設(shè)一臺(tái)避雷器； （3）發(fā)電機(jī)出線裝設(shè)一組避雷器。 3.5 自動(dòng)裝置的配置15 （1）備用電源自動(dòng)投入裝置； （2）自動(dòng)重合閘裝置； （3）自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置； （4）自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置和自動(dòng)滅磁裝置； （5）故障錄波裝置。 4 設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 4.1 斷路器的選擇136 高壓短路器主要功能是：正常運(yùn)行倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備

40、或線路接入電網(wǎng)或推出運(yùn)行， 起著控制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，能快速切斷故障回路，保證無故障部分正常運(yùn) 行，起著保護(hù)作用。高壓斷路器是開關(guān)電器中最為完善的一種設(shè)備，其最大特點(diǎn)是能斷開 電器中負(fù)荷電流和短路電流。 4.1.1 220kV 主變高壓側(cè)的斷路器的選擇 （1）參數(shù)選擇 斷路器長期持續(xù)工作最大電流： max I A U S I av N 25.975 2303 1000370 05 . 1 3 05 . 1 max 選擇 SF6斷路器的型號(hào)為：LW10B252W/CVT，型號(hào)參數(shù)見表 4-1 表 4-1 LW10B252W/CVT 型短路器的參數(shù)如下 型號(hào) 額定工 作電壓 kV 最高

41、工 作電壓 kV 額定頻 率 Hz 額定電 流 A 額定開 斷電流 kA 額定閉 合電流 kA 4 熱穩(wěn) 定電流 kA 額定動(dòng) 穩(wěn)定電 流 kA LW10B 252W/CVT 2202525031504010040100 （2）校驗(yàn) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 短路電流引起的熱效應(yīng)（取四秒時(shí)的熱效應(yīng)）為： k Q )(31.19964 12 11.2214.221046.24 12 10 2 2222 4 2 2 2 0 SkAt III Qk 滿足的要求。 kt QtI 2 動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)結(jié)果見表 4-2 顯示： 表 4-2 斷路器的校驗(yàn)結(jié)果 計(jì)算數(shù)據(jù)LW6-220 型斷路器 N U220kV N U220

42、kV mas I975.25A N I3150A I 24.46kA nbr I40kA sh i64kA ncl I100kA k Q 1996.31(kA)s 2 tIt 2 6400 (kA)s 2 sh i64kA es i100kA 由上表可見所選擇的斷路器的各項(xiàng)條件均能滿足要求，故所選擇的斷路器合格。母聯(lián)、 高備變斷路器均為上述型號(hào)的斷路器。 4.2 高壓隔離開關(guān)的選擇136 4.2.1 母聯(lián)、主變壓器出口處、高備變隔離開關(guān)的選擇 （1）參數(shù)選擇 隔離開關(guān)長期持續(xù)工作最大電流為： max I A U S I av N 25.975 2303 1000370 05 . 1 3 05

43、. 1 max 由于在此安裝的隔離開關(guān)與硬母線連接，故選用單柱垂直伸縮式的 GW16 系列的隔離 開關(guān)，型號(hào)為 GW16252DW（帶接地刀閘） 。型號(hào)參數(shù)見表 4-3： 表 4-3 GW16-252DW 型隔離開關(guān)參數(shù) 型 號(hào) 額定電壓 kV 最高電壓 kV 額定電流 A 動(dòng)穩(wěn)定電流峰值 kA 4s 熱穩(wěn)定電流 kA GW16-252DW220252250012530 （2）校驗(yàn) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 短路電流引起的熱效應(yīng)（取四秒時(shí)的熱效應(yīng)）為： k Q )(31.19964 12 11.2214.221046.24 12 10 2 2222 4 2 2 2 0 SkAt III Qk 滿足的要求。

44、 kt QtI 2 動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)結(jié)果見表 4-4 顯示： 表 4-4 隔離開關(guān)校驗(yàn)的結(jié)果 計(jì)算數(shù)據(jù)GW16-220DW N U220kV N U220kV mas I975.25A N I2500A k Q 1996.31(kA)S 2 tIt 2 skA 2 )(3600 sh i64kA es i125kA 由上表可見，所選的 GW16252DW 型隔離開關(guān)合格。 4.2.2 出線隔離開關(guān)的選擇 （1）參數(shù)選擇 隔離開關(guān)長期持續(xù)工作最大電流為： max I A U S I av N 25.975 2303 1000370 05 . 1 3 05 . 1 max 選擇型號(hào)為 GW17252D

45、W 型隔離開關(guān)，型號(hào)參數(shù)見表 4-5： 表 4-5 GW17-220W 型隔離開關(guān)參數(shù) 型 號(hào) 額定電壓 kV 最高電壓 kV 額定電流 A 動(dòng)穩(wěn)定電流峰值 kA 4s 熱穩(wěn)定電流 kA GW17-252DW220252250010030 （2）校驗(yàn) 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 短路電流引起的熱效應(yīng)（取四秒時(shí)的熱效應(yīng)）為： k Q )(31.19964 12 11.2214.221046.24 12 10 2 2222 4 2 2 2 0 SkAt III Qk 滿足的要求。 kt QtI 2 動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)結(jié)果見表 4-6 顯示： 表 4-6 隔離開關(guān)校驗(yàn)的結(jié)果 計(jì)算數(shù)據(jù)GW16-220DW N U220kV

46、 N U220kV mas I975.25A N I2500A k Q 1996.31 skA 2 )(tIt 2 3600skA 2 )( sh i64kA es i125kA 由上表可見，所選的 GW17252DW 型隔離開關(guān)合格。 4.3 電流互感器的選擇136710 4.3.1 主變高壓側(cè)、出線、母聯(lián)電流互感器的選擇 （1）參數(shù)選擇 最大持續(xù)工作電流為： A U S I av N 25.975 2303 1000370 05 . 1 3 05 . 1 max 選擇的電流互感器的型號(hào)為 LVQB220W2 型，詳細(xì)參數(shù)見表 4-7： 表 4-7 LVQB220W2 型電流互感器參數(shù) 10

47、%倍數(shù) 型 號(hào) 額定電流比 A 二次組合準(zhǔn)確級(jí)二次 負(fù)荷 倍數(shù) 短時(shí)熱 穩(wěn)定電 流 kA 動(dòng)穩(wěn)定 電流 kA 5P/5P/5P/5P/0.25P 60V ALVQB 220W2 21250/5 5P/5P/5P/5P/5P/0.20.2 40V A 2050125 （2）校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定電流，短路點(diǎn)的最大沖擊電流為 。滿足KAies125kAIsh64 動(dòng)穩(wěn)定要求。 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 短路點(diǎn)的熱效應(yīng)（取四秒時(shí)的熱效應(yīng)）為 ： k Q )(31.19964 12 11.2214.221046.24 12 10 2 2222 4 2 2 2 0 SkAt III Qk 滿足的熱穩(wěn)

48、定要求。 kt QtI 2 4.3.2 發(fā)電機(jī)出口電流互感器的選擇 最大持續(xù)工作電流為： kA U S I av N 698.10 85 . 0 203 300 05 . 1 3 05 . 1 max 所選擇的電流互感器的型號(hào)為 LMZB320 ，詳細(xì)參數(shù)見表 4-8 表 4-8 LMZB3-220 型電流互感器參數(shù) 型 號(hào)額定電流比 二次級(jí)的組 合 準(zhǔn)確級(jí)次 額定連續(xù)電 流 kA LMZB3-2015000/5 0.5/0.5 0.5/B 0.5/B 5P8 4.3.3 高壓廠用變壓器高壓側(cè)電流互感器的選擇 最大持續(xù)工作電流為： kA U S I av N 516 . 1 203 05 .

49、1 50 3 05 . 1 max 所選擇的電流互感器的型號(hào)為 LRD1500/5A LR1500/5A LR1500/5A LRD1500/5A 4.4 電壓互感器的選擇 4.4.1 220kV 母線、出線以及高備變電壓互感器的選擇 電壓互感器的型號(hào)選擇為：TYD220/0.005 ，參數(shù)見表 4-93 表 4-9 TYD220/0.005 型電壓互感器參數(shù)3 額定電壓比二級(jí)負(fù)荷 VA 初級(jí)繞組二級(jí)繞組 剩余電壓 繞組 0.2 級(jí)0.5 級(jí)1 級(jí)3 級(jí) 最大容量 VA 分壓電容 量 VA 200/30.1/3 0.11503000.005 4.4.2 發(fā)電機(jī)出口處電壓互感器的選擇 電壓互感器

50、的型號(hào)選擇為：RN220 ，參數(shù)見表 4-10 表 4-10 JDZX820 參數(shù) 額定電壓比剩余電壓負(fù)荷額定容量（VA） 初級(jí)繞組次級(jí)繞組輔助繞組準(zhǔn)確級(jí)額定輸出 極限負(fù)荷 VA0.2 級(jí)0.5 級(jí)1 級(jí) 20/30.1/30.1/3 6P100VA40030100 4.5 避雷器的選擇 本次設(shè)計(jì) 220kV 側(cè)采用的避雷器都選用金屬氧化鋅避雷器，其主要特點(diǎn)為：金屬氧化 物避雷器具有優(yōu)異的非線性伏安特性，殘壓隨沖擊電流波頭時(shí)間的變化特性平穩(wěn)，隨波響 應(yīng)特別好，沒有間隙的擊穿特性和無弧問題，其電阻片單位體積吸收能量大，還可以異聯(lián) 使用，所以在保護(hù)超高壓長距離輸電系統(tǒng)和大容量電容器組時(shí)特別有利。

51、4.5.1 220 kV 側(cè)避雷器的選擇 型號(hào)選則 Y10W5204/530，參數(shù)見表 4-11 表 4-11 Y10W5204/530 型避雷器參數(shù) 波頭 1us 陡波中殘壓 峰值不大于 8/20us 雷電沖擊波沖 擊殘壓峰值不大于額定 電壓 有效 值 系統(tǒng) 額定 電壓 有效 值 持續(xù) 運(yùn)行 電壓 有效 值 直流 1mA 參考 電壓 不小 于 2kA 操作 波殘 壓峰 值不 大于 20 kA 10 kA 5 kA 20 kA 10 kA 5 kA 方波 通流 容量 峰值 2ms 20 次 爬電 距離 最小 值 220 kV 220 kV 146 kV 290 kV 442 kV 582 kV

52、 520 kV 800 A 1.99 cm/ kV 4.5.2 發(fā)電機(jī)出口 20kV 側(cè)避雷器的選擇 型號(hào)選擇 Y5W120/45，參數(shù)見表 4-12 表 4-12 Y5W120/45 參數(shù) 波頭 1us 陡波中殘壓 峰值不大于 8/20us 雷電沖擊波沖 擊殘壓峰值不大于額定 電壓 有效 值 系統(tǒng) 額定 電壓 有效 值 持續(xù) 運(yùn)行 電壓 有效 值 直流 1mA 參考 電壓 不小 于 2kA 操作 波殘 壓峰 值不 大于 20 kA 10 kA 5 kA 20 kA 10 kA 5 kA 方波 通流 容量 峰值 2ms 20 次 爬電 距離 最小 值 20 kV 20 kV 23.4 kV 7

53、2 kV 120 kV 300 A 750 mm 4.6 導(dǎo)體設(shè)計(jì) 導(dǎo)體的選擇 （1）導(dǎo)體形式，本次設(shè)計(jì)采用管形導(dǎo)線。 （2）按回路持續(xù)工作電流選擇： （3）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇： 導(dǎo)體截面的校驗(yàn) （1）按電暈條件校驗(yàn)： （2）按短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 4.6.1 主母線選擇 根據(jù)以上原則，母線選擇硬導(dǎo)體，選用鋁錳合金管形導(dǎo)體。 （1）導(dǎo)體截面的選擇 主母線導(dǎo)體截面按回路持續(xù)工作電流和經(jīng)濟(jì)電流密度選擇： A U S I N N 1950 3230 237005 . 1 3 05 . 1 2 max 修正系數(shù) K=0.81 所以選擇導(dǎo)體最小長期允許的載流量為 AAKIIxu240781 . 0 /195

54、0/ max 選擇導(dǎo)體型號(hào)為 LF21Y130/116，參數(shù)見下表： 表 4-14 LF21Y130/116 參數(shù) 倒替最高允許溫度下的 載流量（A） 導(dǎo)體截面 2 mm 7080 截面系數(shù) 3 cm 慣性半徑 4 cm 慣性矩 4 cm 質(zhì)量 mkg / 最大允許 應(yīng)力 2 /cmN 58442569221741.43.72228458820 （1）導(dǎo)體截面的校驗(yàn)： 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 鋁錳合金在 70 度時(shí) C 值為 87。 )(31.19964 12 11.2214.221046.24 12 10 2 2222 4 2 2 2 0 SkAt III Qk 所以由熱穩(wěn)定決定的導(dǎo)體最小截面為： 2

55、6 min 2 . 479087/1031.1996mm C Q S d 因?yàn)檫x擇的導(dǎo)線截面為大于，故選擇的導(dǎo)線型號(hào)滿足熱穩(wěn)定條 2 5844mm 2 2 . 4790 mm 件。 4.6.2 220kV 主變壓器進(jìn)線回路導(dǎo)體的選擇 A U S I N N 24.975 3230 1000370 05 . 1 3 05 . 1 max 查曲線得，經(jīng)濟(jì)電流密度為： 2 /08 . 1 mmAJ 所以經(jīng)濟(jì)截面為： 2max 903mm J I S j 因此選擇導(dǎo)體的型號(hào)為：2（LGJ-400/50） 4.6.3 220kV 啟動(dòng)備用回路導(dǎo)體選擇 A U S I N N 79.131 3230 100050 05 . 1 3 05 . 1 max 查曲線得，經(jīng)濟(jì)電流密度為： 2 /08 . 1 mmAJ 所以經(jīng)濟(jì)截面為： 2max 02.122mm J I S j 因此