毕业设计（论文）-某凝汽式火力发电站一次部分设计.doc

攀枝花学院本科毕业设计某凝汽式火力发电站一次部分设计学生姓名： 学生学号： 院（系）： 电气信息工程学院 年级专业：2009级电气工程与自动化指导教师： 二一三年六月攀枝花学院本科毕业设计 参 考 文 献摘 要本设计主要针对某凝汽式火力发电站进行一次部分设计，设计任务是：确定主接线方式，厂用电接线，选择主变，短路电流计算，选择各电压等级的开关电器、母线及互感器;配置继电保护，自动装置及设计;防雷及接地方案设计。本设计的主要目的是为了巩固已学专业知识，充分了解和掌握有关发电厂电气一次方面的设计内容和设计思路;本次设计的完成主要通过参照与之相关的教科书和学术论文以及网络资源，同时向指导老师请教的方法，最后与本设计具体情况相结合完成了本设计。本设计的主要成果是完成了这次凝汽式火力发电厂一次部分设计的设计说明书和发电厂电气主接线图;而且画图方面涉及到使用AUTOCAD画图工具，这对于锻炼自身也是很有帮助的。 关键词：，凝汽式火电站，电气主接线，电气设备选择ABSTRACTThis is a design for a condensing steam thermal power station. The task of this design is to: identify the main wiring, the plant electrical wiring, main transformer, short circuit current calculation, the voltage level of electrical switches, bus and transformer, configuration relay protection, automatic device and design, design of lightning protection and grounding scheme. The main purpose of this design is to consolidate what have learned experiences to fully understand and master the power plant electrical aspects of the design content and design ideas. I complete the design by reference thereto textbooks and academic papers, as well as network resources, ask for the instructor, and finally combined with the specific circumstances of the design and completion of the design. The main results of the design is completed this condensing steam coal-fired power plants of the design of the design specification and the main power plant electrical wiring diagram; drawing relates to the use of AutoCAD drawing tool, which is also helpful for the exercise itself.Keywords：Condensing coal-fired stations，main electrical connection，Electric equipment selectionII目 录摘 要IABSTRACTII目 录i1 引 言12 电气主接线22.1 对原始资料的分析22.2 主接线方案的拟定22.2.1 方案拟定的依据22.2.2 各电压等级接线形式的拟定32.2.3 主接线方案的比较与选择52.2.4 主接线最终方案的确定62.3 主变压器的选择72.3.1 变压器容量和台数的确定原则72.3.2 主变压器型式和结构的选择原则82.3.3 变压器的选择与计算92.3.4 发电机的选择与计算93 厂用电设计103.1 厂用电负荷分类103.2 厂用电接线设计原则103.3 厂用电电压等级和厂用变压器选择113.5 厂用电电源引接方式及厂用电接线形式确定123.5.1 厂用电电源引接方式123.5.2 厂用电接线形式确定124 短路电流的计算134.1 短路电流计算的目的134.2短路电流计算的一般规定134.3 短路电流的计算过程145 导体和电气设备的选择185.1 导体和电气设备选择的一般原则185.2 输电导线的选择与校验185.2.1 钢厂185.2.2 纸厂195.2.3 车站及城关195.2.4 导线电压损耗校验195.3 电气元件的选择205.3.1 高压断路器和隔离开关的选择与校验205.3.2 电流，电压互感器选择与校验245.4 母线的选择295.4.1 母线型式的选择295.4.2 导体截面的选择306 发电厂防雷保护及接地保护336.1 雷电过电压的形成与危害336.2 电气装置的防雷保护336.3 发电厂接地保护347 主系统继电保护配置及整定377.1 变压器继电保护配置377.1.1 电力变压器过电流保护377.1.2 电力变压器低压侧单相短路保护387.1.3 电力变压器差动保护397.1.4 电力变压器瓦斯保护407.2 发电机继电保护配置41结 论43附录A 电气主接线图44致 谢45参 考 文 献46471 引 言这是我第一次从事电气设计工作，而且我大学本科毕业也会从事变电站设计的工作，因此这次毕业设计我是选对了题目;据我所知，电气设计是一项非常复杂的，综合性很强的工作，我们要同时考虑很多复杂的因素。老师给我们讲过发电厂电气部分里面关于电气一次部分设计的关键步骤和需要注意的问题，这在很大程度上给我提供了方向，让我知道了开始该做什么，然后做什么。总体说来，我们需要首先对原始资料进行分析，确定主接线方案，然后选择主变，厂用电接线方案设计以及厂用变压器的选择，短路电流计算，各个电压等级的开关器件选择，10kV出线的导线截面以及回路数确定，最后就是防雷接地和配置继电保护。其中短路电流计算在本设计中是在发电机和变压器的选择之后进行的、并且会影响到后续电气设备的选择，在整个设计中起着枢纽的作用。在设计电气部分时候还要注意工程建设投资费用和建成之后运行的可靠性以及整体经济效益。应用科学技术，包括了技术、科学、经济和方针政策等等各个方面的内容。而毕业设计就是将大学四年里面学到的知识和这门学科结合起来，进行一次理论上的实践。我是一个学习认真踏实的学生，即使来到了被称作象牙塔的大学校园里，本应该好好体验大学生活，全面锻炼自己，可是因为自己性格的原因，我还是把学习放在的第一的位置，平时就少了很多锻炼自己其他能力的机会。不过，及时自己学习再好，也是和实际脱节的，学校学习的东西始终是落后的，过时的，比如作为电气专业的学生，我们只是系统的学习过发电厂电气部分、工厂供电、电力系统分析、电路、高电压技术和电力系统自动装置这些专业课程，并没有实际工作的经历，因此以后出身社会也免不了重新学习的命运。不过毕业设计正是对理论到实践的一次飞跃，我一定会重视这次毕业设计，尽力完成好这项任务。对于本设计中出现的专业术语可能不精确，个人能力有限，如果出现各种不严谨的地方，还请指导老师和同学批评指正！2 电气主接线电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节;电气主接线又称为电气一次主接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产，传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图，主接线代表了发电厂或变电站高电压、大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分;它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系;因此，主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合考虑各个方面的影响因素，最终得到实际工程确认的最佳方案。2.1 对原始资料的分析该设计电厂是小型凝汽式火力发电厂，容量为2*12+2*12=74MW，占电力系统总容量74/（425+225+74）100%=33%，因此超过了电力系统检修备用容量8%15%和事故备用容量10%的限额，说明该厂在未来电力系统中的作用和地位至关重要，并且年利用小时数为7000h，远远大于电力系统发电机组的平均最大负荷利用小时数（如2006年我国电力系统发电机组年最大负荷利用小时数为5221h）。该厂为火电厂，在电力系统中将主要承担基荷，从而该厂主接线设计务必着重考虑其可靠性。从负荷特点及电压等级可知，10kV电压母线的地方负荷容量不大，共有8回架空线（因为10kV负荷和类负荷占很大比例，为保证供电可靠性，每种负荷都采用双回线供电），电压等级与12MW发电机的机端电压相等。25MW发电机是二期工程，机端电压仍为10.5kV，拟采发变单元接线，不设发电机出口断路器，有利于节省投资及简化配电装置布置;110kV电压等级出线回路数为2回，接入远方系统。2.2 主接线方案的拟定2.2.1 方案拟定的依据电气主接线设计的基本要求，总体说来有可靠性、灵活性和经济性三方面。可靠性可靠安全是电力生产的首要任务，最基本的要求是保证供电可靠;停电不仅使发电厂造成损失，而且对于国民经济各部门带来的损失将更加严重，在经济发达的地区，故障停电的经济损失是实时电价的十倍，乃至上百倍，至于导致人身伤亡，设备损坏，产品报废，城市生活混乱等经济损失和社会影响更加难以估量;因此，主接线的接线形式必须保证供电可靠。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和变电站来说是可靠的，但是对于另外一些发电厂和变电站来说不一定能够满足要求，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。1) 发电厂或发电站在电力系统中的地位和作用中小型发电厂的主接线没必要为追求过高的可靠性而采取复杂的接线形式，在与电力系统的接入方式上可采用单回线弱联系接入方式。然而，中小型发电厂和变电站一般都靠近负荷中心，对常有的610kV电压级的近区负荷，采用供电可靠性较高的母线接线形式，以便适应近区各负荷对供电可靠性的要求。2) 负荷性质和类别负荷按性质分为类，类，类。担任基荷的发电厂设备利用率较高，年利用小时数在5000h以上主要供应，类负荷用电，必须采用供电较为可靠的接线方式，且保证有两路电源供电。3) 设备制造水平主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性更好的电气设备可以简化接线。4) 长期运行经验主接线可靠性与运行管理水平和运行值班人员的素质等因素有密切关系，衡量可靠性的客观标准是运行实践。灵活性主要包括操作的方便性、调度的方便性和扩建的方便性。经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间;通常设计应在满足可靠性和灵活性的基础上做到经济合理，经济性主要体现在:节省一次投资，占地面积少，电能损耗少等各个方面。2.2.2 各电压等级接线形式的拟定根据对原始资料分析，现将各电压等级可能采用的较佳方案列出，进而以优化组合方式组成最佳可比方案。1) 10kV电压等级由原始资料可以知道，10kV母线上有钢厂、纸厂、车站、城关四种负荷，总负荷17MW。并且负荷中含有较大比例的级、 级负荷，所以为满足供电可靠性必须采取双回线路供电，因此总共出线八回。第一期的两台12MW机组以单元接线方式接入10kV母线。拟定单母线分段或双母线接线两种接线方式。2) 110kV电压等级110kV一方面接收10kV母线的剩余功率，另一方面直接接收第二期25MW机组的功率;第二期工程的两台25MW机组采用发变单元接线接入110kV母线;因为110kV母线和电网相联系，为了保证供电的可靠性，110kV拟采用双母线接线或单母线分段两种接线方式。根据以上分析，采用四种主接线方案：方案一：10kV采用单母线分段接线;110kV采用单母线分段接线图2.1 主接线简图1方案二：10kV采用单母线分段接线;110kV采用双母线接线图2.2 主接线简图2方案三：10kV采用双母线接线;110kV采用单母线分段接线图2.3 主接线简图3方案四：10kV采用双母线接线;110kV采用双母线接线图2.4 主接线简图42.2.3 主接线方案的比较与选择上面给出了四种初步拟定的主接线方案，现在就这四种方案进行比较和选择最后得到最佳方案，具体比较如下：10kV：1）可靠性单母线分段接线有比较高的供电可靠性。对于本设计而言，10kV母线如果采用单母线分段接线，每段母线各由一个电源供电，当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，从一定程度上保证了供电可靠性;而且从资料上可以了解到，单母线分段接线适用于小容量发电厂的发电机电压配电装置，一般每段母线上所接发电容量为12MW左右，每段母线上出线不多于5回，这正好和本设计原始资料吻合。双母线接线拥有比单母线分段更高的供电可靠性。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断;一段母线故障时，能够迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关时，只需要断开次隔离开关所属的一条电路和与此隔离开关相连的改组母线，其他电路均可以通过另一组母线继续运行。对于本设计而言，因为10kV负荷出线都通过两回出线，已经能够保证供电可靠性要求，因此10kV在可靠性方面选择单母线分段接线。2）灵活性单母线分段接线和双母线接线都有很好的灵活性要求，能够在一段母线或者一组母线故障时，灵活的将故障段隔离或者把全部电源和线路倒换到备用母线上。对于双母线接线，扩建方便，它能够向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中也不会造成原有回路停电。但是，对于本设计实际情况来看，待建火电厂周围已经有火电厂和水电厂对电网供电，因此本身扩建可能性很小，所以10kV在灵活性方面选择单母线分段接线已经满足要求。3）经济性在满足可靠性和灵活性的同时，确定主接线方案还要考虑经济性问题，对于本设计10kV主接线方案，单母线分段接线和双母线接线相比较更加经济，投资更少。综上所述，10kV母线选择单母线分段接线方式，因此排除方案三和方案四，保留方案一和方案二。110kV前面已经提到本设计中110kV母线是和电网相连，为了进一步提高供电可靠性和调度灵敏性，避免不必要的停电造成的损失，这里选择双母线接线更能满足要求。2.2.4 主接线最终方案的确定通过定性分析和可靠性灵活性及经济性比较，在技术上方案二明显更加占优势，因此选择方案二，即：10kV采用单母线分段接线;110kV采用双母线接线。图2.5 主接线简图2.3 主变压器的选择2.3.1 变压器容量和台数的确定原则单元接线的主变压器单元接线的主变容量应按下列条件的较大者选择:1) 发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕量。2) 按发电机的最大连续容量，扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组平均温升在标准环境温度或冷却水温度不超过65摄氏度的条件下选择。具有发电机电压母线接线的主变压器当发电机全部投入运行时，在满足发电机电压供电的日最小负荷，并扣除厂用负荷后，主变压器应能将发电机母线上的剩余功率送入系统。当接在发电机母线电压母线上最大一台机组检修或者因供热机组如何变动而需限制本厂输出功率是，主变应能从系统倒送功率。发电机电压母线上接有2台或者以上的主变时，当其中容量最大的一台因故退出运行时候，其他主变应能输送母线剩余功率的70%以上。具有发电机电压母线的发电厂，在发电机电压母线上通常都是接入60MW及以下的中小型热电机组，按照“以热定电”的方式运行;坚持自发自用原则，严格限制上网电量;为确保对发电机电压上的负荷供电可靠性，接于发电机电压母线上的主变压器不应少于2台，其容量处满足上述几点要求，还应当考虑不少于五年负荷的逐年发展。变压器台数的确定根据以上的分析得出，本厂总共需要4台主变压器;每台主变和发电机构成单元接线，同时12MW机组出线有机端母线，主变分别接在分段母线的各段上。2.3.2 主变压器型式和结构的选择原则相数根据书本上介绍，300MW及以下机组单元接线的主变和330kV及以下电力系统中，一般都是选三相变压器;但是，由于变压器的制造条件和运输条件限制，特别是大型变压器需要考察其运输可能性;若受到限制时候，则可选择单相变压器。绕组数与结构电力变压器按其每相绕组数分为双绕组，三绕组或更多绕组。机组容量为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器，但是三绕组变压器的每个绕组的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，反而不如选择两台双绕组变压器在经济上更加合理。绕组联接组号在发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波对电流的影响等因素，主变压器联接组号一般都选用YNd11常规接线。阻抗和调压方式对于双绕组变压器，一般按标准规定值选择，对于三绕组普通型和自耦变压器各侧绕组，按用途即升压型或降压型确定。对于220kV及以上的降压变压器，仅在电网电压有较大变化的情况时候使用有载调压，一般均采用无激励调压;110kV及以下变压器应至少有一级电压的变压器采用有载调压。冷却方法油浸式电力变压器的冷却方法随其型式和容量不同而不同，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。中小型变压器通常采用依靠装在变压器油箱上的片状或管型辐射式冷却器及电风扇的自然风冷却剂强迫风冷却方式散发热量。本设计主变压器的型式和结构的确定表2.4 变压器型式和结构相数绕组数联接组号调压方式冷却方法三相双绕组YNd11无载调压自然风冷却2.3.3 变压器的选择与计算根据上面知道了本设计总共涉及到到四台主变，他们的容量分别为：12MW机组 式（2.1） 式（2.2）因此待选12MW机组的变压器容量选择为16MWA。25MW机组 式（2.3）因此待选25MW机组的变压器容量选择为31.5MWA。经过综合考虑，主变压器的型号选为和，具体参数如表2.5所示：表2.5 所选变压器型号及参数表变压器型号额定容量(kVA)额定电压(kV)空载电流(%)连接组别高压中/低压主 变T-1,23150011010.50.6YNd11主 变T-3,41600011010.50.67YNd112.3.4 发电机的选择与计算根据本设计的要求，发电机选用汽轮机，同时选用一台容量最大的事故备用电源G5，具体型号如表2.6所示：表2.6 发电机以及事故备用电源选择发电机型 号额定电压(kV)额定容量(MW)同步电抗（）功率因数G-1、G-2QF2-12-210.5120.2320.8G-3、G-4QF2-25-210.5250.2160.8G-5QF2-25-210.5250.2160.83 厂用电设计发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量以电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备（如锅炉、汽轮机或水轮机、发电机等）和输煤、碎煤、除灰、除尘及水处理的正常运行;这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明等用电设备都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。3.1 厂用电负荷分类I类负荷凡是属于短时停电会造成主辅设备损坏、危及人身安全、主机停运及出力下降的厂用负荷，都属于I类负荷。如火电厂的给水泵、凝结水泵、循环水泵、引风机、送风机、给粉机等以及水电厂的调速器、压油泵、润滑油泵等。通常它们都设有两套设备互为备用，分别接到两个独立电源的母线上，当一个电源断网后，另一个电源就立即自动投入。II类负荷允许短时停电，不造成生产紊乱，但较长时间停电有可能损坏设备或影响机组正常运转的厂用负荷。如火电厂的工业水泵、疏水泵、灰浆泵、输煤设备和化学水处理泵等，以及水电厂中大部分厂用电动机。一般它们均应由两段母线供电，并采用手动切换。III类负荷较长时间停电，不会直接影响生产，仅造成生产上不方便的厂用负荷。如试验室、修配厂、油处理室的负荷等，通常它们由一个电源供电，但是在大型发电厂也常采用两路电源供电。不停电负荷，直流保安负荷，交流保安负荷。3.2 厂用电接线设计原则厂用电接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转。接线应能灵活地适应正常，事故、检修等各种运行方式的要求。厂用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷由本机组供电。设计时还应适当注意其经济性和发展的可能性，并积极慎重地采用新技术、新设备，使厂用电接线具有可行性和先进性。应对厂用电的电压等级，中性点接地方式，厂用电源及引线和厂用电接线形式等问题进行分析和论证。3.3 厂用电电压等级和厂用变压器选择本电站是小型火电站，没有重型的电气设备。在我国，一般的小火电站的厂用电电压等级为380/220V三相四线制中性点直接接地系统。发电机组容量在60MW及以下，发电机电压为10.5kV，所以高压厂采用3kV作为高压厂用电压。厂用变压器选择1) 额定电压厂用变压器的额定电压应根据厂用电系统的电压等级和电源引接处的电压确定，变压器一二次额定电压必须与引接电源电压和厂用网络电压相一致。2) 工作变压器台数和型式工作变压器的台数和型号主要与高压厂用母线的段数有关，而母线的段数又与高压厂用母线的电压等级有关。当只有6kV或10kV一种电压等级时候，一般分2段，高压厂用变压器可选用一台全容量的低压绕组分裂绕组变压器，两个分裂绕组支路分别供2段母线。3) 厂用变压器容量厂用变压器的容量必须满足厂用电机械从电源获得足够的功率，因此，对高压厂用工作变压器的容量应按高压厂用计算负荷的110%与低压厂用计算负荷之和选择，而低压厂用工作变压器的容量应留有10%左右的裕度。4) 厂用变压器的计算与确定通过对各种原则的分析，得出厂用变压器的选择如下：12MW和25MW机组厂用变压器容量： 式（3.1） 式（3.2）经过综合考虑，厂用变压器的型号为SFF7-2000/10，和SFF7-4000/10。具体参数表3.1所示：表3.1 所选厂用变压器型号及参数表变压器型号额定容量(kVA)额定电压(kV)空载电流(%)联结组别高压中/低压厂用变T-1,2SFF7-2000/102000100.3-YNd11厂用变T-3,4SFF7-4000/104000100.3-YNd113.5 厂用电电源引接方式及厂用电接线形式确定3.5.1 厂用电电源引接方式对于发电单元接线形式，厂用电源从变压器低压侧引出。当主接线具有发电机机压母线时候，厂用电源直接从母线上引接。3.5.2 厂用电接线形式确定发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线分段接线形式，并多以成套配电装置接受和分配电能。在采用母线管理制的中小型发电厂中，往往机炉数量不对应，为了保证厂用电系统的供电可靠性和经济性，高压厂用母线均采取“按锅炉分段“的原则。所以本设计，厂用电接线选择单母线分段，高压厂电压等级为3kV。图3.1 3kV高压厂用电接线图4 短路电流的计算4.1 短路电流计算的目的在发电厂和变电所电气设计中，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： 在选择电气主接线时，需要比较各种接线方案，或者确定某一接线是否需要采用限制短路电流的措施，均需进行必要的短路电流计算。 在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线相间和相对地安全距离。 在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障状况下都能安全、可靠的工作。同时又力求节约资金，这就需要按短路情况进行全面校验。选择继电保护方式和进行整定计算，要以各种短路时的短路电流为依据。 对于接地装置的设计，同样需用短路电流。 4.2短路电流计算的一般规定4.2.1 基本假定： 正常工作时，三项系统对称运行。所有电流的电动势相位角相同。电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。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。不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流。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。输电线路的电容略去不计。4.2.2 一般规定 验算导体的电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统远景的发展计划。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。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。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。4.3 短路电流的计算过程本设计由于对称性，选择三个短路点，分别为10kV母线处，110kV母线处，25MW发电机和变压器之间，。 式（4.1）短路等效电路图如图4.1所示:图 4.1 短路等效电路图计算过程： （1）短路时化简电路图：图 4.2 电路简化图图 4.3 电路简化图图 4.4 短路点d1电路简化图短路等效阻抗标幺值：;短路电流的标幺值：I*f1=10.2;有名值：If1=If1*= =5.12kA;冲击电流：ish1=1.8*If1=13.03kA;全电流最大有效值：Ish1=1.52If1 =7.78kA。(2)d短路时化简电路图图 4.5 短路点d2电路简化图短路等效阻抗标幺值： ;短路电流的标幺值：I*f2=3.58;有名值：If2=If2*= =19.68kA;冲击电流：ish2=1.8*If2=;全电流最大有效值：Ish2=1.52If2 =。d短路时图 4.6 短路点d3电路简化图短路等效阻抗标幺值： ;短路电流的标幺值：I*f3=3.70;有名值：If3=If3*= =20.34kA;冲击电流：ish3=1.8*If3=;全电流最大有效值：Ish3=1.52If3 =。短路计算结果如表4.1所示：表4-1 短路计算结果短路点基准电压(kV)起始暂态电流(kA)冲击电流(kA)全电流最大有效值I(kA)d11105.1213.037.78d210.519.6850.105.44d310.520.3451.785.62 5 导体和电气设备的选择正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。导体和电器的选择设计，也要做到经济合理，技术先进，运行方便，安全可靠和适当的留有发展余地，执行国家有关技术政策。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。本设计，电气设备选择包括隔离开关，电流电压互感器，断路器，导线的选择。5.1 导体和电气设备选择的一般原则按环境条件选择电气设备。根据电气装置所处的位置（户内或户外）、使用环境和工作条件，选择电气设备的型号;在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电网电压的条件选择，即 式（5.1）电气设备的额定电流是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流;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，即; 式（5.2） 按短路条件校验电气设备的热稳定和动稳定;为了保证电气设备在短路故障时不致损坏，就必须按最大可能的短路电流校验电气设备的热稳定和动稳定，即，; 式（5.3） 开关电器断流能力的校验;断路器和熔断器等电气设备负担着切断短路电流的任务，通过最大短路电流时必须可靠切断，包括开断电流和短路关合电流的校验。即，。 式（5.4）5.2 输电导线的选择与校验待建火电厂的本地负荷主要由10kV母线负责，由原始资料可以知道I和II级负荷占用比例较大，为保证供电可靠性，所有负荷采取双回线路供电，而且导线选择钢芯铝绞线LGJ。5.2.1 钢厂钢厂负荷为6MW，所以每回承担3MW;计算电流：;查文献2有关资料,可以知道经济电流密度;经济截面：;则选标准截面为240;选取的导线为：。校验发热条件满足发热条件。校验机械强度又10kV架空LGJ最小截面，满足要求。5.2.2 纸厂纸厂负荷为5MW，所以每回承担2.5MW;计算电流：;查文献2,可以知道经济电流密度;经济截面：;则选标准截面为185;选取的导线为：。校验发热条件满足发热条件。校验机械强度又知道了10kV架空LGJ最小截面，满足要求。5.2.3 车站及城关纸厂负荷为3MW，所以每回承担1.5MW;计算电流：查文献2有关资料,可以知道经济电流密度经济截面：则选标准截面为95选取的导线为：（1）校验发热条件：满足发热条件。（2）校验机械强度又知道了10kV架空LGJ最小截面，满足要求。5.2.4 导线电压损耗校验对于钢厂的LGJ-240，;又导线截面为240，那么;则电压损耗为：;满足要求。同理可验证纸厂和车站城关的电压损耗百分比分别为2.38%和2.93%以及1.96%，都满足要求。现在给出10kV母线出线导线的选择结果如表5.1所示：表5.1 10kV出线导线选择 项目负荷导线型号计算截面（）标准截面（）发热校验机械强度校验（最小截面）电压损耗计算电流（A）最大允许电流（A）钢厂LGJ-240229240206.2655251.617%纸厂LGJ-185190.9185171.8515252.38%车站和城关LGJ-9589.6595103335252.93%和1.96%5.3 电气元件的选择5.3.1 高压断路器和隔离开关的选择与校验12MW机组机端断路器，分段断路器以及回路隔离开关发电机出口长时最大工作电流为：;根据发电机回路的、及断路器安装在屋内的要求查文献2,选择;QF为/1000,QS为：GN6-10/1000;经校验，所选结果如表5.2所示。25MW机组机端隔离开关P=25MW, =10.5kV,cos=0.8, 表5.2 12MW机端QF与QS计算数据/1000GN6-10/100010kV10kV10kV866A1000A1000A19.68KA31.5KA-50.10KA80KA-31.5*231.5*450.10KA80KA80KA查文献2有关资料,选择Qs为：GN2-10/2000经校验，所选结果如下表：表5.3 25MW机端QS计算数据GN2-10/200010kV10kV1804A2000A51*551.78KA85KA10kV本地负荷出线断路器和隔离开关1)钢厂有功负荷P=3000KW;额定电压：=10.5kV;Cos=0.8;查文献2有关资料,选择QF：/1000 （因为/630经检验不合格）; QS：GN-6-10/600。2)纸厂有功负荷：P=2500KW;额定电压：=10.5kV;Cos=0.8;查文献2有关资料,选择QF：/1000; QS：GN-6-10/600。3)车站和城关有功负荷：p=1500KW;额定电压：=10.5kV;Cos=0.8;查文献2有关资料,选择QF：/1000 ;QS：GN-6-10/600;校验，因为同为10kV母线短路点，所以只需要校验正常工作最大电流最大的钢厂，其他纸厂和车站城关自然满足条件，现在校验结果如表5.4所示：表5.4 10kV母线负荷出线断路器与隔离开关计算数据SN10-10/1000GN6-10/60010kV10kV10kV216.5A1000A600A19.68KA31.5KA-50.10KA80KA-31.5*220*450.10KA80KA52KAT3，T4主变低压侧断路器和隔离开关有功负荷;额定电压：=10.5Kv;Cos=0.8;查文献2有关资料,选择QF：/1000;QS：GN6-10/1000;现在校验如表5.5所示：表5.5 T3，T4主变低压侧隔离开关计算数据/1000GN6-10/100010kV10kV10kV864.5A1000A1000A19.6831.5KA50.10KA80KA31.5*231.5*450.10KA80KA80KAT1，T2主变出口断路器和隔离开关有功负荷;额定电压：=110kV;Cos=0.8;查文献2有关资料,选择QF：SW4-110/1000; QS:GW4-110D/1000-80;现在校验结果如表5.6所示：表5.6 T1，T2主变出口断路器和隔离开关计算数据SW4-110/1000GW4-110D/1000-80110kV110kV110kV170.5A1000A1000A5.12KA18.4KA-13.03KA55KA-21*521.5*513.03KA55KA80KAT3，T4主变出口断路器和隔离开关有功负荷;额定电压：=110kV;Cos=0.8;查文献2有关资料,选择QF：SW4-110/1000; QS:GW4-110D/1000-80;现在校验结果如表5.7所示：表5.7 T3，T4主变出口断路器和隔离开关计算数据SW4-110/1000GW4-110D/1000-80110kV110kV110kV82.5A1000A1000A5.12KA18.4KA-13.03KA55KA21*521.5*513.03KA55KA80KA110kV母线出线隔离开关，断路器以及母联断路器和回路隔离开关有功负荷;额定电压：=110kV;Cos=0.8;查文献2有关资料,选择QF:SW4-110/1000; QS: GW4-110D/1000-80;现在校验结果如表5.8所示：5.3.2 电流，电压互感器选择与校验电流互感器种类和型式选择320kV屋内配电装置的电流互感器应采用瓷绝缘或树脂浇注绝缘结构;35kV及以上配电装置宜采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器;有条件安装于断路器或变压器瓷套管内，且准确级满足要求时，应采用价廉、动热稳定性好的套管式电流互感器。当一次电流较小（400A及以下）时宜优先采用一次绕组为多匝式，以提高准确度;220kV及以上电压等级或采用微机监控系统时，二次额定电流宜采用1A，而强电系统均采用5A。表5.8 110kV母线出线QS，QF以及母联QF和回路QS计算数据SW4-110/1000GW4-110D/1000-80110kV110kV110kV506A1000A1000A5.12KA18.4KA-13.03KA55KA-21*521.5*513.03KA55KA80KA因此本设计中，10kV侧选择瓷绝缘或树脂浇注绝缘结构;110kV侧选择油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器;二次额定电流选择5A。1）一次回路额定电压的电流选择一次回路额定电压和额定电流应满足：， 式（5.5）测量用电流互感器的一次额定电流不应低于回路正常最大负荷电流，且应尽可能比电路中的正常电流大1/3左右，以保证测量仪表在正常工作时，指示刻度标尺的3/4是最佳位置，并且过负荷时候能够有适当指示。2）准确级和额定容量的选择为了保证测量仪表的准确级，互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级;对测量精确度要求较高的大容量发电机和变压器、系统干线，发电企业上网电量，电网或供电企业之间的电量交换的关口计量点，宜用0.2级;装于重要回路（中小型发电机和变压器，调相机，厂用馈线，有收费电能计量的出线等）中的互感器，准确级应采用0.20.5级;对供运行监视，100MW及以下发电机组的厂用电，较小用电负荷以及供电企业内部考核经济指标分析的电能表和控制盘上仪表，其电流互感器应为0.51。3）动热稳定校验a，热稳定校验：只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验，电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的稳定电流或一次额定电流的倍数来表示，热稳定校验式：b，动稳定校验：包括同一相的电流相互作用产生的内部电动机校验，以及不同相的电流相互作用产生的外部点动力校验。显然，多匝式一次绕组主要经受内部点动力;单匝式一次绕组不存在内部点动力，则电动力稳定性为外部点动力决定。内部动稳定校验式： 式（5.6）其中，、分别为电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，由制造厂提供。外部动稳定校验式： 式（5.7） 其中，为作用于电流互感器瓷帽端部的允许力，由制造厂提供;L为电流互感器出线端至最近一个母线支柱绝缘子之间的跨距;a为相间距离;0.5为系数，表示互感器瓷套端部承受该跨上电动力一半。4）选择结果如