凝汽式火电厂一次部分课程设计

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1、发电厂电气部分课程设计题 目 凝气式火电厂一次部分课程设计 2011年 12月22日凝汽式火电厂一次部分课程设计1原始资料11 发电厂建设规模 类型:凝汽式火电厂 最终容量、机组的型式和参数：2300MW、年利用小时数：6000h/a12 电力系统与本厂的连接情况 电厂在电力系统中的作用与地位：地区电厂 发电厂联入系统的电压等级：220KV 电力系统总装机容量：16000MW，短路容量：10000MVA 发电厂在系统中所处的位置、供电示意图13 电力负荷水平:1.3.1 220KV电压等级：架空线8回，备用2回，I级负荷，最大输送200MW，Tmax4000h/a 110KV电压等级：架空线8

2、回，I级负荷，最大输送180MW，Tmax4000h/a 穿越本厂功率为50MVA。 厂用电率：8%1.4 环境条件 当地年最高温40，最低温6，最热月平均最高温度28，最热月平均最低温度24 当地海拔高度为50m 气象条件无其它特殊要求。2.设计任务2.1 发电厂电气主接线设计2.2 厂用电设计2.3 短路电流的计算2.4 主要电气设备的选择25 配电装置3.设计成果3.1 设计说明书、计算书一份3.2 图纸一张目录摘要4引言51.电气主接线61.1 系统与负荷资料分析. 61.2 主接线方案的选择71.3 主变压器的选择与计算91.4 厂用电接线方的选择122. 短路电流计算142.1 短

3、路计算的一般规则142.2 短路电流的计算162.3 短路电流计算表163. 电气设备的选择163.1 电气设备选择的一般原则163.2 电气设备的选择条件173.3 电气设备的选择193.4 电气设备选择结果表22主接线中设备配置的一般规则244. 配电装置254.1 配电装置选择的一般原则254.2 配电装置的选型和依据265安全保护装置265.1避雷器的选择265.2继电保护的配置286结束语30参考文献31附录 短路电流计算32附录：电气设备的校验36附录III：设计总图39摘要本设计是对2300MW总装机容量为600MW的凝汽式区域性火电厂进行电气一次部分及其厂用电高压部分的设计，它

4、主要包括了五大部分，分别为电气主接线的选择、短路电流的计算、电气设备的选择、配电装置的选择、安全保护装置。其中详细描述了短路电流的计算和电气设备的选择，从不同的短路情况进行分析和计算，对不同的短路参数来进行不同种类设备的选择，列出各设备选择结果表。并对设计进行了理论分析。最后的设计总图包括主接线，厂用电，断路器，隔离开关等。关键词：主接线；发电机；变压器；短路电流；厂用电；厂备用；安全保护 凝气式火电厂一次部分课程设计引言电能是一种清洁的二次能源。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

5、方面。绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。而在我国电源结构中火电设备容量占总装机容量的75%。本设计是对配有2台300MW的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，它主要包括了四大部分，分别为电气主接线的选择、短路电流的计算、电气设备的选择、配电装置的选择。其中详细描述了主接线的选择、短路电流的计算和电气设备的选择，从不同的短路情况进行分析和计算，对不同的短路参数来进行不同种类设备的选择，并对设计进行了理论分析。1电气主接线系统与负荷资料分析（1）工程情况由原始资料可知，。本设计根据电力系统的发展规划，拟在该地区

6、新建一座装机容量为1200MW的凝汽式火力发电厂，发电厂安装2台600MW机组，总容量占相联电力系统总容量的,没有超过电力系统检修备用容量和事故备用容量的要求，这说明了该火电厂在未来电力系统中的不占主导作用和地位，主要是负责地区供电，而且年利用小时数为60005000,又为火电厂，在电力系统中将主要承担基荷，因此该电厂的电气主接线要求有较高的可靠性。该发电机端额定电压为20KV，电厂建成后以6KV电压供+给本厂负荷，厂用电为8%。以220KV电压等级供给系统，架空线8回，属于I级负荷，最大输送200MW，Tmax4000h/a并以110KV电压等级供给负荷，架空线8回，也属于I级负荷，最大输送

7、180MW，Tmax4000h/a。并且本设计需要做到的技术指标要求保证供电安全、可靠、经济，且功率因数达到。（2）电力系统情况该发电厂在电力系统中的作用与地位为地区电厂，地区电厂靠近城镇。电力系统总装机容量为16000 MW，短路容量为10000MVA。该发电厂联入系统的电压等级为220KV。(3)负荷分析该发电厂有两个电压等级，其负荷分析分别如下 ：220KV电压等级：有架空线8回，备用两回，即十回出线，负荷类型为一级负荷，最大输送200 MW，最大负荷小时数为4000 h/a，功率因数为0.85。110KV电压等级：有架空线8回，即8回出线，负荷类型为一级负荷，最大输送180 MW，最大

8、负荷小时数为4000 h/a，功率因数为0.85。由于两个电压等级所联负荷均为一级负荷，且最大负荷小时数为4000 h/a，故对主接线的可靠性要求很高。（4）环境情况由原始资料可知，当地海拔高50m，故可采用非高原型的电气设备；当地年最高温度为40度，年最低温度为-6度，最热月平均最高温度为28度，最热月平均最低温度为24度，气象条件无其他特殊要求。（5）设备情况原始资料中给出了两台发电机的容量，这里对单台300 MW发电机设备的型号进行选择。根据原始资料中给出了发电机的容量，课选择出发电机的型号，选择结果如表表1.1 发电机型号及参数发电机型 号额 定电 压(KV)额定功率(MW)功率因数次

9、暂态电抗G-1G-2QFSN-300-2203000.9型号含义； 22极 200/300额定容量 N氢内冷 F发电机 Q汽轮机 S水内冷1.2 主接线方案的选择（1） 主接线方案的拟定1) 110KV电压等级：出线为8回架空线路，I级负荷，最大输送180MW，为实现不停电检修出线断路器，可采用单母线分段带旁路或双母线带旁路接线形式。由于两台发电机组单机容量均为600MW，而110KV侧的最大负荷为180MW，其全年平均负荷为72043008760=MW。若接一台600MW机组，其容量远大于最大负荷720MW以及年平均负荷MW，若当联络变压器出现故障时，会造成发电机大量积压容量，可能引起发电机

10、出现甩负荷现象，并且在选择主变压器时有一定困难，所以在110KV侧不接发电机，而通过两台联络变压器从220KV侧引接来给110KV侧负荷供电。而且，最大输送200MW，同型号的发电机一般接在同一电压等级，因此为使联络变容量竟可能小，对于110KV电压等级，拟采用不接发电机组的方式。2) 220KV电压等级：出线为12回架空线路，承担一级负荷，为使其检修出线断路器时不停电，可采用双母线或双母分段接线形式，以保证供电的可靠性和灵活性。两台发电机的出口电压均为220KV、单机容量均为600MW，其额定电流和短路电流都很大，发电机出口断路器制造困难，价格昂贵，并且600MW及以上机组对供电可靠性要求级

11、高，拟采用分相封闭母线直接与主变压器连接，并构成单元接线接至220KV母线上，可减少出口断路器和隔离开关，大大限制短路电流，提高可靠性与经济性，也减少事故的发生。综上所述，可拟定两种主接线方案：方案一： 发电机出口采用分相封闭母线；110KV电压等级采用单母分段带旁路接线形式，分段断路器兼作旁路断路器；220KV电压等级采用双母接线形式，两台发电机与分别与两台变压器接成发电机-变压器单元接线形式接至220KV电压母线上；220KV电压母线和110KV电压母线之间设有两台联络变压器；通过这两台联络变压器由220KV电压母线给110KV侧负荷供电。方案二 发电机出口采用分相封闭母线；110KV电压

12、等级采用双母线带接线形式。220KV电压等级采用双母线带接线形式。两台发电机与分别与两台变压器接成发电机-变压器单元接线形式接至220KV电压母线上；220KV电压母线和110KV电压母线之间设有两台联络变压器；通过这两台联络变压器由220KV电压母线给110KV侧负荷供电。（2） 主接线方案的比较原则对电气主接线的基本要求，概括的说应该包括可靠性、灵活性和经济性三方面。可靠性:安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。通常定性分析和衡量主接线可靠性时，从以下几个方面考虑：断路器检修时，是否影响连续供电；线路、断路器或母线故障，以及在母线检修时，造成馈线停运的回路数多

13、少和停电时间长短，能否满足重要的一、二类负荷对供电的要求；本电厂有无全厂停电的可能性；大型机组突然停电对电力系统稳定运行的影响与产生的后果等因素。所以对大、中型发电厂电气主接线，除一般定性分析其可靠性外，还需进行可靠性定量计算。灵活性：电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面：操作的方便性；调度的方便性；扩建的方便性。经济性:在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几个方面考虑：节省一次投资;占地面积少；电能损耗少。（3）主接线方案的比较与选定方案一110KV侧采用单母

14、分段带旁路接线形式，220KV侧采用双母接线形式；方案二110KV侧采用双母接线形式，220KV侧也采用双母接线形式，其对比如表所示。表1.2 方案接线方式对比电压等级方案一方案二110KV单母分段带旁路双母线接线220KV 双母线接线双母线接线两个方案发电机出口端都采用分相封闭母线，厂用电均从发电机出口端引接，所以不需要比较。对于110KV电压等级接线形式，方案一采用的是单母线分段带旁路接线形式，方案二采用的是双母线接线形式。从经济性方面看，两个方案中，方案二占地面积较大，但所用断路器数量和方案一一样，因此，在投资上，两个方案基本相当；从可靠性方面看，方案一可靠性相对较差；从灵活性方面看，方

15、案一运行方式单一，灵活性最差。因此，110KV侧应选用双母线接线形式，对于220KV电压等级接线形式，方案一和方案二接线形式一样，可靠性高。因此，220KV侧选用双母线接线形式。 通过比较得出比较结果表，两种方案中方案二是最优方案，所以选择方案二作为该凝汽式火电厂的主接线方案。 1.3 比较结果方案项目方案一方案二 可靠性较差较高 灵活性较差较高经济性相对较高相对较低1.3 主变压器的选择与计算变压器的选择包括容量、台数、型式和结构的选择。(1) 单元接线的主变压器容量的确定原则单元接线时主变压器应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。采用扩大单元接线时，应尽可能采

16、用分裂绕组变压器，其容量亦应按单元接线的计算原则算出的两台机容量之和来确定。两台主变压器的容量为600-6006%=564MW，600MW发电机的功率因素为0.9，所以这两台变压器的容量为564(1+0.1) /0.9=MVA(2) 连接两种升高电压母线的联络变压器的确定原则联络变压器容量应能满足两种电压网络在各种运行方式下，网络间的有功功率和无功功率交换，一般不应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，通过联络变压器来满足本侧负荷的要求；同时，也可在线路检修或故障时，通过联络变压器将剩余容量送入另一系统。这里选择两台三绕组变压器(3) 变压器台数的确定原则发

17、电厂或变电所主变压器的台数与电压等级、接线形式、传输容量以及和系统的联系有密切关系。通常与系统具有强联系的大、中型发电厂和重要变电所，在一种电压等级下，主变压器应不少于2台；而对弱联系的中、小型发电厂和低压侧电压为6-10KV的变电所或与系统只是备用性质时，可只装一台主变压器；对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可设3台主变压器。(4) 主变压器型式和结构的确定原则选择主变压器型式时，应从相数、绕组数、绕组接线组别、冷却方式、调压方式等方面考虑，通常只考虑相数和绕组数以及绕组接线组别。在330KV及以下电力系统，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗

18、也较大，同时配电装置结构复杂，增加了维修工作量。对于大型三相变压器，当受到制造条件和运输条件的限制时，则宜选用两台小容量的三相变压器来取代一台大容量三相变压器，或者选用单相变压器。一般当最大机组容量为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器，对于最大机组容量为200MW及以上的发电厂，通常采用双绕组变压器加联络变压器，当采用扩大单元接线时，应优先选用低压分裂绕组变压器，这样，可以大大限制短路电流。变压器三绕组的接线组别必须与系统电压相位一致，否则，不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星型“Y”和三角形“D”两种。变压器三相绕组的连接方式应根据具体工程来确定。我国规定，110KV及以上

19、电压等级，变压器三绕组都采用“YN”连接；35KV采用“Y”连接，其中性点通过消弧线圈接地；35KV以下高压电压，变压器三绕组都采用“D”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因素，根据以上绕组连接方式的原则，主变压器接线组别一般选用YN，d11常规接线。由于厂用电率为6%，故厂用变压器的最大容量为：=*6%/=600*另外，厂用备用电源可由联络变压器从110KV和220KV的母线上所取得，同时也可以在某台发电机检修时造成母线上功率供应不足时，也可以起到功率传送的作用，查表可得SFPF7-150000/220变压器符合该要求。具体参数如下综上所述

20、，可分别选出主变压器和联络变压器的型号如表1.4表所示。1.4 所选变压器的型号及参数变压器型号额定电压(KV)短 路阻 抗%额定容量(MVA)联结组高压中/低压主变压器SSPL90000/22024222.5%900YN，d11联络变压器SFPSL0-240000/22024212142.5%高中高低中低100/100/50YN,a0,d11厂用变压器SFF1031500/20201520D,d12，d12厂备用22.5%全穿越9.5 半穿越20YN，y111.4 厂用电接线方式的选择厂用电接线除应满足正常运行安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般要求外，尚应满足：(1) 充分考虑发电

21、厂正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求，尽可能地使切换操作简便，启动（备用）电源能在短时内投入。(2) 尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。对于200MW及以上的大型机组，厂用电应是独立的，以保证一台机组故障停运或其辅助机械的电气故障，不应影响到另一台机组的正常运行。(3) 便于分期扩建或连续施工，不致中断厂用电的供应。对公用厂用负荷的供电，须结合远景规模统筹安排，尽量便于过渡且少改变接线和更换设备。(4) 对200MW及以上的大型机组应设置足够容量的交流事故保安电源。(5) 积极慎重地采用经过试验鉴定的新技术和新设备，使厂用电系统达到先进性、经济合理，保证

22、机组安全满发地运行。1.4.1 火力发电厂厂用电接线的设计原则厂用电接线的设计原则基本上与主接线的设计原则相同。首先，应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转；其次，接线应能灵活地适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求；还应适当注意其经济性和发展的可能性并积极慎重地采用新技术、新设备，使其具有可行性和先进性。实践经验表明：对于火电厂，当发电机容量在60MW及以下，发电机电压为时，可采用3KV作为厂用高压电压；当容量在100MW300MW时，宜选用6KV作为厂用高压电压；当容量在300MW以上时，若技术经济合理，可采用3KV和10KV两段电压。火电厂厂用电率较大，为了保证厂用电系统

23、的供电可靠性与经济性，且便于运行、检修，一般都采用“按炉分段”的接线原则，即将厂用电母线按锅炉的台数分成若干独立段，既便于运行、检修，又能使事故影响范围局限在一机一炉，不致影响正常运行的完好机炉。低压380/220V厂用电的接线，对大型火电厂，一般采用单母分段接线，即按炉分段。1.4.2 厂用电接线形式的拟定600MW汽轮发电机组高压厂用电系统常用的有两种供电方案，见图。方案（图，a）为不设6KV公用负荷段，将全厂公用负荷分别接在各机组A、B段母线上，而方案II（图，b）为单独设置二段公用负荷母线，集中供全厂公用负荷用电，该公用负荷段正常由起动备用变压器供电。厂用高压变压器启动备用变压器去启动

24、备用变压器厂用高压变压器66666公用公用200200（a） （b）图1.4 高压厂用电系统供电方案（a） 不设公用负荷母线；（b）设置公用负荷母线方案II的优点是公用负荷集中，无过渡问题，各单元机组独立性强，便于各机组厂用母线清扫。其缺点是由于公用负荷集中，并因起动备用变压器要用工作变压器作备用(若无第二台起动备用变压器作备用时)，故工作变压器也要考虑在起动备用变压器检修或故障时带公用段运行。因此，起动备用变压器均较方案I变压器分支的容量大，配电装备也增多，投资较大。方案I的优点是公用负荷分接于不同机组变压器上，供电可靠性高、投资省，但也由于公用负荷接于各机组公用母线上，机组工作母线清扫时，

25、将影响公用负荷的备用。另外，由于公用负荷分接于两台机组的公用母线上，因此，在#1机发电时，必须也安装好#2机的6kV厂用配电装置，并用起动备用变压器供电。由于二种方案各有优、缺点，应经过技术经济比较后选定。而本设计采用上述方案II，厂用电压共分两级，高压为6kV，低压为380/220kV，厂用高压设全厂6kV公用厂用母线。2 短路电流的计算短路计算在设计发电厂主接线的过程中有着重要作用，它为电气设备的选型、动稳定校正和热稳定校正提供依据。当短路发生时，对发电厂供电的可靠性可能会产生很大影响，严重时，可能导致电力系统失去稳定，甚至造成系统解列。因此，对短路事故的计算是非常有必要的，而且是必须进行

26、一项工作。 短路计算的一般规则短路电流计算中，采用以下假设条件和原则：（1） 正常工作时，三相系统对称运行。（2） 所有电源的电动势相位角相同。（3） 系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间位置相差120电气角度。（4） 电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。（5） 电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高压母线上，50%负荷接在系统侧。（6） 同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。（7） 短路发生在短路电流为最大值的瞬间。（8） 不考虑短路点的电

27、弧阻抗和变压器的励磁电流。（9） 计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计。（10） 元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。（11） 输电线路的电容略去不计。（12） 用概率统计法则制定短路电流运算曲线。短路计算的一般规定(1) 验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计规划内容计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本工程建成后5至10年）。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。3.1 短路电流计算表短路点编号短路点平均电压(kv)基准电流IB(

28、KA)分支线名称 分支 电抗 xjs 分支 额定 电流IN(KA)短路电流标么值短路电流值0s1s2s4s0s1s2s4sishIshd1230系统CG1,G2小计d2115系统CG1,G2小计5050505050252525252567,175(2) 选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具体反馈作用对异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。(3) 选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的点。对带电抗器的6KV至10KV出线与厂用分支回路，除其母线与母线隔离开关之间隔离板前的引线和套管的计算短路点选择在电抗器前外，其余导体和电器

29、的计算短路点选择在电抗器后。(4) 导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的两相短路严重时，则应按严重的情况计算。短路电流的计算短路电流由于其值很大，在极短的时间内就能产生较大的损耗，由于来不急散发热量而造成电气设备的温度急剧升高，引起设备的老化或损坏，对供电的可靠性产生影响。当所选设备不能满足短路电流的限制时，对供电的可靠性将产生极为严重的影响。为此，在设计主接线时，应计算短路电流。短路电流计算的目的是为设备的选型提供依据；初步考察短路事故对发电厂以及系统的可靠性和稳定性的影响，为电厂主接线形式的选定

30、、继电保护装置的选择和整定计算提供依据。此外，通过对短路电流的计算，还可初步确定系统的损耗，为发电厂的经济运行提供依据。本次短路计算中，选取了两个短路计算点，110KV母线和220KV母线上各一个；短路类型定为对系统影响最为严重的三相短路。详细计算过程见附录I。短路电流计算表短路电流计算的结果汇总在短路电流计算表中，如表所示。3 电气设备的选择电气设备的选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一。正确的选择电气设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电气设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。电气设

31、备选择的一般规则(1) 所选设备应能满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；在满足可靠性要求的前提下，应尽可能的选用技术先进和经济合理的设备，使其具有先进性；(2) 应按当地环境条件对设备进行校准；(3) 所选设备应予整个工程的建设标准协调一致；(4) 同类设备应尽量减少品种；(5) 选用新产品均应具有可靠的实验数据，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，应经过上级批准。电气设备的选择条件正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节省

32、投资，选择合适的电器。电器要能可靠的工作，必须按正常条件下进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。按正常工作条件选择电气设备（1）额定电压和最高工作电压 所选用的电器允许最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压，即UalmUsm。一般情况下，当额定电压在220KV及以下时电器允许最高工作电压Ualm是；额定电压是330KV500KV时为。而实际电网的最高运行电压Usm不会超过电网额定电压的倍，因此在选择电器时一般可按电器额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNs的条件选择,即UNUNs。(2) 额定电流 电器的额定电流IN是指额定周围环境温度下，电器的长期允许电流。IN应不小于该回路在

33、各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即INImax。由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的Imax为发电机、调相机或变压器的额定电流的倍；若变压器有过负荷运行可能时，Imax应按过负荷确定（-2倍变压器额定电流）；母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的Imax；母线分段电抗器的Imax应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电流的50%80%；出线回路的Imax除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。此外，还与电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对电器进行种类和形式的

34、选择。（3） 环境条件对电气设备选择的影响在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境条件，当气温、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取措施。例如：当地区海拔高度超过制造部门的规定值时，由于大气压力、空气密度和湿度相应减少，使空气间隙和外绝缘的放电特性下降，一般当海拔在10003500m范围内，若海拔比厂家规定值每升高100m，则电器允许最高工作电压要下降1%。当最高工作电压不能满足要求时，应采取高原型电器，或采用外绝缘提高一级的产品。对于110KV及以下电器，由于外绝缘裕度较大，可在海拔2000m以下使用。当污秽等级超过使用规定时，可选用有利

35、于防污的电瓷产品，当经济上合理时可采用屋内配电装置。我国目前生产的电器使用的额定环境温度为40，如周围环境温度高于40（但60）时，其允许电流一般可按每增高1，额定电流减少1.8%进行修正，当环境温度低于+40时，额定电流可增加0.5%，但其最大电流不得超过额定电流的20%。3.2.2 按短路状态校验(1) 短路热稳定校验 短路电流通过电器时,电器各部分的温度应不超过允许值.满足热稳定的条件为 ；式中为短路电流产生的热效应，、t分别为电器允许通过的热稳定电流和时间。(2) 电动力稳定校验电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为iesish，IesIsh；式中i

36、sh、Ish分别为短路冲击电流幅值和有效值，ies、Ies分别为电器允许的动稳定电流的幅值和有效值。电气设备的具体选择与动稳定校验和热稳定校验过程见附录II。3.3 电气设备的选择高压断路器和隔离开关的选择(1) 断路器的种类和形式的选择因为110KV侧有8回出线，220KV侧有12回出线，所以接入110KV,220KV侧的高压断路器应选择SF6断路器。(2) 额定电压的选择110KV侧: =110KV=121KV220KV侧: =220KV=242KV(3) 额定电流的选择110KV侧: 2001000/1100.85=1.373KA220KV侧: 2001000/2200.9=0.686K

37、A(4) 开断电流的选择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,为了简化计算可应用此暂态电流I进行选择,即I。110KV侧: I=KA220KV侧: I=KA(5) 短路关合电流的选择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小于短路电流最大冲击值，即。110KV侧: =KA220KV侧: =4KA (6) 热稳定校验2t取(短路切除时间)=4s。110KV侧: I=KA I2 =KA I4=KA周期分量热效应= (I2+10I22+I42)/12= (KA)2st1s不计非周期分量 = 220KV侧: I=KA I2 =KA I4=KA周期分量热效应=

38、 (I2+10I22+I42)/12= (KA)2st1s不计非周期分量 =(7)动稳定校验 110KV侧: KA220KV侧: KA器件选择结果记入表表电压互感器的选择电压互感器的选择和配置应按下列条件：( 1 )型式：620KV屋内互感器的型式应根据使用条件可以采用树脂胶主绝缘结构的电压互感器；35KV110KV配电装置一般采用油浸式结构的电压互感器；220KV级以上的配电装置，当容量和准确等级满足要求，一般采用电容式电压互器。在需要检查和监视一次回路单项接地时，应选用三项五柱式电压互感器或具有第三绕组的单项电压互感器。（2）准确等级：电压互感器影子哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表

39、，继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定，规定如下：用于发电机、变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表，共所有计算的电度表，其准确等级要求为级。供监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，其准确等级，要求一般为级。用于估计被测量数值的标记，如电压表等，其准确等级要求较低，要求一般为级即可。在电压互感器二次回路，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求准确等级高的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确度等级。电流互感器的选择电流互感器的选择和配置应按下列条件：（1） 型式：电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。对于620KV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注

40、绝缘结构的电流互感器。对于35KV及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。（2） 一次回路电压：（3） 一次回路电流：（4） 准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。（5） 二次负荷：互感器按选定准确级所规定的额定容量应大于或等于二次侧所接负荷，即 =+ （） 式中，、分别为二次侧回路中所接仪表和继电器的电流线圈电阻（忽略电抗）；为接触电阻，一般可取；为连接导线电阻。（6） 动稳定： 内部动稳定校验式为： 或 （）式中 、电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，有制造

41、厂提供。 外部动稳定校验式为： 10-7 (N) （）式中 作用于电流互感器瓷帽端部的允许力，有制造厂提供； 电流互感器出现端至最近的一个母线支柱绝缘子之间的跨距； a相间距离； 0.5系数，表示互感器瓷套端部承受该跨上电动力的一半。（7）热稳定：电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的热稳定电流或一次额定电流的倍数来表示，热稳定校验式为： 或 ()2 （）电气设备选择结果表表3.1 110 KV侧的断路器选择110KV侧计算值项目LW11110UNs110KVUN110KVImax1297AIN16003150AIINbrIshINcl100/80KAQk3207.176(KA)2sIt2t4

42、02 3=4800(KA)2sIshIes100/80KA表3.2 220 KV侧的断路器选择220KV侧计算值项目LW6220UNs220KVUN220KVImaxIN3150AIINbr50KAIshINcl125KAQk714.712(KA)2sIt2t7500(KA)2sIshies125KA表3.3 110 KV侧的隔离开关选择110KV侧计算值项目GW4110DUNs110KVUN110KVImax1297A INQk3207.176(KA)2sIt2t6400(KA)2sIshies100KA表3.4 220 KV侧的隔离开关选择220KV侧计算值项目GW6220DUNs220K

43、VUN220KVImaxINQk714.712(KA)2sIt2t1764(KA)2sIshies50KA表3.5 各部分电压互感器的选择项目型号一次/KV二次/V剩余电压绕组/VImaxA110KVJCC1M-110110/3100/31001297A220KVJCC5-220220/3100/3100主变压器侧JDZ8-3535100100/发电机出口端JDZ6-2020100100/表3.6 各部分电流互感器的选择项目 型号额定电流比/A短时热稳电流/KA额定动稳电流/KA满匝额定输出/VA准确 级110KVLCWB6-1102300/5 80 50220KVLCWB7-2202600/

44、1221 255 40 主变压器LZZB7-35800/5 80 50发电机出口LDZJ1-101500/5 80 163 40J-电压互感器（油浸式） L-电流互感器 C-瓷绝缘（串级式） W-户外 B-保护3.5 主接线中设备配置的一般原则3.5.1 隔离开关的配置（1）中小型发电机出口一般应装设隔离开关；容量为200MW及以上大机组与双绕组变压器的单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点。（2）在出线上装设电抗器的610KV配电装置中，当向不同用户供电的两回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。（3）接在发电机、变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设

45、隔离开关。 （4）一台半断路器接线中，视发变电工程的具体情况，进出线可装设隔离开关也可不装设隔离开关。 （5）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。 （6）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自耦变压器的中性点则不必装设隔离开关。3.5.2 电压互感器的配置（1）电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。（2）6220KV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器。旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感顺的情况

46、和需要确定。 （3）当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。 （4）当需要在330KV及以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容式套管上的电压抽取装置。 （5）发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装置需要。当发电机配有双套自动电压调整装置，且采用零序电压式匝间保护时，可再增设一组电压互感器。3.5.3 电流互感受器的配置（1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保护和自动装置要求。 （2）在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器；发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等。 （3）对直接接

47、地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配置。 （4）一台半断路器接线中，线路一线路串可装设四组电流互感器，在能满足保护和测量要求的条件下也可装设三组电流互感器可以利用时，可装设三组电流互感器。4 配电装置配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是根据主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。按电器装设的地点不同，配电装置可分为屋内型和屋外型。配电装置选择的一般原则高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，遵循上级颁发的有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统条件、自然环境特点和运行、检修以及施工方面

48、的要求，合理指定布置方案和选用设备，积极慎重的采用新的布置、新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新，做到技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便。火力发电厂及变电所的培植形式的选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行、检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。配电装置应满足以下四点要求：(1) 节约用地：我国人口众多，但耕地不多，因此节约用地是我国现代化建设的一项带战略性的方针。(2) 运行安全和操作巡逻方便：配电装置要整齐清晰，并能在运行中满足对人身和设备的安全要求。使配电装置在一旦发生事故时，也能将事故限制在最小范围和最低程度，并使运行人员在正常的操作

49、和处理事故中不致发生意外，以及在维修维护中不致损害设备。(3) 便于检修和安装：对各种形式的配电装置，都要妥善考虑检修和安装的条件。(4) 节约材料，降低造价：在保证安全的前提下，配电装置应采用布置紧凑，力求节约材料和降低造价。配电装置的选择及依据配电装置的型式的选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜、节约用地，并结合运行及检修要求通过技术经济比较确定。一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置宜采用屋内式；110KV及以上多为屋外式。普通中型配电装置国内采用比较多，广泛用于110500KV电压级，在这方面我国已经有丰富的经验。本设计的地理环境较好，没有地震，

50、雷暴日也很少，且没有明显的环境污染，所以综合所有条件和技术，选用屋外式中型配电装置。5 安全保护装置在电力系统中，一定的保护装置是必要的，主要是防雷保护和继电保护。避雷器的选择避雷器应按下列条件选择：（1）型式：选择避雷器型式时，应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点，按下表选择：型号型式应用范围FS配电用普通阀型10KV以下配电系统、电缆终端盒FZ电站用普通阀型3220KV发电厂、变电所配电装置FCZ电站用磁吹阀型1、 330KV及需要限制操作的220KV以及以下配电2、 某些变压器中性点FCD旋转电机用磁吹阀型用于旋转电机、屋内（2）额定电压：避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。（3）灭弧

51、电压：按照使用情况，校验避雷器安装地点可能出现的最大导线对地电压，是否等于或小于避雷器的最大容许电压（灭弧电压）。(4)工频放电电压Ugf：在中性点绝缘或经阻抗接地的电网中，工频放电电压一般大于最大运行相电压的倍。在中性点直接接地的电网中，工频放电电压应大于最大运行相电压的3倍。工频放电电压应大于灭弧电压的倍。(5)冲击放电电压和残压：一般国产阀式避雷器的保护特性与各种电器的具有均可配合，故此项校验从略。根据避雷器配置原则，配电装置的每组母线上，一般应装设避雷器，变压器中性点接地必须装设避雷器，并接在变压器和断路器之间；110、35kv线路侧一般不装设避雷器。本工程采用220KV、110KV配

52、电装置构架上设避雷针，10KV配电装置设独立避雷针进行直接需保护。为了防止反击，主变构架上不设置避雷针。考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优越于碳化硅避雷器，且没有串联间隙，保护特性好，没有工频续流、灭弧等问题，所以本工程220KV、110KV系统中，采用氧化锌避雷器。表避雷器的选择装设地点型号额定电压有效值（KV）灭弧电压有效值（KV）工频放电电压峰值(KV)冲击放电电压峰值不大于（KV）不小于不大于220KV母线侧FCZ2-20N220250340390520110KV母线侧FCZ2-110N1102502552903455.2 继电保护的配备（1）变压器继电保护配置电力变压器是电力系统的

53、重要电气设备之一，它的安全运行直接关系到电力系统的连续稳定运行，特别是大型电力变压器，由于其造价昂贵，结构复杂，一旦因故障而遭到损坏，其修复难度大，时间也很长，必然造成很大的经济损失。所以，本设计中主变保护配置如下：1） 纵联差动保护2） 非电量保护3） 过电流保护4） 过负荷保护和零序过流保护（2）220KV线路保护220KV线路的安全运行，对整个电力系统有着相当重要的影响，所以，本工程为220KV线路配置的保护如下：1） 光纤纵联差动保护2） 距离保护3） 零序过流保护4） 过电流保护（3）110KV线路保护110KV由于直接连接在两个工厂，输电距离较短，但稳定性同样要求较高，所以，110

54、KV线路保护配置如下：1） 距离保护2） 零序方向保护3） 过电流保护 参考文献 1 傅知兰.电力系统电气设备选择与使用计算M.北京：中国电力出版社,2004.2 水利水电部西北电力设计院编.电力工程电气设计手册M.北京：中国电力出版社,2002.3 何仰赞、温增银.电力系统分析（上、下）M.武汉：华中科技大学出版社,2002.4 熊信银.发电厂电气部分（第三版）M.北京：中国电力出版社,2004.5 何仰赞.电力系统分析（第三版）M.武汉：华中科技大学出版社,2002.6 戈东方.电力工程电气设备手册M.北京：中国电力出版社,1998.7 曹绳敏.电力系统课程设计及毕业设计参考资料M.北京：

55、中国电力出版社,1995.8 黄其励.电力工程师手册（上、下）M.北京：中国电力出版社,2002.9 张大森.中小型变电站电气设备的原理和运行M.北京：中国科学出版社,1991.附录 短路计算1 首先画出短路电流计算接线图及其等值电路，分别为图1，图2所示：图1 短路电流计算图图2 短路电流等值电路2 取基准容量为SB=100MVA，基准电压UB取用平均电压，即UB=Uav。根据所选择的联络变压器的相关参数，可计算出其各绕组的等值电抗标幺值：X1=(X1-2+X1-3-X2-3X2=(X1-2+X2-3-X1-3X3=(X2-3+X1-3-X1-2各元件的等值电抗标幺值见图2。计算各发电机的额

56、定容量：SG1=SG2=200/0.85MVA=235MVA3 短路电流计算由于三相短路故障最为严重，故只计算三相短路情况。(1) 短路点d1d1短路时等值电路图如图3图3短路点的额定电压为220KV，取基准电压为230KV。基准电流IB=SB/UB=100/(230)KA=0.25(KA)再算系统电抗及系统的短路容量：X10=（X1+X3）/(X2+X4X11=（X5+X6）/(X7+X82台发电机组对短路点d1的转移电抗为：Xk=X10/X11Sk=SB/XkSc=10可求得系统电抗为：X9=SB/SC发电机G1，G2对短路点的计算电抗为Xjs10235其分支额定电流为IN=SN/UB=2

57、352/(230)KA=1.18(KA)系统C对短路点的计算电抗为 Xjs9其分支额定电流为IN=SN/UB=100/(230)KA=0.25(KA)系统C对短路点所产生的短路电流不衰减，其电流标幺值为计算电抗的倒数。各发电机组对短路点所产生的短路电流标幺值，可根据所求得的计算电抗，查发电机曲线数字表得到。冲击电流最大值的计算公式为ishIpt，有效值的计算公式为ishpt。计算结果见表（2）短路点d2 d2短路时的等值电路如图4所示：短路点的额定电压为110KV，故去基准电压为115KV。其基准电流为：IB=SB/UB=100/(115)KA=0.50(KA)X12=（X1+X3）/(X2+X4)/ /（X7+X8）X13=X5+X6Xk=X12/X13Sk=SB/Xk=100MVA/0.020=5000MVASc=10000MVA-5000MVA=5000MVA可求得系统电抗为：X9=SB/SC发电机G1，G2对短路点的计算电抗为Xjs12235其分支额定电流为IN=SN/UB=2352/(115)KA=2.36(KA)系统