發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計

1、課程設(shè)計報告專 業(yè) 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 目錄一、原始資料分析11.1設(shè)計原始資料11.2設(shè)計任務(wù)11.3設(shè)計資料分析1二、主接線設(shè)計22.1主接線設(shè)計原則22.2備選主接線方案42.3 技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)對比52.4 擬定主接線6三、廠用電設(shè)計73.1廠用負荷分類及容量統(tǒng)計73.2廠用電壓等級設(shè)定83.3廠用電主接線設(shè)計83.3.1中性點接地方式83.3.2廠用母線分段93.3.3廠用電源的引接方式9四、短路電流計算114.1機組（或變壓器）選型114.1.1發(fā)電機組選型114.1.2發(fā)電廠主變壓器選定114.2電路元件參數(shù)計算134.2.1發(fā)電機電抗134.2.2變壓器電抗134.3

2、網(wǎng)絡(luò)變換144.4短路點選擇154.5短路電流計算154.5.1 K1短路時154.5.2 K2短路時174.6計算成果匯總19五、電氣設(shè)備選型205.1電氣設(shè)備選型的技術(shù)要求205.1.1一般原則205.1.2技術(shù)條件205.1.3環(huán)境條件215.2高壓斷路器選型225.2.1主變220kV側(cè)及其出線斷路器的選擇235.2.2主變110kV側(cè)及其出線斷路器的選擇245.3高壓隔離開關(guān)選型255.3.1主變220kV側(cè)及其分段隔離開關(guān)255.3.2主變110kV側(cè)及其分段隔離開關(guān)265.4互感器選型275.4.1電流互感器選型275.4.2電壓互感器選型295.5母線導(dǎo)體的選型305.5.1選

3、擇要求305.5.2母線選擇32六、附錄34 一、原始資料分析1.1設(shè)計原始資料1、發(fā)電廠情況（1）、類型：火電廠（2）、發(fā)電廠容量與臺數(shù) ，發(fā)電機電壓,。（3）、發(fā)電廠年利用小時數(shù)；（4）、發(fā)電廠所在地最高溫度40，年平均溫度20，氣象條件一般，所在地海拔高度低于1000m。2、電力負荷情況（1）、發(fā)電機電壓負荷：最大30MW，最小15MW，。（2）、110kV電壓負荷：最大50MW，最小15MW，。（3）、其余功率送入220kV系統(tǒng)，系統(tǒng)容量15000MVA。歸算到220kV母線阻抗為0.02其中。（4）、自用電10%。（5）、供電線路數(shù)目、發(fā)電機電壓，架空線路6回，每回輸送容量5MW，。

4、、110kV架空線路2回，每回輸送容量40MW，。、220kV架空線路2回，與系統(tǒng)連接。1.2設(shè)計任務(wù)擬定主接線的方案：分析原始資料、確定主接線、主變形式、設(shè)計經(jīng)濟比較并確定最佳方案、合理地選擇各側(cè)的接線方式、確定所用電接線方式。計算短路電流：選擇短路電流計算點、計算各點短路電流、并列出計算結(jié)果表。合理地選擇主要的電氣設(shè)備：選擇110kv、220kv電氣的主接線、高壓斷路器、隔離開關(guān)、互感器、母線導(dǎo)體的選型。1.3設(shè)計資料分析該電廠為大型電廠，其容量為 =1000MW，年利用小時數(shù)為5600h5000h，大于電力系統(tǒng)發(fā)電機組的平均最大利用小時數(shù)，該電廠為火電廠，在電力系統(tǒng)中占有較為重要的地位，

5、將主要承擔(dān)載荷，所以對電氣主接線的可靠性要求較高。二、主接線設(shè)計主接線是發(fā)電廠電氣設(shè)計的首要部分，它是由高壓電器設(shè)備通過連接線組成的匯集和分配電能的電氣主回路，也是構(gòu)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)電廠本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)，井且對電氣設(shè)備的選擇、配電裝置、繼電保護和控制方式的選定有較大影響。因此，發(fā)電廠的主接線應(yīng)報據(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)的可靠運行和經(jīng)濟調(diào)度的要求。2.1主接線設(shè)計原則1電氣主接線的設(shè)計原則是：應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠和變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)可靠運行和經(jīng)濟調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設(shè)規(guī)模、輸

6、送電壓等級、進出線回路數(shù)、供電負荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)的線路容量、電氣設(shè)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(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性的要求。2電氣主接線的主要要求：（1）可靠性：a.供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線應(yīng)首先滿足這個要求。b.斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電c.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的二級負荷的供電，d.盡量避免發(fā)電廠、變電站全部停運的可能性e.大機組超高壓電氣主接線應(yīng)滿足可靠性的特殊要求（2）靈活性：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴建的靈活（3）經(jīng)濟性：投資省、占地面積少

7、、電能損失少。3大機組超高壓主接線可靠性的特殊要求大機組一般指200MW以上機組，大型電廠一般指1000MW及以上機組，超高壓指330kv以上電壓，對于單機容量300MW及以上的發(fā)電廠（1）任何斷路器檢修，不影響系統(tǒng)的連續(xù)供電（2）任何一進出線斷路器故障或據(jù)動以及母線故障，不應(yīng)切除一臺以上機組及線路（3）任何一臺斷路器檢修或另一臺斷路器故障或據(jù)動相重合、以及當(dāng)母線分段或母聯(lián)斷路器故障或據(jù)動時，不應(yīng)切除兩臺以上的機組和相應(yīng)的線路（4）對于單機容量300MW以上的機組，經(jīng)過討論，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4還應(yīng)注意以下幾個問題1發(fā)電機的容量和臺數(shù)的考慮（1）應(yīng)根據(jù)

8、發(fā)電機在系統(tǒng)中的地位和作用，優(yōu)先選擇較大容量的發(fā)電機組，因為大機組的經(jīng)濟性好，如果附近負荷有供電的要求，一般可以在負荷中心建設(shè)降壓變電所。（2）發(fā)電廠的最大機組的單機容量應(yīng)不大于系統(tǒng)的10%。（3）一個發(fā)電廠的容量等級不宜過多，最好只有1到2種，同容量機組應(yīng)盡量選取同一型號，以便管理和維修。2電壓等級及接入系統(tǒng)方式的考慮（1）大中型發(fā)電廠的電壓等級不宜多于3級。大型發(fā)電機組要直接升壓接入主網(wǎng)，地區(qū)電網(wǎng)接入110到220kv系統(tǒng)。（2）一般發(fā)電廠與系統(tǒng)的連接應(yīng)有兩回和兩回以上的線路，并接到不同母線上，不能出現(xiàn)“窩點現(xiàn)象”。個別地方電廠以供給本地負荷為主，僅有少量剩余功率進入系統(tǒng)。（3）35kv多

9、采用架空線，10kv線路也可采用架空線，也可以電纜線路。3保證負荷供電可靠性（1）對于一級負荷必須有兩個獨立電源；（2）對于二級負荷一般也要求兩個獨立電源；（3）對于三級負只要求一個電源。4其他方面的影響要考慮其他方面的因素很多，比如主要的供貨廠家，交通運輸?shù)挠绊憽h(huán)境、氣候、地形、地質(zhì)及海拔高度，都會影響電氣主接線的設(shè)計。5主接線的基本形式（1）單母線及其分段或帶旁路的單母線接線A單母線：特點是整個配電裝置只有一組母線，所有電源和出線都在同一組母線上。有簡單、清晰、設(shè)備少、投資少、運行操作且有利于擴建等優(yōu)點，但可靠性及靈活性較差。適用于出線較少、電壓等級較低610kv的配電裝置。B單母線分段

10、：段數(shù)分得越多，故障是造成的停電范圍越小，但使用的斷路器的數(shù)量越多，且配電裝置和運行也越復(fù)雜，通常以23段為宜。這種接線廣泛用于中、小容量發(fā)電廠和變電站的610kv接線中。C單母線帶旁路接線：斷路器經(jīng)過長期運行和切斷數(shù)次短路電流后都需要檢修。為了能使采用單母線分段的配電裝置檢修斷路器時，不至中斷該回路供電，可采用單母線分段帶有專用旁路斷路器的旁路母線接線，這可以極大地提高供電的可靠性，但會增加一臺旁路斷路器的投資。（2）雙母線及其分段或帶旁路的雙母線接線A雙母線：有兩組母線，一組為工作母線，一組為備用，任一電源和出線的電路都經(jīng)過一臺斷路器和兩組母線隔離開關(guān)分別與兩組母線連接，提高可靠性和靈活性

11、。便于擴建，但接線比較復(fù)雜，隔離開關(guān)數(shù)目多，增大投資。適用于A：35-60KV出線數(shù)目超過8回；B：110-220KV出線數(shù)目為5回以上。B雙母線分段：為縮小母線故障的影響范圍，用分段斷路器將工作母線分段，每段用母聯(lián)斷路器與備用母線相連，有較高的可靠性和靈活性，但投資較多。適用于配電裝置進出線總數(shù)達10-14回時，一組母線分段，配電裝置進出線總數(shù)達15回以上時，兩組母線分段。C雙母線帶旁路接線：雙母線接線可以用母聯(lián)斷路器臨時代替出現(xiàn)斷路器工作，但出線數(shù)目較多時，母聯(lián)斷路器經(jīng)常被占用，降低了工作的可靠性和靈活性，為此可以設(shè)置旁路母線。（3）一臺半斷路器接線:每一路經(jīng)一臺斷路器接至一組母線，兩回路

12、間設(shè)一聯(lián)絡(luò)斷路器，形成一個“串”，兩回路共用三臺斷路器。接線特點：A：3/2接線兼有旁路環(huán)行接線和雙母線接線的優(yōu)點，有高的可靠性和靈活性。B：與雙母線帶旁路相比它的配電裝置結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，土建投資少。C：隔離開關(guān)僅做隔離電源用，不易產(chǎn)生誤操作。2.2備選主接線方案方案1：15.75kv電壓等級，出線回路6回，采用單元接線接線;110kv電壓等級，出線回路2回，采用單母線分段帶接線;220kv電壓等級，出現(xiàn)回路2回，采用單母線分段帶接線。方案2：15.75kv電壓等級，出線回路6回，采用單母線分段接線110kv電壓等級，出線回路2回，采用采用單母線分段帶接線;220kv電壓等級，出現(xiàn)回路2

13、回，采用采用單母線分段帶接線。方案1主接線圖方案2主接線圖2.3 技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)對比1主接線方案的技術(shù)比較（1）對電氣主接線可靠信的一般考慮（2）一般衡量主接線可靠性的具體標(biāo)志（3）對大型機組超高壓主接線提出的可靠性準(zhǔn)則（4）電氣主接線可靠性的計算簡介2主接線方案的經(jīng)濟比較（1）計算綜合投資（2）計算年運行費用（3）各方案的綜合比較2.4 擬定主接線綜上比較，選擇方案1。發(fā)電機組通過單元接線連接到高壓母線，母線采用單母線分段方式，母線之間增加一個聯(lián)絡(luò)變壓器。三、廠用電設(shè)計3.1廠用負荷分類及容量統(tǒng)計電力負荷分類： 1按發(fā)、供、用關(guān)系分類: （1）用電負荷：用戶的用電設(shè)備在某一時刻實際取用的功率的

14、總和。 通俗來講就是用戶在某一時刻對電力系統(tǒng)所要求的功率。從電力系統(tǒng)來講，則是指該時刻為了滿足用戶用電所須具備的發(fā)電出力； （2）線路損失負荷：電能在輸送過程中發(fā)生的功率和能量損失叫線路損失負荷； （3）供電負荷：用電負荷加上同一時刻的線路損失負荷稱為供電負荷；（4）廠用負荷：發(fā)電廠廠用設(shè)備所消耗的功率稱廠用負荷；（5）發(fā)電負荷：供電負荷加上同一時刻各發(fā)電廠的廠用負荷，構(gòu)成電網(wǎng)的全部生產(chǎn)負荷，稱為電網(wǎng)發(fā)電負荷。2按電力系統(tǒng)中負荷發(fā)生的時間對負荷分類：（1）高峰負荷：是指電網(wǎng)或用戶在一天時間內(nèi)所發(fā)生的最大負荷值。通常選一天24小時中最高的一個小時的平均負荷為最高負荷；（2）最低負荷：是指電網(wǎng)或用

15、戶在一天24小時內(nèi)發(fā)生的用電量最小的一點的小時平均電量；（3）平均負荷：是指電網(wǎng)或用戶在某一段確定時間階段內(nèi)的平均小時用電量。3.按突然中斷供電引起的損失程度分類:（1）一類廠用負荷:凡是屬于單元機組本身運行所必須的、短時停電會造成主輔設(shè)備損壞、危及人身安全主機停運或大量影響出力的廠用電負荷，如給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、吸風(fēng)機、送風(fēng)機等都屬于一類負荷。通常，這類負荷都設(shè)有兩套或多套相同的設(shè)備，分別接到兩個獨立電源的母線上，并設(shè)有備用電源。當(dāng)工作電源失去時，備用電源就立即自動投入；（2）二類廠用負荷:允許短時（如幾s至幾min）停電，恢復(fù)供電后不致造成生產(chǎn)紊亂的負荷，如工業(yè)水泵、疏水泵、灰漿泵

16、、輸煤系統(tǒng)機械等屬于二類負荷。此類負荷一般屬于公用性質(zhì)負荷，不需要24h連續(xù)運行，而是間斷性運行，一般它們也有備用電源，常用手動切換；（3）三類廠用負荷:凡較長時間停電不致直接影響生產(chǎn)，僅造成生產(chǎn)上不方便的負荷，如修理間、試驗室、油處理室等負荷屬三類負荷。此類負荷通常由一個電源供電，在大型電廠中，也常用兩路電源供電；（4）事故保安負荷：在大容量電廠中，由于自動化程度較高，要求在事故停機過程中及停機后的一段時間內(nèi)保證供電，否則可能引起主要設(shè)備損壞、重要的自動控制失靈或危及人身安全的負荷，稱為事故保安負荷。通常事故保安負荷是由蓄電池組、柴油發(fā)電機等作為其備用電源的。3.2廠用電壓等級設(shè)定廠用電系統(tǒng)

17、的電壓等級要根據(jù)發(fā)電機額定電壓、廠用電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性等多方面因素綜合考慮。發(fā)電廠廠用電壓等級不能太多，一般分為高壓和低壓兩級。低壓級為0.4kV（380/220v），高壓級可在3、6、10kV中選用一種。超大大容量機組（如600MW）則可選用兩級高壓。廠用電電壓的選擇原則:（1）當(dāng)發(fā)電機電壓為6.3kV時，采用6kV；（2）當(dāng)發(fā)電機電壓為10.5kV時，采用3kV，當(dāng)采用燃油鍋爐時，由于高壓電動機臺數(shù)較少，廠用電電壓也可選用6kV，但在設(shè)計中，由于系統(tǒng)容量較大，超過300MW，在技術(shù)經(jīng)濟合理的情況下，也可采用兩種高壓廠用電壓；（3）125MW機組一般采用6kV，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟合理時也可采用3

18、kV； （4）發(fā)電機的電壓和容量不同時，應(yīng)優(yōu)先采用統(tǒng)一的3kV或6kV，只有經(jīng)濟上有顯著優(yōu)勢時，才可采用3kV和6kV并存的廠用電系統(tǒng)。根據(jù)以上原則本廠的廠用電系統(tǒng)采用高壓6kV，低壓380V。3.3廠用電主接線設(shè)計3.3.1中性點接地方式1確定中性點接地方式的一般原則：（1）單相接地故障對連續(xù)供電的影響最小，廠用設(shè)備能夠繼續(xù)運行較長時間。（2）單機接地故障時，健全相的過電壓倍數(shù)較低，不致破壞廠用電系統(tǒng)絕緣水平，發(fā)展為相間短路。對于低壓廠用電系統(tǒng)，并能減少因熔斷器一相熔斷造成的電動機兩相運行的幾率。（3）發(fā)生單相接地敵障時，能將故障電流對電動機、電纜等的危害限制到最低限度，同時又利于實現(xiàn)靈敏而

19、有選擇性的接地保護。（4）盡最減少廠用設(shè)備相互間的影響。如照明、檢修網(wǎng)絡(luò)單相短路時對動力回路的影響和電動機起動時電壓波動對照明的影響等。（5）接地設(shè)備易于訂貨，接地保護簡單，投資少。2中性點經(jīng)高電阻接地方式a主要特點（1）選擇適當(dāng)?shù)碾娮柚?，可以抑制單招接地故障時健全相的過電壓倍數(shù)不超過數(shù)定相電壓的2.6倍，避免故障擴大。（2）單相接地故障時，故障點流過一固定值的電阻性電流，保證饋線的零序保護動作。（3）接地總電流小于15A時動作于信號，大于15A時改為中電阻接地方式，保護動作于跳閘。（4）常采用二次側(cè)接電阻器的配電變壓器接地方式，無需設(shè)置大電阻器就可達到預(yù)期的要求。（5）當(dāng)廠用變壓器二次側(cè)為三

20、角型接線時，必須設(shè)置Y-接線的專用接地變壓器。b適用范圍用于高壓廠用電系統(tǒng)接地電容電流小于10A、但為了降低間歇性電弧接地的過電壓水平和便于尋找接地故障點的情況。所以本廠選擇中性點經(jīng)高電阻接地方式。3.3.2廠用母線分段按爐分段的原則火電廠中鍋爐的輔機較多，用電量也大，如送風(fēng)機、引風(fēng)機、磨煤機等容量都達到兆瓦級，用電量約占全部廠用電量的60%以上。為提高廠用電系統(tǒng)的可靠性，高壓廠用母線通常采用單母線分段的形式，并按鍋爐臺數(shù)分為若干獨立的工作段。同一機爐或在生產(chǎn)程序上相互有關(guān)的電動機和其他用電設(shè)備都接在同一個分段上，而作為備用的一套則應(yīng)接在另外的分段上。這種按爐分段便于運行和檢修，如一處發(fā)生故障

21、，只影響一爐一機，不會造成多臺機組停電。當(dāng)鍋爐容量大（如400t/h以上）時，每臺鍋爐又分為A、B兩個小的分段。全廠的公用負荷則可分別接到各個分段上。當(dāng)公用負荷很多時，應(yīng)單獨設(shè)置公用母線段。但相同的I類公用機械的電動機不要接在同一個母線段上。 3.3.3廠用電源的引接方式（1）高壓廠用電源引接方式本廠無發(fā)電機電壓母線，所以高壓廠用工作電源從主變低壓側(cè)上引接。（2）低壓廠用電源引接方式本廠低壓廠用電源從高壓廠用母線段上引接。（3）備用電源的引接方式備用電源數(shù)量本廠發(fā)電廠容量與臺數(shù)為 ，所以廠用低壓常用變壓器為三臺。高壓廠用備用電源引接方式 本廠有兩個廠用備用電源，其中一個從聯(lián)絡(luò)變壓器第三繞組上引

22、接，另一個從220kV電壓母線段上引接。明備用火電廠中一般采用明備用，即裝設(shè)專門的備用變壓器，平時不工作或僅帶很小負荷，一旦某一工作電源失去后，該備用變壓器自動代替原來的工作電源。四、短路電流計算4.1機組（或變壓器）選型4.1.1發(fā)電機組選型型號及生產(chǎn)廠代號項目QFS-200-2QFS-300-2臺數(shù)22額定容量（MW）200300額定電壓（kV）15.7518額定電流（A）862511320轉(zhuǎn)速（r/min）30003000功率因數(shù)cos0.850.85超瞬變電抗Xd（%）14.616.74.1.2發(fā)電廠主變壓器選定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

23、容量，應(yīng)按下列條件計算：（1）當(dāng)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(dāng)發(fā)電機電壓母線上最大一臺發(fā)電機組停用時，能由系統(tǒng)供給發(fā)電機電壓的最大負荷。在電廠分期建設(shè)過程中，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(jù)系統(tǒng)經(jīng)濟運行的要求，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(yīng)考慮負荷曲線的變化和逐年負荷的發(fā)展。特別應(yīng)注意發(fā)電廠初期運行，當(dāng)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

24、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(shè)一臺主變壓器作為發(fā)電廠與系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)。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(shè)置一臺。對裝設(shè)兩臺變壓器的發(fā)電廠，當(dāng)其中一臺主變壓器退出運行時，另一臺變壓器應(yīng)能承擔(dān)70%的容量。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(dāng)采用擴大單元接線時，應(yīng)采用分裂繞組變壓器，其容量應(yīng)等于按上述（1）或（2）算出的兩臺機組容量之和。3

25、連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡(luò)變壓器：（1）滿足兩種電壓網(wǎng)絡(luò)在各種不同運行方式下，網(wǎng)絡(luò)間的有功功率和無功功率的交換。（2）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(luò)變壓器來有足本側(cè)負荷的要求，同時也可在線路檢修或故障時，通過聯(lián)絡(luò)變壓器將其剩余容量送入另一系統(tǒng)。（3）為了布置和引接線的方便，聯(lián)絡(luò)變壓器一般裝設(shè)一臺，最多不超過兩臺。（4）聯(lián)絡(luò)變壓器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(cè)接有大量無功設(shè)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充分利用。本廠所用主變壓器為三相變壓器。均為星型，三角型接線。4

26、主變壓器選型變壓器型號項目SSPS-/110SFP7-/220臺數(shù)22繞組數(shù)22額定容量（kVA）額定電壓（kV）高壓12122.5%24222.5%低壓15.7518阻抗電壓（%）1414.35聯(lián)絡(luò)變壓器選型容量（kVA）額定電壓（kV）高壓2203中壓110322.5%低壓15.75阻抗電壓（%）高中12高低35中低20容量分配3303301004.2電路元件參數(shù)計算選擇基準(zhǔn)值：Sd=100MVA，Ud=Uav。4.2.1發(fā)電機電抗發(fā)電機電抗標(biāo)幺值計算公式：XG*=XG%100SdSN，發(fā)電機G1、G2（200MW）X1=X2=14./0.85=0.062發(fā)電機G3、G4（300MW）X3

27、=X4=16./0.85=0.0474.2.2變壓器電抗變壓器電抗標(biāo)幺值公式：XT*=Uk%100SdSd，變壓器T1、T2（260MVA）X5=X6=0.054變壓器T3、T4（360MVA）X7=X8=14.=0.040變壓器T5（330MVA） Uk1%=12（0.12+0.35-0.2）=0.135 Uk2%=12（0.12+0.2-0.35）=-0.015 Uk3%=12（0.2+0.35+0.12）=0.43 X9=Uk2%100SdSN=-0.015=-0.0045 X10=Uk1%100SdSN13.5100=0.04系統(tǒng)歸算到220kV母線阻抗為0.02 X11=0.024.

28、3網(wǎng)絡(luò)變換圖4.34.4短路點選擇所選短路點如圖4.3，選擇110kV上一點K1作為短路點；選擇220kV上一點K2作為短路點。4.5短路電流計算4.5.1 K1短路時等效電路圖如下圖所示：化簡：X12=X1+X5=0.054+0.062=0.116 =X2+X6=X13X14=X3+X7=0.040+0.047=0.087 =X4+X8=X15X16=X9+X10=-0.0045+0.04=0.0355得如下所示圖再次化簡： 1X=10.0355+10.02+10.0872=101.16X17=0.03550.087101.16=0.312=X18X19=0.03550.02101.16=0

29、.072得如下所示圖發(fā)電機G1、G2到K1短路點的計算電抗：Xca（G1）=Xca(G2)=X12SNSd=0.1162000.85100=0.273查運算曲線，得時間（s）024短路電流標(biāo)幺值4.02.42.4 I12（0）=I13（0）=I*SN3Ud=42000.853110=4.94kAI12（2）=I13（2）=2.96kA I12（4）=I13（4）=2.96kA 發(fā)電機G3、G4到短路點K1的計算電抗：Xca（G3）=Xca(G4)=X17SNSd=0.3123000.85100=1.1查運算曲線，得時間（s）024短路電流標(biāo)幺值0.951.01.02I17（0）=I18（0）=

30、I*SN3Ud=0.953000.853110=1.76kA I17（2）=I18（2）=1.85kA I17（4）=I18（4）=1.89kA容量為15000MVA的電力系統(tǒng)到短路點K1的計算電抗：Xca=X19SNSd=0.072=10.83.45按無窮大電源計算： I17=1XcaSN3Sd=110.8150003110=7.30kA各時刻短路電流計算： Ik1（0）= I12（0）2+ I17（0）2+I19=4.942+1.762+7.30=20.7kAIk1（2）=16.92kA Ik1（4）=17kA 短路容量計算：Sk=320.7110=3943.88MVA沖擊電流計算： is

31、h=220.71.85=54.16kA4.5.2 K2短路時等效電路圖如下所示：變換化簡得：X20=X21=0.116+0.0355+0.1160.03550.116=0.187發(fā)電機G1、G2到短路點K2的計算電抗：Xca（G1）=Xca(G2)=X20SNSd=0.1872000.85100=0.44查運算曲線，得：時間（s）024短路電流標(biāo)幺值2.42.02.22 I20（0）=I20（0）=I*SN3Ud=2.42000.853220=1.48kA I20（2）=I20（2）=1.23kA I20（4）=I20（4）=1.37kA發(fā)電機G3、G4到短路點K2的計算電抗：Xca（G3）=

32、Xca(G4)=X12SNSd=0.0873000.85100=0.31查運算曲線，得：時間（s）024短路電流標(biāo)幺值3.42.342.33 I12（0）=I13（0）=I*SN3Ud=3.43000.853220=3.15kA I12（2）=I13（2） =2.17kAI12（4）=I13（4） =2.16kA容量為15000MVA的電力系統(tǒng)到短路點K2的計算電抗:Xca=X14SNSd=0.02=3查運算曲線，得時間（s）024短路電流標(biāo)幺值0.350.320.32 I14（0）=I*SN3Ud=0.35150003220=13.78kAI14（2）=I14（4）= 12.60kA各時刻短

33、路電流計算：Ik2（0）= I12（0）2+ I20（0）2+I14=3.152+1.482+13.78=23.04kA Ik2（2）= 19.12kAIk2（4）= 20.84kA短路容量計算：Sk=323.04220=8779.42MVA沖擊電流計算：ish=223.041.85=60.28kA4.6計算成果匯總短路點短路時刻沖擊電流t=0st=2st=4sK1（kA）20.716.921754.16K2（kA）23.0419.1220.8460.28五、電氣設(shè)備選型5.1電氣設(shè)備選型的技術(shù)要求5.1.1一般原則（1）所選電氣設(shè)備應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路和0過電壓情況下的要求，并考慮遠景

34、發(fā)展；（2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核；（3）應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理；（4）與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致；（5）同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種；（6）選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應(yīng)經(jīng)上級批準(zhǔn)。為了保證電氣設(shè)備的安全，可靠工作，必須按照正常工作條件選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。5.1.2技術(shù)條件選擇的高壓電器，應(yīng)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（1）電壓選用的電器允許最高工作電壓Umax，不得低于該回路的最高運行電壓Uz，即UmaxUz。（2）電流選用的電器額定電流I0不得低于所在回路在

35、各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流Iz，即I0Iz由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應(yīng)根據(jù)實際需要確定。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(yīng)滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。（3）機械荷載所選電器端子的允許荷載，應(yīng)大于電器引線在正常運行和短路時的最大作用力。電器機械荷載的安全系數(shù)，由制造部門在產(chǎn)品制造中統(tǒng)一考慮。2短路穩(wěn)定條件（1）校驗的一般原則1）電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進行動、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，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

36、相接地短路較三相短路嚴重時，則應(yīng)按嚴重情況校驗。2）用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器有限流作用時，可不驗算動穩(wěn)定。用熔斷器保護的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。（2）短路的熱穩(wěn)定條件通常制造廠直接給出設(shè)備的熱穩(wěn)定電流（有效值）It及允許持續(xù)時間t。熱穩(wěn)定條件為 It2tQk式中 It2t設(shè)備允許承受的熱效應(yīng)，kA2s。Qk所在回路的短電流熱效應(yīng)，kA2s。（3）動穩(wěn)定條件制造廠一般直接給出定型設(shè)備允許的動穩(wěn)定峰值電流imax，動穩(wěn)定條件為 imaxish式中 ish所在回路的沖擊短路電流，kA。 imax設(shè)備允許的動穩(wěn)定電流（峰值），kA。3絕緣水平在工作電壓和過電壓的作用下，電

37、器的內(nèi)、外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設(shè)備相應(yīng)的保護水平來確定。當(dāng)所選電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時，應(yīng)通過絕緣配合計算，選用適當(dāng)?shù)倪^電壓保護設(shè)備。5.1.3環(huán)境條件（1）溫度按交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱（GB76374）的規(guī)定，普通高壓電器在環(huán)境最高溫度為+40時，允許按額定電流長期工作。當(dāng)電器安裝點的環(huán)境溫度高于40（但不高于60）時，每增高1，建議額定電流減少1.8%，當(dāng)?shù)陀?0時，每降低1，建議額定電流增加0.5%，但總的增加值不得超過額定電流的20%。普通高壓電器一般可在環(huán)境最低溫度為-30時正常運行。在高寒地區(qū)，選擇能適應(yīng)環(huán)境

38、最低溫度為-40的高寒電器。當(dāng)年最高溫度超過40，而長期處于低濕度的干熱地區(qū)，應(yīng)選用型號“TA”字樣的干熱帶型產(chǎn)品。（2）濕度選擇電器的濕度，應(yīng)采用當(dāng)?shù)叵鄬穸茸罡咴路莸钠骄鄬穸龋ㄏ鄬穸纫辉谝欢囟认?，空氣中實際水汽壓強值與飽和水汽壓強值之比，能高月份的平均相對濕度一該月中日最大相對濕度值的月平均值）。對濕度較高的場所（如岸邊水泵房等），應(yīng)采用該處實際相對濕度。當(dāng)無資料時，可取比當(dāng)?shù)貪穸茸罡咴路萜骄蹈?%的相對濕度。一般高壓電器可使用在20，相對濕度為90%的環(huán)境中（電流互感器為85%）。在長江以南和沿海地區(qū)，當(dāng)相對濕度超過一般產(chǎn)品使用標(biāo)準(zhǔn)是，應(yīng)選用濕熱帶型高壓電器。這類產(chǎn)品的型號后面

39、都標(biāo)有“TH”字樣。（3）污穢在距海岸12km或鹽場附近的鹽霧場所，在火電廠、煉油廠、冶煉廠、石油化工廠和水泥廠等附近含有由工廠排出的二氧化硫、硫化氫、氨、氯等成分煙氣、粉塵等場所，在潮濕的氣候下將形成腐蝕性或?qū)щ姷奈镔|(zhì)。污穢地區(qū)內(nèi)各種污物對電氣設(shè)備的危害，取決于污穢物質(zhì)的導(dǎo)電性、吸水性、附著力、數(shù)量、比重及距物源的距離和氣象條件。在工程設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)污穢情況選用下列借施：1）增大電瓷外絕緣的有效泄漏比距或選用有利于防污的電瓷造型，如采用半導(dǎo)體、大小傘、大傾角、鐘罩式等特制絕緣子。2）采用屋內(nèi)配電裝置。2級及以上污穢區(qū)的63110kV配電裝置采用屋內(nèi)型。當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟合理時，污穢區(qū)220kV配電裝

40、置也可采用屋內(nèi)型。（4）海拔電器的一般使用條件為海拔高度不超過1000m。海拔超過1000m的地區(qū)成為高原地區(qū)。高原環(huán)境條件的特點主要是：氣壓低、氣溫低、日溫差大、絕對濕度低、日照強。對電器的絕緣、溫升、滅弧、老化等的影響是多方面的。在高原地區(qū)，由于氣溫降低足夠補償海拔對溫升的影響，因而在實際使用中其額定電流值可與一般地區(qū)相同。對安裝在海拔高度超過100om地區(qū)的電器外絕緣一般應(yīng)予加強，可選用高原型產(chǎn)品或選用外絕緣提高一級的產(chǎn)品。在海拔3000m以下地區(qū)，220kV及以下配電裝置也可選用性能優(yōu)良的避雷器來保護一般電器的外絕緣。由于現(xiàn)有110kV及以下大多數(shù)電器的外絕緣有一定裕度，故可使用在海拔

41、2000m以下的地區(qū)。5.2高壓斷路器選型高壓斷路器是發(fā)電廠和變電站中主系統(tǒng)中重要的開關(guān)電器，器主要功能是：正常運行時，把設(shè)備（線路）接入或退出運行，起到控制作用；當(dāng)設(shè)備（線路）發(fā)生故障時，能快速跳開，切除故障回路，從而使無故障回路正常運行，起到保護作用。斷路器最大的特點就是能斷開流過電氣設(shè)備的負荷電流及短路電流，并且具有滅弧能力。大致可分為油斷路器（多油、少油）、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器，真空斷路器等。其中現(xiàn)階段運用最多的則是SF6斷路器，其具有檢修的周期長，故障率低、滅弧效果好等特點，已廣泛被使用。高壓斷路器的使用條件：（1）產(chǎn)品安裝地點海拔高度不超過1000m；（2）環(huán)境溫度不高于+

42、40，戶內(nèi)產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-30；（3）用于戶內(nèi)的產(chǎn)品，相對濕度不大于90%（25）；（4）沒有火災(zāi)、爆炸、嚴重腐蝕金屬及絕緣材料的化學(xué)氣體和蒸汽場所；（5）沒有劇烈震動的場所。5.2.1主變220kV側(cè)及其出線斷路器的選擇電網(wǎng)額定運行電壓：USN=220kV正常情況下，變壓器高壓側(cè)流過的最大負荷電流為： Imax=1.053220=992A故通過查詢手冊可知，選擇型號為LW6-220/3150的斷路器。其參數(shù)為型號額定電壓（kV）額定電流（A）額定開斷電流（kA）動穩(wěn)定電流（kA）熱穩(wěn)定電流（kA）LW6-220/315022031504010040（3s）校驗：UN=220kVUSN=2

43、20kV IN=3150AImax=992A INbr=40kAI=23.04kA1熱穩(wěn)定校驗：由短路電流計算結(jié)果可知： Qk=tk12I2+10Itk22+Itk2=（23.042+1019.122+20.842）/3=1540kJ It2t=4023=4800kJ It2tQk式中 It2設(shè)備允許承受的熱效應(yīng)，kA2s。 Qk所在回路的短路電流熱效應(yīng)，kA2s。故滿足熱穩(wěn)定要求2動穩(wěn)定校驗： ies=100kAish=60.28kA式中 ies設(shè)備允許的動穩(wěn)定電流（峰值），kA。 ish所在回路的沖擊短路電流，kA。故滿足動穩(wěn)定要求綜上各個校驗過程，高壓斷路器LW6-220/3150滿足各

44、項要求。5.2.2主變110kV側(cè)及其出線斷路器的選擇電網(wǎng)額定運行電壓：USN=110kV正常情況下，變壓器高壓側(cè)流過的最大負荷電流為： Imax=1.053110=1433A故通過查詢手冊可知，選擇型號為LW110I/2500的斷路器。其參數(shù)為型號額定電壓（kV）額定電流（A）額定開斷電流（kA）動穩(wěn)定電流（kA）熱穩(wěn)定電流（kA）LW110I/2500110250031.512550（3s）校驗：UN=110kVUSN=110kV IN=2500AImax=1433A INbr=31.5kAI=20.7kA1熱穩(wěn)定校驗：由短路電流計算結(jié)果可知： Qk=tk12I2+10Itk22+Itk2

45、=（20.72+1016.922+172）/3=1193.45kJ It2t=5023=7500 It2tQk式中 It2設(shè)備允許承受的熱效應(yīng)，kA2s。 Qk所在回路的短路電流熱效應(yīng)，kA2s。故滿足熱穩(wěn)定要求2動穩(wěn)定校驗： ies=125kAish=54.16kA式中 ies設(shè)備允許的動穩(wěn)定電流（峰值），kA。 ish所在回路的沖擊短路電流，kA。故滿足動穩(wěn)定要求綜上各個校驗過程，高壓斷路器LW110I/2500滿足各項要求。5.3高壓隔離開關(guān)選型高壓隔離開關(guān)是在無載情況下斷開或接通高壓線路的輸電設(shè)備，以及對被檢修的高壓母線、斷路器等電氣設(shè)備與帶電的高壓線路進行電氣隔離的設(shè)備。高壓隔離開關(guān)

46、的工作特點是在有電壓、無負荷電流的情況下分、合路線。它的主要功能是保障高壓電器設(shè)備在檢修時的安全，但是不能用于切斷、投入負荷電流或開斷短路電流，僅允許用于不產(chǎn)生強大電弧的一些操作，其功能總的來說有以下幾個：隔離電壓、倒閘操作、分合小電流。隔離開關(guān)和斷路器相比，額定電壓、電流及短路動、熱穩(wěn)定校驗的方法相同。但因為隔離開關(guān)不用來接通（切除）短路電流，所以不用來進行開斷電流的校驗。高壓隔離開關(guān)使用條件：（1）海拔高度不大于1000m為普通型，海拔高度大于1000m為高原型。（2）地震裂度不超過8度（3）環(huán)境溫度不高于+40，戶內(nèi)產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-10，戶外產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-30。（4）戶內(nèi)產(chǎn)品空

47、氣相對濕度在25時，其日平均值不大于95，月平均值不大于90%（有些產(chǎn)品要求空氣相對濕度不大于85%）。（5）戶外產(chǎn)品的覆冰厚度分為5mm和10mm。（6）戶內(nèi)產(chǎn)品周圍空氣不受腐蝕性或可燃氣體、水蒸汽等顯著污穢的污染，無經(jīng)常性的劇烈振動。戶外產(chǎn)品的使用環(huán)境為普通型用于級污穢區(qū)、防污型用于級（中污型）、級（重污型）污穢區(qū)。5.3.1主變220kV側(cè)及其分段隔離開關(guān)電網(wǎng)運行額定電壓USN=220kV正常情況下，隔離開關(guān)流過的最大負荷電流為： Imax=1.053220=992A發(fā)生三相短路時流過隔離開關(guān)最大短路電流為：I=23.04kA短路沖擊電流ish=60.84kA故通過查詢手冊可知，選擇型號

48、為GW4220/1250的隔離開關(guān)。其參數(shù)為：型號額定電壓（kV）額定電流（A）動穩(wěn)定電流（kA）熱穩(wěn)定電流（kA）GW4220/125022012508031.5（4s）校驗：UN=220kVUSN=220kV IN=1250AImax=992A1熱穩(wěn)定校驗：有短路電流計算結(jié)果可知， Qk=tk12I2+10Itk22+Itk2=（23.042+1019.122+20.842）/3=1540kJ It2t=31.524=3969kJ It2tQk式中 It2設(shè)備允許承受的熱效應(yīng)，kA2s。 Qk所在回路的短路電流熱效應(yīng)，kA2s。故滿足熱穩(wěn)定要求2動穩(wěn)定校驗： ies=80kAish=60.

49、28kA式中 ies設(shè)備允許的動穩(wěn)定電流（峰值），kA。 ish所在回路的沖擊短路電流，kA。故滿足動穩(wěn)定要求綜上各個校驗過程，隔離開關(guān)GW4220/1250滿足各項要求。5.3.2主變110kV側(cè)及其分段隔離開關(guān)電網(wǎng)運行額定電壓USN=110kV正常情況下，隔離開關(guān)流過的最大負荷電流為： Imax=1.053110=1433A發(fā)生三相短路時流過隔離開關(guān)最大短路電流為：I=20.46kA短路沖擊電流ish=53.53kA故通過查詢手冊可知，選擇型號為GW4110/2000的隔離開關(guān)。其參數(shù)為：型號額定電壓（kV）額定電流（A）動穩(wěn)定電流（kA）熱穩(wěn)定電流（kA）GW4110/200011020

50、008031.5（4s）校驗：UN=110kVUSN=110kV IN=2000AImax=1433A1熱穩(wěn)定校驗：有短路電流計算結(jié)果可知， Qk=tk12I2+10Itk22+Itk2=（20.72+1016.922+172）/3=1193.45kJ It2t=31.524=3969kJ It2tQk式中 It2設(shè)備允許承受的熱效應(yīng)，kA2s。 Qk所在回路的短路電流熱效應(yīng)，kA2s。故滿足熱穩(wěn)定要求2動穩(wěn)定校驗： ies=80kAish=54.16kA式中 ies設(shè)備允許的動穩(wěn)定電流（峰值），kA。 ish所在回路的沖擊短路電流，kA。故滿足動穩(wěn)定要求綜上各個校驗過程，隔離開關(guān)GW4110

51、/2000滿足各項要求。5.4互感器選型5.4.1電流互感器選型根據(jù)安裝互感器的場所和使用條件，選擇電流互感器的絕緣結(jié)構(gòu)（油浸式、澆注式、瓷絕緣式）、安裝方式（戶外、戶內(nèi)、穿墻式、穿入式）、結(jié)構(gòu)型式（母線式、單匝式、多匝式等）、測量特性（保護性、測量用等）。一般常用型式有：在低壓配電屏和配電裝置中，通常采用LQ線圈式和LM母線式；620kV戶內(nèi)配電裝置和高壓開關(guān)柜中，通常采用LD單匝貫穿式或復(fù)匝貫穿式；35kV及其以上的電流互感器多采用油浸式結(jié)構(gòu)。在條件允許時，比如回路中存在穿墻套管、變壓器套管，應(yīng)優(yōu)先采用套管中電流互感器，以節(jié)省占地和減小投資。5.4.1.1主變220kV側(cè)及其出線電流互感器一次回路額定電壓UNUSN=220kV一次回路額定電流： INImax=1.053220=992A通過查詢設(shè)備手冊可知，選擇型號LA-10為的電流互感器。其參數(shù)為：型號額定電流比（A）次級組合準(zhǔn)確度等級1s熱穩(wěn)定（倍數(shù)）動穩(wěn)定（倍數(shù)）LB3-2202600/5B/B/B0.5401001熱穩(wěn)定校驗： 式中 電流互感器的額定一次電流，A。電流互感器熱穩(wěn)定倍數(shù)。t短路熱穩(wěn)定電流通過時間，一般取t=1s。（I1NKt）2t=（0.99240）21=1574.5kJ前面計算QK=1540kJ故滿足熱穩(wěn)定要求2動穩(wěn)定校驗： 式中 -額定一次電流，kA 。Kd-電流互感器的動穩(wěn)定倍數(shù)