4×200MW火力发电厂电气设计说明书

1、摘要：随着大学生活的即将结束，我们在2004年4月7日开始的大学的最后一个环节一一 毕业设计，即将顺利完成。我所设计的题目是：4X200MW地区发电厂初步设计，包括: 4X 200MW发电厂电气主接线设计；发电厂厂用电设计；主要电器设备选择、校验（包括 母线，封闭母线，出线，SF6断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器，避雷器）；主 变压器的保护配置及整定；了解目前大型电厂的实际配置，架空出线上开关单接地和双接 地的作用；200MW发变组的微机保护配置，特别是对新知识（封闭母线， 200MW发变组 的微机保护配置）的学习和了解，在设计中对以前所学知识的巩固和修正，并且进一步提 高了自己的理论

2、水平。 关键词：主接线设备校验保护配置 、八 刖 随着高速发展的现代社会，电力工业在国民经济中的作用已为人所共知，它不仅全面 的影响国民经济其他部门的发展，同时也极大的影响人民的物质与文化水平的提高，影响 整个社会的进步，其中发电厂在电力系统中起着重要的作用 本次设计的主要任务是设计总装机容量为 800WM（4*200W的地区性火电厂,本次设计 从2004年3月29日开始至2004年6月20日结束,历时两个多月,其中涉及到发电厂电气, 暂态,继电保护等多门知识，现将设计内容具体介绍如下： 1. 确定主接线方案并对保留方案做技术经济比较： 主接线代表了火电厂或变电所电气部分主体结构，是电力系统网

3、络结构的主要组成 部分,它直接影响运行的可靠性，灵活性并对电器选择和配电装置布置以及继电保护 的整定都有决定性关系.因此，主接线的正确，合理设计，必须综合处理各个方面的因 素,经过技术经济论证比较后方可确定.确定了双母接线的方案。 2. 电气主接线的设计 电器主接线设计应遵循可靠性，灵活性和经济性三个方面 3. 厂用电设计主要是对厂用变压器的选择和对厂用电主接线的设计. 4. 主要电气设备的选择和校验 主要是对母线，出线,SF6断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器，避雷器的选择和 校验.所选设备满足要求。 5. 主变保护配置设计及整定计算 6. 防雷保护设计 7. 200MW发电机变压器组

4、微机保护配置设计方案专题讨论 现将本次设计的成果作如下介绍： 1. 毕业设计说明书（包括目录、摘要、前言、计算说明、设计内容、结论、外文翻译、 参考文献） 2. 毕业设计计算书（包括参数计算、短路计算、设备选择及校验、主变保护配置及整 定） 3. 主接线图一张（4X 200MV发电厂电气主接线） 4. 外文翻译一篇（关于火力发电厂母线及其厂用接线原版资料一篇） 在郭力萍老师的认真辅导下使我在此次的毕业设计中对发电厂等方面的知识有了更多 的了解,真是受益匪浅. 由于我的知识，经验不足，在毕业设计中存在一些错误和纰漏，希望各位老师予以斧正. 第一章 绪 论 本章首先阐述我国电力工业的现状和发展远景

5、，介绍当前电力工业开发的方针，还简 要介绍发电厂和变电所的各种类型和生产过程，以及主要电器作用。同时，还指出本次设 计的目的。 第1.1节电力系统发展 1.1.1. 建设大型矿口电厂，搞好煤、电、运平衡 目前，我国一次能源主要是煤炭，火电仍为主要电源。煤炭产地主要在山西、内蒙古、 河南等省，为了变输煤为输电，把建设大型矿口电厂和港口电厂作为电厂建设的重点。 1.1.2. 政企分开，省为实体，联合电网，统一调度，集资办电 为了适应社会主义市场经济和社会化大生产的需要，我国在原有电力系统的基础上， 已成立了华北、东北、华东、华中、西北等电力集团，遵循社会主义市场经济的准则，形 成电力市场，互相调剂

6、、共同发展。 1.1.3. 因地制宜，多能互补，综合利用，讲究效益 在边远农村和沿海岛屿，因地制宜建设小水电、风力发电、地热发电和太阳能发电以 解决无电、缺电地区的用电问题，重视和做好农村电气化建设。 1.14节约能源，降低消耗 减少自身消耗，降低煤耗和水耗、厂用电和线损，发展热电联产。新建电厂应采用高 参数、高效率的大机组。 1.15.重视环境保护，积极防止对环境的污染 发展能源应与环境保护相协调。积极贯彻“预防为主，综合治理”的方针，合理布局 合理利用资源。新建和扩建电力项目，要达到国家或地方制定的污染物排放标准。 我国电力工业自动化水平正在逐年提高。20万KW及以上大型机组已采用计算机监

7、控 系统，许多变电所已装设微机综合自动化系统，有些已实现无人值班，电力系统已实现调 度自动化。迄今，我国电力工业已进入了大机组、大电厂、大电力系统、高自动化的新阶 段。 第1.2节发电厂类型 发电厂是把各种天然能源，如煤炭、水能、核能等转换成电能的工厂。电能一般还要 由变电所升压，经高压输电线路送出，再由变电所降压才能供给用户使用。下面简要介绍 发电厂类型。 1.2.1. 发电厂类型 (1) 火力发电厂 这是指用煤(包括用油和天然气)为燃料的发电厂。火力发电厂的原动机，大都为气 轮机，也有个别地方采用柴油机和燃气轮机。火力发电厂又可分为： 凝汽式火电厂锅炉产生蒸汽，送到汽轮机，带动发电机发出电

8、能。已作过功的 蒸汽，排入凝汽器中冷却成水，又重新送回锅炉。在凝汽器中，大量的热量被循环水带走, 所以凝汽式火电厂的效率较低，只有 30%40%。凝汽式火电厂，通常简称火电厂。 热电厂 热电厂与凝汽式火电厂不同之处在于：汽轮机中一部分作过功的蒸汽， 从中间段抽出供给热用户，或经热交换将水加热后，再把热水供给用户。这样，可减少被 循环水带走的热量损失，现代热电厂的效率高达 60%70%。 水力发电厂 水力发电厂把水的位能和动能转变成电能，通常简称水电厂或水电站。根据水利枢纽 布置的不同，水电厂又可分为堤坝式、引水式等。 (3) 核电厂 核电厂是利用核裂变能转化为热能，再按火电厂的发电方式，将热能

9、转换为电能，它 的原子核反应堆相当于锅炉。 (4) 其它发电方式 禾I用其它一次能源发电的，尚有风力发电、潮汐发电、地热发电、太阳能发电等。此 夕卜，还有直接将热能转换成电能的磁、流体发电等。 1.22本厂类型 本厂属于大型凝汽式火力发电厂，利用内蒙古地区丰富的煤炭资源，采用空冷机组, 并且装设最先进的除尘设备，做到保护环境的要求。 第1.3节厂用电气设备简述 1.3.1. 厂用电设备概括 为满足生产需要，发电厂中安装有各种电气设备。通常把生产和分配电能的设备，女口 发电机、变压器和断路器等称为一次设备。它们包括： (1) 生产和转换电能的设备如发电机将机械能转换成电能，电动机将电能转换成 机

10、械能，变压器将电压升高或降低，以满足输配电需要。这些都是发电厂中最主要的设备。 (2) 接通或断开电路的开关电器例如：断路器、隔离开关、熔断器、接触器之类, 它们用语正常或事故时，将电路闭合或断开。 (3) 限制故障电流和防御过电压的电器例如：限制短路电流的电抗器和防御过电 压的避雷器等。 (4) 接地装置无论是电力系统中性点的工作接地或是保护人身安全的保护接地， 均同埋入地中的接地装置相连。 (5) 载流导体如裸导体、电缆等，它们按设计的要求，将有关电气设备连接起来 另外，还有一些设备是对上述一次设备进行测量、控制、监视和保护用的，故称为二 次设备。它们包括： (1) 仪用互感器如电压互感器

11、和电流互感器，可将电路中的电压或电流降至较低 值，供给仪表和保护装置使用。 (2) 测量表计如电压表、电流表、功率因数表等，用于测量电路中的参量值。 (3) 继电保护及自动装置这些装置能迅速反应不正常情况并进行监控和调节，例 如：作用于断路器跳闸，将故障切除。 (4) 直流电源设备包括直流发电机组、蓄电池等，供给保护和事故照明的直流用 电。 本次设计的主要目的和任务是：通过设计树立工程观点，掌握发电厂设计的方法，并 在分析、计算和解决实际工程等方面得到训练，为今后从事设计、运行和科研工作，奠定 必需的理论基础。 1.3.2本厂厂用电设备介绍 本厂厂用电设备有：高压厂用工作变压器、高压厂用启动

12、/备用变压器、厂用高压电动 机（机、电、炉）、事故保安电源、低压厂用工作变压器。 第二章电气主接线设计 第2.1节主接线的设计原则和要求 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

13、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。 设计主接线的基本要求是： （1）可靠性 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个 要求。衡量主接线运行可靠性的标志是： 断路器检修时，能否不影响供电。 线路、断路器或母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能 否保证对重要用户的供电。 发电厂全部停运的可能性。 对大机组超高压情况下的电气主接线，应满足可靠性准则的要求。 （2）灵活性 调度灵活，操作简便：应能灵活地投入某些机组、变压器或线路，调配电源和负 荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。 检修安全：应能方便地停运断路器

14、、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不 影响电力网的正常运行及对用户的供电。 （3）经济性 投资省：主接线应简单清晰，控制、保护方式不过于复杂，适当限制断路器电流 占地面积小：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件。 电能损耗少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数，避免两次变压而增 加电能损失。 第2.2节基本接线的适应范围及本厂的设计 2.2.1大、中型发电厂及配电装置的接线要求 大型发电厂（总容量1000MW及以上，单机容量200MW以上），一般距负荷中心较 远，电能需用较高压输送，故宜采用简单可靠的单元接线方式，直接接入高压或超高压系 统。 中型发电厂（总容量200MW 100

15、0MW、单机容量50 200MW）和小型发电厂（总 容量200MW以下、单机50MW以下），一般靠近负荷中心，常带有 6 10KV电压级的近 区负荷，同时升压送往较远用户或与系统连接。发电机电压超过 10KV时，一般不设机压 母线而以升高电压直接供电。 对于6 220KV电压配电装置的接线，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、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、桥形接线和多角形接线等。 对于330 500KV超高压配电装置接线，首先要满足可靠性准则的要求。常用的接线 有：35角形接线、一台半断路器接线、双母线多分段接线、变压器一母线接线、

16、环形母 线多分段接线及断路器接线。 2.2.2设计方案的介绍 本厂为220KV与15.75KV两个电压等级，单机容量为200MW,故宜采用可靠的单元 接线，直接接入220KV系统。对于220KV配电装置的接线，我们选择了双母线接线，与 单母分段带旁路两种接线方案，目前大型电厂接线都采用双母接线，具有很高的供电可靠 性、调度灵活性，扩建方便，适合目前电力发展需求，两组母线同时工作，并且通过母联 断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，即称之为固定连接方式运行。这也 是目前生产中最常用的运行方式，它的母线继电保护相对比较简单。单母分段带旁路接线 具有简单清晰、设备少、投资小、运行操作方便，

17、且有利于扩建等优点，但可靠性和灵活 性比较差。 223两种设计方案主接线图如下： saw 1/ 1/ H / /T* 懈巔岖 K 團我邺删I帐枢 二CJE 1#力 、_ 厂 H bxH/ 备用 高频变 高频变 高频变 -1X1 _1 J- _ _L 1 丄 L 22OKV J d L丄J L丄 1羊厂用变乞洋厂用变 方案II 丈 图J 2 方案原主接线图 肘咼 压启 动/备 用变 第2.3节主变压器的选择 2.3.1200MW发电机组变压器选择要求 对于200MW及以上发电机组：一般与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。当有两种升高电压之间装联络变压器，其容量

18、按两种电压 网络的交换功率选择。 2.3.2. 对于中、小型发电厂应按下列原则选择： （1）为节约投资及简化布置，主变压器应选用三相式。 （2）为保证发电机电压出线供电可靠，接在发电机电压母线上的主变压器一般不少于 两台。在计算通过主变压器的总容量时，至少应考虑5年内负荷的发展需要，并要求：在 发电机电压母线上的负荷为最小时，能将剩余功率送入电力系统；发电机电压母线上最大 一台发电机停运时，能满足发电机电压的最大负荷用电需要；因系统经济运行而需限制本 厂出力时，亦应满足发电机电压的最大负荷用电。 （3） 在发电厂有两种升高电压的情况下， 当机组容量为125MW及以下时，从经济上考 虑，一般采用

19、三绕组变压器，但每个绕组的通过功率应达该变压器容量的15%以上。三绕 组变压器一般不超过两台。 （4）在高、中系统均为中性点直接接地系统的情况下，可考虑采用自耦变压器。当经 常由低、高压侧向中压侧送电或由低压侧向高、中压侧送电时，不宜使用自耦变压器。 （5）对潮流方向不固定的变压器，经计算采用普通变压器不能满足调压要求是，可采 用有载调压变压器。 2.3.3. 主变压器的选择 1. 方案一.采用单母线分段带旁路接线形式 根据接线方式,本厂选用四台容量相等双绕组变压器，单机容量为200MW，为了以后扩 建的可能和电压等级的变动，高低压之间采用自耦变压器为系统之间联络变压器，发电机 与变压器为单元

20、接线时，主变压器的容量可按下列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%的裕度 （2） 按汽轮发电机组的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷. 已知:PG =200WM,COS =0.85 双绕组变压器的选择Smax = PG/ COS =200/0.85=235.39（MVA） 因为在大容量发电厂，自耦变压器用来作高低压系统之间联络用的变压器，它的阻抗 小，对改善系统稳定性有一定的作用，可以扩大变压器的制造容量，便利运输和安装。在 220KV的发电厂应尽可能的选用三相变压器。 所以选择的型号为SFP9240000的三相自耦变压器。 校验： 已知：发电厂

21、出线有两个变电站，发电机机端的最大负荷为90MW 1#变负荷情况：110MW/95MW ( 1回) 2#变负荷情况：270MW/225MW ( 2回) 当一台机组发生故障时，其余机组送出的负荷为： Pl = 3 * 200 -(3*200 * 6.5%) -0 =471(MW)110+270(MW) 满足负荷要求 2. 方案二.采用双母线接线形式 因为采用相同的变压器所以与方案一的选择要求一样. 双绕组变压器的选择Smax = PG/ COS =200/0.85=235.39(MVA) 选择的型号为SFP9240000的三相自耦变压器. 校验： 已知：发电厂出线有两个变电站，发电机机端的最大负

22、荷为90MW 1#变负荷情况:110MW/95MW ( 1回) 2#变负荷情况:270MW/225MW ( 2回) 当一台机组发生故障时，其余机组送出的负荷为： Pl = 3 * 200 -(3*200 * 6.5%) -0 =471(MW)110+270(MW) 满足负荷要求 根据主接线和设计要求，需用四台型号为SFP9-240000/220的三相自耦主变压器 表2 1变压器参数表 型号 变比 容量 (KVA) 短路电压% 绕组形式 台 数 相 数 SFP9- -240000 220/15.75 240000 13% Yn d11 四 二 备注 变压器中性点全部接地。 第2.4节主接线设计方

23、案的技术经济比较 经济计算是从国民经济整体利益出发，计算电气主接线各个比较方案的费用和效益，为 选择经济上的最优方案提供依据.在经济比较中，一般有投资(包括主要设备及配电装置的投 资)和年运行费用两大项，计算时可只计算各放案中不同部分的投资和年运行费用. 本次设计的是200MW火电机组,结合本地区的实际环境情况，采用空冷机组发电机， 所以200MW火电厂发电机的型号选择为：QFSN3-200-2此型号发电机的参数为： Pg =200WM,COS =0.85 , Un=15.75 KV , I n=8625 A Xd =16.5% 241.方案一. 1.计算综合投资Z 220KV侧采用单母分段带

24、旁路，有5回出线，初选SF5断路器,型号:LW-252W 表2 2设备型号及综合投资表 单母线分段带旁路 设备 型号 综合 投资 （万兀） 增加或减少一 个 回路的投资（万元） 主 变 馈线 SFP9240000 108 / / 220KV配电装置 477.4 218.5*2 （四台） 40.4 （五回） 经济计算 投资：Z。=主变投资+配电装置投资 =108+477.4 =585.4（万元） 固定投资：Z1=Z0（1+70%）=585.4 X （1+70%）=995.16（万元） 2.年运行费用计算 U=/Aa X 10 2X 10-2+U+L2 Ui：小修维护费,取0.032 Z U2 :

25、折旧费,取0.031 Z a :电能价格 /A:变压器年电能损失总值（KW.h） U= /Aa X 10 2X 102+U+U2 =/Aa X 10 2X 10 2+0.032*995.16+0.031*995.16 =/ Aa X 10 2X 10 2+62.7（万元） 2.4.2. 方案二. 1.计算综合投资Z 220KV侧采用双母线接线，有5回出线,初选SF5断路器,型号:LW-252W 双母线接线 设备 型号 综合 投资 （万 元） 增加或减少一个 回路的投资（万元） 主 变 馈线 SFP9240000 108 / / 220KV配电装置 473 216.3*2 （四台） 40.4 （

26、五回） 经济计算 投资：Z。=主变投资+配电装置投资 =108+473 =581（万元） 固定投资：Zi=Z0（1+70%）=581X （1+70%）=987.7（万元） 2.年运行费用计算 U= /Aa X 10 2X 102+Ui+L2 Ui:小修维护费,取0.032 Z U2 :折旧费，取0.031 Z a :电能价格 /A:变压器年电能损失总值（KW.h） U= /Aa X 10 2X 102+U+U2 =/Aa X 10 2X 10 2+0.032*987.7+0.031*987.7 =/Aa X 10 2X 10 2+62.23（ 万元） 结论： 在经济性比较中方案II比方案I占优

27、势,在可靠性中，鉴于目前大型火电厂接线方式 以及目前各种技术的先进，方案II为目前大型电厂都采用的双母接线，具有很高的供电 可靠性、调度灵活性，扩建方便，适合目前电力发展需求，两组母线同时工作，并且通过 母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，即称之为固定连接方式运行。 这也是目前生产中最常用的运行方式，所以在可靠性和灵活性上较方案I占优势,经综合 分析,决定选择方案II作为本次设计的最终方案. 第三章厂用电设计 第3.1节 厂用电设计的要求 3.1.1. 厂用负荷分类 按其负荷的重要性一般分为以下四类： (1) 事故保安负荷 在事故停机过程中及停机后的一段时间内，仍应保证供电，否

28、则可能引起主要设备损 坏、重要的自动装置控制失灵或危及人身安全的负荷，称为事故保安负荷。根据对电源要 求不同，又可分下列三种： 直流保安负荷。 由蓄电池组供电，如发电机组的直流润滑油泵等。 直流不停电保安负荷。一般由接于蓄电池组的逆变装置供电，如实时控制用电子 计算机。 允许短时停电的交流保安负荷。平时由交流厂用电供电，失去厂用工作电源时， 交流保安电源应自动投入，如 200MV及以上机组的盘车电动机。 (2) I类负荷 短时(手动切换恢复供电所需时间)的停电可能影响人身或设备安全，使生产停顿或 发电量大量下降的负荷。如给水泵、凝结水泵等。对I类负荷，必须保证自起动，并应由 有2个独立电源的母

29、线供电，当一个电源失去后，另一个电源应立即自动投入。 (3) U类负荷 允许短时停电，但停电时间过长，有可能损坏设备或影响正常生产的负荷。如工业水 泵、输水泵等。对U类负荷，应由有 2个独立电源的母线供电，一般采用手动切换。 (4) 川类负荷 长时间停电不会直接影响生产的负荷。如中央修配厂、实验室等的用电设备。对川类 负荷，一般由1个电源供电。 3.1.2. 基本要求 厂用电接线除应满足正常运行的安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般要 求外，尚应满足下列特殊要求： (1) 尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。 (2) 充分考虑发电厂正常、事故、检修、起动等运

30、行方式下的供电要求。切换操作简 单。 (3) 便于分期扩建或连续施工。对公用负荷的供电，要结合远景规模统筹安排。 第3.2节 厂用电设计原则及本厂厂用电设计 厂用电设计的一般原则 (1) 对厂用电设计的要求 厂用电设计应按照运行、检修和施工的需要，考虑全厂发展规划，积极慎重的采用经 过实验鉴定的新技术和新设备，使设计达到技术先进、经济合理。 (2) 厂用电电压 对于火电厂当容量在100MV到300MW寸，高压厂用电一般采用 6KV低压厂用电采用 380/220V的三相四线制系统。 (3) 厂用母线接线方式 高压厂用电系统应采用单母线。锅炉容量为130 220T/H时，一般每炉由一段母线 供电；

31、容量为400T/H及以上时，每炉由两段母线供电，并将两套辅机电动机分接在两段 母线上，两段母线可由同一台厂用变压器供电；容量为65T/H时，两台锅炉可合用一段母 线。 低压厂用电系统应采用单母线接线。当锅炉容量在220T/H及以下，且接有机炉的I 类负荷时，一般按机炉对应分段，并用刀开关将母线分为两个半段；锅炉容量在400T/H 及以上时，每台机炉一般由两段母线供电。 当公用负荷较多、容量较大、采用集中供电方式合理时，可设立公用母线，但应保证 重要公用负荷的供电可靠性。 (4) 厂用工作电源 高压厂用工作电源一般采用下列引接方式： 当有发电机电压母线时，由各段母线引接，供给接在该段母线上的机组

32、的厂用负 荷。 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125MV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 200MV发电机组，厂用分支采用分相封闭 母线，在该分支上不应装设断路器，但应有可拆 连接点。通过分裂绕组厂用高压变压器供 6KV厂用的A段和B段 (5) 厂用备用或起动电源 高压厂用备用或起动电源一般采用下列引接方式： 当无发电机电压母线时，一般由高压母线中电源可靠的最低一级电压引接，或由 联络变压器的低压绕组引接，并应保证在发电厂全停的情况下

33、，能从电力系统取得足够的 电源。 当有发电机电压母线时，一般由该母线引接 1个备用电源。 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用备用或起动电源。 （6）交流事故保安电源 200MW及以上发电机组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）于200MW机组，各机组的厂用电系统应是独立的,一台故障的停运或辅机的电 气故障,不应影响到另一台机组的正常运行，并能在短路时间内恢复本机组的运行 本厂厂用电主接线设计说明： 本厂为200MV发电机组，发电机与主变压器采用单元接线，厂用电由主变压器低压侧 引接，供给本机组的厂

34、用负荷。本厂为四台发电机组，选择四台厂用电主变压器，并且配 备两台高压启动/备用变，1#备用变供1#、2#发电机备用，2#备用变供3#、4#发电机备用。 由220KV系统接入厂用。高压厂用电压采用6KV低压厂用采用380/220V的三相四线制系 统。厂用分支采用分相封闭 母线，在该分支上不应装设断路器，但应有可拆连接点。通 过分裂绕组厂用高压变压器供 6KV厂用的A段和B段，200MV发电机组应装设交流事故保 安电源。 厂用电主接线图：（见下一页） 1TVT 前变器 厂SB 照变器 寄明压 灘萨 5VI0U 嘗 TiooSI蠶 380V 安电頭 厂用电接线工 1炊电机 LJ : .: J 、

35、:-： I I 8 动炉变器 启谕房压 1 瞬IF 8 i 聲If 6KV f ? 】 1 SBj - S s（3 2） 上式中：Sb厂用变压器高压绕组额定容量； S2B厂用变压器分裂绕组额定容量； S2Bj 厂用变压器分裂绕组计算负荷； Sg高压电动机计算负荷之和； Sd低压厂用计算负荷之和； 刀S2Bj 分裂绕组俩分支计算负荷之和； Ss分裂绕组两分支重复计算负荷； 上式中Sg、Sd应用换算系数法计算 计算式为 (3 3) S=E( K*P) 上式中S计算负荷 K换算系数；(见发电厂电气部分表3-4) P 电动机的计算功率。 工程负荷见4*200MW空冷机组工程负荷统计表(见表3 1)。

36、3. 本厂负荷计算 1.1S g+Sd =1.1(S1+S2)+S3=1.1(7450+6094.5)+5695=19027(KVA) S 2Bj =26678.4(KVA) 详细负荷见4*200MW空冷机组工程负荷统计表(见表3 1) 3.3.2容量选择 1.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%!低压厂用电计算负荷 之和选择。低压厂用工作变压器的容量留有10%左右的裕度。 (2) 高压厂用备用变压器(或电抗器)或启动/备用变压器，带有公用负荷时，其容量 还应满足最大一方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。 高压厂用备用变压器或起

37、动/备用变压器自投负荷最大的一段厂用母线时，如不满足所带 的一类电动机自启动的要求；亦采用分批自启动的方式，而不宜增大备用变压器或启动/ 备用变压器的容量。 (3) 低压厂用备用变压器的容量应当最大一分低压厂用工作变压器容量相同。 3.3.3. 本厂厂用变压器的选择 发电机与主变压器为扩大单元接线，应采用分裂绕组变压器供厂用，每台发电机出口 处接入厂用变，总共为四台，同时配备两台高压厂用启动/备用变。由负荷统计表可知1# 厂用变所选型号为SFF9-40000/15.75的变压器，2#、3#、4#厂用变选择SFF9-31500/15.75 的变压器，高压厂用启动/备用变压器应满足最大一方高压厂用

38、工作变压器的要求。所以 1#高压厂用启动/备用变所选型号为 SFFZ40000/220 2#高压厂用启动/备用变所选型号为 SFFZ31500/22Q 330KV及以下电压等级的发电厂均选用三相变压器 表j 14X200M W空冷机纽工程瞬统计表 序 名称 容量 (KW) EkVIllAg 6kVIIIBt y GkVIV, 6kVI 备注 号 1 工作 11 it 容量 11 台2 11 ll ff 容量 1 5400 1 1 5400 1 1 5400 1 54C0 1 540( I 5400 il 540C ? 1650 1 1 WbO 1 1 1650 2 330C 1 1 1650

39、1 1 1553 2 5300 7 400 1 1 400 1 1 400 1 40D 1 1 400 1 1 400 1 403 以上純S1=P1 ；kVA) 7450 7450 9100 7450 7450 9100 1400 1 1 1400 1 1 uoo 2 2800 1 1 1400 1 1 UQO 2 280U 5 炽* 1100 1 1 1100 1 1 HOC 2 2200 1 1 1100 1 1100 7 2200 W 710 1 .1 710 1 710 2 1420 1 1 710 1 1 710 2 1420 IW 280 3 3 340 ? 2 560 4 112

40、0 3 3 849 2 2 560 4 1120 耕机 220 1 220 1 2.201 1 1 220 1 22C 丄 3500 1 1 350C 1 3500 1 1 3500 1 3500 10 iWM 1120 1 1 1120 1 112C 1 1 1120 1 1 1120 1 224C 11 1250 1 1 1250 1 .1250 12 HM 500 1 1 500 1 1 500 u 1300 1 1 汹 1 500 13 塾机 250 1 1 250 1 1 250 1 250 1 1 250 1 250 14 宴空系 220 1 1 220 1 220 m P2 (k

41、VA) 7170 8?40 14880 614。 86 W 14470 1T 肛傾關 1250 1 1 1250 1 1250 1 16 1250 1 1 1250 1 1250 17 厂恥就歸 1250 1 厂 1250 1 1250 1S SUrH压畧 1030 1 1 100C 1 wee 19 也僻鬭 10D0 1 1 130G 1 i ! 100( 2000 2G H世Ml妬器 1000 * 21 1000 1 1 woe 1 1000 n 250 1 1 250 1 250 23 2000 1 1 2000 1 2000 24 1600 1 1 1600 1 1600 25 500

42、 1 1 500 1 500 ?6 rtiHES 800 1 1 800 1 800 ?7 AM 800 1 1 800 r 800 好-IP3 (kW) 7200 6500 13700 S3=0.85P3 A) 5695 6630 11645 1.1(51+S2)+5J(kVA) 1902 / 20191,5 33180(5 jr -熾禺轴 (kVA) 2667 17429 19516 30707 ( 245554 31500/20000-20000 3.34厂用变及备用变的参数表: 表3 2厂用变及备用变的参数表 型号 变比 容量(KVA) 半穿 越阻 抗% 绕组形式 台 数 相 数 SF

43、F940000/2 .75/ 636.3 40000/25000 -25000 17% D do-do 一一一 SFF9 31500/2 .75/ 6.3-6.3 31500/20000 -20000 17% D do-do -三 SFFZ40000/2 0/ 6.3-6.3 40000/25000 -25000 18.5% Yn d11-d11 一一一 SFFZ 31500/2 0/ 6.3-6.3 31500/25000 -20000 18.5% Yn d11-d11 一一一 备注 1#、2#厂用高压启动/备用变压器中性点直接接地 第四章短路电流计算 第4.1节短路电流计算的目的 1. 短

44、路电流计算的目的 在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的 目的主要有以下几个方面： （1）在选择电气主接线时，为了比较各种方式接线方案，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

45、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，需以各种短路电流为依据。 （5）接地装置的设计，也需用短路电流。 第4.2节短路电流的一般规定 4.2.1. 短路电流计算的一般规定 验算导体和电器时所用短路电流，一般有以下规定。 （1）计算的基本情况 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行； 所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）； 短路发生在短路电流为最大值的瞬间； 所有电源的电动势相位角相同； 应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动 机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。

46、 (2) 接线方式 计算短路电流时所用的接线方式，应是可能最大短路电流的正常接线方式(即最大运 行方式)，而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 (3) 计算容量 应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划(一般考虑本工程建 成后5 10年)。 (4) 短路种类 一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及自耦变 压器等回路中的单相(或两相)接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况的进行 比较。 (5) 短路计算点 在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。 4.22 本厂等值电路图中短路点的选取 根据本厂主接线的特

47、点，厂用变压器和备用变压器等值电抗的不同，以及选择设备的 要求,选择六个短路点作为短路计算的短路点，这六个短路点位置为： d 1在1#发电机的出口 . (2) d 2在220KV母线上. (3) d 3在1#高压启动/备用变压器的低压侧. (4) d 4在2#高压启动/备用变压器的低压侧. (5) d 5在1#高压厂用变压器的低压侧. (6) d 6在2#高压厂用变压器的低压侧. 第4.3节计算步骤 在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用曲线法。现见其计算步骤简述如下： (1) 选择计算短路点。 (2) 画等值网络(次暂态网络)图： 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

48、机电抗用次暂态 电抗X； 选取基准容量Xb和基准电压Ub (一般取各级的平均电压) 将各元件电抗换算为同意基准值的标幺电抗。 绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。 (3) 化简等值网络：为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路 点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移阻抗Xnd。 (4) 求计算电抗Xjs。 (5) 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x js =3.5 ) (6) 计算无限大容量(或 x js - 3)的电源供给的短路电流周期分量。 (7) 计算短路电流周期分量有名值和短路容量。 (8) 计算短路电流冲

49、击值。 (9) 计算异步电动机供给的短路电流。 (10) 绘制短路电流计算结果表。 第4.4节电力系统设备参数表与短路电流计算表 4.4.1电力系统设备参数表: 1.发电机参数表： 表4 1发电机参数表 参数 系统 设备 额定容量 /MW 额定电压 /KV 功率因数 cos 次暂态电 抗(标么 值) 归算到基 准容量的 等值电抗 (标么 值) G1, G2, G3, G4发电机 200 15.75 0.85 0.165 0.0701 2变压器参数表: 表4 2变压器参数表 变压器编号 额定 容量 MVA 绕组 型式 短路 电压 Uk% 分 裂 系 数 归算到基准容量 的等值电抗（标么 值） 高

50、压侧 低压侧 主变压器 240 三相双 绕组 13 / 0.0542 1#厂用变 40/25-25 三相分 裂绕组 17 3.5 0.028 0.398 2#，3#，4#厂用 变 31.5/20-20 三相分 裂绕组 17 3.5 0.039 0.55 1#高压启动/备 用变 40/25-25 三相分 裂绕组 18.5 3.5 0.031 0.433 2#高压启动/备 用变 31.5/20-20 三相分 裂绕组 18.5 3.5 0.039 0.55 442.发电厂等值电路图 图4 1发电厂等值电路图 4.4.3.本次设计的短路电流计算结果表（见附录2） 表5 2导体的最咼允许温度表 第五章电

51、气设备的选择与校验 第5.1节 电气设备选择的一般原则 5.1.1. 导体和电器的选择设计，同样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。 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型号一致； （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。 2. 有关的几项规定 导体和电器应按正常运行情况选择，按短路条件验

52、算其动、热稳定，并按环境条校核 电器的基本使用条件。 （1）在正常运行条件下，各回路的持续工作电流，应按下表计算 表5 1各回路的持续工作电流表 回路名称 计算公式 变压器回路 1 g.max=1.05l n=1.05 S 3 n 馈电回路 1 g.max=2X R J 3 nCOS 注：PnUNIn等都为设备本身的额定值。 各标量的单位为： l (A)、U (K) P (KV) S (KVA。 （2）验算导体和电器时，所用短路电流的有关规定见节（短路电流） （3）验算导体和110KV以下电缆短路热稳定时，所用的计算时间，一般采用主保护的 动作时间加相应的断路器全分闸时间。断路器全分闸时间包括

53、断路器固有分闸时间和电弧 燃烧时间。 （4）短路热稳定时，导体的最高允许温度可参照发电厂电气部分课程设计参考资料 P106表5 2所列数值。 导体种类和材料 短路时导体允许 工作温度（C0） 导体最长允许工 作温度（C0） 热稳定系数C值 母线（铝） 200 70 87 （5）验算短路动稳定时，硬导体的最大应力大于表 53所列数值。 表5 3导体和电器的选择与校验项目表 材料 硬铜 硬铝 钢 最大允许应力 137X106 69 x 106 157X 106 （6）环境条件。选择导体和电器时，应按当地环境条件校核。 在选择导体和电器时，一般按表 5 4所列各项进行选择和校验。 选择的高压电器，应

54、能在长期工作条件下和发生过电压和过电流的情况下保持正常运行 表5 4导体和电器设备选择和校验项目表 电器 正常工作条件 短路条件 额定电压 额定电流 开断谷量 动稳定 热稳定 断路器 V V V O O 隔离开关 V V V O O 熔断器 V V V O O 电抗器 V V O O 电流互感器 V V O O 电压互感器 V O O 导线 V O 3. 校验的一般规定 （1）长期工作条件 电压 选用的电器在允许最高工作电压4ax不低于该回路的最高运行电压Ug,即 maxUj (5 1) 电流 选用的电器额定电流I n不得低于所在回路在各种可能方式下的持续工作电流 Ig, n Ig（ 5 2）

55、 （2）短路稳定条件 校验的一般原则 1）电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动稳定校验。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，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严重时，则应按严重情况校验。 2）用熔断器保护的电器可不校验热稳定。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，可不验算动、热稳定。 短路的热稳定条件： I t2t A I 82t dz（5 3） 11 -t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tdz按下式计算： t d

56、z=t b+td（5 4） t b-继电保护装置后备保护动作时间（S ） td-断路器全分闸时间（S） 注：验算导体和110K V以下电缆适中热稳定时，用的计算时间釆用主保护的动作时间加相 应的断路器全分闸时间。 短路的动稳定计算： imax A i ch（5 5） ich-短路冲击电流峰值（kA） i max-电器允许的极限通过电流峰值（kA） 第5.2节断路器的选择与校验 5.2.1断路器型式的选择 除需满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于安装调试和运行维护，并经技术 经济比较后才能确定。根据当前我国生产制造情况，电压6 220KV的电网一般选用少油 断路器；电压110 330KV的

57、电网，当少油断路器技术条件不能满足要求时，可选用六氟 化硫或空气断路器；大容量机组采用封闭母线时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专 用断路器。 1.断路器选择的具体技术条件简述如下: （1）电压：Ug （电网工作电压）w U n。（ 5 6） （2）电流： I g.max （最大持续工作电流）w I n。（5 7） 由于高压开断电器没有连续过载的能力，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，即取最大持续工作电流I 。 g. max （3）开断电流（或开断容量）：2严|br （或Sd.f Skd）（ S 8） 式中| d.t 断路器实际开断时间T秒的短路电流周期分

58、量； | br 断路器额定开断电流； Sd.t断路器T秒的开断容量; Skd 断路器额定开断容量 断路器的实际开断时间T,为继电主保护动作时间与短路器固有分闸时间之和 (4)动稳定：i Qk 满足热稳定校验。 (4) 动稳定校验：ies=104KA 而 jsh=23.21KA |esi sh 满足动稳定校验。 2. 主变压器高压侧的隔离开关选择，单接地型 (1) Un=220KV (2) g.max =1.05 3U 1.05 240 -3 220 661.3A， 所以选择JW6-252WE隔离开关。 (3) 热稳定校验：l；t=23.72 X 4=2246.76 KA2 s _ 2 2 Qk

59、= | tdz=185.35KA2 s lt2t Qk,满足要求。 (4) 动稳定校验：i es =80KA 2 而 ish =23.21KA2 jes ish，满足动稳定要求。 所有条件满足要求 5. 3. 3隔离开关选择表 表5 5隔离开关选择表 隔离开关 位置 母线附近处 主变咼压侧 型号 GW4-220D JW6-252W In(A) 2000 1000 第5.4节高压熔断器的选择与校验 5.4.1. 选择的技术条件： (1) 电压：Ug Ul 0.9 Un 表5 6熔断器型号表 型号 额定电压 最大开断容量 开断电流 RN2 20kV 1000MVA 28.87KA 断流容量： l=

60、13.2 kA I kd=Sd/ 、. 3 X U=1000/ . 3 X 20=28.87 (kA) I U0.9Un(5 14) U为电压互感器额定一次线电压，1.1和0.9是允许的一次电压波动范围，即土 10% U (4) 二次电压：电压互感器二次电压，应根据使用情况，按下表选用所需的二次额定电 压。 表5 8电压互感器二次额定电压选择表 绕组 主二 次绕 组 附加二次绕 组 高压侧接入方式 接于线 电压上 接于相 电压上 用于中性 点接地 用于中性 点不接地 二次额定电压(V) 220 220/込 220 220/3 5.5.2电压互感器的选择 220KV 架空线电压互感器: 选用 T