发电厂电气主接线

发电厂电气主接线课题名称发电厂电气主接线摘要电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的首要环节。发电厂电气主接线的设计对发电厂本身以及电力系统的安全性、可靠性、优质性、经济性都有决定性的作用。为适应坚强智能电网的发展，我国对发电厂电气主接线这门学科的研究也更加重要。伴随科学技术的发展，我国对能源的需求也与时俱进，2019年底，全国发电机总装机容量已近似达到20亿千瓦。因此对发电厂电气主接线的研究意义重大。本次设计简单介绍与发电厂电气主接线设计所需的电气设备，包括变压器、高压断路器、互感器、电抗器以及各种配电装置，并分析发电厂以及用电负荷的实际情况，包括发电厂类型、特点、占地以及负荷的要求。然后再根据实际情况设计合适的主接线形式，并说明采用该设计的原因，说明该主接线可以实现的效果，以及其原理。然后根据电压等级、动热稳定因素、以及实际安全和经济的要求选择合理地保护及控制设备，解释选用该设备的原因和优点。然后通过计算，稳定效验以及实际试验和经济预算确定该方案的可行性。关键词：发电厂；电气主接线；配电装置；电气设备选择

设计任务书1.设计题目发电厂电气主接线设计2.设计要求及原始资料1.凝气式发电机的规模（1）装机容量：装机4台容量：2x25+2x50MW，Un=10.5kv（2）机组年利用小时Tmax=6500h（3）厂用电率：按8%考虑（4）气象条件：发电厂所在地区最高温度38℃，年平均气温25℃。气象条件一般无特殊要求（台风、地震、海拔等）2.电力负荷及电力系统连接情况（1）10.5kv电压级电缆出线4回，输送距离最远8km，每回平均输送电量4.2MW，10kv最大负荷25MW，最小负荷16.8MW，cosf=0.8，Tmax=5200h（2）35kv电压级架空线六回输送距离最远20km，没回平均输送容量为5.6MW。35kv电压级最大负荷33.6MW，最小负荷为22.4MW，cosf=0.8，Tmax=5200h（3）110kv电压级架空线4回与电力系统连接，接受该厂的剩余功率，电力系统容量为3500MW，当取基准容量为100MVA时，系统归算到110kv母线上的电抗Xs=0.083（4）发电机出口处主保护动作时间tpr1=0.1s，后备保护动作时间tpr2=4s3.设计主要任务1.发电厂电气主接线设计2.厂用电的设计3.短路电流的计算4.高压电气设备的选择5.配电装置的配置6.发电厂的控制与信号设计7.发电厂的继电保护设计

目录1.电气主接线设计……………………41.1原始资料分析……………41.2主接线方案拟定…………41.3设计方案分析……………61.4发电机和变压器的选择…………………72.厂用电设计…………82.1厂用电简述………………82.2厂用负荷…………………82.3厂用电接线形式…………92.4厂用工作电源……………102.5厂用变压器的选择………113.短路电流计算………………………123.1短路电流简述……………123.2电气设备标幺电抗计算…………………123.3短路电流计算……………134.电气设备的选择……………………194.1电气设备选择简述………194.2断路器的选择……………194.3隔离开关的选择…………234.4互感器的选择……………264.5导体的选择………………275.配电装置的配置……………………285.1配电装置简述……………285.2屋内配电装置……………285.3屋外配电装置……………306.发电厂控制信号……………………336.1发电厂的控制方式………336.2断路器的控制与信号……………………336.3中央信号装置……………336.4发电厂的弱电控制………337.发电厂继电保护……………………357.1继电保护概述……………357.2变压器的保护……………357.3母线的保护………………37参考文献………………39致谢……………………40

1电气主接线的设计1.1原始资料分析根据任务书所呈现的数据，我们首先要计算该发电厂的总容量，2x60+2x25=1700MW<200MW，由四台发电机对发电厂进行供电，单机容量大于50MW，归类为中型凝气式火电厂。若将该发电厂并网到系统中将占系统总容量的4.1%（150/（3500+150）x100%=4.1%）该值并未达到电力系统的检修备用容量和事故备用容量。因此可以推断该发电厂所承担的作用有限。但是其年负荷利用小时数较大达到6500h，因此如果中断供电对电力系统的电能质量将会有较大影响。因此在设计主接线时务必考虑提高其供电可靠性。该发电厂具有三级电压负荷，分别是10.5kv、35kv、110kv。其中10.5kv为地方负荷，有电缆出线四回，可经发电厂直接送往母线，无需经过变压器。35kv输送距离20km属于短线路，承担负荷较轻，可靠性要求较10.5kv相比要求较高。110kv接受剩余功率其容量计算如下：其最大接受本厂送出电力150—16.8—22.4—170x8%=98.8MW，最小接收本厂送出电力150—25—33.6—170x8%=79.4MW可见此发电厂在110kv电压等级的负荷较大，因此务必保障足够的可靠性。1.2主接线方案的拟定关于主接线的方案是本次设计的核心内容，它的设计结果，从根本上决定该发电厂在电力系统中运行是否可靠。而可靠性是以故障为核心，以概率为表征的。同时它也是工程当中最具灵活性的部分。它不能完全根据文献的内容照本宣科。需要充分结合现场的实际情况，兼顾可靠性、经济性、以及考虑未来发展的需要。这一过程需要进行多方面的讨论、尝试。结合前人的实践经验才能做出最后的结论。而我们此次设计的基本纲领是以可靠性为首要原则，同时以尽可能减小经济投入为主要目的。据此我们设计了以下几种方案并根据上述原则选择出最优的设计方案。方案一：如下图所示：10.5kv电压等级采用单母线形式由50MW的机组直接单独供电，无需经过变压器。35kv电压等级采用单母线分段的接线形式，由两个25MW发电机组分别经过变压器对其进行供电，而110kv采用双母线分段的接线形式，由50MW机组通过单元接线形式对其供电，同时从35kv侧通过联络变压器接收其剩余功率。采用该方案的优点是接线简单，35kv侧可靠性较好，对于一级负荷可以从分段母线两端各引一回出线供电的方式，但它的缺点也很明显，首先，10.5kv电压等级采用单母线接线形式可靠性较低且不灵活，无法承担一级或二级负荷，并且10.5kv电压等级与其他电压等级之间缺少电气联系，当系统出线波动时调节比较困难，同时对系统备用容量的要求也随之变高，负荷的峰谷曲线也会变得陡峭，随之也会影响到电能质量。并且全系统是用来四台变压器，而变压器又是电力系统中较为贵重的设备，对其经济性也会有一定的影响。综合可靠性、一次投资、运行经济性、以及电能质量来看，该方案并不完善。方案二：如图所示：10kv电压等级采用单母线分段的接线形式，母线分为两段，采用两台25MW的机组分别接在两段母线上，同时另引一段出线通过三绕组变压器将剩余功率分别输送到35kv侧和110kv侧。此方法有一定的可靠性，可以承担一类负荷。且经济投入不大。35kv电压等级采用单母线分段带旁路母线的接线形式，母线分两段，一段由三绕组变压器处送来的剩余功率供电，另一段由50MW的机组已单元接线的形式通过变压器进行供电。需要注意的是，三绕组变压器侧送来的最小剩余功率为2x25—150x8%—25=13MW，小于35kv侧的最大及最小负荷，因此在倒换运行方式的时候不可以让其单独承担35kv侧的全部负荷。110kv电压等级采用双母线带旁路母线接线，进线分为两个一段采用三绕组变压器送来的剩余功率，另一个进线采用50MW机组和变压器通过单元接线形式接入。出线有四回且直接与电力系统相连。双母线带旁路母线接线在正常运行时多采用固定连接方式，即双母线同时运行，引出线和电源回路平均分配好后，固定工作于某组母线上；灵活性也比较好。这种接线方式可靠性非常高，但是一次投入较大，占地面积也较大。方案三：如下图所示：其中10.5kv母线采用单母线分段的形式，由两个25MW发电机对其供电，35kv母线采用单母线分段，由50MW发电机和10.5kv侧的剩余功率协同作用通过三绕组变压器供电，而110kv母线采用双母线接线形式。由50MW发电机以单元接线形式通过变压器供电，另外从10.5kv侧通过三绕组变压器吸收剩余功率。此方法与方案二相比节省了一台变压器，同时节省了两条旁路母线，是一次投资最少的接线形式，但是他也具有严重的缺点，即当三绕组变压器检修或者故障的时候，35kv电压等级的线路将会全线停电，这是电力系统中万难接受的。同时在35kv和110kv电压等级在检修出线断路器时也会中断该回路的供电，而我们本次设计中选用的又是检修周期较短的少油式断路器，并且年检修时间为两到三天。因此可靠性将大打折扣。故这种方法并不可取。综合上述三种方案，可以看出，方案二为该发电厂的电气主接线最佳方案。设计中推荐采用此方案，且后文的设备选择、以及保护配置都基于此方案进行。图1-1图1-2图1-31.4发电机和变压器的选择发电机：根据机组的容量判断，同时考虑发电厂的形式。并且结合《电力工程设计手册》文献，综合考虑实际情况与相关政策，拟采用QF2-25-2型汽轮发电机用作25MW机组的发电机（2台）选择QFs-50-2型发电机用于50MW机组的发电机（两台）变压器：同样根据变压器所承担的容量以及变比综合来考虑，参考《电气工程设计手册》，选择在50MW发电机和35kv母线之间采用SSPL-60000/25型变压器。查表可得短路电压百分数Uk%=8.5。在50MW发电机和110kv母线之间采用SFPL1-60000/110型变压器。查表可得短路电压百分比Uk%=10.5。用于联络三级电压的联络变压器采用三绕组变压器选择SFSL-6000/110型变压器。它的短路电压百分比分别为：Uk(1-2)%=17.5、Uk(2-3)%=6.5、Uk(3-1)%=10。总的选择结果列于下表所示：表1-1标号设备型号发电机G1、G2QF2-25-2发电机G3、G4QFs-50-2变压器T1SSPL-60000/25，Uk%=8.5变压器T2SFPL1-60000/110，Uk%=10.5变压器T3SFSL-6000/110，Uk(1-2)%=17.5、Uk(2-3)%=6.5、Uk(3-1)%=10

2厂用电设计2.1厂用电简述发电厂在生产电能的过程中，一则向系统连续稳定的输送电能，一则发电厂本身也在消耗电能，因此在发电厂电气主接线的设计过程中，不得不考虑到厂用电的设计，厂用电包含所有厂用负荷的总耗电量，而厂用负荷则是涵盖全厂的运行、操作、照明、试验、检修等等用电设备的总称。一般来说，厂用电的电量大多是通过发电厂本身供给，且为重要负荷，厂用电耗电量占同一时间段内全场总发电两量的百分数称为厂用电率。它是发电厂在运行过程中的主要经济指标之一。同时厂用电的可靠性也是电力系统安全运行的一项重要指标。随着越来越多大容量机组的投入运行以及风电、核电等新型能源发电厂的出现，对厂用电可靠性的研究也显得至关重要。厂用电的可靠性指的是使电厂长期无故障运行不至于因为厂用电的局部故障而被迫停机。为此必须严格考虑厂用供电电源的取得方式，工作电源和接线方式，此外合理配置厂用机械，完善继电保护与自动装置，正确选择电动机容量台数以及对厂用机械进行科学维护和系统的管理。2.2厂用负荷厂用负荷的分类原则和电力系统负荷的分类原则基本一致，都是按照突然中断供电所产生的危害程度来做分类，同时它与电力系统的分类又有所区别。一般我们将火力发电厂厂用负荷分为以下几种：表2-1分类名称负荷类别运行方式备注锅炉负荷引风机送风机排粉机磨煤机给煤机给粉机III或III或III或III经常、连续用于送粉时为I无煤粉仓时为I无煤粉仓时为I汽轮机负荷射水泵凝结水泵循环水泵给水泵IIII经常、连续用汽动给水泵就无给水泵项备用给水泵I不经常、连续电气及公共负荷充电机浮充电装置空压机变压器冷却风机通信电源IIII或保安IIIII不经常、连续经常、连续经常、短时经常、连续经常、连续事故保安负荷盘车电动机顶轴油泵交流润滑油泵浮充电装置机炉自控电源保安保安保安保安保安不经常、连续不经常、短时不经常、连续经常、连续经常、连续输煤负荷输煤皮带碎煤机筛煤机IIIIII经常、连续出灰负荷灰浆泵碎渣机电气除尘器IIIIII经常、连续厂外水工负荷中央循环水泵消防水泵生活水泵冷却塔通风机IIII或IIIII经常、连续不经常短时经常短时经常连续与工业水泵合用时生活水泵负荷类别为II辅助车间负荷化学水处理室中央修配间电气实验室起重机械I或IIIIIIIIIII经常（或短时）、连续经常、连续不经常、短时不经常、断续大于300MW机组时化学水处理室负荷类别为I2.3厂用电接线形式通过类比，厂用电的接线形式设计和电力系统主接线的设计在原则上和考虑因素上大致相似，其主要原则概括的说可以归纳为，可靠性、灵活性、经济性、对应供电性。力求在尽量经济的情况下，保证负荷的可靠和系统的不间断供电甚至包括在特殊情况下的不间断供电，可灵活切换运行方式。做到接线清晰简单，根据实际情况考虑扩建或备用。同时，在设计接线时还因对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引出线等问题进行深入探讨分析。发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线分段接线形式。厂用电采用6kv和380v两个电压等级，依据负荷的容量不同，其中，200kw及以上电动机采用6kv电压供电，使用两段6kv厂用母线以及两段6kv备用母线。200kw以下的电动机采用380v电压供电。使用三相四线制形式，动力系统和照明系统共用。随着火电厂类型和容量的不同，厂用电接线的差异也很大。设计合理地厂用电接线对整个发电厂运行的连续、可靠、灵活、方便、经济等各个方面都影响重大。接线方案如下。高压厂用电采用6kv一个电压等级。设置一台高压厂用三相三绕组工作变压器t1ab一台三相双绕组启动/备用变压器tfa1。采用这种接线方式可以较大程度的提高供电的可靠性。图2-1厂用电接线6kv厂用电系统采用中性点经消弧线圈接地形式，它的优点是可以自动熄弧，继续供电，而它的缺点是设备投资较大，运行较为复杂，继保设计复杂。在大机组厂用电系统中广泛使用。380v低压厂用系统采用中性点直接接地方式。它的优点是经济性较好，网络比较简单，动力系统、照明系统和检修系统可以共用。但它的缺点是，发生单相接地故障保护立即跳闸。不可以带故障运行，不利于系统的可靠性。2.4厂用电工作电源发电厂的厂用电源要求供电可靠、满足各种运行方式、配备正常工作电源、备用电源、启动电源（兼做备用电源）、和事故保安电源。工作电源投入两个，全部投入系统采用并联运行。通过高压厂用变压器取得高压厂用工作电源。高压厂用母线直接从母线上引接。这种引接方式具有操作简单、调度方便、供电可靠、且投资少的优点。低压厂用工作电源由高压厂用母线通过低压厂用变压器引接。备用电源需要独立引接，采用明备用方式，从发电机电压母线的不同分段上通过厂用备用变压器引接。这种引接方式投资较少，运行费用较低，且在各种大型火电厂中广泛采用。事故保安电源配备的目的是确保在严重事故下能安全停机，事故消除后又能及时供电。需独立设置，使用380/220v电压，采用快速自动程序系统的柴油发电机组、蓄电池组以及逆变器将直流变为交流作为交流事故保安电源如下图所示：图2-2事故保安电源2.5厂用变压器的选择厂用变压器容量选择的基本原则和要求有以下几点1、变压器一、二次侧额定电压必须与引接线电源电压和厂用网络电压相一致2、变压器的台数和形式主要与高压厂用母线的段数有关，而母线的段数又与高压厂用母线的电压等级有关。3、厂用变压器的容量必须满足厂用电机械从电源获得足够的功率。‘4、厂用高压备用变压器或启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。因此根据计算，并查找相关设计手册，选择两台SJL1-6300/10型双绕组铝线电力变压器。

3短路电流的计算3.1短路电流简述工程习惯上电力系统的短路故障分为三相短路、两相短路和单相接地短路，而我们在选择和效验断路器、隔离开关、互感器、母线、电缆等电气设备时一般采用三相短路电流来计算。而两相短路电流多可用于继电保护中做整定作用。在发生短路的过程中短路电流数值变化很大，持续时间短，导体温度变化很大，电阻值和比热容都不可以看做常数。而这些参数的变化情况都取决于系统电源容量的大小，短路点和电源之间的距离等因素，一般来说为了简化计算，当电源距短路点电气距离较远时，由短路引起的电源送出功率△S，远小于电源容量（S》△S时）认为S趋于无穷大，即为无限大容量系统。反之则为有限大容量系统。而基于无限大容量系统的短路电流计算采用的是回路总阻抗法，而有限大容量系统的短路电流计算采用运算曲线法。3.2电气设备标幺电抗计算一、系统设备电运算100mva，基准电压Uj=Upj1.发电机标幺电抗的计算发电机G1:Xg1=Xdn”xSb/Sgn=0.4发电机G2:Xg2=Xdn”xSb/Sgn=0.4发电机G3:Xg3=Xdn”xSb/Sgn=0.2发电机G4:Xg4=Xdn”xSb/Sgn=0.22.变压器标幺电抗的计算变压器T1：Xt1=Uk（%）/100xSb/Stn=0.142变压器T2：Xt2=Uk（%）/100xSb/Stn=0.167变压器T3:UK1%=1/2x(Uk1-2%+Uk3-1%-Uk2-3%)=10.75UK2%=1/2x(Uk1-2%+Uk2-3%-Uk1-3%)=6.75UK3%=1/2x(Uk1-3%+Uk2-3%-Uk1-2%)=-0.25Xt3.1=Uk1（%）/100xSb/Stn=0.215Xt3.2=Uk2（%）/100xSb/Stn=0.135Xt3.3=Uk3（%）/100xSb/Stn=0.0053.架空线电缆标幺值计算35kv出线架空线：Xl1=X1lxSb/Ub^2=0.58410.5kv出线架空线：Xl2=X1lxSb/Ub^2=0.4354.电抗器的标幺值：母线电抗器发电机G1、G2的额定电流Ing=1.72kA。母线电抗器一般取发电机额定电流的5%—8%，电抗百分值取为8%—12%。照此标准选的电抗器为NKL-10-1000-8型，额定电流为In=1kA，额定电压Un=10kV，电抗百分数Xr%=8%，由此得电抗标幺值为：Xrj1=Xk%/100xIbUn/3InIb=0.419线路电抗器线路电抗器的额定电流为300—600A，电抗百分值取3%—6%，照此标准电抗器NKL-10-1000-8型，额定电流为In=1Ka，额定电压Un=10Kv，电抗百分数Xr%=8%，由此得电抗标幺值为：Xrj1=Xk%/100xIbUn/3InIb=0.524系统归算到110kV侧的电抗标幺值为：Xrj1=Xk%/100xIbUn/3InIb=0.0833.3短路电流计算用于效验设备的最大三相对称短路电流的计算。1.10.5kv电压等级发电机出口处发生短路，其等值电路图如下：图3-1将该网络化简结果如下根据运算曲线数值表计算和效验得到短路电流计算结果如下表所示：表3-1I0.0（kA）I0.2（kA）I2.0（kA）I4.0（kA）短路点的电流54.734438.839.07校验QF1、QS1的短路电流39.273533.9834.74母线d2点发生三相短路故障等值电路图如下：图3-2网络化简为：图3-3根据同样的方法，校验得QF4、QS5、QS6各个时刻短路电流：表3-2I0.0（kA）I0.2（kA）I2.0（kA）I4.0（kA）短路点的电流54.734438.839.07校验QF4、QS5、QS6的短路电流32.063529.7230.593.母线电抗器d3点发生三相对称短路等值电路如下：图3-4网络化简可得：图3-5校验QF3，QS3，QS4及电抗器L1的短路电流为：表3-3I0.0（kA）I0.2（kA）I2.0（kA）I4.0（kA）短路点的电流27.1320.2116.8616.37校验QF4、QS5、QS6的短路电流11.6711.2112.0412.04电缆出线处d4点发生三相对称短路等值电路图如下：图3-6现将计算结果列于下表：表3-4I0.0(KA)I0.2(KA)I2.0(KA)I4.0(KA)短路点电流8.918.568.698.69校验QF3QS3QS4及电抗器L1的短路电流8.918.568.698.69电缆末端d5点发生三相对称短路等值电路图如下：图3-7计算结果如下图所示：表3-5I0.0（kA）I0.2（kA）I2.0（kA）I4.0（kA）短路点的电流5.315.195.325.32校验电缆的短路电流5.315.195.325.322.35kA电压级发电机—变压器母线d6点发生三相短路等值电路图如下：图3-8计算结果列于下表：表3-6I0.0（kA）I0.2（kA）I2.0（kA）I4.0（kA）短路点的电流10.878.928.238.5校验QF11、QS19、QS31、QS43、QS44的短路电流5.935.435.676.0135kV架空线出线d7处发生三相短路时，同d6点的短路电流完全相同，计算结果列于下表：表3-7I0.0（kA）I0.2（kA）I2.0（kA）I4.0（kA）短路点的电流10.878.928.238.5校验QF12、QS29、QS30、QS33、QS32、QF13、QS20、QS21、QS22的短路电流5.935.435.676.013.110kv电压等级发电机—变压器母线d8点发生三相短路故障时，其等值电路图如下：图3-9计算结果列于下表：表3-8I0.0（kA）I0.2（kA）I2.0（kA）I4.0（kA）短路点的电流8.868.067.807.84校验QF27、QS63、QS64的短路电流7.27.017.037.11联络变压器d9点发生三相短路时，其等值电路图如下：图3-10短路电流的计算结果如下表所示：表3-9I0.0（kA）I0.2（kA）I2.0（kA）I4.0（kA）短路点的电流8.387.837.657.72校验QF20、QS45、QS46、QS47的短路电流7.366..936.656.61110KV出线d10处发生三相短路故障时，短路电流计算结果如下表所示。表3-10I0.0（kA）I0.2（kA）I2.0（kA）I4.0（kA）短路点的电流8.387.837.657.72校验QF26、QS69、QS70的短路电流8.387.837.657.72110KV出线d10处发生三相短路故障时，短路电流计算结果如下表所示。表3-11I0.0（kA）I0.2（kA）I2.0（kA）I4.0（kA）短路点的电流8.387.837.657.72校验QF21、QS48、QS49、QS50、QS51、QF23、QS56、QS57、QS58的短路电流8.387.837.657.72

4电气设备的选择4.1电气设备选择简述电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并且按短路情况进行校验比如热稳定校验和动稳定校验。在按正常工作条件选择中包含额定电压、额定电流以及环境修正等参数的校验。通常规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.1—1.5倍，而额定电流In是指在一定的环境温度下，长时间内电器所能允许通过的电流。选择电器时使所选电器的额定电流In不低于所工作回路在各种可能运行方式下的最大持续工作电流。同时在选择电气设备时还需要考虑到设备的安装地点、环境条件等因素。比如温度、海拔等等；而在短路情况下进行的校验则包括：热稳定校验、动稳定校验、短路计算时间等等。它是本设计环节中的一大难点。4.2断路器的选择高压断路器是电力系统中非常重要的开关电器，它可以在正常运行时倒换运行方式、控制电力系统和保护电力系统的作用。它的选择和校验项目包括：种类和形式的选择、额定电压和电流的选择、开断电流的选择、短路关合电流的选择、短路热稳定和动稳定的校验等等。具体的选择和方法以校验QF1、QF2为例，且后文不做赘述。10.5kv电压级效验QF1、QF2额定电压一般断路器额定电压大于等于电网额定电压及Un>Usn;因为该发电厂为中小型发电厂，额定电流取发电机最大持续工作电流，可以不计非周期分量的影响，为1.05xSn/√3xUncosf=1804A。因此，根据额定电压以及额定电流以及安装在屋内的要求选择采用SN10-10III/2000型少油式断路器，接下来进行热稳定校验；校验电器热稳定时间Tk=Tpr2+Tin+Ta。取Tin=0.06s、Ta=0.04s、Tpr2=4s，计算得Tk=4.1，Tk/2=2。短路周期分量热效应参照公式Qp=fIpt^2dt=4765KA^2S由于Tk>1所以Qk=Qp，此外再计算短路关合电流incl，为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关合电流不应该小于短路电流的最大冲击值ish，故计算冲击电流ish=1.9x√2I”=105.6kA。各项有关参数如下表，并与计算数据进行比较。表4-1计算数据SN10-10III/2000Uns10kvUn10kvImax1804AIn2000AI’’39.3KAInbr43.3KAish105.6KAIncl130KAQk4765KA^2xSIt^2xt43.2^2x4=7500Ka^2xSish105.6kAIcs130kA由校验结果可以得出SN10-10III/2000型少油式断路器是符合使用要求的。（以下断路器选择校验方法同上，不做赘述。）校验QF3表4-2计算数据SN10-10II/1000Uns10kvUn10kvImax1198AIn2000AI’’11.7KAInbr43.3KAish31.4KAIncl130KAQk577KA^2xSIt^2xt43.2^2x4=7500Ka^2xSish105.6kAIcs130kA由校验结果可以得出SN10-10II/1000型断路器是符合使用要求的。校验QF4表4-3计算数据SN10-10III/3000Uns10kvUn10kvImax2405AIn3000AI’’32.06KAInbr43.3KAish86.2KAIncl130KAQk3561KA^2xSIt^2xt43.3^2x4=7499Ka^2xSish86.2kAIcs130kA由校验结果可以得出SN10-10III/3000型断路器是符合使用要求的。校验QF5、QF6、QF7、QF8表4-4计算数据SN9-10/600Uns10kvUn10kvImax1198AIn600AI’’11.7KAInbr14.4KAish31.4KAIncl36.8KAQk577KA^2xSIt^2xt14.4^2x4=829Ka^2xSish105.6kAIcs36.8kA由校验结果可以得出SN9-10/600型断路器是符合使用要求的。35kv电压级校验QF11、QF12表4-5计算数据SW2-35/1000Uns35kvUn35kvImax1103AIn1000AI’’5.9KAInbr24.8KAish16KAIncl63.4KAQk131KA^2xSIt^2xt24.8^2x4=2460KA^2xSish16kAIcs63.4KA由校验结果可以得出SW2-35/1000型断路器是符合使用要求的。校验断路器QF13、QF14、QF15、QF16、QF17、QF18表4-6计算数据DW8-35/600Uns35kvUn35kvImax123AIn600AI’’10.9KAInbr16.5KAish29.2KAIncl41KAQk289KA^2xSIt^2xt16.5^2x4=1089KA^2xSish29.2kAIcs41KA由校验结果可以得出DW8-35/600型断路器是符合使用要求的。校验QF19表4-7计算数据SW2-35/1000Uns35kvUn35kvImax741AIn1000AI’’5.9KAInbr24.8KAish16KAIncl63.4KAQk131KA^2xSIt^2xt24.8^2x4=2460KA^2xSish16kAIcs63.4KA由校验结果可以得出SW2-35/1000型断路器是符合使用要求的。110KV电压级校验QF20表4-8计算数据SW4-110/1000Uns110kvUn110kvImax338AIn1000AI’’7.4KAInbr18.4KAish19.8KAIncl55KAQk180KA^2xSIt^2xt24.8^2x4=2205KA^2xSish19.8kAIcs55KA由校验结果可以得出SW4-110/1000型断路器是符合使用要求的。校验QF21、QF22、QF23、QF24、QF25、QF26表4-9计算数据SW4-110/1000Uns110kvUn110kvImax171AIn1000AI’’8.38KAInbr18.4KAish22.5KAIncl55KAQk218KA^2xSIt^2xt24.8^2x4=2205KA^2xSish22.5kAIcs55KA由校验结果可以得出SW4-110/1000型断路器是符合使用要求的。校验QF26表4-10计算数据SW4-110/1000Uns110kvUn110kvImax338AIn1000AI’’7.4KAInbr18.4KAish19.8KAIncl55KAQk180KA^2xSIt^2xt24.8^2x4=2205KA^2xSish19.8kAIcs55KA由校验结果可以得出SW4-110/1000型断路器是符合使用要求的。校验QF27表4-11计算数据SW4-110/1000Uns110kvUn110kvImax347AIn1000AI’’7.2KAInbr18.4KAish13.4KAIncl55KAQk199KA^2xSIt^2xt24.8^2x4=2205KA^2xSish13.4kAIcs55KA由校验结果可以得出SW4-110/1000型断路器是符合使用要求的。表4-12汇总表设备型号标号SN10-10III/2000QF1、QF2SN10-10II/1000QF3SN10-10III/3000QF4SN9-10/600QF5、QF6、QF7、QF8、SW2-35/1000QF11、QF12、QF19DW8-35/600QF13、QF14、QF15、QF16、QF17、QF18SW4-110/1000QF20、QF21、QF22、QF23、QF24、QF25、QF264.3隔离开关的选择隔离开关与断路器相比，在额定电压、电流的选择及短路动、热稳定校验的项目相同。但由于隔离开关不用于接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。因此选择隔离开关的条件包括1.额定电压Un>Uns；2.额定电流In>Imax；3.热稳定校验4.动稳定校验。因其计算方法与短路器相同，在此不做赘述。10.5kv电压等级校验QS1、QS2表4-13计算数据GN10-10T/3000-160Uns10kvUn10kvImax1804AIn3000AQk4765KA^2xSIt^2xt75^2x5=28125kA^2xSIsh10.56KAIes160kA由校验结果可以得出，GN10-10T/3000-160型隔离开关符合设计要求。校验QS3、QS4表4-14计算数据GN6-10/1000-80Uns10kvUn10kvImax1198AIn1000AQk577KA^2xSIt^2xt31.4^2x5=3969kA^2xSIsh31.4KAIes80kA由校验结果可以得出，GN6-10/1000-80型隔离开关符合设计要求。校验QS5、QS6表4-15计算数据GN10-10T/3000-160Uns10kvUn10kvImax1804AIn3000AQk4765KA^2xSIt^2xt75^2x5=28125kA^2xSIsh10.56KAIes160kA由校验结果可以得出，GN10-10T/3000-160型隔离开关符合设计要求。校验QS7、QS8、QS9、QS10、QS11、QS12、QS13表4-16计算数据GN6-10/600-52Uns10kvUn10kvImax302AIn600AQk303KA^2xSIt^2xt20^2x5=1600kA^2xSIsh24KAIes52kA由校验结果可以得出，GN6-10/600-52型隔离开关符合设计要求。35kv电压级校验QS19、QS31、QS29、QS32表4-17计算数据GW5-35G/1000-83Uns35kvUn35kvImax1103AIn1000AQk131KA^2xSIt^2xt25^2x5=2500kA^2xSIsh16KAIes83kA由校验结果可以得出，GW5-35G/1000-83型隔离开关符合设计要求。校验QS20、QS21、QS22、QS23、QS24、QS25、QS26、QS27、QS28、QS33、QS34、QS35、QS36、QS37、QS38、QS39、QS40、QS41、QS42表4-18计算数据GW5-35G/600-72Uns35kvUn35kvImax123AIn600AQk289KA^2xSIt^2xt16^2x5=2500kA^2xSIsh29.2KAIes72kA由校验结果可以得出，GW5-35G/600-72型隔离开关符合设计要求。校验QS43、QS44表4-19计算数据GW5-35G/1000-83Uns35kvUn35kvImax741AIn1000AQk131KA^2xSIt^2xt25^2x5=2500kA^2xSIsh16KAIes83kA由校验结果可以得出，GW5-35G/1000-83型隔离开关符合设计要求。110kv电压等级校验QS45、QS46、QS47表4-20计算数据GW4-110D/600-50Uns110kvUn110kvImax338AIn600AQk180KA^2xSIt^2xt14^2x5=980kA^2xSIsh19.8KAIes50kA由校验结果可以得出，GW4-110D/600-50型隔离开关符合设计要求。校验QS48、QS49、QS50、QS51、QS52、QS53、QS54、QS55、QS56、QS57、QS58、QS59、QS60、QS61、QS62、QS63、QS64、QS65、QS66、QS67、QS68表4-21计算数据GW4-110D/600-50Uns110kvUn110kvImax171AIn600AQk218KA^2xSIt^2xt14^2x5=980kA^2xSIsh22.5KAIes50kA由校验结果可以得出，GW4-110D/600-50型隔离开关符合设计要求。校验QS63、QS64表4-22计算数据GW4-110D/600-50Uns110kvUn110kvImax347AIn600AQk199KA^2xSIt^2xt14^2x5=980kA^2xSIsh13.4KAIes50kA由校验结果可以得出，GW4-110D/600-50型隔离开关符合设计要求。校验QS69、QS70表4-23计算数据GW4-110/1000-80Uns110kvUn110kvImax688AIn1000AQk218KA^2xSIt^2xt21.5^2x5=2311kA^2xSIsh22.5KAIes80kA由校验结果可以得出，GW4-110/1000-80型隔离开关符合设计要求。表4-24汇总表设备型号标号GN10-10T/3000-160QS1、QS2、QS5、QS6GN6-10/1000-80QS3、QS4GN6-10/600-52QS7、QS8、QS9、QS10、QS11、QS12、QS13、QS14GW5-35G/1000-83QS19、QS31、QS29、QS32GW5-35G/600-72QS20、QS21、QS22、QS23、QS24、QS25、QS26、QS27、QS28、QS33、QS34、QS35、QS36、QS37、QS38、QS39、QS40、QS41、QS42GW4-110D/600-50QS45、QS46、QS47、QS48、QS49、QS50、QS51、QS52、QS53、QS54、QS55、QS56、QS57、QS58、QS59、QS60、QS61、QS62、QS63、QS64、QS65、QS66、QS67、QS68GW4-110/1000-80QS69、QS704.4互感器的选择电流互感器的选择包括一次回路额定电压和电流的选择、二次回路额定容量的选择、以及动热稳定校验。其应当满足Un>Usn，Iin>Imax。测量用电流互感器的一次额定电流不应低于回路正常最大负荷电流，且应尽可能比电路中的正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表在正常运行时指示刻度在标尺的3/4最佳位置，且过负荷时能有适当的指示。在电流互感器二次回路路额定容量的选择中为了便于计算厂家常提供电流互感器的Z2n值，互感器按选定的准确级所规定的额定容量S2n应大于或等于二次侧所接负荷。此外动热稳定校验与断路器校验方法相似，此处不多赘述。电压互感器的选择与电流互感器有一定的不同，它包括以下几个方面：1.选择结构类型、接线方式和准确等级；根据配电装置的类型相应的电压互感器可选择户内式和户外式。设计采用10kv和35kv电压等级选择油浸式结构；110kv电压等级选用选用电容式结构。10kv电压等级互感器采用V-V接线，35kv电压等级选用三相五柱式电压互感器。110kv电网选择三个单相电压互感器构成YYD接线。2.选择额定电压；电压互感器一次绕组的额定电压应与安装点电网额定电压相等。开口三角形绕组额定电压的选择用在小接地电流系统时的额定电压为100/3V用在大接地电流系统时的额定电压为100V3.选择容量；电压互感器的型号和准确级确定以后，与此准确级对应的额定容量即已确定为了保证电压互感器的准确级，其二次侧所带的负荷的实际容量不能超过额定容量。4.5导体的选择裸导体的选择项目和校验项目包括：选择导体的材料、类型和敷设方式、选择导体截面的大小、电晕校验、动热稳定校验、母线共振校验。10.5kv母线的选择：选择铝质、矩形截面、采用三相水平布置、平放、相间距a=0.75m，绝缘子跨距L=1.2m，弹性模量E=7x10^10Pa。按照长期发热允许电流选截面并查手册可得选三条125mmx10mm矩形铝导体。再通过动热稳定校验可得结果满足设计要求。35kv和110kv母线的选择：方法同10.5kv一致，35kv母线和110kv母线均选用钢芯铝绞线其型号分别为LGJQ-600型、LGJ-400型。但要注意的是110kv母线在选择的时候应当按照晴天不发生全面电晕的条件校验电晕电压。表4-25电压等级设备型号10.5kv母线125mmx10mm矩形铝导体35kv母线LGJQ-600型110kv母线LGJ-400型

5配电装置的配置5.1配电装置的简述配电装置可以简单概括为由开关设备、保护电器、测量仪表、母线和必要的辅助设备连接而成的装置，其主要作用是接收和分配电能，同时在系统发生故障时，也要快速切断故障部分，维持系统的正常运行。它也是发电厂和变电所的一大重要组成部分。为了规范设计，我们对配电装置的基本要求有以下几点：1.运行可靠，2.便于操作，3.保证工作人员安全，4经济紧凑减少耗材减少占地，5.。方便扩建和安装。根据配电装置的电气装设位置不一样，可以将配电装置分为屋内配电装置和屋外配电装置。根据其组装的方式不一也将其分为装配式和成套式。在选择配电装置时我们一般根据系统电压等级来考量。35kv及以下的配电装置多采用屋内配电装置，其中3—10kv的配电装置大多采用成套配电装置，110kv及以上大多采用屋外配电装置。对110—220kv配电装置有特殊要求时，也可采用屋内配电装置。成套配电装置一般布置在屋内，3—35kv的各种成套配电装置，已被广泛采用。110—1000kv的sf6全封闭组合电器也已得到应用。5.210.5kv配电装置设计选用成套式高压开关柜作为10.5kv高压配电装置，将同一功能回路的开关电器以及各种用于继保、测量、监控和辅助的设备都组装在半封闭的金属柜内。它可以按照主接线的不同，进行成套供应，省去了建设期间工人的设计和人力组装。并且具有整齐和规范的优点。如下图：上图所示为单层式二走廊单母线分段接线的10.5kv屋内配电装置的间隔断面图，进线采用钢芯铝绞线，通过穿墙套管接入开关柜，母线采用封闭母线，有效的减少了接地故障和相间故障的概率、同时避免了母线周围钢构件的发热。在一定程度上提高了可靠性。开关柜采用JYN1-10成套式高压开关柜。柜内安装新型的手车式真空断路器、隔离开关、以及套管式电流互感器。明显缩小了配电装置的总尺寸。断路器手车可移出柜外检修。母线三相垂直布置在开关柜的后上部，机械强度大，且便于维护和检修。配电间隔的前后有较宽的操作和维护走廊，以便于手车式断路器的拉出、推入和巡视。门上部有观察窗和照明灯，能清楚的反应断路器的油位指示。5.335kv配电装置35kv配电装置设计选择屋内式配电装置，设计采用二层式形式，因为重量和运输的原因将断路器和电抗器布置在一层，将母线以及母线隔离开关等比较轻便的设备布置在第二层。采用这种布置方式的优点是，经济实惠、便于维护维修、同时占地面积适中。屋内配电装置的总体布置1.将电源布置在一层中间，尽量设计对称以便于操作同时也充分考虑扩建需要，留有一定的剩余空间。2.为了检修的方便同时保证检修人员的安全，设计将同一回路的电器和导体布置在一个间隔内，间隔之间以及两段母线之间分隔布置。下文将从上之下依次介绍配电设备的选择和布置。母线及隔离开关的布置母线装在配电装置的最上部，母线采用水平布置，母线相间距离采用500mm，隔离开关采用摇式隔离开关，安装在二层，高度设置为0.9m，根据章程规定，两层配电装置中，为便于运行人员在底层操作时能观察到楼层母线隔离开关的情况，在隔离开关小间内的楼板上开设孔洞，洞口加设护网。断路器及操动机构的布置断路器安装在一层，选择屋内式断路器，断路器与操动机构的连杆设计水平相连的方式。配备五防设施及接地的设施，考虑到观察的便利还要配备窥视窗。断路器的操动机构设在操动通道内。手动操动机构和轻型远距离控制操动机构均装在壁上，重型远距离控制操动机构落地装在混凝土基础上。互感器的布置互感器选用油浸式互感器，和断路器放在同一个小室内。电压互感器经隔离开关和熔断器接到母线上，它需占用专门的间隔，但在同一间隔内，可以装设几个不同用途的电压互感器。安装时需要高出地面不小于0.1m以便于放油取样。当母线上接有架空线路时，母线上应装设阀型避雷器，由于其体积不大，通常与电压互感器共用一个间隔，但应于隔层隔开。电抗器的布置电抗器较重选择落地式布置。安在一层，电抗器按其容量的大小有三种不同的布置方式：三相垂直布置、品字形布置和三相水平布置。在这里我们选择垂直形布置。如下图所示：此时应当注意应当将b相放到中间，考虑到安装问题，需要设置吊装口。图5-1电抗器的布置配电装置的通道及出口因为通道两边都设有开关设备所以根据章程规定维护通道设置1.0m，操作通道为固定式最小宽度设置为2.0m，防爆通道设置1.2m。如下表：表5-1通道分类布置方式维护通道操作通道防保通道固定式移开式一面有开关设备0.8单车长+1.21.2二面有开关设备1.0双车长+0.91.2电缆隧道与电缆沟的布置电缆隧道及电缆沟是用来放置电缆的。电缆隧道为封闭狭长的构筑物，高1.8m以上，两侧设有数层敷设的电缆支架，可容纳较多的电缆，人在隧道内能方便的进行敷设和维修电缆工作。但电缆隧道的造价较高。配电装置的副辅助设施1.配电装置的照明灯具的装设位置，除需要保证间隔及通道内的规定照度外，还应考虑换灯泡等维护工作的安全。2.配电装置内隔层应设有调度电话分机，以便在操作过程中及检修试验时与控制室进行联系。3.配电装置内各层每隔1—2个间隔需设置一个临时接地端子。4.配电装置内应考虑每隔2—3个间隔设置一个试验检修用的交流电源插座。5.3屋外配电装置屋外配电装置是将所有电气设备和母线都装设在露天的基础、支架或架构上的结构形式。屋外配电装置的设计与屋内配电装置类似在设计时同样要考虑电气主接线、电压等级和电气设备类型，同时也要考虑实际工作运行以及场地地理等各种现场因素。按照工程经验，决定将110kv的电气设备采用屋外配电装置形式。如下图所示：图5-2110kv双母线带旁路屋外普通中型配电装置布置形式的确定如上图所示，介于该厂属于中小型火电厂，并且在110kv电压等级电路中选用了双母线带庞牧的接线形式，因此在选择配电装置的时候要力求布置清晰，可避免检修人员的困难。考虑采用普通中型配电装置，即将所有电气设备安装在同一水平面内，并安装在一定高度的基础上，母线和电气设备均不能上下重叠布置。最上方为避雷线，安装在出线的全线范围内。左边是旁路母线及断路器和隔离开关，右边是双母线及其断路器和隔离开关。母线及架构的布置因为采用110kv电压等级的配电设备，考虑采用管型硬母线，以柱形绝缘子连接安装在支柱上。构架：屋外配电装置的构架，如上图所示选用型钢制成，这种材料经久耐用，机械强度大。断路器的布置断路器有低式和高式两种布置方式，因为上文中提到我们采用的是中型屋外配电装置，所以，这里断路器考虑采用高式布置，即将断路器放在2m的混凝土基础上，如上图。隔离开关互感器和避雷器的布置隔离开关和电流电压互感器均采用高式布置，及将他们安装在高2m的混凝土基础上。隔离开关的手动操作机构装在其靠边一相的基础上。避雷器的布置形式与上述几种设备类似，也分为高式和低式两种布置，在这里，由于110kv及以上的阀式避雷器本身细长多采用落地式布置，安装在0.4m的基础上，四周加围栏。电缆沟和道路的布置1.电缆沟：屋外配电装置中电缆沟的布置应使电缆所走的路径最短，结合该发电厂的设计情况来看宜采取纵向电缆沟更为合适。2.道路：为了运输设备和消防的需要，应在主设备近旁铺设行车道路。类似于该发电厂的形式来看。一般应铺设3m的环形道，还应设置宽0.8m的巡视小道，以便于人员巡视设备，电缆沟盖板可作为部分巡视小道。

6发电厂控制与信号6.1发电厂的控制方式发电厂的电气设备有些是就地控制有些是集中在一起控制。就宏观而言目前目前我国火力发电厂的控制方式分为主控制室方式和机炉电集中控制方式。考虑到该火电厂单机容量在200mw以下，故考虑采用主控制室控制方式。主控制室为全场的控制中心，负责启停机和事故处理，因此要求监视方便，操作灵活，能与全场进行联系。结合实际情况，主控制室设置在厂房的固定端。6.2断路器的控制与信号为了保证断路器在各种工作情况下迅速可靠且正确的动作，人们设计了多种断路器的控制方式，目的是实现对断路器分合、跳闸，重合的控制和监视。它在设计时需要考虑到：1.在合跳闸回路中接入断路器的辅助触点。2.要求断路器既可以手动合跳闸，又可以通过继电保护自动合闸和跳闸。3.控制回路应具有反应断路器位置状态的信号。4.应配置断路器的多次