火电厂125MW机组电气设计

1、绪 论在高速发展的现代社会中，电力工业在国民经济中的作用已为人所共知，不仅全面的影响国民经济及其它部门的发展，同时也极大地影响人民的物质和文化生活水平的提高，影响整个社会的进步。火电厂是电力系统的重要组成部分，担负着电能生产和电能转换、重新分配的重要任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。火电厂是接受电能、变换电压和分配电能的，实现电能的远距离输送，将电能分配到用户，将发电机电压进行多次变换，由电力变压器、配电装置和二次装置构成。按火电厂的性质和任务不同，分为去区域火电厂和地方火电厂。按地位和作用不同分为枢纽火电厂、地区火电厂和用户火电厂。随着国民经济的持续发展，人民的生活质量和生活水

2、平不断提高家用电器越来越多的进入千家万户，人们对用电质量的要求越来越高。并且电力系统的发展电网结构越来越复杂。需准确掌握电网和火电厂的运行情况。并逐步采用无人值班管理模式。传统火电厂一般都采用常规设备。同时实现火电厂综合自动化是全面提高火电厂的技术水平和管理水平的重要目标。本次设计的为110kV火电厂，主要是一次部分有火电厂总体分析和负荷分析、火电厂主变压器的选择、电气主接线设计、短路电流计算、电气设备选择、配电装置及电气总平面布置设计。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，

3、并且对电气设备选择，配电装置布置的拟定有较大影响。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。1. 主接线的设计原则（1）在电力系统的地位和作用（2）考虑近期和远期的发展规模（3）考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响（4）考虑主变台数对主接线的影响（5）考虑备用量的有无和大小对主接线的影响2. 接线设计的基本要求（1）可靠性（2）灵活性主接线的灵活性有以下几方面的要求:调度要求：可灵活的投入和切除变压器、线路。调配电源和负荷，能够满足系统在运行方式下，检修方式下特别方式下的调度要求。检修要求：可方便的停运断路器，母线及其继电器保护设

4、备进行安全检修，且不致影响对用户的供电。扩建要求：可容易的从初期过渡到终期接线使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。（3）经济性经济性主要是投资高，占地面积小，能量损失小。3. 厂用电气设备简述为满足生产需要，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，如发电机、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

5、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：

6、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。第1 章 发电厂的总体分析1.1 电力系统发展建设大型矿口电厂，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。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

7、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、共同发展。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。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。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

8、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。1.2 对电力系统的基本要求1.2.1 系统运行的特点(1) 电能生产、输送和使用的同时性现阶段，电能还不能大量廉价的储存，发、输、变、配及用电是在同一瞬间进行的，每时每刻的发电量取决于同一时刻的用户用电量和输送过程的损耗，其中的任一环节出现故障，都会影响电力系统的运行。(2) 生产及人们的生活密切相关性由于电能和其他能源之间转换方便，宜于大量生

9、产、集中管理、远距离输送、自动控制等，因此使用电能较其它能源有显著优点，所以广泛使用电能。电能供应不足或中断，将直接影响各类生产和人民的正常生活，甚至危及人身和设备的安全，造成十分严重的后果。(3) 过渡过程的瞬时性发电机、变压器、电力线路、电动机等元件的投入或退出都在瞬间完成。电能输送所需的时间仅为千分之几或万分之几秒。电力系统从一种运行方式过渡到另一种运行方式的过渡过程更是非常短促。因此，正常运行和故障情况所进行的调整和切换工作，要求非常迅速。电力系统运行必须采用自动化程度高、又能迅速而准确动作的继电器保护及自动装置和自动检测设备。1.2.2 对电力系统的基本要求(1) 满足用电需求满足国

10、民经济各部门及人民生活不断增长的用电需求，保障供给是电力部门的重要任务。电力工业的发展迅速，应超前于其他部门的发展速度，起到先行作用，应该竭力避免由于缺电而使工业企业不能充分发挥其生产能力的情况，应尽量满足用户的用电需要。(2) 电力生产应遵循安全第一，预防为主的原则这就要求加强电力系统各元件和设备的管理，经常进行监视，维护，并定期更新设备，使设备处于完好的运行状态；提高工作人员的素质，严格执行各种规章制度，不断提高运行水平，防止事故的发生。一旦发生事故，应迅速妥善处理，防止事故的扩大，做到迅速恢复供电。因为，供电中断会使工农业生产停顿，人们生活秩序混乱，对某些用户会造成产品报废、设备损坏及危

11、及人身安全等严重后果。突然停电给国民经济造成的损失远远超过电网本身的损失。因此，要确保安全可靠供电。电力系统中发生的事故是导致供电中断的主要原因，但是要杜绝事故的发生非常困难。由于各种用户对供电的要求不同，我们可以按负荷的重要程度将其分为三类，以此决定保证供电的顺序和接线方式。一类负荷中断供电将造成人身事故和重大设备损坏，且难以修复，给国民经济带来重大损失。由于一类负荷重要，在正常运行和故障情况之下，系统接线方式必须有足够的可靠性和灵活性，保证对 用户的连续供电。一类负荷要求有两个以上的独立电源供电，电源间应能自动切换，以便在任一电源发生故障时，对这类用户的供电不至中断。二类负荷中断供电将造成

12、大量减产和废品，以至损坏设备，在经济上造成重要损失。二类负荷需要双回线路供电。但是当双回线路有困难时，允许有一回专用线路供电。三类负荷不属于一类、二类负荷的用户均属于三类负荷。三类负荷对供电没有特殊要求，允许长时间停电，可用单回线路供电，但是也不能随意停电。(3) 保证电能质量电能的质量指标主要是电压、频率和波形等变化不得超出允许范围。电压容许变化的范围是额定电压的±5%；频率的允许偏差为50±（0.20.5）Hz；波形应该是正弦波形，波形的畸变率非常小。电能质量合格，用电设备能正常并且具有最佳的技术经济效果；如果变动范围超过允许值，虽然还没有中断供电，但是已经严重影响到产

13、品的质量和数量，甚至会造成人身和设备故障，同时对电力系统本身的运行也有危险。因此，必须通过调频及调压措施来保证频率和电压的稳定。(4) 保证电力系统运行的经济性电能产生的规模很大。在其生产、输送和分配过程中，本身消耗的能源占国民经济能源中的比例相当大，因此，最大限度的降低每1KW/h电能所消耗的能源和降低输送、分配电能过程中的损耗，是电力部门一项极其重要的任务。电能成本的降低不仅意味着能源的节省，还将降低各用电部门的成本，对整个国民经济带来很大的好处。现在最广泛的做法是实行电力系统的经济运行。按照最优化原则分配发电厂、发电机组之间的发电出力及输电和配电路径，充分利用水力资源，尽可能采取节能降耗

14、措施，力争取得整个现在电力系统最大的、综合的经济效益。应当指出，以上要求是相互关联的。而且常是相互矛盾，相互制约的。因此，要综合考虑，满足任何一项要求时，必须兼顾其它要求。1.3 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) 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，带动发电机发出电能。已作过功的蒸汽，排入凝汽器中冷却成

15、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%。(2) 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，将热能转换为电能，它的原子核反应堆相当于锅炉。(4) 其

16、它发电方式利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。此外，还有直接将热能转换成电能的磁、流体发电等。第2章 电气主接线的设计2.1电气主接线的设计原则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

17、是一个综合性的问题，必须要以设计任务书为依据，以国家的经济建设方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下、兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。同时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。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：（1）断路器检修时，能否不影响供电。（2）线路、断路器或母线检修时，停运出线回路数的多少和停

18、电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。（3）发电厂全部停运的可能性。（4）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（1）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。（2）检修安全：应能方便地停运断路器、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（1）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。（2）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。（3）电能损耗少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数

19、，避免两次变压而增加电能损失。2.2 基本接线的适应范围大型发电厂（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 1000MW、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

20、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：3 5角形接线、一台半断路器接线、双母线多分段接线、变压器母线接线、环形母线多分段接线及断路器接线。电气主接线的方式主要有以下几种：1. 单母线接线：优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和釆用成套配电装置。缺点：不够灵活、可靠，任一元件（母级及母线隔离开关等）故障或检修，均 需使整配电装置停电。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。适用范

21、围：（1）610KV配电装置的出线回路数不超过5回（2）3563KV配电装置的出线回路数不超过3回（3）110220KV配电装置的出线回路数不超过2回2. 单母线分段接线优点：（1）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报路，有两个电源供电。（2）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。缺点：（1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该母线的回路都要在检修期间内停电。（2）当出线为回路时，常使架空线路出现交叉跨跃适用范围:（1）610KV配电装置的出线回路数不超过6回及以上时（2）3563KV配电装置的出线回路数不超过4-

22、8（3）110220KV配电装置的出线回路数不超过3-4回3. 双母线接线优点：（1）供电可靠（2）调度灵活（3）扩建方便（4）便于试验缺点：（1）增加一组母线和使用每回路就需增加一组母线隔离开关。（2）当母线故障需检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作适用范围：（1）610KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时。（2）3563KV配电装置，当出线回路数超过8回时其连接的电源较多，负荷较大时。（3）110220KV配电装置，在系统中处重要地位，出线回路数为4回及以上时。4. 双母线分段接线当220KV进出线回路较多时，双母线需要分段，分段的原则为：（1）当进出线回路数为1014

23、时，在每一级母线上用断路器分段（2）当进出线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段。（3）在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器。（4）为了限制220KV母线短路电流系统解列运行的需要，可根据需要将母线分段。35110kV线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组成或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或单母分段的接线。3563kV线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线。110kV线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。在采用单母线、单母线分段或双母线的35110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当有旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器

24、兼作旁路断路器的接线。当110kV线路为6回及以上时，3563为8回及以上时，可装设专用的旁路断路器。主变压器35110kV回路中的断路器，有条件时亦可接入旁路母线。采用SF6断路器的主接线不宜设旁路设施。当变电所装有两台主变压器时，610kV侧宜采用单母线分段。线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当635kV配电装置采用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路设施。2.3 主接线设计步骤电气主接线的选择原则是根据国家规定现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设与发展方针，按照技术规定和标准，结合实际的特点步骤：（1）原始资料分析根据任务书的要求，在

25、分析基本资料的同时各级电压可拟订数个主接线方案。（2）对拟订的方案进行技术经济比较选出最佳方案。（3）绘制电气主接线图。根据设计任务书的要求及其对负荷的分析情况，现将各电压级可能采用的可行性方案列出，进而以优化组合的方式，确定最佳的电气主接线形式。2.4 设计方案的介绍本厂为两台单机容量为125MW，总容量为250MW，故宜采用可靠的单元接线，直接接入110KV系统。对于110KV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

26、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，且有利于扩建等优点，但可靠性和灵活性比较差两种设计方案的接线图如下：单母线分段带旁路接线双母线接线第3章短路电流的计算3.1 短路电流的计算在电力系统中，短路故障造成发电机功率不平衡而失去同步，给系统带来很大危害.其中短路的形式分为三相短路，两相短路，单相短路接地，两相短路接地，在四种短路形式中，三相短路时短路电流最大.短路故障使电源供电回路的总阻抗减小，产生暂态过程，电流增加超过额定电流值很大，短路点产生电弧烧坏电

27、气设备，并引起电力网络中电压降低，在靠近短路点部分用户的用电设备破坏.功率发生变化，当机械功率大于输出的电磁功率时，发电机的转速增加，破坏电力系统的稳定性，引起大片地区的停电.3.2 计算目的及基本情况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

28、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，需以各种短路电流为依据。（5）接地装置的设计，也需用短路电流。3.3 短路电流计算的基本要求（1）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行，相位角相等，频率相同在短路前电力系统的电势和电流是对称的；（2）以变压器为理想变压器，铁心处于饱和状态，电抗值不随电流的变化而变化；（3）输电线路的分布电容可省略不计；（4）应考虑对短路电流值有影响的所有

29、元件，不考虑短路点的电弧电阻；（5）采用平均电压，这样在计算短路电流时，可减小误差，计算发电机，变压器，线路等元件的电抗；（6）简化时在电源短路点很近的情况下，发电机由于特性不同将对短路电流的变化规律有决定的影响，不能将不同类型的发电机合并，如果发电机与短路点之间的电气距离较大时，不同类型的发电机引起的短路电流变化规律的差异受到极大的削弱，这时可将不同类型的发电机合并。3.4 计算过程在母线上确定短路电流点f，其中短路电流点f位于110KV母线上两台主变压器并列运行的短路点。图2-1(1) 画出等值电路图简网络： 图2-2(2) 选择基准容量，算出电抗：在计算的时忽略变压器对短路计算的影响，查

30、供用电实用手册910架空线路钢芯铝绞线的电抗值：各线型的单位电抗分别是： 计算各线路的阻抗值(3) 化简网络 化简结果如图2-3图2-3即为G1，G2的转移阻抗，即为系统S1的转移阻抗，即为系统S2的转移阻抗。(4) 求出电源的计算阻抗： 图2-4短路电流计算如表2-1：表2-1短路电流计算列表短路点（KA）（KA）（KA）（KA）（KA）（KA）16.80816.80916.80916.816.042.786第4章 主变压器的选择4.1 125MW发电机组变压器选择要求对于125MW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

31、装联络变压器，其容量按两种电压网络的交换功率选择。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，一般采用三绕组变压器，但每

32、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。4.2 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，本厂选用两台容量相等双绕组变压器，单机容量为125MW，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接线时，主变压器的容量可按下列条件中的较大者

33、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 =125WM， COS=0.85双绕组变压器的选择 SMAX= 1.1PG（1-kp）/ COS (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110KV的发电厂应尽可能的选用三相变压器。所以选择的型号为SFSZ7-160000.的三相自耦变压器。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

34、选择 SMAX= 1.1PG（1-kp）/ COS选择的型号为SFSZ7-160000的三相自耦变压器.根据主接线和设计要求，需用两台型号为SFSZ7-160000/110的三相自耦主变压器。表4-1 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SFSZ7-160000110/13.816000013%Ynd11二三备注变压器中性点全部接地4.3 厂用变压器的选择要求 一般厂用变压器连接在厂用母线上，而用电设备由母线引接。为了合理正确的选择厂用变压器的容量，需对每段母线上引接的电动机台数和容量进行统计和计算。厂用负荷计算一般采用换算系数法。当按换算系数法求得的计算负荷接近变压器

35、高压绕组的额定容量时，可用轴功率法校验，取其大者作为计算负荷。对于厂用变压器的选择应按照以上要求：（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%当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

36、大一分低压厂用工作变压器容量相同。4.3.1 负荷计算1. 计算原则（1）连续运行的设备应予计算。（2）机组正常运行时不经常而连续运行的设备（如备用励磁机，备用电工给水泵等）也应计算。（3）不经常短路时及不经常而断续运行的设备不予计算，但由电抗器供电的应全部计算。（4）由同一电源供电的互为备用的设备只计算运行的部分。（5）由不同电源供电的互为备用设备时，应全部计算，但台数较少时，允许扣除其中一部分。（6）对于分裂绕组变压器，其高低压绕组应分别计算。当两个低压绕组接有互为备用设备时对高压绕组只计算其运行部分。对低压绕组，则一段均予计算。4.3.2 计算方法由于接在厂用母线上的用电设备不会同时工作

37、，且工作的设备也未必满载运行，同时考虑到供电线路电能损失和电动机效率等因素的影响，将实际电源供给的容量小于用电设备的总容量，采用二者之比即用换算系数K表示。已知K后，则有： 式中 -厂用分段母线计算负荷，KVA。 -换算系数；综合考虑了各电动机的负荷率、同时率、效率、功率因数等系数 。 -电动机及其他用电设备的计算功率。表4-2 换算系数表K电动机类型机组容量（KW）125000200000给水泵及循环水泵电机1.01.0凝结水泵电机0.81.0其它高压电动机及低压厂用变压器0.80.85其他低压电动机0.80.7电动机及其它用电设备的计算功率与电动机的运行特点有关，所以应根据负荷的运行方式及

38、特点确定。动力负荷：表4-3 不同动力负荷的计算功率表不同动力负荷计算功率不同动力负荷计算功率连续运行电机中央修配厂的用电负荷短时及断续运行电机煤场机械不经常运行电机注：该类电动机额定功率之和（KW）最大5台电动机额定功率之和（KW）其中最大3 台发电机额定功率之和（KW）照明负荷，计算公式：需要系数，一般取0.81.0安装容量，（KW）4.4 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，总共为两台，同时配备两台高压厂用启动/备用变。表4-4工作厂用变压器技术参数机组容量MW工作厂用变压器KVA备用厂用变压器KVA12516000KV

39、A/13.8KV16000KVA/1104.5 电气主接线方案的确定通过对以上两种可行性方案的比较可知，方案1较方案2结构简单，投资较少，但是对于110KV 电压级，综合考虑各方面因素，如用电负荷情况，电气主接线的基本要求以及该地区的经济水平等，最后决定选用双母线接线的主接线形式。目前大型火力发电厂都采用双母线的接线方式，因为这种接线方式具有很高的供电可靠性，高度灵活性，且扩建方便，适合目前电力发展的需求，因此采用方案2。第5章 导体和电气设备的选择 5.1 设备选择要求及任务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

40、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馈电回路 注：1. PN、UN、IN等都为设

41、备本身的额定值。 2.各标量的单位为：I（A）、U（KV）、P（KW）、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。表5-2导体的最高允许温度表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

42、大于表5-3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 137×106 69×106 157×106（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项 目电 器正常工作条件短路条件额定电压额定电流开断容量动稳定热稳定断路器隔离开关熔断器电抗器电流互感器电压互感器导线5.2 导体及电器设备的选取及校验1.长期工作条件（1）电压选用的电器在允许最高工

43、作电压不低于该回路的最高运行电压，即 （2）电流选用的电器额定电流不得低于所在回路在各种可能方式下的持续工作流 2. 短路稳定条件（1）校验的一般原则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。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，可不校验动稳定。用熔断器保护的电压互感器，可不校验动、热稳定。（2）短路的热稳定条件： It -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

44、验短路热稳定所用的计算时间按下式计算： tb-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110KV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。3.短路的动稳定计算： ich- 短路冲击电流峰值（kA）imax-电器允许的极限通过电流峰值（kA）5.3 母线的选择及校验1. 根据导体和电器选择设计技术规定载流导体宜采用铝质材料，下列场所可选用铜质材料的硬导体。（1）持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、变压器出线端部或采用硬铝导体穿墙套管有困难时。（2）污秽对铜腐蚀较轻微而对铝有较严重腐蚀的场所。20KV以下回路的正常工作电

45、流在4000A及以下时，宜采用矩形导体，在4000-8000A时，宜选用槽形导体。110KV及以上高压配电装置，当采用硬导体时，宜选用铝合金管形导体。2. 110KV母线选择及校验（1）按导体长期发热允许电流选择截面导体所在回路中最大持续工作电流在额定环境温度K与实际环境温度和海拔有关的综合校正系数当导体允许最高温度为+70和不计日照时，K用下式计算 其中 、 分别为导体长期发热允许最高温度和导体安装地点实际环境温度 按长期发热允许电流选择截面，查电气设备实用手册附表（铝合金管形导体长期允许载流量和集肤效应系数K f ）选用3根截面系数为954mm的铝锰合金。则 （2）母线校验热稳定校验短路持

46、续时间为 周期分量的热效应 因t1s，故不计算非周期分量的热效应：正常导体运行时导体温度： 根据发电厂电气部分查表，C=97满足短路时发热的最小导体截面为满足热稳定要求。动稳定校验查发电厂电气部分表3-5单跨、两端固定多等跨，简支=3.56 L=8m对该母线不计共振影响。取发电机出口短路时，冲击系数为1.8，所以母线相间应力计算：其中 a=2.4m为相间距离满足动稳定要求导线选择结果如表5-5所示 表5-5 导线选择结果项目压电级别主母线导体尺寸D1/D2导体截 面S（mm）最高温度下允许栽流量（A）截面系数W（cm 3）质量（Kg/m）惯性距（Cm4）110KV铝猛合金管形母线80/7295

47、4190017.32.66920.45.4 电气设备的选取及校验5.4.1 断路器选择在电力系统中，断路器的主要作用是：在正常情况下控制各电力线路和设备的开断及关合；在电力系统发生故障时，自动切除短路电流，以保证电力系统正常运行。按照电力工程设计手册高压断路器选择规定：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，并经技术经济比较后确定选择断路器。1. 断路器选择内容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的电网，

48、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：电压： 电流： 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开断电流（或开断容量）：（或） 式中 断路器实际开断时间T秒的短路电流周期分量； 断路器额定开断电流； 断路器T秒的开断容量； 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。动稳定： 式中 三相短路电流冲击值； 断路器极限通过电流峰值。热

49、稳定： 式中 稳态三相短路电流； 短路电流发热等值时间； 断路器T秒热稳定电流。2. 110KV侧断路器选择因为，所以根据查电气手册，可选SW7-110ZC型高压少油断路器。短路计算时间： 短路周期热效应： 4冲击电流 断路器选择结果如表5-6所示：表5-6 110 KV断路器选择比较表计算数据SN10-110/1000110KV110KV1551.6A1600A16.808KA21KA42.786KA55KA112917645.4.2 隔离开关的选择 隔离开关是高压设备的一种，在结构上，隔离开关没有专门的灭弧装置因此不能用来拉合负荷电流和短路电流。正常分开位置时，隔离开关两端之间有符合安全要

50、求的可见绝缘距离，在电网中，其主要用途有：设备检修时，用来隔离有电和无电部分，形成明显的开断点，保证工作人员和设备的安全；和断路器相配合，进行倒闸操作，以改变系统接线的运行方式。 隔离开关与断路器相比，额定电压、额定电流的选择及短路、热稳定校验的相同。但是，由于隔离开关不能用来接通和切除短路电流，无须进行开断电流和短路关合电流的校验。隔离开关选择如表5-7下，并配合选择2型接地开关。表5-7 110KV侧隔离开关选择计算数据GW5110D（W）110KV110KV1551.6A1600AQK1129(KA2)SIt2t1600(KA2)S42.786KA50KA5.4.3 绝缘子和穿墙套管根据

51、导体和电气选择设计技术规程 屋外支柱绝缘子宜采用棒式支柱绝缘子。屋外支柱绝缘子需倒装时，可用悬挂式支柱绝缘子。屋内支柱绝缘子宜采用联和胶装的多棱式支柱绝缘子。屋内配电装置宜采用铝导体穿墙套管。对于母线型穿墙套管应该校核窗口允许穿过的母线尺寸。高压穿墙套管有瓷绝缘和油纸电容式绝缘两种。瓷绝缘的穿墙套管适用于交流电压635kv系统，油纸电容式绝缘适用于交流电压60500kv中性点直接接地系统。1. 110KV侧（1）支柱绝缘子选择 根据母线额定电压110V和安装地点，屋外支柱绝缘子选用电压高一级支柱绝缘子：ZS-110/4型，其4000N 、 H=1060mm则：F选择A级 3675N ZS-11

52、0/8验算方法同屋内支柱绝缘子的方法相同。穿墙套管选择，是根据工作电压额定电流来选的，选CWL-110/630其长度 1020mm， 4000。套管容口尺寸为： 215×372（mm）644（mm）计算跨度： 套管受力： 绝缘子和套管选择结果如表5-8所示：表5-8绝缘子和套管选择结果电压级别设备类型110KV绝缘子ZS-110/4穿墙套管CWL-110/6305.4.4 互感器的选择互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器。互感器将高电压、大电流按比例变成低电压和小电流，其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表。二次绕组必须有可靠的接地，以防止绕组间

53、绝缘损坏而使二次部分长期存在高电压。1. 电压互感器选择（1）特点容量很小，结构上要求有较高的安全系数；二次侧仪表和继电器的电压线圈阻抗大，互感器接近空载运行。电压互感器将高电压转换成低电压，供各种设备和仪表用。（2）用途供电量计算用做继电保护的电压信号源用作合闸和重合闸检查同期、检无压信号（3）电力工程设计手册对电压互感器配置的规定电压互感器的配置与数量和配置主接线方式有关，并应满足测量、保护周期和自动装置的要求。电压互感器应能在运行方式改变时，保护装置不能失压，周期点的两侧都能提取到电压。6220KV电压等级的一组主母线的三相上应装设电压互感器，旁路上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设压互的情况和需要确定。当需要监视和检测线路侧