發(fā)電廠電氣課程設計報告資料

1、.摘 要電能是經濟發(fā)展最重要的一種能源，可以方便、高效地轉換成其它能源形式。當今，火力發(fā)電在我國乃至全世界范圍，其裝機容量占總裝機容量的70左右，發(fā)電量占總發(fā)電量的80左右。由此可見，電能在我國這個發(fā)展中國家的國民經濟中擔任著主力軍的作用。設計中將主要從理論上在電氣主接線設計，短路電流計算，電氣設備的選擇，配電裝置的布局，防雷設計，發(fā)電機、變壓器和母線的繼電保護等方面做詳盡的論述，并與三河火力發(fā)電廠現行運行情況比較，同時，在保證設計可靠性的前提下，還要兼顧經濟性和靈活性，通過計算論證該火電廠實際設計的合理性與經濟性。在計算和論證的過程中，結合新編電氣工程手冊規(guī)范，采用CAD軟件繪制了大量電氣圖

2、，進一步完善了設計。關鍵詞：主接線設計，短路電流，配電裝置，電氣設備選擇，繼電保護AbstractElectricity is the most important energy of economic development which can be conveniently and efficientlyconverted into other forms of energy. Today,not only in China but also in the world ,the thermoelectricity capacity accounts to about 70% and the

3、 power about 80%.So, electricity plays an important role in our country which is a developing country.In this design,Iwillmainly discuss main electric connection design,short circuit account,electric equipment choice, electric equipment layout,lightning strike defending design,electrical machine,tra

4、nsformer and generatrix protective relaying detailedly in theory and comparing with the power plant of San he,while ensuring the reliability of the design, under the premise we should also take into account economic and flexibility demonstrated by calculating the effective thermal power plant design

5、 andreasonableeconomy.During my counting and demonstrating,in order to consummate my design,I will protract a great lot of electric engineering-pictures by Auto-CAD following the new criterion of electric engineering-enchiridion.Keywords：main electric connection design ,short current, electric equip

6、ment choice, electric equipment layout,protective relaying目 錄摘要IAbstractII1 緒論11.1 課題背景11.1.1 社會背景11.1.2專業(yè)學習背景11.2 課題研究的目的和意義11.3 國內外研究現狀21.3.1 電力系統(tǒng)的國內外發(fā)展概況21.3.2 火電廠設計研究的國內外發(fā)展概況31.4 課題的主要研究工作31.4.1 設計內容31.4.2擬解決的關鍵問題32電氣主接線設計42.1 明確任務和設計原理42.1.1原始資料42.1.2原始資料的分析42.2方案的設計、論證和選擇52.2.1 方案設計52.2.2 方案的經

7、濟比較62.3 本章小結73短路電流的計算83.1 短路的原因、后果及其形式83.2短路的物理過程及計算方法83.3短路電流的計算數據和計算結果103.3.1 500KV三相短路電流電流計算及其正序阻抗圖103.3.2 500KV電氣主接線及其設備規(guī)范113.3.3 短路電流的詳細計算結果見附錄114電氣設備的選擇124.1 主變壓器和發(fā)電機的選擇124.1.1發(fā)電機的選擇124.1.2主變壓器的選擇124.2高低壓電器設備的選擇124.2.1斷路器的選擇124.2.2隔離開關的選擇134.2.3 互感器的選擇144.2.4熔斷器的選擇154.2.5限流電抗器的選擇164.2.6避雷器的選擇1

8、64.3導體的設計和選擇164.3.1分相封閉母線165 配電裝置195.1屋外配電裝置195.1.1 220KV室外配電裝置195.1.2 500KV裝置的布置方式205.2屋內配電裝置226 繼電保護266.1 發(fā)電機的保護276.1.1 發(fā)電機縱差動保護276.1.2發(fā)電機的橫差動保護286.2 變壓器的保護296.2.1 變壓器主保護設計296.2.2 縱差動保護的整定計算原則306.3 母線的保護306.3.1 裝設母線保護的幾種情況306.3.2 目前國內110KV及其以上母線保護裝置的原理有以下幾種:316.4 防直擊雷的保護316.4.1直擊雷的保護范圍316.4.2直擊雷的保

9、護措施327總結與展望33致34參考文獻35附錄37獨創(chuàng)性聲明錯誤！未定義書簽。學位論文（設計）版權使用授權書錯誤！未定義書簽。. v.1 緒 論1.1 課題背景1.1.1 社會背景 電能是經濟發(fā)展最重要的一種能源，可以方便、高效地轉換成其他能源形式。提供電能的形式有水利發(fā)電，火力發(fā)電，風力發(fā)電，隨著人類社會跨進高科技時代又出現了太陽能發(fā)電，磁流體發(fā)電等。但對于大多數發(fā)展中國家來說，火力發(fā)電仍是今后很長一段時期內的必行之路。火力發(fā)電是現在電力發(fā)展的主力軍，在現在提出和諧社會，循環(huán)經濟的環(huán)境中，我們在提高火電技術的方向上要著重考慮電力對環(huán)境的影響，對不可再生能源的影響，雖然現在在我國已有部分核電

10、機組，但火電仍占領電力的大部分市場，近年電力發(fā)展滯后經濟發(fā)展，全國上了許多火電廠，但火電技術必須不斷提高發(fā)展，才能適應和諧社會的要求?！笆濉逼陂g我國火電建設項目發(fā)展迅猛。2001年至2005年8月，經國家環(huán)?？偩謱徟幕痣婍椖窟_472個，裝機容量達344382MW，其中2004年審批項目135個，裝機容量107590MW，比上年增長207%；2005年1至8月份，審批項目213個，裝機容量168546MW，同比增長420%。如果這些火電項目全部投產，屆時我國火電裝機容量將達5.82億千瓦，比2000年增長145%1。2006年12月，全國火電發(fā)電量繼續(xù)保持快速增長，但增速有所回落。當月全國共

11、完成火電發(fā)電量2266億千瓦時，同比增長15.5%，增速同比回落1個百分點，環(huán)比回落3.3個百分點；隨著冬季取暖用電的增長，火電發(fā)電量環(huán)比增長較快，12月份與上月相比火電發(fā)電量增加223億千瓦時，環(huán)比增長10.9%。2006年全年，全國累計完成火電發(fā)電量23186億千瓦時，同比增長15.8%，增速高于2005年同期3.3個百分點2。隨著中國電力供應的逐步寬松以及國家對節(jié)能降耗的重視，中國開始加大力度調整火力發(fā)電行業(yè)的結構。1.1.2專業(yè)學習背景本課題設計者在大學期間認真地修完了電氣工程專業(yè)的所有課程，掌握了使電力系統(tǒng)安全運行以及如何排除其不正常運行故障的知識，能運用電機，發(fā)電廠、變電所電氣部分

12、，高電壓技術，電力系統(tǒng)自動化，電力系統(tǒng)繼電保護等專業(yè)知識解決實際問題，為本次畢業(yè)設計做了充分的知識原料準備。1.2 課題研究的目的和意義三河發(fā)電廠位于河北省三河市燕郊經濟技術開發(fā)區(qū)，距規(guī)劃的北京通州新城僅十幾公里。2000年，該項目一期工程的兩臺35萬千瓦燃煤發(fā)電機組正式投產，主要保障首都用電。2007年底竣工的二期工程規(guī)模為70萬千瓦熱電聯產燃煤機組，總投資約28億元。該項目建成后，將成為北京2008年奧運會穩(wěn)定的電源支撐點之一，還能為通州新城提供清潔熱源，供熱面積達1680萬平方米。該工程的特點如下：“熱電聯產”，溫暖京冀千家萬戶。可滿足通州新城及燕郊開發(fā)區(qū)1680萬平方米面積的冬季采暖供

13、熱?！盁熕弦弧保瑖鴥仁准易灾鲃?chuàng)新。采用水塔排煙(煙塔合一)新工藝，為目前國內首家自主設計、自主施工，具有自主知識產權的先進工藝技術。“脫硫脫硝”，共享一方碧水藍天。二期工程建設將引進國內外先進的環(huán)保技術和設施，實現一期已建成的兩臺機組與二期工程同步進行100煙氣脫硫；在采用低氮燃燒技術的基礎上，二期兩臺鍋爐采用100煙氣脫硝系統(tǒng)和采用高效除塵器，排放指標低于北京市標準?！袄弥兴保?jié)約寶貴自然資源。引進污水處理廠提供的中水，作為發(fā)電冷卻用補充水，每年可節(jié)約1500萬立方米優(yōu)質水資源，促進循環(huán)經濟和社會的可持續(xù)發(fā)展?！盎以闩拧?，綜合利用再生資源。鍋爐采用干除灰、干排渣技術?；?、渣及脫硫石膏

14、100綜合利用和深加工，變廢為寶，實現零排放3。1.3 國內外研究現狀1.3.1 電力系統(tǒng)的國內外發(fā)展概況新中國成立以后，特別是改革開放以來，我國電力工業(yè)得到了迅速發(fā)展。在黨中央、國務院的正確領導下，廣大電力職工奮發(fā)圖強，辛勤耕耘，中國的電力工業(yè)取得了令人矚目的成就。1987年，全國電力裝機容量邁上1億千瓦臺階；1995年突破2億千瓦；到2000年底，全國電力裝機容量已達3.19億千瓦。從1949年到改革開放前的1978年，我國電力裝機由185萬千瓦增加到5712萬千瓦，增長了29.9倍；年發(fā)電量由43億千瓦時增加到2566億千瓦時，增長了58.7倍。而從1978年到二十世紀末，我國電力裝機和

15、年發(fā)電量又分別增長了4.58和4.33倍。目前，我國的電力裝機容量和年發(fā)電量均居世界第2位；我國的電力工業(yè)也已從大電網、大機組、超高壓、高自動化階段，進入了優(yōu)化資源配置、實施全國聯網的新階段3。我國是發(fā)展中國家，我國的電力工業(yè)長期以來依靠多家辦電的政策，吸引了投資，促進了我國電力工業(yè)的發(fā)展；并通過引進、消化和吸收和技術創(chuàng)新，極大地提高了電力的技術水平和裝備水平；通過十年的堅持不懈的達標、創(chuàng)一流工作，大大提高了電力企業(yè)的管理水平，很多電力企業(yè)，尤其是一些發(fā)電廠的管理水平可以與發(fā)達國家的電廠的管理一比高低。但是，我國人均用電水平還很低，面臨著繼續(xù)快速發(fā)展的巨大壓力。自從加入了以后，國家電力公司已經

16、確定了“建成控股型、經營型、集團化、現代化、國際一流的電力公司”的戰(zhàn)略目標，并已在2000年躋身世界500強，2001年在世界500強中位居77位。中國加入WTO對電力工業(yè)來說，是機遇與挑戰(zhàn)并存，機遇大于挑戰(zhàn)。1.3.2 火電廠設計研究的國內外發(fā)展概況在我國乃至全世界范圍，火電廠的裝機容量占總裝機容量的70左右，發(fā)電量占總發(fā)電量的80左右。截止目前為止，我國火力發(fā)電廠單機容量以30萬千瓦和60萬千瓦機組為主，浙江省溫州市玉環(huán)縣的華能玉環(huán)電廠正在投建4臺100萬千瓦發(fā)電機組，首臺機組預計今年投產發(fā)電。其100萬千瓦超超臨界火力發(fā)電機組主蒸汽壓力為25兆帕，主蒸汽和再熱蒸汽溫度均為600度，這不僅

17、在我國是最高參數，在世界上也處于最前沿水平。此前，上海電氣與西門子合作制造的上海外高橋2臺90萬千瓦火力機組是我國第一個超臨界百萬級項目，首臺機組已于2006年開始發(fā)電4。1.4 課題的主要研究工作1.4.1 設計內容擬訂主接線的方案：分析原始資料、確定主接線、主變形式、設計經濟比較并確定最佳方案、合理的選擇各側的接線方式、確定所用電接線方式。計算短路電流：選擇計算短路點、計算各點的短路電流、并列出計算結果表。合理地選擇主要的電氣設備：選擇220KV、500KV電氣的主接線、主變雙側的斷路器和刀閘、限流電抗器、避雷針、避雷器、避雷線和各個電壓等級主母線上的電壓互感器。配置主要的電氣設備：配置各

18、級電壓互感器、配置避雷器和各個支路的電流互感器和屋內屋外配電裝置。合理設計各種保護：防直擊雷保護、主變的繼電保護、發(fā)電機的繼電保護和發(fā)電廠出線的線路的保護。1.4.2擬解決的關鍵問題發(fā)電機、變壓器、線路的各種保護問題；電氣主接線的一二次設計問題。. v.2電氣主接線設計發(fā)電廠和變電所的電氣主接線是保證電網安全可靠經濟運行的關鍵,是電氣設備布置選擇自動化水平和二次回路設計的原則和基礎。電氣主接線的設計原則是：應根據發(fā)電廠和變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經濟調度的要求。根據規(guī)劃容量、本期建設規(guī)模、輸送電壓等級、進出線回路數、供電負荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)的線

19、路容量、電氣設備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)劃與要求等條件確定。應滿足可靠性、靈活性和經濟性的要求5。電氣主接線的主要要求為：（1）可靠性：衡量可靠性的指標，一般根據主接線的型式及主要設備操作的可能方式，按一定的規(guī)律計算出“不允許”事件發(fā)生的規(guī)律，對幾種主接線型式中擇優(yōu)。（2）靈活性：投切發(fā)電機、變壓器、線路斷路器的操作要可靠方便、調度靈活。（3）經濟性：通過優(yōu)化比選，工程設計應盡力做到投資省、占地面積小、電能損耗少。2.1 明確任務和設計原理2.1.1原始資料裝機4臺，分別為供熱式機組2*50MW()、凝氣式機組2*300MW(),廠用電率6%，機組年利用小時數。系統(tǒng)規(guī)劃部門提供的電力符合及與電

20、力系統(tǒng)連接情況資料：10KV電壓級最大負荷20MW,最小負荷15MW,電纜饋線10回。220KV電壓級最大負荷250MW，最小負荷200MW, ，架空線路4回。500KV電壓級與容量為3500MW的電力系統(tǒng)連接，系統(tǒng)歸算到本電廠500KV母線上的標幺電抗，基準容量為100MV.A,500KV架空線4回，備用線路1回。此外，尚有相應的地理資料、氣候條件和其它資料。2.1.2原始資料的分析設計電廠為大中型火電廠,其容量為2*50+2*300=700(MW),占電力系統(tǒng)容量700/(3500+700)*100%=16.7%,超過了電力系統(tǒng)的檢修備用容量8%15%和事故備用容量10%的限額,說明該廠在

21、未來電力系統(tǒng)中的作用和地位至關重要,而且年利用小時數為6500h>5000h,遠遠大于電力系統(tǒng)發(fā)電機組的平均最大負荷利用小時數（如2005年我國電力系統(tǒng)發(fā)電機組年最大負荷利用小時數為5225h）。該廠為火電廠，在電力系統(tǒng)中將主要承擔基荷，從而該廠主接線設計務必著重考慮其可靠性6。從負荷特點及電壓等級可知，10KV電壓等級上的地方負荷容量不大，共有10回電纜饋線，與50MW發(fā)電機的機端電壓相等，采用直饋線為宜。20KV電壓為300MW發(fā)電機出口電壓，既無直配負荷，又無特殊的要求，擬采用單元接線的形式，可以節(jié)省價格昂貴的發(fā)電機出口斷路器，又利于配電裝置的布置；220KV電壓級出現回路數為4回

22、，為了保證檢修出線斷路器不致對該回路停電，擬采用帶旁路母線接線形式為宜；500KV與系統(tǒng)有4回饋線，呈強聯系形式并送出本廠最大可能的電力為700-15-200-700*6%=443（MV）?？梢?，該廠500KV級的接線對可靠性要求應當很高7。2.2方案的設計、論證和選擇2.2.1 方案設計根據對原始資料的分析,現將各電壓級可能采用的較佳方案列出，進而以優(yōu)化組合方式,組成最佳的方案。（1）10KV電壓級。由于10KV出線回路多，而且發(fā)電機的單機容量為50MW，遠大于有關設計規(guī)程對選用單母線分段接線不得超過24MW的規(guī)定，應確定為雙母線分段接線的形式，2臺50MW發(fā)電機分別接在兩段母線上，剩余功率

23、通過主變壓器送往高一級電壓220KV?？紤]到50MW機組為供熱式機組，通?！耙詿岫姟保瑱C組的年負荷最大小時數較低，即10KV電壓級與220KV電壓級之間按弱聯系考慮，只設1臺主變壓器；同時，由于10KV電壓最大負荷20MW，遠遠小于2*50MW發(fā)電機組裝機容量，即使在發(fā)電機檢修或升壓變壓器檢修的情況下，也可以保證該電壓等級負荷的要求。由于2臺50MW機組均接于10KV母線上，有較大的短路電流，為了選擇合適的電氣設備，應在分段處加裝母線電抗器，同時各條電纜饋線上裝設線路電抗器。（2）220KV電壓級。出線回路數為4回，為了使其出線斷路器檢修時不停電，應采用單母線分段帶旁路母線接線或雙母線帶旁路

24、母線接線，以保證供電的可靠性和靈活性。其進線僅從10KV送來剩余容量2*50（100*6%）+20=74MW，并不能夠滿足220KV最大負荷250MW的要求。為此，擬采用以1臺300MW機組按照發(fā)電機變壓器單元接線形式接至220KV母線上，其剩余容量或機組檢修時不足容量由聯絡變壓器與500KV接線連接，彼此之間相互交換功率。（3）500KV電壓級。500KV負荷容量大，其主接線是本廠向系統(tǒng)輸送功率的主要接線方式，為保證可靠性，可能有多種接線方式，經過定性分析篩選后，可以選用的方案為雙母線帶旁路母線接線和一臺半斷路器接線，通過聯絡變壓器與220KV連接，并通過一臺三繞組變壓器聯系220KV和10

25、KV電壓，以提高可靠性，一臺300MW機組與變壓器構成單元接線，直接將功率送到500KV電力系統(tǒng)8。根據以上分析、篩選、組合，可以保留兩種可能的接線方案：方案如圖2.1所示:圖2.1 電氣主接線圖方案為500KV側采用雙母線帶旁路母線接線，220KV側采用單母線分段帶旁路母線接線，示意圖略。2.2.2 方案的經濟比較采用最小費用法，對擬訂的兩方案進行經濟比較，上述兩方案中的相同部分不參與比較計算，只是對相異部分進行計算。計算內容包括一次投資、年運行費用。若圖2.1所示方案參與比較部分的設備折算到施工年限的總投資為6954.7萬元，折算年的運行費用為1016.29萬元，火電廠使用年限按照n=25

26、年計算，電力行業(yè)預期投資回報率i=0.1,則方案的費用為：同理，在計算出方案的折算年總投資和年運行費用之后，可得到方案的年費用低于方案92.3 本章小結通常，經過經濟比較計算，求得的年費用AC最小方案者，即為經濟上的最優(yōu)方案；然而，住接線最終方案的確定還必須從可靠性、靈活性等多方面綜合評估，包括大型電廠、變電站對主接線可靠性若干指標的計算，最后確定最終方案。通過定性分析和可靠性及經濟計算，在技術上（可靠性、靈活性）方案明顯占優(yōu)勢，這主要是由于一臺半斷路器接線方式的高可靠性指標，但在經濟上則不如方案。鑒于大、中型發(fā)電廠大機組應以可靠性和靈活性為主，所以，經過綜合的分析，決定選用圖2.1所示的方案

27、作為設計的最佳方案。3短路電流的計算3.1 短路的原因、后果及其形式在電力系統(tǒng)中，出現次數比較多的嚴重故障就是短路。所謂短路是指電力系統(tǒng)中不等電位的導體在電氣上被短接。產生短路的主要原因，是由于電氣設備載流部分絕緣損壞所造成。而絕緣損壞主要是因為絕緣老化、過電壓、機械性損傷等引起。人為誤操作及鳥獸跨越裸導體等也能引起短路。發(fā)生短路時，由于系統(tǒng)中總阻抗大大減少，因而短路電流可能達到很大數值（幾萬安至十幾萬安）。這樣大的電流所產生的熱效應和機械效應會使電氣設備受到破壞；同時短路點的電壓降到零，短路點附近的電壓也相應地顯著降低，使此處的電力系統(tǒng)受到嚴重影響或被迫中斷；若在發(fā)電廠附近發(fā)生短路，還可能使

28、整個電力系統(tǒng)運行解列，引起嚴重后果。在三相供電系統(tǒng)中，可能發(fā)生的主要短路類型有三相短路、二相短路、兩相接地短路和單相接地短路，三相短路屬對稱短路，其余三種為不對稱短路。在四種短路故障中，出現單相短路故障的機率最大，三相短路故障的機率最小。但在電力系統(tǒng)中，用三相短路作為最嚴重的故障方式，來驗算電器設備的運行能力。為了限制發(fā)生短路時所造成的危害和故障范圍的擴大，需要進行短路電流計算，以便校驗電氣設備的動熱穩(wěn)定性、選擇和整定繼電保護裝置、確定限流措施及選擇主接線方案 10。3.2短路的物理過程及計算方法當突然發(fā)生短路時，系統(tǒng)總是由工作狀態(tài)經過一個暫態(tài)過程進入短路穩(wěn)定狀態(tài)。暫態(tài)過程中的短路電

29、流比其穩(wěn)態(tài)短路電流大的多，雖歷時很短，但對電器設備的危害性遠比穩(wěn)態(tài)短路電流嚴重得多。有限電源容量系統(tǒng)的暫態(tài)過程要比無限大電源容量系統(tǒng)的暫態(tài)過程復雜的多，在計算建筑配電工程三相短路電流時，都按無限大電源容量系統(tǒng)來考慮。短路全電流ik由兩部分組成(ik=izif)：一部分短路電流隨時間按正弦規(guī)律變化，稱為周期分量iz；另一部分因回路中存在電感而引起的自感電流，稱為非周期分量if11。短路電流的實用計算法：）三相短路電流周期分量的起始值 （3.1） （3.2） （3.3） （3.4）式中 短路電流周期分量的起始有效值（KA）;廠用電源短路電流周期分量的起始有效值（KA）;電動機反饋電流周期分量的起始

30、有效值（KA）;基準電流（KA），當取基準容量=100MVA、基準電壓=6.3KV時, =9.16KA;系統(tǒng)電抗（標幺值）；廠用電源引接點的短路容量（MVA）;廠用變壓器（電抗值）的電抗（標幺值）；以廠用變壓器額定容量為基準的阻抗電壓百分值；電抗器的百分電抗值；電抗器的額定電壓（KV）；電抗器的額定電流（KA）；電動機平均的反饋電流倍數，100MW及以上機組為5，125MW及以上機組取5.56.0；計及反饋的電動機額定電流之和（A）；計及反饋的電動機額定功率之和（KW）；電動機的額定電壓（KV）；2)短路沖擊電流： （3.5）式中: 短路沖擊電流(KA)廠用電源的短路峰值電流(KA)電動機的反

31、饋峰值電流(KA)廠用電源短路電流的峰值系數電動機反饋電流的峰值系數，100MW及以上機組為1.41.6，125MW及以上機組取1.712。3)t瞬間三相短路電流： （3.6） （3.7）式中 ： t瞬間短路電流的周期分量有效值（KA）t瞬間短路電流的非周期分量值（KA）t瞬間廠用電源短路電流的周期分量有效值（KA）t瞬間廠用電源短路電流的非周期分量值（KA）t瞬間電動機反饋電流的周期分量有效值（KA）t瞬間電動機反饋電流的非周期分量值（KA）電動機反饋電流的衰減系數廠用電源非周期分量的衰減系數電動機反饋電流的衰減時間常數（S），125MW及以上機組為0.062主保護裝置動作時間(S)斷路器固

32、有跳閘時間3.3短路電流的計算數據和計算結果3.3.1 500KV三相短路電流電流計算及其正序阻抗圖如圖3.1：圖3.1 500KV三相短路電流電流計算及其正序阻抗圖3.3.2 500KV電氣主接線及其設備規(guī)范圖3.2 500KV電氣主接線及其設備規(guī)范3.3.3 短路電流的詳細計算結果見附錄4電氣設備的選擇為了滿足電力生產和保證電力系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性和經濟性，發(fā)電廠和變電所中安裝有各種電氣設備，其主要的任務是啟停機組、調整負荷、切換設備和線路、監(jiān)視主要設備的運行狀態(tài)、發(fā)生異常故障時及時處理。根據電氣設備的作用不同，可以將電氣設備分為一次設備和二次設備。（1）一次設備 通常把生產、變換、輸送、

33、分配和使用電能的設備，如發(fā)電機、變壓器和斷路器等稱為一次設備。它們包括：生產和轉換電能的設備、接通或斷開電路的開關電器、限制故障電流和防御過電壓的保護電器、載流導體、接地裝置。（2）二次設備 對一次設備和系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行測量、控制、監(jiān)視和保護的設備，成為二次設備。它們包括：使用的互感器、測量表計、 繼電保護及自動裝置、直流電源設備、操作電器。4.1 主變壓器和發(fā)電機的選擇4.1.1發(fā)電機的選擇三河火力發(fā)電廠的發(fā)電機擬采用2臺上海汽輪發(fā)電機有限公司生產的型號為QFSN-300-2d的水氫式機組。額定功率300MW,最大連續(xù)出力338MW,額定功率因數（滯后）0.85，額定電壓20KV,額定電流

34、10189A,額定轉速3000rmin13。 4.1.2主變壓器的選擇（1）臺數分析：為了保證供電的可靠性，選兩臺主變壓器。（2）主變壓器容量：額定容量為360MV.A，額定電壓為2202*2.5%/20kv、5002*2.5%/20kv，連接組別為YN,d11，。（3）繞組分析：擬采用雙繞組變壓器14。4.2高低壓電器設備的選擇4.2.1斷路器的選擇室內高壓斷路器是開關電器中結構最為復雜的一類。在正常運行時，可用它來將用電負荷或某線路接入或退出電網，起倒換運行方式的作用；當設備或線路上發(fā)生故障時，可通過繼電保護裝置聯動斷路器迅速切除故障用電設備或線路，保證無故障部分仍正常運行。由此可見，高壓

35、斷路器在電力系統(tǒng)中擔負著控制和保護電氣設備或線路的雙重作用。高壓斷路器具有分斷能力強、性能穩(wěn)定、工作可靠和運行維護方便的特點，其核心部件是滅弧裝置和觸頭。按使用不同的滅弧介質而生產了各類高壓斷路器，目前我國電力系統(tǒng)中應用的斷路器有如下幾種：（1）高壓空氣斷路器是以壓縮空氣為滅弧介質和弧隙絕緣介質。并兼作操作機構的動力，操作機構與斷路器合為一體。目前我國生產的KW4、KW5系列高壓空氣斷路器的空氣壓力在2×兆帕以上，多用于是10KV及以上的電力系統(tǒng)中。（2）六氟化硫（SF6）高壓斷路器則采用SF6氣體作為滅弧介質，與其它高壓元件組成全封閉式高壓斷路器，因此不受環(huán)境條件影響，運行安全可靠

36、，在電力系統(tǒng)中，尤其是在110KV及以上電力系統(tǒng)中得到越來越廣泛的采用。（3）真空高壓斷路器是利用真空作為絕緣介質，其絕緣強度最高，而且絕緣強度恢復快。其真空滅弧室是高強度的真空玻璃泡構成，真空度可達到汞柱，多用10KV及以上的電力系統(tǒng)中。（4）油高壓斷路器是利用變壓器油作為滅弧和弧隙絕緣介質。按其絕緣結構及變壓器油所起的作用不同，分為多油式和少油式兩種高壓斷路器。多油高壓斷路器的變壓器油除了作為滅弧介質外，還作為弧隙絕緣及帶電部分與接地外殼（油箱）之間的絕緣。少油高壓斷路器的變壓器油只作為滅弧介質和弧隙絕緣介質，其油箱帶電，油箱對地絕緣則通過瓷介質（支持瓷套）來實現。少油高壓斷路器的滅弧能力

37、較強，工作安全可靠，維護方便，而且體積小，用油量少、重量輕，價格便宜，所以在電力系統(tǒng)中獲得最為廣泛的采用。在20KV及以下電壓等級的供配電系統(tǒng)中廣泛采用SN10系列（戶內式）斷路器，在 20KV以上則大量使用SW4和SW6（戶外式）斷路器15。4.2.2隔離開關的選擇隔離開關是一種沒有專門滅弧裝置的開關設備，主要用來斷開無負荷電流的電路，隔離高壓電流，在分閘狀態(tài)時有明顯的斷開點，以保證其他電氣設備的安全檢修。在合閘狀態(tài)時能可靠地通過正常負荷電流及短路故障電流。因它未有專門的滅弧裝置，不能切斷負荷電流及短路電流。因此，隔離開關只能在電路已被斷路器斷開的情況下才能進行操作，嚴禁帶負荷操作，以免造成

38、嚴重的設備和人身事故。只有電壓互感器、避雷器、勵磁電流不超過2A的空載變壓器及電流不超過5A的空載線路，才能用隔離開關進行直接操作。高壓隔離開關一般可分為戶內式和戶外式兩種。（1）戶外式高壓隔離開關GW435G型高壓隔離開關也是目前應用較廣泛的設備。它為雙柱式結構，制成單極型式，借助于交叉連桿組成三極聯動的隔離開關，也可作單極使用。主要用于220KV及以下各型配電裝置，系列全，可以高型布置，重量較輕，可以手動，電動操作。GW6型高壓隔離開關的特點為220500KV，單柱、鉗夾、可以分相布置，220KV為偏折，330KV為對稱折，多用于硬母線布置或做為母線隔離開關 。GW7型高壓隔離開關的特點為

39、220500KV，三柱式、中間水平轉動，單相或三相操作，可以分相布置，多用于330KV及以上的屋外中型配電裝置。（2）戶內式高壓隔離開關GN6、GN10的特點為三級，可以前后連接，可以立裝、平裝和斜裝，價格比較便宜，主要用于屋外配電裝置，成套的高壓開關柜；GN10的特點為單極，大電流300013000A，可以手動、電動操作，用于大電流和發(fā)電機回路；GN18和GN22的特點為三級，10KV，大電流20003000A,機械鎖緊，用于大電流回路和發(fā)電機回路15 4.2.3 互感器的選擇互感器的作用主要是與測量儀表配合，對線路的電壓、電流、電能進行測量；與繼電保護裝置配合，對電力系統(tǒng)和設備進行保護；使

40、測量儀表、繼電保護裝置與線路高電壓隔離，以保證運行人員和二次裝置的安全；將線路電壓與電流變換成統(tǒng)一的標準值，以利儀表和繼電保護裝置的標準化。 1.電壓互感器電壓互感器是一種電壓的變換裝置，可將高電壓變換為低電壓，以便用低壓量值反映高壓量值的變化可以直接用普通電氣儀表進行測量。由于電壓互感器二次側均為100V，使測量儀表和繼電器電壓線圈標準化，因此電壓互感器在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應用。電壓互感器的形式選擇如下:（1）10KV的配電裝置一般采用油浸絕緣結構;在高壓開關柜中或在布置地方比較狹窄的地方,可采用樹脂澆注絕緣結構。當需要零序電壓時，一般采用三相五株式電壓互感器。（2）220KV及其以上的配

41、電裝置，當容量和準確度等級滿足要求時，一般采用電容式電壓互感器。（3）接在110KV及其以上線路側的電壓互感器，當線路上裝有載波通訊時，應盡量與耦合電容器結合，統(tǒng)一選用電容式電壓互感器。（4）兼作為泄能用的電壓互感器，應選用電磁式電壓互感器。2.電流互感器電流互感器是一種電流變換裝置，可將高壓電流和低壓大電流變換成電壓較低的小電流，供給儀表和繼電器保護裝置，并將儀表和保護裝置與高壓隔離電路隔開。電流互感器的二次電流均為5A，使測量儀表和繼電保護裝置使用安全、方便。因此，電流互感器在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應用。（1）選擇標準如下：電流互感器的額定電壓與電網的額定電壓應相符。電流互感器一次額定電流的

42、選擇，應使運行電流為其20%100% ;10KV繼電保護用的電流互感器一次側電流一般應不大于設備額定電流的1.5倍。所選用電流互感器應符合規(guī)定的準確度等級。根據被測電流的大小選擇電流互感器的變比，要使一次線圈額定電流大于被測電流。電流互感器二次負載所消耗的功率或阻抗應不超過所選用的準確度等級相應的額定容量，以免影響準確度。根據系統(tǒng)運行方式和電流互感器的接線方式來選擇電流互感器的臺數。電流互感器選擇之后，應根據裝設地點的系統(tǒng)短路電流校驗其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。（2）形式選擇如下：35KV以下屋內配電裝置的電流互感器，根據安裝使用條件和產品的情況，采用瓷絕緣結構或樹脂澆注絕緣結構。一般常用的形式為：低壓

43、配電屏和配電設備中LQ線圈式，LM母線式；620KV屋內配電裝置和高壓開關柜中LD單匝貫穿式，LF復匝貫穿式；發(fā)電機回路和2000A以上的回路，LMC、LMZ型，LAJ、LBJ型，LRD、LRZD型。35KV及其以上的配電裝置一般采用油浸瓷箱式絕緣結構的獨立式電流互感器，常常采用LC系列16。4.2.4熔斷器的選擇高壓熔斷器是一種保護電器，當其所在電路的電流超過規(guī)定值并經一定時間后，它的熔體熔化而分斷電流、斷開電路。熔斷器主要用來進行短路保護，但有的也具有過負荷保護功能。按安裝環(huán)境，高壓熔斷器也有戶內式和戶外式兩大類。我國生產的戶內式熔斷器有RN1、RN2、RN3、RN5和RN6等;戶外式有R

44、W310（G）、RW410（G）、RW535、RW710、RW1035等。（1）戶內管式熔斷器：RN1、RN2 兩者結構基本相同，都是充有石英砂填料的密閉管式熔斷器。RN2的尺寸較小。RN1主要用作335KV電力線路和電氣設備的短路保護；RN2用作335KV電壓互感器的短路保護。（2）戶外跌落式熔斷器：RW310（G）型額定電壓為10KV，額定電流50200A，斷流容量50200MVA；RW41（G）型，除外形尺寸稍小于RW310（G）外，其它性能與RW310（G）相同。它們滅弧速度不高，因而沒有限流作用；RW535型，額定電壓為35KV，額定電流為50200A，斷流容量為200800MVA，

45、熔管采用鋼紙管 環(huán)氧玻璃布復合管制成，有較高機械強度并能保證連續(xù)三次順利開斷額定斷流容量；RW710型是有統(tǒng)一支架的跌落式熔斷器，在條件變更時，只需用鉤棒更換不同的熔管即可。熔管有較高機械強度，具有多次開斷能力，可免除熔斷一次即更換熔管的麻煩；RW1035型，額定電壓35KV ，額定電流為0.5A 者是專用于保護電壓互感器的，額定電流為210A 者用于保護線路或設備過載與短路，它具有限流作用，可代替RW235及其附加電阻，但安裝時要注意熔體電流與被保護對象的電流一致方可投入運行；RW1110型是10KV防污型跌落式熔斷器，適用于工業(yè)污穢和沿海地區(qū)的輸電線路及變壓器的保護。除RW110型外其它型

46、式只適用于周圍空氣沒有導電塵埃和腐蝕性氣體、沒有易燃易爆及劇烈震動的戶外場所16。4.2.5限流電抗器的選擇（1）電抗器幾乎沒有過負荷的能力，所以主變壓器或出線回路的電抗器，應按照回路最大工作電流選擇，而不能用正常持續(xù)工作電流選擇。（2）對于發(fā)電廠母線分段回路的電抗器，應根據母線上事故切斷最大一臺發(fā)電機時，可能通過電抗器的電流選擇。一般取該臺發(fā)電機額定電流的50%80%。（3）變電所母線分段回路的電抗器應滿足用戶的一級負荷和大部分二級負荷的要求。4.2.6避雷器的選擇選擇原則：（1）避雷器滅弧電壓不得低于安裝地點可能出現的最大對地工頻電壓。（2）僅用于保護大氣過電壓的普通閥型避雷器的工頻放電電

47、壓下限，應高于安裝地點預期操作過電壓；既保護大氣過電壓，又保護操作過電壓的磁吹避雷器的工頻放電電壓上限，在適當增加裕度后，不得大于電網內過電壓水平。（3）避雷器沖擊過電壓和殘壓在增加適當裕度后，應低于電網沖擊電壓水平。（4）保護操作過電壓的避雷器的額定通斷容量，不得小于系統(tǒng)操作時通過的沖擊電流。（5）中性點直接接地系統(tǒng)中，保護變壓器中性點絕緣的閥型避雷器，如表4.1選擇。4.3導體的設計和選擇4.3.1分相封閉母線表4.1 保護變壓器中性點的閥型避雷器變壓器額定電壓/KV110220330中性點絕緣110KV級35KV級110KV級154 KV級避雷器型式FZ110JFZ60暫用FZ40或特殊

48、要求的避雷器FCZ110FZ110JFCZ154JFZ154J分相封閉母線在大型發(fā)電廠中的使用范圍是：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壓器和電壓互感器、避雷器等設備的各個分支線。 采用全連分相封閉母線，與敞露母線相比，有以下的優(yōu)點：（1）供電可靠。封閉母線有效地防止了絕緣遭受灰塵、潮氣等污穢和外物造成的短路。（2）運行安全。由于母線封閉在外殼內，且外殼接地，使工作人員不會觸及帶電導體。（3）由于外殼的屏蔽作用，母線的電動力大大減少，而且基本消除了母線周圍鋼構體的發(fā)熱。（4）運行維護工作量小。圖4.1 200MW機組電氣主接線圖如圖4.1所

49、示，發(fā)電廠和主變壓器之間的連接母線及廠用分支母線均采用全連分相封閉母線。主回路封閉母線為500mm×12mm(外徑×壁厚)圓管形鋁母線，屏蔽外殼為1050mm×8mm鋁管，相間距離為1400mm。高壓廠用分支封閉母線為150mm×10mm的圓管形鋁線，屏蔽外殼為700mm×5mm的鋁管，相間距離為1000mm。電壓互感器和避雷器分支封閉母線的為150mm×10mm的圓管形鋁母線，屏蔽外殼為700mm×5mm的鋁管，相間距離為1200mm。發(fā)電機回路電流互感器均套在發(fā)電機出線的套管上，并吊裝在發(fā)電機的出線罩上。發(fā)電機的中性點選

50、用干式接地變壓器。為了提高封閉母線的安全可靠性，應裝設微正壓充氣裝置。備注：1發(fā)電機；2主變壓器；3高壓廠用變壓器（為分裂繞組變壓器）；4電壓互感器；5高壓熔斷器；6避雷器；7電流互感器；8中性點接地變壓器電壓互感器：JDZJ-20型，變比/KV和JDZ-20型，變比/KV。高壓熔斷器：RN4-20型，額定電流20KA,額定容量4500MV.A。電流互感器：LRD-20型，變比12000/5A.中性點接地變壓器：型式為干式、單相、額定電壓為20/0.23KV,額定容量25二次側負載電阻為0.50.6歐姆，換算到變壓器的一次側電阻為37814537歐姆?？梢?，發(fā)電機中性點實際為高電阻接地方式，用

51、來限制電容電流17。5 配電裝置5.1屋外配電裝置5.1.1 220KV室外配電裝置（1）中型配電裝置。中型配電裝置分普通中型和分相中型兩種。普通中型有單列和雙列布置兩種方式，母線可為軟導線和鋁管兩種，其布置如下圖5.1：圖5.1 220KV單母分段帶旁母普通中型單列布置配電裝置（單位為m）分相中型系將母線隔離開關直接布置在各相母線下方，有的僅一組母線隔離開關采用分相布置。隔離開關可為GW4雙柱式，GW7三柱式或GW6單柱式母線可為軟線或管型母線。此布置方式可節(jié)約土地、簡化架構、節(jié)約三材，故已基本代替普通中型配置18。（2）半高型配置。半高型配置有田字型和品字型兩種方式，田字型布置占地面積為中

52、型的65.4%。耗剛才為其264%。間隔寬度為15M，如圖5.2所示圖5.2 220KV單框架雙列式高型配電裝置（單位為m）（3）高型屋外配電裝置。高型布置占地面積為普通中型的50%，消耗鋼材為其30%，主體結構分單框架、雙框架和三框架三類，分別如下圖5.3 和圖5.4圖5.3 220KV雙框架單列式高型配電裝置（單位為m）圖5.4 220KV三框架雙列式高型配電裝置（單位為m）5.1.2 500KV裝置的布置方式 500KV超高壓配電裝置由于電壓高，外絕緣距離大，電氣設備外形大，使配電裝置面積大。同時，在配電裝置中，靜電感應，電暈及無線電干擾和燥聲等問題也更嚴重，根據上述特點，在設計500K

53、V配電裝置要特別注意以下幾點：（1）按絕緣配合要求，合理的選擇配電裝置的絕緣水平和過電壓保護設備。（2）為節(jié)約用地，建議采用鋁管母線配單柱式隔離開關分相布置方式。采用敞開式SF6組合電器。按OH型雙柱伸縮式或仿ASP型半折架式單柱式隔離開關等都能縮小有關尺寸。（3）為滿足母線載流量很大，又滿足電暈及無線電干擾要求，可采用擴徑空心導線、多分裂導線和大直徑或組合式鋁管。（4）由于設備高大和笨重，起吊要大型機械設備，設計時要考慮道路通暢，同時要考慮采取減少靜電感應，、電暈、無線電干擾和噪聲等措施。500KV配電裝置的一個半斷路器接線有三列式，平環(huán)式和單列式三種布置方式，單列布置方式占地面積最多，且配

54、電裝置有斜連線，使結構復雜，靜電感應影響大，不利于運行和設備檢修，與三列式布置和平環(huán)式比較缺點較多，故采用較多的為列式和平環(huán)式布置。（1）一個半斷路器三列式布置。500KV一個半斷路器接線的三列式布置如圖5.5所示,兩組母線分別布置在兩側，進出線架結構共4排，縱向尺寸為176.5M，間隔寬度為18M，相間隔距離為5M，相地距離為4M。圖5.5 500KV一個半斷路器三列式配電裝置500KV一個半斷路器接線為三列式布置。（2）500KV平環(huán)式布置，此布置出線均為同一方式，配電裝置的縱向尺寸較小，為251M，間隔寬度為30M，相間距為8M。東北電力設計院最近為某工程設計500KV雙母線單分段的配電

55、裝置，采用管形母線，因出現只有2回，進線有4回，為保證可靠供電，出線回路采用新型HIS，進線采用罐式SF6斷路器的混合式布置，間隔寬度為28M，母線相間距為7.5CM，縱向尺寸為122MM，布置如圖5.6圖5.6 500KV雙母線單分段接線混合式配電裝置布置某工程對500KV一個半斷路器的接線配電裝置方案比較如表5.1：表5.1 500KV一個半斷路器的接線配電裝置方案比較布置方式比較項目斷路器三列布置斷路器平環(huán)布置斷路器單列布置占地縱向尺寸304222.5221.5橫向尺寸256396426占地面積773128811094359布置及結構特點1、 兩組母線布置在兩端中間三臺斷路器排成三列2、 部分斷路器上方設有架空軟導線，設備檢修較有利3、 線路與斷路器不對應，分區(qū)性較差1、 兩組母線相鄰布置，中間聯絡斷路器橫位布置，形成一個環(huán)2、 所有斷路器上方沒有架空軟導線，設備檢修條件最好3、 配電裝置結構簡單，分區(qū)明顯1、母線導線分開布置，利用上層斜拉導線將三個布置一列的斷路器連接成串2、所有斷路器上方都有架空軟導線，設備檢修條件最差3、配電裝置結構最復雜5.2屋內配電裝置（1）220KV屋內配電裝置220KV屋內配電裝置近幾年發(fā)展的比較快，其原因主要是為了減輕污穢對電氣設備的影響，對象為在化工區(qū)內有許多污穢嚴重的水泥廠、化肥廠、酸堿廠等，