凝汽式火电厂一次部分设计

电气工程基础课程设计任务书

——凝气式火电厂一次部分设计

1.原始资料

1.1发电厂建设规模 1.1.1 类型：凝气式火电厂

1.1.2 最终容量、机组的型式和参数：2×300MW+2×300MW、年利用小时数：6000h/a 1.2 电力系统与本厂的连接情况

1.2.1 电厂在电力系统中的作用于地位：地区电厂 1.2.2 发电机连入系统的电压等级：220kV

1.2.3 电力系统总装机容量：14000MW，短路容量：12000MVA 1.2.4 发电厂在系统中所处的位置、供电示意图

220KV 110KV 1.3 电力负荷水平

1.3.1 220kV电压等级：架空线10回,Ⅰ级负荷，最大输送1200MW，Tmax=5000h/a 1.3.2 110kV电压等级：架空线6回，Ⅰ级负荷，最大输送220MW，Tmax=4300h/a 1.3.3厂用电率：6% 1.4 环境条件

1.4.1 当地最高温度为40℃，最低温度为-6℃，最热月平均最高温度为28℃，最

热月平均最低温度为24℃

1.4.2 当地海拔高度为50m 1.4.3 气象条件无其它特殊要求

2.设计任务

2.1 发电厂电气主接线设计和厂用电设计 2.2 短路电流的计算 2.3 主要电气设备的选择 2.4 配电装置

3.设计成果

3.1 设计说明书、计算书一份 3.2 图纸一张

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摘要：本次凝汽式火电厂电气一次部分设计是在老师的指导下，以自己平时所学的理论知识为基础，结合相关专业用书按照工程设计程序综合考虑而设计的。由主接线部分和和厂用电接线部分组成。首先，分析原始资料，拟定几种主接线接线方案，进行比较，综合考虑可靠性、灵活性和经济性，110KV电压等级、220KV电压等级均选择了双母线接线方案。确定厂用电的接线形式和电压等级。接着，根据发电机容量、负荷容量和厂用电率分别确定主变压器、联络变压器和厂用变压器的容量和台数、结构和型式。最后，选择短路点，按照最严重的情况计算出短路点的最大短路电流，再根据短路电流的大小选择合适的断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等电器设备。综合各个步骤绘制出电气主接线图。 关键词：凝气式火电厂 一次部分 发电机 主变压器

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目 录

设计任务书…………………………………………………………1 摘要…………………………………………………………………2 引言…………………………………………………………………4 1 电气主接线………………………………………………………5 1.1 系统与负荷资料分析………………………………………5 1.2 主接线方案的选择…………………………………………6

1.3 发电机与主变压器的选择与计算…………………………8

1.4 厂用电接线方式的选择…………………………………‥12 2 短路计算…………………………………………………………13 2.1 短路计算的一般规则………………………………………14 2.2 短路电流的计算……………………………………………15 2.3 短路电流计算表……………………………………………16 3 电气设备的选择…………………………………………………17 3.1 电气设备选择的一般原则…………………………………17 3.2 电气设备选择的条件………………………………………17 3.3 主接线中设备配置的一般原则……………………………19 3.4 主要电气设备选择…………………………………………20 4 配电装置…………………………………………………………34 4.1 配电装置选择的一般原则…………………………………35 4.2 配电装置的选择及依据……………………………………36 结束语………………………………………………………………38 参考文献……………………………………………………………39 附录1：短路电流计算……………………………………………40 附录2：电气设备选择表…………………………………………44 附录3：设计总图…………………………………………………45

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引 言

电能是发展国民经济的基础，而电力系统主要由发电厂、输电线路、配电系统及负荷组成。发电厂将原始能源转换为电能，经过输电线路送至配电系统，再由配电线路把电能分配给负荷。其中发电厂是是电力系统中重要组成部分，它将直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是电力系统存在的基础。

近些年来电力工业发展迅速，许多200MW及以上的机组相继投产，各地电力网不断扩大，我国电力工业进入一个全新的发展时期。为了适应新形式的要求，学校给我们安排了这次发电厂电气部分的课程设计。

发电厂的设计需要考虑诸多复杂的条件因素，本设计是一种简单的整体设计。严格依照设计步骤，即对原始资料分析、主接线方案的拟定与选择、短路电流计算和主要电气选择、绘制电路主接线图、编制工程预算，其中工程预算在本设计中仅作估算处理，不作严格计算，而短路电流的计算是基于变压器，发电机的选择之上且影响到后面电气设备的选择，起着承前启后的作用。

本设计是对配置有四台300MW汽轮发电机的大型火电厂的一次部分的初步设计。严格遵守发电厂电气部分设计原则。主要包括发电厂电气主接线设计和厂用电设计、短路电流的计算、主要电气设备的选择、配电装置的选择。其中详细描述了主接线设计、短路电流的计算和电气设备的选择，从不同的短路情况进行分析和计算，对不同的短路参数来进行不同种类设备的选择，并对设计进行了理论分析。

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凝气式火电厂一次部分设计

1 电气主接线

1.1 系统与负荷资料分析

（1）工程情况

由原始资料可知，所设计的发电厂为凝气式火力发电厂，组台数与容量

为2×200MW+2×200MW=1200MW，电厂年利用小时为6000h。

由上可知设计为大型火电厂，其容量为1200MW，占电力系统总容量

1200/14000×100%=8.6%。年利用小时数6000h>5000h, 在电力系统中将主要承担基荷，因此，该厂主接线要求有较高的可靠性。

（2）电力系统情况

该发电厂在电力系统中的作用与地位为地区电厂，地区电厂靠近城镇。电力系统总装机容量为14000MW。短路容量为12000MW。该发电厂连入系统的电压等级为220KV。 （3）负荷分析

该发电厂有两个电压等级，其其负荷分析分别如下：

220KV电压等级：有架空线路10回，即10回出线，负荷类型为一级负荷，最大输送容量为1200MW。最大负荷小时数为5000h/a。

110KV电压等级：有架空线路6回，即6回出线，负荷类型为一级负荷，最大输送容量为220MW。最大负荷小时数为4300h/a。

由于两个电压等级所联负荷均为一级负荷，且最大利用小时数分别为5000h/a和4500h/a，故对主接线的可靠性要求很高。 （4）环境情况

由原始资料可知，当地海拔50m,故采用非高原型的电气设备；当地最高气温为40℃，最低气温为-6℃，最热月平均气温为28℃，最热月平均最低气温为24℃；气象条件无其他特殊要求。 （5）设备情况

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原始资料中给出了四台发电机的容量，四台均为300MW。根据给出的资料中发电机的容量选择出发电机的型号，选择结果如表1-1

表1-1 发电机型号及参数

瞬变 型号 额定功率额定电额定电流功率因数同步电电抗(X'd%) 31.93 电抗(X\"d%) 17.1 （MW） 压（KV） （KA） （cos） 抗(Xd%) 300 18 11320 0.85 236.35 超瞬变QFSN-300-2

1.2 主接线方案的选择 （1）方案拟定的依据

对电气主接线的要求，概括的说包括可靠性、经济性、灵活性三方面。 安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的

要求。通常定性分析和衡量主接线可靠时，从以下几个方面考虑：断路器检修时是否影响连续供电；线路、断路器或母线故障时，以及在母线检修时，造成馈线停运的回路数多少和停电时间的长短，能否满足重要的一、二类负荷对供电的要求；本电厂有无全厂停电的可能性；大型机组突然停电对对电力系统稳定运行的影响以及产生的后果等因素。

所以对大型火电厂主接线，除一般定性分析其可靠性外，还需进行可靠

性定量计算。

主接线还应具有足够的灵活性，能适应各种运行方式的变化，且在检修、

事故等特殊状态下操作方便、调度灵活、检修安全，扩建、发展方便。 主接线的可靠性与经济性应综合考虑，在满足技术要求的前提下，尽可

能投资省、占地面积少、电能损耗少、年费用为最小。 （2）各电压等级接线形式的拟定

220KV电压级：出线回路为10回大于4回且为Ⅰ级负荷，最大输送容量

为1200MW。考虑到可靠性及灵活性，可采用双母线单分段接线形式或双母线带旁路接线形式。同型号发电机一般接在同一电压等级使联络变容量尽可能小。按原始资料要求，对于此电压等级接入四台300MW发电机组。 110KV电压级：出线回路为6回大于4回且为Ⅰ级负荷，最大输送容量

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为220MW，为使其出线断路器检修时不停电，应采用双母线接线形式或双母线带旁路接线形式，以保证其供电可靠性和灵活性。

220KV电压母线和110KV电压母线之间设有两台联络变压器;通过这两

台联络变压器由220KV电压母线给110KV侧负荷供电

（3）主接线方案的拟定

拟定三种接线方案如表1-2

表1-2 主接线方案

电压等级 110KV 220KV 方案一 双母线 双母线单分段 方案二 双母线带旁路 双母线带旁路 方案三 双母线 双母线

（４）主接线方案的比较与选择

三个方案的可靠性都比较高，检修母线或设备故障检修时都不会全

厂停电，方案一相对于其他两个方案而言，投入设备较少，经济性要好一些。

对于方案一和方案二，方案二中110KV电压等级比方案一中多加了

旁路母线而220KV电压等级中没有采用双母单分段而也是多加了一条旁路母线。对于110KV电压等级中采用双母线就已经能达到一定的灵活性、可靠性。其中一条母线或设备检修时不会引起大面积停电。而对于220KV电压等级出线回路为10回，采用双母线单分段主接线接法是目前用的比较多的接法，母线或设备检修时同样不会对正常供电产生较大影响。考虑到经济性，在两种方案中选择方案一。

对于方案一和方案三，方案一、三中110KV均采用的双母线接线形

式。现在只分别讨论220KV的接线情况，方案一中采用的是双母单分段接线形式，方案二中采用的是双母线单分段。两种方案在母线或设备检修时都不会对正常供电造成太大影响。

综上所述，考虑到经济性、灵活性以及布线方便等方面，方案三是

最优方案。所以选择方案三为该凝气式火电厂的主接线方案。其设计简图见图1.2.1。

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图1.2.1

1.3 发电机与主变压器的选择

（1）变压器容量、台数和型式的确定原则

● 单元接线的主变压器容量的确定原则

单元接线时的主变压器应按发电机的容量扣除本机组的厂用负荷

后，留有10%的裕度来确定。采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量应按单元接线的计算原则算出的两台机容量之和来确定。

● 连接两种升高电压母线的联络变压器的确定原则

联络变压器容量应能满足两种电压网络在各种运行方式下，网络间的有功功率和无功功率交换，一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器来满足本侧负荷的要求；同时，也可在线路检修或故障时，通过联络变压器将剩余容量送入另一系统。

根据以上原则知，本电厂四台机组的最大容量为300MW，应根据300MW发电机来选择联络变压器，又为了保证系统运行的可靠性，一组检修时另一组可投入使用，故选两台联络变压器。

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● 变压器台数的确定原则

发电厂或变电所主变压器的台数与电压等级、接线形式、传输容量以及和系统的联系有密切关系。通常与系统具有强联系的大、中型发电厂和重要变电所，在一种电压等级下，主变压器应不少于2台；而对弱联系的中、小型发电厂和低压侧电压为6-10KV的变电所或与系统只是备用性质时，可只装一台主变压器；对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可设3台主变压器。

考虑到本电厂有四台300MW发电机，且电厂和系统有较强联系，故220KV电压等级接四台主变压器，110KV电压等级不接主变压器。 ● 主变压器型式的确定原则

选择主变压器型式时，应从相数、绕组数、绕组接线组别、冷却方式、调压方式等方面考虑，通常只考虑相数和绕组数以及绕组接线组别。在330KV及以下电力系统，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，增加了维修工作量。对于大型三相变压器，当受到制造条件和运输条件的限制时，则宜选用两台小容量的三相变压器来取代一台大容量三相变压器，或者选用单相变压器。一般当最大机组容量为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器，对于最大机组容量为200MW及以上的发电厂，通常采用双绕组变压器加联络变压器，当采用扩大单元接线时，应优先选用低压分裂绕组变压器，这样，可以大大限制短路电流。

变压器三绕组的接线组别必须与系统电压相位一致，否则，不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星型“Y”和三角形“D”两种。变压器三相绕组的连接方式应根据具体工程来确定。我国规定，110KV及以上电压等级，变压器三绕组都采用“YN”连接；35KV采用“Y”连接，其中性点通过消弧线圈接地；35KV以下高压电压，变压器三绕组都采用“D”连接。在发电厂和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波对电源的影响因素，根据以上绕组连接方式的原则，主变压器接线组别一般选用YN，d11常规接线。

综上，该电厂接于330KV以下电力系统，变压器相数选三相；又该发电厂最大机组容量为300MW，则选双绕组变压器加联络变。110KV及以上

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电压等级，变压器的接线方式为“YN”连接，选常规接线YN，d11常规接线。

（2）变压器的选择与计算

按照变压器容量、台数和型式的确定原则，该发电厂主接线采用四台三相双绕组主变压器和一台联络变压器。四台主变压器分别和四台发电机组组成单元接线，联络变压器选用三相三绕组变压器。 ● 主变压器的选择

Ⅰ 台数：根据原始资料，该厂除了本厂的厂用电外，其余向系统输送功率，所以不设发电机母线，发电机与变压器采用单元接线，保证了发电机电压出线的供电可靠，300WM发电机组的主变压器选用两绕组变压器4台。

Ⅱ 容量：单元接线中的主变压器容量SN 应按发电机额定容量扣除本 机组的厂用负荷后，预留10％的裕度选择，为SN=1.1ΡNG(1-ΚP)

COSΦGΡNG—发电机容量；pNG300MW SN—通过主变的容量

—厂用电：6.5% COSΦG—发电机的额定功率，

COSΦG=0.85厂用电率6.5%，单元接线中的主变压器容量SN

应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，预留10％的裕度选择。

根据表1-1发电机的参数发电机G-1、G-2的额定容量为300MW，功率因数为0.85，扣除厂用电后经过变压器的容量为：

SN1.1NG1、(1-P)1.1300(1-0.065)2363MVA COSG0.85经计算后选取300MW发电机组所选变压器型号为：SFP7-360000/220 四台。

● 联络变压器的选择

根据联络变压器的容量一般不小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器来满足本侧负荷的容量要求；与此同时，也可在线路故障或检修时，通过联

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络变压器将额定容量的70%送入另一系统。

sNPN70%cos2300.7189.41

0.85因为本设计中110kv侧最大输送送容量为230MV,所以选择三绕组无励磁调压变压器：型号 QFSPS7-180000/220，为了保障运行，需要两台， ● 厂用变压器的选择

与300MW发电机组相连的厂用变压器型号为：SFF7-40000/18四台。 厂用备用电源变压器型号为：SFPFZI-40000/220 一台。 连接6KV与三绕组变压器的变压器型号为：SFF-31500/15一台。

具体参数见表1.3.

额定电压 空载额定容型号 量KVA 高压（KV） 压KV KV SFP7-360360000 000/220 SFP7-240000/220 流% 中低压电耗KW 耗KW 空载损负载损阻抗电压（UK%） 24222.5% 18 0.28 190 860 14.3 240000 24222.5% 121 15.75 175 800 全穿越 9.5 14 半穿越 SFF7-40000/18 400000/2×20000 1822.5% 6.3-6.3 系数 0.8 30 225.3 15.3 3.74 半穿越 16.6 全穿越 SFF-31500/15 31500/2×20000 15.7522.5% 6.3-6.3 1.45 27 150 9.5 - 11 -

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SFPFZI-40000/220 SFPS7 -240000/220 40000 24222.5% 6.3 1.2 57.2 165.4 21.15 高-高-低 中-低 9% 240000 24222.5% 121 15.75 0.4 175 620 中 25% 14% 表1-3

1.4 厂用电接线方式的选择

（1）对厂用电接线的基本要求

厂用电接线除应满足正常运行安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般要求外，尚应满足：

Ⅰ 充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求，尽可能地使切换操作简便，启动（备用）电源能在短时内投入。

Ⅱ 尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。对于200MW及以上的大型机组，厂用电应是独立的，以保证一台机组故障停运或其辅助机械的电气故障，不应影响到另一台机组的正常运行。 Ⅲ 便于分期扩建或连续施工，不致中断厂用电的供应。对公用厂用负荷的供电，须结合远景规模统筹安排，尽量便于过渡且少改变接线和更换设备。

Ⅳ 对200MW及以上的大型机组应设置足够容量的交流事故保安电源。 Ⅴ 积极慎重地采用经过试验鉴定的新技术和新设备，使厂用电系统达到先进性、经济合理，保证机组安全满发地运行。

（2）火力发电厂厂用电接线的设计原则

厂用电接线的设计原则基本上与主接线的设计原则相同。首先，应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转；其次，接线应能灵活地适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求；还应适当注意其经济性和发展的可能性并积极慎重地采用新技术、新设备，使其具有可行性和先进性。

实践经验表明：对于火电厂，当发电机容量在60MW及以下，发电机电压为

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10.5KV时，可采用3KV作为厂用高压电压；当容量在100MW—300MW时，宜选用6KV作为厂用高压电压；当容量在300MW以上时，若技术经济合理，可采用3KV和10KV两段电压。该电厂发电机容量在100MW—300MW之间，应选6KV做为厂用高压电压等级。

火电厂厂用电率较大，为了保证厂用电系统的供电可靠性与经济性，且便于运行、检修，一般都采用“按炉分段”的接线原则，即将厂用电母线按锅炉的台数分成若干独立段，既便于运行、检修，又能使事故影响范围局限在一机一炉，不致影响正常运行的完好机炉。低压380/220V厂用电的接线，对大型火电厂，一般采用单母分段接线，即按炉分段。

（3）厂用电接线形式的拟定

依据对厂用电接线的基本要求，在本次设计中，厂用电接线采用单母线分段的接线方式。分段采取“按炉分段”的接线原则，由于本厂发电机组的容量均大于或等于125MW，其锅炉的容量亦较大，为了安全起见，每个锅炉用两段厂用母线供电，即共分为八段，并且保证厂用负荷在各段上尽可能分配均匀。本厂机组容量介于100MW-300MW之间，选用6KV作为厂用高压电压，0.4KV作为厂用低压电压。

厂用工作电源从发电机出口端引接，通过分裂绕组厂用高压变压器给6KV厂用高压母线供电，厂用高压变压器两低压侧分别接在两段厂用母线上。备用电源从联络变压器的低压侧15.75KV引接，经低压分裂绕组变压器降压后接在两段共用备用母线上。从6KV厂用母线上以变压器分别引接到低压厂用段母线，构成厂用低压系统。厂用各高压和低压分段母线互为备用。由于该电厂为大型电厂，应设置事故保安电源。本次设计中，备用母线段备有柴油发电机作为事故保安电源。

2 短路电流的计算

短路计算在设计发电厂主接线的过程中有着重要作用，它为电气设备的选型、动稳定校正和热稳定校正提供依据。当短路发生时，对发电厂供电的可靠性可能会产生很大影响，严重时，可能导致电力系统失去稳定，甚至造成系统解列。因此，对短路事故的计算是非常有必要的，而且是必须进行一项工作。

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2.1短路计算的一般规则

Ⅰ 验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计规划内容计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本工程建成后5至10年）。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。

Ⅱ 选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具体反馈作用对异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。

Ⅲ 选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的点。对带电抗器的6KV至10KV出线与厂用分支回路，除其母线与母线隔离开关之间隔离板前的引线和套管的计算短路点选择在电抗器前外，其余导体和电器的计算短路点选择在电抗器后。 Ⅳ 导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的两相短路严重时，则应按严重的情况计算。

短路电流的计算中，常采用以下假设和原则：

Ⅰ 正常工作时，三相系统对称运行； Ⅱ 所有电源的电动势相位角相同；

Ⅲ 系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡 流以及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间位 置相差120度电角度；

Ⅳ 电力系统中，各个器件的磁路不饱和，即带铁心的电气设备电抗值不随

电流大小变化而变化；

Ⅴ 同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）； Ⅵ 短路发生在短路电流为最大值的瞬间； Ⅶ 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；

Ⅷ 除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，器件的电阻都忽略不计；

Ⅸ 器件的参数都取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围；

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Ⅹ 输电线的电容略去不计；

Ⅺ 用概率统计法制定短路电流运算曲线。

2.2 短路电流的计算

短路电流由于其值很大，在极短的时间内就能产生较大的损耗，由于来不急散发热量而造成电气设备的温度急剧升高，引起设备的老化或损坏，对供电的可靠性产生影响。当所选设备不能满足短路电流的限制时，对供电的可靠性将产生极为严重的影响。为此，在设计主接线时，应计算短路电流。

短路电流计算的目的是为设备的选型提供依据；初步考察短路事故对发电厂以及系统的可靠性和稳定性的影响，为电厂主接线形式的选定、继电保护装置的选择和整定计算提供依据。此外，通过对短路电流的计算，还可初步确定系统的损耗，为发电厂的经济运行提供依据。

本次短路计算中，选取了两个短路计算点，110KV母线和220KV母线上各一个；短路类型定为对系统影响最为严重的三相短路。短路电流计算的结果如表2.3所示，详细计算过程见附录2

2.3 短路电流计算表

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短路电流计算表 无限大系统 f1 230KV 0.504 300MW发电机组 无限大系统 f2 115KV 0.252 300MW发电机组 短路点平均电基准电流Is分支线名称 分支电抗(Xjs) 分支额定电流(KA) 短路电流 标幺值 短路电流值 压（KV） （KA） 0.35 0.251 2.85 0.71 0.628 3.544 3.486 12.354 1.217 0.502 0.822 0.412 1.906 3.544 0.344 1.219 表2-1

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3 电气设备的选择

电气设备的选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一。正确的选择电气设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电气设备选择时，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，并注意节省投资，选择合适的电器。

3.1电气设备选择的一般原则

（1）所选设备应能满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，

考虑远景发展；在满足可靠性要求的前提下，应尽可能的选用技术先进和经济合理的设备，使其具有先进性； （2）应按当地环境条件对设备进行校准； （3）所选设备应予整个工程的建设标准协调一致； （4）同类设备应尽量减少品种；

（5）选用新产品均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情

况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经过上级批准。

3.2电气设备的选择条件

正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，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，并注意节省投资，选择合适的电器。电器要能可靠的工作，必须按正常条件下进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。

（1）按正常工作条件选择电器

● 额定电压和最高工作电压 所选用的电器允许最高工作电压不得低

于所接电网的最高运行电压，即Ualm≥Usm。一般情况下，当额定电压在220KV及以下时电器允许最高工作电压Ualm是1.15UN；额定电压是330KV—500KV时为1.1UN。而实际电网的最高运行电压Usm不会超过电网额定电压的1.1倍，因此在选择电器时一般可按电器额定电压UN

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不低于装置地点电网额定电压UNs的条件选择,即UN≥UNs。

● 额定电流 电器的额定电流IN是指额定周围环境温度下，电器的长

期允许电流。IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即IN≥Imax。

由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的Imax为发电机、调相机或变压器的额定电流的1.05倍；若变压器有过负荷运行可能时，Imax应按过负荷确定（1.3-2倍变压器额定电流）；母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的Imax；母线分段电抗器的Imax应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电流的50%～80%；出线回路的Imax除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。

此外，还与电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对电器进行种类和形式的选择。

（2）按当地环境条件校验

在选择电器时，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，应采取措施。例如：当地区海拔高度超过制造部门的规定值时，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，一般当海拔在1000—3500m范围内，若海拔比厂家规定值每升高100m，则电器允许最高工作电压要下降1%。当最高工作电压不能满足要求时，应采取高原型电器，或采用外绝缘提高一级的产品。对于110KV及以下电器，由于外绝缘裕度较大，可在海拔2000m以下使用。 当污秽等级超过使用规定时，可选用有利于防污的电瓷产品，当经济上合理时可采用屋内配电装置。

我国目前生产的电器使用的额定环境温度为40℃，如周围环境温度高于40℃（但≦60℃）时，其允许电流一般可按每增高1℃，额定电流减少1.8%进行修正，当环境温度低于+40℃时，额定电流可增加0.5%，但其最大电流不得超过额定电流的20%。

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（3）按短路情况校验 ● 短路热稳定校验

短路电流通过电器时,电器各部分的温度应不超过允许值.满足热稳定的

条件为It×It×Tk≥Qk；式中Qk为短路电流产生的热效应，It、t分别为电器允许通过的热稳定电流和时间。

● 电动力稳定校验

电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为ies≥ish，Ies≥Ish;式中ish、Ish分别为短路冲击电流幅值和有效值，ies、Ies分别为电器允许的动稳定电流的幅值和有效值。 电气设备的具体选择与动稳定校验和热稳定校验过程见附录3。

3.3 主接线中设备配置的一般原则

对电气主接线的基本要求，概括的说应该包括供电的可靠性、经济性、灵活性以及操作的方便性和扩建的可能性等方面。为了满足这些要求，除与主接线形式有重要关系外，与设备的配置也有密切联系。设备配置包括设备的选择和摆放问题，因此，设备配置的一般原则包括设备选择的原则和摆放原则。下面简要介绍一下。 （1） 设备选择的原则

选择设备时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线

可靠、灵活，必然要选用高质量、现代化的设备和自动装置，从而导致投 资费用的增加。因此，在选择设备时，应综合考虑可靠性与经济性，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证对负荷安全可靠供电要求时，应尽量使投资省，选择电能损耗少、占地面积小、价格便宜以及维护方便的设备。在技术经济条件允许的情况下，应尽可能的使用经过试验鉴定的新设备、新技术以使主接线具有可靠性和先进性。

（2） 设备的摆放原则

设备的摆放的主接线的可靠性和经济性以及系统的安全性有一定影响，因此，在摆放设备时，应综合考虑其可靠性和经济性，在保证运行安

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全可靠的前提下，应尽可能使设备布置紧凑、美观，检修、巡视和操作方便，力求节约材料和减少占地面积，以降低投资。

3.4主要电气设备的选择 ●隔离开关的选择

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，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。 1. 隔离开关的配置

（1）中小型发电机出口一般应装设隔离开关；容量为200MW及以上大机组与双绕组变压器的单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点。 （2）在出线上装设电抗器的6~10KV配电装置中，当向不同用户供电的两回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。 （3）接在发电机、变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。 （4）一台半断路器接线中，视发变电工程的具体情况，进出线可装设隔离开关也可不装设隔离开关。

（5）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。 （6）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自耦变压器的中性点则不必装设隔离开关。

原则：① IWmax1.05IN ② UNUNe 2. 220KV侧隔离开关的选择 （1）出线回路 最大工作持续电流：

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IN1 =1000/（103UN cos ）=0.308KA IMAX1 =1.05 I N1N =0.324KA UNs =1.1×220KV=242KV UN

UNs

拟选型号为GW4—220/2500系列隔离开关，参数如表3-1所示。

表3-1 GW4—220/2500系列隔离开关技术数据

额定工作 额定电流 4s 热稳定 额定动稳定 额定频率 电压（KV） （A） 220 3200 电流（KA） 电流峰值（KA） （HZ） 50 125 50 GW4—220W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。

1)动稳定校验： IMAX IIM

动稳定电流IMAX=125KA，220KV侧短路冲击电流为IIM =27.155KA 即： IMAX IIM 满足动稳定条件

22ItI2)热稳定校验： eqtht

tktop//Itoc ，1 I//tktoptoc =2.5+0.1=2.6

查周期分量等值时间曲线可得 teq =2.1S ，I15.767

即： 4×50×50=100002.1×15.767×15.767=522.0526 满足热稳定条件。

（2）母线回路 IN2 =1000/（3UN cos）=1000/（3×220×0.85）=3.082KA IMAX1 =1.05 IN2=3.236KA

UNs =1.1×220KV=242KV UN

UNs

拟选型号为GW4—220/2500系列隔离开关

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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。 （3）双绕组变压器回路

最大工作持续电流：IN3 =300/（3UN cos）=0.926KA

IMAX3 =1.05 IN3 =0.973KA

UNs =1.1×220KV=242KV

UN

UNs

拟选型号为GW4—220/2500系列隔离开关

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。 （4）三绕组变压器回路

最大工作持续电流：IN4=200/（3UN cos）=200/（3×220×0.85）=0.6175KA

IMAX3 =1.05 IN4 =0.6484KA UNs =1.1×220KV=242KV

UN

UNs

拟选型号为GW4—220/2500系列隔离开关

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。 3. 110KV侧隔离开关的选择 （1）出线回路

最大工作持续电流：IN5 =180/（8×3×UN cos）=180/（8×3×110×0.85）=0.139KA

IMAX3=1.05 IN5=0.146KA UNs =1.1×110KV=121KV UN

UNs

拟选型号为GW4—110G/1250系列隔离开关，具体参数如表3-2所示。

表3-2 GW4—110G/1250系列隔离开关技术数据 额定工作 额定电流 4s 热稳定电流 额定动稳定电 （KA） 20 - 22 -

额定频率 （HZ） 50 电压（KV） （A） 110

流峰值（KA） 80 1500 南华大学电气工程学院

1)动稳定校验： IMAX IIM

动稳定电流IMAX=50KA，110KV侧短路冲击电流为IIM =55.392KA 即： IMAX IIM 满足动稳定条件

22ItI 2) 热稳定校验： eqtht

tktop//Itoc ，1 I//tktoptoc =2.5+0.1=2.6

查周期分量等值时间曲线可得 teq =2.1S，I4.713

即： 4×20×20=16002.1×4.713×4.713=46.644 满足热稳定条件。 （2）母线回路

IN6 =230/（3UN cos）=230/（3*110*cos）=1.112KA IMAX6=1.05 IN6=1.167KA UNs =1.1×110KV=121KV UN

拟选型号为GW4—110/2500系列隔离开关，具体参数如表3-3所示。

表3-3 GW4—110/2500系列隔离开关技术数据

额定工作 额定电流（A） 电压（KV） 电流（KA） 流峰值（KA） （HZ） 110 1200 31.5 80 50 4s 热稳定 额定动稳定电 额定频率

UNs

1)动稳定校验： IMAX IIM

动稳定电流IMAX=80KA，110KV侧短路冲击电流为IIM =55.392KA 即： IMAX IIM 满足动稳定条件

22ItI 2) 热稳定校验： eqtht

tktop//Itoc ，1 I//tktoptoc =2.5+0.1=2.6

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查周期分量等值时间曲线可得 teq =2.1S

即： 4×31.5×31.5=39692.1×20.3723×20.3723=871.56 满足热稳定条件。 （3） 三绕组变压器回路

最大工作持续电流：IN7=200/（3UN cos）=240/（3*110*0.85）=1.2350KA

IMAX7=1.05 IN7 =1.2967KA UNs =1.1×110KV=121KV

UN  UNs

拟选型号为GW4—110/2000系列隔离开关，具体参数如表3-4所示。 表3-4 GW4—110/2000系列隔离开关技术数据

4s 热稳定 额定动稳定 额定频率 额定电流（A） 电压（KV） 电流（KA） 电流峰值（KA） （HZ） 110 2000 40 100 50 额定工作 1)动稳定校验： IMAX  IIM

动稳定电流IMAX=100KA，110KV侧短路冲击电流为IIM =55.392KA 即： IMAX  IIM 满足动稳定条件

22ItI 2) 热稳定校验： eqtht

tktop//Itoc ，1 I//tktoptoc =2.5+0.2=2.7

查周期分量等值时间曲线可得 teq =2.15S

即：4×40×40=64002.15×20.3723×20.3723=892.32 满足热稳定条件。

●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。

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

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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。 SF6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：① IWmax1.05IN ② UNUNe 1. 220KV侧断路器的选择 （1）出线回路

最大工作持续电流：IN1 =1000/（103UN cos ）=0.308KA IMAX1 =1.05 IN1 =0.324KA UNs =1.1×220KV=242KV UN  UNs

拟选型号为LW2—220系列六氟化硫断路器，参数如表3-5所示。

表3-5 LW2—220系列六氟化硫断路器技术数据

额定工作电压 最高工作 （KV） 220 额定电流3s 热稳定电流（KA） 40 额定动稳定固有分闸 额定频率 电流峰值 时间（S） （HZ） （KA） 125 0.03 50 电压（KV） （A） 252 2500 1)动稳定校验： IMAX  IIM

动稳定电流IMAX=125KA，220KV侧短路冲击电流为IIM =15.265KA 即： IMAX  IIM 满足动稳定条件

22ItI 2) 热稳定校验： eqtht

tktop//Itoc ，1 I//tktoptoc =2.5+0.1=2.6

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查周期分量等值时间曲线可得 teq =2.1S

即：3×40×40=48002.1×40.1204×40.1204=3380.26 满足热稳定条件。

（2）母线侧IN2 =1000/（3UN cos）=420/（3×220×0.85）=3.0827KA IMAX1 =1.05 IN2=3.236KA UNs =1.1×220KV=242KV UN  UNs

拟选型号为LW2—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、热稳定校验与出线回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。 （3）双绕组变压器回路

最大工作持续电流：IN3 =300/（3UN cos）=300/（3×220×0.85）=0.926KA

IMAX3 =1.05 IN3 =0.973KA UNs =1.1×220KV=242KV

UN  UNs

拟选型号为LW2—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、热稳定校验与出线回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。

（4）200Mw双绕组变压器回路

最大工作持续电流：IN4=200/（3UN cos）=200/（3×220×0.85）=0.6175KA

IMAX4=1.05 IN4=0.6484KA

UNs =1.1×220KV=242KV

UN  UNs

拟选型号为LW2—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、热稳定校验与出线回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。 2. 110KV侧断路器的选择

（1）出线回路

最大工作持续电流：IN5 =230/（8×3×UN cos）=230/（8×3×110×0.85）

=0.177KA

IMAX3=1.05 IN5=0.186KA UNs =1.1×110KV=121KV

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UN  UNs

拟选型号为

SW6—110系列六氟化硫断路器，参数如表3-6所示。

表3-6 SW6—110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 热稳定电流（KA） 21 电压（KV）电压（ KV） （A） 110 126 1200 额定动稳定固有分闸 电流峰值 时间（S） （KA） 53 0.04 额定频率 （HZ） 50 1)动稳定校验： IMAX  IIM

动稳定电流IMAX=53KA，110KV侧短路冲击电流为IIM =4.645KA 即： IMAX  IIM 满足动稳定条件 2) 热稳定校验： Iteq

22Itht

//Itoc ，1 I//tktoptktoptoc =2.5+0.1=2.6

查周期分量等值时间曲线可得 teq =2.1S

即： 3×21×21=13232.1×20.3723×20.3723=871.56 满足热稳定条件。 （2）母线回路

最大工作持续电流：IN6 =180/（3UN cos）=180/（3×110×cos）=1.112KA IMAX6=1.05 IN6=1.167KA UNs =1.1×110KV=121KV UN  UNs

拟选型号为SW2—110III系列六氟化硫断路器，参数如表3-7所示。

表3-7 SW2—110III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 热稳定电流（KA） 25 额定动稳定固有分闸 额定频率 电流峰值 时间（S） （HZ） （KA） 63 0.07 电压（KV） 电压（KV） （A） 110 126 2000 50 1)动稳定校验： IMAX  IIM

动稳定电流IMAX=63KA，110KV侧短路冲击电流为IIM =4.645KA

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即： IMAX  IIM 满足动稳定条件

22ItI 2) 热稳定校验： eqtht

tktop//Itoc ，1 I//tktoptoc =2.5+0.2=2.7

查周期分量等值时间曲线可得 teq =2.15S

即： 4×25×25=25002.15×20.3723×20.3723=871.56 满足热稳定条件。 （3）三绕组变压器回路

最大工作持续电流：IN7=240/（3UN cos）=240/（3×110×0.85）=1.2350KA

IMAX7=1.05 IN7 =1.2967KA UNs =1.1×110KV=121KV

UN  UNs

拟选型号为SW2—110III系列六氟化硫断路器。

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

●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

（1）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。

（2）35—110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器

（3）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

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电压互感器。

（4）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JCC5-220系列电压互感器,具体参数如表3-8所示。 表3-8 JCC5-220系列电压互感器技术数据 额定工作电压（KV） 初级绕组 220/3 型号含义：

二次负荷 3级 连接组标号 次级绕组 0.1/3 剩余电压绕组 1级 0.1 500VA 500VA

I,I0,I0 J——电压互感器

C——串级绝缘 C ——瓷箱式

220/3——额定电压

油浸式电压互感器为串级式全密封结构，由金属膨胀器、套管、器身、基座及其他部件组成。铁心采用优质硅钢片加工而成，叠成口字形，铁心上柱套有平衡绕组、一次绕组，下柱套有平衡绕组、一次绕组、测量绕组、保护绕组及剩余电压绕组，器身经真空处理后由低介质损耗绝缘材料固定在用钢板焊成的基座上，装在充满变压器油的瓷箱内 2. 110KV母线侧

拟选型号为JCC—110系列电压互感器具体参数如表3-9所示。 表3-9 JCC—110系列电压互感器技术数据 额定工作电压（KV） 初级绕组 110/3 二次负荷 3级 连接组标号 次级绕组 0.1/3 剩余电压绕组 1.级 0.1 500VA 1000VA I,I0,I0 。

型号含义： J——电压互感器

C——串级绝缘 C——瓷箱式

110/3——额定电压

●电流互感器的选择

电流互感器（简称CT）将高压电流和低压大电流变成电压较低的小电流，供给仪表和继电保护装置，並将仪表和保护装置与高压电器隔开（电流互感器的

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二次侧额定电流一般为5A），这使得测量仪表和继电保护装置使用安全、方便、也使其在制造上可以标准化，简化了制造工艺並降低了成本。因此，电流互感器

在电力系统中得到了广泛的应用。也是电力系统中的重要设备。

电流互感器的特点是： (1)一次线圈串联在电路中，并且匝数很少，因此，一次线圈中的电流完全取决于被测电路的负荷电流．而与二次电流无关；(2)电流互感器二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。 电流互感器一、二次额定电流之比，称为电流互感器的额定互感比：kn=I1n/I2n 因为一次线圈额定电流I1n己标准化，二次线圈额定电流I2n统一为5(1或0.5)安，所以电流互感器额定互感比亦已标准化。kn还可以近似地表示为互感器一、二次线圈的匝数比，即kn≈kN=N1/N2式中N1、N2为一、二线圈的匝数。

电流互感器出线一般设三组，主要是管保护，测量，计量。若只有两组，那么测量和计量可以串联。若只用一组互感器，线路不配差动保护。差动是专门保护变压器的。高压后备电路一般也出三组，管普通过流保护，差动保护，测量。低压后备电路一般也出三组，管普通过流保护，差动保护，测量。若有计量要求，可以与测量公用一组互感器。 1. 220KV侧 (1)出线回路

最大工作持续电流：IN1 =1000/（103UN cos ）=1000/（3×220×10×0.85）

=0.308KA

IMAX1 =1.05 IN1=0.324KA UNs =1.1×220KV=242KV UN  UNs

拟选型号为LCWB—220（W）系列电流互感器，具体参数如表3-10所示。

表3-10 LCWB—220（W）系列电流互感器技术数据

额定工作 电压（KV） 220 准确级 252 额定电流比 5s 热稳定 额定动稳定电流 （A） 2600/5 电流（KA） 峰值（KA） 42 110 1)动稳定校验： IMAX  IIM

动稳定电流IMAX=110KA，220KV侧短路冲击电流为IIM =27.155KA

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即： IMAX  IIM 满足动稳定条件

22ItI 2) 热稳定校验： eqtht

tktop//Itoc ，1 I// 查周期分量等值时间曲线可得 teq =2.1S

即： 542×42=88202.1×40.1204×40.1204=3380.26 满足热稳定条件。

(1) 母线回路IN2 =1000/（3UN cos）=1000/（3×220×0.85）=3.082KA IMAX1 =1.05 IN2=1.362KA UNs =1.1×220KV=242KV UN  UNs

拟选型号为LCWB—220（W）系列电流互感器

根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与出线回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。 （3）双绕组变压器回路

最大工作持续电流：IN3 =300/（3UN cos）=300/（3×220×0.85）=0.926KA

IMAX3 =1.05 IN3 =0.973KA

UNs =1.1×220KV=242KV

UN  UNs

拟选型号为LCWB—220（W）系列电流互感器

根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与出线回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。 （4）三绕组变压器回路

最大工作持续电流：IN4 =240/（3UN ）=240/（3*110）=1.2597KA（A）

IMAX4=1.05 IN4=1.3227KA UNs =1.1×220KV=242KV

UN  UNs

拟选型号为LCWB—220（W）系列电流互感器

根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与出线回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。 2. 110KV侧

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（1）出线回路

最大工作持续电流：：IN5 =180/（8×3×UN cos）=290/（8×3×110×0.85）

=0.139KA

IMAX3=1.05 IN5=0.2350KA UNs =1.1×110KV=121KV UN  UNs

拟选型号为LCWB—110（W）系列电流互感器，具体参数如表3-11所示 表3-11 LCWB—110（W）系列电流互感器技术数据

额定电压（KV） 110 4s 热稳定 额定动稳定电 准确级 额定电流比（A） 电流（KA） 流峰值（KA） 252 2600/5 45 115 1)动稳定校验： IMAX  IIM

动稳定电流IMAX=115KA，110KV侧短路冲击电流为IIM =55.392KA 即： IMAX  IIM 满足动稳定条件 2) 热稳定校验： Iteq

22Itht

//Itoc ，1 I//tktoptktoptoc =2.5+0.1=2.6

查周期分量等值时间曲线可得 teq =2.1S

即： 4*45*45=81002.1*20.3723*20.3723=871.56 满足热稳定条件。 （2）母线回路

最大工作持续电流：IN6 =230/（3UN cos）=230（3×110×cos）=1.420KA IMAX6=1.05 IN6=1.491KA UNs =1.1×110KV=121KV UN  UNs

拟选型号为LCWB—110系列电流互感器，具体参数如表3-12所示 表3-12 LCWB—110系列电流互感器技术数据

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额定电压准确级 （KV） 110 252 4s 热稳定 额定动稳定电 额定电流比（A） 电流（KA） 流峰值（KA） 2×1200/5 42 110 1)动稳定校验： IMAX  IIM

动稳定电流IMAX=110KA，110KV侧短路冲击电流为IIM =55.392KA 即： IMAX  IIM 满足动稳定条件

22ItI 2) 热稳定校验： eqtht

tktop//Itoc ，1 I//tktoptoc =2.5+0.1=2.7

查周期分量等值时间曲线可得 teq =2.15S

即： 4×42×42=70562.1×20.3723×20.3723=871.56 满足热稳定条件。 （3）三绕组变压器回路

最大工作持续电流：IN7=240/（3UN cos）=240/（3×110×0.85）=1.4820KA

IMAX7=1.05 IN7 =1.5567KA UNs =1.1×110KV=121KV

UN  UNs

拟选型号为LCWB—110系列电流互感器

根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与母线侧基本相同，这

里就不再作详细的叙述。

● 避雷器的选择

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。

1.避雷器的配置原则

（1）配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线都装设避雷器时除外； （2）旁路母线上是否需要装设避雷器，应视在旁路母线投入运行时，避雷器到保护设备的电气距离是否满足要求而定；

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（3）220KV以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值，应在变压器附设一 组避雷器；

（4）三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器；

（5）自耦变压器必须在其两个自耦合的绕组出线上装设避雷器，并应接压器 与断路器之间；

（6）下列情况的变压器中性点应装设避雷器：1直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时；2直接接地系统中，变压器中性点为全绝缘，但变电所为单进线且为单台变压器运行时；3不接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上。

（7）连接在变压器低压侧的调相机出线处宜装设一组避雷器；

（8）发电厂变电所35KV及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设避雷器；

（9）变电所10KV及以下进线段避雷器的配置应遵照《电力设备过电压保护设计技术规程》执行；

（10）六氟化硫全封闭电器的架空线路侧必须装设避雷器。 2.避雷器的确定

本工程采用220KV、110KV配电装置构架上设避雷针。为了防止反击，主变构架上不设避雷针，采用避雷器来防止雷电的入侵波对电气设备造成危害。所选避雷器的参数如表3-13所示。

表3-13 避雷器的参数 安装地点 220KV母线 110KV母线 主变中性点 避雷器型号（有效值，KV） FZ-220J FZ-110 FZ—44 灭弧电压 （KV） 200 126 50 系统额定电压工频参考电压（峰（有效值，KV） 值，KV） 220 110 44 323 254 536 314 102 122

4配电装置

配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是根据主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。按电器装设的地点不同，配电装置可分为屋内型和屋外型。

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4.1配电装置选择的一般原则

高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，遵循上级颁发的有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统条件、自然环境特点和运行、检修以及施工方面的要求，合理指定布置方案和选用设备，积极慎重的采用新的布置、新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新，做到技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便。火力发电厂及变电所的培植形式的选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行、检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。配电装置应满足以下四点要求：

(1) 节约用地：我国人口众多，但耕地不多，因此节约用地是我国现代化建设的一项带战略性的方针。

(2) 运行安全和操作巡逻方便：配电装置要整齐清晰，并能在运行中满足对人身和设备的安全要求。使配电装置在一旦发生事故时，也能将事故限制在最小范围和最低程度，并使运行人员在正常的操作和处理事故中不致发生意外，以及在维修维护中不致损害设备。

(3) 便于检修和安装：对各种形式的配电装置，都要妥善考虑检修和安装的条件。

(4) 节约材料，降低造价：在保证安全的前提下，配电装置应采用布置紧凑，力求节约材料和降低造价。

● 隔离开关的配置

（1）中小型发电机出口一般应装设隔离开关；容量为200MW及以上大机组与双绕组变压器的单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点。 （2）在出线上装设电抗器的6~10KV配电装置中，当向不同用户供电的两回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。 （3）接在发电机、变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。 （4）一台半断路器接线中，视发变电工程的具体情况，进出线可装设隔离开关也可不装设隔离开关。

（5）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。 （6）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自耦变压器的

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中性点则不必装设隔离开关。

● 电压互感器的配置

（1）电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护 同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。

（2）6~220KV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器。旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感顺的情况和需要确定。

（3）当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。

（4）当需要在330KV及以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容式套管上的电压抽取装置。

（5）发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装置需要。当发电机配有双套自动电压调整装置，且采用零序电压式匝间保护时，可再增设一组电压互感器。

● 电流互感受器的配置

（1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保护和自动装置要求。

（2）在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器；发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等。

（3）对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配置。

（4）一台半断路器接线中，线路一线路串可装设四组电流互感器，在能满足保护和测量要求的条件下也可装设三组电流互感器可以利用时，可装设三组电流互感器。

4.2配电装置的选型和依据

配电装置的型式的选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜、节约用地，并结合运行及检修要求通过技术经济比较确定。一般情况下，在

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大、中型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置宜采用屋内式；110KV及以上多为屋外式。普通中型配电装置国内采用比较多，广泛用于110～500KV电压级，在这方面我国已经有丰富的经验。

本设计的地理环境较好，没有地震，雷暴日也很少，且没有明显的环境污染，所以综合所有条件和技术，选用屋外式中型配电装置。

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结束语

发电厂课程设计是理论知识的具体运用，是一种综合能力的强化，通过设计，我了解了发电厂的基本整体设计思路，由于部分条件的理想化，难免与实际发电厂线路设计以及电气设备的选择有出入。通过这次设计，工程观念得到了明显的加强，为后续课程以及电厂实习奠定了基础，同时也将前面所学的知识运用到了设计之中，更好了融会贯通了各学科之间的联系，所学的理论和实践结合起来更好的达到了学以致用的效果，原来模糊的概念在这次设计中得以清晰化、条理化。特别是短路计算，得到了明显的加强。在这次设计中，通过查阅各种资料，也对发电厂电气部分的知识有了更进一步的拓展了解。此次设计不仅加强了专业课的知识运用，同时也对以后工作中可能遇到的问题有了提醒，各部分都是相互联系的，稍有错误将导致后续部分分析全部错误，这也提醒了我们学习需要很好的严谨性。

在整个设计过程中,遇到了不少困难。最开始拿到设计任务书，对原始资料分析，由于以前没做过类似的设计，某些参数不知道怎么用也不知道用到哪去。通过查阅一系列资料的学习后，对整个设计思路有了较清晰地了解，很多东西便茅塞顿开。短路计算中也遇到不少麻烦，首先是系统电抗不知道怎么处理，在老师和同学的帮助下，我对其计算原理和计算方法才有了正确的掌握。另外使我感到高兴的是我这学期对Auto CAD2009绘图软件的学习派上了用场，同时也使我明白了一个道理，大学空闲时间多学点东西的必要，学到手的知识总有用到的一天。

最后特别感谢徐祖华老师对我本次课程设计的多次指点，使我能顺利的完成这次课程设计。同时也感谢周围同学给我提供的各方面的帮助，正是因为我们大家的多次探讨，共同学习，在本次的课程设计中我们又再一次的从学习中升华了我们友谊。

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参考文献

[1]何仰赞、温增银.电力系统分析（上、下）武汉：华中科技大学出版社,2002 [2]刘笙.电气工程基础（第二版）（上、下） 北京：科学出版社,2008 [3]熊信银.发电厂电气部分（第三版）.北京：中国电力出版社,2004

[4]水利水电部西北电力设计院,电力工程电气设计手册,北京：中国电力出版社 [5]周文俊.电气设备实用手册.北京：中国水利水电出版社,1999 [6]戈东方.电力工程电气设备手册.北京：中国电力出版社,1998

[7]曹绳敏.电力系统课程设计及毕业设计参考资料.北京：中国电力出版社,1995 [8]黄其励.电力工程师手册（上、下）.北京：中国电力出版社,2002 [9]周 章.输配电设备手册.北京：机械工业出版社,2000

[10]张大森.中小型变电站电气设备的原理和运行北京：中国科学出版社,1991

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附录

附录Ⅰ 短路电流计算

##化简后的总等值电抗电路如图1所示

图1 化简后的主电路短路的等值电抗电路

选取基准容量为SB=100MVA VB=Vav

SB——基准容量；

Vav——所在线路的平均电压

以上均采用标幺值计算方法，省去“*”。 （1）300MW发电机有关参数计算

G1G2G3G4%%SSB17.1100(d)(B)(d)()()0.048100SN100pBcos1003000.85\"\" Xd%——变压器短路电压的百分数（%）；

SN——最大容量绕组的额定容量（MVA）。 （2）对于SFP7-360000/220型两绕组变压器的电抗

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T5T6T7T8(UK%S14.3100)(B)()()0.040 100SN100360（3）对于SFPS7-240000/220型三绕组变压器的电抗

10S11100(U高中%U高低%U中低%)(B)(25149)()0.0625200SN200240S11100(U高中%U中低%U高低%)(B)(25914)()0.042 200SN200240S11100(U中低%U高低%U高中%)(B)(14925)()0.0042200SN20024012b

● 当220Kv侧短路时，由于110KV母线无电源，不提供短路电流，又电路对称所以等值电抗电路可化简为图2所示，可算得各电源转移电抗

图2 化简后的220Kv侧的等值电抗电路

各电源的转移电抗为 无限大系统：XfsXS0.35

11

发电机G-1，G-2，G-3，G-4：X1=2 （XG1+XT5）=2 （0.0483+0.04）=0.0445 联络变压器电抗为 X1211(X10X11)(0.06250.042)0.052 22 所以发电机计算电抗为Xjs(GT)=0.0445×（4×300）/（100×0.85）=0.628 归算到短路短路点电压级的各电源的额定电流分别为

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IB=SB/(3 Vav)=100/(3 ×230)=0.251(kA)

IN1=300/(3 ×230×0.85)=0.886(kA) IN1+IN2+IN3+IN4=4×0.886=3.544(kA) Ips=IB/Xfs=0.251/0.35=0.717(kA)

根据计算电抗查汽轮发电机计算曲线数字表，将结果记入表2-1。并利用上述公式算的短路电流有名值填入表2-1。

表1 220kV母线f1点短路时短路电流计算结果

标么值 有名值/kA

所以冲击电流为 iim=2 ×1.85×12.354+2 ×1×0.717=35.3kA

G-1,G-2,G-3,G-4 3.486 12.354 S 2.85 0.717 ●110kV母线上发生短路（d2）时的计算 电路对称所以等值电抗电路可化简为图3所示

图3 化简后的110kV母线上短路的等值电抗电路

无限大系统S的电抗为 XfsX10.35

联络变压器电抗为 X12X10X110.06250.0420.1044

将发电机G-1、G-2、G-3、G-4合并，用一台等值机表示：XGT= X1=0.0445 归算到短路点电压级的各电源的额定电流分别为

IB=SB/(3 Vav)=100/(3 ×115)=0.502(kA) IN1=300/(3 ×230×0.85)=0.886(kA)

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IN1+IN2+IN3+IN4=4×0.886=3.544(kA)

根据图和以上数据求转移电抗

发电机转移电抗：X*GT=XGT+X12+( XGT×X12)/XS

=0.0445+0.1044+(0.0445×0.1044)/0.35 =0.162

无限大系统：X*s= Xfs+X12+( Xfs×X12)/XGT

=0.35+0.1044+(0.35×0.1044)/0.0445

=1.217 又算出无限大系统的电流

Ips=IB/Xfs=0.502/1.217=0.412(kA)

求计算电抗：XjGT=(1000/(100×0.85)) ×0.162=1.906

根据计算电抗查汽轮发电机计算曲线数字表，将结果记入表2-2。并利用公式算的短路电流有名值填入表2-2。

表2 110KV母线f2点短路时短路电流计算结果

标么值 有名值/kA G-1,G-2,G-3,G-4 0.344 1.219 S 0.821 0.412 所以冲击电流为 iim=2 ×1.85×1.219+2 ×1×0.412=3.77(kA)

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附录Ⅱ 电气设备的选择结果

表3 主要电气设备选择的结果表

出线回路 母线 220KV 侧 双绕组变压器 三绕组变压器 出线回路 110KV 母线侧 三绕组变压器 SW2-110 GW4-110/2000 LCWB-110 JCC-110 FZ-44 SW6-110 GW4-110G/1250 LCWB-110(W) JCC-110 FZ-110 SW2-110 GW4-110/2500 LCWB-110 JCC-110 FZ-110 LW2-220 GW4-220 LCWB-220(W) JCC5-220 FZ-44 LW2-220 GW4-220 LCWB-220(W) JCC5-220 FZ-44 断路器 LW2-220 LW2-220 隔离开关 GW4-220 GW4-220 电流互感器 电压互感器 避雷器 LCWB-220(W) JCC5-220 FZ-220J LCWB-220(W) JCC5-220 FZ-220J

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