凝气式火电厂lj

南华大学课程设计课程设计（论文）任务书学院：电气工程学院题目：凝汽式火电厂电气一次部分设计起止时间：2016年5月31日至2016年6月27日学生姓名：专业班级：指导教师：教研室主任：院长：2016年5月31日论文(设计)内容及要求：一、课程设计（论文）原始依据1.1发电厂建设规模1.1.1类型：凝汽式火电厂；1.1.2最终容量、机组的型式和参数：2×300+2×600MW、年利用小时数为6000h/a1.2电力系统与本厂的连接情况1.2.1发电厂在电力系统中的作用与地位：地区电厂；1.2.2联入系统的电压等级220KV；1.2.3电力系统总装机容量20000MW、短路容量18000MVA；1.2.4发电厂在系统中所处的位置、供电示意图4525202530403520km355030401.3电力负荷水平：1.3.1500KV电压等级：架空线6回，Ⅰ级负荷，最大输送1320MW,最小输送900MW,Tmax=6500h/a,cos=0.9；1.3.2220KV电压等级：架空线12回，Ⅰ级负荷，最大输送630MW，最小输送500MW,Tmax=5500h/a,cos=0.9；1.3.4厂用电率：4.5%1.4环境条件1.4.1当地年最高温度40℃，年最低温度-6℃，最热月平均最高温度30℃，最热月平均最低温度24℃，1.4.2当地海拔高100m；1.4.3当地雷暴日38日/年；1.4.4气象条件无其他特殊要求。二、课程设计（论文）主要内容2.1发电厂电气主接线设计；2.2厂用电设计；2.3短路电流的计算；2.4主要电气设备的选择。三、课程设计（论文）基本要求3.1设计说明书、计算书一份；3.2图纸一张。四、课程设计（论文）进度安排收集整理资料、文献检索……2016.5.31—2016.6.2设计阶段……………………2016.6.2—2016.6.7论文整理、成稿………………2016.6.8—2016.6.10五、主要参考文献[1]熊信银.发电厂电气部分[M].中国电力出版社，2004[2]丁德劭.怎样对新技术标准电气一次接线图[M].中国水利水电出版社，2001[3]卓乐友.电气工程设计手册电气二次部分[M].中国电力出版社，1989[4]孟祥萍.电力系统分析[M].高等教育出版社，2004[5]弋东方.电力工程电气设备手册电气一次部[M].中国电力出版社，2002[6]曹绳敏.电力系统课程设计及毕业设计参考资料[M].东南大学出版社[9]文锋.现代发电厂概论[M].中国电力出版社，1999[10]电力工业部西北电力设计院.电气工程设计手册电气一次部分[M].中国电力出版社，1998[12]刘笙.电气工程基础[M].科学出版社，2002指导老师：（签名）年月日摘要电力工业是能源工业，基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位，是实现国家现代化的战略重点。电能是发展国民经济的基础，是一种无形的不能大量储存的二次能源。本次设计是在课程设计任务书的基础上进行的，依靠大学所学理论知识，以达到理论联系实际，学以致用的目的。针对发电机，变压器型号及其机组接线形式的选择，主接线形式的选择，高压断路器，隔离开关的选择，电压互感器和电流互感器的选择。以及进行厂用电设计，短路计算。综合考虑其可靠性，灵活性，经济性，选择最优方案，进行火电厂电气部分设计。关键词：电力工业，发电机，变压器，断路器，隔离开关，电压互感器，电流互感器，厂用电等。abstractElectricpowerindustryistheenergyindustry,basicindustries,inthenationalconstructionandthedevelopmentofthenationaleconomyoccupiesveryimportantposition,istoachievemodernizationofthecountry'sstrategicfocus.Poweristhebasisforthedevelopmentofthenationaleconomy,isakindofinvisiblecannotstorealotofsecondaryenergy.Thedesignisinthetaskofcurriculumdesignbookbased,relyingontheUniversityoftheoreticalknowledgetoachievethecombinationoftheoryandpractice,toapplywhattheyhavelearned.Forthegenerator,selectionoftypesoftransformerandunitconnectionintheform,thechoiceofmainwiringforms,highvoltagecircuitbreaker,isolatingswitch,thechoiceofvoltagetransformerandcurrenttransformer.AndplantElectricdesign,shortcircuitcalculation,consideringitsreliability,flexibility,economy,selectingtheoptimalplan,andtheelectricalpartdesignofthermalpowerplant.keyword：Powerindustry,generator,transformer,circuitbreaker,isolatingswitch,voltagetransformer,currenttransformer,powerplantandsoon.目录1电气主接线………………………11.1系统与负荷资料分析 21.2主接线方案的选择 31.3主变压器的选择与计算 61.4厂用电接线方式的选择 92短路电流的计算 122.1短路计算的一般规则 122.2短路电流的计算 132.3短路电流计算表 143电气设备的选择 123.1电气设备选择的一般规则 143.2电气选择的条件 143.3电气设备的选择 173.4主接线中设备配置的一般原则 274配电装置 284.1配电装置选择的一般原则 284.2配电装置的选择及依据 305结束语 32附录Ⅰ：短路计算 33附录Ⅱ：电气部分主接线图 36参考文献 37一电气主接线的设计电气主接线是发电厂电气设计的首要部分,也是构成电力系统的主要环节。1.1电气主接线的形式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300MW，所以发电机出口采用封闭母线，为了减少断开点，可不装断路器。这种单元接线，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得选择断路器时，受到制造条件或价格甚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.1.2系统与负荷资料分析发电厂容量的确定与国家经济发展规划、电力负荷增长速度、系统规模和电网结构以及备用容量等因素有关。发电厂装机容量标志着发电厂的规模和在电力系统中的地位和作用。（1）工程情况发电厂类型:凝汽式火电厂。设计规划容量：2x300MW+2x600MW1800MW即180万千瓦最大负荷利用小时数：6000h发电厂运行方式及年利用小时数直接影响主接线设计。根据资料，此次设计电厂是基荷为主的发电厂，相应主接线需选用以可靠性为中心的接线形式。电力系统情况：电力系统近期及远景规划：10年发电厂的地位与作用：地区电厂电力系统总装机容量20000MW、短路容量18000MVA；所建发电厂的容量与电力系统容量之比，若大于15%，则刚才处于比较重要地位的电厂。应选择可靠性较高的主接线方式。因为它的装机容量已经超过了电力系统的事故备用和检修备用容量，一旦全厂停电，会影响系统供电的可靠性。此设计中1800/20000=9.00%，合理。（3）负荷情况：500KV电压等级：架空线6回，Ⅰ级负荷，最大输送1320MW,最小输送900MW,Tmax=6500h/a,cos=0.9；220KV电压等级：架空线12回，Ⅰ级负荷，最大输送630MW，最小输送500MW,Tmax=5500h/a,cos=0.9；厂用电率：4.5%设计电厂为大型凝汽式火电厂，其容量为2x300+2x600=1800MW、最大单机容量为600MW，即具有大型容量的规模，大型机组的特点。年利用小时数为6000h/a>5000h/a,又为火电厂，从而该厂主接线设计任务必着重考虑其可靠性。当本电厂投资后，将占电力系统总容量1800/20000+1800x100%=8.256%，说明该厂在未来电力系统中的作用和地位是区地区电厂。从负荷特点及电压等级可知，它具有500/220KV两级电压负荷。1.3主接线方案的选择1.3.1方案拟定的依据对电气主接线的基本要求，概括的说应该包括可靠性、灵活性和经济性三方面。（1）可靠性可靠安全是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本要求。它可以从以下几方面考虑：1)发电厂或者变电所在电力系统中的地位和作用；2)发电厂和变电所接入电力系统的方式；3)发电厂和变电所的运行方式及负荷性质；4)设备的可靠性程度直接影响着主接线的可靠性；5)长期实践运行经验的积累是提高可靠性的重要条件（2）灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。1)调度时，应操作方便的基本要求，既能灵活的投入或切除某些机组、变压器或线路，调配电源和负荷，又能满足系统在事故运行方式、检修运行方式及特殊运行方式下的调度要求；2)检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电；3)扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。（3）经济性主接线应在满足可靠性和灵活性的前提下作到经济合理。一般从以下几方面考虑。1)节省一次投资；2)占地面积少；3)电能损耗少。1.3.2主接线方案的拟定表SEQ表\*ARABIC1.1初步方案拟定表电压等级方案1方案2220kV双母双母带旁路500kV双母接线通过查找相关的资料，将两种接线方案进行比较，如表1.2所示。1.3.3主接线方案的选择与比较表1.SEQ表\*ARABIC2初步方案比较表方案1方案2可靠性检修任意一组母线时，不会中断对用户的供电；检修任意回路母线开关时，只需断开该回路两侧相关元件，检修期间是该回路停电；工作母线故障时可将全部负荷转移到备用母线上，用户只需经历短暂的倒排时间后迅速恢复供电；在500kV的高电压等级中双母接线的可靠性不是很高。无法检测回路断路器。可靠性高，即使部分设备出现故障，对供电系统影响极小；检修任意回路时，可以通过旁路断路器来供电，使回路不致断电；联络变压器起了联络和厂备用的作用。双母的优点在双母带旁路上都能实现。灵活性各电压等级均有多种运行方式；各电压等级接线都便于扩建和发展；保护装置相对简单。各电压等级均有多种运行式；500kV含有环网结构运行调度灵活但保护装置较复杂；易于扩建和实现自动化。经济性相对投资少、设备数量少，年费用低；双母接线，相对占地面积少；资高、设备数量多，年费用大；500kV采用交叉接线，占地面积大。经过以上对比分析，将两种方案的分析结果列入表1.3。表1.SEQ表\*ARABIC3拟定方案结果分析表方案项目方案1方案2可靠性较低较高灵活性较高较高经济性造价较低造价较高经过上述分析，本设计最终选择220kV和500kV侧的主接线方式为双母带旁路接线方式和3/2接线方式。1.4主变压器的选择与计算1.4.1变压器容量、台数和型式的确定原则(1)单元接线的主变压器容量的确定原则单元接线时主变压器应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量亦应按单元接线的计算原则算出的两台机容量之和来确定。(2)连接两种升高电压母线的联络变压器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运行方式下，网络间的有功功率和无功功率交换，一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器来满足本侧负荷的要求；同时，也可在线路检修或故障时，通过联络变压器将剩余容量送入另一系统。此外，为了布置和引线方便，通常只设一台，在中性点接地方式准许条件下，以选自耦变压器为宜。其低压绕组兼作厂用备用电源或无功功率补偿装置。(3)变压器台数的确定原则发电厂或变电所主变压器的台数与电压等级、接线形式、传输容量以及和系统的联系有密切关系。通常与系统具有强联系的大、中型发电厂和重要变电所，在一种电压等级下，主变压器应不少于2台；而对弱联系的中、小型发电厂和低压侧电压为6-10KV的变电所或与系统只是备用性质时，可只装一台主变压器；对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可设3台主变压器。(4)主变压器型式的确定原则选择主变压器型式时，应从相数、绕组数、绕组接线组别、冷却方式、调压方式等方面考虑，通常只考虑相数和绕组数以及绕组接线组别。在330KV及以下电力系统，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，增加了维修工作量。对于大型三相变压器，当受到制造条件和运输条件的限制时，则宜选用两台小容量的三相变压器来取代一台大容量三相变压器，或者选用单相变压器。一般当最大机组容量为100MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器，对于最大机组容量为200MW及以上的发电厂，通常采用双绕组变压器加联络变压器，当采用扩大单元接线时，应优先选用低压分裂绕组变压器，这样，可以大大限制短路电流。变压器三绕组的接线组别必须与系统电压相位一致，否则，不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星型“Y”和三角形“D”两种。变压器三相绕组的连接方式应根据具体工程来确定。我国规定，110KV及以上电压等级，变压器三绕组都采用“YN”连接；35KV采用“Y”连接，其中性点通过消弧线圈接地；35KV以下高压电压，变压器三绕组都采用“D”连接。在发电厂和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波对电源的影响因素，根据以上绕组连接方式的原则，主变压器接线组别一般选用YN，d11常规接线。1.4.2主变压器的选择与计算主变压器选择根据以上绕组连接方式的原则，主变压器接线组别一般都采用YN，d11常规接线。为使变压器型号易选，将两台容量相同的发电机接在同一侧，故将2台300MW的发电机经三绕组变压器接在220kV侧，2台600MW的发电机经双绕组变压器接在500kV侧。变压器容量的确定：，因为厂用电率为Kp=4.5%,Pg为发电机容量。代值计算得：ST1，2=350.16MW，ST3，4=700.33MW。故与300MW发电机相连的变压器的容量为360MW，与600MW发电机相连的变压器的容量为720MW。所选变压器参数见下表。联络变的选择联络变选取：根据相应原则，可得容量×为：厂用变选取：根据一般工程原则，采用6kV和380V两个电压等级。200kW及以上的电动机采用6kV电压供电，200kW以下的电动机采用380V电压供电。所以用6.3kV作为厂用母线电压。因为厂用电为4.5%，所以300MW侧：300×4.5%=13.5MW600MW侧：600×4.5%=27MW厂用变：T6=13.5+27=40.5MW所以厂用变选63MW。型号额定电压(kV)Us%额定容量(MVA)联结组高压中/低压主变器T1,T2SFP-360000/220242±2×2.5%1813YN,d11主变器T3,T4SFP-720000/500550±2×2.5%2014YN,d11联络变压器T5SFSL-750000/500550±2×2.5%242/10中低14高中47高低30750/750/375YN,yn0,d11厂用变压器T6SFP-63000/2020±2×2.5%6.39YN,d111.5厂用电接线方式的选择发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量由电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备（如锅炉、气轮机或水轮机、发电机等）和输煤、碎煤、除灰、除尘及水处理的正常运行。这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明用电设备等都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。1.5.1对厂用电接线的基本要求厂用电接线除应满足正常运行安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般要求外，尚应满足：(1)充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求，尽可能地使切换操作简便，启动（备用）电源能在短时内投入。(2)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。对于200MW及以上的大型机组，厂用电应是独立的，以保证一台机组故障停运或其辅助机械的电气故障，不应影响到另一台机组的正常运行。(3)便于分期扩建或连续施工，不致中断厂用电的供应。对公用厂用负荷的供电，须结合远景规模统筹安排，尽量便于过渡且少改变接线和更换设备。(4)对200MW及以上的大型机组应设置足够容量的交流事故保安电源。(5)积极慎重地采用经过试验鉴定的新技术和新设备，使厂用电系统达到先进性、经济合理，保证机组安全满发地运行。1.5.2火力发电厂厂用电接线的设计原则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；还应适当注意其经济性和发展的可能性并积极慎重地采用新技术、新设备，使其具有可行性和先进性。按发电机容量、电压确定高压厂用电压等级发电机容量在60MW及以下，发电机电压为10.5KV时：可采用3KV作为厂用高压电压；当容量在100MW—300MW时：宜选用6KV作为厂用高压电压；当容量在600MW以上时：经技术经济比较可采用6kV一级电压，也可采用3kV和10kV两级电压作为高压厂用电。按厂用电动机容量、厂用电供电网确定高压厂用电压等级：（1）6KV电压：200kV以上的电动机采用6KV电压供电，以满足大容量负荷的要求；可以省去高压厂用变压器，直接由发电机电压母线经电抗器工厂用电，防止厂用电系统故障直接威胁主系统并限制器短路电流（2）10kV电压：适用于300MW及以上的大容量发电机组，但不能为单一高压厂用电压。综合考虑6kV与10kV并用火电厂厂用电率较大，为了保证厂用电系统的供电可靠性与经济性，且便于运行、检修，一般都采用“按炉分段”的接线原则，即将厂用电母线按锅炉的台数分成若干独立段，既便于运行、检修，又能使事故影响范围局限在一机一炉，不致影响正常运行的完好机炉。低压380/220V厂用电的接线，对大型火电厂，一般采用单母分段接线，即按炉分段。1.5.3厂用电系统中性点接地方式厂用电系统中性点接的方式的选择，与接地电容电流的大小有关。当接地电容电流小于10A时，可采用不接地方式，也可采用经高电阻接地方式；当接地电容电流大于10A时，可采用经消弧线圈或消弧线圈并联高电阻的接地方式。一般发电厂的高压厂用电系统多采用中性点经高电阻接地方式。1.5.4厂用电接线方案的拟定方案1。采用6kV和380V两个电压等级。200kW及以上的电动机采用6kV电压供电，200kW以下的电动机采用380V电压供电。方案2。采用10kV、3kV和380V三个电压等级。1800kW以上的电动机采用10kV电压供电，200~1800kW的电动机由3kV电压供电，200kW以下的电动机采用380V电压供电。上述方案1采用一个6kV等级的厂用高压，而方案2采用10kV和3kV两个等级的厂用高压。原则上前者可使厂用电系统简化，设备较少，但许多2000kW以上大容量电动机接在6kV母线上，也会带来设备选择和运行方面的问题。600MW机组厂用电压等级采用何种方案，经过综合比较后确定为方案一。火电厂厂用电率较大，为了保证厂用电系统的供电可靠性与经济性，且便于运行、检修，一般都采用“按炉分段”的接线原则，即将厂用电母线按锅炉的台数分成若干独立段，既便于运行、检修，又能使事故影响范围局限在一机一炉，不致影响正常运行的完好机炉。低压380/220V厂用电的接线，对大型火电厂，一般亦采用单母分段接线。二短路电流的计算2.1短路电流计算的目的在发电厂和变电所电气设计中，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，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采用限制短路电流的措施，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状况下都能安全、可靠的工作。同时又力求节约资金，这就需要按短路情况进行全面校验。3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线相间和相对地安全距离。4）在选择继电保护方式和进行整定计算，需以各种短路时的短路电流为依据。5）接地装置的设计，也需用短路电流。2.2短路电流计算条件1．基本假定：1）正常工作时，三相系统对称运行2）所有电流的电动势相位角相同3）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行4）短路发生在短路电流为最大值的瞬间5）不考虑短路点的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计6）不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流7）元件的技术参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围8）输电线路的电容略去不计2．一般规定1）验算导体电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统远景的发展计划。2）选择导体和电器用的短路电流，在电器连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流影响。3）选择导体和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大地点4）导体和电器的动稳定、热稳定和以及电器的开断电流，一般按三相短路计算。2.3短路电流计算本设计的短路计算只计算在200kV及500kV母线上短路的情况，同时认为电力系统从220kV侧与本厂相连，并且略去厂用负荷。短路电流计算的过程见附录Ⅰ,短路电流计算结果如下表所示。表3.1短路电流计算结果表短路点编号Uav(kV)IB（kA）支路各支路计算电抗Xjs支路额定基准电流(kA)标么值有名值0s0.1s1s2s4s0s0.1s1s2s4sf12302.51系统侧0.0552.5118.1845.63300MW发电机侧0.311.673.5253.0232.3652.3422.3215.8875.0483,9493.9113.876600MW发电机侧1.373.350.7560.7410.7860.7890.7892.5332.4822.6332.6432.643f25251.10系统侧0.611.101.651.69300MW发电机侧3.420.731.4571.4461.3581.5231.6981.0641.0560.9911.1111.240600MW发电机侧0.711.470.6940.6880.7290.7290.7291.0201.0111.0721.0721.072三电气设备的选择电气设备的选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一。正确的选择电气设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电气设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。3.1电气设备选择的一般原则1)所选设备应能满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；在满足可靠性要求的前提下，应尽可能的选用技术先进和经济合理的设备，使其具有先进性；2)应按当地环境条件对设备进行校准；3)所选设备应予整个工程的建设标准协调一致；4)同类设备应尽量减少品种；5)选用新产品均应具有可靠的实验数据，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。3.2电气设备的选择条件正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。电器要能可靠的工作，必须按正常条件下进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。表3-1电气设备的选择条件电气设备选择条件高压断路器1、种类和形式的选择2、定电压的选择：UU3、额定电流选择：II4、开断电流选择：II"5、短路关合电流的选择：INclIsh6、热稳定校验：ItQK7、动稳态校验：IesIsh隔离开关1、类型和形式的选择2、定电压的选择：UU3、额定电流选择：II4、热稳定校验：ItQK5、动稳态校验：：IesIsh电流互感器1、次回路额定电压和额定电流的选择：UU，II2、次额定电流的选择：5A/1A3、种类和类型的选择4、准确级和额定容量的选择5、动稳态校验：：IesIsh或IKesIsh6、热稳定校验：ItQK或QK（t=1s）电压互感器1、次回路电压选择：0.8UN1<U<1.2UN12、次回路电压选择3、种类和形式选择，4、准确级和额定容量的选择3.2.1按正常工作条件选择电器(1)额定电压和最高工作电压所选用的电器允许最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压，即Ualm≥Usm。根据电气设备选择的原则、条件和主接线中电气设备配置的原则，当额定电压在220KV及以下时电器允许最高工作电压Ualm是1.15UN；额定电压是330KV—500KV时为1.1UN。而实际电网的最高运行电压Usm不会超过电网额定电压的1.1倍，因此在选择电器时一般可按电器额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNs的条件选择,即UN≥UNs。(2)额定电流电器的额定电流IN是指额定周围环境温度下，电器的长期允许电流。IN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Imax，即IN≥Imax。由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的Imax为发电机、调相机或变压器的额定电流的1.05倍；若变压器有过负荷运行可能时，Imax应按过负荷确定（1.3-2倍变压器额定电流）；母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的Imax；母线分段电抗器的Imax应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电流的50%～80%；出线回路的Imax除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。此外，还与电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对电器进行种类和形式的选择。3.2.2按当地环境条件校验在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境条件，当气温、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取措施。例如：当地区海拔高度超过制造部门的规定值时，由于大气压力、空气密度和湿度相应减少，使空气间隙和外绝缘的放电特性下降，一般当海拔在1000—3500m范围内，若海拔比厂家规定值每升高100m，则电器允许最高工作电压要下降1%。当最高工作电压不能满足要求时，应采取高原型电器，或采用外绝缘提高一级的产品。对于110KV及以下电器，由于外绝缘裕度较大，可在海拔2000m以下使用。当污秽等级超过使用规定时，可选用有利于防污的电瓷产品，当经济上合理时可采用屋内配电装置。我国目前生产的电器使用的额定环境温度为40℃，如周围环境温度高于40℃（但≦60℃）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，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%。3.2.3按短路情况校验(1)短路热稳定校验短路电流通过电器时,电器各部分的温度应不超过允许值.满足热稳定的条件为It×It×t≥Qk；式中Qk为短路电流产生的热效应，It、t分别为电器允许通过的热稳定电流和时间。(2)电动力稳定校验电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为ies≥ish，Ies≥Ish；式中ish、Ish分别为短路冲击电流幅值和有效值，ies、Ies分别为电器允许的动稳定电流的幅值和有效值。3.3电气设备的选择3.3.1断路器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：①②（一）220kV侧断路器的选择（1）出线回路最大工作持续电流：IN1=630/（UN）=1.8370kAIMAX1=1.05IN1=1.9289kAUNs=1.1×220kV=242kVUNUNs拟选型号为LW2—220系列六氟化硫断路器，参数如表4.1所示。表4.1LW2—220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）额定电流（A）4s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（2）母线侧IN2=630/（UN）=630/（*220*0.9）=1.8370kAIMAX1=1.05IN2=1.9289kAUNs=1.1×220kV=242kVUNUNs拟选型号为LW2—220系列六氟化硫断路器（3）300MW双绕组变压器回路最大工作持续电流：IN3=300/（UN）=300/（*220*0.9）=0.874kAIMAX3=1.05IN3=0.918kAUNs=1.1×220kV=242kVUNUNs拟选型号为LW2—220系列六氟化硫断路器（二）500kV侧断路器的选择（1）出线回路最大工作持续电流：IN5=1320/（UN）=1320/（*500*0.9）=1.6935kAIMAX3=1.05IN5=1.7782kAUNs=1.1×500kV=550kVUNUNs拟选型号为SW6—500系列少油断路器，参数如表4.2所示。表4.2SW6—500系列少油断路器技术数据额定工作电压（kV）最高工作电压（kV）额定电流（kA）4s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）5005504000631600.0450（2）母线回路最大工作持续电流：IN6=1320/（UN）=1320/（*500*）=1.6935kAIMAX6=1.05IN6=1.7782kAUNs=1.1×500kV=550kVUNUNs拟选型号为SW6—500系列少油断路器（3）600MW双绕组变压器回路最大工作持续电流：IN4=600/（UN）=600/（*500*0.9）=0.7698kAIMAX4=1.05IN4=0.8082kAUNs=1.1×500kV=550kVUNUNs拟选型号为LW6—500系列六氟化硫断路器。（三）断路器校验（1）220kV侧出线侧断路器i．动稳定校验：动稳定电流IMAX=125kA，220kV侧短路冲击电流为IIM=94.97kA即：满足动稳定条件ii．热稳定校验：，查周期分量等值时间曲线可得teq=2.1S，39.542即：4*40*40=64002.1*39.542*39.542=3283.50满足热稳定条件。（2）500kV侧出线回路断路器i.动稳定校验：动稳定电流IMAX=160kA，500kV侧短路冲击电流为IIM=105.36kA即：满足动稳定条件ii.热稳定校验：，查周期分量等值时间曲线可得teq=2.1S即：4*63*63=158762.1*59.87*59.87=7527.28满足热稳定条件。因为母线回路断路器分别与220kV和500kV侧的断路器选用相同所以其动稳定热稳定也都符合标准。3.3.2隔离开关确定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：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；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，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。原则：①②（一）220kV侧隔离开关的选择（1）出线回路最大工作持续电流：IN1=630/（UN）=1.8370kAIMAX1=1.05IN1N=1.9288kAUNs=1.1×220kV=242kV拟选型号为GW4—220/3200系列隔离开关，参数如表4.4所示。表4.4GW4—220/3200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）22032005012550GW4—220W系列隔离开关是三相交流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。（2）母线回路IN2=630/（UN）=630/（*220*0.9）=1.8370kAIMAX1=1.05IN2=1.9288kAUNs=1.1×220kV=242kV拟选型号为GW4—220/2500系列隔离开关（3）双绕组变压器回路最大工作持续电流：IN3=300/（UN）=0.8748kAIMAX3=1.05IN3=0.9185kAUNs=1.1×220kV=242kV拟选型号为GW4—220/2500系列隔离开关（4）三绕组变压器回路联络变侧的隔离开关与断路器分别与220kV和500kV母线侧的断路器和隔离开关相同。（二）500kV侧隔离开关的选择（1）出线回路最大工作持续电流：IN5=1320/（*UN）=1320/（*500*0.9）=1.6935kAIMAX3=1.05IN5=1.7782kAUNs=1.1×500kV=550kV拟选型号为GW4—500/4000系列隔离开关，具体参数如表4.5所示。表4.5GW4—500/4000系列隔离开关技术数据额定工作电压（kV）额定电流流（A）4s热稳定电流（kA）额定动稳定电流峰值（kA）额定频率（Hz）50040006316050双绕组变压器回路最大工作持续电流：IN3=600/（UN）=0.7698kAIMAX3=1.05IN3=0.8082kAUNs=1.1×500kV=550kV（三）隔离开关校验（1）220kV侧出线回路隔离开关i.动稳定校验：动稳定电流IMAX=125kA，220kV侧短路冲击电流为IIM=94.97kA即：满足动稳定条件ii.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，39.542即：4*50*50=100002.1*39.542*39.542=3283.50满足热稳定条件。母线回路隔离开关i.动稳定校验：动稳定电流IMAX=160kA，500kV侧短路冲击电流为IIM=105.36kA即：满足动稳定条件ii.热稳定校验：，，查周期分量等值时间曲线可得teq=2.1S，即：4*63*63=158762.1*59.87*59.87=7527.28满足热稳定条件。3.3.3电压互感器确定电压互感器的配置原则是应满足测量、保护、同期和自动装置的要求；保证在运行方式改变时，保护装置不失压、同期点两侧都能方便的取压。通常如下配置：（1）母线6—220kV电压级的每组母线的三相上应装设电压互感器，旁母线则视各回路出线外侧装设电压互感器的需要而定。（2）线路当需要坚实和检测线路断路器外侧有无电压，供同期和自动重合闸使用，该侧装一台单相电压互感器。（3）发电机一般在出口处装两组。一组（△/Y）用于自动重合闸。一组供测量仪表、同期和继电保护使用。各种互感器的使用范围（1）6—220kV配电装置一般采用油浸绝缘结构；在高压开关柜或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂胶柱绝缘结构。（2）35—110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器（3）220kV以上配电装置，当容量和准确登记满足要求时，一般采用电容式电压互感器。（4）接在110kV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯时，应尽量与耦合电容器结合，统一选用电容式电压互感器。（一）220kV母线侧拟选型号为JCC5-220系列电压互感器,具体参数如表4.7所示。表4.7JCC5-220系列电压互感器技术数据额定工作电压（kV）二次负荷连接组标号初级绕组次级绕组剩余电压绕组1级3级220/0.150VA100VA型号含义：J——电压互感器C——串级绝缘C——瓷箱式220/——额定电压油浸式电压互感器为串级式全密封结构，由金属膨胀器、套管、器身、基座及其他部件组成。铁心采用优质硅钢片加工而成，叠成口字形，铁心上柱套有平衡绕组、一次绕组，下柱套有平衡绕组、一次绕组、测量绕组、保护绕组及剩余电压绕组，器身经真空处理后由低介质损耗绝缘材料固定在用钢板焊成的基座上，装在充满变压器油的瓷箱内（二）500kV母线侧拟选型号为JCC—500系列电压互感器具体参数如表4.8所示。表4.8JCC—500系列电压互感器技术数据额定工作电压（kV）二次负荷连接组标号初级绕组次级绕组剩余电压绕组1.级3级500/0.150VA100VA型号含义：J——电压互感器C——串级绝缘C——瓷箱式110/——额定电压电流互感器的确定电流互感器出线一般设三组，主要进行保护，测量，计量。若只有两组，那么测量和计量可以串联。若只用一组互感器，线路不配差动保护。差动是专门保护变压器的。高压后备电路一般也出三组，进行普通过流保护，差动保护，测量。低压后备电路一般也出三组，进行普通过流保护，差动保护，测量。若有计量要求，可以与测量公用一组互感器。（一）220kV侧(1)出线回路最大工作持续电流：IN1=630/（UN）=630/（*220*0.9）=1.8370kAIMAX1=1.05IN1=1.9289kAUNs=1.1×220kV=242kVUNUNs拟选型号为LCWB—220（W）系列电流互感器，具体参数如表表4.9所示。表4.9LCWB—220（W）系列电流互感器技术数据额定工作电压（kV）准确级额定电流比（A）5s热稳定电流（kA）额定动稳定电流峰值（kA）2202522×1250/542110（2）母线回路母线回路IN2=630/（UN）=630/（*220*0.85）=1.8370kAIMAX1=1.05IN2=1.9289kAUNs=1.1×220kV=242kVUNUNs拟选型号为LCWB—220（W）系列电流互感器（3）300MW双绕组变压器回路最大工作持续电流：IN3=300/（UN）=300/（*220*0.85）=0.926kAIMAX3=1.05IN3=0.973kAUNs=1.1×220kV=242kVUNUNs拟选型号为LCWB—220（W）系列电流互感器（二）500kV侧（1）出线回路最大工作持续电流：：IN5=1320/（UN）=1320/（*500*0.9）=1.6935kAIMAX3=1.05IN5=1.7782kAUNs=1.1×500kV=550kVUNUNs拟选型号为LCWB—500（W）系列电流互感器，具体参数如表4.10所示表4.10LCWB—500（W）系列电流互感器技术数据额定电压（kV）准确级额定电流比（A）4s热稳定电流（kA）额定动稳定电流峰值（kA）5002522×1250/5451152）母线回路最大工作持续电流：IN6=1320/（UN）=1320/（*500*0.9）=1.6935kAIMAX6=1.05IN6=1.7782kAUNs=1.1×500kV=550kVUNUNs拟选型号为LCWB—500（W）系列电流互感器（3）600MW双绕组变压器回路最大工作持续电流：IN4=600/（UN）=600/（*500*0.9）=0.7698kAIMAX4=1.05IN4=0.8082kAUNs=1.1×500kV=550kVUNUNs拟选型号为LCWB—500（W）系列电流互感器3.4主接线中设备配置的一般原则对电气主接线的基本要求，概括的说应该包括供电的可靠性、经济性、灵活性以及操作的方便性和扩建的可能性等方面。为了满足这些要求，除与主接线形式有重要关系外，与设备的配置也有密切联系。设备配置包括设备的选择和摆放问题，因此，设备配置的一般原则包括设备选择的原则和摆放原则。下面简要介绍一下。(1)设备选择的原则选择设备时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线可靠、灵活，必然要选用高质量、现代化的设备和自动装置，从而导致投资费用的增加。因此，在选择设备时，应综合考虑可靠性与经济性，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证对负荷安全可靠供电要求时，应尽量使投资省，选择电能损耗少、占地面积小、价格便宜以及维护方便的设备。在技术经济条件允许的情况下，应尽可能的使用经过试验鉴定的新设备、新技术以使主接线具有可靠性和先进性。(2)设备的摆放原则设备的摆放的主接线的可靠性和经济性以及系统的安全性有一定影响，因此，在摆放设备时，应综合考虑其可靠性和经济性，在保证运行安全可靠的前提下，应尽可能使设备布置紧凑、美观，检修、巡视和操作方便，力求节约材料和减少占地面积，以降低投资。四配电装置4.1配电装置选择的一般原则高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，遵循上级颁发的有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统条件、自然环境特点和运行、检修以及施工方面的要求，合理指定布置方案和选用设备，积极慎重的采用新的布置、新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新，做到技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便。火力发电厂及变电所的培植形式的选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行、检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。配电装置应满足以下四点要求：1)节约用地：我国人口众多，但耕地不多，因此节约用地是我国现代化建设的一项带战略性的方针。2)运行安全和操作巡逻方便：配电装置要整齐清晰，并能在运行中满足对人身和设备的安全要求。使配电装置在一旦发生事故时，也能将事故限制在最小范围和最低程度，并使运行人员在正常的操作和处理事故中不致发生意外，以及在维修维护中不致损害设备。3)便于检修和安装：对各种形式的配电装置，都要妥善考虑检修和安装的条件。4)节约材料，降低造价：在保证安全的前提下，配电装置应采用布置紧凑，力求节约材料和降低造价。4.2配电装置的选型和依据配电装置的型式的选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜、节约用地，并结合运行及检修要求通过技术经济比较确定。一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置宜采用屋内式；110KV及以上多为屋外式。4.2.1110KV配电装置1）普通中型配电装置：是将所有电气设备都安装在地面设备支架上，母线下不布置任何电器设备。采用软母线的该型配电装置在我国已有30多年的运行历史，所以各地电业部门无论在运行维护还是在安装检修方面都积累了比较丰富的经验。但因其占地面积太多，当进出线为6～8回时需占地7～8.5亩，所以目前在设计中一般已不采用。2）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的下面。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，且除设备上方带有电母线外，其余布置情况均与中型布置相似，能适应运行检修人员的习惯与需要。因此，自60年代开始出现以来，各地区采用较多，并在工程中提出了多种布置方式，使半高型配电装置的设计日趋完善，且具备了一定的运行检修经验。3）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，因此可大大缩小占地面积，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，故在110KV电压等级中采用较少。4）屋内配电装置：是将母线、隔离开关、断路器等电气设备上下重迭布置在屋内，这样可以改善运行和检修条件。同时，由于屋内配电装置布置紧凑，可以大大缩小占地面积。近年来，各设计单位在配电装置设备的选型、电气布置和建筑结构等方面采取了一些改进措施，从而使110KV屋内配电装置的造价有所降低。各型110KV配电装置中屋外半高型能大幅度节约用地，能满足施工、运行和检修的要求，并有多年的使用经验，各项经济指标也较先进。因此，在设计110KV配电装置时，除污秽地区、市区和地震烈度为8度及以上地区外，一般宜优先选用屋外半高型配电装置。4.2.2220KV配电装置1）中型配电装置：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直接安装在各相母线的下面。2）半高型配电装置：其特点与110KV电压级相似。3）高型配电装置：其特点与110KV电压级相似。其主要优点是节约用地的效果显著，其占地面积仅为普通中型的50％左右；同时，由于布置紧凑，也可节省较多电缆、钢芯铝绞线及绝缘子串，但消耗钢材较多，且上层母线及隔离开关的检修比较困难。4）屋内配电装置：由于我国目前尚未生产专用与屋内的220KV电气设备，而是采用屋外型设备，其体积较大，需要建造庞大的配电装置楼，致使建筑费用及三材消耗增加很多，所以建国以来仅个别工程采用了220KV屋内配电装置。各型220KV配电装置中屋外高型在缩小占地面积、提高土地利用率方面有较显著的效果，其造价与屋外其他型的相近，通过结构的改革，在耗钢量大幅度下降的情况下，也能满足运行安全、检修方便的要求。因此，当220KV配电装置地处农作物高产地区、人多地少的地方时屋外高型配电装置。4.3配电装置的选择4.3.1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6~10KV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。4.3.2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电压。2）6~220KV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器。旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感顺的情况和需要确定。3）当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。4）当需要在330KV及以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容式套管上的电压抽取装置。5）发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装置需要。当发电机配有双套自动电压调整装置，且采用零序电压式匝间保护时，可再增设一组电压互感器。4.3.3电流互感器的配置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）对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配置。4）一台半断路器接线中，线路一线路串可装设四组电流互感器，在能满足保护和测量要求的条件下也可装设三组电流互感器可以利用时，可装设三组电流互感器。结束语本次课程设计到此就结束了，通过这次设计粗略的了解了发电厂的设计方法，并把一年来所学的理论和实践结合起来，特别是将原来没有重视或重视不够的地方重新清晰化、条理化了。在短路计算中，有很多很细微但是很重要的东西，例如求转移阻抗，等值电路化简等基础内容并不能完整的独立的完成。一些原本在课堂上必须掌握的东西却不了解，可见在以前的学习过程中还很不扎实，有很多欠缺，特别是将各门知识综合运用的能力不是很强。本次设计是对人的一次综合的训练，从查资料到电力系统分析到发电厂电气