發(fā)電廠課程設計---凝汽式火電廠電氣一次部分設計

1、<p>　　發(fā)電廠電氣課程設計(論文)</p><p>　　題 目 凝汽式火電廠電氣一次部分設計 </p><p>　　學院名稱 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　職 稱 </p>

2、<p>　　班 級 </p><p>　　學 號 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　2008年6月18日</p><p><b>　　設計任務書——</b></p><p

3、><b>　　1、概述</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　電力系統(tǒng)是將各種發(fā)電、變電、輸電、供電的電氣設備連接在一起而組成的整體。電力系統(tǒng)的發(fā)展程度和技術水準已經(jīng)成為各國經(jīng)濟發(fā)展水平的標志之一?！栋l(fā)電廠電氣部分》作為電力專業(yè)的一門主要課程, 主要包括課堂講學、課程設計、生產(chǎn)實習三個主要部分。課

4、堂講學著重敘述發(fā)電、變電和輸電的電氣主系統(tǒng)的構成、設計和運行的基本理論和計算方法，相應地介紹主要電氣設備的原理和性能。在完成了理論的學習的基礎上，為了進一步加深對理論的理解，進行了本次課程設計。設計工作是電力系統(tǒng)工程建設的關鍵環(huán)節(jié)，做好設計工作，對工程建設的工期、質量、投資費用和建成投產(chǎn)后的運行安全可靠性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益，起著決定性的作用。設計是工程建設的靈魂。本設計是針對地區(qū)變電站的要求來進行配置的，它主要包括電氣主接線的選擇、短

5、路電流的計算、電氣設備的選擇、配電裝置的選擇四大部分。其中詳細描述了短路電流的計算和電氣設備的選擇，從不同的短路情況進行分析和計算，對不同的短路參數(shù)來進行不同種類設備的選擇，并對設計進行了理論分析，在理論上證實了變電站實際可行性，達到了設計的要求。</p><p>　　1.2系統(tǒng)與負荷資料簡敘</p><p>　　本設計為2×200MW+2×600MW火力發(fā)電廠電氣部分

6、一次設計，原始資料如下：</p><p>　　1.類型：凝汽式火電廠</p><p>　　2.裝機容量：裝機4臺、容量分別為2×200MW（額定電壓為15.75kV）、2×600MW（額定電壓為20kV），機組年利用小時數(shù)Tmax=6500h。功率因數(shù)為0.85</p><p>　　3．廠用電率6%，廠用母線電壓為6kV</p>&

7、lt;p>　　4．220kV電壓等級：60km架空線4回,每回平均輸送40MW，=5000h，每兩回接至一變電站，互為備用接線。 </p><p>　　5．500kV電壓等級：500kV電壓級與容量為5000MW的電力系統(tǒng)連接，系統(tǒng)歸算到本電廠500kV母線上的電抗標幺值XS*=0.021（基準容量為100MV·A）,500kV架空線3回，備用線一回。 </p><p>　

8、　6.環(huán)境條件：本廠建在一大型礦區(qū)，煤炭資料豐富，附近有河流經(jīng)過，水源豐富，足夠本廠用水，距離負荷中心較遠。</p><p>　　7．氣象條件：當?shù)刈罡邷囟葹?4℃，最低溫度6℃，最熱月平均最高溫度為30℃，氣象條件一般，無特殊要求。 </p><p>　　2 電氣主接線的設計</p><p>　　2.1 主接線方案的選擇</p><p>

9、　　對電氣主接線的基本要求，概括的說應該包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三方面，下面簡要分析一下。</p><p><b>　　2.1.1可靠性</b></p><p>　　可靠安全是電力生產(chǎn)的首要任務，保證供電可靠是電氣主接線最基本要求。它可以從以下幾方面考慮：</p><p>　　1、發(fā)電廠或者變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用；</p>

10、<p>　　2、發(fā)電廠和變電所接入電力系統(tǒng)的方式；</p><p>　　3、發(fā)電廠和變電所的運行方式及負荷性質；</p><p>　　4、設備的可靠性程度直接影響著主接線的可靠性；</p><p>　　5、長期實踐運行經(jīng)驗的積累是提高可靠性的重要條件。</p><p><b>　　2.1.2靈活性</b>&

11、lt;/p><p>　　主接線應滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。</p><p>　　1、調(diào)度時，應操作方便的基本要求，既能靈活的投入或切除某些機組、變壓器或線路，調(diào)配電源和負荷，又能滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式及特殊運行方式下的調(diào)度要求；</p><p>　　2、檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的

12、供電；</p><p>　　3、擴建時，可以容易地從初期接線過渡到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入新裝機組、變壓器或線路而不互相干擾，并且對一次和二次部分的改建工作量最少。</p><p><b>　　2.1.3經(jīng)濟性</b></p><p>　　主接線應在滿足可靠性和靈活性的前提下作到經(jīng)濟合理。一般從以下幾方面考慮。&l

13、t;/p><p><b>　　1、投資??；</b></p><p><b>　　2、占地面積少；</b></p><p><b>　　3、電能損耗少。</b></p><p>　　此外，在系統(tǒng)規(guī)劃設計中，要避免建立復雜的操作樞紐，為簡化主接線，發(fā)電廠、變電所接入系統(tǒng)的電壓等級一般不

14、超過兩種。</p><p>　　發(fā)電、供電可靠性是發(fā)電廠生產(chǎn)的首要問題，主接線的設計首先應保證其滿發(fā)、滿供、不積壓發(fā)電能力，同時盡可能減少傳輸能量過程中的損失，以保證供電連續(xù)性。為此，對大、中型發(fā)電廠主接線的可靠性，應從以下幾方面考慮：</p><p>　　1、斷路器檢修時，是否影響連續(xù)供電；</p><p>　　2、線路、斷路器或母線故障，以及在母線檢修時，造成饋

15、線停運的回路數(shù)多少和停電時間的長短，能否滿足重要的Ⅰ ，Ⅱ類負荷對供電的要求；</p><p>　　3、本發(fā)電廠有無全廠停電的可能性；</p><p>　　4、大型機組突然停電對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響與產(chǎn)生的后果等因</p><p>　　所以對大、中型發(fā)電廠電氣主接線，除一般定性分析其可靠性外，尚需進行</p><p><b>　　

16、可靠性的定量計算。</b></p><p>　　主接線還應具有足夠的靈活性，能適應多種運行方式的變化，且在檢修、事</p><p>　　故等特殊狀態(tài)下操作方便、調(diào)度靈活、檢修安全、擴建發(fā)展方便。</p><p>　　主接線的可靠性與經(jīng)濟性綜合考慮、辨證統(tǒng)一，在滿足技術要求的前提下，盡可能投資省、占地面積少、電壓損耗少、年費用（投資與運行）為最小。<

17、/p><p>　　根據(jù)對原始資料的分析，現(xiàn)將各電壓等級可能采用的較佳方案列出。進而，以優(yōu)化組合的方式，組成最佳可比方案。</p><p>　　220KV電壓級：出線回路數(shù)為4回且為I級負荷，為使其出線斷路器檢修時不停電，應采用雙母分段或雙母帶旁路，以保證其供電的可靠性和靈活性。</p><p>　　500KV電壓級：出線回路數(shù)為4回且為I級負荷，應采用雙母帶旁路或一臺半

18、。</p><p>　　擬訂兩方案如表2.1，分別如圖2.1及2.2。</p><p>　　表2.1 擬定的兩種方案</p><p><b>　　方案接線圖比較　</b></p><p>　　圖2.1 方案Ⅰ接線圖</p><p>　　圖2.2 方案Ⅱ接線圖</p><

19、p>　　表2.2 主接線方案比較表</p><p>　　通過對兩種方案的綜合分析，方案I在可靠性及靈活性方面占優(yōu)勢，方案Ⅱ在經(jīng)濟性方面占優(yōu)勢。考慮到該電廠為中型凝汽式發(fā)電廠，方案Ⅱ已可以滿足其供電需要，故選用方案Ⅱ為最終方案。</p><p>　　2.2主變壓器的選擇與計算</p><p>　　2.2.1變壓器容量的確定原則</p><

20、p>　?、褰佑邪l(fā)電機電壓母線接線的主變壓器容量的確定的原則</p><p>　　連接在發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)之間的主變壓器的容量，應考慮以下因素：</p><p>　　1、發(fā)電機全部投入運行時，在滿足發(fā)電機電壓供電的日最小負荷，并扣除廠用負荷后，主變壓器應能將發(fā)電機電壓母線的剩余有功和無功容量送入系統(tǒng)。</p><p>　　2、接在發(fā)電機電壓母線上的最大一臺機組

21、檢修或故障時，主變壓器應能從電力系統(tǒng)倒送功率，保證發(fā)電機電壓母線上最大負荷的需要。</p><p>　　3、若發(fā)電機電壓母線上接有兩臺或以上的主變壓器時，當其中容量最大的一臺因故退出運行時，其它主變壓器在允許正常過負荷范圍內(nèi)，應能輸送母線剩余功率的70%以上。</p><p>　?、嬷髯儔浩餍褪降倪x擇原則</p><p><b>　　1、相數(shù)的確定<

22、/b></p><p>　　在330KV及以下電力系統(tǒng)中，一般都應選用三相變壓器。若受到限制時，則宜選用兩臺小容量的三相變壓器取代一臺大容量三相變壓器，或者選用單相變壓器。</p><p><b>　　2、組數(shù)的確定</b></p><p>　　一般當最大機組容量為125MW及以下的發(fā)電廠多采用三繞組變壓器，但三繞組變壓器的每個繞組的通過

23、容量應達到該變壓器額定容量的15%以上。對于最大機組為200MW以上的發(fā)電廠，一般以采用雙繞組變壓器加聯(lián)絡變壓器更為合理。其聯(lián)絡變壓器宜選用三繞組變壓器。</p><p>　　3、繞組接線組別的確定</p><p>　　變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)的相位一致，否則，不能并列運行。我國110KV及以上電壓，變壓器三相繞組都采用“YN”連接，35KV采用“Y”連接，其中性點多通過消弧線圈

24、接地，35KV以下高壓電壓，變壓器三相繞組都采用“D”連接。</p><p>　　變壓器型號的表示方法：</p><p>　　□ □ - □ / □ □</p><p><b>　　特殊環(huán)境代號</b></p><p><b>　　電壓等級（KV）</b></p>

25、<p>　　額定容量代號（KVA）</p><p><b>　　設計序號</b></p><p><b>　　產(chǎn)品代號</b></p><p>　　變壓器產(chǎn)品代號含義：</p><p>　　S—— 三相 F——風冷卻裝置 P——強迫油循環(huán) S——三繞組</p>

26、;<p>　　根據(jù)以上繞組連接方式的原則，主變壓器接線組別一般都采用YN，d11常規(guī)接線。</p><p>　　根據(jù)以上繞組連接方式的原則，主變壓器接線組別一般都采用YN，d11常規(guī)接線。</p><p>　　將4臺200MW的發(fā)電機接在220KV側，其中兩臺主變壓器為雙繞組直接連接兩臺發(fā)電機與220KV線路，還設計兩臺主變壓器為三繞組連接兩臺發(fā)電機與220KV線路和110K

27、V線路。</p><p><b>　　變壓器容量的確定：</b></p><p>　　S=(PG－P廠)×（1+10%）/cos</p><p>　　S=(200－200×8%)×1.1/0.85=238.12MW</p><p>　　故選擇變壓器的容量不能低于240MW</p>

28、<p>　　雙繞組變壓器選擇為SFP7-240000/220</p><p><b>　　其參數(shù)如下：</b></p><p><b>　　表2.3</b></p><p>　　三繞組變壓器選擇為QSFPS7-240000/220</p><p><b>　　其參數(shù)如下：&l

29、t;/b></p><p><b>　　表2.4</b></p><p>　　其中容量比1：1：1　　</p><p>　　2.2.2廠用變壓器的選擇：</p><p>　　廠用電分別從四臺發(fā)電機取得電源，所以，需要四臺。本設計采用廠用電母線分段形接線，以提高可靠性，也使調(diào)配靈活。所以，發(fā)電機電壓級的變壓器采用分裂

30、繞組，兩低壓側分別接到兩段母線上，達到相互備用的效果。200MW機組的發(fā)電廠廠用電一般采用6KV，所以發(fā)電機電壓級的變壓器要用15.75/6.3/6.3，發(fā)電機旁的廠用變壓器容量是：</p><p>　　P=PG×8%=800×8%=64MW</p><p>　　選用接近此容量的標準容量為31.5MW。</p><p>　　2.3用電接線方式的選

31、擇</p><p>　　廠用電接線的設計原則基本上與主接線的設計原則相同。首先，應保證對廠用負荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機安全運轉；其次，接線應能靈活地應</p><p>　　事故、檢修等各種運行方式的要求；還應適當注意其經(jīng)濟性和發(fā)展的可能性并</p><p>　　慎重地采用新技術、新設備，使其具有可行性和先進性。</p><p>　　2.

32、3.1接線總的要求：</p><p>　?、?各機組的廠用電系統(tǒng)應是獨立的。特別是200MW及以上機組，應做到這一點。一臺機組的故障停運或者其輔助機的電氣故障，不應影響到另一臺機組的正常運行，并能在短時內(nèi)恢復本機組的運行。</p><p>　?、?充分考慮機組啟動和停運過程中的供電要求。一般均配置可靠的備用電源。在機組的啟動停運和事故時的切換操作要少，并能與工作源短時并列。</p&g

33、t;<p>　　廠的分期建設和連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運行方式。特別要注意對公用的符合供電影響。要便于過度，盡量少改變線路和更換設備。200MW及以上機組應設置足夠容量的交流事故保安電源。當全廠停電時，可以快速啟動和自動投入，向保安負荷供電。</p><p>　　2.3.2廠用電接線方式選擇</p><p>　　從前面分散的敘述中，已經(jīng)設計完了廠用電的電源來源，且充分考慮了

34、其備用。即采用母線分兩段接線，分別從兩發(fā)電機處獲得工作電源，而從兩聯(lián)絡變壓器出獲得備用電源。當全廠停電的事故保安電源接線。廠用電接線圖如</p><p><b>　　圖2.3</b></p><p>　　2.4接線中設備配置的一般原則</p><p>　　2.4.1開關的配置</p><p>　?。?）中小型發(fā)電機出口一

35、般應裝設隔離開關；容量為200MW及以上大</p><p>　　機組與雙繞組變壓器的單元連接時，其出口不裝設隔離開關，但應有可拆連接點。</p><p>　　（2）在出線上裝設電抗器的6~10KV配電裝置中，當向不同用戶供電的兩</p><p>　　回線共用一臺斷路器和一組電抗器時，每回線上應各裝設一組出線隔離開關。</p><p>　?。?

36、）接在發(fā)電機、變壓器引出線或中性點上的避雷器可不裝設隔離開關。</p><p>　　（4）一臺半斷路器接線中，視發(fā)變電工程的具體情況，進出線可裝設隔離開關也可不裝設隔離開關。</p><p>　　（5）斷路器的兩側均應配置隔離開關，以便在斷路器檢修時隔離電源。</p><p>　?。?）中性點直接接地的普通型變壓器均應通過隔離開關接地；自耦變壓器的中性點則不必裝設隔

37、離開關。</p><p>　　2.4.2壓互感器的配置</p><p>　?。?）電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關，并應滿足測量、保護、</p><p>　　同期和自動裝置的要求。電壓互感器的配置應能保證在運行方式改變時，保護裝置不得失壓，同期點的兩側都能提取到電壓。</p><p>　?。?）6~220KV電壓等級的每組主母線的三相上

38、應裝設電壓互感器。旁路母</p><p>　　線上是否需要裝設電壓互感器，應視各回出線外側裝設電壓互感順的情況和需要確定。</p><p>　?。?）當需要監(jiān)視和檢測線路側有無電壓時，出線側的一相上應裝設電壓互感器。</p><p>　?。?）當需要在330KV及以下主變壓器回路中提取電壓時，可盡量利用變壓器電容式套管上的電壓抽取裝置。</p><

39、;p>　?。?）發(fā)電機出口一般裝設兩組電壓互感器，供測量、保護和自動電壓調(diào)整裝置需要。當發(fā)電機配有雙套自動電壓調(diào)整裝置，且采用零序電壓式匝間保護時，可再增設一組電壓互感器。</p><p>　　2.4.3流互感受器的配置</p><p>　?。?）凡裝有斷路器的回路均應裝設電流互感器，其數(shù)量應滿足測量儀表、</p><p>　　保護和自動裝置要求。</p

40、><p>　　（2）在未設斷路器的下列地點也應裝設電流互感器；發(fā)電機和變壓器的中</p><p>　　性點、發(fā)電機和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等。</p><p>　　（3）對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相配置。</p><p>　?。?）一臺半斷路器接線中，線路一線路串可裝設四組電流互感器，在能滿足保

41、護和測量要求的條件下也可裝設三組電流互感器可以利用時，可裝設三組電流互感器。</p><p>　　3 短路電流的計算</p><p>　　3.1 短路電流計算的目的</p><p>　　在發(fā)電廠和變電所電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的的主要有以下幾個方面：</p><p>　　1、在選擇電氣主接線時，為了比較各種接

42、線方案，或確定某一接線是否需要采用限制短路電流的措施，均需進行必要的短路電流計算。</p><p>　　2、在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障狀況下都能安全、可靠的工作。同時又力求節(jié)約資金，這就需要按短路情況進行全面校驗。</p><p>　　3、在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線相間和相對地安全距離。</p><p>　　4、在選擇繼電保

43、護方式和進行整定計算，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。</p><p>　　5、接地裝置的設計，也需用短路電流。</p><p>　　3.2 短路電流計算條件</p><p>　　3.2.1、基本假定：</p><p>　　1、正常工作時，三項系統(tǒng)對稱運行</p><p>　　2、所有電流的電功勢相位角相同</p

44、><p>　　3、電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行</p><p>　　4、短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間</p><p>　　5、不考慮短路點的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡的短路電流外，元件的電阻都略去不計</p><p>　　6、不考慮短路點的電流阻抗和變壓器的勵磁電流</p><p>　　7、元件的技術參數(shù)均取額定值

45、，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍</p><p>　　8、輸電線路的電容略去不計</p><p>　　3.2.2、一般規(guī)定</p><p>　　1．導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按本工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃確定短路電流時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 <

46、;/p><p>　　2．導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。</p><p>　　3．導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。對帶電抗器的6 ~ 10KV出線與廠用分支回路，除其母線與母線隔離開關之間隔板前的引線和套管的計算短路點應選擇在電抗器前外， 其它導體和電器的計算短

47、路點一般選擇在電抗器后。</p><p>　　4．和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三短路嚴重時，則應按嚴重情況計算。</p><p>　　表3.1路電流計算表</p><p>　　4 導體和電器設備的選擇</p><p>　　正

48、確選擇電氣設備是電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電器選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電氣設備。</p><p>　　盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求確是一致的。電氣設備要可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗動、熱穩(wěn)定性。</p>

49、;<p>　　本設計，電氣設備的選擇包括：斷路器和隔離開關的選擇，電流、電壓互感器的選擇、導線的選擇。</p><p>　　4.1電氣設備選擇的一般原則：</p><p>　　1、應滿足正常運行、檢修、斷路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要；</p><p>　　2、應按當?shù)丨h(huán)境條件校驗；</p><p>　　3、應力求

50、技術先進與經(jīng)濟合理；</p><p>　　4、選擇導體時應盡量減少品種；</p><p>　　5、擴建工程應盡量使新老電氣設備型號一致；</p><p>　　6、選用新產(chǎn)品，均應具有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。</p><p>　　盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電

51、器要能可靠的工作，必須按正常條件下進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。</p><p>　　4.1.1按正常工作條件選擇電器</p><p>　　1、額定電壓和最高工作電壓</p><p>　　所選用的電器允許最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓，即</p><p>　　Ualm ≥ Usm 。</p><p

52、>　　一般電器允許的最高工作電壓：當額定電壓在220KV及以下時為1.15UN；額定電壓是330~500KV時是1.1UN。而實際電網(wǎng)的最高運行電壓Usm一般不會超過電網(wǎng)額定電壓的1.1UNs，因此在選擇電器時，一般可按電器額定電壓UN不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓UNS的條件選擇,即</p><p><b>　　UN≥UNs。</b></p><p><b&

53、gt;　　2、額定電流</b></p><p>　　電器的額定電流IN是指在額定周圍環(huán)境溫度θ。下，電器的長期允許電流。IN不應該小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax，即</p><p><b>　　IN ≥Imax</b></p><p>　　由于發(fā)電機、調(diào)相機和變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應回

54、路的Imax為發(fā)電機、調(diào)相機或變壓器的額定電流的1.05倍；若變壓器有過負荷運行可能時，Imax應按過負荷確定；母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的Imax；母線分段電抗器的Imax應為母線上最大一臺發(fā)電機跳閘時，保證該段母線負荷所需的電流，或最大一臺發(fā)電機額定電流的50%~80%；出線回路的Imax除考慮正常負荷電流外，還應考慮事故時由其他回路轉移過來的負荷。</p><p>　　此外，還與電器

55、的裝置地點、使用條件、檢修和運行等要求，對電器進行種類和形式的選擇。</p><p>　　3、按當?shù)丨h(huán)境條件校核</p><p>　　在選擇電器時，還應考慮電器安裝地點的環(huán)境（尤須注意小環(huán)境）條件，當氣溫，風速，溫度，污穢等級，海拔高度，地震列度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電器使用條件時，應采取措施。我國目前生產(chǎn)的電器使用的額定環(huán)境溫度 θ0＝＋40℃，如周圍環(huán)境溫度高于＋40℃（但≤＋

56、60℃）時，其允許電流一般可按每增高1℃，額定電流減少1.8％進行修正，當環(huán)境溫度低于＋40℃時，環(huán)境溫度每降低1℃，額定電流可增加0.5％，但其最大電流不得超過額定電流的20%。當?shù)刈罡邷囟葹?4℃，最低溫度6℃，最熱月平均最高溫度為30℃，氣象條件一般，無特殊要求。</p><p>　　4.1.2按短路情況校驗</p><p><b>　　1、短路熱穩(wěn)定校驗</b>

57、;</p><p>　　短路電流通過電器時，電器各部分的溫度應不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為 It2 t ≥Q k</p><p>　　式中 Q k —短路電流產(chǎn)生的熱效應</p><p>　　It、t—電器允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間。</p><p><b>　　2、電動力穩(wěn)定校驗<

58、;/b></p><p>　　電動力穩(wěn)定是電器承受短路電流機械效應的能力，亦稱動穩(wěn)定。</p><p><b>　　滿足動穩(wěn)定條件為：</b></p><p><b>　　I es≥I sh</b></p><p>　　式中 I sh—短路沖擊電流有效值；</p><

59、;p>　　I es—電器允許 的動穩(wěn)定電流的有效值；</p><p><b>　　4.2技術條件</b></p><p>　　選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。同時，所選擇導線和電氣設備應按短路條件下進行動、熱穩(wěn)定校驗。各種高壓設備的一般技術條件如下表：</p><p><b>　　表

60、4.1</b></p><p>　　4.3 斷路器和隔離開關的選擇</p><p>　　斷路器的選擇，除滿足各項技術條件和環(huán)境條件外，還應考慮到要便于安裝調(diào)試和運行維護，并經(jīng)濟技術方面都比較后才能確定。根據(jù)目前我國斷路器的生產(chǎn)情況，斷路器一般選擇真空和六氟化硫。35kV屋內(nèi)的斷路器一般選擇真空的。35kV屋外的斷路器一般選六氟化硫的。</p><p>

61、　　(1) 斷路器的種類和形式的選擇</p><p>　　因為110KV側有8回出線，220KV側有12回出線，所以接入110KV,220KV側的高壓斷路器應選擇SF6斷路器。</p><p>　　(2) 額定電壓的選擇</p><p>　　110KV側: ==1.1×110KV=121KV</p><p>　　220KV側: ==

62、1.1×220KV=242KV</p><p>　　(3) 額定電流的選擇</p><p>　　110KV側: ≥=1.05×300×1000/×110×0.85=1.945KA</p><p>　　220KV側: ≥=1.05×300×1000/×220×0.85=0.972

63、KA</p><p>　　(4) 開斷電流的選擇</p><p>　　高壓斷路器的額定開斷電流不應小于實際開斷瞬間的短路電流周期分量,為了簡化計算可應用此暫態(tài)電流I"進行選擇,即≥I"。</p><p>　　110KV側: ≥I"=17.9202KA</p><p>　　220KV側: ≥I"=42.9

64、713KA</p><p>　　(5) 短路關合電流的選擇</p><p>　　為了保證斷路器在關合短路時的安全，斷路器的額定關合電流不應小于短路電流最大沖擊值，即≥。</p><p>　　110KV側: ≥=1.9×17.9202=48.1517KA</p><p>　　220KV側: ≥=1.9×42.9713=115

65、.464KA </p><p><b>　　(6) 熱穩(wěn)定校驗</b></p><p><b>　　2t≥</b></p><p>　　取(短路切除時間)=4s。</p><p>　　110KV側: I"=17.9202KA I2 =16.9158KA I4=12.2488KA&l

66、t;/p><p>　　周期分量熱效應= (I"2+10I22+I42)×/12=1110.8699 (KA)2·s</p><p>　　t>1s不計非周期分量 = </p><p>　　220KV側: I"=42.9713KA I2 =17.6651KA I4=16.168KA</p><p&g

67、t;　　周期分量熱效應= (I"2+10I22+I42)×/12=1742.8196 (KA)2·s</p><p>　　t>1s不計非周期分量 =</p><p><b>　　(7)動穩(wěn)定校驗</b></p><p><b>　　≥</b></p><p>　

68、　110KV側: ≥48.1517KA</p><p>　　220KV側: ≥115.464KA</p><p>　　器件選擇結果記入表4.2.1－表4.2.4</p><p>　　4.4電流互感器的選擇</p><p>　　電流互感器的選擇和配置應按下列條件：</p><p>　　型式：電流互感器的型時應根據(jù)使用

69、環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。對于6~20KV屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結構和樹脂澆注絕緣結構的電流互感器。對于35KV及以上配電裝置，一般采用油浸式瓷箱式絕緣結構的獨立式電流互感器。有條件時，應盡量采用套管式電流互感器。</p><p>　　一次回路電壓：UN≥UNs</p><p>　　一次回路電流：I1N≥Imax</p><p>　　4、準確等級：要先知道電流互感

70、器二次回路所接測量儀表的類型及對準確等級的要求，并按準確等級要求高的表計來選擇。</p><p>　　5、二次負荷：互感器按選定準確級所規(guī)定的額定容量S2N應大于或等于二 次側所接負荷I22NZ2L，即</p><p>　　S2N≥I22NZ2L</p><p>　　Z2L=ra+rre+rL+rc</p><p&g

71、t;　　式中，ra、rre分別為二次側回路中所接儀表和繼電器的電流線圈電阻（忽略電抗）；rc為接觸電阻，一般可取0.1?；rL為連接導線電阻。</p><p><b>　　動穩(wěn)定：</b></p><p>　　內(nèi)部動穩(wěn)定校驗式為：ies≥ish或I1NKes≥ish</p><p>　　式中 ies、Kes—電流互感器的動穩(wěn)定電流及動穩(wěn)定電流

72、倍數(shù)，有制造廠提供。</p><p><b>　　外部動穩(wěn)定校驗式為</b></p><p>　　Fal≥0.5×1.73×10-7i2sh(N)</p><p>　　式中 Fal—作用于電流互感器瓷帽端部的允許力，有制造廠提供；</p><p>　　—電流互感器出現(xiàn)端至最近的一個母線支柱絕緣子之間

73、的跨距；</p><p><b>　　a—相間距離；</b></p><p>　　0.5—系數(shù)，表示互感器瓷套端部承受該跨上電動力的一半。</p><p>　　熱穩(wěn)定：電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過的熱穩(wěn)定電流It或一次額定電流I1N的倍數(shù)Kt來表示，熱穩(wěn)定校驗式為</p><p>　　I2t≥Qk或 (KtI1N

74、)2≥Qk</p><p>　　4.5 電壓互感器的選擇</p><p>　　電壓互感器的選擇和配置應按下列條件：</p><p>　　型式：6~20KV屋內(nèi)互感器的型式應根據(jù)使用條件可以采用樹脂膠主絕緣結構的電壓互感器；35KV~110KV配電裝置一般采用油浸式結構的電壓互感器；　　220KV級以上的配電裝置，當容量和準確等級滿足要求，一般采用電容式電壓互感器。在

75、需要檢查和監(jiān)視一次回路單項接地時，應選用三項五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單項電壓互感器。</p><p>　　2、準確等級：電壓互感器影子哪一準確等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表，繼電器和自動裝置等設備對準確等級的要求確定，規(guī)定如下：</p><p>　　用于發(fā)電機、變壓器、調(diào)相機、廠用饋線、出線等回路中的電度表，共所有計算的電度表，其準確等級要求為０.５級。

76、 供監(jiān)視估算電能的電度表，功率表和電壓繼電器等，其準確等級，要求一般為１級。</p><p>　　用于估計被測量數(shù)值的標記，如電壓表等，其準確等級要求較低，要求一般為３級即可。</p><p>　　在電壓互感器二次回路，同一回路接有幾種不同型式和用途的表計時，應按要求準確等級高的儀表，確定為電壓互感器工作的最高準確度等級。</p><p&

77、gt;　　4.6母線、進出線及絕緣子的選擇與校驗</p><p>　　4.6.1 母線、進出線的選擇與校驗</p><p>　　1、  導體選擇的一般要求：</p><p>　　裸導體應根據(jù)具體情況，按下列技術條件分別進行選擇和校驗：</p><p><b>　　1）  工作電流</b></

78、p><p>　　2）  經(jīng)濟電流密度，如下表所示：</p><p><b>　　表4.3</b></p><p>　　3）  電暈（對110KV級以上電壓的母線）</p><p>　　4）  動穩(wěn)定性和機械強度</p><p><b>　　5）  熱穩(wěn)

79、定性</b></p><p>　　同時也應注意環(huán)境條件，如溫度、日照、海拔等。</p><p>　　導體截面可以按長期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟密度選擇，除配電裝置的匯流母線外，對于年負荷利用小時數(shù)大，傳輸容量大，長度在20M以上的導體，其截面一般按經(jīng)濟電流密度選擇。</p><p>　　一般來說，母線系統(tǒng)包括截面導體和支撐絕緣兩部分，載流導體構成硬母線和軟母線

80、，軟母線是鋼芯鋁絞線，有單根，雙分和組合導體等形式，因其機械強度決定支撐懸掛的絕緣子，所以不必校驗其機械強度。110KV及以上高壓配電裝置一般采用軟導線。</p><p>　　2、  電纜的選擇和校驗</p><p>　　1）  電力電纜應按以下條件進行選擇和校驗</p><p>　　2）  電纜芯線材料和型號</p>&

81、lt;p><b>　　3）  額定電壓</b></p><p><b>　　4）  截面選擇</b></p><p>　　5）  允許電壓降校驗</p><p><b>　　6）  熱穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　電纜的動穩(wěn)

82、定由廠家保證，可不必校驗。</p><p>　　4.6.2 絕緣子的選擇</p><p>　　現(xiàn)代供電技術109頁</p><p>　　電氣設備選擇的結果表</p><p>　　表4.2.1 220 KV側的斷路器選擇</p><p>　　表4.2.2 500 KV側的斷路器選擇</p><p&

83、gt;　　表4.2.3 220 KV側的隔離開關選擇</p><p>　　表4.2.4 500 KV側的隔離開關選擇</p><p>　　表4.4 電壓、電流互感器設備表 </p><p>　　J-電壓互感器（油浸式） L-電流互感器 C-瓷絕緣（串級式） W-戶外 B-保護</p><p>

84、;<b>　　5配電裝置</b></p><p>　　5.1配電裝置選擇的一般原則</p><p>　　高壓配電裝置的設計必須認真貫徹國家的技術經(jīng)濟政策，遵循上級發(fā)的有關規(guī)程、規(guī)范及技術規(guī)定，并根據(jù)電力系統(tǒng)條件、自然環(huán)境特點和運行、檢修、施工方面的要求，合理制定布置方案和選用設備，積極慎重地采用新布置、新設備、新材料、新結構，使配電裝置設計不斷假冒新，做到技術先進、經(jīng)

85、濟合理、運行可靠、維護方便。</p><p>　　火力發(fā)電廠及變電所的配電裝置型式選擇，應考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，并結合運行、檢修和安裝要求。</p><p>　?、殴?jié)約用地：我國人口眾多，但耕地不多，因此用地是我國現(xiàn)代化建設的一項帶戰(zhàn)略性的方針；</p><p>　?、七\行安全和操作巡邏方便：配電裝置要整齊清晰，并能在運行中滿足對人身

86、和設備的安全要求。使配電裝置 一旦發(fā)生事故時，也能將事故限制在最小范圍和最低程度，并使運行人員在正常的操作和處理事故中不致發(fā)生意外，以及再次維護中不致?lián)p害設備；</p><p>　?、潜阌跈z修和安裝：對各種形式的配電裝置，都要妥善考慮檢修和安裝的條件；</p><p>　?、裙?jié)約三材，降低造價：配電裝置的設計還應采取有效措施，減少三材消耗，努力降低造價。</p><p&

87、gt;<b>　　5.1.1總的原則</b></p><p>　　高壓配電裝置的設計必須認真貫徹國家的技術經(jīng)濟政策,遵循上級頒發(fā)的有關規(guī)程、規(guī)范及技術規(guī)定,并根據(jù)電力系統(tǒng)條件、自然環(huán)境特點和運行、檢查、施工方面的要求，合理制定布置方案和選用設備，積極慎重地采用新布置、新設備、新材料、新結構，使配電裝置不斷創(chuàng)新，做到技術先進、經(jīng)濟合理、運行可靠、維護方便。</p><p&g

88、t;　　火力發(fā)電廠及變電所的配電裝置形式選擇，應考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，并結合運行，檢修和安裝要求，通過技術經(jīng)濟比較予以確定。</p><p><b>　　5.1.2基本要求</b></p><p>　　1.配電裝置的設計必須貫徹執(zhí)行國家基本建設方針和經(jīng)濟技術政策,如節(jié)約土地。</p><p>　　2.保證運行可靠

89、按照系統(tǒng)和自然條件,合理選擇設備,在布置上力求整齊、清晰，保證具有足夠的安全距離。</p><p>　　3.便于巡視、檢修和操作。</p><p>　　4.在保證安全的前提下，布置緊湊，力求節(jié)約材料和降低造價。</p><p>　　5.安全和擴建方便。</p><p><b>　　5.1.3基本步驟</b></p&

90、gt;<p>　　1.根據(jù)配電裝置的電壓等級、電器的型式、出線的多少和方式、有無電抗器、地形、環(huán)境條件等因素選擇配電裝置的型式；</p><p>　　2.擬定配電裝置的配置圖；</p><p>　　3.按照所選的外形尺寸、運行方法、檢修及巡視的安全和方便等要求，遵照《配電裝置設計技術規(guī)程》的有關規(guī)定，并參考各種配電裝置的典型設計手冊，設計繪制配電裝置的平、斷面圖。</p

91、><p>　　配電裝置的整個結構尺寸、檢修和運輸?shù)陌踩嚯x等因素而決定的。屋內(nèi)、外配電裝置中各有關部分之間的最小安全凈距，詳見設計手冊。</p><p>　　5.2配電裝置的選擇及依據(jù)</p><p>　　配電裝置的型式的選擇，應考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜、節(jié)約用地，并結合運行及檢修要求通過技術經(jīng)濟比較確定。一般情況下，在大、中型發(fā)電廠和變電所中，35K

92、V及以下的配電裝置宜采用屋內(nèi)式；110KV及以上多為屋外式。普通中型配電裝置國內(nèi)采用比較多，廣泛用于110～500KV電壓級，在這方面我國已經(jīng)有豐富的經(jīng)驗。</p><p>　　本設計的地理環(huán)境較好，沒有地震，雷暴日也很少，且沒有明顯的環(huán)境污染，所以綜合所有條件和技術，選用中型配電裝置。</p><p><b>　　附錄Ⅰ　　短路計算</b></p>&

93、lt;p>　　考慮到最嚴重故障情況，只進行母線的三相短路計算。</p><p>　　選取SB=1000MW，UB=Uav。其余參數(shù)見表1.3</p><p>　　發(fā)電機選取TQN-200-2 , =0.1413 , VB=15.75KV</p><p>　　圖2.1 短路電流計算接線</p><p><b>　　電抗的計算&

94、lt;/b></p><p>　　發(fā)電機： 200MW：Xd2= ×SB/SN2=0.1413×1000/200=0.705</p><p>　　系統(tǒng)： XS=SB/S=1000/12000=0.083</p><p>　　雙繞組變壓器： 200MW：XT=U1%/100×SB/SN1=13/100×1000/2

95、40=0.54</p><p>　　三繞組變壓器： VS1%=1/2(V1-2＋V1-3－V2-3)=1/2(13＋10－15)=4</p><p>　　VS2%=1/2(V1-2＋V2-3－V1-3)=1/2(13＋15－10)=9</p><p>　　VS3%=1/2(V1-3＋V2-3－V1-2)=1/2(10＋15－13)=6</p><

96、;p>　　X1= US1/100×SB/SN1=4/100×1000/240=0.167</p><p>　　X2= US2/100×SB/SN2=9/100×1000/240=0.375</p><p>　　X3= US3/100×SB/SN3=6/100×1000/240=0.25</p><p>

97、;　　說明：考慮到以上計算結果為單臺器件電抗值,實際在電路等效模型中各參數(shù)值除2．</p><p>　　圖2.2 短路時的等值電路</p><p>　　計算結果如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3 短路時的等值電路2</p><p>　　2、f1點短路時短路電流計算：</p><p>　　轉移電抗的計算：

98、 Xf1 = X1=0.623, Xf2 =X2＋X3=0.562</p><p>　　XfS =X5=0.083</p><p>　　計算電抗的計算： Xjs1=Xf1×SN1/SB=0.623×(400/0.85)/1000=0.293</p><p>　　Xjs2=Xf2×SN2/SB=0.562×(400/0

99、.85)/1000=0.264</p><p>　　Xjs= XfS×S/SB=0.083×12000/1000=0.996</p><p>　　發(fā)電機的額定電流： ING1=SN/（×UaV）=(400/0.85)/(×220)=4.94(KA)</p><p>　　系統(tǒng)的額定電流： INC=S/（×UaV）=

100、12000/（×220）=31.49(KA )</p><p>　　有名值I=標幺值I×IN</p><p>　　根據(jù)計算電抗查表得數(shù)據(jù)見表2.1。</p><p>　　表2.1 f1點斷路時的計算結果</p><p>　　系統(tǒng)回路的短路電流值恒為： I=1/0.083=12.5(KA)</p><

101、p>　　3、f2點短路時短路電流計算： </p><p>　　轉移電抗的計算： X15 = 0.623//0.083=0.073</p><p>　　X14 =X15+X3=0.073+0.084=0.157</p><p>　　X12 = X14//X2=0.157//0.478=0.118</p><p>　　Xff=X12+X4

102、=0.118+0.188=0.306</p><p><b>　　計算電抗的計算： </b></p><p>　　發(fā)電機組3 \4的分布系數(shù): c1=X12/X2=0.118/0.478=0.247</p><p>　　支路4的分布系數(shù) c5=1-c1=1-0.247=0.753</p><p>　　發(fā)電機組

103、1\2的分布系數(shù): c2=X15×c5/X1=0.073×0.753/0.623=0.088</p><p>　　系統(tǒng)分布系數(shù) c6=X15×c5/X5=0.073×0.753/0.083=0.662</p><p>　　系統(tǒng)對短路點f2的轉移電抗:Xfs=Xff/c6=0.306/0.662=0.462</p>&

104、lt;p>　　發(fā)電機組3 \4的計算電抗: </p><p>　　Xjs1=Xff/c1×SN1/SB=0.306/0.247×(400/0.85)/1000=0.583</p><p>　　發(fā)電機組1 \2的計算電抗:</p><p>　　Xjs2=Xff/c2×SN1/SB=0.306/0.088×(400/0.8

105、5)/1000=1.636</p><p>　　發(fā)電機的額定電流：ING=SN/（×UaV）=(400/0.85)/(×110)= 2.47(KA)</p><p>　　系統(tǒng)的額定電流： INC=S/（×UaV）=12000/（×220）=31.49 (KA )</p><p>　　有名值I=標幺值I×IN<

106、/p><p>　　根據(jù)計算電抗查表得數(shù)據(jù)見表2.2。</p><p>　　表2.2 f2點斷路時的計算結果</p><p>　　系統(tǒng)回路的短路電流值恒為：I=1/Xfs× INC=1/0.462×31.49=68.16 (KA)</p><p>　　附錄Ⅱ：電氣設備的校驗</p><p>　?、?22

107、0KV電壓級斷路器的選擇與校驗：</p><p>　　UN≥UNS=220KV</p><p>　　40攝氏度時最大電流Imax=1.05SN/(UN)=1.05×200/0.85/×220=648.4(A)</p><p>　　-6S攝氏度時額定電流會上升，且按照降低一度就升高額定值的0.5%，但超過額定值的20%時就按照20%計算。所以：IN

108、≥Imax=(1+20%)×648.4=778.02(A)</p><p>　　所以選出如表3.3.1中的型號。因為T＞1s，所以，非周期的熱效應忽略不計。 </p><p>　　1.、熱穩(wěn)定性的校驗：</p><p>　　-6度時的熱效應是：Qk 　=( +10I22+I42)×Tk×(20%+1)2/12</p>&l

109、t;p>　　=(2.2722+10×1.432+1.482)×4×1.22/12</p><p><b>　　=13.345</b></p><p>　　其中,短路電流的對應值是發(fā)電機總的短路電流的一半,發(fā)電機總的短路電流見表1.而電器可以承受的熱效應是：　</p><p>　　It2×Tk=21&

110、#215;21×4=1764＞Qk</p><p>　　所以斷路器的熱穩(wěn)定性很好。</p><p><b>　　２、動穩(wěn)定性校驗：</b></p><p>　　Ies=53KA＞Ish=1.9×1.414×</p><p>　　=1.9×1.414×2.7272</

111、p><p><b>　　=19.979KA</b></p><p>　　所以該斷路器的動穩(wěn)定性也很好。</p><p>　?、?10KV電壓級斷路器的選擇與校驗：</p><p>　　UN≥UNS=110KV</p><p>　　最大的電流按照額定電流的1.05倍計算。</p><

112、p>　　-6攝氏度時額定電流會上升，且按照降低一度就升高額定值的0.5%，但超過額定值的20%時就按照20%計算。所以有</p><p>　　Imax=(1+20%)×1.05×IN</p><p>　　=1.2×1.05×SN/(UN)</p><p>　　=1.2×1.05×200/0.85/(&

113、#215;110)</p><p>　　=1566.1(A)</p><p>　　用與220KV斷路器校驗的方法校驗110KV的斷路器，得出所選的斷路器符合熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。</p><p>　　對于電流互感器和隔離開關，是用和斷路器同樣的方法校驗，在此就不加累贅了。請讀者自己校驗。</p><p>　　而電壓互感器只要考慮起結構和額定電壓

114、，不需要對動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性進行校驗。 </p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1]水利電力部西北電力設計院《電力工程電氣設計手冊—電氣一次部分》北京：水利電力出版(1989版)</p><p>　　[2]熊信銀、朱永利《發(fā)電廠電氣部分》[M].北京：中國電力出版社,2004.8(第三版)</p>