火電廠 設(shè)備選擇

第六章設(shè)備選擇6.1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?shù)丨h(huán)境條件校驗；應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理；與整個工程的建設(shè)標準應(yīng)協(xié)調(diào)一致；同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生電壓、過電流的情況下保持正常運行；各種高壓電器的一般技術(shù)條件如下表6-1所示表6-1各種高壓電器的一般技術(shù)條件序號電器名稱額定電壓額定電流機械負荷額定開斷電流熱穩(wěn)定動穩(wěn)定絕緣水平1高壓斷路器VVVVVVV2隔離開關(guān)VVVVVV3電壓互感器VVVV4電流互感器VVVVVV5限流電抗器VVVVVV6避雷器VVV7絕緣子VVV6.2按正常工作條件選擇電氣設(shè)備額定電壓電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負荷的變化，有時會高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設(shè)備允許的最高工作電壓不低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓。通常，規(guī)定一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的1.1?1.5倍，而電網(wǎng)運行電壓的波動范圍，一般不超過電網(wǎng)額定電壓的1.5倍。因此在選擇電氣設(shè)備時，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即UQUsn (6-1)額定電流電氣設(shè)備的額定電流是指在額定環(huán)境下，電氣設(shè)備的長期允許電流。應(yīng)不小于該回路的各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流，即【N^max (6-2)環(huán)境條件選擇電氣設(shè)備時，還應(yīng)考慮其安裝地點的環(huán)境條件，當氣溫、風(fēng)速、污穢、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電氣的基本使用條件時，應(yīng)采取相應(yīng)的措施。6.3按短路狀態(tài)校驗短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電氣設(shè)備時，電氣設(shè)備各部件溫度(或發(fā)熱效應(yīng))應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為It2tAQk (6-3)其中：Qk為短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；It、t分別為電氣設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間。電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流機械效應(yīng)的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定條件為ies二h或Ies習(xí)sh (6-4)式中：ish、Ish分別為短路沖擊電流幅值及其有效值；ies、Ies分別為電氣設(shè)備允許通過的動穩(wěn)定電流幅值及其有效值。短路電流計算為使所選電氣設(shè)備具有足夠的可靠性、經(jīng)濟性和合理性，并在一定時期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，做驗算用的短路電流應(yīng)按照容量和接線、短路類型、計算短路點的要求來確定。短路計算時間熱穩(wěn)定短路計算時間tk。該時間用于檢驗電氣設(shè)備在短路狀態(tài)下熱穩(wěn)定，其繼電保護動作時間tpr和相應(yīng)斷路器的全斷開時間tbr之和，即tk=tpr+tbr (4-5)繼電保護動作時間tpr按我國電氣設(shè)備設(shè)計規(guī)定：驗算電氣設(shè)備時宜采用后備保護動作時間；驗算裸導(dǎo)體宜采用主保護時間，如主保護有死區(qū)時則采用能對該死區(qū)起到作用的后被保護時間，并采用相應(yīng)出的短路電流；驗算電纜時，對電動機等直饋線應(yīng)取主保護動作時間，其余按后備保護時間。式中，tpr保護動作時間，主要有主保護動作時間和后背保護時間，當為主動保護動作時間時一般去0.05s；當為后備保護時間一般去2.5s；tbr斷路器全斷開時間如果缺乏斷路器分閘時間數(shù)據(jù)，對快速及中速動作的斷路器，取tbr=0.1-0.5,對于低速動

作的斷路器取tbr=0.2s。6.4高壓斷路器的選擇說明額定電壓斷路器的額定電壓，應(yīng)不小于所在電網(wǎng)的額定電壓，即TOC\o"1-5"\h\zUgWUn (4-6)額定電流斷路器的額定電流不小于回路的持續(xù)工作電流，即IgmaxWln (4-7)開斷電流Idt<Ikd或SdtWSkd (4-8)其中：Idt為斷路器實際開斷時間t秒的斷路電流周期分量Sdt為斷路器t秒的開端容量Ikd為斷路器的額定開斷電流Skd為斷路器的額定開斷容量動穩(wěn)定(4-9)動穩(wěn)定校驗是指在沖擊電流作用下，斷路器的載流部分產(chǎn)生的點動力是否能導(dǎo)致斷路器損壞。(4-9)'ch'max式中：imax為斷路器極限通過電流峰值i：為三相短路沖擊電流(4-10)熱穩(wěn)定(4-10)L2tdz^It2tI為穩(wěn)態(tài)三相短路電流tdz為斷路電流發(fā)熱等值時間It為斷路器t秒熱穩(wěn)定電流6.5隔離開關(guān)的選擇說明額定電壓隔離開關(guān)的額定電壓，應(yīng)不小于所在電網(wǎng)的額定電壓，即UgWUn額定電流隔離開關(guān)的額定電流不小于回路的持續(xù)工作電流，即IgmaxWIn動穩(wěn)定ich^imax式中：imax為斷路器極限通過電流峰值Ich為三相短路沖擊電流熱穩(wěn)定I^2tdz^It2Ix為穩(wěn)態(tài)三相短路電流tdz為斷路電流發(fā)熱等值時間It為斷路器t秒熱穩(wěn)定電流6.6母線選擇說明導(dǎo)體一般由銅、鋁合金制成。硬導(dǎo)體截面通常用矩形、槽型和管型?？紤]到集膚效應(yīng)，矩形導(dǎo)體一般用于35kV以下，管型導(dǎo)體一般用于大電流的母線或要求電暈電壓高的110kV配電裝置中。所以在本設(shè)計中采用管型導(dǎo)體做母線。6.7電流互感器選擇說明6.7.1電流互感器的配置凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器；在發(fā)電機和變壓器的中性點、發(fā)電機雙繞組變壓器單元的發(fā)電機出口、橋形接線的跨條上等，也應(yīng)裝設(shè)電流互感器。其數(shù)量應(yīng)滿足測量儀表、繼電保護和自動裝置要求。測量儀表、繼電保護和自動裝置一般均由單獨的電流互感器供電或接于不同的二次繞組，因為其準確度級要求不同，同時為了防止儀表開路時引起保護的不正確動作。110kV及以上大接地短路電流系統(tǒng)的各個回路，一般應(yīng)按三相配置；35kV及以下小接地短路電流系統(tǒng)的各個回路，據(jù)具體的要求按兩相和三相配置。保護用電流互感器的配置應(yīng)盡量消除保護裝置的不保護區(qū)。例如，若有兩組電流互感器或同一組互感器有幾個二次繞組，應(yīng)使他們之間的部分處于交叉保護范圍之中。為了防止支持式電流互感器的套管閃絡(luò)造成母線故障，電流互感器通常布置在線路斷路器的出側(cè)或變壓器斷路器的變壓器側(cè)。為減輕發(fā)電機內(nèi)部故障時對發(fā)電機的危害，用于自動勵磁裝置的電流互感器應(yīng)布置在定子繞組的出線側(cè)。這樣，當發(fā)電機內(nèi)部故障使其出口短路器跳閘后，便沒有故障電流(來自系統(tǒng))流經(jīng)互感器，自勵電流不致增加，發(fā)電機電勢不致過大，從而減小故障電流，若互感器布置在中性點側(cè)，則不能達到上述目的。選擇電流互感器時，首先要根據(jù)裝設(shè)地點、用途等具體條件確定互感器的結(jié)構(gòu)類型準確等級、額定電流比虹;其次要根據(jù)互感器的額定容量和二次負荷，計算二次回路連接導(dǎo)線的截面積；最后校驗其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。6-20kV屋內(nèi)配電裝置和高壓開關(guān)柜，一般用LA、LDZ、LFZ型；發(fā)電機回路和2000A以上回路一般用LMZ、LAJ、LBJ型等；35kV及以上配電裝置一般用油浸瓷箱式結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器，常采用LCW系列，在有條件時，如回路中有變壓器套管、穿墻套管，應(yīng)優(yōu)先采用套管電流互感器，以節(jié)約投資和占地。選擇母線式低電流互感器時應(yīng)校核其窗口允許穿過的母線尺寸。當繼電保護有特殊要求時，應(yīng)采用專用的電流互感器。6.7.2技術(shù)條件一次回路電壓UgWUn (4-17)一次回路電流IgmaxWln (4-18)準確級：需要根據(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。二次負荷：S2：S2WSn電壓互感器的額定容量Sn，常用額定負荷阻抗Zn的形式給出，并用歐姆表示。則S2由外接阻抗Z2表示。Z2=r1+r2+r3(n) (4-19)其中：r1為接入電路的儀表串聯(lián)線圈總電阻(Q)r2為接觸電阻，一般去0.1Qr3為連接導(dǎo)線的電阻(Q)動穩(wěn)定校驗：內(nèi)部動穩(wěn)定】chWTIlnKdwKdw為電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)，他等于電流互感器極限通過電流峰值idw與一次繞組額定電流【ln峰值之比，即(4-20)Kd=Lw(4-20)W2Iln外部動穩(wěn)定有三種情況，分情況具體分析熱穩(wěn)定校驗：(4-21)匚2tdwW(IlnKt)(4-21)Kt為電流互感器的1秒鐘熱穩(wěn)定倍數(shù)6.8電壓互感器選擇說明6.8.1電壓互感器的配置母線：一般各段工作母線及備用母線上個裝一組電壓互感器，必要時旁路母線也裝一組電壓互感器；橋形接線中的兩端各裝一組電壓互感器。用于供電給母線、主變壓器和出現(xiàn)的測量儀表、保護、同步設(shè)備、絕緣監(jiān)察裝置（6-35kV系統(tǒng)）等。（2） 6-220kV母線在三相上裝設(shè)：其中，6-20kV母線的電壓互感器，一般為電磁型三相五柱式；35-220kV母線的電壓互感器，一般由三臺單相三繞組電壓互感器構(gòu)成，35kV為電磁式，110-220kV為電容式或電磁式（為避免鐵磁諧振，以電容式為主）。（3） 主變壓器回路：主變壓器回路中，一般低壓側(cè)裝一組電壓互感器，供發(fā)電廠與系統(tǒng)在低壓側(cè)同步用，并供電給主變壓器的測量儀表和保護。當發(fā)電廠與系統(tǒng)在高壓側(cè)同步，或利用6-10kV備用母線同步時，這組互感器可不裝設(shè)。（4） 線路：當對端有電源時，在出線側(cè)上裝設(shè)一組電壓互感器，供監(jiān)視線路有無電壓、進行同步和設(shè)置重合閘用。其中，35-220kV線路在一相上裝設(shè)；330-500kV線路在三相上裝設(shè)。電壓互感器的選擇：根據(jù)安裝地點和用途，確定其結(jié)構(gòu)類型、接線方式和準確級;確定額定電壓比；計算電壓互感器的二次負荷，使其不超過相應(yīng)準確度和額定容量。電壓互感型式的選擇：電壓互感器的種類和型式應(yīng)根據(jù)安裝地點和使用條件進行選擇，在6?35kV屋內(nèi)配電裝置中一般采用油浸式或澆注式電壓互感器。110?220kV配電裝置中一般采用半級式電磁式電壓互感器。220kV及以上配電裝置，當容量和準確級滿足要求時，一般采用電容式電壓互感器。6.8.2技術(shù)條件（1） 一次電壓：U1/1.1Un>U1>0.9Un（2） 二次電壓：按使用情況確定。（3） 準確等級：需要根據(jù)接入的測量儀表、繼電器盒自動裝置等設(shè)備對準確級的要求確定。（4） 二次負荷：S2：S2WSn6.9主要電設(shè)備選擇結(jié)果主要電氣設(shè)備型號選擇如表6-2所示項目220kV母