《MW发电厂设计》word版.doc

1 目 录 摘要:2 前 言3 第一章 绪 论4 第 1.1 节 电力系统发展 .4 第 1.2 节 发电厂类型 .5 第二章 电气主接线设计6 第 2.1 节 主接线的设计原则和要求 .6 第 2.2 节 基本接线的适应范围及本厂的设计 .7 第 2.3 主变压器的选择10 第 2.4 节 主接线设计方案的技术经济比较 .11 第三章 短路电流计算14 第 3.1 节 短路电流计算的目的 .14 第 3.2 节 短路电流的一般规定 .14 第 3.3 节 计算步骤 .15 第 3.4 节 短路电流计算 .16 第四章 电气设备的选择与校验22 第 4.1 节 电气设备选择的一般原则 .22 第 4.2 节 断路器的选择与校验 .24 第 4.3 节 隔离开关的选择与校验 .25 第 4.4 节 高压熔断器的选择与校验 .28 第 4.5 节 电压互感器的选择 .29 第 4.6 节 电流互感器的选择 .31 第 4.7 节 母线的选择与校验 .33 第 4.8 节 避雷器的选择 .37 第五章 主变保护设计及其整定39 2 第 5.1 节 主设备继电保护设计原则 .39 第 5.2 节 变压器保护配置 .39 第 5.3 节 变压器纵差保护配置的整定 .41 结 论44 附录 1.45 符 号 说 明45 3 摘要: 4200MW 发电厂电气主接线；主要电器设备选择、校验（包括母线，封 闭母线，出线，SF6 断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器，避雷器） ； 主变压器的保护配置及整定。 关键词关键词：主接线 设备校验 保护配置 Abstract 4 200MW power plants in the main electrical wiring design; power plant power plant design; the main electrical equipment selection, calibration (including bus, bus closed , round, SF6 circuit breakers, isolating switches, current transformers, voltage transformers, surge arresters); main transformer protection configuration and tuning。 Key words: Check the main wiring protection device configuration 前 言 随着高速发展的现代社会,电力工业在国民经济中的作用已为人所共知,它 不仅全面的影响国民经济其他部门的发展,同时也极大的影响人民的物质与文化 水平的提高，影响整个社会的进步,其中发电厂在电力系统中起着重要的作用. 4 本次设计的主要任务是设计总装机容量为 800WM(4*200WM)的地区性火电厂,历 时两个多月,其中涉及到发电厂电气,暂态,继电保护等多门知识,现将设计内容 具体介绍如下: 1. 确定主接线方案并对保留方案做技术经济比较: 主接线代表了火电厂或变电所电气部分主体结构,是电力系统网络结构的 主要组成部分,它直接影响运行的可靠性,灵活性并对电器选择和配电装置 布置以及继电保护的整定都有决定性关系.因此,主接线的正确,合理设计, 必须综合处理各个方面的因素,经过技术经济论证比较后方可确定.确定了 双母接线的方案。 2. 电气主接线的设计 电器主接线设计应遵循可靠性,灵活性和经济性三个方面. 3. 厂用电设计主要是对厂用变压器的选择和对厂用电主接线的设计. 4. 主要电气设备的选择和校验 主要是对母线,出线,SF6 断路器,隔离开关,电流互感器,电压互感器,避器 的选择和校验.所选设备满足要求。 5. 主变保护配置设计及整定计算 6. 防雷保护设计 7. 200MW 发电机变压器组微机保护配置设计方案专题讨论 现将本次设计的成果作如下介绍: 1. 毕业设计说明书(包括目录、摘要、前言、计算说明、设计内容、结论、 外文翻译、参考文献) 2.主接线图一张（4200MW 发电厂电气主接线） 3.外文翻译一篇（关于火力发电厂母线及其厂用接线原版资料一篇） 由于我的知识,经验不足，在毕业设计中存在一些错误和纰漏,希望各位老师 予以斧正. 第一章 绪 论 本章首先阐述我国电力工业的现状和发展远景，介绍当前电力工业开发的 方针，还简要介绍发电厂和变电所的各种类型和生产过程，以及主要电器作用。 同时，还指出本次设计的目的。 5 第 1.1 节 电力系统发展 1.1.1. 建设大型矿口电厂，搞好煤、电、运平衡 目前，我国一次能源主要是煤炭，火电仍为主要电源。煤炭产地主要在山 西、内蒙古、河南等省，为了变输煤为输电，把建设大型矿口电厂和港口电厂 作为电厂建设的重点。 1.1.2. 政企分开，省为实体，联合电网，统一调度，集资办电 为了适应社会主义市场经济和社会化大生产的需要，我国在原有电力系统 的基础上，已成立了华北、东北、华东、华中、西北等电力集团，遵循社会主 义市场经济的准则，形成电力市场，互相调剂、共同发展。 1.1.3. 因地制宜，多能互补，综合利用，讲究效益 在边远农村和沿海岛屿，因地制宜建设小水电、风力发电、地热发电和太 阳能发电以解决无电、缺电地区的用电问题，重视和做好农村电气化建设。 1.1.4. 节约能源，降低消耗 减少自身消耗，降低煤耗和水耗、厂用电和线损，发展热电联产。新建电 厂应采用高参数、高效率的大机组。 1.15. 重视环境保护，积极防止对环境的污染 发展能源应与环境保护相协调。积极贯彻“预防为主，综合治理”的方针， 合理布局,合理利用资源。新建和扩建电力项目，要达到国家或地方制定的污染 物排放标准。 我国电力工业自动化水平正在逐年提高。20 万 KW 及以上大型机组已采用 计算机监控系统，许多变电所已装设微机综合自动化系统，有些已实现无人值 班，电力系统已实现调度自动化。迄今，我国电力工业已进入了大机组、大电 厂、大电力系统、高自动化的新阶段。 第 1.2 节 发电厂类型 发电厂是把各种天然能源，如煤炭、水能、核能等转换成电能的工厂。电 能一般还要由变电所升压，经高压输电线路送出，再由变电所降压才能供给用 户使用。下面简要介绍发电厂类型。 1.2.1.发电厂类型 6 (1) 火力发电厂 这是指用煤（包括用油和天然气）为燃料的发电厂。火力发电厂的原动机， 大都为气轮机，也有个别地方采用柴油机和燃气轮机。火力发电厂又可分为： 凝汽式火电厂 锅炉产生蒸汽，送到汽轮机，带动发电机发出电能。 已作过功的蒸汽，排入凝汽器中冷却成水，又重新送回锅炉。在凝汽器中，大 量的热量被循环水带走，所以凝汽式火电厂的效率较低，只有 30% 40%。凝 汽式火电厂，通常简称火电厂。 热电厂 热电厂与凝汽式火电厂不同之处在于：汽轮机中一部分作过 功的蒸汽，从中间段抽出供给热用户，或经热交换将水加热后，再把热水供给 用户。这样，可减少被循环水带走的热量损失，现代热电厂的效率高达 60% 70%。 (2) 水力发电厂 水力发电厂把水的位能和动能转变成电能，通常简称水电厂或水电站。根 据水利枢纽布置的不同，水电厂又可分为堤坝式、引水式等。 (3) 核电厂 核电厂是利用核裂变能转化为热能，再按火电厂的发电方式，将热能转换 为电能，它的原子核反应堆相当于锅炉。 (4) 其它发电方式 利用其它一次能源发电的，尚有风力发电、潮汐发电、地热发电、太阳能 发电等。此外，还有直接将热能转换成电能的磁、流体发电等。 1.2.2. 本厂类型 本厂属于大型凝汽式火力发电厂，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。 第二章 电气主接线设计 第 2.1 节 主接线的设计原则和要求 发电厂电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。它表明了发电机、变 压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完 成发电、变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全厂电气设备的选择、 7 配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，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。必须在满足国家有关技术经济政策的前提 下，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。 设计主接线的基本要求是： （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。 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。 第 2.2 节 基本接线的适应范围及本厂的设计 2.2.1 大、中型发电厂及配电装置的接线要求 大型发电厂（总容量 1000MW 及以上，单机容量 200MW 以上） ，一般距 负荷中心较远，电能需用较高压输送，故宜采用简单可靠的单元接线方式，直 接接入高压或超高压系统。 8 名称 日期 备注 4*200MW电气主接线图（1） 2009.04 中型发电厂（总容量 200MW 1000MW、单机容量 50 200MW）和小型 发电厂（总容量 200MW 以下、单机 50MW 以下） ，一般靠近负荷中心，常带 有 6 10KV 电压级的近区负荷，同时升压送往较远用户或与系统连接。发电机 电压超过 10KV 时，一般不设机压母线而以升高电压直接供电。 对于 6 220KV 电压配电装置的接线，一般分为两大类：其一为母线类， 包括单母线、单母线分段、双母线、双母线分段和增设旁路母线的接线；其二 为无母线类，包括单元接线、桥形接线和多角形接线等。 对于 330 500KV 超高压配电装置接线，首先要满足可靠性准则的要求。 常用的接线有：3 5 角形接线、一台半断路器接线、双母线多分段接线、变压 器母线接线、环形母线多分段接线及断路器接线。 2.2.2 设计方案的介绍 本厂为 220KV、110KV 和 10KV 三个电压等级，单机容量为 200MW，故 对 220KV 侧宜采用可靠的单元接线，直接接入 220KV 系统。对于 220KV 配电 装置的接线，我们选择了双母线接线，与单母分段带旁路两种接线方案，目前 大型电厂接线都采用双母接线，具有很高的供电可靠性、调度灵活性，扩建方 便，适合目前电力发展需求，两组母线同时工作，并且通过母联断路器并联运 行，电源与负荷平均分配在两组母线上，即称之为固定连接方式运行。这也是 目前生产中最常用的运行方式，它的母线继电保护相对比较简单。单母分段带 旁路接线具有简单清晰、设备少、投资小、运行操作方便，且有利于扩建等优 点，但可靠性和灵活性比较差。 由于 110KV 和 10KV 为、类负荷，110KV 采用单母线分段接法，10KV 引用发电机端口电压双母线接法。所以在经济计算是只对 220KV 侧进行计算。 9 10 2.3 主变压器的选择 2.3.1 200MW 发电机组变压器选择要求 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。当有两种升高电压之间装联络变压 器，其容量按两种电压网络的交换功率选择。 2.3.2. 对于中、小型发电厂应按下列原则选择： （1）为节约投资及简化布置，主变压器应选用三相式。 （2）为保证发电机电压出线供电可靠，接在发电机电压母线上的主变压器一 般不少于两台。在计算通过主变压器的总容量时，至少应考虑 5 年内负荷的发 展需要，并要求：在发电机电压母线上的负荷为最小时，能将剩余功率送入电 力系统；发电机电压母线上最大一台发电机停运时，能满足发电机电压的最大 负荷用电需要；因系统经济运行而需限制本厂出力时，亦应满足发电机电压的 最大负荷用电。 （3）在发电厂有两种升高电压的情况下，当机组容量为 125MW 及以下时， 从经济上考虑，一般采用三绕组变压器，但每个绕组的通过功率应达该变压器 容量的 15%以上。三绕组变压器一般不超过两台。 （4）在高、中系统均为中性点直接接地系统的情况下，可考虑采用自耦变压 器。当经常由低、高压侧向中压侧送电或由低压侧向高、中压侧送电时，不宜 使用自耦变压器。 （5）对潮流方向不固定的变压器，经计算采用普通变压器不能满足调压要求 是，可采用有载调压变压器。 2.3.3 .主变压器的选择 由于 110kv 和 10kv 侧最大容量为 90MW，所以在 G1，G2 发电机侧用 三绕组变压器为其供电，选用 SFP9-240000/220。10kv 侧由发电机直接输出。 其余两台发电机由两台双绕组变压器直接连到 220kv 电压母线上。 11 表 21 火电厂主变压器参数及型号 额定电压（KV）绕组电压（%） 名称型号 额定容 量 (KVA) 高压中压低压高-中高-低中-低 台数 三绕 组变 压器 SFP9- 240000/ 220 24000024212110.52514112 双绕 组变 压器 SSP9- 240000/22024000024210.512.682 第 2.4 节 主接线设计方案的技术经济比较 经济计算是从国民经济整体利益出发,计算电气主接线各个比较方案的费用 和效益,为选择经济上的最优方案提供依据.在经济比较中,一般有投资(包括主要 设备及配电装置的投资)和年运行费用两大项,计算时可只计算各放案中不同部分 的投资和年运行费用. 本次设计的是 200MW 火电机组,结合本地区的实际环境情况，采用空冷机 组发电机，所以 200MW 火电厂发电机的型号选择为: QFSN3-200-2 此型号发 电机的参数为: PG =200WM, COS=0.85 , UN=10.5 KV , IN=8625 A Xd=16.5% 2.4. 1 方案一. 1. 计算综合投资 Z 220KV 侧采用单母分段带旁路,有 5 回出线,初选 SF6 断路器,型号:LW-252W 110kv 和 10kv 为类、类负荷接线，所以在接线时为保障供电，110KV 采用 单母线接线，而 10KV 则直接采用双母线接法。因此，在经济计算时只考虑 220KV 侧。 12 表 22 设备型号及综合投资表 单母线分段带旁路 增加或减少一个回路的投资 （万元） 设 备 型 号 综合投资(万元) 主 变 馈 线 SFP9-240000 108 / / 220KV 配电装置477.4218.5*2 （四台） 40.4 （五回） 经济计算 投资： Z0=主变投资+配电装置投资 =108+477.4 =585.4(万元) 固定投资： Z1=Z0(1+70%)=585.4(1+70%)=995.16(万元) 2.年运行费用计算 U=A1010+U1+U2 U1:小修维护费,取 0.032 Z U2 :折旧费,取 0.031 Z :电能价格 A:变压器年电能损失总值(KW.h) U=A1010+U1+U2 =A1010+0.032*995.16+0.031*995.16 =A1010+62.7(万元) 2.4.2 .方案二. 1.计算综合投资 Z 220KV 侧采用双母线接线,有 5 回出线,初选 SF6 断路器,型号:LW-252W 经济计算 投资： Z0=主变投资+配电装置投资 =108+473 =581(万元) 固定投资： Z1=Z0(1+70%)=581(1+70%)=987.7(万元) 13 表 23 设备型号及综合投资表 双母线接线 增 加 或 减 少 一 个 回 路 的 投 资（万元） 设 备 型 号 综 合 投 资 (万 元) 主 变 馈 线 SFP9-240000 108 / / 220KV 配电装置 473216.3*2 （四台） 40.4 （五回） 2.年运行费用计算 U=A1010+U1+U2 U1:小修维护费,取 0.032 Z U2 :折旧费,取 0.031 Z :电能价格 A:变压器年电能损失总值(KW.h) U=A1010+U1+U2 =A1010+0.032*987.7+0.031*987.7 =A1010+62.23(万元) 结论: 在经济性比较中方案 II 比方案 I 占优势,在可靠性中,鉴于目前大型火电厂 接线方式以及目前各种技术的先进, 方案 II 为目前大型电厂都采用的双母接线， 具有很高的供电可靠性、调度灵活性，扩建方便，适合目前电力发展需求，两 组母线同时工作，并且通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组 母线上，即称之为固定连接方式运行。这也是目前生产中最常用的运行方式， 所以在可靠性和灵活性上较方案 I 占优势,经综合分析,决定选择方案 II 作为本 次设计的最终方案. 14 第三章 短路电流计算 第 3.1 节 短路电流计算的目的 3.1.1 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。 其计算的目的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。 第 3.2 节 短路电流的一般规定 3.2.1 .短路电流计算的一般规定 验算导体和电器时所用短路电流,一般有以下规定。 （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。 15 （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。 3.2.2. 本厂等值电路图中短路点的选取 根据本厂主接线的特点,主变压器等值电抗的不同,以及选择设备的要求,选 择三个短路点作为短路计算的短路点,这三个短路点位置为: （1）d1 在 10KV 电压母线上。 （2）d2 在 110KV 母线上。 （3）d3 在 220KV 电压母线上。 第 3.3 节 计算步骤 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 16 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 （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。 （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。 第 3.4 节 短路电流计算 3.4.1 电路元件参数的计算 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 SB=100MW 基准电压一般取各 级的平均电压标么值计算基本关系如下: （11） bbb IUS3 （12） b b b I U Z 3 （13） b b b U S I 3 （14） pb UU 式中： 17 Sb-基准容量(MVA) Ub-基准电压(KV) Up-电网各级平均额定电压(KV) Ib-基准电流(KA) Zb-基准阻抗 1. 发电机电抗标么值计算: Ub=230KV ， Sb=100MVA 已知: PG =200WM, COS=0.85 , UN=10.5KV , IN=8625 A Xd=16.5% = X1 X432XX S X X N b d 0701 . 0 85 . 0 200 100 1650 110kv 220kv X9 X5 X6 X10X11X12 X7X8 X1X2X3X4 10KV d1 d2 d3 图 1-11 短路计算等值电路图 1 2.变压器电抗标么值计算： （1）主变压器电抗计算 （1）已知：SN=240000KVA，变比：242/10.5，Ud=13% 0542 . 0 240 100 100 13 . 0 100 % S SU X N bS T （2）已知：SN=240000KVA，变比：242/121/10.5， %;11%,14%,25 )32()31 ()21 ( UUU 18 火电厂变压器各绕组电抗电压百分数分别为; % 2 1 % )32(31)21(1UUUUKKKK ）（ =1/225+14-11=14 % 2 1 % )31(32)21(2UUUUKKKK ）（ =1/225+11-14=11 % 2 1 % )21(32)31(3UUUUKKKK ）（ =1/211+14-25=0 火电厂变压器各绕组电抗标幺值： 046 . 0 240 100 100 11 240 100 100 % 2 65 U XX K 0 87 X X 058 . 0 240 14 240 100 100 % 1 109 U XX K X X1211 0542 . 0 240 100 100 13 . 0 100 % 2 S SU X N bS T 3.4.2 d1 点（10KV 母线）短路电流计算 035 . 0 16 X 165 . 0 85 . 0 *100 200*2 *035 . 0 . d )21(16 3js S SX X 10KV10KV X1X2X16 由等值电路图 1 化简等值电路 4 见图 1-11 所示 查汽轮机运算曲线，次暂态（0s）短路电流标幺值为：I*=6.4； 4s 短路电流标幺值为：I*4=2.47 次暂态短路电流电流有名值： 19 KA U S II N 5 . 43 10 4 . 6 385. 0 100 3 av “ 4s 短路电流有名值： KA U S III N 78.16 10 47 . 2 385 . 0 100 3 av “ 4 “ 短路冲击电流： KA II 4 . 110 5 . 43*28 . 128 . 1 “ sh 3.4.3 d2 点（110KV 母线）短路电流计算 110KV 10KV X5 X6 X7X8 X1X2 X56 X12 由等值电路图 1 化简等值电路 2 见图 1-12 所示: 023 . 0 046 . 0 * 2 1 / 6556 XXX 035 . 0 0701 . 0 * 2 1 / 2112 XXX 058 . 0 561215 XXX 273 . 0 85 . 0 *100 200*2 *058 . 0 . d )2, 1(15 1js S SX X 查汽轮机运算曲线，次暂态（0s）短路电流标幺值为：I*=4.8； 4s 短路电流标幺值为：I*4=2.4； 次暂态短路电流电流有名值： “*“ N S100 II4.83.01 KA 30.83 115 av U （） 4s 短路电流有名值： “ N 4 S1002.4 III1.51() 11530.8 3 av KA U 20 短路冲击电流： “ 1.8 2I1.8 23.019.64 KA sh i（） 3.4.4 d3 点（220KV 母线）短路电流计算 220KV X9X10X11X12 X7X8 X1X2X3X4 X13X14 220KV 由等值电路图 1 化简等值电路 3 见图 1-13 所示 064 . 0 / / 2110913 XXXXX 062 . 0 / 12411314 XXXXX 0315 . 0 064 . 0 062 . 0 064 . 0 *062 . 0 / 141315 XXX 296 . 0 85 . 0 *100 200*4 *0315 . 0 . d )41(15 2js S SX X 查汽轮机运算曲线，次暂态（0s）短路电流标幺值为：I*=3.65； 4s 短路电流标幺值为：I*4=2.25 次暂态短路电流电流有名值： KA U S III N 024 . 1 242 65 . 3 385 . 0 100 3 av “ 4 “ 4s 短路电流有名值： KA U S III N 631 . 0 242 25 . 2 385 . 0 100 3 av “ 4 “ 短路冲击电流： KA II 6 . 2024 . 1 *28 . 128 . 1 “ sh 21 表 3-4-1 短路电流计算结果汇总表 电源短路电流（KA）短路电流(KA)短路冲击电流 （KA） 10KV 母线43.516.78110.4 110KV 母线3.011.519.64 220KV 母线1.0240.6312.6 22 第四章 电气设备的选择与校验 第 4.1 节 电气设备选择的一般原则 4.1.1. 导体和电器的选择与设计 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。 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； （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。 2. 有关的几项规定 导体和电器应按正常运行情况选择，按短路条件验算其动、热稳定，并按 环境条校核电器的基本使用条件。 （1）在正常运行条件下，各回路的持续工作电流，应按下表计算。 表 4.1.1 各回路的持续工作电流表 回路名称 计算公式 变压器回路Ig.max=1.05In=1.05 US nn 3 馈电回路Ig.max=2 COSP Un 3 注：PN、UN、IN等都为设备本身的额定值。 各标量的单位为：I（A） 、U（KV） 、P（KW） 、S（KVA） 。 （2）验算导体和电器时，所用短路电流的有关规定见节（短路电流） （3）验算导体和 110KV 以下电缆短路热稳定时，所用的计算时间，一般采用 主保护的动作时间加相应的断路器全分闸时间。断路器全分闸时间包括断路器 23 固有分闸时间和电弧燃烧时间。 （4）短路热稳定时，导体的最高允许温度可参照发电厂电气部分课程设计 参考资料P106 表 52 所列数值。 表 4.1.2 导体的最高允许温度表 导体种类和材料短路时导体允许 工作温度（C0） 导体最长允许工 作温度（C0） 热稳定系数 C 值 母线（铝） 200 70 87 （5）验算短路动稳定时，硬导体的最大应力大于表 53 所列数值。 表 4.1.3 导体和电器的选择与校验项目表 材料 硬铜 硬铝 钢 最大允许应力 137106 69106 157106 （6）环境条件。选择导体和电器时，应按当地环境条件校核。 3.校验的一般规定 (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 （51） 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,nIg （52） (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： 24 IttItdz （53） 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) 校验短路热稳定所用的计算时间 tdz按下式计算： tdz=tb+td （54） tb-继电保护装置后备保护动作时间（s） td-断路器全分闸时间（s） 注：验算导体和 110KV 以下电缆适中热稳定时，用的计算时间釆用主保护的动 作时间加相应的断路器全分闸时间。 短路的动稳定计算： imax ich （55） 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） 第 4.2 节 断路器的选择与校验 4.2.1 断路器型式的选择 除需满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于安装调试和运行维护， 并经技术经济比较后才能确定。根据当前我国生产制造情况，电压 6 220KV 的电网一般选用少油断路器；电压 110 330KV 的电网，当少油断路器技术条 件不能满足要求时，可选用六氟化硫或空气断路器；大容量机组采用封闭母线 时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器。 1. 断路器选择的具体技术条件简述如下： （1）电压：（电网工作电压）。 （56） UgUn （2）电流：（最大持续工作电流）。 （57） Ig max.In 由于高压开断电器没有连续过载的能力，在选择其额定电流时，应满足各 种可能运行方式下回路持续工作电流的要求，即取最大持续工作电流。 Ig max. （3）开断电流（或开断容量）：（或） （58） Itd.IbrStd.Skd 式中 断路器实际开断时间 T 秒的短路电流周期分量； Itd. 断路器额定开断电流； Ibr 断路器 T 秒的开断容量； S td. 25 断路器额定开断容量。 Skd 断路器的实际开断时间 T，为继电主保护动作时间与短路器固有分闸时间 之和。 （4） 动稳定： （59） ichimax 式中 三相短路电流冲击值； ich 断路器极限通过电流峰值。 imax （1） 热稳定： （510） tI dz 2 t It 2 式中 稳态三相短路电流； I 短路电流发热等值时间（又称假想时间） ； tdz 断路器 T 秒热稳定电流。 It 4.2.2 断路器的选择与校验 1.母线侧以及母联断路器的型号都相同，都采用六氧化硫断路器 选用 LW-252W(2000A,40KA) 2.校验： 额定电压： UUUU nsnnsn KVKV,220,220 额定电流： 2,0.661, nnsnns KAKA III I 开断电流： IIIINbrNbr KAKA ,40,604 . 5 开合电流： 2.6923.21,100, nclshshncl IKAKA ii iI 动稳定校验： 100,23.21, esshshes KAKA iii i 热稳定校验： SKAtIt.4800340 222 22 2 (5.604 4)2.161085.35. dztIKA tI dz 2 t It 2 满足要求。 第 4.3 节 隔离开关的选择与校验 4.3.1 隔离开关的选择原则 (1) 为保证检修安全在断路器的两侧和母线等处；皆应装有手动或电动的 接地开关。快速接地开关的作用相当于接地短路器，可就地和远方控制。一般 下列情况需要装设快速接地开关。 (2) 停电回路的最先接地点；用来防止可能出现的带电误合接地造成封闭 电器的损坏。利用快速接地开关来短路封闭电器内部的电弧，防止事故扩大， 26 一般为分相操作，投入时间不小于接地飞弧后 1 秒。 (3) 隔离开关的选择：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。其选择的技术条件与断路器选择的技术条 件 1、2、4、5 相同。 选择原则： nxnxnnsn UIIUU,; 检验项目：（1）热稳定。 （2）动稳定。 4.3.2 隔离开关的选择与校验 1.母线附近的隔离开关，均为单接地与不接地两种，架空线出线处为双 接地开关 。 （1） Uns=220KV （2）=1.05 Ig max. A U S n n 3 .661 2203 240 05 . 1 3 选择：GW4-220D(2000A,100KA)型户外式隔离开关。 （3） 热稳定检验：=4624=8464KA2stIt2 Qk=1085.35 KA2s tI dz 2 QktIt2 满足热稳定校验。 （4） 动稳定校验：i桳 =104KA 而=23.21KA ish 桳 桳 i桳 桳 满足动稳定校验。 2.主变压器高压侧的隔离开关选择，单接地型。 （1） Un=220KV （2）=1.05， Ig max. A U S n n 3 .661 2203 240 05 . 1 3 所以选择 JW6-252W 型隔离开关。 （3） 热稳定校验：=23.724=2246.76 KA2stIt2 Qk=1085.35KA2s tI dz 2 Qk,满足要求。tIt2 （4） 动稳定校验：i桳 桳=80KA2 27 而i桳 =23.21KA2 桳 桳 i桳 桳，满足动稳定要求。 所有条件满足要求 4.3.3 220KV 断路器及隔离开关的选择 以 220KV 双母线的母联断路器及两侧开关为例。见校验表 4.3.2 表 4.3.1 220KV 断路器及隔离开关的校验 项目计算数据断路器（FA1） 隔离开关（GW4- 220D） 合格与否 额定电压 220KV N U 220KV N U 220KV N U合格 额定电流 661A max Ig 2000A N I 1000A N I合格 开断电流 5.604KAI“ 31.5KAIbr合格 动稳定 22.4KA sh i 80KA max ii桳 桳80KA2合格 热稳定5.60424 2 i cq t 4024 2 itht27.324 2 itht合格 4.3.4 110KV 断路器及隔离开关的选择 以 110KV 双母线的母联断路器及两侧开关为例。见校验表 18 表 4.3.2 110KV 断路器及隔离开关的校验 项目计算数据断路器（FA1） 隔离开关（G W4- 110） 合格与否 额定电压 110KV N U 110KV N U 110KV N U合格 额定电流 787A max Ig 2000A N I 2000A N I合格 开断电流 7.97KAI“ 31.5KAIbr合格 动稳定 22.4KA sh i 80KA max i 80KA max i合格 热稳定5.724 2 i cq t 31.524 2 itht31.524 2 itht合格 4.3.5 10KV 断路器及隔离开关的选择 28 安装与不同地点的 10KV 断路器所承受的短路电流差别很大 G1 发电机出口 断路器及其隔离开关。列表校验如表 110： 表 4.3.3 10KV 断路器及隔离开关的校验 项目计算数据断路器（SN4-10G） 隔离开关（G N10- 10T） 合格与否 额定电压 10KV N U 10KV N U 10KV N U合格 额定电流 2750A max Ig 5000A N I 5000A N I合格 开断电流 46.99KAI“ 105KAIbr合格 动稳定 134.4KA sh i 300KA max i 200KA max i合格 热稳定36.0424 2 i cq t 12024 2 itht10024 2 itht合格 第 4.4 节 高压熔断器的选择与校验 4.4.1 .选择的技术条件： (1) 电压：UgUn （511） 限流式高压熔断器不宜使用在工作电压低于其额定电压的电网中，以免因 过电压而使电网中的电器损坏,故应为 Ug=Un (2) 电流：IgmaxIf2nIf1n （512） If2n-熔体的额定电流 If1n-熔断的额定电流 (3) 根据保护动作选择性的要求校验熔体额定电流，应保证前后两级熔断器之 间及熔断器与电源侧继电保护之间，及熔断器与负荷侧继电保护之间动作的选 择性。 (4) 断流容量： ichIkd （513） ich-三相短路冲击电流的有效值 Ikd-熔断器的开断电流 注： 保护电压互感器的熔断器，只需按额定电压和断流容量选择。 4.4.2 熔断器的选择与校验 29 1.发电机出口处与电压互感器相连的熔断器的选择与校验 额定电压： Un=10.5kV 1.1Un U10.9 Un 表 4.4.1 熔断器型号表 型号额定电压最大开断容量 开断电流 RN220kV1000MVA 28.87KA 断流容量： I“=13.2 kA Ikd=Skd/Un=1000/20=28.87 (kA)33 I“Ikd Skd-熔断器断流容量 I“-三相短路电流冲击值有效值； Ikd-熔断器开断电流 所有条件满足要求. 4.4.3 熔断器的选择表 表 4.4.2 熔断器的选择表 支路名称型 号 额定电压 （KV） 开断容量（MVA） 开断电流 10.5KV 侧RN2201000 28.87KA 第 4.5 节 电压互感器的选择 4.5.1 .电压互感器的选择 （1）电压互感器的选择 电压互感器的配置原则： 应满足测量、保护、同期和自动装置的要求；保证在运行方式改变时，保护 装置不失压、同期点两侧都能方便地取压。 母线：6220KV电压级的每相主母线的三相上应装设电压互感器，旁路母线 则视各回路出线外侧装设电压互感器的需要而确定。 线路：当需要监视和检测线路断路器外侧有无电压，供同期和自动重合闸使 用，该侧装一台单相电压互感器。 主变压器：根据继电保护装置、自动装置和测量仪表的要求，在一相或三相 30 上装设。 （2）型式： 电压互感器的型式应根据使用条件选择： 620KV屋内配电装置，一般采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结 构的电压互感器。 35110KV的配电装置，一般釆用油浸绝缘结构的电压互感器。 220KV以上，一般釆用电容式电压互感器 当需要和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器，或有第 三绕组的单相电压互感器组。电压互感器三个单相电压互感器接线，主二次绕 组连接成星形，以供电给测量表计，继电器以及绝缘电压表，对于要求相电压 的测量表计，只有在系统中性点直接接地时才能接入，附加的二次绕组接成开 口三角形，构成零序电压滤过器供电给继电器和接地信号（绝缘检查）继电器。 （3）一次电压U1：1.1UnU10.9Un （514） 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。 （4）二次电压：电压互感器二次电压，应根据使用情况，按下表选用所需的二 次额定电压。 表 4.5.1 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