发电厂电气一次系统设计毕业设计.doc

发电厂电气一次系统设计毕业设计目 录摘 要IAbstractII前言5原始数据61电气主接线选择11.1概述11.2主接线设计原则和要求11.3主接线的接线形式选择11.3.1单母线接线11.3.2单母线分段接线21.3.3双母线接线21.3.4双母线分段接线21.3.5桥形接线21.3.6一台半断路器（3/2）接线21.3.7多角形接线32主变压器容量、台数及型式的选择42.1概述42.2主变压器的选择原则42.3主变压器容量和台数的确定原则42.4主变压器型式的选择42.5绕组数的选择53.1 概述63.2短路计算的目的及假设63.2.1短路电流计算的目的63.2.2短路电流计算的一般规定63.2.3短路计算基本假设73.2.4基准值73.3 短路电流计算步骤74电气设备的选择84.1概述84.1.1一般原则84.1.2技术条件84.2断路器的选择94.2.1按开断电流选择94.2.2短路关合电流的选择94.3隔离开关的选择94.4高压熔断器的选择104.4.1按额定电压选择104.4.2按额定电流选择104.5互感器的选择104.5.1电流互感器的选择114.5.2电压互感器的选择124.6母线的选择134.6.1裸导体的选择条件选择和校验134.6.2母线及电缆截面的选择134.7 避雷器的选择134.8高压熔断器的选择145电气总平面布置及配电装置的选择155.1概述155.2高压配电装置的选择156 厂用电的接线设计196.1对厂用的设计的要求196.2厂用电电压196.3厂用母线接线方式196.4厂用工作电源196.5厂用备用或起动电源196.6交流事故保安电源197 防雷及接地系统207.1 防雷保护207.1.1直击雷的保护范围207.1.2直击雷的保护措施207.2避雷针、避雷线的装设原则及其接地装置的要求217.3避雷针的配置217.3.1避雷针的配置原则217.3.2避雷针位置的确定217.4本设计的防雷设计227.5接地装置227.5.1一般规定227.5.2降低土壤电阻率的措施227.5.3接地体的设计227.6典型接地体的接地电阻计算227.7本设计的接地设计238主接线初选方案比较249 变压器容量选择299.1 方案一变压器容量的选择299.2 方案五变压器容量的选择2910 短路计算3010.1 各电气设备参数3010.2 方案一短路电流计算3110.2.1 系统等值电抗图3110.2.2 110kV母线短路3210.2.3 35kV母线短路3210.2.4 6kV母线短路3310.3 方案五短路电流计算3410.3.1 系统等值电抗图3410.3.2 6kV母线短路3510.3.3 35kV母线短路3610.3.4 110kV母线短路3711 电气设备的选择3811.1 方案一各电压等级的断路器和隔离开关的选择3811.1.1 方案一6kV侧断路器、隔离开关的选择3811.1.2 方案一35kV侧断路器的选择4111.1.3 方案一 110kV侧断路器的选择4211.2方案五各电压等级的断路器和隔离开关的选择4411.2.1方案五6kV侧断路器的选择4411.2.2 方案五35kV侧断路器的选择4611.2.3母联断路器、隔离开关的选择4811.2.4 方案五110kV侧断路器的选择4912 经济技术比较5112.1 方案一经济投资计算5112.1.1 开关设备投资5112.1.2 变压器投资5212.1.3 配电装置综合投资5212.1.4 综合投资及年运行费用计算5212.2 方案五经济投资计算5312.2.1 开关设备投资5312.2.2 变压器投资5412.2.3 配电装置综合投资5412.2.4综合投资及年运行费用计算5412.3 两方案经济比较5513 其他设备的选择5613.1 各电压等级的电流互感器的选择5613.1.1 6kV出线电流互感器的选择5613.1.2 35kV侧电流互感器的选择5713.1.3 110kV侧电流互感器的选择5713.2电压互感器选择5913.3高压熔断器的选择6013.4避雷器的选择6113.5 各电压等级的母线和出线的选择6213.5.1 110kV侧母线的选择6213.5.2 35kV侧母线6413.5.3 6kV侧母线6513.5.4 110kV侧出线的选择6613.5.5 35kV侧出线的选择6813.5.6 6kV侧出线线路选择6914防雷及接地计算7014.1 本设计的防雷计算7014.2 本设计的接地设计7115 厂用电设计72参考文献74设计图纸说明75致谢76前言目前，我国城市电力网和农村电力网正进行大规模的改造，与此相应，城乡变电所、发电厂也正不断的更新换代。我国电力网的现实情况是常规变电所依然存在，小型变电所，发电厂等微机监测变电所，综合自动化变电所相继出现，并得到迅速的发展。然而，所有的变化发展都是根据变电设计的基本原理而来，因此对于变电、发电设计基本原理的掌握是创新的根本。本毕业设计是在完成本专业所有课程后进行的综合能力考核。内容为发电厂电气一次系统设计，正是最为常见的常规发电厂，并根据发电厂设计的基本原理设计，务求掌握常规发电厂的电气一次系统的原理及设计过程。通过对原始资料的分析、主接线的选择及比较、短路电流的计算、主要电器设备的选择及校验、线路图的绘制以及避雷器、避雷针的选择等步骤、最终确定了该发电厂所需的主要电器设备、主接线图以及变电站防雷保护方案。通过本次毕业设计，不仅巩固了专业知识，而且培养了我们运用所学知识去分析和解决与本专业相关的实际问题的能力。原始数据1.电厂类型：火力发电厂2.电厂装机：250MW225MW，电压6.3kV， cos=0.803.电压等级：110/35/6kV4.电厂出线：110kV：2回； 35kV：4回； 6kV：10回5.负荷情况：35kV侧：最大20MW，最小15MW，Tmax6300小时，cos=0.806kV侧：最大10MW，最小5MW，Tmax5000小时，cos=0.856.系统情况：110kV母线短路电流标幺值为30（B100MVA）；电厂经三回线110KV系统相连；系统110KV母线电压满足常调压要求。7.厂用电率：788.环境条件：(1)最高温度40，最低温度-20，年平均温度20(2)土壤电阻率 400 欧米(3)当地雷暴日 40日/年1电气主接线选择1.1概述电气主接线又称为电气一次接线，是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。主接线代表了发电厂或变电站高电压、大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。因此，主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合考虑各个方面的影响因素，最终得到实际工程确认的最佳方案。1.2主接线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。1.3主接线的接线形式选择电气主接线的基本接线形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，它以电源和出线为主体。由于各个发电厂或变电站的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不一样，因而为便于电能的汇集和分配，在进出线路多时（一般超过四回），常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。而与有母线的接线相比，无汇流母线的接线使用开关电器较少，配电装置占地面积较小，通常用于进出线回路少，不再扩建和发展的发电厂或变电站。本发电厂的设计主要使用了双母线接线方式。1.3.1单母线接线单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，经济性好，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，均需使整个配电装置停电，且调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。1.3.2单母线分段接线用断路器，把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路；有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建，单母线分段接线适用于：110220kV配电装置的出线回路数为34回；356kV配电装置的出线回路数为48回；610kV配电装置的出线为6回及以上。1.3.3双母线接线它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条”，则该回路在检修期需要停电。对于110220kV输送功率较多、送电距离较远、其断路器或母线检修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定，110220kV双母线接线的配电装置中，当出线回路数达7回（110kV）或5回（220kV）时，一般应装设专用旁路母线。1.3.4双母线分段接线双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。而较容易实现分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，占地面积较大，一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和检修及调试），不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器。1.3.5桥形接线当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥式接线，所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥接线。内桥接线：适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除情况。外桥接线：适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换，或系统有穿越功率，较为适宜。1.3.6一台半断路器（3/2）接线两个元件引线用三台断路器接往两组母线上组成一个半断路器，它具有较高的供电可靠性和运行灵活性，任一母线故障或检修均不致停电，但是它使用的设备较多，占地面积较大，增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性，且投资大。1.3.7多角形接线多角形接线的断路器数等于电源回路和出线回路的总数，断路器接成环形回路，电源回路和出线回路都接在2台断路器之间。其接线方式的优点是：所用的断路器数目比单母线分段接线或双母线接线还少1台，却具有双断路器双母线的可靠性，任一台断路器检修时，只需断开其两侧的隔离开关，不会引起任何回路停电。其缺点是检修任何一台断路器时，多角形就开环运行，如果此时出线故障，又有断路器自动跳开，将使供电造成紊乱；由于运行方式变化大，电气设备可能在闭环和开环两种情况下工作，其中所流过的工作电流差别较大，会给电气设备的选择带来困难，并且使继电保护装置复杂化；不便于扩建。 2主变压器容量、台数及型式的选择2.1概述在发电厂中，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；只供本厂用的变压器，称为厂用变压器或自用变压器。在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器等，在选择主变压器时，要根据原始资料和设计发电厂的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。选择主变压器的容量，同时要考虑到该发电厂以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。2.2主变压器的选择原则1)主变容量一般按发电厂建成后510年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期1020年的负荷发展。2)根据发电厂所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于发电厂，应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证锅炉的最小出力。对于一般发电厂，当一台主变停运时，其他变压器容量应能保证全部负荷的70%80%。2.3主变压器容量和台数的确定原则1、单元接线的主变压器：单元接线时变压器容量按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，并留有10%的裕度来确定。采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量亦应按单元接线的计算原则计算出的两台机容量之和来确定。2、具有发电机电压母线接线的主变压器连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器的容量，应考虑以下因素：当发电机全部投入运行时，在满足发电机电压供电的日最小负荷，并扣除厂用负荷后，主变压器应能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统。当接在发电机电压母线上的最大一台机组检修或者因供热机组热负荷变动而需限制本厂出力时，主变压器应能从电力系统倒送功率，保证发电机电压母线上最大负荷的需要。若发电机电压母线上接有2台及以上的主变压器时，其中容量最大的一台因故退出运行时，其他主变压器应能输送母线剩余功率的70%以上。2.4主变压器型式的选择选择主变压器，需考虑如下原则：1）当不受运输条件限制时，在330kV及以下的发电厂，均应选用三相变压器。2）当发电厂与系统连接的电压为500kV时，经技术经济比较后，确定选用三相变压器、两台50%容量三相变压器或单相变压器组。对于单机容量为300MW、并直接升到500kV的，宜选用三相变压器。在发电厂还要根据可靠性、灵活性、经济性等，确定是否需要备用相。2.5绕组数的选择具有三种电压等级的发电厂，如通过主变压器各侧的功率均达到该变压器额定容量的15%以上时，主变压器一般选用三绕组变压器。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要有Y和，高、中、低三侧绕组如何结合要根据具体工作来确定。我国110kV及以上电压，变压器绕组多采用Y连接；35kV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压，变压器绕组多采用连接。由于35kV采用Y连接方式，与220、110系统的线电压相位角为0，这样当变压变比为220/110/35kV，高、中压为自耦连接时，变压器的第三绕组连接方式就不能采用三角形连接，否则就不能与现有35kV系统并网。因而就出现所谓三个或两个绕组全星形接线的变压器，全国投运这类变压器约4050台。3短路电流计算3.1 概述电力系统中的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。3.2短路计算的目的及假设3.2.1短路电流计算的目的其计算目的是：1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，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）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。5）接地装置的设计，也需用短路电流。3.2.2短路电流计算的一般规定1）验算导体和电气设备的动稳定、热稳定以及电气设备开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后510年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2）选择导体和电气设备用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3）选择导体和电气设备时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。4）导体和电气设备的动稳定、热稳定以及电气设备的开断电流一般按三相短路验算。3.2.3短路计算基本假设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）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；5）元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；6）系统短路时是金属性短路。3.2.4基准值高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值：基准容量：=100MVA基准电压：（kV） 6.3 37 1153.3 短路电流计算步骤 1)选择计算短路点；2)画等值网络（次暂态网络）图；a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。b选取基准容量和基准电压(一般取后级的平均电压)。c将各元件电抗换算为同一基准值的标幺值。d给出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。3)求计算电抗；4)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到=3.5)；5)计算短路电流周期分量有名值和标幺值；6)计算短路电流冲击值；7)计算全电流最大有效值；8)计算短路容量。4电气设备的选择4.1概述导体和电气设备的选择是发电厂设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。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，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。电气设备的选择同时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。电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定后选择的高压电器，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。4.1.1一般原则1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；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）选择导体时应尽量减少品种；5）扩建工程应尽量使新老电器的型号一致；6）选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。4.1.2技术条件1）按正常工作条件选择导体和电气A电压：所选电器和电缆允许最高工作电压不得低于回路所接电网的最高运行电压即 一般电缆和电器允许的最高工作电压，当额定电压在110kV及以下时为1.15，而实际电网运行的一般不超过1.1。B.电流导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度Q 0下，导体和电器的长期允许电流应不小于该回路的最大持续工作电流即 由于变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的 = 1.05（为电器额定电流）。C.按当地环境条件校核当周围环境温度和导体额定环境温度不等时，其长期允许电流 可按下式修正，基中为温度修正系数;为最高工作温度; 为额定载流量基准下的环境温度（）; 为实际环境温度；对应于所选截面、环境温度为+25时，长期允许载流量（A）2）按短路情况校验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，一般校验取三相短路时的短路电流，如用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定，用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。A.短路热稳定校验满足热稳定条件为： 验算热稳定所用的计算时间：B.短路的动稳定校验满足动稳定条件为：4.2断路器的选择发电厂中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在某所电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常继电保护的配合使用，断开短路电流，切除故障线路，保证非故障线路的正常供电及系统的稳定性。4.2.1按开断电流选择高压断路器的额定开断电流应不小于其触头开始分离瞬间的短路电流即最大持续工作电流即： 4.2.2短路关合电流的选择在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过（预击穿），更易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏，且断路器在关合短路电流时，不可避免地接通后又自动跳闸，此时要求能切断短路电流，为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器额定关合电流 不应小于短路电流最大冲击值。4.3隔离开关的选择隔离开关，配制在主接线上时，保证了线路及设备检修形成明显的断口，与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵循倒闸操作顺序。隔离开关的配置：1）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口，与电源侧隔离；2）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；3）接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关，为了保证电器和母线的检修安全，每段母上宜装设12组接地刀闸或接地器。63kV及以上断路器两侧的隔离开关和线路的隔离开关，宜装设接地刀闸。应尽量选用一侧或两侧带接地刀闸的隔离开关；4）按在变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关；5）当馈电线的用户侧设有电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设隔离开关，但如费用不大，为了防止雷电产生的过电压，也可以装设。4.4高压熔断器的选择熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害。屋内型高压熔断器在发电厂中常用于保护电力电容器配电线路和配电变压器，也可常用于保护电压互感器。4.4.1按额定电压选择对一般的高压熔断器，其额定电压必须大于或等于电网额定电压。另外对于充填石英砂有限流作用的熔断器，只能用于等于其额定电压电网中。4.4.2按额定电流选择1）熔管额定电流选择：为了保证熔断器壳不致损坏，高压熔断器的熔管额定电流应大于熔化的额定电流。2）熔体额定电流选择：为了防止熔体在通过变压器励磁涌流和保护范围以外的短路可按下式选择。4.5互感器的选择互感器包括电压互感器和电流互感器，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、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况，其作用有：1）将一次回路的高电压和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，便于屏内安装。2）使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。电流互感器的特点：1）一次绕组串联在电路中，并且匝数很少，故一次绕组中的电流完全取决于被测量电路的负荷，而与二次电流大小无关；2）电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。电压互感器的特点：1）容量很小，类似于一台小容量变压器，但结构上需要有较高的安全系数；2）二次侧所接测量仪表和继电器电压线圈阻抗很大，互感器近似于空载状态运行，即开路状态。互感器的配置：1）为满足测量和保护装置的需要，在变压器、出线、母线分段及所有断路器回路中均装设电流互感器；2）在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器，如：发电机和变压器的中性点；3）对直接接地系统，一般按三相配制。对三相直接接地系统，依其要求按两相或三相配制；4）6110kV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器；5）当需要监视和检测线路有关电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。4.5.1电流互感器的选择1)电流互感器由于本身存在励磁损耗和磁饱和的影响，使一次电流与在数值和相位上都有差异，即测量结果有误差，所以选择电流互感器应根据测量时误差的大小和准确度来选择。2)电流互感器10%误差曲线：是对保护级（BlQ）电流互感器的要求与测量级电流互感器有所不同。对测量级电流互感器的要求是在正常工作范围内有较高的准确级，而当其通过故障电流时则希望早已饱和，以便保护仪表不受短路电流的损害，保护级电流互感器主要在系统短路时工作，因此准确级要求不高，在可能出现短路电流范围内误差限制不超过-10%。电流互感器的10%误差曲线就是在保证电流互感器误差不超过-10%的条件下，一次电流的倍数入与电流互感器允许最大二次负载阻抗Z2f关系曲线。3) 为保证互感器的准确级，其二次侧所接负荷应不大于该准确级所规定的额定容量。4)按一次回路额定电压和电流选择:电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流大1/3左右以保证测量仪表的最佳工作，电流互感器的一次额定电压和电流选择必须满足：和，为了确保所供仪表的准确度，互感器的一次工作电流应尽量接近额定电流。5)种类和型式的选择:选择电流互感器种类和形式时，应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求，再根据安装地点（屋内、屋外）和安装方式（穿墙、支持式、装入式等）来选择。6）热稳定检验:电流互感器热稳定能力常以允许通过一次额定电流的倍数来表示，即：。7）动稳定校验：电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值（）的倍数（动稳定电流倍数）表示其内部动稳定能力，故动稳定可用下式校验：4.5.2电压互感器的选择1）电压互感器的准确级和容量电压互感器的准确级是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差最大值。由于电压互感器本身有励磁电流和内阻抗，导致测量结果的大小和相位有误差，而电压互感器的误差与负荷有关，所以用一台电压互感器对于不同的准确级有不同的容量，通常额定容量是指对应于最高准确级的容量。2）按一次回路电压选择为了保证电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在（1.10.9）范围内变动。3）按二次回路电压选择电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求，电压互感器二次侧额定电压可按下表选择。电压互感器的选择方式接 线 型 式电网电压,kV型 式二次绕组电压,V接成开口三角形辅助绕组电压IV一台PT不完全符合形接线方式335单相式100无此绕组Yo/ Yo/110J500J单相式100/100360单相式100/100/3315三相五柱式100100/3（相）4）电压互感器及型式的选择电压互感器的种类和型式应根据安装地点和使用条件进行选择，在635kV屋内配电装置中一般采用油浸式或浇注式电压互感器。110220kV配电装置中一般采用半级式电磁式电压互感器。4.6母线的选择母线在电力系统中主要担任传输功率的重要任务，电力系统的主接线也需要用母线来汇集和分散电功率，在发电厂、变电所及输电线路中，所用导体有裸导体，硬铝母线及电力电缆等，由于电压等级及要求不同，所使用导体的类型也不相同。敞露母线一般按导体材料、类型和敷设方式、导体截面、电晕、短路稳定、共振频率等各项进行选择和校验。4.6.1裸导体的选择条件选择和校验1）型式：载流导体一般采用铝质材料，对于持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机，变压器出线端部，以及对铝有较严重腐蚀场所，可选用铜质材料的硬裸导体。回路正常工作电流在400A及以下时，一般选用矩形导体。在4008000A时，一般选用槽形导体。2）配电装置中软导线的选择，应根据环境条件和回路负荷电流、电晕、无线电干扰等条件，确定导体的截面和导体的结构型式。3）当负荷电流较大时，应根据负荷电流选择导线的截面积，对110kV及以下配电装置，电晕对选择导体一般不起决定作用，故可采用负荷电流选择导体截面。4.6.2母线及电缆截面的选择除配电装置的汇流母线及较短导体按导体长期发热允许电流选择外，其余导体截面，一般按经济电流密度选择。1）按导体长期发热允许电流选择，导体能在电路中最大持续工作电流应不大于导体长期发热的允许电流。2）按经济电流密度选择，按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低，对应不同种类的导体和不同的最大负荷年利用小时数将有一个年计算费用最低的电流密度经济电流密度（J），导体的经济截面可由下式：3）热稳定校验：按上述情况选择的导体截面，还应校验其在短路条件下的热稳定。Smin= 热稳定系数 稳态短路电流（kA） 短路等值时间(s)4.7 避雷器的选择避雷器是一种保护电器，用来保护配电变压器，发电厂和变电所等电器设备的绝缘免受大气过电压或某些操作过电压的危害。大气过电压由雷击或静电感应产生；操作过电压一般是由于电力系统的运行情况发生突变而产生电磁振荡所致。避雷器有两种：1)阀型避雷器，按其结构的不同，又分为普通阀型避雷器和磁吹阀型避雷器；2)管型避雷器，利用绝缘管内间隙中的电弧所产生的气体把电弧吹灭。用于线路作为防雷保护。阀型避雷器应按下列条件选择：1)额定电压：避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。2)灭弧电压：按照使用情况，校验避雷器安装地点可能出现的最大的导线对地电压，是否等于或小于避雷器的最大容许电压（灭弧电压）；在中性点非直接接地的电网中应不低于设备最高运行线电压，在中性点直接接地的电网中应取设备最高运行线电压的80%。4.8高压熔断器的选择选择高压熔断器作用为保护电压互感器，所以只需按工作电压和开端能力两项进行选择。1）工作电压：2）断流容量：其中，：ts短路容量（MVA），：设备额定断流容量（MVA）5电气总平面布置及配电装置的选择5.1概述配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备，保护和测量电器，母线装置和必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能。配电装置按电气设备装置地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为：由电气设备在现场组装的配电装置，称为配式配电装置和成套配电装置。屋内配电装置的特点：由于允许安全净距小可以分层布置，故占地面积较小；维修、巡视和操作在室内进行，不受气侯影响；外界污秽空气对电气设备影响较小，可减少维护工作量；房屋建筑投资大。屋外配电装置的特点：土建工程量和费用较小，建设周期短；扩建比较方便；相邻设备之间距离较大，便于带电作业；占地面积大；受外界空气影响，设备运行条件较差，顺加绝缘；外界气象变化对设备维修和操作有影响。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；2）保证运行可靠，按照系统自然条件，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，布置紧凑，力求节约材料和降低造价；5）安装和扩建方便。配电装置的设计原则：1）节约用地；2）运行安全和操作巡视方便；3）考虑检修和安装条件；4）保证导体和电器在污秽、地震和高海拔地区的安全运行；5）节约三材，降低造价；6）安装和扩建方便。5.2高压配电装置的选择配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑到设备外形尺寸，检修维护和搬运的安全距离，电气绝缘距离等因素而决定，对于敞露在空气中的配电装置，在各种间距中，最基本的是带电部分对地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距，在这一距离下，无论为正常最高工作电压或出现内外过电压时，都不致使空气间隙击穿。下表中所列出各种间隔距离中最基本的最小安全净距，高压配电装置设计技术规程中所规定的A值，它表明带电部分至接地部分或相间的最小安全净屋外配电装置的安全净距（mm）符号适用范围图号额定电压，kV3-1015-203563110J110220J330J500JA11、带电部分至接地部分之间2、网状遮栏向上延伸线距地2.5m处与遮栏上方带电部分之间10-110-22003004006509001010180025003800A21、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10-110-320030040065010001100200028004300B11、设备运输时，其外部至无遮栏带电部分之间2、交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间3、栅状遮栏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10-110-210-395010501150140016501750255032504550B21、网状遮栏至带电部分之间10-230040050075010001100190026003900C1、无遮栏裸导体至地面之间2、无遮栏裸体至建筑物、构筑物之间10-210-3270028002900310034003500430050007500D1、平行的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间2、带电部分与建筑物、构筑物的边沿部分之间10-110-2220023002400260029003000380045005800距，保持这一距离时，无论正常或过电压的情况下，都不致发生空气绝缘的电击穿。其余的B、C、D值是在A值的基础上，加上运行维护、搬运和检修工具活动范围及施工误差等尺寸而确定的。本发电厂三个电压等级：即110kV、35kV、6kV根据电力工程电气设计手册规定，110kV及以上多为屋外配电装置，35kV及以下的配电装置多采用屋内配电装置，故本所110kV、35kV采用屋外配电装置，6kV采用屋内配电装置。根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、中高型和高型等。屋内配电装置的安全净距（mm）符号适用范围图号额 定 电 压，KV361015203563110J110220JA11、带电部分至接地部分之间2、网状和极状遮栏向上延伸线距地2.3m处当遮栏上方带电部分之间10-4751001251501803005508509501800A21、不同相的带电部分之间2、断路器和隔离开关的断口两侧带电部分之间10-47510012515018030055090010002000B11、栅状遮栏至带电部分之间2、交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间10-482585087590093010501300160017002550B2网状遮栏至带电部分之间10-517520022525028040065095010501900C无遮栏裸导体至地（楼）面之间10-42375240024252450248026002850315032504100D平行的不同时停电检修的无遮栏裸导体之间10-41875190019251950198021002350265027503600E通向屋外的出线套管至屋外通道的路面10-44000400040004000400040004500500050005500注：110J、22J、330J、500J系指中性点直接接地网1）中型配电装置：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，以便工作售货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。这种布置特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式，而且运行方面和安装抢修方面积累了比较丰富的经验。2）半高型配电装置，它是将母线及母线隔离开关抬高将断路器，电压互感器等电气设备布置在母线下面，具有布置紧凑、清晰、占地少等特点，其钢材消耗与普通中型相近，优点有：A.占地面积约在中型布置减少30%；B.节省了用地，减少高层检修工作量；C.旁路母线与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路很方便。缺点：上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便。3）高型配电装置，它是将母线和隔离开关上下布置，母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的5%，但其耗钢多，安装检修及运行中条件均较差，一般适用下列情况：A.配电装置设在高产农田或地少人多的地区；b.原有配电装置需要扩速，而场地受到限制；C.场地狭窄或需要大量开挖。本次所设计的发电厂，其 110kV电压等级为双母线接线，35kV电压等级为双母线接线，采用普通中型配电装置。采用普通中型布置，具有运行维护、检修且造价低、抗震性能好、耗钢量少而且布置清晰，运行可靠，不易误操作，各级电业部门无论在运行维护还是安装检修方面都积累了比较丰富的经验。6 厂用电的接线设计6.1对厂用的设计的要求厂用电设计应按照运行，检修和施工的需要，考虑全厂的发展规划，积极慎重的采用经过试验鉴定的新技术和新设备，使设计达到技术先进，经济合理。6.2厂用电电压高压电厂一般采用6kV,经济技术比较合理时，也可采用3kV电压。低压厂用电采用380/220V的三相四线制系统。6.3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。当公用负荷较多、容量较大、采用集中供电方式合理时，可设公用母线，但应保证重要公用母线负荷的供电可靠性。6.4厂用工作电源高压厂用电工作电源一般采用下列接线形式：1)当有发电机电压母线时，由各段母线，供给接在该母线上的机组的厂用负荷。2)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。大容量发电机组，当厂用分支采用分相封闭母线时，在该分支上不应该装设断路器，但应有可拆连接点。6.5厂用备用或起动电源高压厂用备用或启动电源一般采用下列接线形式：1)当无发电机电压母线时，一般由高压母线电源可靠的最低一级电压母线引接或由联络变压器的低压绕组引接并在保证发电厂全停的情况下，能从电力系统中取得足够的电能。2)当有发电机电压母线时，一般由该母线引接两个备用电源。3)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备用或起动电源。6.6交流事故保安电源200MW及以上发电机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。7 防雷及接地系统7.1 防雷保护电气设备在运行中承受的过电压，主要有由于系统参数发生变化时电磁能产生振荡引起的内部过电压和来自外部的雷电过电压。7.1.1直击雷的保护范围发电厂和变电所