09电气2班第五组+300MW凝汽式发电厂设计

1、发电厂电气部分课程设计 题 目 300MW凝汽式发电厂设计 学院名称 信息技术学院 指导教师 姜新通 班 级 09电气（2） 学 号 /13/31/50 学生姓名 于鹏 徐敏嘉 李梦娇 刘博 2012年 5月 10日任 务 书1 原始资料 1.本电厂为凝汽式发电厂，第一期工程装设两台N-300-2型发电机组。发电机额定电压为20KV，额定功率：300MW，COS=0.85，Xd=15.59%，本期工程装设两台相同容量的机组。 2.该期工程以220KV线路8回路与系统联系，220KV母线系统正序阻抗标幺值（当取=100MVA时）为=0.1，零序阻抗标么值为=0.03。 3.厂用电率按8%考虑。高

2、压厂用电压6KV;低电压厂用电380/220KV。 4.本厂位于某县城边缘，距离负荷中心约30公里，供电半径约70公里。厂址地势平坦，高出百年水位，平均海拔高度为100米。补给水水源距离电厂25公里，年最高温度为40度，土壤温度为30度。年最低气温为零下33度。年平均气温为15摘要随着国民经济和电力工业的飞速发展，电厂的建设在电力系统重起着重要的作用，而地区火电厂电气部分设计直接关系到电厂投资的大小、运行的灵活性、经济性及供电的可靠性。因此对火电厂的设计也提出了更高的要求。电能的使用已经渗透到社会、经济、生活的各个领域，而在我国电源结构中火电设备容量占总装机容量的75%。本设计为地区火电厂电气

3、部分设计。通过对原始材料的详细分析，根据任务书的要求，在保证电力系统安全稳定运行、经济合理条件下，进行火电厂电气部分设计。本文是对配有2台200MW和2台300MW汽轮发电机的大型火电厂一次部分的初步设计，主要完成了电气主接线的设计。包括电气主接线的形式的比较、选择；主变压器、启动/备用变压器和高压厂用变压器容量计算、台数和型号的选择；短路电流计算和高压电气设备的选择与校验。关键词：电气主接线 短路电流计算 厂用电 电气设备 配电装置ABSTRACT With the development of national economy and the rapid development of po

4、wer industry, power plant construction in electric power system plays an important role in thermal power plants, and the electric part of power plant design is directly related to the investment size, operating flexibility, economy and reliability of power supply. Therefore the power plant design is

5、 also put forward higher requirements. The use of electric energy already seeped to society, economy, in all areas of life, and in our country power structure in thermal power equipment capacity accounted for75% of total installed capacity. The design is for the regional electric power plant design.

6、Base on the original detailed analysis of the data according to the design requirement of the power system to ensure the safe and stable operation reasonable economic condition for a design of electric power plant. The article is with2 sets of 200MW and 2 sets of 300MW turbine generator of large the

7、rmal power plant is a part of the initial design, mainly to complete the main electrical wiring design. Including electrical main wiring in the form of comparison, selection; main transformer, startup / standby transformer and HV transformer capacity calculation, the number and type of choice; calcu

8、lation of short circuit current and high voltage electrical equipment choice and verification.Key words: the main electrical wiring short-circuit current calculation electricity electrical equipment electrical distribution device目录摘要1ABSTRACT2目录3前言51 绪论71.1我国电力工业发展状况71.2 我国电力工业今后的发展方针71.3 选题的背景及研究的意

9、义81.4 环境对发电厂的影响92 电气主接线102.1 主接线的设计原则和要求102.2主接线方案的选择102.2.1 方案设计102.2.2 比较并确定主接线方案122.3厂用电接线的选择123变压器的选择与计算133.1 变压器的选择原则133.2 确定变压器台数及容量134短路电流分析计算154.1基准的选择与计算154.2各元件参数标么值的计算164.3系统等值网络图164.4短路计算点的选择174.5短路电流的计算175 电气设备的选择185.1 电气设备选择的一般原则及短路校验185.2 主要电气设备的选择20结束语29参考文献30附录 短路电流计算31附录 电气设备的

10、选择结果表35附录 操作票36附录 主接线图37前言电能由于其固有的优点而成为国名经济各领域最广泛使用的能量，电力工业是把一次能源转变为电能的生产行业。一次能源是指以原始状态存在于自然界中，不需要经过加工或转换过程就可以直接提供热、光或动力能源，如石油、煤炭、天然气、水力、原子能、风能、地热能、海洋能等，上述前五种能源是当前被广泛使用的，所以称为常规能源，世界能源消费几乎全靠这五大能源来供应。一次能源通过加工、转化生成的能源为二次能源。一些不易或不便直接利用的一次能源（如核能、水能、地热值燃料等），可以通过转换成电能而得到充分利用，由此扩大了一次能源的应用范围。电能可较为方便的转换为社会所需的

11、各种形式的能源，如机械能、光能、磁能、化学能等，而且转换效率高。电能容易控制，无污染，以电能作为动力，可有效的提高各行各业的生产自动化水平，促进技术进步，从而提高劳动生产率，改善劳动者的工作者的工作环境和工作条件。电能在提高人民的物质文化水平方而同样起着非常重要的作用。电能的应用已深入到社会生产和生活的各个领域，一个国家的电气化程度已成为国民经济现代化的一个重要标志，只有电力工业迅速发展才有可能保证整个国民经济迅速而稳步的发展。特别是在进入以信息、电子、生物技术为代表，从集中到分散，从等级结构到网络结构，从简单选择到多种选择的21世纪，电力将继续发挥其他能源形式所不能替代的作用，人们对电力的依

12、赖程度将更高，对电力供应的数量和品质也将提出更大、更高的要求。电力工业在国民经济中的作用将更加的突出。因此对发电厂的设计和创新将具有现实意义。1 绪论1.1我国电力工业发展状况我国自1882年幼电力以来至1949年底，经过67年发展装机容量只达到185万kw，年发电量43亿kw.h,分别居世界第21位和25位。新中国成立后，电力工业发展可分为19501978年和1978年以后两个阶段在19501978年期间，新中国的建立为电力工业的发展创造了有利条件。1978年后，中国开始实行改革开放政策，电力工业更是以前所未有的速度向前发展。目前，比较完备的电力工业体系已经初步建立，技术设备水平正在逐步提高

13、。除去我国台湾省和港、澳地区外，已经形成华北（北京天津、山西、河北及部分内蒙古）、东北（黑龙江、吉林、辽宁及部分内蒙古）、华东（上海、江苏、安徽、浙江）、华中（河南、湖北、湖南、江西）、西北（陕西、甘肃、青海、宁夏）、川渝（四川、重庆）和南方联营（广东、广西、云南、贵州）7个跨省市区电网，以及山东、福建、海南、乌鲁木齐和拉萨5个独立的省级电网，跨省、跨大区电网那个的互联正在逐步实现。除西北电网最高电压等级为330kv外，其他跨省电网和山东电网已建成500kv主网架。全长146km的青海官亭兰州东750kv输电示范工程在2005年10月投运，这是我国首条电压等级最高、世界海拔最高的输变电工程，2

14、003年全国总装机容量达到38450万kw，年发电量19080亿kw.h。从1996年起，我国发电机装机容量和年发电量均居世界第二位，2004年全国总装机容量达到44700万kw，2004年电力弹性系数达到1.6。至2002年底，我国最大的汽轮机发电组容量90万kw，安装在外高桥第二发电厂；最大的水轮机机组容量70万kw,安装在三峡水利发电厂；最大的核电机组容量100万kw，安装在岭澳核电厂，目前我国最大的火力发电厂是北仓港电厂，装机容量300万kw，单机容量60万kw；最大的水力发电厂是三峡水力发电厂，总装机容量1820万kw，单机容量70万kw，年均发电量847亿kw.h；我国最大的核能发

15、电厂是岭澳核电厂，装机容量200万kw，单机容量100万kw；最大的抽水蓄能电厂，装机容量240万kw，单机容量30万kw。这些也说明我国电力工业已进入大机组、大电厂、大电网、超高压高度自动化的发展时期和向跨大区联网、推进全国联网的新阶段。1.2 我国电力工业今后的发展方针 充分开发水电，水力资源是大自然给予我们的一种便宜，绿色的可再生能源，我国水能资源丰富，河流水能资源技术可开发装机容量4.93亿KW，经济可开发装机容量3.95亿KW，是世界上水源比较丰富的国家。至2004年我国的水电装机容量已达1亿KW，水电装机容量居世界第二位，已开发的水电约为经济可开发资源的25%左右，但这一水电开发率

16、比发达地区如北美的60%，欧洲的50%低得多。21世纪是中国水电大发展的时期，西部大开发和“西电东送”战略任务将支撑我国水电事业的腾飞，中国水电技术也将因此走在世界前列。在坚持可持续发展和保持生态环境前提下，我国水电开发的思路定为：主要开发调节性能好、水能指标优越的大型水电站，并因地制宜开发中小型水电站；重点水电站开发与流域梯级开发相结合；重点开发黄河上游、长江中上游、红水河、澜沧江中下游和乌江等流域；推进国家“西电东送”战略和支持中西部及少数民族的水电开发；在炭煤短缺·水能资源丰富的地区，选择一批小河流进行连续梯级开发；根据各个电网的调峰能力情况，有选择开发抽水蓄能发电。到2010

17、年，也就是中国水电建设100年时，水电装机容量力争达到1.55亿KW以上，我国的水电装机容量将超过美国居世界第一，完成从资源第一大国到生产第一大国的转变。20112049年，全国总装机容量将约15亿KW，水电开发率达到85%90%，装机约4.3亿KW。届时，中国的水电技术将达到世界领先水平，进一步由生产数量上的第一大国，成为数量、质量、科技、管理、效益等方面全面领先，真正意义上的水电第一大国。大型火电基础建设。我国有丰富的煤炭资源，储存7241亿吨。在我国电源结构中，现在火电设备容量占总装机的75%以上，在相当长的时期内，火电建设仍然是主要的。我国火电建设的重点是：积极采用高参数、大容量、高效

18、率、高调节性、节水型，以装机容量600MW以上为主的设备；大力开发清洁煤燃烧技术，以减轻对环境的压力；鼓励热电联产和热、点、冷技术的推广，以提高能源综合利用率；积极支持和花大力气建设矿口电厂，建设煤炭基地的电站群，发挥规模经济效益。而且可以变送煤为送电以减轻对运输的压力，同时也可减轻对经济发达地区的环境压力。适当发展核电形成我国自己的核电生产能力。目前我国已形成了浙江秦山、广东大亚湾和江苏田湾核电基地。其中:大亚湾核电站是我国引进国外资金、设备和技术建设的第一座大型商用核电站，是装机容量2X90万KW压水堆核电站:1994年4月投入运行的泰山第一核电站，是中国第一座依靠自己的力量设计、建造和运

19、营管理的30万KW压水堆核电站：泰山第二核电站，是我国自主设计、建造、运营的首座2X60万KW压水堆核电站：中国与加拿大合作的泰山第三核电站工程是我国首座商用重水堆核电站工程，建造总装机容量为2X72.8万KW核电机组：岭澳核电厂计划装机容量4X100万KW，目前第一期两台机组已投产：中国与俄罗斯合作的田湾核电站工程，厂区按4台百万千瓦级核电机组规划，并留有再建24台的余地。一期建设2X106万KW的俄罗斯AES91型压水堆核电机组已投产。优化发电能源结构，我国常规能源结构中，以煤炭为主，在在能源消费构成中煤电电量占75%左右，这给环境带来极大压力，需努力改变电源结构，调整和优化能源结构。除了

20、上述加快水电、核电建设外，还要尽可能多地利用天然气等优质能源发电。天然气常规燃料中的优质能源，从世界范围内的能源消耗来看，天然气比重在逐年上升，燃料用天然气的发电厂也越来越多。由于我国探明的天然气储量不断增加，因此，在发电能源结构上要尽可能优化，即多采用一些天然气发电，特别在我国沿海等地要扩大建设规模。在油气田产区和通天燃气管道的地区将适当发展一些高效率的燃气联合循环电站，既适应电网调峰需要，又能提高发电的能源利用效率，还可降低建设造价。加强新能源发电的开发力度。加强新能源开发力度是世界各国共同的发展趋势。我国新能源资源丰富，被称为绿色能源的太阳能、风能、地热能、潮汐能及生物质能等开发前途非常

21、广阔。用城市大量的垃圾发电既可充分利用能源，又可减轻环境的污染，这些也是在今后的电力发展中应予以重视的。 大力发展电网。总体来看，目前我国电网还是比较薄弱的，在我国的电网建设中，要实施抓两头带中间的策略。重点要抓好两头，一头是大型电厂，能源基地的电力外送与全国联网以及跨国联网建设:另一头是农村电网建设与城市配电网的建设。而中间，则主要是指220KV电网及各网省电力公司范围内500KV电网网架的建设，也需要进一步完善和加强。开发和节约并重。在开发能源的同时，还必须节约能源。在民众中要牢固树立节约资源，建立资源节约型国民经济体系和资源节约型社会，推进节约型社会建设的观念，要进行节能政策引导，让人们

22、在生活中养成节能意识和形成节能习惯。 高度重视环境保护。众所周知，环境保护和保持生态平衡，式可持续发展战略的重要条件，环境措施必须认真贯彻到电力建设与生产中去。因此在电力建设中，除了上述发展水电，核电，再生能源外。还必须继续关停效率低，煤耗高，污染严重的小火电机组，同时要积极开展燃煤电厂的脱硫技术和清洁燃煤技术，减少燃煤电厂的污染。1.3 选题的背景及研究的意义改革开放30年来我国电力工业取得了突飞猛进的发展，但离国民经济发展的要求仍然有很大的距离，目前存在的主要问题有：a.电力工业内部结构性矛盾突出电网建设滞后于电源建设，电网结构薄弱；电网的输出与配电、高压与低压，一次与二次环节之间的配置还

23、不够协调，不同程度地影响着电网的安全稳定和经济运行。水能资源没有得到充分开发利用，开发利用率只有25%左右，尤其是调节性能好的大型水电站比重偏小。电网调峰能力普遍不足。b.电力发展水平和电气化程度仍然很低目前，我国30万kw级以上机组占火电装机容量的比重为40%左右，洁净煤发电、核能、超临界机组、高压直流输电等先进技术应用还比较少，供电煤耗、线损率都比先进国家高、。我国人均拥有发电机容量和人均发电量，均不到世界平均水平的一半，仅为发达国家的六分之一十分之一。c.环境保护的任务十分繁重我国能源资源以煤炭为主，在电源结构方面今后相当长的时间内将继续维持燃煤机组为主的基本格局。目前还有相当部分火电厂

24、没有采取脱硫措施，火电厂的二氧化硫污染排放尚未得到有效控制，这已成为电力工业实施可持续发展策略的制约因素。d.电力工业管理体制还不能适应新时期发展的需要目前我国电力企业在经营管理上旬在这效率低、服务差的问题。电力市场壁垒阻碍电力资源的优化配备，电价形成机制不能充分反映市场的供需关系，制约了电力消费的有效增长和电网的发展，也妨碍了节约用电和环境保护技术的推广应用，影响了农村境界的发展和农民生活水平的提高。1.4 环境对发电厂的影响按当地环境条件校核在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境（尤须注意小环境）条件，当气温，风速，温度，污秽等级，海拔高度，地震列度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条

25、件时，应采取措施。我国目前生产的电器使用的额定环境温度+40，如周围环境温度高于40时，其允许电流一般可按每增高1，额定电流减少1.8%进行修正，当环境温度低于+40时，环境温度每降低1，额定电流可增加0.5%，但其最大电流不得超过额定电流的20%。2 电气主接线 2.1 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

26、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）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

27、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、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。2.2主接线方案的选择 2.2.1 方案设计1）单元接线其是无母线接线中最简单的形式，也是所有主接线基本形式中最简单的一种，此种接线方法设备更多。本设计中机组容量为300M

28、W，所以发电机出口采用分相封闭母线，为了减少断开点，可不装隔离开关，但应有可拆点，以利于机组调试。这种单元接线，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得选择出口断路器时，受到制造条件或价格过高等原因造成的困难。2）单母线分段带专用旁路断路器的旁路母线接线优点：在正常工作时，旁路断路器以及各出线回路上的旁路隔离开关，都是断开的，旁路母线不带电，通常两侧的开关处于合闸状态，检修时两两互为热备用；检修QF时，可不停电；可靠性高，运行操作方便。缺点：增加了一台旁路断路器的投资。3）单母分段线分段断路器兼作旁路断路器的接线优点：可以减少设备，节省投资；同样可靠性高，运行操作方便；4）双母线接线优点：供电可

29、靠，调度方式比较灵活，扩建方便，便于试验。缺点：由于220KV电压等级容量大，停电影响范围广，双母线接线方式有一定局限性，而且操作较复杂，对运行人员要求高。5）双母线带旁路母线的接线优点：增加供电可靠性，运行操作方便，避免检修断路器时造成停电，不影响双母线的正常运行。缺点：多装了一台断路器，增加投资和占地面积，容易造成误操作。6) 双母线分段接线优点：缩小母线故障的停电范围,可靠性更高,灵活性高.当一母线故障后,只段该母线所连的出线回路停电,将故障母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上,即可恢复供电.缺点：比双母线接线增加了两台断路器,投资有所增加. 方案一：300MW发电机G-1,G-

30、2通过双绕组的变压器与220KV母线连接，220KV电压级出线为8回，采用双母线接线。方案二：300MW发电机G-1,G-2通过双绕组的变压器与220KV母线连接，220KV电压级出线为8回，采用单母线分段带旁路接线。方案三：300MW发电机G-1,G-2通过双绕组的变压器与220KV母线连接，220KV电压级出线为8回，采用双母线分段接线.2.2.2 比较并确定主接线方案由于该期工程需要以220KV线路8回路与系统联系,所以决定选用方案三接线.由于方案一与方案二220KV为出线等级的情况下,最多只能有4条回路.所以选择方案三.主接线图如图2-1所示。图2-1 主接线图2.3厂用电接线的选择

31、厂用电接线的设计原则基本上与主接线的设计原则相同。首先，应保证对厂用电负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转；其次，接线应能灵活地适应正常，事故，检修等各种运行方式的要求；还应适当注意经济性和发展的可能性并积极慎重的采用新技术、新设备，使其具有可行性和先进性。此外，在设计厂用电系统接线时还要对供电电压等级，厂用供电电源及其引接进行分析和论证。 火电厂的辅助机械多、容量大，供电网络复杂，其主要负荷分布在锅炉、气机、电气、输煤、出灰、化学水处理以及辅助车间和公用电气部分，因此，厂用电以单母线分段接线（既不设共用符合母线）形式合理地分配厂用各级负荷。 现将该火电厂的厂用电接线的系统图设计示于图2-

32、1。3变压器的选择与计算3.1 变压器的选择原则1、 主变压器的选择原则 （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） 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。由低压侧向高压侧送电时，不宜使用自耦变压器。 （4

33、） 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时，可采用有载调压变压器。二、厂用变压器容量选择的基本原则和应考虑的因素为： （1）变压器原、副边电压必须与引接电源电压和厂用网络电压一致。 （2）变压器的容量必须满足厂用机械从电源获得足够的功率。 （3）厂用高压备用变压器或起动变压器应与最大一台高压厂用工作变压器容量相同；低压厂用设备用变压器的容量应与最大一台低压厂用工作变压器容量相同。3.2 确定变压器台数及容量 台数：根据原始资料，该厂除了本厂的厂用电外，其余向系统输送功率，所以不设发电机母线，发电机与变压器采用单元接线，300WM发电机组的主变压器选用双绕组变压器2台。

34、向本厂供电变压器选用三相式双绕组变压器2台，厂用备用电源选用三相式双绕组变压器1台。 容量：单元接线中的主变压器容量SN 应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，预留10的裕度选择，为 发电机容量： 通过主变的容量 厂用电率： 表3-1 发电机参数型号额定功率（MW）额定电压（KV）额定电流（KA）功率因数（）同步电抗(Xd%)瞬变电抗(X'd%)超瞬变电抗(X"d%)QFSN-300-230020113200.85236.3531.9317.1 发电机G-1、G-2的额定容量为300MW，扣除厂用电后经过变压器的容量为： 经计算后选取变压器如下 300MW发电机组所选变压

35、器型号为：SFP-360000/220 两台 厂用变压器选择 与300MW发电机组相连的厂用变压器型号为：SFF7-40000/18两台 其具体参数如表3-2所示。 表3-2 所选变压器型号及其参数型号额定容量（KVA）额定电压空载电流（%）空载损耗（KW）负载损耗（KW）阻抗电压（UK%）高压（KV）中压（KV）低压（KV）SFP7-360000/220360000180.2819086014.3SFPS-240000/22024000012115.75175800高中高低中低25149SFF7-40000/18400000/2×200006.3-6.30.830225.3全穿越半

36、穿越系数9.515.33.74SFF-31500/1531500/2×200006.3-6.31.4527150全穿越半穿越9.516.6SFPFZI-40000/220400006.31.257.2165.421.15变压器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有Y型和型，高、低二侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。三相变压器的一相绕组或连接成三相绕组的三相变压器的相同电压的绕组连接成星型、三角型、曲折型时，对高压绕组分别以字母Y、D或Z表示，对中压或低压绕组分别以字母y、d 或z表示。如果星型连接或曲折型连接的中性点是引出的，则分别以YN

37、、ZN表示，带有星三角变换绕组的变压器，应在两个变换间已“-”隔开。我国110KV以上电压，变压器的绕组都采用Y连接。35KV以下电压，变压器绕组都采用连接。4短路电流分析计算 计算书：4.1基准的选择与计算高压短路电流计算一般只计及个元件的电抗，采用标么值计算。为了方便计算，通常取基准容量=100MVA；基准电压：;其中为平均电压、为额定电压；基准电流：；基准电抗：（kV）1153710.5(kA)0.5021.5615.499()132.2513.691.1024.2各元件参数标么值的计算（1）变压器短路电压百分数计算=10.5=6.5=0（2）变压器电抗的计算=0.21=0.13=04.

38、3系统等值网络图 4.4短路计算点的选择本电站短路故障最严重的情况是发生在110kV、220kV、3800kV母线附近。由于系统共有3个电压等级,故有3个短路电流。 4.5短路电流的计算（1）S1点短路时等效电路如图所示：总主抗标么值：短路电流标么值：短路电流有名值：=冲击电流为：短路容量为：全电流最大有效值：5 电气设备的选择 5.1 电气设备选择的一般原则及短路校验 一、设备选择的一般原则1、应能满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展； 应按当地环境条件校核； 应力求技术先进和经济合理； 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； 选用新产品均应具有可

39、靠的实验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经过上级批准。2、选用的电器最高允许工作电压，不得低于该回路最高运行电压。3、选用导体的长期允许电流不得小于该回路的持续工作电流。由于高压开断电器设有持续过载能力，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。4、验算导体和电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流作用的短路电流，应按具体工作的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景规划。5、验算导体和电器的短路电流，按下列情况计算：（1）、除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络电流外，元件的电阻都应略去不计。（2）、对不带电抗器回路的计算，短路点应选择

40、在正常接线方式短路电流为最大的点。6、导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流按发生短路时最严重情况计算。7、验算裸导体短路热效应应计算时间，应采用主保护动作时间和相应的断路器全分闸时间，继电器的短路热效应计算时间，宜采用后备保护动作时间和相应的断路器全分闸时间。8、在正常运行时，电气引线的最大作用力不应大于电器端子允许的负载。二、 按短路条件进行校验电气设备按短路故障情况进行校验，就是要按最大可能的短路故障（通常为三相短路故障）时的动、热稳定度进行校验。但有熔断器和有熔断器保护的电器和导体（如电压互感器等），以及架空线路，一般不必考虑动稳定度、热稳定度的校验，对电缆，也不必进行动稳定度的

41、校验。在电力系统中尽管各种电气设备的作用不一样，但选择的要求和条件有诸多是相同的。为保证设备安全、可靠的运行，各种设备均按正常工作的条件下的额定电压和额定电流选择，并按短路故障条件校验其动稳定度和热稳定度。（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，工程计算中常用下式校验所选的电气设备是否满足热稳定的要求，即：式中 ，三相短路电流周期分量的稳定值（KA）； 等值时间（亦称假想时间s）； 制造厂规定的在ts内电器的热

42、稳定电流（KA）；t为与相对应的时间（s）。 短路计算时间。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，当为主保护动作时间时一般取0.05s；当为后备保护时间时一般取2.5s； 断路器全开断时间（包括固有分闸时间和燃弧时间）。 如果缺乏断路器分闸时间数据，对快速及中速动作的断路器，取toc=0.1-0.5s,对低速动作的断路器，取toc=0.2s。 校验导体和220KV电缆的短路热稳定性时，所用的计算时间，一般采用主保护的动作时间加上相应地断路器的全分闸时间.如主保护有死区时，则应采用能

43、对该死区起作用的后备保护的动作时间，并采用相应处的短路电流值。校验电器和220KV以上冲油电缆的短路电流计算时间，一般采用后备保护动作时间加相应的断路器全分闸时间。（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或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。电气设备的选择除了要满足上述技术数据要求外，尚应根据工程的自然环境、位

44、置（气候条件、厌恶、化学污染、海拔高度、地震等）、电气主接线极短路电流水平、配电装置的布置及工程建设标准等因素考虑。220KV侧各个回路的最大工作电流 （1）出线回路 IN1 =1000/（10UN ）=0.308KA IMAX1 =1.05 IN1 =0.324KA （2）母线侧 IN2 =1000/（UN ）=1000/（*220*0.85）=3.082KA IMAX1 =1.05 IN2=3.236KA （3）双绕组变压器回路IN3 =300/（UN ）=0.926KAIMAX3 =1.05 IN3 =0.973KA （4）三绕组变压器回路 IN4=200/（UN ）=200/（*220

45、*0.85）=0.6175KA IMAX4=1.05 IN4=0.6484KA 5.2 主要电气设备的选择一、隔离开关的选择 隔离开关是电力系统中应用最多的一种高压电器，它的主要功能是：（1） 建立明显的绝缘间隙，保证线路或电气设备修理时人身安全；（2） 转换线路、增加线路连接的灵活性。 在电网运行情况下，为了保证检修工作电安全进行，除了使工作点与带电部分隔离外，还必须采取检修接地措施防止意外带电。为此，要求在高压配电装置的母线侧和线路侧装设带专门接地刀闸的隔离开关，以便在检修母线或线路断路器时，使之可靠接地。这种带接地刀闸的隔离开关的工作方式为：正常运行时，主刀闸闭合，接地刀闸断开；检修时，

46、主刀闸断开，接地刀闸闭合。这种工作方式由操作机构之间具有机械闭锁的装置来实现。1. 隔离开关的配置（1）中小型发电机出口一般应装设隔离开关；容量为200MW及以上大机组与双绕组变压器的单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点。（2）在出线上装设电抗器的610KV配电装置中，当向不同用户供电的两回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。（3）接在发电机、变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。（4）一台半断路器接线中，视发变电工程的具体情况，进出线可装设隔离开关也可不装设隔离开关。（5）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。（6）中

47、性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自耦变压器的中性点则不必装设隔离开关。原则： 2. 220KV侧隔离开关的选择（1）出线回路最大工作持续电流： IN1 =1000/（10UN ）=0.308KAIMAX1 =1.05 I N1N =0.324KA UNs =1.1×220KV=242KV UN UNs拟选型号为GW4220/2500系列隔离开关，参数如表5-3所示。 表5-3 GW4220/2500系列隔离开关技术数据额定工作电压（KV）额定电流（A）4s 热稳定电流（KA）额定动稳定电流峰值（KA）额定频率（HZ）22032005012550GW4220W系列隔离开

48、关是三相交流50HZ高压开关设备，供在有电压五负载的情况下，断开或闭合线路之用。该系列隔离开关的主刀闸和接地刀闸可分配各类电动型或手动型操作机构进行三相联动操作，主刀闸和接地刀闸有机械连锁装置。1)动稳定校验： IMAX IIM 动稳定电流IMAX=125KA，220KV侧短路冲击电流为IIM =27.155KA 即： IMAX IIM 满足动稳定条件 2) 热稳定校验： ， =2.5+0.1=2.6 查周期分量等值时间曲线可得 teq =2.1S即： 4*50*50=100002.1*40.1204*40.1204=3380.26 满足热稳定条件。（2）母线回路 IN2 =1000/（UN

49、）=1000/（*220*0.85）=3.082KA IMAX1 =1.05 IN2=3.236KA UNs =1.1×220KV=242KV UN UNs拟选型号为GW4220/2500系列隔离开关根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与双绕组变压器回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。（3）双绕组变压器回路最大工作持续电流：IN3 =300/（UN ）=0.926KAIMAX3 =1.05 IN3 =0.973KA UNs =1.1×220KV=242KV UN UNs拟选型号为GW4220/2500系列隔离开关根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与双绕组变压

50、器回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。 （4）三绕组变压器回路最大工作持续电流：IN4=200/（UN ）=200/（*220*0.85）=0.6175KAIMAX3 =1.05 IN4 =0.6484KAUNs =1.1×220KV=242KV UN UNs 拟选型号为GW4220/2500系列隔离开关 根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与双绕组变压器回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。二、断路器的选择断路器是在电力系统正常运行和故障情况下用作断开或接通电路中的正常工作电流及开断故障电流的设备。SF6断路器和真空断路器目前应用广泛，少油断路器因其成本低，结构简单，依然被

51、广泛应用于不需要频繁操作及要求不高的各级高压电网中，压缩空气断路器和多油断路器已基本淘汰。由于SF6气体的电气性能好，所以SF6断路器的断口电压较高。在电压等级相同、开断电流和其他性能相接近的情况下，SF6断路器比少油断路器串联断口数要少，可是制造、安装、调试和运行比较方便和经济。SF6断路器的特点是： （1）灭弧能力强，介质强度高，单元灭弧室的工作电压高，开断电流大然后时间短；（2）开断电容电流或电感电流时，无重燃，过电压低；（3）电气寿命长，检修周期长，适于频繁操作；（4）操作功小，机械特性稳定，操作噪音小。原则： 1. 220KV侧断路器的选择（1）出线回路最大工作持续电流：IN1 =1

52、000/（10UN ）=0.308KA IMAX1 =1.05 IN1 =0.324KA UNs =1.1×220KV=242KV UN UNs拟选型号为LW2220系列六氟化硫断路器，参数如表5-1所示。表5-1 LW2220系列六氟化硫断路器技术数据额定工作电压（KV）最高工作电压（KV）额定电L流（A）3s 热稳定电流（KA）额定动稳定电流峰值（KA）固有分闸时间（S）额定频率（HZ）2202522500401250.0350 1)动稳定校验： IMAX IIM 动稳定电流IMAX=125KA，220KV侧短路冲击电流为IIM =27.155KA 即： IMAX IIM 满足动

53、稳定条件 2) 热稳定校验： ， =2.5+0.1=2.6 查周期分量等值时间曲线可得 teq =2.1S即： 3*40*40=48002.1*40.1204*40.1204=3380.26 满足热稳定条件。（3） 母线侧 IN2 =1000/（UN ）=1000/（*220*0.85）=3.0827KA IMAX1 =1.05 IN2=3.236KA UNs =1.1×220KV=242KV UN UNs拟选型号为LW2220系列六氟化硫断路器根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与出线回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。（3）双绕组变压器回路最大工作持续电流：IN3 =300/（UN