发电厂电气主接线一次初步设计书.doc

发电厂电气主接线一次初步设计书一、电力工业的发展概况火力发电是现在电力发展的主力军，在现在提出和谐社会，循环经济的环境中，我们在提高火电技术的方向上要着重考虑电力对环境的影响，对不可再生能源的影响，虽然现在我国已有部分核电机组，但火电仍占领电力的大部分市场，近年电力发展滞后经济发展，全国上了许多火电厂，但火电技术必须不断提高发展，才能适应和谐社会的要求。“十五”期间我国火电建设项目发展迅猛。2001年至2005年8月，经国家环保总局审批的火电项目达472个，装机容量达344382MW，其中2004年审批项目135个，装机容量107590MW，比上年增长207%；2005年1至8月份，审批项目213个，装机容量168546MW，同比增长420%。随着中国电力供应的逐步宽松以及国家对节能降耗的重视，中国开始加大力度调整火力发电行业的结构。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。本设计的主要内容包括：通过原始资料分析和方案比较，确定发电厂的电气主接线。计算短路电流，并根据计算结果来选择和效验主要电气设备。二、本次课设的主要问题及技术要求电厂规模：装机4台，容量分别为225MW，250MW汽轮发电机组；一期工程安装2台25MW，设计工作一次去完成，分两期施工。发电机出线电压：10.5KV；厂用电率8%；负荷功率因数cos=0.9；最小负荷为最大负荷的70%，二期工程有两回与系统相连。气象条件：年最高气温：39； 年最低气温：-18；年平均气温：26；海拔高度：200M； 第一章 电气主接线的选择 1.1电气主接线的概述 1.1.1电气主接线的概念在发电厂和变电所中，发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器等高压电气设备，以及将它们连接在一起的高压电缆和母线，构成了电能的生产、汇集分配的电气主回路。这个主回路被称为电气一次系统，又叫做电气主接线。 1.1.2对电气主接线的基本要求电气主接线必须满足可靠性、灵活性和经济性三个基本要求：可靠性要求供电可靠性是指能够长期、连续、正常向用户供电的能力，现在已经可以进行定量的评价，如：供电可靠性为99.80%，即表示一年中用户中断供电的时间不得超过17.52h。电气主接线不仅要保证正常运行时的要求，还要考虑到检修和事故时，都不能导致一类负荷停电。因此应考虑备用电源提高可靠性。灵活性要求 满足调度的灵活性要求。应当根据安全、优质、经济的目标灵活的投入和切除发电机、变压器和线路，灵活的调配负荷和电源，满足系统正常运行时的需要。而在事故时，则迅速方便的转移负荷和恢复供电。 满足检修时的灵活性要求。在某一设备需要检修时，应能方便的将其退出运行，并使该设备与带电运行部分有可靠的安全隔离保证检修人员安全。 满足扩建的灵活性。大的电力工程需分批建设，从初期主接线过渡到最终的主接线，每一次的过渡都应比较方便，对已运行部分影响要小。经济性要求在满足以上要求的条件下，应尽量做到经济合理。 努力节省投资 努力降低电能损耗 尽量减少占地面积 1.2主接线的基本方式电气主接线分为有汇流母线和无汇流母线两大类。电气主接线的主体是电源（进线）和线路（出线）回路。当进出线贿赂超过四回时，为便于连线常需设置汇流母线。 1.2.1主接线的设计原则主接线设计必须以计任书为依据，以国家相关法规、规程为准则，结合工程的具体特点全面分析。一般从以下几点考虑：电机的容量和台数考虑压等级及接入系统方式的考虑保证负荷供电可靠性考虑其他方面的综合考虑 1.2.2方案论证 1.所选方案方案35KV110KV方案一单母线分段双母线方案二双母线双母线方案三双母线双母线带旁路母线 2.各母线接线方式的特点比较 特点接线方式可靠性灵活性经济性单母线分段可靠性有一定的提高可采用多分段接线灵活投资小双母线可靠性显著提高灵活性显著提高设备较多投资较大双母线带旁路可靠性最高操作复杂投资大 3.方案确定通过上表比较可以看出，在满足可靠性、灵活性和经济性的要求下，可以确定方案二最可行，所以本电厂接线方式选择方案二35kV双母线、110kV双母线接线方式（如图11）。图 11第二章 主变的选择发电厂中用来向系统或用户输送电能的变压器称为主变压器（简称主变），其中用于沟通两个升高电压等级并可相互交换功率的变压器称为联络变压器；而只供发电厂本身用电的变压器称为厂用变压器。 2.1主变台数和容量的选择一、单元接线主变压器的选择采用发电机变压器单元接线时，主变压器容量应于发电机容量相配套。例如：100MW发电机配120MVA主变压器。当采用扩大单元接线时，应采用低压侧分裂绕组变压器，其容量也与所连接发电机容量相配套。二、接于发电机电压母线的主变压器发电机电压母线与系统连接的升压变压器在多数情况下应选2台，某些小型发电机，或发电厂主要电能是以发电机电压向附近供电，系统电源仅做备用时，可选一台。主变容量应按以下条件计算：1.当发电机电压母线负荷最小时，应能将发电机剩余功率送入系统2.当接入发电机电压母线上的最大发电机停用时能由系统返送功率3.对于装2台主变压器的电厂，当一台故障或检修时，另一台主变压器应能承担传输功率70%三、联络变压器的选择联络变压器一般只设一台，最多不超过两台，否则会造成布置和引线困难。 2.2型式选择一、三相变压器和单相变压器的选择：凡能采用三相变压器都应首选三相变压器，当受到条件限制可采用一组单相变压器二、双绕组变压器和单绕组变压器：当机组为125MW及以下时发电厂有两级升高电压时，一般优先考虑采用三绕组变压器。但当两种升高电压相差很大时，即流过三绕组变某一侧的功率小于该变压器额定容量的15%时，选2台双绕组变；200MW及以上机组一般不采用三绕组变压器。3.普通变压器与自耦变压器：大容量电厂中，自耦变常被用于高压与中压系统的联络变压器。中小型发电厂中，可用三绕组自耦变压器作为125MW及以下的发电机的升压变压器。但升压结构的自耦变不适于由低压和高压侧同时向中压侧传输功率（因为漏磁较大）。三、主变的选择结果因为一期工程两台机组需向35kV及110kV两个电压等级供电，所以选择两台三绕组变压器，二期工程直接采用两台双绕组变向110kV电压等级输送。变压器容量选择计算如下： 计算：三绕组变压器： (MVA)双绕组变压器： (MVA)查表可得，该电厂变压器各项参数如下表：35kV三绕组变压器：型号额定容量（kVA）调压空载电流（%）空载损耗（kW）负荷损耗（kW）阻抗电压（%）高中高低中低高中高低中低315001102.5%352.5%1.04617510.510.56.5110kV双绕组变压器：型号额定容量（kVA）调压空载电流（%）损耗（kW）阻抗电压（%）空载（kW）负载（kW）630001102.5%0.65225410.5第三章 短路电流计算 3.1概述“短路”是电力系统中常发生的一种故障。所谓短路是指电网中某一相导体未通过任何负荷而直接与另一相导体或“地”相碰触。电网正常运行的破坏大多数是由短路故障引起的，危害很大。 3.1.1短路形成的原因电气设备载流部分绝缘的损坏是形成短路的主要原因。此外，人员不正确操作，暴风雪、冰雹以及地震等自然灾害和动物误碰，也常导致短路。 3.1.2短路的危害发生短路后，电力系统在运行中阻抗突然减小，使短路处及供电回路流过巨大的短路电流。同时，短路点的电压可能降低为零，邻近地区网络电压也要大幅下降。因而，短路电流给系统带来很严重的后果，具体有以下几方面：1.巨大的短路电流会使电气设备发热，导致设备损坏；短路出电弧温度会高达上万度，会烧坏设备甚至危及人身安全。2.巨大的短路电流会产生巨大的电动力，是电气设备遭到破坏。3.短路时电压降低会破坏用电设备的正常运行，带来损失。4.可能危及电力系统正常运行，使系统崩溃，造成大面积停电。5.不对称短路产生磁场，影响通讯。 3.1.3短路的类型 短路故障分为对称短路和不对称短路。三相短路是对称性短路，造成的危害最为严重，但发生三相短路的机会较少。其他类型的短路都属于不对称短路，其中单相短路发生的机会最多，约占短路总数的中的70%以上。 3.2短路计算的目的 3.2.1选择导体和电气设备：如选择断路器、隔离开关、熔断器、互感器等。其中包括计算三相短路电流和冲击电流以校验电气设备的动稳定和热稳定。1.确定中性点接线方式对于35kV供配电系统，根据单相短路电流可确定中性点接线方式。2.选择继电保护装置和整定计算 3.2.2短路计算的内容1.短路点的选取：各级电压母线，各级线路末端2.短路时间t的确定：根据电气设备选择和继电保护装置整定的需要，确定计算短路电流的时间3.短路电流的计算：最大运行方式下的最大短路电流；最小运行方式下的最小短路电流；各级电压中性点接地系统的单相短路电流。 3.3短路电流计算方法 供配电系统某处发生短路时，要算出短路电流必须首先计算出短路点到电源回路的总阻抗。计算方法有两种： 3.3.1有名值法电力网络的等值电路均以单相图表示。各元件按接线顺序连接。由于电网中有变压器，各元件分别处于不同的电压等级，因此必须将各元件有名值参数“折算”到某一指定的电压等级（可自选），从而使所有元件及其连通后的整个网络都处于同一个电压级中。1.各级电压的的平均电压各输电线路首端电压可达 ，而线路末端电压为，因而其平均电压约为。现在各级电压的平均电压已有统一规定，见表31。表31 各级额定电压和相应的平均电压额定电压（kV）0.38361035110220330500平均电压（kV）0.43.156.310.5371152303455252.阻抗和导纳的“折算”方法将原处于电压等级的阻抗和导纳归算到电压级上的方法是： 式中 ，折算后的阻抗和导纳 Z, Y折算前的阻抗和导纳 2.电源电势的折算方法 无论原来电源的电势是多少，都改为折算后电压等级的平均电压即可。 3.3.2标幺值法标幺值法是一种相对单位制计算。标幺值是一种无纲量的相对值。为任意参数对基准值的比较。在短路计算中，采用标幺值比采用有名值更为方便。一、标幺值的定义和基准值的确定标幺值=（用下角标表示标幺值) 在短路计算时，一般取容量基准值100MVA（也可取1000MVA或其他值），各级电压的基准值就取为各级电压的平均电压（表21），表示为:（MVA）（kV）电流基准值和阻抗基准值则需由上述两种基准值推算出：(kV)（） 二、标幺值的化简方法1.统一化成标幺值 将原始网络先用折算的方法画出有名值等值电路，再将各元件有名值除以统一的基准值即可得出各元件的标幺值。 2.就地化成标幺值 这种方法不必先用折算方法化为有名值电路，而是直接用各元件有名值阻抗除以本电压级的阻抗基准值即可。 3.4短路计算 3.4.1发电机变压器组参数的折算发电机参数：MW，kV，MW，kV， 变压器：三绕组变：MVA，；双绕组变：MVA，；线路：kM，kM；110kV系统：送至110kV线路始端母线的短路电流为0.15kA和0.17kA；不计负荷及厂用电机的反馈电流，取MVA，为各电压等级平均额定电压，求各元件的标幺值为：发电机：，；三绕组变： ， ， ；双绕组变： ；线路： ，；110kV系统： ， ； 3.4.2 35kV网络的计算：(图31)一、当点短路时：, 由发电机短路电流曲线查得： 二、当点短路时： 图 31 ， ，由发电机短路电流曲线查得：， 3、 当点短路时： 等值电路可化简为图32：图 32由发电机短路电流曲线查得： 4、 各短路电流的有名值 短路点处的电流： ，发电机送至短路点的电流：，流过发电机的电流：，短路点处的电流： 3.4.3 110kV网络的计算 一、当处短路时（图33）： ，由发电机短路电流曲线查得：，图33从而2、 当处短路时（图34、35）： ，由发电机短路电流曲线查得：，从而3、 当处短路时： 网络图可化简为图37：根据二中公式得：，由发电机短路电流曲线查得：， 四、各短路电流的有名值短路点处的短路电流：发电机送至短路点的电流：流过发电机的电流：，短路点处的电流：图 36图 35图 37第四章 导体和电气设备的选择 4.1发电厂的主要电气设备在发电厂和变电所中，根据电能生产、转换和分配等各环节的需要，配置了各种电气设备。根据它们在运行中所起的作用不同，通常将他们分为电气一次设备和电气二次设备。 4.1.1电气一次设备及其作用 直接参与生产、变换、输送、分配和消耗电能的设备称为电气一次设备，主要有：1.进行电能生产和变换的设备，如发电机、电动机、变压器等。2.接通、断开电路的开关电器，如断路器、隔离开关、自动空气开关、接触器等。3.限制过电流和过电压的设备，如如限流电抗器、避雷器等。4.将电路的电压和电流降低，供测量仪表和继电保护装置使用的变换装置，如电压互感器、电流互感器。5.载流导体及其绝缘设备，如母线、电力电缆、绝缘子、穿墙套管等。6.为电气设备正常运行及人员、设备安全而采取的相应措施，如接地装置等。 4.1.2电气二次设备及其作用为保证电气一次设备的正常运行，对其运行状态进行测量、监视、控制、调节、保护等的设备称为电气二次设备，主要有：1.各种测量表计，如电流表、电压表、有功功率表、无功功率表等。2.各种继电保护及其接地装置。3.直流电源设备，如蓄电池、浮充电装置。 4.2电气设备选择的一般条件不同类别的电气设备承担的任务和工作条件各不相同，因此他们的具体选择方法也不相同。但是，为了保证工作的可靠性及安全性，选择它们时的基本要求是相同的，即按正常工作条件选择，按短路条件校验其动稳定性和热稳定性。对于断路器、熔断器等还要校验其开断电流的能力。 4.2.1按正常工作条件选择设备一、按使用环境选择设备1.温度和湿度一般高压电气设备可在环境温度为-30+40的范围内长期正常运行。当环境温度低于-30时，应选用适合高寒地区的产品；若使用环境温度超过+40时，应选用型号后带“TA”字样的干热带型产品。一般高压电气设备可在温度为+20，相对湿度为90%的环境下长期正常工作。当环境的相对湿度超过标准时，应选用型号后带“TH”字样的湿热带型产品。 2.污染情况安装在污染严重，有腐蚀性物质、烟气、粉尘等恶劣环境中的电气设备，应选用防污型产品或将设备布置在室内。 3.海拔高度一般电气设备的使用条件不超过1000m。当用在高原地区时，由于气压较低，设备的外绝缘水平将相应下降。因此，设备应选用高原型产品或外绝缘提高一级的的产品。 4.安装地点配电装置为室内布置时，设备应选户内型；配电装置为室外布置时，设备则选择户外型。此外，还应考虑地形、地质条件以及地震影响等。 二、按正常工作电压选择设备额定电压 所选设备的最高允许电压必须高于或等于所在电网的最高运行电压。 设备允许长期承受的最高工作电压，厂家一般规定为相应电网额定电压的1.11.15倍，而电网实际运行的最高工作电压也在此范围内，故选择时只要满足下式即可：式中 设备所在电网的额定电压，kV， 设备的额定电压，kV。 三、按工作电流选择电气设备 所选设备的额定电流应大于或等于所在回路的最大长期工作电流：应当注意，有关手册中给出的各种电器的额定电流，均是按标准环境条件下确定的。当设备实际使用环境条件不同时，应对其额定电流进行修正。 4.2.2按短路条件校验设备的动稳定和热稳定1. 短路动稳定校验制造厂一般直接给出定型设备允许的动稳定峰值电流，动稳定条件为式中 所在回路的冲击短路电流，kA； 设备允许的动稳定电流（峰值），kA。2.短路热稳定校验通常制造厂直接给出设备的热稳定电流（有效值）即允许持续时间t。热稳定条件为式中 设备允许承受的热效应， 所在回路的短路电流热效应，。 4.3高压断路器的原理和选择高压断路器是电力系统中最重要的开关设备，它既可以在正常情况下接通和断开电路，又可以在系统故障情况下自动地迅速断开电路。断开电路时会在断口处产生电弧，为此断路器设有专门的灭弧装置。灭弧能力是断路器的核心性能。 4.3.1电弧问题 一、电弧的产生和熄灭的物理过程电弧可以分为形成和维持两个阶段。电弧的形成依赖于强电场发射及碰触游离，电弧的维持主赖于热游离。动、静触头分离的一瞬间，触头间加有一定的电压，触头拉开初距离很小，其间的电场强度很大。当电场强度达到V/m时，阴极表面的电子便会在强电场的作用下被拉出触头表面，这种现象称为强电场发射。发射出来的电子受电场力的作用，会向阳极触头方向加速运动，并会与气体的中性质点发生碰撞。当电子的动能足够大时，就会使气体的中性质分离为带负电的电子和带正电的正离子这种现象称为碰撞游离。随着碰撞游离的产生，使得触头间隙的绝缘越来越低，最后被触头间的电压击穿，即形成了电弧。弧隙间的电子和正离子在电场力的作用下，运行方向是相反的。运动中的自由电子和正离子相互吸引也会发生复合，使弧隙间的自由电子减少，此过程为去游离。游离和去游离过程同时存在于弧隙中，当两者达到动态平衡时，则电弧能够稳定燃烧。如果去游离过程大于游离过程，电弧燃烧更加剧烈；反之，则会熄灭。由此可见，要熄灭电弧，就要减弱游离过程，加强去游离过程。实际上，断路器中的灭弧装置就是根据这些原理制成的。二、断路器熄灭交流电弧的基本方法如前所述，弧隙间的电弧能否重燃，取决于电流过零时，介质强度恢复和弧隙电压恢复两者竞争结果。如果加强弧隙的去游离或降低弧隙电压的恢复速度，就可以促进电弧熄灭。现代开关电器中广泛采用的灭弧方法有以下几种。 1.用液体或气体吹弧 2.采用多段口熄弧 3.利用真空灭弧 4.利用特殊介质灭弧 5.快速拉长电弧 6.用特殊金属材料做触头 4.3.2断路器的结构和工作原理 断路器的种类有很多。按灭弧介质可分为油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器等；按安装场所可分为户内式和户外式。表41为高压断路器的分类及主要特点。表41 高压断路器分类与其主要特点类别结构特点技术性特点运行维护特点常用型号举例多油式断路器以油作为灭弧介质和绝缘介质；结构简单，制造方便；耗钢耗油量大；体积大；属自能式灭弧结构额定电流不易做的大；灭弧能力差；开断小电流时，燃弧时间较长；开断电路时间较慢；油量多，有发生火灾的可能性；运行维护简单；噪声低；需配置一套油处理装置DW35系列少油式断路器有量少，油主要用作灭弧介质，对地绝缘主要依靠固体介质，结构简单制造方便开断电流大；全开断时间短；增加压油活塞装置加强机械油吹后，可开断空载长线运行经验丰富；噪声低；有量少；易劣化，常需检修或换油；需配置一套油处理装置；不宜频繁操作压缩空气断路器结构较复杂，工艺和材料要求高；以压缩空气作为灭弧介质和操动介质以及弧隙绝缘介质；体积和重量比较小额定电流和开断能力都可以做的较大是，适于开断大容量电路，动作快，开短时间短开断时噪声很大，维修周期长，无火灾危险；需一套空气压缩装置作气源；价格较高断路器结构简单，但工艺及密封性要求严格，对材料要求高；体积小、重量轻；有室内室外区别额定电流和开断电流都可以做得很大；开断性能好；断口开距小噪声低，维护工作最小；不检修间隔期长；运行稳定，安全可靠；价格较高真空断路器体积小，重量轻；灭弧室工艺及材料要求高；以真空作为介质；出头不易老化可连续多次操作开断性能好；灭弧迅速，开断时间短；开断电流及断口电压不易做得高运行维护简单，无火灾及爆炸危险；噪声低；可频繁操作 4.3.3断路器的主要技术参数： 1.额定电压。国产断路器的额定电压等级有：3、6、10、20、35、（60）、110、220、330、500kV等。 2.额定电流。断路器的额定电流是指在规定环境温度下，导体不会超过长期发热允许温度的最大持续电流。常见的额定电流标准有：200、400、600、1000、1200、1500、2000、3000、5000、6000、8000A等。 3.额定开断电流。 4.额定断流容量。（现已不用） 5.动稳定电流。又称为极限通过电流，是断路器允许通过的短路电流最大瞬时值。 6.热稳定电流。 7.全分闸时间。 4.3.4断路器的选择 断路器的选择内容包括：1）选择型式；2）选择额定电压；3)选择额定电流；4）校验开断能力；5）校验动稳定；6）校验热稳定。 发电机出口电压断路器的选择：该电厂发电机的技术数据为：，；， 一、35kV网络（一）发电机出口：1.发电机回路的最大长期工作电流为：根据，kA，及布置要求，查手册初选型号为型断路器，其数据参数为：kV，A，额定开断电流KA，动稳定电流kA，热稳定电流（及时间）kA（3s），固有分闸时间s，燃弧时间s； 2.确定短路计算点及相应短路电流短路热稳定计算时间：（s）短路切段时间：（s）系统提供的短路电流：kA, kA；由发电机提供的: kA kA， kA kA可见，发电机提供的短路电流数值较大，故取点为短路计算点。2. 校验开断能力因 s 故kA40kA，满足要求。3. 校验动稳定性 kA1s 故可不计算非周期分量的发热影响，满足要求。以上计算表明选型断路器可满足要求。（二）35kV侧折算至35kV侧的最大工作电流：（kA） 根据，kA，及布置要求，查手册初选型号为型断路器，其数据参数为：kV，A，额定开断电流KA，动稳定电流kA，热稳定电流（及时间）kA（4s），固有分闸时间s，燃弧时间s；将以上数据代入（一）中公式校验得：选择型断路器满足要求。二、110kV网络（1） 发电机出口： 1.发电机回路的最大长期工作电流为： 根据，kA，及布置要求，查手册初选型号为型断路器，其数据参数为：kV，A，额定开断电流KA，动稳定电流kA，热稳定电流（及时间）kA（5s），固有分闸时间s，燃弧时间s； 2.确定短路计算点及相应短路电流短路热稳定计算时间：（s）短路切段时间：（s）系统提供的短路电流：kA, kA；由发电机提供的: kA kA kA kA可见，发电机提供的短路电流数值较大，故取点为短路计算点。 3.校验开断能力因 s 故kA1s 故可不计算非周期分量的发热影响，满足要求。以上计算表明选型断路器可满足要求。（二）110kV侧折算至110kV侧的最大工作电流：（kA） 根据kV，kA，及布置要求，查手册初选型号为型断路器，其数据参数为：kV，A，额定开断电流KA，动稳定电流kA，热稳定电流（及时间）kA（3s），固有分闸时间s，燃弧时间s；将以上数据代入（一）中公式校验得：选择型断路器满足要求。 4.4隔离开关原理与选择隔离开关（俗称刀闸）没有灭弧装置。它既不能断开正常负荷电流，更不能断开短路电流，否则即发生“带负荷拉刀闸”的严重事故。此时产生的电弧不能熄灭，甚至造成飞弧（相间或相对地经电弧短路），会损坏设备并严重危及人身安全。 4.4.1隔离开关用途隔离开关的用途有以下几个方面：1. 隔离电压。2. 可接通或断开很小的电流。3. 可与断路器配合或单独完成倒闸操作。 4.4.2隔离开关的分类隔离开关种类很多。按安装地点可分为户内式和户外式两种，按技术可分为单极和三极两种；按支持瓷柱数目可分为单柱式、双柱式和三柱式；按闸刀运行方向可分为水平旋转式、垂直旋转式、摆动和插入式等。 4.4.3隔离开关的技术参数1. 额定电压2. 额定电流3. 动稳定电流4. 热稳定电流因为隔离开关没有灭弧装置，故没有开断电流数据。 4.4.4隔离开关的选择 隔离开关的选择内容：1）选择型式；2）选择额定电压；3)选择额定电流；4）校验开断能力；5）校验动稳定；6）校验热稳定。1. 根据kV，kA，查手册，选型隔离开关可满足要求。各项参数校验： ， ，满足要求。2. 根据kV，kA，查手册，选型隔离开关可满足要求。各项参数校验： ， ，满足要求。 3.根据kV，kA，查手册，选型隔离开关可满足要求。各项参数校验： ，满足要求。 4.根据kV，kA，查手册，选型隔离开关可满足要求。各项参数校验： ，满足要求。 4.5互感器原理和选择互感器分为电流互感器和电压互感器，它们既是电力系统中一次和二次系统的联络元件，同时也是隔离元件。他们将一次系统的高电压、大电流，转变为低电压、小电流，供测量、监视、控制及继电保护使用。互感器的具体作用是1. 将一次系统各级电压均变成100V（或对地V）以下的低电压，讲一次系统各回路电流均变成5A（或1A、0.5A）以下的小电流，以便于测量仪表及继电器的小型化、系统化、标准化。2. 将一次系统和二次系统在电气方面隔离，同时互感器二次侧必须有一点可靠接地，从而保证了二次设备及人员的安全。 4.5.1电流互感器的选择一、电磁式电流互感器的工作原理电力系统中常采用电磁式电流互感器（通常称作TA），其原理接线如图41，它包括一次绕组，二次绕组及铁芯。由其原理接线可看出电流互感器的特点： 1.一次绕组线径较粗而匝数很少；二次绕组线径较细而匝数较多。图 41 2.一次绕组串联接入一次电路，通过一次绕组的电流，只取决一次回路负载的多少与性质，而与二次侧负载无关；而其二次侧电流在理想情况下仅取决于一次测电流。 3.电流互感器的额定电流比（一、二次侧额定电流之比）近似等于二次与一次匝数比，即 4.电流互感器二次侧绕组所接仪表和继电器的电流线圈阻抗很小，均为串联关系，正常工作时，电流互感器的二次侧接近于短路状态。2、 电流互感器的接线及注意事项常用的电流互感器接线如图42所示，图中电流计的位置，亦可接继电器，但应注意测量表计与继电器对电流互感器的准确度要求是不一样的。图42（a）为单相式接线。这种接线仅反应三相电流平衡的运行状态，可作为一般测量和过负荷保护等。图42（b）为不完全星形接线，这种接线常用于610kV中性点不接地三相三线制系统中，可供三相二元件功率表或电能表使用，仅A相电流和C相电流即可。图42（c）为两相电流差接线可用于610kV的过电流保护。图42（d）为三相星形接线，这种接线广泛用于负荷不平衡的三相四线制系统，也可用于三相三线制系统，可测量电路的三相电流，监视各相负荷不对称情况。注意事项：1. 二次侧不允许开路2. 注意端子极性3. 二次侧要可靠接地图 42 电流互感器接线图（a）单相式 （b）不完全星形 （c）两相电流差（d）三相星形 4.5.2电压互感器的选择电压互感器是将高电压变成低电压的设备，分为电磁式电压互感器和电容分压式电压互感器两种。一、电磁式电压互感器的特点1.电磁式电压互感器（通常称作TV)就是一台小容量降压变压器。一次绕组匝数很多，而二次绕组匝数较少。其原理接线如图43。图 43 电压互感器接线原理图2.一次绕组并接于一次系统，二次侧仪表亦为并联关系。3.二次绕组所接负荷均为高阻抗的电压仪表及电压继电器，故正常运行时二次绕组接近于空载状态（开路）。二、电压互感器的分类1.单相式和三相式2.户内式和户外式3.双绕组和三绕组4.按绝缘分为干式、浇注式、油浸式和瓷绝缘。 三、电压互感器的接线及注意事项常用的电压互感器接线方式，见图44。图 44 电压互感器的接线方式（a）（b）单相电压互感器接线 （c）V-V接线 （d）一台三相五柱式电压互感器接线 （e）三台单相三绕组电压互感器接线注意事项：1. 二次侧不允许短路2. 注意端子极性3. 二次侧要可靠接地 4.5.3互感器在主接线中的配置 为使电力系统正常运行并保证电能质量，且在短路后迅速将故障元件切除不致使故障范围扩大，必须通过二次设备以实现测量、监控及监察。互感器在主接线中的配置，总与一次设备运行要求及接线有关。一、电压互感器的配置应根据测量、同期、保护等需要，分别装设相应的互感器。具体配置如下：1. 发电机。一般在发电机出口装设23组电压互感器。其中一组供励磁调节装置用；另一组供测量、同期、继电保护及绝缘监视用。2. 母线。工作母线和备用母线都应装一组三绕组电压互感器，而旁路母线可不装。二、电流互感器的配置在所有支路均应按测量及继电保护要求，装设相应的电流互感器。在发电机、主变压器、大型厂用变压器和110kV及以上的大接地电流系统各回路中，一般应三相均装设电流互感器；而对于非主要回路则一般仅在A、C两相上装设。 4.6母线的选择为了汇集、分配和传输电能，常常需要设置母线。发电厂的母线分为发电机出口母线、发电机电压（汇流）母线和升高电压（汇流）母线。母线的选择内容包括：1.确定母线的材料、截面形状、布置方式；2.选择母线的截面积；3.校验母线的动稳定和热稳定；根据最大长期工作电流选择：，根据 ， 查表得到：选用截面积高、宽、壁厚和弯曲半径分别为75mm、35mm、4mm和6mm双槽铝母线。热稳定校验：，实际导体面积136，满足热稳定要求。第五章 厂用电及其接线 5.1概述 5.1.1厂用电及厂用电率 发电厂为了保证主要设备（锅炉、汽轮机等）正常运行设置了许多厂用辅助设备，这些辅助机械大部分由电动机来拖动。这些电机以及厂内其他运行操作、试验、修配等用电设备的总耗电量，统称为厂用电或自由电。由厂用变压器、厂用供电电缆、厂用成套配电装置及各类厂用负荷所构成的系统，统称为厂用电系统。 厂用电耗电量占同一时期发电全部发电量的百分比，称为厂用电率。在额定工况下，厂用电率可用下式表示估算 式中 厂用电率，%； 厂用计算负荷，kVA； 平均功率因数，一般取0.8； 发电机的额定功率，kW。 一般凝汽式火电厂厂用电率为5%8%，热电厂为8%10%，水电厂的厂用机械很少，厂用电率仅为0.3%2%。 5.1.2厂用电负荷分类 一、根据厂用电设备在生产中的作用，以及中断供电时对人身、设备、生产的影响，厂用电负荷可以分为五类。 1.一类负荷：从两个电源受电，一个工作一个备用。当工作电源失去后，备用电源就立即自动投入。 2.二类负荷：一般有两段母线供电，采用手动切换。 3.三类负荷：一般以一个电源供电即可。 4.事故保安负荷：分为直流保安负荷和交流保安负荷。 5.不间断供电负荷：采用静态开关自动切换。 5.1.3厂用电接线 厂用系统的电压等级要根据发电机额定电压、厂用电力系统的可靠性和经济等多方面因素综合考虑，经过技术经济比较后确定。 一、厂用工作电源的引接方式 1.厂用工作电源的引接 厂用工作电源对可靠性要求很高，工作电源的引接方式与电气主接线有密切关系。 当主接线具有发电机母线时，厂用高压工作电源从机压母线上引接；当发电机、变压器采用单元接线时，厂用高压工作电源从主变压器的低压侧引接；当主接线为扩大单元时，厂用高压工作电源从发电机出口或主变低压侧引接，参图61。 厂用低压工作电源，一般从厂用高压母线段上引接；当无高压厂用母线段时，从发电机电压母线上或从发电机出口直接接入低压厂用变压器，以取得380/220V低压工作电源。 2.厂用备用电源的引接 当事故情况下厂用负荷失去了工作电源时，及自动切换到备用电源上继续运行。因此，要求厂用备用电源具有供电的独立性，并有足够的容量。有以下几种方式： 从发电机电压母线的不同分段上引接厂用备用变压器； 从与电力系统联系紧密的升高电压母线上引接厂用高压备用变压器，如有两级与系统联系的升高电压，尽量选用较低一级以节省投资； 从联络两级升高电压的联络变压器的第三绕组引接厂用备用变压器； 从外部电网中引接专用线路（经济性差极少采用）。厂用备用电源分为明备用和暗备用两种。火电厂一般采用明备用，表64为火电厂备用变压器的设计原则。表51 火电厂厂用备用变压器的配置原则（明备用）电厂类型厂用高压变压器厂用低压变压器一般电厂6台以下设1台备用6台及以上设2台备用8台以下设1台备用8台及以上2设台备用机、炉、电单元控制5台以下设1台备用5台及以上设2台备用8台以下设1台备用8台及以上设2台备用单机容量大于或等于200MW的电厂3台以下设台备用3台及以上每两台设1台备用每2台设1台备用第六章 发电厂的过电压保护和接地装置 6.1过电压保护概述 电力系统中电气设备的绝缘会受到两种过电压的危害：一种是外部过电压，又叫做大气过电压，是由雷的活动所引起的过电压；另一种是内部过电压，是由开关操作和系统故障而引起的过电压。 一、外部过电压雷电对电厂的危害，由以下三种情况造成。1. 直击雷雷云向发电厂的电气设备和建筑物直接放电称为直击雷。极高的直击雷过电压，将使电气设备的绝缘被击穿，即使电压等级较高的电气设备也难以承受。2. 感应雷感应雷是由静电感应所引起的。3. 雷电侵入波当输电线路遭到直击雷或感应雷时，泄泻到输电线路上的电荷将会沿着输电线两侧向发电厂或变电所流动；形成的雷电侵入波，其所产生的高电压叫做侵入波过电压，会对发电厂电气设备绝缘造成破坏。2、 内部过电压由于操作和故障引起的电网电压的升高，都属于内部过电压。引起内部过电压的原因较多，主要有以下几种形式。1. 工频过电压 2.操作过电压 3.谐振过电压三、防止过电压危害的措施1.对直击雷的保护措施对于直击雷，发电厂和变电所通常采用避雷针、避雷线进行保护。2. 对感应雷的保护措施 （1）较低电压等级的电气设备及母线，因其绝缘水平较低，不可靠近容易引雷的物