毕业设计论文2台600MW汽轮发电机的大型火电厂一次部分的初步设计

《毕业设计论文2台600MW汽轮发电机的大型火电厂一次部分的初步设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文2台600MW汽轮发电机的大型火电厂一次部分的初步设计（58页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘 要 电力工业是能源行业，基础工业，在国家建设和国民经济的发展中占据十分重要的地位，是实现国家现代化的战略重点。 电能是发展国民经济的基础，电能的发、变、送、配和用电，几乎是同一时间完成，需要随时保持功率的平衡。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。电气主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响到运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性关系。因此、主接线的正确、合理设计，必须综合处理各方面因素

2、，经过技术、经济论证比较后方可确定。本文是对配有2台600MW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。包括电气主接线的形式的比较、选择；主变压器、启动/备用变压器和高压厂用变压器容量计算、台数和型号的选择；短路电流计算和高压电气设备的选择与校验; 并作了变压器保护。关键词： 发电厂 变压器 电力系统 发电机 电气设备 AbstractElectric power industry is energy industries, basic industry, in national construction and development of national ec

3、onomy occupies a very important position, is to realize modernization of strategic emphasis.The electricity is to develop the national economy foundation, brokeback back but hair, change, send, coordination and electricity, is almost the same time to finish, need to keep the balance of power. Its fu

4、nction is to take the nature of primary energy through power instailations into electricity, then after losing, substation system and distribution system will power supply to each load center.The main electrical wiring represents plants or substation electric parts main structure, is the electric po

5、wer system is an important part of the network structure, directly affects the operation of the reliability and flexibility and the electric appliance choice, power distribution equipment layout, relay protection and automation and control mode of draft has decisive relationship. Therefore, the Lord

6、 wiring the correct and reasonable design, must be integrated treatment of various factors, through technology, argumentation thicker can determine. This paper is equipped with 2 600MW steam turbine generator of large power is a part of the preliminary design, mainly completed the main electrical wi

7、ring design. Including the main electrical wiring forms of comparison and selection; The main transformer, start/standby transformers and high-pressure factory with the transformer capacity calculation, the Numbers and types of choice; Short-circuit current calculation and the high voltage electrica

8、l equipment choice and calibration, And transformer protection.Keywords: The power plant Transformer Power system Generator Electrical equipment52目 录1 绪 论11.1 电力系统概述11.2 中国电力工业发展历史及前景11.3 设计任务书21.3.1 毕业设计的装机容量、主要内容及技术指标21.3.2 电气主接线设计概述32 2600MW发电厂电气主接线设计62.1 电气主接线原则与要求62.1.1 原则和要求62.1.2 电气主接线的设计依据72

9、.2 电气主接线的选择82.2.1 主接线的基本形式82.2.2 主接线设计142.2.3 主接线的方案152.2.4 方案的选择193 电气设备的选择203.1 主变压器和发电机中性点接地方式203.1.1 电力网中性点接地方式203.1.2 变压器中性点接地方式213.1.3 发电机中性点接地方式223.2 发电机的选型223.2.1 简介223.2.2 发电机的选型233.3 主变压器的选择243.3.1 容量的计算及确定243.3.2 变压器的选型253.4 部分电气一次设备的选择263.4.1 高压断路器的选择273.4.2 隔离开关的选择283.4.3 互感器的选择293.4.4

10、避雷器的选择314 短路电流计算324.1 短路的原因、后果及其形式324.2 各种短路电流的计算334.2.1 各种短路电流的基本假定和计算334.2.2 电抗图及电抗计算365 继电保护385.1 概述385.2 变压器主保护设计395.2.1 变压器保护装置的配置原则405.2.2 变压器继电保护的整定计算425.3 母线的保护475.3.1 110KV及其以上母线保护装置的原理分类475.3.2 装设母线保护的几种情况486 结 论49致谢51参考文献52附图531 绪 论1.1 电力系统概述由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过

11、发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约 了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、 控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。1.2 中国电力工业发展历史及前景 1882年7月26日，在中国上海成立了上海电气公司，较世界上最早的公用

12、电厂（1882年1月12日，英国伦敦第一座发电厂）晚了6个月。我国水力发电始于1912年农历4月12日，在云南昆明附近的蟑螂川上建成了石龙坝水电厂，装有2台240kW的水轮发电机组。这是世界公认的中国电力工业的起点。从1882年7月到1949年新中国成立，我过电力行业发展迟缓，全国发电设备的总装机容量仅184.6万kW(当时占世界第21位），年发电量仅43.1亿kWh（当时占世界第25位）。新中国成立以后，尤其是1978年以来，我国电力工业有了很大的发展。1995年末，全国年发电量已达到10000亿kWh，仅次于美国跃居世界第二位；全国发电量设备总装机容量达2.1亿kW，当时居世界第三位。到2

13、003年底，我国发电机装机容量达38450万kWh，发电量达19080亿kW，人均占有发电量超过1000kW，装机总量及发电总量居世界第2位。我国电力工业今后发展的目标是:优化发展火电，规划以300、600MW火力发电机组位主干，进一步发展800MW、1000MW和1300MW的大型火力发电机组，建设一批（400500)MW的大规模发电厂；优先开发水电，以总装机容量为1820MW的长江三峡水利枢纽工程建设为龙头，坚持滚动、流域、阶梯、综合开发的水电建设方针，加快我国的水电建设步伐；积极发展核电；因地制宜发展新能源，同步发展电网，认真治理对环境的污染。使我国的电力行业走向低能耗结构、低环境污染、

14、高效率运营的发展道路。1.3 设计任务书本次毕业设计的主要内容是一个2600MW火力发电厂的电气主接线的设计。在这次设计中一共分通过以下几个步骤来完成本次的设计任务。1.3.1 毕业设计的装机容量、主要内容及技术指标（）装机容量及技术指标装机容量: 2600MW额定电压；22kV最大功率：673.977MW最大连续出力：647MW机组年利用小时数: Tmax=6500h气象条件：年最高温度40度，平均气温25度，气象条件一般，无特殊要求厂用电率（包括脱硫）：6%发电机效率：98.9%功率因数: 0.9发电要求：保证供电的安全、可靠、灵活、经济化运行（）主要内容确定主接线：设计出技术上可能实现的

15、23个方案，经过技术经济比较，确定最优方案。选择主变压器：选择变压器的容量、台数、型号等。短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，计算短路电流。电气设备的选择：选择并校验高压熔断器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、避雷器等。主变压器继电保护的整定计算及配置。1.3.2 电气主接线设计概述（）主接线的设计发电厂和变电所的电气主接线是保证电网安全可靠经济运行的关键,是电气设备布置选择自动化水平和二次回路设计的原则和基础。电气主接线的设计原则是：应根据发电厂和变电所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。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进

16、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。电气主接线的主要要求为：可靠性：衡量可靠性的指标，一般根据主接线的型式及主要设备操作的可能方式，按一定的规律计算出“不允许”事件发生的规律，对几种主接线型式中择优。灵活性：投切发电机、变压器、线路断路器的操作要可靠方便、调度灵活。经济性：通过优化比选，工程设计应尽力做到投资省、占地面积小、电能损耗少。 （）主变压器的选择发电厂600MW及以上机组为发电机变压器组接线时的主变压器应满足DL50002000火力发电厂设计技术规程的规定：“变压器容量

17、可按发电机的最大连续容量扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组的平均温度或冷却水温度不超过65摄氏度的条件进行选择”。（）短路电流的计算短路就是指不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。短路电流计算是发电厂和变电所电气设计的主要计算项目，它涉及接线方式及设备选择。工程要求系统调度或系统设计部门提供接入本电厂和变电所的各级电压的的综合阻抗值，由电气专业负责计算。进行短路计算的目的是为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围。三相短路是危害最严重的短路形式，因此，三相短路电流是选择和校验电器导体的基本依据。（）电气设备的选择选择并校验高压熔断器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等

18、，选用设备的型号。正确的选择电气设备的目的是为了使导体和电器无论在正常情况或故障情况下，均能安全、及经济合理的运行，在进行设备选择时，应根据工程实际情况、在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥的采取新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。（）主变压器继电保护的设计继电保护是保证系统安全和设备可靠运行的关键装置之一。当电力系统和设备发生故障时，继电保护应准确、可靠快速的切出故障，保证系统和设备的安全发供电，并能保证其他设备的正常继续运行。为防止变压器发生各类故障和不正常运行造成的不应有的损失以及保证电力系统安全连续运行，变压器应设置相应的保护。2 2600MW发电厂电气主接线设计2.1 电气主

19、接线原则与要求2.1.1 原则和要求电气主接线的设计原则是：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的最基本要求。应根据发电厂和变电所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灵活调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、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。（）可靠性衡量可靠的标准，一般是根据主接线型式机主要设备操作的可能方式，按一定的规律计算出“不允许”事件发生的规律，停运的持续时间期望值等指标，对几种主接线型式中择优。所谓“不允许”

20、事故，是指发生故障后果非常严重的事故，如全部电源停运、变压器停运，全场停电事故等。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。（）灵活性灵活性是指在调度时，可以灵活的投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以极特殊运行方式下的系统调度要求；在检修时，可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，而不致影响电力网的运行和对用户的供电；在扩建时，可以容易的从初期接线扩建到最终接线，在不影响连接供电或停电时间最短的情况下，投入新机组、变压器或线路，并对一次和二次部分的改建工作量最少。在操作时间便、安全、不易发生误操作的“方便性”。（）主接

21、线的经济性主接线应在满足供电可靠性、灵活性要求的前提下做到经济性。即:主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器等一次设备，要是控制、保护不过于复杂，要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。做到投资省。合理的选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变等）容量、台数，避免两次变压而增加电能的损失。电器主接线选择时要为配电装置的布置创造条件，尽量使占地面积减少。2.1.2 电气主接线的设计依据（）发电厂在电力系统中的地位和作用电力系统中的发电厂有大型主力电厂、中小型地区电厂及企业自备电厂三种类型。大型主力或电厂靠近煤矿或沿海、沿江，并接入300-500kV超高压系统；

22、地区电厂靠近城镇，一般接入110-220kV系统，也有接入330kV系统；企业自备电厂则以本企业供电供热为主，并与地区110-220kV系统相连。中小型电厂常有发电机电压馈线向附近供电。（）负荷大小和重要性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。2.2 电气主接线的选择2.2.1 主接线的基本形式（）单母线接线只有一组母线的接线如图2-1所示是一个典型的单母线接线图。这种接线的特点是电源和供电线路都联在同一母线上。

23、为了便于投入或切除任何一条进、出引线每条引线上都装有可以切除符合电流和故障电流的断路器。单母线接线的主要优点是：接线简单、清晰、采用设备少，投资省，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。单母线接线一般只适用于一台发电机或一台变压器的以下三种情况：610kV配电装置的出线回数不超过5回；3563kV配电装置的出线回数不超过3回；110220kV配电装置的出线回数不超过3回。单母线接线最严重的缺陷是母线停运（母线检修、故障，线路故障后线路保护或断路器拒运）将使全部支路停运，即停电范围为该母线段的100%，且停电时间很长，若为母线自身损坏须待母线修复之后方能恢复各支路运行。图2-1 单母线接线 图2

24、-2 单母线分段接线 隔离开关作为操作电器，所以断路器和隔离开关在正常运行操作时，必须严格遵守操作顺序；隔离开关“先合后断”或在等电位状态下进行操作。（）单母线分段接线单母线接线的缺点可以通过将母线分段的办法来克服。如图2-2所示。当母线的中间装设一个断路器后，即把母线分为两段，这样对重要的用户可以由分别接于两段母线上的两条线路供电。由于单母线分段接线既保留了单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优点，又在一定程度上克服了它的缺点，所以这种接线目前仍被广泛应用。单母线分段接线适用范围：610kV配电装置的出线回数为6回及以上时；3563kV配电装置的出线回数为48回时；110220kV配电装置

25、的出线回数为34回时。单母线分段有其如下优点：用断路器把母线分段后，对重要的用户可以从不同的段引出两条回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。但是单母线分段接线也有较显著的缺点，就是当一段母线或母线隔离开关发生故障或检修时，该段母线上所连接的全部引线都要在检修期间停电；当出线为双回路时，需时架空线路出现交叉跨越；扩建时须向两个方向均衡扩建。显然对于大容量发电厂来说，这都是不允许的。因此，还要改进。（）双母线接线双母线接线是根据单母线接线的缺点提出来的，如图2-3所示。双母线接线，其中一组为工作母线，以组为备用母线，并

26、通过母联断路器并联运行，在进行操作时应注意，隔离开关的操作原则是：在等电位下操作或先通后断。它可以有两种运行方式，一种是固定连接分段运行方式。即一些电源与出线固定连接在一组母线上，母联断路器合上，相当于单母线分段运行。另一种工作方式相当于单母线运行方式。很显然双母线分段的可靠性高于前两种接线方式，只是母线保护较复杂。然而它比单母线分段接线的投资更大。图2-3 双母线接线如检修工作母线是其操作步骤是：先合上母线断路器两侧的隔离开关，再合母线断路器，向备用线充电，这是两组母线等电位。为保证不中断供电，应先接通备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上的隔离开关。完成母线转换后，在断开母联断路器及其两侧

27、的隔离开关，即可对原工作母线进行检修。双母线接线的适用范围：610kV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；3563kV配电装置的出线回数超过8回火连接电源较多、负荷较大时；110220kV配电装置的出线回数为5回以上时，或110220KV配电装置，在系统中居重要地位，出线回数在4回以上时。双母线接线的优点有：供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。调度灵活。各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上能灵活的适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。扩建方便。向双母线

28、的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线单位电源和符合均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以至界限不同的母线断路时不回如单母线分段那样导致出线交叉跨越。便于实验。当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。双母线接线也有其缺点： 增加一组母线和使每回路就须加一组母线隔离开关。当母线故障或检修时隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需要隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 图2-4 线路单元接线（）变压器-线路单元接线发电机和变压器直接连接成一个单元，组成发电机-变压器组，称为单元接线。单元接线的特点是几个元件直接单独连

29、接，其间没有任何的联系（如母线等），这样不仅减少了电器的数目，简化了配电装置的结构和降低了造价，同时也大大减少了故障的可能性。发电机-双绕组变压器组成的单元接线。在图2-4（a）和（b）中，发电机和变压器成为一个单元组，电能经升压后直接进入高压电网。这种接线由于发电机和变压器都不能单独运行，因此，二者的容量应当相等。单元接线的基本缺点是原件之一损坏或检修时，整个单元将被迫停止工作。这种接线形式适用于大型的发电厂。发电机-变压器-线路单元接线。如图2-4（c）所示，这种接线不需在发电厂或变电所中建造高压配电装置，从而大大减小了占地面积与造价，并简化了运行。但这种接线的采用却具有相同的局限性，线路

30、故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时，线路停运。（）桥型接线图2-5 桥形接线两个“变压器-线路”连接，便构成桥型接线。桥型接线分为内桥接线和外桥接线两种，如图2-5所示。内桥型接线优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运。 桥联断路器检修时，两个回路需解裂运行。出线断路器检修时，线路需较长时期停运。为避免此缺点，可加装正常段开运行的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，再跨条上需加装两组隔离开关。桥联断路器检修时，也可利用此跨桥。适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较长，

31、故障率较高的情况下。外桥型接线优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：线路的投入和切除较复杂，需动作两台断路器，并有一台 变压器暂时停运。牵连断路器检修时，两个回路需解裂运行。变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。为避免此缺点，可加装正常段开运行的跨条，桥联断路器检修时也可利用此跨条。适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器切换或线路较短时，故障率较少的情况下。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥型接线。2.2.2 主接线设计（）毕业设计的技术背景和设计依据 电厂规模：装机容量: 装机2台，容量分别为；2X600MW, 机组年利用小时数: ；气象条件：年最高温度

32、40度，平均气温25度，气象条件一般，无特殊要求；厂用电率：6%。出线回数：10kV电压等级：15km电缆馈线10回，每回平均输送容量1.8MW。10kV最大负荷20MW,最小负荷16MW,cos =0.85, Tmax=5300h，为类、类负荷。110kV电压等级：60km架空出线6回，每回平均输送容量11MW。110kV最大负荷70MW,最小负荷60MW,cos =0.8, Tmax=5000h，为类负荷。220kV电压等级：150km架空线2回，220KV与无穷大系统连接，接受该发电厂的剩余功率。当取基准容量为100MV.A时，系统归算到220kV母线上。2.2.3 主接线的方案（）方案

33、一220kV电压等级的方案选择。由于220kV 电压等级的电压馈线数目是2回，所以220 kV电压等级的接线形式可以选择单母线接线形式。由于单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优点，采用设备少、投资省、操作方便、便于扩建和采用成套配电设备装置，所以220 kV电压等级的接线形式选择为单母线接线。110kV电压等级的方案选择。由于110kV电压等级的电压馈线数目是6回，所以在本方案中的可选择的接线形式是单母线分段接线。单母线的优点如下：母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；一段母线故障（或检修） 时，仅停故障（或检修）段工作，非故障段仍可继续工作。10kV电压

34、等级的方案选择.由于10kV电压等级的电压馈线数目是10回，所以在本方案中的可选择的接线形式是单母线分段接线。用断路器把母线分段后，对重要的用户可以从不同的段引出两条回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。所以可以将主接线形式表示如图2-6所示。图2-6 方案一接线图（）方案二220kV电压等级的方案选择。由于220kV 电压等级的电压馈线数目是2回，所以220 kV电压等级的接线形式可以选择单母线接线形式。由于单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优点，采用设备少、投资省、操作方便、便于扩建和采用成套配电设备装置，

35、所以220 kV电压等级的接线形式选择为单母线接线。110kV电压等级的方案选择。由于110kV电压等级的电压馈线数目是6回，所以在本方案中的可选择的接线形式是双母线接线形式。由于双母线接线的可靠性和灵活性高，它可以轮流检修母线，而不中断对用户的供电；当维修任意回路的母线隔离开关时，只需断开该回路；工作母线故障时，可将全部回路转移到备用母线上，从而使用户迅速恢复供电；可用母联断路器代替任意回路需要检修的断路器，在种情况下，只需短时停电；在个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分离出来，并单独接至备用母线上。双母线接线形式正好克服了单母线分段接线形式的缺点，所以在大、中型发电厂中这种接线形式被广

36、泛应用。如图2-7所示： 图2-7 方案二接线图10kV电压等级的方案选择。在方案二中的10kV电压等级的接线形式仍然选择单母线分段接线形式。因为在进行主接线的设计中，必须时刻考虑到可靠性、灵活性和经济性要求。（）方案三如下图2-8所示：图2-8 方案三主接线图方案三为220kV双母线带旁母接线，这种接线形式在大中型电厂中经常用到。双母线接线的优点有：供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。调度灵活。各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上能灵活的适应系统中各种运行方式调度和

37、潮流变化的需要。 扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线单位电源和符合均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以至界限不同的母线断路时不回如单母线分段那样导致出线交叉跨越。便于实验。当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。双母线接线也有其缺点： 增加一组母线和使每回路就须加一组母线隔离开关。 当母线故障或检修时隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需要隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 2.2.4 方案的选择设计发电厂的电气主接线时，首先应按技术要求确定可能选用的方案。当有多个方案在技术上相当时，

38、则需进行经济比较。设计发电厂主接线时在技术上应考虑的主要问题是：保证全系统运行的稳定性，不应再本厂、站内的故障造成系统的瓦解；保证负荷、特别是重要负荷供电的可靠性及电能质量；各设备、特别要注意高、中压联络变压器的过载是否在允许范围内。在上述三种方案中，他们在技术上都是有显著差异的，在不同的技术等级中，都有差异。单母线分段在投资上是比双母线接线的投入要小的，而双母线接线的可靠性又比单母线分段接线的可靠性高。根据设计任务书中的要求，电厂所发电是为郑州市供电，所以必须满足供电的可靠性，并且为以后的扩建也要打下基础。虽然说增大了一次性投资，但是对以后电厂的扩建和发展打下了坚实的基础。通过对三种方案的比

39、较，并且连同电气主接线的设计原则即可靠性、经济性和灵活性的综合考虑，选择出的最优方案是方案三。3 电气设备的选择 为了满足电力生产和保证电力系统运行的安全稳定性和经济性，发电厂和变电所中安装有各种电气设备，其主要的任务是启停机组、调整负荷、切换设备和线路、监视主要设备的运行状态、发生异常故障时及时处理。根据电气设备的作用不同，可以将电气设备分为一次设备和二次设备。（）一次设备 通常把生产、变换、输送、分配和使用电能的设备，如发电机、变压器和断路器等称为一次设备。它们包括：生产和转换电能的设备、接通或断开电路的开关电器、限制故障电流和防御过电压的保护电器、载流导体、接地装置。（）二次设备 对一次

40、设备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和保护的设备，成为二次设备。它们包括：使用的互感器、测量表计、 继电保护及自动装置、直流电源设备、操作电器。3.1 主变压器和发电机中性点接地方式3.1.1 电力网中性点接地方式选择电力网中性点接地方式是一个综合性问题。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、主变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰等。电力网中性点接地方式有以下几种：（）中性点非直接接地中性点不接地中性点不接地方式最简单，单相接地时允许带故障运行两小时，供电连续性好，接地电流仅为线路及设备的电容电流。但由于过电压

41、水平较高，要求有较高的绝缘水平，不宜用于110KV及以上电网。中性点消弧线圈接地当接地电容电流超过允许值时，可采用消弧线圈补偿电容电流，保证接地电弧瞬间熄灭，以消除弧光间歇接地过电压。中性点经高电阻接地当接地电容电流超过允许值时，也开采用中性点经高电阻接地。此接地方式降低弧光间隙接地过电压，同时可以提供足够的电流和零序电压，使接地保护可靠动作，一般用于大型发电机中性点。（）中性点直接接地直接接地方式的单相短路电流很大，线路或设备需立即切除，增接了断路器的负担，降低了供电的连续性。但由于过电压较低，绝缘水平可下降，减少了设备的造价，特别是在高压和超高压电网，经济效益显著。故适用于110kV及以上

42、电网中。3.1.2 变压器中性点接地方式电力网中性点接地方式，决定了主变压器中性点接地方式。主变压器的110-500kV侧采用中性点直接接地方式：凡是自耦变压器，其中性点需要直接接地或经小阻抗接地。凡中、低压有电源的升压站和降压变电所至少应有一台变压器直接接地。终端变电所的变压器中性点一般不接地。变压器中性点接地点的数量是电网所有短路点的综合零序电抗与综合正序电抗之比小于三，以使单相接地时健全相上工频过电压不超过阀型避雷器的灭弧电压。所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地，以便于运行调度灵活选择接地点。当变压器中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不是按线电压设计，应在中性点装设避雷器保

43、护。选择接地时应保证任何故障形式都不应使电网节点成为中性点不接地的系统。双母线接线有两台以上主变压器时，可考虑两台主变压器中性点接地。3.1.3 发电机中性点接地方式发电机中性点采用非直接接地方式发电机转子绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电流后是发电机本身及其引出回路所连接元件的对地电容电流。本次设计采用发电机中性点经电阻接地方式。由于它适应于单相接地电流大于允许值的中小机组或200MW及以上大机组。电阻可接在直配线发电机的中性点上。当发电机为单元接线时，则应接在发电机的中性点上。3.2 发电机的选型3.2.1 简介汽轮发电机由汽轮机直接耦合传动。励磁机是向汽轮发电机提供励磁的设备。（）冷

44、却方式采用的冷却方式，定子绕组和转子有空冷、水内冷和氢冷等。在转子氢内冷系统中，又有轴向通风等多种方式。（）励磁方式发电机容量在100MW以上的普遍采用同轴交流励磁机经静止半导体整流励磁方式。3.2.2 发电机的选型（）选择型号：QFSN-600-2-22D型号含义：600额定容量 N氢内冷 F发电机 Q汽轮机 S水内冷（） QFSN-600-2-22D型汽轮发电机主要参数，如表3-1所示：表3-1 600MW发电机的主要参数表序号项目单位参数备注1型号QFSN-600-2-22D2额定功率MW6003最大连续出力MW6474额定电压kV225额定电流A17.4956额定功率因数0.9（滞后)

45、7定子绕组接法YY8相数39励磁方式 自并励静止可控硅励磁10生产厂家东方汽轮发电机有限公司3.3 主变压器的选择3.3.1 容量的计算及确定连接在发电机电压母线与系统间的主变压器容量应按下列条件计算：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。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，可以考虑变压器的允许过负荷能力和限制非重要负荷。根据系统经济运行的要求，而限制本厂的输出功率时能供给发电机电压的最大负荷。按上述

46、条件计算时，应考虑负荷曲线的变化和逐年负荷的发展。特别注意发电厂初期运行时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。发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。对装设两台变压器的发电厂，当其中一台主变推出运行时，另一台变压器应承担70%的容量。具体计算的过程如下：a.10kV电压等级下的最大容量 S =（SG-SG8%-Smin）0.7/0.85= (1200-12000.06-48) 0.7/0.85= 10560.7/0.85=868.7MVAb.110kV 电压等级下的最大容量S = Smax/0.85 =210/0.85=217.1MVAc.220kV电压等级

47、下的最大容量S = (S10max+S110min) /0.85 = (210+60) /0.85=317.65 MVA根据上面的计算可知道低压侧的容量为最大，所以，以此为基准可以选择一个三绕组的变压器.（）绕组连接方式的确定变压器的连接方式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Y型和型，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。三相变压器的一组相绕组或连接成三相组的三相变压器的相同电压的绕组连接成星型、三角型、曲折型时，对高压绕组分别以字母Y、D或Z表示，对中压或低压绕组分别以字母y、d 或z表示。如果星型连接或曲折型连接的中性点是引出的，则分别以YN

48、、ZN表示，带有星三角变换绕组的变压器，应在两个变换间已“-”隔开。我国110kV以上电压，变压器的绕组都采用Y连接。35kV以下电压，变压器绕组都采用连接。（）变压器调整方式的选择变压器的电压调整使用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器的变比。切换方式有两种：不带负荷切换，称为无励磁调压，调整范围通常在5%以内；另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可达20%-30%。对于110KV以下的变压器，设计时才考虑到变压器采用有载调压的方式。综合考虑发电厂的发电机运行出力变化不大，所以在本次的设计中采用的变压器调整方式是无励磁调压。3.3.2 变压器的选型（）型号的选择：SFP-7200

49、00220 型号的含义： S三相风冷强迫油循环, F风冷, P无励磁调压, 720000额定容量, 220电压等级。（） SFP-720000220型变压器主要的技术参数如表3-2所示：表3-2 主变压器主要参数表序号项目单位参数备注1型号SFP-7200002202冷却方式强制油循环风冷3额定容量MVA7204电压组合kV24222.5%/225连接组别YN,d116高压侧额定电流A17187低压侧额定电流A188958空载损耗kW2699总损耗kW15303.4 部分电气一次设备的选择电气设备的选择是变电所电气设计的主要内容之一，正确的选择电气设备的目的是为了使导体和电器无论在正常情况或故

50、障情况下，均能安全、经济合理的运行。在进行设备选择时，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，并注意节约投资，选择合适的电气设备。 在发电厂和变电所中，采用的电气设备种类很多，其作用和工作条件并不一样，具体选择的方法也不同，但对他们的基本要求都是相同的。电气设备的选择的一般要求是：满足工作要求。应满足正常运行、检修以及短路过电压情况下的工作要求。适应环境条件。阴干当地的环境条件进行校验。先进合理。应力求技术先进和经济合理。整体协调。应与整个工程的建设标准协调一致。适应发展。应适当考虑发展，留有一定的裕量。电气设备能安全、可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，短路

51、条件来校验其动稳定和热稳定。3.4.1 高压断路器的选择断路器是在电力系统正常运行和故障情况下用作断开或接通电路中的正常工作电流及开断故障电流的设备。开关电器在合闸状态下，靠触头接通电路。当断开电路时，在开关的触头之间可以看到强烈而刺眼的亮光。这是由于在触头之间产生了放电，这种放电称为电弧。此时触头虽以分开，但是电流通过触头间的电弧仍继续流通，也就是说，电路并未真正断开，要使电路真正断开，必须将电弧熄灭，高压断路器具有能熄灭电弧的装置，它能用来断开或闭合电路中的正常工作电流，也用来断开电路中的过负荷或短路电流。所以它是电力系统中最重要的开关电器。对它的基本要求是：具有足够的开断能力，尽可能短的

52、动作时间和高的工作可靠性；结构简单，便于操作和检修，具有防火和防暴性能，尺寸小，重量轻，价格低等。本设计选用SF6断路器，SF6断路器的特点是：灭弧能力强，介质强度高，单元灭弧室的工作电压高，开断电流大然后时间短；开断电容电流或电感电流时，无重燃，过电压低；电气寿命长，检修周期长，适于频繁操作；操作功小，机械特性稳定，操作噪音小。原则：a.，b.根据选择条件，决定选用型号为WFLAJ/SFLAJ.3.4.2 隔离开关的选择隔离开关是一种没有专门灭弧装置的开关设备，主要用来断开无负荷电流的电路，隔离高压电流，在分闸状态时有明显的断开点，以保证其他电气设备的安全检修。在合闸状态时能可靠地通过正常负

53、荷电流及短路故障电流。因它未有专门的灭弧装置，不能切断负荷电流及短路电流。因此，隔离开关只能在电路已被断路器断开的情况下才能进行操作，严禁带负荷操作，以免造成严重的设备和人身事故。只有电压互感器、避雷器、励磁电流不超过2A的空载变压器及电流不超过5A的空载线路，才能用隔离开关进行直接操作。高压隔离开关的选择ZF11-252（L）型封闭式组合电器（简称GIS），是三相交流高压输变电组合电器设备，它是将高压变电站中的高压电器元件成套组合在一起，利用SF6气体优良的绝缘性能和灭弧性能而使变电站得以小型化。该设备包括断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、氧化锌避雷器、母线、出线套管、电缆头等基本元件

54、，可按用户要求组合成各种主接线方式，用于252 kV输变电系统分、合空载、负载及故障电流、转换负荷、隔离线路、测量及保护等。表3-3 ZF11-252系列隔离开关技术数据额定工作电压（kV）额定电流(A)3s 热稳定电流（kA）额定动稳定电流峰值（kA）额定频率（HZ）2523150(4000)5012550故设计选择隔离开关为：ZF11-252/3150A-50kA，技术参数如表3-3所示。3.4.3 互感器的选择互感器的作用主要是与测量仪表配合，对线路的电压、电流、电能进行测量；与继电保护装置配合，对电力系统和设备进行保护；使测量仪表、继电保护装置与线路高电压隔离，以保证运行人员和二次装置

55、的安全；将线路电压与电流变换成统一的标准值，以利仪表和继电保护装置的标准化。 （）电压互感器电压互感器是一种电压的变换装置，可将高电压变换为低电压，以便用低压量值反映高压量值的变化可以直接用普通电气仪表进行测量。由于电压互感器二次侧均为100V，使测量仪表和继电器电压线圈标准化，因此电压互感器在电力系统中得到了广泛应用。电压互感器的形式选择如下:10kV的配电装置一般采用油浸绝缘结构;在高压开关柜中或在布置地方比较狭窄的地方,可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压时，一般采用三相电压互感器。220kV及其以上的配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。接在110kV及其

56、以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯时，应尽量与耦合电容器结合，统一选用电容式电压互感器。兼作为泄能用的电压互感器，应选用电磁式电压互感器。220kV母线侧故本设计型号为系ZF11-252（L）列电压互感器，技术参数如表3-4所示： 表3-4 ZF11-252（L）系列电压互感器技术数据额定工作电压（V）频率（HZ）额定电容初级绕组次级绕组剩余电压绕组 500.005f0.1（）电流互感器电流互感器是一种电流变换装置，可将高压电流和低压大电流变换成电压较低的小电流，供给仪表和继电器保护装置，并将仪表和保护装置与高压隔离电路隔开。电流互感器的二次电流均为5A，使测量仪表和继电保护装置使用

57、安全、方便。因此，电流互感器在电力系统中得到了广泛应用。选择标准如下：电流互感器的额定电压与电网的额定电压应相符。电流互感器一次额定电流的选择，应使运行电流为其20%100% ;10kV继电保护用的电流互感器一次侧电流一般应不大于设备额定电流的1.5倍。所选用电流互感器应符合规定的准确度等级。根据被测电流的大小选择电流互感器的变比，要使一次线圈额定电流大于被测电流。电流互感器二次负载所消耗的功率或阻抗应不超过所选用的准确度等级相应的额定容量，以免影响准确度。根据系统运行方式和电流互感器的接线方式来选择电流互感器的台数。电流互感器选择之后，应根据装设地点的系统短路电流校验其动稳定和热稳定。拟选型

58、号为ZF11-252（L）系列电流互感器，主要的技术参数如表3-5所示：表3-5 ZF11-252（L)50VA电流互感器技术数据额定电压（KV）准确级额定电流比（A）4s 热稳定电流（kA）额定动稳定电流峰值（kA）2202521200-2400/5502523.4.4 避雷器的选择避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器主要有阀式避雷器排气式避雷器角型避雷器等几种。选择原则：避雷器灭弧电压不得低于安装地点可能出现的最大对地工频电压。仅用于保护大气过电压的普通阀型避雷器的工频放电电压下限，应高于安装地点预期操作过电压；既保护大气过电压

59、，又保护操作过电压的磁吹避雷器的工频放电电压上限，在适当增加裕度后，不得大于电网内过电压水平。避雷器冲击过电压和残压在增加适当裕度后，应低于电网冲击电压水平。保护操作过电压的避雷器的额定通断容量，不得小于系统操作时通过的冲击电流。中性点直接接地系统中，保护变压器中性点绝缘的阀型避雷器，故本设计拟选用Y10WF1-200/520型号避雷器。4 短路电流计算4.1 短路的原因、后果及其形式在电力系的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。产生短路的主要原因，是由于电气

60、设备载流部分绝缘损坏所造成。而绝缘损坏主要是因为绝缘老化、过电压、机械性损伤等引起。人为误操作及鸟兽跨越裸导体等也能引起短路。发生短路时，由于系统中总阻抗大大减少，因而短路电流可能达到很大数值（几万安至十几万安）。这样大的电流所产生的热效应和机械效应会使电气设备受到破坏；同时短路点的电压降到零，短路点附近的电压也相应地显著降低，使此处的电力系统受到严重影响或被迫中断；若在发电厂附近发生短路，还可能使整个电力系统运行解列，引起严重后果。在三相供电系统中，可能发生的主要短路类型有三相短路、二相短路、两相接地短路和单相接地短路，三相短路属对称短路，其余三种为不对称短路。在四种短路故障中，出现单相短路

61、故障的机率最大，三相短路故障的机率最小。但在电力系统中，用三相短路作为最严重的故障方式，来验算电器设备的运行能力。短路电流计算目的是：在选择电气主接线时，为了比较各种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。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。在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。短路电流计算的一般规定：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

62、，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后510年）。确定短路电流计算时，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。选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。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。按接地装置的设计，也需用短路电流。4.2 各种短路电流的计算4.2.1 各种短路电流的基本假定和计算（）基本假定正常工作时，三相系统对称运