遼寧工業(yè)大學(xué)發(fā)電廠電氣部

課程設(shè)計（論）題：力電電部設(shè)（）院系：專班：學(xué)

號學(xué)姓：指教：起時：2015.1.9/25

院（系）：

課設(shè)（文任及語教研室：電氣工程及其自動化學(xué)號課程設(shè)計題目

學(xué)生姓名火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計

專業(yè)班級課程設(shè)計（論文）任務(wù)

本設(shè)計是針對火力發(fā)電廠進行電氣部分設(shè)計，已知量為4臺200MW發(fā)機組，電壓10kV出線8回110kV出；線4回負荷功率及線路長度已知）。廠用電率；發(fā)電機參數(shù)200MVA、10.5kVcosXd=14.4%；根據(jù)火力發(fā)電廠原始料及有關(guān)技術(shù)要求進行電氣部分設(shè)計。設(shè)計具體內(nèi)容：）設(shè)計電氣主接線方案；）完成主變壓器容量計算、臺數(shù)和型號的選擇；）短路電流的計算；）完成電氣設(shè)備的選擇與校驗；進度計劃指導(dǎo)教師

1、布置任務(wù)，查閱資料。（1）2、系統(tǒng)總體方案設(shè)計。（1天3、設(shè)計主接線。（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天評語及成

平時：總成績：

論文質(zhì)量：

答辯：指導(dǎo)教師簽字：績年月

日注：成績：平時20%

論文質(zhì)量60%

答辯20%

以百分制計算I/25

摘由發(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)到各負荷中心。電能的使用已經(jīng)滲透到社會、經(jīng)濟、生活的各個領(lǐng)域，而在我國電源結(jié)構(gòu)中火電設(shè)備容量占總裝機容量的75%。本文是對配有臺200MW汽輪發(fā)電機的大型火電廠一次部分的初步設(shè)計，主要完成了電氣主接線的設(shè)計。電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)設(shè)計的要求,在設(shè)計的過程中,根據(jù)變電站的容量和各回路數(shù)確定變電站電氣主接線和站用電接線,并選擇各變壓器的型號;進行參數(shù)計算畫等值網(wǎng)絡(luò)圖,并計算各電壓等級側(cè)的短路電列短路電流結(jié)果的;算回路持續(xù)工作電,選各種高壓電氣設(shè)備,并根據(jù)相關(guān)技術(shù)條件和短路電流計算結(jié)果表校驗各高壓設(shè)備。關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；變壓器；電力系統(tǒng)；繼電保護；電氣設(shè)備II/25

目錄第1章緒論..........................................................11.1電力系統(tǒng)概述.................................................11.2本文主要內(nèi)容.................................................1第2章電氣主接線設(shè)計................................................22.1電氣主接線設(shè)計的重要性.......................................22.2電氣主接線的設(shè)計依據(jù).........................................22.3電氣主接線的主要要求.........................................32.4電氣主接線的基本形式.........................................32.5電氣主接線的方案選擇.........................................6第3章主變壓器的選擇................................................93.1主變壓器中性的接地方式.......................................93.2變壓器的選型.................................................93.3主變壓器容量及確定..........................................10第4章短路電流的計算...............................................114.1短路的原因及后果............................................4.2短路點的選擇、短路電流以及沖擊電流的計算....................124.3短路電流的計算..............................................12第5章高壓斷路器的選擇.............................................155.1高壓隔離開關(guān)的選擇..........................................17第6章課程設(shè)計總結(jié).................................................20參考文獻............................................................21III/25

第1章緒論1.1電力系統(tǒng)概述電力系統(tǒng)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)到各負荷中心。由于電源點與負荷中心多數(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)與負荷的隨機變化，就制約了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行。據(jù)此，電力系統(tǒng)要實現(xiàn)其功能，就需在各個環(huán)節(jié)和不同層次設(shè)置相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，以便對電能的生產(chǎn)和輸運過程進行測量、調(diào)節(jié)、控制、保護、通信和調(diào)度，確保用戶獲得安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)的電能。電能是一種清潔的二次能源。由于電能不僅便于輸送和分配，易于轉(zhuǎn)換為其它的能源，而且便于控制、管理和調(diào)度,易于實自動化。因此，電能已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟、社會生產(chǎn)和人民生活的各個方面。電力工業(yè)已成為我國實現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，得到迅猛發(fā)展。到2003年底，我國發(fā)電機裝機容量達38450萬千瓦，發(fā)電量達19080億度，居世界第2。電力系統(tǒng)的最大電能用戶，供配電系統(tǒng)的任務(wù)就是企業(yè)所需電能的供應(yīng)和分配。電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，使高效、無污染、使用方便、易于調(diào)控的電能得到廣泛應(yīng)用，推動了社會生產(chǎn)各個領(lǐng)域的變化。1.2本文主要內(nèi)容本設(shè)計是針對火力發(fā)電廠進行電氣部分設(shè)計，已知量為：臺發(fā)電機組，電壓出線；出線6回；220kV出線回（負荷功率及線路長度已知）。廠用電率5.2%；發(fā)電機參數(shù)200MVA、10.5kV、φ=0.85、Xd=14.4%；根據(jù)火力發(fā)電廠原資料及有關(guān)技術(shù)要求進行電氣部分設(shè)計。（1）確定主接線：根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，分析原始資料與數(shù)據(jù)，列出技術(shù)上可能實現(xiàn)的2—3個方案，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較，確定最優(yōu)方案。（2）選擇主變壓器：選擇變壓器的容量、臺數(shù)、型號等。（3）短路電流計算：根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護整定的需要，選擇短路計算點，計算短路電流，并列表匯總。）電氣設(shè)備的選擇：選擇并校驗斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器等。1/25

第2章電氣主接線設(shè)計2.1電氣主接線設(shè)計的重要性首先，電氣主接線圖示電氣運行人員進行各種操作和事故處理的重要依據(jù)，因此電氣運行人員必須熟悉本廠電氣主接線土，了解電路中各種電器設(shè)備的用途、性能及維護、檢察項目和運行的步驟。其次，電氣主接線表明了發(fā)電機、變壓器、斷路器和線路等電氣設(shè)備的數(shù)量、規(guī)格、連接方式及可能的運行方式。電氣主接線直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定。是發(fā)電廠電氣部分投資大小的決定性因素。再次，由于電能生產(chǎn)的特點是：發(fā)電、變電、書電荷用電視在同一時刻完成的，所以主接線的好壞，直接關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行，也直接影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。所以電氣主接線的擬定是一個綜合性的問題，必須在滿足國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策的前提下，力爭使其技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，安全可靠。2.2電氣主接線的設(shè)計依據(jù)1、發(fā)電廠電力系統(tǒng)中的地位和作用：電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠有大型主力電廠、中小型地區(qū)電廠及企業(yè)自備電廠三種類型。大型主力或電廠靠近煤礦或沿海、沿江，并接入

300-500KV超高壓系統(tǒng)；地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)，一般接入系統(tǒng)，也有接入330KV系統(tǒng)；企業(yè)自備電廠則以本企業(yè)供電供熱為主，并與地區(qū)110-220KV系統(tǒng)相連。中小型電廠常有發(fā)電機電壓饋線向附近供電。2、負荷大和重要性：（對于一級負荷必須有兩個獨立電源供電，切當(dāng)任何一個電源失去后，能保證對全部一級負荷不間斷供電。2）對于二級負荷一般要有兩個獨立電源供電，且當(dāng)任何一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負荷的供電。（3）對于三級負荷一般只需一個電源供電。2/25

2.3電氣主接線的主要要求電氣主接線的設(shè)計原則是：根據(jù)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經(jīng)濟調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級、進出線回路數(shù)、供電負荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)線路容量、電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)劃與要求等條件確定。應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性的要求。（1）靠性：衡量可靠的標(biāo)準(zhǔn)，一般是根據(jù)主接線型式機主要設(shè)備操的可能方式，按一定的規(guī)律計算出“不允許”事件發(fā)生的規(guī)律，停運的持續(xù)時間期望值等指標(biāo)，對幾種主接線型式中擇優(yōu)。所謂“不允許”事故，是指發(fā)生故障后果非常嚴(yán)重的事故，如全部電源津縣停運、朱變壓器停運，全場停電事故等。供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線首先應(yīng)滿足這個要求。（2）靈性：是指在調(diào)度時，可以靈活的投入和切除發(fā)電機、變壓器和線路，調(diào)配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以極特殊運行方式下的系統(tǒng)電鍍要求；在檢修時，可以方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備，而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電；在擴建時，可以容易的從初期接線擴建到最終接線，在不影響連接供電或停電時間最短的情況下，投入新機組、變壓器或線路，并對一次和二次部分的改建工作量最少。在操作時間便、安全、不易發(fā)生誤操作的“方便性”。（3）接線應(yīng)在滿足供電可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟性。即：主接線應(yīng)力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器等一次設(shè)備，要是控制、保護不過于復(fù)雜，要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器。做到投資省。合理的選擇主變壓器的種類（雙繞組、三繞組或自耦變等）容量、臺數(shù)，避免兩次變壓而增加電能的損失。電器主接線選擇時要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。2.4電氣主接線的基本形式1、單母線線只有一組母線的接線如圖1.1所示是一個典型的單母線接線圖。這種接線的特點是電源和供電線路都聯(lián)在同一母線上。為了便于投入或切除任何一條進、出引線每條引線上都裝有可以切除符合電流和故障電流的斷路器。單母線接線的主要優(yōu)點是：接線簡單、清晰、采用設(shè)備少，投資省，操作方3/25

便，便于擴建和采用成套配電裝置。單母線接線最嚴(yán)重的缺陷是母線停運（母線檢修、故障，線路故障后線路保護或斷路器拒運）將使全部支路停運，即停電范圍為該母線段的100%，且停電時間很長，若為母線自身損壞須待母線修復(fù)之后方能恢復(fù)各支路運行。圖2.1單母線接線

圖2.2單母線分段接線隔離開關(guān)作為操作電器，所以斷路器和隔離開關(guān)在正常運行操作時，必須嚴(yán)格遵守操作順序；隔離開關(guān)“先合后斷”或在等電位狀態(tài)下進行操作。1、單母線段接線單母線接線的缺點可以通過將母線分段的辦法來克服。如圖所示。當(dāng)母線的中間裝設(shè)一個斷路器后，即把母線分為兩段，這樣對重要的用戶可以由分別接于兩段母線上的兩條線路供電。由于單母線分段接線既保留了單母線接線本身的簡單、經(jīng)濟、方便等基本優(yōu)點，又在一定程度上克服了它的缺點，所以這種接線目前仍被廣泛應(yīng)用。單母線分段接線適用范圍：（1）6～10KV配電裝置的出線回數(shù)為6回及以上時；（2）～63KV電裝置的出線回數(shù)為～回時；（3）110配電裝置的出線回數(shù)為～4回時。單母線分段有其如下優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要的用戶可以從不同的段引出兩條回路，有兩個電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器會自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是單母線分段接線也有較顯著的缺點，就是當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或檢修時，該段母線上所連接的全部引線都要在檢修期間停電；當(dāng)出線為雙回路時，需時架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴建時須向兩個方向均衡擴建。顯然對4/25

于大容量發(fā)電廠來說，這都是不允許的。因此，還要改進。2、雙母線線雙母線接線是根據(jù)單母線接線的缺點提出來的，如圖

2.3所示。雙母線接線，其中一組為工作母線，以組為備用母線，并通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運行，在進行道砟操作時應(yīng)注意，隔離開關(guān)的操作原則是：在等電位下操作或先通后斷。它可以有兩種運行方式，一種是固定連接分段運行方式。即一些電源與出線固定連接在一組母線上，母聯(lián)斷路器合上，相當(dāng)于單母線分段運行。另一種工作方式相當(dāng)于單母線運行方式。很顯然雙母線分段的可靠性高于前兩種接線方式，只是母線保護較復(fù)雜。然而它比單母線分段接線的投資更大。圖2.3雙母線接線如檢修工作母線是其操作步驟是：先合上母線斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)，再合母線斷路器，向備用線充電，這是兩組母線等電位。為保證不中斷供電，應(yīng)先接通備用母線上的隔離開關(guān)，再斷開工作母線上的隔離開關(guān)。完成母線轉(zhuǎn)換后，在斷開母聯(lián)斷路器及其兩側(cè)的隔離開關(guān)，即可對原工作母線進行檢修。雙母線接線的適用范圍：（1）6～10KV配電裝置，當(dāng)短路電流大，出線需要帶電抗器時；（）～63KV配電裝置的出線回數(shù)超過8回火連接電源較多、負荷較大時；（3）110配電裝置的出線回數(shù)為5回以上時，或配電裝置，在系統(tǒng)中居重要地位，出線回數(shù)在回以上時。雙母線接線的優(yōu)點有：a供電可靠。通過兩組母線隔離開關(guān)的倒閘操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷，一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電，檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路。b調(diào)度靈活。各個電源和各個回路負荷可以任意分配到某一組母線上能靈活的適應(yīng)系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。5/25

c擴建方便。向雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線單位電源和符合均勻分配，不會引起原有回路的停電。當(dāng)有雙回架空線路時，可以順序布置，以至界限不同的母線斷路時不回如單母線分段那樣導(dǎo)致出線交叉跨越。d便于實驗。當(dāng)個別回路需要單獨進行實驗時，可將該回路分開，單獨接至一組母線上。雙母線接線也有其缺點：a加一組母線和使每回路就須加一組母線隔離開關(guān)。b當(dāng)母線故障或檢修時隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。為了避免隔離開關(guān)誤操作，需要隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。2.5電氣主接線的方案選擇（1）案一電壓等級的方案選擇。由于電壓等級的電壓饋線數(shù)目是回，所以220KV電壓等級的接線形式可以選擇單母線接線形式。由于單母線接線本身的簡單、經(jīng)濟、方便等基本優(yōu)點，采用設(shè)備少、投資省、操作方便、便于擴建和采用成套配電設(shè)備裝置，所以220KV電壓等級的接線形式選擇為單母線接線。電壓等級的方案選擇。由于110KV電壓等級的電壓饋線數(shù)目是6回，所以在本方案中的可選擇的接線形式是單母線分段接線。單母線的優(yōu)點如下：①母線經(jīng)斷路器分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電；②一段母線故障（或檢修）時，僅停故障（或檢修）段工作，非故障段仍可繼續(xù)工作。c.10KV壓等級的方案選擇。由于10KV電壓等級的電壓饋線數(shù)目是8回，所以在本方案中的可選擇的接線形式是單母線分段接線。用斷路器把母線分段后，對重要的用戶可以從不同的段引出兩條回路，有兩個電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器會自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。所以可以將主接線形式表示如圖2.4所示。6/25

圖2.4方案一接線圖（2）案二電壓等級的方案選擇。由于電壓等級的電壓饋線數(shù)目是回，所以220KV電壓等級的接線形式可以選擇單母線接線形式。由于單母線接線本身的簡單、經(jīng)濟、方便等基本優(yōu)點，采用設(shè)備少、投資省、操作方便、便于擴建和采用成套配電設(shè)備裝置，所以220KV電壓等級的接線形式選擇為單母線接線。電壓等級的方案選擇。由于電壓等級的壓饋線數(shù)目是10回，所以在本方案中的可選擇的接線形式是雙母線接線形式。由于雙母線接線的可靠性和靈活性高，它可以輪流檢修母線，而不中斷對用戶的供電；當(dāng)檢修任意回路的母線隔離開關(guān)時，只需斷開該回路；工作母線故障時，可將全部回路轉(zhuǎn)移到備用母線上，從而使用戶迅速恢復(fù)供電；可用母聯(lián)斷路器代替任意回路需要檢修的斷路器，在種情況下，只需短時停電；在個別回路需要單獨進行試驗時，可將該回路分離出來，并單獨接至備用母線上。雙母線接線形式正好克服了單母線分段接線形式的缺點，所以在大、中型發(fā)電廠中這種接線形式被廣泛應(yīng)用。c.10KV壓等級的方案選擇。在方案二中的10KV電壓等級的接線形式仍然選擇單母線分段接線形式。因7/25

為在進行主接線的設(shè)計中，必須時時刻刻考慮到可靠性、靈活性和經(jīng)濟行動要求。圖2.5方案二接線圖在上述兩種方案中，他們在技術(shù)上都是有顯著差異的，在不同的技術(shù)等級中，都有差異。單母線分段在投資上是比雙母線接線的投入要小的，而雙母線接線的可靠性又比單母線分段接線的可靠性高。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書中的要求，在電壓等級上的出線上為二類負荷，對這類用戶可以進行短暫的停電，并不會造成人身危險以及設(shè)備的破壞，也不會給國民經(jīng)濟帶來巨大的損失或造成巨大的政治影響。綜合考慮，則選擇單母線分段的接線形式。在方案一和方案二的比較中，不同的地方是將方案二中的兩臺發(fā)電機直接接入220KV的系統(tǒng)中，原因有二，其一是當(dāng)把斯泰發(fā)電機接入

10KV母線上浪費，在10KV母線上有兩臺發(fā)電機已經(jīng)足夠；其二是220KV電壓等級與無窮大系統(tǒng)連接，接受該發(fā)電廠的剩余功率。所以考慮將剩余兩臺發(fā)電機通過發(fā)電機-變壓器接線方式連接到220KV系統(tǒng)中。由于發(fā)電機變壓器接線方式單元性強，可在機組單元控制室集中控制，不設(shè)網(wǎng)控室，使運行管理較靈活方便。通過對兩種方案的比較，并且連同電氣主接線的設(shè)計原則即可靠性、經(jīng)濟性和靈活性的綜合考慮，選擇出的最優(yōu)方案是方案一。8/25

第3章主變壓器的選擇3.1主變壓器中性的接地方式電力網(wǎng)中性點接地方式，決定了主變壓器中性點接地方式。110-500KV采用中性點直接接地方式

主變壓器的（1）凡是自耦變壓器，其中性點需要直接接地或經(jīng)小阻抗接地。（凡中、低壓有電源的升壓站和降壓變電所至少應(yīng)有一臺變壓器直接接地。（3）終端變電所的變壓器中性點一般不接地。（變壓器中性點接地點的數(shù)量是電網(wǎng)所有短路點的綜合零序電抗與綜合正序電抗之比小于三，以使單相接地時健全相上工頻過電壓不超過閥型避雷器的滅弧電壓。（所有普通變壓器的中性點都應(yīng)經(jīng)隔離開關(guān)接地，以便于運行調(diào)度靈活選擇接地點。當(dāng)變壓器中性點可能斷開運行時，若該變壓器中性點絕緣不是按線電壓設(shè)計，應(yīng)在中性點裝設(shè)避雷器保護。（6）選擇接地時應(yīng)保證任何故障形式都不應(yīng)使電網(wǎng)節(jié)烈成為中性不接地的系統(tǒng)。雙母線接線有兩臺以上主變壓器時，可考慮兩臺主變壓器中性點接地。3.2變壓器的選型電力變壓器（文字符號為T或TM），根據(jù)國際電工委員會的界定，凡是三相變壓器的額定容量在5KVA及以上，單相的在1KVA及以上的輸變電用變壓器，均成為電力變壓器。電力變壓器是發(fā)電廠和變電所中重要的一次設(shè)備之一，隨著電力系統(tǒng)電壓等級的提高和規(guī)模的擴大，電壓升壓和降壓的層次增多，系統(tǒng)中變壓器的總?cè)萘恳堰_發(fā)電機容量的倍。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。例如，大型大電廠高、中壓聯(lián)絡(luò)變壓器臺數(shù)不足（一臺）或者容量不足將導(dǎo)致電站、電網(wǎng)的運行可靠性下降，來年絡(luò)變壓器經(jīng)常過載或被迫限制兩級電網(wǎng)的功率交換。反之。臺數(shù)過多、容量過大將增加投資并使配電裝置復(fù)雜化。發(fā)電廠200MW及以上機組為發(fā)電機變壓器組接線時的主變壓器應(yīng)滿足9/25

DL5000—2000《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定：“變壓器容量可按發(fā)電機的最大連續(xù)容量扣除一臺廠用變壓器的計算負荷和變壓器繞組的平均溫度或冷卻水溫度不超過65攝氏度的條件進行選擇”。3.3主變壓器容量及確定連接在發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)間的主變壓器容量，應(yīng)按下列條件計算：（當(dāng)發(fā)電機電壓母線上負荷最小時，能將發(fā)電機電壓母線上的剩余有功和無功容量送入系統(tǒng)，但不考慮稀有的最小負荷情況。（當(dāng)發(fā)電機電壓母線上最大一臺發(fā)電機組停用時，能由系統(tǒng)供給發(fā)電機電壓的最大負荷。在電廠分期建設(shè)過程中，在事故斷開最大一臺發(fā)電機組的情況下，通過變壓器向系統(tǒng)取得電能時，可以考慮變壓器的允許過負荷能力和限制非重要負荷。（根據(jù)系統(tǒng)經(jīng)濟運行的要求，而限制本廠的輸出功率時能供給發(fā)電機電壓的最大負荷。（按上述條件計算時，應(yīng)考慮負荷曲線的變化和逐年負荷的發(fā)展。特別注意發(fā)電廠初期運行時當(dāng)發(fā)電機電壓母線負荷不大時，能將發(fā)電機電壓母線上的剩余容量送入系統(tǒng)。（發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)連接的變壓器一般為兩臺。對裝設(shè)兩臺變壓器的發(fā)電廠，當(dāng)其中一臺主變推出運行時，另一臺變壓器應(yīng)承擔(dān)70%容量。具體計算的過程如下：a.10KV電壓等級下的最大容量（SG-SG×8%-Smin）××0.08-16)××=289.88MVA電壓等級下的最大容量Smax/0.85c.220KV壓等級下的最大容量(S10max+S110min)/0.85=105.88根據(jù)上面的計算可知道低壓側(cè)的容量為最大，此基準(zhǔn)可選擇一個三繞組的變壓器。10/25

第4章4.1短路的原因及后果

短路電流的計算1、短路原造成短路的原因通常有以下幾種：（電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體因絕緣老化、或遭受機械損傷，或因雷擊、過電壓引起的絕緣損壞。（架空線路因大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起的電桿倒塌等，或因鳥獸跨接裸露導(dǎo)體等都可能導(dǎo)致短路。（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回造成短路。根據(jù)國外資料顯示，每個人都有違反規(guī)程操作的潛意識。（其他原因。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。2、短路后短路故障發(fā)生后，由于網(wǎng)絡(luò)總阻抗大為減小，將在系統(tǒng)中產(chǎn)生幾倍甚至幾十倍于正常工作電流的短路電流。強大的短路電流將造成嚴(yán)重的后果，主要有以下幾方面：1）強大的短路電流通過電氣設(shè)備是發(fā)熱急劇增加，斷路持續(xù)時間較長時，足以使設(shè)備因過熱而損壞甚至燒毀。（巨大的短路電流將在電氣設(shè)備的導(dǎo)體間產(chǎn)生很大的電動力，可能使導(dǎo)體變形、扭曲或損壞。（短路將引起系統(tǒng)電壓的突然大幅度下降，系統(tǒng)中主要負荷異步電動機將因轉(zhuǎn)矩下降而減速或停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報廢甚至設(shè)備損壞。（短路將引系統(tǒng)中功率分布的突然變化，可能導(dǎo)致并列運行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，造成大面積停電。這是短路所導(dǎo)致的最嚴(yán)重后果。11/25

4.2短路點的選擇、短路電流以及沖擊電流的計算無限大容量電力系統(tǒng)是指容量相對于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)，當(dāng)用戶供電系統(tǒng)發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓基本不變，可將該電力系統(tǒng)視為無限大容量電力系統(tǒng)。但是，在實際電力系統(tǒng)中，他的容量和阻抗都有一定的數(shù)值，一次，當(dāng)用戶供電系統(tǒng)發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓相應(yīng)的有所變動。但一般的供電系統(tǒng)，由于它是在小容量線路上發(fā)生短路，電力系統(tǒng)母線電壓基本不變，因此，電力系統(tǒng)可視為無限大容量電力系統(tǒng)。由于無限大容量電力系統(tǒng)的三相短路電流是對稱的，所以他的變化規(guī)律只需考慮一相的。短路點的選擇應(yīng)選擇通過導(dǎo)體和電器的短路電流為最大的那些點作為短路計算點。首先，應(yīng)在三條電壓等級的母線上選擇三個短路計算點d1d2、。由于10KV電壓等級有15km電纜饋線回，所以在10KV的出線上需加設(shè)電抗器。當(dāng)d4點短路時，因受電抗器的限制，流過出線上的斷路器的電流較小，所以在工程計算中選取點為短路計算點，以便使出線斷路器選擇輕型的。無線大功率系統(tǒng)的德主要特征是：內(nèi)阻抗X=0，端電壓U=C，它所提供的短路電流周期分量的幅值恒定且不隨時間改變。雖然非周期分量依指數(shù)率而衰減，但一般情況下只需計及他對沖擊電流的影響。因此，在電力系統(tǒng)短路電流計算中，其主要任務(wù)是計算短路電流的周期分量。而在無限大功率系統(tǒng)的條件下，周期分量的計算就變得簡單。4.3短路電流的計算1、220KV母線短路的計算：圖4.1

圖4.212/25

7128?910187819111212X?j?7128?910187819111212X?j?1XXXXX20.02880.00980.050

X

11XX0.05822短路點短路電流的計算：I

11X0.02520I

?

Sj3

a

77.24

1003

KVi22KVshsh2、110KV母線上發(fā)生短路時的計算圖4.3

圖4.4X17

XX0.01691XXX0.0049XXXX2XXX190.22201811IXX0.22202223SI28.75i236.74sh13/25

??3、10KV線上發(fā)生短路時的計算圖4.5XXX0.03862712XX26240.0386X0.0386X0.03860.157X240.0386X0.0386X0.35262528X0.35260.0620.3588111IX0.062312.6821.99

I

?

j3

21.199

1003

116i2

2KV表4-1系統(tǒng)短路電流小結(jié)電流值

短路點

220KV母線生短110KV母線發(fā)生短路路

10KV母發(fā)生短路電流周起分量標(biāo)幺值電流周期分量有銘值短路沖擊電流

77.2419.3949.35

28.7514．7536.74

8.4494611814/25

第5章高壓斷路器的選擇斷路器是在電力系統(tǒng)正常運行和故障情況下用作斷開或接通電路中的正常工作電流及開斷故障電流的設(shè)備。開關(guān)電器在合閘狀態(tài)下，靠觸頭接通電路。當(dāng)斷開電路時，在開關(guān)的觸頭之間可以看到強烈而刺眼的亮光。這是由于在觸頭之間產(chǎn)生了放電，這種放電稱為電弧。此時觸頭雖以分開，但是電流通過觸頭間的電弧仍繼續(xù)流通，也就是說，電路并未真正斷開，要使電路真正斷開，必須將電弧熄滅，高壓斷路器具有能熄滅電弧的裝置，它能用來斷開或閉合電路中的正常工作電流，也用來斷開電路中的過負荷或短路電流。對它的基本要求是：盡可能短的動作時間和高的工作可靠性；結(jié)構(gòu)簡單，具有防火和防暴性能，尺寸小，重量輕，價格低等。SF6斷器的特點是：（1）滅弧能力強，介質(zhì)強度高，工作電壓高，開斷電流大然后時間短；（2）開斷電容電流或電感電流時，無重燃，過電壓低；（3）電氣壽命長，檢修周期長，適于頻繁操作；（4）操作功小，機械特性穩(wěn)定，操作噪音小。原則：①I

max

I

N②UUN

1220KV側(cè)斷路器的選擇三繞組變壓器回路最大工作持續(xù)電流：I

Wmax

I（A）NN

擬選型號為LW12220系列六氟化硫斷路器LW12—220系列六氟化硫斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作

最高工作

額定電4s穩(wěn)定

額定動穩(wěn)定電固有分閘

額定頻率電壓（KV電壓（KV）流（A電流（KA）流峰值（KA）時間（（HZ）2202522000405015/25

shmaxthI//，shmaxthI//，I①

動穩(wěn)定校驗：

i

sh動穩(wěn)定電imax

=100KA，220KV短路沖擊電流i=49.35sh即：i滿足動穩(wěn)定條件②熱穩(wěn)定校驗：ItIttt0.02kopoc查周期分量等值時間曲線可得

t2.1S即：

440

2

2

2.1滿足熱穩(wěn)定條件。2110KV側(cè)斷器的選三繞組變壓器回路最大工作持續(xù)電流：I

W

I（ANN

擬選型號為LW6—0Ⅰ系列六氟化硫斷路器LW6—11Ⅰ系列六氟化硫斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作

額定電

3s熱穩(wěn)定電定動穩(wěn)定電固有分閘

額定頻率電壓（KV）流（A）（KA）

流峰值（KA）間（S）（HZ）110

3150050

125

≤0.0250①

動穩(wěn)定校驗：

i

sh動穩(wěn)定電imax

=125KA，110KV短路沖擊電流ish即：

ishmax

滿足動穩(wěn)定條件②

熱穩(wěn)定校驗：

Itttht

op

oc

，

I//It0.02Skopoc查周期分量等值時間曲線可得

t2.1eq即：

3

2

2

滿足熱穩(wěn)定條件310KV斷路器的選擇出線回路16/25

最大工作持續(xù)電流：I

W

1.05I122.27（A）N擬選型號為SN4—10G進型高壓少油斷路器SN4—10G改進型高壓少油斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作

額定電

5s熱穩(wěn)定定動穩(wěn)定電

固有分閘

額定頻率電壓（KV）（A）

流（KA流峰值（KA）

時間（

（HZ）10

60001203000.15

50①

動穩(wěn)定校驗：

i

sh動穩(wěn)定電imax

=300KA，10KV短路沖擊電流i=118KAsh即：

ishmax

滿足動穩(wěn)定條件②

熱穩(wěn)定校驗：

Itteqt

op

oc

，//

I//It0.15kopoc查周期分量等值時間曲線可得

t2.35Seq即：

5120

2

46

2

2.35滿足熱穩(wěn)定條件。5.1高壓隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一種高壓電器，它的主要功能是：全；

（1）（2）

建立明顯的絕緣間隙，保證線路或電氣設(shè)備修理時人身安轉(zhuǎn)換線路、增加線路連接的靈活性。在電網(wǎng)運行情況下，為了保證檢修工作電安全進行，除了使工作點與帶電部分隔離外，還必須采取檢修接地措施防止意外帶電。為此，要求在高壓配電裝置的母線側(cè)和線路側(cè)裝設(shè)帶專門接地刀閘的隔離開關(guān)，以便在檢修母線或線路斷路器時，使之可靠接地。這種帶接地刀閘的隔離開關(guān)的工作方式為：正常運行17/25

時，主刀閘閉合，接地刀閘斷開；檢修時，主刀閘斷開，接地刀閘閉合。這種工作方式由操作機構(gòu)之間具有機械閉鎖的裝置來實現(xiàn)。原則：①I

max

I

N②UUN

1220KV側(cè)隔離開關(guān)的擇三繞組變壓器回路最大工作持續(xù)電流：I

Wmax

I（A）NN

擬選型號為LW12220系列六氟化硫斷路器根據(jù)額定電流和電壓所選型號和動、熱穩(wěn)定校驗與雙繞組變壓器回路基本相同，這里就不再作詳細的敘述。2110KV側(cè)斷器的選出線回路最大工作持續(xù)電流：I

W

1.05I122.27（A）NN

擬選型號為GW4—系列隔離開關(guān)GW4—110W列隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作