热电厂电气部分设计分析

1、热电厂电气部分设计分析内容摘要内容摘要本文主要分了两个部分，在第一部分主要讲述了“2502100MW 热电厂的电气部分设计”电气一次部分设计，计算及绘图的全部过程。“2502100MW 热电厂的电气部分设计”电气一次系统的现状作一个简要的说明，然后具体阐述我所设计电厂的具体情况，并根据现行的相关规程，通过对原始资料的分析，从主接线形式的选择、主变压器的选择、厂用线路的选择、短路电流的计算、高压电气设备的选择与校验、高压配电装置的布置和主要设备的防雷保护等方面详细地讲述了发电厂电气部分的设计过程。在第一部分说明书中不仅有大量的文字说明，还有公式、图表来说明设计的结果。同时还要画出主接线图。在第二

2、部分是详细的计算过程，包括公式，图表和必要的短路计算等效图。关键词：热电厂；短路电流；选择和校验热电厂电气部分设计分析目 录第一章 引言.1第二章 电气主接线设计.22.1 系统情况及负荷说明.22.2 电气主接线选择.32.3 主变压器的选择.7第三章 短路电流计算.93.1 短路计算的基本要求.93.2 短路点的选择与确定.93.3 计算公式及结果.11 第四章 高压电气设备选择.114.1 电气设备选择的一般要求.114.2 高压断路器的选择.14 4.3 隔离开关的选择.154.4 互感器的选择.164.5 导体的选择.194.6 绝缘子,穿墙套管的选择.204.7 避雷器的选择.21

3、第五章 配电装置的设计.225.1 配电装置的分类.225.2 配电装置的基本要求.225.3 配电装置设计的步骤.235.4 110KV 屋外配电装置方案的选择 .235.5 220KV 屋外配电装置方案的选择 .23第六章 继电保护的选择.256.1 基本要求.256.2 发电机保护.256.3 变压器的保护.276.4 母线保护.286.5 输电线路保护.296.6 自动重合闸装置.29第七章 短路计算书.307.1 主变压器的选择.307.2 短路电流计算.307.3 高压电气设备选择 .35参考文献.44热电厂电气部分设计分析0第 1 章 引言发电厂是将各种一次能源转变转变成电能的工

4、厂。变电站是将电能传输到所需要的地方的枢纽。为了满足电力生产和保证电力系统运行的安全稳定性和经济性，发电厂和变电站中安装有各种电器设备。电气主接线是发电厂变电站的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（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，是发电厂电气部分投资大小的决定性因素。电气主接线是由电器设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路。成为传输强电流，高电压的网络。其代表了发电厂或者变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的主要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的作用。所以，主接线

5、的正确、合理的设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后才可以确定。本次毕业论文的题目是2502100MW 热电厂的电气部分设计 ，这个题目主要研究的是电厂的电气部分设计以及其有关设备的选择。设计大型发火电厂电气一次系统设计，首先要了解和掌握 2502100MW 热电厂的电气部分设计的基本知识和研究现状，然后根据原始资料具体分析我所设计电厂的普遍性和特殊性，最后提出一个合理设计的总体构思热电厂电气部分设计分析1第 2 章 电气主接线设计2.1 系统情况及负荷说明2.1.12.1.1 原始资料原始资料11 22 33 44（1）厂址概况厂址在某新建工业区的中心，以发电机电压等级向

6、附近用户供电，以 110KV向较远 4 大用户供电，并以双回 220KV 线路和系统相连接。本厂所用燃料为附近煤矿的褐煤，厂区附近有河流流过，水量充足，并有公路、铁路经过，交通比较方便。厂址地址条件较好，地势较为平坦，属于 5 级地震区，冻土层深 1.8 米，复冰厚度 10mm，最大风速 25 米/秒，年平均温度5，最高气温38 度，最低气温25 度。土壤电阻率500 欧.米。（2）机组参数锅炉 3HG220/100-12HG410/100-1汽轮机 2C5090/13-12N10090发电机 2QFQ50-22TQN100-2（3）电力系统接线图见图 2-1图 2-1 电力系统接线图（4）负

7、荷资料发电机电压等级负荷：综合最大负荷 45MW表 2-1 发电机电压等级负荷表序号用户名称最大负荷（MW）距离（KM）线路数类型利用小时1化肥厂741架空45002染料厂941电缆45003电车变621电缆50004纺织厂432电缆45005机械厂742架空60006农机厂441电缆6000120KM机压综合最大负荷 45MW110KV 6 回线 80MW4TS/264/250-484SFPL-240/220KV220KV热电厂电气部分设计分析27电机厂361架空60008电炭厂3102电缆50009轴承厂582电缆450010造纸厂631电缆4500110KV 电压等级负荷：综合最大负荷

8、80MW表 2-2 110KV 电压等级负荷表序号用户名称最大负荷（MW）距离（KM）线路数利用小时1变电所4020260002煤矿3020260003炼钢厂1517150004重型机械厂1525145002、设计任务1) 进行技术、经济比较，选择电气主接线方案。2) 选择变压器的台数、容量、型号、参数。3) 计算短路电流，选择电气设备（断路器、隔离开关、母线、支持绝缘子、穿墙套管、电抗器、电缆、电压互感器、电流互感器、避雷器）4) 绘制图纸名称和数量电厂主接线图 1 张2.1.22.1.2 原始资料分析原始资料分析1发电厂性质：以发电机电压等级 14 回路向附近用户供电，以 110KV 电压

9、等级 6 回路向较远四大用户供电，并以双回 220KV 和系统相连。2发电厂地理位置：电厂燃料由附近煤矿供应褐煤，厂区附近有河流流过，水量充足，并有公路，铁路经过，交通比较方便。2.2 电气主接线选择2.2.12.2.1 主接线设计要求主接线设计要求电气主接线使发电厂，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，合理确定主接线方案。2.2.1.12.2.1.1

10、 主接线的设计依据：主接线的设计依据：1、发电厂在电力系统中的地位和作用。2、发电厂的分期和最终建设规模。3、负荷大小和重要性。4、系统设备容量大小。5、系统专业对电气主接线提供的具体资料。2.2.1.22.2.1.2 主接线设计的基本要求：主接线设计的基本要求：1、可靠性：供电可靠性使电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足热电厂电气部分设计分析3这个要求。2、灵活性：电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。分别体现在操作的灵活性，调度的灵活性和扩建的灵活性。3、经济性：通常设计在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。应该尽量做到节省一次投资；占地面积少；电能损耗少

11、。2.2.22.2.2 设计方案的优、缺点及适用范围设计方案的优、缺点及适用范围2.2.2.12.2.2.1 四种接线方案介绍四种接线方案介绍本电厂与系统间以 220KV 双回进线相连。以 110KV 电压等级 6 回线向较远四大用户供电，所带负荷为 80MW 占，重要地位，故要求有较高的可靠性；以发电机电压等级 14 回线向较近地方供电，所带负荷为 45MW。单母线分段带旁路接线见图 2-2优点：有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。当进出线断路器检修（包括其保护

12、装置的检修和调试）及一段母线或母线隔离形状故障或检修时，不中断对用户的供电。 图 2-2 单母线分段带旁路接线缺点：当出线为双回路时，常使用架空线路出现交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。多铺设一条母线，使得建设成本增加。使用范围：610 KV 配电装置出线回路为 6 回及以上时。3563 KV 配电装置出线回路在 48 回时。热电厂电气部分设计分析4110220KV 配电装置出线回路为 34 回时。双母线接线由于母线保护要求，一般某一回路固定与某一线母线连接，以固定连接方式运行。优点：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

13、供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。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，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化需要。扩建方便。向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的均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，也不会产生出线的交叉跨越。便于实验。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。缺点：当增加一线母线和使每回路就需要增加一线母线隔离开关。当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。使

14、用范围：当出线回路或母线上电源较多、输送和穿越功率较大、母线故障后要求迅速恢复供电、母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电、系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体条件如下：610 KV 配电装置，当短路电流较大、出线需要带电抗器时。3563 KV 配电装置，当出线回路数超过 8 回时；或连接的电源较多、负荷较大时。110220 KV 配电装置出现回路数为 5 回及一上时；或当 110220 KV 配电装置，在系统中居重要，出线回路为四回以上。双母线带旁路接线见图 2-3优点：除双母线的优点之外，还可以在检修出线断路器（包括其保护装置的检修和调试）及一段母线或母线隔离

15、形状故障检修时，不中断对用户的供电。热电厂电气部分设计分析5图 2-3 双母线带旁路接线缺点：同双母线接线。使用范围：同双母线接线。双母线分段见图 2-4图 2-4 双母线分段优点：比双母接线可靠性更高。任何时候都有备用母线，较高可靠性和灵活性。缺点：增加了两台短路器，投资有所增加。2.2.2.22.2.2.2 接线方式的确定接线方式的确定1、几种方案的综合比较表 2-3 几种方案的综合比较表可靠性灵活性经济性双母线分段较高，可以保证对用户的连续供电很高，但当一段母线故障或检修时，该母线段的供电停止增加了母联断路器和分段短路器，所以投资较大单母线分段带旁路较高，同单母线分段接线一样，亦可保证较

16、高，当一段母线故障或检修时，可有旁与单母线分段接线相比，由于多了一根母热电厂电气部分设计分析6对用户的连续供电路母线供电，不会造成对用户停止供电线及其相关的一些电气设备，所以费用较高双母线接线较高，同单母线分段和单母线分段带旁路接线一样，亦可保证对用户的连续供电较高，当一组母线故障或检修时，可由旁路母线供电，不会造成对用户停止供电。与单母线分段接线相比，由于多了一组母线及相关的一些电气设备，所以费用较高双母线带旁路接线最高，同单母线分段和单母线分段带旁路接线一样，亦可保证对用户的连续供电最高，当一组母线故障或检修时及出线断路器检修时，均不会造成对用户停止供电与单母线分段接线方式相比，多了两组母

17、线及相关电气设备，所以费用最高2、确定：（1）220kV 侧：由于在采用这三种接线方式时的可靠性和经济性都大体相同，考虑到灵活性，以及将来扩建的可能性，故采用双母线接线方式。（2）110kV 侧：由于所带出线较多及负荷大，故采用可靠性最高的双目带旁路接线方式。（3）10.5kV 侧：由于所带出线多，负荷较大，供电可靠性要求较高，采取双母分段接线，并加装电抗器。3、接线图如附图2.3 主变压器的选择2.3.12.3.1 选择原则选择原则2.3.1.12.3.1.1 容量，台数的确定容量，台数的确定（1） 单元接线的主变压器容量的确定原则单元接线时变压器容量应按发电机的额定容量扣除本级组的常用负荷

18、，留有10的裕度来确定。（2） 具有发电机电压母线接线的主变压器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符合的需要。若发电机电压母线上接有两台以上的主变压器时，当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。（3） 连接两种升高电压母线的联络变压器容量的确定原则。联络变压器容量应能满足两种电压网络在各种不同运行方式下，网络间的有

19、功功率和武功功率的交换。联络变压器容量一般不应小于界在两种电压母线上最大一台机组的容量。热电厂电气部分设计分析7联络变压器为了布置和引线方便，通常只选一台。2.3.1.22.3.1.2 相数的选择相数的选择在电压为 330kV 及以下的电力系统中，应尽可能地选用三相变压器。2.3.1.32.3.1.3 绕组数量的选择绕组数量的选择在具有三种电压的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的 15以上，或低压侧随无负荷，但在变电站内需装设无功补偿时，主变压器宜选用三绕组变压器。2.3.1.42.3.1.4 绕组连接组别的选择绕组连接组别的选择变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一

20、致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式一般是星形和三角形，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定我国 110kV 以及以上电压变压器绕组都采用星形；35kV 亦采用星形连接，其中中性点多通过消弧线圈接地；35kV 一下电压，变压器绕组都采用三角形连接。由于 35kV 采用星形连接方式，与 220kV、110kV 系统的线电压相位角为 0 度（相位 0 点） ，这样当电压比为 220/110/35kV，高、低、中电压为自耦连接时，变压器的第三绕组如何向 35kV 供电，其连接方式就不能选用三角形接法，否则从电压相位看就不能与现有 35kV 系统并网。因而设计中应选用三个或两个绕

21、组全星形接线的变压器。2.3.22.3.2 主变压器的确定主变压器的确定2.3.2.12.3.2.1 容量和台数容量和台数100MW 以及 100MW 发电机单元接线的主变压器容量：按照额定容量扣除常用电以及发电机励磁机等的用电量，留有 10的裕度，选择靠近国家系列标准规格，按照我国 国家标准 GB1094电力变压器确定采用 R容量系列，选择如下：10MW 发电机侧为 SSPSL-120000/220（三相强迫油循环水冷三绕组铝线）两100台kV 母线侧为 SFPL-63000/110（三相强迫油循环风冷铝线）两台5 .10各变压器参数如下：表 2-4 SSPSL-120000/220 变压器

22、参数表损耗（k W）短路阻抗电压（%）空载电流（）型号及容量（k V A）额定电压高/中/低/(k V)空载高-中高-低中-低高-中高-低中-低SSPSL-120000/220100/100/50123.151016222724.714.78.81.0热电厂电气部分设计分析8表 2-5 SFPL-63000/110 变压器参数表损耗型号及容量（kVA）低压侧电压连接组空载短路阻抗电压空载电流SFPL-63000/11010.50/Y6830010.5热电厂电气部分设计分析9第 3 章 短路电流计算3.1 短路计算的的基本要求55 66 773.1.13.1.1 短路电流计算的目的短路电流计算的

23、目的 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，均需要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。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，也需要用短路电流。3.1.23.1.2 基本假定基本假定1、电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；2、所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁） ；3、短路发生在短

24、路电流为最大值的瞬间；4、所有电源的电动势相位角相同；5、应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路电的电弧电阻。3.2 短路点的选择与确定3.2.13.2.1 短路点的选择原则短路点的选择原则 1、验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本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的 510 年） 。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，二不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2、选择导体和电气用的短路电流，在电气连接的额为你网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和补偿装置放电电流的影响。3、选择导体

25、和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。对带电电抗器的 610kV 出线与厂用分支线回路，除其母线与母线隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。4、导体和电气的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。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等回路中的单热电厂电气部分设计分析10相。两相接地短路较三相短路严重时，应按严重情况计算。3.2.23.2.2 短路点的选择短路点的选择在该系统中分别选择了 5 个短路点，他们分别为的 d1，50MW 发电机单元接线

26、出口处；d2，220kV 母联处； d3，100MW 发电机单元接线出口；d4，110kV 母联处。d5，110kV 侧出线处，由于不计断路器电抗，在断路器进线的上下侧发生短路时的短路电流相同，在其它各处，应各选两个短路点，进行比较。3.3 计算公式及结果3.3.13.3.1 标幺值换算公式标幺值换算公式 基准值：S 各级平均电压（kV）BMVA100BU BBB3SIuBBBBSuIu2B3X各元件参数标幺值的确定: BuuUBSSS *BBSIu3IIIB2*BBBuxSxxX发电机： *(%/100) (/)jNXXSS三绕组变压器： 11213231%(%)2ddddUUUU 2122

27、3131%(%)2ddddUUUU 31323121%(%)2ddddUUUU线路：，单位长度的2*()LjPXXSU0.4/LXkm表 3-1 5 个短路点各种电流计算结果表短路电流（kA）最大持续工作电流（kA）短路冲击电流(kA)全电流最大有效值(kA)D1 点5.165166.113.177.799D2 点5.783332.214.758.733D3 点6.869632.617.5310.37D4 点7.701632.619.6411.63D5 点9.768126524.9114.75热电厂电气部分设计分析11第 4 章 高压电气设备选择4.1 电气设备选择的一般要求在发电厂和变电站在

28、设计中，需要选择各种电器设备，并确保他们的形势和技术参数，选择时应从实际出发，根据我国目前产品种类和供应情况，在保证安全、可靠和留有裕度的前提下，力求经济，选择合适的设备。导体和电器设备的选择，因各种电器设备的工作条件不完全一致，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求是相同的。各类电器设备选择遵循的共同原则是：按正常工作条件进行选择，按短路状态校验热稳定和动稳定。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；2、应按当地环境较核；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；同类设备应尽量减少品种；5、选用的新产品均应具有可靠的测试数

29、据，并正是坚定合格。2 技术条件选择的高压电器，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。各种高压电器的一般技术条件需要检测的用“”如图所示：表 4-1 各种高压电器的一般技术条件需要检测表短路稳定性电器名称额定电压（kV）额定电流（A）额定容量（KVA）机械荷载（N）额定开断电流（KA）热稳定动稳定绝缘水平高压短路器隔离开关敞开式组合电器负荷开关熔断器电压互感器继表 4-2 各种高压电器的一般技术条件需要检测表电流互热电厂电气部分设计分析12感器限流电抗器消弧线圈避雷器封闭电器穿墙套管绝缘子3、长期工作条件（1）额定电压 选用的电器允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行

30、电压，即maxUSU maxSUU（2）额定电流选用的电器额定电流不得不低于所有在回路在各种运行方式下的持续工作eI电流，即gI egII由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据世纪需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能的运行方式下回路持续工作电流的要求。（3）机械荷载所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。4、短路稳定条件（1）校验的一般原则电器在选定以后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流。用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔

31、断器有限流作用时，可不严算动稳定。用熔断器保护电压互感器回路，可不严算动、热稳定。（2）短路的热稳定条件 tdtIQ式中：在计算时间秒内，短路电流的热血效应；dtQjst2()kA s热电厂电气部分设计分析13tIt 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（）kA设备允许通过的热稳定电流时间（）tS校验断短路热稳定所需要的计算时间按下式计算：kt kprinattttabinattt式中：后备保护动作时间prt 断路器的全开闸时间abt 断路器固有分闸时间int 断路器开断时的电弧持续时间，对少油断路器为 0.040.06s，对at和压缩空气断路器约为 0.020.04s6SF（3）短路动稳定条件

32、 chdfiichdfII式中：短路冲击电流峰值chi短路圈点流有效值chI电器允许的极限通过电流峰值chi电器允许的极限通过电流有效值dfI5、绝缘水平在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。6 环境条件由于本设计只是对变电站设计做大致上的规划，对具体的环境条件没有明确的给出，仅需要在部分户外设备选择上酌情考虑污秽问题，在这里就不给予太多的说明。环境条件包括：温度、日照、风速、冰雪、湿度、污秽、海拔和地震

33、等因素。环境保护包括：电磁干扰和噪音。4.2 高压断路器的选择4.2.14.2.1 主要功能主要功能1、控制作用：高压断路器可以断开或闭合正常工作电流，用来倒换运行方式，把设备或线路突出运行或接入电路也可用来断开或闭合过负荷电流和短路电流。2、保护作用：当设备或线路发生故障时，能快速断开过负荷电流或短路电流，切断故障回路，保证无故障部分的正常运行。4.2.24.2.2 种类和形式种类和形式断路器按灭弧介质和灭弧方式分：多油短路器，少油短路器，压缩空气短路热电厂电气部分设计分析14器，断路器和真空短路器等。6SF按照产生合闸操作所需能量的不同，断路器操作机构可分为：手动机构，电磁机构，气动机构，

34、弹簧机构和液压机构。4.2.34.2.3 设备选择及校验方法设备选择及校验方法根据我国发电厂的设计要求，220kV、110kV 线路一般采用 sf6 短路器，二10kV 线路采用真空短路器。1、额定电压的选择：NNSUU2、额定电流的选择：maxNII3、开端电流选择当断路器的额定开断电流较系统短路电流大很多时，为了简化计算，可NbrI以用次暂态电流进行选择 即INbrII4、短路开关电流的选择为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关合电流应不小于短NclI路电流最大冲击值，即chiNclchIi5、热稳定校验2tdtItQ 6、动稳定校验eschii选择结果如下：表 43 高压断路器

35、参数表安装地点型号额定电压（kV）额定电流（A）额定开断电流（kA）热稳定电流（kA）动稳定电流（峰值kA）220kV 侧母联，100MW 发电机单元出口侧SW6-220/1200-21 型105600203052110kV 母联，110kV 母线出线SW6-110I/1500-31.5 型22012001581584110.5kV 出线 715SN 156002320524.3 隔离开关的选择4.3.14.3.1 主要用途主要用途1、隔离电压：在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，构成足够大的、明显可见的空气绝缘间隔，确保检修安全。热电厂电气部分设计分析152、倒闸操作：

36、隔离开关配合断路器，进行电路的切换操作，改变运行方式；3、分合小电流：隔离开关有一定的分合小电感电流合电容电流的能力，一般可以进行一下操作：（1）分、合避雷器、电压互感器合空载母线；（2）分、合励磁电流不超过 2A 的空载变压器；（3）分、合电容电流不超过 5A 的空载线路。4.3.24.3.2 隔离开关的选择和校验方法隔离开关的选择和校验方法1、种类和型式的选择按安装地点分为屋内式和屋外式；按绝缘支柱数目分为单柱、双柱、三柱式。220kV、110kV 线路一般采用屋外双柱式隔离开关，10kV 线路采用屋内组合隔离开关。2、额定电压选择3、额定电流选择4 热稳定校验5 动稳定校验NNSUUma

37、xNII2tKItQ eschii表 4-4 隔离开关参数表安装地点型号额定电压（kV）额定电流（A）热稳定电流（kA）动稳定电流（峰值 kA）220kV 母线出线侧、100MW发电机单元出口侧GW422022012505521110 母联，110kV 出线侧GW4110D1101600804010.5kV 出线GW435 35600 50 144.4 互感器的选择互感器包括电流互感器（CT）和电压互感器（PT） ，这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、继电器的电流线圈和电压线圈供电，反映电气设备的正常运行和故障情况。其主要作用有：（1）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路

38、标准的低电压（110V）和小电流（5A/1A） ，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内安装。（2）使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身安全。4.4.14.4.1 电流互感器的选择电流互感器的选择电力工程电气设计手册中对电流互感器的配置有如下要求：热电厂电气部分设计分析16（1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保护和自动装置要求。（2）在未装设断路器的下列地点也应装设电流互感器：发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等。（3）对地直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依

39、具体要求按两相或三相配置。1、种类和型式的选择35kV 以下屋内配电装置的电流互感器，根据安装条件 及产品情况多采用瓷绝缘结构或树脂浇注式结构；35kV 及以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立电流互感器。2、一次回路额定电压和额定电流的选择 NNSUUmaxNII注意：当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选得比回路中正常工作电流大 1/3 左右：电力变压器中性点电流互感器的一次电流应大于变压器允许的不平衡电流，一般情况下可按变压器额定电流的 1/3 进行选择。3、二次额定电流的选择电流互感器的二次额定电流有 5A 和 1A 两种，一般弱电系统用 1A，强电系统用 5A。当佩迪那

40、装置踞控制室较远，为使电流互感器能多带二次负荷或减小电缆截面，提高准确级，应尽量采用 1A。4、准确级和额定容量的选择（1）准确级不得低于所供测量仪表的准确级。用于电度计量的电流互感器，准确级不应低于 0.5 级；用于测量的电流互感器，准确级不应低于 1 级，非重要回路可使用 3 级。（2）二次侧所接负荷 S2 应不大于该准确级所规定的额定容量 Sn2。5、热稳定校验 2tKItQ 21()tNKK ItQ其中：电流互感器 1 秒钟允许通过的热稳定电流。tI 一次额定电流。1NI 一次额定电流倍数。tK6、动稳定校验动稳定校验是对产品本身带有一次回路导体的电流互感器进行校验，对于母线从窗口穿过

41、且无固定板的电流互感器可不校验。（1）内部动稳定校验： 1,2esckNeschiiIKi热电厂电气部分设计分析17其中：一次额定电流最大值的倍数。esK（2）外部动稳定校验瓷绝缘型电流互感器，应校验瓷套管的机械强度： 0.5 ()alFF N其中：作用于电流互感器瓷帽端部的允许力；alF alF瓷帽上的作用力，7 21.73 10/ ()chFi l a N -电流互感器的出线端至最近一个母线支柱绝缘子之间的跨距。l对母线型电流互感器，应校验器端部的作用力：()alFF N选择结果如下:表 4-5 电流互感器参数表安装地点型号额定电流比(A)准确等级二次负荷()热稳定倍数动稳定倍数100MW

42、 发电机单元接线出口,220kV 母联, 220kV出线侧LCW-2204*300/50.526060110kV 母联，110kV出线侧LCWD-110B2*500-2*800/50.50305025125105kV出线侧LFZ110300、5050801404.4.24.4.2 电压互感器的选择电压互感器的选择对电压互感器的配置有如下规定:(1)母线:除旁路母线外,一般工作及备用母线都装有一组电压互感器,用于同步,测量仪表和保护装置.(2)线路:35kV 及以上输电线路,当对端有电源时,为了监视线路有无电压,进行同步和设置重合闸,装有一台单相电压互感器.(3)变压器:低压侧有时为了满足同步或

43、者继电保护的要求,设一组电压互感器.1.种类和型式的选择:610kV 屋内配电装置中,一般采用油浸式或浇注式;高压开关柜中或布置在狭窄的地方时可采用树脂浇注绝缘结构.110kV 配电装置一般采用 油浸绝缘结构电磁式电压互感器,220kV 及以上配电装置,当容量和准确度等级满足要求时,一道采用电容式电压互感器.热电厂电气部分设计分析182.一次额定电压的选择111.20.8NNSNUUU一次测所接电网电压 一次侧额定电压NsU1NU3.二次额定电压的选择:表 4-6 电压互感器参数表型式一次电压二次电压第三绕组电压接于一次线电压上NsU100中性点非直接接地，100/3100/3单相接于一次相电

44、压上/3NsU100/3中性点直接接地100三相NsU100100/34.准确级和额定容量的选择:准确级不得低于所供测量仪表的准确级;对应于要求准确级的额定二次容量不应小于电压互感器二次最大相的负荷()22NSS选择结构如下:继表 4-7 电压互感器参数表额定电压比安装地点型号初级绕组次级绕组辅助绕组50MW 发电机单元接线出口、220kV 母联、联络变 220kVJCC220220/30.1/30.1联络变110kV、100MW发电机单元出口侧、110kV 母联JCC110110/30.1/30.110.5kV 侧JDJJ3535/30.1/30.1/34.5 导体的选择裸导体一般按下列各项

45、选择和校验:导体材料,类型和敷设方式;导体截面;电晕;热稳定;动稳定;共振频率.1.导体材料,类型和敷设方式常用的导体材料油铜,铝和铝合金.常用的硬导体截面有矩形,槽型和管型;常热电厂电气部分设计分析19用的软导体有钢芯铝绞线,组合导线,分裂导线和扩径导线,后者多用于 330kV 及以上配电装置.2.导体截面积的选择导体截面可按长期允许电流或按经济电流密度选择.除配电装置的汇流母线外,对于年负荷利用小时数大,传输容量大,长度在 20m 以上的导体,其截面一般按经济电流密度选择.(1)按导体长期允许电流或经济电流密度选择:maxalIKI式中-导体所在回路中最大持续工作电流;maxI 在额定环境

46、温度 25时导体允许电流alI 与世纪环境温度和海拔有关的综合修正系数.K(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利用小时数,将有一个年级飞最低maxT的电流密度,成为经济电流密度 J.导体的经济截面max/SIJ3.电晕电压校验电晕放电将引起电晕干扰,无线电干扰,噪声和金属腐蚀等许多不利影响。对于 110kV 及以上的裸导体,一般要进行电晕电压校验.但对于 LGJ-70 及以上型号的 110kV 裸导线可不进行电晕电压校验.4.热稳定校验minSS在校验导体热稳定时,若记及集肤效应系数 Ks 的影响,可得由热稳定决定得导体最小

47、截面为min/()/KSfiKSSQ KAAQ KC适中热稳定系数, 的值与导体材料及工作温度有关,所选截面应大于等CC于.minS5.硬导体的动稳定校验al各种形状的硬导体通常都安装在支柱绝缘子上,短路冲击电流产生的电动力将使导体发生弯曲,因此,导体应按弯曲情况进行应力计算.6.导体共振校验对发电机,变压器及汇流母线等重要回路的导体应进行共振校验.选择结果如下:220kV 母线:LGJ120/25 型钢芯铝绞线热电厂电气部分设计分析20110kV 母线:铝锰合金管型导体 14912mm50MW 发电机出线:园管型铝导体涂漆 54502mm100MW 发电机出线:园管型铝导体涂漆 102002

48、mm4.6 绝缘子,穿墙套管的选择支柱绝缘子应按额定电压和类型选择,并进行短时动稳定校验;穿墙套管应按额定电压,额定电流和类型选择,按短路条件校验热稳定和动稳定;悬式绝缘子片数可按额定电压和泄漏比距选择,按内过电压,大气过电压选择.1.按额定电压选择绝缘子和穿墙套管NNSUU2.按额定电流选择穿墙套管maxNKII3.穿墙套管的热稳定校验2tdtItQ 4.动稳定校验0.6deFF-短路作用在支柱绝缘子或穿墙套管的电动力F-支柱绝缘子或穿墙套管的抗弯破坏负荷.deF选择结果如下:(1)穿墙套管:表 4-8 穿墙套管参数表额定电压（kV）额定电流（A）抗弯强度（kg）套管长度（mm）103000

49、1250620(2)支柱绝缘子表 4-9 支柱绝缘子参数表额定电压（kV）绝缘子高度（mm）机械破坏负荷不小于（kg）101903754.7 避雷器的选择1.型式的选择在选择避雷器型式时,应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点.2.额定电压避雷器的额定电压与系统额定电压一致.3.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).灭弧电压为MTbedmUUCU热电厂电气部分设计分析21-避雷器灭弧电压有效值mtU-避雷器额定电压有效值beU-接地系数,对非直接接地 10kV 取 1.1,35kV 及以上取 1.0dC-最高运行电压

50、mU4.工频放电电压在中性点绝缘或经阻抗接地的电网中,工频放电电压一般应大于最大运行相电压的 3.5 倍.在中性点直接接地的电网,工频放电电压应大于最大运行相电压的 3倍.工频放电电压应大于灭弧电压的 1.8 倍.5.击放电电压和残压一般国产阀型避雷器的保护特性与各种电器的绝缘均可配合,故次项校验从略.选择结果如下表 4-10 避雷器参数表工频放电电压（有效值）（kV）型号系统额定电压（有效值）（kV）灭弧电压（有效值） （kV）不小于不大于5kA 时冲击残压（kV）不大于FCZ220J220200340390515FCZ-110J110100170195265FS1010127263145热

51、电厂电气部分设计分析22第 5 章 配电装置的设计配电装置是指发电厂、变电站中所有开关设备、保护设备、测量设备、母线以及必要的辅助设备组成的装置，它是集电力、结构、土建等技术于一体的装置。其作用是接受和分配电能，发生故障时通过自动或手动操作，迅速切除故障，恢复正常运行。配电装置以电气主接线为主要依据，是实现电气主接线功能的重要装置，设计到高压绝缘技术。装置的操作与维护、检修、安全等问题。5.1 配电装置的分类88 99 1010 配电装置按安装地点分为屋内式和屋外式，按组装方式分为装配式和成套式。35kV 及一下的配电装置多采用屋内式，其中 610kV 的发电厂厂用电和降压变电站低压侧，多采用

52、成套式配电装置。110kV 及以上的配电装置多用屋外式。1、屋内配电装置的特点：（1）允许安全净距小和可以分层布置而且占地面积较小。（2）维修，巡视和操作在室内进行，不受气候影响。（3）外界污秽空气对电器影响较小，可减少维护工作量。（4）房屋建筑投资较大。2、屋外配电装置特点：（1）土建工作量和费用较小，建设周期短。（2）扩建比较方便。（3）相邻设备之间距离较大，便于带电作业（4）占地面积大。（5）受外界环境影响，设备运行条件教差，需加强绝缘。（6）不良气候对设备维修和操作有影响。3、成套配电装置的特点是：（1）电气布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相对和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小。

53、（2）所有电器元件已在工厂组装成一体，大大减少现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁。（3）运行可靠性高，维护方便。（4）耗用钢材较多，造价较高。本次设计由于是发电厂电气设计，设计的电压等级在 220kV 和 110kV 级别上，热电厂电气部分设计分析23要求留有扩建的可能，故在主接线上采用屋外装配式配电装置。5.2 配电装置的基本要求（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，如节约土地等；（2）保证运行可靠。按照系统和自然条件，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举例。（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

54、节约材料和降低造价。（5）安装和扩建方便。5.3 配电装置设计的步骤（1）更具配电装置的电压等级，电器的形式，出现多少和方式，有无电抗器，地形，环境条件等因素选择配电装置的形式；（2）拟定配电装置的配电图；（3）按照所选设备的外形尺寸，运输方法，检修及巡视的安全和方便等要求，遵照配电装置设计技术规程的有关规定，并参考各种配电装置的典型设计和手册，设计绘制配电装置的平、断面图。5.4 110kV 屋外配电装置方案的选择1、普通中型配电装置普通中型配电装置是将所有电器设备都安装在地面设备支架上，母线下不布置任何电气设备。由于带电部位对地面保有必要的高度，故人可在地面安全活动。其优点是：布置比较清晰

55、，不易误操作，运行可靠，施工和检修都比较方便，构架高度低，抗震性好，造价低。缺点是占地面积大。2、半高型配电装置半高型配电装置是将母线及母线隔离开关抬高，将断路器、电流互感器等电气设备布置在母线下面。该型配电装置具有布置紧凑清晰、占地少、钢材消耗与普通中型接近等特点，且除设备上方有带电母线外，其余布置情况均与中性布置相似，能适应运行检修人员的习惯与需要。3、高型配电装置高型配电装置是将母线和隔离开关上下重迭布置，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，因此大大缩小占地面积，但其钢材耗量较大，土建投资较多，安装检修及运行维护条件均较差。比较上述三种方案，结合本

56、站的实际情况，本变电站 110kV 屋外配电装置决定采用普通中性配置方案。5.5 220kV 屋外配电装置方案的选择1、中性配电装置热电厂电气部分设计分析24现有 220kV 配电装置分普通中型布置和分相中型布置两种。对于普通中型布置，其母线下不布置任何电气设备；而分相中型布置的特点是将母线隔离开关安装在各相母线的下面。（1）普通中型配电装置该型配电装置的特点同使用情况与 110kV 电压等级类同，即其电气设备都安装在地面支架上，施工、运行和检修都比较方便，所以使用广泛，各方面的经验较为丰富，但占地面积过大。从 70 年代以来，通过配电装置的不断革新，普通中型布置已逐渐被其它各型占地较少的配电

57、装置所取代，从而大大限制了它的使用范围。(2)中型圆管分相布置中型圆管分相布置装置是将母线隔离开关直接布置在各相母线下方，有的仅一组母线隔离开关采用分相布置，有的所有母线隔离开关均采用分相布置。隔离开关的型式有软母线及管型母线两种。分相中型布置可以节约用地，简化架构，节省三材，故已基本上取代普通中型布置。2、半高型配电装置220kV 半高型装置特点与 110kV 电压相似。3、高型配电装置220kV 高型配电装置的特点与 110kV 电压等级相似。由于本厂厂址位于地势开阔的区域，便于扩建，地震烈度小于 6 度，故选用普通中型配置。热电厂电气部分设计分析25第 6 章 继电保护的选择11 12

58、136.1 基本要求1、选择性：系统发生故障时保护装置保持非故障部分运行的同时仅将故障部分切除，以尽量缩小停电范围。2、动作迅速：为了减少电气设备的损坏程度，限制故障扩大以及提高系统的稳定性，要求故障切除时间必须尽可能地短。3、灵敏度：在系统任何运行方式下，对保护范围内任何故障和异常运行，具有足够的灵敏度。4、可靠性：指装置本身时刻处于准备动作状态。当被保护设备发生属于应该反应的故障时，该保护应不会拒绝动作；当背包户系统发生不属于该保护应该反应的故障时，不误动作。6.2 发电机保护发电机的安全运行对保护电力系统的阿正常工作和电能质量起着决定性的作用，同时发电机本身也是十分昂贵的电器元件，因为，

59、应该正对各种不同的故障和不正常运行状态，装设性能完善的继电保护装置。6.2.16.2.1 发电机的故障类型：发电机的故障类型：（1）定子绕组一项的匝间短路；（2）定子绕组单相接地；（3）转子绕组一点接地或两点接地；（4）转子励磁回路励磁电流降低或消失。6.2.26.2.2 保护类型：保护类型：1、对于 1MW 以上发电机的定子绕组以及引出线的相间短路，应装设纵联差动保护。2、对于直接联与母线的发电机定子绕组单相接地故障，当发电机电压网络的接地电容电流大于或等于 5A 时，应装设动作与跳闸的零序电流保护，当接地电容小于 5A 时，则装设作用于信号的接地保护。容量在 100MW 及以上的发电机，因

60、装设保护区为 100的定子接地保护。3、对于发电机定子绕组的匝间短路，当绕组结成星型且每项中有引出线的并联支路时，因装设单继电器的横联差动保护。4、对于发电机外部短路引起的过电流，可采用下列保护方式：（1）负序过电流及单项式低电压启动过电流保护，一般用于 50MW 及以上的发电热电厂电气部分设计分析26机；（2）负荷电压（负序电压及限电压）启动的过电流波阿户；（3）过电流保护，用于 1MW 以下的小发电机。5、对于由不对称负荷或外部不对称短路而引起的负序过电流，一般在 50MW 及以上的发电机上装设负序电流保护。6、对于由对称负荷引起的发电机定子绕组过电流，应装设接于一相电流的过负荷保护。7、