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2×100MW+2×300MW的发电厂电气初步毕业设计
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2×100MW+2×300MW的发电厂电气初步毕业设计,毕业设计
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引 言 随着我国经济步伐的逐年加快和 08年奥运会的到来，对电力需求的不断增加也成为我国目前经济发展的首要问题。众所周知电力行业是国民经济的重要行业之一，它为现代工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力。就我国目前的国情来看，电力行业紧跟着经济发展的脚步，如今随着发电设备容量的不断加大，电力行业的自动化程度越来越高，相应的对系统的安全性、稳定性的要求也就越来越高。 电力技术的发展，特别是自动化技术的发展，使发电厂、变电站的二次部分越来越“现代化”，传统的手动控制正逐渐被自动控制所代替。大量的继 电保护及自动装置采用微机型装置。电力系统微机保护装置之所以能被推广和应用，是因为它具有传统继电保护无法比拟的优越性：性能优，可靠性高，灵活性强，调试维护工作量小，经济性好，多功能化和综合应用。 本次设计是为了在毕业后进入电力系统前充分全面的检验自己的所学，并了解和熟悉区域性大电厂基本设计建设过程，以及大型机组的发变组的微机保护原理，以便为今后的学习和工作打好基础，因此我选择了 2 100MW+2 300MW的发电厂电气初步设计，该区域性火力发电厂以 500千伏的电压接入系统，从总容量来看 2 100MW+2 300MW 属大区域火力发电。 nts希望通过此次设计让我对大中型发电机及新设备有一个全方位的了解和认识，将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以及实际工程的基本技能。 第一章电气主接线设计 1.1 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、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。 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： nts 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。 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。 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。 nts1.2 本厂设计方案 1.2.1 对大、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。 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。 1.2.2 本厂设计方案的介绍 本厂为 500KV、 220KV 两个电压等级，单机容量为 100MW和 300MW。其中2 台单机容量为 100MW 的发电机通过单元接线直接接入 220KV系统，另nts外两台单机容量为 300MW 的发电机则通过封闭母线接入 500kv系统，且220kv 与 500kv 系统通过联络变压器来连接视情况互送功率。我们选择了多种方案，考虑到本设计的实际情况，选择了二种较好的方案，进行比较。 方案一： 图 1-1 方案一 方案二： 图 1-2 方案二 1.2.3 主接线方案的评定 由原始资料可知 ,设计为大 中型火电厂 ,其机组容量为 2 100MW+2300MW,最大单机容量 300MW,即具有中型容量的规模 ,又有大机组的特点 ,年利用小时数为 5800h,在电力系统中承担主要负荷 ,从而该厂主接线设计务必着重考虑其可靠性 .发电机出口电压分别为 10.5KV和18KV,100MW发电机拟采用单元接线 ,可节省价格昂贵的发电机出口断路器 .220KV 电压端，为使其出线断路器检修时不停电 ,应采用双母线带旁路接线 ,以保证其供电的可靠性和灵活性 .500KV电压等级 ,由于负荷容量大 ,电压高 ,输电距离远 ,为保证其可靠性 ,应选可靠性较高的 接线 ,一台半断路器接线不会发生三元件及以上同时停运 ,故 500KV应采用一台半接线形式 . nts1-1 方案比较表 方案一 220KV 侧为双母带旁路接线 方案二： 220KV侧为双母分段带旁路接线 可靠性 当一组母线故障时，仍有短时停电，影响范围较大。 检修任一回路的断路器时，该回路停电。 当一组母线故障时，停运 2-3个回路。 当一段母线故障，合并分段或母联断路器拒动的双重故障时，停运俩段母线，即 4-6个回路，停电范围大。 当母线检修或者故障时，隔离开关作为倒换操作电器，操作复杂，容易发生误操作。 扩建方便，可以向母线任 一端扩建。 为调整系统潮流，限制短路电流及防止事故扩大化时，有可能要求母线分列运行，本接线方式较为灵活。 隔离开关作为操作电器，当改变运行方式时隔离开关要进行倒闸操作。 nts 灵活性 经济性 占地面积相对较小，配电装置的数量和投资相对 较少。 占地面积大，断路器和配电装置的投资较大。 用于进出线回路数较多的配电装置。 结论：通过定性分析两方案可知，两种方案都满足本设计要求，而在可靠性及灵活性上方案 2 虽略优于方案 1，但考虑到本设计无机压负荷且220KV 线路回路数较少，并且在经济性上方案 1又占优势。所以综合多方考虑分析最后选定方案 1为最终设计方案。 1.3 主变压器的选择 1.3.1 主变压器的选择原则 为节约投资及简化布置，主变压器应选用三相式。 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nts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。 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。 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。 1.3.2 100MW发电机组变压器选择 1、 2#发电机型号选为 QFN-100-2 发电机参数表 型号 额定容量（ MW） 额定电压(KV) 额定功率因数 COS 电抗（标幺值） X X X X QFN-100-2 100 10.5 0.85 1.806 0.286 0.183 0.223 由主接线形式可知 ,本厂 1、 2变压器容量型号相同 . 已知 : P =100MW,COS 单元接线中的主变压器容量应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后留有 10%的 裕度选择， S 1.1 P （ 1-K ） / COS =1.1 100（ 1-0.075） /0.85=119.7MVA 查得变压器 T1、 T2的型号为 SFP7-120000/220 变压器参数表 型号 额定容量 (KVA) 额定电压 （ KV） 空载损耗 (KW) 短路损耗 （ KW） 阻抗电压 （） SFP7-120000/220 120000 220/10.5 118 385 12 3、 4#发电机型号选为 QFQS-300-2 nts发电机参数表 型号 额定容量（ MW） 额定电压(KV) 额定功率因数 COS 电抗（标幺值） X X X X QFQS-300-2 300 18 0.85 2.360 0.319 0.191 0.234 由主接线形式可知 ,本厂 3、 4变压器容量型号相同 . 已知 :P =300MW,COS S 1.1 P （ 1-K ） / COS =1.1 300（ 1-0.075） /0.85=359.1MVA 查得 T3、 T4 主变压器型号为： SFP-360000/500 变压器参数表 型号 额定容量 （ KVA） 额定电压（ KV） 空载损耗 （ KW） 短路损耗 （ KW） 阻抗电压（） SFP- 360000/500 360000 550/18 180 1060 14 1.3.3 联络变压器的选择： (1) 联络变压器的容量应能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交换。 (2) 联络变压器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饿要求；与此同时，也可在线路故障或检修时，通过联 络变压器将剩余容量送入另一系统。 (3) 联络变压器是为了布置和引线方便，通常只选一台，在中性点接地方式允许条件下，以选自耦变压器为宜。其第三绕组，即低压绕组兼作厂用备用电源或引接无功补偿装置。 查得其型号为： ODFPSZ-167000/500 nts 型号 额定 容量 (KVA) 额定电压 （ KV） 空载损耗 （ KW） 负载损耗（ KW） 阻抗电压（） 高压 中压 低压 高中 高低 中低 ODFPSZ- 167000/500 167000 500/ 230/ 35 65 347 11.8 38.2 29.8 第二章 厂用电设计 2.1 厂用电设计的要求 按其负荷的重要性一般分为以下四类： 事故保安负荷 在事故停机过程中及停机后的一段时间内，仍应保证供电，否则可能引起主要设备损坏、重要的自动装置控制失灵或危及人身安全的负荷，称为事故保安负荷。根据对电源要求不同，又可分下列三种： 直流保安负荷。由蓄电池组供电，如发电机组的直流润滑油泵等。 直流不停电保安负荷。一般由接于蓄电池组的逆变装置供电，如实时控制用电子 计算机。 nts 允许短时停电的交流保安负荷。平时由交流厂用电供电，失去厂用工作电源时，交流保安电源应自动投入，如 200MW 及以上机组的盘车电动机。 类负荷 短时（手动切换恢复供电所需时间）的停电可能影响人身或设备安全，使生产停顿或发电量大量下降的负荷。如给水泵、凝结水泵等。对类负荷，必须保证自起动，并应由有 2个独立电源的母线供电，当一个电源失去后，另一个电源应立即自动投入。 类负荷 允许短时停电，但停电时间过长，有可能损坏设备或影响正常生产的负荷。如工业水泵、输水泵等。对类负荷，应 由有 2个独立电源的线供电，一般采用手动切换。 类负荷 长时间停电不会直接影响生产的负荷。如中央修配厂、实验室等的用电设备。对类负荷，一般由 1 个电源供电。 2.2 厂用电设计的原则 （ 1）对厂用电设计的要求 nts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。低压厂用电系统应采用单母线接线。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。 （ 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nts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。 2.3 厂用变压器的选择 2.3.1 容量选择 (1)选择原则 nts1）高压厂用工作变压器容量应按高压电动机计算负荷的 110%当低压厂用电计算负荷之和选择。低压厂用工作变压器的容量留有 10%左右的裕度。 2）高压厂用备用变压器（或电抗器）或启动 /备用变压器，带有公用负荷时，其容量还应满足最大一方高压厂用工作变压器的要求，并考虑该起动 /备用变压器检修的条件。高压厂用备 用变压器或起动 /备用变压器自投负荷最大的一段厂用母线时，如不满足所带的一类电动机自启动的要求；亦采用分批自启动的方式，而不宜增大备用变压器或启动 /备用变压器的容量。 3）低压厂用备用变压器的容量应当最大一分低压厂用工作变压器容量相同。 2.3.2 厂用变压器的选择： 1、 2#发电机的型号相同，故两台厂用变的型号也完全相同。 Smax=PG 7.5 1.1/COS =100 7.5 1.1/0.85=9.7MVA 故查得其型号为 SF7-10000/10 变压器参数表 型号 额定容额定电压 空载 电流空载 损耗 负载 损耗 阻抗电压（） nts量（ KVA） （ KV） （） （ KW） （ KW） 高压 低压 SF7-10000/10 10000 10 2 6.3 0.8 13.6 53 7.5 3、 4#发电机的型号相同，故两台厂用变的型号也完全相同。 Smax=PG 7.5 1.1/COS =300 7.5 1.1/0.85=29.1MVA 故查得其型号为 SFPFZ-31500/18 变压器参数表 型号 额定容量（ KVA） 额定电压 （ KV） 空载 电流（） 空载 损耗 （ KW） 短路 损耗（ KW） 阻抗电压（） 高 压 低压 分裂系数 半穿越 SFPFZ-31500/ 31500/ 18 nts18 216000 2 6.3-6.3 0.756 30.2 153 3.657 13.36 2.3.3 厂用高压启动 /备用变的选择： 此变压器为备用的，当厂用变压器故障或检修时，能保证厂用电不停电，故应选其最大一台的容量。查得两台 100MW发电机组启 动 /备用变型号为 SFF7-40000/220；查得两台 300MW 发电机组启动 /备用变型号为 SF7-31500/35 2.4 本厂厂用电的设计原理图 本厂为 2 100MW+2 300MW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 4 台发电机组，所以选择 4台变压器，且配备两台高压启动 /备用变， 1#备用变供 1#、 2#发电机备用， 2#备用变供 3#、 4#发电机备用。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， 因为本厂 3#、 4#发电机的容量为 300MW，所以应设置事故保安电源。 厂用电主接线图： 第三章 短路电流计算 3.1 短路电流计算的目的 nts3.1.1 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。 3.1.2 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。 （ 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 nts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。 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。 选取基准容量 和基准电压 （一般取各级的平均电压）。 将各元件电抗换算为统一基准值的标幺电抗。 绘出等值电抗图，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。 （ 4）求计算电抗 。 （ 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 =3.5）。 （ 6）计算无限大容量（或 3）的电源供给的短路电流周期分量。 （ 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）绘制短路电流计算结果表。 3.2 电力系统设备参数计算 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 S =100MVA基准电压一般取各级的平均电压标么值计算基本关系 : 式中： Sb-基准容量 (MVA) ntsUb-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) 发电机电抗标幺值的计算： （ 1、 2#发电机） 已知 P =100MW X =-0.1833 cos =0.85 X = X （ 3、 4#发电机） X = X (2) 变压器电抗标幺值的计算： 1#2#变压器的电抗标幺值： 已知 S U X 3# 4#变压器的电抗标幺值： 已知 S S U X (3) 厂用变压器的电抗标幺值的计算： 1#2#发电机厂用变压器的电抗标幺值： 已知 S U X 3#4#发电机厂用变压器的电抗标幺值： 已知 S 分裂系数 K 半穿越阻抗电压 X nts全穿越阻抗： X= 高压侧： X 低压侧： X (X 为分裂电抗 ) (4) 联 络变压器的电抗的计算 已知 S U U U U U U U X X X 表 1发电机参数表 参数 系统 设备 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） 1#2#发电机 100 10.5 0.85 0.1833 0.156 3#4#发电机 300 18 0.85 0.191 0.054 表 2 变压器参数表 变压器编号 额定容量 阻抗电压 分裂 归算到基准容量的等值电ntsMVA 系数 抗（ 标么值） 高压侧 低压侧 1#2#主变 120 12 / 0.1 3#4#主变 360 14 / 0.039 1#2#厂用变 10 7.5 / 0.75 3#4#厂用变 31.5 13.36 3.657 0.019 0.405 联络变压器 167 12.1/27.3/19.6 / 0.059 0.104 1#2#厂备用 40 12 / 0.3 3#4#厂备用 31.5 8 / 0.254 3.3 发电厂等值电路图短路点的计算 3.3.1 等值电抗图及短路点的计算 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 8个短路点作为短路计算的短路点 ,这 8个短路点位置为 : (1)f 1 在 220KV 母线 (2)f 2 在 1#发电机出口处 (3)f 3 在 1#厂用变低压侧 (4)f 4 在 1#2#厂备用变低压侧 (5)f 5 在 500kv 母线 (6)f 6 在 3#4#厂备用变处 (7)f 7 在 3#厂用变低压侧 (8)f 8 在联络变的低压侧 第四章 电气设备的选择及校验 nts4.1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。 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。 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）。 （ 1）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） （ 2）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。 电器和 110KV及以上充油电缆的短路电流计算时间，一般采用后备保护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固有分闸时间和电弧燃烧时间。 (3)验算短路热稳定时，导体的最高允许温度见下表 4.1.1 导体和电器选择和校验项 在选择导体和电器时，一般按下表所列各项进行选择和校验。 选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压和过电流的情况下保持正常 运行。 (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 Umax Ug 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 Ign Ig (2) 短路稳定条件 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 nts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回路中的的单相、两相接地短 路较三相严重时，则按严重情况校验。 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。有熔断器的电压互感器，可不验算动、热稳定。 短路的热稳定条件： It瞭 I 瞭 dz 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=tz+ 短路的动稳定计算： Ies 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） 4.2 母线及架空线的选择与校验 4.2.1 母线的选择及校验原则 （ 1）选型 载流导体一般都采用铝质材料，工业上常用的硬母线为矩形、槽形和管形。矩形母线散热好，有一定的机械强度，便于固定连接，但集肤效应系数大，一般只用于 35kv及以下，电流在4000A及以下的配电设备中 ;槽形母线机械强度较好，载流量大，集肤效应系数小，一般用于 4000-8000A配电装置中；管形母线集肤效应系数小，机械强度高，管内可以通水和通风，可用于 8000A以上的大电流母线，另外，由于圆管形表面光滑，电晕放电电压高，可用 于110及以配电装置母线。 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）截面选择 软母线的截面选择： nts按照经济电流密度选择的母线都能满足导体长期发热条件，故按经济电流密度选择： S=Igmax/J Igmax-正常工作时的最大持续工作电流 J-经济电流密度。对应不同种类的导体和不同的最大负荷利用小时数 Tmax，将有不同取值。 硬母线的截面选择： 硬母线一般用于电压较低的配电装置中，所以，可以按最大持续工作电流选择 导线截面积： Igmax K I I-相应于某一母线布置方式和环境温度为 +25oC 时的导体长期允许载流量。 K -温度修正系数。 （ 3）热稳定校验 Smin= /C C-热稳定系数。与导体材料及温度有关。 （ 4） 200MW 及以上大容量发电机的引出线装置设置： 200MW及以上大容量发电机引出线母线，厂用分支母线和电压互感器分支母线等，为了避免相间短路，提高运行的安全可靠性和减少母线电流对临近钢构的感应损耗发热，一般采用全连式分相 封闭母线，与封闭母线配套供应的电压互感器；避雷器和电容器等，分别装在分相封闭式的金属柜内，一般为抽屉式的，发电机中性点设备。（电压互感器和接地电阻等）并装设在单独的封闭金属柜内，因此，这种具有分相封闭母线的发电机引出线装置的布置与一般中小型发电机采用敞露母线的引出线装置有很大的区别。首先，由于分相封闭母线及其配套设备的带电部分均被封闭在金属保护外壳内，而金属外壳是接地的，不会引起人员触电的危险。因而一般都是敞开布置；取消复杂的发电机出线小室。简化了土建结构和便于施工安装，也改善了运行条件。其次，由于分相封闭 母线及其配套设备是由封闭母线制造厂成套加工制造，再由现场组装连接起来的，因此易于保证质量，提高了长期运行的安全可靠性，减少了工作量。 4.2.2 型号的选择 220KV 母线的选择和校验 nts= 1.05 采用经济电流密度法选择：该母线 Imax=0.331A，由经济电流密度图可查得：当 Tmax=5800h时，铝导体的 J=0.97A/mm2.导体截面 SJ=Imax/J=331/0.9=341.2mm2 按最大持续工作电流选择 : 导体截面应满足 : 查电力系统课程设计及毕业设计参考资料表 5-16知 综合 所以选用 LGJ-400 型 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。 裸导体热稳定校验的公式为 S Smin= mm2 Smin= = 满足热稳定 故所选型号满足要求 500KV 母线的选择和校验 = 1.05 采用经济电流密度法选择：该母线 Imax=436A，由经济电流密度图可查得：当 Tmax为 5000h以上时，铝导体的 J=0.9A/mm2.导体截面 SJ=Imax/J=436/0.9=484.4mm2 按最大持续工作电流选择 : 导体截面应满足 : 查电力系统课程设 计及毕业设计参考资料表 5-16知 综合所以选用型号为 型铝锰合金管形母线。 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。 裸导体热稳定校验的公式为 S Smin= mm2 Smin= = 满足热稳定 故所选型号满足要求 nts220KV 出线的选择 ： 采用经济电流密度法选择： 查表求得，当 按最大持续工作电流选择 : 导体截面应满足 : 查电力系统课程设计及毕业设计参考资料表 5-16知 综合所以选用 LGJ-120 型。 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。 裸导体热稳定校验的公式为 S Smin= mm2 导体允许载流量 导体正常工作温度： C= （热稳定系数） Smin= = 满足热稳定 故所选型号满足要求 500KV 出线的选择： 采用经济电流密度法选择： 查表求得，当 按最大持续工作电流选择 : 导体截面应满足 : 查电力系统课程设计及毕业设计参考资料表 5-16知 nts综合所以选用 LGJQ-500型。 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。 裸导体热稳定校验的公式为 S Smin= mm2 导体允许载流量 导体正常工作温度 C= （热稳定系数） Smin= = 满足热稳定 故所选型号满足要求 3、 4#发电机变压器封闭母线的选择 本次设计 300MW发电机 .对于 300MW发电机的引出线、厂用电源和电压互感器等分支线应该采用全连式封闭母线。 = 1.05 根据电力工程电气设计 200例表 14-52 封闭母线的选择如下表所示。 表 4-11 封闭母线的参数表 项目名称 300MW机组 主回路 厂用工作变压器和励磁变 压器 额定工作电压 （ KV） 20 最高工作电压（ KV） 24 绝缘电压等级（ KV） 24 额定电流（ A） 15000 2000 额定雷电冲击耐受电压（ KV） 150 主回路封闭母线尺寸（ mm） 24KV外壳 ，母线 （铝） 20KV外壳 ，母线 （铝） 主变压器形回路母线尺寸（ mm） 外壳 ，母线 （铝） 厂用变压器分支 TV 回路封闭母线尺寸 外壳 ，母线 （铝） nts（ mm） 励磁分支封闭母线尺寸（ mm） 外壳 ，母线 （铝） 中性点回路封闭母线尺寸（ mm） 外壳 ，母线 （铜）、 （铝） 4.3 断 路器的选择与校验 4.3.1 断路器型式的选择原则 断路器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 500KV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。 断路器的功能，正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备接入电路或退出运行，起着控制作用；故障时，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。其最大特点是断开电路中的负荷电流与短路电流。 断路器选择的具体技术条件简述如下： 电压： （电网工作电压） 。 电流： （最大持续工作电流） 。 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。 开断电流（或开断容量）： -断路器实际开断时间 T秒的短路电流周期分量 -断路器额定开断电流 高压断路器额定开断电流 (触头开始分离瞬间的短路 电流有效值 )-发电厂变电站电气部分 p153(10-7) 当 当 对于慢速动作开关（ ）其断路电流检验式可简化为 -发电厂变电站电气部分 p153（ 10-9） nts 短路电流持续时间 其中 是继保装置的动作时间、 是分闸时间 （ ； ） -发电厂 变电站电气部分 p152 动稳定： -三相短路电流冲击值 -断路器极限通过电流峰值。 热稳定： -稳态三相短路电流 -短路电流发热等值时间（又称假想时间） -断路器 T秒热稳定电流 4.3.2 型号的选择： 220KV母线所选断路器 :(主接线图左面的 )该型号与母联断路器同型号 4.528KA 3.986KA 11.846KA(从前面的短路计算表中查到的 ) 选用 LW-220I型断路器 型号 额定 电压 KV 额定 电流 A 额定开断电流 KA 热稳定电流（ 3s） KA 动稳定电流（峰值） KA 全开断 时间 S 固有分闸 时间 S LW-220I 220 1600 40 40 100 0.06 0.04 校验 （ 1） 开断电流的校验 4.528KA 40KA 满足开断电流要求 （ 2） 动稳定校验 11.846KA 100KA 满足动稳定要求 （ 3）热稳定校验 =1+0.06=1.06s nts 查电力系统课程设计及毕业设计参考资料图 5-1得 当 时 tz =0.84s 0.84s （当 ） 满足热稳定校验 所以，断路器满足 要求。 220KV母线所选断路器 :(主接线图右面的 ) 4.528-2 1.048=2.432KA 3.986-20.688=2.61KA 11.846-2 2.742=6.362KA(从前面的短路计算表中查到的 ) 选用 LW-220I型断路器 型号 额定 电压 KV 额定 电流 A 额定开断电流 KA 热稳定电流（ 3s） KA 动稳定电流（峰值） KA 全开断 时间 S 固有分闸 时间 S LW-220I 220 1600 40 40 100 0.06 0.04 校验 （ 1） 开断电流的校验 2.432KA 40KA 满足开断电流要求 （ 2） 动稳定校验 6.362KA 100KA 满足动稳定要求 （ 3）热稳定校验 =1+0.06=1.06s 查电力系统课程设计及毕业设计参考资料图 5-1得 当 时 tz =0.75s 0.75s （当 ） 满足热稳定校验 所以，断路器满足要求。 500KV母线断路器的选择 : 4.042KA 3.244KA 10.573KA(从前面的短路计算表中查到的 ) nts选用 LW6-500型断路器 型号 额定 电压 KV 额定 电流 A 额定开断电流 KA 热稳定电流（ 4s） KA 动稳定电流（峰值） KA 全开断 时间 S LW6-500 500 2500 40 50 100 0.05 校验 （ 1） 开断电流的校验 4.042KA 40KA 满足开断电流要求 （ 2） 动稳定校验 10.573KA 100KA 满足动稳定要求 （ 3）热稳定校验 =0.5+0.05=0.55s 查电力系统课程设计及毕业设计参考 资料图 5-1得 当 t=4s时 tz =0.52s 0.598s （当 ） 满足热稳定校验 所以，断路器满足要求。 联络变压器低压侧 35KV侧断路器： =1.05 =1.05 1.606+1.606+1.536+1.536+3.65=9.934KA 1.685+1.685+1.536+1.536+3.65=10.092KA 4.088+4.088+3.909+3.909+9.29=25.284KA(从前面的短路计算表中查到的 ) 选用 KW6-35 型断路器 型号 额 定 电压 KV 额定 电流 A 额定开断电流 KA 热稳定电流（ 4s） KA 动稳定电流（峰值） KA 固有分闸时间 S KW6-35 35 2000 20 21 55 0.03 nts校验 （ 1） 开断电流的校验 9.934KA 20KA 满足开断电流要求 （ 2） 动稳定校验 25.284KA 55KA 满足动稳定要求 （ 3）热稳定校验 =2.5+0.03=2.53s （ 35KV主保护时间 :1.5s 后备保护时间 :2.5s） 查电力系统课程设计 及毕业设计参考资料图 5-1得当 t=4s时 tz =1.97s 1.97s （当 ） 满足热稳定校验 所以，断路器满足要求。 1、 2#主压器高压侧处的断路器 1.048+0.877+0.877+0.678=3.48KA 0.688+0.966+0.966+0.678=3.298KA 2.742+2.294+2.294+1.774KA(从前面的短路计算表中查到的 ) 选用 LW-220I型断路器 型号 额定 电压 KV 额定 电流 A 额定开断电流 KA 热稳定电流（ 3s） KA 动稳定电 流（峰值） KA 全开断 时间 S LW-220I 220 1600 40 40 100 0.06 校验 （ 1） 开断电流的校验 3.48KA 40KA 满足开断电流要求 （ 2） 动稳定校验 9.104KA 100KA 满足动稳定要求 （ 3）热稳定校验 =1.5+0.06=1.56s 查电力系统课程设计及毕业设计参考资料图 5-1得 当 t=3s时 tz =1.21s 1.21s （当 ） nts 满足热稳定校验 所以，断路器满足要求。 1、 2#厂用变压器高压侧处的断路器 77.878KA 58.212KA 209.226KA(从前面的短路计算表中查到的 ) 选用 ZN12-10I型断路器 型号 额定 电压 KV 额定 电流 A 额定开断电流 KA 热稳定电流（ 4s） KA 动稳定电流（峰值） KA 固有分闸时间 S ZN12-10I 10 5000 105 120 300 0.065 校验 （ 1） 开断电流的校验 77.878KA 105KA 满足开断电流要求 （ 2） 动稳定校验 209.226KA 300KA 满足动稳定要求 （ 3）热稳定校验 =2+0.065=2.065s 查电力系统课程设计及毕业设计参考资料图 5-1得当 t=4s时 tz =1.86s 1.86s （当 ） 满足热稳定校验 所以，断路器满足要求。 1、 2#厂备用变压器高压侧处的断路器 4.528KA 3.986KA 11.846KA(从前面的短路计算表中查到的 ) 选用 LW-220I型断路器 型号 额定 电压 额定 电流 额定开断电流 KA 热稳定电流（ 3s） KA 动 稳定电流（峰值） KA 全开断 时间 ntsKV A S LW-220I 220 1600 40 40 100 0.06 校验 （ 1） 开断电流的校验 4.528KA 40KA 满足开断电流要求 （ 2） 动稳定校验 11.846KA 100KA 满足动稳定要求 （ 3）热稳定校验 =1.5+0
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