某发电厂电气一次及变压器、母线保护设计

1、毕业设计（论文）题 目 xxxxxxxx发电厂电气一次及变压器、母线保护设计 专 业电气工程及其自动化（电力）班 级电力082 学 生指导教师 2012 年摘要本次毕业设计为xx第二发电厂电气一次及变压器、母线保护设计。内容包括：电气主接线方案的拟定、比较和选择；短路电流的计算；主要电气设备和导体的选择及校验；配电装置的设计；变压器、母线保护设计。其中电气主接线设计是电力工程设计的重要环节，它表明发电厂内的发电机、变压器、各电压等级的线路、各种电气设备之间的连接形式。它甚至影响发电厂、变电站乃至相关的电力系统的安全、经济、稳定、灵活的运行。在本次设计中,首先,对xx第二发电厂的原始资料进行分析

2、,了解发电厂概况,从而拟定初步的主接线方案, 经过技术、经济综合比较，选择出一个最优方案作为本次设计的最终方案。并用该方案进行短路电流计算，根据短路电流计算结果选择电气一次设备并对其进行校验。然后进行配电装置设计。最后对变压器和母线进行保护设计并画出各保护的原理接线图和展开图。关键词：发电厂，电气一次设计，短路电流，电力系统，继电保护，电气设备The primary electrical design，the transformer and the bus bar protection design of Baoji second power plantABSTRACTThis design

3、is for the primary electrical parts ，the transformer and the bus bar protection design of Baoji second power plant , including the design ,comparison and selection of the main electrical connection, the calculation of the short-circuit current, theselection and Calibration of the main electrical equ

4、ipments and the conductor, the design of the distribution apparatus and the design of the transformer and the bus bar protection. Among them, the design of the main electrical connection is the core. It suggests the situation of the connection among generator, transformer, lines ofvariousvoltage lev

5、els，various electrical equipments. It also affects the safe, economical, stable and flexible operation of power plant, transformer substation.In this design, firstly, the scheme of the main electrical connection is studied out after the analysis of the original data and the acquaintance of power sta

6、tion. Second, passing through the technological and economic analysis, the best method is selected. At the same time, the short-circuit current is calculated by using it and primary electric equipment is selected and validated according to the former result. Then, the anti-thunder and grounding devi

7、ce is designed. Last, the transformer and the bus bar protection are designed and the schematic and wiring diagrams is designed.Key words: Power plant, Short- circuit, electric power system, relay protection, electrical equipment目录第一部分 设计说明书1第一章 绪 论1第二章 电气主接线设计22.1设计原始资料及分析22.2电气主接线设计的设计原则和基本要求32.3电

8、气主接线方案的初步拟定42.4主接线方案选择7第三章 短路电流计算103.1短路电流计算的目的和步骤103.2电力变压器和发电机的选择103.3电力系统元件参数的计算143.4短路电流计算结果17第四章 导体和主要电气设备选择194.1电气设备选择的一般要求194.2高压断路器的选择214.3高压隔离开关的选择224.4母线的选择244.5互感器的选择254.6断路器选型校验294.7隔离开关选型校验324.8母线的选型校验354.9互感器的选择校验394.10避雷器的选择43第五章 配电装置的设计47第六章 变压器及母线保护的设计496.1对继电保护动作的基本要求496.2电力变压器的继电保

9、护506.3母线保护516.4保护整定计算52第二部分 设计计算书64第七章短路电流计算647.1三相短路电流的计算647.2不对称短路电流的计算76第八章总结85参考文献86第一部分 设计说明书第一章绪 论电力系统与社会经济和社会发展有着十分密切的关系，它不仅是关系国家经济安全的战略大问题，而且与人们的日常生活、社会稳定密切相关。随着中国经济的发展，对电的需求量不断扩大，电力销售市场的扩大又刺激了整个电力生产的发展。“十一五”期间，我国电力工业持续快速发展，电力规模实现历史性跨越、电力结构不断优化、电力技术取得重大突破、电力节能降耗成效显著。特别是电力供应能力得到显著提高，面对新世纪以来重工

10、业的发展加速了电力需求的迅猛增长，扭转了历史上最为严重的全国大范围缺电局面，实现了全国范围的电力供需总体平衡，为经济社会的快速发展和人民生活水平的迅速提高作出巨大的贡献。在“十二五”新的发展阶段，电力需求仍将保持平稳较快增长，根据中电联发布的“电力工业十二五研究报告”，“预计2015年全社会用电量将达到6.026.61万亿千瓦时，十二五期间年均增长7.5%9.5%，推荐为6.4万亿千瓦时，年均增长8.8%；最大负荷达到9.6610.64亿千瓦、十二五期间年均增长7.9%10.0%，推荐为10.26亿千瓦，年均增长9.2%。”由此可见，我国电力工业已得到迅猛发展，这就对发电厂的设计提出了更高的要

11、求，需要我们认真研究对待。毕业设计是我们在校期间最后一个重要的综合性实践环节，使我们全面应用所学专业知识和基本技能，对实际工程进行设计、研究的综合性训练。可以培养我们运用所学知识分析解决实际问题的能力和独立创新的意识，以及理论联系实际和严谨务实的工作作风。本课题主要研究的是关于火电厂电气一次及变压器、母线保护设计，着重在于锻炼我们对发电厂电气设计和继电保护课程的熟悉和运用能力。从而熟悉电力系统电气一次设计的设计步骤，并根据相关的技术规范，对电气一次设备进行选型和校验，为以后工作打下坚实基础。第二章电气主接线设计122.1 设计原始资料及分析2.1.1 原始资料1、发电厂情况1) 类型：火电厂2

12、) 发电厂容量为台数：4×200MW；发电机电压15.75Kv,cosa=0.853) 发电厂年利用小时数=6500小时4) 电厂所在地最高温度：42度，平均温度：25度，气象条件一般，所在海拔低于1000米2、电力负荷情况1) 发电机电压负荷：最大50MW，最小25MW2) 110kv最大300MW,最小200MW，=0.8,Tmax=7000小时3) 其余送入220系统，系统容量为10000MVA归算到220kv母线侧阻抗为0.01（Sj=100MVA）4) 自用电率为4% 5) 供电线数目 a.发电机电压等级架空线两回，每回输送容量30MW，=0.8 b.110kv架空线6回，

13、每回输送功率50MW，=0.8 c.220kv架空线4回，与系统连接3、设计任务1) 发电厂电气主接线的设计2) 短路电流计算3) 主要电气设备选择4) 电气设备校验5) 配电装置的设计6) 变压器保护设计7) 母线保护设计2.1.2 原始资料分析需要设计的火电厂为大中型火电厂，其装机容量为4×200=800MW，在电力系统中有较为重要的地位，且年利用小时数为6500h，110kv电压负荷年利用小时数7000h，远大于电力系统发电机组的平均最大利用小时数（如2006年我国电力系统发电机组年最大负荷利用小时数为5221h），故该发电厂的电气主接线设计要求有很高的可靠性。从负荷特点与电压

14、等级可知，发电机电压负荷15.75KV电压等级容量最大50MW，最小25MW，占机组容量很小，共有2回，用一台机组足以承担所需电量，采用直馈线为宜；110KV与系统有6回馈线，且要求可靠性高，为保证检修出线断路器不致对该回路停电，拟采取带旁路母线接线形式为宜。220KV电压级出线回路数为4回，与系统相连，最大送出电能为800-25-200-800×4=543，占总发电量的67.9，故220kv电压等级的主接线设计要求具有很高的可靠性。2.2 电气主接线设计的设计原则和基本要求2.2.1 电气主接线的设计原则发电厂的电气主接线是保证电网安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置和选择、自

15、动化水平及二次回路设计的原则和基础。电气主接线的设计原则是：以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规范和标准为准则，结合工程实际情况，根据发电厂在电力系统的地位和作用确定对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求。主接线的设计除考虑电网安全稳定运行的要求外，还应满足电网出现故障时应急处理的要求。各种配电装置接线的选择，要考虑配电装置所在发电厂的性质、电压等级、进出线回路数、采用的设备情况、供电负荷的重要性和本地区的运行习惯等因素。近期接线和远期接线相结合，方便接线的过度。2.2.2 电气主接线的设计步骤1) 原始资料分析。根据下达的设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，各电压等级

16、拟定可采用的数个主接线方案。2) 对拟定的各方案进行技术经济比较，选出最好的方案。3) 绘制电气主接线图。图中采用新的国标图形符号和文字代号，并将所有设备的型号、主要参数、母线及电缆截面等标注在图上。2.2.3 对主接线设计的基本要求电气主接线设计的基本要求，概况的说应包括可靠性、灵活性和经济性三方面。可靠性。主接线可靠性的基本要求通常包括以下几个方面：断路器检修时，不宜影响对系统供电；线路、断路器或母线故障时，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线回路数和停电时间，并能保证对全部类及全部或大部分类用户供电；尽量避免发电厂或变电站全部停电的可能性；大型机组突然停运时，不应危及电力系统稳

17、定运行。灵活性。灵活性包括以下几个方面：操作的方便性；调度的方便性；扩建的方便性。经济性。经济性应从以下几个方面考虑：节省一次投资；占地面积少；电能损耗小。2.3 电气主接线方案的初步拟定1) 220KV电压等级的方案选择。由于220KV 电压等级的电压馈线数目是4回，且最大送出电能为800252008004=543，占总发电量的67.9，输送发电机发出的主要电能，故220KV电压等级的主接线设计要求具有很高的可靠性。，所以220 KV电压等级的接线形式可以选择双母线接线或者双母线分段接线形式。双母线接线有两组母线，可以互为备用，两组母线之间通过母联断路器联接。其优点是：供电可靠，通过两组母线

18、隔离开关的倒闸操作，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，能灵活的适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要，通过倒换操作可以组成各种运行方式。扩建方便，向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中也不会造成原有回路停电。所以220 KV电压等级的接线形式选择为双母线接线。双母线分段接线比双母线接线可靠性更高。当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连

19、的出线回路停电，随后将故障段母线所连的电源回路和出现回路切换到备用母线，即可恢复供电。这样，只是部分短时停电，而不必全部短期停电。2) 110KV电压等级的方案选择。由于110KV电压等级的电压馈线数目是6回，且年最大利用小时是7000h，而断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修，为保证检修出线断路器不致对该回路停电，拟采取带旁路母线接线形式为宜，所以在本方案中选择的接线形式是双母线带旁路母线的接线。优点是供电可靠性高，运行灵活，适用于向重要用户供电。由于目前采用的断路器为六氟化硫断路器，它的开断能力强，允许连续开断次数较多，适用于频繁操作，机电磨损小。所以检修周期长，所以110KV

20、电压等级也可以采用双母线接线。3) 15.75KV电压等级的方案选择。由于15.75KV电压等级的电压馈线数目只有2回，且负荷容量最大50MW，最小25MW，占机组容量很小，用一台机组足以承担所需电量，采用直馈线为宜。所以在本方案中选择的接线形式是单母线接线。这种接线简单清晰，使用设备少，经济性好。运行经验表明，误操作是造成系统故障的重要原因之一，主接线简单，操作人员发生误操作的可能性小。故淘汰掉一些较差的方案后，可以得到下面四种主接线方案。各方案的主接线图如下图2-1，图2-2，图2-3所示：方案一：图2-1 电气主接线方案一方案二：图2-2 电气主接线方案二方案三：图2-3 电气主接线方案

21、三2.4 主接线方案选择本次主接线设计中采用了双母线接线、双母线分段接线、双母线带旁路母线的接线、单母线接线这几种接线形式。它们都各有优缺点。2.4.1 双母线接线1) 优点：a) 供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒闸操作，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。检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。b) 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，能灵活的适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要，通过倒换操作可以组成各种运行方式。c) 扩建方便。向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，施工中也不会造成原有回路停

22、电。2) 缺点：a) 增加电气设备的投资。b) 当母线故障或检修时，隔离开关作为倒闸操作器，容易误操作。为了避免误操作，需在隔离开关和断路器之间装设闭锁装置。c) 当馈线断路器或线路侧隔离开关故障时停止对用户供电。2.4.2 双目线分段接线1) 优点：a) 双母线分段接线比双母线接线可靠性更高。当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电，随后将故障段母线所连的电源回路和出现回路切换到备用母线，即可恢复供电。这样，只是部分短时停电，而不必全部短期停电。b) 调度灵活，扩建方便2) 缺点：a) 增加电气设备

23、的投资。双母线分段接线与双母线接线相比增加了两台断路器，投资有所增加。b) 当母线故障或检修时，隔离开关作为倒闸操作器，容易误操作。为了避免误操作，需在隔离开关和断路器之间装设闭锁装置。c) 当馈线断路器或线路侧隔离开关故障时停止对用户供电。2.4.3 双母线带旁路母线接线1) 优点：a) 供电可靠性高，检修出线断路器不致对该回路停电，适用于向重要用户供电。b) 运行灵活，便于扩建。2) 缺点：a) 增加电气设备的投资。b) 当母线故障或检修时，隔离开关作为倒闸操作器，容易误操作。为了避免误操作，需在隔离开关和断路器之间装设闭锁装置。c) 当馈线断路器或线路侧隔离开关故障时停止对用户供电。2.

24、4.4 单母线接线1) 优点：a) 接线简单清晰。运行经验表明，误操作是造成系统故障的重要原因之一，主接线简单，操作人员发生误操作的可能性小。b) 使用设备少，经济性好。c) 母线便于向两端延伸，扩建方便2) 缺点：a) 可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止运行，造成全厂长期停电。b) 调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生故障时，有较大的短路电流。2.4.5 主接线方案比较综上所述，可得到如下表2-1所示结果：表2-1设备个数接线形式方案一21台断路器，5台主变双母、双母加旁母、单母线方案二22台断路器，5台主变双母分段、双母、单母线方案三21台断路

25、器，4台主变双母、双母、单母线由此可见，方案三的经济性最好，但是方案一的可靠性和灵活性最好，但是由于目前采用的断路器为六氟化硫断路器，它的开断能力强，允许连续开断次数较多，适用于频繁操作，机电磨损小，所以检修周期长。从这一点说来，方案三和方案一的可靠性相当，又由于所设计发电厂为火电厂，在电力系统中一般承担基荷，停开机较少，所以方案三的灵活性也能满足需求，所以选择方案三作为最终方案。第三章 短路电流计算33.1 短路电流计算的目的和步骤3.1.1 短路电流计算的目的短路是电力系统中常见的、十分严重的故障。短路将使系统电压降低、短路回路电流增大，可能破坏电力系统的稳定运行和损坏电气设备。所以电气设

26、计和运行中都要短路电流进行计算。短路电流计算主要有以下目的：1) 电气主接线的比较与选择。2) 选择电气设备，或对这些设备提出技术要求。3) 为继电保护的设计以及调试提供依据。4) 评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施。5) 系统运行和故障情况的分析。3.1.2 短路电流计算的步骤1) 绘制相应的电力系统接线图2) 选择计算短路点3) 绘制等值网络图，并将各元件电抗统一编号。4) 化简等值网络：将等值网络化简为以短路点为中心的辐射型等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗。5) 求计算电抗6) 由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量的标幺值。7) 计算无限大容量的电源供给

27、的短路电流周期分量的标幺值。8) 计算短路电流周期分量有名值和短路容量。9) 计算短路电流冲击值。10) 绘制短路电流计算结果表。3.2 电力变压器和发电机的选择在发电厂或变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；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（站）用电的变压器称为厂（站）用或自用变压器。主变压器容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的选择除依据基础资料外，主要取决于输送功率的大小、与系统联系的紧密程度、运行方式及负荷的增长速度等因素，至少考虑510年负荷发展的需要。如果变压器容量选的过大、台数过多，则会增加投资，增大占地面积和损耗，

28、不能充分发挥设备的效益，并增加运行和检修的工作量；如果容量选的过小、台数过少，则可能封锁发电厂剩余功率的输送，或限制变电所负荷的需要，影响系统不同电压等级之间的功率交换运行的可靠性等。因此，应合理选择变压器。3.2.1 变压器容量和台数的选择1. 单元接线的主变压器单元接线时变压器容量SN应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10的裕度来选择。SN1.1PNG(1-KP)/cosG (MVA) （3-1）式中：PNG发电机容量，单位MW；cosG发电机额定功率因数；KP厂用电率。所以可得T1、T2、T4的容量为：SN=1.1×200（14）/0.85=248（MVA）2. 具

29、有发电机电压母线的主变压器1) 当发电机电压母线上的负荷最小时，应能将发电厂的最大剩余功率送入系统，计算中不考虑稀有的最小负荷情况。即SN（PNG(1-KP)/cosG-Pmin/cos)/n (MVA)（3-2）式中：PNG为发电机电压母线上的发电机容量之和，单位MW；Pmin为发电机电压母线上的最小负荷，单位MW；cos为负荷功率因数；n为发电机电压母线上的主变压器台数。所以可得T3的容量为：SN=（200（1-4）/0.8525/0.8）=195（MVA）2) 当发电机电压母线上的负荷最大且其中容量最大的一台机组退出运行时，主变压器应能从系统到送功率，以保证发电机电压母线上最大负荷的需要

30、。即SN（Pmax/cos-PNG'(1-KP)/cosG)/n (MVA)（3-3）式中：PNG'发电机电压母线上除最大一台机组外，其他发电机容量之和，单位MW；Pmax发电机电压母线上的最大负荷，单位MW。所以可得T3的容量为：SN=50/0.8=63 （MVA）取较大的值，则T3的容量应按照132MVA选取。所以按照设计要求，本次设计应按248MVA选择三台双绕组变压器和按195MVA选择一台三绕组变压器。3.2.2 主变压器型式和结构的选择1. 相数。采用三相式变压器。在330KV及以下的发电厂和变电所中，一般选用三相式变压器，因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式变

31、压器投资小、占地少、运行损耗也小，同时配电装置结构简单，运行维护较方便。2. 绕组接线组别。变压器三相绕组的连接方式必须使其线电压与系统线电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统变压器采用的绕组连接方式有星形（Y）和三角形（）两种。因此，主变压器三相绕组之间的连接方式要根据具体工程来确定。3. 结构型式。三绕组变压器或者自耦变压器，在结构上有升压型和降压型两种基本型式。发电厂的三绕组变压器，一般为低压侧向高、中压侧供电，应选用升压型。4. 调压方式。变压器的电压调整使用分接开关切换变压器的分接头，从而改变其变比来实现的。无励磁调压变压器的分接头较少，调压范围一般只有10（±2

32、5;2.5%），且分接头必须在停电的情况下才能调节；有载调压变压器的分接头较多，调压范围可达30，且分接头可在带负荷的条件下调节，但其结构复杂，价格昂贵，在下述情况下采用较为合理。1) 出力变化大，或发电机经常低功率因数运行的发电厂主变压器。2) 具有可逆工作特点的联络变压器。3) 电网电压有较大变化的220KV及以上的降压变压器。4) 电力潮流变化大和电压偏移大的110KV变电所的主变压器。综上所述，本次设计采用无励磁调压的变压器。5. 冷却方式。电力变压器的冷却方式，随其型式和容量的不同而异，主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。选取的

33、主变压器型号参数如下表：表3-1 双绕组变压器T1、T2型号参数型号容量（MVA）高压（KV）低压（KV）连接组别阻抗电压（）SFP7-250000/11025012115.75YNd1110.5表3-2 变压器T4型号参数型号容量（MVA）高压（KV）低压（KV）连接组别阻抗电压（）SFP7-250000/220250242±4×2.515.75YNd1113.1表3-3 三绕组自耦变压器T3型号参数型号容量（MVA）高压（KV）低压（KV）连接组别阻抗电压（）SFPS7-240000/220240242±4×2.515.75YNyn0d11高中高低中

34、低251493.2.3 发电机的选择本次设计任务书中对发电机的要求为：容量4×200MW，发电机电压15.75Kv,cosa=0.85，查阅电气工程专业毕业设计指南得到发电机参数如下表3-4:型号额定容量（MW）额定电压（KV）功率因数cos次暂态电抗（Xd“）负序电抗（X2）QFS-200-220015.750.850.1460.178表3-4 发电机型号参数3.2.4 厂用高压变压器的选择对厂用电高压工作变压器的容量应按厂用电负荷的110选择。本次设计给出的的电厂厂用电率为4，即每台机组的厂用电为200/0.85×4=9.4MVA，故厂用高压变压器的容量应按9.4

35、15;110=10.35MVA选择。对于厂用高压备用变压器，应按4×200/0.85×4×110=41.1MVA选择厂用高压本次设计中选用6KV。参数如下：表3-5 厂用高压变压器型号参数 型号容量（MVA）高压（KV）低压（KV）连接组别阻抗电压（）SF7-12000/15.751215.75±2×2.56.3Yd117.5表3-6 厂用高压备用变压器型号参数型号容量（MVA）高压（KV）低压（KV）连接组别阻抗电压（）SFP7-50000/22050242±2×2.56.3YNd11123.3 电力系统元件参数的计算3.

36、3.1 各元件正序参数计算短路电流计算的正序阻抗图如下图3-2所示：图3-2 短路电流计算等值正序阻抗图为了计算方便，通常取基准容量Sj=100MVA基准电压一般取各等级的平均电压Uj=Uav=1.05Un基准电流：所以可得基准电压、基准电流计算结果如下表3-7所示表3-7Uj（KV）15.75115230Ij(KA)3.670.50.25计算得各元件正序电抗标幺值如下：发电机的电抗计算公式为（3-4）即：X1=X2=X5=X9=0.146×100/235=0.06213双绕组变压器的电抗计算公式为（3-5）即：X3=X4=0.105×100/250=0.042X10=0.

37、131×100/250=0.0524三绕组自耦变压器：高压端（3-6）1/2×（25149）/2400.0625中压端（3-7）1/2×（25914）/2400.04167低压端（3-8）1/2×（14925）/240-0.00417对于低压端出现等值电抗为负值的现象并不真正表示该绕组有容性漏抗，但由于这一负值电抗的绝对值往往很小，在近似计算中常取其为零。所以的值取为零。即：X6=0、X7=0.04167、X8=0.0625X11=0.013.3.2 各元件负序参数计算短路电流计算的负序阻抗图如下图3-3所示：图3-3 短路电流计算等值负序阻抗图计算得各

38、元件负序电抗标幺值如下：发电机的电抗计算公式为（3-9）即：X22=X12=X15=X19=0.178×100/235=0.07574双绕组变压器的负序电抗为X13=X14=0.042X20=0.0524三绕组自耦变压器：X16=-0.00417、X17=0.04167、X18=0.0625系统X21=0.013.3.3 各元件零序参数计算短路电流计算的零序阻抗图如下图3-4所示：图3-4 短路电流计算等值零序阻抗图计算得各元件零序电抗标幺值如下：双绕组变压器:X23=X24=0.042 X28=0.0524三绕组自耦变压器：X26=-0.00417、X27=0.04167、X25=

39、0.0625厂高压备用变压器的零序电抗为X29=0.24系统零序电抗为给定值X30=0.046。3.4 短路电流计算结果短路电流计算结果如下表3-8(a)、表3-8(b)和表3-9所示。表3-8(a)三相对称短路电流计算结果表3-8(b)三相对称短路电流计算结果表3-9 不对称短路电流计算结果第四章 导体和主要电气设备选择44.1 电气设备选择的一般要求1、 应满足各种运行、检修、短路和过电压情况的运行要求，并考虑远景发展。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相一致。5、 选用的新产品均应有可靠地试验数据，并经正式鉴定合格。4.1.1 按正常

40、工作条件选择电气设备1、 电压条件在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压的条件选择，即2、 电流条件电气设备的额定电流是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。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，即3、 环境条件对设备选择的影响温度和湿度一般高压电气设备可在温度为20，相对湿度为90的环境下长期正常运行。当环境的相对湿度超过标准时，应选用型号后带有“TH”字样的湿热带型产品。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设备布置在室内。海拔高度一般电气设备的使用条件为不超过1000m。当用在高原地区

41、时，由于气压较低，设备的外绝缘水平将相应降低。因此，设备应选用高原型产品或用外绝缘提高一级的产品。现行电压等级为110kV及以下的设备，其外绝缘都有一定的裕度，实际上均可使用在海拔不超过2000m的地区。安装地点配电装置为室内布置时，设备应选户内式；配电装置为室外布置时，设备应选户外式。此外，还应考虑地形、地质条件以及地震影响等。4.1.2 按短路状态校验设备1、 热稳定校验校验电气设备的热稳定性，就是校验设备的载流部分在短路电流的作用下，其金属导电部分的温度不应超过最高允许值。如果满足这一条件，则选出的电气设备符合热稳定的要求。作热稳定校验时，已通过电气设备的三项短路电流为依据，工程计算中常

42、用下式校验所选的电气设备是否满足热稳定的要求，即：It2tQk式中，Qk短路电流热效应：It制造厂规定的在ts内电器的热稳定电流（KA）； 校验短路热稳定的短路计算时间应为继电保护动作时间top和断路器全开断时间toc之和，即式中， 保护动作时间，主要有主保护动作时间和后备保护动作时间，本次设计中当为主保护动作时间时取top1=0.05s；当为后备保护时间时取top2=2.5s； 断路器全开断时间（包括固有分闸时间和燃弧时间）。本次设计中取toc=0.1s。继电保护动作时间top按照我国电气设计有关规定：验算电气设备时采用后备保护动作时间；验算裸导体时宜采用主保护动作时间，如主保护有死区时，则

43、采用能对该死区起作用的后备保护动作时间，并采用相应处的短路电流值；验算电缆时，对电动机等直馈线应采取主保护动作时间，其余宜按后备保护的动作时间。2、 动稳定校验当电气设备中有短路电流通过时，将产生很大的电动力，可能对电气设备产生严重的破坏作用。因此，各制造厂所生产的电器，都用最大允许的电流的幅值imax或最大有效值Imax 表示其电动力稳定的程度，它表明电器通过上述电流时，不至因电动力的作用而损害。满足动态稳定的条件为ish imax式中ish及Ish三相短路时的冲击电流及最大有效值电流。4.1.3 按环境条件校核选择电气设备和载流导体时，应按当地环境条件校验。4.2 高压断路器的选择断路器的

44、选择需要根据环境条件，使用技术条件及各种断路器的不同特点进行选择。由于真空断路器、SF6断路器在技术性能和运行维护方面有明显优势，目前在系统中应用十分广泛，10kV及以下一般选用真空断路器，35kV及以上多选用SF6断路器。同时需根据安装地点选择屋外或屋内式。按照断路器的技术条件选择简述如下：1、 断路器的额定电压不小于装设电路所在电网的额定电压2、 断路器经校正后的额定电流不小于通过断路器的最大持续工作电流3、 校验断路器的断流能力。一般可按断路器的额定开断电流INbr，大于或等于短路电流周期分量有效值I"进行选择,即应满足条件INbrI"4、 动稳定校验：应满足的条件是

45、短路冲击电流 Ish应不大于断路器的极限通过电流ies,即5、 热稳定校验：应满足的条件是短路热效应QK应不大于断路器在t时间内的允许热效应，即It2QK6、 根据对断路器操作控制的要求，选择与短路器配用的操动机构。断路器选择结果如下表4-1所示：表4-1型号安装位置额定电压额定电流额定开断电流极限通过电流热稳定电流固有分闸时间合闸时间LW1-220220KV出线回路220kV2000A40 kA100kA40KA(3S)0.05S0.15SLW1-220220KV母联220kV2000A40 kA100kA40KA(3S)0.05S0.15SLW1-220T4变220KV侧220kV2000

46、A40 kA100kA40KA(3S)0.05S0.15SLW2-220T3变220KV侧220kV2500A40 kA100kA40KA(3S)0.05S0.15SLW6B-110T1、T2变110kV侧110kV3150A40 kA100kA40KA(3S)0.056S0.12SLW-110110kV出线回路110kV2500A31.5 kA125kA50KA(3S)0.06S0.12SLW-110110kV母联110kV2500A31.5 kA125kA50KA(3S)0.06S0.12SLW6B-110T3变110KV侧110kV3150A40 kA100kA40KA(3S)0.056

47、S0.12SSN4-15.75G15.75kV出线回路15.75kV6000A105 kA300kA120KA(5S)0.15S0.65SSN5-15.75GT3变15.75kV侧15.75kV12000A87 kA300kA120KA(5S)0.15S0.65S4.3 高压隔离开关的选择隔离开关的型式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。其选择的具体项目方法与断路器的基本相同，不再重复。根据对隔离开关操作控制的要求，还应选择其配用的操动机构。屋内式8000A以下隔离开关一般采用手动操作机构；220KV及以上高位布置的隔离开关，宜采用电动机构和液压机构。隔离开

48、关选择结果如下表4-2所示：表4-2型号安装位置额定电压额定电流动稳定电流热稳定电流GW4-220(D)T4变220kV侧220kV1000A80kA31.5KA (3S)GW4-220(D) 220kV出线回路220kV1000A80kA31.5KA (3S)GW4-220 220kV母联220kV2000A80kA31.5KA (3S)GW4-220(D)T3变220kV侧220kV1000A80kA31.5KA (3S)GW5-110(D)T1、T2变110kV侧110kV1600A100kA31.5KA (4S)GW5-110(D)110kV出线回路110kV1600A100kA31.

49、5KA (4S)GW5-110(D)110kV母联110kV2000A100kA31.5KA (4S)GW5-110(D)T3变110kV侧110kV1600A100kA31.5KA (4S)GN23-15.7515.75kV出线回路15.75kV2500A250kA100KA (3S)GN21-15.75G1出线侧15.75kV10000A400kA149KA (2S)GN21-15.75G2出线侧15.75kV10000A400kA149KA (2S)GN21-15.75G4出线侧15.75kV10000A400kA149KA (2S)4.4 母线的选择电力线路的正确、合理的选择直接关系到

50、供电系统的安全、可靠、优质、经济的运行。电力线路包括电力电缆、架空线路、母线等类型。电力线路的选择包括类型的选择和截面的选择两部分。为保证供电系统安全、可靠、优质、经济的运行，选择导线和电缆截面时必须满足下列条件。1、 导体的材料和型式。载流导体一般使用铝或铝合金材料，铝合金导体有铝锰合金和铝镁合金两种，我国常用的硬导体型式有矩形、槽型和管型。(1) 矩形导体。矩形导体散热条件好，有一定的机械强度，便于固定和连接，但集肤效应较大，为了避免集肤效应过大，单条矩形的截面不超过1250mm2。矩形导体一般用于35KV及以下、电流为4000A及以下的配电装置中。(2) 槽型导体。槽型导体的电流分布比较

51、均匀，与同截面的矩形导体相比，其优点是散热条件好、机械强度高、允许载流量大、安装也比较方便。因此槽型导体一般用在电流在40008000A的配电装置中。(3) 管型导体。管型导体是空心导体，集肤效应小，机械强度高，管内可水或风冷却，因此可用于8000A以上的大电流母线。2、 按回路最大持续工作电流选择导体截面IalImax式中 Ial对应于某一母线布置方式和环境温度为25时的导体长期允许载流量；Imax回路中最大持续工作电流。3、 按经济电流密度J选择截面S，即S=ImaxJ1、 动稳定校验校验母线动稳定性是校验母线在短路冲击电流电动力作用下是否会产生永久性形变或断裂，即是否超过母线材料应力的允

52、许范围。2、 热稳定校验对于电缆，不必校验其机械强度和短路动稳定度，但需校验短路时热稳定度，且电缆额定电压不应小于使用地点的额定电压。对于母线，短路时的动稳定度和热稳定度都需考虑。母线的选择结果如下表4-3、4-4、4-5所示：表4-3 220KV母线的参数截面尺寸（mm）双槽导体截面S(mm2)惯性矩Iy(mm4)截面系数Wy(mm2)集肤效应系数Kf载流量 (A)共振允许最大距离(cm)hbcr75354610406.22.521.0122280178表4-4 110KV母线的参数截面尺寸（mm）双槽导体截面S(mm2)惯性矩Iy(mm4)截面系数Wy(mm2)集肤效应系数Kf载流量 (A

53、)共振允许最大距离(cm)hbcr75355.5613907.63.171.0252620205表4-5 15.75KV母线的参数截面尺寸（mm）双槽导体截面S(mm2)惯性矩Iy(mm4)截面系数Wy(mm2)集肤效应系数Kf载流量 (A)共振允许最大距离 (cm)hbcr22510512.516976049066.51.285101502994.5 互感器的选择互感器是变换电压、电流的电气设备，它的主要功能是向二次系统提供电压、电流信号也反映一次系统地工作状况，前者称为电压互感器，后者称为电流互感器。 在高压配电装置中，广泛采用互感器给测量仪表、继电保护和其他二次设备供电。互感器包括电流互感器和电压互感器两类。前者将大电流变成规定的小电流（5A或1A）；后者将高电压变成规定的低电压（100V）。测量仪表和继电器的线圈与互感器的二次线圈相连，互感器的二次线圈应有可靠的接地。采用互感器的目的，除了将二次回路与一次回路隔离，以保证运行人员和设备的安全外，还使由它供电的二次设备标准化、小型化，从而给运行维护提供方便。4.5.1 电压互感器的配置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