发电厂电气部分课程设计

1、课程设计报告专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师 目录一、原始资料分析11.1设计原始资料11.2设计任务11.3设计资料分析1二、主接线设计22.1主接线设计原则22.2备选主接线方案42.3 技术经济指标对比52.4 拟定主接线6三、厂用电设计73.1厂用负荷分类及容量统计73.2厂用电压等级设定83.3厂用电主接线设计83.3.1中性点接地方式83.3.2厂用母线分段93.3.3厂用电源的引接方式9四、短路电流计算114.1机组（或变压器）选型114.1.1发电机组选型114.1.2发电厂主变压器选定114.2电路元件参数计算134.2.1发电机电抗134.2.2变压器电抗134.3

2、网络变换144.4短路点选择154.5短路电流计算154.5.1 K1短路时154.5.2 K2短路时174.6计算成果汇总19五、电气设备选型205.1电气设备选型的技术要求205.1.1一般原则205.1.2技术条件205.1.3环境条件215.2高压断路器选型225.2.1主变220kV侧及其出线断路器的选择235.2.2主变110kV侧及其出线断路器的选择245.3高压隔离开关选型255.3.1主变220kV侧及其分段隔离开关255.3.2主变110kV侧及其分段隔离开关265.4互感器选型275.4.1电流互感器选型275.4.2电压互感器选型295.5母线导体的选型305.5.1选

3、择要求305.5.2母线选择32六、附录34 一、原始资料分析1.1设计原始资料1、发电厂情况（1）、类型：火电厂（2）、发电厂容量与台数 ，发电机电压,。（3）、发电厂年利用小时数；（4）、发电厂所在地最高温度40，年平均温度20，气象条件一般，所在地海拔高度低于1000m。2、电力负荷情况（1）、发电机电压负荷：最大30MW，最小15MW，。（2）、110kV电压负荷：最大50MW，最小15MW，。（3）、其余功率送入220kV系统，系统容量15000MVA。归算到220kV母线阻抗为0.02其中。（4）、自用电10%。（5）、供电线路数目、发电机电压，架空线路6回，每回输送容量5MW，。

4、、110kV架空线路2回，每回输送容量40MW，。、220kV架空线路2回，与系统连接。1.2设计任务拟定主接线的方案：分析原始资料、确定主接线、主变形式、设计经济比较并确定最佳方案、合理地选择各侧的接线方式、确定所用电接线方式。计算短路电流：选择短路电流计算点、计算各点短路电流、并列出计算结果表。合理地选择主要的电气设备：选择110kv、220kv电气的主接线、高压断路器、隔离开关、互感器、母线导体的选型。1.3设计资料分析该电厂为大型电厂，其容量为 =1000MW，年利用小时数为5600h5000h，大于电力系统发电机组的平均最大利用小时数，该电厂为火电厂，在电力系统中占有较为重要的地位，

5、将主要承担载荷，所以对电气主接线的可靠性要求较高。二、主接线设计主接线是发电厂电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接线组成的汇集和分配电能的电气主回路，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本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，井且对电气设备的选择、配电装置、继电保护和控制方式的选定有较大影响。因此，发电厂的主接线应报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。2.1主接线设计原则1电气主接线的设计原则是：应根据发电厂和变电站在电力系统中的地位和作用，首先应满足电力系统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

6、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、电力系统的线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。2电气主接线的主要要求：（1）可靠性：a.供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线应首先满足这个要求。b.断路器检修时，不宜影响对系统的供电c.断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分的二级负荷的供电，d.尽量避免发电厂、变电站全部停运的可能性e.大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求（2）灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建的灵活（3）经济性：投资省、占地面积少

7、、电能损失少。3大机组超高压主接线可靠性的特殊要求大机组一般指200MW以上机组，大型电厂一般指1000MW及以上机组，超高压指330kv以上电压，对于单机容量300MW及以上的发电厂（1）任何断路器检修，不影响系统的连续供电（2）任何一进出线断路器故障或据动以及母线故障，不应切除一台以上机组及线路（3）任何一台断路器检修或另一台断路器故障或据动相重合、以及当母线分段或母联断路器故障或据动时，不应切除两台以上的机组和相应的线路（4）对于单机容量300MW以上的机组，经过讨论，在保证系统稳定和发电厂不致全停的条件下，允许切除两台以上机组4还应注意以下几个问题1发电机的容量和台数的考虑（1）应根据

8、发电机在系统中的地位和作用，优先选择较大容量的发电机组，因为大机组的经济性好，如果附近负荷有供电的要求，一般可以在负荷中心建设降压变电所。（2）发电厂的最大机组的单机容量应不大于系统的10%。（3）一个发电厂的容量等级不宜过多，最好只有1到2种，同容量机组应尽量选取同一型号，以便管理和维修。2电压等级及接入系统方式的考虑（1）大中型发电厂的电压等级不宜多于3级。大型发电机组要直接升压接入主网，地区电网接入110到220kv系统。（2）一般发电厂与系统的连接应有两回和两回以上的线路，并接到不同母线上，不能出现“窝点现象”。个别地方电厂以供给本地负荷为主，仅有少量剩余功率进入系统。（3）35kv多

9、采用架空线，10kv线路也可采用架空线，也可以电缆线路。3保证负荷供电可靠性（1）对于一级负荷必须有两个独立电源；（2）对于二级负荷一般也要求两个独立电源；（3）对于三级负只要求一个电源。4其他方面的影响要考虑其他方面的因素很多，比如主要的供货厂家，交通运输的影响、环境、气候、地形、地质及海拔高度，都会影响电气主接线的设计。5主接线的基本形式（1）单母线及其分段或带旁路的单母线接线A单母线：特点是整个配电装置只有一组母线，所有电源和出线都在同一组母线上。有简单、清晰、设备少、投资少、运行操作且有利于扩建等优点，但可靠性及灵活性较差。适用于出线较少、电压等级较低610kv的配电装置。B单母线分段

10、：段数分得越多，故障是造成的停电范围越小，但使用的断路器的数量越多，且配电装置和运行也越复杂，通常以23段为宜。这种接线广泛用于中、小容量发电厂和变电站的610kv接线中。C单母线带旁路接线：断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修。为了能使采用单母线分段的配电装置检修断路器时，不至中断该回路供电，可采用单母线分段带有专用旁路断路器的旁路母线接线，这可以极大地提高供电的可靠性，但会增加一台旁路断路器的投资。（2）双母线及其分段或带旁路的双母线接线A双母线：有两组母线，一组为工作母线，一组为备用，任一电源和出线的电路都经过一台断路器和两组母线隔离开关分别与两组母线连接，提高可靠性和灵活性

11、。便于扩建，但接线比较复杂，隔离开关数目多，增大投资。适用于A：35-60KV出线数目超过8回；B：110-220KV出线数目为5回以上。B双母线分段：为缩小母线故障的影响范围，用分段断路器将工作母线分段，每段用母联断路器与备用母线相连，有较高的可靠性和灵活性，但投资较多。适用于配电装置进出线总数达10-14回时，一组母线分段，配电装置进出线总数达15回以上时，两组母线分段。C双母线带旁路接线：双母线接线可以用母联断路器临时代替出现断路器工作，但出线数目较多时，母联断路器经常被占用，降低了工作的可靠性和灵活性，为此可以设置旁路母线。（3）一台半断路器接线:每一路经一台断路器接至一组母线，两回路

12、间设一联络断路器，形成一个“串”，两回路共用三台断路器。接线特点：A：3/2接线兼有旁路环行接线和双母线接线的优点，有高的可靠性和灵活性。B：与双母线带旁路相比它的配电装置结构简单，占地面积小，土建投资少。C：隔离开关仅做隔离电源用，不易产生误操作。2.2备选主接线方案方案1：15.75kv电压等级，出线回路6回，采用单元接线接线;110kv电压等级，出线回路2回，采用单母线分段带接线;220kv电压等级，出现回路2回，采用单母线分段带接线。方案2：15.75kv电压等级，出线回路6回，采用单母线分段接线110kv电压等级，出线回路2回，采用采用单母线分段带接线;220kv电压等级，出现回路2

13、回，采用采用单母线分段带接线。方案1主接线图方案2主接线图2.3 技术经济指标对比1主接线方案的技术比较（1）对电气主接线可靠信的一般考虑（2）一般衡量主接线可靠性的具体标志（3）对大型机组超高压主接线提出的可靠性准则（4）电气主接线可靠性的计算简介2主接线方案的经济比较（1）计算综合投资（2）计算年运行费用（3）各方案的综合比较2.4 拟定主接线综上比较，选择方案1。发电机组通过单元接线连接到高压母线，母线采用单母线分段方式，母线之间增加一个联络变压器。三、厂用电设计3.1厂用负荷分类及容量统计电力负荷分类： 1按发、供、用关系分类: （1）用电负荷：用户的用电设备在某一时刻实际取用的功率的

14、总和。 通俗来讲就是用户在某一时刻对电力系统所要求的功率。从电力系统来讲，则是指该时刻为了满足用户用电所须具备的发电出力； （2）线路损失负荷：电能在输送过程中发生的功率和能量损失叫线路损失负荷； （3）供电负荷：用电负荷加上同一时刻的线路损失负荷称为供电负荷；（4）厂用负荷：发电厂厂用设备所消耗的功率称厂用负荷；（5）发电负荷：供电负荷加上同一时刻各发电厂的厂用负荷，构成电网的全部生产负荷，称为电网发电负荷。2按电力系统中负荷发生的时间对负荷分类：（1）高峰负荷：是指电网或用户在一天时间内所发生的最大负荷值。通常选一天24小时中最高的一个小时的平均负荷为最高负荷；（2）最低负荷：是指电网或用

15、户在一天24小时内发生的用电量最小的一点的小时平均电量；（3）平均负荷：是指电网或用户在某一段确定时间阶段内的平均小时用电量。3.按突然中断供电引起的损失程度分类:（1）一类厂用负荷:凡是属于单元机组本身运行所必须的、短时停电会造成主辅设备损坏、危及人身安全主机停运或大量影响出力的厂用电负荷，如给水泵、凝结水泵、循环水泵、吸风机、送风机等都属于一类负荷。通常，这类负荷都设有两套或多套相同的设备，分别接到两个独立电源的母线上，并设有备用电源。当工作电源失去时，备用电源就立即自动投入；（2）二类厂用负荷:允许短时（如几s至几min）停电，恢复供电后不致造成生产紊乱的负荷，如工业水泵、疏水泵、灰浆泵

16、、输煤系统机械等属于二类负荷。此类负荷一般属于公用性质负荷，不需要24h连续运行，而是间断性运行，一般它们也有备用电源，常用手动切换；（3）三类厂用负荷:凡较长时间停电不致直接影响生产，仅造成生产上不方便的负荷，如修理间、试验室、油处理室等负荷属三类负荷。此类负荷通常由一个电源供电，在大型电厂中，也常用两路电源供电；（4）事故保安负荷：在大容量电厂中，由于自动化程度较高，要求在事故停机过程中及停机后的一段时间内保证供电，否则可能引起主要设备损坏、重要的自动控制失灵或危及人身安全的负荷，称为事故保安负荷。通常事故保安负荷是由蓄电池组、柴油发电机等作为其备用电源的。3.2厂用电压等级设定厂用电系统

17、的电压等级要根据发电机额定电压、厂用电系统的可靠性和经济性等多方面因素综合考虑。发电厂厂用电压等级不能太多，一般分为高压和低压两级。低压级为0.4kV（380/220v），高压级可在3、6、10kV中选用一种。超大大容量机组（如600MW）则可选用两级高压。厂用电电压的选择原则:（1）当发电机电压为6.3kV时，采用6kV；（2）当发电机电压为10.5kV时，采用3kV，当采用燃油锅炉时，由于高压电动机台数较少，厂用电电压也可选用6kV，但在设计中，由于系统容量较大，超过300MW，在技术经济合理的情况下，也可采用两种高压厂用电压；（3）125MW机组一般采用6kV，当技术经济合理时也可采用3

18、kV； （4）发电机的电压和容量不同时，应优先采用统一的3kV或6kV，只有经济上有显著优势时，才可采用3kV和6kV并存的厂用电系统。根据以上原则本厂的厂用电系统采用高压6kV，低压380V。3.3厂用电主接线设计3.3.1中性点接地方式1确定中性点接地方式的一般原则：（1）单相接地故障对连续供电的影响最小，厂用设备能够继续运行较长时间。（2）单机接地故障时，健全相的过电压倍数较低，不致破坏厂用电系统绝缘水平，发展为相间短路。对于低压厂用电系统，并能减少因熔断器一相熔断造成的电动机两相运行的几率。（3）发生单相接地敌障时，能将故障电流对电动机、电缆等的危害限制到最低限度，同时又利于实现灵敏而

19、有选择性的接地保护。（4）尽最减少厂用设备相互间的影响。如照明、检修网络单相短路时对动力回路的影响和电动机起动时电压波动对照明的影响等。（5）接地设备易于订货，接地保护简单，投资少。2中性点经高电阻接地方式a主要特点（1）选择适当的电阻值，可以抑制单招接地故障时健全相的过电压倍数不超过数定相电压的2.6倍，避免故障扩大。（2）单相接地故障时，故障点流过一固定值的电阻性电流，保证馈线的零序保护动作。（3）接地总电流小于15A时动作于信号，大于15A时改为中电阻接地方式，保护动作于跳闸。（4）常采用二次侧接电阻器的配电变压器接地方式，无需设置大电阻器就可达到预期的要求。（5）当厂用变压器二次侧为三

20、角型接线时，必须设置Y-接线的专用接地变压器。b适用范围用于高压厂用电系统接地电容电流小于10A、但为了降低间歇性电弧接地的过电压水平和便于寻找接地故障点的情况。所以本厂选择中性点经高电阻接地方式。3.3.2厂用母线分段按炉分段的原则火电厂中锅炉的辅机较多，用电量也大，如送风机、引风机、磨煤机等容量都达到兆瓦级，用电量约占全部厂用电量的60%以上。为提高厂用电系统的可靠性，高压厂用母线通常采用单母线分段的形式，并按锅炉台数分为若干独立的工作段。同一机炉或在生产程序上相互有关的电动机和其他用电设备都接在同一个分段上，而作为备用的一套则应接在另外的分段上。这种按炉分段便于运行和检修，如一处发生故障

21、，只影响一炉一机，不会造成多台机组停电。当锅炉容量大（如400t/h以上）时，每台锅炉又分为A、B两个小的分段。全厂的公用负荷则可分别接到各个分段上。当公用负荷很多时，应单独设置公用母线段。但相同的I类公用机械的电动机不要接在同一个母线段上。 3.3.3厂用电源的引接方式（1）高压厂用电源引接方式本厂无发电机电压母线，所以高压厂用工作电源从主变低压侧上引接。（2）低压厂用电源引接方式本厂低压厂用电源从高压厂用母线段上引接。（3）备用电源的引接方式备用电源数量本厂发电厂容量与台数为 ，所以厂用低压常用变压器为三台。高压厂用备用电源引接方式 本厂有两个厂用备用电源，其中一个从联络变压器第三绕组上引

22、接，另一个从220kV电压母线段上引接。明备用火电厂中一般采用明备用，即装设专门的备用变压器，平时不工作或仅带很小负荷，一旦某一工作电源失去后，该备用变压器自动代替原来的工作电源。四、短路电流计算4.1机组（或变压器）选型4.1.1发电机组选型型号及生产厂代号项目QFS-200-2QFS-300-2台数22额定容量（MW）200300额定电压（kV）15.7518额定电流（A）862511320转速（r/min）30003000功率因数cos0.850.85超瞬变电抗Xd（%）14.616.74.1.2发电厂主变压器选定1具有发电机电压母线接线的主变压器连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器

23、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，可考虑变压器的允许过负荷和限制非重要负荷。（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。特别应注意发电厂初期运行，当发电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

24、母线与系统连接的变压器一般为两台。对主要向发电机电压供电的地方电厂，而系统电源仅作为备用，则允许只装设一台主变压器作为发电厂与系统间的联络。对小型发电厂，接在发电机电压母线上的主变压器宜设置一台。对装设两台变压器的发电厂，当其中一台主变压器退出运行时，另一台变压器应能承担70%的容量。2单元接线的主变压器发电机与主变压器为单元连接时，主变压器的容量可按下列条件中的较大者选择：（1）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。（2）按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷。当采用扩大单元接线时，应采用分裂绕组变压器，其容量应等于按上述（1）或（2）算出的两台机组容量之和。3

25、连接两种升高电压母线的联络变压器：（1）满足两种电压网络在各种不同运行方式下，网络间的有功功率和无功功率的交换。（2）其容量一般不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，通过联络变压器来有足本侧负荷的要求，同时也可在线路检修或故障时，通过联络变压器将其剩余容量送入另一系统。（3）为了布置和引接线的方便，联络变压器一般装设一台，最多不超过两台。（4）联络变压器一般采用自耦变压器。在按上述原则选择容量时，要注意低压侧接有大量无功设备的情况，必须全面考虑有功功率和无功功率的交换，以免限制自耦变压器容量的充分利用。本厂所用主变压器为三相变压器。均为星型，三角型接线。4

26、主变压器选型变压器型号项目SSPS-/110SFP7-/220台数22绕组数22额定容量（kVA）额定电压（kV）高压12122.5%24222.5%低压15.7518阻抗电压（%）1414.35联络变压器选型容量（kVA）额定电压（kV）高压2203中压110322.5%低压15.75阻抗电压（%）高中12高低35中低20容量分配3303301004.2电路元件参数计算选择基准值：Sd=100MVA，Ud=Uav。4.2.1发电机电抗发电机电抗标幺值计算公式：XG*=XG%100SdSN，发电机G1、G2（200MW）X1=X2=14./0.85=0.062发电机G3、G4（300MW）X3

27、=X4=16./0.85=0.0474.2.2变压器电抗变压器电抗标幺值公式：XT*=Uk%100SdSd，变压器T1、T2（260MVA）X5=X6=0.054变压器T3、T4（360MVA）X7=X8=14.=0.040变压器T5（330MVA） Uk1%=12（0.12+0.35-0.2）=0.135 Uk2%=12（0.12+0.2-0.35）=-0.015 Uk3%=12（0.2+0.35+0.12）=0.43 X9=Uk2%100SdSN=-0.015=-0.0045 X10=Uk1%100SdSN13.5100=0.04系统归算到220kV母线阻抗为0.02 X11=0.024.

28、3网络变换图4.34.4短路点选择所选短路点如图4.3，选择110kV上一点K1作为短路点；选择220kV上一点K2作为短路点。4.5短路电流计算4.5.1 K1短路时等效电路图如下图所示：化简：X12=X1+X5=0.054+0.062=0.116 =X2+X6=X13X14=X3+X7=0.040+0.047=0.087 =X4+X8=X15X16=X9+X10=-0.0045+0.04=0.0355得如下所示图再次化简： 1X=10.0355+10.02+10.0872=101.16X17=0.03550.087101.16=0.312=X18X19=0.03550.02101.16=0

29、.072得如下所示图发电机G1、G2到K1短路点的计算电抗：Xca（G1）=Xca(G2)=X12SNSd=0.1162000.85100=0.273查运算曲线，得时间（s）024短路电流标幺值4.02.42.4 I12（0）=I13（0）=I*SN3Ud=42000.853110=4.94kAI12（2）=I13（2）=2.96kA I12（4）=I13（4）=2.96kA 发电机G3、G4到短路点K1的计算电抗：Xca（G3）=Xca(G4)=X17SNSd=0.3123000.85100=1.1查运算曲线，得时间（s）024短路电流标幺值0.951.01.02I17（0）=I18（0）=

30、I*SN3Ud=0.953000.853110=1.76kA I17（2）=I18（2）=1.85kA I17（4）=I18（4）=1.89kA容量为15000MVA的电力系统到短路点K1的计算电抗：Xca=X19SNSd=0.072=10.83.45按无穷大电源计算： I17=1XcaSN3Sd=110.8150003110=7.30kA各时刻短路电流计算： Ik1（0）= I12（0）2+ I17（0）2+I19=4.942+1.762+7.30=20.7kAIk1（2）=16.92kA Ik1（4）=17kA 短路容量计算：Sk=320.7110=3943.88MVA冲击电流计算： is

31、h=220.71.85=54.16kA4.5.2 K2短路时等效电路图如下所示：变换化简得：X20=X21=0.116+0.0355+0.1160.03550.116=0.187发电机G1、G2到短路点K2的计算电抗：Xca（G1）=Xca(G2)=X20SNSd=0.1872000.85100=0.44查运算曲线，得：时间（s）024短路电流标幺值2.42.02.22 I20（0）=I20（0）=I*SN3Ud=2.42000.853220=1.48kA I20（2）=I20（2）=1.23kA I20（4）=I20（4）=1.37kA发电机G3、G4到短路点K2的计算电抗：Xca（G3）=

32、Xca(G4)=X12SNSd=0.0873000.85100=0.31查运算曲线，得：时间（s）024短路电流标幺值3.42.342.33 I12（0）=I13（0）=I*SN3Ud=3.43000.853220=3.15kA I12（2）=I13（2） =2.17kAI12（4）=I13（4） =2.16kA容量为15000MVA的电力系统到短路点K2的计算电抗:Xca=X14SNSd=0.02=3查运算曲线，得时间（s）024短路电流标幺值0.350.320.32 I14（0）=I*SN3Ud=0.35150003220=13.78kAI14（2）=I14（4）= 12.60kA各时刻短

33、路电流计算：Ik2（0）= I12（0）2+ I20（0）2+I14=3.152+1.482+13.78=23.04kA Ik2（2）= 19.12kAIk2（4）= 20.84kA短路容量计算：Sk=323.04220=8779.42MVA冲击电流计算：ish=223.041.85=60.28kA4.6计算成果汇总短路点短路时刻冲击电流t=0st=2st=4sK1（kA）20.716.921754.16K2（kA）23.0419.1220.8460.28五、电气设备选型5.1电气设备选型的技术要求5.1.1一般原则（1）所选电气设备应满足正常运行、检修、短路和0过电压情况下的要求，并考虑远景

34、发展；（2）应按当地环境条件校核；（3）应力求技术先进和经济合理；（4）与整个工程的建设标准应协调一致；（5）同类设备应尽量减少品种；（6）选用的新产品均应具有可靠的试验数据，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，应经上级批准。为了保证电气设备的安全，可靠工作，必须按照正常工作条件选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。5.1.2技术条件选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。1长期工作条件（1）电压选用的电器允许最高工作电压Umax，不得低于该回路的最高运行电压Uz，即UmaxUz。（2）电流选用的电器额定电流I0不得低于所在回路在

35、各种可能运行方式下的持续工作电流Iz，即I0Iz由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以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。（3）机械荷载所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。电器机械荷载的安全系数，由制造部门在产品制造中统一考虑。2短路稳定条件（1）校验的一般原则1）电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两

36、相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况校验。2）用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定。用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。（2）短路的热稳定条件通常制造厂直接给出设备的热稳定电流（有效值）It及允许持续时间t。热稳定条件为 It2tQk式中 It2t设备允许承受的热效应，kA2s。Qk所在回路的短电流热效应，kA2s。（3）动稳定条件制造厂一般直接给出定型设备允许的动稳定峰值电流imax，动稳定条件为 imaxish式中 ish所在回路的冲击短路电流，kA。 imax设备允许的动稳定电流（峰值），kA。3绝缘水平在工作电压和过电压的作用下，电

37、器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。5.1.3环境条件（1）温度按交流高压电器在长期工作时的发热（GB76374）的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40时，允许按额定电流长期工作。当电器安装点的环境温度高于40（但不高于60）时，每增高1，建议额定电流减少1.8%，当低于40时，每降低1，建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。普通高压电器一般可在环境最低温度为-30时正常运行。在高寒地区，选择能适应环境

38、最低温度为-40的高寒电器。当年最高温度超过40，而长期处于低湿度的干热地区，应选用型号“TA”字样的干热带型产品。（2）湿度选择电器的湿度，应采用当地相对湿度最高月份的平均相对湿度（相对湿度一在一定温度下，空气中实际水汽压强值与饱和水汽压强值之比，能高月份的平均相对湿度一该月中日最大相对湿度值的月平均值）。对湿度较高的场所（如岸边水泵房等），应采用该处实际相对湿度。当无资料时，可取比当地湿度最高月份平均值高5%的相对湿度。一般高压电器可使用在20，相对湿度为90%的环境中（电流互感器为85%）。在长江以南和沿海地区，当相对湿度超过一般产品使用标准是，应选用湿热带型高压电器。这类产品的型号后面

39、都标有“TH”字样。（3）污秽在距海岸12km或盐场附近的盐雾场所，在火电厂、炼油厂、冶炼厂、石油化工厂和水泥厂等附近含有由工厂排出的二氧化硫、硫化氢、氨、氯等成分烟气、粉尘等场所，在潮湿的气候下将形成腐蚀性或导电的物质。污秽地区内各种污物对电气设备的危害，取决于污秽物质的导电性、吸水性、附着力、数量、比重及距物源的距离和气象条件。在工程设计中，应根据污秽情况选用下列借施：1）增大电瓷外绝缘的有效泄漏比距或选用有利于防污的电瓷造型，如采用半导体、大小伞、大倾角、钟罩式等特制绝缘子。2）采用屋内配电装置。2级及以上污秽区的63110kV配电装置采用屋内型。当技术经济合理时，污秽区220kV配电装

40、置也可采用屋内型。（4）海拔电器的一般使用条件为海拔高度不超过1000m。海拔超过1000m的地区成为高原地区。高原环境条件的特点主要是：气压低、气温低、日温差大、绝对湿度低、日照强。对电器的绝缘、温升、灭弧、老化等的影响是多方面的。在高原地区，由于气温降低足够补偿海拔对温升的影响，因而在实际使用中其额定电流值可与一般地区相同。对安装在海拔高度超过100om地区的电器外绝缘一般应予加强，可选用高原型产品或选用外绝缘提高一级的产品。在海拔3000m以下地区，220kV及以下配电装置也可选用性能优良的避雷器来保护一般电器的外绝缘。由于现有110kV及以下大多数电器的外绝缘有一定裕度，故可使用在海拔

41、2000m以下的地区。5.2高压断路器选型高压断路器是发电厂和变电站中主系统中重要的开关电器，器主要功能是：正常运行时，把设备（线路）接入或退出运行，起到控制作用；当设备（线路）发生故障时，能快速跳开，切除故障回路，从而使无故障回路正常运行，起到保护作用。断路器最大的特点就是能断开流过电气设备的负荷电流及短路电流，并且具有灭弧能力。大致可分为油断路器（多油、少油）、压缩空气断路器、SF6断路器，真空断路器等。其中现阶段运用最多的则是SF6断路器，其具有检修的周期长，故障率低、灭弧效果好等特点，已广泛被使用。高压断路器的使用条件：（1）产品安装地点海拔高度不超过1000m；（2）环境温度不高于+

42、40，户内产品环境温度不低于-30；（3）用于户内的产品，相对湿度不大于90%（25）；（4）没有火灾、爆炸、严重腐蚀金属及绝缘材料的化学气体和蒸汽场所；（5）没有剧烈震动的场所。5.2.1主变220kV侧及其出线断路器的选择电网额定运行电压：USN=220kV正常情况下，变压器高压侧流过的最大负荷电流为： Imax=1.053220=992A故通过查询手册可知，选择型号为LW6-220/3150的断路器。其参数为型号额定电压（kV）额定电流（A）额定开断电流（kA）动稳定电流（kA）热稳定电流（kA）LW6-220/315022031504010040（3s）校验：UN=220kVUSN=2

43、20kV IN=3150AImax=992A INbr=40kAI=23.04kA1热稳定校验：由短路电流计算结果可知： Qk=tk12I2+10Itk22+Itk2=（23.042+1019.122+20.842）/3=1540kJ It2t=4023=4800kJ It2tQk式中 It2设备允许承受的热效应，kA2s。 Qk所在回路的短路电流热效应，kA2s。故满足热稳定要求2动稳定校验： ies=100kAish=60.28kA式中 ies设备允许的动稳定电流（峰值），kA。 ish所在回路的冲击短路电流，kA。故满足动稳定要求综上各个校验过程，高压断路器LW6-220/3150满足各

44、项要求。5.2.2主变110kV侧及其出线断路器的选择电网额定运行电压：USN=110kV正常情况下，变压器高压侧流过的最大负荷电流为： Imax=1.053110=1433A故通过查询手册可知，选择型号为LW110I/2500的断路器。其参数为型号额定电压（kV）额定电流（A）额定开断电流（kA）动稳定电流（kA）热稳定电流（kA）LW110I/2500110250031.512550（3s）校验：UN=110kVUSN=110kV IN=2500AImax=1433A INbr=31.5kAI=20.7kA1热稳定校验：由短路电流计算结果可知： Qk=tk12I2+10Itk22+Itk2

45、=（20.72+1016.922+172）/3=1193.45kJ It2t=5023=7500 It2tQk式中 It2设备允许承受的热效应，kA2s。 Qk所在回路的短路电流热效应，kA2s。故满足热稳定要求2动稳定校验： ies=125kAish=54.16kA式中 ies设备允许的动稳定电流（峰值），kA。 ish所在回路的冲击短路电流，kA。故满足动稳定要求综上各个校验过程，高压断路器LW110I/2500满足各项要求。5.3高压隔离开关选型高压隔离开关是在无载情况下断开或接通高压线路的输电设备，以及对被检修的高压母线、断路器等电气设备与带电的高压线路进行电气隔离的设备。高压隔离开关

46、的工作特点是在有电压、无负荷电流的情况下分、合路线。它的主要功能是保障高压电器设备在检修时的安全，但是不能用于切断、投入负荷电流或开断短路电流，仅允许用于不产生强大电弧的一些操作，其功能总的来说有以下几个：隔离电压、倒闸操作、分合小电流。隔离开关和断路器相比，额定电压、电流及短路动、热稳定校验的方法相同。但因为隔离开关不用来接通（切除）短路电流，所以不用来进行开断电流的校验。高压隔离开关使用条件：（1）海拔高度不大于1000m为普通型，海拔高度大于1000m为高原型。（2）地震裂度不超过8度（3）环境温度不高于+40，户内产品环境温度不低于-10，户外产品环境温度不低于-30。（4）户内产品空

47、气相对湿度在25时，其日平均值不大于95，月平均值不大于90%（有些产品要求空气相对湿度不大于85%）。（5）户外产品的覆冰厚度分为5mm和10mm。（6）户内产品周围空气不受腐蚀性或可燃气体、水蒸汽等显著污秽的污染，无经常性的剧烈振动。户外产品的使用环境为普通型用于级污秽区、防污型用于级（中污型）、级（重污型）污秽区。5.3.1主变220kV侧及其分段隔离开关电网运行额定电压USN=220kV正常情况下，隔离开关流过的最大负荷电流为： Imax=1.053220=992A发生三相短路时流过隔离开关最大短路电流为：I=23.04kA短路冲击电流ish=60.84kA故通过查询手册可知，选择型号

48、为GW4220/1250的隔离开关。其参数为：型号额定电压（kV）额定电流（A）动稳定电流（kA）热稳定电流（kA）GW4220/125022012508031.5（4s）校验：UN=220kVUSN=220kV IN=1250AImax=992A1热稳定校验：有短路电流计算结果可知， Qk=tk12I2+10Itk22+Itk2=（23.042+1019.122+20.842）/3=1540kJ It2t=31.524=3969kJ It2tQk式中 It2设备允许承受的热效应，kA2s。 Qk所在回路的短路电流热效应，kA2s。故满足热稳定要求2动稳定校验： ies=80kAish=60.

49、28kA式中 ies设备允许的动稳定电流（峰值），kA。 ish所在回路的冲击短路电流，kA。故满足动稳定要求综上各个校验过程，隔离开关GW4220/1250满足各项要求。5.3.2主变110kV侧及其分段隔离开关电网运行额定电压USN=110kV正常情况下，隔离开关流过的最大负荷电流为： Imax=1.053110=1433A发生三相短路时流过隔离开关最大短路电流为：I=20.46kA短路冲击电流ish=53.53kA故通过查询手册可知，选择型号为GW4110/2000的隔离开关。其参数为：型号额定电压（kV）额定电流（A）动稳定电流（kA）热稳定电流（kA）GW4110/200011020

50、008031.5（4s）校验：UN=110kVUSN=110kV IN=2000AImax=1433A1热稳定校验：有短路电流计算结果可知， Qk=tk12I2+10Itk22+Itk2=（20.72+1016.922+172）/3=1193.45kJ It2t=31.524=3969kJ It2tQk式中 It2设备允许承受的热效应，kA2s。 Qk所在回路的短路电流热效应，kA2s。故满足热稳定要求2动稳定校验： ies=80kAish=54.16kA式中 ies设备允许的动稳定电流（峰值），kA。 ish所在回路的冲击短路电流，kA。故满足动稳定要求综上各个校验过程，隔离开关GW4110

51、/2000满足各项要求。5.4互感器选型5.4.1电流互感器选型根据安装互感器的场所和使用条件，选择电流互感器的绝缘结构（油浸式、浇注式、瓷绝缘式）、安装方式（户外、户内、穿墙式、穿入式）、结构型式（母线式、单匝式、多匝式等）、测量特性（保护性、测量用等）。一般常用型式有：在低压配电屏和配电装置中，通常采用LQ线圈式和LM母线式；620kV户内配电装置和高压开关柜中，通常采用LD单匝贯穿式或复匝贯穿式；35kV及其以上的电流互感器多采用油浸式结构。在条件允许时，比如回路中存在穿墙套管、变压器套管，应优先采用套管中电流互感器，以节省占地和减小投资。5.4.1.1主变220kV侧及其出线电流互感器一次回路额定电压UNUSN=220kV一次回路额定电流： INImax=1.053220=992A通过查询设备手册可知，选择型号LA-10为的电流互感器。其参数为：型号额定电流比（A）次级组合准确度等级1s热稳定（倍数）动稳定（倍数）LB3-2202600/5B/B/B0.5401001热稳定校验： 式中 电流互感器的额定一次电流，A。电流互感器热稳定倍数。t短路热稳定电流通过时间，一般取t=1s。（I1NKt）2t=（0.99240）21=1574.5kJ前面计算QK=1540kJ故满足热稳定要求2动稳定校验： 式中 -额定一次电流，kA 。Kd-电流互感器的动稳定倍数