[工学]发电厂电气.doc

内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 1 引引 言言 电力行业是国民经济的基础工业,它的发展直接影响到国家经济建设，因此有电 力先行的口号。我国电力系统已经进入了大机组、大电厂、超高压、自动化、信息 化发展的新时代，对于电力系统设计的要求也相应提高，希望通过此次设计让我对 发电机及新设备有一个全方位的了解和认识，将四年所学的理论知识与实际相结合， 巩固所学的理论知识。学习和掌握发电厂电气部分设计的基本方法；培养综合分析 和创造的能力及实际工程的基本技能。 本设计的题目是“4*200MW 发电厂电气部分设计” ，包括电气主接线、厂用电设 计、短路计算、主要设备的选择及校验，并且重点对 200MW 发变组保护进行的设计。 设计中要查阅大量的专业资料，逐步掌握查阅，运用资料的能力。我在卓资电厂 进行一个月的校外设计，收集资料，使设计更具实用性，又可以总结四年来所学的 电力工业的所有相关知识，理论联系实际。为我们日后的工作打下了坚实的基础。 通过此次设计可以对四年来所学的知识进行更进一步巩固和加强，并从中获得 一些较为实际的工作经验。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 2 第一章 绪 论 本次设计的主要任务是设计总装机容量为 400WM(2*200WM)的地区性火电，厂址、 规模、容量及其走廊都已确定。本厂属于大型凝汽式火力发电厂，经 220KV 升压站 采用双回路送至枢纽变电站 A 站，距 A 站 50KM。利用内蒙古地区丰富的煤炭资源， 采用空冷机组，并且装设最先进的除尘设备，做到保护环境的要求。 1.1 发电厂电气设备简述 1.1.1. 发电厂电气设备概括 为满足生产需要，发电厂中安装有各种电气设备。通常把生产和分配电能的设 备，如发电机、变压器和断路器等称为一次设备。它们包括： （1）生产和转换电能的设备 如发电机将机械能转换成电能，电动机将电能 转换成机械能，变压器将电压升高或降低，以满足输配电需要。这些都是发电厂中 最主要的设备。 （2）接通或断开电路的开关电器 例如：断路器、隔离开关、熔断器、接触 器之类，它们用语正常或事故时，将电路闭合或断开。 （3）限制故障电流和防御过电压的电器 例如：限制短路电流的电抗器和防 御过电压的避雷器等。 （4）接地装置 无论是电力系统中性点的工作接地或是保护人身安全的保护 接地，均同埋入地中的接地装置相连。 （5）载流导体 如裸导体、电缆等，它们按设计的要求，将有关电气设备连 接起来。 另外，还有一些设备是对上述一次设备进行测量、控制、监视和保护用的，故 称为二次设备。它们包括： （1）仪用互感器 如电压互感器和电流互感器，可将电路中的电压或电流降 至较低值，供给仪表和保护装置使用。 （2）测量表计 如电压表、电流表、功率因数表等，用于测量电路中的参量 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 3 值。 （3）继电保护及自动装置 这些装置能迅速反应不正常情况并进行监控和调 节，例如：作用于断路器跳闸，将故障切除。 （4）直流电源设备 包括直流发电机组、蓄电池等，供给保护和事故照明的 直流用电。 1.1.21.1.2 发电机参数 本设计的发电厂为 4*，在选择发电机时参考了丰镇电厂和华电卓资电200MW 厂的实际情况，并结合了与设备选择相关的书籍，选用 QFS-200-2 型同步发电机， 见表 1-1 发电机参数。 表 1-1 发电机参数 型 号QFS-200-2频率（Hz） 50 额定容量(MVA) 200 效率(%) 98.77 额定电压(KV) 15.75 定子出线端子数 6 功率因数cosj 0.85 定子接线 YY 同步电抗() d X1.962转数(r/min)3000 暂态电抗() d X0.246极数2 次暂态电抗() d X0.146定子绕组绝缘等级F 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 4 第二章 电气主接线设计 发电厂电气主接线是发电厂变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的 重要环节.主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活 性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式 的拟定有较大影响。关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。由于电能生 产的特点是：发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好 坏，也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性的问题。 必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理 确定主接线方案。 2.1 电气主接线的设计要求 （1）可靠性 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。衡 量主接线运行可靠性的标志是： 断路器检修时，能否不影响供电。 线路、断路器或母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短， 以及能否保证对重要用户的供电。 发电厂、变电所全部停运的可能性。 对大机组超高压情况下的电气主接线，应满足可靠性准则的要求。 （2）灵活性 调度灵活，操作简便：应能灵活地投入某些机组、变压器或线路，调配电 源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。 检修安全：应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检 修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电。 （3）经济性 投资省：主接线应简单清晰，控制、保护方式不过于复杂，适当限制断路 器电流。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 5 占地面积小：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件。 电能损耗少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数，避免两次变 压而增加电能损失。 2.2 主变压器的选择 .对于 200MW 及以上发电机组：一般与双绕组变压器组成单元接线，主变压器的 容量和台数与发电机容量配套选用。单元接线的主变压器，按发电机的额定容量扣 除本机组的厂用电后，留有 10%的裕度。 已知： =200MW COS= 0.85 = GN P p K6% (2-1) 1.1(1)1.1 200(18%) 238.12 0.85 GNP N PK SMVA COSj - = 选择：240000/220 型双绕组变压器，具体参数见表 2-1 7 SPF 表 2-1 主变压器参数 型号变比 容量 (MVA) 阻抗 电压% 负载 损耗 台数 绕组 形式 -240000/220 7 SPF 242/15.7524014%6202Ynd11 备注变压器中性点直接接地 2.32.3 设计方案的初步选择设计方案的初步选择 本厂为 220KV 电压等级，单机容量为 200MW 的中型机组地区电厂。200MW 机组 宜选用可靠的单元接线，直接接入 220KV 系统。鉴于对电厂主接线的安全可靠性、 经济实用性等方面考虑，对于 220KV 配电装置的接线，设计了两种方案，进行技术 经济比较，两种设计方案主接线见图 2-1. 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 6 图 2-1 主接线方案 1 图 2-2 主接线方案 2 2.4 主接线设计方案的技术经济比较 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 7 2.4.1 主接线方案技术比较 方案一：双母三分段接线，使用断路器 SF6 优点：（1）供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组 母线，而不使另外一组母线中断；一组故障，能迅速恢复供电，检 修任一母线，只停该母线。使用断路器，性能可靠，维护方便检 SF6 修间隔时间长。 （2）运行方式调度灵活，两组母线可并列运行也可分裂运行， 。 （3）扩建方便，可以向两边延伸也可向双母分段过渡。 （4）便于试验，当个别回路进行单独实验时，可将回路分开，单独接至 另一组。 缺点：无旁路母线，检修任一出线断路器影响用户供电，若采用双回路可避免出 线断路器故障或检修时影响用户供电。 方案二：双母带旁路接线（母联断路器兼作旁路断路器） ，使用少油断路器。 与方案一比较，少油断路器一次性投资少，但日常维护费用高，需常检修， 平均每台检修时间长，停电时间较长，故设旁母及旁路隔离开关。 2.4.2 主接线方案选择结果 本厂为单机容量 200MW,一期总装机容量 800MW 的中型机组地区电厂, 经 220KV 升压站向枢纽变电站送电，已经采用异杆塔双回路大增加了供电可靠性,鉴于对电厂 主接线的安全可靠性、经济实用性等方面考虑，采用方案一：双母接线，使用断 SF6 路器。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 8 第三章 厂用电设计 3.1 概述 发电厂在电国力生产过程中，有大量电动机拖动的机械设备、用以保证主要设 备（如锅炉、汽轮机或水轮机等）和辅助设备的正常运行。这些电动机以及全厂的 运行操作、试验、修配、照明、电焊等用电设备的总耗电量，统称为厂用电或自用 电。厂用电设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，妥善解决分 起建设引起的问题,积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济 合理、技术先进，保证机组安全、经济和满发地运行。 厂用负荷，按其用电设备在生产中的作用和突然供电中断时造成危害的程度可 分为四类: (1) I 类厂用负荷 凡短时停电(包括手动操作恢复供电所需的时间)会造成设 备损坏危及人身安全主机停运及大量影响出力的厂用负荷，都属于 I 类厂用负荷。 （2）II 类厂用负荷 允许短时停电（几秒至凡分钟） ，恢复供电的后，不致造 成生产紊乱的厂用负荷，均属于 II 类厂用负荷。 （3）III 类厂用负荷 较长时间停电，不会直接影响生产，仅造成生产上的不 方便者，都属于 III 类厂用负荷。 （4）事故保安负荷 指在停机过程中及停机后一段时间内仍保证供电的负荷， 否则将引起主要设备损坏，重要的自动控制失灵或推迟恢复供电，甚至可能危及人 身安全的负荷称为事故保安负荷。 随着发电厂的类型及容量的不同，厂用电的重要程度也有所不差异。火电厂一 般都应设两台以上厂用高压变压器和厂用低压变压器，以满足厂用负荷对供电的要 求。而水电厂和变电所一般则只设厂用低压变压器。厂用负荷的供电网络，统称为 厂用电系统。 3.2 厂用电设计的要求和原则 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 9 3.2.1.厂用电设计的要求 厂用电接线除应满足正常运行的安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便 等一般要求外，尚应满足下列特殊要求： （1） 尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。 （2） 充分考虑发电厂正常、事故、检修、起动等运行方式下的供电要求。切 换操作简单。 （3） 便于分期扩建或连续施工。对公用负荷的供电，要结合远景规模统筹安 排。 3.2.2 厂用电设计的一般原则 （1） 对厂用电设计的要求 厂用电设计应按照运行、检修和施工的需要，考虑全厂发展规划，积极慎重的 采用经过实验鉴定的新技术和新设备，使设计达到技术先进、经济合理。 （2） 厂用电电压 对于火电厂当容量在 100MW 到 300MW 时,高压厂用电一般采用 6KV，低压厂用电 采用 380/220V 的三相四线制系统。 (3) 厂用母线接线方式 高压厂用电系统应采用单母线。锅炉容量为 130 220T/H 时，一般每炉由一段 母线供电；容量为 400T/H 及以上时，每炉由两段母线供电，并将两套辅机电动机分 接在两段母线上，两段母线可由同一台厂用变压器供电；容量为 65T/H 时，两台锅 炉可合用一段母线。低压厂用电系统应采用单母线接线。当锅炉容量在 220T/H 及以 下，且接有机炉的类负荷时，一般按机炉对应分段，并用刀开关将母线分为两个 半段；锅炉容量在 400T/H 及以上时，每台机炉一般由两段母线供电。当公用负荷较 多、容量较大、采用集中供电方式合理时，可设立公用母线，但应保证重要公用负 荷的供电可靠性。 (4) 厂用工作电源 高压厂用工作电源一般采用下列引接方式： 当有发电机电压母线时，由各段母线引接，供给接在该段母线上的机组的厂 用负荷。 当发电机与主变压器采用单元接线时，由主变压器低压侧引接，供给本机组 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 10 的厂用负荷。发电机容量为 125MW 及以下时，一般在厂用分支线上装设断路器。若 断路器开断容量不够时，也可采用能满足动稳定要求的负荷开关、隔离开关或连接 片等方式。大容量 200MW 发电机组，厂用分支采用分相封闭母线，在该分支上不应 装设断路器，但应有可拆连接点。通过分裂绕组厂用高压变压器供 6KV 厂用的 A 段 和 B 段 (5) 厂用备用或起动电源 高压厂用备用或起动电源一般采用下列引接方式： 当无发电机电压母线时，一般由高压母线中电源可靠的最低一级电压引接， 或由联络变压器的低压绕组引接，并应保证在发电厂全停的情况下，能从电力系统 取得足够的电源。 当有发电机电压母线时，一般由该母线引接 1 个备用电源。 当技术经济合理时，可由外部电网引接专用线路作为高压厂用备用或起动电 源。 (6) 交流事故保安电源 200MW 及以上发电机组应设置交流事故保安电源，当厂用工作和备用电源消失 时，应自动投入，保证交流保安负荷的起动，并对其持续供电。 对于 200MW 机组,各机组的厂用电系统应是独立的,一台故障的停运或辅机的电 气故障,不应影响到另一台机组的正常运行,并能在短路时间内恢复本机组的运行。 3.2.3 厂用电主接线设计 本厂为 200MW 发电机组，发电机与主变压器采用单元接线，厂用电由主变压器低 压侧引接，供给本机组的厂用负荷。本厂为四台发电机组，选择四台厂用电主变压 器，并且配备两台高压启动/备用变。高压厂用电压采用 6KV，低压厂用采用 380/220V 的三相四线制系统。厂用分支采用分相封闭母线，在该分支上不应装设 断路器，但应有可拆连接点。通过分裂绕组厂用高压变压器供 6KV 厂用的 A 段和 B 段，200MW 发电机组应装设交流事故保安电源。 厂用电主接线设计图见大图第 2 张。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 11 第四章 短路电流计算 4.1 短路电流计算的目的和规定 4.1.1 短路电流计算的目的 在发电厂和变电所的电气设计中,短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算 的目主要有以下几个方面: （1）在选择电气主接线时，为了比较各种方式接线方案，或确定某一接线是否 需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。 （2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可 靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算 某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值； 计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击 值，用以校验设备动稳定。 （3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的 安全距离。 （4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路电流为依据。 （5）接地装置的设计，也需用短路电流。 4.1.2 短路电流计算的一般规定 （1）计算的基本情况 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行； 所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁） ； 短路发生在短路电流为最大值的瞬间； 所有电源的电动势相位角相同； 应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异 步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 12 （2）接线方式 计算短路电流时所用的接线方式，应是可能最大短路电流的正常接线方式（即 最大运行方式） ，而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 (3)计算容量 应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本 工程建成后 5 - 10 年） 。 (4) 短路种类 一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及 自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严 重情况的进行比较。 (5)短路计算点 在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。 对于带电抗器的 6 - 10KV 出线与厂用分支线回路，在选择母线至母线隔离开关之间 的引线、套管时，短路计算点应该取在电抗器前。选择其余的导体和电器时，短路 计算点一般取在电抗器后。 4.24.2 计算方法和步骤计算方法和步骤 在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用曲线法。现见其计算步骤简述如 下： （1）选择计算短路点。 （2）画等值网络（次暂态网络）图： 首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机电 抗用次暂态电抗。 Xd 选取基准容量和基准电压（一般取各级的平均电压） 。 XbUb 将各元件电抗换算为同意基准值的标幺电抗。 绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。 （3）化简等值网络：为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为 以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗， 即转移阻抗。 Xnd 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 13 （4）求计算电抗。 Xjs （5）由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值（运算曲线只作到 =3.5） 。 Xjs （6）计算无限大容量（或3）的电源供给的短路电流周期分量。 Xjs （7）计算短路电流周期分量有名值和短路容量。 （8）计算短路电流冲击值。 对于冲击系数 Kch，如果电路只有电抗，则 Ta=，kch=2;如果电路只有电阻， 则 Ta=0， Kch=1；所以可知 2Kch1。工程设计中，我国对 Kch 推荐值如下表 表 4-1 我国推荐的冲击系数 Kch 短路地点 Kchich (kA)Ich (kA) 发电机端 发电帮高压侧母线 远离发电厂的地点 1.9 1.85 1.8 2.69I 2.63 I 2.55 I 1.62I 1.56I 1.51I （9）计算异步电动机供给的短路电流。 （10）绘制短路电流计算结果表。 4.34.3 发电厂等值电路图及短路点的选取发电厂等值电路图及短路点的选取 4.3.1 等值电路图 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 14 图 4-1 短路等值电路 4.3.2 短路点的选取 根据本厂主接线的特点,厂用变压器和备用变压器等值电抗的不同,以及选择设 备的要求,选择两个短路点作为短路计算的短路点,这四个短路点位置为: (1) 在 220KV 母线上。 k1 d (2) 在发电机出口。 k2 d 4.4 短路电流计算 4.4.1 元件参数的计算 根据电力系统规划设计中确定或推荐的系统接线图,求出各元件(发电机,变压器,线 路等)的阻抗值,(高压短路电流计算一般只计及各元件的电抗),为了计算方便,一般 均计算成”标么值”,通常取用基准容量=100MVA 基准电压一般取电网各级的平均 b S 电压,在这里取230KV bp UU= 0.251KV (4-1) 3 = b b b S I U (1) 发电机电抗标么值计算： Ub=230KV ， Sb=100MVA 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 15 已知: =200WM, COS=0.85 , G P NNd U=15.75 KV , I=8625 A X =14.6% (4-2) “ 100 0.1460.062 200/0.85 b Gd n S XX S (2) 主变压器电抗标么值计算： 已知：=240MVA，变比：242/15.75， =14% N S d U (4-3) %0.14 100 0.058 100100 240 sb T n US X S (3) 电力系统设备参数表 发电机参数： 发电机参数见表 4-2 发电机参数表 表 4-2 发电机参数表 额定容量 （MW） 额定电压 （KV） 功率因数 cos 次暂态电抗 （标么值） 归算到基准容量的等 值电抗（标么值） 20015.750.850.1460.062 变压器参数： 变压器参数见表 4-3 变压器参数表 表 4-3 变压器参数表 变压器编号 额定容量 MVA 绕组 型式 短路电 压% K U 归算到基准容量的等 值电抗（标么值） 主变压器 240 三相双绕组 140.058 4.4.2 短路点短路电流计算 1k d 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 16 图 4-2 等值电路图化简 系统电抗： 100 0.360.360.0072 5000 b D S X S 线路电抗： 0 22 100 0.4 500.0413 220 b L b S XX L U 转移阻抗： 2 0 0413 0 00720 02785 122 0 0620 0580 12 2 0 12 345 =+=+= =+=+= = . . . L D TG d X XX d XXX d XXXX ddd 计算电抗（各电源点） 5000 0 00721 3925 11100 200 0 120 2824 22 100 0 85 0 2824 3452 S XX jsdSb SG XX jsd Sb XXXX jsjsjsjs = = = . . 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 17 额定电流： N NB B S II S (KA) (KA)12.55 NS I 1234 0.502 NGNGNGNG IIII 短路电流标幺值 系统： * 0.749I * 0.786I * 0.2 0.7005I ： 1 G * 3.868I * 2.366I * 0.2 2.926I ： 2 G * 3.868I * 2.366I * 0.2 2.926I ： 3 G * 3.868I * 2.366I * 0.2 2.926I ： 4 G * 3.868I * 2.366I * 0.2 2.926I 短路电流有名值： 系统：（KA） * 0.749 12.559.34 N II I (KA) * 0.786 12.559.8643 N II I (KA) * 0.20.2 0.7005 12.558.7913 N III ： （KA） 1 G * 3.868 0.5021.9417 N II I (KA) * 2.366 0.5021.1877 N II I (KA) * 0.20.2 2.926 0.5021.4689 N III ： （KA） 2 G * 3.868 0.5021.9417 N II I (KA) * 2.366 0.5021.1877 N II I (KA) * 0.20.2 2.926 0.5021.4689 N III ： （KA） 3 G * 3.868 0.5021.9417 N II I (KA) * 2.366 0.5021.1877 N II I (KA) * 0.20.2 2.926 0.5021.4689 N III ： （KA） 4 G * 3.868 0.5021.9417 N II I 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 18 (KA) * 2.366 0.5021.1877 N II I (KA) * 0.20.2 2.926 0.5021.4689 N III 短路电流冲击值： 2.63 h iI 系统：（KA）24.56 h i ： （KA） 1 G5.11 h i ： （KA） 2 G5.11 h i ： （KA） 3 G5.11 h i ： （KA） 4 G5.11 h i 4.4.3 短路点短路电流计算 2k d 图 4-3 等值电路图化简 转移电抗： 1 1 0.062 dG XX 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 19 22 2345 11111 ( 11111 0.058 0.12 () 0.0580.120.120.120.02785 0.5439 dTf Tffff XX X XXXXX 342 0.5439 ddd XXX 55 2345 11111 ( 11111 0.058 0.02785 () 0.0580.120.120.120.02785 0.1262 dTf Tffff XX X XXXXX 计算电抗（各电源点） 1 11 200 0.0620.1459 100 0.85 G jsd b S XX S 2 22 200 0.54391.2798 100 0.85 G jsd b S XX S 342 1.2798 jsjsjs XXX 55 5000 0.12626.31 100 jsd b S XX S 额定电流： N NB B S II S (KA) (KA)183.2858 NS I 1234 7.3314 NGNGNGNG IIII 短路电流标幺值 系统： * 0.1585I * 0.1585I * 0.2 0.1585I ： 1 G * 7.2405I * 2.508I * 0.2 4.607I ： 2 G * 0.809I * 0.855I * 0.2 0.7545I ： 3 G * 0.809I * 0.855I * 0.2 0.7545I ： 4 G * 0.809I * 0.855I * 0.2 0.7545I 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 20 短路电流有名值： 系统：（KA） * 0.1585 183.285829.05 N II I (KA) * 0.1585 183.285829.05 N II I (KA) * 0.20.2 0.1585 183.285829.05 N III ： （KA） 1 G * 7.2405 7.331453.083 N II I (KA) * 2.508 7.331418.3872 N II I (KA) * 0.20.2 4.607 7.331433.7758 N III ： （KA） 2 G * 0.809 7.33145.9311 N II I (KA) * 0.855 7.33146.2683 N II I (KA) * 0.20.2 0.7545 7.33145.5315 N III ： （KA） 3 G * 0.809 7.33145.9311 N II I (KA) * 0.855 7.33146.2683 N II I (KA) * 0.20.2 0.7545 7.33145.5315 N III ： （KA） 4 G * 0.809 7.33145.9311 N II I (KA) * 0.855 7.33146.2683 N II I (KA) * 0.20.2 0.7545 7.33145.5315 N III 短路电流冲击值： 2.63 h iI 系统：（KA）76.402 h i ： （KA） 1 G139.608 h i ： （KA） 2 G15.599 h i ： （KA） 3 G15.599 h i ： （KA） 4 G15.599 h i 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 21 本次设计的短路计算结果表见附录 A。 第五章 主要电气设备选型 5.15.1 电气设备选择的一般原则电气设备选择的一般原则 导体和电器的选择设计，同样必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技 术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统 安全经济运行的需要。 5.1.1. 一般原则 （1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的 需要； （2）应按当地环境条件校核； （3）应力求技术先进和经济合理； （4）选择导体时应尽量减少品种； 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 22 （5）扩建工程应尽量使新老电器型号一致； （6）选用的新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。 5.1.2 校验项目 (1)长期工作条件 电压 选用的电器在允许最高工作电压 Umax不低于该回路的最高运行电压 Ug, 即 UmaxUg 电流 选用的电器额定电流 In不得低于所在回路在各种可能方式下的持续工 作电流 Ig,nIgmax (2) 短路稳定条件 校验的一般原则 1) 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动稳定校验。校验 的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，或 中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相 严重时，则应按严重情况校验。 2)用熔断器保护的电器可不校 验热稳定。当熔断器有限流作用时， 可不验算动稳定。用熔断器保护的电压互感器，可不验算动、热稳定。 短路的热稳定条件： IttItdz It -t 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值(kA) t-设备允许通过的热稳定电流时间(s) 短路的动稳定计算： imax ich ich- 短路冲击电流峰值（kA） imax-电器允许的极限通过电流峰值（kA） 5.25.2 断路器的选择断路器的选择 断路器型式的选择：除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 23 试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前制造情况，电压 6500kV 的电网一般选用少油断路器，电压 110330kV 电网，可选用 SF6或空气断 路器，大容量机组釆用封闭母线时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路 器。 断路器选择的具体技术条件如下： （1）电压：Ug Un Ug-电网工作电压 （2）电流：Ig.max In Ig.max-最大持续工作电流 （3）开断电流：Id.t Ibr Idt-断路器实际开断时间 t 秒的短路电流周期分量 Ibr-断路器额定开断电流 （4）动稳定： ich imax imax-断路器极限通过电流峰值 ich-三相短路电流冲击值 （5）热稳定：ItdzItt I- 稳态三相短路电流 tdz -短路电流发热等值时间 It- 断路器 t 秒热稳定电流 其中 tdz=tz+0.05“由 “ =I“ /I和短路电流计算时间 t，可从发电厂电 气部分课程设计参考资料P112，图 51 查出短路电流周期分量等值时间，从而可 计算出 tdz。 5.2.1 220kv 出线断路器断路器选择 （1）选择 额定电压：Un Ug=220 KV 额定电流：In Igmax= = KA 1.2 3cos n P U 1.2 400 1.575 3220 0.85 选择断路器，详细参数见表 5-1 2 220/2000LW 表 5-1 断路器参数表 2 220/2000LW 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 24 型号 额定电 压 （KV） 额定电 流 （KA） 额定短 路开断 电流 （KA） 极限通 过峰值 电流 （KA） 4 秒热 稳定电 流 （KA） 2 220/2000LW 220231580315 （2）开断电流校验：=17.1068KA br I dt I （3）动稳定校验： 5.11 ch KA i 满足动稳定要求 max 80KA i ii ch max （4）热稳定校验： 查表得： 1.9417 1.63 1.1877 I I 3.92 z s t 2 2 0.053.920.05 1.634.05 dzz s tt 2 22 1.18774.055.71 dz KA s tI 2 22 31.543969 t KA s tI 22 tdzttII 故所选断路器满足要求. 5.2.2 变压器高压侧及母联断路器选择 （1）选择 额定电压：Un Ug=220 KV 额定电流：In Igmax= = KA 1.05 3 N n S U 1.05 240 0.66 3220 选择断路器，详细参数见表 5-2 2 220/2000LW 表 5-2 断路器参数表 2 220/2000LW 型号 额定电 压 额定电 流 额定短 路开断 极限通 过峰值 4 秒热 稳定电 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 25 （KV）（KA）电流 （KA） 电流 （KA） 流 （KA） 2 220/2000LW 2202 315 80 315 （2）额定开断电流：=17.1068KA br I dt I （3）动稳定校验： 5.11 ch KA i 满足动稳定要求 max 80KA i ii ch max （4）热稳定校验： 查表得： 1.9417 1.63 1.1877 I I 3.92 z s t 2 2 0.053.920.05 1.634.05 dzz s tt 2 22 1.18774.055.71 dz KA s tI 2 22 31.543969 t KA s tI 22 tdzttII 故所选断路器满足要求。 5.35.3 隔离开关隔离开关选择选择 隔离开关形式的选择，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综 合的技术经济比较然后确定。 参数的选择要综合考虑技术条件和环境条件。 选择的具体技术条件如下： （1）电压：Ug Un Ug-电网工作电压 （2）电流：Ig.max In Ig.max-最大持续工作电流 （3）动稳定： ich imax （4）热稳定：ItdzItt 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 26 5.3.1 220kv 出隔离开关选择 (1)选择 额定电压：Un Ug=220KV 额定电流：In Igmax= = KA 1.2 3cos n P U 1.2 400 1.575 3220 0.85 选择隔离开关，详细参数见表 5-3 4 220/2000GW 表 5-3 隔离开关参数表 4 220/2000GW 型号 额定电压 （KV） 额定电流 （KA） 极限通过 峰值电流 （KA） 3S 热稳 定电流 （KA） 4 220/2000GW 220210040 （3）动稳定校验： 5.11 ch KA i 满足动稳定要求 max 100KA i ii ch max （4）热稳定校验： 查表得： 1.9417 1.63 1.1877 I I 3.92 z s t 2 2 0.053.920.05 1.634.05 dzz s tt 2 22 1.18774.055.71 dz KA s tI 2 22 4046400 t KA s tI 22 tdzttII 故所选隔离开关满足要求. 5.3.2 变压器高压侧及母联隔离开关选择 (1)选择 额定电压：Un Ug=220KV 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 27 额定电流：In Igmax= = KA1.05 3 N n S U 1.05 240 0.66 3220 选择隔离开关，详细参数见表 5-4 4 220/1250GW 表 5-4 隔离开关参数表 4 220/1250GW 型号 额定电压 （KV） 额定电流 （KA） 极限通过 峰值电流 （KA） 3S 热稳 定电流 （KA） 4 220/1250GW 2201.258031.5 （2）动稳定校验： 5.11 ch KA i 满足动稳定要求 max 80KA i ii ch max （3）热稳定校验： 查表得： 1.9417 1.63 1.1877 I I 3.92 z s t 2 2 0.053.920.05 1.634.05 dzz s tt 2 22 1.18774.055.71 dz KA s tI 2 22 31.543969 t KA s tI 22 tdzttII 故所选隔离开关满足要求. 5.45.4 电流互感器电流互感器的选择的选择 电流互感器的选择和配置应按下列条件： (1)型式： 电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。对于 620 KV 屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对 于 35 KV 及以上配电装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感 器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 28 （2）一次回路电压： UgUn Ug为电流互感器安装处一次回路工作电压，Un为电流互感器额定电压。 （3）一次回路电流： IgmaxI1n Igmax 为电流互感器安装处一次回路最大工作电流，I1n为电流互感器 原边额定电流。当电流互感器使用地点环境温度不等到于+40时，进行修正。 修正的方法与断路器 In的修正方法相同。 （4）准确等级： 电流互感器准确等级的确定与电压互感器相同，需先知电流互感器 二次回路接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求最高 的表计来选择。 （5）动稳定： 内部动稳定 ich dwnKI12 式中 Kdw电流互感器动稳定倍数，它等于电流互感器级限通过电流峰值 idw与一次绕组额定电流 I1n峰值之比，即 Kdw=idw/(I1n)2 (6) 热稳定： I2tdz(I1nKt)2 Kt 为电流互感器的 1 秒钟热稳定倍数。 5.4.1 220kv 出线电流互感器的选择 （1）选择 形式：油浸瓷箱式绝缘结构独立式 电压：Ug=220 KV 电流：In Igmax= = KA 1.2 3cos n P U 1.2 400 1.575 3220 0.85 准确等级：采用 0.5 级. 根据以上条件选择 ，额定变比，热稳定倍数722012 1250/5LBW3000/5 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 29 50，动稳定倍数 90K （2）校验： 动稳定： =5.11KA ch i KA ln 222000 90254.56 d I K ln 2 chd iI K 满足要求 热稳定：, 2 2 5.71 dz KA s tI ()2=(250)2=10000KA2S lnt I K U10.9Un， Un为电压互感器额定一次线电压，1.1 和 0.9 是允许的一次电压波动范围， 即10% Un。 （2）二次电压： 电压互感器二次电压，应根据使用情况，按表 5-5 选用所需的二次额定电 压。 表 5-5 电压互感器二次额定电压选择表 绕组主二次绕组附加二次绕组 高压侧接 入方式 接于线电 压上 接于相电 压上 用于中性 点直接接 地系统中 用于中性 点不接地 或经消弧 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 31 线圈接地 系统中 二次额定 电压 （V） 100 100/ 3 100100/3 （3） 准确等级 电压互感器的准确度是在二次负荷下的准确级。 用于电度表准确度不低于 0.5 级，用于电压测量，不应低于 1 级，用于继电 保护不应低于 3 级。 （4）二次负荷 Sn是对应于在测量仪表所要求的最高准确级下，电压互感器的额定容量。 S2是二次负荷，它与测量仪表的类型，数量和接入电压互感器的接线方式有 关，电压互感器的三相负荷经常是不平衡的，所以通常用最大一相的负荷和电压 互感器一相的额定容量相比较。 5.5.2 220kV 母线电压互感器的选择 选用TYD220型电压互感器，详细参数见表5-6 表5-6 TYD220型电压互感器参数表 5.5.3 发电机电压互感器的选择 （1）选用 1 组 JDJ-20 型电压互感器，详细参数见表 5-7 表5-7 JDJ-20型电压互感器参数表 （2）选用另 额定电压（kv）二次负荷（VA） 初级绕组次级绕组0.5级1级3级 最大容量 220/ 30.1/ 3 150220440 1200 额定电压（kv）二次负荷（VA） 初级绕组次级绕组0.5级1级3级 最大容量 35/ 30.1/ 3 150250600 1200 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 32 1 组 JSJW-15 型电压互感器，详细参数见表 5-8 表5-8 JSJW-15型电压互感器参数表 5.6 母线的选择 5.6.1.母线选择和校验的条件 （1）型式： 载流导体一般采用铝质材料，回路正常工作电流在 4000A 及以下时，一般选用 矩形导体。在 40008000A 时，一般选用槽形导体。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。 （2）按最大持续工作电流选择导线载面 S IgmaxK Iy 式中 Iy相应于某一母线布置方式和环境温度为+25时的导体长期允许 载流量。 K 温度正系数 （3）按经济电流密度 J 选择： 在选择导体载面 S 时，除配电装置的汇流母线、厂用电动机的电缆等外，长度在 20 m 以上的导体，其截面 S 一般按经济电流密度选择。即 Sj=(mm2) J Igmax 式中 J导体的经济电流密度，按此条件选择的导体截面 S，应尽量接近 经济计算截面 Sj。当无合适规格导体时，允许小于 Sj。 （4） 热稳定校验： 按上述情况选择的导体截面 S，还应校验其在短路条件下的热稳定。 母线的校验公式为： 额定电压（kv）二次负荷（VA） 初级绕组次级绕组0.5级1级3级 最大容量 13.80.1120200480 960 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 33 SSmin=(mm2)dzt C I 式中 Smin根据稳定决定的导体最小允许截面（mm2） ； C热稳定系数； 稳态短路电流（KV） ；I tdz短路电流等值时间（s） 。 （5） 动态稳定校验： maxy 式中 y母线材料的允许应力（硬铝 y为 69106Pa,硬铜为 157