×MW发电厂电气部分初步设计

《×MW发电厂电气部分初步设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《×MW发电厂电气部分初步设计（42页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、引 言电力行业是国民经济的重要行业之一，电力自从应用于生产以来，已成为现代化生产、生活的主要能源，它为现代工农业、交通运输业、国防、科技和人民生活等方面都得到了广泛的应用。如今，电力行业紧跟着经济发展的脚步，随着发电设备容量的不断加大，电力行业的自动化程度越来越高，相应的对电力系统的安全性、稳定性的要求也越来越高。本次的设计题目是：4*300MW发电厂电气部分初步设计（励磁系统），主要是进行电气主接线设计，通过方案比较确定主接线方案，选择发电机和主变压器；厂用电设计，选择厂用变压器；通过短路电流计算，进行主要电气设备选择及校验，然后是励磁系统设计，发电机主保护设计以及配电装置设计；通过此次设计

2、，使学生对自己所学专业知识在临近毕业前进行一次检验和巩固，同时利用自己所掌握的知识初步的设计出一个符合实际的能够安全运行的电厂。通过本次设计，对大中型发电厂有一个全方位的了解和认识，将所学的理论知识与实际相结合，在巩固自己的所学的专业知识的同时，也使自己更能胜任今后的工作。第一章 电气主接线设计1.1设计原则和基本要求1发电厂电气主接线是电力系统接线的重要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路、断路器等其它电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输电和配电的任务。电气主接线的设计直接关系到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安装，关系到电力系统的安全、稳

3、定和经济运行。2 电气主接线设计的原则依据（1）发电厂电气主接线方案的选择，主要决定发电厂的类型、工作特性、发电厂的容量、发电机和主变压器的台数和容量。（2）发电厂建设规模应根据电力系统5-10年发展规划进行设计。（3）供电和负荷关系对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且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。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。对于三级负荷一般只需一个电源供电。3 设计主接线的基本要求（1）可靠性 断路器检修时，不影响供电。 线路、断路器或母线检修时，停运出线回路数越少和停电时间越短越好，保证对重要用户

4、的供电。（2）灵活性 调度灵活，操作简便：应能灵活地投入某些机组、变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。 检修安全：应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电。（3）经济性 投资省：主接线应简单清晰，控制、保护方式不过于复杂，适当限制断路器电流。 占地面积小：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件。 电能损耗少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数，避免两次变压而增加电能损失。1.2原始资料介绍1 凝汽式发电厂建设的规模（1）装机容量：装机4台，总容量为12000MVA。（2）机组年利用小时数取

5、=6000h（3）环境条件：当地年最高温度36，年最低温度-29，最热月平均最高温度29，最热月平均地下温度15，当地海拔高度1000米，当地雷暴日14日/年。（4）厂用电率6%2 电厂与电力系统的连接情况（1）电厂联入系统的电压等级为500KV。（2）500KV架空线4回，。（3）归算到500KV系统等值电抗0.232。（4）500KV主保护动作时间为0.01s，后备保护动作时间为1s1.2.1两种主接线方案方案一：图1-1 方案一接线方案二 ：图1-2 方案二接线1.2.2方案的评定由原始资料可知,设计为大型火电厂,其机组容量为4*300MW,最大单机容量300MW,年利用小时数为6000

6、h,在电力系统中承担主要负荷,从而该厂主接线设计务必着重考虑其可靠性.发电机出口电压为20KV,采用单元接线。500KV电压等级,由于负荷容量大,电压高,输电距离远,为保证其可靠性,应选可靠性较高的接线,一台半断路器接线不会发生三元件及以上同时停运,故500KV应采用一台半接线形式.表1-1 方案比较表方案一 方案二 可靠性双母三分段接线，母线检修或故障时，只有1/3的电源和负荷短时停电，检修任一回路的短路器时，只有该回路停电，可靠性较高。一台半断路器接线，任一母线故障或检修，（所有接于该母线上的断路器断开），均不停电。可同时检修，而且可同时检修多台断路器。可靠性非常高。续表1-1方案比较表灵

7、活性能灵活地投入或切除机组、变压器或线路，灵活地调配电源和负荷，满足系统在正常、事故检修及特殊运行方式下的要求扩建方便。运行调度灵活，操作、检修方便，隔离开关仅作为检修时的隔离电器。经济性占地面积大，断路器和配电装置的投资很大。多用于进出线回数较多的配电装置。断路器，电流互感器多，投资大结论：两个方案的灵活性、经济性相差不大，但考虑到500KV超高压电气主接线首先应满足可靠性的要求根据上述比较，方案二明显比方案一的可靠性好，所以选择方案二。1.3发电机的选择对于300MW及以上发电机组:一般与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.故查得4台发电机型号为QFSN-3

8、00-2表1-2 发电机参数表型号额定容量（MVA）额定电压(KV)功率因数COS同步电抗次暂态电抗暂态电抗QFSN-300-2 300200.92.1500.1670.2691.4主变压器的选择根据方案2的接线图，由主接线形式可知,本厂1、2、3、4变压器容量型号相同.主变压器的容量选择如下: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.已知:=300MW,1、2、3#，4#双绕组变压器（500KV）:=1.1(1-)/ =1.1 300 (1-6) /0.9=344.6（MVA）查得其主变压器型号为：SFP-360000/500表1-3 变压器参数表型号额定容量KVA额定电压（

9、KV）高压/低压阻抗电压（）SFP-360000/500360000525/2016.75第二章 厂用电设计发电厂装有许多设备，如照明、充电机、鼓风机等等，这些称为自用电负荷。在电力系统中，发电厂的自用电负荷是最重要的负荷。如不能保证对自用电负荷的正常供电，则发电厂便不能正常工作，这就要影响系统的正常运行和经济运行。因此，自用电的设计和安全经济地运行，是十分重要的任务。2.1厂用电设计原则厂用电设计的一般原则（1）对厂用电设计的要求厂用电设计应按照运行、检修和施工的需要，考虑全厂发展规划，积极慎重的采用经过实验鉴定的新技术和新设备，使设计达到技术先进、经济合理。（2）厂用电电压对于火电厂当容量

10、在100MW到300MW时,高压厂用电一般采用6KV，低压厂用电采用380/220V的三相四线制系统。（3）厂用母线接线方式高压厂用电系统应采用单母线。锅炉容量为130至220T/H时，一般每炉由一段母线供电；容量为400T/H及以上时，每炉由两段母线供电，并将两套辅机电动机分接在两段母线上，两段母线可由同一台厂用变压器供电；容量为65T/H时，两台锅炉可合用一段母线。低压厂用电系统应采用单母线接线。当锅炉容量在220T/H及以下，且接有机炉的类负荷时，一般按机炉对应分段，并用刀开关将母线分为两个半段；锅炉容量在400T/H及以上时，每台机炉一般由两段母线供电。当公用负荷较多、容量较大、采用集

11、中供电方式合理时，可设立公用母线，但应保证重要公用负荷的供电可靠性。（4）厂用工作电源高压厂用工作电源一般采用下列引接方式： 当有发电机电压母线时，由各段母线引接，供给接在该段母线上的机组的厂用负荷。 当发电机与主变压器采用单元接线时，由主变压器低压侧引接，供给本机组的厂用负荷。大容量300MW发电机组，厂用分支采用分相封闭母线，在该分支上不应装设断路器，但应有可拆连接点。通过分裂绕组厂用高压变压器供6KV厂用的A段和B段（5）厂用备用或启动电源高压厂用备用或起动电源一般采用下列引接方式： 当无发电机电压母线时，一般由高压母线中电源可靠的最低一级电压引接，或由联络变压器的低压绕组引接，并应保证

12、在发电厂全停的情况下，能从电力系统取得足够的电源。 当有发电机电压母线时，一般由该母线引接1个备用电源。当技术经济合理时，可由外部电网引接专用线路作为高压厂用备用或启动电源。（6）交流事故保安电源200MW及以上发电机组应设置交流事故保安电源，当厂用工作和备用电源消失时，应自动投入，保证交流保安负荷的起动，并对其持续供电。对于300MW机组,各机组的厂用电系统应是独立的,一台故障的停运或辅机的电气故障,不应影响到另一台机组的正常运行,并能在短路时间内恢复本机组的运行.2.2厂用电设计的要求厂用电接线除应满足正常运行的安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般要求外，尚应满足下列特殊要求：尽量

13、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。充分考虑发电厂正常、事故、检修、起动等运行方式下的供电要求。切换操作简单。便于分期扩建或连续施工。对公用负荷的供电，要结合远景规模统筹安排。2.3厂用负荷分类按其负荷的重要性一般分为以下四类：（1）事故保安负荷。可分为直流保安负荷、直流不停电保安负荷、允许短时停电的交流保安负荷。（2）类负荷短时（手动切换恢复供电所需时间）的停电可能影响人身或设备安全，使生产停顿或发电量大量下降的负荷。（3）类负荷允许短时停电，但停电时间过长，有可能损坏设备或影响正常生产的负荷。（4）类负荷长时间停电不会直接影响生产的负荷。如中央修配厂、实验室等的用电

14、设备。对类负荷，一般由1个电源供电。2.4 厂用变压器的选择2.4.1厂用变压器的选择原则（1）高压厂用备用变压器（或电抗器）或启动/备用变压器，带有公用负荷时，其容量还应满足最大一方高压厂用工作变压器的要求，并考虑该启动/备用变压器检修的条件。高压厂用备用变压器或起动/备用变压器自投负荷最大的一段厂用母线时，如不满足所带的一类电动机自启动的要求；亦采用分批自启动的方式，而不宜增大备用变压器或启动/备用变压器的容量。（2）低压厂用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。2.4.2厂用变压器的选择由于每台发电机的型号都相同，故两台厂用变的型号也完全相同。Smax=/COS=300

15、6/0.9=20（MVA） （2-1）故查得其型号为SFF9-CY-40000/20表2-1 变压器参数表型号额定容量（MVA）额定电压（KV）负载损耗（KW）阻抗电压（）分裂系数高 压低 压半穿越SFF9-CY-40000/2040/25/252022.518316.53.32.4.3厂用高压启动/备用变的选择因为此变压器作用为启动/备用，当厂用变压器故障或检修时，能保证厂用电不停电，故应选其最大一台的容量。故查得型号为SFF9-40000/525。表2-2 变压器参数表型号额定容量（MVA）额定电压（KV）空载电流（）空载损耗（KW）负载损耗（KW）阻抗电压（）分裂系数高 压低 压SFF9

16、-40000/5254052528.646192233.32.5本厂厂用电设计2.5.1厂用电设计说明本厂为300MW发电机组，发电机与主变压器采用单元接线，厂用电由主变压器低压侧引接，供给本机组的厂用负荷。本厂为4台发电机组 ，所以选择4台变压器，且配备两台高压启动/备用变压器，1#启动/备用变压器供1#、2#发电机备用，2#启动/备用变压器供3#、4#发电机备用。高压厂用电压采用6KV，低压厂用采用380/220V的三相四线制系统。厂用分支采用分相封闭母线，在该分支上不应装设断路器，但应有可拆连接点。通过分裂绕组厂用高压变压器供6KV厂用的A段和B段。因为本厂单台发电机的容量为300MW，

17、所以应设置事故保安电源。2.5.2厂用电主接线图图 2-1 厂用电气主接线第三章 短路电流计算3.1短路电流计算的目的在发电厂和变电所的电气设计中,短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几个方面:（1）在选择电气主接线时，为了比较各种方式接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以

18、各种短路电流为依据。（5）接地装置的设计，也需用短路电流。3.2短路点选取根据本厂主接线的特点,厂用变压器和备用变压器等值电抗的不同,以及选择设备的要求,选择四个短路点作为短路计算的短路点,这四个短路点位置为:(1)d1在500KV母线上.(2)d2在1#发电机的出口.(3)d3在1#高压厂用变压器的低压侧(4)d4在1#高压启动/备用变压器的低压侧.3.3短路电流计算1电力设备参数计算(1) 1#、2#、3#、4#号发电机电抗标么值计算:已知: Sb=100MVA、PG =300MW、 =0.167 =(2)1#、2#、3#、4#号主变压器电抗计算已知：=360000KVA、变比：525/2

19、0、Ud%=16.75(3)厂用变压器电抗计算：已知：=40000/25000-25000KVA、变比 20/6.3/6.3，Ud(半穿越)=16.5% ,分裂系数Kf=3.3（1#、2#、3#、4#号厂用变压器相同）由可计算出：（4）1#、2#、3#、4#厂用启动/备用变压器电抗计算：已知：=40000/25000-25000KVA、变比：525/6.3/6.3，Ud(半穿越)=23% 分裂系数Kf=3.3由可计算出：2.发电厂等值电路图图3-1 发电厂等值电路3.3.1d-1点短路电流计算图 3-2 d1点网络化简过程(1) 1#、2#、3#、4#发电机提供的短路电流 1#、2#、3#、4

20、#发电机对短路点的计算电抗：查表得：、(2)系统提供的短路电流d-2点短路电流计算图 3-3 d2点网络化简过程通过计算 X=0.069X=0.033分布系数： 转移阻抗：(1) 1#发电机提供的短路电流 1#发电机对短路点的计算电抗：查表得：、(2) 2#、3#、4#发电机提供的短路电流 2#、3#、4#发电机对短路点的计算电抗：查表得：、(3)系统提供的短路电流3.3.3d-3点短路电流计算图 3-4 d-3短路点等值电路其中 X=0.062通过计算X=0.069则X=0.446分布系数： 转移阻抗：(1) 1#发电机提供的短路电流 1#发电机对短路点的计算电抗：查表得：、(2) 2#、3

21、#、4#发电机提供的短路电流 2#、3#、4#发电机对短路点的计算电抗：(3)系统提供的短路电流3.3.4d-4点短路电流计算图 3-5 d-4短路点等值电路其中 X=0.232通过计算X=0.027X=0.575则X=0.5992分布系数： 转移阻抗：(1) 1#、2#、3#、4#发电机提供的短路电流 1#、2#、3#、4#发电机对短路点的计算电抗：(2)系统提供的短路电流3.4 短路电流计算结果短路点编号支路名称支路计算电抗额定电流（KA）0s短路电流周期分量0.2s短路电流稳态短路电流短路电流冲击值（KA）全电流最大有效值（KA）标幺值有效值（KA）标幺值有效值（KA）标幺值有效值（KA

22、）公式d-1500KV系统0.2320.11554.3100.4984.3100.4984.310.4981.26990.7719发电机F10.360.3852.9751.1452.4030.9252.250.8662.91981.7750发电机F20.360.3852.9751.1452.4030.925 2.250.8662.91981.7750发电机F30.360.3852.9751.1452.4030.9252.250.8662.91981.7750发电机F40.360.3852.9751.1452.4030.9252.250.8662.91981.7750小计5.0784.1983.

23、96212.94917.8719D-2500KV系统0.2463.20754.06513.03854.06513.03854.06513.038533.26720.210发电机F10.20710.69175.18555.43633.60138.50082.45326.2267141.36385.926发电机F20.8110.69171.261512.42901.146512.25801.42215.203631.69419.265发电机F30.8110.69171.261512.42901.146512.25801.42215.203631.69419.265发电机F40.8110.69171

24、.261512.42901.146512.25801.42215.203631.69419.265小计105.761888.313384.87269.812163.931d-3500KV系统3.32849.16460.30042.75300.30042.75300.30042.75307.02024.2672发电机F12.82130.54870.3610.98750.34710.60030.360511.012828.01817.0306发电机F210.931330.54870.09152.79460.09152.79460.09152.79466.287854.3316发电机F310.931

25、330.54870.09152.79460.09152.79460.09152.79466.287854.3316发电机F410.931330.54870.09152.79460.09152.79460.09152.79466.287854.3316小计22.124321.737122.146653.901834.2926d-4500KV系统5.75049.16460.17391.59370.17391.59370.17391.59374.0642.470发电机F18.916730.54870.11213.42600.11213.42600.11213.42608.73635.3103发电机F

26、28.916730.54870.11213.42600.11213.42600.11213.42608.73635.3103发电机F38.916730.54870.11213.42600.11213.42600.11213.42608.73635.3103发电机F48.916730.54870.11213.42600.11213.42600.11213.42608.73635.3103小计15.297715.297715.297739.00923.7114第四章 电气设备的选择及校验4.1电气设备选择的原则导体和电器的选择设计原则导体和电器的选择设计，必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技

27、术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。1应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；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选择导体时应尽量减少品种；5扩建工程应尽量使新老电器型号一致；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。4.1.2导体和电器选择和校验原则在选择导体和电器时，一般按下表所列各项进行选择和校验。选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压和过电流的情况下保持正常运行。1长期工作条件电压 选用的电器在允许最高工作电压Umax不低于该回路的最高运行电压,即 （4-1

28、）电流 选用的电器额定电流In不得低于所在回路在各种可能方式下的持续工作电流。（4-2）2短路稳定条件校验的一般原则1) 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动稳定校验。校验的短路电流一般取三相时的短路电流，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回路中的的单相、两相接地短路较三相严重时，则按严重情况校验。2)用熔断器保护的电器可不校验热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定。有熔断器的电压互感器，可不验算动、热稳定。短路的热稳定条件：IttItdz（4-3）It -t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值(kA)t-设备允许通过的热稳定电流时间(s)校验短路热稳定所用的

29、计算时间tdz按下式计算： tdz=tz+0.05短路的动稳定条件：（4-4）- 短路冲击电流峰值（kA）-电器允许极限通过电流峰值（kA）4.2 断路器的选择与校验4.2.1断路器选择的技术条件断路器的选择除需满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。电压110 - 500KV的电网，当少油断路器技术条件不能满足要求时，可选用六氟化硫或空气断路器；大容量机组采用封闭母线时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器。 断路器的功能，正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备接入电路或退出运行，起着控制作用；故障时，快速切除故障回路，保证无故障部分正

30、常运行，起到保护作用。其最大特点是断开电路中的负荷电流与短路电流。（1）电压：（电网工作电压）（2）电流：（最大持续工作电流）（3）开断电流（或开断容量）：（或）-断路器实际开断时间T秒的短路电流周期分量-断路器额定开断电流-断路器T秒的开断容量-断路器额定开断容量 断路器的实际开断时间T，为继电主保护动作时间与短路器固有分闸时间之和。（4）动稳定：-三相短路电流冲击值-断路器极限通过电流峰值。（5）热稳定：-稳态三相短路电流-短路电流发热等值时间（又称假想时间）-断路器T秒热稳定电流4.2.2 500KV出线侧断路器选择与校验（1）500KV出线侧断路器型号选择：变压器高压侧： 选用 OFP

31、T-500 型断路器表4.1 断路器参数表型号额定电压额定电流额定开断电流3S热稳定电流动稳定电流固有分闸时间OFPT-500500kV1250A40KA40KA100KA0.02S校验： 额定电压： 额定电流： 开断电流： 动稳定校验： 热稳定校验： 1所以，满足要求。（2）1#、2#、3#、4#号发电机厂用启动备用变压器侧断路器型号选择：选用ZN10-10 型断路器表4.2断路器参数表型号额定电压额定电流额定开断电流4S热稳定电流动稳定电流固有分闸时间ZN10-1010kV3000A40KA40KA130KA0.06S校验： 额定电压： 额定电流： 开断电流： 动稳定校验： 热稳定校验：

32、所以，满足要求。（3）1#、2#、3#、4#号发电机6KV侧厂用断路器型号选择：变压器低压侧： 选用 ZN12-10 型断路器表4-3 断路器参数表型号额定电压额定电流额定开断电流3S热稳定电流动稳定电流固有分闸时间ZN12-1010kV3150A50KA50KA125KA0.065S校验： 额定电压： 额定电流： 开断电流： 动稳定校验： 热稳定校验： 1所以，满足要求。表4-4 断路器选择表断 路 器位 置型 号额定电压（KV）额定电流（A）550KV出线处OFP5005001250发电机启备变侧ZN10-10III103000发电机高压厂用变压器侧ZN12101031504.3 隔离开关

33、的选择与校验4.3.1隔离开关选择的技术条件检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电压隔离，以确保检修安全。倒闸操作，投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时常用隔离开关配合断路器，协同操作完成。分合小电流，具有一定的分合电感电容电流的能力。技术条件如下：（1）电压：（电网工作电压）（2）电流：（最大持续工作电流）（3）动稳定：-三相短路电流冲击值；-断路器极限通过电流峰值。（4）热稳定：-稳态三相短路电流-短路电流发热等值时间（又称假想时间）-断路器T秒热稳定电流4.3.2500KV主变高压侧隔离开关选择与校验选用 GW10-500D 型隔离开关表4-5 隔离开关参数表型号额定电压额定电

34、流3S热稳定电流动稳定电流GW10-500D500kV2500A50KA125KA校验： 额定电压： 额定电流： 动稳定校验： 热稳定校验： 1所以，满足要求。 表4-6 隔离开关选择表隔 离 开 关 位 置型 号额定电压（KV）额定电流（A）550KV出线处GW10-500D50025004.4 母线的选择 母线选择的技术条件（1）选型。载流导体一般都采用铝质材料，工业上常用的硬母线为矩形、槽形和管形。矩形母线散热好，有一定的机械强度，便于固定连接，但集肤效应系数大，一般只用于35kv及以下，电流在4000A及以下的配电设备中;槽形母线机械强度较好，载流量大，集肤效应系数小，一般用于4000

35、-8000A配电装置中；管形母线集肤效应系数小，机械强度高，管内可以通水和通风，可用于8000A以上的大电流母线，另外，由于圆管形表面光滑，电晕放电电压高，可用于110及以上配电装置母线。110kv及以上高压配电装置，一般采用软导线。当采用硬导体时，宜用铝锰合金管形导体。（2）截面选择按照经济电流密度选择的母线都能满足导体长期发热条件，故按经济电流密度选择： （4-5）式中 正常工作时的最大持续工作电流经济电流密度（3）200MW及以上大容量发电机引出线母线，厂用分支母线和电压互感器分支母线等，为了避免相间短路，提高运行的安全可靠性和减少母线电流对临近钢构的感应损耗发热，一般采用全连式分相封闭

36、母线，与封闭母线配套供应的电压互感器；避雷器和电容器等，分别装在分相封闭式的金属柜内，一般为抽屉式的，发电机中性点设备。（电压互感器和接地电阻等）并装设在单独的封闭金属柜内，因此，这种具有分相封闭母线的发电机引出线装置的布置与一般中小型发电机采用敞露母线的引出线装置有很大的区别。4.4.2 500KV母线选择500KV母线应选用管型母线，按经济电流密度选择母线截面：母线最大持续工作电流：已知最大负荷利用小时数6000小时根据电力系统课程设计及毕业设计参考资料图3-1得：j=1.04根据电力系统设备选择与实用计算表2-40选择60/54管型母线。4.4.3发电机封闭母线选择300MW发电机封闭母

37、线的选择：根据电力工程电气设计200例表14-52选择如下：表4-7母线选择表项目名称300MW机组厂用工作变压器和励磁变压器额定工作电压（KV）20最高工作电压（KV）24绝缘电压等级（KV）24额定电流（A）150002000额定雷电冲击耐受电压（KV）150主回路封闭母线尺寸（mm）24KV外壳，母线（铝）20KV外壳，母线（铝）主变压器形回路母线尺寸（mm）外壳，母线（铝）厂用变压器分支TV回路封闭母线尺寸（mm）外壳，母线（铝）励磁分支封闭母线尺寸（mm）外壳，母线（铝）中性点回路封闭母线尺寸（mm）外壳，母线（铜）、（铝）4.4.4厂用母线选择1.按最大持续工作电流选择2.按经济电

38、流密度选择 ()根据发电厂电气部分附表2-1，选用每相3条125mm10mm，平放时，长期允许载流量=3903A表4.8 母线参数表材质导体尺寸三条平放矩形铝导体1251039034.5 高压熔断器的选择与校验4.5.1高压熔断器选择的技术条件熔断器在满足可靠性和下一段保护的前提下，当在本段保护内发生短路时，应能在最短时间内切除故障。常用于保护电力电容器，配电线路和变压器，厂中，35kv以下，多用于保护电压互感器。(1)电压：，限流式高压熔断器不宜使用在工作电压低于其额定电压的电网中，以免因过电压而使电网中的电器损坏。(2) 电流：-三相短路电流周期分量；-熔断器开断电流4.5.2发电机出口与

39、电压互感器相连的熔断器的选择(1)选择：额定电压：=20(kV) =20(kV)=表4-9熔断器型号表型号额定电压最大开断容量开断电流RN220kV5500MVA0.5KA(2)校验：；所选熔断器满足要求。4.6 电压互感器的选择与校验4.6.1.电压互感器选择的技术条件1电压互感器的选择（1）电压互感器的配置原则：应满足测量、保护、同期和自动装置的要求；保证在运行方式改变时，保护装置不失压、同期点两侧都能方便地取压。（2）线路：当需要监视和检测线路断路器外侧有无电压，供同期和自动重合闸使用，该侧装一台单相电压互感器。（3）主变压器：根据继电保护装置、自动装置和测量仪表的要求，在一相或三相上装

40、设。2型式：电压互感器的型式应根据使用条件选择： （1） 620KV屋内配电装置，一般采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器。（2）35110KV的配电装置，一般釆用油浸绝缘结构的电压互感器。（3） 220KV以上，一般釆用电容式电压互感器和六氟化硫断路器。3电压互感器的技术条件（1）将一次回路的大电压变为二次回路的标准的低电压（100kv）；（2）使二次设备与高压部分隔离，且二次侧接地，以保证安全。4.6.2500KV架空线侧电压互感器的选择 选用TYD500/-0.005 变比 500KV母线侧电压互感器的选择 选用TYD500/-0.005 变比 500KV主变高压侧电压

41、互感器的选择 选用TYD500/-0.005 变比 表4-10 电压互感器的选择表电压互感器位 置型 号变比500KV母线、侧TYD500/-0.005500KV主变高压侧TYD500/-0.005500KV架空线侧TYD500/-0.0054.7 电流互感器的选择与校验4.7.1 电流互感器选择的技术条件1电流互感器的作用（1）将一次回路的大电流变为二次回路的标准的小电流（5A或1A）；（2）使二次设备与高压部分隔离，且二次侧接地，以保证安全。2电流互感器的配置原则：（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

42、流互感器，发电机和变压器的中性点、出口。（3） 对直接接地系统，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。：2参数选择：电流互感器的二次侧额定电流有5A和1A两种，一般弱电系统用1A，强电系统用5A，当配电装置距离控制室较远时，亦可考虑用1A。（1）一次额定电流的选择：当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择的比回路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表有最佳工作，并在过负荷时，使仪表有适当的指示。电力变压器中性点电流互感器的一次额定电流应按大于变压器允许的不平衡电流选择，一般情况下，可按变压器额定电流的1/3进行选择。当保护和测量仪表共用一组电流互感器时，只能

43、选用相同的一次电流。一次侧额定电流: I1nIg.max I1n为电流互感器原边额定电流，Ig.mas为电流互感器安装处一次回路最大工作电流。（2）一次侧额定电压： UnUgUg为电流互感器安装处一次回路的工作电压，Un为电流互感器额定电压。（3） 准确等级的选择：电流互感器准确等级的确定与电压互感器相同。需先知电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及以准确等级的要求，并按准确等级要求最高的表计来选择。（4） 热稳定校验:电流互感器热稳定能力常以1s允许通过一次额定电流I1n来校验(I1nKt)Itdz（4-8）Kt- CT的1s热稳定倍数 （5）动稳定校验：内部动稳定可用下式校验：I1nKdw

44、ich（4-9）I1n-电流互感器的一次绕组额定电流（A）Ich-短路冲击电4流的瞬时值（KA）Kdw-CT的1s动稳定倍数4.7.2厂用启动备用变压器高压侧电流互感器的选择（1）1#、2#、3#、4#号发电机厂用启动备用变压器高压侧电流互感器型号选择与校验：选用 LB1-500W1 型电流互感器表4-11 电流互感器参数表型号额定电压额定电流3S热稳定电流动稳定电流LB1-500W1500kV1500A50KA125KA校验： 额定电压： 额定电流： 动稳定校验： 热稳定校验： 所以，满足要求。500KV出线侧电流互感器的选择变压器高压侧：选用 LB1-500 型电流互感器表4-12 电流互

45、感器参数表型号额定电压额定电流3S热稳定电流动稳定电流LB1-500500kV2000A25KA62.5KA校验： 额定电压： 额定电流： 动稳定校验： 热稳定校验： 1所以，满足要求。表4-13 电流互感器的选择表电流互感器位 置型 号额定电压额定电流500KV母线出线侧LB1-500 500KV2000A启备变高压侧LB1-500W1500kV1500A4.8 避雷器的选择避雷器是一种保护电器，用来保护配电变压器，电站和变电所等电器设备的绝缘免受大气过电压或某些操作过电压的危害。大气过电压由雷击或静电感应产生；操作过电压一般是由于电力系统的运行情况发生突变而产生电磁振荡所致。避雷器选择的技

46、术条件避雷器主要是用来保护配电变压器，另外还保护电站及变电所等电器设备，使其避免受过电压的危害的一种重要的保护装置。避雷器一般分有三种：有阀型避雷器、管型避雷器、氧化锌避雷器，在选择避雷器时，应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点，由于本设计重有大机组，处于安全考虑，故用氧化锌避雷器。（1） 避雷器的持续运行电压 -金属氧化物避雷器的持续运行电压有效值(KA) -系统最高相电压有效值(KV)（2） 避雷器的额定电压考虑安装点工频过电压的幅值和持续时间，并结合避雷器的初始能量来选择其额定电压。（3）避雷器的最大雷电冲击残压/ （4-10）BIL -内绝缘全波额定雷电冲击耐压(KV) -雷电冲击绝缘

47、配合系数。灭弧电压：按照使用情况，校验避雷器安装地点可能出现的最大的导线对地电压，是否等于或小于避雷器的最大容许电压（灭弧电压）；在中性点非直接接地的电网中应不低于设备最高运行线电压。在中性点直接接地的电网中应取设备最高运行线电压的80%。 避雷器的选择发电机额定运行电压20KV可选择300MW发电机中性点避雷器型号：HY5W25/45避雷器的选择表 表4-14避雷器的选择表 位置型 号灭弧电压（KV）工频放电电压（KV）不小于不大于发电机出口HY5W25/452537.762第五章 励磁系统的设计5.1发电机励磁系统简介供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。它一般由励磁功率

48、单元和励磁调节器两个主要部分组成。励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。同步发电机的励磁系统主要由功率单元和调节器（装置）两大部分组成。励磁功率单元是指向同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电源部分，而励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。由励磁调节器、励磁功率单元和发电机本身一起组成的整个系统称为励磁系统控制系统。励磁系统是发电机的

49、重要组成部份，它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。同步发电机励磁系统的形式有多种多样，按照供电方式可以划分为他励式和自励式两大类。5.2 励磁调节系统的作用同步发电机是电力系统的主要设备，它是将旋转形式的机械功率转换成电磁功率的设备，为完成这一转换，它本身需要一个直流磁场，产生这个磁场的直流电流称为同步发电机的励磁电流。专门为同步发电机供应励磁电流的有关设备，统称为励磁系统。所以，同步发电机的励磁系统是由励磁功率系统和励磁调节器AER组成，励磁功率系统向发电机转子励磁绕组提供直流励磁电流。调节器根据机端电压变化控制励磁功率的输出，从而达到调节励磁电流的目的。同步发电机的运行特性

50、与它的空载电动势E0值的大小有关，而E0值是发电机励磁电流的函数，所以调节励磁电流就等与调节发电机的运行特性。在电力系统正常运行和事故运行中，同步发电机的励磁调节系统不仅可以保证发电机安全运行；提供合格的电能，而且还能改善电力系统的稳定调件。5.3发电机获得励磁电流的方式一、直流发电机供电的励磁方式这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机，这种专用的直流发电机称为直流励磁机，励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。这种励磁方式具有励磁电流独立，工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点，是过去几十年间发电机主要励磁方式，具有较成熟的运行经验。缺点是

51、励磁调节速度较慢，维护工作量大。二、交流励磁机供电的励磁方式。现代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。交流励磁机也装在发电机大轴上，它输出的交流电流经整流后供给发电机转子励磁，此时，发电机的励磁方式属他励磁方式，又由于采用静止的整流装置，故又称为他励静止励磁，交流副励磁机提供励磁电流。交流副励磁机可以是永磁机或是具有自励恒压装置的交流发电机。为了提高励磁调节速度，交流励磁机通常采用100200HZ的中频发电机，而交流副励磁机则采用400500HZ的中频发电机。这种发电机的直流励磁绕组和三相交流绕组都绕在定子槽内，转子只有齿与槽而没有绕组，像个齿轮，因此，它没有电刷，滑环等转动接触部件，

52、具有工作可靠，结构简单，制造工艺方便等优点。缺点是噪音较大，交流电势的谐波分量也较大。三、无励磁机的励磁方式在励磁方式中不设置专门的励磁机，而从发电机本身取得励磁电源，经整流后再供给发电机本身励磁，称自励式静止励磁。自励式静止励磁可分为自并励和自复励两种方式。自并励方式它通过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流，经整流后供给发电机励磁，这种励磁方式具有结简单，设备少，投资省和维护工作量少等优点。自复励磁方式除没有整流变压外，还设有串联在发电机定子回路的大功率电流互感器。这种互感器的作用是在发生短路时，给发电机提供较大的励磁电流，以弥补整流变压器输出的不足。这种励磁方式具有两种励磁电源，通过整

53、流变压器获得的电压电源和通过串联变压器获得的电流源。5.4发电机与励磁电流相关特性1、电压的调节自动调节励磁系统可以看成为一个以电压为被调量的负反馈控制系统。无功负荷电流是造成发电机端电压下降的主要原因，当励磁电流不变时，发电机的端电压将随无功电流的增大而降低。但是为了满足用户对电能质量的要求，发电机的端电压应基本保持不变，实现这一要求的办法是随无功电流的变化调节发电机的励磁电流。2、无功功率的调节发电机与系统并联运行时，可以认为是与无限大容量电源的母线运行，要改变发电机励磁电流，感应电势和定子电流也跟着变化，此时发电机的无功电流也跟着变化。当发电机与无限大容量系统并联运行时，为了改变发电机的

54、无功功率，必须调节发电机的励磁电流。此时改变的发电机励磁电流并不是通常所说的“调压”，而是只是改变了送入系统的无功功率。3、无功负荷的分配并联运行的发电机根据各自的额定容量，按比例进行无功电流的分配。大容量发电机应负担较多无功负荷，而容量较小的则负提供较少的无功负荷。为了实现无功负荷能自动分配，可以通过自动高压调节的励磁装置，改变发电机励磁电流维持其端电压不变，还可对发电机电压调节特性的倾斜度进行调整，以实现并联运行发电机无功负荷的合理分配。5.5自动调节励磁电流的方法在改变发电机的励磁电流中，一般不直接在其转子回路中进行，因为该回路中电流很大，不便于进行直接调节，通常采用的方法是改变励磁机的

55、励磁电流，以达到调节发电机转子电流的目的。常用的方法有改变励磁机励磁回路的电阻，改变励磁机的附加励磁电流，改变可控硅的导通角等。这里主要讲改变可控硅导通角的方法，它是根据发电机电压、电流或功率因数的变化，相应地改变可控硅整流器的导通角，于是发电机的励磁电流便跟着改变。这套装置一般由晶体管，可控硅电子元件构成，具有灵敏、快速、无失灵区、输出功率大、体积小和重量轻等优点。在事故情况下能有效地抑制发电机的过电压和实现快速灭磁。自动调节励磁装置通常由测量单元、同步单元、放大单元、调差单元、稳定单元、限制单元及一些辅助单元构成。被测量信号（如电压、电流等），经测量单元变换后与给定值相比较，然后将比较结果

56、（偏差）经前置放大单元和功率放大单元放大，并用于控制可控硅的导通角，以达到调节发电机励磁电流的目的。同步单元的作用是使移相部分输出的触发脉冲与可控硅整流器的交流励磁电源同步，以保证控硅的正确触发。调差单元的作用是为了使并联运行的发电机能稳定和合理地分配无功负荷。稳定单元是为了改善电力系统的稳定而引进的单元 。励磁系统稳定单元 用于改善励磁系统的稳定性。限制单元是为了使发电机不致在过励磁或欠励磁的条件下运行而设置的。必须指出并不是每一种自动调节励磁装置都具有上述各种单元，一种调节器装置所具有的单元与其担负的具体任务有关。5.6自动调节励磁的组成部件及辅助设备自动调节励磁的组成部件有机端电压互感器

57、、机端电流互感器、励磁变压器；励磁装置需要提供以下电流，厂用AC380v、厂用DC220v控制电源.厂用DC220v合闸电源；需要提供以下空接点，自动开机.自动停机.并网（一常开，一常闭）增，减；需要提供以下模拟信号，发电机机端电压100V，发电机机端电流5A，母线电压100V，励磁装置输出以下继电器接点信号；励磁变过流，失磁，励磁装置异常等。 励磁控制、保护及信号回路由灭磁开关，助磁电路、风机、灭磁开关偷跳、励磁变过流、调节器故障、发电机工况异常、电量变送器等组成。在同步发电机发生内部故障时除了必须解列外，还必须灭磁，把转子磁场尽快地减弱到最小程度，保证转子不过的情况下，使灭磁时间尽可能缩短，是灭磁装置的主要功能。根据额定励磁电压的大小可分为线性电阻灭磁和非线性电阻灭磁。近十多年来，由于新技术，新工艺和新器件的涌现和使用，使得发电机的励磁方式得到了不断的发展和完善。在自动调节励磁装置方面，也不断研制和