2×300MW火电厂电气设计.doc

上海电力学院本科毕业设计（论文） 题 目：2300MW火电站厂电气设计院 部：电气工程学院专业年级：电气工程及其自动化 2012届学生姓名：刘奕骞学号：20111163指导教师：吴文军2016年6月6日【摘 要】大容量、高参数是提高火电机组经济性最为有效的措施。高效洁净燃煤发电技术将成为今后世界电力工业的主要发展方向之一。本文以太仓电厂新建2x300MW机组电气设计为例，论述了电力系统工程中火力发电厂部分电气设计（一次部分）的过程。在厂用电系统的布置、主变、厂用高变、断路器、隔离开关等主要电气设备、和主接线的选择充分考虑大容量、高参数等特点，逐一排除，做到可靠性、经济性、合理性，在各种运行状态下保证系统的正常、稳定运行；后备保护措施如防雷、继电保护的配置布置全面，尽量减少事故带来的人身伤害和财产损失。关键词：发电厂；变压器；主接线；短路电流；断路器； 隔离开关；【Abstract】Large capacity and high parameters of thermal power units is to improve the economy of the most effective measures. Clean and efficient coal-fired power generation technology will become the worlds electric power industry, one of the main direction of development. In this paper, the Taicang Power Plant Unit 2x300MW new electrical design for example, discusses some of the electricity power plant electrical systems engineering design (first part) process. Electricity system in the plant layout, the main change, plants with high variable, circuit breakers, isolating switches and other major electrical equipment, and the choice of the main wiring capacity fully taken into account, high-parameters and other features, one by one to exclude, so the reliability, economy, rationality, in a variety of running the system under normal, stable operation; back-up protection measures, such as lightning protection, relay protection overall layout of the configuration to minimize personal injury caused by accidents and damage to property.Key words: power plant; transformer; main connection; circuit breaker；isolating switches；目录1概述11.1原始资料1（1）设计规模11.2设计要求1厂用电系统22.1负荷统计22.1.1 厂用负荷计算的计算原则：22.1.2 厂用负荷的计算方法：22.2厂用变压器容量选择22.2.1 低压厂用变压器容量计算32.2.2 高压厂用变压器的容量计算32.3厂用电压等级确定72.4备用电源的引接72.5事故保安电源82.6厂用电接线的选择82.6.1高压厂用电接线92.6.2低压厂用电接线92.7电动机自启动校验93 主变压器选择103.1 主变压器容量和台数的确定103.2 主变压器型式的选择114主接线的选择124.1 主变高压侧接线（220KV侧）124.2 发电机-变压器接线（18KV侧）135短路电流计算145.1概述145.2基本假设条件145.3电路元件参数的计算155.3.1 基准值计算155.3.2 短路计算166电气设备选择216.1母线216.1.1 发电机出口（18KV）216.1.2 220KV侧216.2QF、QS的选择246.2.1 高压断路器选择原则246.2.2 隔离开关选择原则246.2.3 220KV侧（QF、QS的选择）256.2.4 6KV侧（开关柜的选择）266.3互感器的选择276.3.1 互感器的分类和作用276.3.2 电流互感器的选择276.3.3 电压互感器的选择286.4防雷设备的选择306.4.1 直击雷的保护306.4.2 侵入波的保护317配电装置327.1配电装置的基本要求327.2配电装置的设计原则327.3配电装置设计的步骤337.4配电装置的选用338继电保护的配置348.1变压器保护348.1.1 变压器的故障分类348.1.2 变压器的保护配置358.2220kV线路保护358.2.1 220kV线路保护配置原则358.3母线保护358.3.1 母线的故障类别368.3.2 母线故障的保护方式36致 谢37参 考 文 献38附图39附图1：主接线图39附图2：厂用电接线图391概述1.1 原始资料（1）设计规模本期工程建设规模为2X300MW燃煤机组，经220KV变压器接入系统。发电机参数：QFS-300-2（上海电机厂） 300MW 18KV cos0.85，16.7。 （2）设备资料见负荷清单。1.2设计要求（1）确定发电厂厂用变压器容量和厂用电接线的最佳方案，进行电动机自启动校验。（2）主变压器容量的选择，确定发电厂电气主接线的最佳方案。（3）短路电流计算。（4）高压电气设备选择，包括：断路器、隔离开关、高压熔断器、电压互感器、电流互感器、母线等。（5）电气设备布置及其屋外配电装置选择。（6）确定发电厂避雷针、避雷器、继电器保护及其自动装置的配置。（7）完成至少两张图纸：其中必包括主接线图。厂用电系统2.1负荷统计2.1.1 厂用负荷计算的计算原则： 连续运行的负荷应予以计算。计算机组运行负荷时，不经常而连续运行的负荷应予计算。不经常而短时及不经常而断续运行的负荷不予计算，但由电抗器供电的应全部计算。由同一厂用电源供电的互为备用的负荷只计算运行的部分。但对于分裂变压器而言，应分别计算高低压绕组的负荷。互为备用的而由不同厂用电源供电的负荷，应全部计算。分裂电抗器中应分别计算每一臂中通过的负荷。2.1.2 厂用负荷的计算方法：换算系数就是将负荷运行状况和相互间的关系，用一两个系数归纳起来，使其与负荷的容量组合后，能比较正确地反映电厂的实际运行工况，换算系数通常用K表示，故又称为“K值法”。换算系数法的计算公式如下： （2-1）式中： 计算负荷（KVA）； 换算系数,见表2-1； 电动机的计算功率（kw）。表2-1 换算系数表机组容量（KW）125000200000给水泵及循环水泵11凝结水泵0.81其它高压电动机0.80.85其它低压电动机0.80.72.2厂用变压器容量选择2.2.1 低压厂用变压器容量计算将接于一段母线上的各种负荷，按照上述计算方法一一计算后相加，便是该母线的计算容量，并可按此负荷选择变压器。低压厂用变压器容量计算公式： （2-2）式中： 变压器温度修正系数，一般取1；S 低压厂用工作变压器容量（KVA）; 低压厂用计算负荷之和。对低压厂用负荷整理，低压厂用变压器选择结果填入表2-2。表2-2 低压厂用变压器容量选择厂用变压器型号容量（KVA）数量额定电压（KV）联结组别绝缘等级高压低压公用变SCR916001260.4Dyn11F脱硫变SCR96000260.4Dyn11F电除尘变SCR91600260.4Dyn11F工作变SCR92000260.4Dyn11F照明变SCR9630160.4Dyn11F检修变SCR9400160.4Dyn11F循环水变SCR91400260.4Dyn11F水处理变SCR92000160.4Dyn11F保安变SCR9800260.4Dyn11F送煤变SCR91600560.4Dyn11F2.2.2 高压厂用变压器的容量计算300KW机组高压厂用电系统短路电流很大，可采用低压为分裂绕组的分裂变压器。这种分裂变压器由于两个低压绕组间的分裂电抗很大，在短路时不仅可以有效的阻止另一绕组的电动反馈电流的流入，与双绕组变压器相比减少了短路电流的水平，同时也可能极大地减少故障组母线电压的影响，使在另一段母线上运行的高压负荷能较正常的运行。高压厂用变压器的容量按高压电动机计算负荷的1.1倍与低压厂用计算负荷之和选择，计算公式：分裂绕组： （2-3）高压绕组： （2-4）式 中：厂用变压器分裂绕组计算负荷（KVA）; 厂用变压器低压绕组高压电动机负荷（KVA）; 厂用变压器低压绕组的低压厂用计算负荷（KVA）;厂用变压器高压绕组额定容量（KVA）; 厂用变压器两个分裂绕组间互为备用的重复计算负荷（KVA）。对高压厂用负荷进行整理，高压厂用变压器负荷统计结果如图2-7。图2-7 高压厂用变压器负荷统计序号负荷名称容量（KW，KVA）换算系数联结数量工作数量运行方式计算负荷（KVA）6KV1A段6KV1B段A,B段重复负荷联结数量负荷小记（KVA）联结数量负荷小记（KVA）电动机 电动机1循环水泵14001212经常连续2800114001140002电动给水泵5200121经常连续5200152000003凝结水泵1000121经常连续2000110001100010004引风机16000.8522经常连续2720113601136005送风机7100.8522经常连续12071603.51603.506一次风机11200.8522经常连续19041952195207磨煤机4000.8554经常连续17003102026803408炉水循环泵2000.8532经常连续510234011701709汽动前置泵2200.8522经常连续37411871187010C12AB皮带机4000.8511经常连续340134000011开式冷却水升压泵电动机2200.8521经常连续3741187118718712闭式冷却水升压泵电动机3150.8521经常连续535.51267.751267.75267.7513输送风机空压机2000.8522经常连续340117011700电动机合计（KVA）1613027.25126977.251964.75变压器 变压器1公用变16000.85111360001136002电除尘变16000.85222720113601136003工作变20000.85223400117001170004照明变6300.8511535.51535.50005检修变4000.31112011200006水处理变20000.85111700117000007预留脱硫负荷60001211200016000160006000变压器合计（KVA）611415.54104206000合计（KVA）2225745.4751618094.4758161.225总计（KVA）35679.23选择变压器容量（KVA）40000/2*20000-20MW2.3厂用电压等级确定目前国内高压厂用电电压等级为3、6、10Kv电压等级。在300MW机组中，电压等级选用3KV或者6KV电压等级。又因为6KV电压等级有电动机的功率可制造得较大，满足大容量负荷要求等优点,与3KV厂用电系统相比，不仅节省有色金属及费用，而且短路电流也较小，故在本次设计中高压厂用电压选用6KV电压等级。而低压厂用电压则采用400V。经以上负荷统计及综合考虑，选定的厂用高压变压器的数据如表2-3所示。表2-3 厂用高压变压器数据设备型号台数相数调压方式冷却方式电压等级（KV）阻抗电压（%）容量（MVA）连接组别SFF7-40000/1823无载油浸风冷18/6.315.0640/220D,d0-d02.4备用电源的引接为给发电机组正常启动时提供电源，必须提供一启动电源。为保证高压厂用电系统的运行安全，设置厂用备用电源也是非常必要的。在设计中，一般将上述两种功能的电源合二为一，统称为“启动/备用电源”。由于启动/备用电源所具备的功能，要求该电源应从与厂用电源相对独立的系统引接，所引接的系统应由两个以上的电源，并有足够的容量。为保障电压质量，当启动/备用变压器的阻抗大于10.5%或所接电力系统的电压波动超过5%时，还应考虑采用有载调压设施。 设计中考虑到一台高压用启动/备用变压器检修时，不影响任一台机组的启停，300MW机组每一台启动/备用电源都由两台较小容量的启动/备用变压器组成。启动/备用变压器容量与一台高压厂用变压器的容量相同。采用明备用接线，引接电源来自系统电压220KV侧。选定的厂用高压变压器的数据如表2-3所示表2-4 高压厂用启动/备用变压器数据设备型号台数相数调压方式冷却方式电压等级（KV）阻抗电压（%）容量（MVA）连接组别SFPSZ1-40000/22023有载油浸风冷230/6.321.7540/225Yn,d11-d112.5事故保安电源对300MW及以上的大容量机组,当厂用工作电源和备用电源消失时,为确保在事故状态下能安全停机,事故消除后能及时供电,应设置事故保安电源,以保证事故保安负荷连续供电。事故保安电源必须是一种独立而且十分可靠的电源,采用快速自动程序的柴油发电机组,蓄电池以及逆变器或逆变机组将直流变为交流作为交流事故保安电源。事故保安电源接线方式及设备选型：为了保证在全厂事故停电时能安全可靠地停机,停炉,避免主设备遭受损坏,在每台机组380/220V厂用电系统中设置一套事故保安电源装置。采用一台快速启动地柴油发电机组作为交流保安电源。每台机组设两台380/220V保安段,正常运行时分别由两台380/220V工作段供电,当事故失去电源后,柴油发电机组快速自启动并自动投带两段保安负荷。中性点接地方式采用经高阻接地的接地方式。柴油发电机组选用额定功率1800KW,额定电压400/230V,额定频率50HZ的电启动应急型柴油发电机组。图2-8为柴油发电机接线示意图： 图2-8 柴油发电机接线图2.6厂用电接线的选择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，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，是设计达到经济合理、技术先进，保证机组安全、经济和满发地运行。厂用电接线应满足下列要求：（1）各机组的厂用电系统式独立的。 一台机组的故障停运或其辅机的电气故障，不应影响到另一台机组的正常运行。并能在短时间内恢复本机组的运行。（2）充分考虑机组启动和停运过程中的供电要求。一般均应配备可靠的启动（备用）电源。（3）充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式。特别是注意对公用负荷供电的影响。（4）200MW及以上机组应设置足够容量的交流保安电源。还要设置电能质量指标合格的交流不间断供电装置。2.6.1高压厂用电接线高压厂用电系统初步接线形式如下：每台机组设1台分裂绕组厂用高压变压器，其工作电源从发电机封闭母线上支接取得; 2台机组设 1台分裂绕组高压公用 /启动 /备用变压器 ,其工作电源由厂内 220kV升压站母线提供。每台机组设 , 2段高压工作母线,为单母线接线形式 ,由 1台厂用高压变压器的2个分裂绕组进行供电 ,每台机组的机炉辅机分别接在 , 2段高压工作母线上。发电厂中有些负荷不以机组为单元，而是为全厂服务的公用系统，对于这类负荷的供电，要避免仅依靠某个电源或某一台机组，以防止因某个电源或某一台机组停运时而使公用负荷不能运行，从而造成全厂停运事故。设计中公用负荷段分为两段，将互为备用的负荷接于不同的机组上，两个公用段互为备用。2.6.2低压厂用电接线低压厂用负荷的接线方式有有种：一是传统的中央盘-车间盘接线方式；二是PC（低压动力中心）-MCC（低压电动机控制中心）接线方式。由于每一套PC-MCC的电源由互为备用的两台变压器供电，母线之间采用分段断路器以便在某电源故障后合闸以保证供电，PC-MCC接线方式可靠性高于设计中中央盘-车间盘接线方式，故设计中采用PC-MCC方式。高压厂用电系统初步接线形式如下：低压厂用电系统采用单母线分段 ,每台机组厂房低压系统成对设置汽机段、锅炉段、电除尘段、保安段、脱硫段,2台机组设置公用段 ,检修段、出灰段、综合泵房段、输煤段、除灰段、反渗透段。每台机组设置 1台检修变、出灰变、脱硫公用变、灰库变厂前区、照明变 、循环水变卸煤码头动力变、GIS变。采用 PC,MCC供电方式 ,容量为 75 kW以下的电动机及 200 kW以下的静止负荷由 MCC供电,75kW及以上的低压电动机和 200 kW及以上的静止负荷由 PC供电。2.7电动机自启动校验已知发电厂厂用电系统电压为6KV和0.38KV两级电压。厂用高压备用变压器为分裂绕组变压器，其高压绕组额定容量为40000KVA，低压绕组额定容量为20000 KVA，以高压绕组电抗为基准的半穿越电抗标幺值为15.06%，厂用高压变电源侧母线电压标幺值=1.1(有载调压)。 参加自启动电动机总容量为12027.25KW，则根据公式： （2-5）式中： 电动机启动电流倍数； 参加自启动电动机总容量； 电动机的效率和功率因数乘积，一般取0.8； 分裂绕组额定容量。可求得厂用高压母线的合成负荷标幺值为：；由公式： （2-6）式中： 高压绕组额定容量。可求得厂用高压变压器电抗标幺值为：；由公式： （2-7） 可求得高压母线标幺值为： （0.650.7）。厂用高压母线电压校验满足电动机自启动要求的厂用母线最低值，可见该电动机可以顺利实现自启动。3 主变压器选择3.1 主变压器容量和台数的确定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。根据公式: 得到1号、2号主变容量为：；考虑裕度：。3.2 主变压器型式的选择（1）相数的选择当发电厂与系统连接的电压为220KV时，宜经技术经济比较后，确定选用三相变压器或单相变压器组。对于单机容量为300MW并直接升压到220KV的，选用三相变压器。（2）绕组数量的选择电力变压器按每相的绕组数分为双绕组、三绕组或更多绕组等形式;按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等形式。机组容量为 200MW以上的发电厂其升压变压器一般不采用三绕组变压器。设计中主变压器2侧只有2个电压等级，且以220KV升高电压级与系统连接 ,所以采用双绕组变压器即可。（3）绕组连接方式的选择变压器三相绕组的接线组别必须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Y和两种。因此 ,变压器三相绕组的连接方式应根据具体工程来确定。在发电厂和变电站中 ,一般要考虑系统或机组的同步并列要求 ,限制 3次谐波对电源的影响等因素 ,根据以上变压器绕组连接方式的原则运行。设计中，对于220KV的电压等级变压器绕组采用，连接。（4）调压方式为了保证发电厂或变电站的供电质量 ,电压必须维持在允许范围内。通过变压器的分接开关切换 ,改变变压器高压侧绕组匝数 ,从而改变其变比 ,实现电压调整。发电厂主变压器中很少采用有载调压 ,因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压 。设计中对于220KV电压等级的变压器采用无激磁调压。经过以上的讨论，符合本次设计的2300MW机组主变压器基本要求的是由西安变生产的2台SFP7-360000/220三相一体主变压器，采用，连接组别无激磁调压方式，阻抗值为14.3%。4主接线的选择主接线的基本要求：（1）可靠性。安全可靠是电力生产的首要任务。从以下几方面确定可靠性：发电厂和变电站在电力系统的的地位和作用。担负的负荷性质。设备制造水平。实践运行经验。（2）灵活性。电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活的进行运行方式的转换。适应各种运行方式（正常、检修、事故及处理、特殊、投切设备、增减负荷等）的变化。具体衡量要求： 操作的方便性。 调度的方便性。 扩建的方便性。（3）经济性。在满足可靠性与灵活性的前提下做到经济合理。投资省。占地面积少。电能损耗小。4.1 主变高压侧接线（220KV侧）方案一：采用双母线带旁路接线方式当出线回路数较多、输送和穿越功率较大、设备故障或检修时不影响用户的正常用电。首先，它满足了供电的可靠性，可以不停电检修；其次可以满足调度灵活性和扩建方便。此外双母接线时，故障检修容易误操作。接线图如图3-1。 图3-1 双母带旁路接线方案二：采用双母线不带旁路与方案一双母带旁路接线方式相同，供电可靠，运行调度较灵活，扩建也方便，但不便于检修。设计中，由于电厂检修时需要做到不停电检修，而且本次设计中也不选用模块式全封闭开关，所以需要加装旁路母线，故选用采用双母线带旁路接线方式。接线图如3-2 图3-2 双母线接线4.2 发电机-变压器接线（18KV侧）单元接线是所有无主接线基本形式中最简单的一种，发电机-双绕组变压器单元接线，是大型机组广泛采用的接线形式。对于200MW以上机组，采用了单元接线以后，发电机于变压器之间无需加装断路器，所以发电机出口采用分相封闭母线。这种接线方式简单、开关设备少，操作简单，以及因不设发电机电压母线，而在发电机和变压器之间采用封闭母线，使得短路的几率和短路电流相对于具有发电机电压级母线时，有所减小。接线形式如图3-3所示： 图 3-3单元接线5短路电流计算5.1概述电力系统在运行中 ，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流。其值可远远大于额定电流 ，并 取决于短 路点距电源的电气距离。例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达额定电流的1015倍。大容量电力系统中，短路电流可达数万安。这会对电力系统的正常运行造成严重影响和后果。三相系统中发生的短路有 4 种基本类型：三相短路，两相短路，单相对地短路和两相对地短路。其中，除三相短路时，三相回路依旧对称，因而又称对称短路外，其余三类均属不对称短路。在中性点接地的电力网络中，以一相对地的短路故障最多，约占全部故障的90。在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。发生短路时，电力系统从正常的稳定状态过渡到短路的稳定状态，一般需35秒。在短路后约半个周波（0.01秒）时将出现短路电流的最大瞬时值，称为冲击电流。它会产生很大的电动力，其大小可用来校验电工设备在发生短路时机械应力的动稳定性。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、整定继电保护、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损坏,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,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。5.2基本假设条件 （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，不考虑电机的磁饱和、磁滞、涡流及导体肌肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间位置相差120电气角度。（4）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带磁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%负荷接在系统侧。（6）同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。（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，元件的电阻都略去不计。（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运算曲线。5.3电路元件参数的计算5.3.1 基准值计算高压短路电流，通常取基准容量，基准电压一般取用各级的平均电压，即 （5-1）式中： 额定电压。当基准容量（MVA）与基准电压（KV）选定后，基准电流(KA)与基准电抗（）便已决定： （5-2） （5-3）常用基准值（=1000MVA）如表5-1所示：表5-1常用电压等级对应基准值表基准电压（KV）6.310.518115230525基准电流（KA）91.6553.215.022.511.1基准电抗（）0.040.113.2413.252.9275.65.3.2 短路计算已知参数如下：发电机：QFS-300-2 , =300MW , =18KV , =16.7%；主变压器：=230KV , =14.3;厂高变： 18/6.3KV , 半穿越电抗=15.06 ,分裂系数=3.622；线路：100公里线路值=20，已知单位长度的值；无穷大系统：已知MVA，则。（2）等值电路图如图： 图 5-1 各短路点 图 5-2 等值电抗图（3）各元件基本参数（基准值取,）发电机：;主变压器：厂高变：；高压绕组低压绕组线路：系统：已知MVA， （4）计算过程：k1处短路图 5-3 处短 ；系统侧短路电流标幺值： 有名值：运算电抗：查运行曲线得发电机0S和4S的短路电流标幺值为： 有名值分别为：； 冲击电流（取较大侧）：；故短路电流为：；最大有效值为：。k2处短路图5-4 处短路其中：；运算电抗： ；查运行曲线得发电机0S短路电流标幺值为： ；有名值为：冲击电流（取较大侧）：故短路电流为：；最大有效值为：。k3处短路 图 5-5 处短路由于6KV厂用电系统的短路电流计算应计及电动机的反馈电流，即它由厂用电源和电动机两部分供给，并按相角相同取算术和进行计算。由公式： （5-4） （5-5）式中： 基准电流（KA）; 系统电抗标幺值，； 厂用变压器或电抗器的电抗标幺值； 厂用电源短路电流周期分量的起始有效值； 电动机平均反馈电流倍数，一般12.5万KW及以上机组取5.56.0； 计及反馈的电动机额定功率之和（KW）; 电动机额定电压（KV）；电动机平均效率和功率因数乘积，一般取0.8； 电动机反馈电流周期分量的起始有效值（KA）。可得：；则而 ； 则 ； 冲击电流：故短路电流为：最大有效值为：将上述结果进行整理，如表5-2所示。表5-2个点短路电流统计表数值(KA)短路点0 S4 S4.3417.776.27622.1145.23533.3925.89260.13135.68286.02699462.9621.2655.8627.2312.878.396电气设备选择6.1母线载流导体一般使用铝或铝合金材料。纯铝的成型导体一般为矩形、槽型和管型；铝合金导体有铝锰合金和铝镁合金两种，形状均为管型，铝锰合金载流量大，但强度较差，而铝镁合金载流量小，但机械强度大，其缺点是焊接困难，因此使用手受限制；铜导体只有在持续工作电流大，且出线位置特别狭窄或污秽对铝有严重腐蚀的场所。硬导体截面通常有矩形、槽型和管型，矩形导体一般只用于35KV及以下，电流在4000A及以下的配电装置中；槽型导体机械强度好，载流量大，肌肤效应系数较小，一般用于40008000A的配电装置中；管型导体肌肤效应系数小、机械强度高，用于8000A以上的大电流母线或要求电晕放电电压高的110KV及以上的配电装置中。软导体常用的有钢芯铝绞线、组合导线、分裂导线和扩径导体，后者多用于330KV及以上配电装置。6.1.1 发电机出口（18KV）选用型号为QLFM-18/18000-Z全连式离相金属封闭 、强迫风冷，外径直径170cm、相间距3m，额定电压18KV、电流18KA。6.1.2 220KV侧 主变高压侧（220KV）（1）按经济电流密度选择：导体所在回路中最大持续工作电流假定最大负荷利用小时，查阅经济电流密度图（发电厂电气部分P201的图6-17）, 经济电流密度，由公式： （6-1） 得出导体的经济截面为。查阅电力工程电气设计手册P335，选取截面为1491的铝锰金管型导体，型号为。（2）计算条件：气象条件：最大风速，内过电压风速，最高气温，最低气温。三相短路电流峰值： 。结构尺寸：跨距l=12m,支持金具长0.5m,计算跨距。相间距离a=3m。GW6-220型隔离开关静触头加金具重15Kg，按两跨梁进行计算。导体型号及技术特性：导体选用铝锰金管型导体，导体材料的温度线膨胀系数，弹性模数，惯性距，导体密度，导体截面，自重，导体截面系数。（3）最大弯矩和弯曲应力的计算：正常状态时母线所受的最大弯矩和应力的计算。正常状态时母线所受的最大弯矩由母线自重产生的垂直弯矩、集中负荷（即引下线）产生的垂直弯矩及最大风速产生的水平弯矩组成。其计算公式如下：母线自重产生的垂直弯矩为：由设计手册表8-19查得均布荷载最大弯矩系数为0.125. 则弯矩为：集中荷载产生的垂直弯矩为：由表8-20查得集中荷载最大弯矩系数为0.188，则弯矩为：最大风速产生的水平弯矩，取风速不均匀系数，取空气动力系数，最大风速为，则风压为：Kg/m 正常状态时母线所承受的最大弯矩及应力为：此值小于材料的允许应力8820,满足要求。（4）短路状态时母线所受的最大弯矩和应力的计算。短路状态时母线所受的最大弯矩由母线自重产生的垂直弯矩、集中负荷（即引下线）产生的垂直弯矩、短路电动力及对应于内过电压情况下的风速所产生的最大弯矩组成。短路电动力产生的水平弯矩及短路电动力为：在内过电压情况下的风速产生的水平弯矩及风压：短路状态时母线所承受的最大弯矩及应力为：此值小于材料的允许应力8820,满足要求。汇流母线（220KV）（1）按导体长期发热允许电流选择由公式： （6-2）得出温度修正系数，由公式： （6-3）得出,查阅设计手册，应选用截面为1491的铝锰金管型导体。（2）经对最大弯矩和弯曲应力的计算，截面为1491的铝锰金管型导体满足要求（最大弯矩和弯曲应力的计算6.1.2已有详述，故不做校验）。6.2QF、QS的选择6.2.1 高压断路器选择原则高压断路器主要功能:正常运行时,用来倒换运行方式,把设备或线路接入电路或退出运行,起着控制作用,当设备或线路故障时,能快速切除故障回路,保证无故障部分正常运行,能起保护作用。按照断路器采用的灭弧介质可分为油断路器（多油、少油）、压缩空气断路器、断路器、真空断路器等。其中断路器具有灭弧能力强、开断容量大、熄弧特性好的特点，因而在超高压输电网中普遍使用，现在的发展趋势，我国新建220KV断路器基本都使用断路器，且本次设计根据主接线也需要选用断路器。6.2.2 隔离开关选择原则隔离开关是发电厂和变电站中常用的开关电器。它需与断路器配套使用，但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。隔离开关主要用途：（1） 隔离电压:在检修电气设备时,用来将被检修设备与电源电压隔离,保证检修安全（2） 倒闸操作:投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时,常用来配合断路器协同操作来完成（3）分合小电流:分合避雷器,电压互感器和空载母线; 分合励磁电流不超过2A的空载变压器; 关合电容电流不超过5A的空载线路。6.2.3 220KV侧（QF、QS的选择）（1）QF: ，按额定开断电流进行选择，初选SFMT-220KV型的六氟化硫断路器 。 表6-1SFMT-220KV型断路器基本参数型号额定电压（KV）额定电流（A）额定开断电流(KA)额定关合电流（峰值）（KA）3s热稳定电流（KA）额定动稳定电流（峰值）（KA）SFMT-22022025004010040100额定开断时间（s）额定闭合时间（s）重合闸无电流间隙时间（s）重合闸金属短接时间（s）最高工作电压（kV）额定频率（Hz）SF6气体额定压力 （20）（Mpa）0.060.10.30.04252500.5QS: ， ，按额定开断电流进行选择，初选GW4-220KV型号的隔离开关。表6-2GW4-220KV型隔离开关基本参数型号额定电压（kV）额定电流（A）动稳定电流峰值（kA）4s热稳定电流（kA）GW4-220220200010040将初选的断路器和隔离开关列于下表63：表63隔离开关和断路器与计算参数对照表计算值SFMT-220KV型断路器GW4-220KV型隔离