毕业设计（论文）-辽宁能港发电公司2200MW发电厂电气部分设计.doc

辽宁能港发电公司 2*200mw 发电厂电气部分设计 学院：学院： 沈阳工程学院沈阳工程学院 专业专业： ： 电电气工程其及自气工程其及自动动化化 班班级级： ： 电电本本 068 班班 姓名：姓名： 指指导导教教师师： ： 沈阳工程学院毕业设计论文 i 发电厂及电力系统专业毕业设计任务书 设计任务书编号： 一 设计题目： 辽宁能港发电公司 2*200mw 发电厂电气部分设计 二 原始资料： 1 辽宁能港发电公司位于抚顺市郊，距抚顺市中心 18 公里，厂址地势平坦， 交通方便，有铁路干线经过。厂址距大伙房水库 4 公里，水源充足。该地区属 于 5 级地震区，冻土层一米，最大风速 25m/s，年平均气温+10 度，最高气温 +38 度，最低气温-25 度。本期工程安装 2 台 200mw 汽轮发电机组，二期工程 安装 2 台 200mw 机组。 2 机组参数： 发电机：qfsn-200-2 200mw 15.75kv 8625a xd”=14.13% cos=0.85 3 该厂以 4 回出线与 220kv 电网相连，系统阻抗标幺值（当取 sj=100mva 时） xxt1min=0.0174,xxt2min=0.0226,xtomax=0.2265.最大负荷利用小时数为 5000 小时。 4 220kv 系统出线都装有瞬时动作的主保护和后备保护，其后备保护动作时间 取 3 秒计算。 5 厂址地区地势平坦，可以不考虑环境污染问题。 6 厂用负荷情况：各台机组厂用高压电机及低压厂用变容量： 三 设计任务 1 选择本厂厂用变压器和主变压器的容量、台数、型号、参数。 2 设计本厂电气主接线和厂用电接线，选取几个电气主接线方案，进行技术、 经济比较，确定一个比较合理的电气主接线。 3 计算短路电流，选择本厂电器设备（包括：母线，高压断路器，隔离开关， 电流互感器，电压互感器，互感器容量不校） 。 4220kv 高压配电装置规划设计。 沈阳工程学院毕业设计论文 ii 5.本厂变电所防雷保护规划设计。 四 绘制图纸 1 发电厂电气主接线图 1 张 2 220kv 高压配电装置平面图 1 张。 3 220kv 高压配电装置断面图（两个断面）1 张。 4 防雷保护图 1 张。 附表：高压厂用负荷表 序 号 名称额定容量 kw #1 高压厂 用变 #2 高压厂 用变 备注 1 电动调速给水泵 550011 2 凝结水泵 40022 一运一备 3 循环水泵 125022 4 送风机 125022 5 引风机 125022 6 钢球磨煤机 78044 7 排粉机 68044 8 灰浆泵 56022 9 带输机 22011 10 碎煤机 57011 一备一运 11 除灰变 100012 一台备用 12 低压工作变 100011 13 低压公用变 100011 14 低压备用变 10001 15 化学水变 10001 16 照明变 50011 17 保安变 6301 18 输煤变 4001 19 燃油泵房变 沈阳工程学院毕业设计论文 iii 中文摘要 电力工业是国民经济的重要行业之一，它既为现代化工业、农业、科学技 术和国防提供必不可少的动力，且和广大人民群众的日常生活有着密切的联系， 我国具有丰富的能源资源，发电厂是把各种天然能源，如煤炭、水能、核能等 转换为电能的工厂，以满足人民生活的需要。 基于发电厂的重要地位，在建设它之前，就要对它进行合理的规划、设计。 设计时要切合实际、安全适用、技术先进、综合经济效益好。 本次设计共分为七部分。第一部分是厂用变压器及主变压器的选择。根据 厂用负荷情况对厂用变压器进行选择，然后再选择主变压器。第二部分是电气 主接线和厂用电接线的选择。电气主接线我采用双母带旁路接线，以提高供电 的可靠性。厂用电接线按照：“按炉分段”原则。第三部分是短路计算。短路 计算分为三相对称短路电流计算和不对称短路电流计算。计算方法采用运算曲 线法。第四部分是电器设备的选择。主要对断路器、隔离开关、电压和电流互 感器和母线进行选择。220kv 侧的母线我选用软导线；从发电机出线端子的主 回路母线，自主回路母线引出至厂用高压变压器和电压互感器、避雷器等设备 柜的各分支，采用封闭母线。第五部分是对高压配电装置进行选择。我选用分 相中型。第六部分是防雷保护设计。全所共采用八根避雷针进行保护。第七部 分是继电保护及自动装置的配置。关键词：断路器 变压器 母线 abstract electric power industry is very important in country life.it supplies motivity for our industry,agriculture ,science technique.we have weathy resource.power station 沈阳工程学院毕业设计论文 iv makes all kinds of source into electric,such as coal ,water power,nuclear energy. because it is so important .we should plan it before builting.it requires fact,safty,advanced and reasonable. the paper is divided into seven parts.the first :selecting the transformer of factory and the main transformer.according to the load of the factory.i can select the transformer of the factory .then i can select the main transformer .the second:selecting the main electrical wiring and the wiring of the factory . i select two buses with bybass in the main wiring .it can enhance the reliability .according to the principle of boiler subsection .i select the wiring of factory. the third the count of short circuit current .the count of short circuit current include the syinmetry of three- phase and unsymmetry. i select the method of operation curve .the fouth : selecting the equipment .i select breaker ,insulator,current transformer,voltage transformer and selecting the bus .i use the soft line in the bus of 220kv. form the high-voltage transformer and the voltage transformer and the lightning arrest .i select the sealed bus.the fifth :selecting the distribution install. i choose divided-phase middle install in the high-voltage distribution install. the sisth:the design of avoiding thunderbolt .i choose eight needles using the protection the seventh: the protection of the relay key words :breaker ;transformer ;bus . 目 录 发电厂及电力系统专业毕业设计任务书发电厂及电力系统专业毕业设计任务书 .i 中文摘要中文摘要iii abstract.iv 引引 言言.1 沈阳工程学院毕业设计论文 v 第一章第一章 变压器的选择变压器的选择.2 1.1 发电厂主变压器容量和台数的确定2 1.2 变压器型式的选择.3 第二章第二章 电气主接线的设计电气主接线的设计.5 2.1 电气主接线的设计原则和要求5 2.2 电气主接线的具体方案：6 2.3 厂用电接线设计原则11 第三章第三章 短路电流的计算说明短路电流的计算说明.12 3.1 短路电流计算的目的：.12 3.2 短路电流计算的基本假定.12 3.3 短路计算的一般规定.13 3.4 应用运算曲线计算三相短路电流周期分量.13 3.5 电路元件参数的计算17 第四章第四章 电气设备选择电气设备选择.19 4.1 电器选择的一般要求19 4.2 电器选择的一般条件20 4.3 高压断路器种类和型式的选择22 4.4 隔离开关的选择23 4.5 电流互感器的选择25 4.6 电压互感器的选择26 4.7 6kv 厂用开关柜的选择28 4.8 母线的选择.28 第五章第五章 高压配电装置高压配电装置.31 5.1 设计原则与要求.31 5.2 220kv 配电装置33 第六章第六章 发电厂和变电所的防雷保护发电厂和变电所的防雷保护.35 6.1 发电厂和变电所的雷害来源35 沈阳工程学院毕业设计论文 vi 6.2 发电厂、变电所直击雷保护的基本原则35 6.3 避雷针的保护范围35 6.4 避雷线的保护范围37 6.5 避雷器的应用37 第七章第七章 继电保护和自动装置的设计和规划继电保护和自动装置的设计和规划.39 7.1 总则39 7.2 一般规定：39 7.3 200mw 发电机双绕组变压器组保护配置40 7.4 电力变压器的保护配置41 7.5 母线保护配置42 7.6 自动装置的一般规定：43 第八章第八章 变压器选择计算书变压器选择计算书.45 8.1 主变选择：45 8.2 厂用变选择：45 第九章第九章 短路电流计算书短路电流计算书.49 9.1 基本参数的计算：.49 9.2 短路点 1 的短路电流.49 9.3 短路点 2 的短路电流：51 9.4 短路点 3 的短路电流：.51 9.5 短路点 4 的短路电流：.55 9.6 短路点 5 的短路电流：58 第十章第十章 设备选择计算书设备选择计算书.60 10.1 220kv 侧设备的选择60 10.2 6kv 侧设备选择65 10.3 避雷器的选择：65 第十一章第十一章 防雷保护计算防雷保护计算.67 参参 考考 文文 献献.69 沈阳工程学院毕业设计论文 vii 设计总结设计总结.70 沈阳工程学院毕业设计论文 - 1 - 引 言 缺电问题对于我们来说是一个非常现实的问题，因为我国自建国以来长期 缺电，1997 年至 2001 年我国许多 20 万 kw 及以上机组相继投产，330kv 及以 上超高压输变电所的陆续建成和各地区电力网的不断扩大，标志着我国的电力 工业已经进入一个发展的新阶段，基本解决了缺电的问题，但到 2002 年又出 现了缺电的局面。如何保证电力供应不短缺，保证安全可靠的供电，既不造成 严重缺电，影响国民经济快速健康的发展，又不造成电力电量大量富裕。引起 电力企业经营困难实质是使电力发展与国民经济发展相适应的问题。这也是我 国电力工业长期以来面临的严重问题。为解决该问题大型发电厂的建设是必不 可少的，这也对发电厂的规划设计提出了更高的要求，不但要满足供电的可靠 性和经济性，更应与我国现行的技术政策保持良好的一致性。 本设计书是根据毕业设计的要求，针对辽宁能港发电厂 2*200mw 机组一 期工程电气部分初步设计做出的阐述、说明和计算。 本次设计得到了刘宝贵老师的悉心指导和大力支持，在此表示衷心感谢。 沈阳工程学院毕业设计论文 - 2 - 第一章 变压器的选择 1.1 发电厂主变压器容量和台数的确定 1.1.1 具有发电机电压母线接线的主变压器 连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器容量，应按下列条件计算： （1） 当发电机电压母线上负荷最小时，能将发电机电压母线上的剩余有 功和无功容量送入系统，但不考虑稀有的最小负荷情况。 （2） 当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，能由系统供给了电 机电压的最大负荷。在电厂分期建设中，在事故断开最大一台发电 机组的情况下，通过变压器向系统取得电能时，可考虑变压器的允 许过负荷和限制非重要负荷。 （3） 根据系统经济运行的要求（如充分利用丰水季节的水能） ，而限制本 厂输出功率时，能供给发电机电压的最大负荷。 （4） 按上述条件计算时，应考虑负荷曲线的变化和逐年负荷的发展。特 别应注意发电厂初期运行，当发电机电压母线负荷不大时，能将发 电机电压母线上的剩余容量送入系统。 （5） 发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。对主要向发电机 电压供电的地方电厂，而系统电源仅作为备用，则允许只装设一台 主变压器作为发电厂与系统间的联络。对小型发电厂，接在发电机 电压母线上的主变压器宜设置一台。对装设两台变压器的发电厂， 当其中一台主变压器退出运行时，另一台变压器应能承担 70%的容 量。 1.1.2 单元接线的主变压器 发电机与主变压器为单元连接时，主变压器的容量可按下列条件中的较 大者选择： （1） 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。 （2） 按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷。 当采用扩大单元接线时，应采用分裂绕组变压器，其容量应等于按上述 （1）或（2）算出的两台机容量之和。 沈阳工程学院毕业设计论文 - 3 - 1.1.3 连接两种升高电压母线的联络变压器 a)满足两种电压网络在各种不同运行方式下，网络间的有功功率和无 功功率的交换。其容量一般不小于接在两种电压母线上最大一台机 组的容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器来 满足本侧负荷的要求；同时也可在线路检修或故障时，通过联络变 压器将其剩余容量送入另一系统。 b)为了布置和引接线的方便，联络变压器一般装设一台，最多 不超 过两台。 c)联络变压器的一般采用自耦变压器。在按上述原则选择容量时，要 注意低压侧接有大量无功设备的情况，必须全面考虑有功功率和无 功功率的交换，以免限制自耦变压器容量的的充分利用。 1.2 变压器型式的选择 1.2.1 相数的选择 主变压器采用三相或是单相，主要考虑主变压器的制造条件，可靠 性要求及运输条件因素。 在 330kv 及以下电力系统中，一般都选用三相变压器。因为单相 变压器绕组相对来讲投资大、占地多、运输损耗出较大，同时配电装置 结构复杂，增加了维修工作量。但是由于变压器的制造条件和运输条件 的限制，特别是大型变压器，尤其需考虑其运输可能性，从制造厂到发 电厂(或变电所)之间，变压器尺寸是否超过运输途中隧道、涵洞、桥洞 的允许通过限额，变压器重量是否超过运输途中车辆、船舶、码头、桥 梁等运输工具或设施的允许承载能力。若受到限制时，则宜选用两台小 容量的在相变压器取代一台大容量三相变压器，或者选用单相变压器组。 对 500kv 及以上电力系统中的主变压器相数的选择，除按容量、制造水 平、运输条件确定外，更重要的是考虑负荷和系统情况，保证供电可靠 性，进行综合分析，在满足技术、经济的条件下来确定选用单相变压器 还是三相变压器。 1.2.2 绕组数的确定 国内电力系统中采用的变压器按其绕组数分类有双绕组普通式、 自耦式以及低压绕组分裂等型式变压器，发电厂如以两种升高电压级向 沈阳工程学院毕业设计论文 - 4 - 用户供电或与系统连接时，可以采用二台双绕组变压器或三绕组变压器， 亦可选用自耦变压器。一般是当最大机组为 125mw 及以下的发电厂多 采用三绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及所使用的控制电路 和辅助设备，与相应的两台双绕组变压器相比都较少。但三绕组变压器 的每个绕组通过容量应达到该变压器额定容量的 15%及以上，否则绕组 未能充分利用，反而不如选用两台双绕组变压器合理。对于最大机组为 200mw 以上的发电厂，由于机组容量大，额定电流及短路电流都甚大， 发电机出口断路器制造困难，价格昂贵，且对供电可靠性要求较高，所 以，一般在发电机回路及厂用分支回路均采用分相封闭母线。而封闭母 线回路中一般不装设断路器和隔离开关。况且，三绕组变压器由于制造 上的原因，中压侧不留分接头，只作死抽头，不利于高、中压侧的调压 和负荷分配。为此，一般以采用双绕组变压器和联络变压器更为合理。 其联络变压器宜选用三绕组变压器，低压绕组可作为厂用备用电源或厂 用启动电源，亦可连接无功补偿装置。当采用扩大单元接线时，应优先 选用低压分裂绕组变压器，这样，可以大大限制短路电流。在 110kv 及 以上中性点直接接地系统中，凡需选用三绕组变压器的场所，均可优先 选用自耦变压器，它损耗小、体积小、效率高，但限制短路电流的效果 较差，变比不宜过大。 1.2.3 绕组接线的组别的确定 变压器三相绕组接线组别小，应和系统电压相位一致，否则不能并 列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星形“y”和三角形“d”两 种。因此变压器三相绕组的连接方式应根据具体工程来确定。我国 110kv 及以上电压变压器三相绕组都采用“yn”连接；35kv 采用“y” 连接，其中性点通过消弧线圈 接地，35kv 以下高压电压，变压器三相绕组都采用“d”连接。 沈阳工程学院毕业设计论文 - 5 - 第二章 电气主接线的设计 电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能 的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又成为一次接线或电气主系统。 用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细的表示电气设备或成套 设备的全部基本组成和连接关系的单线接线图，成为主接线电路图。主接线代 表了发电厂电气部分主体结构，是电网重要组成部分。它直接影响运行的可靠 性、灵活性，并对电器选择，配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式 的拟定都有决定性的关系。所以，主接线设计的好坏不仅影响电力系统和变电 所本身，同时也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线是一个综合性的 问题。 2.1 电气主接线的设计原则和要求 2.1.1 电气主接线的设计原则： 以下达的任务书为依据，根据国家现行的“安全可靠、经济适用、符合国 情”的电力建设与发展的方针，严格按照技术规定和标准，结合工程实际的具 体特点，准确地掌握原始资料，保证设计方案的可靠性、灵活性和经济性。 2.1.2 电气主接线的设计步骤： （1） 、原始资料分析 （2） 、对拟定的各方案进行技术、经济比较，选出最好的方案 （3） 、绘制电气主接线图 2.1.3 对主接线设计的基本要求： （1） 、可靠性：为了向用户供应持续、优质的电力，主接线首先必须满足这一 可靠性的要求。 （2） 、灵活性：在调度时，可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路等元 件，合理调配电源和负荷。在检修时，可以方便停运断路器、母线及二次设备， 并方便地设置安全措施，不影响电网的正常运行和对其他用户的供电。 （3） 、经济性： 1）投资省 2）占地面积小 沈阳工程学院毕业设计论文 - 6 - 3）电能损耗小 4）发展性大 2.2 电气主接线的具体方案： 2.2.1 发电机和变压器的接线方式 200mw 级以上的大机组一般都采用双绕组变压器组成的单元接线：大机组要 求避免在出口发生短路，除采用可靠的封闭母线外，主回路力求简单，尽量不 装断路器和隔离开关，而采用双绕组变压器的时候，就可不装出口断路器和隔 离开关。 单元接线特点（如图 21）： （1）接线简单，开关设备少，操作简便 （2）发电机和变压器低压侧短路时，短路电流相对于具有母线时 有所减少。 （3）发电机出口采用分相封闭母线，为了减少开断点，亦可不装， 但应留有可拆点，以利于机组调试 图 21 分相封闭母线特点： （1） 减少接地故障，避免相间短路； （2） 消除钢构发热； （3） 减少相间短路电动力； （4） 母线封闭后，便有可能采用微正压运行方式，提高运行可靠性，并为母 线采用通风冷却方式创造了条件； （5） 封闭母线由工厂成套生产，质量较有保证，运行维护工作良宵。施工安 装简便，而且不需设置网栏，简化了结构，也简化了土建的结构要求。 2.2.2 两种接线方式的比较 双母线接线： 单断路器的双母线接线中，每个回路均通过一台断路器和两组隔离开关 连接到两组母线上，电源和出线可均匀分布在两组母线上，普遍适用于 6kv 220kv 电压等级的配电装置中。 沈阳工程学院毕业设计论文 - 7 - 优点如下： （1） 可以轮流检修母线而不影响供电。只需将要检修的那组母线上所连接的 电源和线路通过两组母线隔离开关的倒闸操作，全部切换到另一组母线 上； （2） 检修任一母线上的隔离开关时，只停该回路。当某一回路的一组母线隔 离开关发生故障时，只要将该隔离开关所在回路和所连接的母线停电， 就可以对该隔离开关进行检修，不影响其它； （3） 一组母线故障后，能迅速恢复该母线所连接回路的供电，即被切除回路 可迅速恢复供电； （4） 运行高度灵活。电源和线路可以任意分配在某一组母线上，能够灵活地 适应系统中各种运行方式和潮流变化的要求； （5） 扩建方便。双母线接线方式可以沿着预备的扩建端向左右扩建，而不影 响两组母线的电源和符合均匀分配，也不会引起原有回路的停电； （6） 便于试验。在个别回路单独进行试验时，可将该回路单独接至一组母线 上。 缺点如下： （1）.任一断路器拒动，将造成与该断路器相连母线上其它回路停电。 （2） 一组母线检修时，全部电源及线路都集中在另一组母线上，若该母线故 障，将造成全停事故； （3）母联断路器故障，将造成配电装置全停； （4）当母线故障或检修时隔离开关作为切换电源，容易发生误操作； （5）在检修任一出线回路的断路器时，将使该回路停电。 双母线带旁路接线： 除具有双母线接线的优点外，还将弥补其缺点（1） ， （5） ，并且还有以 下优点：在检修断路器时，避免短时停电且操作方便，不影响其正常运行。但 多装一台断路器，增加了投资和配电装置的占地面积。 在此基础上考虑做到经济合理： （1）可靠性 本电厂负荷容量较大，要求供电可靠性较高。采用可靠性高的 六氟化硫断路器时，选择双母线带旁路可满足可靠性； （2）灵活性 采用双母线带旁路，各电源和回路的负荷可以任意分配到某一 组母线上，可以灵活的适应系统中各种接线方式和潮流变化的需要； （3）经济性 虽然双母线接线比双母线带旁路投资相对减少，但本厂属于 坑口电厂，能源运输费降低，可弥补双母线带旁路的费用。 综上所述，本电厂采用双母线带旁路的接线方式（比较方式如图 2 沈阳工程学院毕业设计论文 - 8 - 2，23） 。 2.2.3 旁路母线的接线方式： （一）专用旁路断路器；（二）母联断路器兼旁路断路器（三）分段断 路器兼做旁路断路器。方式（二）虽然节约了断路器，但在进出线断路器检修 时，就要用母联断路器代替旁路断路器，双母线变单母线，可靠性降低，且增 加了复杂的倒闸操作；方式（三）不仅价格昂贵，而且接线复杂，不宜采用。 所以本厂旁路采用方式（一）专用旁路断路器。 图 22 双母线接线 沈阳工程学院毕业设计论文 - 9 - 图 23 双母线带旁路接线 2.2.4 接地刀闸配置： （1）63kv 及以上配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜 配置接地刀闸。双母线接线两组隔离开关的断路器侧可共用一组接地刀闸。 （2） 旁路母线一般装设一组接地刀闸，设在旁路回路隔离开关的旁路母线侧。 2.2.5 电压互感器的配置： 1电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、 保护、 同期和自动装置的要求。 26220kv 电压等级每组母线的三相上装设电压互感器。 3当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线上的一相上应装设电压互 感器。 沈阳工程学院毕业设计论文 - 10 - 4发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整 装置需要。当发电机配有双套自动电压调整装置，且采用零序电压式匝间 保护时，可再增设一组电压互感器。 2.2.6 电流互感器配置： 1凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、 保护和自动装置的要求。 2在为设断路器的下列地点也应装设电流互感器，发电机和变压器的中 性点，发电机和变压器的出口等。 3对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，一具体要求 按三相或两相配置。 2.2.7 主变和发电机中性点接地方式 1主变中性点接地方式 1主变 110kv500kv 侧采用中性点直接接地。 2主变 6kv63kv 侧采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式。 2发电机中性点接地方式 发电机中性点采用非直接接地方式发电机定子绕组发生单相接地故障 时，接地点流过的电流是发电机本身及其引出回路所连接元件的对地电容 电流，超过允许值将烧伤铁心，损坏定子绝缘，引起匝间或相间短路电流， 故需在发电机中性点采用经消弧线圈或高电阻接地的措施，以保护发电机 免受损坏。 采用发电机中性点经高电阻接地方式：（1）发电机中性点经高电阻接 地后，可达到：限制过电流不超过 2.6 倍额定电压；限制接地故障电 流不超过 1015a。为定子接地保护提供电源，便于检测。 （2）发生单相 接地接地时，总的故障电流不宜小于 3a，以保证接地保护不带时限立即跳 闸停机。 （3）适用于 200mw 及以上大机组。 2.3 厂用电接线设计原则 厂用电系统应具有调度的供电可靠性和灵活性。无论在机组起动、正常运 行、正常停机和事故停机时，或在电力系统的某些部分发生短路的过渡状态下， 或是由于机组热机部分缺陷造成机组解列，以及当电力系统频率与电压波动的 情况下，均能可靠地向需要运行的厂用设备供电。为此，厂用电接线应满足以 沈阳工程学院毕业设计论文 - 11 - 下几点： （1） 、按机组自成系统，大机组尤应如此。每台机组的厂用电系统能在规定电 压变化范围内工作，不受外部电力系统故障干扰，一台机组的故障、停运或其 辅助设备的电气故障，不应影响另一台机组的正常运行。 （2） 、保证在厂用工作电源故障、机组起动和停运过程中必需的厂用机械的供 电，一般应配置备用电源或起动电源。在机组起动、停运和事故时的切换操作 要少，并能与工作电源短时并列（选择厂用工作变压器和厂用备用变压器绕组 连接方式时，应计及此） 。 （3） 、在满足机组安全运行的前提下，设置数量少的厂用变压器和厂用母线段， 使接线简单明了和操作方便。 （4） 、充分考虑分期建设与连续施工过程中厂用电系统的运行方式。 （5） 、合理配置厂用电系统的继电保护装置，正确选择保护装置的和备用电源 自投装置的动作时间，使能迅速切除故障元件，保护人身和设备安全，缩小故 障影响，提高厂用电系统的安全水平。 （6） 、配备足够容量的交流事故保安电源，当厂用工作电源和备用电源均失效 时，能够快速起动和自动投入。 （7） 、配备电能质量指标符合热工负荷要求的交流不间断供电装置。 （6） 、 （7）两条适用于 200mw 及以上容量的火力发电机组。 沈阳工程学院毕业设计论文 - 12 - 第三章 短路电流的计算说明 3.1 短路电流计算的目的： （1） 电气主接线比选。 （2） 选择导体和电器。 （3） 确定中性点接地方式。 （4） 计算软导体的短路摇摆。 （5） 确定分裂导体间隔棒的间距。 （6） 验算接地装置的接触电压和跨步电压。 （7） 选择继电保护装置和进行整定计算。 3.2 短路电流计算的基本假定 （1） 正常工作时，三相系统对称运行。 （2） 所有电源的电动势相位角相同。 （3）系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、 涡流及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间位置相差 120 度。 （4）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电 流大小发生变化。 （5）电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中 50%负荷接在高压母 线上，50%负荷接在系统側。 （6）同步电机都具有自动调整励磁装置。 （7）短路发生在短路电流为最大值的瞬间。 （8）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。 （9）除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的阻 抗都略去不计。 （10）元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。 （11）输电线路的电容略去不计。 （12）用概率统计法制定短路电流的运算曲线。 沈阳工程学院毕业设计论文 - 13 - 3.3 短路计算的一般规定 （1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流， 应按本工程的设计计划容量计算，并考虑电力系统的远景规划（一般为本工程 建成后 510 年） 。 确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应仅 在切换过程中可能并列运行的接线方式。 （2）选择导体和电器设备用的短路电流，在电气连接的网络中，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流的影响。 （3）选择导体和电气时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常 接线方式时短路电流为最大的地点。 （4）导体和电气的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路 验算。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短路严重时则应按严重情况计算。 3.4 应用运算曲线计算三相短路电流周期分量 电力系统三相短路后任意时刻的短路电流周期分量的准确计算是非常复杂 的，工程上均使用近似的实用计算法，目前我国使用运算曲线法，即应用事先 制作的三相短路电流周期分量的曲线进行计算。 运算曲线只作到 xjs=3.4 为止，因为 xjs3 时，短路电流周期分量中次暂态 和暂态自由分量的出值已经很小，实际上任意时刻电流的周期分量值为 i*=1/xjs. 运算曲线主要用来计算短路点及其邻近支路的短路点流周期分量值。 本次设计我运用运算曲线法计算短路点流，现将具体步骤总结如下： （1）制定等值网络 各同步发电机的电抗取 x ；大型同步调相机和靠近短 “ d 路点的大型同步电动机做为同容量发电机计算；所有其他负荷略去不计。至于 接在短路点的大型异步电动机和综和负荷，他们供出的短路点流衰减很快，通 常只考虑对短路点起始电流的影响。由于计算方法是近似的，各元件的电阻都 可不计，变压器的变比用各侧平均额定电压之比代替，各电压级电压基准值选 用各自的平均额定电压。选择适当的功率基准值 sb,计算各元件的电抗标要值。 （2）计算各电源对短路点的转移电抗 将等值网络简化，消除全部联络节 点，求出各电源对短路点的转移电抗。 (3) 求各计算电抗 沈阳工程学院毕业设计论文 - 14 - xjs=xd 公式（31） j e s s xjs：计算电抗 xd：转移电抗 se：电机的额定容量 sj：基准容量 （4）计算任意时刻的短路电流周期分量 根据各发电机的计算电抗分别从 相应（气轮或水轮发电机）的运算曲线上查出 t 秒时的各发电机供出的短路电 流。需要注意，从运算曲线上查出的电流是以相应发电机额定容量为基准的标 么值，计算短路点总电流时不可直接相加，必须归算到同一基准功率或算出有 名值后再相加。例如：以 sj为基准的短路电流标么值应为： i*=i+i+i 公式（32） * a j s s1 * b j s s2 * c j s s3 i*：总电流的标么值 i , i , i ,：从运算曲线查出的发电机电流 * a * b * c s1s2s3：各发电机的容量 sj：基准容量 其有名值为： i=i* 公式（33） mn j u s 3 或归算有名值在相加： 公式（34） mn c mn b mn a u s i u s i u s ii 333 3*2*1* umn：短路点平均额定电压 在实际电力系统中，发电机数很多，如果每台电机都单独计算，则计算工 作量很大，而且无此必要。为了减小电机数目，可能对短路点电器距离大致相 等，类型（指气轮或水轮发电机）相同的若干台电机合并为一台等值电机，它 的容量为各级容量的总合。如果某些不同类型的发电机对短路点的电气距离都 很大，也可合并为一台发电机。这是因为随着电气距离的增大，气轮和水轮发 电机短路点流的变化规律趋于一致。 如果电力系统包括有无限大容量电源，则不可将它与其它发电机合并。无 限大容量电源是指容量相对很大、内阻抗相对很小和端电压恒定的等值电源货 等值系统，它供出的短路电流周期分量不随时间而变化。通常无限大电源母线 沈阳工程学院毕业设计论文 - 17 - 的电压标幺值取为 1，它提供的短路电流 i*=1/xsd， 公式（35） xsd为该电源对短路点的转移电抗标幺值。 3.5 电路元件参数的计算 3.5.1 基准值计算 高压短路电流计算一般计及各元件（即发电机、变压器、电抗器、线路等） 的电抗，采用标幺值计算。为了计算方便，通常取基准容量 sj=100mva，基准 电压 uj一般取用各级的平均电压，即 uj=1.05ue 式中 ue：额定电压 当基准容量 sj（mva）与基准电压 uj（kv）选定后，基准电流 ij（ka） 与基准电抗 xj（）便以确定： 基准电流： ij= 公式（36） j j u s 3 基准电抗： xj= 公式（37） j j i u 3 3.5.2 各元件参数标幺值的计算 电路元件的标幺值为有名值与基准值之比，计算公式如下： 公式（38） uj u u * sj s s * sj uj ii 3 * 采用标幺值后，相电压和线电压的标幺值是相同的，单相功率和三相功率 的标幺值也是相同的，某些物理量还可以用标幺值相等的另一些物理量来代替， 如 i*=s*。 电抗标幺值和有名值的变换如下表所示： 表 31 电抗标幺值和有名值变换表 元件名称标幺值有名值（）备注 发电机 x= “* d cos * 100 % e j d p s x cos/100 %“ “ e jjd d p uux x ：发电 dx“ 机次暂态百 分值。 :：电机 ep 沈阳工程学院毕业设计论文 - 18 - 额定容量。 变压器 e jd d s su x 100 % * e eed d s uuu x 100 % ：变压 %du 器短路电压 百分值。 ：最大绕 es 组的额定容 量。 沈阳工程学院毕业设计论文 - 19 - 第四章 电气设备选择 4.1 电器选择的一般要求 4.1.1 一般原则 a 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； b 应按当地环境条件校核； c 应力求技术先进和经济合理； d 与整个工程的建设标准协调一致； e 同类设备应尽量减少品种； f 选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格的新产品时， 应经上级批准。 4.1.2 技术条件 选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下 保持正常运行。 1.长期工作条件包括：电压 电流 机械负荷 2.校验的一般原则：电压在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、 热稳定校验；用熔断器保护的电器可不验算热稳定；在工作电压和过电压 作用下，电器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。 3.绝缘水平：在工作电压和过电压作用下，电器的内、外绝缘应保证必要 的可靠性。 4.1.3 环境条件 1. 温度：本地夏季最高温度为 35 度，冬季最低温度为-25 度，选用普通高压 电器即可。 2. 日照 3. 风速 4. 冰雪 5. 湿度 6. 污秽：本地区无严重空气污染，可不考虑。 7. 海拔：本地区海拔 700 米，选用普通电器即可。 沈阳工程学院毕业设计论文 - 20 - 4.1.4 环境保护 选用电器，尚应注意电器对周围环境的影响，根据周围环境的控制标准， 要对制造部门提出必要的技术要求。 1. 电磁干扰 2. 噪音 4.2 电器选择的一般条件 4.2.1 按正常工作条件选择电器 1、额定电压和最高工作电压 电器所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的 额定电压，故所选电器允许最高工作电压 u，即 uusm 公式（41） 一般电器允许的最高工作电压：当额定电压在 220kv 及以下时为 1.15un； 额定电压为 330500kv 时为 1.1un；而实际电网的最高运行电压 usm一般不超 过 1.1uns，因此在选择电器时，一般可按照电器的额定电压 un不低于装置地点 电网额定电压 uns的条件选择，即 ununs。 公式（42） 2、额定电流 电器的额定电流 in是指在额定周围环境温度 o下，电器的长期 允许电流。in应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流 imax, 即 inimax 公式（43） 由于发电机、调相机和变压器在电压降低 5%时，出力保持不变，故其相应 回路的 imax为发电机调相机或变压器的额定电流的 1.05 倍；若变压器有过负荷 运行时，imax应按过负荷确定(1.32 倍变压器额定电流)；母联断路器回路一 般可取母线上最大一台发电机或变压器的 imax；母线分段电抗器的 imax应为母 线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流，或最大一台发电 机额定电流的 50%80%；出线回路的 imax除考虑正常负荷电流(包括线路损耗) 外，还应考虑事故时由其它回路转移过来的负荷。 4.2.2 按短路情况校验 1、短路热稳定校验 沈阳工程学院毕业设计论文 - 21 - 短路电流通过电器时，电器各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。 满足热稳定的条件为 i tqk 公式（44） 2 t 式中 qk短路电流产生的热效应； i t电器允许通过的热稳定电流和时间 2 t 2、电动力稳定校验 电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定，满足动 稳定的条件为 iesish 或 iesish 公式（45） 式中 ish、ish短路冲击电流幅值及其有效值； ies、ies电器允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。 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，故可不验算热稳定。 (2) 采用有限泳流电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定； (3) 装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。 3、短路电流计算条件 为使所选电器具有足够的可靠性、经济性和灵活性，并在一定时 期内适应电力系统发展的需要，作验算用的短路电流应按下列条件确 定。 (1)容量和接线 按本工程设计最终容量计算。并考虑电力系统远景规划其 接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式。 (2)短路种类、一般按三相短路验算，若其它种类短路较三相短路严重时， 则应按最严重的情况验算。 (3)计算短路点，选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。 4、短路计算时间 校验电器的热稳定和开断能力时，还必须合理地确定短路计算时间验算 热稳定的计算时间 tk为继电保护动作时间 tpr和相应断路器的全开断时 间 tab之和，即 tpr=tktab 公式（46） 而 tabtintin+ ta 公式（47） 式中 tab断路全开断时间； tpr后备保护动作时间； tin断路器固有分闸时间； 沈阳工程学院毕业设计论文 - 22 - ta电器开断时电弧持续时间，对少油断路器为 0.040.06s， 对 sf6和压缩空气断路器约为 0.020.04s。 4.3 高压断路器种类和型式的选择 1、高压断路器种类和型式的选择 按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方式，一般可分为：多油式断路器、少 油式断路器、压缩空气高压断路器、sf6断路器、真空断路器等。 2、高压断路器的功能 正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行， 起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路，保证无故障 部分正常运行，起到保护作用。最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流。 因此，在运行中起开断能力是标志性能的基本指标，所谓开断能力，就是指断 路器在切断电流时熄灭电弧的能力，以保证顺利的分、合电路的任务。 3、大型机组发电机回路，配电装置一般专用 sf6 断路器 结构特点：结构简单，但工艺及密封要求严格，对材料要求高，体积小，重 量轻，有屋外敞开式及室内落地式、罐式之别，更多用于 gis 封 闭式组合电器 技术性能特点：额定电流和开断电流都可以做得很大，开断性能好，可是于 各种工况状态；sf6 其体灭弧绝缘性能好，所以断口电压可 做得较高，断口开距小。 运行维护特点：噪声低，维护工作量小；不检修间隔期长，断路器价格较高， 运行稳定，安全可靠，寿命长。 4、额定电压选择 见公式（42） un uns 5、额定电流选择 见公式（43） inimax 6、开断电流选择 高压断路器的额定开断电流 inbr,不应小于实际开断瞬间的短路电流周期 分量 ipt,即 inbript 公式（49） 当断路器的 inbr较系统短路电流大很多时，为了简化计算，出可以用次暂 态电流进行选择，即“i inbri“。 公式（410） 7、短路关合电流的选择 在断路器合闸之前，若线路上已存在故障，则在断路器合闸过程中，动、 沈阳工程学院毕业设计论文 - 23 - 静触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过(预击穿)，更容易发生触头熔焊 和遭受电动力的损坏。且断路器在关合短路电流时，不可避免地在接通后又自 动跳闸，此时还要求能够切断短路电流，因此，额定关合电流是断路器重要参 数之一。为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关合电流 inc1不 应小于短路电流最大冲击值 ish,即 inc1ish 8、热稳定校验 见公式（44） it2tqk 9、动稳定校验 见公式（45） iesish 4.4 隔离开关的选择 1、种类和型式的选择 隔离开关的型式较多，按安装地点不同，可分为屋内式