毕业设计论文发电厂电气主接线设计

《毕业设计论文发电厂电气主接线设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文发电厂电气主接线设计（48页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 华北水利水电学院毕业设计第一部分 设计说明书1电气主接线方案的设计1.1电气主接线方案的选择1.1.1基本资料（1） 凝气式发电厂 凝气式发电机组3台：3*200MW；出口电压：15.75KV；发电机次暂态电抗：0.125；额定功率因数：0.87。 机组年利用小时数：Tmax=6000小时。 厂用电率：6%。 发电机出口处主保护动作时间取0.1秒。 环境温度：最高温度40oC,年平均气温20 oC。（2） 发电厂出线220KV出线3回，两回经15KM架空在柳林变电站220KV母线与系统连接，另一回经10KM架空在石佛变电站220KV母线与系统连接，石佛和柳林两变电站220KV母线经15KM一

2、回架空连接。（3） 电力系统情况220KV系统容量为无穷大，选基准容量100MW归算到柳林变电站220KV母线短路容量为3400MW；归算到石佛变电站220KV母线短路容量为3000MW。由基本资料可知该火电厂为地区中型火电厂。1.1.2 地区中型火电厂电气主接线特点地区中型火电厂的单机容量和总装机容量都较小，一般都建在负荷中心附近（城市边缘）。所发出的电能有较大部分以发电机电压（10 KV ）经线路直接送到附近的用户，或升至35 KV 送到较远的用户，其余的电能则升压到110 KV或220 KV电压送入系统。在本厂发电机故障或检修时，可由系统返送电能给地方负荷。9由基本资料可知该火电厂生产的

3、电能主要经过升压变压器升高至较高电压后送入系统，没设发电机电压母线给当地负荷直接供电。发电机出口接线多采用发电机变压器单元接线，升高至一个最多两个升高电压等级。升高电压等级则根据具体情况，一般可以选用单母线，单母线分段，单母线分段带旁路母线,双母线等接线形式。1.1.3 发电机-变压器组接线方案的确定（1） 发电机双绕组变压器单元接线 发电机双绕组变压器单元接线图1-1-1。一般200 MW及以上大机组都采用这种接线形式，发电机出口不装设断路器,因为制造这样大的断路器很困难,价格十分昂贵。为避免大型发电机出口短路这种故障,常采用安全可靠的分相封闭母线来连接发电机和变压器,甚至连隔离开关也不装设

4、(但设有可连接点以方便试验)。图1-1-1 图1-1-2（2） 扩大单元接线 扩大单元接线图1-1-2 。为减少主变压器的台数(还有相应的断路器数和占地面积等),可将两台发电机与一台主变连接,构成扩大单元接线。1.1.4 220 KV侧接线方案确定（1） 单母线分段带旁路母线接线 单母线分段带旁路母线接线图1-1-3。适用范围:旁路母线系统增加了许多设备,造价昂贵,运行复杂,只有在出线断路器不允许停电检修的情况下才设置旁路母线。220 KV如果采用单母分段,一般应设置旁路母线且设专用旁路断路器为宜。图1-1-3 图1-1-4（2） 双母线接线双母线接线图1-1-4。双母线接线具有两组母线，图中

5、为工作母线，为备用母线，两组母线通过母线联络断路器QF（简称母联）连接。每一回线路都经过线路隔离开关、断路器和两组母线隔离开关分别与两组母线连接。双母线接线的优缺点: 双母线与单母线相比，停电机会减少了，必需的停电时间缩短了，运行的可靠性和灵活性有了显著的提高。另外，双母线接线在扩建时也比较方便，施工不必停电。 双母线接线的缺点是使用设备较多，投资较大，配电装置比较复杂。同时，在运行中需将隔离开关作为操作电器。 适用范围:220 KV配电装置出线回数为5回及以上时，或者出线回路为4回但在系统中地位重要时。1.1.5 接线方案的形成 由以上论述可知形成了四种方案，这四种方案为：方案1 方案2 方

6、案3 方案4 1.1.6 方案的技术经济比较 （1） 方案1和方案2采用的双母线接线正常运行时，工作母线带电，备用母线不带电，所有电源和出线回路都连接到工作母线上（工作母线隔离开关在合上位置，备用母线隔离开关在断开位置），母联断路器亦断开，这是一种运行方式。此时相当于单母线运行。工作母线发生故障将导致全部回路停电，但是可在短时间内将所有电源和负荷均转移到备用母线上，迅速恢复供电。另外正常运行时，为提高供电可靠性，也常采用另一种运行方式，即工作母线和备用母线各自带一部分电源和负荷，母联断路器合上，这种运行方式相当于单母线分段运行。若一组母线故障，担任分段的母联断路器跳开，接于另一组母线回路不受影

7、响。同时，接于故障母线的回路经过短时停电后也能迅速转移到完好母线上恢复供电。 （2） 方案3和4采用的单母线带旁路母线的接线方式，当任一段母线或某一台母线隔离开关故障及检修时,自动或手动跳开分段断路器QF ,仅有一半线路停电,另一段母线上的各回路仍可正常运行。重要负荷分别从两段母线上各引出一条供电线路,就保证了足够的供电可靠性。两段母线同时故障的概率很小,可以不予考虑。当可靠性要求不高时,也可用隔离开关QS将母线分段,故障时将会短时全厂停电,待拉开分段隔离开关后,无故障段即可恢复运行。旁路母线的作用:断路器经过长期运行或者开断一定次数的短路电流之后,其机械性能和灭弧性能都会下降,必修进行检修以

8、恢复其性能。一般情况下,该回路必修停电才能检修。设置旁路母线的目的就是可以不停电的检修任一台出线断路器。特别指出:旁路母线不能代替母线工作。但是采用这种接线的倒闸操作复杂，容易引起事故。 （3） 方案1和2采用的双母线接线检修任一组母线不必停止对用户供电。（4） 该发电厂为地区中型火力发电厂，主要与系统相连，所以对电气主接线以可靠性为主。方案1和2与方案3和4相比，方案1和2的220KV侧采用双母线接线，方案3和4 的220KV侧采用单母线分段带旁路母线接线，双母线接线与单母线分段带旁路母线相比，停电机会减少了，必需的停电时间缩短了，运行的可靠性合灵活性有了显著的提高。另外，双母线接线扩建时也

9、比较方便，施工不必停电，因此方案1和2优于方案3和4。综上所述方案3和方案4的单母线带旁路母线接线的可靠性及灵活性不如方案1和方案2的双母线接线。（5） 一般200 MW及以上大机组都采用发电机双绕组变压器单元接线形式，发电机出口不装设断路器,因为制造这样大的断路器很困难,价格十分昂贵.为避免大型发电机出口短路这种故障,常采用安全可靠的分相封闭母线来连接发电机和变压器,甚至连隔离开关也不装设(但设有可连接点以方便试验)。采用扩大单元接线时，变压器低压侧短路时短路电流很大，且有很大的电动力，一旦发生事故将造成严重的后果。由此可见方案2和方案3不可取。 方案的综合比较见表1-1-1。表1-1-1方

10、案断路器数量隔离开关数量可靠性灵活性经济性方案1714高好一般方案2612高好不好方案3714不高不好不好方案4814不高不好一般综上所述,在满足可靠性和灵活性的前提下，方案1的经济性比较好。故该火力发电厂的电气主接线应选方案1,即发电出口采用发电机双绕组变压器单元接线,220 KV侧采用双母线接线。1.2 发电机出口主变压器的选择DL50002000规定：容量为200MW及以上的发电机与主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较大者选择：（1）按发电机额定容量扣除本机组的厂用电负荷，且变压器绕组的温升在标准环境或冷却水温度下不超过55K。(2) 按发电机的最大连续输出容量扣除

11、本机组的厂用电负荷，且变压器绕组的温升不超过65K。 由于发电机的最大连续输出容量系非额定工况，出现的机率较少，平均温升65K下的容量为55K时的1.12倍，为使发电机在可能工况下运行，升压变压器的容量不应限制发电机的出力，可按第一条规程选择变压器容量，并留有10%的裕度。规程中所指厂用负荷，并不是厂用变压器的容量，也不应是计算中厂用负荷之和。因为厂用变压器的容量与其实际负荷间差别有时较大，而计算容量之和则为当发电机在满载运行时可能出现的最大连续负荷，它可以用来选择厂用变压器的容量，但是在选择主变压器容量的计算中，不能单独地将发电机在各种工况下的出力扣除厂用变容量或扣除计算厂用负荷来决定。变压

12、器在局部时间内因少量过负荷对绝缘造成的过热损伤，可以在同样时间内以相同比率的低负荷来弥补其寿命。因此，以年平均厂用电率来作为主变压器选择中的厂用负荷是比较合理的。8对于凝气式机组的电厂，厂用负荷可用下述简易公式计算:式中 厂用电计算负荷,KVA； e 厂用电率 （%）； Pe 发电机的额定功率 （MW）; 发电机在运行功率时的平均功率因数。故变压器容量可按下式计算： 故主变压器容量为：所以选用主变压器的容量为240MVA。由变压器的变比15.75 KV/220 KV,及主变压器的容量为240MVA选择主变压器型号为SFP7-240000/220。该变压器的技术参数见表1-2-1。表1-2-1型

13、号额定电压（KV）连 接组 别空 载损 耗(KW)负 载损 耗(KW)空 载电 流(%)阻 抗电 压(%)高压低压SFP7-240000/22024222.5%15.75YN,d11140.815920.23142 短路电流计算2.1 短路电流计算目的（1） 电气主接线的比较与选取。（2） 选择导体及电气设备。（3） 确定中性点接地方式。（4） 计算软导线的短路摇摆。（5） 确定分裂导线间隔棒的间距。（6） 验算接地装置的接触电压和跨步电压。（7） 选择继电保护装置和整定计算。2.2 短路点的选择(1) 220 KV电压等级的短路点K1 该厂220KV侧采用双母线接线，在220KV侧母联断路器

14、对备用母先进行充电检查时，恰好备用母线上发生短路的情况，此时发电机和系统供给的短路电流都通过母联断路器，情况最为严重，故选母联断路器处为220KV侧的短路计算点。(2) 15.75 KV电压等级的短路点K2 由于发电机侧采用发电机-变压器单元接线，三台发电机对称，故任选一台发电机出口处短路作为发电机侧的短路计算点2.3 短路电流计算的结果(1) 短路点K1的短路电流计算结果如表2-1。表2-1短路点电源次暂态短路电流（KA）冲击系数Ksh冲击短路电流ish（KA）短路电流I0.15短路电流I0.3K1系统17.2761.818.5197.2767.276系统26.2761.815.9746.2

15、766.276火电厂1237.4441.8519.4735.5575.02合计20.99653.96619.10918.572(2) 短路电K2的短路电流计算结果如表2-2。 表2-2短路点电源次暂态短路电流（KA）冲击系数Ksh冲击短路电流ish（KA）短路电流I0.05短路电流I0.1K2系统120.5941.852.41620.59420.594系统217.7091.845.07317.70917.709火电厂172.4731.9194.70658.9952.248火电厂2313.1461.8534.38812.80912.472合计123.922326.583110.102103.02

16、33 主要电气设备的选择3.1 发电厂主要电气设备在发电厂和变电所中，根据电能生产、转换和分配等各环节的需要，配置了各种电气设备。根据它们在运行中所起的作用不同，通常将它们分为电气一次设备和电气二次设备。本设计主要为火力发电厂的电气一次部分设计，故本设计只对电气一次设备进行介绍。电气一次设备及其作用 直接参与生产、变换、传输、分配和消耗电能的设备称为电气一次设备，主要有：(1) 进行电能生产和变换的设备，如发电机、电动机、变压器等。(2) 接通、断开电路的开关电器，如断路器、隔离开关、自动空气开关、接触器、熔断器等。 (3) 限制过电流或过电压的设备，如限流电抗器、避雷器等。(4) 将电路中的

17、电压和电流降低，供测量仪表和继电保护装置使用的变换设备，如电压互感器、电流互感器。(5) 载流导体及其绝缘设备，如母线、电力电缆、绝缘子、穿墙套管等。(6) 为电气设备正常运行及人员、设备安全而采取的相应措施，如接地装置等。3.2 电气设备选择的一般条件不同类别的电气设备承担的任务和工作条件各不相同，因此它们的具体选择方法也不相同。但是，为了保证工作的可靠性及安全性，在选择它们时的基本要求是相同的，即按正常工作条件选择，按短路条件校验其动稳定和热稳定。对于断路器，熔断器等还要校验其开断电流的能力。3.2.1按正常工作条件选择设备(1) 按使用环境选择设备 温度和湿度 一般高压电气设备可在环境温

18、度为-30 oC+40 oC的范围内长期正常运行。当使用环境温度低于-30 oC时，应选用适合高寒地区的产品；若使用环境温度超过+40 oC时，应选用型号后带“TA”字样干热带型产品。 一般高压电气设备可在温度为+20 oC，相对湿度为90%的环境下长期正常运行。当环境的相对湿度超过标准时，应选用型号后带有“TH”字样的湿热带产品。 污染情况安装在污染严重，有腐蚀性物质、烟气、粉尘等恶劣环境中的电气设备，应选用防污型产品或将设备布置在屋内。 海拔高度一般电气设备的使用条件为不超过1000m。当用在高原地区时，由于气压较低，设备的外绝缘水平将相应下降。因此，设备应选用高原型产品或用外绝缘提高一级

19、的产品。 安装地点配电装置为室内布置时，设备应选用户内式；配电装置是室外布置时，设备应选用户外式。此外，还应考虑地形、地质条件以及地震影响。3.2.2按正常工作电压选择设备额定电压所选电气设备的最高允许电压必须高于或等于所在电网的最高运行电压。设备允许长期承受的最高工作电压，厂家一般规定为相应电网额定电压1.11.15倍，而电网实际运行的最高工作电压也在此范围内，故选择时只要满足下式即可：UNUNS式中 UN-设备所在电网的额定电压， KV； UNS-设备的额定高压，KV。3.2.3按工作电流选择设备额定电流所选设备的额定电流应大于或等于所在回路的的最大长期工作电流：ININS应当注意，有关手

20、册中给出的各种电器的额定电流，均是按标准环境条件确定的。当设备实际使用环境条件不同时，应对其额定电流进行修正。各种回路最大长期工作电流以Imax的计算方法如下：(1) 发电机和变压器回路由于发电机和变压器在电压降低5时，出力可保持不变，故该回路的最大工作电流应不小于相应额定电流的1.05倍。若变压器有过负荷运行的可能时，还应计其实际的过负荷电流。(2) 母线分段断路器及母联断路器回路母线分段断路器及分段电抗器的最大工作电流，一般可取母线分段上一台最大发电机额定电流的5080；母联断路器的最大工作电流则应取母线上最大一台发电机或变压器的最大工作电流。3.2.4 按短路条件校验设备的动稳定和热稳定

21、(1) 短路动稳定校验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 -设备允许的动电流，KA;(2) 短路热稳定校验 通常制造厂直接给出设备的热稳定电流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 Qk -所在回路的短路电流热效应93.3 220KV 高压断路器的选择结果高压断路器是电力系统中最重要的开关设备，它既可以在正常情况下接通或断开电路，又可以在系统故障情况下自动地迅速断开电路。断开电路时会在断口处产生电弧，为此断路器设有专门的灭弧装置。灭弧能力是断

22、路器的核心性能。 220KV侧断路器选择结果：根据UN=220 KV,Igmax=661.3 A及屋外布置的要求，查电力工程电气设备手册电气一次部分选型号为：SW6-220/1200，其技术数据如表3-3-1。表3-3-1型号额定电压（KA）额定电流（A）额定开断电流（KA）根限通过电流热稳定电流（KA）固有分闸时间（s）合闸时间（s）峰值有效值4秒10秒SW6220/120022012002155211480.040.23.4 隔离开关的选择结果隔离开关（俗称刀闸）没有灭弧装置。它既不能开断正常负荷电流，更不能断开短路电流，否则即发生“带负荷拉刀闸”的严重事故。此时产生的电弧不能熄灭，甚至造

23、成飞弧（相间或相对地经电弧短路），会损坏设备并严重危及人身安全。220 KV侧隔离开关选择：根据UN=220 KV,Igmax=661.3 A既屋外布置的要求，查电力工程电气设备手册电气一次部分选型号为：GW7-220D,其技术数据如表3-4-1。表3-4-1型号额定电压额定电流动稳定电流热稳定电流4（S）GW7-220220KV1000A83KA33KA3.5 电流互感器的选择结果选择电流互感器时，首先要根据装设地点、用途等具体具体条件确定互感器的结构类型、准确等级、额定电流比；其次要根据互感器的额定容量和二次负荷计算二次回路连接导线的截面积；最后校验其动稳定和热稳定。（1） 15.75 K

24、V侧电流互感器的选择： 根据电流互感器安装处的电网电压，最大工作电流及安装地点等条件选用型号为LMZ2屋内型电流互感器，互感器变比为10000/5 A，由于供给测量和自动调节励磁用，故选用0.5/0.5，查电力工程电气设备手册电气一次部分其技术数据如表3-5-1。表3-5-1型号额定电流比（A）级次组合准确等级二次负荷()10%倍数0.513DLMZ220600012000/50.5/0.50.5/BB/B0.52.415B2.4150.52.415B2.415 根据电流互感器安装处的电网电压，最大工作电流及安装地点等条件选用型号为LMZB3屋内型电流互感器，互感器变比为15000/5 A，由

25、于供给发电机差动保护和发电机变压器组差动保护用，故选用B/B，查电力工程电气设备手册电气一次部分其技术数据如表3-5-2。表3-5-2型号额定电流比（A）级次组合准确等级二次负荷()10%倍数0.513DLMZB32015000/50.5/0.50.5/BB/B0.5315B315 安装于中性点连接线上时，可按发电机允许的最大不平衡电流选择，根据运行经验，此电流一般取发电机额定电流的20%30%。故Igmax= =16852685 A。由此选用LMZ B120 屋内型电流互感器，互感器变比为2000/5，由于供给保护和测量用，故选用0.5/B,B/B ，查电力工程电气设备手册电气一次部分其技术

26、数据如表3-5-3。表3-5-3型号额定电流比（A）级次组合准确等级二次负荷0.513DLMZ2010004000/50.5/0.50. 5/B1. B/B0.52.43B2.4800/50.52.0B2.0（2）220 KV侧电流互感器的选择： 由Igmax= =661.3 A，根据电流互感器安装处的电网电压，最大工作电流等条件选用型号为LCWB-220屋外型电流互感器，互感器变比为800/5，由于供给过流保护用，故选用B级。 电力电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，一般取变压器额定电流的1/3进行选择。由Igmax= =210 A选用型号为LCWB-22

27、0屋外型电流互感器，互感器变比为300/5，由于供给零序保护用，故选用B级。 由Igmax= =661.3 A，根据电流互感器安装处的电网电压，最大工作电流等条件选用型号为LCWB-220屋外型电流互感器，互感器变比为800/5，由于供给发电机-变压器差动保护、母线保护、变压器差动保护、断路器失灵保护用，故选用B/B/B/B级。 由Igm ax= =661.3 A，根据电流互感器安装处的电网电压，最大工作电流等条件选用型号为LCWB-220屋外型电流互感器，互感器变比为800/5，由于供给母线保护、测量仪表、线路保护、断路器失灵保护用，故选用B/0.5/B/B级 由电流互感器安装处的电网电压及

28、经过的最大电流，选型号为LCWB-220屋外型电流互感器，其变比为800/5 A，由于供给母线保护、测量仪表、线路保护、断路器失灵保护等用，故选用保护等级为B/0.5/B/B。查电力工程电气设备手册电气一次部分其技术数据如表3-5-4。 表3-5-4型号额定电流比（A）级次组合准确等级二次负荷10倍数热稳定电流1（S）动稳定电流05LCWB220B40VA2531.580kA0.50.240VA303.6 电压互感器的选择结果电压互感器是将高压变成低压的设备，分为电磁式电压互感器和电容分压式电压互感器两种。 电压互感器的选择内容包括：根据安装地点和用途，确定电压互感器的结构类型、接线方式和准确

29、级；确定额电压比；计算电压互感器的二次负荷，使其不超过准确度的额定容量。（1） 15.75 KV侧电压互感器的选择：由电压互感器安装处的电网电压和用途选用电压互感器的型号为：JDZJ-35和JDZ-35。由于双绕组电压互感器供励磁调节装置用，准确级为0.5级；三绕组电压互感器供测量、同期、继电保护及绝缘监视用，其准确级为3P。查电力工程电气设备手册电气一次部分其主要技术参数如表3-6-1。表3-6-1型号额定电压（KV）二次绕组额定输出（VA）二次绕组极限输出(VA)一次绕组二次绕组剩余电压绕组0.5级1.0级3P级JDZJ-351502505001000JDZ-35350.115025050

30、01000 (2) 220 KV侧电压互感器的选择：由电压互感器安装处的电网电压和用途选用电压互感器的型号为: JCC5-220和TYD2-220/-0.05H。110 KV及以上线路，为了节省投资和占地，载波通信和电压测量可共用耦合电容，故一般选择电容分压式电压互感器。故220 KV侧母线选用电磁式电压互感器，线路侧选用电容分压式电压互感器。查电力工程电气设备手册电气一次部分电磁式电压互感器的主要技术参数见表3-6-2。查电力工程电气设备手册电气一次部分电容式电压互感器的主要技术参数见表3-6-3。表3-6-2型号额定电压（KV）耐受电压（KV）二次绕组额定输出（VA）剩余电压绕组二次绕组极

31、限输出(VA)一次绕组二次绕组剩余电压绕组工频（1min）冲击全波0.5级1.0级3P级额定输出（VA）准确级JCC5-2200.14009453005003003003P2000表3-6-3型号额定电压比准确等级/额定容量（VA）额定电容（pF）电容器数量爬电距离（mm）海拔(m)1a-1n2a-2nda-dnTYD2-220/3.0/5050002593020003.7 避雷器的选择及结果避雷器是电力设备过电压保护的措施之一。它装在被保护设备附近，跨接于设备端子之间。过电压由线路传递到避雷器，当其值达到避雷器的工作电压时，避雷器动作，将过电压限制在某一水平（称为保护水平），过电压过去之后，

32、避雷器迅速恢复截止状态，电力系统恢复正常状态。由避雷器安装处的电网电压及安装地点可选用的避雷器的型号为：FCD2-15.75和Y10W1-192/476,变压器中性点选用的避雷器型号为Y1W5-146/320。查电力工程设备手册电气一次部分FCD2-15.75的主要技术参数如表3-7-1。查电力工程设备手册电气一次部分氧化锌避雷器的主要技术参数入表3-7-2。 表3-7-1型号额定电压有效值（KV）灭弧电压效值（KV）工频放电电压有效值(KV)冲击放电电压峰值（KV）雷电冲击波电压峰值（KV）电导电流（10-6A）不小于不大于3KA5KAFCD2-15.7515.751937444545495

33、020表3-7-2型号额定电压有效值(KV)系统额定电压有效值(KV)持续运行电压有效值(KV)直流1mA参考电压有效值不小于(KV)2KA操作波残压峰值不大于(KV)方波通流容量峰值(A)爬电距离最小值(cm/kv)Y10W1-192/4761922201462784148005500Y1W5-146/3201462201906003.8发电机机压母线的选择3.8.1 概述随着电力系统规模的不断扩大，发电厂的单机容量也在不断增加。到目前为止，我国已运行电厂的最大单机容量，火电厂为600MW；水电厂为550 MW，而且呈进一步增大的趋势，相应地，发电机额定电流由几百安增大到几万安。当单机容量在

34、12MW以下时，发电机额定电压为6.3 KV，发电机额定电流在1500A以下，发电机母线只用一条矩形铝母线即可；当单机容量为25MW50MW时，发电机额定电压为10.5 KV，发电机额定电流由1720A增到3440A,要选用二条到四条矩形母线作为发电机母线；当单机容量为100MW时，发电机额定电压为10.5 KV,发电机额定电流为6470A，再选用矩形母线在技术上和结构上便很难满足母线发热和电动力的要求，因而要选用槽形铝母线或菱形母线；当单机容量为200MW时，发电机额定电压为15.75 KV，额定电流为8625A，即使是槽形母线或菱形母线，也难以满足母线周围钢构件发热以及故障时母线间的巨大短

35、路电动力的要求，因而要选用管形母线或封闭母线。同时大容量机组的出现，给发电机出口母线运行的可靠性提出了新的问题。如果依旧采用敞露式布置，绝缘子易沾上灰尘，极易造成绝缘子闪络以及由外物引起的短路故障。大型发电机出口母线短路时，电动力可能相关达到极高的数值，这给母线及相关设备的选型造成困难。同时，母线工作电流也很大，使附近刚构件发热严重，周围环境温度升高，影响母线的正常运行。解决上述问题的合理办法是采用封闭母线。事实上，我国200 MW600 MW的机组已广泛采用全连式分相封闭母线，即母线由铝管制成，每相母线全封装在单独的外壳内，外壳两端用短路板连接并可靠接地。3.8.2 大电流封闭母线的优点及缺

36、点全连式分相封闭母线的优点是 ： （1）运行可靠性高。母线被封装在里面，避免了外界自然环境对母线及其绝缘子的粉尘污染，消除了母线相间短路的可能性。 （2）可有效地减小母线及其附近短路时母线间的电动力。外壳与母线形成相当于1：1的空心变压器。由于外壳涡流和环流磁场对母线电流磁场的强烈去磁作用，使外壳内磁场大为减弱，有效地减小了短路时母线的电动力。 （3）可显著地减小母线附近刚构的发热。 （4）外壳多点接地，可保证人体触及时的安全。 （5）维护工作量较小。全连式分相封闭母线的缺点是： （1） 母线的自然散热条件较差。（2）外壳发热产生损耗。（3）有色金属消耗较多，投资较大。3.8.3 发电机出口分

37、相封闭母线的选择结果发电厂的封闭母线分为共箱式和分相全连式两种。每一种又分为定型产品和非定型产品。选用定型封闭母线时，制造厂一般提供有关封闭母线的额定电压、额定电流和动稳定、热稳定等参数，此时的母线选择可按电器选择中的所述的方法进行选择和校验。若根据发电机、主变压器和配电装置连接等具体情况，需要选用非定型封闭母线时，应向制造厂提供有关资料，供制造厂进行布置和连接部分设计。这时应进行母线导体和外壳发热、应力及绝缘子抗弯等项计算，并进行共振校验。这里我只对机压母线按电器选择的方法选用定型产品。根据UN=15.75 KV,Igmax=8848 A,查相关手册封闭母线额定技术数据为:UN=20KV,I

38、N=12500 A, 动稳定电流为imax=400 KA, 热稳定电流为It=160 KA，铝母线外径及厚度为 10508。其技术参数如表3-8-1。表3-8-1项目名称主回路厂用分支电压互感器分支额定电压（KV）202020额定电流（KA）1250016001600相数333频率（HZ）505050短路电流冲击峰值（KA）4005605604s热稳定电流（KA）160220220母线正常运行最高温度。C909090外壳连接最高温度（。C）656565铝母线外径及厚度（mm）500121501015010铝外壳外径及厚度（mm）1050870057005相间距离（mm）140010001200

39、一分钟工频耐压（KV）686868冷却方式自冷自冷自冷母线涂漆（外表面）黑黑黑内壳涂漆（内表面）黑黑黑外壳涂漆（外表面）浅灰（光泽）浅灰（光泽）浅灰（光泽）4 继电保护规划及开关站平面布置4.1 继电保护的规划4.1.1 发电机、变压器主保护及备用保护的规划1 发电机、变压器主保护的配置 按DL/T 684-1999 规定，主保护的配置应能保证在保护范围内任一点发生各种故障均有双重或多重的主保护，故障应有选择性地、快速地、灵敏地被切除，使机组受到的损伤最轻、对电力系统的影响最小。为满足电力系统稳定方面的要求，当在升压变压器高压侧发生短路故障时，通常要求切除故障的时间不大于0.1s，扣除断路器跳

40、闸时间和中间继电器的动作时间，要求保护的动作时间不大于0.030.05s。从机组发热方面考虑，为不损坏电机，当机端发生两相短路时，要求在十分之几秒内切除故障。为了确保快速切除故障，对发电机变压器组配置了发电机差动保护、升压变压器差动保护和发电机变压器组差动保护，对发电机变压器组构成了双重快速保护。对于发电机内部故障，如果发电机中型点侧引出四或六个端子，则发电机和发电机变压器组差动保护均为不完全纵差方式，而且还可以装有单元件式的高灵敏横差保护，这就使发电机定子绕组的所有故障(相间短路、匝间短路和分支开焊)具有三重主保护；对于变压器内部故障将有变压器差动保护、瓦斯保护和发电机变压器组不完全差动保护

41、，也具有三重主保护。因此这样的发电机变压器组无需再设后备保护，只是有时为了高压母线的需要，才有必要装设后备保护。由于200MW发电机的中线点侧一般只引出三个端子，所以发电机和变压器组差动保护都是传统的完全纵差方式，它们对发电机定子绕组匝间短路和分支开焊无保护功能，为此必须增设发电机定子绕组匝间短路保护，但后者目前尚无性能完善的解决方案。发电机变压器组在配置了双重快速保护的情况下，就本发电机变压器组而言，已不需要其他反应相间短路的后备保护。2 发电机变压器备用保护的配置 既然200MW机组中没有采用不完全纵差保护和单元件式高灵敏横差保护，所以发电机变压器组本身就有必要装设后备保护，用来反映匝间短

42、路、分支开焊等故障。 主变压器高压侧相间短路后备保护，以高压母线两相金属性短路的灵敏度大于或等于1.2为整定条件，首先考虑采用过电流保护。如灵敏度不够，则改用一段简易阻抗保护，不设震荡闭锁环节，以0.51.0s延时取得选择性和避越震荡，但应有电压回路断线闭锁和电流启动元件（200MW机组多不采用）。在切实加强主保护的前提下，同时注意后备保护的简化。过于复杂的后备保护配置方案，不仅是不必要的，而运行实践表明是有害的。具体地说，发电机侧即主变压器低压侧不再装设后备保护，仅在主变压器高压侧配置放应相间短路和单相接地的后备保护，作为主变压器高压母线故障和主变压器引线部分故障的后备，同时为提高安全性，这

43、些后备保护可具体情况设为联跳或均不联锁跳高压母线上的联络断路器和分段断路器。对于升压变压器高压侧的零序电流电压保护配置问题，由于升压变压器高压侧，一般都是220KV及以上中性点直接接地系统，当在高压侧发生单相接地短路时，如果双重差动保护的灵敏度都能满足要求，按照近后备的原则，对变压器高压侧绕组及起引出线而言，则不需要装设其他反应零序电流的后备保护。零序电流保护简单可靠，正确动作率高，而超高压电网中，单相接地短路故障最多，在各种短路故障中，有80%90%是单相接地短路故障。为了在某些特殊的情况下，不致使电网失去保护，所以尽管相邻线路上配置了完善的近后备保护，一般还是要求在变压器中性点装设零序电流

44、保护，对相邻线路构成元后备。对于相临母线，由于与相间短路保护相同的理由，也要求在变压器中性点装设作为母线后备保护的零序电流保护。因此，一般在变压器中性点装设两段零序电流保护，一段作为母线后备，与相邻线路主保护相配合；一段作相邻线路的远后备，与相邻线路的后备保护相配合。此外，零序电流保护还用于消除电流互感器与短路器之间的保护死区。 综上所述，发电机变压器需要配置的保护为： 发电机配置的保护有：发电机差动保护；过流保护；发电机-变压器差动保护。 变压器配置的保护有：变压器差动保护；发电机-变压器差动保护；过流保护；零序保护；瓦斯保护。 4.1.2 母线及其他保护配置母线要配置母线差动保护，线路要配

45、置方向过电流保护，断路器要配置断路器失灵保护。4.2 220KV开关站平面布置 开关站的平面布置是断路器、隔离开关、避雷器、电压互感器、母线等电气设备的平面相对位置。火电厂开关站要考虑到电力系统的要求、出线的方便，与主厂房变压器的关系以及冷却塔 (池)的影响因素等条件。有的火电厂还设有二个开关站。有些大容量火电厂厂区内不设开关站，开关站设在厂区外几百米处甚至几公里外，这种布置方式要根据电力系统情况进行技术经济比较而定，如火电厂附近要建变电站(或本来就有变电站)，则厂区内可不设开关站。日本的一些滨海火电厂场地狭窄，开关站常采用户内型，这样不仅节省用地和减少土石方量 ，同时也改善了电气设备的运行条

46、件。结合本厂的实际条件，设220KV开关站一个，采用户外布置的方式。5 结论及体会电力工程设计中，电气一次设计是一项繁琐而复杂的综合性工作，必须遵循国家的有关法律、法规、方针、政策，依据相应的国家规范、标准和设计规程，结合具体工程的不同情况不同要求，按照严格的设计程序，与其他专业互相协调，由宏观到微观，要逐步地细化和充实，反复地比较和优化，最后提出技术上先进可靠、经济上合理的设计方案。经过大学四年的学习，我了解了很多电气工程自动化专业的有关知识，这为我们毕业设计打下了坚实的理论基础。结合本次“AE火力发电厂电气一次部分设计”我又翻看了很多与本专业相关的书籍，丰富了主要包括电气主接线设计、短路电

47、流计算、电气设备选型、主变压器保护、配电装置布置等各部分的知识。设计内容历时一个学期，编写了毕业设计说明书(包括目录、摘要、前言、设计说明、结论、外文翻译、参考文献)与毕业设计计算书(包括参数计算、短路计算、设备选择及校验)，绘制主接线图1张、继电保护配置图1张、220KV开关站平面布置图1张，220KV开关站平面布置手工图一张，共4张图。查阅外文资料编写外文翻译一篇（火电大机组励磁系统的回颐与展望的原版资料一篇）。经过这次设计，使我明白发电厂电气主接线有多种形式，但选择何种电气主接线，是发电厂的关键，他对电气设备的选择、配电装置的配置、继电保护和控制方式的拟定等有决定性的影响，并将长期地影响

48、电力系统运行的可靠性、灵活性和经济性。本次设计已经结束了，在这次设计中我学到了很多以前在课本里体会不到的东西，并且更好的把以前学过的知识巩固了一遍，特别是对新知识的学习，了解和掌握了目前我国中小型火电厂的基本概况，加深了对理论知识的掌握，并在实践中能够很好的运用。在本次设计当中，我遇到了很多的困难，但在指导老师的和其他同学得帮下，我克服了这些困难，最终把这次设计的任务完成了。因为自己的理论知识还不够，很有可能会出现一些疏漏，希望在老师的评阅过程中给我指出这些错误，我将努力加以改进，以达到真正的掌握理解这些知识的目的，以便以后更好的工作和学习。第二部分 计算书1 短路点短路电流的计算 画出等值电

49、路，如图6-1-1图6-1-1取Sd=100MW,Ud=230KVX1=X2=X3=X4=X5=X6=X7=X8=X12=X9=X10=0.029X11=1.1 K1点发生短路时短路电流的计算网络化简如图6-1-2，X12=X13=X14= X1+ X4=0.054+0.058=0.112X15= X7= 0.011=0.0055图6-1-2G1、G2、G3三个电源合并为火电厂G123，两个系统间的支路消去，则网络化简如图6-1-3火电厂总容量： （MVA）X16= X12=0.112=0.037X17= X10+ X15=0.029+0.0055=0.0345X18= X11+ X9=0.0

50、33+0.007=0.040图6-1-3求各支路计算电抗：火电厂： Xca= =0.255求各支路供给的短路电流：火电厂供给：I*=4.3 I0.15*=3.2 I0.3*=2.9 (由0.255查曲线)I=7.444 (KA)I=5.557 (KA)I=5.02 (KA)系统供给的短路电流：系统1： I*= 28.985 I= =7.276 (KA)系统2： I*=25 I= =6.276 (KA)求总的短路电流和冲击短路电流：I=7.444+7.276+6.276=20.996 (KA)I0.15=5.557+7.276+6.276=19.109I0.3=5.02+7.276+6.276=

51、18.572ish=1.2 K2点发生短路时短路电流的计算当发电机出口发生短路时，即K2点发生短路时，利用上面的结果，可画出K2点短路时的等值电路图6-1-4，G2、G3两个电源合并G23，则：火电厂G23总容量： X19=X14= 0.112=0.056四支路星形化为网形：= =28.985+25+17.241+17.857=89.083图6-1-4故 X20=0.0345 0.058 89.083=0.178X21=0.040 0.058 89.083=0.207X22=0.058 0.056 89.083=0.289化简网络图如6-1-5求各支路计算电抗：火电厂：Xca1= Xca2=图

52、6-1-5求各支路供给的短路电流：火电厂供给：火电厂1：I*=8.6 I0.05*= 7.0 I0.1*= 6.2 (由0.125查曲线) 火电厂2：I*=0.78 I0.05*=0.76 I0.1*= 0.74 ( 由1.328查曲线) 故 火电厂G1供给的短路电流为：I= =72.473 (KA)I0.05=58.99 (KA)I0.1=52.248 (KA)火电厂G23供给的短路电流为：I= =13.146 (KA)I0.05=12.809 (KA)I0.1=12.472 (KA)系统供给的短路电流：系统1：I*=1/0.178= 5.618 I= =20.594 (KA)系统2：I*=

53、1/0.207=4.831 I= =17.709 (KA)求总的短路电流和冲击短路电流： I=72.473+13.146+20.594+17.709=123.922 (KA) I0.05=58.99+12.809+20.594+17.709=110.102 I0.1=52.248+12.472+20.594+17.709=103.023ish=2 主要电气设备的选择及校验2.1 断路器的选择及校验由Igmax= =661.3 A根据UN=220 KV,Igmax=661.3 A及屋外布置的要求，查相关手册初选型号为：SW6-220/1200,其额定技术数据为:UN=220 KV,IN=1200

54、 A,Ibr=21 KA,动稳定电流为imax=55 KA,热稳定电流为It=21 KA,tg=0.04s,th=0.2s。 则短路热稳定计算时间为：tk=0.1+0.2=0.3s短路切断计算时间为：t1=0.1+0.04=0.14s由短路计算知： I=20.996 (KA)ish=53.966 (KA)I0.15=19.109 (KA)I0.3=18.572 (KA)检验开断能力：t1=0.1+0.04=0.14s0.1s故：Ikt= I=20.996 (KA)21 (KA)满足要求。校验动稳定：ish=53.966(KA)55(KA)满足要求。校验热稳定：tk=0.3s1s，故应计算非周期

55、电流热效应。故：QP= ( I2+10 I0.152+ I0.32) 0.3=110.932 KA2.S 因为Qnp=Ta I2=0.2 20.9962=88.166 KA2.S Qk= QP+ Qnp=110.932+88.166=199.098 KA2.S212*4=1764 KA2.S满足要求。以上计算表明，选SW6-220/1200型断路器可满足要求。2.2 隔离开关的选择及校验 根据UN=220 KV,Igmax=661.3 A及屋外布置的要求，查相关手册初选型号为：GW7-220D, 其额定技术数据为:UN=220 KV,IN=1000 A, 动稳定电流为imax=83 KA, 热

56、稳定电流为It=33 KA 。校验动稳定：ish=53.966 (KA)83 (KA)满足要求。校验热稳定：tk=0.3s1s，故应计算非周期电流热效应。故：QP= ( I2+10 I0.152+ I0.32) 0.3=110.932 KA2.S Qnp=Ta I2=0.2 20.9962=88.166 KA2.S Qk= QP+ Qnp=110.932+88.166=199.098 KA2.S3324=4356 KA2.S满足要求。以上计算表明，选GW7-220D型隔离开关可满足要求。2.3 发电机电压母线选择及校验：200MW900MW机组的母线已广泛采用全连式分相封闭母线，称为大电流封闭

57、母线。由Igmax= =8848 A。根据UN=15.75 KV,Igmax=8848 A,查相关手册封闭母线额定技术数据为:UN=20KV,IN=12500 A, 动稳定电流为imax=400 KA, 热稳定电流为It=160 KA，铝母线外径及厚度为 10508。校验动稳定：ish=326.583 (KA)400(KA)满足要求。校验热稳定：短路热稳定计算时间为：tk=0.1+0=0.1s，故应计算非周期电流热效应。由短路计算知：I= 123.922 (KA)I0.05=110.102 (KA)I0.1=103.023 (KA)故：QP= ( I2+10 I0.052+ I0.12) 0.1= (123.922 2+10*110.1022+103.0232) 0.1=14719.4 KA2.SQnp= Ta