發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護設計畢業(yè)設計論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題 目 xxxxxxxx發(fā)電廠電氣一次 </p><p>　　及變壓器、母線保護設計 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化（電力）</p><p>　　班 級 電力082

2、</p><p>　　學 生 </p><p>　　指導教師 </p><p><b>　　2012 年</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>

3、;　　本次畢業(yè)設計為xx第二發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護設計。內容包括：電氣主接線方案的擬定、比較和選擇；短路電流的計算；主要電氣設備和導體的選擇及校驗；配電裝置的設計；變壓器、母線保護設計。其中電氣主接線設計是電力工程設計的重要環(huán)節(jié)，它表明發(fā)電廠內的發(fā)電機、變壓器、各電壓等級的線路、各種電氣設備之間的連接形式。它甚至影響發(fā)電廠、變電站乃至相關的電力系統的安全、經濟、穩(wěn)定、靈活的運行。</p><p>　　在

4、本次設計中,首先,對xx第二發(fā)電廠的原始資料進行分析,了解發(fā)電廠概況,從而擬定初步的主接線方案, 經過技術、經濟綜合比較，選擇出一個最優(yōu)方案作為本次設計的最終方案。并用該方案進行短路電流計算，根據短路電流計算結果選擇電氣一次設備并對其進行校驗。然后進行配電裝置設計。最后對變壓器和母線進行保護設計并畫出各保護的原理接線圖和展開圖。</p><p>　　關鍵詞：發(fā)電廠，電氣一次設計，短路電流，電力系統，繼電保護，電氣

5、設備</p><p>　　The primary electrical design，the transformer and the bus bar protection design of Baoji second power plant</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This design is

6、for the primary electrical parts ，the transformer and the bus bar protection design of Baoji second power plant , including the design ,comparison and selection of the main electrical connection, the calculation of the s

7、hort-circuit current, the selection and Calibration of the main electrical equipments and the conductor, the design of the distribution apparatus and the design of the transformer and the bus bar protection. Among them,

8、the design of the main electrical connection </p><p>　　In this design, firstly, the scheme of the main electrical connection is studied out after the analysis of the original data and the acquaintance of pow

9、er station. Second, passing through the technological and economic analysis, the best method is selected. At the same time, the short-circuit current is calculated by using it and primary electric equipment is selected a

10、nd validated according to the former result. Then, the anti-thunder and grounding device is designed. Last, the transformer and </p><p>　　Key words: Power plant, Short- circuit, electric power system, relay

11、protection, electrical equipment</p><p>　　第一部分 設計說明書</p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　電力系統與社會經濟和社會發(fā)展有著十分密切的關系，它不僅是關系國家經濟安全的戰(zhàn)略大問題，而且與人們的日常生活、社會穩(wěn)定密切相關。隨著中國經濟的發(fā)展，對電的需求量不斷擴大

12、，電力銷售市場的擴大又刺激了整個電力生產的發(fā)展?！笆晃濉逼陂g，我國電力工業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，電力規(guī)模實現歷史性跨越、電力結構不斷優(yōu)化、電力技術取得重大突破、電力節(jié)能降耗成效顯著。特別是電力供應能力得到顯著提高，面對新世紀以來重工業(yè)的發(fā)展加速了電力需求的迅猛增長，扭轉了歷史上最為嚴重的全國大范圍缺電局面，實現了全國范圍的電力供需總體平衡，為經濟社會的快速發(fā)展和人民生活水平的迅速提高作出巨大的貢獻。在“十二五”新的發(fā)展階段，電力需求仍將保持平

13、穩(wěn)較快增長，根據中電聯發(fā)布的“電力工業(yè)‘十二五’研究報告”，“預計2015年全社會用電量將達到6.02～6.61萬億千瓦時，‘十二五’期間年均增長7.5%～9.5%，推薦為6.4萬億千瓦時，年均增長8.8%；最大負荷達到9.66～10.64億千瓦、‘十二五’期間年均增長7.9%～10.0%，推薦為10.26億千瓦，年均增長9.2%。”由此可見，我國電力工業(yè)已得到迅猛發(fā)展，這就對發(fā)電廠的設計提</p><p>　　

14、畢業(yè)設計是我們在校期間最后一個重要的綜合性實踐環(huán)節(jié)，使我們全面應用所學專業(yè)知識和基本技能，對實際工程進行設計、研究的綜合性訓練?？梢耘囵B(yǎng)我們運用所學知識分析解決實際問題的能力和獨立創(chuàng)新的意識，以及理論聯系實際和嚴謹務實的工作作風。本課題主要研究的是關于火電廠電氣一次及變壓器、母線保護設計，著重在于鍛煉我們對發(fā)電廠電氣設計和繼電保護課程的熟悉和運用能力。從而熟悉電力系統電氣一次設計的設計步驟，并根據相關的技術規(guī)范，對電氣一次設備進行選型和

15、校驗，為以后工作打下堅實基礎。</p><p>　　第二章 電氣主接線設計</p><p><b>　　設計原始資料及分析</b></p><p><b>　　原始資料</b></p><p><b>　　1、發(fā)電廠情況</b></p><p><

16、b>　　類型：火電廠</b></p><p>　　發(fā)電廠容量為臺數：4×200MW；發(fā)電機電壓15.75Kv,cosa=0.85</p><p>　　發(fā)電廠年利用小時數=6500小時</p><p>　　電廠所在地最高溫度：42度，平均溫度：25度，氣象條件一般，所在海拔低于1000米</p><p><b&

17、gt;　　2、電力負荷情況</b></p><p>　　發(fā)電機電壓負荷：最大50MW，最小25MW</p><p>　　110kv最大300MW,最小200MW，=0.8,Tmax=7000小時</p><p>　　其余送入220系統，系統容量為10000MVA歸算到220kv母線側阻抗為0.01（Sj=100MVA）</p><p&

18、gt;<b>　　自用電率為4% </b></p><p><b>　　供電線數目</b></p><p>　　a.發(fā)電機電壓等級架空線兩回，每回輸送容量30MW，=0.8</p><p>　　b.110kv架空線6回，每回輸送功率50MW，=0.8</p><p>　　c.220kv架空線4回，與

19、系統連接</p><p><b>　　3、設計任務</b></p><p>　　發(fā)電廠電氣主接線的設計</p><p><b>　　短路電流計算</b></p><p><b>　　主要電氣設備選擇</b></p><p><b>　　電氣設備

20、校驗</b></p><p><b>　　配電裝置的設計</b></p><p><b>　　變壓器保護設計</b></p><p><b>　　母線保護設計</b></p><p><b>　　原始資料分析</b></p>&l

21、t;p>　　需要設計的火電廠為大中型火電廠，其裝機容量為4200=800MW，在電力系統中有較為重要的地位，且年利用小時數為6500h，110kv電壓負荷年利用小時數7000h，遠大于電力系統發(fā)電機組的平均最大利用小時數（如2006年我國電力系統發(fā)電機組年最大負荷利用小時數為5221h），故該發(fā)電廠的電氣主接線設計要求有很高的可靠性。</p><p>　　從負荷特點與電壓等級可知，發(fā)電機電壓負荷15.75K

22、V電壓等級容量最大50MW，最小25MW，占機組容量很小，共有2回，用一臺機組足以承擔所需電量，采用直饋線為宜；110KV與系統有6回饋線，且要求可靠性高，為保證檢修出線斷路器不致對該回路停電，擬采取帶旁路母線接線形式為宜。220KV電壓級出線回路數為4回，與系統相連，最大送出電能為，占總發(fā)電量的67.9％，故220kv電壓等級的主接線設計要求具有很高的可靠性。</p><p>　　電氣主接線設計的設計原則和基本

23、要求</p><p>　　電氣主接線的設計原則</p><p>　　發(fā)電廠的電氣主接線是保證電網安全可靠、經濟運行的關鍵，是電氣設備布置和選擇、自動化水平及二次回路設計的原則和基礎。</p><p>　　電氣主接線的設計原則是：①以設計任務書為依據，以國家經濟建設的方針、政策、技術規(guī)范和標準為準則，結合工程實際情況，根據發(fā)電廠在電力系統的地位和作用確定對主接線的可靠

24、性、靈活性、經濟性的要求。②主接線的設計除考慮電網安全穩(wěn)定運行的要求外，還應滿足電網出現故障時應急處理的要求。③各種配電裝置接線的選擇，要考慮配電裝置所在發(fā)電廠的性質、電壓等級、進出線回路數、采用的設備情況、供電負荷的重要性和本地區(qū)的運行習慣等因素。④近期接線和遠期接線相結合，方便接線的過度。</p><p>　　電氣主接線的設計步驟</p><p>　　原始資料分析。根據下達的設計任務書

25、的要求，在分析原始資料的基礎上，各電壓等級擬定可采用的數個主接線方案。</p><p>　　對擬定的各方案進行技術經濟比較，選出最好的方案。</p><p>　　繪制電氣主接線圖。圖中采用新的國標圖形符號和文字代號，并將所有設備的型號、主要參數、母線及電纜截面等標注在圖上。</p><p>　　對主接線設計的基本要求</p><p>　　電氣

26、主接線設計的基本要求，概況的說應包括可靠性、靈活性和經濟性三方面。</p><p>　　可靠性。主接線可靠性的基本要求通常包括以下幾個方面：斷路器檢修時，不宜影響對系統供電；線路、斷路器或母線故障時，以及母線或母線隔離開關檢修時，盡量減少停運出線回路數和停電時間，并能保證對全部Ⅰ類及全部或大部分Ⅱ類用戶供電；盡量避免發(fā)電廠或變電站全部停電的可能性；大型機組突然停運時，不應危及電力系統穩(wěn)定運行。</p>

27、<p>　　靈活性。靈活性包括以下幾個方面：操作的方便性；調度的方便性；擴建的方便性。</p><p>　　經濟性。經濟性應從以下幾個方面考慮：節(jié)省一次投資；占地面積少；電能損耗小。</p><p>　　電氣主接線方案的初步擬定</p><p>　　220KV電壓等級的方案選擇。</p><p>　　由于220KV 電壓等級的電

28、壓饋線數目是4回，且最大送出電能為800252008004％=543，占總發(fā)電量的67.9％，輸送發(fā)電機發(fā)出的主要電能，故220KV電壓等級的主接線設計要求具有很高的可靠性。，所以220 KV電壓等級的接線形式可以選擇雙母線接線或者雙母線分段接線形式。</p><p>　　雙母線接線有兩組母線，可以互為備用，兩組母線之間通過母聯斷路器聯接。其優(yōu)點是：供電可靠，通過兩組母線隔離開關的倒閘操作，可以輪流檢修一組母線而

29、不致使供電中斷。一組母線故障后，能迅速恢復供電。檢修任一回路的母線隔離開關，只停該回路。調度靈活，各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活的適應電力系統中各種運行方式調度和潮流變化的需要，通過倒換操作可以組成各種運行方式。擴建方便，向雙母線左右任何方向擴建，均不會影響兩組母線的電源和負荷自由組合分配，在施工中也不會造成原有回路停電。所以220 KV電壓等級的接線形式選擇為雙母線接線。</p><p>

30、;　　雙母線分段接線比雙母線接線可靠性更高。當一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護作用下，分段斷路器先自動跳開，而后將故障母線所連的電源回路的斷路器跳開，該段母線所連的出線回路停電，隨后將故障段母線所連的電源回路和出現回路切換到備用母線，即可恢復供電。這樣，只是部分短時停電，而不必全部短期停電。</p><p>　　110KV電壓等級的方案選擇。</p><p>　　由于110KV電壓等級的

31、電壓饋線數目是6回，且年最大利用小時是7000h，而斷路器經過長期運行和切斷數次短路電流后都需要檢修，為保證檢修出線斷路器不致對該回路停電，擬采取帶旁路母線接線形式為宜，所以在本方案中選擇的接線形式是雙母線帶旁路母線的接線。優(yōu)點是供電可靠性高，運行靈活，適用于向重要用戶供電。由于目前采用的斷路器為六氟化硫斷路器，它的開斷能力強，允許連續(xù)開斷次數較多，適用于頻繁操作，機電磨損小。所以檢修周期長，所以110KV電壓等級也可以采用雙母線接線。

32、</p><p>　　15.75KV電壓等級的方案選擇。</p><p>　　由于15.75KV電壓等級的電壓饋線數目只有2回，且負荷容量最大50MW，最小25MW，占機組容量很小，用一臺機組足以承擔所需電量，采用直饋線為宜。所以在本方案中選擇的接線形式是單母線接線。這種接線簡單清晰，使用設備少，經濟性好。運行經驗表明，誤操作是造成系統故障的重要原因之一，主接線簡單，操作人員發(fā)生誤操作的可

33、能性小。</p><p>　　故淘汰掉一些較差的方案后，可以得到下面四種主接線方案。各方案的主接線圖如下圖2-1，圖2-2，圖2-3所示：</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　圖2-1 電氣主接線方案一</p><p><b>　　方案二：</b></p>

34、<p>　　圖2-2 電氣主接線方案二</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　圖2-3 電氣主接線方案三</p><p><b>　　主接線方案選擇</b></p><p>　　本次主接線設計中采用了雙母線接線、雙母線分段接線、雙母線帶旁路母線的接線、單母線接

35、線這幾種接線形式。它們都各有優(yōu)缺點。</p><p><b>　　雙母線接線</b></p><p><b>　　優(yōu)點：</b></p><p>　　供電可靠。通過兩組母線隔離開關的倒閘操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷。一組母線故障后，能迅速恢復供電。檢修任一回路的母線隔離開關，只停該回路。</p>

36、<p>　　調度靈活。各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活的適應電力系統中各種運行方式調度和潮流變化的需要，通過倒換操作可以組成各種運行方式。</p><p>　　擴建方便。向雙母線左右任何方向擴建，均不會影響兩組母線的電源和負荷自由組合分配，施工中也不會造成原有回路停電。</p><p><b>　　缺點：</b></p>

37、<p>　　增加電氣設備的投資。</p><p>　　當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒閘操作器，容易誤操作。為了避免誤操作，需在隔離開關和斷路器之間裝設閉鎖裝置。</p><p>　　當饋線斷路器或線路側隔離開關故障時停止對用戶供電。</p><p><b>　　雙目線分段接線</b></p><p>&l

38、t;b>　　優(yōu)點：</b></p><p>　　雙母線分段接線比雙母線接線可靠性更高。當一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護作用下，分段斷路器先自動跳開，而后將故障母線所連的電源回路的斷路器跳開，該段母線所連的出線回路停電，隨后將故障段母線所連的電源回路和出現回路切換到備用母線，即可恢復供電。這樣，只是部分短時停電，而不必全部短期停電。</p><p><b>　

39、　調度靈活，擴建方便</b></p><p><b>　　缺點：</b></p><p>　　增加電氣設備的投資。雙母線分段接線與雙母線接線相比增加了兩臺斷路器，投資有所增加。</p><p>　　當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒閘操作器，容易誤操作。為了避免誤操作，需在隔離開關和斷路器之間裝設閉鎖裝置。</p>&

40、lt;p>　　當饋線斷路器或線路側隔離開關故障時停止對用戶供電。</p><p>　　雙母線帶旁路母線接線</p><p><b>　　優(yōu)點：</b></p><p>　　供電可靠性高，檢修出線斷路器不致對該回路停電，適用于向重要用戶供電。</p><p>　　運行靈活，便于擴建。</p><p

41、><b>　　缺點：</b></p><p>　　增加電氣設備的投資。</p><p>　　當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒閘操作器，容易誤操作。為了避免誤操作，需在隔離開關和斷路器之間裝設閉鎖裝置。</p><p>　　當饋線斷路器或線路側隔離開關故障時停止對用戶供電。</p><p><b>　　單

42、母線接線</b></p><p><b>　　優(yōu)點：</b></p><p>　　接線簡單清晰。運行經驗表明，誤操作是造成系統故障的重要原因之一，主接線簡單，操作人員發(fā)生誤操作的可能性小。</p><p>　　使用設備少，經濟性好。</p><p>　　母線便于向兩端延伸，擴建方便</p>&l

43、t;p><b>　　缺點：</b></p><p>　　可靠性差。母線或母線隔離開關檢修或故障時，所有回路都要停止運行，造成全廠長期停電。</p><p>　　調度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行，并且線路側發(fā)生故障時，有較大的短路電流。</p><p><b>　　主接線方案比較</b></p>

44、<p>　　綜上所述，可得到如下表2-1所示結果：</p><p><b>　　表2-1</b></p><p>　　由此可見，方案三的經濟性最好，但是方案一的可靠性和靈活性最好，但是由于目前采用的斷路器為六氟化硫斷路器，它的開斷能力強，允許連續(xù)開斷次數較多，適用于頻繁操作，機電磨損小，所以檢修周期長。從這一點說來，方案三和方案一的可靠性相當，又由于所設計

45、發(fā)電廠為火電廠，在電力系統中一般承擔基荷，停開機較少，所以方案三的靈活性也能滿足需求，所以選擇方案三作為最終方案。</p><p>　　第三章 短路電流計算</p><p>　　短路電流計算的目的和步驟</p><p><b>　　短路電流計算的目的</b></p><p>　　短路是電力系統中常見的、十分嚴重的故障。短

46、路將使系統電壓降低、短路回路電流增大，可能破壞電力系統的穩(wěn)定運行和損壞電氣設備。所以電氣設計和運行中都要短路電流進行計算。短路電流計算主要有以下目的：</p><p>　　電氣主接線的比較與選擇。</p><p>　　選擇電氣設備，或對這些設備提出技術要求。</p><p>　　為繼電保護的設計以及調試提供依據。</p><p>　　評價并確

47、定網絡方案，研究限制短路電流的措施。</p><p>　　系統運行和故障情況的分析。</p><p><b>　　短路電流計算的步驟</b></p><p>　　繪制相應的電力系統接線圖</p><p><b>　　選擇計算短路點</b></p><p>　　繪制等值網絡圖，

48、并將各元件電抗統一編號。</p><p>　　化簡等值網絡：將等值網絡化簡為以短路點為中心的輻射型等值網絡，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉移電抗。</p><p><b>　　求計算電抗</b></p><p>　　由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量的標幺值。</p><p>　　計算無限大容量的電源供給的

49、短路電流周期分量的標幺值。</p><p>　　計算短路電流周期分量有名值和短路容量。</p><p>　　計算短路電流沖擊值。</p><p>　　繪制短路電流計算結果表。</p><p>　　電力變壓器和發(fā)電機的選擇</p><p>　　在發(fā)電廠或變電站中，用來向電力系統或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器；兩種電

50、壓等級之間交換功率的變壓器，稱為聯絡變壓器；只供本廠（站）用電的變壓器稱為廠（站）用或自用變壓器。</p><p>　　主變壓器容量、臺數直接影響主接線的形式和配電裝置的結構。它的選擇除依據基礎資料外，主要取決于輸送功率的大小、與系統聯系的緊密程度、運行方式及負荷的增長速度等因素，至少考慮5～10年負荷發(fā)展的需要。如果變壓器容量選的過大、臺數過多，則會增加投資，增大占地面積和損耗，不能充分發(fā)揮設備的效益，并增加運

51、行和檢修的工作量；如果容量選的過小、臺數過少，則可能封鎖發(fā)電廠剩余功率的輸送，或限制變電所負荷的需要，影響系統不同電壓等級之間的功率交換運行的可靠性等。因此，應合理選擇變壓器。</p><p>　　變壓器容量和臺數的選擇</p><p><b>　　單元接線的主變壓器</b></p><p>　　單元接線時變壓器容量應按發(fā)電機額定容量扣除本機組

52、的廠用負荷后，留有10％的裕度來選擇。</p><p>　　(MVA) （3-1）</p><p>　　式中：——發(fā)電機容量，單位MW；</p><p>　　——發(fā)電機額定功率因數；</p><p><b>　　——廠用電率。</b></p><p>　　所以可

53、得T1、T2、T4的容量為：</p><p>　　=1.1×200（1—4％）/0.85=248 （MVA）</p><p>　　具有發(fā)電機電壓母線的主變壓器</p><p>　　當發(fā)電機電壓母線上的負荷最小時，應能將發(fā)電廠的最大剩余功率送入系統，計算中不考慮稀有的最小負荷情況。即</p><p>　　(MVA) （3-2）

54、</p><p>　　式中：為發(fā)電機電壓母線上的發(fā)電機容量之和，單位MW；</p><p>　　為發(fā)電機電壓母線上的最小負荷，單位MW；</p><p><b>　　為負荷功率因數；</b></p><p>　　n為發(fā)電機電壓母線上的主變壓器臺數。</p><p>　　所以可得T3的容量為：<

55、;/p><p>　　=（200（1-4％）/0.85—25/0.8）=195 （MVA）</p><p>　　當發(fā)電機電壓母線上的負荷最大且其中容量最大的一臺機組退出運行時，主變壓器應能從系統到送功率，以保證發(fā)電機電壓母線上最大負荷的需要。即</p><p>　　(MVA) （3-3）</p><p>　　式中：——發(fā)電機電壓母線上除

56、最大一臺機組外，其他發(fā)電機容量之和，單位MW；</p><p>　　——發(fā)電機電壓母線上的最大負荷，單位MW。</p><p>　　所以可得T3的容量為：=50/0.8=63 （MVA）</p><p>　　取較大的值，則T3的容量應按照132MVA選取。</p><p>　　所以按照設計要求，本次設計應按248MVA選擇三臺雙繞組變壓器和

57、按195MVA選擇一臺三繞組變壓器。</p><p>　　主變壓器型式和結構的選擇</p><p>　　相數。采用三相式變壓器。在330KV及以下的發(fā)電廠和變電所中，一般選用三相式變壓器，因為一臺三相式變壓器較同容量的三臺單相式變壓器投資小、占地少、運行損耗也小，同時配電裝置結構簡單，運行維護較方便。</p><p>　　繞組接線組別。變壓器三相繞組的連接方式必須使

58、其線電壓與系統線電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統變壓器采用的繞組連接方式有星形（Y）和三角形（△）兩種。因此，主變壓器三相繞組之間的連接方式要根據具體工程來確定。</p><p>　　結構型式。三繞組變壓器或者自耦變壓器，在結構上有升壓型和降壓型兩種基本型式。發(fā)電廠的三繞組變壓器，一般為低壓側向高、中壓側供電，應選用升壓型。</p><p>　　調壓方式。變壓器的電壓調整使用分接開

59、關切換變壓器的分接頭，從而改變其變比來實現的。無勵磁調壓變壓器的分接頭較少，調壓范圍一般只有10％（），且分接頭必須在停電的情況下才能調節(jié)；有載調壓變壓器的分接頭較多，調壓范圍可達30％，且分接頭可在帶負荷的條件下調節(jié)，但其結構復雜，價格昂貴，在下述情況下采用較為合理。</p><p>　　出力變化大，或發(fā)電機經常低功率因數運行的發(fā)電廠主變壓器。</p><p>　　具有可逆工作特點的聯絡

60、變壓器。</p><p>　　電網電壓有較大變化的220KV及以上的降壓變壓器。</p><p>　　電力潮流變化大和電壓偏移大的110KV變電所的主變壓器。</p><p>　　綜上所述，本次設計采用無勵磁調壓的變壓器。</p><p>　　冷卻方式。電力變壓器的冷卻方式，隨其型式和容量的不同而異，主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷、強

61、迫油循環(huán)風冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫導向油循環(huán)冷卻。</p><p>　　選取的主變壓器型號參數如下表：</p><p>　　表3-1 雙繞組變壓器T1、T2型號參數 </p><p>　　表3-2 變壓器T4型號參數</p><p>　　表3-3

62、 三繞組自耦變壓器T3型號參數</p><p><b>　　發(fā)電機的選擇</b></p><p>　　本次設計任務書中對發(fā)電機的要求為：容量4×200MW，發(fā)電機電壓15.75Kv,cosa=0.85，查閱《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設計指南》得到發(fā)電機參數如下表3-4:</p><p>　　表3-4

63、 發(fā)電機型號參數</p><p>　　廠用高壓變壓器的選擇</p><p>　　對廠用電高壓工作變壓器的容量應按廠用電負荷的110％選擇。本次設計給出的的電廠廠用電率為4％，即每臺機組的廠用電為200/0.85×4％=9.4MVA，故廠用高壓變壓器的容量應按9.4×110％=10.35MVA選擇。</p><p>　　對于廠用高壓備用變壓器，應按

64、4×200/0.85×4％×110％=41.1MVA選擇</p><p>　　廠用高壓本次設計中選用6KV。參數如下：</p><p>　　表3-5 廠用高壓變壓器型號參數 </p><p>　　表3-6 廠用高壓備用變壓器型號參數 </p><

65、;p>　　電力系統元件參數的計算</p><p><b>　　各元件正序參數計算</b></p><p>　　短路電流計算的正序阻抗圖如下圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 短路電流計算等值正序阻抗圖</p><p>　　為了計算方便，通常取基準容量Sj=100MVA</p><p&

66、gt;　　基準電壓 一般取各等級的平均電壓Uj=Uav=1.05Un </p><p>　　基準電流： </p><p>　　所以可得基準電壓、基準電流計算結果如下表3-7所示</p><p><b>　　表3-7</b></p><p>　　計算得各元件正序電抗標幺值如

67、下：</p><p>　　發(fā)電機的電抗計算公式為 （3-4） </p><p>　　即：===0.146×100/235=0.06213</p><p>　　雙繞組變壓器的電抗計算公式為 （3-5）</p><p>　　即：==0.105×100/250=0.042</p>

68、;<p>　　=0.131×100/250=0.0524</p><p><b>　　三繞組自耦變壓器：</b></p><p>　　高壓端 （3-6） ＝1/2×（25＋14－9）/240</p><p><b>　　＝0.0625</b></p>

69、<p>　　中壓端 （3-7） ＝1/2×（25＋9－14）/240</p><p><b>　?。?.04167</b></p><p>　　低壓端 （3-8） ＝1/2×（14＋9－25）/240</p><p><b>　?。?0.00417</

70、b></p><p>　　對于低壓端出現等值電抗為負值的現象并不真正表示該繞組有容性漏抗，但由于這一負值電抗的絕對值往往很小，在近似計算中常取其為。所以的值取為零。</p><p>　　即：=0、=0.04167、=0.0625</p><p><b>　　=0.01</b></p><p><b>　　

71、各元件負序參數計算</b></p><p>　　短路電流計算的負序阻抗圖如下圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 短路電流計算等值負序阻抗圖</p><p>　　計算得各元件負序電抗標幺值如下：</p><p>　　發(fā)電機的電抗計算公式為 （3-9） </p><p&g

72、t;　　即：===0.178×100/235=0.07574</p><p>　　雙繞組變壓器的負序電抗為</p><p><b>　　==0.042</b></p><p><b>　　=0.0524</b></p><p><b>　　三繞組自耦變壓器：</b>&

73、lt;/p><p>　　=-0.00417、=0.04167、=0.0625</p><p><b>　　系統 =0.01</b></p><p><b>　　各元件零序參數計算</b></p><p>　　短路電流計算的零序阻抗圖如下圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4

74、 短路電流計算等值零序阻抗圖</p><p>　　計算得各元件零序電抗標幺值如下：</p><p><b>　　雙繞組變壓器:</b></p><p>　　==0.042 =0.0524</p><p><b>　　三繞組自耦變壓器：</b></p><p>　　=-

75、0.00417、=0.04167、=0.0625</p><p>　　廠高壓備用變壓器的零序電抗為＝=0.24</p><p>　　系統零序電抗為給定值0.046。</p><p><b>　　短路電流計算結果</b></p><p>　　短路電流計算結果如下表3-8(a)、表3-8(b)和表3-9所示。 </p&

76、gt;<p>　　表3-8(a) 三相對稱短路電流計算結果</p><p>　　表3-8(b) 三相對稱短路電流計算結果</p><p>　　表3-9 不對稱短路電流計算結果</p><p>　　第四章 導體和主要電氣設備選擇</p><p>　　電氣設備

77、選擇的一般要求</p><p>　　應滿足各種運行、檢修、短路和過電壓情況的運行要求，并考慮遠景發(fā)展。</p><p>　　應按當地環(huán)境條件校核。</p><p>　　應力求技術先進和經濟合理。</p><p>　　與整個工程的建設標準應相一致。</p><p>　　選用的新產品均應有可靠地試驗數據，并經正式鑒定合格。

78、</p><p>　　按正常工作條件選擇電氣設備</p><p><b>　　電壓條件</b></p><p>　　在選擇電氣設備時，一般可按照電氣設備的額定電壓不低于裝置地點電網額定電壓的條件選擇，即</p><p><b>　　電流條件</b></p><p>　　電氣設

79、備的額定電流是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設備的長期允許電流。應不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，即</p><p>　　環(huán)境條件對設備選擇的影響</p><p><b>　?、贉囟群蜐穸?lt;/b></p><p>　　一般高壓電氣設備可在溫度為＋20，相對濕度為90％的環(huán)境下長期正常運行。當環(huán)境的相對濕度超過標準時，應選用型號后帶

80、有“TH”字樣的濕熱帶型產品。</p><p><b>　?、谖廴厩闆r</b></p><p>　　安裝在污染嚴重，有腐蝕性物質﹑煙氣﹑粉塵等惡劣環(huán)境中的電氣設備，應選用防污型產品或設備布置在室內。</p><p><b>　?、酆０胃叨?lt;/b></p><p>　　一般電氣設備的使用條件為不超過1

81、000m。當用在高原地區(qū)時，由于氣壓較低，設備的外絕緣水平將相應降低。因此，設備應選用高原型產品或用外絕緣提高一級的產品?，F行電壓等級為110kV及以下的設備，其外絕緣都有一定的裕度，實際上均可使用在海拔不超過2000m的地區(qū)。</p><p><b>　　④安裝地點</b></p><p>　　配電裝置為室內布置時，設備應選戶內式；配電裝置為室外布置時，設備應選戶外

82、式。此外，還應考慮地形、地質條件以及地震影響等。</p><p><b>　　按短路狀態(tài)校驗設備</b></p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　校驗電氣設備的熱穩(wěn)定性，就是校驗設備的載流部分在短路電流的作用下，其金屬導電部分的溫度不應超過最高允許值。如果滿足這一條件，則選出的電氣設備符合熱穩(wěn)定

83、的要求。</p><p>　　作熱穩(wěn)定校驗時，已通過電氣設備的三項短路電流為依據，工程計算中常用下式校驗所選的電氣設備是否滿足熱穩(wěn)定的要求，即：</p><p><b>　　It2t≥Qk</b></p><p>　　式中，Qk——短路電流熱效應：</p><p>　　It——制造廠規(guī)定的在ts內電器的熱穩(wěn)定電流（KA）

84、； </p><p>　　校驗短路熱穩(wěn)定的短路計算時間應為繼電保護動作時間top和斷路器全開斷時間toc之和，即</p><p>　　式中，—— 保護動作時間，主要有主保護動作時間和后備保護動作時間，本次設計中當為主保護動作時間時取0.05s；當為后備保護時間時取2.5s；</p><p>　　—— 斷路器全開斷時間（包括固有分閘時間和燃弧時間）。本次設計中取toc

85、=0.1s。</p><p>　　繼電保護動作時間按照我國電氣設計有關規(guī)定：驗算電氣設備時采用后備保護動作時間；驗算裸導體時宜采用主保護動作時間，如主保護有死區(qū)時，則采用能對該死區(qū)起作用的后備保護動作時間，并采用相應處的短路電流值；驗算電纜時，對電動機等直饋線應采取主保護動作時間，其余宜按后備保護的動作時間。</p><p><b>　　動穩(wěn)定校驗</b></p

86、><p>　　當電氣設備中有短路電流通過時，將產生很大的電動力，可能對電氣設備產生嚴重的破壞作用。因此，各制造廠所生產的電器，都用最大允許的電流的幅值imax或最大有效值Imax 表示其電動力穩(wěn)定的程度，它表明電器通過上述電流時，不至因電動力的作用而損害。滿足動態(tài)穩(wěn)定的條件為</p><p><b>　　ish≤ imax</b></p><p>

87、　　式中ish及Ish——三相短路時的沖擊電流及最大有效值電流。</p><p><b>　　按環(huán)境條件校核</b></p><p>　　選擇電氣設備和載流導體時，應按當地環(huán)境條件校驗。</p><p><b>　　高壓斷路器的選擇</b></p><p>　　斷路器的選擇需要根據環(huán)境條件，使用技術

88、條件及各種斷路器的不同特點進行選擇。由于真空斷路器、SF6斷路器在技術性能和運行維護方面有明顯優(yōu)勢，目前在系統中應用十分廣泛，10kV及以下一般選用真空斷路器，35kV及以上多選用SF6斷路器。同時需根據安裝地點選擇屋外或屋內式。</p><p>　　按照斷路器的技術條件選擇簡述如下：</p><p>　　斷路器的額定電壓不小于裝設電路所在電網的額定電壓</p><p&

89、gt;　　斷路器經校正后的額定電流不小于通過斷路器的最大持續(xù)工作電流</p><p>　　校驗斷路器的斷流能力。一般可按斷路器的額定開斷電流，大于或等于短路電流周期分量有效值進行選擇,即應滿足條件</p><p>　　動穩(wěn)定校驗：應滿足的條件是短路沖擊電流 Ish應不大于斷路器的極限通過電流ies,即</p><p>　　熱穩(wěn)定校驗：應滿足的條件是短路熱效應應不大于

90、斷路器在t時間內的允許熱效應，即</p><p>　　根據對斷路器操作控制的要求，選擇與短路器配用的操動機構。</p><p>　　斷路器選擇結果如下表4-1所示：</p><p><b>　　表4-1</b></p><p><b>　　高壓隔離開關的選擇</b></p><p

91、>　　隔離開關的型式應根據配電裝置的布置特點和使用要求等因素，進行綜合的技術經濟比較后確定。其選擇的具體項目方法與斷路器的基本相同，不再重復。</p><p>　　根據對隔離開關操作控制的要求，還應選擇其配用的操動機構。屋內式8000A以下隔離開關一般采用手動操作機構；220KV及以上高位布置的隔離開關，宜采用電動機構和液壓機構。</p><p>　　隔離開關選擇結果如下表4-2所示

92、：</p><p><b>　　表4-2</b></p><p><b>　　母線的選擇</b></p><p>　　電力線路的正確、合理的選擇直接關系到供電系統的安全、可靠、優(yōu)質、經濟的運行。電力線路包括電力電纜、架空線路、母線等類型。電力線路的選擇包括類型的選擇和截面的選擇兩部分。</p><p&g

93、t;　　為保證供電系統安全、可靠、優(yōu)質、經濟的運行，選擇導線和電纜截面時必須滿足下列條件。</p><p><b>　　導體的材料和型式。</b></p><p>　　載流導體一般使用鋁或鋁合金材料，鋁合金導體有鋁錳合金和鋁鎂合金兩種，我國常用的硬導體型式有矩形、槽型和管型。</p><p>　　矩形導體。矩形導體散熱條件好，有一定的機械強度，

94、便于固定和連接，但集膚效應較大，為了避免集膚效應過大，單條矩形的截面不超過1250。矩形導體一般用于35KV及以下、電流為4000A及以下的配電裝置中。</p><p>　　槽型導體。槽型導體的電流分布比較均勻，與同截面的矩形導體相比，其優(yōu)點是散熱條件好、機械強度高、允許載流量大、安裝也比較方便。因此槽型導體一般用在電流在4000～8000A的配電裝置中。</p><p>　　管型導體。管

95、型導體是空心導體，集膚效應小，機械強度高，管內可水或風冷卻，因此可用于8000A以上的大電流母線。</p><p>　　按回路最大持續(xù)工作電流選擇導體截面</p><p>　　式中 ——對應于某一母線布置方式和環(huán)境溫度為25時的導體長期允許載流量；</p><p>　　——回路中最大持續(xù)工作電流。</p><p>　　按經濟電流密度J選擇截面

96、S，即 </p><p><b>　　動穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　校驗母線動穩(wěn)定性是校驗母線在短路沖擊電流電動力作用下是否會產生永久性形變或斷裂，即是否超過母線材料應力的允許范圍。</p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　對于電纜，不必校驗其機械強度和短路動穩(wěn)

97、定度，但需校驗短路時熱穩(wěn)定度，且電纜額定電壓不應小于使用地點的額定電壓。對于母線，短路時的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度都需考慮。</p><p>　　母線的選擇結果如下表4-3、4-4、4-5所示：</p><p>　　表4-3 220KV母線的參數</p><p>　　表4-4 110KV母線的參數</p>

98、;<p>　　表4-5 15.75KV母線的參數</p><p><b>　　互感器的選擇</b></p><p>　　互感器是變換電壓、電流的電氣設備，它的主要功能是向二次系統提供電壓、電流信號也反映一次系統地工作狀況，前者稱為電壓互感器，后者稱為電流互感器。</p><p>　　在高壓配電裝置中，廣泛

99、采用互感器給測量儀表、繼電保護和其他二次設備供電?；ジ衅靼娏骰ジ衅骱碗妷夯ジ衅鲀深?。前者將大電流變成規(guī)定的小電流（5A或1A）；后者將高電壓變成規(guī)定的低電壓（100V）。測量儀表和繼電器的線圈與互感器的二次線圈相連，互感器的二次線圈應有可靠的接地。采用互感器的目的，除了將二次回路與一次回路隔離，以保證運行人員和設備的安全外，還使由它供電的二次設備標準化、小型化，從而給運行維護提供方便。</p><p><

100、;b>　　電壓互感器的配置</b></p><p>　　電壓互感器的數量和配置與主接線方式有關，并應滿足測量、保護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應裝設電壓互感器。旁路母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

101、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>　　發(fā)電機出口一般裝設兩組電壓互感器，供測量、保護和自動電壓調整裝置需要。當發(fā)電機配有雙套自動電壓調整裝置，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>　　電壓互感器的選擇結果如下表4-6所示：</p>&l

102、t;p>　　表4-6 電壓互感器選擇結果</p><p><b>　　電流互感器的配置</b></p><p>　　凡裝有斷路器的回路均應裝設電流互感器，其數量應滿足測量儀表、保護和自動裝置要求。</p><p>　　在未設斷路器的下列地點也應裝設電流互感器；發(fā)電機和變壓器的中性點、發(fā)電機和變壓器的出口、橋形接線的

103、跨條上等。</p><p>　　對直接接地系統，一般按三相配置。對非直接接地系統，依具體要求按兩相或三相配置。</p><p>　　電流互感器的選擇結果如下表4-7所示：</p><p>　　表4-7 電流互感器選擇結果</p><p><b>　　避雷器的配置</b></p&

104、gt;<p>　　當發(fā)電廠采取了可靠的直擊雷保護措施后，遭雷直擊的概率很小。所以沿線侵入的雷電波是發(fā)電廠遭受雷害事故的主要原因。</p><p>　　其主要防護措施是在發(fā)電廠內裝設閥型避雷器或氧化鋅避雷器以限制入侵雷電波的幅值。</p><p>　　配電裝置的每組母線上，應裝設避雷器，但進出線都裝設避雷器時除外。</p><p>　　220kV及以下變

105、壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。</p><p>　　三繞組變壓器的低壓側的一相上應設置一臺避雷器。</p><p>　　下列變壓器中性點應裝設避雷器：</p><p>　　直接接地系統中，變壓器中性點為分級絕緣且裝有隔離開關時。</p><p>　　不接地和經消弧線圈接地系統中，多雷區(qū)產單進線變壓器中性點上

106、。</p><p>　　單元連接的發(fā)電機出線應裝一組避雷器</p><p>　　在不接地的直配線發(fā)電機中性點上應裝設一臺避雷器。</p><p>　　連接在變壓器低壓側的調相機出線處應裝設一組避雷器。</p><p>　　110KV、220KV線路側一般不裝設避雷器。</p><p>　　全封閉電器的架空線路側必須裝設

107、避雷器。</p><p><b>　　避雷器的選擇：</b></p><p>　　1、按額定電壓選擇：要求避雷器的額定電壓與系統額定電壓一致。</p><p>　　2、校驗避雷器的最大允許電壓（滅弧電壓）：對35KV及以下的避雷器，其滅弧電壓規(guī)定為系統最大工作線電壓的100%～110%；對110KV及以上中性點接地系統的避雷器，其滅弧電壓規(guī)定為

108、系統最大工作線電壓的80%。</p><p>　　3、校核工頻放電電壓。對工頻放電電壓要規(guī)定其上下限。工頻放電電壓太高則意味著沖擊放電電壓也高，將使其保護特性變壞；工頻放電電壓太低，則意味著滅弧電壓太低，將會造成不能可靠地切斷工頻續(xù)流。</p><p>　　4、校驗避雷器的沖擊放電電壓及殘壓。</p><p>　　所選避雷器型號及參數如下表4-8所示。</p&

109、gt;<p><b>　　表4-8</b></p><p><b>　　斷路器選型校驗</b></p><p>　　220KV側斷路器的選擇</p><p><b>　　額定電壓的選擇：</b></p><p>　　額定電流的選擇： </p>

110、<p>　　Imax-------最大持續(xù)工作電流</p><p>　　所選斷路器型號如下表4-9所示</p><p><b>　　表4-9</b></p><p><b>　　開斷電流的校驗： </b></p><p>　　短路開斷時間為=0.05+0.05=0.1s</p>

111、<p>　　開斷時間較長，采用I”校驗，即</p><p><b>　　校驗合格</b></p><p>　　熱穩(wěn)定校驗：應滿足的條件是短路熱效應QK不大于斷路器在t時間內的允許熱效應，即： It2t≥Qk </p><p>　　即斷路器在t時間內的允許熱效應為</p><p>　　It2t=402

112、5;3=4800 KA2·S </p><p>　　短路熱穩(wěn)定計算時間為=2.5+0.1=2.6s >1s，故此情況下非周期分量的影響可略去不計。 </p><p>　　此處為短路電流的最大值。</p><p>　　Qk = =×2.6=1995 KA2·S＜4800KA2·S</p><p&

113、gt;<b>　　校驗合格</b></p><p>　　動穩(wěn)定校驗：ies =100KA≥ish=72.6kA </p><p><b>　　校驗合格</b></p><p>　　110KV側斷路器的選擇</p><p><b>　　額定電壓的選擇：</b></p>

114、<p>　　額定電流的選擇： </p><p>　　所選斷路器型號如下表4-10所示</p><p><b>　　表4-10</b></p><p><b>　　開斷電流的校驗： </b></p><p>　　短路開斷時間為=0.05+0.056=0.106s>0.1s&l

115、t;/p><p>　　開斷時間較長，采用校驗，即</p><p><b>　　校驗合格</b></p><p>　　熱穩(wěn)定校驗：應滿足的條件是短路熱效應QK不大于斷路器在t時間內的允許熱效應，即： It2t≥Qk </p><p>　　短路熱穩(wěn)定計算時間為=2.5+0.1=2.6s >1s，故此情況下非周期分量的影響可

116、略去不計。</p><p>　　It2t=402×3=4800 KA2·S </p><p>　　Qk = =×2.6=410 KA2·S＜4800KA2·S 校驗合格</p><p>　　動穩(wěn)定校驗：ies =100KA≥ish=37.84kA 校驗合格</p

117、><p>　　15.75KV側斷路器的選擇</p><p><b>　　出線回路</b></p><p><b>　　額定電壓的選擇：</b></p><p>　　額定電流的選擇： </p><p>　　所選斷路器型號如下表4-10所示</p><p&g

118、t;<b>　　表4-10</b></p><p><b>　　開斷電流的校驗： </b></p><p>　　短路開斷時間為=0.05+0.15=0.2s>0.1s</p><p>　　開斷時間較長，采用校驗，即</p><p><b>　　校驗合格</b></p

119、><p>　　熱穩(wěn)定校驗：應滿足的條件是短路熱效應QK不大于斷路器在t時間內的允許熱效應，即： It2t≥Qk </p><p>　　短路熱穩(wěn)定計算時間為=2.5+0.1=2.6s >1s，故此情況下非周期分量的影響可略去不計。</p><p>　　It2t=1202×5=72000 KA2·S </p><p&g

120、t;　　Qk = =×2.6=10928 KA2·S＜72000KA2·S</p><p><b>　　校驗合格</b></p><p>　　動穩(wěn)定校驗：ies =300KA≥ish=175.2kA </p><p><b>　　校驗合格</b></p><p><

121、;b>　　三繞組變壓器回路</b></p><p><b>　　額定電壓的選擇：</b></p><p>　　額定電流的選擇： </p><p>　　所選斷路器型號如下表4-11所示</p><p><b>　　表4-11</b></p><p>&l

122、t;b>　　開斷電流的校驗： </b></p><p>　　短路開斷時間為=0.05+0.15=0.2s>0.1s</p><p>　　開斷時間較長，采用校驗，即</p><p><b>　　校驗合格</b></p><p>　　熱穩(wěn)定校驗：應滿足的條件是短路熱效應QK不大于斷路器在t時間內的允許