2&amp#215;200MW发电厂电气部分设计

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1、摘要电力工业是国民经济的重要行业之一，它既为现代化工业、农业、科学技术 和国防提供必不可少的动力，且和广大人民群众的日常生活有着密切的联系，我 国具有丰富的能源资源，发电厂是把各种天然能源，如煤炭、水能、核能等转换 为电能的工厂，以满足人民生活的需要。基于发电厂的重要地位，在建设它之前，就要对它进行合理的规划、设计。 设计时要切合实际、安全适用、技术先进、综合经济效益好。本次设计共分为七部分。第一部分是厂用变压器及主变压器的选择。根据厂 用负荷情况对厂用变压器进行选择，然后再选择主变压器。第二部分是电气主接 线和厂用电接线的选择。电气主接线我“采用双母带旁路接线，以提高供电的可 靠性。厂用电接

2、线按照：按炉分段”原则。第三部分是短路计算。短路计算分为 三相对称短路电流计算和不对称短路电流计算。计算方法采用运算曲线法。第四 部分是电器设备的选择。主要对断路器、隔离开关、电压和电流互感 器 和母线 进行选择。220KV侧的母线我选用软导线；从发电机出线端 子的主回路母线，自主回路母线引出全厂用高压变压器和电压互感器、避雷器等 设备柜的各分支，采用封闭母线。第五部分是对高压配电装置进行选择。我选用 分相中型。第六部分是防雷保护设计。全所共采用八根避雷针进行保护。第七部 分是继电保护及自动装置的配置。关键词：断路器，变压器，母线。AbstractElectric power industry

3、 is very important in country life.Itsupplies motivit y for our industryagriculture science technique.Wehave weath y resource.Power station makes all kinds of source intoelectricsuch as coal water powernuclear energy.Because it is so important .We should plan it before builting.Itrequires factsaft y

4、advanced and reasonable.The paper is divided into seven parts.The first :selecting thetransformer of factory and the main transformer.According to the loadof the factory. I can select the transformer of the factory .Then I canselect the main transformer .The second:selecting the main electricalwirin

5、g and the wiring of the factory . I select two buses with bybass inthe main wiring .It can enhance the reliabilit y .According to theprinciple of boiler subsection .I select the wiring of factory. The thirdthe count of short circuit current .The count of short circuit currentinclude the s yinmetry o

6、f three-phase and uns ymmetry. I select themethod of operation curve .The fouth : selecting the equipment .I selectbreaker insulatorcurrent transformervoltage transformer and selectingthe bus . I use the soft line in the bus of 220KV. Form the high-voltagetransformer and the voltage transformer and

7、the lightning arrest .Iselect the sealed bus.The fifth :selecting the distribution install. Ichoose divided-phase middle install in the high-voltage distributioninstall. The sisth:the design of avoiding thunderbolt .I choose eightneedles using the protection The seventh: the protection of the relay

8、.Key words :breaker ,transformer ,bus .目录摘要I绪论1第1章概述21.1概述21.2本次设计的内容21.3本次设计的任务3第2章发电厂主变压器的选择42.1发电厂主变压器台数和容量的确定 42.2主变压器型式的确定和调压方式的选择52.3主变压器中性点接地方式的选择 7第3章电气主接线的设计83.1设计电气主接线的依据和基本要求83.2发电厂电气主接线设计9第4章 发电厂自用电接线设计 134.1厂用电设计的基本要求和原则 134.2高压厂用变压器的选择13第5章短路电流计算175.1短路电流计算的目的175.2短路计算点的确定及短路电流的计算18第6章

9、载流导体和电气设备的选择及校验206.1电气设备的选择原则206.2导体的选择及校验 216.3高压断路器和隔离开关的选择及校验256.4互感器的选择及校验29第7章发电机一变压器组保护的特点及其配置 377.1发电机一变压器组保护的特点 377.2发电机一变压器组保护的配置38第8章 发电厂防雷规划 398.1发电厂的防雷保护概述398.2发电厂防雷措施39第9章展望41致谢43参考文献44附录45绪论随着社会的发展，电能被日益广泛的应用于工农业生产以及人民的日常工作 中。因为电能可以方便的转化为其他形式的能源，例如：机械能、热能、光能、 磁能等等；并且电能的输送和分配易于实现，可以输送到需

10、要它的任何工作场所 和生活场所；电能的应用规模也很灵活。以电作为动力，可以促进工农业生产的 机械化和自动化，保证产品质量，大幅提高劳动生产率。同时提高电气化程度， 以电能代替其他形式的能源，是节约能源消耗的一个重要的途径。电力工业电能的生产、输送、分配和消费与其他工业的区别在于：1. 与国民经济各部门的关系非常密切2. 电力系统从一种运行方式过度到另一种运行方式的过度过程非常短促；3. 电能的生产、输送、分配和消费实际上是同时完成的，不能大量储存。 根据电力工业的特点，对电力系统有以下要求：1. 保证可靠的持续供电2. 保证良好的电能质量3. 保证电力系统运行的经济性所以说，电力工业是国家的基

11、础行业，是国民经济发展的基础，我们就是要运用 所学习的知识为电力工业的发展作出贡献。根据突然中断供电所引起的损失程度分类，一般将电力负荷分为三级。一级负荷：是指突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围环境严重污 染的，突然中断供电将会造成经济上的巨大损失，如重要的大型设备损坏，重要 产品或重要原材料生产的产品大量报废，连续生产过程被打乱且需长时间才能恢 复生产的；突然中断供电将会造成社会秩序严重混乱或在政治上产生严重影响的 用电负荷。二级负荷：是指突然中断供电将会造成经济较大的损失，如生产的主要设备 损坏，产品大量报废或减产，连续生产过程需较长时间才能恢复；突然中断供电 将会造成社会秩序混乱

12、或在政治上产生较大影响的用电负荷。三级负荷：是指不属于一级、二级负荷的其他负荷，对这类负荷，突然中断 供电所造成的损失不大或不会造成直接损失。第1章概述1.1概述本次毕业设计，目的在于巩固自己的专业知识，因为我们的设计同专业知识 联系非常紧密，这就使我在进行毕业设计的同时，又对电力系统、继电保护、电 气设备、电能计量等专业课进行了复习，提高了自己的专业基础水平，通过设计 使我们熟悉设计过程，掌握基本的设计知识，熟悉相关的设计手册，辅助资料和 国家有关规章制度。本设计叙述了 2X200MW凝汽式火力发电厂电气部分的设计，主要包括：说 明书、及相关图纸。其中说明书的内容有：主接线含厂用电接线形式的

13、选择及分 析，主变压器及厂用变压器的选择，电气设备选择。计算书的内容有：短路电流 计算（即电气设备选择的相关计算）。这次设计的参考资料主要有：电力工程设计手册、火力发电厂设计技术规范、 发电厂电气部分课程设计参考资料、电力工程设计手册、发电厂及电气设备等。由 于现在自己的能力有限，并且缺乏现场经验，时间仓促，可供查阅的资料有较大 的局限性，故设计中难免存在不周之处，敬请审阅老师批评指正。1.2本次设计的内容设计技术条件、技术参数如下：1）发电厂建设规模（1）类型：凝汽式火电厂（坑口电厂）；（2）最终容量、台数：2X200MW，Un=15.75kv,Tmax=7000h/年o2）本厂与电力系统的

14、连接情况（1）本厂在电力系统中的作用：承担全部负荷，为主力电厂；（2）本厂与系统以220kv两回线长220km的线路连接；（3）系统运行容量：SE.max=1223MVA； SE.min=1023MVA； X*.max=0.09229。3）发变组保护出口，出口过流保护整定时间4s（后备保护），主保护开断时 间由选出的设备而定；厂用电率：7%4）环境条件：海拔高度1000m；雷暴日数30日/年；地震烈度3级；土壤电 阻率：p=1X1000n.cm，污秽等级：0级；该地区人少地多，电厂不占用良田，有出线走廊，交通方便。1.3本次设计的任务主要设计内容：根据给定的条件及参数，合理地制定出电气主接线方

15、案，进 行短路电流计算，主要电气设备选择及发变组保护配置。通过此次设计，应掌握 继电保护配置原则及整定计算的原则、步骤和方法，培养独立分析问题和解决问 题的能力。具体任务如下：1. 发电厂电气主接线设计；2. 厂用电设计；3. 短路电流计算（列出短路电流总表）；4. 主要电气设备的选择（即变压器、断路器、隔离开关、互感器、避雷器、 母线等）；5. 发电机变压器组保护设计及配置；6. 发电厂防雷保护措施。第2章发电厂主变压器的选择2.1发电厂主变压器台数和容量的确定变压器的容量、台数直接影响到火电厂的电气主接线形式和配电装置的结构。 如果变压器的容量选择过大，台数过多，不仅增加投资，增大占地面积

16、，而且也 增加了运行电能的损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选的过小，将可能满足 不了火电厂的电力负荷的需要，这在技术上是不合理的在进行主变压器的选择之 前，应该了解变压器的选择原则，主要包括变压器容量、台数的确定原则：1. 主变压器的台数、容量应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行 方式等条件综合考虑；2. 在有一级，二级负荷的火电厂中，应该装设两台主变电压器。当技术经济 比较合理时主变压器的台数也可以多于两台。如果火电厂可由中、低压侧电力网 中取得足够能量的备用电源时，可以装设一台主变压器；3. 为了保证发电机电压出线供电的可靠，接在发电机电压母线上的主变压器 一般不少于2台。若机组

17、较多，发电机母线电压的负荷较小，发电机主要功率送 入系统时，主变压器可多于2台。对于地方发电厂，主要是向发电机母线电压的 负荷供电，而系统仅作备用电源时，则允许只装设1台主变压器。因为发电机与 变压器组成单元连接，故选择2台主变压器；4. 发电厂主变压器容量的确定(1) 容量为200MW及以上的发电机与住变压器为单元连接时，该变压器的容 量可按下列两种条件中的比较大者选择： 按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷，且变压器绕组的温升在标准 环境温度或冷却水温度下不超过55C； 按发电机的最大联系输出容量扣除本机组的厂用负荷，且变压器的绕组的 温升不超过65 C。(2) 发电机与主变压器为单元连

18、接时，主变压器的容量可按下列条件的教大者 选择： 按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的欲度； 按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷。根据以上原则：凝气式机组：S js =e- = 7X200 =17.5MVAcos e 100 X 0.8Sjs厂用电计算负荷，KVA；e 一厂用电率；P发电机额定功率；cose 电动机在运行功率时的平均功率因数，0.8。表2-1变压器容量的选择发电机容量MW功率因数视在功率MVA厂用电计算平均负荷MVA实际送出容量MVA乘以10%后送 出容量MVA2000.85235.317.5217.8239.58所以变压器容量选择240MVA，其

19、参数如下表:表2-2所选变压器的参数型号额定容量KVA高压侧额定电 压KV低压侧额定电压KV短路损耗KW空载损耗KW阻抗电压（%）空载电流（%）连接组别SFP7-240000/220240000242 土 2 x 2.5%15.75630200130.7YN, d11附：主变型号的表示方法第一段：汉语拼音组合表示变压器型号及材料第一部分：相数 S一三相；D一单相；第二部分：冷却方式J一油浸自冷；F一油浸风冷;S油浸水冷；G一十式；N氮气冷却；FP一强迫油循环风冷却；SP一强迫油循环水冷却2.2主变压器型式的确定和调压方式的选择1. 相数的确定目前，可供选择的变压器相数有单相和三相两种。根据已确

20、定的主变压器的 容量参数和设计手册中“在330KV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器 “的规定，考虑投资、占地、运输、维护等方面因素，本变电站中主变压器选用三 相变压器。2. 绕组数的确定：(1) 对于200MW及以上的机组，其升压变压器一般不采用三绕组变压器。因 为在发电机回路及厂用分支回路均采用分相封闭母线，供电可靠性很高，而大电 流的隔离开关发热问题比较突出，特别是设置在封闭母线中的隔离开关问题更多； 同时发电机回路断路器的价格极为昂贵，故在封闭母线回路不设置断路器和隔离 开关，以提高供电可靠性和经济性。此外，二绕组变压器的中压侧由于制造上的 原因一般不希望出现任何分接头，从而对高

21、、中压侧调压及负荷分配不利。这样 采用三绕组变压器就不如利用双绕组变压器加联络变压器灵活方便。(2) 对于200MW及以上的机组，一与般双绕组变压器组成单元接线，主变压 器的容量和台数与发电机容量配套选用。(3) 容量为200MW的发电机组与双绕组变压器为单元连接时，在发电机与变 压器之间不应装设断路器、负荷开关或隔离开关，但应有可拆连接点。故选择双绕组变压器与发电机组成单元界线。本发电厂中二台主变均选用双绕组变压器。3. 调压方式的确定：变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，改变变压器高压侧绕 组匝数，从而改变其变比来实现的，切换方式有两种：一种是不带电切换，称为 无载调压，调整范

22、围在5%以内，另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围 可达30%，但其结构复杂，价格较贵。为保证发电厂的供电质量，本变电站主变压器的高压侧应设置不带电切换的 分接头开关，即通过无载调压实现电压调整，范围为2x2.5%。4. 电压等级的确定：主变压器的低压侧直接与发电机相连，其额定电压应为发电机端电压，即 15750V，而高压侧与220KV主接线直接相连，其额定电压应为220KV。5. 绕组接线组别的确定：变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行， 电力系统采用的绕组连接方式只有星形和三角形两种。我国110KV及以上电压， 变压器绕组都采用YN连接，35KV以下电压，

23、变压器三相绕组都采用三角形连接， 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 电源的影响等因素，主变压器接线别一般都选用YN，d11常规接线。且电力工程设计手册规定：为防止零序电流侵入发电机和保证电压质量，主 变低压侧应为三角形接线，高压侧应为星形接线，且中性点可操作的直接接地方 式。因此，本站主变的接线组别为：YN，dll6. 冷却方式的选择：参考电力工程电气设计手册（电器一次部分）第五章第四节主变一般的冷 却方式有：自然风冷却；强迫有循环风冷却；强迫油循环水冷却；强迫、导向油 循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷却。大容量变压器一般采用强迫油循 环风冷却方式。

24、故此变电所中的主变采用强迫油循环风冷却方式。查阅电气设 备手册，240MVA双绕组变压器为强迫油循环风冷冷却方式。7. 综上所述：主变压器的型号为：（户外型）SFP7-240000/2202.3主变压器中，性点接地方式的选择选择电力网中性点接送地方式是一个综合问题。它与电压等级、单相接地短 路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的 可靠性和连续性、变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰。主要接地 方式有：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和直接接地。电力网中性点的接 地方式，决定了变压器中性点的接地方式。电力网中性点接地与否，决定于主变 压器中性点运行方式。

25、本站主变为220KV变压器采用分级绝缘的，中性点运行方 式采用中性点避雷器与棒间隙联合保护方式，并采取相应措施。（1）对于外部过电压，采用避雷器保护保护变压器的中性点绝缘。（2）对于内部过电压，间隙放电，避免避雷器因灭弧电压高或续流不能遮断 造成避雷器爆炸。（3）提高断路器的质量，做到三相同期动作。（4）当开断或投入中性点不接地的空载变压器时，先把该变压器中性点临时 接地，待操作完毕后再将中性点对地断开。第3章电气主接线的设计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、变电所本身运行的可靠性、灵 活性和经济性密切相关，并且对电

26、气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控 制方式的拟定有较大的影响。因此，必须正确处理好各个方面的关系，全面分析 有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。3.1设计电气主接线的依据和基本要求3.1.1主接线的选择应注意（1）主接线的设计，直接关系到全站电气设备的选择、配电装置的布置、继电 保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。（2）对于220KV电压等级的配电装置的接线，一般分为两大类：其一为母线类 （包括单母线、单母线分段、双母线分段和增设旁路母线的接线）；其二为无母线类（包括单元接线、桥型接线和多角型接线等）。应根据出线的回路数酌情选用。（3）以设计

27、任务书为依据，以国家的经济建设方针、政策、技术规定、标准为 准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前 提下、兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就近取材，力争设备元件和设 计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。3.1.2主接线设计的基本要求主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。1. 可靠性（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电。（2）断路器母线故障时以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停电时间， 并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷供电。（3）尽量避免发电厂、变电所全部停电的可能性。（4）大机组超高压电气主接线应满足可靠性

28、的特殊要求。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，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调整电源和 负荷，满足系统在事故运行方式，检修运行以及特殊运行方式下系统调度的要求。（2）检修时，可以方便地停运断路器，母线及其继电保护设备，运行安全检 修而不影响电力网的运行和对用户的供电。（3）扩建时，可以的从初期接线过度到最终接线。3. 经济性主接线在满足可靠性、灵活性的前提下作到经济合理。（1）投资省（2）占地面积小（3）电能损耗少电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的 电路，成为传输强电流，高电压的网络，它要求用规定的设备文字和图形符

29、号， 并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置全部基本组成和连接关系， 代表该变电站电气部分的主体结构，是电力系统结构网络的重要组成部分。3.1.3主接线设计步骤电气主接线的选择原则是根据国家规定现行的“安全可靠、经济适用、符合 国情”的电力建设与发展方针，按照技术规定和标准，结合实际的特点步骤：1. 原始资料分析根据任务书的要求，在分析基本资料的同时各级电压可拟订 数个主接线方案2. 对拟订的方案进行技术经济比较选出最佳方案3. 绘制电气主接线图根据设计任务书的要求分析情况，现将各电压级可能采用的可行性方案列出， 进而以优化组合的方式，确定最佳的电气主接线形式。220KV出线回路数为2

30、回，为了使进出线断路器在检修时不停电，经过初步考 虑采用单母线接线、双母线接线形式、单母线分段接线三种电气主接线形式比较 确定最佳的接线方式。3.2发电厂电气主接线设计3.2.1基本接线的特点及使用范围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。适用于出线较少的配电装置。2. 双母线及其分段或带旁路的双母线接线（1）双母线：有两组母线，一组为工作母线，一组为备用，每一电源和出线 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。便于扩建，但接线比较复杂，隔离开

31、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。（2）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。（3）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. 一个半断路器接线每一路经一台断路器接至一组母线，两回路间设一联络断路

32、器，形成一个 “串”，两回路共用三台断路器。接线特点：（1）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。（2）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。（3）隔离开关仅做隔离电源用，不易产生误操作在比较各种电气主接线方式的优劣时，应考虑其可靠性、灵活性、经济性三 个方面。1. 断路器检修时，能否不影响供电；2. 线路、断路器或母线故障时以及母线或隔离开关检修时，停运出线回路数 的多少和停电时间的长短，以及能否保证对1、11类用户的供电；3. 变电站全部停电的可能性；4. 大型机组突然停电时，对电力系统稳定性的影响与后果因素。其次，电气 主接线应该能

33、够适应各种运行状态，并且能够灵活地进行运行方式的切换。不仅 正常时能安全可靠的供电，而且在电力系统故障或电气设备检修时，也能够适应 调度的要求，并能灵活、简便、迅速地切换运行方式，使停电的时间最短，影响 的范围为最小。再次，在设计变电站电气主接线时，电气主接线的优劣往往发生 在可靠性与经济性之间，欲使电气主接线可靠、灵活，必然要选用高质量的电气 设备和现代化的自动化装置，从而导致投资的增加。因此，电气主接线在满足可靠性与灵活性的前提下做到经济合理，应主要从以下几个方面考虑：1. 投资省；2. 占地面积小；3. 电能损耗少；4. 扩建和扩展的可能性。3.2.2主接线方案的选择本次设计的220KV

34、变电站，根据原始资料，安装两台200MW汽轮发电机组。 此变电站为与电厂配套的升压变电站。以220KV的电压等级接入系统。电厂为区 域性电厂，远离负荷中心。所以必须满足供电可靠性和灵活性，保证系统的安全 稳定运行。目前在发电厂中广泛应用的基本接线形式分：有汇流母线的接线形式和无汇 流母线的接线形式。其中有汇流母线的接线形式有：单母线接线、单母线分段接 线、双母线接线、双母线分段接线、增设旁路母线或旁路隔离开关。无汇流母线 的接线形式有：发电机-双绕组变压器组成的单元接线、桥形接线、角形接线。 主接线的设计应保证其满发、满供、不积压发电能力，同时尽可能减少传输能量 过程中的损失，以保证供电的连续

35、性。在考虑可靠性的同时，还应满足调度、检 修及扩建时灵活性和投资省、占地面积小，电能损失少等经济性。单母线带旁路 接线的优点：简单清晰，设备少，投资小，运行操作方便且利于扩建，其缺点： 可靠性、灵活性较差。单母线分段带旁路显然在经济性方面由于其设备数量上、 占地面积小而比双母线带旁路好，但在安全可靠性方面，双母线带旁母接线比单 母线带旁母接线安全可靠的多。3/2接线投资较大，但可靠性高。以上几种接线形 式，经过综合的考虑，认为此变电站的220KV主接线采用双母线分段接线方式比 较好。所以主接线的方式选用双母线分段接线。220KV电压级接线方式的确定如附 图所示3.2.3发电机出口母线接线形式的

36、选择发电厂的电源即2台发电机，其端电压级只有厂用电负荷，而没有其他负载， 所以不需要设置发电机端电压级汇流母线，且发电机容量较大，当这一级电压配 电装置处发生短路时，短路电流非常大，对发电机、主变及电网都会造成很大的 破坏，这是不能允许的，所以发电机出口主接线应选择接线简单，运行可靠性高， 相间、相地间短路机率很小的主接线方式。根据电力工程电气设计手册电气 一次部分的规定：200600MW发电机出线母线应采用全连式分相封闭母线。其优缺点如下：运行可靠性高，能防止相间短路且外壳多点接地，可保障人体接触时的安全。 但母线散热条件较差。对减小短路电动力有明显效果，但外壳产生损耗。外壳电 流的屏蔽作用

37、可改善母线附近钢构的发热，但金属消耗量增加。安装和维护工作 量小。故待设计变电站所属发电厂的发电机出口母线选择全连式分相封闭母线， 使每相母线各封装在单独的外壳内，外壳两端用短路板连接起来。分相封闭母线主要用于大型发电机组，对200MW及以上发电机引出线回路 中采用分相封闭母线的目的是：（1）减少接地故障，避免相间短路。大容量发电机出口的短路电流很大，给 断路器的制造带来极大困难，发电机也承受不了出口短路的冲击。封闭母线因有 外壳保护，可基本消除外界潮气。灰尘以及外物引起的接地故障，提高发电机运 行的连续性。母线需要分相封闭，也基本杜绝相间短路的发生。（2）消除钢构发热。敝漏的大电流母线使得周

38、围钢构和钢筋在电磁感应下产 生涡流和环流，发热温度高、损耗大，降低构筑物强度。封闭母线采用外壳屏蔽 可以根本上解决钢构感应发热问题。（3）减少相间短路电动力。当发生短路很大的短路电流流过母线时，由于外 壳的屏蔽作用，使相间导体所受的短路电动力大为降低。（4）母线封闭后，便有可能采用微正压运行方式，防止绝缘子结露，提高运 行安全可靠性，为母线采用通风冷却方式创造了条件。（5）封闭母线由工厂成套生产，质量较有保证，运行维护工作量小，施工安 装简便，而且不需设置网栏，简化了结构，也简化了对土建结构的要求。在200MW及以上发电机引出线回路中，采用分相封闭母线的优点是：由于 母线封闭在外壳内，不受环境

39、和污秽影响，防止相间短路和消除外界潮气、灰尘 引起的接地故障，同时由于外壳多点接地，保证人触及时的安全；由于外壳涡流 和环流的屏蔽作用，使壳内的磁场大为减弱，外部短路时，母线间的电动力大大 降低；当电流通过母线时，外壳感应出来的环流也屏蔽了壳外磁场，解决了附近 钢构的发热问题；外壳可作为强制冷却的通道，提高了母线的载流量；安装维护 工作量小。不过也有些缺点，主要是：由于环流和涡流的存在，外壳将产生损耗; 有色金属消耗量大；母线散热条件差。第4章发电厂自用电接线设计4.1厂用电设计的基本要求和原则厂用变压器容量选择的原则：1. 变压器原、副边额定电压必须与引接电源电压和厂用网络电压相一致。2.

40、变压器的容量必须满足厂用机械从电源获得足够的功率，因此对高压厂 工作变压器的容量应按高压厂用电计算负荷的110%与低压厂用电计算负荷之和 进行选择。4.2高压厂用变压器的选择200MW机组的厂用电率为7%。本厂每台机组选用两段高压母线，并将高压 负荷平均分置于两个高压段上。为了避免高压段故障而影响和限制短路电流，两 段母线不能引接在高厂变的同一低压绕组上，因此，高厂变选用分裂绕组变压器。 三相分裂绕组变压器是把低压绕组分裂成两部分或者三部分，在电气上互不相连。 这几个分裂的低压可以并联运行，也可以单独运行。三相三绕组变压器有三个独 立绕组组分裂变变压器，我想应是分裂绕组变压器，也就是将本来的二

41、卷（绕组） 变压器，变成了三卷（绕组）变压器，将可以从一个绕组引出的电压，从二个绕 组引了出来。这样情况一般见于大容量变压器。若不用分裂绕组变压器，采用二 卷变压器，当变压器容量较大，二次电压较小时，变压器二次侧的输出电流和短 路电流都会很大，这样就造成了变压器二次开关无法选择，造不出这么大额定电 流的开关，造不出这么大开断电流的开关。没有办法，人们才将变压器的二次绕 组一分为二，成二个绕组（一般电压相同），从而降低额定二次输出电流；同时， 通过降低二个绕组的额定容量，降低二次出口的短路电流值，这样就可以用常规 的开关来满足使用地点的额定电流要求和开断电流要求了。分裂变压器正广泛运行于大型火电

42、厂的厂用变压器和水电厂的升压变压器 中。随着电力工业的发展，发电机单机容量日趋增大，从而使厂用负荷增加，要 求其厂用变压器的容量增大。同时，由于目前一般都采用轻型的厂用断路器，出 于安全和经济上的考虑，又要求厂用容量，特别是短路容量要小，厂用接线尽可 能的简单可靠，为了减少短路电流，合理地选择轻型电器，可选择计算阻抗较大 的接线和运行方式，在发电厂厂用电接线中，厂高变采用低压分裂绕组变压器， 由于分裂绕组变压器在正常和低压侧短路时其电抗值不同，从而起到限制短路电 流的效果。在国外，从40年代末期就开始研究和制造这种分裂线圈变压器。根据国外运 行经验，采用分裂线圈变压器以增大变压器的阻抗值，是限

43、制短路电流切实可行 的方法，而且在经济上也是合理的。分裂变压器是多绕组变压器中的一种特殊形式，和普通多绕组变压器不同点 在于：它的低压绕组中有一个或几个绕组分裂成额定容量相等的几个支路，这几 个支路没有电气上的联系，而仅有较弱的磁的联系。在电力系统中，用得比较多 的是双绕组双分裂变压器，它有一个高压绕组和两个分裂的低压绕组，分裂绕组 的额定电压和额定容量相同，它们的总容量等于变压器的总容量。口低压线圈分裂后，可以大大地增加高压线圈与低压线圈各分裂部分之间，以 及低压线圈分裂后的各部分之间的短路阻抗值，这对限制网络的短路电流，节省 建设投资与占地面积有着一定的实际经济意义，因而分裂变压器正在电力

44、工业中 被广泛采用。分裂变压器与普通变压器，按其结构看，几乎没有什么区别，其区别 仅仅是在各铁芯柱上的低压圈线本身，没有串联或并联而将其始端和终端各自引 出，无论采取哪种结构方式，其分裂的二次绕组之间磁的耦合是比较弱的，因此， 对分裂变压器的基本要求是：口（1）低压绕组线圈分裂的几个部分与高压线圈的绝缘结构，要求有足够的电气 强度；口（2）低压线圈每一部分与高压线圈之间的阻抗值要相等；口（3）使用时，低压线圈的每一部分可分别接到发电机或电动机上，且可同时运 行，也可单独运行，具有相同额定电压的分裂线圈可以并联运行；口（4）结构要简单，尽可能接近无分裂线圈变压器的结构。口当然，分裂变压器比起普通

45、（无分裂）变压器（在相同容量、电压等级、调压范围 及级数，总损耗和短路电压等情况下）相比,材料消耗较多（包括硅钢片、线圈用铜 铝量等）,从而使变压器的成本有所增加。4.2.1高压厂用变型号的选择对于分裂式变压器，其容量有如下关系：高压绕组：StslWSC-St，分裂绕组：Sts2LSC其中：SC-厂用变压器分裂绕组计算负荷（KVA）；St-分裂绕组2分支重复计算负荷（KVA）；Sts1-厂用变压器高压绕组额定容量（KVA）；Sts2-厂用变压器分裂绕组额定容量（KVA）。高压绕组：（200x7%x110%）/0.85=20.70MVA低压绕组：（200x4%x110%）/0.85=10.355

46、MVA所以，查阅电气设备手册后，本次设计的两台高厂变的容量均选择为 25MVA，接线组别为A/A-A-12-12，其冷却方式为自然循环风冷。高厂变型号为： SFF3-25000/15（户外型）4.2.2厂用高压备用变压器的选择根据厂用高压备用变压器的容量不应小于最大一台高压厂用工作变压器的容 量，所以高备变的容量选择为31.5MVA。为了能更好的调整异常情况下高压厂用 段的电压，高备变的高压侧应设置能远动带电调压装置，所以高压侧应为星形接 线，调压范围应为7x2.5%，接线组为Y0-A-A-11-12,其冷却方式为自然循环风冷。 高备变的型号为：SFFZ3-31500/220（户外型）高厂变、

47、高备变的参数 高厂变技术参数：型号：SFF3-25000/15相数：3相额定容量 25000/12500-12500KVA额定电压 15.752x2.5%/6.3-6.3KV冷却方式油浸风冷连接组别A/A-A-12-12空载损耗35KW空载电流0.533%阻抗电压高一（低1+低2） 10.16%高一低 118.85%高一低 218.85%低 1一低 236.3%短路损耗 高一（低1+低2）186KW高一低191KW高一低285KW低 1一低 2160KW高备变技术参数：型号：SFFZ3-31500/220相数：3相额定容量 31500/1575015750KVA额定电压 2207x2.5%/6

48、.36.3KV冷却方式油浸风冷连接组别Y0/-A-11-11空载损耗16.9KW空载电流0.56%阻抗电压高一（低1+低2） 12.5%高一低 121.3 %高一低 221.3%低 1低 242.7%短路损耗高一（低1+低2） 204.8KW高一低194KW高一低 295.3KW低 1一低 2262.4KW第5章短路电流计算所选发电机的主要技术参数：表5-1发电机的参数型号额定功率MW额定电 压KV额定电 流A功率因 数X dx dX d“QFQS200-220015.7586250.851.940.240.14QFQS200-2北京重型电机厂生产，发电机冷却方式为水氢氢型，即定子绕组 为水直

49、接冷却，转子绕组为氢直接冷却，定子铁心为氢表面冷却。5.1短路电流计算的目的在电力系统中，短路故障造成发电机功率不平衡而失去同步，给系统带来很大 危害.其中短路的形式分为三相短路，两相短路，单相短路接地，两相短路接地，在 四种短路形式中，三相短路时短路电流最大.短路故障使电源供电回路的总阻抗减 小，产生暂态过程，电流增加超过额定电流值很大，短路点产生电弧烧坏电气设备， 并引起电力网络中电压降低，在靠近短路点部分用户的用电设备破坏.功率发生变 化，当机械功率大于输出的电磁功率时，发电机的转速增加，破坏电力系统的稳定 性，引起大片地区的停电.计算短路电流的目的是选择电气设备的依据，是比较选 择电力

50、系统接线图的依据5.1.1短路电流计算的基本情况1. 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行，相位角相等，频率相同在短路 前电力系统的电势和电流是对称的；2. 以变压器为理想变压器，铁心处于饱和状态，电抗值不随电流的变化而变 化；3. 输电线路的分布电容可省略不计；4. 应考虑对短路电流值有影响的所有元件，不考虑短路点的电弧电阻；5. 采用平均电压，这样在计算短路电流时，可减小误差，计算发电机，变压 器，线路等元件的电抗；6. 简化时在电源短路点很近的情况下，发电机由于特性不同将对短路电流的 变化规律有决定的影响，不能将不同类型的发电机合并，如果发电机与短路点之 间的电气距离较大时，不同类型的发

51、电机引起的短路电流变化规律的差异受到极 大的削弱，这时可将不同类型的发电机合并。5.2短路计算点的确定及短路电流的计算1. 发电机出口发生短路：dl2. 高压母线上发生短路：d23. 双回线路末端发生短路：d3设计技术条件、技术参数如下：1）发电厂建设规模（1）类型：凝汽式火电厂（坑口电厂）；（2）最终容量、台数：2X200MW，Un=15.75kv,Tmax=7000h/年2）本厂与电力系统的连接情况（1）本厂在电力系统中的作用：承担全部负荷，为主力电厂；（2）本厂与系统以220kv两回线长220km的线路连接；（3）系统运行容量:SE.max=1223MVA； SE.min=1023MVA

52、； X*.max=0.09229。3）发变组保护出口，出口过流保护整定时间4s（后备保护），主保护开断时 间由选出的设备而定；厂用电率：7%4）环境条件：海拔高度1000m；雷暴日数30日/年；地震烈度3级；土壤电 阻率：p=1X1000n.cm，污秽等级：0级；该地区人少地多，电厂不占用良田，有 出线走廊，交通方便系统各元件电抗标幺值的计算：选取基准功率SB = 100MVA UB1 = UaV.N（各级平均额定电压）=230KV UB2=15.75KV220kv两回线长220km线路电抗标幺值：X * =X x M =0.4 x 220 x 100 x1 =0.08333 U x U230

53、 x 230 2变压器T1、T2电抗标幺值：X *= X * = X x = 0.12 x100 = 0.05T1T2T1 S240发电机G1、G2电抗标幺值：X * = X * = X xb = 0.14 x 0.06G1G2G1 S235.3三相短路电流的计算结果总表表5-2发电机出口发生短路：dlIt0It2It4It 3ish65.62KA37.59KA37.59KA48.38KA167.02KA表5-3高压母线上发生短路：d2110112114t 3sh13.03KA11.93KA11.90KA12.36KA33.17KA表5-4双回线路末端发生短路：d3110112114t 3sh

54、4.82KA4.36KA4.78KA4.8812.25KA第6章载流导体和电气设备的选择及校验电气装置中的载流导体和电气设备，在正常运行和短路状态时都必须安全可 靠地运行。为保证电气装置的可靠性和经济性，必须正确选择电气设备和载流导 体。步骤是先按正常工作条件选择出设备，再按短路电流条件校验其动态稳定性 和热稳定性。选择时必须执行国家有关的经济政策，并做到技术先进，经济合理， 安全可靠，运行方便为以后发展扩建留有余地。表6-1高压电气设备的选择与校验项目电气设备名 称额定电压额定电流开断能力短路电流校 验环境条件动稳 定热稳 定断路器VVVOOO负荷开关VVVOOO隔离开关VVOOO熔断器VV

55、VO电流互感器VVOOO电压互感器VO支柱绝缘子VOO穿墙套管VVOOO母线VOOO电缆VVOO注：表中为”为选择项目，。为校验项目6.1电气设备的选择原则1. 按正常运行条件选择(1) 类型和型式的选择。根据设备的安装地点，使用条件等因素，确定选择 户内和户外。(2) 额定电压。按电气设备和载流导体的额定电压U.不小于装设地点的电网额定电压UNS选择，即：U/锵N(3) 额定电流。额定电流厂或载流导体的长期允许电流Iy不小于装设回路的最大持续工作电流IN (I) Imax按交流高压电器的长期工作时发热规定。断路器、隔离开关、电抗器。 设备在环境温度高于+140C而低于+60C时，每增高1C,

56、额定电流减少1.8%，当 低于+40C时每降低1C,额定电流增加0.5%，但是总的增加值不得超过额定电流 的20%2. 按短路状态校验当电气设备和载流导体通过短路电流时，会同时产生电动和发热两种效应。 一方面使电气设备和载流导体受到很大的电动力的作用，同时又使温度急速升高， 使电气设备和载流导体的绝缘受到损坏，在进行电气设备和载流导体选择时必须 对短路电流进行电动力和发热计算，以校验动稳定和热稳定。6.2导体的选择及校验1. 按长期工作条件选择(1)参考导体和电器的选择设计技术规定选用的电器允许最高工作电压 不得低于该回路的最高运行电压。即U m Usm其中Ui.m = L15UnUSm J

57、Un但其最大过负荷不得超过额定电流的20%。对于导体 Ii Imax对于电器IN Im axIm的计算方法一般按照un usN选择电气设备的额定电压。选用导体的长期允许电流不得小 于该回路的持续工作电流，由于高压开路电器没有连续过载能力，在选择其额定 电流时，应满足各中可能运行方式下回路持续工作电流的要求。在断路器、隔离 开关、空气自然冷却限流电抗器等电器各部分的最大允许发热温度，不超过交 流高压电器在长期工作时的发热GB763-74所规定的数值情况下，当这些电器使 用在环境温度高于+40C(但不高于+60C )时，环境温度每增加1C，减少额定电 流的1.8% ；当使用在环境温度低于+40C时

58、，环境温度每降低1C，增加额定电流 的 0.5%，即(2)汇流主母线220KV主母线按实际功率分布进行计算旁路母线回路Im ax =需要旁路回路的最大额定电流或最大持续工作电流主变的引下线(K=0.50.8 ； Tn -变压器额定电流)Im ax =1.05 In出线单回线Iml最大负荷电流双回线Im ax = (1.2 - 2)I单回线路最大负荷电流母联回路Im ax -母线上最大一台变压器的L ax分段回路Im ax T.05【TN X K发电机回路Ima T.05In2. 按经济电流密度选择导体根据导体和电器选择设计技术规定载流导体应选择铝质材料。除配电装 置的汇流母线外，较长导体的截面

59、应按经济密度选择，导体的经济电流密度可按 照附录四所列数值选取。当无合适规定导体时，导体面积可按经济电流密度计算 选取经济截面条件：c IS m ax_厂ec七一经济电流密度 按此法选择导体后，必须按长期发热校验。截面的相邻下一档选取。6.2.1胃线的选择及校验根据导体和电器选择设计技术规定载流导体宜采用铝质材料，下列场所 可选用铜质材料的硬导体。(1) 持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、变压器出线端部或采用硬铝导体穿墙套管有困难时。(2) 污秽对铜腐蚀较轻微而对铝有较严重腐蚀的场所。20KV以下回路的正常工作电流在4000A及以下时，宜采用矩形导体，在 4000-8000A时，宜选用槽

60、形导体。8000A以上时，宜选用管形导体或钢芯铝绞线。 15.75KV系统母线的选择管形导体或钢芯铝绞线，220KV侧采用矩形导体。1. 220KV系统母线的选择：母线最大持续电流为：I=2x200x1000/( ；3x230x0.85)=1181.3A按经济电流密度选择导线截面积表6-2导线的经济电流密度Jec (A/mm2线路导线材料年最大利用小时数3000h以下3000h-5000h5000h以上架空线路铝1.651.150.90铜3.002.251.75由已知T =7000h/年，选用铝线J =0.90A/mm 2S =、=壁13 =1312.5mm 2J 0.90单回线路每相的截面积

61、为1312.5/2=656.3mm 2 。选择轻型钢芯铝绞线 LGJQ-700，S=100x7mm2。由于是按经济电流密度选择的导线，可不必检验其允许载流量。由LGJQ-700 型导线的允许载流量为1250A, 一回线路就可满足允许载流量的要求。最小机械强 度、电晕条件也满足要求。2.母线校验(1) 热稳定校验按正常电流及经济电流密度选出母线截面后，还应检验热稳定。按热稳定要 求的导体最小截面为S= 1- qt Kmin C dt s式中Imax-短路电流稳定值，A；K-集肤效应系数，对于矩形母线截面在100mm2以下，K =1；td -热稳定计算时间，s；C -热稳定系数。热稳定系数C值与材料及发热温度有关。母线及导线：铝 0 = 220 C C = 95kal满足短路时发热的最小导体截面为S= L、TK =12迎、4 x 1.03 =260.21mm 2 1312.5mm 2min C dt s 95满足热稳定要求。(2) 动稳定校验各种形状的母线通常都安装在支柱绝缘子上，当冲击电流通过母线时，电动 力将使母线产生弯曲应力，因此必须校验母线的动稳定性。安装在同一平面内的三相母线，其中间相受力最大，即F = 1.732 x 10-7 K i2 - (N)maxf sh a式中K -母线形状系数，当母线相间距离远大于母线截面周长时，K=1。 其它