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4300WM发电厂一期电气工程初步设计中文摘要本毕业设计论文是4300MW发电厂第一期工程电气部分初步设计。全论文共有说明书和计算书两部分组成，在第一部分中详细的说明了各种设备选择的最基本的要求和原则依据。变压器的选择包括：发电厂主变压器、高压备用变压器及高压厂用变压器的台数、容量、型号等主要技术数据的确定。电气主接线主要介绍了电气主接线的重要性、设计依据、基本要求、各种接线形式的优缺点以及主接线的比较选择，并制定了适合本厂要求的主接线。厂用电接线包括：厂用电接线的总要求以及厂用母线接线设计。第二部分中短路电流计算是最重要的环节，在这部分详细的介绍了短路电流计算的目的、假定条件、一般规定、元件参数的计算、网络变换、以及各短路点的计算等知识。高压电气设备的选择包括母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、高压开关柜的选择原则和要求，并对这些设备进行校验和产品相关介绍。根据本厂220KV配电要求和原则决定此次设计对本厂采用分相中型布置。在发电厂中防雷保护则主要针对避雷针和避雷器的设计。此外，在论文适当的位置还附加了图纸（主接线、平面图、防雷保护等）及表格以方便阅读、理解和应用。关键词 火力发电厂，电气设计，短路计算，设备选择 Abstract This graduate design thesis is a 4300 MW：A power plant the first period engineering electricity parts of first steps design. Whole thesis besides summary graduate to design the book outside, returned the expatiation every kind of most basic request that equipments choose with principle according to. The choice of the transformer includes: Main transformer, high pressure in power plant back transformer and high pressure factories use the main technique in number, capacity, model number.etc. in set data of the transformer to really settle. The electricity lord connected the line to introduce primarily the electricity lord connects the linear importance, design according to, the basic request, every kind of merit and shortcoming and lords that connect the line form connects the linear choosing more, the lord that combine to establish the in keeping with my plant the request connects the line; The factory connects with the electricity the line includes: The factory connect the linear total request and factory to connect the line design with the mother line with the electricity. The short-circuit galvanometer is regarded as the most important link, this thesis introduced the calculating purpose in short-circuit electric current, assumption term, general provision, the calculation, But go together with the design principle of the electricity device, request to go together with the electricity device with 220KV according to this thesis a high pressure for introducing, decide this time design to adopt the cent the mutually medium-sized arranging to the my plant. In addition, return in the appropriate position in thesis additional diagram paper (the lord connects the line, plane chart and defend thunder protection etc.) and forms read, comprehend with the convenience with applied.Key word: Thermal power plant Electricity design Short circuit calculation Equipments choice Electricity equips目 录中文摘要IAbstractII第一篇 说明书- 1 -第1章 主变压器选择- 1 -1.1 主变压器的选择- 1 -1.2 厂用工作变压器的选择- 2 -1.2.1 容量选择原则- 2 -1.2.2 容量计算公式- 2 -1.3 厂用备用变压器的选择- 2 -第2章 设计本厂电气主接线- 4 -2.1 主接线的设计依据- 4 -2.2 主接线设计的基本要求- 4 -2.2.1可靠性- 4 -2.2.2灵活性- 5 -2.2.3 经济性- 5 -2.3 大机组主接线可靠性的特殊要求- 5 -2.4 主接线方案的拟订- 6 -2.4.1 原始资料的分析- 6 -2.4.2 主接线方案确定- 6 -第3章 设计本厂厂用电系统电气主接线的基本形式- 9 -3.1 厂用电接线总的要求- 9 -3.2 厂用电接线应满足下列要求- 9 -3.3 中性点接地方式- 9 -第4章 短路电流的计算- 11 -4.1 短路电流计算的目的- 11 -4.2 短路计算原则- 11 -4.3 短路电流计算的一般规定- 11 -4.4 短路计算方法- 12 -4.5 短路计算点的选择- 12 -4.6 短路电流计算结果- 12 -第5章 主要电气设备的选择- 13 -5.1电器选择的一般要求- 13 -5.1.1一般原则- 13 -5.1.2 技术条件- 13 -5.2母线的选择- 14 -5.2.1导体材料与类型- 14 -5.2.2经济电流密度的选择- 14 -5.3高压断路器、隔离开关及电流、电压互感器的选择- 15 -第6章 本厂高压配电装置的设计- 16 -6.1 概述- 16 -6.2 中型配电装置- 16 -6.3 半高型配电装置- 16 -6.4 高型配电装置- 16 -6.5 配电装置分类- 17 -6.5.1室内配电装置特点- 17 -6.5.2屋外配电装置特点- 17 -6.5.3配电装置应满足以下基本要求- 17 -6.6 配电装置的选型- 18 -第7章 本厂继电保护和自动装置的规划设计- 19 -7.1总则- 19 -7.2保护和安全自动装置系统设计- 19 -7.3发电机接地保护- 21 -7.4电力变压器的保护- 22 -7.5母线保护- 23 -7.6 线路保护- 23 -7.7 安全自动装置- 24 -第8章 防雷保护- 25 -8.1发电厂和变电所的雷害来源- 25 -8.2发电厂与变电所直击雷保护的基本原则- 25 -8.3雷电过电压保护措施- 25 -8.4避雷保护避雷针与避雷线作用- 26 -8.5避雷器作用- 26 -8.6 避雷线的保护范围- 27 -8.7 避雷器保护及配置- 27 -8.8直击雷过电压保护设计- 28 -8.9 避雷针的设计- 29 -8.9.1 单支避雷针保护范围- 29 -8.9.2 两支等高避雷针联合保护范围- 29 -第二篇 计算书- 30 -第9章 短路电流的计算- 30 -9.1原始数据- 30 -9.1.1 等值电抗- 30 -9.2 系统等值网络变换- 31 -9.2.1网络的化简- 31 -9.3 三相短路电流计算- 34 -9.3.1 点短路电流计算- 34 -9.3.2 点短路电流计算- 35 -9.3.3 点短路电流计算- 36 -9.3.4 点短路电流计算- 37 -第10章 电气设备选择- 38 -10.1母线的选择- 38 -10.1.1 220KV侧母线- 38 -10.1.2 20KV侧封闭母线- 38 -10.2断路器的选择- 39 -10.2.1 220KV侧断路器的选择- 39 -10.2.2 6.3KV侧断路器的选择- 40 -10.3隔离开关的选择- 41 -10.3.1 220KV侧隔离开关的选择- 41 -10.3.2 6.3kV侧隔离开关的选择- 42 -10.4电流互感器的选择- 42 -10.4.1主变压器中性点电流互感器的选择- 43 -10.5 电压互感器的选择- 44 -10.6 高压开关柜的选择- 45 -第11章 防雷设计- 46 -11.1防雷保护计算- 46 -11.2 220kv避雷器选择- 47 -设计总结- 48 -致 谢- 49 -参考文献- 50 -附 录- 51 - 51 -第一篇 说明书第1章 主变压器选择用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。主变容量和台数的选择，应根据火力发电厂设计技术规程SDJ184关规定和审批的电力规划设计决定进行。1.1 主变压器的选择1变压器形式的选择:发电厂与电力系统连接的电压为330KV及以下时,若不受运输条件的限制,应选用三相变压器。发电厂与电力系统连接的电压为500KV时,应根据变压器的制造条件、可靠性要求和运输条件等,经济技术比较确定选用三相变压、2半容量三相变压器或单相变压器组。当选用单相变压器组时,可根据系统和设备情况,确定是否要装设备用相.此时,备用相也可根据运输条件和系统情况,在一个地区设一台。2主变压器容量的确定:容量为200000kw及以上的机组在条件允许时,宜采用发电机、变压器、线路组的单元接线.容量为200000KW及以上的发电机与主变压器为单元接线时,该变压器的容量可按下列两种条件中的较大者选择。（1）按发电机的额定容量和扣除本机组的厂用负荷后,留有10%的富裕度;（2）按发电机的最大持续输出容量和扣除本机组的厂用负荷。3主变压器一般采用的冷却方式：自然风冷，强迫油循环风冷，强迫油循环水冷，强迫导向油循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷却，大容量变压器一般采用强迫油循环风冷。4. 相数的选择 主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件，可靠性要求及运输条件等因素。特别是大型变压器，尤其需要考查其运输可能性，保证运输尺寸不超过隧洞，涵洞，桥洞的允许通过限额，运输重量不超过桥梁、车辆、船舶等运输工具的允许承载能力。 当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂，应选用三相变压器。5主变压器绕组的连接方式：变压器绕组的连接方式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，高、中、低三侧绕组组合要根据工程具体情况确定。根据以上原则可以确定本厂主变为SFP-360000/220型变压器，表1.1 变压器主要参数主要额定容量（KVA）高压（KV）低压（KV）连接组标号空载损耗（KW）负载损耗（KW）阻抗电压%空载电流%外形尺寸（mm）36000024222.5%20YN.d11272860140.69770711078101.2厂用工作变压器的选择厂用变压器容量选择的基本原则和应考虑的因素为：1变压器原、副边额定电压必须与引接电源电压和厂用网络电压相一致。2变压器的容量必须满足厂用机械从电源获得足够的功率。1.2.1 容量选择原则 1高压厂用工作变压器容量应按高压电动机计算负荷的110%，与低压厂用电计算负荷之和选择。 2.高压厂用备用变压器或起动/备用变压器应与最大一台高压厂用工作变压器的容量相同；当起动/备用变压器带有公用负荷时，其容量还应满足最大一台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。1.2.2 容量计算公式 高压厂用工作变压器: (1.1)式中 SB厂用变压器高压绕组额定容量（KVA）； Sg高压电动机计算负荷之和； Sd低压厂用计算负荷之和。 由电力工程电气设备手册及所给原始资料，本厂选用SFF7-40000/20的变压器，其额定容量为40000/220000（KVA），高压额定电压为2022.5%，低压额定电压为6.3-6.3，空载电流0.23%，空载损耗31.1KW，负载损耗184.3KW，全穿越阻抗电压6.76%，半穿越阻抗电压12.71%，连接组D，ynl-ynl，上节油箱5.9t，油16.6t，运输质量51.9t，总质量60.6t，轨距横向/纵向2000/1435，外形尺寸，532043806075mm。 1.3 厂用备用变压器的选择启动/备用变压器容量选择的基本原则和应考虑的因素为：厂用高压备用变压器或启动/备用变压器应与最大一台高压厂用工作变压器的容量相同；当启动/备用变压器带有公共负荷时(一般不带),其容量还应满足最大一台高压厂用工作变压器备用的要求。低压厂用备用变压器的容量应与最大一台低压厂用工作变压器容量相同。据以上原则计算结果可以选定SFPF40000/220型厂用变压器，表1.2 高备变主要参数额定容量（KW）额定容量（KW）高压（KV）低压（KV）连接组标号空载损耗（KV）空载电流（KV）半穿越阻抗电压(%)全穿越阻抗电压(%)4000040000/2200002081.25%6.3-6.3YN.d11-d1157.21.26.7612.71第2章 设计本厂电气主接线电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。2.1 主接线的设计依据在选择电气主接线时，应以下列各项作为设计依据：1发电厂在电力系统中的地位和作用电力系统中的发电厂有大型发电厂、中小型地区电厂以及企业自备电厂三种类型。大型主力火电厂靠近煤矿或沿海、沿江，并接入330500KV超高压系统；中小型地区电厂靠近城镇，一般接入110220KV系统，也有接入330KV系统；企业自备电厂则以对本企业供电供热为主，并与地区110220KV系统相连。中小型电厂常有发电机电压馈线向附近工业区供电。2发电厂的分期和最终建设规模发电厂的机组容量，应根据电力系统规划容量、负荷增长速度和电网结构等因素进行选择，最大机组的容量以占系统总容量的810%为宜。一个厂房内的机组，其台数以不超过6台、容量等级以不超过两种为宜。3负荷大小和重要性对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电；对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，切当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电；对于三级负荷一般只需一个电源供电。4系统备用容量大小系统中需要有一定的发电机装机备用容量。运行备用容量不宜少于810%，以适应负荷突增、机组检修和故障停运三种情况。系统备用容量的大小将会影响运行方式的变化。例如：检修母线或断路器时，是否允许线路、变压器或发电机停运；故障时允许切除线路、变压器和机组的数量等。设计主接线时，应充分考虑这个因素。2.2主接线设计的基本要求 主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。2.2.1可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。主接线可靠性的具体要求1断路器检修时，不宜影响对系统的供电；2断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电； 3. 尽量避免发电厂、变电所停运的可能性； 4. 大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。2.2.2灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。1. 调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式，检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。2. 检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。 3. 扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。2.2.3 经济性 主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。1.投资省 (1)主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器，避雷器等一次设备； (2)要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆； (3)要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器； (4)如能满足系统安全运行及继电保护要求，110KV及以下终端可采用简易电器。2.占地面积小 主接线设计要为配电装置创造条件，尽量使占地面积减少。 3.电能损失少 经济合理地选择主变压器的种类、容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失，此外在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，发电厂、变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。2.3大机组主接线可靠性的特殊要求 所谓大机组一般是指200MW及以上机组；大型电厂一般指1000MW以上电厂。大型电厂在系统中的地位重要，供电容量大，范围广，发生事故可能使系统稳定破坏甚至瓦解，造成巨大损失。为此，对大机组超高压主接线提出了可靠性的特殊要求：对于单机容量为300MW及以上的发电厂：1任何断路器检修，不影响对系统的连续供电；2任何一进出线断路器故障或拒动以及母线故障，不应切除一台以上机组和相应的线路。 3. 任何一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动相重合、以及当母线分段或母线联络断路器故障或拒动时，不应切除两台以上机组和相应的线路。 4.对于单机容量为300MW的电厂，经过论证，在保证系统稳定和发电厂不致全停的条件下，允许切除两台以上机组。2.4 主接线方案的拟订2.4.1 原始资料的分析1.本电厂为凝汽式发电厂，第一期工程装设两台N3002型发电机纽发电机额定电压为20KV，额定功率：300MW，COS=0.85,X”d=15.59%，本期工程装设两台相同容量的机组2.该期工程以220KV线路6回与系统联系，220KV母线系统正序阻抗标么值(当取Sj=100MVA时)为X1=0023，零序阻抗标么值为Xo=006。3.厂用电率按6%考虑。高压厂用电压6KV；低压厂用电380/220KV。4.本厂位于某县城边缘，距负荷中心约30公里，供电半径约70公里厂址地势平坦，高出百年水位，平均海拔高度为50米补给水水源距离电厂25公里，年最高温度为40度，土壤最高温度为30度。年最低温度为零下33度。年平均温度为152.4.2 主接线方案确定在对原始资料分析的基础上，结合对电气主接线的可靠性、灵活性及经济性等基本要求，综合考虑，在满足技术、经济政策的前提下，力争使其为技术先进、供电安全可靠、经济合理的主接线方案。主接线还应具有足够的灵活性，能适应多种运行方式的变化，且在检修、事故等特殊状态下操作方便，调度灵活、检修安全、扩建发展方便。主接线的可靠性与经济行应综合考虑，辩证统一，在满足技术要求前提下，尽可能节省投资，减少占地面积，降低电能损耗，使年费用为最小。对原始资料的分析，现将各电压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。根据以上分析，筛选，组合，得到下面两种可能接线方案，双母线接线和双母线接线带旁路接线形式。方案一：双母线接线 双母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。由于母线继电保护的要求，一般某一回路固定与某一组母线连接，以固定连接的方式运行。 1. 优点:(1)供电可靠。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；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。(2)调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。(3)扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置；(4)便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，将该回路分开，单独接至一组母线上。2. 缺点: （1）增加一组母线就需要增加一组母线隔离开关。 （2）输送和穿越功率较大，母线故障后要求迅速恢复供当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 这种接线适用于出线回路数或母线上电源较多电，母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电、系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用,或当110-220KV配电装置，在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上时采用。为了保证采用双母线的配电装置，在进出线断路器检修时，不中断对用户的供电，可增设旁路母线或旁路隔离开关。 方案二：双母线带旁路1. 优点：(1) 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；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。(2) 进出线断路器检修时，由专用旁路断路器代替，通过旁路母线供电，对双母线的运行没有影响。各个电源和各回路负荷可以任意分到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。2. 缺点(1) 当出线为7回以下时，双母线分段带旁路投资比双母接线投资大。(2) 当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。图(2.1) 双母线接线 图(2.2) 双母线带旁路因此，在本设计中从可靠性、灵活性、经济性、可扩建性上综合情况考虑，当出线为6回以上时，故在此次毕业设计选用双母线的接线形式。第3章 设计本厂厂用电系统电气主接线的基本形式3.1 厂用电接线总的要求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，使设计达到经济合理、技术先进，保证机组安全、经济和满发地运行。3.2 厂用电接线应满足下列要求 1.各机组的厂用电系统应是独立的。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.充分考虑机组起动和停运过程中的供电要求。一般均应配备可靠的起动电源。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。 3.充分考虑到电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式。特别要注意对公用负荷供电的影响，要便于过渡，尽少改变接线和更换设备。 4.200MW及以上机组应设置足够容量的交流事故保安电源，当全厂停电时，可以快速起动和自动投入，向保安负荷供电，还要设置电能质量指标，合格的交流不间断供电装置，保证不允许间断供电的热工负荷的用电。 在本电厂厂用电设计中，因锅炉辅助设备多，用电量大，为了提高供电可靠性，厂用电系统通常采用单母线接线，并按照“按炉分段”的接线原则，将厂用电母线按照锅炉的台数分成若干独立段。各独立母线段分别由工作电源和设备电源供电。厂用电采用6KV和380V两种电压，前者为中性点不接地系统，后者为中性点经高电阻接地系统。每台机组设A、B两段6KV母线，有一台分裂绕组高压厂用工作变压器供电，该变压器由发电机出口引接。两台机组设一台启动/备用变压器，供给机组启动和停机负荷，并兼作厂用工作变压器的事故备用。3.3 中性点接地方式确定中性点接地方式的原则：1.单相接地故障对连接供电的影响，厂用设备能够继续运行较长时间。2.发生单相接地故障时，能将故障电流限制到最底限度，同时又利于实现灵敏而有选择性的接地保护。3.尽量减少厂用设备相互间的影响，本设计采用中性点直接接地。由设计手册，发电机容量为300MW，宜采用6KV的高压厂用电压，而且当厂用电压为6KV时，200KW以上的电动机采用6KV，200KW以下的采用380V；另外300MW机组火电厂主厂房通用设计的厂用电接线中6KV为中性点不接地系统，380V为中性点经高电阻接地系统。每台机组设A、B两段6KV母线，由一台分裂绕组高压厂用工作变压器供电，该变压器由发电机出口引接。两台机组设一台起动变压器，供给机组起动和停机负荷，并兼作厂用工作变压器的事故备用。 在本厂厂用电设计中，因锅炉辅助机械多、容量大、供电网络复杂，为了提高供电可靠性，厂用电接线系统通常采用单母线分段接线形式，而且为了保证厂用电系统的供电可靠性与经济性，且便于灵活调度，一般采线按锅炉的台数分成若干独立段，既 便于运行、检修，又能使事故影响范 图(3.1) 厂用电接线围局限在一机一炉；右图为厂用电接线的基本形式。第4章 短路电流的计算4.1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.选择继电保护装置和进行整定计算等。4.2短路计算原则短路电流实用计算中,采用以下假设条件和原则：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1200电气角度；4.电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁心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.用概率统计法指定短路电流运算曲线。4.3短路电流计算的一般规定异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。1.选择导体和电器时，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。2.导体和电器的动稳定、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。4.4短路计算方法1.本设计利用分布系数法进行网络化简，求出转移电抗；应用导体和电器选择设计技术规定SDGJ 14-86所提供的运算曲线求取短路电流。2.计算时取SB=100MVA基准电压UB=UAV ；3.高压短路电流计算一般只计各元件的电抗，采用标幺值计算。4.5 短路计算点的选择 在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。对于带电抗器的6-10kV出现于厂用分支线回路、在选择母线至母线隔离开关之间隔板前的引线、套管式，短路计算电应选在电抗器前。选择其余的导体和电器时，短路计算电一般取在电抗器后。根据以上原则可以确定本厂短路点为4点。分别在发电机出口20kV母线上,220KV母线上,高工变低压侧,启/备变低侧。4.6 短路电流计算结果计算项目(KA) 短路点 0秒短路周期分量2.0秒短路周期分量4.0秒短路周期分量短路冲击电流（KA）最大有效值（KA）4秒短路容量Sk(MVA)220KV母线K137.8733.533.499.259.21413305.2发电机出口k2150.2109.8107.7403.98243.13729.4高工变低压侧k327.227.327.373.271.3298启/备变低压侧k429.2629.2629.2678.747.36319.23表4.1 短路计算结果表 第5章 主要电气设备的选择5.1电器选择的一般要求5.1.1一般原则 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； 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.与整个工程的建设标准应协调一致；5.同类设备应尽量减少品种。5.1.2 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 (1) 电压 选择的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug，即UmaxUg(2) 电流选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig，IeIg，高压电器没有明确的过载能力，所以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。 (3) 机械荷载 所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。2.短路稳定条件(1) 校验的一般原则 电器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。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较三相短路严重时，则应按严重情况校验。(2) 短路的热稳定条件 (5.1)式中 Qdt在计算时间秒内短路电流的热效应；Itt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按下式计算 (5.2)式中tb继电保护装置后备保护动作时间（S）td断路器的全分闸时间（S）c.短路的动稳定条件 (5.3) (5.4) 式中 ich短路冲击电流峰值（kA）；Ich短路全电流有效值（kA）；idf电器允许的极限通过电流有效值（kA）；Idf电器允许的极限通过电流有效值（kA）。5.2母线的选择5.2.1导体材料与类型常用导体材料有铜、铝和铝合金。因为铜价格高，因此只用在持续工作电流大且出线位置特别狭窄或对铝有严重腐蚀而对铜腐蚀较轻的场所。因为铝价廉，一般采用或铝合金材料作为导体材料。常用的硬导体截面有矩形、槽形和管形。矩形导体散热条件较好，便于固定和连接，但集肤效应较大。为避免集肤效应系数过大，单条矩形截面最大不超过1250mm。当工作电流超过最大截面单条导体允许截流量时，可将24条矩形导体并列使用，4条并列一般避免。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。槽形导体机械强度好，载流量大，集肤效应系数小，用于40008000A的配电装置中。管形导体集肤效应系数小、机械强度高、管内可以通水或通风，因此，可用于8000A以上的大电流母线。此外，圆管表面光滑，电晕放电电压高，可用在110KV及以上的配电装置中。矩形导体三相水平布置，导体竖放散热好，载流量大，机械强度差，导体平放与之相反。配电装置多采用三相垂直布置，导体坚放，综合二者优点。常用软导线有钢芯铝绞线。组合导线、分裂导线和扩径导线，后者多用于330KV及以上配电装置。5.2.2经济电流密度的选择1.对于全年负荷利用小时数较大，母线较长，传输容量较大的回路，均应按经济电流密度选择导体截面，并按下式计算： (5.5)式中 Sj经济截面；Ig回路的持续工作电流（A）；j经济电流密度。2.按短路热稳定校验 (5.6)式中 S导体截流截面；Qd短路电流的热效应；C与导体材料及发热温度有关的系数。5.3高压断路器、隔离开关及电流、电压互感器的选择高压断路器是发电厂主系统的重要设备之一，在正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或推出运行，起控制作用；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，起保护作用。隔离开关是发电厂常用的电器，它需要与断路器配套使用。它的主要用途有隔离电压、倒闸操作，分合小电流。互感器是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器和电流线圈和电压线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况；其作用是：1.将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内安装。2.是二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。为使所选择导体具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应系统发展的需要，对导体和电器进行校验的短路电流应满足下列条件：1.计算时按本工程设计规划的容量计算，并考虑电力系统远景发展规划。所用接线方式，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式。2.机组容量较大，短路的种类可按三相短路考虑。3.短路计算点应选择在正常接线方式下，通过导体和电器的短路电流为最大的地点。以上设备的选择标准都是允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug；所选设备的额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig；设备的允许开断电流不低于次暂态电流；设备的动稳定电流峰值不低于该回路的最大短路电流。第6章 本厂高压配电装置的设计6.1 概述配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，它是根据主接线的方式由开关电路、保护和测量电路、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接收和分配电能的装置。配电装置应满足以下基本要求：1.配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策，如节约土地。2.保证运行可靠，按照系统和自然条件，合理选择设备，在布置上力求整齐、清晰，保证具有足够的安全距离。3.便于检修、巡视和操作。4.在保证安全的前提下，不知仅筹，力求节约材料和降低造价。5.安装和扩建方便。6.2 中型配电装置现有220KV配电装置分普通中型布置和分相中型布置两种。对于普通中型布置，其母线下不布置任何电气设备，而分相中型布置的特点是将母线隔离的开关直接安装在各相母线的下面。1.普通中型的配电装置该型电器设备安装在地面支架上，施工，运行和检修都比较方便，所以使用广泛，各方面的经验较为丰富，但占地面积过大，防污性能差，抗震性能好。2.分相中型配电装置该型架构简化，施工工作量最小，工期最短，布置清晰，运行方便，母线检修方便，当两组母线隔离开关连在一起，检修一组需全停，防污性能差，抗震性能好。6.3 半高型配电装置该型采用单杆打拉线结构，施工组装工作量较小，隔离开关抬高，安装困难，对抬高的母线及其隔离开关监视与操作有困难，对抬高的母线及其隔离开关检修较困难，防污性及抗震性较差。6.4 高型配电装置该型框架结构较复杂，钢结构加工量较大，架构及上层隔离开关吊装麻烦，施工工期较长，自主控制室至配电装置上层没有天桥，便于巡视操作。布置比较麻烦，居高临下，巡视设备一目了然，上层母线的线夹检修困难，如上层隔离开关下没有3.6M宽的操作走道，检修较方便。防污性能较差，抗震性能差。 6.5 配电装置分类按电气设备装置地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。6.5.1室内配电装置特点土建施工工作量大，工期较长，不便于分期扩建。巡视线路短，操作方便，清扫工作小。除楼层母线隔离开关检修不甚方便外，其他设备检修较方便，且不受气候条件影响，但不能带电作业。防污性能好，抗震性能差。6.1屋内配电装置特点：1.由于允许安全净距小和可以分层布置，故占地面积较小；2.维修、巡视和操作在室内进行，不受气候影响；3.外界污秽空气对电气设备影响较小，可减少维护工作量；4.房屋建筑投资较大。6.5.2屋外配电装置特点1.土建工程量和费用较小，建设周期短；2.扩建比较方便；3.相邻设备之间距离较大，便于带电作业；4.占地面积大；5.受外界空气影响，设备运行条件较差，须加强绝缘；6.外界气象变化对设备维修和操作有影响。因为本厂为大型发电厂的220kV配电装置，而且自然条件较好，应选用屋外配电装置。6.5.3配电装置应满足以下基本要求1.节约用地；2.运行安全和操作巡视方便；3.便于检修和安装；4.节约三材，降低造价。根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可分为中型、半高型和高型。 中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作人员能在地面安全地活动；中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。高型和半高型配电装置的母线和电器分别装在几个不同高度的水平面上，并重叠布置。凡是将一组母线与另一组母线重叠布置的，称为高型配电装置。如果仅将母线与断路器、电流互感器等重叠布置，则称为半高型配电装置。屋外配电装置的结构型式与主接线、电压等级、容量、重要性以及母线、构架、断路器和隔离开关的类型都有密切关系，选择时应注意合理布置，并保证电气安全净距，同时还应考虑带电检修的可能性。220KV屋外配电装置的安全净距如下表所示：表6.1 220KV屋外配电装置的安全净距（mm）符号适用范围额定电压kV220JA11.带电部分至接地部分之间2.网状遮拦向上延伸线距地处与遮拦上方带电部分之间1800A21.不同相的带电部分之间2.断路器和隔离开关的断口两侧引线带电部分之间2000B11.设备运输时其外廓至无遮拦带电部分之间2.交叉的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间3.栅状遮拦至绝缘体和带电部分之间4.带电作业时的带电部分至接地部分之间2550B21.网状遮拦至带电部分之间1900C1.无遮拦裸导体至带电地面之间2.无遮拦裸导体至建筑物、构筑物顶部之间4300D1.平行的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间2.带电部分与建筑物，构筑物的边沿部分之间38006.6 配电装置的选型本发电厂的变电所220kV配电装置拟采用屋外分相中型，把所有的开关电器安装在较低的基础支架上。母线采用管型硬母线,用绝缘支架支撑母线。母线水平面高于开关电器所在的水平面。220kV分相中型布置取消了复杂的双层结构，布置更加清晰，悬式