毕业设计论文_火力发电厂电气主接线电气设备 精品

火力发电厂电气主接线电气设备

摘要

发电厂是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济。其中火力发电厂更是占据着非常重要的地位，是电力发展的主力军。

本次毕业设计严格遵循火力发电厂的设计规范，通过对电气主接线的设计、厂用电的设计、短路电流的计算、电气设备的选择和校验以及配电装置、防雷装置的设置，简要完成了对所给4×200MW火力发电厂电气一次部分的设计。本次设计中将四台发电机全部升压接入220kV电网，简化了电网结构及电气主接线，省去了升高电压级之间的联络变压器，降低了变压器损耗。在电气设备选择方面尽量选取占地面积小的电气设备，节约土地资源。 关键词：火力发电厂，电气主接线，电气设备

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 摘要

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河南城建学院毕业设计（论文） Abstract

Abstract

Power plants play an important role in power system for the directly

influence on the security and economy of the whole power system. Including coal-fired power plants occupies the key position, it is the main force in power development.

The graduation design strictly followed the standard of the coal-fired power plant design. Through the design of the main electrical connection, the calculation of short-circuit current, the selection and calibration of electrical equipments and the design of distribution device, lightning protection equipment, completing the electrical design of the 4 x 200MW coal-fired power plant. This design send all electrical energy to 220kV power grids, simplified the structure of power grids, saving the contacting transformer between the rising level of voltage and reducing the loss of transformer. In electrical equipment selection，try to select area small electrical equipment as far as possible to save the source of land. Key words: coal-fired power plants, the main electrical connection, electrical equipment

III Ⅱ

河南城建学院毕业设计（论文） 绪论

第一部分 设计说明书

1 绪论

1.1电力系统概述

由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通 过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。由于电源点与负荷 中心多数处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约 了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、 控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。

电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。因此，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。到2003年底，我国发电机装机容量达38450万千瓦，发电量达19080亿度，居世界第2位。工业用电量已占全部用电量的50～70%，是电力系统的最大电能用户，供配电系统的任务就是企业所需电能的供应和分配。电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。

现在，我国最大的火电机组容量为90万千瓦（外高桥第二发电厂），最大的水电机组容量为70万千瓦（三峡工程），最大的核电机组容量为100万千瓦（岭澳核电厂），最大的火力发电厂容量为300万千瓦（北仑港电厂，5×600兆瓦），最大的水电厂为330万千瓦(二滩水电厂，6×550兆瓦)，最大的核能发电厂为200万千瓦(岭澳核电厂，2×1000兆瓦)，最大抽水蓄能电厂为240万千瓦（广东抽水蓄能电厂，8×300兆瓦），这也是目前世界上最大的抽水蓄能电厂。

华东、华北、东北和华中四大电力系统的容量均已超过400万千瓦.

1.2 毕业设计的主要内容及基本思想

本次毕业设计的主要内容是一个4×200MW火力发电厂的电气部分设计。在

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河南城建学院毕业设计（论文） 绪论

这次设计中一共分通过以下几个步骤来完成本次的设计任务。

1.2.1毕业设计的主要内容、功能及成果

电厂规模：

装机容量: 装机4台，单机容量为200MW，总装机容量4×200MW 发电机额定电压： UN=10.5KV 发电机电抗0.062 线路阻抗0.025

机组年利用小时数: Tmax=6200h

气象条件：年最高温度40度，平均气温25度，气象条件一般，无特殊要求 厂用电率：8%。 主要技术指标：

1）保证供电安全、可靠、经济； 2）功率因数达到0.9及以上 主要内容及成果： 1）电气主接线方案选择。 2）短路电流计算。

3）主要电气设备选择及校验。 4）防雷保护。

5）用计算机绘制主接线图。 6）设计说明书一份。 7）设计计算书一份。 8）系统主接线图一张。

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河南城建学院毕业设计（论文） 4×200MW火力发电厂电气主接线的确定

2 4×200MW火电厂电气主接线的确定

2.1概 述

电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线的方案。

发电厂的电气主接线是保证电力网安全可靠、经济运行的关键，是电气设备

布置、选择、自动化水平和二次回路设计的原则和基础。

2.1.1电气主接线设计的重要性

首先，电气主接线图示电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据，因此电气运行人员必须熟悉本厂电气主接线土，了解电路中各种电器设备的用途、性能及维护、检察项目和运行的步骤。其次，电气主接线表明了发电机、变压器、断路器和线路等电气设备的数量、规格、连接方式及可能的运行方式。电气主接线直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定。是发电厂电气部分投资大小的决定性因素。再次，由于电能生产的特点是：发电、变电、书电荷用电视在同一时刻完成的，所以主接线的好坏，直接关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，也直接影响到工农业生产和人民生活。

所以电气主接线的拟定是一个综合性的问题，必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，力争使其技术先进，经济合理，安全可靠。

2.1.2电气主接线的设计依据

发电厂在电力系统中的地位和作用

电力系统中的发电厂有大型主力电厂、中小型地区电厂及企业自备电厂三种类型。大型主力或电厂靠近煤矿或沿海、沿江，并接入300-500KV超高压系统；地区电厂靠近城镇，一般接入110-220KV系统，也有接入330KV系统；企业自备电厂则以本企业供电供热为主，并与地区110-220KV系统相连。中小型电厂常有发电机电压馈线向附近供电。 负荷大小和重要性

一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。

二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线

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供电。但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电。 三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。

2.1.3电气主接线的主要要求

电气主接线的设计原则是：根据发电厂在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。

可靠性：衡量可靠的标准，一般是根据主接线型式机主要设备操作的可能方式，按一定的规律计算出“不允许”事件发生的规律，停运的持续时间期望值等指标，对几种主接线型式中择优。所谓“不允许”事故，是指发生故障后果非常严重的事故，如全部电源接线停运、主变压器停运，全场停电事故等。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。

灵活性：是指在调度时，可以灵活的投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以极特殊运行方式下的系统电镀要求；在检修时，可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，而不致影响电力网的运行和对用户的供电；在扩建时，可以容易的从初期接线扩建到最终接线，在不影响连接供电或停电时间最短的情况下，投入新机组、变压器或线路，并对一次和二次部分的改建工作量最少。在操作时间便、安全、不易发生误操作的“方便性”。

主接线应在满足供电可靠性、灵活性要求的前提下做到经济性。即：主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器等一次设备，要是控制、保护不过于复杂，要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。做到投资省。合理的选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变等）容量、台数，避免两次变压而增加电能的损失。电器主接线选择时要为配电装置的布置创造条件，尽量使占地面积减少。

2.2 电气主接线的选择

发电厂的主接线的基本环节是电源（发电机或变压器）和引出线。母线（又称汇流母线）是中间环节，它起着汇总和分配电能的作用。由于多数情况下引出线数目要比电源数目多好几倍，故在二者之间采用母线连接既有利于电能交换，还可以使接线简单明了和运行方便。

2.2.1主接线的基本形式

单母线接线

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只有一组母线的接线如图2.1所示是一个典型的单母线接线图。

单母线接线的主要优点是：接线简单、清晰、采用设备少，投资省，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置.

单母线接线最严重的缺陷是母线停运（母线检修、故障，线路故障后线路保护或断路器拒运）将使全部支路停运，即停电范围为该母线段的100%，且停电时间很长，若为母线自身损坏须待母线修复之后方能恢复各支路运行。

主变主变主变主变G1G2G1G图2.2 单母线分段接线 2图2.1 单母线接线 隔离开关作为操作电器，所以断路器和隔离开关在正常运行操作时，必须严格遵守操作顺序；隔离开关“先合后断”或在等电位状态下进行操作。 单母线分段接线

单母线接线的缺点可以通过将母线分段的办法来克服。如图2.2所示。当母线的中间装设一个断路器后，即把母线分为两段，这样对重要的用户可以由分别接于两段母线上的两条线路供电。

由于单母线分段接线既保留了单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优点，又在一定程度上克服了它的缺点，所以这种接线目前仍被广泛应用。单母线分段接线适用范围：

1）6～10KV配电装置的出线回数为6回及以上时； 2）35～63KV配电装置的出线回数为4～8回时； 3）110～220KV配电装置的出线回数为3～4回时。

单母线分段有其如下优点：用断路器把母线分段后，对重要的用户可以从不同的段引出两条回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。

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但是单母线分段接线也有较显著的缺点，就是当一段母线或母线隔离开关发生故障或检修时，该段母线上所连接的全部引线都要在检修期间停电；当出线为双回路时，需时架空线路出现交叉跨越；扩建时须向两个方向均衡扩建。显然对于大容量发电厂来说，这都是不允许的。因此，还要改进。 双母线接线

双母线接线是根据单母线接线的缺点提出来的，如图2.3所示。双母线接线，其中一组为工作母线，以组为备用母线，并通过母联断路器并联运行，在进行道砟操作时应注意，隔离开关的操作原则是：在等电位下操作或先通后断。它可以有两种运行方式，一种是固定连接分段运行方式。即一些电源与出线固定连接在一组母线上，母联断路器合上，相当于单母线分段运行。另一种工作方式相当于单母线运行方式。很显然双母线分段的可靠性高于前两种接线方式，只是母线保护较复杂。然而它比单母线分段接线的投资更大。

主 主变变

G2 G1

图2.3 双母线接线 如检修工作母线上其操作步骤是：先合上母线断路器两侧的隔离开关，再合母线断路器，向备用线充电，这是两组母线等电位。为保证不中断供电，应先接通备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上的隔离开关。完成母线转换后，在断开母联断路器及其两侧的隔离开关，即可对原工作母线进行检修。双母线接线的适用范围：

1）6～10KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；

2）35～63KV配电装置的出线回数超过8回火连接电源较多、负荷较大时； 3）110～220KV配电装置的出线回数为5回以上时，或110～220KV配电装置，在系统中居重要地位，出线回数在4回以上时。 双母线接线的优点有：

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a供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。

b调度灵活。各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上能灵活的适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。

c 扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线单位电源和符合均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以至界限不同的母线断路时不回如单母线分段那样导致出线交叉跨越。

d 便于实验。当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。

双母线接线也有其缺点：

a 增加一组母线和使每回路就须加一组母线隔离开关。

b 当母线故障或检修时隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需要隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 ④发电机-变压器接线

1）发电机-双绕组变压器单元接线

该接线形式是大型机组广为采用的接线形式，发电机出口不装断路器，采用分相封闭母线，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得选择出口断路器时，受到制造条件或价格甚高等原因造成的困难，而且开关设备少，操作简单，以及因不设发电机电压级母线，使得在发电机和变压器低压侧短路的几率和短路电流相对于具有发电机电压级母线时有所减小。 2）发电机-双绕组变压器扩大单元接线

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主变主变G1G1G2图2.4 发电机-变压器单元接线 图2.5 发电机-变压器双绕组扩大单元接线 河南城建学院毕业设计（论文） 4×200MW火力发电厂电气主接线的确定

两台发电机与一台变压器相连接时，可采用该接线形式，这样可减少变压器台数和高压侧断路器数目，并节省配电装置占地面积，用于如50MW机组接入220KV系统、100MW机组接入333KV系统、200MW机组接入500KV系统。 以上两种接线形式如图2.4和图2.5：

⑤桥型接线

两个“变压器-线路”连接，便构成桥型接线。。桥型接线分为内桥接线和外 桥接线两种，如图2.6和图2.7所示。

1)内桥型接线

优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。

缺点：a 变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路

的暂时停运。

b 桥联断路器检修时，两个回路需解裂运行。

c 出线断路器检修时，线路需较长时期停运。为避免此缺点，可加

装正常段开运行的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，再跨条上需 加装两组隔离开关。桥联断路器检修时，也可利用此跨条。

适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线

路较长，故障率较高的情况下。

2)外桥型接线

优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。

缺点：a 线路的投入和切除较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂

时停运。

b 牵连断路器检修时，两个回路需解裂运行。

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主变主变主变主变G1图2.6 内桥接线 G2G1G图2.7外桥接线 2河南城建学院毕业设计（论文） 4×200MW火力发电厂电气主接线的确定

c 变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。为避免此缺点，

可加装正常段开运行的跨条，桥联断路器检修时也可利用此跨条。

适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器切换或线路较短时，故障率较少的情况下。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥型接线。

2.2.2主接线的设计

①毕业设计的技术背景和设计依据 1）电厂规模：

装机容量: 装机4台，容量分别为4X200MW

发电机额定电压UN=10.5KV 发电机电抗0.062 系统阻抗0.025 机组年利用小时数: Tmax=6200h

气象条件：年最高温度40度，平均气温25度，气象条件一般，无特殊要求 厂用电率：8%。 2）出线回数：

a.10KV电压等级：15km电缆馈线10回，每回平均输送容量1.8MW。10KV最大负荷20MW,最小负荷16MW,cos =0.85, Tmax=5300h，为Ⅰ类、Ⅱ类负荷。 b. 110KV电压等级：60km架空出线6回，每回平均输送容量11MW。110KV最大负荷70MW,最小负荷60MW,cos =0.8, Tmax=5000h，为Ⅱ类负荷。 c.220KV电压等级：150km架空线2回，220KV与无穷大系统连接，接受该发电厂的剩余功率。当取基准容量为100MV.A时，系统归算到220KV母线上的 。 ②主接线的方案

1）220kv电气主接线设计

a.方案选择

方案Ⅰ：双母线接线

双母线接线方案见图2.8

图2.8 双母线接线

方案Ⅱ：双母线分段接线

双母线分段接线方案见图2.9

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图2.9 双母线分段接线

方案Ⅲ：双母线带旁路母线接线

双母线带旁路母线接线方案见图2.10

图2.10 双母线带旁路母线接线

b.主接线方案比较

主接线方案技术经济比较见表2.1

方案 项目 技术 经济 表2.1 主接线技术经济对比表 双母线接线 双母线分段接线 （方案Ⅰ） （方案Ⅱ） 供电可靠、调度灵活、供电可靠较高，调度灵扩建方便、易误操作 活，扩建方便 占地少 设备少 双母线带旁路母线 （方案Ⅲ） 配电装置检修断路器时，不中断该回路供电 设备多、配电装置复杂，投资较大 投资较高 经比较三种方案：方案Ⅰ虽然具有良好的经济性，但是可靠性、灵活性不如方案Ⅱ、方案Ⅲ。鉴于此电压等级较高，故可选用方案Ⅲ：双母线接线 2）110kv电气主接线设计 a.方案选择

方案Ⅰ：单母线分段接线

单母线分段接线方案见图2.11

方案Ⅱ：单母线分段带旁路母线接线

单母线分段带旁路母线接线方案见图2.12

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图2.11 单母线分段接线

图2.12 单母线分段带旁路母线接线

方案Ⅲ： 双母线接线

双母线接线方案见图2.13

图2.13 双母线接线

b.主接线方案比较

主接线方案技术经济比较见表2.2

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方案 项目 技术 经济 表2.2 主接线技术经济对比表 单母线分段接线 单母线分段带旁路线 双母线接线 （方案Ⅰ） （方案Ⅱ） （方案Ⅲ） 不会造成全所停电，简单清晰、操作方便供电可靠 调度灵活，保证对重易于发展。可靠性、调度灵活 要用户的供电。任一灵活性差，旁路断路扩建方便 断路器检修，该回路器还可以代替出线断便于试验 必须停止工作，扩建路器，进行不停电检易误操作 时需向两个方向均修出线断路器，保证 衡发展 重要用户供电操作较复杂 设备多、投资大用母设备多、配电装置占地少 设备少 线分段断路器兼作旁复杂投资和占地面路断路器可节省投资 较小 经方案技术和经济比较方案Ⅰ的可靠性不如方案Ⅱ、方案Ⅲ，但是方案Ⅱ的投资较大，操作复杂。因此选用方案Ⅲ：双母线接线 3）10kv电气主接线设计

a.方案选择

方案Ⅰ：单母线接线

单母线接线方案见图2.14

图2.14 单母线接线

方案Ⅱ：单母线分段接线

单母线分段接线方案见图2.15

方案Ⅲ： 双母线接线

双母线接线方案见图2.16

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图2.15 单母线分段接线

图2.16 双母线接线

b.主接线方案比较

主接线方案技术经济比较见表2.3

表2.3 主接线技术经济对比表 方案 项目 技术 简单清晰、操作方便、易于发展、可靠性差、灵活性差 单母线接线 （方案Ⅰ） 单母线分段接线 （方案Ⅱ） 当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电灵 活性好，各电压级便于扩建和发展。 经济 占地少 设备少 双母线接线 （方案Ⅲ） 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作 设备少、投资小节约配设备多、配电装置电装置间隔占地面积复杂投资和占地面小 大 经方案技术和经济比较方案Ⅰ虽然投资少但是可靠性较差，而方案Ⅲ虽然可靠性较高但是投资较大，鉴于电压等级要求不高，因此可选用方案Ⅱ：单母线分段接线。

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河南城建学院毕业设计（论文） 变压器的选择

3 变压器的选择

3.1主变压器的选择

在各级电压等级的变电站中，变压器是变电站中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统5～10年发展规划综合分析，合理选择，并适当考虑到远期10-20年负荷发展。对城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑到当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70％-80％。

3.2变压器的选型

电力变压器（文字符号为T或TM），根据国际电工委员会的界定，凡是三相变压器的额定容量在5KVA及以上，单相的在1KVA及以上的输变电用变压器，均成为电力变压器。电力变压器是发电厂和变电所中重要的一次设备之一，随着电力系统电压等级的提高和规模的扩大，电压升压和降压的层次增多，系统中变压器的总容量已达发电机容量的7-10倍。可见，电力变压器的运行是电力生产中非常重要的环节。

主变压器 在电气设备投资中所占比例较大，同时与之相适应的配电装置，特别是大容量、高电压的配电装置的投资也很大。因此，主变压器的选择对发电厂、变电所的技术性影响很大。例如，大型大电厂高、中压联络变压器台数不足（一台）或者容量不足将导致电站、电网的运行可靠性下降，来年络变压器经常过载或被迫限制两级电网的功率交换。反之。台数过多、容量过大将增加投资并使配电装置复杂化。

发电厂200MW及以上机组为发电机变压器组接线时的主变压器应满足DL5000—2000《火力发电厂设计技术规程》的规定：“变压器容量可按发电机的最大连续容量扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组的平均温度或冷却水温度不超过650C的条件进行选择”。

3.2.1具有发电机电压母线的主变压器

①容量的计算及确定

连接在发电机电压母线与系统间的主变压器容量，应按下列条件计算： 1）当发电机电压母线上负荷最小时，能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统，但不考虑稀有的最小负荷情况。

2）当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，能由系统供给发电机电

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河南城建学院毕业设计（论文） 变压器的选择

压的最大负荷。在电厂分期建设过程中，在事故断开最大一台发电机组的情况下，通过变压器向系统取得电能时，可以考虑变压器的允许过负荷能力和限制非重要负荷。

3）根据系统经济运行的要求，而限制本厂的输出功率时能供给发电机电压的最大负荷。

4）按上述条件计算时，应考虑负荷曲线的变化和逐年负荷的发展。特别注意发电厂初期运行时当发电机电压母线负荷不大时，能将发电机电压母线上的剩余容量送入系统。

5）发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。对装设两台变压器的发电厂，当其中一台主变推出运行时，另一台变压器应承担70%的容量。 具体计算的过程如下：

a.10KV电压等级下的最大容量

S =（SG-SG×8%-Smin）×0.7/0.85

= (400-400×0.08-16) ×0.7/0.85 = 352×0.7/0.85 =289.88MVA

b.110KV 电压等级下的最大容量 S = Smax/0.8 =70/0.8=87.5MVA c.220KV电压等级下的最大容量 S = (S10max+S110max) /0.85 = (20+70) /0.85 =105.88MVA

根据上面的计算可知道低压侧的容量为最大，所以，以此为基准可以选择一个三绕组的变压器. ②绕组连接方式的确定

变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Y型和△型，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。

三相变压器的一组相绕组或连接成三相组的三相变压器的相同电压的绕组连接成星型、三角型、曲折型时，对高压绕组分别以字母Y、D或Z表示，对中压或低压绕组分别以字母y、d 或z表示。如果星型连接或曲折型连接的中性点是引出的，则分别以YN、ZN表示，带有星三角变换绕组的变压器，应在两个变换间已“-”隔开。

我国110KV以上电压，变压器的绕组都采用Y连接。35KV以下电压，变压

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河南城建学院毕业设计（论文） 变压器的选择

器绕组都采用△连接。 ③变压器调整方式的选择

变压器的电压调整使用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器的变比。切换方式有两种：不带负荷切换，称为无励磁调压，调整范围通常在±5%以内；另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可达20%-30%。对于110KV以下的变压器，设计时才考虑到变压器采用有载调压的方式。综合考虑发电厂的发电机运行出力变化不大，所以在本次的设计中采用的变压器调整方式是无励磁调压。 ④变压器的选型

SFPZ-300000/220 型号的含义： S——三相 F——风冷 P——强迫 Z——有载调压 300000——变压器容量 220——高压侧电压值

3.2.2单元接线的主变压器

发电机与主变压器为单元接线时，发电机和变压器成为一个单元组，电能经升压后直接进入高压电网。这种接线由于发电机和变压器都不能单独运行，因此，二者的容量应当相等。所以这个双绕组变压器的容量等于所选发电机的额定容量，即所选型号为：SFP3—260000型，两台。

3.3主变压器中性点接地方式

3.3.1电力网中性点接地方式

选择电力网中性点接地方式是一个综合性问题。它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰等。电力网中性点接地方式有以下几种：

①中性点不接地

中性点不接地方式最简单，单相接地时允许带故障运行两小时，供电连续性好，接地电流仅为线路及设备的电容电流。但由于过电压水平较高，要求有较高的绝缘水平，不宜用于110KV及以上电网。 a.中性点消弧线圈接地

当接地电容电流超过允许值时，可采用消弧线圈补偿电容电流，保证接地电弧瞬间熄灭，以消除弧光间歇接地过电压。

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河南城建学院毕业设计（论文） 变压器的选择

b.中性点经高电阻接地

当接地电容电流超过允许值时，也开采用中性点经高电阻接地。此接地方式降低弧光间隙接地过电压，同时可以提供足够的电流和零序电压，使接地保护可靠动作，一般用于大型发电机中性点。

②中性点直接接地

直接接地方式的单相短路电流很大，线路或设备需立即切除，增接了断路器的负担，降低了供电的连续性。但由于过电压较低，绝缘水平可下降，减少了设备的造价，特别是在高压和超高压电网，经济效益显著。故适用于110KV及以上电网中。

3.3.2变压器中性点接地方式

①电力网中性点接地方式，决定了主变压器中性点接地方式。 ②主变压器的110-500KV侧采用中性点直接接地方式 ③凡是自耦变压器，其中性点需要直接接地或经小阻抗接地。

④凡中、低压有电源的升压站和降压变电所至少应有一台变压器直接接地。 ⑤终端变电所的变压器中性点一般不接地。

⑥变压器中性点接地点的数量是电网所有短路点的综合零序电抗与综合正序电抗之比小于三，以使单相接地时健全相上工频过电压不超过阀型避雷器的灭弧电压。

所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地，以便于运行调度灵活选择接地点。当变压器中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不是按线电压设计，应在中性点装设避雷器保护。

选择接地时应保证任何故障形式都不应使电网节烈成为中性点不接地的系统。双母线接线有两台以上主变压器时，可考虑两台主变压器中性点接地。

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河南城建学院毕业设计（论文） 火力发电厂短路电流计算

4 火力发电厂短路电流计算

4.1概述

电力系统运行有三种状态：正常运行状态、非正常运行状态和短路故障。在供电系统的设计和运行中，还要考虑到可能发生的故障以及不正常运行情况。对供电系统危害最大的是短路故障。短路电流将引起电动力效应和发热效应以及电压的降低等。因此，短路电流计算是电气主接线的方案比较、电气设备及载流导体的选择、节地计算以及继电保护选择和整定的基础。

短路就是指不同电位导电部分之间的不正常短接。如电力系统中，相与相之间的火中性点直接节地系统中的相与地之间的短接都是短路。为了保证电力系统的安全、可靠运行，在电力系统设计和运行分析中，一定要考虑系统等不正常工作状态。

4.1.1短路的原因及后果

①短路原因

造成短路的原因通常有以下几种：

1）电气设备及载流导体因绝缘老化、或遭受机械损伤，或因雷击、过电压引起的绝缘损坏。

2）架空线路因大风或导线覆冰引起的电杆倒塌等，或因鸟兽跨接裸露导体等都可能导致短路。

3）电气设备因设计、安装、维护不良和运行不当或设备本身不合格引发的短路。

4）运行人员违反安全操作规程而误操作，如运行人员带负荷拉隔离开关，线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压等都回造成短路。根据国外资料显示，每个人都有违反规程操作的潜意识。

5）其他原因。如输电线断线、倒杆、碰线、或人为盗窃、破坏等原因都可能导致短路。 ②短路后果

短路故障发生后，由于网络总阻抗大为减小，将在系统中产生几倍甚至几十倍于正常工作电流的短路电流。强大的短路电流将造成严重的后果，主要有以下几方面：

1）强大的短路电流通过电气设备是发热急剧增加，断路持续时间较长时，足以使设备因过热而损坏甚至烧毁；

2）巨大的短路电流将在电气设备的导体间产生很大的电动力，可能使导体变形、扭曲或损坏；

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3）短路将引起系统电压的突然大幅度下降，系统中主要负荷异步电动机将因转矩下降而减速或停转，造成产品报废甚至设备损坏；

4）短路将引系统中功率分布的突然变化，可能导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性，造成大面积停电。这是短路所导致的最严重后果；

5）巨大的短路电流将在周围空气产生很强大电磁厂，尤其是不对称短路时，不平衡电流所产生的不平衡交变磁场，对周围的通信网络、信号系统、晶闸管触发系统及自动控制系统产生干扰。

4.1.2短路计算的目的和简化假设

因为短路故障对电力系统可能造成极其严重的后果，所以一方面应采取措施以限制短路电流，另一方面要正确选择电气设备、载流导体和继电保护装置。这一切都离不开对短路电流故障的分析和短路电流的计算。概括起来，计算短路的主要目的在于：

①为选择和校验各种电气设备的机械稳定性和热稳定性提供依据，为此，

计算短路冲击电流以校验设备的机械稳定性，计算短路电流的周期分量以校验设备的热稳定性；

②为设计和选择发电厂和变电所的电气主接线提供必要的数据； ③为合理配置电力系统中各种继电保护和自动装置并正确整定其参数提供

可靠的依据。

在实际短路计算中，为了简化计算工作，通常采用一些简化假设，其中主要包括：

①符合用恒定电抗标识或忽略不计；

②认为系统中个元件参数恒定，在高压网络中不计元件的电阻和导纳，即

个元件军用春电抗表示，并认为系统中各发电机的电势通相位，从而避免了复数的运算；

③系统出不对称故障出现局部不对称，其余部分是三相对称的。

4.2各系统短路电流的计算

4.2.1短路计算的基本假定和计算方法

①基本假定

1）正常工作时，三相系统对称运行。 2）所有电源的电动势相位角相同。

3）系统中的电机均为理想电机，不考虑电磁饱和、磁滞、涡流及导体肌肤效应等影响；转子结构完全对称；

4）短路发生在短路电流为最大的瞬间；

5）不考虑短路电的电弧阻抗和变压器的励磁电流。

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河南城建学院毕业设计（论文） 火力发电厂短路电流计算

②短路电流计算的方法

对应系统最大运行方式下，按无限大容量系统，进行相关的短路点的三相短路电流计算，求得I//、ish值。 I// —— 三相短路电流，KA i sh——三相短路电流冲击电流，KA。 ③计算短路电流的步骤

1）根据电气主接线图画出系统接线图。 2）画出等值网络图。

3）计算出个电源与短路点之间的电抗，即X*。 4）计算电抗∑X。 5）选取合适的短路点。

6）计算三相短路电流周期分量IK。 7）计算三相短路冲击电流ish。 8）计算三相短路稳态有效值Ish。 9）计算次暂态三相短路容量SK。 ④短路电流计算结果

短路电流计算结果见表4.1所示：

表4.1 短路电流计算结果 短路点 电流值 220KV母线发生短110KV母线发生短路10KV母线发生短路（d3点） 21.99 116KA 296．69KA 10KV出线电抗器回路发生短路（d4点） 8.449 46KA 118KA 路（d1点） （d2点） 77.24 28.75 14.43KA 36.74KA 电流周期分量标幺值 电流周期分量有铭值 19.39KA 短路冲击电流 49.35KA

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5 火电厂一次设备的选择

5.1选择电气一次设备遵循的条件

电气设备的选择是变电所电气设计的主要内容之一，正确的选择电气设备的目的是为了使导体和电器无论在正常情况或故障情况下，均能安全、经济合理的运行。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。 在发电厂和变电所中，采用的电气设备种类很多，其作用和工作条件并不一样，具体选择的方法也不同，但对他们的基本要求都是相同的。 电气设备的选择的一般要求是：

①满足工作要求。应满足正常运行、检修以及短路过电压情况下的工作要求。 ②适应环境条件。阴干当地的环境条件进行校验。 ③先进合理。应力求技术先进和经济合理。 ④整体协调。应与整个工程的建设标准协调一致。 ⑤适应发展。应适当考虑发展，留有一定的裕量。

电气设备能安全、可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，斌干短路条件来校验其动稳定和热稳定。

5.1.1按正常工作条件选择

①额定电压

电气设备的额定电压是标示在其铭牌上的线电压。电器可以长期在其额定电压的110%-115%下安全运行，这一电压成为最高允许工作电压。当Ue在220KV及以下时其UNs为1.15，当UNe为330-500KV是，其UNs为1.1 UNe。

另外，电气设备还有一个最高工作电压，即允许长期运行的最高电压，一般不得超过其额定电压的10%~15%。在选择时，电气设备的额定电压不应低于安装地点的电网额定电压，即 UNEUNS

式中， UNe－电气设备铭牌上所标示的额定电压（KV）； UNs－电网额定工作电压（KV）。

110KV以下电压等级的电气设备绝缘裕度较大。因此，在非高海拔地区， 按所在电网的额定电压选择电气设备的额定电压即可满足要求。 ②额定电流

满足此条件的目的在于使电气设备的储蓄温度不超过长期发热的最高允许 温度值。

在额定周围环境条件下，导体和电气设备的额定电压不应小于所在回路的

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最大工作电流，即

INIwmax

式中，IN－电气设备铭牌上所标示的额定电流（A）

Iwmax－回路中的最大工作电流（A）

在决定Iwmax时，应以变压器和线路的负荷作为出发点，同时考虑这些设备的长期工作状态。在确定变压器回路的最大长期工作电流时，应考虑到变压器过负荷运行的可能性；母线分段电抗器的最大长期工作电流应为保证该母线负荷所需的电流；出线回路的最大长期工作电流处考虑线路正常过负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。

表5.1 各支路最大持续电流 回路名称 变压器回路 出线回路 母联回路 分段回路 汇流回路 ③环境条件

选择电气设备时，还应考虑其安装地点的环境条件，当气温、风速、污秽、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等环境条件超过一般电气的基本使用条件时，应采取相应的措施。

1）空气温度。标准的电气周围空气温度为40℃。若安装地点日最高温度高于40℃，但不超过60℃，则因散热条件较差，最大连续工作电流应适当减少，则设备的额定电流应按下式修正：

Ial流（A）

Kt——温度修正系数

最大长期工作电流 1.3~2倍的变压器额定电流 1.05倍的最大负荷电流 母线上最大一台变压器的Iwmax 变电所应满足用户的一级负荷和二级负荷 按实际潮流分布计算 KtINe(al)/(alNe)INe

式中，Ial——电气设备的额定电流经实际的周围环境温度修正后的允许电

al——电气设备的长期发热最高允许温度（℃）

——实际的周围环境温度，取所在地方最热月平均最高温度（℃）

Ne——电气设备的额定环境温度（℃）

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设备的额定环境温度一般取40℃，如周围环境温度高于40℃，但小于或等于60℃时，其允许电流一般可按每增加1℃，其额定电流减少1.8%进行修正；当环境温度低于40℃，每降低1℃，额定电流可增加0.5%，但其最大负荷不得超过其额定电流的20%。

裸导体的额定环境温度一般取25℃，如安装地点的环境温度在-5℃~ 50℃范围内变化时，其允许通过的电流可按上市进行修正。

2）海拔高度。在电气设备使用条件中，制造厂规定的基准海拔高度为1000没。当海拔升高时，空气密度降低，散热条件变坏，是高压电器在运行中温升增加，但应空气温德随海拔高度升高而递减，其值足以补偿海拔升高对电气温升的影响，因而高压电在高海拔地区（不超过4000米）使用时，其额定电流可以保持不变。当海拔高度超过规定值时，由于大气压力空气密度和湿度相应减少，使空气间隙和外绝缘的放电特性下降，显然对内绝缘影响较小，但对外绝缘影响较大。在海拔高度为1000~3500米的范围内，海拔高度每升高100米，电器最高工作电压要下降1%，以此修正电器最高工作电压值。

5.1.2按短路条件进行校验

电气设备按短路故障情况进行校验，就是要按最大可能的短路故障（通常为三相短路故障）时的动、热稳定度进行校验。但有熔断器和有熔断器保护的电器和导体（如电压互感器等），以及架空线路，一般不必考虑动稳定度、热稳定度的校验，对电缆，也不必进行动稳定度的校验。

在电力系统中尽管各种电气设备的作用不一样，但选择的要求和条件有诸多是相同的。为保证设备安全、可靠的运行，各种设备均按正常工作的条件下的额定电压和额定电流选择，并按短路故障条件校验其动稳定度和热稳定度。 ①热稳定校验

校验电气设备的热稳定性，就是校验设备的载流部分在短路电流的作用下，其金属导电部分的温度不应超过最高允许值。如果满足这一条件，则选出的电气设备符合热稳定的要求。

作热稳定校验时，已通过电气设备的三项短路电流为依据，工程计算中常用下式校验所选的电气设备是否满足热稳定的要求，即：

22IteqItht

式中 ，I——三相短路电流周期分量的稳定值（KA）；

teq—— 等值时间（亦称假想时间s），可由图4-1查得；

Ith——制造厂规定的在ts内电器的热稳定电流（KA）；t为与Ith相对应的时间（s）。

短路计算时间。校验短路热稳定的短路计算时间应为继电保护动作时间top

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和断路器全开断时间toc之和，即

tktoptoc

式中 ， top—— 保护动作时间，主要有主保护动作时间和后备保护动作时间，

当为主保护动作时间时一般取0.05s；当为后备保护时间时一般取2.5s；

。 toc—— 断路器全开断时间（包括固有分闸时间和燃弧时间） 如果缺乏断路器分闸时间数据，对快速及中速动作的断路器，取toc=0.1-0.5s,对低速动作的断路器，取toc=0.2s。

校验导体和110KV以下电缆的短路热稳定性时，所用的计算时间，一般采用主保护的动作时间加上相应地断路器的全分闸时间.如主保护有死区时，则应采用能对该死区起作用的后备保护的动作时间，并采用相应处的短路电流值。校验电器和110KV以上冲油电缆的短路电流计算时间，一般采用后备保护动作时间加相应的断路器全分闸时间。 ②动稳定校验

当电气设备中有短路电流通过时，将产生很大的电动力，可能对电气设备产生严重的破坏作用。因此，各制造厂所生产的电器，都用最大允许的电流的幅值imax或最大有效值Imax 表示其电动力稳定的程度，它表明电器通过上述电流时，不至因电动力的作用而损害。满足动态稳定的条件为

ish≤ imax或Ish≤ Imax

式中ish及Ish——三相短路时的冲击电流及最大有效值电流。 电气设备的选择除了要满足上述技术数据要求外，尚应根据工程的自然环境、位置（气候条件、厌恶、化学污染、海拔高度、地震等）、电气主接线极短路电流水平、配电装置的布置及工程建设标准等因素考虑。

5.2导线及电缆的选择及校验

导体和电缆是输配电系统系统传输电能的主要组成部分，根据结构和用途，导体可分为裸硬导体（矩形铜、铝导体槽型导体、圆管型导体）和裸软导体（钢绞线、铝绞线、钢芯铝绞线、耐热铝合金导线）及封闭导体。电缆可分为电力电缆、控制电缆和通信电缆等。

5.2.1主要导体和电缆的特性及主要用途

①硬导体机械强度越高，载流量越大，布置所要求的乡间距离越小，故主要作为发电机及变压器的引出线及屋内高低压配电装置；

②软导线施工方便，主要适用于架空电力线路及各型户外配电装置； ③无铠装电力电缆由于不能承受压力和拉力的作用。故主要用于室内。电缆沟间的电缆托架和穿管装设；

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④钢带铠装电力电缆适用于直埋。电缆能承受一定的压力，但不承受拉力作用。

硬导体主要作为发电厂和变电所发电机引出线和高压配电装置中的主母线。按其结构可分为矩形、槽型、圆管型和全封闭型

5.2.2电力线路类型和截面的选择及校验

电力线路的正确、合理的选择直接关系到供电系统的安全、可靠、优质、经济的运行。电力线路包括电力电缆、架空线路、硬母线等类型。电力线路的选择包括类型的选择和截面的选择两部分。

为保证供电系统安全、可靠、优质、经济的运行，选择导线和电缆截面时必须满足下列条件。

①发热条件。导线和电缆（包括母线）在通过正常最大负荷电流即线路计

算电流时产生的发热温度不应超过其正常运行时的最高温度。

②电压损耗条件。导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时

产生的电压损耗不应超过正常运行时允许的电压损耗。

③经济电流密度。35KV及以上的高压线路及电压在35KV及以下但长距离、

大电流的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小，所选截面称为“经济截面”。

④机械强度。导线截面不应小于其最小允许截面。

⑤短路时的动稳定度、热稳定度校验。和一般电器一样，导线也必须具有

足够的动稳定度和热稳定度，以保证在短路故障时不会损坏。

对于电缆，不必校验其机械强度和短路动稳定度，但需校验短路时热稳定度，且电缆额定电压不应小于使用地点的额定电压。对于母线，短路时的动稳定度和热稳定度都需考虑。

对于35KV及以上的高压输电线和6~10KV长距离，大电流线路，则先按经济电流密度选择导线截面，再校验其发热条件，电压损耗和机械强度。

5.2.3母线的选择

母线的材料类型和布置方式

母线的材料主要使用铝，屋外配电装置可以采用软母线或硬母线。35KV及以上的屋外配电装置中采用铝绞线的软母线。当母线通过较大电流时，可以采用组合导线，用专用的组合导线夹具固定。

屋内配电装置由于线间距离较小，布置紧凑，采用硬母线。常用的硬母线截面是矩形截面。其散热较好，有一定的机械强度，便于固定和连接，但集肤效应较大，为了避免集肤效应过大，单条矩形的截面不应小于1000~1200mm。当工作电流过大时，可采用多条矩形母线并联。当每相有3条并联时，中间一条

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的电流约占总电流的20%，而边上两条各占40%。不宜采用每相有4条以上并联的母线。矩形母线一般只用于35KV及以下电流为4000A及以下的配电装置中。

5.3 高压断路器的选择和校验

高压断路器是主系统的重要设备之一。它的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备和线路接入电路或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，能起保护作用。对于切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行起重要作用。

断路器的选择必须按正常的工作条件进行选择，并且按断路情况校验其热稳定和动稳定。此外，还应考虑电器安装地点的环境条件，当气温、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取有效措施。

5.3.1种类和形式的选择

断路器一般有油断路器（多油、少油），压缩空气断路器，SF6断路器、真空断路器等，选择断路器形式时，应依据各类断路器的特点及使用环境、条件决定。

①多油断路器实现简单、价格便宜，但由于用油量大、体积大、检修工作量大、且易发生爆炸和火灾现象，一般情况下不采用。

②少油断路器用油少、油箱结构小而坚固，具有节省材料、防爆防火特点。少油断路器使用安全，使配电装置大大简化，体积小、便于运输、目前被大量采用。

③空气断路器断路能力大、动作时间快、尺寸小、重量轻、无火灾危险，但结构复杂、价格贵、需要装设压缩空气系统等，主要用于110KV及以上对电气参数及断路时间有较高要求的系统中。

④SF6电气性能好、断口电压可较高。设备的操作维护和检修都很方便、检修周期长而且它的开断性能好、占地面积小、特别是发展SF6封闭组合电器可大大减少变电所的占地面积。SF6断路器广泛应用于90年代，目前我国已成功生产和研制了220、330、500KV的SF6断路器。

基于各种断路器的性能在本设计中采用了SF6断路器和空气断路器。

5.3.2高压断路器的选择原则

选择高压断路器应满足有以下几个方面的要求：

①断路器在额定条件下（额定电压、额定电流）可以长期工作。

②应有足够的开断能力，并保证有足够的热稳定和动稳定（开断电流、额定关合电流、极限通过电流、热稳定电流）。

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③具有尽可能短的开断时间，这对减少电网的故障时间，减轻故障设备的损害，提高系统稳定性都是有利的。

④结构简单、价格低廉、体积小、重量轻、便于安装。

5.3.3额定电压和额定电流选择

①额定电压和电流选择

UNUNs、INIgmax

式中UN、UNs——断路器的额定电压大和电网的额定电压，kv； IN、Igmax——断路器的额定电流和电网的最大负荷电流，A。

②开断电流电流的选择

高压断路器的额定开断电流iNkd,不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量IK,即：

iNkdIK

③短路关合电流的选择

为保证断路器在关和短路电流时的安全，断路器的额定关合电流iNg不应小于短路电流最大冲击值ish,即：

iNgish

iNg1.82iNkd2.55iNkd

④短路热稳定和动稳定校验 热稳定校验式

It2tQk

动稳定校验式

iesish

5.4高压隔离开关的选择

隔离开关作为发电厂和变电站中常用的开关电器，主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。在检修高压电器时，将被修理的设备与其他带电的部分可靠地断开并构成明显的断开点，以保证检修时的安全。

5.4.1隔离开关的的功用

隔离开关的工作特点是在有电压、无负荷电流情况下，分、合电路。其主要功用为：

①隔离电压：在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设与电源电压隔离，

以确保检修的安全。

②倒闸操作：投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关

配合短路器，协同操作来完成

③分、合小电流：因隔离开关具有一定的分、合小电流和电容电流的能力，

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故一般可用来进行以下操作：分、合避雷器、电压互感器和空载母线；分、合励磁电流不超过2A的空载变压器；关合电容电流不超过5A的空载线路。

隔离开关与短路器相比，额定电压、额定电流的选择及短路动稳定、热稳定校验的项目相同。但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流的校验。

5.4.2隔离开关的选择原则

选择隔离开关时应满足以下基本要求：

①隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。 ②隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情

况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。

③隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。 ④隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可

能降低操作时的过电压。

⑤隔离开关的结构简单，动作要可靠。

⑥带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，保证隔离开关的正确操作。

5.5电压互感器的选择和校验

5.5.1参数选择

电压互感器主要技术参数见表5.2所示

表5.2 电压互感器主要技术参数表 项目 技术条件 承受过电压能力 环境条件 正常工作条件 参数 一次回路电压、一次回路电流、二次负荷、准确度等级、机械负荷 绝缘水平，泄露比距 环境温度、最大风速、相对湿度、海拔高度、地震烈度 5.5.2型式选择

电压互感器按下列使用条件选择。

①3-20kv屋内配电装置，宜采用油结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电

磁式电压互感器。

②35kv配电装置，宜采用电磁式电压互感器。

③110kv及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，宜采用电容式

电压互感器。

④SF6全封闭组合电器的电压互感器应采用电磁式。

⑤接在110kv及以上线路侧的电压互感器，当线路声装有载波通讯时，应尽

量与耦合电容器结合，统一选用电容式电压互感器。

28

河南城建学院毕业设计（论文） 火力发电厂一次设备的选择

⑥电磁式电压互感器可以兼作并联电容器组的泄能设备，但此电压互感器与

电容器之间，不应有开断点。

5.5.3接线与保护

①在满足二次电压合负荷要求的条件下，电压互感器宜采用简单接线，当需

要零序电压时，3-20kv宜采用三柱五柱电压互感器。

②在中性点非直接接地系统中的电压互感器，为防止铁磁谐振过电压，应采

取消谐措施。

③当电容式电压互感器由于开口三角绕组的不平衡电压较高，而影响零序保

护的灵敏度时，应要求制造部门装设谐波滤波器。

④用于中性点直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为100v，用

于中性点非直接接地系统的电压互感器，其第三绕组的电压应为100/3v

5.5.4电压互感器的校验

电压互感器与电网并联，当系统发生短路时，电压互感器本身不遭受短路电流作用，因此不校验热稳定性和动稳定性。

5.6电流互感器的选择和校验

5.6.1参数选择

电流互感器应按下表所列技术条件选择，并按表中使用环境条件校验。所选择的电流互感器应满足继电保护，自动装置和测量仪表的要求。

电流互感器主要技术参数见表5.3所示：

表5.3 电流互感器主要技术参数表 项目 技术条件 短路稳定性 力 环境条件 环境温度、最大风速、相对湿度、海拔高度、地震烈度 ①电流互感器的二次侧电流有5A和1A两种。一般弱电系统用1A，强电系

参数 一次回路电压、一次回路电流、二次回路电流、二次侧负荷、准确度等级、暂态特性、二次级数量、机械荷载 动稳定倍数、热稳定倍数 正常工作条件 承受过电压能绝缘水平，泄露比距 统用5A，当配电装置距离控制室较远时亦可考虑用1A。

②当一个二次绕组的容量不能满足要求是，可将两个二次绕组串联使用。 ③二次绕组的数量决定于测量仪表、保护装置和自动装置的要求。一般情况

下测量仪表与保护装置宜分别接于不同的二次绕组，否则应采取措施，避免互相影响。

④根据电流互感器装置处电压等级确定额定电压。

29

河南城建学院毕业设计（论文） 火力发电厂一次设备的选择

⑤根据IeIgmax/110%确定电流互感器的一次额定电压。

5.6.2型式的选择

①3-20kv屋内配电装置的电流互感器，应根据安装使用条件及产品情况，采

用瓷绝缘构成或树脂浇注绝缘结构。

35kv及以上配电装置的电流互感器，宜采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立电流互感器，有条件时，应采用套管式电流互感器。

②当继电保护装置有特殊要求时，应采用专用的电流互感器，如系统继电保

护中的快速保护应选用暂态特性好的互感器。

③选择母线式电流互感器时，尚应校验窗口允许穿过的母线尺寸。

5.6.3电流互感器的校验

①动稳定性校验：

电流互感器的动稳定性倍数Kes是指电流互感器允许短时极限通过电流峰值与电流互感器一次侧额定电流峰值之比，即：

KesiOFF 电流互感器的动稳定性校验条件为：

2IN1

2KesIN1ish

②热稳定性校验：

电流互感器的热稳定倍数Kt是指在规定时间(通常取1s)内所允许通过电流互感器的热稳定电流与其一次侧额定电流之比，即：

KtIt/IN1

电流互感器的热稳定条件应为：

KtIe

2tIk2tjx

30

河南城建学院毕业设计（论文） 防雷保护

6 防雷保护

6.1防雷保护的基本知识

变电站是电力系统重要组成部分，变电站发生雷击事故，将造成大面积的停电，会对电网形成较大的危害，这就要求防雷措施必须十分可靠。因此要求变电站的防雷设计应做到设备先进、保护动作灵敏、安全可靠、维护试验方便，在此前提下，力求经济合理的原则。变电站遭受的雷击主要来自两个方面：

一是雷直击在变电站的电气设备上；

二是架空线路的感应雷过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。

6.2防雷防护

雷电所引起的大气过电压将会对电气设备和变电所的建筑物产生严重的危害，因此，在变电所和高压输电线中必须采取有效的防雷措施，以保证电气设备的安全。运行经验表明，当前变电所中采用的防雷保护措施是可靠的，但雷电参数和电气设备的冲击放电特性具有统计型，故防雷措施也是相对的而不是绝对的。但是，随着人们对雷电现象的进一步认识和掌握，以及防雷保护设备特性的不断改善，变电所的防雷保护必须将更为经济合理。

建筑物的防雷设计，应认真调查地质，地貌，气象，环境等条件和雷电活动规律，以及被保护物的特性等来决定防雷措施，做到安全可靠，技术先进，经济合理。

避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器主要有阀式避雷器排气式避雷器角型避雷器等几种。

6.2.1直击雷防护

直击雷德防御主要设法把直击雷迅速散到大地中去。一般采用避雷针、避雷线、避雷网等避雷装置。

防御直击雷的方法有： ①装设独立的避雷针。

②在建筑物上装设避雷针或避雷线。 ③在建筑物屋面铺设避雷带或避雷网。

所有防雷装置都须有可靠的引下线与合格的接地装置相焊接。除独立的避雷针外，建筑物上的防雷引下线应不少于两根。这既是为了可靠，又是对雷电流进行分流，防止引下线上产生过高的电位。避雷针与被保护物（如建筑物和配电装置）之间在空气中的间距SO一般不小于5m，地下的接地装置之间的距离SE一般

31

河南城建学院毕业设计（论文） 防雷保护

不小于2m。

6.2.2感应雷的防御

防御感应雷的方法有：

①在建筑物屋面沿周边装设避雷带，每隔20m左右引出接地线一根，须正确合理的选择接地电阻。

②建筑物内所有金属物如设备外壳、管道、构架等均应接地，混凝土内的钢筋应绑扎或焊成闭合回路。 ③将突出屋面的金属物接地。

④对净距离小于100mm的平行敷设的长金属管道，每隔20~30m用金属线跨接，避免因感应过电压而产生火花

6.2.3阀式避雷器的选择

①阀式避雷器的型号和技术数据

变电所一般采用普通碳化硅阀式避雷器（FZ型或FS型），也可采用间隙或无间隙金属氧化物避雷器。 ②阀式避雷器的规格选择和校验

阀式避雷器的额定电压，按电网额定电压值选择。 灭弧电压的校验

在中性点非直接接地系统中，灭弧电压不得低于被保护设备的最高运行线电压。

在中性点直接接地系统中，灭弧电压不得低于被保护设备的最高运行线电压的80%。

工频放电电压的校验

在中性点非直接接地系统中，工频放电电压应大于被保护设备最高运行相电压的3.5倍。

在中性点直接接地系统中，工频放电电压应大于被保护设备最高运行相电压的3倍。

冲击放电电压及残压的校验，这是一个绝缘配合问题，一般国产的阀式避雷器均满足绝缘配合要求，可不校验。如表6.1 表6.1阀式避雷器的选型 型号 额定电压 （KV） FZ-10 10 FZ-110 110 FZ-220 220 126 226 灭弧电压 （KV） 12.7 工频放电电压有效值(KV) 不小于 26 259 488 不大于 31 320 588

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河南城建学院毕业设计（论文） 配电装置的配置

7 配电装置的布置

7.1概述

配电装置是变电所的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备，保护和测量电器，母线装置和必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能。

配电装置按电气设备装置地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为：由电气设备在现场组装的配电装置，称为配式配电装置和成套配电装置。

①屋内配电装置的特点：

1）由于允许安全净距小可以分层布置，故占地面积较小； 2）维修、巡视和操作在室内进行，不受气侯影响；

3）外界污秽空气对电气设备影响较小，可减少维护工作量； 4）房屋建筑投资大。

②屋外配电装置的特点：

1）土建工程量和费用较小，建设周期短； 2）扩建比较方便；

3）相邻设备之间距离较大，便于带电作业； 4）占地面积大；

5）受外界空气影响，设备运行条件较差，顺加绝缘； 6）外界气象变化对设备维修和操作有影响。

③成套配电装置的特点：

1）电气设备布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；

2）所有电器元件已在工厂组装成一整体，大大减小现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬运；

3）运行可靠性高，维护方便； 4）耗用钢材较多，造价较高。

④配电装置应满足以下基本要求：

1）配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策； 2）保证运行可靠，按照系统自然条件，合理选择设备，在布置上力求整齐、清晰，保证具有足够的安全距离；

3）便于检修、巡视和操作；

4）在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节约材料和降低造价； 5）安装和扩建方便。

33

河南城建学院毕业设计（论文） 配电装置的配置

⑤配电装置的设计原则：

1）节约用地；

2）运行安全和操作巡视方便； 3）考虑检修和安装条件；

4）保证导体和电器在污秽、地震和高海拔地区的安全运行； 5）节约三材，降低造价； 6）安装和扩建方便。

7.2 高压配电装置的选择

配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑到设备外形尺寸，检修维护和搬运的安全距离，电气绝缘距离等因素而决定，对于敞露在空气中的配电装置，在各种间距中，最基本的是带电部分对地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距，在这一距离下，无论为正常最高工作电压或出现内外过电压时，都不致使空气间隙击穿。

本变电所三个电压等级：即220kv、110kv、10kv根据《电力工程电气设计手册》规定，110kv及以上多为屋外配电装置，35kv及以下的配电装置多采用屋内配电装置，故本所220kv及110kv采用屋外配电装置，10kv采用屋内配电装置。

根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、中高型和高型等。

①中型配电装置：中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在

一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作售货员能在地面安全地活动，中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布置特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高地区建用。这种布置是变电站屋外屋外配电装置普遍采用的一种方式，而且运行方面和安装抢修方面积累了比较丰富的经验。

②半高型配电装置，它是将母线及母线隔离开关抬高将断路器，电压互感器

等电气设备布置在母线下面，具有布置紧凑、清晰、占地少等特点，其钢材消耗与普通中型相近，优点有：

1）占地面积约在中型布置减少30%； 2）节省了用地，减少高层检修工作量；

3）旁路母线与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路很方便。缺点：上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便。

34

河南城建学院毕业设计（论文） 配电装置的配置

③高型配电装置，它是将母线和隔离开关上下布置，母线下面没有电气设备。

该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的5%，但其耗钢多，安装检修及运行中条件均较差，一般适用下列情况：

1）配电装置设在高产农田或地少人多的地区； 2）原有配电装置需要扩速，而场地受到限制； 3）场地狭窄或需要大量开挖。

选择配电装置，首先考虑可靠性、灵活性及经济性，而设计中变电所均采用的是软母线，采用普通中型布置，具有运行维护、检修且造价低、抗震性能好、耗钢量少而且布置清晰，运行可靠，不易误操作。

本设计中发电厂位于市郊区，地质条件良好，所用土地工程量不大，且不占良田，所以该变电所220kv及110kv电压等级均采用屋外普通中型配电装置，10kv电压等级采用屋内配电装置。

7.3发电机出线装置

发电机引出线装置是指发电机引出线端子至发电机电压屋内配电装置进线

穿墙套管，或至发电机单元制连接的主变压器低压侧套管和厂用分支电抗器的出线电缆头（或厂用变压器高压侧套管）等之间所连接的电气设备和导体。它们有的布置在屋内，有的布置在屋外，是配电装置的一种特殊形式。 对于200MW及以上的大容量发电机引出线、厂用分支母线和电压互感器分支母线等，为了避免相间短路、提高运行的安全可靠性和减少母线电流对邻近钢构的感应损耗发热，一般采用全连式分相封闭母线，通称封闭母线。与封闭母线配套供应的电压互感器、避雷器和电容器等，分别装在分相封闭式的金属柜内，一般为抽屉式的。因此，这种具有分享封闭母线的发电机引出线装置与中小型发电机采用敞露母线的引出线装置相比，具有以下特点：

①封闭母线有效的防止了绝缘遭受灰尘、潮气等污秽和外物造成的短路

故障，供电可靠。

②母线及其配套设备均封闭在金属外壳中，且外壳接地，使工作人员不

会接触及带电导体，运行安全。

③由于金属外壳的屏蔽作用，母线电动力大大减少，而且基本消除了母

线周围钢构件的发热。

35

河南城建学院毕业设计（论文） 短路电流计算

第二部分 设计计算书

8 短路电流计算

8.1系统相关参数的计算

8.1.1电抗图及电抗计算

由4×200MW火电厂电气主接线图，和设计任务书中给出的相关参数，可画出系统的等值电抗图如图7-1所示。

选取基准容量为Sj=100MVA Uj=Uav=1.05Ue

Sj —— 基准容量； Uav—— 所在线路的平均电压

以上均采用标幺值计算方法，省去“*”。 ①原始资料给出发电机的电抗

X1X2X3X40.062

②对于SFP3—260000型的双绕组变压器的电抗

U%S14100 X5X6kj0.0538

100Se100260 式中 Uk%——变压器短路电压的百分数（%）； Se——最大容量绕组的额定容量（MVA）； Sj——基准容量（MVA）。

C110KV220KVX13X10X9X7X8X5X6X14X11X1210KVX3X4X1X2G1G2G3G4 图 7-1 ③对于SFPZ—300000/220型三绕组变压器的电抗

Sj1 X7X8(Ud高中%Ud高低%Ud中低%）

200Se 36

河南城建学院毕业设计（论文） 短路电流计算

=

1100(13.111.6-18.8) 200300 =0.0098

Sj1 X9X10(U%Ud中低%Ud高低%）

200d高中Se1100(13.118.8-11.6) = 200300 =0.0338

Sj1 X11X12(Ud高低%Ud中低%Ud高中%）

200Se1100(18.811.6-13.1) = 200300 =0.0288

④线路阻抗：（原始资料给出） X13=0.025

8.1.2短路点的选择、短路电流以及冲击电流的计算

无限大容量电力系统是指容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当用户供电系统发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压基本不变，可将该电力系统视为无限大容量电力系统。但是，在实际电力系统中，他的容量和阻抗都有一定的数值，一次，当用户供电系统发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压相应的有所变动。但一般的供电系统，由于它是在小容量线路上发生短路，电力系统母线电压基本不变，因此，电力系统可视为无限大容量电力系统。由于无限大容量电力系统的三相短路电流是对称的，所以他的变化规律只需考虑一相的。

短路点的选择应选择通过导体和电器的短路电流为最大的那些点作为短路计算点。

首先，应在三条电压等级的母线上选择三个短路计算点d1、d2、d3。由于10KV电压等级有15km电缆馈线10回，所以在10KV的出线上需加设电抗器。当d4 点短路时，因受电抗器的限制，流过出线上的断路器的电流较小，所以在工程计算中选取d4点为短路计算点，以便使出线断路器选择轻型的。 无线大功率系统的德主要特征是：内阻抗X=0，端电压U=C，它所提供的短路电流周期分量的幅值恒定且不随时间改变。虽然非周期分量依指数率而衰减，但一般情况下只需计及他对冲击电流的影响。因此，在电力系统短路电流计算中，其主要任务是计算短路电流的周期分量。而在无限大功率系统的条件下，周期分量的计算就变得简单。

如取平均额定电压进行计算，则系统的短电压U=Uav，若选取Ud=Uav，则

37

河南城建学院毕业设计（论文） 短路电流计算

无限大功率系统的短电压的标幺值

UU*1，

Ud短路电流周期分量的标幺值为

U*1IP*

X*X* 式中 X* ——无限大系统功率系统对短路点的组合电抗（即总电抗）的标幺值 短路电流的有名值为

IP*IPIdId X* 则冲击电流为 ishKshIPMKshIP2 式中 Ksh1e0.01Ta——冲击系数，表示冲击电流对周期分量幅值的倍数。

当时间常数Ta的值由零编制无限大时，冲击系数值的变化范围为： 1Ksh2 在以下的计算中，取Ksh =1.8；

①220KV母线上短路（d1点）的计算

图7.2 图7.3

11 X15(X1X11X7)(X2X12X8)

221 =(0.062+0.02880.0098)

2 =0.050

11 X16(X3X5)(X4X6)0.058

22 短路点短路电流的计算： 111111// I* X15X16X130.0500.0580.025 =20+17.24+40=77.24

Sj100// I//I*77.2419.39KA

3Uav3230 38

河南城建学院毕业设计（论文） 短路电流计算

ish2I//Ksh219.391.8=49.35 KA ②110KV母线上发生短路（d2）时的计算

图 7.4 图 7.5

11X17X9X100.0169

2211 X18X7X80.0049

2211 X19(X1X11)(X2X12)0.0454

22XX X20X17X1917190.22

X18 图 7.6 图 7.7

XX X21X17X1817180.024

X19XX X22X21X1621160.138

X13 39

河南城建学院毕业设计（论文） 短路电流计算

X21X130.059 X16111111// I*28.75

X20X22X230.220.1380.059Sj100//// II*28.7514.43KA

3Uav3115 ish2I//Ksh214.431.8=36.74 KA

X23X21X13 ③10KV母线上发生短路电流（d3）时的计算 限流电抗器的初选

SN70000 IN3018.91A

3UN3UN0.85 选型为 XKK—10—4000—12

所以，限流电抗器的电抗值应为

SjUN121210100 X24XR*0.157

10010.5210010.523434

CCX13X13X7X8X26X27X16X16X11d3X24d3X24X12X1X2G3X1X2G3G1G2G1G2

图 7.8 图7.9

40

河南城建学院毕业设计（论文） 短路电流计算

X25X1X26X27d3X25X28G1d3X24X29X1X2X2G2G1G2

图 7.10 图 7.11

X1d3X30G1X31G2 图7.12

X26X27=X7X11X8X120.0386

XX240.03860.0157 X28=X26X2426 =0.3526 0.0386+0.157+X270.0386XX240.03860.0157 X29=X27X2427=0.3526 0.0386+0.157+X260.0386 X30X25X280.35260.01750.3701 X31X29X20.35260.0620.4146

111111// I* X30X31X10.37010.41460.062 =2.682.3916.1321.99

Sj100// I//I*21.199116KA

3Uav310.5 ish2I//Ksh21161.8=296.69KA ④10KV出线上发生短路（d4）时的短路计算 出线上限流电抗器的初选

SN1800116.44A IN3UN3UN0.85 41

河南城建学院毕业设计（论文） 短路电流计算

选型为 XKK—10—200—8

所以，限流电抗器的电抗值应为

SUN81210100X14XR*j0.105

1003410.521003410.52C1X13C1X13X7d4X14X8d4X18X11X24X12X16X14X32X16X1G1G2X2X33G3G3G1 图 7.13 图 7.14

C1X13d4X34X14X16d4X14X33G1X34X13C1X16X33G3

G1G3

图 7.15 图 7.16

X35d4X35G1X36X13C1X38X16G3G3d4X37C1G1 图 7.17 图 7.18

XX140.01930.105X36X34X14340.01930.105+0.1897

X330.031 42

河南城建学院毕业设计（论文） 短路电流计算

X36X130.18970.0250.18970.025+0.296 X160.058XX160.18970.058X38X36X16360.18970.058+0.688

X130.025111111// I*X35X37X380.3050.2960.688X37X36X13 =3.721.453.288.449

Sj100//I//I*8.44946KA

3Uav310.5ish2I//Ksh2461.8=118KA

表7.1系统短路电流小结 短路点 电流值 220KV母线发生短110KV母线发生短路10KV母线发生短路（d3点） 21.99 116KA 296．69KA 10KV出线电抗器回路发生短路（d4点） 8.449 46KA 118KA 路（d1点） （d2点） 77.24 28.75 14.43KA 36.74KA 电流周期分量标幺值 电流周期分量有铭值 19.39KA 短路冲击电流 49.35KA

43

河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

9 电气设备的选择

9.1系统各个回路的最大工作电流

①220KV侧各个回路的最大工作电流

1）出线回路

SN8001866 IN2210.67（A）

3UN32200.85IWmax1.05IN1.052210.672321.20（A）

2）双绕组变压器回路 S260000INN682.34(A)

3UN3220IWmax1.05IN1.05682.34716.457（A）

3）三绕组变压器回路 SN300000 IN787.32（A）

3UN3220 IWmax1.05IN1.05787.32826.69（A） ②110KV侧各个回路的最大工作电流

1）出线回路 SN11000 IN67.93（A）

3UN31100.85 Iwmax1.05IN1.0567.9371.33（A）

2）三绕组变压器回路

SN300000IN1574.64（A）

3UN3110IWmax1.05IN1653.37（A）

3）110KV等级下的分段回路 SN70000 IN351.44（A）

3UN31100.85 IWmax1.05IN1.05351.44369.01（A） ③10KV侧各个回路的最大工作电流 1）出线回路 INSN3UN1800116.44（A）

310.50.85 IWmax1.05IN1.05116.44122.27（A） 2）发电机回路

44

河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

INSN3UN2000005331.4（A）0

315.75 IWmax1.05IN1.055331.45597.95（A） 3）分段回路 INSN3UN200001293.82（A）

310.50.85 IWmax1.05IN1.051293.821358.51（A）

9.2高压断路器的选择

断路器是在电力系统正常运行和故障情况下用作断开或接通电路中的正常工作电流及开断故障电流的设备。开关电器在合闸状态下，靠触头接通电路。当断开电路时，在开关的触头之间可以看到强烈而刺眼的亮光。这是由于在触头之间产生了放电，这种放电称为电弧。此时触头虽以分开，但是电流通过触头间的电弧仍继续流通，也就是说，电路并未真正断开，要使电路真正断开，必须将电弧熄灭，高压断路器具有能熄灭电弧的装置，它能用来断开或闭合电路中的正常工作电流，也用来断开电路中的过负荷或短路电流。所以它是电力系统中最重要的开关电器。对它的基本要求是：具有足够的开断能力，尽可能短的动作时间和高的工作可靠性；结构简单，便于操作和检修，具有防火和防暴性能，尺寸小，重量轻，价格低等。

SF6断路器和真空断路器目前应用广泛，少油断路器因其成本低，结构简单，依然被广泛应用于不需要频繁操作及要求不高的各级高压电网中，压缩空气断路器和多油断路器已基本淘汰。

由于SF6气体的电气性能好，所以SF6断路器的断口电压较高。在电压等级相同、开断电流和其他性能相接近的情况下，SF6断路器比少油断路器串联断口数要少，可是制造、安装、调试和运行比较方便和经济。 ①SF6断路器的特点是：

1）灭弧能力强，介质强度高，单元灭弧室的工作电压高，开断电流大然后时间短；

2）开断电容电流或电感电流时，无重燃，过电压低； 3）电气寿命长，检修周期长，适于频繁操作； 4）操作功小，机械特性稳定，操作噪音小。

原则：a. IWmax1.05IN

b. UNUNe ②220KV侧断路器的选择

1）双绕组变压器回路

最大工作持续电流：IWmax1.05IN1.05682.34716.457（A）

45

河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

UNUNe

拟选型号为LW12—220系列六氟化硫断路器

LW12—220系列六氟化硫断路器是断路器和电流互感器构成的复合电器，它有较完善地二次控制和保护回路，可以有效防止断路器非全相动作。双分闸回路可确保断路器放在故障时可靠动作。LW12—220系列六氟化硫断路器为断口结构，可配用液压式或汽动操作机构。LW12—220系列六氟化硫断路器采用具有优良灭弧性能和高绝缘强度的SF6 气体作为灭弧和绝缘介质。 LW12—220系列六氟化硫断路器技术数据 额定工作 最高工作 额定电流4s 热稳定额定动稳定固有分闸 额定频率 电压 （KV） 220 电压 （KV） 252 2000 40 （A） 电流（KA）电流峰值 时间（S） （HZ） （KA） 100 0.02 50 a.动稳定校验： imaxish

动稳定电流imax=100KA，220KV侧短路冲击电流为ish=49.35 即： ishimax 满足动稳定条件 b.热稳定校验： Iteq tk22Itht

//Itoc ，1 I//toptktoptoc2.50.020.042.56S

查周期分量等值时间曲线可得 teq2.1S

即：440219.3922.1 满足热稳定条件。 2）出线回路

最大工作持续电流： IWmax1.05IN1.052210.672321.20（A） 拟选型号为LW—220系列六氟化硫断路器 LW—220系列六氟化硫断路器技术数据 额定工作 最高工作 额定动稳定额定电 3s 热稳定固有分闸 额定频率 电压 电压 电流峰值 流（A） 电流（KA） 时间（S） （HZ） （KV） （KV） （KA） 220 252 2500 40 100 0.02 50 LW—220系列六氟化硫断路器是配用液压操作机构，能进行快速自动重合闸，并带有LRB—220型电流互感器，工测量保护之用。断路器在最高工作电压下能短开120—360MVA变压器的电感电流；在最高工作电压下，能断开200—400KM空在架空线路的电容电流，断路器在检修情况下，应能承受满容量开断不大于10次或开断累计电流值500KA以上。 a.动稳定校验： imaxish

46

河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

动稳定电流imax=100KA，220KV侧短路冲击电流为ish=49.35 即： ishimax 满足动稳定条件 b.热稳定校验： Iteq tk22Itht

//Itoc ，1 I//top tktoptoc2.50.020.042.56s 查周期分量等值时间曲线可得 teq2.1s

即：340219.3922.1 满足热稳定条件。 3）三绕组变压器回路

最大工作持续电流： IWmax1.05IN1.05787.32826.69（A）

UNUNe

拟选型号为LW12—220系列六氟化硫断路器 LW12—220系列六氟化硫断路器技术数据 额定工作 最高工作 额定动稳定电压 电压 额定电流 4s 热稳定 电流峰值 固有分闸 额定频率 电流（KA）（ KA） 时间（S） （HZ） （KV） （KV） （A） 220 252 2000 40 100 0.02 50 a.动稳定校验： imaxish 动稳定电流imax=100KA，220KV侧短路冲击电流为ish=49.35 即： ishimax 满足动稳定条件 b.热稳定校验： Iteq tk22Itht

//Itoc ，1 I//toptktoptoc2.50.020.042.56S

查周期分量等值时间曲线可得 teq2.1S

即：440219.3922.1 满足热稳定条件。

③110KV侧断路器的选择

1）分段回路

最大工作持续电流：IWmax1.05IN1.05351.44369.01（A） 拟选型号为LW6—110Ⅰ系列六氟化硫断路器 LW6—110Ⅰ系列六氟化硫断路器技术数据 额定工作 额定电 3s 热稳定额定动稳定电 固有分闸 额定频率 时间（S）（ HZ） ≤0.02 50

电压（KV） 流（A） 电流（KA）流峰值（ KA） 110 3150 50 125 47

河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

a.动稳定校验： imaxish

动稳定电流imax=125KA，110KV侧短路冲击电流为ish=36.74 即： ishimax 满足动稳定条件 b.热稳定校验： Iteq tk22Itht

//Itoc ，1 I//toptktoptoc2.50.020.042.56S

查周期分量等值时间曲线可得 teq2.1S 即： 350214.4322.1 满足热稳定条件 2）三绕组变压器回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1653.37（A）

UNUNe 拟选型号为LW6—110系列六氟化硫断路器 LW6—110系列六氟化硫断路器技术数据 额定工作 额定电 3s 热稳定额定动稳定电 固有分闸 时间（S） ≤0.02 额定频率 （HZ） 50 电压（KV） 流（A） 电流（KA）流峰值（ KA） 110 31500 50 125 a.动稳定校验： imaxish

动稳定电流imax=125KA，110KV侧短路冲击电流为ish=36.74 即： ishimax 满足动稳定条件 b.热稳定校验： Iteq tk22Itht

//Itoc ，1 I//toptktoptoc2.50.020.042.56S

查周期分量等值时间曲线可得 teq2.1S 即：350214.4322.1 满足热稳定条件 3）出线回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05116.44122.27（A） UNUNe

48

河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

SW6—110ⅠW系列高压少油断路器技术数据 额定工作 额定电 4s 热稳定电额定动稳定电 流峰值（KA） 80 固有分闸 额定频率 电压（KV） 流（A） 流（KA） 110 1500 31.5 时间（S） （HZ） 0.05 50 SW2—110ⅠW系列高压少油断路器供发电厂、变电所切换额定电流短路故障和瞬时自动合闸用，各断口上并联有均压电容器，使断口的电压分布均匀，SW2—110Ⅰ（W）系列高压少油断路器具有较大的开断短路电流能力和良好的切合空载长线的性能。 a.动稳定校验： imaxish

动稳定电流imax=80KA，110KV侧短路冲击电流为ish=36.74 即：ishimax 满足动稳定条件

22ItI b.热稳定校验： eqtht

//Itoc ，1 I// tktoptktoptoc2.50.050.042.59S

查周期分量等值时间曲线可得 teq2.2S 即： 431.5214.4322.2 满足热稳定条件。

④10KV侧断路器的选择

1）分段回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.051293.821358.51（A） 拟选型号为SN4—10G改进型高压少油断路器 SN4—10G改进型高压少油断路器技术数据 额定工作 额定电 5s 热稳定额定动稳定电 固有分闸 时间（S） 0.15 额定频率 （HZ） 50 电压（KV）流（ A） 电流（KA）流峰值（ KA） 10 4000 120 300 a.动稳定校验： imaxish

动稳定电流imax=300KA， 10KV侧短路冲击电流为ish=296.69KA 即： ishimax 满足动稳定条件 b.热稳定校验： Iteq tk22Itht

////Itoc ，1 Itop 49

河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

tktoptoc2.50.150.042.69S

查周期分量等值时间曲线可得 teq2.35S

即：5120211622.35 满足热稳定条件。 2） 发电机回路

根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与分段回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。 3）出线回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05116.44122.27（A）

拟选型号为SN4—10G改进型高压少油断路器

SN4—10G改进型高压少油断路器技术数据 额定工作 额定电 5s 热稳定额定动稳定电 固有分闸 额定频率 电压（KV） 流（A） 电流（KA）流峰值（ KA） 时间（S） （HZ） 10 4000 120 300 0.15 50 a.动稳定校验： imaxish

动稳定电流imax=300KA， 10KV侧短路冲击电流为ish=118KA 即：ishimax 满足动稳定条件

22ItI b.热稳定校验： eqtht

//Itoc ，1 I// tktoptktoptoc2.50.150.042.69S

查周期分量等值时间曲线可得 teq2.35S

即： 512024622.35 满足热稳定条件。

9.3高压隔离开关的选择

①隔离开关是电力系统中应用最多的一种高压电器，它的主要功能是： 1）建立明显的绝缘间隙，保证线路或电气设备修理时人身安全； 2）转换线路、增加线路连接的灵活性。

在电网运行情况下，为了保证检修工作电安全进行，除了使工作点与带电部分隔离外，还必须采取检修接地措施防止意外带电。为此，要求在高压配电装置的母线侧和线路侧装设带专门接地刀闸的隔离开关，以便在检修母线或线路断路器时，使之可靠接地。这种带接地刀闸的隔离开关的工作方式为：正常运行时，

50

河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

主刀闸闭合，接地刀闸断开；检修时，主刀闸断开，接地刀闸闭合。这种工作方式由操作机构之间具有机械闭锁的装置来实现。

原则：a. IWmax1.05IN

b. UNUNe ②220KV侧隔离开关的选择 1）双绕组变压器回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05682.34716.457（A）

UNUNe 拟选型号为GW4—220DW系列隔离开关

GW4—220DW系列隔离开关是三相交流50HZ高压开关设备，供在有电压五负载的情况下，断开或闭合线路之用。该系列隔离开关的主刀闸和接地刀闸可分配各类电动型或手动型操作机构进行三相联动操作，主刀闸和接地刀闸有机械连锁装置。

GW4—220DW系列隔离开关技术数据 额定工作 额定电流4s 热稳定电额定动稳定电流额定频率 流（KA） 峰值（KA） 50 125 （HZ） 50 电压（KV） （A） 220 2000 a.动稳定校验： imaxish

动稳定电流imax=125KA，220KV侧短路冲击电流为ish=49.35 即： ishimax 满足动稳定条件

22ItI b.热稳定校验： eqtht

//Itoc ，1 I// tktoptktoptoc2.50.020.042.56S

查周期分量等值时间曲线可得 teq2.1S 即：450219.3922.1 满足热稳定条件。 2）出线回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.052210.672321.20（A）

UNUNe

拟选型号为LW12—220系列六氟化硫断路器

根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与双绕组变压器回路

51

河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

基本相同，这里就不再作详细的叙述。 3）三绕组变压器回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05787.32826.69（A）

UNUNe

拟选型号为LW12—220系列六氟化硫断路器

根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与双绕组变压器回路 基本相同，这里就不再作详细的叙述。 ③110KV侧断路器的选择

1）分段回路

最大工作持续电流：IWmax1.05IN1.05351.44369.01（A）

UNUNe

拟选型号为GW5—110ⅡD系列隔离开关 GW5—110ⅡD系列隔离开关技术数据 额定工作 额定电流 4s 热稳定电额定动稳定电流额定频率 流（KA） 25 峰值（KA） 80 （HZ） 50 电压（KV） （A） 110 1000 a.动稳定校验： imaxish

动稳定电流imax=80KA，220KV侧短路冲击电流为ish=36.74 即：ishimax 满足动稳定条件 b.热稳定校验： Iteq tk22Itht

////Itoc ，1 Itoptktoptoc2.50.020.042.56S

查周期分量等值时间曲线可得 teq2.1S 即：425214.4322.1 满足热稳定条件 2）三绕组变压器回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1653.37（A）

UNUNe

拟选型号为GW5—110ⅡDW系列隔离开关 GW5—110ⅡDW系列隔离开关技术数据

52

河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

额定工作 额定电流 4s 热稳定电 额定动稳定电流额定频率 流（KA） 31.5 峰值（KA） 100 （HZ） 50 电压（KV） （A） 110 2000 a.动稳定校验： imaxish

动稳定电流imax=100KA，220KV侧短路冲击电流为ish=36.74 即： ishimax 满足动稳定条件 b.热稳定校验： Iteq tk22Itht

////Itoc ，1 Itoptktoptoc2.50.020.042.56S

查周期分量等值时间曲线可得 teq2.1S

即： 440214.4322.1 满足热稳定条件 3）出线回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05116.44122.27（A） UNUNe

拟选型号为GW4—110W系列隔离开关

GW4—110W系列隔离开关技术数据 额定工作 额定电流 4s 热稳定电 额定动稳定电流额定频率 电压（KV） （A） 流（KA） 峰值（KA） （HZ） 110 1000 25 80 50 根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与双绕组变压器回路 基本相同，这里就不再作详细的叙述。 ④10KV侧断路器的选择 1）分段回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.051293.821358.51（A）

拟选型号为GN10—10T系列隔离开关 GN10—10T系列隔离开关技术数据 额定工作 额定电流 5s 热稳定电 额定动稳定电流额定频率 电压（KV） （A） 流（KA） 峰值（KA） （HZ） 10 6000 105 200 50

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河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

a.动稳定校验： imaxish

动稳定电流imax=300KA， 10KV侧短路冲击电流为ish=296.69KA 即： ishimax 满足动稳定条件 b.热稳定校验： Iteq22Itht

////I1 tktoptoc ，Itktoptoc2.50.150.042.69S

查周期分量等值时间曲线可得 teq2.35S

即：5105211622.35 满足热稳定条件。 2)发电机回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.055331.45597.95（A）

根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与分段回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。 3）出线回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05116.44122.27（A）

拟选型号为GN10—10T系列隔离开关 GN10—10T系列隔离开关技术数据 额定工作 额定电流 5s 热稳定电 额定动稳定电流额定频率 电压（KV） （A） 流（KA） 峰值（KA） （HZ） 10 6000 105 200 50 a.动稳定校验： imaxish 动稳定电流imax=200KA， 10KV侧短路冲击电流为ish=118KA

即：ishimax 满足动稳定条件 b.热稳定校验： Iteq tk22Itht

////Itoc ，1 Itoptktoptoc2.50.150.042.69S

查周期分量等值时间曲线可得 teq2.35S

即： 5105211622.35 满足热稳定条件。

9.4互感器的选择

互感器是变换电压、电流的电气设备，它的主要功能是向二次系统提供电压、电流信号也反映一次系统地工作状况，前者称为电压互感器，后者称为电流互感器。

在高压配电装置中，广泛采用互感器给测量仪表、继电保护和其他二次设备供电。互感器包括电流互感器和电压互感器两类。前者将大电流变成规定的

54

河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

小电流（5A或1A）；后者将高电压变成规定的低电压（100V）。测量仪表和继电器的线圈与互感器的二次线圈相连，互感器的二次线圈应有可靠的接地。采用互感器的目的，除了将二次回路与一次回路隔离，以保证运行人员和设备的安全外，还使由它供电的二次设备标准化、小型化，从而个给运行维护提供方便。

①电流互感器的选择

1)220KV侧

（1）双绕组变压器回路

最大持续电流 ：

IWmax1.05IN1.05682.34716.457（A）

拟选型号为LCWB—220W系列电流互感器 LCWB—220W系列电流互感器技术数据 额定工作 电压（KV） 220 准确级 0.5 额定电流 比（A） 5s 热稳定 电流（KA） 42 额定动稳定电流 峰值（KA） 110 2600/5 a.动稳定校验： imaxish

动稳定电流imax=110KA，220KV侧短路冲击电流为ish=49.35 即： ishimax 满足动稳定条件 b.热稳定校验： Iteq tk22Itht

////Itoc ，1 Itoptktoptoc2.50.020.042.56S

查周期分量等值时间曲线可得 teq2.1S 即： 542219.3922.1 满足热稳定条件。 （2）三绕组变压器回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05787.32826.69（A） UNUNe

拟选型号为LCWB2—220W系列电流互感器 LCWB2—220W系列电流互感器技术数据 额定工作电 额定电流 5s 热稳定 压（KV） 准确级 比（A） 电流（KA） 220 0.5 额定动稳定电流峰值（KA） 110 2600/5 42 根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与分段回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。

55

河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

2)110KV侧 （1）出线回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05116.44122.27（A） UNUNe

拟选型号为LCWB—110（W）系列电流互感器 LCWB—110（W）系列电流互感器技术数据 额定电压准确级 （KV） 110 0.5 4s 热稳定 额定动稳定电 额定电流比（A） 电流（KA） 流峰值（KA） 2600/5 45 115 a.动稳定校验： imaxish

动稳定电流imax=115KA，110KV侧短路冲击电流为ish=36.74 即： ishimax 满足动稳定条件 b.热稳定校验： Iteq tk22Itht

////Itoc ，1 Itoptktoptoc2.50.050.042.59S

查周期分量等值时间曲线可得 teq2.2S

即：445214.4322.2 满足热稳定条件。 （2）三绕组变压器回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1653.37（A）

UNUNe

拟选型号为LCWB4—110系列电流互感器 LCWB4—110系列电流互感器技术数据 额定工作 电压（KV） 110 准确级 0.5 额定电流 比（A） 4s 热稳定电 额定动稳定电流流（KA） 45 峰值（KA） 115 21000/5 a.动稳定校验： imaxish

动稳定电流imax=115KA，110KV侧短路冲击电流为ish=36.74 即：ishimax 满足动稳定条件

22ItI b.热稳定校验： eqtht

56

河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

//Itoc ，1 I// tktoptktoptoc2.50.020.042.56S

查周期分量等值时间曲线可得 teq2.1S

即：445214.4322.1 满足热稳定条件 （3）分段回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05351.44369.01（A）

拟选型号为LCWB4—110系列电流互感器

LCWB4—110系列电流互感器技术数据 额定工作 额定电流 4s 热稳定电 电压（KV） 准确级 比（A） 流（KA） 110 0.5 额定动稳定电流峰值（KA） 115 21000/5 45 a.动稳定校验： imaxish

动稳定电流imax=115KA，110KV侧短路冲击电流为ish=36.74 即：ishimax 满足动稳定条件

22ItI b.热稳定校验： eqtht

//Itoc ，1 I// tktoptktoptoc2.50.020.042.56S

查周期分量等值时间曲线可得 teq2.1S

即： 445214.4322.1 满足热稳定条件 3)10KV侧 （1）分段回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.051293.821358.51（A） 拟选型号为LAJ—10系列电流互感器 LAJ—10系列电流互感器技术数据 额定工作 电压（KV） 10 准确级 0.5 额定电流 1s 热稳定 比（A） 400/5 电流倍数 75 额定动稳定 电流倍数 135 a.动稳定校验： imaxish

动稳定电流imax24135763.56KA,

57

河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

10KV侧短路冲击电流为ish=296.69KA 即：ishimax 满足动稳定条件 b.热稳定校验： Iteq tk22Itht

////Itoc ，1 Itoptktoptoc2.50.150.042.69S

查周期分量等值时间曲线可得 teq2.35S

即：75400111622.35 满足热稳定条件。

2(2)发电机回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.055331.45597.95（A） 拟选型号为LAJ—10系列电流互感器 LAJ—10系列电流互感器技术数据 额定工作 电压（KV） 10 准确级 0.5 额定电流 比（A） 400/5 1s 热稳定 额定动稳定电流倍数 电流倍数 75 135 a.动稳定校验： imaxish

动稳定电流imax24135763.56KA， 10KV侧短路冲击电流为ish=296.69KA 即： ishimax 满足动稳定条件 b.热稳定校验： Iteq tk22Itht

////Itoc ，1 Itoptktoptoc2.50.150.042.69S

查周期分量等值时间曲线可得 teq2.35S

即： (506000)2111622.35 满足热稳定条件。 （3）出线回路

最大工作持续电流：IWmax1.05IN1.05116.44122.27（A）

拟选型号为LAJ—10系列电流互感器

LAJ—10系列电流互感器技术数据 额定工作 额定电流 1s 热稳定 额定动稳定 电流倍数 电流倍数 75 135

电压（KV） 准确级 比（A） 10 0.5 400/5 58

河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

a.动稳定校验： imaxish

动稳定电流imax24135763.56KA， 10KV侧短路冲击电流为ish=118KA

即：ishimax 满足动稳定条件

22 b.热稳定校验： KtIN1QK或 IthtIteq

2 tktop//Itoc ，1 I//tktoptoc2.50.150.042.69S

查周期分量等值时间曲线可得 teq2.35S

即：75400111622.35 满足热稳定条件。 ②电压互感器的选择

电压互感器的配置原则是应满足测量、保护、同期和自动装置的要求；保证在运行方式改变时，保护装置不失压、同期点两侧都能方便的取压。通常如下配置：

1）母线 6—220KV电压级的每组母线的三相上应装设电压互感器，旁母线则视各回路出线外侧装设电压互感器的需要而定。

2）线路 当需要坚实和检测线路断路器外侧有无电压，共同期和自动重合闸使用，该侧装一台单相电压互感器。

3)发电机 一般在出口处装两组。一组（△/Y）用于自动重合闸。一组供测量仪表、同期和继电保护使用。 各种互感器的使用范围

a.6—220KV配电装置一般采用油浸绝缘结构；在高压开关柜或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂胶柱绝缘结构。

b.35—110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器

c.220KV以上配电装置，当容量和准确登记满足要求时，一般采用电容式电压互感器。

d.接在110KV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯时，应尽量与耦合电容器结合，统一选用电容式电压互感器。 (1)220KV母线侧

拟选型号为TYD/30.0075系列电压互感器 TYD/30.0075系列电压互感器技术数据 2额定工作 电压（KV） 初级绕组 220/3 二次负荷 分压电容量 次级绕组 0.1/3 剩余电压绕组 0.5级 1.0级 0.45uf 0.1 150VA 300VA 型号含义： T——成套式

YD——电容式电压互感器

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河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

220/3 ——额定电压 0.0075——额定电容 (2)110KV母线侧

拟选型号为JCC3—110B系列电压互感器 JCC3—110B系列电压互感器技术数据 额定工作电压（KV） 二次负荷 3级 连接组标号 I,I0,I0 初级绕组 次级绕组 剩余电压绕组 1.级 110/3 0.1/3 0.1 500VA 1000VA 型号含义： J——电压互感器 C——串级绝缘 C——瓷箱式

110——额定电压

(3)10KV母线侧

拟选型号为JSJB—10系列电压互感器 JSJB—10系列电压互感器技术数据 额定工作 电压（KV） 二次负荷 连接组标号 初级绕组 次级绕组 0.5级 1.0级 3级 Y,yn0 10 0.1 120VA 200VA 480VA 型号含义： J——电压互感器 S——三相 J ——油浸式 B——带补偿绕组

10——额定电压

9.5电抗器的选择

电网短路电流过大不但使设备选择困难，并且很不经济。因此对过大的短路电流加以限制，使所选设备经济合理是十分必要的。限制短路电流的措施是增加短路贿赂的总阻抗。

电抗器的主要功能是限制短路电流，以减轻开关电器的工作负担。此外，当短路发生后，由于电抗器的作用，可以维持电厂或变电所母线上的电压在一定水平上，以保证没有短路故障的其他支路上的用户能继续使用电能。 电抗器的选择

60

河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

为了限制短路电流，在电缆馈线和母线分段处装设电抗器。 ①电缆馈线电抗器的选择

1）根据电缆馈线上最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05116.44122.27（A） 选电抗器的额定电压UNR=10KV和INR=200A 则电抗百分值

IXR（%）=(NRIdX'*)INRUd100

IUdNR=(5.520010.50.0168)100

5.510310.54=7.393

故选线路的电抗百分值为8%。 2）电压损失校验

U(%) =

IWmaxsin (%)XRINR81220.6=2.928%<5% 100200满足电压损失校验 3）母线残压校验

urem(%)3I\"X100RUX(%)RNRII\"

NR =

84660%（60%—70%） 满足母线残压校验 100200动稳定电4s 热稳流峰值定电流峰（KA） 12.75 值（KA） 50 XKK—10—200—8系列电抗器的技术参数 额定电压额定电流电抗率（KV） 10 （KA） 200 （%） 8 额定电感mH 7.351 ②母线分段处限流电抗器的选择

1）根据母线上最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.051293.821358.51（A） 选电抗器的额定电压UNR=10KV和INR=4000A 则电抗百分值

IXR=(NRIdINRUd100=(X*)'IUdNR5.5400010.50.0168)100=11.59

5.510310.54

61

河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

故选线路的电抗百分值为12%。 2）电压损失校验

121358.510.6=4.896%<5% U(%)XR(%)IWmaxsin =100200INR满足电压损失校验

3）母线残压校验

urem(%)3I\"X100RUXR(%)NRII\" =

NR811668%（60%~70%） 100200 满足母线残压校验

XKK—10—4000—12系列电抗器的技术参数

额定电压额定电流电抗率动稳定电流4s 热稳定电（KV） 10 （KA） 4000 （%） 12 峰值（KA） 流峰值（KA） 204 80 额定电感mH 0.551 9.6母线的选择及校验

9.6.1 10KV母线截面的选择(硬母线)

按经济电流密度选择母线截面，在进行发热条件、热稳定和动稳定校验。

①母线上最大长期工作电流

IWmax1.05IN1.051293.821358.51（A）

采用矩形铝导体，根据年负荷最大利用小时数Tmax5300h，得J=0.76 则导线的经济截面 SIWmaxJ

1358.51mm21595.36mm2 0.76查矩形铝导体长期允许载流量，每相选用LMY-1000矩形铝导体.平放 ②热稳定校验

QKKfI SminAhAwC满足热稳定要求

③动稳定校验

tKjS1160000.21mm2596.28mm2 87所选截面S=1000mm2〉Smin=596.28mm2

ish296.69KA

112271.73102966902180N/m fph0.7aish22bh81030.125336W 20.810mm66fwl22.181031.22313.9 M10101.73107 62

河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

相间引力的值为

M313.29615.0910 maxph  6W20.810max 15.09106al70106 满足动稳定条件

所以10KV母线选LMY-1000的矩形母线，平放。

9.6.2 110KV母线截面的选择（软母线）

①母线上最大长期工作电流

IWmax1.05IN1.05351.44369.01（A）

根据年负荷最大利用小时数Tmax5000h，得J=0.78 则导线的经济截面 SIWmaxJ

369.01mm2473.09mm2 0.78查钢芯铝绞线长期允许载流量，每相选用LGJ-500钢芯铝绞线。 ②热稳定校验

QKKfSminAhAwIC ③动稳定校验 ish36.74KA

112271.731036740333.60N/m fph0.7aishfwl2333.601.2248.04 M1010tKjS144300.21mm274.81mm2 87所选截面S=500mm2>Smin=74.18mm2 满足热稳定要求

1.73107 W4.22cm34.22106m3

相间引力的值为

M48.0411.384106 maxph 6W4.221066 满足动稳定条件 11.384107010maxal所以110KV母线选LGJ-500钢芯铝绞线。

9.6.3 220KV母线截面的选择（硬母线）

①母线上最大长期工作电流

IWmax1.05IN1.052210.672321.20（A）

查铝锰合金管型导体长期允许载流量及计算用数据表，选择型号100/90铝锰合金管型导体。

②热稳定校验 QkKs122.07mm2 SminC 63

河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

所选截面S=1491mm2>Smin=122.7mm2 满足热稳定要求

③动稳定校验

112271.731049350601.897N/m ishph0.7afwl2601.8971.2286.67 M1010ifsh49.35KA 1.73107 W33.8cm333.8106m3

相间引力的值为

M86.6762.5610 maxph 6W33.810max 2.56106al70106 满足动稳定条件

 针对220KV不小于30型的可不进行电晕的校验 所以220KV母线选择型号100/90铝锰合金管型导体。

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河南城建学院毕业设计（论文） 电气设备的选择

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河南城建学院毕业设计（论文） 结论

结 论

本次课程设计的题目是“火力发电厂电气部分设计”。在这次设计中的发电机台数为四台，装机容量分别为4X200MW, UN=10.5KV；机组年利用小时数: Tmax=6200h。在这次设计得过程中，我们翻阅了许多的相关资料，最重要的是通过本次设计，我们能够巩固所学的基本理论、专业知识，并综合运用所学知识来解决实际的工程问题，学习工程设计的基本技能，基本程序和基本方法。

所设计的火电厂电气部分具有可靠性、灵活性、经济性，并能满足工程建设规模要求。采用的电气主接线具有供电可靠、调度灵活、运行检修方便且具有经济性和可扩建发展的可能性等特点。所选主变经济、合理。在设计过程中，短路电流是按最严重情况考虑计算的，并结合实际环境，选择的电气设备提高了运行的可靠性，节约运行成本。

在设计的初期我们利用了三周的时间熟悉了这次毕业设计的题目及要求，并在图书馆、电子图书室查阅了有关的技术资料。在查阅资料和分析的过程中，大大拓宽我们的专业知识领域，使我们慢慢生成了这次设计的主要思路，并且将自己的思路以及想法向指导老师进行了汇报，指导老师针对我们提出的问题对思路进行了修改，这培养我们具有初步的科研和设计算的能力。由于时间关系以及个人水平的问题，这次的设计也有很多不完善的东西，相信这些会在我们的工作过程中慢慢的理解。

总之，在这次设计中最大的受益者是我们自己。我们不仅在这次毕业设计中发现了我们学习的薄弱之处，而且我们学会了如何理论与实际相结合，明白了这次毕业设计的目的。这次毕业设计是我们自己能够独立的分析问题、解决问题，使理论知识与工程实际相联系，并达到对知识的融汇和贯通及合理应用。 通过这次设计，我们进一步领会电力工业建设中的政策观念和经济技术观念，以及对工程技术中的技术和经济问题，能够进行比较全面的综合分析。使我们对电力系统有了一个整体和具体的了解，这对我们今后工作中有积极的意义。

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河南城建学院毕业设计（论文） 参考文献

参考文献

[1]. 中国电机工程学会.常用供用电电气标准指南[M].北京：中国水利水电出版社，2004

[2]. 孙宝成等.配电技术手册（10～35KV部分）[M]. 北京：中国电力出版社，2005

[3]. 电气工程师（供配电）实务手册[M]. 北京：机械工业出版社，2006 [4]. 刘增长主编.电气工程CAD[M]. 中国水利水电出版社，2004

[5]. 水利电力部西北电力设计院编.电力工程电气设计手册电气一次部分[M].北京：中国电力出版社，1989

[6]. 张宏勋等.煤矿电工手册（第二分册）[M].北京：煤炭工业出版社，1990 [7]. 芮静康主编.供配电系统图集[M]. 北京：中国电力出版社，2005 [8]. 中华人民共和国国家经济贸易委员会.PDL/T 5000-2000火力发电厂设计技术规程.2000

[9].许珉主编.发电厂电气主系统.北京：机械工业出版社，2007

[10]AKIRA ONUKI，Phase Transition Dynamics[M].CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS 2005

[11]G.Orelind , “Optimal PID gain schedule for hydrogenerators design and application” [J] IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol.4, No.3, Sept, 1989

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河南城建学院毕业设计（论文） 致谢

致 谢

通过两个多月的紧张的设计，在王老师的悉心指导下，完成了4×200火电厂设计（一次部分），我的每一点进步都凝结着王老师的心血。王老师严谨的治学风范、渊博的学识、只争朝夕的工作热情、认真负责的工作态度、开拓的创新精神给了我极大的启迪。在整个课题的研究和论文的完成过程中，王老师倾注了大量的时间和心血，给予了我极大的帮助，不仅在设计中，在为人处世，对待事情的态度上也给予了极大帮助。通过本次设计，王老师给我的感觉是，在教学方面严肃，课下和蔼可亲，平易近人，在此，谨向尊敬的王老师致以最诚挚的谢意！ 在教室做设计的日子里，我们组的热心同学也给予了我真诚的帮助，建立了深厚的友谊，在此感谢我的合作伙伴，在此对这些我们一起奋斗过的同学致以真诚的感谢。感谢系里其他老师的帮助，向老师们致以最深切的谢意！

感谢学校给我们这次毕业设计的机会，通过本次毕业设计，让我学会了培养说明问题的能力、查询资料的能力、解决问题的能力，对专业课综合知识运用的能力。以及走向工作岗位尽快适应工作环境和在工程项目上用所学专业知识解决项目工程的实际操作能力，为以后工作打下了良好的基础。

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河南城建学院毕业设计（论文） 附录

附 录

附录1：电气设备选择表

一、主变压器主要技术参数 额定电压组合及分接范围 联结容量 高压中压低压 组标MVA 号 KV KV KV 220 220 8× 1.25% 6.9-6.9 YN d11 d11 空载 损耗 kw 51 负载 损耗 kw 145 空载 电流 % 0.82 阻抗电压（%） 高中 高低 中低 71.85 21.21 二、避雷器主要技术参数 型号 额定电压 （KV） FZ-10 FZ-110 FZ-220 10 110 220 灭弧电压 （KV） 12.7 126 226 工频放电电压有效值(KV) 不小于 26 259 488 主要技术参数 不大于 31 320 588 三、高压断路器主要技术参数 型 号 LW12-220 LW6-110I SW6-110IW SN4-10G 额定工作电流数量 （A） 6 3 6 13 2000 3150 1500 4000 额定工作电压 （KV） 220 110 110 10 技术参数 额定工作电流（KA） 动稳定电流（KA） GW4-220DW GW5-110ⅡD GN10-10T 22 24 36 2000 1000 6000 125 80 300 热稳定电流（KA） 4秒 50 4秒 25 5秒 105 动稳定电流(KA) 100 125 80 300 热稳定电流(KA) 4秒 40 3秒 50 4秒 31.5 5秒 120 四、高压隔离开关主要技术参数 型号 数量 五、高压电流互感器主要技术参数 技术参数 型号 额定电流比 LCWB2-200W LCWB4-110W LAJ-10 2×600/5 2×1000/5 400/5 额定工作电压（KV） 220 110 10 动稳定电流（KA） 热稳定电流（KA） 110 115 135 5秒 42 4秒 45 1秒 75

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河南城建学院毕业设计（论文） 附录

六、高压电压互感器主要技术参数 型号 额定工作 电压（KV） 二次负荷 初级绕组 次级绕组 剩余电压绕组 0.5级 1.0级 3.0级 TYD220/3-0.0075 JCC3-110B JSJB-10 220/3 0.1/3 0.1/3 0.1 0.1 0.1 150VA 300VA 500VA 1000VA 480VA 11010 3 120VA 200V

附录2：短路电流计算结果

短路电流计算结果 短路点 电流值 220KV母线发生短110KV母线发生短路10KV母线发生短路（d3点） 21.99 116KA 296．69KA 10KV出线电抗器回路发生短路（d4点） 8.449 46KA 118KA 路（d1点） （d2点） 77.24 28.75 14.43KA 36.74KA 电流周期分量标幺值 电流周期分量有铭值 19.39KA 短路冲击电流

70

49.35KA

河南城建学院毕业设计（论文） 目录

目录

第一部分 设计说明书

摘要............................................................Ⅰ Abstract........................................................Ⅱ 1绪论...................................................1

1.1电力系统概述................................................1 1.2毕业设计的主要内容及基本思想................................1 1.2.1毕业设计的主要内容、功能及成果..........................2 2 4×200MW火力发电厂的电气主接线的确定..................3

2.1概述........................................................3 2.1.1电气主接线设计的重要性..................................3 2.1.2电气主接线的设计依据....................................3 2.1.3电气主接线的主要要求....................................4 2.2电气主接线的选择............................................4 2.2.1主接线的基本形式........................................4 2.2.2主接线的设计及选择......................................9 3变压器的选择..................................................14 3.1主变压器的选择..............................................14 3.2变压器的选型................................................14

3.2.1具有发电机电压母线的主变压器............................14 3.2.2单元接线的主变压器......................................16 3.3主变压器中性点接地方式......................................16 3.3.1电力网中中性点接地方式..................................16 3.3.2变压器中性点接地方式....................................17 4 4×200MW火力发电厂短路电流的计算.....................18

4.1概述........................................................18 4.1.1短路的原因及后果........................................18 4.1.2短路计算的目的和简化假设................................19 4.2各系统短路电流的计算........................................19 4.2.1短路计算的基本假定和计算方法............................19 5火电厂一次设备的选择...................................21

5.1选择电气一次设备遵循的条件..................................21 5.1.1按正常工作条件选择......................................21

河南城建学院毕业设计（论文） 目录

5.1.2按短路条件进行校验......................................23 5.2母线选择及校验..............................................24 5.2.1母线的选型..............................................24 5.2.2母线截面的选择..........................................25 5.2.3母线的校验..............................................25 5.3高压断路器的选择和校验......................................26

5.3.1种类和形式的选择........................................26 5.3.2高压断路器的选择原则....................................26 5.3.3额定电压和额定电流的选择................................27 5.4高压隔离开关的选择..........................................27

5.4.1高压隔离开关的功用......................................27 5.4.2隔离开关的选择原则......................................28 5.5电压互感器的选择和校验......................................28

5.5.1参数选择................................................28 5.5.2型式选择................................................28 5.5.3接线与保护..............................................29 5.5.4电压互感器的校验........................................29 5.6电压流互感器的选择和校验....................................29

5.6.1参数选择................................................29 5.6.2型式的选择..............................................30 5.6.3电流互感器的校验........................................30 6防雷保护...............................................31

6.1防雷保护的基本知识..........................................31 6.2防雷保护....................................................31

6.2.1直击雷保护..............................................31 6.2.2感应雷的防御............................................32 6.2.3阀式避雷器的选择........................................32 7配电装置的配置.........................................33

7.1概述........................................................33 7.2高压配电装置的选择..........................................34 7.3发电机的出线装置............................................35 第二部分 设计计算书

8短路电流计算...........................................36

8.1系统相关参数的计算..........................................36

河南城建学院毕业设计（论文） 目录

8.1.1电抗图及电抗的计算......................................36 8.1.2短路点的选择、短路电流及冲击电流的计算..................37 9电气设备的选择................................................44 9.1系统各个回路的最大工作电流...................................44 9.2高压断路器的选择.............................................45 9.3高压隔离开关的选择...........................................50 9.4互感器的选择.................................................54 9.5电抗器的选择.................................................60 9.6母线的选择及校验.............................................62 9.6.1 10KV母线截面的选择......................................62

9.6.2 110KV母线截面的选择.....................................63 9.6.3 220KV母线截面的选择.....................................63 结论.....................................................65 参考文献.................................................66 致谢.....................................................67

附录..............................................................68 附录1：电气设备选择表...........................................69 附录2：短路电流计算结果.........................................70 附录3:电气主接线图