发电厂电气部分初步设计

1188发电厂电气部分初步设计任务书一、毕业设计的目的电能有许多的优点，随着电力工业和国民经济的可持续发展,电力已成为国民经济建设中不可缺少的动力，并广泛应用于一切生产和日常生活方面。而电力的安全运行则是电力生产过程中的重中之重，本次设计主要考察学生对电站方面的认识，通过对可能问题的分析来加深学生对电站的理解和应用以及其在电力系统中的作用。二、主要设计内容1电气主接线及高压厂用电接线设计；2短路电流计算及主要电气设备选择；3配电装置设计；4发电机、变压器、输电线路的保护配置设计；5发电机保护设计；6发电机保护整定计算。三、重点研究问题1、电气主接线及高压厂用电接线设计；2、短路电流计算及主要电气设备选择；3、配电装置设计。四、主要技术指标或主要设计参数本电厂拟采用1条110KV输电线路（厂系线）直接与系统联系；另一条110KV输电线路（厂甲线）经过变电站甲与系统构成环网。该电厂还以双回110KV线路（厂乙线I、厂乙线II）向变电站乙供电。甲、乙变电站的主要用户是煤矿、化肥厂、钢铁厂及一些乡镇工业、农副产品加工业、农业、居民生活用电等。2电厂装机容量265MW275MW，其中QF2652105型2台，QFQ752105型2台。厂用电率65MW机组取8，75MW机组取8。五、设计成果要求1完成电站电气主接线方案设计，并确定主变压器的台数和型号；2根据设计资料计算短路电流；3选择设计站110KV高压电气设备并进行动、热稳定计算；4主变压器保护的配置；5设计说明书、计算书一份；5CAD绘制电气主接线图、开关站平面布置图、发电机保护原理接线图及展开图、10KV配电室平面布置图。六、其他负荷资料表电压线路名称最大功率COS距离（KM）TMAXH/Y其它厂系线100联络线厂甲线35MW08205100东北方110KV厂乙线40MW08905100西方棉I厂线2400KW0825500棉II厂线2250KW0825500钢铁厂线2230KW0844000印染厂I线6100KW08352300印染厂II线5150KW0835230市区I线7500KW0844300市区II线7340KW0884300市区III线8370KW0810350010KV市区IV线6820KW081035003备用I线6250KW注表中数据为最大负荷值，最小负荷为70最大负荷；同时率取085095。附注电力系统在热电厂正北方100KM处，变电站甲在热电厂东北方85KM处,变电站乙在热电厂东北方85KM处。该地区年最高温度40，年最低温度16，最热月平均最高温度32，海拔高度200M，地震烈度6度，厂区无严重污染，土壤热阻率T120CM/W，土壤温度20。45华北水利水电学院本科生毕业设计开题报告2011年月日学生姓名王章兴学号200701006专业电气工程及其自动化题目名称发电厂电气部分初步设计课题来源模拟主要内容一原始资料分析1发电机型号111凝汽式发电厂凝汽式发电机4台275MW265MW，型号QF2752105两台QFQ652105两台；额定功率因数085。（1）机组年利用小时数TMAX5500小时。（2）厂用电率8。（3）发电机出口处主保护动作时间取02秒。（4）环境温度最高温度40，年平均气温32。0C0C112发电厂出线110KV输电线直接与系统联系，另一条110KV输电线经过变电站甲与系统构成环网，电厂还以双回110KV线路向变电站已供电。二火电厂电气一次部分设计一电气主接线设计1可靠性（1）断路器检修时，不易影响对系统的供电。（2）短路器或母线故障，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线的回路数和停运时间，并保证对。类负荷的供电。（3）尽量避免发电厂或变电站全部停运的可能性。2灵活性（1）调度灵活，操作方便。2检修安全。（3）扩建方便。3经济性（1）投资省（2）年运行费小（3）占地面积小（4）在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资，投产，尽快发挥经济效益。4根据本厂对负荷的供电情况及与电力系统交换功率的情况，拟定几种（二到三种）可行的主变压器配制方案。通过必要的技术经济计算比较，选出一个最佳方案。（注经济比较可不进行投资和年运行费的具体准确计算，7只需进行各方案的设备数量及电压等级进行粗略地比较）。本设计中110KV电压级主接线初步选定双母线和双母线三分段两种接线方案，经过技术性和经济性比较，最后确定选择双母线三分段接线方案。5发电厂主变压器的选择确定了电气主接线，根据变压器不同的接线方式确定主变或联络变台数、型式、容量。（二）高压厂用电接线设计厂用低压电采用380/220V。发电机电压为105KV，厂用电高压电压，可采用36KV，电动机采用380KV。火电厂的高压常厂用母线采用“按炉分段”。（三）短路电流计算计算短路电流是为了校验电气设备。一般情况下，三相短路电流产生的热效应和电动力较大，所以这里只对三相短路电流进行计算。短路电流可以手算也可以机算。手算三相短路电流的主要步骤如下1根据本厂主接线图画出电力系统电气接线图；2根据规定的电气设备选择任务，确定所用的短路计算点；一般情况下一个电压级一个短路点，有近区负荷的，在出线电抗器末端有个短路点。3计算各电气元件的电抗标幺值，画出等值电路图；4对各短路计算点进行网络简化，求出X。5求出XJS,计算各短路点的三相短路电流I、I02、I、IIMP27I在发电机端短路时或IIMP255I（在高压电网和非发电机端短路时）。注意要根据短路计算点的具体情况，恰当地选用一计算法和个别计算法，计算短路电流。（四）电气设备选择在变电所中，根据电能转换和分配等各环节的需要，配置了各种电气设备。根据它们在运行中所起的不同作用，通常将它们分为电气一次设备和电气二次设备。本次设计主要是选择电气一次设备。不同类型的电气设备承担的任务和工作条件不相同，因此它们的具体选择方法也各不相同，但是，为了保证工作的可靠性和安全性，在选择它们时的基本要求是相同的，即按正常工作电流选择，按短路条件校验其动稳定和热稳定。对于断路器、熔断器8等还要校验其开断电流能力。本次设计要选择的电气设备主要有断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器和绝缘子等。（五）配电装置设计根据本厂条件及各型号配电装置的特点，选定110KV电压级配电装置的结构形式（如屋内或屋外式，屋内式采用单、二、三层，屋外式采用中型、高型、半高型等），并简要论述选型理由。对配电装置的基本要求（1）符合国家技术经济政策,满足有关规程要求；（2）设备选择合理,布置整齐、清晰，要保持其最小安、全净距。（3）节约用地；（4）运行安全和操作巡视方便；（5）便于检修和安装；（6）节约用材，降低造价。三电气二次部分设计发电机保护1纵差动保护2定子绕组单相接地保护3钉子绕组匝间短路保护4过电流保护5过电压保护6励磁回路接地保护7失磁保护8过负荷保护发电机保护主要视其能否满足保护规程及题目规定的要求来决定。所采用的保护能满足规程及题目要求时，就算合格；不满足要求时，就必须采取措施使其满足要求，或改用其它保护方式。但灵敏度不满足要求时，在满足速动性的前提下，可考虑采用保护的相继动作以提高保护的灵敏性。后备保护的动作必须相互配合，要保护上一元件保护动作的动作值大于下一元件保护的动作值，且要留有一定的裕度，以保证选择性。采取的主要技术路线或方法1仔细阅读设计任务书，对其中的内容及各个原始资料作出详细的了解，明白本次设计要做的各个环节。2收集资料，阅读相关书籍，了解电力系统设计的有关法律及规程要求，使设计与规程要求相符合。3回顾设计中要用到的以前学过的相关知识。4到图书馆借阅有关参考资料，如电力系统设计手册、电力系统设备2手册，为设计打下良好的基础，力求使设计工作做到最优。5CAD绘制电气主接线图、开关站平面布置图、变压器保护原理接线图及展开图、10KV配电室平面布置图。6编写毕业设计论文（包括说明书和计算书两部分），最终完成本次设计。预期的成果及形式1设计说明书一份2计算书一份3CAD绘制电气主接线图，开关站平面布置图，发电机保护原理接线图即展开图，10KV配电室平面布置图时间安排本次设计时间共12周，各部分设计内容的时间安排大致如下收集资料，熟悉任务1周方案论证比较1周短路电流计算2周电气设备选择计算2周计算机绘图1周完善设计成果1周编制设计说明书1周审核校对1周翻译资料1周答辩1周总计12周指导教师意见签名年月日备注I摘要本次设计是火电厂电气部分初步设计。该火电厂有四台发电机，总装机容量为265275280MW。高压侧为110KV，一条110KV输电线直接与系统联系，另一条110KV输电线经过变电站甲与系统构成环网，电厂还以双回110KV线路向变电站已供电。该电厂的厂用电率为08。根据所给出的原始资料拟定两种电气主接线方案，然后对这两种方案进行可靠性、经济性和灵活性比较后，最后通过定量的技术经济比较确定最终的电气主接线方案。在对系统各种可能发生的短路故障分析计算的基础上，进行了电气设备和导体的选择校验设计。在对发电厂一次系统分析的基础上，对发电机的保护整定计算。毕业设计的过程是一次将理论与实际相结合的初步过程，起到学以致用，巩固和加深对电气工程及其自动化专业的理解，树立工程设计的观念，提高了电力系统设计的能力的作用。关键字电气主接线，短路电流计算，设备选型，发电机保护。IIABSTRACTTHEDESIGNISPARTOFTHEHYDROPOWERPLANTELECTRICALDESIGNTHETOTALINSTALLEDCAPACITYOFHYDROPOWERSTATIONSOF265275280MWHIGHSIDEISFOR110KV,ONEISCONNECTEDTOTHESYSTEM,ANOTHERISCONNECTEDTOANINSTALLEDCAPACITYTRANSFORMERSUBSTATION，ADOUBLELOOPOF110KVISCONNECTEDATRANSFORMERSUBSTATION。THESTATIONSLARGESTPOWERTRANSMISSIONFOR220MW,THEPOWERPLANTSELECTRICITYPLANTWAS08PERCENTACCORDINGTOTHERAWDATAPRESENTEDBYTHEDEVELOPMENTOFTHREEMAINELECTRICCABLEPROGRAMMERS,ANDTHESETHREEOPTIONSFORRELIABILITY,ECONOMYANDFLEXIBILITYOFCOMPARISON,THETWORETAINAMOREREASONABLEPROPOSAL,THEFINALTHROUGHQUANTITATIVECOMPARISONOFTHETECHNICALANDECONOMICDETERMINETHEFINALTHEMAINELECTRICCABLEPROGRAMMEDINTHESYSTEMALLTHEPOSSIBLESHORTCIRCUITFAULTANALYSISCALCULATEDONTHEBASISOFACONDUCTOROFELECTRICALEQUIPMENTANDCHECKINGTHECHOICEOFDESIGNINTHEFIRSTSYSTEMATICANALYSISOFPOWERPLANTSONTHEBASISOFTHEDISTRIBUTIONOFPOWERPLANTEQUIPMENTLAYOUT,MINEPROTECTION,PROTECTIONANDAUTOMATICDEVICES,EARLIERSYSTEM,MONITORINGSYSTEMHAVEDONEAPRELIMINARYSIMPLEDESIGNTHEGRADUATIONISAPROCESSDESIGNEDTOCOMBINETHEORYANDPRACTICEOFTHEINITIALPROCESS,PLAYEDAPPLYWHATTHEYHAVELEARNEDTOCONSOLIDATEANDDEEPENTHEIRUNDERSTANDINGOFELECTRICALENGINEERINGANDAUTOMATIONPROFESSIONALUNDERSTANDINGOFTHECONCEPTOFAPROJECTDESIGNEDTOENHANCETHEPOWERSYSTEMSABILITYTODESIGNROLEIIIKEYWORDSTHEMAINELECTRICALWIRING,SHORTCIRCUITCURRENTBASIS,THESELECTIONOFEQUIPMENT,GENERATORPROTECTION1目录第一部分说明书摘要1ABSTRACTII第1章原始资料111毕业设计原始资料112毕业设计任务113毕业设计要求2第2章电气主接线的设计321电气主接线设计的基本要求与选择原则322电气主接线设计的一般步骤423电气主接线设计方案4第3章变压器的选择831主变压器的选择832厂用变压器的选择9第4章短路电流计算1041短路的类型1042短路计算的目的1043短路电流计算条件1044短路计算的步骤1145短路点的选择1246短路计算结果12第5章电气设备的选择1651电气设备选择的一般条件16511按正常工作条件选择电气设备16512按短路状态校验设备1852电气设备的选择与校验21521断路器21522隔离开关23523母线24524绝缘子和穿墙套管26525电压互感器28526电流互感器292527熔断器31528电抗器32529避雷器34第6章继电保护配置3561发电机继电保护的配置3562防雷保护的配置35第7章配电装置设计3671配电装置的基本规定3672本电厂配电装置的设计37第二部分计算书第1章变压器的选择35第2章短路电流的计算3521各元件的参数化简4122等值网络和短路点的选择4123短路电流的计算42第3章电气设备的选择3531断路器的选择5332隔离开关的选择5633母线的选择5834电压互感器的选择6135电流互感器的选择6236熔断器的选择6537母线电抗器的选择6638线路电抗器的选择6739消弧线圈的选择67310避雷器的选择68311绝缘子和穿墙套管的选择69第4章发电机保护整定计算1041BCH2型继电器的差动保护1042横差动保护整定1043后面外部相间短路的后备保护10致谢773附录78外文原文及翻译78参考文献911第一部分说明书第1章原始资料11毕业设计原始资料1厂址概况本电厂拟采用1条110KV输电线路（厂系线）直接与系统联系；另一条110KV输电线路（厂甲线）经过变电站甲与系统构成环网。该电厂还以双回110KV线路（厂乙线I、厂乙线II）向变电站乙供电。甲、乙变电站的主要用户是煤矿、化肥厂、钢铁厂及一些乡镇工业、农副产品加工业、农业、居民生活用电等。电力系统在热电厂正北方100KM处，变电站甲在热电厂东北方85KM处,变电站乙在热电厂东北方85KM处。该地区年最高温度40，年最低温度16，最热月平均最高温度32，海拔高度200M，地震烈度6度，厂区无严重污染，土壤热阻率T120CM/W，土壤温度20。2机组参数凝汽式发电机4台2QF2652105；2QFQ752105发电机次暂态电抗QF26521050186QFQ7521050175机组年利用小时数TMAX5500小时。额定功率因数085；厂用电率8；发电机出口处主保护动作时间取02秒。12毕业设计任务1发电厂电气主接方案设计；2短路电流计算及主要电气设备选择；23配电装置设计；4发电机的保护配置设计；5发电机保护设计；6发电机保护整定设计。13毕业设计要求1完成电站电气主接线方案设计，并确定主变压器的台数和型号；2根据设计资料计算短路电流；3选择设计站110KV高压电气设备并进行动、热稳定计算；4主变压器保护的配置；5设计说明书、计算书一份；6CAD绘制电气主接线图、开关站平面布置图、发电机保护原理接线图及展开图、10KV配电室平面布置图。3第2章电气主接线的设计21电气主接线设计的基本要求与选择原则电气主接线设计是火电厂电气设计的主体。它与电力系统、枢纽条件、电厂动能参数以及电厂运行的可靠性、经济性等密切相关，并对电气布置、设备选择、继电保护和控制方式等都有较大的影响，必须紧密结合所在电力系统和发电厂的具体情况，全面地分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，通过技术经济比较，合理地选定接线方案。电气主接线应满足以下几点要求1可靠性安全可靠是电力生产和分配的首要任务，电气主接线的可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力。电气主接线的可靠性不是绝对的。同样形式的主接线对某些发电厂或变电站来说是可靠的，而对另一些发电厂或变电站则不一定能满足可靠性的要求。所以，在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站在电力系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。此外，在保证可靠性的同时不可片面地追求更高的可靠性而忽视对灵活性和经济性的要求。2灵活性操作的方便性。电气主接线应该在满足可靠性的条件下，接线简单，操作方便，尽可能的使操作的步骤少，以便运行人员掌握，不致在操作过程中出错。调度时的方便性。电气主接线在正常运行时,能根据调度的要求,方便的改变运行状态,并且在发生事故时,能尽快的切除故障,使停电时间最短,影响范围最小,不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。3经济性方案的经济性体现在以下三个方面4投资省。主接线力求简单，以节省一次设备的使用数量，继电保护和二次回路在满足技术要求的前提下，简化配置，优化控制电缆的走向，以节省二次设备和控制电缆的长度；采取措施，限制短路电流，得以采用价廉的轻型设备，节省投资。占地面积小。主接线的选型和布置方式，直接影响到整个配电装置的占地面积。电能损耗小，在变电所中，电能损耗主要来自变压器，因此要经济合理的选择变压器的类型，容量，数量和电压等级。此外，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案，使其尽可能的不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的实现，使改造的工作量最少。22电气主接线设计的一般步骤1、对设计依据和基础资料进行综合分析。2、确定主变的容量和台数，拟定可能采用的主接线形式。3、论证是否需要限制短路电流，并采取合理的措施。4、对选出来的方案进行技术和经济综合比较，确定最佳主接线方案。23电气主接线设计方案根据我国现行的规范和成熟的运行经验，联系本发电厂的工程实际，满足可靠性、灵活性和经济性的前提下，发电机电压接线可采纳的接线方式有以下两种第一种方案是110KV侧采用双母线接线，105KV侧也采用双母线接线。其主接线如图21所示。5图21第一种方案主接线图方案一分析110KV侧和105KV侧都采用双母线接线的优点是供电可靠性大，可以轮流检修母线而不使供电中断，当一组母线故障时，只要将故障母线上的回路倒换到另一组母线，就可迅速恢复供电，另外还具有调度、扩建、检修方便的优点；其缺点是每一回路都增加了一组隔离开关，使配电装置的构架及占地面积、投资费用都相应增加；同时由于配电装置的复杂，在改变运行方式倒闸操作时容易发生误操作，且不宜实现自动化；尤其当母线故障时，须短时切除较多的电源和线路，这对特别重要的大型发电厂和变电站是不允许的。第二种方案是110KV侧采用双母线接线，105KV侧采用双母三分段接线。其主接线如图22所示。6图22第二种方案主接线图方案二分析110KV侧采用双母线接线，而105KV侧采用双母线三分段接线，比双母线具有更高的可靠性，运行方式更为灵活。如可以将两个母联断路器断开，分段断路器合上，变成双母线运行方式；也可以将母联断路器中的一个和分段断路器合上，另一个母联断路器断开，进出线合理的分配在两段上运行，此种运行方式可以减小母线故障的停电范围，母线故障时停电范围只有1/3。除此之外，双母线分段接线在一段母线检修或故障时，没有停电部分还可以按双母线或单母线分段运行，仍具有较高的可靠性。两种方案比较，见下页图表237接线方式比较项目双母线接线双母线三分段技术性具有双母线接线的优点，当线路（主变压器）断路器检修时，仍有继续供电，但母线故障时，须短时切除较多的电源和线路，这对特别重要的大型发电厂和变电站是不允许的减小母线故障的停电范围，母线故障时停电范围只有1/3。除此之外，双母线分段接线在一段母线检修或故障时，没有停电部分还可以按双母线或单母线分段运行，仍具有较高的可靠性。经济性两者投资费用都较大，后者比前者多用了一台断路器、两台隔离开关，增加投资并不很多图表23两种方案对比需要说明的是在比较接线方案是，应估计到接线中发电机、变压器、线路、母线等的继电保护能否实现及其复杂程度。然而经验表明，对任何接线方案都能实现可靠的继电保护，由于一次设备投资远远大于二次设备的投资，所以即使某个别元件保护复杂化，也不能作为不采用较经济接线方案的理由。通过经济性和技术性比较，方案一较方案二经济，技术上方案二比方案一更灵活但是根据电厂自身的需要和经济性最终确定方案二为最佳方案。8第3章变压器的选择31主变压器的选择1当主变压器与发电机为单元连接时，主变压器的容量按下述要求计算；按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10的裕度，则SN11PNG1KP/COS1175（18）/0858929MVA2当主变压器接于发电机电压母线和升高电压母线时，主变压器的容量按下述要求计算，当发电机电压母线上的负荷最小时，应能将发电厂的最大剩余功率送入系统，计算中不考虑稀有的最小负荷情况，则SNPNG1KP/COSPMIN/COS/2（13092/085650907/085）/246246MVA3查发电厂电气设计手册选定主变压器型号为SFP750000/110型2台,主要技术参数如表31额定电压KV连接组别损耗（KW）空载电流（）阻抗电压（）型号额定容量KVA高压低压空载短路SFP750000/11050000110105YN,D115521607105表31SFP750000/110技术参数SFP790000/110型2台,主要技术参数如表32额定电压KV连接组别损耗（KW）空载电流（）阻抗电压（）型号额定容量KVA高压低压YN,D11空载短路061059SFP790000/1109000011010585340表32SFP790000/110变压器技术参数32厂用变压器的选择厂用变压器选择的基本原则和应考虑的因素（1）变压器原、副边额定电压应分别于接线点和厂用电系统的额定电压相适应；（2）联接组别的选择，宜使统一电压级的厂用工作、备用变压器输出电压的相位一致；（3）阻抗电压及调压型式的选择，宜使在引接点电压及厂用电负荷正常波动范围内，厂用电各级母线的电压便宜不超过额定电压的5；（4）变压器的容量必须保证厂用机械及设备能从电源获得足够的功率。厂用变压器为SF6300/10型主要技术参数如表33额定电压KV连接组别损耗（KW）空载电流（）阻抗电压（）型号额定容量KVA高压低压空载短路SF8000/108000105631,YD115450810表33SF8000/10变压器技术参数10第4章短路电流计算短路电流的分析、计算是电力系统分析的重要内容之一。它为电力系统的规划设计和运行中选择电工设备、分析事故提供了有效手段。供电网络中发生短路时，很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到破坏，同时使网络内的电压大大降低，因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果，就须计算短路电流，以正确地选择电器设备和选择限制短路电流的元件。41短路的类型短路故障分为对称短路和不对称短路。三相短路是对称短路，造成的危害最为严重，虽然发生的机会较少但对称短路均要计算。其它的短路都是不对称短路，根据设计相关，不对称短路计算各短路点均选择两相短路计算。42短路计算的目的为了保证电力系统安全运行，在设计选择电气设备时，都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和电动力的冲击。同时，为了尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动地使相关断路器跳闸。43短路电流计算条件1基本假定（1）正常工作时，三相系统对称运行；（2）所有电流的电动势相位角相同；（3）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；11（4）短路发生在短路电流为最大值的瞬间；（5）不考虑短路点的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计；（6）不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流；（7）元件的技术参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围；（8）输电线路的电容略去不计。2一般规定（1）验算导体电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统远景的发展计划；（2）选择导体和电器用的短路电流，在电器连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流影响；（3）选择导体和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大地点；（4）导体和电器的动稳定、热稳定和以及电器的开断电流，一般按三相短路计算。44短路计算的步骤一般三相短路电流产生的热效应和电动力最大，所以只对三相短路短路电流进行计算。1计算三相短路电流的主要步骤如下（1）根据本发电厂主接线图画出电力系统电气接线图；（2）根据规定的电气设备选择任务，确定所用的短路计算点；（3）计算各电气元件的电抗标幺值，画出等值电路图；（4）对各短路计算点进行网络化简，求出X；（5）求出计算电抗XJS，当SB不等于SE时，算出XJS，由XJS查运算曲线表，求出各短路计算点不同时刻的三相短路电流。2计算不对称短路电流时需用正序增广网络（1）绘制出正序、负序及零序网络图；12（2）计算出正序、负序及零序等值电抗，即X1、X2、X0则İF（1）IFMIF（1），|0|1式中为正序增广网络中附加阻抗；M为故障相短路电流对正序分量的倍数。45短路点的选择本次设计中，基准容量取100MVA，短路点的选取遵循可能通过最大电流定为短路点，可能发生最大短路电流的短路电流计算点有5个（如图41所示），即105KV侧发电机G1出口处短路点K1，105KV侧母线出口处K2，110KV侧发电机G3出口处短路点K3，110KV侧母线处短路K4，105KV侧发电机G2出口处短路K5。根据这五个短路点来依次计算对应点的短路电流值，并利用这五个短路电流值来分别校验对应电压等级母线上的主要电气设备，以及与母线相连的进出线上的电气设备的动稳定和热稳验。46短路计算结果由电气主接线图22画出系统的等值电路图如下13图41系统的等值电路图三相短路电流计算结果各时刻的短路电流KAI短路点编号支路名称0S01S02S2S4S短路电流冲击值KA系统11641164116411641164发电机1G24391934164109310721K发电机2967883808148925983914发电机34,G10371037103710371037系统052052052052052发电机12312184218421842184发电机2G4625414242422K发电机34,1881881881881882375系统05970597059705970597发电机12,G16815541554168168发电机3300722311892126611833K发电机4G052305230523052305239223系统03980398039803980398发电机12,G121040940810814K发电机34,040503903140440449415K系统26262626261356815发电机1G13441261092924924发电机23024226819747056378发电机34,G534495495485485表41对称短路电流计算结果表不对称短路电流计算结果短路点编号支路名称单相接地短路电流（KA）两相短路电流（KA）两相接地短路电流（KA）系统0553发电机1G12614发电机250461K发电机34,G061216小计19437系统0244发电机1G1097发电机22102发电机34,G09882K小计4431系统0298发电机12,G0635发电机312571发电机4G02663K小计14406系统013601690285发电机12,G03840481632发电机34,0133016803074K小计11714654163表42不对称短路电流计算结果表17第5章电气设备的选择51电气设备选择的一般条件由于各种电气设备的具体工作条件并不完全相同，所以，它们的具体选择方法也不完全相同，但基本要求是相同的。即，要保证电气设备可靠地工作，必须按正常工作条件选择，并按短路情况校验其热稳定和动稳定。511按正常工作条件选择电气设备1额定电压电气设备的额定电压UN就是其铭牌上标出的线电压，另外还规定有允许最高工作电压UALM。由于电力系统负荷的变化、调压及接线方式的改变而引起功率分布和网络阻抗变化等原因，往往使得电网的实际运行电压高于电网的额定电压UNS，因此，所选电气设备的允许最高工作电压UALM不得低于所在电网的最高运行电压USM，即UALMUSM（式1）对于电缆和一般电器，UALM较UN高1015，即UALM（11115）UN；（式2）而电网的最高运行电压USM通常不超过电网额定电压UNS的10，即USM11UNS可见，只要UN不低于UNS，就能满足式（式1），所以，一般可按式（2）选择UNUNS。裸导体承受电压的能力由绝缘子及安全净距保证，无额定电压选择问题。电气设备安装地点的海拔对绝缘介质强度有影响。随着海拔的增加，空气密度和湿度相对地减少，使空气间隙和外绝缘的放电特性下降，设备外绝缘强度将随海拔的升高而降低，导致设备允许的最高工作电压UALM下降。当海拔在10004000M时，一般海拔高度每增加100M，UALM下降1予以修正。当UALM不能满足要求时，应选用高原型产品或外绝缘提高一级的产品。对现有110KV及以下的设备，由于其外绝缘有较大裕度，可在海拔2000M以下使用。2额定电流18电气设备的额定电流IN是指在额定环境条件（环境温度、日照、海拔、安装条件等）下，电气设备的长期允许电流。我国规定电气设备的一般额定环境条件为额定环境温度（又称计算温度或基准温度）N，裸导体的N为25，断路器、隔离开关、穿墙套管、电流互感器、电抗器等电器的N为40；无日照；海拔高度不超过1000M。当实际环境条件不同于额定环境条件时，电气设备的长期允许电流IAL应作修正。一般情况下，各类电气设备的IAL均需按实际环境温度修正。另外，记及日照的管形导体、软导线的IAL尚需按海拔修正；电力电缆的IAL尚需按有关敷设条件修正。经综合修正后的长期允许电流IAL不得低于所在回路在各种可能运行式下的最大持续工作电流IMAX，即IALKINIMAXAK综合修正系数，为有关修正系数的乘积；IMAX电气设备所在回路的最大持续工作电流，可按下列原则计算1变压器回路105倍变压器额定电流。（2）母线联络回路、主母线母线上最大一台发电机或变压器的IMAX。（3）母线分段回路变电所应满足用户的一级负荷和大部分二级负荷。（4）出现单回路为线路最大负荷电流；双回路为122倍一回线的正常最大负荷电流。当仅记及环境温度修正时，K值的计算如下对裸导体和电缆K25对于电器4060时，K1（40）0018040时，K1（40）00050时，K12式中实际环境温度，可按下述原则取裸导体，屋外时按最热月平均最高温度，屋内时按屋内通风设计温度，无资料时可取最热月平均最高温度加5；电缆，屋外时按最热月平均最高温度，屋内时按屋内通风设计温度，无资料时可取最热月平均最高温度加5；电器，屋外时按年最高温度，屋内时按该处通风设计温度，无资料时可取最热月平均最高温度加5。3选择设备的种类和型式19（1）应按电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对设备进行种类和型式的选择。（2）除上述考虑海拔、当地实际环境温度的影响外，尚需考虑日照、风速等环境条件的影响。512按短路状态校验设备1短路电流的计算条件（1）容量和接线。容量应按本工程设计的最终容量计算，并考虑电力系统的远景发展；其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线形式，但不考虑再切换过程中可能并列运行的方式。（2）短路种类。导体和电器的动、热稳定及电器的开断电流，一般按三相短路校验。（3）短路计算点。应选择通过校验对象的短路电流为最大的那些点作为短路计算点。对两侧都有电源的电器，通常是将电器两侧的短路点进行比较，选出其中流过电器的短路电流较大的一点。2短路计算时间校验电气设备的热稳定和开断能力时，必须合理地确定短路计算时间。（1）校验热稳定的短路计算时间TK。即计算短路电流热效应QK的时间TKTPRTABTPR（TINTA）（S）式中TPR后备继电保护动作时间，S；TAB断路器全开断时间，S；TIN断路器固有分闸时间，S。查发电厂电气部分附录二户内少油断路器为005015S，户外少油断路器为004007S，真空断路器为005006S，SF6和压缩空气断路器为003004S；20TA断路器开断时电弧持续时间，S，少油断路器为004006S，SF6和压缩空气断路器为002004S。（2）校验开断电器开断能力的短路计算时间TBR。开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流，故TBRTPR1TIN式中TPR1住继电保护动作时间（S），对于无延时保护，为保护启动和执行机构动作时间之和。3热稳定和动稳定校验（1）热稳定校验。热稳定就是要求所选的电器设备能承受短路电流所产生的热效应，在短路电流通过时，电气设备各部分的温度应不超过允许值。1）导体和电缆满足热稳定的条件为SSMINMM2式中S按正常工作条件选择的导体或电缆的截面积，MM2；SMIN按热稳定确定的导体或电缆的最小截面积，MM2；2）电器满足热稳定的条件为IT2TQKKA2S式中IT制造厂规定的允许通过电器的热稳定电流，KA；T制造厂规定的允许通过电器的热稳定时间，S；QK短路电流通过电器时所产生的热效应，（KA）2S。（2）动稳定校验。动稳定就是要求电气设备能承受短路冲击电流所产生的电动力效应。211硬导体满足动稳定的条件为ALMAXPA式中AL导体材料最大允许应力，PA；MAX导体最大计算应力，PA。2）电器满足动稳定的条件为IESISHKA式中IES电器允许通过的动稳定电流幅值，KA；ISH短路冲击电流幅值，KA一般高压电路短路时，ISH255I”发电机端或发电机母线短路时，ISH269I”；I”为短路电流周期分量的起始值，KA。（3）下列几种情况可不校验热稳定或动稳定。1）用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不校验热稳定；支柱绝缘子不流过电流，不用校验热稳定。2）用限流熔断器保护的设备，可不校验动稳定；电缆因有足够的强度，可不校验动稳定。3）电压互感器及装设在其回路中的裸导体和电器，可不校验动、热稳定。52电气设备的选择与校验本设计需要选择的设备有断路器、隔离开关、母线、绝缘子、互感器、熔断器、避雷器等。根据电气设备选择的一般原则，按照正常运行情况选择设备，按短路情况校验设备。22521断路器断路器的型式选择要根据电压等级、安装地点、该断路器对系统稳定运行的影响等因素决定。断路器要按工作电压和工作电流选择，需要校验开断能力、关合能力、热稳定校验、动稳定校验（1）按额定电压选择额定电压应满足UNUNS（2）额定电流选择额定电流应满足IALKINIMAX式中K温度修正系数。（3）额定开端电流选择为保证断路器能可靠地开断短路电流，一般情况下，原则上额定开断电流INBR不应小于实际开断瞬间的短路全电流有效值IK，即INBRIK注对于采用中、慢速断路器的地点（其TBR01S）和在远离发电厂的变电所二次电压主母线，配电网中变电所主母线、12MW以下发电机回路和TA01S等处的短路点，其开断电流可不记及非周期分量的影响，即IKI”KA（4）额定关合电流的选择为保证断路器在关合短路电流时的安全，不会引起触头熔接和遭受电动力的破坏，应满足INCLISH注在断路器的产品目录中，部分产品未给出INCL，而凡给出的均有INCLISH故动稳定的校验中已包含了对INCL的选择，可不校验。（5）热稳定校验热稳定应满足IT2TQKKA2S（6）动稳定校验动稳定应满足IESISH110KV侧断路器选择结果如下所示23型号额定电压（KV）额定电流（A）额定开断电流（KA）热稳定电流（KA）4S动稳定电流KA固有分闸时间TIN（S）SW611011012008031580004表51110KV侧断路器参数105KV侧发电机出口处断路器选择结果如下所示型号额定电压（KV）额定电流（A）额定开断电流（KA）热稳定电流（KA）4S动稳定电流KA固有分闸时间TIN（S）SN520G/600020600087300173065表52105KV发电机出口侧断路器参数105KV侧厂用分支断路器选择结果如下所示型号额定电压（KV）额定电流（A）额定开断电流（KA）热稳定电流（KA）4S动稳定电流KA固有分闸时间TIN（S）SN520G/600020600087300173065表53105KV侧厂用分支断路器参数522隔离开关隔离开关与断路器相比，额定电压、额定电流的选择及短路短路动、热稳定校验的项目相同。但由于隔离开关不用接通和切断短路电流，故无需进行开断电流的校验。（1）按额定电压选择额定电压应满足UNUNS（2）额定电流选择24额定电流应满足IALKINIMAX；式中K温度修正系数。（3）热稳定校验热稳定应满足IT2TQKKA2S（4）动稳定校验动稳定应满足IESISH110KV母线侧隔离开关选择结果如下所示型号额定电压KVNU额定电流ANI动稳定电流KAESI热稳定电流KATIGW411011063020204S表54110KV侧隔离开关参数105KV侧隔离开关选择结果如下所示型号额定电压KVNU额定电流ANI动稳定电流KAESI热稳定电流KATIGW1010T/60001060002001054S表55105KV侧隔离开关参数105KV侧厂用分支隔离开关选择结果如下所示型号额定电压KVNU额定电流ANI动稳定电流KAESI热稳定电流KATIGW1010T/60001060002001054S表56105KV侧厂用分支隔离开关参数523母线（1）选型不强调防污性能时，导体一般都采用铝质材料。常用的硬母线为矩形、槽形和管形。矩形母线散热好，有一定的机械强度，便于固定连接，但集肤效应系数大，一般只用于35KV及以下，电流在4000A及以下的配电设备中；槽形母线机械强度较好，载流量大，25集肤效应系数小，一般用于40008000A配电装置中；管形母线集肤效应系数小，机械强度高，管内可以通水和通风，可用于8000A以上的大电流母线，另外，由于圆管形表面光滑，电晕放电电压高，可用于110及以配电装置母线。110KV及以上高压配电装置，一般采用软导线。当采用硬导体时，宜用铝锰合金管形导体。导体截面积可按长期发热允许电流或经济电流密度选择。对负荷利用小时数大（通常指TMAX5000H），传输容量大，长度在20M以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。而配电装置的汇流母线通常在正常运行方式下，传输容量不大，可按长期工作电流选择（2）110KV及以上电压的母线的校验电晕电压校验对110KV及以上电压的母线应校验母线电晕电压。使导线安装处的最高工作电压UGMAX小于临界电晕电压UCR。即UGMAXUCR在海拔不超过1000M的地区，当110KV采用了不小于LGJ70型，220KV采用了不小于LGJ300型的钢心铝绞线时，可不进行电晕电压校验利用最小截面法校验。满足热稳定要求的最小截面21MINFKSKQC对钢心铝绞线，考虑钢心发热的影响2087MINFKM只要实际截面SSMIN，则满足热稳定要求。上式中，KF为集肤系数，对于钢心铝绞线KF1，矩形截面导体的KF可查表，C为热稳定系数，可查发电厂电气主系统第136页表62用插值法求得。热稳定效应。2201KKKTTTQII校验动稳定各种形状的硬导体通常都安装在支柱绝缘子上，短路冲击电流产生的电动力将使导体发生弯曲，因此，导体应按弯曲情况进行应力计算，而软导体不必进行动稳定校验。（3）10KV电压母线的校验2610KV侧采用屋内配电装置中，10KV电压母线选用硬母线，从经济方面考虑选用硬铝母线即矩形母线，矩形导体散热条件较好，便于固定和连接，但集肤效应较大。为了避免集肤效应系数过大，单条矩形截面最大面积不得超过1250MM2，当工作电流超过最大截面单条导体允许载流量时，可将24条矩形导体并列使用，但多条导体并列的允许电流并不成比例增加。股一般避免采用4条矩形导体并列使用。校验热稳定满足热稳定要求的导体最小截面积SMIN（MM2），只需实际选用的导体截面积1SSMIN，导体便是满足热稳定的。校验动稳定硬导体通常安装在支柱绝缘子上，短路冲击电流产生的电动力将是导体发生弯曲，因此，导体应按弯曲情况进行应力计算，而软导体不必进行动稳定校验。母线选择情况如下型号截面积（）S2M载流量ALIALGJ300300690表57110KV侧母线参数截面尺寸MHBER截面积（S2）集肤效应系数FK载流量ALIA截面系数3YWCM惯性矩4YI惯性半径YRCM125808124880110366002514424表5810KV侧母线参数524绝缘子和穿墙套管（1）选择型式根据装设地点、环境，选择屋内、屋外式或防污式及满足使用要求的产品型式。27（2）选择额定电压支柱绝缘子或套管均应符合产品额定电压大于或等于所在电网电压的要求，屋外支柱绝缘子和套管，当有冰雪和污秽时，宜选用高一级的产品。1绝缘子的选择（1）支柱绝缘子的选择步骤如下1）确定屋内式或屋外式2）支柱绝缘子的额定电压不得低于其所在电网额定电压3）当三相导体水平布置时，支柱绝缘子所受电动力为FMAX173107ISH122122式中L1、L2与绝缘子相邻的跨距将FMAX换算成绝缘子顶部所受电动力FC，据力矩平衡关系得FCFMAX1式中H绝缘子高度（MM）H1绝缘子底部到导体水平中心线的高度（MM），H1HB，H为导体2放置高度FD抗弯破坏负荷（N），06为安全系数动稳定校验条件为FC06FD（2）悬式绝缘子选择所需绝缘子的片数N0式中泄露比距，L0泄露距离绝缘子的选择结果如下表59110KV绝缘子参数型号额定电压绝缘子高度机械破坏负荷型号片数盘形悬式瓷绝缘子XP70728KVNUHMM（KN）DEFZL10/162026516表51010KV65MW侧绝缘子参数型号额定电压KVNU绝缘子高度