某职业技术学院220kv变电站毕业设计毕业论文.doc

220kv变电站毕业设计前 言本次毕业设计，目的在于巩固自己的专业知识，因为我们的设计同专业知识联系非常紧密，这就使我在进行毕业设计的同时，又对电力系统、继电保护、电气设备、电能计量等专业课进行了复习，提高了自己的专业基础水平，通过设计使我们熟悉设计过程，掌握基本的设计知识，熟悉相关的设计手册，辅助资料和国家有关规章制度。本设计叙述了2X200MW凝汽式火力发电厂电气部分（即升压变电站）的设计，主要包括：说明书、及相关图纸。其中说明书的内容有：主接线含厂用电接线形式的选择及分析，主变压器及厂用变压器的选择，电气设备选择。计算书的内容有：短路电流计算（即电气设备选择的相关计算）。这次设计的参考资料主要有：电力工程设计手册、火力发电厂设计技术规范、发电厂电气部分课程设计参考资料、电力工程设计手册、发电厂及电气设备等。 由于现在自己的能力有限，并且缺乏现场经验，时间仓促，可供查阅的资料有较大的局限性，故设计中难免存在不周之处，敬请审阅老师批评指正。在毕业设计过程中，郭琳老师给予了耐心而细致的指导，在此表示衷心谢意！内 容 简 介本设计叙述了2X200MW凝汽式火力发电厂电气部分（即升压变电站）的设计，主要包括：说明书、计算书及相关图纸。其中说明书的内容有：对设计资料及变电站的总体分析，拟定两种电气主接线的方案，通过对电气主接线的基本要求从而定性地确定本次设计电气主接线的具体形式，包含厂用电接线形式的确定。依据规程规定以及最初设计资料的数据，确定主变压器以及厂用高压变、高压厂用备用变的容量及型号，为短路电流的计算提供最初的电路参数。按照电气设备选择的原则，确定此变电站中所安装断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器以及母线的型号，根据型号查出相关技术数据，并逐一具体分析校验电器以满足运行的要求。并在说明书的后半部分就配电装置过电压保护配置的内容作出说明。计算书的内容有：通过确定具有代表性的短路点，计算三相短路电流，从而为说明书部分电气设备的选择提供相关的参数。图纸部分：220KV变电站主接线图。原始资料一、1、 待设计的变电站为一发电厂的升压站2、 计划安装两台200MW汽轮发电机组。发电机型号：QFSN-200-2 Ue=15750VCOS=0.85 Xg=14.13%Pe=200MW 3、 220KV出线五回，预留用空间隔，每条线路最大输送容量200MW，Tmax=7000h，一级负荷。 4、当地最高温度41.7，最热月平均最高温度32.5,最低温度-18.6，最热月地面下0.8M处土壤平均温度25.35、厂用电率8%，厂用电电压15为6KV，发电机出口电压为15.75KV。6、本变电站地处8度地震区。7、在系统最大运行方式下，系统阻抗值为0.054。8、设计电厂为一中型电厂，其容量为2200MW=400MW，最大机组容量200MW。向系统送电。9、变电站220KV与系统有5回馈线，呈强联系方式。第一章 变电总体分析 随着社会的发展，电能被日益广泛的应用于工农业生产以及人民的日常工作中。因为电能可以方便的转化为其他形式的能源，例如：机械能、热能、光能、磁能等等；并且电能的输送和分配易于实现，可以输送到需要它的任何工作场所和生活场所；电能的应用规模也很灵活。以电作为动力，可以促进工农业生产的机械化和自动化，保证产品质量，大幅提高劳动生产率。同时提高电气化程度，以电能代替其他形式的能源，是节约能源消耗的一个重要的途径。电力工业电能的生产、输送、分配和消费与其他工业的区别在于：1、 与国民经济各部门的关系非常密切2、 电力系统从一种运行方式过度到另一种运行方式的过度过程非常短促；3、 电能的生产、输送、分配和消费实际上是同时完成的，不能大量储存。根据电力工业的特点，对电力系统有以下要求 ：1、 保证可靠的持续供电2、 保证良好的电能质量3、 保证电力系统运行的经济性所以说，电力工业是 国家的基础行业，是国民经济发展的基础，我们就是要运用所学习的知识为电力工业的发展作出贡献。 一、供电区域内的负荷分析 负荷分析的任务是根据工农业生产的布局特点，确定变电站布局位置，在变电站布局基础上进行电网连接规划。负荷分析是变电站设计的重要依据，应根据给定的各级电压进行，对进出线回路数、负荷性质、负荷大小进行综合分析，以达到供电可靠性的要求。在确定变电站负荷的同时，求出变电站的综合最大负荷作为选择变电器的依据。根据突然中断供电所引起的损失程度分类，一般将电力负荷分为三级。一级负荷：是指突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围环境严重污染的，突然中断供电将会造成经济上的巨大损失，如重要的大型设备损坏，重要产品或重要原材料生产的产品大量报废，连续生产过程被打乱且需长时间才能恢复生产的；突然中断供电将会造成社会秩序严重混乱或在政治上产生严重影响的用电负荷。二级负荷：是指突然中断供电将会造成经济较大的损失，如生产的主要设备损坏，产品大量报废或减产，连续生产过程需较长时间才能恢复；突然中断供电将会造成社会秩序混乱或在政治上产生较大影响的用电负荷。三级负荷：是指不属于一级、二级负荷的其他负荷，对这类负荷，突然中断供电所造成的损失不大或不会造成直接损失。二、变电站的分类：变电站根据它在系统中的地位可分为以：枢纽变电站、中间变电站、地区变电站和终端变电站。1.枢纽变电站：位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330KV-500KV。全站停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。2.中间变电站：高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集2-3个电源，电压为220KV-330KV，同时又降压供给当地用电，起中间环节的作用。全站停电后，将引起区域电网解列。3.地区变电所：高压侧电压一般为110-220KV，向地区用户供电为主，是一个地区或城市的主要变电站。全站停电后，仅使该地区中断供电。4.终端变电站：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压多为110KV，经降压后直接向用户供电的变电站。全站停电后，只是用户受到损失。三、变电站的作用：变电站的目的是完成一项或更多的如下功能：开断：连接或切断系统中的各部分，一般是用断路器或开关来完成。电压变换：用电力变压器来升高或降低电压。无功补偿：用并联电阻，并联电容器，静止补偿装置以及调相机来控制电压，串联电容器组用以减小线路阻抗。四、变电站的主要电气设备：通常把生产和分配电能的设备称为一次设备，对一次设备进行测量、控制、监视和保护用的称为二次设备。第二章 变压器的选择第一节 主变的选择在发电厂和变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器称为主变压器，用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器，只供本厂（所）用电的变压器称为厂（所）用变压器。一、主变压器容量及台数的选择：1、 容量的确定、容量为200MW及以上的发电机与住变压器为单元连接时，该变压器的容量可按下列两种条件中的比较大者选择：、按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷，且变压器绕组的温升在标准环境温度或冷却水温度下不超过55、按发电机的最大联系输出容量扣除本机组的厂用负荷，且变压器的绕组的温升不超过65、发电机与主变压器为单元连接时，主变压器的容量可按下列条件的教大者选择：、按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的欲度。、按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷。根据以上原则：去除厂用负荷后：Pc=200-20010%=180MW变压器视在功率：S=Pc/COS+10%Pc/COS =180/0.85+10%180/0.85 =232.9412KVA故选择主变压器的型号为：SFP7-240000/220主变压器参数：型 号容量KVA电压KV损耗KW阻抗电压 %高压低压空载短路SFP7-240000/22024000024215.7517265314(表1-2)附：主变型号的表示方法第一段：汉语拼音组合表示变压器型号及材料第一部分：相数 S-三相 ；D-单相；第二部分：冷却方式 J-油浸自冷； F-油浸风冷； S-油浸水冷； G-干式; N-氮气冷却；FP-强迫油循环风冷却； SP-强迫油循环水冷却2、 台数的确定因为发电机与变压器组成单元连接，故选择2台主变压器。二、主变压器形式的选择：1、相数的确定：目前，可供选择的变压器相数有单相和三相两种。根据已确定的主变压器的容量参数和设计手册中“在330KV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器“的规定，考虑投资、占地、运输、维护等方面因素，本变电站中主变压器选用三相变压器。2、绕组数的确定：、对于200MW及以上的机组，其升压变压器一般不采用三绕组变压器。因为在发电机回路及厂用分支回路均采用分相封闭母线，供电可靠性很高，而大电流的隔离开关发热问题比较突出，特别是设置在封闭母线中的隔离开关问题更多；同时发电机回路短路器的价格极为昂贵，故在封闭母线回路不设置断路器和隔离开关，以提高供电可靠性和经济性。此外，二绕组变压器的中压侧由于制造上的原因一般不希望出现任何分接头，从而对高、中压侧调压及负荷分配不利。这样采用三绕组变压器就不如利用双绕组变压器加联络变压器灵活方便。、对于200MW及以上的机组，一与般双绕组变压器组成单元接线，主变压器的容量和台数与发电机容量配套选用。、容量为200MW的发电机组与双绕组变压器为单元连接时，在发电机与变压器之间不应装设断路器、负荷开关或隔离开关，但应有可拆连接点。故选择双绕组变压器与发电机组成单元界线。本变电站中二台主变均选用双绕组变压器。3、调压方式的确定：变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比来实现的，切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无载调压，调整范围在5%以内，另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可达30%，但其结构复杂，价格较贵。为保证发电厂的供电质量，本变电站主变压器的高压侧应设置不带电切换的分接头开关，即通过无载调压实现电压调整，范围为2x2.5。4、电压等级的确定：主变压器的低压侧直接与发电机相连，其额定电压应为发电机端电压，即15750V，而高压侧与220KV主接线直接相连，其额定电压应为220KV。5、绕组接线组别的确定：变压器三相绕组的接线组别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星形和三角形两种。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用YN连接，35KV以下电压，变压器三相绕组都采用三角形连接，在发电厂和变电所中，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源的影响等因素，主变压器接线别一般都选用YN，d11常规接线。且电力工程设计手册规定：为防止零序电流侵入发电机和保证电压质量，主变低压侧应为三角形接线，高压侧应为星形接线，且中性点可操作的直接接地方式。因此，本站主变的接线组别为：Y0-116、冷却方式的选择：参考电力工程电气设计手册（电器一次部分）第五章第四节 主变一般的冷却方式有：自然风冷却；强迫有循环风冷却；强迫油循环水冷却；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却方式。故此变电所中的主变采用强迫油循环风冷却方式。查阅电气设备手册，240MVA双绕组变压器为强迫油循环风冷冷却方式。7、综上所述，主变压器的型号为：SFP7-240000/220（户外型）三、主变中性点接地方式的确定选择电力网中性点接送地方式是一个综合问题。它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰。主要接地方式有：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和直接接地。电力网中性点的接地方式，决定了变压器中性点的接地方式。电力网中性点接地与否，决定于主变压器中性点运行方式。本站主变为220KV变压器采用分级绝缘的，中性点运行方式为直接接地。第二节 厂用变压器的选择一、厂用变压器容量选择的原则：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，因此对高压厂用工作变压器的容量应按高压厂用电计算负荷的110与低压厂用电计算负荷之和进行选择。二、高压厂用变的选择200MW机组的厂用电率为8。本厂每台机组选用两段高压母线，并将高压负荷平均分置于两个高压段上。为了避免高压段故障而影响和限制短路电流，两段母线不能引接在高厂变的同一低压绕组上，因此，高厂变选用分裂绕组变压器。对于分裂式变压器，其容量有如下关系：高压绕组：Sts1SC-St分裂绕组：Sts2SC其中：SC-厂用变压器分裂绕组计算负荷（KVA）St-分裂绕组2分支重复计算负荷（KVA）Sts1-厂用变压器高压绕组额定容量（KVA）Sts2-厂用变压器分裂绕组额定容量（KVA）高压绕组：(200x8%x110%)/0.85=20.71MVA低压绕组：(200x4%x110%)/0.85=10.355MVA所以，查阅电气设备手册后，本次设计的两台高厂变的容量均选择为25MVA，接线组别为/-12-12，其冷却方式为自然循环风冷。高厂变型号为：SFF3-25000/15(户外型)三、厂用高压备用变压器的选择：根据厂用高压备用变压器的容量不应小于最大一台高压厂用工作变压器的容量，所以高备变的容量选择为31.5MVA。为了能更好的调整异常情况下高压厂用段的电压，高备变的高压侧应设置能远动带电调压装置，所以高压侧应为星形接线，调压范围应为7x2.5，接线组为Y0-11-12,其冷却方式为自然循环风冷。高备变的型号为：SFFZ3-31500/220(户外型)四、高厂变、高备变的参数附表2：高厂变技术参数型 号SFF3-25000/15相 数3相额定容量25000/12500-12500KVA额定电压15.752x2.5/6.3-6.3KV冷却方式油浸风冷连接组别/-12-12空载损耗35KW空载电流0.533%阻抗电压高（低1+低2） 10.16高低1 18.85高低2 18.85低1低2 36.3短路损耗高（低1+低2） 186KW高低1 91KW高低2 85KW低1低2 160KW附表3：高备变技术参数：型 号SFFZ3-31500/220相 数3相额定容量31500/1575015750KVA额定电压2207x2.5/6.36.3KV冷却方式油浸风冷连接组别Y0/-11-11空载损耗16.9KW空载电流0.56%阻抗电压高（低1+低2） 12.5高低1 21.3高低2 21.3低1低2 42.7短路损耗高（低1+低2） 204.8KW高低1 94KW高低2 95.3KW低1低2 262.4KW第三章 电气主接线的选择设计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，并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。因此，必须正确处理好各个方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。第一节 主接线选择应注意的问题一、主接线的选择应注意：1、 主接线的设计，直接关系到全站电气设备的选择、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。2、 对于220KV电压等级的配电装置的接线，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、桥型接线和多角型接线等）。应根据出线的回路数酌情选用。第二节 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。一、 可靠性具体要求：、断路器检修时，不宜影响对系统的供电。、断路器母线故障时以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停电时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷供电。、尽量避免发电厂、变电所全部停电的可能性。、大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。二、 灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。、调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调整电源和负荷，满足系统在事故运行方式，检修运行以及特殊运行方式下系统调度的要求。、检修时，可以方便地停运断路器，母线及其继电保护设备，运行安全检修而不影响电力网的运行和对用户的供电。、扩建时，可以 的从初期接线过度到最终接线。三、 经济性主接线在满足可靠性、灵活性的前提下作到经济合理。、投资省、占地面积小、电能损耗少第三节 基本接线的特点及使用范围一、 单母线接线特点是整个配电装置只有一组母线，所有电源和出线都在同一组母线上。有简单、清晰、设备少、投资少、运行操作且有利于扩建等优点，但可靠性及灵活性较差。适用于出线较少的配电装置。二、 双母线及其分段或带旁路的双母线接线、 双母线：有两组母线，一组为工作母线，一组为备用，没一电源和出线的电路都经过一台断路器和两组母线隔离开关分别与两组母线连接。提高可靠性和灵活性。便于扩建，但接线比较复杂，隔离开关数目多，增大投资。适用于A：35-60KV出线数目超过8回；B：110-220KV出线数目为5回以上。、 双母线分段：为缩小母线故障的影响范围，用分段断路器将工作母线分段，每段用母联断路器与备用母线相连，有较高的可靠性和灵活性，但投资较多。适用于配电装置进出线总数达10-14回时，一组母线分段，配电装置进出线总数达15回以上时，两组母线分段。、 双母线带旁路接线：双母线接线可以用母联断路器临时代替出现断路器工作，但出线数目较多时，母联断路器经常被占用，降低了工作的可靠性和灵活性，为此可以设置旁路母线。三、 一个半断路器接线每一路经一台断路器接至一组母线，两回路间设一联络断路器，形成一个“串”，两回路共用三台断路器。接线特点：、3/2接线兼有旁路环行接线和双母线接线的优点，有高的可靠性和灵活性。、与双母线带旁路相比它的配电装置结构简单，占地面积小，土建投资少。、隔离开关仅做隔离电源用，不易产生误操作。第四节 主接线方案的选择本次设计的220KV变电站，根据原始资料，安装两台200MW汽轮发电机组。此变电站为与电厂配套的升压变电站。以220KV的电压等级接入系统。电厂为区域性电厂，远离负荷中心。所以必须满足供电可靠性和灵活性，保证系统的安全稳定运行。目前在发电厂中广泛应用的基本接线形式分：有汇流母线的接线形式和无汇流母线的接线形式。其中有汇流母线的接线形式有：单母线接线、单母线分段接线、双母线接线、双母线分段接线、增设旁路母线或旁路隔离开关。无汇流母线的接线形式有： 发电机-双绕组变压器组成的单元接线、桥形接线、角形接线。主接线的设计应保证其满发、满供、不积压发电能力，同时尽可能减少传输能量过程中的损失，以保证供电的连续性。在考虑可靠性的同时，还应满足调度、检修及扩建时灵活性和投资省、占地面积小，电能损失少等经济性。根据电力工程电气设计手册电气一次部分和教材发电厂电气部分对各种主接线适用范围的要求：220KV电压级出线回路数大于4回，为使其出线断路器检修时不停电，可采用单母线分段带旁路接线或双母线带旁路接线，以保证其供电的可靠性和灵活性。 双母线带旁路接线：每回线路都经一台断路器和二组隔离开关分别与二组母线连接，并经一组隔离开关与旁母相连接。两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷均匀分配在两组母线上，旁路母线备用。双母线带旁路接线的优点：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；检修任一回路的出线断路器时，可不停止对该回路的供电。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，能灵活地适应各种运行方式调度和潮流变化的需要，通过倒闸操作可以组成各种运行方式。3、扩建方便：在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自由组合，不会引原有回路的停电。4、便于试验：当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。双母线带旁路接线的缺点：1、这种接线使用设备多，配电装置复杂，投资较多。2、在运行中，隔离开关作为倒换操作电器，容易发生误操作，尤其当母线出现时，须短时切换较多电源和负荷，为了避免误操作，需在隔离开关和断路器间装设闭锁装置。单母线带旁路接线的优点：简单清晰，设备少，投资小，运行操作方便且利于扩建，其缺点：可靠性、灵活性较差。单母线分段带旁路显然在经济性方面由于其设备数量上、占地面积小而比双母线带旁路好，但在安全可靠性方面，双母线带旁母接线比单母线带旁母接线安全可靠的多。3/2接线投资较大，但可靠性高。以上几种接线形式，经过综合的考虑，认为此变电站的220KV主接线采用双母线带旁路的接线方式比较好。主接线的方式选用双母线分段接线。第五节 发电机出口母线接线形式的选择变电站的电源即2台发电机，其端电压级只有厂用电负荷，而没有其他负载，所以不需要设置发电机端电压级汇流母线，且发电机容量较大，当这一级电压配电装置处发生短路时，短路电流非常大，对发电机、主变及电网都会造成很大的破坏，这是不能允许的，所以发电机出口主接线应选择接线简单，运行可靠性高，相间、相地间短路机率很小的主接线方式。根据电力工程电气设计手册电气一次部分的规定：200600MW发电机出线母线应采用全连式分相封闭母线。其优缺点如下表所示：优点缺点运行可靠性高，能防止相间短路且外壳多点接地，可保障人体接触时的安全。母线散热条件较差对减小短路电动力有明显效果外壳产生损耗外壳电流的屏蔽作用可改善母线附近钢构的发热金属消耗量增加安装和维护工作量小故待设计变电站所属发电厂的发电机出口母线选择全连式分相封闭母线，使每相母线各封装在单独的外壳内，外壳两端用短路板连接起来。第四章 短路电流的计算一、短路电流计算的目的1、 选择载流导体。2、 选择配电装置。3、 选择继电保护装置和进行整定计算4、 选择有效的限流措施。二、进行短路电流计算的基本条件1、 正常工作时，三相系统对称运行。2、 所有电源电动势相位角相同。3、 短路瞬间短路电流最大。4、 母线电抗忽略不计。三、短路点的选择1、高压母线上发生短路：D12、发电机出口发生短路：D2第一节 系统各元件电抗标幺值的计算：一、选取基准功率SB100MVA UBUaV.N(各级平均额定电压)1、发电机：(F1、F2) Xd1=14.13%XF1*XF2*Xd1 SB/SN0.06012、变压器：(T1、T2) 已知：Uk=14.1% SN=240MVAXT1*XT2*(Uk/100) (SB/SN)0.0588二、计算结线图：选d1、d2点为短路计算点。见附图1三、等值电抗图：将各元件电抗编号，做出等值电抗图。见附图2第二节 三相短路电流的计算一、220KV母线d1处发生三相短路简化等值电抗图见附图31、对发电机而言：F1、F2可以合并F1、F2对短路点d1的转移阻抗为：X1K0.05945X js1*X1K(SN1/SB)=0.059452200/(0.85100)=0.28查运算曲线图得各电流标幺值：I*3.87 I*t=22.42 I*t=42.38I N1=S N1/ UaV.k=2200/(0.85230 )=1.18KA则：I 1.183.874.57(KA)I*t=21.182.42=2.86(KA)I*t=41.182.382.81(KA)取冲击系数为1.8ish=1.8 Id 2.554.5711.65(KA)2、对系统而言：系统侧为无限大容量电源，则由它供给的三相短路电流不衰减。I*s=1/xsk=1/0.054=18.52IB SB/ UaV.k100/(1.732230)0.25( KA)It= I*s IB=18.520.25=4.63( KA)取冲击系数为1.8ish=1.8 Id 2.554.6311.81(KA)3、总电流：I 4.57+4.639.20 (KA)I*t=22.86+4.63=7.49 (KA)I*t=42.81+4.637.44 (KA)ish=11.65+11.81=23.46 (KA)二、发电机出口15.75KV d2处发生三相短路简化等值电抗图见附图41、对#1发电机而言：X1K0.0601X js1*X1K(SN1/SB)=0.0601200/(0.85100)=0.14查运算曲线图得各电流标幺值：I*7.35 I*t=22.55 I*t=42.50I N1=S N1/ UaV.k=200/(0.8515.75 )=8.63(KA)则：I 7.358.6363.40(KA)I*t=22.558.63=21.99(KA)I*t=42.508.6321.56(KA)取冲击系数为1.8ish=1.8 Id 2.5563.40161.66(KA)2、对#2发电机而言：X2K0.3072X js2*X2K(SN2/SB)=0.3072200/(0.85100)=0.72查运算曲线图得各电流标幺值：I*1.44 I*t=21.52 I*t=41.69I N2=S N2/ UaV.k=200/(0.8515.75 )=8.63(KA)则：I 1.448.6312.08(KA)I*t=21.528.63=13.11(KA)I*t=41.698.6314.58(KA)取冲击系数为1.8ish=1.8 Id 2.5512.0830.79(KA)3、对系统而言：Xsk=0.1395I*s=1/xsk=1/0.1395=7.17IB SB/ UaV.k100/(1.73215.75)3.67( KA)It= I*s IB=3.677.17=26.28( KA)取冲击系数为1.8ish=1.8 Id 2.5526.2867.02KA4、总电流：I 63.40+12.08+26.28101.76(KA)I*t=221.99+13.11+26.28=61.38 (KA)I*t=421.56+14.58+26.2862.42 (KA)ish=67.02+30.79+161.66=259.47 (KA)第三节 短路电流数据表一、220KV母线三相短路时，短路电流表 单位：KAG1 G2C总冲击电流电流基准值1.18 0.252346计算电抗0.28总电流0S标么值3.8718.52有名值4.57 4.63 9.202.06S标么值2.4218.52有名值2.86 4.63 7.494.12S标么值2.3818.52有名值2.81 4.63 7.44二、15.75KV母线三相短路时，短路电流表： 单位：KAG1G2C总冲击电流电流基准值 8.63 8.63 3.6725947计算电抗 0.14 0.72总电流0S标么值 7.35 1.44 7.17有名值63. 4012.0826.28101.762S标么值 2.55 1.52 7.17有名值21.9913.1126.28 61.384S标么值 2.50 1.69 7.17有名值21.5614.5826.28 62.42第五章 电气设备的选择第一节 电气设备选择的要求一、选择的一般要求（1）、应满足正常运行、检修、短路和过电压情况的要求，并考虑远景的发展；（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）、同类产品应尽量减少品种；（6）、选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在技术条件上，选择的高压电器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。二、按正常工作条件选择电器：1、额定电压和最高工作电压：所选电器允许最高工作电压Ua1m不得低于所接电网的最高运行电压Usm，即：Ua1mUsm一般可按照电器的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNS的条件选择，即UNUNS2、额定电流：电器的额定电流IN是指在额定周围环境温度下，电器的长期允许电流。IN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Imax,即：INImax,3、按当地环境条件校核：我国目前生产的电器使用的额定环境温度040，如果周围环境温度高于40（但60）时，其允许电流一般可按每增高1，额定电流减少1.8进行修正，当环境温度低于40时，环境温度每降低1，额定电流可增加0.5，但其最大电流不得超过额定电流的20。三、按短路情况校验：1、短路热稳定校验：短路电流通过电器时，电器各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。It 2tQk式中：Qk短路电流产生的热效应It 、t电器允许通过的热稳定电流和时间2、电动力稳定校验：电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为：IesIsh iesish式中Ies ies电器允通过的动稳定电流的有效值及其幅值。 Ish ish短路冲击电流有效值及其幅值。下列几种情况可不校验热稳定或动稳定：1、用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。2、采用有限流电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定。3、装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。第二节 断路器的选择一、 参数的选择1、 断路器的关合额定电流，不应小于短路冲击电流值。2、 关于分合闸时间，对于110KV以上的电网，当电力系统稳定要求快速切除故障时，分闸时间不宜大雨0.04S。用于电气制动回路的断路器，其合闸时间不宜大于0.040.06S3、 Ug（电网工作电压）Un。4、 Igmax（最大持续工作电流）In。二、型式的选择断路器型式的选择，除应满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于施工调试和运行维护，并经过技术经济比较后确定。三、断路器型号的组成第一个字母表示：S少油断路器、D多油断路器、K空气断路器、Q产气断路器、L六氟化硫断路器、Z真空断路器、C电磁式断路器第二个字母表示：N户内用、W户外用产品名称使用环境额定电流（A）设计序号额定电压（KV）按照省电力公司有关制度的要求，220KV电压等级的断路器要使用SF6断路器。由于220KV侧所有的断路器均计划选用LW6系列220KV六氟化硫断路器，其主要技术参数如下：型号SF6气体压力额定电压最高工作电压额定电流额定短路开断电流额定短时关合峰值电流热稳定电流4S动作时间LW6-2200.6MPa220KV252KV3150A50KA125KA50KA0.09S校验不同安装地点的最严重情况即可。即选择校验主变至220KV母线处的断路器。后备保护动作时限为2S。设：发电机主保护动作时间tb1=0.05S已知：实际环境温度最高为41.71安装地点均为户外，额定电压为220KV。2额定电流的校验：断路器经过的最大持续工作电流在主变高压侧。则：Imax= 1.05PN/ UNcos=(1.05x200x1000)/(0.85x1.732x220)=648.38A实际环境温度为41.7， Ie=3150A修正后：3150x(1-3.6%)=3036.6 A648.38 A 合格3断流能力校验:断路器的额定开断电流INbr不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量IINbr=50KA I=9.20 KAtk=0.05+0.09=0.14S0.1S 合格4短路关合电流校验:断路器额定关合电流iNc1短路电流最大冲击值ishiNc1=125 KAish=23.46 KA 合格5动稳定校验：ies=125KA ish=23.46 KA 合格6热稳定校验：It2 t=502x4=10000 (KA)2S短路电流周期分量热效应：QP=tk(I2+10I2tk/2+I2tk)/12=2.12x(I2+10 I21.06+ I22.12)/12tk=2+0.09+0.03=2.12sQP=2.12x(9.202+10 x9.202+ 7.482)/12=174.368因为tk1s，故不计非周期分量热效应则：It2 t=10000 (KA)2S Qk=174.368(KA)2S 合格故LW6-220型户外SF6断路器满足要求，可以选用。第三节 隔离开关的选择一、 参数的选择1、 电压：Ug（电网工作电压）Un。2、 电流：Igmax（最大持续工作电流）In。二、 型式的选择应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术经济比较后确定。三、隔离开关型号的组成第一个字母表示：G隔离开关、J接点开关、第二个字母表示：N户内用、W户外用产品名称使用环境额定电流（A）设计序号额定电压（KV）220KV系统计划全部选用GW4-220W/1000-80型隔离开关，其主要技术参数如下：型号额定电压额定电流极限通过电流幅值热稳定电流GW4-220W/1000-80220KV1000A80KA23.7KA(4S)1安装地点为户外，额定电压为220KV。2额定电流的校验：实际环境温度为41.7， Ie=1000A修正后：1000x(1-3.6%)=964 A648.38 A 合格3动稳定校验:ies=80KAish=23.46KA 合格4热稳定校验：It2 t=23.72x4=2246.76 (KA)2S Qk=174.368(KA)2S 合格故220KV系统可选用GW4-220W/1000-80型隔离开关。第四节 接地刀闸或接地器的配置(1)为保证电器和母线的检修安全，35KV及以上每段母线根据长度宜装设组接地刀闸或接地器，每两接地刀闸间的距离应尽量保持适中。母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关和母联隔离开关上，也可装于其他回路母线隔离开关的基座上。必要时可设置独立式母线接地器。(2)63KV及以上配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路宜配置接地刀闸。第五节 电压互感器的选择一、电压互感器的配制原则(1)电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。(2)6220kV电压等级的每组母线的三相上应装设电压互感器。旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感器的情况和需要确定。(3)当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。(4)当需要在330kV及以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容式套管上的电压抽取装置。(5)发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装置需要。当发电机配有双套自动电压调整装置，且采用零序电压式匝间保护时，可再增设一组电压互感器。二、电压互感器的接线在3220KV系统中，广泛应用三台单相三绕组电压互感器构成YN，yn,d0或YN，y,d0接线，其二次绕组用于测量相间电压和相对地电压，辅助二次绕组接成开口三角形，供接入交流电网绝缘监视仪表和继电器用。三、220KV母线电压器的选择（PT选相同型号）1、电容式电压互感器由于结构简单、重量轻、体积小，占地少、成本低，且电压越高效果越显著，此外，分压电容还可兼作载波通信的耦合电容器，故广泛应用于110500KV中性点直接接地系统。但其缺点是输出容量较小，误差较大，暂态特性不如电磁式电压互感器。故选户外三只单相TYD-220/ /-0.01H型电容式电压互感器一次额定电压：220/ KV二次额定电压：a-x 100/ v a0-x0 100v2、准确度级的选择：准确级：0.5/1/3P因电压互感器主要负荷是保护及电度表等测量仪表，故选0.5级。与此对应，互感器3相总的额定容量为Se2=150VA3、负荷校验：电压互感器的额定二次容量（对应于所要求的准确级）应不小于电压互感器的二次负荷。母线PT二次负荷有：电压表，有功功率表，无功功率表，三相三线有功电能表及三相三线无功电能表。各项负荷统计表：仪表名称每个线圈消耗功率仪表电压线圈PUV(W)QUV(Var)PVW(W)QVW(Var)cossin电 压 表0.310.30.3无功电度表1.50.380.9250.571.390.571.39有功电度表1.50.380.9250.571.390.571.39有功功率表0.610.60.6无功功率表0.510.50.5总 计2.542.782.542.78由于每相上尚接有绝缘监视电压表V（P00.3W Q0=0）SUV= SVW=3.77VAcosUV= cosVW= 2.54/3.77=0.6737UV=VW =47.64U相负荷：PU= SUVCos(47.64-30)/ + P0=3.77xCos17.64/ +0.3=2.37 (W)QU= SUVSin (47.64-30)/ =3.77x Sin17.64/ =0.66(Var)V相负荷：Pv= SUVCos(47.6