发电厂电气部分设计

目录发电厂一次电气系统设计3.1电气主接线设计的原则电气主接线的设计的基本原则是根据设计任务,为国家经济建设的方针、政策、技术法规、标准为准绳,结合工程的实际情况,在保证可靠供电,灵活调度,在满足技术要求的前提下,操作、维护方便,注意兼顾尽可能节约投资,以材料为本，力求设备元器件具有先进性和可靠性，设计可靠、先进、实用、经济、美观等原则。3.2电气主接线的方案选择表格3-1方案拟定方案220kV110kV10kV主变台数方案一双母线双母线单母线分段2方案二双母带旁路母线接线双母线单母线分段2方案一：220kV采用双母线布线和6条出线(其中2条备用)，确保可靠性。110kV侧还设有双母线，10条出线(2条备用)，作为区域变电站供应给大型冶炼厂、铝厂、矿山等线路。10kV侧为单总线分段布线，输出功率为12倍。连接简单，操作方便，使用设备少，投资少，重要用户电源有保障，可靠性和灵活性好。方案主接线图如下：图3.1方案一主接线图方案二：220kV和双母亲绕过总线连接形式,可靠性高于双母线接线方式,线6*(2回备用),更昂贵的断路器和隔离开关,增加投资,然而这个连接绕过公交路线回更多,和供电可靠性有特殊需要的场合是非常必要的。110kV采用双母线连接和10条出线。10kV侧采用单母线块布线和12条出线。方案主接线图如下：图3.2方案二主接线图3.2.1方案比较表格3-2方案对比方案要求方案一方案二可靠性220kV侧双母线接线可靠性较好，接线简单，停电时间稍长。可靠性更高。灵活性220kV侧运行相对简单，灵活性差。各电压等级都利于扩建和发展。调度灵活，各电压等级均利于扩建和发展，经济性设备相对较少，投资少，造价低。设备相对多，投资大，220kV采用双母带旁母占地面积较大。单母线分段接线优点：单总线采用分段断路器分段，可为重要用户从不同区段引出两条反馈线，由两个电源供电。当某段母线发生故障时，段断路器会自动隔离故障段，保证正常段母线不间断供电，不会造成重要用户停电。缺点:当某段母线或母线隔离开关出现故障或维修时，在维护过程中必须完全切断与该段母线连接的电源和出线;任何电路的断路器修好后，电路必须停止工作。双母线接线优点：供电可靠。通过两个母线隔离开关的倒车操作，可以在不中断供电的情况下依次检查母线。经过一系列的母线故障，可以迅速恢复供电。其次，调度灵活，每个电源和每个回路负载可以任意分布到某一组总线上，可以灵活地适应电力系统中各种运行方式和潮流变化的需要。换向操作可形成多种操作方式。最后，扩展很方便。双母线左右任意方向的膨胀，不会影响两条母线电源箱负载的自由自组合分布，也不会在施工过程中导致原电路断电。缺点:布线复杂，设备多，母线故障，停电时间短。（3）双母线带旁路母线接线优点：双总线可以绕过总线,旁路断路器代替断路器在维护,所以电路不剪除。缺点:虽然更高价断路器安装,所需的投资增加,更多的电路调到旁路总线供电可靠性和特殊要求。从技术上看，三种接线方式的主要区别在于可靠性，双母线比单母线更可靠，双母线旁路母线比双母线更可靠。单总线易于连接和控制，有利于变电站的运行。考虑到可靠性、灵活性和经济性，辩证统一地选择了第二种连接方案。

4主变压器的选择4.1主变压器的选择原则为了有效地降低输电过程中的功率损耗，提高电压等级是一个很好的解决方案，而变压器作为电压等级的变化。1.主变容量的选择（1）主变容量通常根据未来5-10年内建成变电站的地区电网选择。合理估计未来10-20年当地经济发展和相应的用电需求。（2）所选变电站的容量高度依赖于将主变压器集成到系统中的变电站网络结构。为保证区域经济建设和发展的正常进行，当变压器在多台变压器供电的正常运行状态下，当变压器停机或检修时，变电站的运行状态可满足所有接入系统至少70%的负荷要求。（3）主变容量的选择应确定检修是否可行，备品备件是否合适，标准化、系列化是否符合要求。2.主变压器数量的选择（1）对于位于大城市郊区的变电站，当中低压侧形成环网时，选择的变电站数量最为合适。（2）对于区域隔离变电站或大型工业变电站，应考虑主变电站的数量，以评估安装三个座位的可能性。（3）一个方案中只有两个主变电所的变电所，其设计和规划容量应大于变压器容量的1或2，以在增加负荷时替代变压器容量。4.2变电站一次部分设计基本数据表4.1三相短表4.1三相短路电流计算结果运行方式电压等级短路点三相短路电流三相短路全电流冲击值（KA）冲击电流有效值(KA)三相短路容量（KVA）标幺值有名值(KA)最大运行方式220KVK130.48787.653320.561412.38793048.858110KVK221.598310.84329.136117.55142156.83210KVK317.621096.890260.350156.8301762.090最小运行方式220KVK130.48787.653320.561412.38793048.858110KVK219.67349.877226.536015.98761967.34010KVK315.448884.946228.251137.4981544.880表4.2单相接表4.2单相接地短路电流计算结果运行方式电压等级短路点单相短路电流单相短路全电流冲击值（KA）冲击电流有效值(KA)单相短路容量（MVA）标幺值有名值(KA)最大运行方式220KVK139.05239.803026.340715.86753905.238110KVK231.729615.929642.802925.78433172.95110KVK323.2612127.904343.679207.0312326.130最小运行方式220KVK137.97509.532625.014215.42993797.518110KVK228.623014.37038.612623.26002862.30110KVK322.6057124.299333.990201.1962260.568表4.3两相接表4.3两相接地短路电流计算结果运行方式电压等级短路点两相短路电流两相短路全电流冲击值（KA）冲击电流有效值(KA)两相短路容量（MVA）标幺值有名值(KA)最小运行方式220KVK126.40326.628017.806710.72822640.388110KVK217.03778.553922.980913.84571703.76610KVK313.379173.565197.671119.0771337.905表4.4表4.4LB-220(W)型电流互感器主要技术参数型号技术参数额定电流比级次组合动稳定电流（KA）3S热稳定电流（KA）LB-220(W)800/1D/0.210040表4.5表4.5LGB-110型电流互感器主要技术参数型号技术参数额定电流比准确级动稳定电流（KA）3S热稳定电流（KA）LGB-1102000/55P12531.5表4.6表4.6LDJ-10型电流互感器主要技术参数型号技术参数额定电流比准确级动稳定倍数Kd4S热稳定倍数KtLDJ-1015000/55P1540=1\*GB3①220kV侧电压互感器的选择表4.7表4.7TYD220-0.01H电压互感器主要技术参数型号额定电容（uF）电压额定比额定容量TYD220-0.01H0.01220000/:100/:1000.2级0.5级3级150VA200VA100VA所有的表格左右对齐=2\*GB3②110kV侧电压互感器的选择所有的表格左右对齐表4.8表4.8TYD110-0.02H电压互感器主要技术参数型号额定电容（uF）电压额定比额定容量TYD110-0.02H0.02110000/:100/:1000.2级0.5级3级150VA200VA100VA=3\*GB3③10kV侧电压互感器的选择表4.9表4.9JSZ-10电压互感器主要技术参数型号最大容量类别电压额定比额定容量JSZ-101500VA户内10000/:100/:100/0.2级0.2级0.2级200VA200VA200VA4.3主变压器的确定（1）变压器台数的确定首先，根据上述主变机组数量的选择原则，对原始负荷侧数据进行预测和分析，可知本文设计的220kV变电站是该地区重要的变电站。通过综合分析，该变电站应安装两台主变压器。（2）变压器容量的确定最大综合负荷的计算公式：（3-1）编号右对齐编号右对齐式中，—各电压侧的最大负荷预测；m斜体—出线回路数；斜体—各出线的自然功率因数；—同时系数，一般取值是在0.8～0.95之间。根据原始数据，同时率取0.85；—线损率，取5%。由原始资料的负荷预测表可知：110kV侧:MWMW单位不用斜体10kV侧:则总的负荷则最大综合计算负荷考虑到此次设计的变电站应该考虑到5年的规划，其年负荷规划公式：式中，—规划的年数，此处取值为5；因此考虑到此变电站的五年内的规划要求可得根据变压器选择对于容量的要求，考虑到该地区的负荷对于电能的愿景需求，则可以求出其最后的容量：（3）主变压器相数的选择本设计采用三相变压器。三相变压器能提供高隔离度和易于转换的电压抽头。考虑到该地区的经济建设，可采用三相变压器获得稳定的供电。（4）主变绕组数的选择由于当时建成的变电站有三个电压等级，分别为220kv/110kv/10kv，设计中应采用三绕组变压器。（5）主变绕组接线的选择根据能源技术设计手册，主变压器绕组有两种连接方式。星形连接和三角形连接。在检查主变接线方式时，变电所电力系统要求将所接网络接入变电所。4.4主变压器的型号参数根据以上分析结果和最终条件的计算结果，请参阅电气设备电气工程手册（电气主体部分）。负荷工况主变压器型号为SFPSZ10-50000/220:表4.1主变压器SFPSZ10-50000/220参数表型号SFPSZ10-50000/220容量（kVA）50000额定电压（kV）高压220±8*1.25%中压121低压11联结组标号YN，yn0,d11损耗(kW)空载46.2负载212.0空载电流0.26%阻抗电压高-中14%高-低24%中-低9%4.5站用变压器的选择站用电的负荷通常在无特殊要求的情况下应该按照0.2%的变电站的总容量和变压站每侧的总负荷来确定，通常设置2台站用变压器相互备用。已知总负荷为：∴所选站用变压器的型号为SL7-400/10。技术参数如下:表5.2站用变压器SL7-400/10参数表型号SL7-400/10容量（kVA）400额定电压(Kv)高压10低压0.4联结组标号YN，yn0损耗(W)空载980负载5800空载电流3.2%阻抗电压4%

5主要电气设备的选择5.1电器设备选择的一般原则(1)满足正常工作条件下的电压、电流要求。(2)满足安装场地和环境条件。(3)满足短路条件下的热稳定性和动态稳定性要求。(4)应考虑运行频率和断裂载荷的性质。表6.1主要设备选择一览表设备名称安装地点型号断路器220KV侧LW(OFPI)-22060KV侧LW(OFPI)-63隔离开关220KV侧母线GW6-220220KV侧出线GW6-22060KV侧GW5-63电流互感器220KV侧LCWB6-22060KV侧LCWB5-63电压互感器220KV侧JDCF-22060KV侧JDCF-63避雷器220KV侧FZ-220J60KV侧FZ-60主变中性点FZ-110母线220KV侧LGJ-185/3060KV侧LGJ-300/405.2高压断路器5.2.1高压断路器的选择1)种类按断路器采用的灭弧介质可分为油断路器（多油，少油）、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器等。额定电压和额定电流，（式4-1）式中：，—分别为电气设备和电网的额定电压KV，—分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流A3）开断电流选择校验断路器的断流能力,宜取断路器实际开断时间的短路电流,所为校验条件。因此，高压断路器的额定开断电流，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量，即：(式4-2)当断路器的较系统短路电流大很多时，简化计算可用，为短路电流值。4）短路关合电流的选择为了保证断路器在关合短路电流时的安全断路器的额定关合电流不应小于短路电流最大冲击值，即：(式4-3)5）短路热稳定和动稳定校验当短路电流通过断路器时，会产生大量的热量。由于已经来不及送出，用来加热断路器，使其温度迅速上升。在严重情况下，断路器的接触会被焊接，断路器会被损坏。因此,产品标准规定的热稳定电流断路器,如1sa4的热稳定电流,其物理意义是:热稳定电流通过断路器时,断路器的各个部分的温度不得超过国家规定的允许的加热温度在指定的时间内,以确保断路器不受损。（式4-4）直接右对齐（4-4）在如果在正文有引用，可以说式（4-4）直接右对齐（4-4）在如果在正文有引用，可以说式（4-4）当时，可不考虑非周期分量的热效应，只计周期分量。＝（式4-5）式中：—短路电流周期分量—短路电流周期分量发热的等值时间5.3.2隔离开关的选择隔离开关常用于发电厂和变电站。必须与断路器配套使用，但隔离开关无灭弧装置，不能接通切断负载电流和短路电流。隔离开关的工作特性是在有电压和零电流的情况下隔离电路。其主要功能有：隔离电压、开关操作、小电流开关和合闸。标称电压和额定电流的选择方法与短路和热稳定控制元件相同。但是，由于隔离开关不用于连接和断开短路电流，因此无需检查开路和闭合短路电流。隔离开关有多种类型，根据安装位置分为室内型和室外型。根据保温柱的数量，可分为一排、两排和三排。此外，还有一个V型隔离开关。隔离开关的类型对配电设备的布局和面积有重大影响。还应根据配电设备的特点、使用要求和技术经济条件确定。

6变电站中的电气二次设计功能分析与要求6.1继电保护继电保护是综合自动化变电站的重要功能，它不能正常工作。因此，在220kv综合自动化变电站二次设计中，保护单元必须独立于监控系统，在系统软硬件故障的情况下，继电保护单元可以一直工作。实现稳定运行。6.2防误闭锁防失锁主要包括两类：防故障电锁和防失计算机锁。如图2所示，防误锁的实现是利用该软件编写断路器、隔离开关和地刀门之间的联锁规则，并与计算机中大量的辅助锁相结合。在锁定规则的基础上，实现了电锁无法实现的防盗功能，具有操作简单、功能齐全、智能化等优点。在220kv综合自动化变电站二次设计中，必须按照“对所有可能导致失控的高压设备采取防堵措施”的原则设计防撬技术。图7.1微机防误闭锁示意图6.3接地选线对于小电流接地系统，在单相接地情况下，两个不接地端子的接地电压将大大提高，短路绝缘将变弱，设备也会因过充而工作。由于其烧毁和单相接地故障比较复杂，对选线设备的适应性和灵活性提出了更高的要求，因此其他二次设备可用于选线。补偿线选择功能。目前220kv综合自动化变电站没有独立的短路接地选择设备，但该功能是通过模块或软件实现的。以测控装置为背景。6.4直流系统的设计直流系统的目的是支持车站自动控制系统所需的能量，以便控制、接收和获取信息。在自动化操作系统中，照明通信电路和设备使其成为稳定运行的重要因素。创造良好的条件。在变电站中，断路器的分、合通常是借助于电弹簧来完成的，因为变电站内的冲击电流很小，为了维持变电站内变电站的正常运行，变电站也可以受益从2小时的耗电时间开始。在设计中，要保证它有一定的存储空间，其电池容量可设定为300Ah。在整个直流系统中，开关的操作由智能微机控制。两足动物的电池形成了它的电源，开关位于两条线之间。电池和充电器并联工作。6.5电压无功补偿一方面，电压补偿和无功功率的实现与系统的潮流有关，另一方面，也可以手动控制：在自动控制状态下，电压的变化。变压器插头的位置和电容器组的回路是基于电压的。指标，如电流和无功负荷。在220kv综合自动化变电站二次设计中，需要“如何将vqc发出的控制信号与运行回路相连接”和“综合自动化系统的哪些设备将发出信号来调整变压器和电容器组的分接位置”。重新加工”。考虑到了这个问题。6.5.1定值传送使用后台和分隔符，您不仅可以查看基于微处理器的继电保护设备的保护设置，还可以编辑和打印它们。与以往的现场调整方法相比，它能保护继电保护人员。这个数字已经大大减少了。此功能此时可由综合自动化系统或保新站补充，在电气二次设计过程中可忽略不计。6.5.2后台监控内置的220kv自动化变电站用一台监控主机取代了传统变电站的中央控制面板，由多台带本地监控系统软件的计算机和其他带定值传输和操作票的工作站组成。avqc和五防措施；当班人员依靠人机通信功能时，工作人员可以使用鼠标、键盘和显示器控制后台机器；不当班时，人际通信功能位于上级调度室。在主机上。因此，在电气二次回路的设计中，为了保证不间断供电，有必要设计一种连续的、可替代的电源。图7.2220kV变电站自动化综合系统后台监控示意图

7防雷及过电压保护装置设计7.1避雷针避雷针的保护原理是通过雷电放电使地面电场变形，在避雷针放电尖端形成空间和局部电场强度，从而影响雷电的发展方向。避雷针通过接地装置将雷击电流引入地面，以保护受保护的物体免受雷击。当保护变电所规模较大时，同高度保护措施的组合要大于带针保护措施。因此，为了覆盖该位置，使用了四根避雷针。保护变电所总长宽分别为108.5m和79.5m，检修手册和门框高度为15m，避雷针位置如下。；所以,需要避雷针的高度为:四只避雷针分成两个三只避雷针选择.验算:首先,验算123号避雷针对保护的高度:1﹑2号针之间的高度：2﹑3号针之间的高度：1﹑3号针之间的高度:由上可见,对保护物的高度是能满足要求的。对保护宽度:1﹑2号针的保护宽度:2﹑3号针之间的宽度:由此可见,对保护物的宽度是能满足要求的。所以,123针是满足要求的。由于4针的摆放是长方形,所以，134针也是满足要求的。即,四只高度选为35m的避雷针能保护整个发电厂。7.2避雷器避雷器是一种电涌保护器，本质上是一种过电压储能器。它与其他保护装置并联工作。当外加电压超过一定范围时，避雷器总是通过释放大量能量、限制浪涌和保护电气设备来工作。避雷器广泛应用于电力系统中。根据额定电压（电流频率的工作频率作用于避雷器，避雷器的额定电压也用于电网）和电弧电压（电网频率）的均方根值。在最大电压下，浪涌放电器必须能可靠地熄灭直流电弧。灭弧电压有效值的选择:表7-1灭弧电压有效值电压等级kV35110-220灭弧电压有效值查手册,选出如下设备:表7-2避雷器的型号型号额定电压kV灭弧电压kV工频放电电压kV冲击电压kV灭弧电压选择kVFZ-3535418410413435FZ-110J110100224268310110×0.8＝88FZ-220J220200448536630220×0.8＝1767.3防雷接地“防雷接地”是指所有防雷设备必须配备适当的接地设备。只有当雷电在地面释放时，才能有效地起到保护作用。接地是指接地电路中的金属物体或节点通过导体与地面连接的等电位连接。电气系统接地按其功能可分为三类：接地：按供电系统正常运行要求接地。所需的接地电阻约为0.5至10欧姆。接地保护：电力系统无需接地即可正常运行。但是，出于安全考虑，如果发生故障，电气设备的金属外壳应接地。要求的接地电阻在1到10欧姆之间。雷电接地：用于将雷电电流缓慢地释放到地面，以减少雷电引起的浪涌。它似乎介于前两种接地模式之间。但它也是一种强有力的人身安全措施：它只在发生故障时起作用，有点像保护地面，它的阻力通常在1到30欧元之间。可见接地电阻适合10欧姆。查接地装置(冲击系数)与(接地装置的冲击利用系数)表,选用一字形的接地体。查得:(式中:—冲击电流下的电阻;—工频电流下的电阻)7.4发电厂的防雷保护变电站是重要的能源极，如果一见钟情，就会导致严重的停电。一些重要的设备，如变压器，主要是自愈绝缘体。如果内部绝缘层闪烁，机器就会损坏。因此，变电站实际上是完全防雷的。变电站雷击事故有两个方面：一是雷击直接击中变电站；二是雷击输电线路产生的雷电波侵入变电站。沿路的变电站。根据经验，我国现行推荐标准为避雷针和普通、标准避雷针。防止雷击的主要措施是限制阀门锁的过电压幅值，并通过锁紧装置采取相应的措施限制雷击，从而减小阀门的倾斜度。侵入波。为了防止变电站内的直接雷击，必须安装避雷针、避雷器和辅助接地网。避雷针的安装必须保护变电站内的所有设备和建筑物。被保护物与避雷针（线）之间必须有一定距离，因为避雷针（线）的接地电位可能瞬间上升。如果距离不够，它们之间就有放电的危险。这种现象称为避雷针（在线攻击）或电气设备反击。在旁路的情况下，对电气设备施加高电位可能会损坏设备的绝缘。为了避免这种情况，空气保护对象与避雷针之间以及接地设备之间应留出足够的距离。D2应满足下列要求:7.5发电厂的进线段保护限制侵入波的主要措施是安装浪涌放电器，以限制侵入和保护变压器。为了限制入射波的倾角和幅度，保证避雷器的正常运行，变电站必须有一段半径方向。如果没有子截面，当雷电直接击中变电站附近的导体时，通过浪涌放电器的雷电电流的幅值和刚度可能超过允许值。因此，对于此类电路，有必要在变电站附近安装避雷针或避雷针，以降低雷击的风险。其效果是减小坡度并限制电流。7.6接地装置工作接地和保护接地都通过接地装置与地面相连，接地装置包括接地体和接地线。1)接地体(网络)如果变电站设计为矩形，则接地网也是矩形。如果采用直径为48mm，长度为250cm的钢管作为接地体，深度为0.8m。接地体一般采用镀锌扁钢连接。应保证接地地电阻。2）接地线接地线是连接接地体和电气设备接地部分的金属部分的金属导体，一般接地采用截面积不小于的扁钢，直径不应小于的圆钢。

第八章总结本文以大唐国际托克托发电厂为研究对象，对电厂系统的设计进行了研究，对电厂供配电及接地系统的设计进行了详细的论述。在电厂电气设计中，首先根据具体的工程项目，对工程配置文件进行分析，得到大量的工程数据，为工程设计提供足够的数据。根据不同房间的照明要求，合理选择和布置灯具。根据电厂的负荷状况，划分负荷等级，确定最优功率和分配方案。根据技术数据，采用系数法计算负荷系数，根据计算数据选择导线的类型、截面和敷设方式。最后根据建筑物类型确定防雷等级，并确定相应的防雷接地措施。本设计遵循电厂电气设计的一般规律和原则，将所获得的理论知识与实际工程相结合，实现电厂电气系统的完整设计和计算。在设计过程中，采用合理的设计方案，从各个方面进行讨论，从而完成整个技术设计。由于这次技术设计，不仅学习了工厂的电气设计方法，还学会了与其他行业的合作，学会了查阅相应规范的图集，学会了使用专业绘图软件进行绘图。

参考文献[1]崔世辉,王琨,于洪宇.220kV风电场预装式变电站电气一次部分设计研究[J].科