《【發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計】300MW機組容量凝汽式火電廠一次部分初步設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《【發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計】300MW機組容量凝汽式火電廠一次部分初步設(shè)計（43頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計 題 目 凝汽式火電廠一次部分 學(xué)院名稱 電氣工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 職 稱 副教授 班 級 電力071班 學(xué) 號 學(xué)生姓名 2012年 6月 15日凝汽式火電廠一次部分課程設(shè)計1原始資料11 發(fā)電廠建設(shè)規(guī)模1.1.1 類型:300MW凝汽式火電廠1.1.2 最終容量、機組的型式和參數(shù): 2300MW、年利用小時數(shù)：6000h/a12 電力系統(tǒng)與本廠的連接情況1.2.1 電廠在電力系統(tǒng)中的作用與地位：區(qū)域電廠1.2.2 發(fā)電廠聯(lián)入系統(tǒng)的電壓等級：220KV， 220KV母線系統(tǒng)正序阻抗標(biāo)么值x1=0.1，零序阻抗標(biāo)么值x0=0.031.2.3 電力系統(tǒng)總裝機容量：600MW，
2、短路容量：100MVA13 電力負(fù)荷水平:1.3.1 發(fā)電機組額定電壓20KV,額定功率：300MW，cos=0.85，Xd=15.59。1.3.2 220KV電壓等級：架空線8回。1.3.3 廠用電率：8%。 1.3. 4 高壓廠用電壓6KV;零序廠用電380220KV。1.4 環(huán)境條件1.4.1 當(dāng)?shù)啬曜罡邷?0，最低溫33，年平均最高溫度15，土壤最高溫度30。1.4.2 當(dāng)?shù)睾０胃叨葹?00m1.4.3 本廠位于某縣邊緣，距負(fù)荷中心30km，供電半徑70km。2.設(shè)計任務(wù)2.1 發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計2.2 廠用電設(shè)計2.3 短路電流的計算2.4 主要電氣設(shè)備的選擇2.5 配電裝置3.設(shè)
3、計成果3.1 設(shè)計說明書、計算書一份3.2 圖紙一張目 錄摘要31電力工業(yè)發(fā)展的概況42.電氣主接線4 2.1主接線的設(shè)計原則與要求4 2.2主接線方案的選擇5 2.3廠用電接線方案的選擇63.變壓器的選擇7 3.1變壓器的選擇原則7 3.2變壓器臺數(shù)及容量的確定84.短路電流分析計算10 4.1短路電流計算的目的及規(guī)則10 4.2短路等值電抗電路及其參數(shù)計算11 4.3各短路點短路電流計算125.電氣設(shè)備的選擇15 5.1電氣設(shè)備選擇的一般原則15 5.2主要電氣設(shè)備的選擇17 5.3電氣設(shè)備選擇的結(jié)果表31結(jié)束語33參考文獻34附錄：短路計算附錄：電氣設(shè)備的選擇結(jié)果表附錄 ：設(shè)計總圖摘 要
4、在高速發(fā)展的現(xiàn)代社會中，電力工業(yè)在國民經(jīng)濟中有著重要作用，它不僅全面地影響國民經(jīng)濟其他部門的發(fā)展，同時也極大的影響人民的物質(zhì)與文化生活水平的提高。電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身的運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)。并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置、繼電保護和控制方式的擬定有較大的影響。電能的使用已經(jīng)滲透到社會、經(jīng)濟、生活的各個領(lǐng)域，而在我國電源結(jié)構(gòu)中火電設(shè)備容量占總裝機容量的75%。本文是對配有2臺200MW和2臺300MW汽輪發(fā)電機的大型火電廠一次部分的初步設(shè)計，主要完成了電氣主接線的設(shè)計。包括電氣主
5、接線的形式的比較、選擇；主變壓器、啟動/備用變壓器和高壓廠用變壓器容量計算、臺數(shù)和型號的選擇；短路電流計算和高壓電氣設(shè)備的選擇與校驗。關(guān)鍵詞： 發(fā)電廠；變壓器；電力系統(tǒng)；繼電保護；電氣設(shè)備。1、電力工業(yè)的發(fā)展概況：火力發(fā)電是現(xiàn)在電力發(fā)展的主力軍，在現(xiàn)在提出和諧社會，循環(huán)經(jīng)濟的環(huán)境中，我們在提高火電技術(shù)的方向上要著重考慮電力對環(huán)境的影響，對不可再生能源的影響，雖然現(xiàn)在在我國已有部分核電機組，但火電仍占領(lǐng)電力的大部分市場，近年電力發(fā)展滯后經(jīng)濟發(fā)展，全國上了許多火電廠，但火電技術(shù)必須不斷提高發(fā)展，才能適應(yīng)和諧社會的要求?！笆濉逼陂g我國火電建設(shè)項目發(fā)展迅猛。2001年至2005年8月，經(jīng)國家環(huán)?？偩?/p>
6、審批的火電項目達472個，裝機容量達344382MW，其中2004年審批項目135個，裝機容量107590MW，比上年增長207%；2005年1至8月份，審批項目213個，裝機容量168546MW，同比增長420%。隨著中國電力供應(yīng)的逐步寬松以及國家對節(jié)能降耗的重視，中國開始加大力度調(diào)整火力發(fā)電行業(yè)的結(jié)構(gòu)。由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置（主要包括鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等）轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心。由于電源點與負(fù)荷中心多數(shù)處于不同地區(qū)，也無法大量儲存，電能生產(chǎn)必須時刻保
7、持與消費平衡。因此，電能的集中開發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應(yīng)與負(fù)荷的隨機變化，就制約了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行。據(jù)此，電力系統(tǒng)要實現(xiàn)其功能，就需在各個環(huán)節(jié)和不同層次設(shè)置相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，以便對電能的生產(chǎn)和輸運過程進行測量、調(diào)節(jié)、 控制、保護、通信和調(diào)度，確保用戶獲得安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)的電能。電能是一種清潔的二次能源。由于電能不僅便于輸送和分配，易于轉(zhuǎn)換為其它的能源，而且便于控制、管理和調(diào)度,易于實現(xiàn)自動化。因此，電能已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟、社會生產(chǎn)和人民生活的各個方面。絕大多數(shù)電能都由電力系統(tǒng)中發(fā)電廠提供，電力工業(yè)已成為我國實現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，得到迅猛發(fā)展。本設(shè)計的主要內(nèi)容包括：通過原始資料分析
8、和方案比較，確定發(fā)電廠的電氣主接線。計算短路電流，并根據(jù)計算結(jié)果來選擇和效驗主要電氣設(shè)備。 2、電氣主接線 2.1、主接線的設(shè)計原則和要求 發(fā)電廠電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。它表明了發(fā)電機、變壓器、線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù)量和連接方式及可能的運行方式，從而完成發(fā)電、變電、輸配電的任務(wù)。它的設(shè)計，直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。由于電能生產(chǎn)的特點是：發(fā)電、變電、輸電和用電是在同一時刻完成的，所以主接線設(shè)計的好壞，也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線的設(shè)計是一個綜合性的問題。必須在滿足國家有關(guān)技
9、術(shù)經(jīng)濟政策的前提下，力爭使其技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠。 （1）可靠性 供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個要求。衡量主接線運行可靠性的標(biāo)志是： 斷路器檢修時，能否不影響供電。 線路、斷路器或母線檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。 發(fā)電廠全部停運的可能性。 對大機組超高壓情況下的電氣主接線，應(yīng)滿足可靠性準(zhǔn)則的要求。 （2）靈活性 調(diào)度靈活，操作簡便：應(yīng)能靈活地投入某些機組、變壓器或線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調(diào)度要求。 檢修安全：應(yīng)能方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備，進行安全檢修而不影
10、響電力網(wǎng)的正常運行及對用戶的供電。 （3）經(jīng)濟性 投資省：主接線應(yīng)簡單清晰，控制、保護方式不過于復(fù)雜，適當(dāng)限制斷路器電流 占地面積?。弘姎庵鹘泳€設(shè)計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件。 電能損耗少：經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和臺數(shù)，避免兩次變壓而增加電能損失。2.2、主接線方案的選擇 2.2.1 方案設(shè)計1）單元接線其是無母線接線中最簡單的形式，也是所有主接線基本形式中最簡單的一種，此種接線方法設(shè)備更多。本設(shè)計中機組容量為300MW，所以發(fā)電機出口采用封閉母線，為了減少斷開點，可不裝斷路器。這種單元接線，避免了由于額定電流或短路電流過大，使得選擇斷路器時，受到制造條件或價格甚高等原因造成的困難
11、。2）單母線分段帶專用旁路斷路器的旁路母線接線優(yōu)點：在正常工作時，旁路斷路器以及各出線回路上的旁路隔離開關(guān)，都是斷開的，旁路母線不帶電，通常兩側(cè)的開關(guān)處于合閘狀態(tài)，檢修時兩兩互為熱備用；檢修QF時，可不停電；可靠性高，運行操作方便。缺點：增加了一臺旁路斷路器的投資。3）單母分段線分段斷路器兼作旁路斷路器的接線優(yōu)點：可以減少設(shè)備，節(jié)省投資；同樣可靠性高，運行操作方便；4）雙母線接線優(yōu)點：供電可靠，調(diào)度方式比較靈活，擴建方便，便于試驗。缺點：由于220KV電壓等級容量大，停電影響范圍廣，雙母線接線方式有一定局限性，而且操作較復(fù)雜，對運行人員要求高。5）雙母線帶旁路母線的接線優(yōu)點：增加供電可靠性，運
12、行操作方便，避免檢修斷路器時造成停電，不影響雙母線的正常運行。缺點：多裝了一臺斷路器，增加投資和占地面積，容易造成誤操作。 方案一：300MW發(fā)電機G-1,G-2通過雙繞組的變壓器與220kv母線連接，220kv電壓級出線為8回，采用雙母線接線，并且?guī)月纺妇€能提高供電的可靠性。方案二：有方案一，我們很容易想到110kv母線采用單母線分段帶旁路連接，220kv母線采用雙母線連接。2.2.2 比較并確定主接線方案在所實現(xiàn)的目的要求相差不大的情況下，采用最小費用法對擬定的兩方案進行經(jīng)濟比較，兩方案中的相同部分不參與比較計算，只對相異部分進行計算，計算內(nèi)容包括投資，年運行費用。很容易知道當(dāng)采用單母線
13、分段帶旁路的時候，必須多增加較多斷路器，這在穩(wěn)定的可靠性，及經(jīng)濟上都是不具有優(yōu)勢的，因此采用方案一。接線圖如圖2-1所示。 圖2-1 主接線圖2.3、廠用電接線的選擇 廠用電接線的設(shè)計原則基本上與主接線的設(shè)計原則相同。首先，應(yīng)保證對廠用電負(fù)荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機安全運轉(zhuǎn)；其次，接線應(yīng)能靈活地適應(yīng)正常，事故，檢修等各種運行方式的要求；還應(yīng)適當(dāng)注意經(jīng)濟性和發(fā)展的可能性并積極慎重的采用新技術(shù)、新設(shè)備，使其具有可行性和先進性。此外，在設(shè)計廠用電系統(tǒng)接線時還要對供電電壓等級，廠用供電電源及其引接進行分析和論證。 火電廠的輔助機械多、容量大，供電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，其主要負(fù)荷分布在鍋爐、氣機、電氣、 輸煤、
14、出灰、化學(xué)水處理以及輔助車間和公用電氣部分，因此，廠用電以單母線分段接線形式合理地分配廠用各級負(fù)荷。 現(xiàn)將該火電廠的廠用電接線的系統(tǒng)圖設(shè)計示于圖2-2。圖2-2 廠用電接線圖3、變壓器的選擇與計算3.1 變壓器的選擇原則1、 主變壓器的選擇原則 （1）為節(jié)約投資及簡化布置，主變壓器應(yīng)選用三相式。 （2） 為保證發(fā)電機電壓出線供電可靠，接在發(fā)電機電壓母線上的主變壓器一般不少于兩臺。在計算通過主變壓器的總?cè)萘繒r，至少應(yīng)考慮5年內(nèi)負(fù)荷的發(fā)展需要，并要求：在發(fā)電機電壓母線上的負(fù)（荷為最小時，能將剩余功率送入電力系統(tǒng)；發(fā)電機電壓母線上最大一臺發(fā)電機停運時，能滿足發(fā)電機電壓的最大負(fù)荷用電需要；因系統(tǒng)經(jīng)濟運
15、行而需限制本廠出力時，亦應(yīng)滿足發(fā)電機電壓的最大負(fù)荷用電。 （3） 在高、中系統(tǒng)均為中性點直接接地系統(tǒng)的情況下，可考慮采用自耦變壓器。當(dāng)經(jīng)常由低、高壓側(cè)向中壓側(cè)送電或由低壓側(cè)向高、中壓側(cè)送電時，不宜使用自耦變壓器。 （4） 對潮流方向不固定的變壓器，經(jīng)計算采用普通變壓器不能滿足調(diào)壓要求是，可采用有載調(diào)壓變壓器。二、廠用變壓器容量選擇的基本原則和應(yīng)考慮的因素為： （1）變壓器原、副邊電壓必須與引接電源電壓和廠用網(wǎng)絡(luò)電壓一致。 （2）變壓器的容量必須滿足廠用機械從電源獲得足夠的功率。 （3）廠用高壓備用變壓器或起動變壓器應(yīng)與最大一臺高壓廠用工作變壓器容量相同；低壓廠用設(shè)備用變壓器的容量應(yīng)與最大一臺低
16、壓廠用工作變壓器容量相同。3.2 確定變壓器臺數(shù)及容量 臺數(shù)：根據(jù)原始資料，該廠除了本廠的廠用電外，其余向系統(tǒng)輸送功率，所以不設(shè)發(fā)電機母線，發(fā)電機與變壓器采用單元接線，保證了發(fā)電機電壓出線的供電可靠，主變壓器200WM發(fā)電機組的主變壓器選用三繞組變壓器2臺，300WM發(fā)電機組的主變壓器選用兩繞組變壓器2臺。向本廠供電變壓器選用三相式兩繞組變壓器4臺，廠用備用電源選用兩繞組變壓器1臺。 容量：單元接線中的主變壓器容量SN 應(yīng)按發(fā)電機額定容量扣除本機組的廠用負(fù)荷后，預(yù)留10的裕度選擇，為 發(fā)電機容量； 通過主變的容量廠用電： 發(fā)電機的額定功率，廠用電率，單元接線中的主變壓器容量SN 應(yīng)按發(fā)電機額定
17、容量扣除本機組的廠用負(fù)荷后，預(yù)留10的裕度選擇。 表3-1 發(fā)電機參數(shù)型號額定功率（MW）額定電壓（KV）額定電流（KA）功率因數(shù)（）同步電抗(Xd%)瞬變電抗(Xd%)超瞬變電抗(Xd%)QFSN-200-220015.7586250.85203.524.314.8QFSN-300-230018113200.85236.3531.9317.1 發(fā)電機G-1、G-2的額定容量為300MW，扣除廠用電后經(jīng)過變壓器的容量為： 發(fā)電機G-3、G-4的額定容量為200MW，扣除廠用電后經(jīng)過變壓器的容量為： 經(jīng)計算后選取變壓器如下 300MW發(fā)電機組所選變壓器型號為：SFP-360000/220 兩臺
18、200MW發(fā)電機組所選變壓器型號為：SFPS-240000/220 兩臺 廠用變壓器選擇 與300MW發(fā)電機組相連的廠用變壓器型號為：SFF7-40000/18兩臺 與200MW發(fā)電機組相連的廠用變壓器型號為：SFF-31500/15 兩臺 廠用備用電源變壓器型號為：SFPFZI-40000/220 一臺 其具體參數(shù)如表3-2所示 表3-2 所選變壓器型號及其參數(shù)型號額定容量（KVA）額定電壓空載電流（%）空載損耗（KW）負(fù)載損耗（KW）阻抗電壓（UK%）高壓（KV）中壓（KV）低壓（KV）SFP7-360000/220360000180.2819086014.3SFPS-240000/220
19、24000012115.75175800高中高低中低25149SFF7-40000/18400000/2200006.3-6.30.830225.3全穿越半穿越系數(shù)9.515.33.74SFF-31500/1531500/2200006.3-6.31.4527150全穿越半穿越9.516.6SFPFZI-40000/220400006.31.257.2165.421.15變壓器的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有Y型和型，高、中、低三側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體工程來確定。三相變壓器的一組相繞組或連接成三相組的三相變壓器的相同電壓的繞組連接成星型、三角
20、型、曲折型時，對高壓繞組分別以字母Y、D或Z表示，對中壓或低壓繞組分別以字母y、d 或z表示。如果星型連接或曲折型連接的中性點是引出的，則分別以YN、ZN表示，帶有星三角變換繞組的變壓器，應(yīng)在兩個變換間已“-”隔開。我國110KV以上電壓，變壓器的繞組都采用Y連接。35KV以下電壓，變壓器繞組都采用連接。4、短路電流分析計算： 4.1 短路電流計算目的及規(guī)則：在發(fā)電廠電氣設(shè)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：1、電氣主接線的比選。2、選擇導(dǎo)體和電器。3、確定中性點接地方式。4、計算軟導(dǎo)線的短路搖擺。5、確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距。6、驗算接地裝置的接觸電壓和
21、跨步電壓。7、選擇繼電保護裝置和進行整定計算。一、短路電流計算條件： 1) 正常工作時，三項系統(tǒng)對稱運行。2) 所有電流的電功勢相位角相同。3) 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運行。4) 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。5) 不考慮短路點的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻略去不計。6) 不考慮短路點的電流阻抗和變壓器的勵磁電流。7) 元件的技術(shù)參數(shù)均取額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。8) 輸電線路的電容略去不計。二、短路計算的一般規(guī)定：1） 驗算導(dǎo)體的電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本工程設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠景的發(fā)展計劃。2）選擇導(dǎo)體和
22、電器用的短路電流，在電器連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)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影響。3）選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗回路的計算短路點，應(yīng)選擇在正常接線方式時短路電流最大地點。4）導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和以及電器的開斷電流，一般按三相短路計算。4.2 短路等值電抗電路及其參數(shù)計算由2300MW+2200MW火電廠電氣主接線圖，和查的給出的相關(guān)參數(shù)，可畫出系統(tǒng)的等值電抗圖如圖4-1所示。圖4-1 系統(tǒng)等值電抗圖選取基準(zhǔn)容量為SB=600MVA VB=VavSB 基準(zhǔn)容量；Vav 所在線路的品平均電壓 以上均采用標(biāo)幺值計算方法，省去“*”。1、對于QFSN-300-2型發(fā)電機的
23、電抗2、對于QFSN-200-2型發(fā)電機的電抗Xd%變壓器短路電壓的百分?jǐn)?shù)（%）； SN最大容量繞組的額定容量（MVA）。3、 對于OSSPSL-360000/220型兩繞組變壓器的電抗 4、 對于OSSPSL-240000/220型三繞組變壓器的電抗 4.3 各短路點短路電流計算： 短路點的選擇應(yīng)選擇通過導(dǎo)體和電器的短路電流為最大的那些點作為短路計算點。 首先，應(yīng)在兩條電壓等級的母線上選擇兩個短路計算點d1、d2。無線大功率系統(tǒng)的德主要特征是：內(nèi)阻抗X=0，端電壓U=C，它所提供的短路電流周期分量的幅值恒定且不隨時間改變。雖然非周期分量依指數(shù)率而衰減，但一般情況下只需計及他對沖擊電流的影響。
24、因此，在電力系統(tǒng)短路電流計算中，其主要任務(wù)是計算短路電流的周期分量。而在無限大功率系統(tǒng)的條件下，周期分量的計算就變得簡單。 如取平均額定電壓進行計算，則系統(tǒng)的短電壓U=Uav，若選取Ud=Uav，則無限大功率系統(tǒng)的短路電壓的標(biāo)幺值 無限大功率電源供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值為 式中 XFS無限大系統(tǒng)功率系統(tǒng)對短路點的組合電抗的標(biāo)幺值。 無限大功率電源提供的短路電流為 第i臺等值發(fā)電機提供的短路電流為 式中SNi第i臺等值發(fā)電機的額定容量，即由它所代表的那部分發(fā)電機的額定容量之和。 短路點周期電流的有名值為 則短路點沖擊電流為 式中kim 、 kimLD沖擊系數(shù)，表示沖擊電流對周期分量幅值的倍
25、數(shù)。 在以下的計算中，取kim =1.85；kimLD=1。 1、短路計算過程如附錄所示 2、短路計算結(jié)果如表4-1所示表4-1 短路計算結(jié)果表 短路電流計算表短路點編號短路點平均電壓(kv)基準(zhǔn)電流IB(KA)分支線名稱 分支 電抗 xjs 分支 額定 電流IN(KA)短路電流標(biāo)么值短路電流值(KA)0s0.2s4s0s0.2s4s d1 115KV0.504無限大系統(tǒng)1.1040.5040.9060.457300MW發(fā)電機分支1.1823.0120.8800.8300.9462.6512.4992.849200MW發(fā)電機分支0.1082.0089.1025.4002.51218.27710
26、.8435.044 d2230KV0.252無限大系統(tǒng)0.3500.2522.8570.747300MW發(fā)電機分支0.2911.5063.7632.8362.3625.9274.4673.720200MW發(fā)電機分支0.2821.0043.8722.9392.3784.0663.0862.4975、 電氣設(shè)備的選擇： 5.1 電氣設(shè)備選擇的一般原則及短路校驗 一、設(shè)備選擇的一般原則1、應(yīng)力求技術(shù)先進，安全適用，經(jīng)濟合理。 應(yīng)滿足正常運行、檢修和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展。 應(yīng)與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。 選擇的導(dǎo)體品種不應(yīng)太多。2、選用的電器最高允許工作電壓，不得低于該回路最高運行電壓
27、。3、選用導(dǎo)體的長期允許電流不得小于該回路的持續(xù)工作電流。由于高壓開斷電器設(shè)有持續(xù)過載能力，在選擇其額定電流時，應(yīng)滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。4、驗算導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流作用的短路電流，應(yīng)按具體工作的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景規(guī)劃。5、驗算導(dǎo)體和電器的短路電流，按下列情況計算：（1）、除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)電流外，元件的電阻都應(yīng)略去不計。（2）、對不帶電抗器回路的計算，短路點應(yīng)選擇在正常接線方式短路電流為最大的點。6、導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流按發(fā)生短路時最嚴(yán)重情況計算。7、驗算裸導(dǎo)體短路熱效應(yīng)應(yīng)計算時間，應(yīng)
28、采用主保護動作時間和相應(yīng)的斷路器全分閘時間，繼電器的短路熱效應(yīng)計算時間，宜采用后備保護動作時間和相應(yīng)的斷路器全分閘時間。8、在正常運行時，電氣引線的最大作用力不應(yīng)大于電器端子允許的負(fù)載。二、 按短路條件進行校驗電氣設(shè)備按短路故障情況進行校驗，就是要按最大可能的短路故障（通常為三相短路故障）時的動、熱穩(wěn)定度進行校驗。但有熔斷器和有熔斷器保護的電器和導(dǎo)體（如電壓互感器等），以及架空線路，一般不必考慮動穩(wěn)定度、熱穩(wěn)定度的校驗，對電纜，也不必進行動穩(wěn)定度的校驗。在電力系統(tǒng)中盡管各種電氣設(shè)備的作用不一樣，但選擇的要求和條件有諸多是相同的。為保證設(shè)備安全、可靠的運行，各種設(shè)備均按正常工作的條件下的額定電壓
29、和額定電流選擇，并按短路故障條件校驗其動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。（1）熱穩(wěn)定校驗校驗電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定性，就是校驗設(shè)備的載流部分在短路電流的作用下，其金屬導(dǎo)電部分的溫度不應(yīng)超過最高允許值。如果滿足這一條件，則選出的電氣設(shè)備符合熱穩(wěn)定的要求。作熱穩(wěn)定校驗時，已通過電氣設(shè)備的三項短路電流為依據(jù)，工程計算中常用下式校驗所選的電氣設(shè)備是否滿足熱穩(wěn)定的要求，即：式中 ，三相短路電流周期分量的穩(wěn)定值（KA）； 等值時間（亦稱假想時間s）； 制造廠規(guī)定的在ts內(nèi)電器的熱穩(wěn)定電流（KA）；t為與Ith相對應(yīng)的時間（s）。 短路計算時間。校驗短路熱穩(wěn)定的短路計算時間應(yīng)為繼電保護動作時間top和斷路器全開斷時間toc之和
30、，即 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，當(dāng)為主保護動作時間時一般取0.05s；當(dāng)為后備保護時間時一般取2.5s； 斷路器全開斷時間（包括固有分閘時間和燃弧時間）。 如果缺乏斷路器分閘時間數(shù)據(jù)，對快速及中速動作的斷路器，取toc=0.1-0.5s,對低速動作的斷路器，取toc=0.2s。 校驗導(dǎo)體和110KV以下電纜的短路熱穩(wěn)定性時，所用的計算時間，一般采用主保護的動作時間加上相應(yīng)地斷路器的全分閘時間.如主保護有死區(qū)時，則應(yīng)采用能對該死區(qū)起作用的后備保護的動作時間，并采用相應(yīng)處的短路電流值。校驗電器和110KV以上沖油電纜的短路電流計算時間，一般采用后備保護動作時間
31、加相應(yīng)的斷路器全分閘時間。（2）動穩(wěn)定校驗當(dāng)電氣設(shè)備中有短路電流通過時，將產(chǎn)生很大的電動力，可能對電氣設(shè)生嚴(yán)重的破壞作用。因此，各制造廠所生產(chǎn)的電器，都用最大允許的電流的值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 ish imax或Ish Imax 式中ish及Ish三相短路時的沖擊電流及最大有效值電流。電氣設(shè)備的選擇除了要滿足上述技術(shù)數(shù)據(jù)要求外，尚應(yīng)根據(jù)工程的自然環(huán)境、位置（氣候條件、厭惡、化學(xué)污染、海拔高度、地震等）、電氣主接線極短路電流水平、配電裝置的布置及工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)等因素考慮。220KV側(cè)各個回路的
32、最大工作電流 （1）出線回路 IN1 =1000/（10UN ）=0.308KA IMAX1 =1.05 I N1N =0.324KA （2）母線側(cè) IN2 =1000/（UN ）=420/（*220*0.85）=3.082KA IMAX1 =1.05 IN2=3.236KA （3）雙繞組變壓器回路IN3 =300/（UN ）=0.926KAIMAX3 =1.05 IN3 =0.973KA （4）三繞組變壓器回路 IN4=200/（UN ）=200/（*220*0.85）=0.6175KA IMAX4=1.05 IN4=0.6484KA 110KV側(cè)各個回路的最大工作電流（1）出線回路 IN5
33、 =180/（8*UN ）=180/（8*110*0.85）=0.139KA IMAX3=1.05 IN5=0.146KA（2）母線側(cè) IN6 =180/（UN ）=180/（*110*）=1.112KA IMAX6=1.05 IN6=1.167KA（3）三繞組變壓器回路IN7=200/（UN ）=200/（*110*0.85）=1.2350KAIMAX7=1.05 IN7 =1.2967KA5.2 主要電氣設(shè)備的選擇一、隔離開關(guān)的選擇 隔離開關(guān)是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一種高壓電器，它的主要功能是：（1） 建立明顯的絕緣間隙，保證線路或電氣設(shè)備修理時人身安全；（2） 轉(zhuǎn)換線路、增加線路連接的靈活
34、性。 在電網(wǎng)運行情況下，為了保證檢修工作電安全進行，除了使工作點與帶電部分隔離外，還必須采取檢修接地措施防止意外帶電。為此，要求在高壓配電裝置的母線側(cè)和線路側(cè)裝設(shè)帶專門接地刀閘的隔離開關(guān)，以便在檢修母線或線路斷路器時，使之可靠接地。這種帶接地刀閘的隔離開關(guān)的工作方式為：正常運行時，主刀閘閉合，接地刀閘斷開；檢修時，主刀閘斷開，接地刀閘閉合。這種工作方式由操作機構(gòu)之間具有機械閉鎖的裝置來實現(xiàn)。1. 隔離開關(guān)的配置（1）中小型發(fā)電機出口一般應(yīng)裝設(shè)隔離開關(guān)；容量為200MW及以上大機組與雙繞組變壓器的單元連接時，其出口不裝設(shè)隔離開關(guān)，但應(yīng)有可拆連接點。（2）在出線上裝設(shè)電抗器的610KV配電裝置中，
35、當(dāng)向不同用戶供電的兩回線共用一臺斷路器和一組電抗器時，每回線上應(yīng)各裝設(shè)一組出線隔離開關(guān)。（3）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(shè)隔離開關(guān)。（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(shè)隔離開關(guān)也可不裝設(shè)隔離開關(guān)。（5）斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時隔離電源。（6）中性點直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地；自耦變壓器的中性點則不必裝設(shè)隔離開關(guān)。原則： 2. 220KV側(cè)隔離開關(guān)的選擇（1）出線回路最大工作持續(xù)電流： IN1 =1000/（10UN ）=0.308KA IMAX1 =1.05 I N1N =0.324KA UNs =1.12
36、20KV=242KV UN UNs擬選型號為GW4220/2500系列隔離開關(guān)，參數(shù)如表5-3所示。 表5-3 GW4220/2500系列隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作電壓（KV）額定電流（A）4s 熱穩(wěn)定電流（KA）額定動穩(wěn)定電流峰值（KA）額定頻率（HZ）22032005012550GW4220W系列隔離開關(guān)是三相交流50HZ高壓開關(guān)設(shè)備，供在有電壓五負(fù)載的情況下，斷開或閉合線路之用。該系列隔離開關(guān)的主刀閘和接地刀閘可分配各類電動型或手動型操作機構(gòu)進行三相聯(lián)動操作，主刀閘和接地刀閘有機械連鎖裝置。1)動穩(wěn)定校驗： IMAX IIM 動穩(wěn)定電流IMAX=125KA，220KV側(cè)短路沖擊電流為IIM
37、 =27.155KA 即： IMAX IIM 滿足動穩(wěn)定條件 2) 熱穩(wěn)定校驗： ， =2.5+0.1=2.6 查周期分量等值時間曲線可得 teq =2.1S即： 4*50*50=100002.1*40.1204*40.1204=3380.26 滿足熱穩(wěn)定條件。（2）母線回路 IN2 =1000/（UN ）=420/（*220*0.85）=3.082KA IMAX1 =1.05 IN2=3.236KA UNs =1.1220KV=242KV UN UNs擬選型號為GW4220/2500系列隔離開關(guān)根據(jù)額定電流和電壓所選型號和動、熱穩(wěn)定校驗與雙繞組變壓器回路基本相同，這里就不再作詳細的敘述。（3
38、）雙繞組變壓器回路最大工作持續(xù)電流：IN3 =300/（UN ）=0.926KAIMAX3 =1.05 IN3 =0.973KA UNs =1.1220KV=242KV UN UNs擬選型號為GW4220/2500系列隔離開關(guān)根據(jù)額定電流和電壓所選型號和動、熱穩(wěn)定校驗與雙繞組變壓器回路基本相同，這里就不再作詳細的敘述。 （4）三繞組變壓器回路最大工作持續(xù)電流：IN4=200/（UN ）=200/（*220*0.85）=0.6175KAIMAX3 =1.05 IN4 =0.6484KAUNs =1.1220KV=242KV UN UNs 擬選型號為GW4220/2500系列隔離開關(guān) 根據(jù)額定電流
39、和電壓所選型號和動、熱穩(wěn)定校驗與雙繞組變壓器回路基本相同，這里就不再作詳細的敘述。3. 110KV側(cè)隔離開關(guān)的選擇（1）出線回路 最大工作持續(xù)電流：IN5 =180/（8*UN ）=180/（8*110*0.85）=0.139KA IMAX3=1.05 IN5=0.146KA UNs =1.1110KV=121KV UN UNs 擬選型號為GW4110G/1250系列隔離開關(guān)，具體參數(shù)如表5-4所示。 表5-4 GW4110G/1250系列隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作電壓（KV）額定電流流（A）4s 熱穩(wěn)定電流（KA）額定動穩(wěn)定電流峰值（KA）額定頻率（HZ）1101500208050 1)動穩(wěn)定
40、校驗： IMAX IIM 動穩(wěn)定電流IMAX=50KA，110KV側(cè)短路沖擊電流為IIM =55.392KA 即： IMAX IIM 滿足動穩(wěn)定條件 2) 熱穩(wěn)定校驗： ， =2.5+0.1=2.6 查周期分量等值時間曲線可得 teq =2.1S即： 4*20*20=16002.1*20.3723*20.3723=871.56 滿足熱穩(wěn)定條件。（2）母線回路 IN6 =180/（UN ）=180/（*110*）=1.112KA IMAX6=1.05 IN6=1.167KA UNs =1.1110KV=121KV UN UNs 擬選型號為GW4110/2500系列隔離開關(guān)，具體參數(shù)如表5-4所示
41、。 表5-4 GW4110/2500系列隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作電壓（KV）額定電流流（A）4s 熱穩(wěn)定電流（KA）額定動穩(wěn)定電流峰值（KA）額定頻率（HZ）110120031.58050 1)動穩(wěn)定校驗： IMAX IIM 動穩(wěn)定電流IMAX=80KA，110KV側(cè)短路沖擊電流為IIM =55.392KA 即： IMAX IIM 滿足動穩(wěn)定條件 2) 熱穩(wěn)定校驗： ， =2.5+0.1=2.6 查周期分量等值時間曲線可得 teq =2.1S即： 4*31.5*31.5=39692.1*20.3723*20.3723=871.56 滿足熱穩(wěn)定條件。（3） 三繞組變壓器回路最大工作持續(xù)電流：IN
42、7=200/（UN ）=240/（*110*0.85）=1.2350KAIMAX7=1.05 IN7 =1.2967KAUNs =1.1110KV=121KV UN UNs 擬選型號為GW4110/2000系列隔離開關(guān)，具體參數(shù)如表5-5所示。 表5-5 GW4110/2000系列隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作電壓（KV）額定電LI流（A）4s 熱穩(wěn)定電流（KA）額定動穩(wěn)定電流峰值（KA）額定頻率（HZ）11020004010050 1)動穩(wěn)定校驗： IMAX IIM 動穩(wěn)定電流IMAX=100KA，110KV側(cè)短路沖擊電流為IIM =55.392KA 即： IMAX IIM 滿足動穩(wěn)定條件 2)
43、熱穩(wěn)定校驗： ， =2.5+0.2=2.7 查周期分量等值時間曲線可得 teq =2.15S即： 4*40*40=64002.15*20.3723*20.3723=892.32 滿足熱穩(wěn)定條件。二、斷路器的選擇斷路器是在電力系統(tǒng)正常運行和故障情況下用作斷開或接通電路中的正常工作電流及開斷故障電流的設(shè)備。SF6斷路器和真空斷路器目前應(yīng)用廣泛，少油斷路器因其成本低，結(jié)構(gòu)簡單，依然被廣泛應(yīng)用于不需要頻繁操作及要求不高的各級高壓電網(wǎng)中，壓縮空氣斷路器和多油斷路器已基本淘汰。由于SF6氣體的電氣性能好，所以SF6斷路器的斷口電壓較高。在電壓等級相同、開斷電流和其他性能相接近的情況下，SF6斷路器比少油斷
44、路器串聯(lián)斷口數(shù)要少，可是制造、安裝、調(diào)試和運行比較方便和經(jīng)濟。SF6斷路器的特點是： （1）滅弧能力強，介質(zhì)強度高，單元滅弧室的工作電壓高，開斷電流大然后時間短；（2）開斷電容電流或電感電流時，無重燃，過電壓低；（3）電氣壽命長，檢修周期長，適于頻繁操作；（4）操作功小，機械特性穩(wěn)定，操作噪音小。原則： 1. 220KV側(cè)斷路器的選擇（1）出線回路最大工作持續(xù)電流：IN1 =1000/（10UN ）=0.308KA IMAX1 =1.05 IN1 =0.324KA UNs =1.1220KV=242KV UN UNs擬選型號為LW2220系列六氟化硫斷路器，參數(shù)如表5-1所示。表5-1 LW2
45、220系列六氟化硫斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作電壓（KV）最高工作電壓（KV）額定電L流（A）3s 熱穩(wěn)定電流（KA）額定動穩(wěn)定電流峰值（KA）固有分閘時間（S）額定頻率（HZ）2202522500401250.0350 1)動穩(wěn)定校驗： IMAX IIM 動穩(wěn)定電流IMAX=125KA，220KV側(cè)短路沖擊電流為IIM =27.155KA 即： IMAX IIM 滿足動穩(wěn)定條件 2) 熱穩(wěn)定校驗： ， =2.5+0.1=2.6 查周期分量等值時間曲線可得 teq =2.1S即： 3*40*40=48002.1*40.1204*40.1204=3380.26 滿足熱穩(wěn)定條件。（2）母線側(cè)IN2 =1
46、000/（UN ）=420/（*220*0.85）=3.0827KA IMAX1 =1.05 IN2=3.236KA UNs =1.1220KV=242KV UN UNs擬選型號為LW2220系列六氟化硫斷路器根據(jù)額定電流和電壓所選型號和動、熱穩(wěn)定校驗與出線回路基本相同，這里就不再作詳細的敘述。（3）雙繞組變壓器回路最大工作持續(xù)電流：IN3 =300/（UN ）=300/（*220*0.85）=0.926KAIMAX3 =1.05 IN3 =0.973KA UNs =1.1220KV=242KV UN UNs擬選型號為LW2220系列六氟化硫斷路器根據(jù)額定電流和電壓所選型號和動、熱穩(wěn)定校驗與出
47、線回路基本相同，這里就不再作詳細的敘述。（4）三繞組變壓器回路 最大工作持續(xù)電流：IN4=200/（UN ）=200/（*220*0.85）=0.6175KA IMAX4=1.05 IN4=0.6484KA UNs =1.1220KV=242KV UN UNs擬選型號為LW2220系列六氟化硫斷路器。根據(jù)額定電流和電壓所選型號和動、熱穩(wěn)定校驗與出線回路基本相同，這里就不再作詳細的敘述。2. 110KV側(cè)斷路器的選擇（1）出線回路最大工作持續(xù)電流：IN5 =180/（8*UN ）=290/（8*110*0.85）=0.139KA IMAX3=1.05 IN5=0.146KA UNs =1.111
48、0KV=121KV UN UNs 擬選型號為SW6110系列六氟化硫斷路器，參數(shù)如表5-2所示。表5-2 SW6110系列六氟化硫斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作電壓（KV）最高工作電壓（KV）額定電L流（A）4s 熱穩(wěn)定電流（KA）額定動穩(wěn)定電流峰值（KA）固有分閘時間（S）額定頻率（HZ）110126120021530.04501)動穩(wěn)定校驗： IMAX IIM 動穩(wěn)定電流IMAX=53KA，110KV側(cè)短路沖擊電流為IIM =55.392KA 即： IMAX IIM 滿足動穩(wěn)定條件2) 熱穩(wěn)定校驗： ， =2.5+0.1=2.6 查周期分量等值時間曲線可得 teq =2.1S即： 3*21*21=
49、13232.1*20.3723*20.3723=871.56 滿足熱穩(wěn)定條件。（2）母線回路最大工作持續(xù)電流：IN6 =180/（UN ）=180/（*110*）=1.112KA IMAX6=1.05 IN6=1.167KA UNs =1.1110KV=121KV UN UNs 擬選型號為SW2110III系列六氟化硫斷路器，參數(shù)如表5-2所示。表5-2 SW2110III系列六氟化硫斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作電壓（KV）最高工作電壓（KV）額定電L流（A）4s 熱穩(wěn)定電流（KA）額定動穩(wěn)定電流峰值（KA）固有分閘時間（S）額定頻率（HZ）110126200025630.07501)動穩(wěn)定校驗：
50、IMAX IIM 動穩(wěn)定電流IMAX=63KA，110KV側(cè)短路沖擊電流為IIM =55.392KA 即： IMAX IIM 滿足動穩(wěn)定條件 2) 熱穩(wěn)定校驗： ， =2.5+0.2=2.7 查周期分量等值時間曲線可得 teq =2.15S即： 4*25*25=25002.15*20.3723*20.3723=871.56 滿足熱穩(wěn)定條件。（3）三繞組變壓器回路最大工作持續(xù)電流：IN7=200/（UN ）=240/（*110*0.85）=1.2350KAIMAX7=1.05 IN7 =1.2967KAUNs =1.1110KV=121KV UN UNs 擬選型號為SW2110III系列六氟化硫
51、斷路器。根據(jù)額定電流和電壓所選型號和動、熱穩(wěn)定校驗與母線回路基本相同，這里就不再作詳細的敘述。三、電壓互感器的選擇 電壓互感器的配置原則是應(yīng)滿足測量、保護、同期和自動裝置的要求；保證在運行方式改變時，保護裝置不失壓、同期點兩側(cè)都能方便的取壓。通常如下配置： （1）母線 6220KV電壓級的每組母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器，旁母線則視各回路出線外側(cè)裝設(shè)電壓互感器的需要而定。 （2）線路 當(dāng)需要堅實和檢測線路斷路器外側(cè)有無電壓，共同期和自動重合閘使用，該側(cè)裝一臺單相電壓互感器。 （3）發(fā)電機 一般在出口處裝兩組。一組（/Y）用于自動重合閘。一組供測量儀表、同期和繼電保護使用。各種互感器的使用范圍
52、（1）6220KV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)；在高壓開關(guān)柜或在布置地位狹窄的地方，可采用樹脂膠柱絕緣結(jié)構(gòu)。 （2）35110KV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電壓互感器 （3）220KV以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確登記滿足要求時，一般采用電容式電壓互感器。 （4）接在110KV及以上線路側(cè)的電壓互感器，當(dāng)線路上裝有載波通訊時，應(yīng)盡量與耦合電容器結(jié)合，統(tǒng)一選用電容式電壓互感器。1. 220KV母線側(cè)擬選型號為JCC5-220系列電壓互感器,具體參數(shù)如表5-7所示。 表5-7 JCC5-220系列電壓互感器技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作電壓（KV）二次負(fù)荷連接組標(biāo)號初級繞組次級繞組剩余電壓繞組1級3級220/0.1500VA500VA 型號含義： J電壓互感器 C串級絕緣 C 瓷箱式 220/額定電壓 油浸式電壓互感器為串級式全密封結(jié)構(gòu)，由金屬膨脹器、套管、器身、基座及其他部件組成。鐵心采用優(yōu)質(zhì)硅鋼片加工而成，疊成口字形，鐵心上柱套有平衡繞組、一次繞組，下柱套有平衡繞組、一次繞組、測量繞組、保護繞組及剩余電壓繞組，器身經(jīng)真空處理后由低介質(zhì)損耗絕緣材料固定在用鋼板焊成的基座上，裝在充滿變壓器油的瓷箱內(nèi)2. 110KV母線側(cè)擬選型號為JCC110系列電壓互感器具體參數(shù)如表5-8所示。 表5-8 JCC110系列電壓互感器技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作電壓（KV）二次負(fù)荷連接組標(biāo)號初級繞組次級繞組剩余電壓繞組1.
【發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計】300MW機組容量凝汽式火電廠一次部分初步設(shè)計
