火力電廠電氣部分初步設計

1、中文摘要本畢業(yè)設計論文是4×300MW發(fā)電廠電氣部分設計。為了保證供電的可靠性和一次性滿足遠期負荷的要求，按照遠期負荷規(guī)劃進行設計建設，從而保證發(fā)電廠能夠長期可靠供電。根據(jù)畢業(yè)設計任務書的要求，綜合所學專業(yè)知識及發(fā)電廠電氣設計手冊等書籍的有關內容，設計過程中完成了主變選擇、電氣主接線的擬定、短路計算、電氣設備選擇、配電裝置的規(guī)劃、繼電保護和自動裝置的規(guī)劃和防雷保護的規(guī)劃等主要工作。在此期間，遇到的種種問題均通過反復比較、驗算，并請教老師得以解決。畢業(yè)設計論文由設計說明書、設計計算書、一套圖紙（電氣主接線圖、總平面布置圖、配電裝置斷面圖）組成。內容較為詳細，對今后擴建有一定的參考價值。

2、本次設計是通過本人的精心設計論證完成的。整個設計過程中，全面細致的考慮工程設計的可靠性、經(jīng)濟性、靈活性等諸多因素，最終完成本設計方案。通過完成此畢業(yè)設計論文，進一步領會我國電力工業(yè)建設的政策觀念和經(jīng)濟觀點，培養(yǎng)對工程技術、經(jīng)濟進行較全面的綜合分析能力。由于時間緊張和能力有限，此論文中難免會出現(xiàn)遺漏和錯誤，希望老師給予指點和更正。 關鍵詞：火力發(fā)電廠 電氣設計 短路計算 設備選擇 配電裝置AbstractThis graduate design is a 4×300MW power plant electricity part design. For the sake of depen

3、dable that guarantee the power supply with a request that contented long-term burthen, carries according to the forward the programming proceeding design developments, from but guarantee to change to give or get an electric shock can long-term dependable power supply.Design the request of the missio

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5、 short circuit computing, electricity equipments choosing, going together with electricity equipping, after give or get an electric shock the protection with the programming of the automatic device with defend protective programming in thunder etc. Main work. Here period, all kinds problems that mee

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10、l power plant Electricity design short circuit calculation The equipments choice electricity equip- 60 - / 63文檔可自由編輯打印第一章 引 言電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要部門之一，它既為現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代科學技術和現(xiàn)代國防提供必不可少的動力，又和廣大人民群眾的日常生活有著密切的關系，它能夠創(chuàng)造巨大的物質財富和現(xiàn)代文明。電力是工業(yè)的先行，每個現(xiàn)代國家的發(fā)展都與電能的利用水平密切相關，電力工業(yè)的發(fā)展必須優(yōu)先于其他的工業(yè)部門，整個國民經(jīng)濟才能不斷前進。從世界各國經(jīng)濟發(fā)展的進程來看，國民經(jīng)濟每

11、增長1%，就要求電力工業(yè)增長1.3%-1.5%左右。因此，一些工業(yè)發(fā)達國家?guī)缀跏敲?-10年裝機容量就要增長一倍。我國近些年電力需求持續(xù)上升，2003年增速達到15%左右，大大超過GDP的增長幅度。由于需求的高速增長，全國2002年有12個省、市、區(qū)，2003年有21個省、市、區(qū)先后出現(xiàn)缺電局面，對經(jīng)濟發(fā)展和人民生活帶來了一定影響，電力供應不足已成為國民經(jīng)濟發(fā)展的制約瓶頸。時至今日電力供應仍然十分緊張，據(jù)最新統(tǒng)計，1月到4月份全國社會用電量同比增長了16.1%，其中4個省增長30%以上，發(fā)電廠、變電站和輸電線路幾乎都在滿負荷極限運行，發(fā)生大面積停電事故的概率加大。由于電力系統(tǒng)的備用容量不足，一

12、些發(fā)電機組處于滿負荷運行，給電網(wǎng)運行的安全帶來一定的隱患。正是基于以上所有的考慮，在能源中心建設一批骨干發(fā)電廠,改“輸煤為輸電”是非常必要的，它將緩解該地區(qū)乃至整個電網(wǎng)的供需不平衡。而且借著“振興東北老工業(yè)基地”的東風，我國的國民經(jīng)濟水平一定會達到一個新的高度。第二章 選擇本廠主變壓器和廠用變壓器的容量、臺數(shù)、型號及參數(shù)2.1廠用變壓器的選擇2.1.1負荷計算原則(1)連續(xù)運行的設備應予計算；(2)機組正常運行時，不經(jīng)常而連續(xù)運行的設備也應計算； (3)不經(jīng)常短時及不經(jīng)常而斷續(xù)進行的設備不予計算，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設備只計算運行部分；(5)由不同電源供電

13、的互為備用設備，應全部計算；但臺數(shù)較多時，允許扣除其中一部分。2.1.2負荷計算方法 負荷計算一般采用換算系數(shù)法，換算系數(shù)法的算式為S=（KP） （2.1）式中 S計算負荷(KVA) K換算系數(shù) P電動機的計算功率（KW）由于發(fā)電機額定功率已經(jīng)給出，=353MVA，則主變選擇應按 1.1(1-)計算式中主變的最小容量（MVA）廠用電量所占總發(fā)電量的比例（%）2.1.3容量選擇原則(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%，與低壓廠用電計算負荷之和選擇。 (2)高壓廠用備用變壓器或起動/備用變壓器應與最大一臺高壓廠用工作變壓器的容量相同；當起動/備用變壓器帶有公用負荷時，其容量

14、還應滿足最大一臺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。2.1.4容量計算公式高壓廠用工作變壓器: （2.2）廠用變壓器高壓繞組額定容量（KVA） 高壓電動機計算負荷之和 低壓廠用計算負荷之和 由電力工程電氣設備手冊及所給原始資料，本廠選用SFPF-40000/20的變壓器，其額定容量為40000/25000-25000（KVA），高壓額定電壓為20±8×1.25%，低壓額定電壓為6.3-6.3，周波為50HZ，相數(shù)為3，卷數(shù)為3，結線組別為、-，阻抗為14，空載電流0.31%，空載損耗41.1KW，負載損耗178.9KW，冷卻方式為ONAN/ONAF

15、。 2.2主變壓器的選擇2.2.1容量和臺數(shù)選擇發(fā)電機與主變壓器為單元接線時，主變壓器的容量按發(fā)電機的量大連續(xù)輸出容量扣除本機組的廠用負荷來選擇。2.2.2 相數(shù)的選擇主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件，可靠性要求及運輸條件等因素。特別是大型變壓器，尤其需要考查其運輸可能性，保證運輸尺寸不超過隧洞，涵洞，橋洞的允許通過限額，運輸重量不超過橋梁、車輛、船舶等運輸工具的允許承載能力。當不受運輸條件限制時，在330KV及以下的發(fā)電廠，應選用三相變壓器。2.2.3繞組連接方式的選擇變壓器的繞組連接方式必須和系統(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Y和，高、中、

16、低三側繞組如何組合要根據(jù)具體工程來確定。 按照設計要求及所給原始資料，本廠選擇裝設的主變壓器型號為-370000/220，額定容量為370MVA，額定電壓為242±2×2.5%/20KV，額定電流為/10681A，周波50Hz，相數(shù)為3，卷數(shù)為2，結線組別，阻抗為14.15%，空載損耗203.7KW，空載電流0.22%，負載損耗951.5KW，冷卻方式為ODAF，油量為37.2T，器重167T，總重249.7T。第三章 設計本廠電氣主接線方案電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設計的首要部分，也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身運行的可靠性、

17、靈活性和經(jīng)濟性密切相關，并且對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。3.1主接線設計的基本要求 主接線應滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三項基本要求。3.1.1可靠性供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線首先應滿足這個要求。主接線可靠性的具體要求 （1）斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電； （2）斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并要保證對一級負荷及全部或大部分二級負荷的供電； （3）盡量避免發(fā)電廠、變電所停運的可能性； （4）大機組超高壓電氣主接線應滿足可靠性的特殊要求。3.1.2靈活性主接線應滿足在調度、檢修及擴建時的靈活性。（1）調

18、度時，應可以靈活地投入和切除發(fā)電機、變壓器和線路，調配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式，檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調度要求。（2）檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電。 （3）擴建時，可以容易地從初期接線過渡到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入新裝機組、變壓器或線路而不互相干擾，并且對一次和二次部分的改建工作量最少。3.1.3 經(jīng)濟性 主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟合理。（1）投資省 a.主接線應力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器，避雷器等一次設備； b.要能使繼電保

19、護和二次回路不過于復雜，以節(jié)省二次設備和控制電纜； c.要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設備或輕型電器； d.如能滿足系統(tǒng)安全運行及繼電保護要求，110KV及以下終端可采用簡易電器。（2）占地面積小 主接線設計要為配電裝置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。（3）電能損失少 經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的種類、容量、數(shù)量，要避免因兩次變壓而增加電能損失，此外在系統(tǒng)規(guī)劃設計中，要避免建立復雜的操作樞紐，為簡化主接線，發(fā)電廠、變電所接入系統(tǒng)的電壓等級一般不超過兩種。3.2大機組主接線可靠性的特殊要求 所謂大機組一般是指200MW及以上機組；大型電廠一般指1000MW以上電廠。大型電廠在系統(tǒng)中的地位重要，

20、供電容量大，范圍廣，發(fā)生事故可能使系統(tǒng)穩(wěn)定破壞甚至瓦解，造成巨大損失。為此，對大機組超高壓主接線提出了可靠性的特殊要求：對于單機容量為300MW及以上的發(fā)電廠： （1） 任何斷路器檢修，不影響對系統(tǒng)的連續(xù)供電； （2） 任何一進出線斷路器故障或拒動以及母線故障，不應切除一臺以上機組和相應的線路。 （3） 任何一臺斷路器檢修和另一臺斷路器故障或拒動相重合、以及當母線分段或母線聯(lián)絡斷路器故障或拒動時，不應切除兩臺以上機組和相應的線路。 （4）對于單機容量為300MW的電廠，經(jīng)過論證，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定和發(fā)電廠不致全停的條件下，允許切除兩臺以上機組。3.3 高壓配電裝置的基本接線形式及適用范圍 通過對設

21、計手冊的查閱，現(xiàn)將基本適用的接線形式的特點進行說明。3.3.1雙母線接線四分段帶旁路 雙母線四分段帶旁路的兩組母線同時工作，并通過母線聯(lián)絡斷路器并聯(lián)運行，電源與負荷平均分配在兩組母線上。由于母線繼電保護的要求，一般某一回路固定與某一組母線連接，以固定連接的方式運行。圖3-1 雙母線四分段帶旁路接線（1）優(yōu)點:a.供電可靠。通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復供電；檢修任一回路的母線隔離開關，只停該回路；b.調度靈活。各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要； c.擴建方便。向雙

22、母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線的電源和負荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。當有雙回架空線路時，可以順序布置； d.便于試驗。當個別回路需要單獨進行試驗時，可將該回路分開，單獨接至一組母線上。（2）缺點: a.增加一組母線就需要增加一組母線隔離開關。 b.當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒換操作電器，容易誤操作。為了避免隔離開關誤操作，需在隔離開關和斷路器之間裝設連鎖裝置。 這種接線適用于出線回路數(shù)或母線上電源較多，輸送和穿越功率較大，母線故障后要求迅速恢復供電，母線或母線設備檢修時不允許影響對用戶的供電、系統(tǒng)運行調度對接線的靈活性有一定要求時采用,或當110-220KV配電裝置

23、，在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路數(shù)為4回及以上時采用。為了保證采用雙母線四分段的配電裝置，在進出線斷路器檢修時，不中斷對用戶的供電，可增設旁路母線或旁路隔離開關。3.3.2 一臺半斷路器接線 在特殊情況下，個別大型電廠和樞紐變電所未接入500KV系統(tǒng)而接入220KV系統(tǒng)，致使其220KV配電裝置在系統(tǒng)中的地位特別重要而采用了超高壓配電裝置應用的一臺半斷路器接線。（1）優(yōu)點:a.有高度可靠性。每一回路由兩臺斷路器供電，發(fā)生母線故障時，只跳開與此母線相連的所有斷路器，任何回路不停電，在事故與檢修相重合情況下的停電回路不會多于兩回；b.運行調度靈活。正常時兩組母線和全部斷路器都投入工作，從而形成多環(huán)形

24、供電，運行調度靈活。c.操作檢修方便。隔離開關僅作檢修時用,避免了將隔離開關作操作用時的倒閘操作。檢修斷路器時，不需帶旁路的倒閘操作。檢修母線時,回路不需要切換。（2）缺點：a.保護復雜；b.潮流變化大；c.母線不便分段；d.CT,PT配置多。一臺半斷路器接線雖然可靠性高，但造價也高。為解決繼電保護校驗問題，保護必須雙重化；并且在8個回路以上時，一次設備的投資超過雙母線四分段帶旁路母線接線的投資，建設標準提高太多，所以一般不宜在220KV配電裝置中采用一臺半斷路器接線。另外本廠的電氣主接線采用簡單可靠的發(fā)電機-變壓器單元接線形式。通過以上相關內容的選擇、比較,我選用雙母線的接線形式。第四章 設

25、計本廠廠用電接線方案4.1廠用電接線總的要求:廠用電設計應按照運行、檢修和施工的要求，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃，妥善解決分期建設引起的問題，積極慎重地采用經(jīng)過鑒定的新技術和新設備，使設計達到經(jīng)濟合理、技術先進，保證機組安全、經(jīng)濟和滿發(fā)地運行。4.2廠用電接線應滿足下列要求： （1）各機組的廠用電系統(tǒng)應是獨立的。一臺機組的故障停運或其輔機的電氣故障，不應影響到另一臺機組的正常運行，并能在短時間內恢復本機組的運行。 （2）充分考慮機組起動和停運過程中的供電要求。一般均應配備可靠的起動電源。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。 （3）充分考慮到電廠分期建設和連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)

26、的運行方式。特別要注意對公用負荷供電的影響，要便于過渡，盡少改變接線和更換設備。 （4）200MW及以上機組應設置足夠容量的交流事故保安電源，當全廠停電時，可以快速起動和自動投入，向保安負荷供電，還要設置電能質量指標，合格的交流不間斷供電裝置，保證不允許間斷供電的熱工負荷的用電。 由設計手冊，發(fā)電機容量為300MW，宜采用6KV的高壓廠用電壓，而且當廠用電壓為6KV時，200KW以上的電動機采用6KV，200KW以下的采用380V；另外300MW機組火電廠主廠房通用設計的廠用電接線中6KV為中性點不接地系統(tǒng)，380V為中性點經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)。每臺機組設A、B兩段6KV母線，由一臺分裂繞組高壓廠

27、用工作變壓器供電，該變壓器由發(fā)電機出口引接。兩臺機組設一臺起動變壓器，供給機組起動和停機負荷，并兼作廠用工作變壓器的事故備用。 在本廠廠用電設計中，因鍋爐輔助機械多、容量大、供電網(wǎng)絡復雜，為了提高供電可靠性，廠用電接線系統(tǒng)通常采用單母線分段接線形式，而且為了保證廠用電系統(tǒng)的供電可靠性與經(jīng)濟性，且便于靈活調度，一般采用“按爐分段”原則，即將廠用電母線按鍋爐的臺數(shù)分成若干獨立段，既便于運行、檢修，又能使事故影響范圍局限在一機一爐。圖4-3 廠用電主接線第五章 電氣部分各種類型短路電流的計算5.1短路電流計算的目的：（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

28、體的短路搖擺；（5）選擇繼電保護裝置和進行整定計算等。5.2短路計算原則短路電流實用計算中,采用以下假設條件和原則：（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電氣角度；（4）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵心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（包括強行勵磁）；（7）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間

29、；（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(shù)和低壓網(wǎng)絡的短路電流外，元件的電阻都略去不計；（10）元件的計算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)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)計法指定短路電流運算曲線。5.3短路電流計算的一般規(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，應按本工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃。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，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。（2）選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡中，應考慮具有反饋作用的異

30、步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。（3）選擇導體和電器時，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）導體和電器的動穩(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。高壓短路電流計算一般只計各元件的電抗，采用標幺值計算。第六章 主要電氣設備的選擇6.1電器選擇的一般要求6.1.1一般原則 （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(fā)展； （2）應按當?shù)丨h(huán)境條件校核；（3）應力求技術先進和經(jīng)濟合理；（4）與

31、整個工程的建設標準應協(xié)調一致；（5）同類設備應盡量減少品種。6.1.2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a.電壓 選擇的電器允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運行電壓。 即、 （6.1）b.電流選用的電器額定電流不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流，高壓電器沒有明確的過載能力，所以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(xù)工作電流的要求。c.機械荷載 所選電器端子的允許荷載，應大于電器引線在正常運行和短路時的最大作用力。（2）短路穩(wěn)定條件a.校驗的一般原則 電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進

32、行動、熱穩(wěn)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(fā)電機出口的兩相短路較三相短路嚴重時，則應按嚴重情況校驗。b.短路的熱穩(wěn)定條件 （6.2）式中在計算時間秒內短路電流的熱效應t秒內設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（KA）t設備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（S）校驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間按下式計算 （6.3）式中tb繼電保護裝置后備保護動作時間（S）td斷路器的全分閘時間（S）c.短路的動穩(wěn)定條件 （6.4）式中短路沖擊電流峰值（KA）；短路全電流有效值（KA）；電器允許的極限通過電流有效值（KA）；電器允許的極限通過電流有效值（KA）。6.2母線的選擇在大型發(fā)電機組中主要采用分相封閉母

33、線,共箱母線和電纜母線。6.2.1 分相封閉母線 特點和使用范圍:（1）在300MW發(fā)電機引出線回路中采用分相封閉母線的目的: a.減少接地故障，避免相間短路； b.消除鋼構發(fā)熱； c.減少相間短路電動力； d.母線封閉后，便有可能采用微正壓運行方式，防止絕緣子結露，提高運行安全可靠性，并為母線采用通風冷卻方式創(chuàng)造了條件； e.封閉母線由工廠成套生產(chǎn)，質量較有保證，運行維護工作量小，施工安裝簡便，而且不需設置網(wǎng)欄，簡化了結構，也簡化了對土建結構的要求。（2）使用范圍 分相封閉母線在大型發(fā)電廠中的使用范圍為：從發(fā)電機出線端子開始，到主變壓器低壓側引出端子的主回路母線，自主回路母線引出至廠用高壓變

34、壓器和電壓互感器，避雷器等設備柜的各分支線，采用全連式分相封閉母線。6.2.2 共箱母線共箱母線主要用于單機容量為200300MW的發(fā)電廠的廠用高壓變壓器低壓側到廠用高壓配電裝置之間的連接線。6.2.3經(jīng)濟電流密度的選擇（1）對于全年負荷利用小時數(shù)較大，母線較長，傳輸容量較大的回路，均應按經(jīng)濟電流密度選擇導體截面，并按下式計算： Sj=Ig/j （ 6.5）式中Sj經(jīng)濟截面Ig回路的持續(xù)工作電流（A）j經(jīng)濟電流密度（2）按短路熱穩(wěn)定校驗 （6.6）S導體截流截面Qd短路電流的熱效應C與導體材料及發(fā)熱溫度有關的系數(shù)6.3高壓斷路器、隔離開關及電流、電壓互感器的選擇高壓斷路器是發(fā)電廠主系統(tǒng)的重要設

35、備之一，在正常運行時，用它來倒換運行方式，把設備或線路接入電路或推出運行，起控制作用；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，起保護作用。隔離開關是發(fā)電廠常用的電器，它需要與斷路器配套使用。它的主要用途有隔離電壓、倒閘操作，分合小電流?；ジ衅魇且淮蜗到y(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡元件，用以分別向測量儀表、繼電器和電流線圈和電壓線圈供電，正確反映電氣設備的正常運行和故障情況。其作用是：（1）將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐藴实牡碗妷汉托‰娏?，使測量儀表和保護裝置標準化、小型化，并使其結構輕巧、價格便宜和便于屏內安裝。（2）是二次設備與高壓部分隔離，且互感器二次側均接地，

36、從而保證了設備和人身的安全。以上設備的選擇標準都是允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運行電壓；所選設備的額定電流Ie不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流Ig；設備的允許開斷電流不低于次暫態(tài)電流；設備的動穩(wěn)定電流峰值不低于該回路的最大短路電流。第七章 本廠高壓配電裝置的規(guī)劃設計配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分。它是按主接線的要求，由開關設備、保護和測量電器、母線裝置和必要的輔助設備設成，用來接受和分配電能。 配電裝置按電氣設備裝置地點不同，可分為屋內和屋外配電裝置。其特點分別如下：7.1：屋內配電裝置特點（1）由于允許安全凈距小和可以分層布置，故占地面積較?。唬?）維修、巡

37、視和操作在室內進行，不受氣候影響；（3）外界污穢空氣對電氣設備影響較小，可減少維護工作量；（4）房屋建筑投資較大。7.2屋外配電裝置特點：（1）土建工程量和費用較小，建設周期短；（2）擴建比較方便；（3）相鄰設備之間距離較大，便于帶電作業(yè)；（4）占地面積大；（5）受外界空氣影響，設備運行條件較差，須加強絕緣；（6）外界氣象變化對設備維修和操作有影響。因為本廠為大型發(fā)電廠的220KV配電裝置，而且自然條件較好，應選用屋外配電裝置。7.3配電裝置應滿足以下基本要求：（1）節(jié)約用地；（2）運行安全和操作巡視方便；（3）便于檢修和安裝；（4）節(jié)約三材，降低造價。根據(jù)電氣設備和母線布置的高度，屋外配電裝

38、置可分為中型、半高型和高型。中型配電裝置的所有電器都安裝在同一水平面內，并裝在一定高度的基礎上，使帶電部分對地保持必要的高度，以便工作人員能在地面安全地活動；中型配電裝置母線所在的水平面稍高于電器所在的水平面。高型和半高型配電裝置的母線和電器分別裝在幾個不同高度的水平面上，并重疊布置。凡是將一組母線與另一組母線重疊布置的，稱為高型配電裝置。如果僅將母線與斷路器、電流互感器等重疊布置，則稱為半高型配電裝置。屋外配電裝置的結構型式與主接線、電壓等級、容量、重要性以及母線、構架、斷路器和隔離開關的類型都有密切關系，選擇時應注意合理布置，并保證電氣安全凈距，同時還應考慮帶電檢修的可能性。220KV屋外

39、配電裝置的安全凈距如下表所示：表7-1 220KV屋外配電裝置的安全凈距（mm）符號適用范圍額定電壓kv220JA11.帶電部分至接地部分之間2.網(wǎng)狀遮攔向上延伸線距地處與遮攔上方帶電部分之間1800A21.不同相的帶電部分之間2.斷路器和隔離開關的斷口兩側引線帶電部分之間2000B11.設備運輸時其外廓至無遮攔帶電部分之間2.交叉的不同時停電檢修的無遮攔帶電部分之間3.柵狀遮攔至絕緣體和帶電部分之間4.帶電作業(yè)時的帶電部分至接地部分之間2550B21.網(wǎng)狀遮攔至帶電部分之間1900C1.無遮攔裸導體至帶電地面之間2.無遮攔裸導體至建筑物、構筑物頂部之間4300D1.平行的不同時停電檢修的無遮

40、攔帶電部分之間2.帶電部分與建筑物，構筑物的邊沿部分之間3800雖然高型及半高型配電裝置節(jié)約用地的效果顯著，但布置時消耗鋼材多；且上層母線及母線隔離開關檢修比較困難。由上述原因及自然條件情況，本廠選用中型配電裝置。中型配電裝置按照隔離開關的布置方式，可分為普通中型和分相中型兩種。由本廠實際情況考慮，選用分相中型配電裝置。第八章 本廠繼電保護和自動裝置的規(guī)劃設計隨著電力系統(tǒng)的增大，大容量的發(fā)電機組不斷增多，在電力設備上裝設完善的繼電保護裝置，不僅對電力系統(tǒng)的可靠運行有重大意義，而且對重要而昂貴的設備減少在各種短路和異常運行時造成的損壞，在經(jīng)濟效益上也有顯著的效果。因此，在主設備的保護設計中，應要

41、求保護在配置原理和設備選型等方面，根據(jù)主設備的運行工況及結構特點，達到可靠、靈敏、快速且有選擇性要求。8.1大型發(fā)電機組的特點及其對繼電保護的要求8.1.1機組設計特點（1）材料有效利用率的提高，造成機組的慣性常數(shù)H明顯下降，使發(fā)電機易于失步，因此大型發(fā)電機組更有裝設失步保護的必要。機組熱容量的下降直接影響定子、轉子過負荷能力，為了在確保大型機組安全運行的條件下，充分發(fā)揮機組的過負荷能力。定子繞組和轉子繞組都應采用反時限特性的過負荷保護。（2）電機參數(shù)的變化，主要是等電抗的普遍增大，而定子繞組的電阻相對減小。這些現(xiàn)象導致下述結果：（1）增大，使短路電流水平相對下降，要求繼電保護有更高的靈敏系數(shù)

42、；（2）Xd的增加，使發(fā)電機的靜穩(wěn)儲備系數(shù)減小，因此，在系統(tǒng)受到擾動或發(fā)電機發(fā)生低勵故障時，很容易失去靜態(tài)穩(wěn)定； （3）參數(shù)的增大，使發(fā)電機平均異步轉矩大大降低,因此，大型機組失磁,異步運行的滑差大，從系統(tǒng)及收感性無功多，允許異步運行的負載小，時間短，所以大型發(fā)電機更需要性能完善的失磁保護； （4）Xd的增大，使大機組在滿載突然甩負荷時，變壓器過勵磁現(xiàn)象嚴重，因此大型變壓器宜裝設過勵磁保護。8.1.2機組結構和工藝方面的改變 （1）由于大型機組的材料利用率高，就必須采用復雜的冷卻方式，在鐵芯通風方面，有輻向通風槽和軸向通風槽等，使鐵芯檢修困難，轉子承受負序能力降低，這些因素要求發(fā)電機單相接地保

43、護和負序反時限保護有良好的機能。 （2）單機容量的增大，汽輪發(fā)電機軸向長度與直徑之比明顯加大，這將使機組運行的振動加劇，匝間絕緣磨損加快，因此，宜裝設靈敏的匝間短路保護。8.1.3運行方面對大機組保護提出的要求 （1） 由于單機容量增大，發(fā)電機保護的拒動或保動將造成十分嚴重的損失，因此，對大型機組的繼電保護的可靠性、靈敏性、選擇性和快速性有更高的要求。 （2） 大型汽輪發(fā)電機的起停特別費時、費錢。因此，非必需的情況下，不使大型機組頒繁起停，更不輕易使它緊急突然停機，這也是繼電保護應當考慮的問題。8.1.4大型發(fā)電機變壓器組單元接線繼電保護配置的一般要求：根據(jù)上述大型發(fā)電機組的特點及其對保護的要

44、求，在設計大機組繼電保護的總體配置時，應該比較強調最大限度地保證機組安全，強調最大限度地縮小故障破壞范圍，強調避免不必要的突然停機，強調某些異常工作工況的自動處理。也就是說，要求完善的總體配置。大機組保護裝置可分為短路保護和異常運行保護兩類。短路保護是用以反映被保護區(qū)域內發(fā)生的各種類型的短路故障，這些故障將造成機組的直接破壞。為防止保護拒動或斷路器拒動，設主保護和后備保護。異常運行保護用以反映各種可能給機組造成危害的異常工況，這些工況不能很快造成機組的直接破壞。8.2 300MW發(fā)電機雙繞組變壓器組的保護配置300MW發(fā)電機雙繞組變壓器組應配置以下保護。8.2.1 短路保護（1） 升壓變壓器瓦

45、斯保護（2）高壓廠用變壓器瓦斯保護（3） 發(fā)電機差動保護（4）發(fā)電機變壓器組差動保護（5）高壓廠用變壓器差動保護（6）升壓變壓器差動保護（7）阻抗保護（8）發(fā)電機匝間保護（9）升壓變壓器高壓側零序保護（10） 高壓廠用變壓器過電流保護8.2.2發(fā)電機接地保護（1）定子一點接地保護（2）勵磁回路一點接地保護（3）勵磁回路二點接地保護8.2.3異常運行保護（1）對稱過負荷保護（2）不對稱過負荷保護（3）勵磁回路過負荷保護（4）失磁保護（5）過電壓保護（6）逆功率保護（7）過激磁保護（8）非全相運行保護（9）斷路器失靈保護（10）電流回路斷線保護（11）電壓回路斷線保護（12）升壓變壓器溫度保護（1

46、3）升壓變壓器冷卻系統(tǒng)故障保護（14）升壓變壓器油面降低保護（15）高壓廠用高壓器溫度保護（16）高壓廠用變壓器冷卻系統(tǒng)故障保護（17）高壓廠用變壓器油面降低保護8.3母線保護母線的特點與故障發(fā)電廠和變電所的母線是電力系統(tǒng)中最重要的電氣設備之一，是系統(tǒng)中匯集電源分配負荷的樞紐點。一旦母線上發(fā)生故障，尤其是系統(tǒng)中重要發(fā)電廠或變電所的母線上發(fā)生故障，后果是嚴重的，它可能使電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定，大面積用戶停電及使電氣設備遭到嚴重破壞。當未裝設專用的母線保護時，如果母線故障，只能依靠相鄰元件保護的后備作用切除故障，這將延長故障切除時間，并且往往會擴大停電范圍，對高壓電網(wǎng)安全運行不利。運行經(jīng)驗證明，大多數(shù)母

47、線故障是單相接地故障，而相間故障的機率很小。引起母線故障的原因有：母線絕緣子或斷路器套管閃絡，母線切換操作時引起斷路器和隔離開關支持絕緣子損壞以及運行人員誤操作等。根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求，以及保證發(fā)電廠安全運行和對重要用戶可靠供電，通常對重要發(fā)電廠母線設專用母線保護。專用母線保護可根據(jù)不同原理構成，如電流保護，電流電壓保護，距離保護和差動保護等。8.4 線路保護我國220KV電壓等級電網(wǎng)均屬于中性點直接接地電網(wǎng)，應裝設防御單相及多相短路與接地的保護，對于短線路的主保護應雙重化，其后備保護應采取近后備方式。從繼電保護觀點來看，中性點直接接地電網(wǎng)的特點及對保護的影響主要有以下幾點:（1）中性點直接接地的

48、高壓電網(wǎng)最顯著的特點是單相接地時有較大的零序電流，因此要求快速切除故障，以減少對設備及通信線路的危險影響。（2）由于短路，操作或負載突變，可能引起系統(tǒng)振蕩，產(chǎn)生電氣量的對稱的脈動變化，因此要求裝設振蕩閉鎖裝置，以區(qū)別短路和單純的振蕩，或者使保護繼電器不反應或躲過振蕩影響。（3）當送電線采用單相自動重合閘或按相檢修時，將出現(xiàn)短時或長期非全相運行，產(chǎn)生穩(wěn)定的負序和零序分量，使反應穩(wěn)態(tài)負序電壓或電流的常規(guī)振蕩閉鎖起動方式失效，要求采用更完善的如突變量原理構成的振蕩閉鎖裝置。（4）對超高壓送電線路，當輸送功率較大時，負荷阻抗可能接近短路阻抗，因此要求保護具有區(qū)分短路和負荷狀態(tài)的能力。（5）短路暫態(tài)過程

49、延時同要求保護快速動作產(chǎn)生矛盾，同時電流互感器，電壓互感器本身的暫態(tài)過程也影響保護的動作時間。8.4.1 220KV線路必需裝設的保護（1）多段式接地短路保護對中長線路一般可裝設經(jīng)方向元件控制多段式零序電流保護。（2）多段式相間短路保護單側電源的送電端，一般裝設三相式多段電流保護或電流、電壓保護。（3）相電流速斷保護相電流速斷保護簡單可靠，對使用三相重合閘的線路，只要相電流速斷保護在正常運行方式下出口短路時可以動作，都宜裝設使用。 8.4.2 220KV線路接地保護中性點直接接地電網(wǎng)的線路接地保護,如不設縱聯(lián)保護,則基本上只有零序電流保護與接地距離保護兩種,零序電流保護簡單可靠，廣泛應用于幾乎

50、各電壓等級的直接接地電網(wǎng)中，作為基本保護方式，在較高電壓等級電網(wǎng)中，如方向性的接地距離保護可以改善接地保護的性能時,可裝設接地距離保護,并輔之以階段零序電流保護。8.4.3 220KV線路相間距離保護距離保護是根據(jù)故障點離保護裝置處的距離來確定其動作的，較少受運行方式的影響,在220KV電網(wǎng)中得到廣泛應用。現(xiàn)在宜采用“四統(tǒng)一”設計的距離保護,“四統(tǒng)一”設計的相間距離保護采用三段式,由第，段切換，第段獨立的六個方向距離元件組成,可防止失壓誤動作,整體保護用電流式起動元件。起動元件動作后,能實現(xiàn)、段的振蕩閉鎖控制。當系統(tǒng)振蕩時,如段距離元件或按正常負荷電流整定的輔助相電流元件動作,而起動元件并未動

51、作,可立即對、段的跳閘回路實現(xiàn)閉鎖,直到換蕩平息后解除。保護裝置設有電壓回路斷線閉鎖，當任一距離元件因內部不正?；蛞蜻^負荷而在正常運行情況下誤動作時，也可以延時起動該閉鎖回路，裝置設有可供選用的重合閘后加速回路，瞬時加速段或第段；恢復原有、段；段帶可以躲振蕩的短延時。8.4.4 220KV線路縱差保護根據(jù)系統(tǒng)要求，線路發(fā)生故障需要自兩側或多側同時快速跳閘時，應采用縱差保護。縱差保護一般分為載波縱差保護及導引線縱差保護兩大類。載波縱差保護的主要特點是將判別量用間接方式傳給對側進行比較判別；導引線縱差保護的特點是將判別量直接經(jīng)專用線送給對側以進行比較判別。第九章 防雷保護發(fā)電廠、變電所是電力系統(tǒng)的

52、中心環(huán)節(jié)，如果發(fā)生雷擊事故，將造成大面積停電，嚴重影響國民經(jīng)濟和人民生活，因此發(fā)電廠、變電所的防雷保護必須是十分可靠的。雷電所引起的大氣過電壓將會對電器設備和變電所的建筑物產(chǎn)生嚴重的危害，因此，在變電所和高壓輸電線路中，必須采取有效的防雷措施，以保證電器設備的安全。在防雷保護設計中，應根據(jù)雷電活動情況、地形、地質、氣象情況以及電網(wǎng)結構和運行方式等，結合運行經(jīng)驗進行全面分析和技術經(jīng)濟比較，做到技術先進、經(jīng)濟合理、符合電力系統(tǒng)和電力設備安全經(jīng)濟運行的要求。雷電活動特殊強烈的地區(qū)，還應根據(jù)當?shù)貙嵺`經(jīng)驗，適當加強防雷措施。9.1雷電過電壓保護措施雷電過電壓主要保護：（1）防止雷電直擊于電氣設備上，可采用避雷針、避雷線、避雷帶和鋼筋焊接成網(wǎng)等。對主廠房需裝設直擊雷保護，或為保護其他設備而在主廠房上裝設避雷針，應采取加強分流、防止反擊和裝設