畢業(yè)設(shè)計（論文）4×50MW供熱式火力發(fā)電廠電氣設(shè)計部分

1、 450mw450mw 供熱式火力發(fā)電廠電氣設(shè)計供熱式火力發(fā)電廠電氣設(shè)計 部分部分 the 450mw heating type thermal powerplantelectricity part design 學(xué) 院：電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級 ：電氣工程及其自動化 022 班 學(xué) 號：24 學(xué) 生 姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 2006 年 6 月 14 日 中文摘要 電力系統(tǒng)專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計是一次比較綜合的訓(xùn)練，它是我們將在校期間所學(xué) 的專業(yè)知識進行理論與實踐的很好結(jié)合，運用理論知識和所學(xué)到的專業(yè)技能進行 工程設(shè)計和科學(xué)研究，提高分析問題和解決問題的能力。在完成此設(shè)計過程中， 我們可以學(xué)習(xí)電力

2、工程設(shè)計、技術(shù)問題研究的程序和方法，獲得搜集資料、查閱 文獻、調(diào)查研究、方案比較、設(shè)計制圖等多方面訓(xùn)練，并進一步補充新知識和技 能。本畢業(yè)設(shè)計論文是 4*50mw 供熱式火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計。為了保證供電 的可靠性和一次性滿足遠(yuǎn)期負(fù)荷的要求，按照遠(yuǎn)期負(fù)荷規(guī)劃進行設(shè)計建設(shè)，從而 保證發(fā)電廠能夠長期可靠供電。 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的要求，綜合所學(xué)專業(yè)知識及發(fā)電廠電氣設(shè)計手冊 等書籍的有關(guān)內(nèi)容，設(shè)計過程中完成了主變選擇、電氣主接線的擬定、短路計算、 電氣設(shè)備選擇、配電裝置的規(guī)劃、繼電保護和自動裝置的規(guī)劃和防雷保護的規(guī)劃 等主要工作。在此期間，遇到的種種問題均通過反復(fù)比較、驗算，并請教老師得 以解決。

3、畢業(yè)設(shè)計論文由設(shè)計說明書、設(shè)計計算書、一套圖紙（電氣主接線圖、 總平面布置圖、配電裝置斷面圖、防雷保護圖）組成。內(nèi)容較為詳細(xì)，對今后擴 建有一定的參考價值。 近年來，電力在世界各國能源和經(jīng)濟發(fā)展中的作用日益增長，它已成為現(xiàn)代 社會實用最廣、需要最快的能源。發(fā)電廠的合理設(shè)計與建設(shè)是一個極其重要的組 成部分。本次設(shè)計是通過本人的精心設(shè)計論證完成的。整個設(shè)計過程中，全面細(xì) 致的考慮工程設(shè)計的可靠性、經(jīng)濟性、靈活性等諸多因素，最終完成本設(shè)計方案。 通過完成此畢業(yè)設(shè)計論文，進一步領(lǐng)會我國電力工業(yè)建設(shè)的政策觀念和經(jīng)濟觀點， 培養(yǎng)對工程技術(shù)、經(jīng)濟進行較全面的綜合分析能力。 由于時間緊張和能力有限，此論文中難

4、免會出現(xiàn)遺漏和錯誤，希望老師給予 指點和更正。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠 電氣設(shè)計 短路計算 設(shè)備選擇 配電裝置 abstract the professional graduate in system in electric power design is once more synthesize of training, it is we will during the period of school a profession for learning knowledge proceed theories and practice very good combination, make

5、 use of the theories knowledge proceeds with a profession for learning technical ability engineering design with science study, increase analyze problem with problem- solving ability.in complete this design process, we can study the electric power engineering the design, investigative procedure in p

6、roblem in technique with method, be collected information, checked the cultural heritage, investigate the research, project comparison and design the various training in etc. in graphics, combine further complement the new information knows with technical ability. this graduate design thesis is a 4*

7、5mw heating type thermal power plant electricity part design.for the sake of dependable that guarantee the power supply with a request that contented long-term burthen, carries according to the forward the programming proceeding design developments, from but guarantee to change to give or get an ele

8、ctric shock can long-term dependable power supply. design the request of the mission book according to the graduate, synthesize a programming for learning profession knowledge and thermal power plant electricity design handbook designed waiting dogs- ear relevantly contents, designing in the process

9、 completing lord changing choice, electricity lord connecting linear draw- up, short circuit computing, electricity equipments choosing, going together with electricity equiping, after give or get an electric shock the protection with the programming of the automatic device with defend protective pr

10、ogramming in thunder etc. main work.here period, all kinds problems that meet all passes to compare, check to calculate again and again, and ask the can solution in teacher.graduate to design the thesis from design the manual, design calculation book, a set of diagrams paper( the electricity lord co

11、nnects the line diagram, total flat surface arranges the diagram and go together with electricity equip cross section diagram, defend thunder protection diagram) constitute.the contents is more detailed, to from now on extend to consults certainly value. for this year, electric power is in internati

12、onal community energy with economy develop of the function increases increasingly, it have become modern the society is practical the most widely and need the quickest energy.change the reasonable design that give or get an electric shock are a with developments very constituting the part importantl

13、y. this design is at guiding teacher descend, passing oneself of design what argument complete with meticulous care.whole design process inside, completely dependable, economic, vivid.etc. many factors that meticulous consideration engineering design, end complete this design project. pass to comple

14、te this graduate design the thesis, further appreciating the our country the policy idea of electric power industry developments with the economic standpoint, educates to proceed to the engineering technique, economy more completely to synthesize the analytical skill. because time strain with abilit

15、y limited, this thesis inside difficult do not need to will appear the lapse with mistake, hope the teacher give to point out with make correction. key word: thermal power plant electricity design short circuit calculation the equipments choice electricity equips 目 錄 中文摘要.ii abstract.iii 目 錄.v 引言.1

16、第一部分 說明書.2 第一章 發(fā)電廠原始資料分析.2 第二章 主變壓器的選擇.2 2.1 發(fā)電廠主變壓器的容量和臺數(shù)的確定：.2 2.1.1 有發(fā)電機電壓母線接線的主變壓器.2 2.1.2、單元接線的主變壓器.3 2.2 主變壓器形式的選擇.3 2.2.1 數(shù)的選擇.3 2.2.2 繞組數(shù)量和方式的選擇.3 2.3 本廠主變壓器的選擇.3 第三章第三章發(fā)電廠電氣主接線選擇.5 3.1 概 述.5 3.2 主接線的設(shè)計原則.5 3.2.1 主接線的設(shè)計依據(jù).5 3.2.2 主接線設(shè)計的基本要求.6 3.3 本廠電氣主接線的選擇.7 3.3.1 主接線方案的預(yù)定.7 第四章 短路電流的計算.9 4

17、.1 計算短路電流的目的：.9 4.2 電力系統(tǒng)短路電流計算.9 4.2.1 基本假定.9 4.2.2 一般規(guī)定.10 4.2.3 限流措施.10 4.3 短路計算點的選擇.10 4.4 短路計算方法.11 4.5 網(wǎng)絡(luò)變換.11 4.6 計算步驟.12 4.6.1 計算步驟：.12 第五章第五章 電氣設(shè)備的選擇與校驗電氣設(shè)備的選擇與校驗.12 5.1 設(shè)計原則.12 5.1.1 一般原則.12 5.1.2 技術(shù)條件.13 5.2 母線的選擇.14 5.2.1 母導(dǎo)體的選擇.14 5.3 高壓斷路器的選擇.17 5.3.1 參數(shù)的選擇.17 5.3.2 型式的選擇.17 5.3.3 對斷路器具

18、體的選擇和校驗.18 5.4 隔離開關(guān)的選擇.19 5.4.1 選擇和校驗的項目.19 5.4.2 造型說明.19 5.5 電流互感器選擇.21 5.5.1 參數(shù)和型式的選擇.21 5.5.2 按一次額定電壓和額定電流選擇.21 5.5.3 按準(zhǔn)確度級及原副邊選擇.21 5.5.4 動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗.22 5.6 電壓互感器選擇.23 5.6.1 電壓互感器參數(shù)及型式的選擇.23 5.6.2 按一次回路電壓選擇.23 5.6.3 按二次回路電壓選擇.24 第六章第六章 高壓配電裝置的規(guī)劃設(shè)計高壓配電裝置的規(guī)劃設(shè)計.24 6.1 設(shè)計原則與要求.24 6.1.1 總的原則.24 第七章 繼電保

19、護和自動裝置的規(guī)劃設(shè)計.26 7.1 設(shè)計原則與要求.26 7.1.1 總的原則.29 7.2 一般規(guī)定.27 7.3 發(fā)電機保護.27 7.3.1 配電原則.27 7.3.2 保護的確定.28 7.4 變壓器保護.28 7.4.1 配置原則.28 7.4.2 保護的確定.28 7.4.3 變壓器一般裝設(shè)下列繼電保護裝置.29 7.5 發(fā)電機變壓器組保護.29 7.6 母線保護.30 7.6.1 專業(yè)保護應(yīng)具有母線的重要程度滿足下列要求.30 7.6.2 保護的確定.30 7.6.3 10kv 發(fā)電機機壓母線的保護.30 7.6.4 220kv 母線保護.30 7.7、線路保護.31 7.7.

20、1 配置原則.31 7.7.2 60kv 線路保護.31 7.8 自動裝置的設(shè)計.31 7.8.1 自動裝置的作用.31 7.8.2 自動裝置應(yīng)附和，可靠性、選擇性、靈活性、速斷性.32 7.8.3 本廠所配置的自動裝置.32 7.8.4 50mw 以下發(fā)電機應(yīng)裝設(shè)下列故障及異常運行保護裝置.32 7.8.5 上述各項保護，根據(jù)故障和異常運行的性質(zhì)，動作于以下出口方式.32 7.9、安全自動裝置.33 7.9.1 一般規(guī)定.33 7.9.2 自動重合閘裝置：.33 7.9.3 自動投入裝置：.33 7.9.4 自動低頻減載裝置，系統(tǒng)安全自動控制：.33 7.9.5 自動準(zhǔn)同步裝置。.34 7.

21、9.6 自動調(diào)節(jié)勵磁裝置：.34 7.9.7 自動滅磁裝置：.34 第八章第八章 防雷保護的規(guī)劃設(shè)計防雷保護的規(guī)劃設(shè)計.34 8.1 避雷針保護.34 8.1.1 避雷針及其保護范圍.34 8.2 避雷線的保護范圍.36 8.2.1 避雷線的保護范圍計算方法及公式.36 8.2.2 避雷線保護基本要求如下：.36 8.3 避雷器保護及配置.36 8.3.1 避雷器的參數(shù)及配置.36 第二部分 計算書.39 第一章 變壓器的選擇.39 1.1 主變壓器的計算和選擇.39 1.11 主變壓器的計算.39 1.12 廠用變及高備變的選擇.39 第二章 短路電流計算.41 2.1 短路計算.41 2.

22、2 參數(shù)計算.41 2.2.1 短路點 d1的計算.42 2.2.2 短路點的計算：.44 2 d 2.2.3 短路點的計算.46 3 d 第三章 電氣設(shè)備的選擇和計算.48 3.1 斷路器的選擇.48 3.1.1 60kv 側(cè)電流互感器的選擇.48 3.1.2 10kv 側(cè)斷路器的選擇.49 3.2 隔離開關(guān)的選擇.50 3.2.1 60kv 側(cè)隔離開關(guān)的選擇.50 3.2.2 主變壓器低壓側(cè) 10kv 母線隔離開關(guān)的選擇.51 3.3 流互感器的選擇和計算.52 3.3.1 60kv 電流互感器的選擇.53 3.3.2 10kv 側(cè)電流互感器的選擇.53 3.4 壓互感器的選擇和計算.54

23、 3.4.1 60kv 電壓互感器的選擇.54 3.4.2 10kv 側(cè)電壓互感器的選擇.54 3.5 導(dǎo)體的選擇和計算.54 3.5.1 60kv 側(cè)母線的選擇.54 3.5.2 10kv 側(cè)母線的選擇.55 3.6 電抗器的選擇.56 第四章 防雷保護計算.58 4.1 避雷針的選擇和計算.58 4.2 避雷器的選擇表.59 4.2.1 60kv 側(cè)避雷器的選擇.59 4.2.2 10kv 側(cè)避雷器的選擇.59 總 結(jié).60 文獻參考.61 致 謝.62 附 錄.63 引言 據(jù)有關(guān)資料表明，在能源利用方面，美國的能源利用率為 51%，日本約為 60%， 我國僅為 28%30%；而每萬美元產(chǎn)

24、值消耗的燃料（標(biāo)準(zhǔn)煤）美國為 7.3t，法國 為 6.9t，日本為 3.6t，我國則達到 15t。為什么國外能源利用率這樣高呢？這是 由于發(fā)達國家非常重視發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)和熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)片供熱的方式，廣泛建立了熱 電廠來提高能源的利用率。而目前我國許多地區(qū)建立的熱電廠因為管理和運行不 善等原因，使能源沒有得到充分利用，熱電廠的經(jīng)濟性低，從而影響了熱電廠的 發(fā)展。所以我國一些汽輪機廠也在不斷改進產(chǎn)品性能和生產(chǎn)適應(yīng)我國國情的新產(chǎn) 品，并預(yù)計在 2000 年生產(chǎn)熱電機組 3000040000mw，這些熱電廠建成之后，將 給我國帶來顯著的經(jīng)濟效益，和優(yōu)越的節(jié)能效果?？梢娢覈倪@個發(fā)展計劃，是 符合當(dāng)前世界節(jié)能

25、潮流發(fā)展方向的。 本次設(shè)計是根據(jù)“電力系統(tǒng)及自動化專業(yè)”畢業(yè)任務(wù)書的要求，綜合大學(xué)四 年所學(xué)的專業(yè)知識及電力工程電氣設(shè)計手冊 、 電力工程電氣設(shè)備手冊等書 籍的有關(guān)內(nèi)容，在指導(dǎo)教師的幫助下，通過本人的精心設(shè)計論證完成的。整個設(shè) 計過程中，包括電氣主接線的選擇、變壓器的選擇、短路電流的計算、各種設(shè)備 的選擇與校驗、高壓配電裝置的規(guī)劃設(shè)計、防雷保護的規(guī)劃設(shè)計、發(fā)電廠繼電保 護和自動裝置的規(guī)劃設(shè)計等。 全面細(xì)致的考慮工程設(shè)計的經(jīng)濟性、系統(tǒng)運行的可靠性、靈活性等諸多因素， 最終完成本設(shè)計方案。 第一部分 說明書 第一章 發(fā)電廠原始資料分析 待設(shè)計發(fā)電廠是建于某城市中心，以煤為主，水量充足，最高溫度+4

26、0， oc 最低溫度-35，年平均+5。本廠電壓等級為 60/10，60kv 側(cè)兩回出線，10kv ococ 側(cè) 13 回出線，以 4 臺 50mw 發(fā)電機供電 。 第二章 主變壓器的選擇 2.1 發(fā)電廠主變壓器的容量和臺數(shù)的確定： 2.1.1 有發(fā)電機電壓母線接線的主變壓器 連接在發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)之間的主變壓器容量，應(yīng)該按下列條件計算： 1、當(dāng)發(fā)電機電壓母線上負(fù)荷最小時，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)，但不考慮稀有的最小符合情況。 2、當(dāng)發(fā)電機電壓母線上最大一臺發(fā)電機組停用時，能由系統(tǒng)供給發(fā)電機電 壓的最大負(fù)荷。在電廠分期建設(shè)過程中，在事故斷開最大一臺發(fā)電機組的情況下，

27、 通過變壓器向系統(tǒng)取得電能時，可以考慮變壓器的允許過負(fù)荷和限制非重要負(fù)荷。 3、根據(jù)系統(tǒng)經(jīng)濟運行的要求，而限制本廠輸出功率時，能供給發(fā)電機電壓 的最大負(fù)荷。 4、按上述條件計算時，應(yīng)考慮負(fù)荷曲線的變化和逐年負(fù)荷的發(fā)展。特別應(yīng) 注意發(fā)電廠初期運行，當(dāng)發(fā)電機電壓母線負(fù)荷不大時，能將發(fā)電機電壓母線上的 剩余容量送入系統(tǒng)。 5、發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)連接的變壓器一般為兩臺。對主要向發(fā)電機電壓 供電的地方電廠，而系統(tǒng)電源僅作為備用，則允許只裝設(shè)一臺主變壓器作為發(fā)電 廠與系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)。對小型發(fā)電廠，接在發(fā)電機電壓母線上的主變壓器宜設(shè)置 一臺。對裝設(shè)兩臺變壓器的發(fā)電廠，當(dāng)其中一臺主變壓器退出運行時，另一臺變

28、 壓器應(yīng)能承擔(dān) 70%的容量。 2.1.2、單元接線的主變壓器 發(fā)電機與主變壓器為單元連接時，主變壓器的容量可按下列條件中較大的者 選擇 1、按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負(fù)荷后，留有 10%的裕度。 2、按發(fā)電機的最大連續(xù)輸出容量扣除本機組的廠用負(fù)荷。 2.2 主變壓器形式的選擇 2.2.1 數(shù)的選擇 1、發(fā)電廠變壓器相數(shù)的選擇 主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器制造條件、可靠性要求及運 輸條件等因素。 選擇主變壓器的相數(shù)，當(dāng)不受運輸條件限制時，在 330kv 以下發(fā)電廠，應(yīng) 選用三相變壓器。 2.2.2 繞組數(shù)量和方式的選擇 1、發(fā)電廠主變壓器繞組的數(shù)量 因為三繞組變壓器比同容量

29、雙繞組變壓器價格高 40%50%，運行檢修比較 困難，臺數(shù)過多時會造成中壓側(cè)短路容量過大，且屋外配電裝置布置復(fù)雜，故其 使用要給予限制。即本廠選擇雙繞組變壓器。 2、繞組連接方式 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并行運行。電力 系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有 y 和，高、中、低三側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體 工程來確定。 35kv 以下電壓，變壓器繞組都采用連接。 2.3 本廠主變壓器的選擇本廠主變壓器的選擇 1、主變壓器 1#、2#容量計算： mwsn 5 . 59 28 . 0 65 . 0 3 . 5%)101 (100 1 . 1 根據(jù)其變比 63/10.5 選出變壓器為：

30、 表 2-1 所選主變壓器的主要參數(shù) 型號額定容量 （kva） 額 定 電 壓 (kv) 連接組 標(biāo)號 空 載 損 耗 (kw) 空 載 電 流 (%) 阻 抗 電 壓 ( % ) sfp7- 63000/63 6300063/10.5yn, d11 650.79 2、單元接線的主變壓器容量的計算 mw89.61 8 . 0 1 . 1%)101 (50 n s 根據(jù)其變比 63/10.5 選出變壓器為： 表 2-2 所選單元接線變壓器的主要參數(shù) 型號額定容量 （kva） 額 定 電 壓 (kv) 連接組 標(biāo)號 空 載 損 耗 (kw) 空 載 電 流 (%) 阻 抗 電 壓 ( % ) sf

31、p7- 90000/63 9000063/10.5yn, d11 681.09 注：sfe7 三相油浸風(fēng)冷銅線雙繞組 3.廠用變及高備變的選擇 根據(jù)下式計算出廠用變?nèi)萘浚?mwsc88 . 6 8 . 0 %1050 1 . 1 表 13 根據(jù)其變比 10.5/3.15 選出廠用變壓器為： 型號額定容量 （kva） 額 定 電 壓 (kv) 連接組 標(biāo)號 空 載 損 耗 (kw) 空 載 電 流 (%) 阻 抗 電 壓 ( % ) sc- 8000/10 800010.5/3.1 5 dy,n1110.10.68 高備變的選取同廠用變?nèi)萘恳恢?表 14 本廠四臺發(fā)電機的型號及參數(shù)： 型號額定容

32、量 （mw） 額 定 電 壓 (kv) cos 電 抗 ()x d 0 td （秒） 轉(zhuǎn)換慣量 2 ()tm qfq-50-25010.50.80.12411.229.3 第三章第三章發(fā)電廠電氣主接線選擇 3.1 概 述 電氣主接線是多種主要電氣設(shè)備（如發(fā)電機、變壓器、開關(guān)、互感器、線路、 電容器、電抗器、母線、避雷器等）按一定順序要求連接而成的，是分配和傳送 電能的總電路。將電路中各種電氣設(shè)備統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號和文字符號繪制成的 電氣連結(jié)圖，稱為電氣主接線圖。電氣主接線是發(fā)電廠電氣設(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)電廠本身運行的 可靠性、靈活性和經(jīng)濟

33、性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備的選擇、配電裝置布置、繼 電保護和控制方式的擬訂有較大影響。因此，必須正確的處理好各方面的關(guān)系， 全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，合理確定主接線方案。 3.2 主接線的設(shè)計原則主接線的設(shè)計原則 3.2.1 主接線的設(shè)計依據(jù) 1、發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用 2、發(fā)電廠的最終建設(shè)規(guī)模 3、負(fù)荷的大小和重要性 4、系統(tǒng)備用容量的大小 5、系統(tǒng)專業(yè)對電氣主接線提供的具體資料 3.2.2 主接線設(shè)計的基本要求 主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟性三項基本要求。 3.2.2. 1 可靠性 供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線應(yīng)滿足這個要求。 1、研究主接線可靠性

34、應(yīng)注意的問題 （1）應(yīng)重視國內(nèi)外長期運行的實踐經(jīng)驗及其可靠性的定性分析。主接線可 靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是運行實踐，至于可靠性的定量分析由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及計算方法尚 不完善，計算結(jié)果不夠準(zhǔn)確，因而目前只作為參考。 （2）主接線的可靠性要包括一次部分和相應(yīng)組成的二次部分在運行中可靠 性的綜合。 （3）主接線的可靠性在很大程度上取決于設(shè)備的可靠程度，采用可靠性高 的電氣設(shè)備可以簡化接線。 （4）要考慮所設(shè)計發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用。 2、可靠性的具體要求： （1）斷路器檢修時，不影響對系統(tǒng)的供電； （2）斷路器或母線故障及母線檢修時，盡量減少可停運回路數(shù)和停用時間， 并且保證一級負(fù)荷及全部或大部分二級負(fù)

35、荷供電； （3）盡量避免全部停運的可能性。 3.2.2. 2 靈活性 主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性 （1）度時，應(yīng)可以靈活地投入和切除發(fā)電機、變壓器和線路，調(diào)配電源和 負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調(diào)度。 （2）檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備，進行安全 檢修而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電。 （3）擴建時，可以容易地從初期接線過度到最終接線。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 一次和兩次部分的改建工作量最少。 3.2.2. 3 經(jīng)濟性 主要是指投資省，占地面積小，能量損

36、失小。 3.3 本廠電氣主接線的選擇本廠電氣主接線的選擇 3.3.1 主接線方案的預(yù)定 1、本發(fā)電廠 4*50mw，電壓等級為 60kv/10.5kv，60kv 側(cè)出線為 2 回；10kv 側(cè)負(fù)荷側(cè)線路為 13 回。根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊 、原始資料的分析。根據(jù) 主接線設(shè)計必須滿足供電可靠性、保證電能質(zhì)量、滿足靈活性和方便性、保證經(jīng) 濟性的原則，本發(fā)電廠初步擬定兩種主接線方案分別為：方案 1： 10kv 側(cè)采用 雙母線接線方案，60kv 側(cè)采用單母分段接線。方案 2、10kv 側(cè)采用雙母線接線旁 路，60kv 側(cè)采用雙母線帶旁路。如圖所示： 方案一、 圖 3-1 方案二、 圖 3-2 表 3

37、-1 兩種方案的比較 方案 項目 方案一 方案二 可靠性1、通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換 操作，可以輪流檢修一組母線 而不致使供電終斷。 2、一組母線故障后，能迅速恢復(fù) 供電。 3、檢修任一回路的母線隔離開關(guān)， 只停該回路。 1、簡單清晰，設(shè)備少，設(shè)備本身 故障小。 2、用斷路器把母線分段后，對重 要用戶可以從不同段引出兩個 回路，有兩個電源供電。 3、當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段短 路器自動將故障切除，保證正 常段母線不間斷供電和不致使 重要用戶停電。 靈活性1、各個電源和各回路負(fù)荷可任意 分配到某一組母線上，能靈活 的適應(yīng)于系統(tǒng)各種運行方式調(diào) 度和潮流變化的需要。 2、接線較復(fù)雜，不容易檢修 3

38、、擴建方便 4、連接不同的母線段時，易導(dǎo)致 出現(xiàn)交叉跨越。 1、不易擴建。 2、連接不同母線段時，可以避免 出現(xiàn)交叉跨越。 3、運行相對簡單調(diào)度靈活性差。 4、避免產(chǎn)生環(huán)流。 經(jīng)濟性1、投資高，設(shè)備數(shù)量多，年費用 大。 2、提高了供電可靠性，增大了占 地面積。 1、設(shè)備相對少、投資小，年費用 小。 2、占地面積相對小 3、采用單元接線，從而避免了選 擇大容量出口斷路器，節(jié)省了 投資。 通過定性分析和可靠性及經(jīng)濟計算，在可靠性、經(jīng)濟性上方案一暫有明顯 的優(yōu)勢。方案一不但可以節(jié)省開資，又可避免環(huán)流，有很高的可靠性。鑒于小型 發(fā)電廠以經(jīng)濟性為主，所以，經(jīng)綜合分析，決定選第一方案為設(shè)計最終方案。 第四

39、章 短路電流的計算 4.1 計算短路電流的目的：計算短路電流的目的： （1）電氣主接線比較； （2）計算軟導(dǎo)線的短路搖擺； （3）確定中性點接地方式； （4）選擇導(dǎo)線和電器； （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跨步電壓； （7）選擇繼電保護裝置和進行整定計算。 本設(shè)計中計算短路電流的目的主要是載硫?qū)w和電器的選擇和校驗。 4.2 電力系統(tǒng)短路電流計算電力系統(tǒng)短路電流計算 4.2.1 基本假定基本假定 短路電流實用計算中，采用的假設(shè)條件和原則為： （1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行。 （2）所有電源的電動勢相位角相同。 （3）系統(tǒng)中的電機均為理想電機，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對

40、稱；定子三相繞組空間 位置相差 1200電氣角度。 （4）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電 流大小發(fā)生變化。 （5）電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運行，其中 50%負(fù)荷接在高壓母線 上，50%負(fù)荷接在系統(tǒng)側(cè)。 （6）同步電機都具有自動調(diào)勵裝置（包括強行勵磁） 。 （7）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。 （8）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。 （9）除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電 阻忽略不計。 （10）元件的計算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整 范圍。 （11）輸電線路的電容忽略不計。 4.2.2 一般規(guī)定一般規(guī)定

41、（1）驗算導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流時，所有的短 路電流，應(yīng)按本工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景規(guī)劃。 確定短路電流時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的接線方式選擇，而不應(yīng)按 僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 （2）選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(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的影響。 （3）選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應(yīng)選擇在正常 接線方式時短路電流為最大的地點。 對帶電抗器的 610kv 出線與廠用分支線回路，除其母線與母線隔離開關(guān)之 間隔板前的引線和套管的計算短路點應(yīng)選擇在電抗器前外，其余導(dǎo)體和

42、電器的計 算短路點一般選擇在電抗器后。 （4）導(dǎo)體和電器的動穩(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、兩相接地短路較三相短路嚴(yán)重時，則應(yīng)按嚴(yán)重情況計算。 4.2.3 限流措施限流措施 發(fā)電廠可以采取的限流措施： （1） 發(fā)電廠，在發(fā)電機電壓母線分段回路中安裝電抗器。 （2） 變壓器分裂運行。 （3） 采用低壓側(cè)為分裂繞組的變壓器。 （4）出線上裝設(shè)電抗器。 4.3 短路計算點的選擇短路計算點的選擇 在正常接線方式時，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點，稱為短路計 算點。本設(shè)計選擇三個短路計算點，分別在 60k

43、v 母線上、10kv 母線上和電抗器 出口處。 系統(tǒng)短路計算電路圖如圖 4-1 所示。 圖 4-1 等值電路圖 4.4 短路計算方法短路計算方法 本設(shè)計利用分布系數(shù)法進行網(wǎng)絡(luò)化簡，分布系數(shù)法，求出轉(zhuǎn)移電抗，計算電 抗。應(yīng)用導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定所提供的運算曲線求取短路電流。 計算時取 sb=100mva 基準(zhǔn)電壓 ub=uav 4.5 網(wǎng)絡(luò)變換 如下圖 4-2 所示 圖 4-2 1/y 變換 x1=x13x12/（x13+x12+x23） x2=x12x23/（x12+x13+x23） x3=x13x23/（x13+x12+x23） 2y/ 變換 x12=x1+x2+x1x2/x3 x13

44、=x1+x3+x1x3/x2 x23=x2+x3+x2x3/x1 4.6 計算步驟 4.6.1 計算步驟： （1）選擇計算短路點。 （2）繪出等值網(wǎng)絡(luò)（次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖） ，并將各元件電抗統(tǒng)一編號。 （3）化簡等值網(wǎng)絡(luò)：將等值網(wǎng)絡(luò)化簡為以短路點為中心的輻射等值網(wǎng)絡(luò)， 并求出各電源與短路點之間的電抗。 x （4）求出計算電抗。 xjs （5）由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。 （6）計算無限大容量電源供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。 （7）計算短路電流周期分量有名值和短路容量。 （8）計算短路電流沖擊值。 （9）計算異步電機供給的短路電流。 （10）繪制短路電流計算結(jié)果表。 第五章

45、第五章 電氣設(shè)備的選擇與校驗電氣設(shè)備的選擇與校驗 5.1 設(shè)計原則設(shè)計原則 總的原則：按照正常工作條件進行選擇，按照短路條件進行校驗。 5.1.1 一般原則 1、應(yīng)滿足正常工作條件下的電壓和電流的要求； 2、應(yīng)滿足在短路條件下的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定要求； 3、應(yīng)滿足安裝地點和使用環(huán)境條件要求； 4、應(yīng)考慮操作的頻繁程度和開斷負(fù)荷的性質(zhì)； 5、對電流互感器的選擇應(yīng)計及其負(fù)載和準(zhǔn)確度級別； 6、選用的新產(chǎn)品應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況 下，選用未經(jīng)鑒定的新產(chǎn)品時，應(yīng)經(jīng)上級批準(zhǔn)。 5.1.2 技術(shù)條件 選擇的高壓電氣設(shè)備，應(yīng)能在長期工作的條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情 況下保持正常運

46、行。 5.1.2.1 工作條件 1、電壓 選用的電氣設(shè)備允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運行電壓，即 g u maxg uu 2、電流 選用的電氣設(shè)備額定電流不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工 作電流，即 g i eg ii 由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化也較大，故其計 算工作電流應(yīng)根據(jù)實際需要確定。 高壓電氣設(shè)備沒有明確的過載能力，所以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)電流的要求。 5.1.2.2 動穩(wěn)定條件 1、校驗的一般原則： （1）電壓在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗； （2）用熔斷器保護的電氣設(shè)備可不驗算熱穩(wěn)

47、定； （3）在工作電壓和過電壓的作用下，電氣設(shè)備內(nèi)、外絕緣應(yīng)保證必要的可 靠性。 2、短路的熱穩(wěn)定條件 2 t i d q 3、短路的動穩(wěn)定條件 chdf ii 5.1.2.3 環(huán)境條件 1、溫度：最高溫度+40，年平均溫度+5 2、光照：無特殊要求 3、風(fēng)速：25m/s 4、冰雪：覆冰厚度 10mm 5、濕度：無特殊要求 6、污穢：無特殊要求 7、海拔：無特殊要求 8、地震：五級地震區(qū) 5.2 母線的選擇母線的選擇 母導(dǎo)體的選擇 裸導(dǎo)體一般按下列各項選擇和校驗： 導(dǎo)體材料、類型和敷設(shè)方式；導(dǎo)體截面；電暈；熱穩(wěn)定；動穩(wěn)定；共振頻率 1、導(dǎo)體材料、類型和敷設(shè)方式： 常用導(dǎo)體材料有銅、鋁和鋁合金。

48、因為銅價格高，因此只用在持續(xù)工作電流 大且出線位置特別狹窄或污穢對鋁有嚴(yán)重腐蝕而對銅腐蝕較輕的場所。因為鋁價 廉，一般采用或鋁合金材料作為導(dǎo)體材料。 常用的硬導(dǎo)體截面有矩形、槽形和管形。矩形導(dǎo)體散熱條件較好，便于固定 和連接，但集膚效應(yīng)較大。為避免集膚效應(yīng)系數(shù)過大，單條矩形截面最大不超過 1250。當(dāng)工作電流超過最大截面單條導(dǎo)體允許截流量時，可將 24 條矩形 2 mm 體并列使用，4 條并列一般避免。矩形導(dǎo)體一般只用于 35kv 及以下，電流在 4000a 及以下的配電裝置中。槽形導(dǎo)體機械強度好，載流量大，集膚效應(yīng)系數(shù)小， 用于 40008000a 的配電裝置中。管形導(dǎo)體集膚效應(yīng)系數(shù)小、機械

49、強度高、管內(nèi) 可以通水或通風(fēng)，因此，可用于 8000a 以上的大電流母線。此外，圓管表面光滑， 電暈放電電壓高，可用在 110kv 及以上的配電裝置中。 矩形導(dǎo)體三相水平布置，導(dǎo)體豎放散熱好，載流量大，機械強度差，導(dǎo)體平 放與之相反。配電裝置多采用三相垂直布置，導(dǎo)體豎放，綜合二者優(yōu)點。常用軟 導(dǎo)線有鋼芯鋁絞線。組合導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線和擴徑導(dǎo)線，后者多用于 330kv 及以上 配電裝置。 2、導(dǎo)體截面選擇： 導(dǎo)體截面可按長期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟電流密度選擇。 （1）按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇：i maxkia1 式中導(dǎo)體所在回路中最大持續(xù)工作電流。 imax 在額定環(huán)境溫度25時導(dǎo)體允許電流。 ia1

50、0 c o 與實際環(huán)境溫度和海拔有關(guān)的綜合修正系數(shù)。當(dāng)導(dǎo)體允許 k 最高溫度為70和不計日照時，k 值可用下式計算： k oa a 1 1 其中導(dǎo)體長期發(fā)熱允許最高溫度。 1a 導(dǎo)體額定環(huán)境溫度和安裝地點實際環(huán)境溫度。 o （2）當(dāng)年負(fù)荷利用小時數(shù)大，傳輸容量大，長度在 20m 以上的導(dǎo)體，按經(jīng) 濟電流密度選擇。 s=j imas 式中正常工作時的最大持續(xù)工作電流。 imas j最大利用小時數(shù)，對應(yīng)的經(jīng)濟電流密度。 tmax 3、電暈電壓校驗 裸導(dǎo)體的臨界電壓應(yīng)大于最高工作電壓，即。 ucrumaxucrumax 4、熱穩(wěn)定校驗 計及集膚效應(yīng)系數(shù)的影響，得由熱穩(wěn)定決定的導(dǎo)體最小截面為： ks

51、5、硬導(dǎo)體的動穩(wěn)定校驗 矩形導(dǎo)體應(yīng)力計算包括單條矩形和多條矩形兩種 （1）單條矩形 導(dǎo)體所受的最大彎矩 m 為m= （nm）10/ 2 lfph 式中單位長度導(dǎo)體上所受相間電動力 （nm）1.73x107 f ph f pha 1 ish 2 導(dǎo)體支柱絕緣子間的跨距（m） l 當(dāng)跨距數(shù)為 2 時, 導(dǎo)體所受最大彎距為：m=8（nm） f phl 2 導(dǎo)體最大相間計算應(yīng)力=() ph w m wlfph10/ 2 pa w導(dǎo)體對垂直于作用力方向軸的截面系數(shù)。 ()導(dǎo)體材料允許應(yīng)力 ph 1a pa 1a 設(shè)計中常根據(jù)材料最大允許應(yīng)力來確定絕緣子間最大允許跨距 lmax （m） f ph a w

52、1 10 （2）多條矩形 母線中最大機械應(yīng)力由相間應(yīng)力和同相條間應(yīng)力疊加而成。 phb maxphb 由于同相條間距離很近，條間作用力大，為了減少，條間通常設(shè)有襯墊， b 襯墊間允許的最大跨距臨界跨距i cr b4 icr f b h 式中 b、h矩形導(dǎo)體的寬和高（m） 系數(shù)，銅：雙條為 1774，三條為 1355；鋁：雙條為 1003，三條為 1197。 所選襯墊跨距應(yīng)滿足 ibicr 邊條導(dǎo)體所受彎矩 (nm)12/ 2 bbb lfm 條間作用應(yīng)力 ()或 （） b wlfwm bbb 12/ 2 pa b wlf bb 12/ 2 pa 若多條組成母線的最大應(yīng)力母線滿足動穩(wěn)定要 max

53、phb 1a 求。 簡化計算： lbmax f b ba w 12 1 若所取的,則導(dǎo)體滿足動穩(wěn)定要求。 lb lbmax 6、導(dǎo)體共振校驗 對于重要回路（如發(fā)電機、變壓器及匯流母線等）的導(dǎo)體應(yīng)進行共振校驗。 （m） m ei f n i f 1 max 當(dāng)已知導(dǎo)體材料、形狀、布置方式和應(yīng)避開自振頻率（一般可?。﹉zf160 1 時，可由上式計算導(dǎo)體不發(fā)生共振的最大絕緣子跨距，當(dāng)所取絕緣子跨距 max l ，即滿足不共振的要求。 max ll 行共振校驗。 5.3 高壓斷路器的選擇 5.3.1 參數(shù)的選擇 1、的要求主要針對進出口產(chǎn)品。 2、器額定關(guān)合電流，不小于短路沖擊電流值。 3、分合閘時

54、間，對于 110kv 以上的電網(wǎng)，當(dāng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定要求 快速切除故障時，分閘時間不宜大雨 0.04s。用于電氣制動回路其合閘時間不宜 大于 0.04s0.06s。 4、器中性點絕緣等級低于相電壓的系統(tǒng)中，短路器的分閘操作不同期時時 間宜小于 10ms。 5.3.2 型式的選擇 短路器的型式的選擇，除滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于工 調(diào)試和運行維護，并經(jīng)技術(shù)比較后確定。 表 5-1 短路器的選擇 安裝使用場所可選擇的主要型式需注意的技術(shù)特點 中小型機組少油短路器 額定電流、短路電流和非周期分量均較大， 無重合閘要求，注意國產(chǎn)少油短路器達到 的實際標(biāo)準(zhǔn) 發(fā)電 機回 路 大型機組專用短路器

55、 額定電流大，短路電流大，非周期分量可 能超過周期分量，要求開斷電流大，熱穩(wěn) 定、動穩(wěn)定要求高 35kv 及以下 少油短路器 真空短路器 多油短路器 用量大，注意經(jīng)濟實用性，多用于屋內(nèi)或 成套高壓開關(guān)柜內(nèi)，多采用少油或老型號 少油短路器需注意產(chǎn)品質(zhì)量和重合閘影響， 電纜線路開斷應(yīng)無重燃 配 電 裝 置 35kv220kv 少油短路器 六氟化硫短路器 空氣短路器 開斷 220kv 空載長線時，過電壓水平不應(yīng) 超過允許值，開斷無重燃，有時短路器的 兩側(cè)為互不聯(lián)系的電源 5.3.3 對斷路器具體的選擇和校驗 1、按額定電壓選擇 高壓斷路器的額定電壓 ue應(yīng)大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓 uew，即 u

56、euew。 2、按額定電流選擇 高壓斷路器的額定電流 ie應(yīng)大于或等于它的最大持續(xù)工作電流 igmax，即 ieigmax。 當(dāng)斷路器使用環(huán)境溫度不等于設(shè)備基準(zhǔn)環(huán)境溫度時，應(yīng)對斷路器的額 定電流進行修正。 3、按開斷電流選擇 在給定的電網(wǎng)電壓下，高壓斷路器的額定開斷電流 iekd應(yīng)滿足 iekdit。式 中 it斷路器實際開斷時間 tk秒的短路電流全電流有效值。 4、按額定關(guān)合電流選擇 要求斷路器的額定開合電流 ieg應(yīng)不小于最大短路電流沖擊值，即ieg ic。. 5、動穩(wěn)定校驗 高壓斷路器的極限通過電流峰值 idw應(yīng)不小于三相短路時通過斷路器的沖擊 電流 icj，即 idwicj 6、熱穩(wěn)定

57、校驗 高壓斷路器的短時允許發(fā)熱量 ir2tr應(yīng)不小于三相短路電流發(fā)出的熱量 qk= (i”2+10i2tk/2+i2tk)/12 即 i2rtr(i”2+10i2tk/2+i2tk)/12 根據(jù)以上原則，本設(shè)計選用斷路器結(jié)果見表 52 各電壓級斷路器各項技術(shù) 數(shù)據(jù)與各項計算數(shù)據(jù)比較表見表 53，5-4 表 52 斷路器選用結(jié)果表 安裝 地點 型 號 額定 電壓 (kv) 額定 電流 (a) 額定 開斷 電流 (ka) 額定 關(guān)合 電流 （ka） 動穩(wěn)定電流 (ka) 60kv 側(cè) lw-6363125031.58080 10kv 側(cè) sn4 -10g/5000 105000105300300

58、表 53 所選 60kv 斷路器主要參數(shù)的比較 計 算 數(shù) 據(jù)lw -63 63() ns ukv 63 n ukv （） max 606.24( ) g ia 1250( ) n ia i“ “ =14.492（ka） 31.5() nbr ika ish = 36.89（ka） 80() ncl ika qk=qp=182.17（ka）2.s 22 3969() t i tkas ish = 36.89（ka） 80() es ika 表 54 所選 10kv 斷路器主要參數(shù)的比較 計 算 數(shù) 據(jù) 4 10/5000sng 10() ns ukv10() n ukv max 3637.41

59、( )ia 5000( ) n ia qk=qp=4342.96（ka）2.s 22 3969() t i tkas ish = 172.39（ka） ies=incl=300(ka) i“ “ =67.732（ka） inbr = 105（ka） 5.4 隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)的選擇 5.4.1 選擇和校驗的項目 隔離開關(guān)應(yīng)根據(jù)下列條件選擇：（1）型式和種類；（2）額定電壓；（3） 額定電流；（4）動穩(wěn)定校驗；（5）熱穩(wěn)定校驗。 5.4.2 造型說明 隔離開關(guān)的型式和種類的應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點和使用條件等因素，進 行綜合技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。其它四項技術(shù)條件要求與高壓斷路器相同。 本設(shè)計

60、10kv 側(cè)采用 gn10-20/500 戶內(nèi)式隔離開關(guān)。該產(chǎn)品為偏折式結(jié)構(gòu)， 分閘后形成垂直方向的絕緣斷口，具有斷口清晰可見，便于監(jiān)視及有效地減少變 電所的占地面積等優(yōu)點。 60kv 配電裝置擬采用戶外普通中型布置,故 60kv 側(cè)母線隔離開關(guān)選用 gw5 63 雙柱式。該產(chǎn)品為雙柱水平開啟式結(jié)構(gòu)。 側(cè)配電裝置擬采用戶內(nèi)手車式高壓開關(guān)柜。 根據(jù)以上原則，本設(shè)計選用隔離開關(guān)結(jié)果見表 56。 各電壓級隔離開關(guān)的 各項技術(shù)數(shù)據(jù)與各項計算數(shù)據(jù)比較見表 57，58. 表 55 所選 60kv 側(cè)隔離開關(guān)的主要參數(shù) 安裝 地點 型 號 額定 電壓 (kv) 最高工作 電壓(kv) 額定 電流 (a) 熱