中小型发电厂的设计与研究.doc

目目 录录 工程概况工程概况 1 1 1 2 100MW2 100MW 火力发电厂火力发电厂电气主接线的确定电气主接线的确定 1 1 1 概述 1 1 2 电气主接线的选择 1 2 2 火电厂发电机 变压器的选择火电厂发电机 变压器的选择 3 2 1 发电机的选型 3 2 2 变压器的选型 3 3 3 火力发电厂短路电流计算火力发电厂短路电流计算 3 3 1 概述 3 3 2 各系统短路电流的计算 4 4 4 火电厂一次设备的选择火电厂一次设备的选择 9 4 1 选择电气一次设备遵循的条件 9 4 2 电气设备的选择 11 5 5 变压器的继电保护变压器的继电保护 25 5 1 概述 25 5 2 变压器继电保护的整定计算 26 致致 谢谢 29 参考文献参考文献 30 塔里木大学毕业设计 1 工程概况工程概况 由发电 变电 输电 配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统 它的功能是将自然界 的一次能源通 过发电动力装置 主要包括锅炉 汽轮机 发电机及电厂辅助生产系统等 转化成 电能 再经输 变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心 由于电源点与负荷 中心多数处于 不同地区 也无法大量储存 电能生产必须时刻保持与消费平衡 因此 电能的集中开发与分散 使用 以及电能的连续供应与负荷的随机变化 就制约 了电力系统的结构和运行 据此 电力系 统要实现其功能 就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统 以便对电能的生产和 输运过程进行测量 调节 控制 保护 通信和调度 确保用户获得安全 经济 优质的电能 电能是一种清洁的二次能源 由于电能不仅便于输送和分配 易于转换为其它的能源 而且 便于控制 管理和调度 易于实现自动化 因此 电能已广泛应用于国民经济 社会生产和人民生 活的各个方面 绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供 电力工业已成为我国实现现代化的基 础 得到迅猛发展 到 2003 年底 我国发电机装机容量达 38450 万千瓦 发电量达 19080 亿度 居世界第 2 位 工业用电量已占全部用电量的 50 70 是电力系统的最大电能用户 供配电系 统的任务就是企业所需电能的供应和分配 电力系统的出现 使高效 无污染 使用方便 易于 调控的电能得到广泛应用 推动了社会生产各个领域的变化 开创了电力时代 发生了第二次技 术革命 电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一 我国的电力系统从 50 年代开始迅速发展 到 1991 年底 电力系统装机容量为 14600 万千瓦 年发电量为 6750 亿千瓦时 均居世界第四位 输电线路以 220 千伏 330 千伏和 500 千伏为网络 骨干 形成 4 个装机容量超过 1500 万千瓦的大区电力系统和 9 个超过百万千瓦的省电力系统 大 区之间的联网工作也已开 始 此外 1989 年 台湾省建立了装机容量为 1659 万千瓦的电力系统 本次毕业设计的主要内容是一个 2 100MW 火力发电厂的电气部分设计 毕业设计的主要内容 功能及技术指标 电厂规模 装机容量 装机 2 台 容量分别为 2X100MW UN 10 5KV 机组年利用小时数 Tmax 6200h 气象条件 年最高温度 35 度 平均气温 20 度 气象条件一般 无特殊要求 厂用电率 8 1 号高压厂用负荷 39898 5KVA 2 号高压厂用负荷 38330 9KVA 主要技术指标 1 保证供电安全 可靠 经济 2 功率因数达到 0 85 及以上 1 1 2 100MW2 100MW 火力发电厂火力发电厂电气主接线的确定电气主接线的确定 1 1 概述 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 变电所本身的运行的可靠性 灵活性和经济性密切相关 并且 对电气设备选择 配电装置配置 继电保护和控制方式的拟定有较大的影响 因此 必须正确处 理好各方面的关系 全面分析有关影响因素 通过技术经济比较 合理确定主接线的方案 发电厂的电气主接线是保证电力网安全可靠 经济运行的关键 是电气设备布置 选择 自 动化水平和二次回路设计的原则和基础 1 2 电气主接线的选择 发电厂的主接线的基本环节是电源 发电机或变压器 和引出线 母线 又称汇流母线 是 中间环节 它起着汇总和分配电能的作用 由于多数情况下引出线数目要比电源数目多好几倍 故在二者之间采用母线连接既有利于电能交换 还可以使接线简单明了和运行方便 1 2 1 主接 线的设计 根据原始资料设计主接线的方案 1 方案一 a 220KV 电压等级的方案选择 由于 220KV 电压等级的电压馈线数目是 6 回 所以 220 KV 电压等级的接线形式可以选择有 专用旁路断路器的双母线带旁路母线接线形式 由于有专用旁路断路器的双母线带旁路母线接线 本身的经济 方便等基本优点 采用设备少 投资省 操作方便 便于扩建和采用成套配电设备 装置 所以 220 KV 电压等级的接线形式选择为有专用旁路断路器的双母线带旁路母线接线 塔里木大学毕业设计 2 b 110KV 电压等级的方案选择 由于 110KV 电压等级的电压馈线数目是 4 回 所以在本方案中的可选择的接线形式是单母线 分段接线 单母线的优点如下 母线经断路器分段后 对重要用户可以从不同段引出两个回路 有两个电源供电 一段母线故障 或检修 时 仅停故障 或检修 段工作 非故障段仍可继 续工作 c 10KV 电压等级的方案选择 由于 10KV 电压等级的电压馈线数目是 4 回 所以在本方案中的可选择的接线形式是双母线三 分段接线 用断路器把母线分段后 对重要的用户可以从不同的段引出两条回路 有两个电源供 电 当一段母线发生故障 分段断路器会自动将故障段切除 保证正常段母线不间断供电和不致 使重要用户停电 2 方案二 a 220KV 电压等级的方案选择 由于 220KV 电压等级的电压馈线数目是 6 回 所以 220 KV 电压等级的接线形式可以选择单 母线接线形式 由于单母线接线本身的简单 经济 方便等基本优点 采用设备少 投资省 操 作方便 便于扩建和采用成套配电设备装置 所以 220 KV 电压等级的接线形式选择为单母线接线 b 110KV 电压等级的方案选择 由于 110KV 电压等级的电压馈线数目是 4 回 所以在本方案中的可选择的接线形式是双母线 接线形式 由于双母线接线的可靠性和灵活性高 它可以轮流检修母线 而不中断对用户的供电 当检修任意回路的母线隔离开关时 只需断开该回路 工作母线故障时 可将全部回路转移到备 用母线上 从而使用户迅速恢复供电 可用母联断路器代替任意回路需要检修的断路器 在种情 况下 只需短时停电 在个别回路需要单独进行试验时 可将该回路分离出来 并单独接至备用 母线上 双母线接线形式正好克服了单母线分段接线形式的缺点 所以在大 中型发电厂中这种 接线形式被广泛应用 如图 1 1 主接线图 塔里木大学毕业设计 3 c 10KV 电压等级的方案选择 在方案二中的 10KV 电压等级的接线形式仍然选择双母线三分段接线形式 因为在进行主接线 的设计中 必须时时刻刻考虑到可靠性 灵活性和经济行动要求 1 2 3 方案的选择 设计发电厂的电气主接线时 首先应按技术要求确定可能选用的方案 当有多个方案在技术 上相当时 则需进行经济比较 技术上可行方案的选择 设计发电厂主接线时在技术上应考虑的主要问题是 1 保证全系统运行的稳定性 不应再 本厂 站内的故障造成系统的瓦解 2 保证负荷 特别是重要负荷供电的可靠性及电能质量 3 各设备 特别要注意高 中压联络变压器的过载是否在允许范围内 在上述两种方案中 他们在技术上都是有显著差异的 在不同的技术等级中 都有差异 单 母线分段在投资上是比双母线接线的投入要小的 而双母线接线的可靠性又比单母线分段接线的 可靠性高 根据设计任务书中的要求 在 110KV 电压等级上的出线上为二类负荷 对这类用户可 以进行短暂的停电 并不会造成人身危险以及设备的破坏 也不会给国民经济带来巨大的损失或 造成巨大的政治影响 综合考虑 则选择单母线分段的接线形式 如图 1 1 2 2 火电厂发电机 变压器的选择火电厂发电机 变压器的选择 2 1 发电机的选型 2 1 1 简介 汽轮发电机由汽轮机直接耦合传动 励磁机是向汽轮发电机提供励磁的设备 冷却方式 采用的冷却方式 定子绕组和转子有空冷 水内冷和氢冷等 在转子氢内冷系统中 又有轴 向通风等多种方式 励磁方式 发电机容量在 100MW 以上的普遍采用同轴交流励磁机经静止半导体整流励磁方式 2 1 2 选型 根据原始资料查资料选的发动机为 QFS 100 2 发电机的基本参数如表 2 1 表表 2 12 1 QFS 100 2QFS 100 2 发电机的基本参数发电机的基本参数 额定容量额定电压功率因数同步电抗暂态电抗 此暂态电 抗 负序电抗 100MW10 5kvcos 1 8060 2860 1830 223 2 2 变压器的选型 根据原始资料进行计算如下 150 110 15 110 15 184 41 0 85 N P SM VA C O S 通过查 发电厂电气部分 可选主变压器为三绕组变压器 SFPS7 240000 220 变压器基本参数 如表 2 2 表表 2 22 2 SFPS7 240000 220SFPS7 240000 220 变压器基本参数变压器基本参数 额定电压 Kv 损耗 kW 阻抗电压 型号 高压中压低压空载短路 空载 电流高中高低中低 SFPS7 240000 22024212110 51758000 7 25149 通过查 发电厂电气部分 可选厂用变压器 1 号高压厂用变压器选用双绕组变压器 S7 40000 10 2 号高压厂用变压器选用双绕组变压器 SZ9 40000 10 厂用变压器参数如表 2 3 表表 2 32 3 厂用变压器参数厂用变压器参数 额定电压 Kv 损耗 kW 型号 高压低压空载短路 空载电流 阻抗电压 SZ9 40000 1010 50 44 75280 74 5 SZ9 40000 1010 50 44 75280 74 5 3 3 火力发电厂短路电流计算火力发电厂短路电流计算 3 1 概述 电力系统运行有三种状态 正常运行状态 非正常运行状态和短路故障 在供电系统的设计 塔里木大学毕业设计 4 和运行中 还要考虑到可能发生的故障以及不正常运行情况 对供电系统危害最大的是短路故障 短路电流将引起电动力效应和发热效应以及电压的降低等 因此 短路电流计算是电气主接线的 方案比较 电气设备及载流导体的选择 节地计算以及继电保护选择和整定的基础 短路就是指不同电位导电部分之间的不正常短接 如电力系统中 相与相之间的火中性点直 接节地系统中的相与地之间的短接都是短路 为了保证电力系统的安全 可靠运行 在电力系统 设计和运行分析中 一定要考虑系统等不正常工作状态 3 2 各系统短路电流的计算 图 3 1 等值电路图 3 2 3 短路点的选择 短路电流以及冲击电流的计算 无限大容量电力系统是指容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统 当用户供电系统 发生短路时 电力系统变电所馈电母线上的电压基本不变 可将该电力系统视为无限大容量电力 系统 但是 在实际电力系统中 他的容量和阻抗都有一定的数值 一次 当用户供电系统发生 短路时 电力系统变电所馈电母线上的电压相应的有所变动 但一般的供电系统 由于它是在小 容量线路上发生短路 电力系统母线电压基本不变 因此 电力系统可视为无限大容量电力系统 由于无限大容量电力系统的三相短路电流是对称的 所以他的变化规律只需考虑一相的 短路点的选择应选择通过导体和电器的短路电流为最大的那些点作为短路计算点 通过计算各个元件的参数 画出等值电路图 主变压器参数计算 取基准容量 基准电压100 B SM VA 242 B UKV 1 1 2 3 1 2 3 2 1 2 2 3 3 1 3 2 3 3 1 1 2 11 25149 15 22 11 25914 10 22 11 91425 1 22 sSSS sSSS sSSS UUUU UUUU UUUU 变压器各绕组阻抗标幺值 62 100 10 0 0417 240 B s N S XU S 103 100 1 0 0042 240 B s N S XU S 塔里木大学毕业设计 5 51 100 15 0 0625 240 B s N S XU S 厂用变压器参数计算 2 22 22 4 75 10 5 0 032 1000 41000 4 5 10 5 0 012 100100 4 00 034 KN T N KN T N PU R S UU X S Z 等值电路图如图 3 1 点短路时取基准容量 基准电压 1 K100 B SM VA 242 B UKV 由图 1 化简得图 3 2 图 3 2 点短路时等值电路图 1 K 1212 0 0515XXX 1334 0 019XXX 14910 0 0021XXX 151213 0 0139XXX 16518 0 0313XXX 1786 0 0209XXX 1914111615 0 0152XXXXX 201719 0 0361XXX 塔里木大学毕业设计 6 图 3 3 点短路时等值电路图 1 K 图 3 4 点短路时等值电路图 1 K 点的等值电抗为 1 K 1 720 0 023 K XXX 点的短路电流为 1 K 1 11100 10 37 0 023 33 242 B K B S IKA X U 冲击电流为 21 85 10 37 227 13 shm iI KKA 短路容量 310 37 242 343 4 NN SI UM VA 点短路时取基准容量 基准电压 2 K100 B SM VA 10 5 B UKV 由图 3 3 化简电路图 塔里木大学毕业设计 7 图 3 5 点短路时等值电路图 2 K 图 3 6 点短路时等值电路图 3 K 点的等值电抗为 2 K 2 71719 0 013 K XXXX 点的短路电流为 2 K 1 1 0 4 3 B K B S IKA X U 冲击电流为 21 05 shm iI KKA 短路容量 37 27 NN SI UM VA 点短路时取基准容量 基准电压 3 K100 B SM VA 10 5 B UKV 217171411 0 021XXXXX 2234 0 019XXX 2 71719 0 013 K XXXX 点的等值电抗为 3 K 3 2116221 0 014 K XXXXX 点的短路电流为 3 K 3 1 0 39 3 B K B S IKA X U 冲击电流为 21 01 shm iI KKA 短路容量 37 14 NN SI UM VA 塔里木大学毕业设计 8 图 3 7 点短路时等值电路图 4 K 点短路时取基准容量 基准电压 4 K100 B SM VA 10 5 B UKV 化简等值电路图 7 047 0 162213723 XXXXX 点的等值电抗为 4 K011 0 341223 4 XXXXXK 点的短路电流为 4 KKA U S X I B B K 5 0 3 1 41 冲击电流为 KAIKi msh 01 1 2 短路容量 MVAIUS NN 09 9 3 点短路时取基准容量 基准电压 5 KMVASB100 KVUB 5 10 点的等值电抗为 5 K01 0 43245 XXXXK 点的短路电流为 5 KKA U S X I B B K 54 0 3 1 5 图 3 8 点短路时等值电路图 5 K 025 0 122324 XXX 冲击电流为 KAIKi msh 4 12 短路容量 MVAIUS NN 9 93 点短路时取基准容量 基准电压 6 KMVASB100 KVUB 5 10 塔里木大学毕业设计 9 图 3 9 点短路时等值电路图 6 K 点的等值电抗为 6 K01 0 1326256 XXXXK 点的短路电流为 6 KKA U S X I B B K 54 0 3 1 6 冲击电流为 KAIKi msh 4 12 短路容量 MVAIUS NN 9 93 由于变压器 T1 与变压器 T2 一样 所以 冲击电流 短路容量都相等 1K I 8K I 2K I 7 K 短路计算结果列表如表 3 1 表表 3 13 1 短路计算结果短路计算结果 短路点 基准电压 kv 短路电流 kA 冲击电流 kA 短路容量 MVA 1 K 24210 3727 134346 65 2 K 10 5422 971106 617692 36 3 K 10 5392 761055 357142 94 4 K 10 5499 871307 89090 9 5 K 10 5549 861438 5910000 6 K 10 5549 861438 5910000 7 K 10 5422 971106 617692 36 8 K 24210 3727 134346 65 4 4 火电厂一次设备的选择火电厂一次设备的选择 4 1 选择电气一次设备遵循的条件 电气设备的选择是变电所电气设计的主要内容之一 正确的选择电气设备的目的是为了使导 体和电器无论在正常情况或故障情况下 均能安全 经济合理的运行 在进行设备选择时 应根 据工程实际情况 在保证安全 可靠的前提下 积极而稳妥的采用新技术 并注意节约投资 选 择合适的电气设备 在发电厂和变电所中 采用的电气设备种类很多 其作用和工作条件并不一样 具体选择的 方法也不同 但对他们的基本要求都是相同的 电气设备的选择的一般要求是 满足工作要求 应满足正常运行 检修以及短路过电压情况下的工作要求 适应环境条件 阴干当地的环境条件进行校验 先进合理 应力求技术先进和经济合理 整体协调 应与整个工 程的建设标准协调一致 适应发展 应适当考虑发展 留有一定的裕量 电气设备能安全 可靠 的工作 必须按正常工作条件进行选择 斌干短路条件来校验其动稳定和热稳定 4 1 1 按正常工作条件选择 额定电压 电气设备的额定电压是标示在其铭牌上的线电压 电器可以长期在其额定电压的 110 115 下安全运行 这一电压成为最高允许工作电压 当在 220KV 及以下时其为 1 15 当 N U Ns U 为 330 500KV 是 其为 1 1 Ne U Ns U Ne U 另外 电气设备还有一个最高工作电压 即允许长期运行的最高电压 一般不得超过其额定 电压的 10 15 在选择时 电气设备的额定电压不应低于安装地点的电网额定电压 即 NsNe UU 式中 电气设备铭牌上所标示的额定电压 KV Ne U 电网额定工作电压 KV Ns U 110KV 以下电压等级的电气设备绝缘裕度较大 因此 在非高海拔地区 按所在电网的额定 塔里木大学毕业设计 10 电压选择电气设备的额定电压即可满足要求 额定电流 满足此条件的目的在于使电气设备的储蓄温度不超过长期发热的最高允许温度值 在额定周围环境条件下 导体和电气设备的额定电压不应小于所在回路的最大工作电流 即 maxwN II 式中 IN 电气设备铭牌上所标示的额定电流 A 回路中的最大工作电流 A maxw I 在决定时 应以变压器和线路的负荷作为出发点 同时考虑这些设备的长期工作状态 maxw I 在确定变压器回路的最大长期工作电流时 应考虑到变压器过负荷运行的可能性 母线分段电抗 器的最大长期工作电流应为保证该母线负荷所需的电流 出线回路的最大长期工作电流处考虑线 路正常过负荷电流外 还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷 环境条件 选择电气设备时 还应考虑其安装地点的环境条件 当气温 风速 污秽 海拔高度 地震 烈度 覆冰厚度等环境条件超过一般电气的基本使用条件时 应采取相应的措施 1 空气温度 标准的电气周围空气温度为 35 若安装地点日最高温度高于 35 但不超过 50 则因散热条件较差 最大连续工作电流应适当减少 则设备的额定电 表表 4 14 1 各支路最大持续电流各支路最大持续电流 回路名称最大长期工作电流 变压器回路1 3 2 倍的变压器额定电流 出线回路1 05 倍的最大负荷电流 母联回路母线上最大一台变压器的 Iwmax 分段回路变电所应满足用户的一级负荷和二级负荷 汇流回路按实际潮流分布计算 流应按下式修正 NeNealalNeal IKII 式中 电气设备的额定电流经实际的周围环境温度修正后的允许电流 A al I 温度修正系数K 电气设备的长期发热最高允许温度 al 实际的周围环境温度 取所在地方最热月平均最高温度 电气设备的额定环境温度 Ne 设备的额定环境温度一般取 35 如周围环境温度高于 35 但小于或等于 50 时 其允 许电流一般可按每增加 1 其额定电流减少 1 8 进行修正 当环境温度低于 40 每降低 1 额定电流可增加 0 5 但其最大负荷不得超过其额定电流的 20 裸导体的额定环境温度一般取 25 如安装地点的环境温度在 5 50 范围内变化时 其 允许通过的电流可按上市进行修正 2 海拔高度 在电气设备使用条件中 制造厂规定的基准海拔高度为 1000 没 当海拔升 高时 空气密度降低 散热条件变坏 是高压电器在运行中温升增加 但应空气温德随海拔高度 升高而递减 其值足以补偿海拔升高对电气温升的影响 因而高压电在高海拔地区 不超过 4000 米 使用时 其额定电流可以保持不变 当海拔高度超过规定值时 由于大气压力空气密度和湿 度相应减少 使空气间隙和外绝缘的放电特性下降 显然对内绝缘影响较小 但对外绝缘影响较 大 在海拔高度为 1000 3500 米的范围内 海拔高度每升高 100 米 电器最高工作电压要下降 塔里木大学毕业设计 11 1 以此修正电器最高工作电压值 4 1 2 按短路条件进行校验 电气设备按短路故障情况进行校验 就是要按最大可能的短路故障 通常为三相短路故障 时的动 热稳定度进行校验 但有熔断器和有熔断器保护的电器和导体 如电压互感器等 以及 架空线路 一般不必考虑动稳定度 热稳定度的校验 对电缆 也不必进行动稳定度的校验 在电力系统中尽管各种电气设备的作用不一样 但选择的要求和条件有诸多是相同的 为保 证设备安全 可靠的运行 各种设备均按正常工作的条件下的额定电压和额定电流选择 并按短 路故障条件校验其动稳定度和热稳定度 热稳定校验 校验电气设备的热稳定性 就是校验设备的载流部分在短路电流的作用下 其金属导电部分 的温度不应超过最高允许值 如果满足这一条件 则选出的电气设备符合热稳定的要求 作热稳定校验时 已通过电气设备的三项短路电流为依据 工程计算中常用下式校验所选的 电气设备是否满足热稳定的要求 即 22 eqth I tI t 式中 三相短路电流周期分量的稳定值 KA I 等值时间 亦称假想时间 s 可由图 4 1 查得 eq t 制造厂规定的在 ts 内电器的热稳定电流 KA t 为与 Ith 相对应的时间 th I s 短路计算时间 校验短路热稳定的短路计算时间应为继电保护动作时间 top 和断路器全开断 时间 toc 之和 即 kopoc ttt 式中 保护动作时间 主要有主保护动作时间和后备保护动作时间 当为主保护动 op t 作时间时一般取 0 05s 当为后备保护时间时一般取 2 5s 断路器全开断时间 包括固有分闸时间和燃弧时间 oc t 如果缺乏断路器分闸时间数据 对快速及中速动作的断路器 取 0 1 0 5s 对低速动作的 oc t 断路器 取 0 2s oc t 校验导体和 110KV 以下电缆的短路热稳定性时 所用的计算时间 一般采用主保护的动作时 间加上相应地断路器的全分闸时间 如主保护有死区时 则应采用能对该死区起作用的后备保护的 动作时间 并采用相应处的短路电流值 校验电器和 110KV 以上冲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 动稳定校验 当电气设备中有短路电流通过时 将产生很大的电动力 可能对电气设备产生严重的破坏作 用 因此 各制造厂所生产的电器 都用最大允许的电流的幅值或最大有效值 表示其电动 m ax i m ax I 力稳稳定的程度 它表明电器通过上述电流时 不至因电动力的作用而损害 满足动态稳定的条 件为 或 sh i m ax i sh I m ax I 式中及 三相短路时的冲击电流及最大有效值电流 sh i sh I 电气设备的选择除了要满足上述技术数据要求外 尚应根据工程的自然环境 位置 气候条 件 厌恶 化学污染 海拔高度 地震等 电气主接线极短路电流水平 配电装置的布置及工程 建设标准等因素考虑 4 2 电气设备的选择 4 2 1 系统各个回路的最大工作电流 220KV 侧各个回路的最大工作电流 1 出线回路 A 8001866 2210 67 332200 85 N N N S I U A max 1 051 052210 672321 20 WN II 塔里木大学毕业设计 12 2 三绕组变压器回路 A 300000 787 32 33220 N N N S I U A max 1 051 05787 32826 69 WN II 110KV 侧各个回路的最大工作电流 1 出线回路 A 11000 67 93 33 1100 85 N N N S I U A max 1 051 0567 9371 33 wN II 2 三绕组变压器回路 A 300000 1574 64 33 110 N N N S I U A max 1 051653 37 WN II 3 110KV 等级下的分段回路 A 70000 351 44 33 1100 85 N N N S I U 10KV 侧各个回路的最大工作电流 1 出线回路 A 1800 116 44 33 10 50 85 N N N S I U A max 1 051 05 116 44122 27 WN II 2 发电机回路 A 0 200000 5331 4 33 15 75 N N N S I U A max 1 051 05 5331 45597 95 WN II 3 分段回路 A 20000 1293 82 33 10 5 0 85 N N N S I U A max 1 051 05 1293 82 1358 51 WN II 4 2 2 高压断路器的选择 断路器是在电力系统正常运行和故障情况下用作断开或接通电路中的正常工作电流及开断故 障电流的设备 开关电器在合闸状态下 靠触头接通电路 当断开电路时 在开关的触头之间可 以看到强烈而刺眼的亮光 这是由于在触头之间产生了放电 这种放电称为电弧 此时触头虽以 分开 但是电流通过触头间的电弧仍继续流通 也就是说 电路并未真正断开 要使电路真正断 开 必须将电弧熄灭 高压断路器具有能熄灭电弧的装置 它能用来断开或闭合电路中的正常工 作电流 也用来断开电路中的过负荷或短路电流 所以它是电力系统中最重要的开关电器 对它 的基本要求是 具有足够的开断能力 尽可能短的动作时间和高的工作可靠性 结构简单 便于 操作和检修 具有防火和防暴性能 尺寸小 价格低等 SF6 断路器和真空断路器目前应用广泛 少油断路器因其成本低 结构简单 依然被广泛应 用于不需要频繁操作及要求不高的各级高压电网中 压缩空气断路器和多油断路器已基本淘汰 由于 SF6 气体的电气性能好 所以 SF6 断路器的断口电压较高 在电压等级相同 开断电流 和其他性能相接近的情况下 SF6 断路器比少油断路器串联断口数要少 可是制造 安装 调试 和运行比较方便和经济 SF6 断路器的特点是 1 灭弧能力强 介质强度高 单元灭弧室的工作电压高 开断电流大然后时间短 2 开断电容电流或电感电流时 无重燃 过电压低 3 电气寿命长 检修周期长 适于频繁操作 4 操作功小 机械特性稳定 操作噪音小 塔里木大学毕业设计 13 原则 max 1 05 WN II NNe UU 220KV 侧断路器的选择 1 双绕组变压器回路 最大工作持续电流 A max 1 051 05682 34716 457 WN II NNe UU 拟选型号为 LW12 220 系列六氟化硫断路器 LW12 220 系列六氟化硫断路器是断路器和电流互感器构成的复合电器 它有较完善地二次 控制和保护回路 可以有效防止断路器非全相动作 双分闸回路可确保断路器放在故障时可靠动 作 LW12 220 系列六氟化硫断路器为断口结构 可配用液压式或汽动操作机构 LW12 220 系列 六氟化硫断路器采用具有优良灭弧性能和高绝缘强度的 SF6 气体作为灭弧和绝缘介质 表表 4 24 2 LW12LW12 220220 系列六氟化硫断路器技术数据系列六氟化硫断路器技术数据 额定工作 电压 KV 最高工作 电压 KV 额定电流 A 4s 热稳定 电流 KA 额定动稳定 电流峰值 KA 固有分闸 时间 S 额定频率 HZ 2202522000401000 0250 动稳定校验 max sh ii 动稳定电流 100KA 220KV 侧短路冲击电流为 49 35 max i sh i 即 max sh ii 满足动稳定条件 热稳定校验 22 eqth I tI t kopoc ttt 1 I I S2 50 020 042 56 kopoc ttt 查周期分量等值时间曲线可得S2 1 eq t 即 22 44019 392 1 满足热稳定条件 2 出线回路 最大工作持续电流 A max 1 051 052210 672321 20 WN II 拟选型号为 LW 220 系列六氟化硫断路器 表表 4 34 3 LWLW 220220 系列六氟化硫断路器技术数据系列六氟化硫断路器技术数据 额定工作 电压 KV 最高工作 电压 KV 额定电流 A 3s 热稳定 电流 KA 额定动稳定 电流峰值 KA 固有分闸 时间 S 额定频率 HZ 2202522500401000 0650 LW 220 系列六氟化硫断路器是配用液压操作机构 能进行快速自动重合闸 并带有 LRB 220 型电流互感器 工测量保护之用 断路器在最高工作电压下能短开 120 360MVA 变压器的电感电 流 在最高工作电压下 能断开 200 400KM 空在架空线路的电容电流 断路器在检修情况下 应 能承受满容量开断不大于 10 次或开断累计电流值 500KA 以上 动稳定校验 max sh ii 动稳定电流 100KA 220KV 侧短路冲击电流为 49 35 max i sh i 即 max sh ii 满足动稳定条件 塔里木大学毕业设计 14 热稳定校验 22 eqth I tI t kopoc ttt 1 I I S2 50 060 042 6 kopoc ttt 查周期分量等值时间曲线可得S2 23 eq t 即 22 34019 392 23 满足热稳定条件 3 三绕组变压器回路 最大工作持续电流 A max 1 051 05787 32826 69 WN II NNe UU 拟选型号为 LW12 220 系列六氟化硫断路器 表表 4 44 4 LW12LW12 220220 系列六氟化硫断路器技术数据系列六氟化硫断路器技术数据 额定工作 电压 KV 最高工作 电压 KV 额定电流 A 4s 热稳定 电流 KA 额定动稳定 电流峰值 KA 固有分闸 时间 S 额定频 率 HZ 2202522000401000 0250 动稳定校验 max sh ii 动稳定电流 100KA 220KV 侧短路冲击电流为 49 35 max i sh i 即 满足动稳定条件 max sh ii 热稳定校验 22 eqth I tI t S2 50 020 042 56 kopoc ttt 查周期分量等值时间曲线可得S2 1 eq t 即 22 44019 392 1 满足热稳定条件 110KV 侧断路器的选择 1 分段回路 最大工作持续电流 A max 1 051 05351 44369 01 WN II 拟选型号为 LW6 110 系列六氟化硫断路器 表表 4 54 5 LW6LW6 110 110 系列六氟化硫断路器技术数据系列六氟化硫断路器技术数据 额定工作 电压 KV 额定电 流 A 3s 热稳定 电流 KA 额定动稳定电 流峰值 KA 固有分闸 时间 S 额定频率 HZ 1103150050125 0 0250 动稳定校验 max sh ii 动稳定电流 125KA 110KV 侧短路冲击电流为 36 74 max i sh i 即 max sh ii 满足动稳定条件 热稳定校验 22 eqth I tI t 塔里木大学毕业设计 15 kopoc ttt 1 I I S2 50 020 042 56 kopoc ttt 查周期分量等值时间曲线可得S2 1 eq t 即 22 3 5014 432 1 满足热稳定条件 2 三绕组变压器回路 A max 1 051653 37 WN II NNe UU 拟选型号为 LW6 110 系列六氟化硫断路器 表表 4 64 6 LW6LW6 110 110 系列六氟化硫断路器技术数据系列六氟化硫断路器技术数据 额定工作 电压 KV 额定电 流 A 3s 热稳定 电流 KA 额定动稳定电 流峰值 KA 固有分闸 时间 S 额定频率 HZ 1103150050125 0 0250 动稳定校验 max sh ii 动稳定电流 125KA 110KV 侧短路冲击电流为 36 74 max i sh i 即 max sh ii 满足动稳定条件 热稳定校验 22 eqth I tI t kopoc ttt 1 I I S2 50 020 042 56 kopoc ttt 查周期分量等值时间曲线可得S2 1 eq t 即 22 3 5014 432 1 满足热稳定条件 3 出线回路 最大工作持续电流 A max 1 051 05 116 44122 27 WN II NNe UU 表表 4 74 7 SW2SW2 110 110 W W 系列高压少油断路器技术数据 系列高压少油断路器技术数据 额定工作 电压 KV 额定电 流 A 4s 热稳定电流 KA 额定动稳定电流峰值 KA 固有分闸 时间 S 额定频率 HZ 110200031 5800 0550 SW2 110 W 系列高压少油断路器供发电厂 变电所切换额定电流短路故障和瞬时自动合 闸用 各断口上并联有均压电容器 使断口的电压分布均匀 SW2 110 W 系列高压少油断路 器具有较大的开断短路电流能力和良好的切合空载长线的性能 动稳定校验 max sh ii 动稳定电流 80KA 110KV 侧短路冲击电流为 36 74 max i sh i 即 max sh ii 塔里木大学毕业设计 16 满足动稳定条件 热稳定校验 22 eqth I tI t kopoc ttt 1 I I S2 50 050 042 59 kopoc ttt 查周期分量等值时间曲线可得S2 2 eq t 即 22 431 514 432 2 满足热稳定条件 10KV 侧断路器的选择 1 分段回路 最大工作持续电流 A max 1 051 05 1293 821358 51 WN II 拟选型号为 SN4 10G 改进型高压少油断路器 表表 4 84 8 SN4SN4 10G10G 改进型高压少油断路器技术数据改进型高压少油断路器技术数据 额定工 作 电压 KV 额定电流 A 5s 热稳定 电流 KA 额定动稳定电 流峰值 KA 固有分闸 时间 S 额定频率 HZ 1060001203000 1550 动稳定校验 max sh ii 动稳定电流 300KA 10KV 侧短路冲击电流为 296 69KA max i sh i 即 满足动稳定条件 max sh ii 热稳定校验 22 eqth I tI t kopoc ttt 1 I I S2 50 150 042 69 kopoc ttt 查周期分量等值时间曲线可得S2 35 eq t 即 22 5 1201162 35 满足热稳定条件 2 发电机回路 根据额定电流和电压所选型号和动 热稳定校验与分段回路基本相同 这里就不再作详细的 叙述 3 出线回路 最大工作持续电流 A max 1 051 05 116 44122 27 WN II 拟选型号为 SN4 10G 改进型高压少油断路器 表表 4 94 9 SN4SN4 10G10G 改进型高压少油断路器技术数据改进型高压少油断路器技术数据 额定工作 电压 KV 额定电流 A 5s 热稳定 电流 KA 额定动稳定电 流峰值 KA 固有分闸 时间 S 额定频率 HZ 1060001203000 1550 动稳定校验 max sh ii 动稳定电流 300KA 10KV 侧短路冲击电流为 118KA max i sh i 即 max sh ii 满足动稳定条件 塔里木大学毕业设计 17 热稳定校验 22 eqth I tI t kopoc ttt 1 I I S2 50 150 042 69 kopoc ttt 查周期分量等值时间曲线可得S2 35 eq t 即 22 5 120462 35 满足热稳定条件 4 2 3 高压隔离开关的选择 隔离开关是电力系统中应用最多的一种高压电器 它的主要功能是 建立明显的绝缘间隙 保证线路或电气设备修理时人身安全 转换线路 增加线路连接的灵 活性 在电网运行情况下 为了保证检修工作电安全进行 除了使工作点与带电部分隔离外 还必 须采取检修接地措施防止意外带电 为此 要求在高压配电装置的母线侧和线路侧装设带专门接 地刀闸的隔离开关 以便在检修母线或线路断路器时 使之可靠接地 这种带接地刀闸的隔离开 关的工作方式为 正常运行时 主刀闸闭合 接地刀闸断开 检修时 主刀闸断开 接地刀闸闭 合 这种工作方式由操作机构之间具有机械闭锁的装置来实现 原则 max 1 05 WN II NNe UU 220KV 侧隔离开关的选择 1 双绕组变压器回路 最大工作持续电流 A max 1 051 05682 34716 457 WN II NNe UU 拟选型号为 GW4 220W 系列隔离开关 GW4 220W 系列隔离开关是三相交流 50HZ 高压开关设备 供在有电压五负载的情况下 断开 或闭合线路之用 该系列隔离开关的主刀闸和接地刀闸可分配各类电动型或手动型操作机构进行 三相联动操作 主刀闸和接地刀闸有机械连锁装置 表表 4 104 10 GW4GW4 220W220W 系列隔离开关技术数据系列隔离开关技术数据 额定工作 电压 KV 额定电流 A 4s 热稳定电 流 KA 额定动稳定电流 峰值 KA 额定频率 HZ 22020005012550 动稳定校验 max sh ii 动稳定电流 125KA 220KV 侧短路冲击电流为 49 35 max i sh i 即 max sh ii 满足动稳定条件 热稳定校验 22 eqth I tI t kopoc ttt 1 I I S2 50 020 042 56 kopoc ttt 查周期分量等值时间曲线可得S2 1 eq t 即 22 45019 392 1 满足热稳定条件 2 出线回路 最大工作持续电流 A max 1 051 052210 672321 20 WN II 塔里木大学毕业设计 18 NNe UU 拟选型号为 LW12 220 系列六氟化硫断路器 根据额定电流和电压所选型号和动 热稳定校验与双绕组变压器回路基本相同 这里就不再 作详细的叙述 3 三绕组变压器回路 最大工作持续电流 A max 1 051 05787 32826 69 WN II NNe UU 拟选型号为 LW12 220 系列六氟化硫断路器 根据额定电流和电压所选型号和动 热稳定校验与双绕组变压器回路基本相同 这里就不再 作详细的叙述 110KV 侧断路器的选择 1 分段回路 最大工作持续电流 A max 1 051 05 351 44369 01 WN II NNe UU 拟选型号为 GW4 110W 系列隔离开关 表表 4 114 11 GW4GW4 110W110W 系列隔离开关技术数据系列隔离开关技术数据 额定工作 电压 KV 额定电流 A 4s 热稳定电 流 KA 额定动稳定电流 峰值 KA 额定频率 HZ 1101000258050 动稳定校验 max sh ii 动稳定电流 80KA 220KV 侧短路冲击电流为 36 74 max i sh i 即 max sh ii 满足动稳定条件 热稳定校验 22 eqth I tI t kopoc ttt 1 I I S2 50 020 042 56 kopoc ttt 查周期分量等值时间曲线可得S2 1 eq t 即 22 42514 432 1 满足热稳定条件 2 三绕组变压器回路 最大工作持续电流 A max 1 051653 37 WN II NNe UU 拟选型号为 GW4 110W 系列隔离开关 表表 4 124 12 GW4GW4 110W110W 系列隔离开关技术数据系列隔离开关技术数据 额定工作 电压 KV 额定电流 A 4s 热稳定电 流 KA 额定动稳定电流 峰值 KA 额定频率 HZ 11020004010050 动稳定校验 max sh ii 塔里木大学毕业设计 19 动稳定电流 100KA 220KV 侧短路冲击电流为 36 74 max i sh i 即 max sh ii 满足动稳定条件 热稳定校验 22 eqth I tI t kopoc ttt 1 I I S2 50 020 042 56 kopoc ttt 查周期分量等值时间曲线可得S2 1 eq t 即 22 44014 432 1 满足热稳定条件 3 出线回路 A max 1 051 05 116 44122 27 WN II NNe UU 拟选型号为 GW4 110W 系列隔离开关 表表 4 134 13 GW4GW4 110W110W 系列隔离开关技术数据系列隔离开关技术数据 额定工作 电压 KV 额定电流 A 4s 热稳定电 流 KA 额定动稳定电流 峰值 KA 额定频率 HZ 1101000258050 根据额定电流和电压所选型号和动 热稳定校验与双绕组变压器回路基本相同 这里就不再 作详细的叙述 10KV 侧断路器的选择 1 分段回路 最大工作持续电流 A max 1 051 05 1293 821358 51 WN II 拟选型号为 GN10 10W 系列隔离开关 表表 4 144 14 GN10GN10 10W10W 系列隔离开关技术数据系列隔离开关技术数据 额定工作 电压 KV 额定电流 A 5s 热稳定电 流 KA 额定动稳定电流 峰值 KA 额定频率 HZ 10600010530050 动稳定校验 max sh ii 动稳定电流 300KA 10KV 侧短路冲击电流为 296 69KA max i sh i 即 max sh ii 满足动稳定条件 热稳定校验