150MW火力發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計

1、遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 發(fā)電廠電氣部分 課程設(shè)計（論文）題目： 150MW火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計 院（系）： 專業(yè)班級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 起止時間： 課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語院（系）：電氣學(xué)院 教研室： 學(xué) 號學(xué)生姓名專業(yè)班級課程設(shè)計題目150MW火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計課程設(shè)計（論文）任務(wù)（1）裝機容量裝機4臺，容量225MW+250MW，UN=10.5kV（2）機組年利用小時，TMAX=6500h/a，廠用電率按8%考慮（2）10.5kV電壓級電纜出線六回，輸送距離最遠8km，每回平均輸送電量4.2MW，10kV最大負(fù)荷25MW，最小負(fù)荷16.8MW，COS=0.8，Tm

2、ax=5200h/a。（3）35kV電壓級架空線六回，輸送距離最遠20km,每回平均輸送容量為5.6MW。35kV電壓級最大負(fù)荷33.6MW，最小負(fù)荷為22.4MW。COS=0.8，Tmax=5200h/a。（4）110kV電壓級架空線4回與電力系統(tǒng)連接，接受該廠的剩余功率，電力系統(tǒng)容量為3500MW，當(dāng)取基準(zhǔn)容量為100MVA時，系統(tǒng)歸算到110kV母線上的電抗X=0.083。設(shè)計具體內(nèi)容：1）設(shè)計電氣主接線方案；2）完成主變壓器容量計算、臺數(shù)和型號的選擇；3）短路電流的計算；4）完成電氣設(shè)備的選擇與校驗；進度計劃1、布置任務(wù)，查閱資料。（1天）2、系統(tǒng)總體方案設(shè)計。（1天）3、設(shè)計主接線。

3、（2天）4、設(shè)計變壓器。（2天）5、短路計算。（2天）7、電氣設(shè)備選擇校驗（1）6、撰寫、打印設(shè)計說明書（1天）指導(dǎo)教師評語及成績平時： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日注：成績：平時20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計算摘 要由發(fā)電、配電、輸電、變電和用電等環(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?；鹆Ρ疚闹饕瓿闪穗姎庵鹘泳€的方案設(shè)計及其經(jīng)濟型分析，主要電氣設(shè)備的選擇，包括主變壓器的容量計算。在發(fā)電廠短路電流計算的基礎(chǔ)上，進行配電裝置的選型方案的設(shè)計?；芈?。在火力

4、發(fā)電廠電氣部分設(shè)計中，一次回路的設(shè)計是主體，它是保證供電可靠性、經(jīng)濟性和電能質(zhì)量的關(guān)鍵，并直接影響著電氣部分的投資。本文主要完成了電氣主接線的方案設(shè)計及其經(jīng)濟型分析，主要電氣設(shè)備的選擇，包括主變壓器的容量計算。在發(fā)電廠短路電流計算的基礎(chǔ)上，進行配電裝置的選型方案的設(shè)計。關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；電氣主接線；電氣設(shè)備目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc376791147 第1章 緒論 PAGEREF _Toc376791147 h 1 HYPERLINK l _Toc376791148 1.1 電力工業(yè)的發(fā)展概況 PAGEREF _Toc376791148 h 1 HY

5、PERLINK l _Toc376791149 1.2 發(fā)電廠預(yù)設(shè)規(guī)模 PAGEREF _Toc376791149 h 1 HYPERLINK l _Toc376791150 1.3 發(fā)電廠接入系統(tǒng)的原則 PAGEREF _Toc376791150 h 2 HYPERLINK l _Toc376791151 第2章 電氣主接線設(shè)計 PAGEREF _Toc376791151 h 3 HYPERLINK l _Toc376791152 2.1 電氣主接線設(shè)計的基本要求 PAGEREF _Toc376791152 h 3 HYPERLINK l _Toc376791153 2.2 擬定可行的主接線

6、方案 PAGEREF _Toc376791153 h 4 HYPERLINK l _Toc376791154 2.3 變壓器的選型 PAGEREF _Toc376791154 h 5 HYPERLINK l _Toc376791155 第3章 短路電流的計算 PAGEREF _Toc376791155 h 6 HYPERLINK l _Toc376791156 3.1 概述 PAGEREF _Toc376791156 h 6 HYPERLINK l _Toc376791157 3.2 短路電流計算條件 PAGEREF _Toc376791157 h 6 HYPERLINK l _Toc3767

7、91158 3.3 短路計算 PAGEREF _Toc376791158 h 7 HYPERLINK l _Toc376791159 3.4 畫等值網(wǎng)絡(luò)圖 PAGEREF _Toc376791159 h 7 HYPERLINK l _Toc376791160 第4章 發(fā)電廠避雷裝置的設(shè)計 PAGEREF _Toc376791160 h 13 HYPERLINK l _Toc376791161 4.1 概述 PAGEREF _Toc376791161 h 13 HYPERLINK l _Toc376791162 4.2 雷電過電壓的形成與危害 PAGEREF _Toc376791162 h 13

8、 HYPERLINK l _Toc376791163 4.3 電氣設(shè)備的防雷保護 PAGEREF _Toc376791163 h 13 HYPERLINK l _Toc376791164 4.4 避雷針的配置原則 PAGEREF _Toc376791164 h 14 HYPERLINK l _Toc376791165 4.5 避雷針位置的確定 PAGEREF _Toc376791165 h 14 HYPERLINK l _Toc376791166 4.6 防雷保護措施 PAGEREF _Toc376791166 h 15 HYPERLINK l _Toc376791167 第5章 電氣設(shè)備的校

9、驗 PAGEREF _Toc376791167 h 18 HYPERLINK l _Toc376791168 5.1斷路器的校驗 PAGEREF _Toc376791168 h 18 HYPERLINK l _Toc376791169 5.2 隔離開關(guān)的校驗 PAGEREF _Toc376791169 h 18 HYPERLINK l _Toc376791170 5.3 電流互感器的校驗 PAGEREF _Toc376791170 h 19 HYPERLINK l _Toc376791171 第6章課程設(shè)計總結(jié) PAGEREF _Toc376791171 h 20 HYPERLINK l _T

10、oc376791172 參考文獻 PAGEREF _Toc376791172 h 21緒論由發(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

11、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。 電力工業(yè)的發(fā)展概況隨著我國電力事業(yè)迅猛發(fā)展，工程規(guī)模在不斷擴大，所采用的電氣設(shè)備在不斷更新?lián)Q代。通過具體實踐摸索及不斷總結(jié)、積累和豐富了很多寶貴的運行經(jīng)驗和設(shè)計經(jīng)驗。自九十年代起，我國陸續(xù)修訂了所有的規(guī)程和規(guī)范，電氣標(biāo)準(zhǔn)全面向IEC標(biāo)準(zhǔn)靠攏，并等效地被采用。從1982年起，分十幾批淘汰了大量的落后機電產(chǎn)品，多次整頓生產(chǎn)秩序，加強了對電氣產(chǎn)品的質(zhì)量管理，努力縮小了發(fā)達國家的差距，引進和開發(fā)了具有國際先進水平的電氣設(shè)備。二十多年來我們無論是在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計依據(jù)和設(shè)計方法上，還是在設(shè)計所選用的先進技術(shù)和設(shè)備上都有了騰飛性的發(fā)

12、展。隨著對大中型水電站推廣“無人值班、少人值守”的運行方式，電站的自動化水平越來越高，要更廣泛地采用高水準(zhǔn)的設(shè)備，相應(yīng)地對廠用電系統(tǒng)設(shè)計和廠用設(shè)備選型上也提出了更高的要求。 發(fā)電廠預(yù)設(shè)規(guī)模1廠址概況：本廠為坑口電廠，所有燃料由煤礦直接供給。電廠生產(chǎn)的電能除用于廠用外，全部220kV線路送入周邊系統(tǒng)。廠區(qū)地勢較不平坦，地質(zhì)條件好，有新的公路、鐵路通向礦區(qū)，交通方便。廠址附近有大河通過，水量豐富，凍土層1.5米深，覆冰厚10mm；最大風(fēng)速20m/s；年平均溫度+6，最高氣溫+38，最低氣溫-36，土壤電阻率500。2機組參數(shù)：鍋爐：4HG-670/140-1汽機：2N200-130/535/535

13、發(fā)電機：4QFQS-200-23火力發(fā)電廠的接線圖，如圖1-1。圖1.1 火力發(fā)電廠接線圖 發(fā)電廠接入系統(tǒng)的原則在擬定發(fā)電廠接入系統(tǒng)的方案時，應(yīng)明確該廠規(guī)劃裝機容量、單機容量、送電方向、功率、供電距離及在電力系統(tǒng)中的地位和作用，對于不同規(guī)模的發(fā)電廠及發(fā)電機組，應(yīng)根據(jù)在系統(tǒng)中的地位，接入相應(yīng)電壓等級的電力網(wǎng)。在負(fù)荷中心的中小發(fā)電廠，在發(fā)電機端設(shè)立母線，發(fā)電機經(jīng)母線及升壓變壓器接入系統(tǒng)；對遠離負(fù)荷中心的火力發(fā)電廠，應(yīng)直接接入高壓主網(wǎng)。單機容量為100125MW的機組，當(dāng)系統(tǒng)有穩(wěn)定性要求時，應(yīng)直接升壓接入220kV電力網(wǎng)；單機容量為500MW及以上的機組，一般直接升壓接入500kV電力網(wǎng)1。第2章

14、電氣主接線設(shè)計2.1 電氣主接線設(shè)計的基本要求電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，它反映各設(shè)備的作用、連接方式和回路的相互關(guān)系。所以，它的設(shè)計直接關(guān)系到全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置，繼電保護、自動裝置和控制方式的確定，對電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行起著決定的作用。概括地說包括以下五個方面：21可靠性；2靈活性；3經(jīng)濟性；4操作應(yīng)盡可能簡單、方便 ；220kV電壓等級常用接線方式220kV電壓級常用接線方式及適用范圍總結(jié)見表2-1。表2.1 220kV電壓級常用接線方式及適用范圍電壓接線方式適用范圍220雙母線或單母線采用SF6全封閉組合電器時，不設(shè)旁路措施；采用SF6斷路器時，不宜設(shè)旁

15、路措施；采用少油斷路器出線在4回及以上時，采用帶專用旁母斷路器的旁路母線雙母線分段安裝200MW及以下機組，電廠容量在800MW及以上，進出線1014回；采用雙母線雙分段配置困難的配電裝置雙母線雙分段安裝200MW及以下機組，電廠容量在1000MW及以上，進出線15回及以上2.2 擬定可行的主接線方案1采用雙母線分段接線方式，將雙回路分別接于不同的母線段上，可縮小母線故障的影響范圍，主接線形式見圖2-1。圖2.1 方案一接線圖 2采用雙母線接線，斷路器采用高可靠性的斷路器。主接線形式見圖2.2。2.2 方案二接線圖3 方案的比較與選定1可靠性方案一將雙回路分別接于不同的母線段上，保證了系統(tǒng)的供

16、電可靠性，減小了停電的幾率，縮小了母線的故障范圍。方案二可以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至使供電中斷。在檢修任意線路斷路器時，該回路需短時停電。斷路器采用斷路器，檢修周期長，不需要經(jīng)常檢修減小了斷路器檢修停電的幾率。通過對比可見，可靠性方面方案一的可行性稍高于方案二。2經(jīng)濟性方案一多裝了價高的斷路器及隔離開關(guān)，投資增大，占地面積增加。方案二設(shè)備相對少，投資小，年費用小，占地面積相對較小。通過對比可見，經(jīng)濟性方面方案二的可行性明顯優(yōu)于方案一。通過對實際情況的分析，方案二在可靠性上略低于方案一，但斷路器采用SF6斷路器，它的檢修周期長，不需要經(jīng)常檢修。這樣就可以減小了斷

17、路器檢修停電的幾率。在經(jīng)濟性上，方案二明顯高于方案一，因而綜合考慮選擇方案二。2.3 變壓器的選型主變壓器在電氣設(shè)備投資中所占比例較大，同時與之相適應(yīng)的配電裝置，特別是大容量、高電壓的配電裝置的投資也很大。因此，主變壓器的選擇對發(fā)電廠、變電所的技術(shù)性影響很大。本次設(shè)計中變壓器均為單元接線形式，單元接線時變壓器容量應(yīng)按發(fā)電機的額度容量扣除本機組的廠用負(fù)荷后，留有10%的裕度來確定。 （2-1）式中發(fā)電機容量，為200MW； 通過主變的容量；廠用電，為8%； 發(fā)電機的額定功率，為0.85。發(fā)電機的額定容量為200MW，扣除廠用電后經(jīng)過變壓器的容量為：選定三相風(fēng)冷自然循環(huán)雙繞組無勵磁調(diào)壓變壓器，型號

18、為：，參數(shù)為。第3章 短路電流的計算3.1 概述電力系統(tǒng)運行有三種狀態(tài)：正常運行狀態(tài)、非正常運行狀態(tài)和短路故障。在供電系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，還要考慮到可能發(fā)生的故障以及不正常運行情況。對供電系統(tǒng)危害最大的是短路故障。短路電流將引起電動力效應(yīng)和發(fā)熱效應(yīng)以及電壓的降低等。因此，短路電流計算是電氣主接線的方案比較、導(dǎo)體及電氣設(shè)備的選擇、接地計算以及繼電保護選擇和整定的基礎(chǔ)。短路就是指不同電位導(dǎo)電部分之間的不正常短接。如電力系統(tǒng)中，相與相之間的中性點直接接地系統(tǒng)中的相與地之間的短接都是短路。為了保證電力系統(tǒng)的安全，可靠運行，在電力系統(tǒng)設(shè)計和運行分析中，一定要考慮系統(tǒng)等不正常工作狀態(tài)。造成短路的原因通常有

19、以下幾種：1導(dǎo)體及電氣設(shè)備因絕緣老化、或遭受機械損傷，或因雷擊、過電壓引起的絕緣損壞。2架空線路或因大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起的電桿倒塌等，或因鳥獸跨界裸露導(dǎo)體等都可能導(dǎo)致短路。3電氣設(shè)備因設(shè)計、安裝、維護不良和運行不當(dāng)或設(shè)備本身不合格引發(fā)的短路。4運行人員違反安全操作規(guī)程而誤操作，如運行人員帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)，線路或設(shè)備檢修后未拆除接地線就加上電壓等都會造成短路。根據(jù)國外資料顯示，每個人都有違反規(guī)程操作的意識。5其它原因，如輸電線斷線、倒桿、碰線、或人為盜竊、破壞等原因都可能導(dǎo)致短路。3.2 短路電流計算條件 1正常工作時，三相系統(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)

20、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7。3.3 短路計算選擇流過所要校驗的設(shè)備內(nèi)部和載流導(dǎo)體的短路電流最大的短路點為短路計算點，本次計算中選取的短路點為發(fā)電機出口短路點d1、220kV母線短路點d2、廠用6kV高壓母線短路點d3。3.4 畫等值網(wǎng)絡(luò)圖1去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷分支、線路電容和各元件的電阻，發(fā)電機電抗用次暫態(tài)電抗。2計算網(wǎng)絡(luò)中各發(fā)電機的基本參數(shù)見表3.1，各變壓器的基本參數(shù)見表4-

21、2。表3.1 發(fā)電機參數(shù)型號額定容量額定電壓額定電流功率因數(shù)QFQS-200-2200MW15.75kV8625A0.8514.44%QFS-300-2300MW18kV11320A0.8516.7%TS1264/300-48300MW18kV11000A0.87530.56%表3-2 變壓器參數(shù)型號額定電壓(kW)短路阻抗(%)SF10-240000242/15.7513SF10-3150015.75/6.39.8SFP7-360000242/1814本設(shè)計的系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)圖如圖3.1所示。 圖3.1 等值網(wǎng)絡(luò)圖3將各元件電抗換算為同一基準(zhǔn)的標(biāo)么電抗取基準(zhǔn)容量=100MVA，電壓基準(zhǔn)值為各段

22、的平均額定電壓，=242kV，=15.75kV，=6.3kV。(1)4200MW火力發(fā)電廠發(fā)電機的電抗標(biāo)幺值為主變壓器的電抗標(biāo)幺值為廠用高壓變壓器的電抗標(biāo)幺值為(2)系統(tǒng)、，即600MW火電廠發(fā)電機的電抗標(biāo)么值為 變壓器的電抗標(biāo)幺值為(3)系統(tǒng)、，即600MW水電廠發(fā)電機的電抗標(biāo)么值為變壓器的電抗標(biāo)幺值為其等值電抗圖為：圖3.2 等值網(wǎng)絡(luò)圖2.各選取設(shè)備電抗值的計算（考慮到最嚴(yán)重故障情況，只進行母線的三相短路計算）選取SB=100MW，UB=Uav，發(fā)電機選取的型號為QFSN-200-2，其中，VB=15.75KV。發(fā)電機電抗：X1=X2=XdSB/SN =0.142100/235=0.06變

23、壓器各繞組阻抗表么值：X3=X4=1/2(V1-2+V1-3-V2-30)SB/SN=1/2(0.245+0.145-0.085)100/240=0.064X5=X6=1/2(V1-2+ V2-3- V1-3)SB/SN=1/2(0.245+0.085-0.145)100/240=0.039X7=X8=1/2(V1-3+V2-3-V1-2)SB/SN=1/2(0.145+0.085-0.245)100/240=-0.033 聯(lián)絡(luò)變壓器的阻抗表么值：-=1/2(V1-2+V1-3-V2-3)SB/SN=1/2(0.24+0.15-0.08)X100/150=0.103-=1/2(V1-2+V2-

24、3-V1-3)SB/SN =1/2(0.24+0.08-0.15)X100/150=0.057X11= X-+ X-=0.16圖3.2可繼續(xù)化簡為下：圖3.3 等值網(wǎng)絡(luò)圖化簡圖圖中X12=X13=X1+X7=X2 +X8=0.06-0.033=0.027 可化簡為 圖3.4 圖3.5X14=1/2X3=1/2X4=0.032X15=1/2X5=1/2X6=0.0195X16=1/2X12=1/2X13=0.0135. 對X14，X15，X16支路進行Y變換得出圖五等值電路圖，其中：X17=X14+X16+ X14X16/ X15=0.032+0.0135+0.0320.0135/0.0195=

25、0.067X18=X14+X15+ X14X15/ X16=0.098X19=X11+X10=0.16+0.025=0.185計算系統(tǒng)的電抗及短路容量，兩臺發(fā)電機組對短路點d2的轉(zhuǎn)移電抗為：XK=X17/X18/X19=0.067/0.098/0.185=0.032SK=SB/XK=100/0.032=3125WMASC=10000-3125=6875WMA可求的系統(tǒng)的電抗為：X9=SB/SC=100/6875=0.015系統(tǒng)對短路點的計算電抗為Xjs9=0.015其分支額定電流為IN= SB/Vav=100/（230）=0.25發(fā)電機組對短路點d2的計算電抗為：Xjs= (X17/ X18)

26、2352/100=0.18其分支額定電流為IN=SN/（230）=2352/230=1.18系統(tǒng)對短路點的短路電流的表么值為計算電抗的倒數(shù)；各發(fā)電機組對短路點的短路電流表么值，可查發(fā)電機計算曲線數(shù)字表得出，所得短路電流表么值，如表3.1，短路電流值I=18.17KA沖擊電流ish=ksh I,其中ksh為沖擊系數(shù)，表示沖擊電流對周期分量幅值的倍數(shù)，當(dāng)時間常數(shù)由零到無限大時，沖擊系數(shù)的范圍為：1 ksh2,則取ksh為1.8，所以： ish=1.811.52=46.27KA（2）110KV母線上短路點d2的短路電流計算：由于110KV母線上短路點與220KV上等值電路圖對稱，則有：圖3.5 等值

27、電路圖對X14，X15，X16支路進行Y變換得出圖五等值電路圖，其中X20= X15+X16+ X15X16/ X14=0.041 X21=X14+X15+ X14X15/ X16=0.098 X22=X11+X9=0.16+0.065=0.225計算系統(tǒng)的電抗及短路容量，兩臺發(fā)電機組對短路點d2的轉(zhuǎn)移電抗為：XK=X20/X21/X22=0.041/0.098/0.225=0.026SK=SB/XK=100/0.026=3846.15WMASC=10000-3846.15=6153.85WMA可求的系統(tǒng)的電抗為：X10=SB/SC=100/6153.85=0.016系統(tǒng)對短路點的計算電抗為X

28、js10=0.016其分支額定電流為IN= SB/Vav=100/（115）=0.50發(fā)電機組對短路點d2的計算電抗為：Xjs= (X20/ X21)2352/100=0.14其分支額定電流為IN=SN/（115）=2352/115=2.36系統(tǒng)對短路點的短路電流的表么值為計算電抗的倒數(shù)；各發(fā)電機組對短路點的短路電流表么值，可查發(fā)電機計算曲線數(shù)字表得出，所得短路電流表么值，如表3.1，短路電流值I=35.11KA沖擊電流ish=1.835.11=89.37KA第4章 發(fā)電廠避雷裝置的設(shè)計4.1 概述 雷擊是一種自然現(xiàn)象，它能釋放出巨大的能量、具有極強大的破壞能力。幾個世紀(jì)來，人類通過對雷擊破壞

29、性的研究、探索，對雷電的危害采取了一定的預(yù)防措施，有效地降低了雷害。雷害主要來源有直擊雷、感應(yīng)雷和雷電浪涌。防止雷電對設(shè)備的造成過電壓，從被保護物體上方引導(dǎo)雷電通過，并安全埋入大地，防止雷電直擊，減小在其保護范圍內(nèi)的電器設(shè)備（架空輸電線路及通電設(shè)備）和建筑物遭受直擊雷的概率。4.2 雷電過電壓的形成與危害(1)直擊雷過電壓雷電直接對電氣設(shè)備、輸電線、建筑物或其他物體直接放電，簡稱直擊雷。直擊雷過電壓又引起數(shù)萬安的強大雷電流通過被擊物體而入地，產(chǎn)生破壞性很大的熱效應(yīng)和機械效應(yīng)，擊壞設(shè)備，引起火災(zāi)，甚至造成人身傷亡。利用避雷針和避雷線，可使各種建筑物、輸電線路和電氣設(shè)備免遭直擊雷的危害。避雷針主要

30、用于保護建筑物、發(fā)電廠變電所等免受直擊雷的危害，避雷器主要用以保護架空輸電線路17。本次設(shè)計中，采用避雷線保護架空線路，采用避雷針對發(fā)電廠進行直擊雷保護。(2)雷電波輸電線路上遭受直接雷或感應(yīng)雷后，電荷沿著輸電線進入發(fā)電廠或變電所，這種由雷電流形成的電流稱為雷電波。直接雷、感應(yīng)雷及其形成的雷電波均對電氣設(shè)備的絕緣構(gòu)成嚴(yán)重威脅。利用保護間隙和避雷器，可保護電氣設(shè)備免遭沿線入侵的雷電波的襲擊。本次設(shè)計中，采用避雷器對電氣設(shè)備進行雷電波防護。4.3 電氣設(shè)備的防雷保護因為電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作性質(zhì)的不同，所采取的措施也不同。發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)備對直擊雷的防護主要采用避雷針；對入侵雷的防護采用進線保護

31、和避雷保護的綜合措施，即用進線保護限制雷電流的幅值和陡度，用避雷器限制雷電過電壓的同值。電線路采用裝設(shè)避雷線的方法防止線路遭受直擊雷引起跳閘次數(shù)，可采用系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地工作方式，為避免雷擊跳閘造成供電中斷，可采用自動重合閘裝置完善進線保護的同時，還應(yīng)采用性能良好的閥型避雷器或金屬氧化物避雷器，來保護電機的主絕緣，同時還應(yīng)考慮裝設(shè)電容器和中性點避避雷器，以保護匝間絕緣和中性點絕緣。除了對配電變壓器高低壓側(cè)以及柱上斷路器必須裝設(shè)避雷器或放電間隙保護外，對配電線路本身主要應(yīng)適當(dāng)提高其絕緣水平，應(yīng)廣泛采用重合閘，以減少斷線和停電事故。發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的心臟，萬一發(fā)生損壞設(shè)備的事故，往往會帶來嚴(yán)

32、重的后果，造成重大的損失。設(shè)計中重點對發(fā)電機、變壓器組、線路的防雷保護進行配置。4.4 避雷針的配置原則1獨立式避雷針宜裝設(shè)獨立的接地裝置。在非高土壤電阻率地區(qū)，其工頻接地電阻。當(dāng)有困難時，可將該接地裝置與主接地網(wǎng)連接，但避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點沿接地線的長度不得小于15m。2獨立式避雷針與變配電裝置在空氣中的間距；獨立式避雷針的接地裝置與變配電所主接地網(wǎng)在地中距離，且，式中為沖擊接地電阻。4.5 避雷針位置的確定首先應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠設(shè)備平面布置圖的情況而確定，避雷針的初步選定安裝位置與設(shè)備的電氣距離應(yīng)符合各種規(guī)程規(guī)范的要求。1電壓110KV及以上的配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的構(gòu)架或房

33、頂上，但在土壤電阻率大于1000n米的地區(qū)，宜裝設(shè)獨立的避雷針。2獨立避雷針（線）宜設(shè)獨立的接地裝置，其工頻接地電阻不超過10。335KV及以下高壓配電裝置架構(gòu)或房頂不宜裝避雷針，因其絕緣水平很低，雷擊時易引起反擊。4在變壓器的門型架構(gòu)上，不應(yīng)裝設(shè)避雷針、避雷線，因為門形架距變壓器較近，裝設(shè)避雷針后，構(gòu)架的集中接地裝置，距變壓器金屬外殼接地點在址中距離很難達到不小于15m的要求。4.6 防雷保護措施發(fā)電廠電氣設(shè)備對直擊雷的防護主要采用避雷針。由于發(fā)電場面積較大，采用多支等高避雷針保護。預(yù)設(shè)發(fā)電廠占地面積為225公頃，規(guī)模為長500m，寬450m，保護高度為18m。工程中避雷針的高度一般選用20

34、30m，本次設(shè)計中擬選用30m的避雷針，避雷針間的布置距離通過計算求得。四只等高避雷針的保護范圍如圖4.1所示。圖4.1 四只等高避雷針的保護范圍 式中避雷針的高度；被保護物高度；兩針間聯(lián)合保護范圍上部邊緣的最低點的高度；在高度的水平面上，保護范圍的最小寬度。在多針保護時，當(dāng)各邊的保護范圍最小寬度均，則多邊形中間的全部面積都處于聯(lián)合保護范圍之內(nèi)，即當(dāng)時，保護半徑最大，即為地面上的保護范圍，由此算出(m)在高度為的水平面上算得(m)即任意兩只避雷針之間的距離不得大于210m，才能保護整個發(fā)電廠的地面范圍。在地面上的外部保護半徑為 （4在高度為的水平面上的保護半徑為為根據(jù)本廠的面積，需設(shè)置916只

35、30m的避雷針。輸電線路是電力系統(tǒng)的大動脈，擔(dān)負(fù)著將發(fā)電廠產(chǎn)生和經(jīng)過變壓所變壓后的電力輸送到各地區(qū)用電中心的重任。架空輸電線路往往穿越山嶺曠野、縱橫延伸，遭受雷擊的機會很多，線路的雷擊事故在電力系統(tǒng)總的雷害事故中占有很大的比重。沿全線裝設(shè)避雷線是目前為止110kV及以上架空輸電線路最重要和最有效的防雷措施。本次設(shè)計中對220kV架空輸電線路采用雙避雷線保護。在工程上可以用相對簡單的方式保護角來表示避雷線對導(dǎo)線的保護程度。保護角是指避雷線和外側(cè)導(dǎo)線的連接與避雷線的垂線之間的夾角。220kV雙避雷線線路，一般采用保護角20度左右，即可認(rèn)為導(dǎo)線已處于避雷線的保護范圍之內(nèi)。本次設(shè)計中設(shè)定保護角為20度

36、，可認(rèn)為架空輸電線路已處于保護范圍之內(nèi)。1非直配電機的防雷措施從防雷的觀點來看，發(fā)電機可以分為兩大類：(1)經(jīng)過變壓器再接到架空線上的電機，簡稱非直配電機；(2)直接與架空線相連的電機，簡稱直配電機。本次設(shè)計中四臺發(fā)電機均為非直配電機。非直配電機所受到的過電壓均須經(jīng)過變壓器繞組之間的靜電和電磁傳遞。只要變壓器的低壓繞組不是空載，那么傳遞過來的電壓就不會太大，只要電機的絕緣狀態(tài)正常，一般不會構(gòu)成威脅。所以只要把變壓器保護好就可以了，不必再對發(fā)電機再采取專門的保護措施。對于處在多雷區(qū)的經(jīng)升壓變壓器送電的大型發(fā)電機，仍宜裝設(shè)一組氧化鋅或磁吹避雷器加以保護，如果再裝上并聯(lián)電容和中性點避雷器，那就可以認(rèn)

37、為保護已足夠可靠。本次設(shè)計中對發(fā)電機裝設(shè)一組金屬氧化物避雷器加以保護。2金屬氧化物避雷器的選擇(1)型式選擇擬選用復(fù)合外套金屬氧化物避雷器，產(chǎn)品體積小，重量輕，除了自立式安裝外，還可以懸掛安裝，有效的節(jié)約占地面積。密封性能好，防潮防爆，無炸裂危險，機械強度高，不易碰損，便于運輸和安裝。憎水性好，耐污力強。(2)額定電壓的選擇金屬氧化物避雷器的額定電壓是指避雷器兩端允許施加的最大工頻電壓有效值。在中性點有效接地系統(tǒng)中，可能出現(xiàn)的最大工頻電壓值等于電網(wǎng)額定線電壓的80%。第5章 電氣設(shè)備的校驗5.1斷路器的校驗（1）動穩(wěn)定校驗IMAX=661.33A， 斷路器額定電流IN=1600A, 所以IMA

38、X I=18.17開斷電流校驗合格。（四）短路閉合電流校驗額定閉合電流INcl=100 Ish=46.27閉合電流校驗合格5.2 隔離開關(guān)的校驗（一）220KV電壓等級隔離開關(guān)的校驗所選隔離開關(guān)GW7-220,UNUNS=220KV，滿足要求。流過隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流：IMAX =1.05Ins=1.05240000/（220）=661.33A（1）動穩(wěn)定的校驗 IMAX=661.33A， 隔離開關(guān)額定電流IN=1250A, 所以IMAX IN 動穩(wěn)定電流峰值Ies =80KA, Ish=46.27KA 所以IesIsh 則動穩(wěn)定檢驗合格。（2）熱穩(wěn)定校驗短路電流的熱效應(yīng)（kA2S）：設(shè)繼電保護時間為2.0S，則短路計算時間：2.0+0.062.06(S)查短路電流計算曲線數(shù)字表得： Itk/2=2.944, Itk=2.659所以Qk =（+10 + ）TK/12= ( 18.172 +102.9442 +2.6592 )2.06/12=72.76其中,短路電流的對