4X200MW火力发电厂电气部分设计(1)

1、辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 发电厂电气部分发电厂电气部分 课程设计（论文）课程设计（论文） 题目：题目： 4X200MW火力发电厂电气部分设计（火力发电厂电气部分设计（1） 院（系）：院（系）： 专业班级：专业班级： 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 起止时间：起止时间：2013.12.302013.12.30 2014.02014.01.101.10 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语 院（系）： 教研室：电气工程及其自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号学生姓名专业班级 课程设计 题目 4*200M

2、W火力发电厂电气部分设计 课程设计（论文）任务 本设计是针对 4*200MW 火力发电厂进行电气部分设计，已知量为：4 台 200MW 发电机组，电压 10kV 出线 10 回；110kV 出线 5 回；220kV 出线 3 回 （负荷功率及线路长度已知） 。厂用电率 5%；发电机参数 200MVA、10.5kV、cos=0.85、Xd=15.4%；根据火力发电厂原始资料及有关技 术要求进行电气部分设计。 设计具体内容： 1）设计电气主接线方案； 2）完成主变压器容量计算、台数和型号的选择； 3）短路电流的计算； 4）完成电气设备的选择与校验； 进度计划 1、布置任务，查阅资料。 （1 天）

3、2、系统总体方案设计。 （1 天） 3、设计主接线。 （2 天） 4、设计变压器。 （2 天） 5、短路计算。 （2 天） 7、电气设备选择校验（1） 6、撰写、打印设计说明书（1 天） 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 摘 要 由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的 功能是将自然界的一次能源通 过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系统 及配电系统将电能供应到各负荷中心。 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、变电所本身的运行的可靠性、 灵

4、活性和经济性密切相关。并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控 制方式的拟定有较大的影响。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%。本文是对配有 4 台 200MW 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; 并作了变压器保护。 关键词：发电厂；变压器；电力系统；继电保护；电气设备 目 录 第 1 章 绪论 .1 1.1 电力系统概述 .1 1.2 本

5、文主要内容 .1 第 2 章 电气主接线设计 .2 2.1 电气主接线设计的重要性 .2 2.2 电气主接线的设计依据 .2 2.3 电气主接线的主要要求 .3 2.4 电气主接线的基本形式 .3 2.5 电气主接线的方案选择 .6 第 3 章 主变压器的选择 .9 3.1 主变压器中性的接地方式 .9 3.2 变压器的选型 .9 3.3 主变压器容量及确定 .10 第 4 章 短路电流的计算 .11 4.1 短路的原因及后果 .11 4.2 短路点的选择、短路电流以及冲击电流的计算 .12 4.3 短路电流的计算 .12 第 5 章 高压断路器的选择 .15 5.1 高压隔离开关的选择 .1

6、7 第 6 章 课程设计总结 .20 参考文献 .21 第 1 章 绪论 1.1 电力系统概述 电力系统的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经 输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。由于电源点与负荷中心多数 处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此电能 的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力 系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次 设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控 制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。 电能是一种清洁的

7、二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其 它的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。因此，电能已广泛应用 于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。电力工业已成为我国实现现代化 的基础，得到迅猛发展。到 2003 年底，我国发电机装机容量达 38450 万千瓦， 发电量达 19080 亿度，居世界第 2 位。电力系统的最大电能用户，供配电系统 的任务就是企业所需电能的供应和分配。电力系统的出现，使高效、无污染、使 用方便、易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化。 1.2 本文主要内容 本设计是针对 4*200MW 火力发电厂进行电气部分设计，已知量为：4

8、台 200MW 发电机组，电压 10kV 出线 10 回；110kV 出线 5 回；220kV 出线 3 回 （负荷功率及线路长度已知） 。厂用电率 5%；发电机参数 200MVA、10.5kV、cos=0.85、Xd=15.4%；根据火力发电厂原始资料及有关技 术要求进行电气部分设计。 （1）确定主接线：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可 能实现的 23 个方案，经过技术经济比较，确定最优方案。 （2）选择主变压器：选择变压器的容量、台数、型号等。 （3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，选择短路 计算点，计算短路电流，并列表汇总。 （4）电气设备的选择：选择

9、并校验断路器、隔离开关、电流互感器、电压 互感器、避雷器等。 第 2 章 电气主接线设计 2.1 电气主接线设计的重要性 首先，电气主接线图示电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据， 因此电气运行人员必须熟悉本厂电气主接线土，了解电路中各种电器设备的用途、 性能及维护、检察项目和运行的步骤。其次，电气主接线表明了发电机、变压器、 断路器和线路等电气设备的数量、规格、连接方式及可能的运行方式。电气主接 线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。是发电厂电气部分投资大小的决定性因素。再次，由于电能生产的特点是： 发电、变电、书电荷用电视在同一时刻完成的，所以

10、主接线的好坏，直接关系着 电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，也直接影响到工农业生产和人民生活。 所以电气主接线的拟定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。 2.2 电气主接线的设计依据 1、发电厂在电力系统中的地位和作用： 电力系统中的发电厂有大型主力电厂、中小型地区电厂及企业自备电厂三种 类型。大型主力或电厂靠近煤矿或沿海、沿江，并接入 300-500KV 超高压系统； 地区电厂靠近城镇，一般接入 110-220KV 系统，也有接入 330KV 系统；企业自 备电厂则以本企业供电供热为主，并与地区 110-220KV 系统相连

11、。中小型电厂 常有发电机电压馈线向附近供电。 2、负荷大小和重要性： （1）对于一级负荷必须有两个独立电源供电，切当任何一个电源失去后， 能保证对全部一级负荷不间断供电。 （2）对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后， 能保证全部或大部分二级负荷的供电。 （3）对于三级负荷一般只需一个电源供电。 2.3 电气主接线的主要要求 电气主接线的设计原则是：根据发电厂在电力系统的地位和作用，首先应满 足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送 电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线 路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划

12、与要求等条件确定。应满足可靠 性、灵活性和经济性的要求。 （1） 可靠性：衡量可靠的标准，一般是根据主接线型式机主要设备操 作 的可能方式，按一定的规律计算出“不允许”事件发生的规律，停运的持续时间 期望值等指标，对几种主接线型式中择优。所谓“不允许”事故，是指发生故障 后果非常严重的事故，如全部电源津县停运、朱变压器停运，全场停电事故等。 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。 （2） 灵活性：是指在调度时，可以灵活的投入和切除发电机、变压器和线 路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以极特殊运行方 式下的系统电镀要求；在检修时，可以方便的停运断路

13、器、母线及其继电保护设 备，而不致影响电力网的运行和对用户的供电；在扩建时，可以容易的从初期接 线扩建到最终接线，在不影响连接供电或停电时间最短的情况下，投入新机组、 变压器或线路，并对一次和二次部分的改建工作量最少。在操作时间便、安全、 不易发生误操作的“方便性” 。 （3） 主接线应在满足供电可靠性、灵活性要求的前提下做到经济性。即： 主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器等一次设 备，要是控制、保护不过于复杂，要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设 备或轻型电器。做到投资省。合理的选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自 耦变等）容量、台数，避免两次变压而增加电能的损

14、失。电器主接线选择时要为 配电装置的布置创造条件，尽量使占地面积减少。 2.4 电气主接线的基本形式 1、单母线接线 只有一组母线的接线如图 1.1 所示是一个典型的单母线接线图。这种接线的 特点是电源和供电线路都联在同一母线上。为了便于投入或切除任何一条进、出 引线每条引线上都装有可以切除符合电流和故障电流的断路器。 单母线接线的主要优点是：接线简单、清晰、采用设备少，投资省，操作方 便，便于扩建和采用成套配电装置。单母线接线一般只适用于一台发电机或一台 变压器的以下三种情况： （1）610KV 配电装置的出线回数不超过 5 回； （2）3563KV 配电装置的出线回数不超过 3 回； （3

15、）110220KV 配电装置的出线回数不超过 3 回。 单母线接线最严重的缺陷是母线停运（母线检修、故障，线路故障后线路保 护或断路器拒运）将使全部支路停运，即停电范围为该母线段的 100%，且停电 时间很长，若为母线自身损坏须待母线修复之后方能恢复各支路运行。 图 2.1 单母线接线 图 2.2 单母线分段接线 隔离开关作为操作电器，所以断路器和隔离开关在正常运行操作时，必须严 格遵守操作顺序；隔离开关“先合后断”或在等电位状态下进行操作。 1、单母线分段接线 单母线接线的缺点可以通过将母线分段的办法来克服。如图 2.2 所示。当母 线的中间装设一个断路器后，即把母线分为两段，这样对重要的用

16、户可以由分别 接于两段母线上的两条线路供电。 由于单母线分段接线既保留了单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优 点，又在一定程度上克服了它的缺点，所以这种接线目前仍被广泛应用。单母线 分段接线适用范围： （1）610KV 配电装置的出线回数为 6 回及以上时； （2）3563KV 配电装置的出线回数为 48 回时； （3）110220KV 配电装置的出线回数为 34 回时。 单母线分段有其如下优点：用断路器把母线分段后，对重要的用户可以从不 同的段引出两条回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器会自 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。 但是单母线分段接

17、线也有较显著的缺点，就是当一段母线或母线隔离开关发 生故障或检修时，该段母线上所连接的全部引线都要在检修期间停电；当出线为 双回路时，需时架空线路出现交叉跨越；扩建时须向两个方向均衡扩建。显然对 于大容量发电厂来说，这都是不允许的。因此，还要改进。 2、双母线接线 双母线接线是根据单母线接线的缺点提出来的，如图 2.3 所示。双母线接线， 其中一组为工作母线，以组为备用母线，并通过母联断路器并联运行，在进行道 砟操作时应注意，隔离开关的操作原则是：在等电位下操作或先通后断。它可以 有两种运行方式，一种是固定连接分段运行方式。即一些电源与出线固定连接在 一组母线上，母联断路器合上，相当于单母线分

18、段运行。另一种工作方式相当于 单母线运行方式。很显然双母线分段的可靠性高于前两种接线方式，只是母线保 护较复杂。然而它比单母线分段接线的投资更大。 图 2.3 双母线接线 如检修工作母线是其操作步骤是：先合上母线断路器两侧的隔离开关，再合 母线断路器，向备用线充电，这是两组母线等电位。为保证不中断供电，应先接 通备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上的隔离开关。完成母线转换后，在 断开母联断路器及其两侧的隔离开关，即可对原工作母线进行检修。 双母线接线的适用范围： （1）610KV 配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时； （2）3563KV 配电装置的出线回数超过 8 回火连接电源较多

19、、负荷较大 时； （3）110220KV 配电装置的出线回数为 5 回以上时，或 110220KV 配 电装置，在系统中居重要地位，出线回数在 4 回以上时。 双母线接线的优点有： a 供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而 不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离 开关，只停该回路。 b 调度灵活。各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上能灵活 的适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。 c 扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线单位电 源和符合均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺

20、序 布置，以至界限不同的母线断路时不回如单母线分段那样导致出线交叉跨越。 d 便于实验。当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至 一组母线上。 双母线接线也有其缺点： a 增加一组母线和使每回路就须加一组母线隔离开关。 b 当母线故障或检修时隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免 隔离开关误操作，需要隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 2.5 电气主接线的方案选择 （1） 方案一 a.220KV 电压等级的方案选择。 由于 220KV 电压等级的电压馈线数目是 3 回，所以 220 KV 电压等级的接 线形式可以选择单母线接线形式。由于单母线接线本身的简单、经济、方便等基

21、 本优点，采用设备少、投资省、操作方便、便于扩建和采用成套配电设备装置， 所以 220 KV 电压等级的接线形式选择为单母线接线。 b.110KV 电压等级的方案选择。 由于 110KV 电压等级的电压馈线数目是 5 回，所以在本方案中的可选择的 接线形式是单母线分段接线。单母线的优点如下：母线经断路器分段后，对重 要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；一段母线故障（或检修） 时，仅停故障（或检修）段工作，非故障段仍可继续工作。 c.10KV 电压等级的方案选择。 由于 10KV 电压等级的电压馈线数目是 10 回，所以在本方案中的可选择的 接线形式是单母线分段接线。用断路器把母线分

22、段后，对重要的用户可以从不同 的段引出两条回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器会自动 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。 所以可以将主接线形式表示如图 2.4 所示。 图 2.4 方案一接线图 （2） 方案二 a.220KV 电压等级的方案选择。 由于 220KV 电压等级的电压馈线数目是 3 回，所以 220 KV 电压等级的接 线形式可以选择单母线接线形式。由于单母线接线本身的简单、经济、方便等基 本优点，采用设备少、投资省、操作方便、便于扩建和采用成套配电设备装置， 所以 220 KV 电压等级的接线形式选择为单母线接线。 b.110KV 电压等

23、级的方案选择。 由于 110KV 电压等级的电压馈线数目是 10 回，所以在本方案中的可选择 的接线形式是双母线接线形式。由于双母线接线的可靠性和灵活性高，它可以轮 流检修母线，而不中断对用户的供电；当检修任意回路的母线隔离开关时，只需 断开该回路；工作母线故障时，可将全部回路转移到备用母线上，从而使用户迅 速恢复供电；可用母联断路器代替任意回路需要检修的断路器，在种情况下，只 需短时停电；在个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分离出来，并单独接 至备用母线上。双母线接线形式正好克服了单母线分段接线形式的缺点，所以在 大、中型发电厂中这种接线形式被广泛应用。 c.10KV 电压等级的方案选择

24、。 在方案二中的 10KV 电压等级的接线形式仍然选择单母线分段接线形式。因 为在进行主接线的设计中，必须时时刻刻考虑到可靠性、灵活性和经济行动要求。 图 2.5 方案二接线图 在上述两种方案中，他们在技术上都是有显著差异的，在不同的技术等级中， 都有差异。单母线分段在投资上是比双母线接线的投入要小的，而双母线接线的 可靠性又比单母线分段接线的可靠性高。根据设计任务书中的要求，在 110KV 电压等级上的出线 上为二类负荷，对这类用户可以进行短暂的停电，并不会造 成人身危险以及设备的破坏，也不会给国民经济带来巨大的损失或造成巨大的政 治影响。综合考虑，则选择单母线分段的接线形式。 在方案一和方

25、案二的比较中，不同的地方是将方案二中的两台发电机直接接 入 220KV 的系统中，原因有二，其一是当把斯泰发电机接入 10KV 母线上浪费， 在 10KV 母线上有两台发电机已经足够；其二是 220KV 电压等级与无穷大系统 连接，接受该发电厂的剩余功率。所以考虑将剩余两台发电机通过发电机-变压器 接线方式连接到 220KV 系统中。由于发电机-变压器接线方式单元性强，可在机 组单元控制室集中控制，不设网控室，使运行管理较灵活方便。 通过对两种方案的比较，并且连同电气主接线的设计原则即可靠性、经济性 和灵活性的综合考虑，选择出的最优方案是方案一。 第 3 章 主变压器的选择 3.1 主变压器中

26、性的接地方式 电力网中性点接地方式，决定了主变压器中性点接地方式。 主变压器的 110-500KV 侧采用中性点直接接地方式 （1）凡是自耦变压器，其中性点需要直接接地或经小阻抗接地。 （2）凡中、低压有电源的升压站和降压变电所至少应有一台变压器直接接 地。 （3）终端变电所的变压器中性点一般不接地。 （4）变压器中性点接地点的数量是电网所有短路点的综合零序电抗与综合 正序电抗之比小于三，以使单相接地时健全相上工频过电压不超过阀型避雷器的 灭弧电压。 （5）所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地，以便于运行调度灵活 选择接地点。当变压器中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不是按线 电压

27、设计，应在中性点装设避雷器保护。 （6）选择接地时应保证任何故障形式都不应使电网节烈成为中性点不接地 的系统。双母线接线有两台以上主变压器时，可考虑两台主变压器中性点接地。 3.2 变压器的选型 电力变压器（文字符号为 T 或 TM） ，根据国际电工委员会的界定，凡是三 相变压器的额定容量在 5KVA 及以上，单相的在 1KVA 及以上的输变电用变压 器，均成为电力变压器。电力变压器是发电厂和变电所中重要的一次设备之一， 随着电力系统电压等级的提高和规模的扩大，电压升压和降压的层次增多，系统 中变压器的总容量已达发电机容量的 7-10 倍。主变压器 在电气设备投资中所占 比例较大，同时与之相适

28、应的配电装置，特别是大容量、高电压的配电装置的投 资也很大。因此，主变压器的选择对发电厂、变电所的技术性影响很大。例如， 大型大电厂高、中压联络变压器台数不足（一台）或者容量不足将导致电站、电 网的运行可靠性下降，来年络变压器经常过载或被迫限制两级电网的功率交换。 反之。台数过多、容量过大将增加投资并使配电装置复杂化。 发电厂 200MW 及以上机组为发电机变压器组接线时的主变压器应满足 DL5000 2000火力发电厂设计技术规程的规定：“变压器容量可按发电机 的最大连续容量扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组的平均温度或冷却 水温度不超过 65 摄氏度的条件进行选择” 。 3.3 主变

29、压器容量及确定 连接在发电机电压母线与系统间的主变压器容量，应按下列条件计算： （1）当发电机电压母线上负荷最小时，能将发电机电压母线上的剩余有功 和无功容量送入系统，但不考虑稀有的最小负荷情况。 （2）当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，能由系统供给发电机 电压的最大负荷。在电厂分期建设过程中，在事故断开最大一台发电机组的情况 下，通过变压器向系统取得电能时，可以考虑变压器的允许过负荷能力和限制非 重要负荷。 （3）根据系统经济运行的要求，而限制本厂的输出功率时能供给发电机电 压的最大负荷。 （4）按上述条件计算时，应考虑负荷曲线的变化和逐年负荷的发展。特别 注意发电厂初期运行时当发电

30、机电压母线负荷不大时，能将发电机电压母线上的 剩余容量送入系统。 （5）发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。对装设两台变压器 的发电厂，当其中一台主变推出运行时，另一台变压器应承担 70%的容量。 具体计算的过程如下： a.10KV 电压等级下的最大容量 S =（SG-SG8%-Smin）0.7/0.85 = (400-4000.08-16) 0.7/0.85 = 3520.7/0.85 =289.88MVA b.110KV 电压等级下的最大容量 S = Smax/0.85 =70/0.85=82.35MVA c.220KV 电压等级下的最大容量 S = (S10max+S110min

31、) /0.85 = (70+20) /0.85 =105.88 根据上面的计算可知道低压侧的容量为最大，此基准可选择一个三绕组的变 压器。 第 4 章 短路电流的计算 4.1 短路的原因及后果 1、短路原因 造成短路的原因通常有以下几种： （1）电气设备及载流导体因绝缘老化、或遭受机械损伤，或因雷击、过电 压引起的绝缘损坏。 （2）架空线路因大风或导线覆冰引起的电杆倒塌等，或因鸟兽跨接裸露导 体等都可能导致短路。 （3）电气设备因设计、安装、维护不良和运行不当或设备本身不合格引发 的短路。 （4）运行人员违反安全操作规程而误操作，如运行人员带负荷拉隔离开关， 线路或设备检修后未拆除接地线就加上

32、电压等都回造成短路。根据国外资料显示， 每个人都有违反规程操作的潜意识。 （5）其他原因。如输电线断线、倒杆、碰线、或人为盗窃、破坏等原因都 可能导致短路。 2、短路后果 短路故障发生后，由于网络总阻抗大为减小，将在系统中产生几倍甚至几十 倍于正常工作电流的短路电流。强大的短路电流将造成严重的后果，主要有以下 几方面： （1）强大的短路电流通过电气设备是发热急剧增加，断路持续时间较长时， 足以使设备因过热而损坏甚至烧毁。 （2）巨大的短路电流将在电气设备的导体间产生很大的电动力，可能使导 体变形、扭曲或损坏。 （3）短路将引起系统电压的突然大幅度下降，系统中主要负荷异步电动机 将因转矩下降而减

33、速或停转，造成产品报废甚至设备损坏。 （4）短路将引系统中功率分布的突然变化，可能导致并列运行的发电厂失 去同步，破坏系统的稳定性，造成大面积停电。这是短路所导致的最严重后果。 4.2 短路点的选择、短路电流以及冲击电流的计算 无限大容量电力系统是指容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统， 当用户供电系统发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压基本不变，可将 该电力系统视为无限大容量电力系统。但是，在实际电力系统中，他的容量和阻 抗都有一定的数值，一次，当用户供电系统发生短路时，电力系统变电所馈电母 线上的电压相应的有所变动。但一般的供电系统，由于它是在小容量线路上发生 短路，电力系统母

34、线电压基本不变，因此，电力系统可视为无限大容量电力系统。 由于无限大容量电力系统的三相短路电流是对称的，所以他的变化规律只需考虑 一相的。 短路点的选择应选择通过导体和电器的短路电流为最大的那些点作为短路计 算点。首先，应在三条电压等级的母线上选择三个短路计算点 d1、d2、d3。由于 10KV 电压等级有 15km 电缆馈线 10 回，所以在 10KV 的出线上需加设电抗器。 当 d4 点短路时，因受电抗器的限制，流过出线上的断路器的电流较小，所以在 工程计算中选取 d4 点为短路计算点，以便使出线断路器选择轻型的。 无线大功率系统的德主要特征是：内阻抗 X=0，端电压 U=C，它所提供的短

35、 路电流周期分量的幅值恒定且不随时间改变。虽然非周期分量依指数率而衰减， 但一般情况下只需计及他对冲击电流的影响。因此，在电力系统短路电流计算中， 其主要任务是计算短路电流的周期分量。而在无限大功率系统的条件下，周期分 量的计算就变得简单。 4.3 短路电流的计算 1、220KV 母线短路的计算： 图 4.1 图 4.2 短路点短路电流的计算： 2、110KV 母线上发生短路时的计算 图 4.3 图 4.4 KVKI U S II XXX I X XX XXX XXXXX XXX XXX shsh av j 74.368 . 143.1422i 4 .14 1153 100 75.28 3 7

36、5.28 059 . 0 1 138 . 0 1 22. 0 1111 22 . 0 0454. 0 2 1 2 1 0049 . 0 2 1 2 1 0169 . 0 2 1 2 1 232220 18 1917 91720 12211119 8718 10917 058 . 0 2 1 2 1 050 . 0 0098. 00288 . 0 062 . 0 2 1 2 1 645316 8122711115 XXXXX XXXXXXX KVKI KV U S II XXX I shsh v j 35.498 . 139.1922i 39.19 2303 100 24.77 3 24.774

37、024.1720 025 . 0 1 058. 0 1 050. 0 1 3 111 a 1615 3、10KV 母线上发生短路时的计算 图 4.5 表 4-1 系统短路电流小结 短路点 电流值 220KV 母线发生短 路 110KV 母线发生短 路 10KV 母线发生短 路 电流周起分量标幺值77.2428.758.449 电流周期分量有铭值19.39147546 短路冲击电流49.3536.74118 KVKI KV U S II XXX I XXX XXX X XX XXX X XX XXX XXXXXX sh j 69.2968 . 111622i 116 5 . 103 100 19

38、9.21 3 99.2113.1639 . 2 68 . 2 062 . 0 1 4146 . 0 1 3701 . 0 1111 3588 . 0 062 . 0 3526 . 0 3701 . 0 0175 . 0 3526 . 0 3526. 0 0386. 0 157. 00386 . 0 157 . 0 0386 . 0 3526 . 0 0386 . 0 157 . 0 0386. 0 157 . 0 0386 . 0 0386 . 0 sh av 303130 22931 282530 26 2427 242729 27 2426 242628 1281172726 第 5 章

39、高压断路器的选择 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。开关电器在合闸状态下，靠触头接通电路。 当断开电路时，在开关的触头之间可以看到强烈而刺眼的亮光。这是由于在触 头之间产生了放电，这种放电称为电弧。此时触头虽以分开，但是电流通过触 头间的电弧仍继续流通，也就是说，电路并未真正断开，要使电路真正断开， 必须将电弧熄灭，高压断路器具有能熄灭电弧的装置，它能用来断开或闭合电 路中的正常工作电流，也用来断开电路中的过负荷或短路电流。对它的基本要 求是：尽可能短的动作时间和高的工作可靠性；结构简单，具有防火和防暴性 能，尺寸小，重量轻，价格低

40、等。 SF6 断路器的特点是： （1）灭弧能力强，介质强度高，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： max 1.05 WN II NNe UU 1 1、 220KV220KV 侧断路器的选择侧断路器的选择 三绕组变压器回路 最大工作持续电流： （A） max 1.051.05 787.32826.69 WN II NNe UU 拟选型号为 LW12220 系列六氟化硫断路器 LW12220 系列六氟化硫断路器技术数据 额定工作 电压（KV） 最高工

41、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） 2202522000401000.0250 动稳定校验： maxsh ii 动稳定电流=100KA，220KV 侧短路冲击电流为=49.35 max i sh i 即： 满足动稳定条件 maxsh ii 热稳定校验： 22 eqth I tI t ， kopoc ttt / / 1 I I S2.50.020.042.56 kopoc ttt 查周期分量等值时间曲线可得 S2.1 eq t 即： 22 4 4019.392.1 满足热稳定条件。 2 2、 11

42、0KV110KV 侧断路器的选择侧断路器的选择 三绕组变压器回路 最大工作持续电流： （A） max 1.051653.37 WN II NNe UU 拟选型号为 LW6110系列六氟化硫断路器 LW6110系列六氟化硫断路器技术数据 额定工作 电压（KV） 额定电 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） 110 3150050125 0.0250 动稳定校验： maxsh ii 动稳定电流=125KA，110KV 侧短路冲击电流为=36.74 max i sh i 即： 满足动稳定条件 maxsh ii 热稳定校验： 22

43、 eqth I tI t ， kopoc ttt / / 1 I I S2.50.020.042.56 kopoc ttt 查周期分量等值时间曲线可得 S2.1 eq t 即： 22 3 5014.432.1 满足热稳定条件 3 3、 10KV10KV 侧断路器的选择侧断路器的选择 出线回路 最大工作持续电流： （A） max 1.051.05 116.44122.27 WN II 拟选型号为 SN410G 改进型高压少油断路器 SN410G 改进型高压少油断路器技术数据 额定工作 电压（KV） 额定电 流（A） 5s 热稳定电 流（KA） 额定动稳定电 流峰值（KA） 固有分闸 时间（S）

44、额定频率 （HZ） 10 6000 1203000.1550 动稳定校验： maxsh ii 动稳定电流=300KA， 10KV 侧短路冲击电流为=118KA max i sh i 即： 满足动稳定条件 maxsh ii 热稳定校验： 22 eqth I tI t ， kopoc ttt / / 1 I I S2.50.150.042.69 kopoc ttt 查周期分量等值时间曲线可得 S2.35 eq t 即： 22 5 120462.35 满足热稳定条件。 5.1 高压隔离开关的选择 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

45、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，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： max 1.05 WN II NNe UU 1 1、 220KV220KV 侧隔离开关的选择侧隔离开关的选择 三绕组变压器回路 最大工作持续电流： （A） max 1.051.05 787.32826.69 WN II NNe UU 拟选型号为 LW12220 系列六氟化硫断路器 根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与双绕组变压器回路 基本相同，这里就不再作详细的叙述。 2 2、 110KV110KV 侧断路器的选