摘要隨著經(jīng)濟和社會的迅速發(fā)展，電力工業(yè)在我國的國民經(jīng)濟中占據(jù)十分重要的地位，與人們的生產(chǎn)生活均密切相關。目前電能的最主要來源仍為火力發(fā)電，而電氣主系統(tǒng)是火電廠的重要組成部分。對火電廠的電氣主系統(tǒng)作出合理的規(guī)劃與設計，不僅為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供保障，具有重要的參考價值和現(xiàn)實意義。本設計為2×300MW火力發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)設計。在查閱相關資料的基礎上，結合所給原始資料的情況，從可靠性、靈活性、經(jīng)濟性三個指標為出發(fā)點來確定電氣主接線方案，并以此選擇變壓器的規(guī)格與型號；通過分析可能發(fā)生的短路情況，選取相應的短路故障點，利用等值電路圖完成短路計算，并將短路計算結果對斷路器、隔離開關以及導體等電氣設備進行選擇和校驗；為避免惡劣天氣下直擊雷的影響，配置防雷保護；最后利用AUTOCAD軟件，根據(jù)工程制圖的標準，繪制電氣圖紙。關鍵詞：火力發(fā)電廠；一次系統(tǒng)設計；電氣主接線；短路電流計算ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofeconomyandsociety,theelectricpowerindustryoccupiesaveryimportantpositioninChina'snationaleconomyandiscloselyrelatedtopeople'sproductionandlife.Atpresent,themainsourceofelectricenergyisstillthermalpowergeneration,andtheelectricalmainsystemisanimportantpartofthermalpowerplants.Reasonableplanninganddesignofthemainelectricalsystemofthermalpowerplantnotonlyprovidesguaranteeforthesafeandstableoperationofpowersystem,butalsohasimportantreferencevalueandpracticalsignificance.Thisdesignisthemainelectricalsystemdesignof2×300MWthermalpowerplant.Onthebasisofconsultingrelevantdata,combinedwiththeoriginaldata,themainelectricalwiringschemeisdeterminedfromthreeindicatorsofreliability,flexibilityandeconomy,andthespecificationsandmodelsoftransformersareselectedaccordingly.Byanalyzingthepossibleshort-circuitsituation,thecorrespondingshort-circuitfaultpointisselected,andtheshort-circuitcalculationiscompletedbyusingtheequivalentcircuitdiagram,andtheshort-circuitcalculationresultsareselectedandverifiedforelectricalequipmentsuchascircuitbreakers,disconnectorsandconductors.Inordertoavoidtheinfluenceofdirectlightninginbadweather,lightningprotectionisprovided;Finally,usingAUTOCADsoftware,accordingtothestandardsofengineeringdrawing,drawelectricaldrawings.Keywords:ThermalPowerPlant;PrimarySystemDesign;MainElectricalWiring;ShortCircuitCurrentCalculation目錄TOC\o"1-3"\h\u20708第1章引言 188601.1選題背景與意義 172281.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1147771.3原始資料 232278第2章主變壓器的選擇 3262892.1主變臺數(shù)和容量的選擇原則 3100452.2主變?nèi)萘亢团_數(shù)選擇計算 3256422.3廠用變選擇 4104012.3.1廠用變壓器容量選擇的原則 4175892.3.2高壓廠用變的選擇 425214第3章電氣主接線設計 5265623.1電氣主接線的設計要求與原則 5240723.2電氣主接線形式 5172053.2.1單母線分段接線 5279393.2.2雙母線接線 637483.2.3橋形接線 723553.2.4單元接線 714133.3電氣主接線方案確定 828932第4章短路電流計算 9245354.1短路電流的計算 9182654.2短路電流計算 9238224.2.1各元件電抗標幺值 9160474.2.2K1點短路電流計算 10233594.2.3K2點短路電流計算 111060第5章電氣設備的選擇 1412565.1220kV側斷路器和隔離開關的選擇和校驗 14273125.1.1220kV側斷路器選擇和校驗 14127485.1.2220kV側隔離開關的選擇和校驗 1584645.2110kV側斷路器和隔離開關的選擇和校驗 16152765.2.1110kV側斷路器選擇和校驗 16204965.2.2110kV側隔離開關的選擇和校驗 17199535.310kV側斷路器和隔離開關的選擇和校驗 18112855.3.110kV側斷路器選擇和校驗 18121635.3.210kV側隔離開關的選擇和校驗 1971955.4電壓互感器選擇 20164725.5電流互感器選擇與校驗 21270135.5.1220kV側電流互感器的選擇和校驗 21288035.5.2110kV側電流互感器的選擇和校驗 22182785.5.310kV側電流互感器的選擇和校驗 2325812第6章防雷接地設計 24136236.1雷電的危害 24238686.2避雷針的選擇 248209結論 2621399參考文獻 2732485致謝 2815757附錄 29第1章引言1.1選題背景與意義自從進入現(xiàn)代社會以來，作為向經(jīng)濟發(fā)展和社會進步提供動力的重要基本產(chǎn)業(yè)，電力工業(yè)將各種形式的一次能源轉換為電能，并向用戶和工業(yè)部門輸送，正全方位地影響著人們的正常生活和其余部門的發(fā)展，并極大滿足了人民的物質(zhì)和文化的需求，而電氣化程度已是評判國家現(xiàn)代化進程的重要標志之一REF_Ref178\r\h[1]。而發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中扮演著重要的角色，它不僅能保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，同時也能決定電能的質(zhì)量。目前，雖然國內(nèi)已有各式各樣的發(fā)電形式，如水力發(fā)電、風力發(fā)電、光伏發(fā)電以及核能發(fā)電等，但從比重而言，主要發(fā)電形式仍為最傳統(tǒng)火力發(fā)電，其長期占據(jù)總裝機容量的近百分之七十REF_Ref380\r\h[2]。盡管火力發(fā)電在其中占比最高，但是火電廠在將來的發(fā)展形式必定非常嚴肅，火電廠的最大不足之處就是會排放污染氣體，對環(huán)境造成危害。故火電廠在電氣主系統(tǒng)的設計層面必須持續(xù)改良和創(chuàng)新，滿足可持續(xù)發(fā)展理念的要求。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀火力發(fā)電的歷史已經(jīng)有140余年，1875年巴黎建成了第一座火電廠，標志著火力發(fā)電的開始。隨著電能的普及，社會對電能的需求也在日益增大，發(fā)電機、輸變電技術也得以持續(xù)發(fā)展。在1930年以后，火力發(fā)電產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，功率更大的機組和規(guī)模更大的電廠顯著提高了發(fā)電效率，由于技術的逐步成熟，電廠的建設與運營成本也得以降低REF_Ref606\r\h[3]。日本茨城縣鹿兒島于1975年建成了世界上規(guī)模最大的火電廠，投入了六臺超臨界壓力機組，總容量達到4400MW。在國內(nèi)方面，為了供應電燈的照明，1882年，全中國第一臺火力發(fā)電廠在上海投入運行，雖然僅配備一臺12kW直流發(fā)電機，但對中國的火力發(fā)電有著重大意義，開啟了中國火力發(fā)電事業(yè)的大門。自改革開放以來，電力工業(yè)一直倍受重視，得以大力發(fā)展，取得了“從小到大、從弱到強”舉世矚目的突出成就[3]，整體規(guī)模達到了全世界第一，電網(wǎng)運行安全可靠，電源結構清潔發(fā)展等，有力地保障了中國經(jīng)濟40年高速增長。另外新時代對中國電力工業(yè)有了新的高質(zhì)量發(fā)展的新要求，為此要深化電力供給側結構性改革、持續(xù)推進清潔電力發(fā)展、推動電力工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。1885年，電力變壓器在匈牙利首次問世以來，經(jīng)過100余年的發(fā)展，在此過程中，變壓器的種類不斷豐富，容量也不斷提高。目前電力變壓器主要為油浸式變壓器和干式變壓器，油浸式變壓器的容量較大，造價便宜，應用廣泛，但安全性能不及干式好。干式變壓器一般在10kV電壓等級下用于配電，同時，在對于安全性要求高的場所下，優(yōu)先選用干式變壓器。隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電壓等級不斷提高，500kV以上的超高壓變壓器也開始逐步應用。在近20年間，我國針對油浸式變壓器和干式變壓器均進行了優(yōu)化設計，在自主開發(fā)的基礎上，積極引進國外技術，取得了極大的進展，正逐步接近世界前列水平。1.3原始資料根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃，本電廠規(guī)模如下:裝機容量:裝設發(fā)電機兩臺，容量均為300MW，年發(fā)電率40億。(2)發(fā)電機型號:QFSN-300-2-20，額定電壓UGN=20kV，額定電流IGN=10.19KA功率因數(shù)90%。(3)機組年利用小時數(shù):Tmax=6100小時。(4)廠用電率:7%。輸出線路規(guī)格:(1)10kV電壓側:15km電纜回饋線共計10回，平均每回路輸送容量1.8MW。低壓側負荷區(qū)間在16MW至20MW,cosφ=0.85.Tmax=5200小時。(2)110kV電壓側:60km架空出線總計六出線,平均每條回路輸出容量11MW。110KV側極限負荷區(qū)間為60MW和70MW.cosφ=0.8,Tmax=5200小時，視作I類負荷。(3)220kV電壓等級:150km架空導線雙回路，此電壓等級直接與無窮大系統(tǒng)相連接，將剩余所有功率發(fā)送出去。當回路容量超過80MVA時，以100MVA為基準，歸算到220kV側。氣象條件:平均氣溫24℃，最高溫度42℃，氣象條件無特殊情況第2章主變壓器的選擇2.1主變臺數(shù)和容量的選擇原則為了確保穩(wěn)定性，選擇配備兩臺變壓器作為備份。這確保了即使有一臺變壓器失效，變電站仍能不間斷地向重要負荷供應電力。因此，每臺變壓器的容量應高于預計220kV負荷的60%至70%，同時考慮到它們的過載能力。變壓器的數(shù)量配置，需在詳盡分析電力系統(tǒng)的負荷數(shù)據(jù)和其他基礎信息后，結合運輸條件、系統(tǒng)整合度、負荷增長速率以及長期電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃來決定。合理的變壓器數(shù)目能有效降低整體設備的初始投入成本。選擇變壓器臺數(shù)應遵循以下原則：(1)發(fā)電廠通常配置兩臺，一臺運行，一臺作為備用；(2)關鍵性發(fā)電廠可能配備2到4臺變壓器；(3)若系統(tǒng)包含聯(lián)絡變壓器，一般配置一臺；(4)針對季節(jié)性負荷波動大的情況，可設置專用變壓器。此外，地域特性也是選擇變壓器數(shù)量的重要考量因素。例如，海拔、溫濕度、特殊天氣等。變壓器選型還需考慮：主變壓器應具備在發(fā)電機故障時反送電的能力；根據(jù)計算出的最大容量，并參照國家規(guī)定的標準容量來確定；變壓器的負荷率通常不應超過85%。2.2主變?nèi)萘亢团_數(shù)選擇計算連接在發(fā)電機電壓母線和系統(tǒng)間的主變壓器容量的計算應該遵循以下條件：（1）在正常工作條件下，要按照發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%的裕度來計算。這是為了保證能將電能穩(wěn)定地輸送到系統(tǒng)中，同時考慮自身廠用設備用電后的余量。（2）當發(fā)電機電壓母線上有較多的近區(qū)負荷時，主變壓器容量要能承擔發(fā)電機電壓母線上最大一臺發(fā)電機停用后，通過變壓器向系統(tǒng)輸送剩余機組容量的功率，并且要能滿足母線上最大負荷的用電需求。（3）發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)連接的變壓器一般為兩臺。對裝設兩臺變壓器的發(fā)電廠，當其中一臺主變推出運行時，另一臺變壓器應承擔70%的容量。變壓器容量：S(2.2)故選擇主變壓器的型號為:SFP7-360000/220，變壓器的參數(shù)為：表2.SEQ表\*ARABIC\s11電力變壓器技術參數(shù)型號額定容量(kVA)額定電壓(kV)阻抗電壓(%)損耗(kW)高壓低壓空載負載SFP7-360000/22036000024215.75141726532.3廠用變選擇2.3.1廠用變壓器容量選擇的原則（1）確保變壓器的主側和副側額定電壓與供電電源電壓以及工廠電力網(wǎng)絡的電壓相互匹配。（2）變壓器的容量應當保證能從電源向工廠設備提供充足的功率，因此，對于高壓廠用工作變壓器，其容量應基于高壓廠用電的計算負荷的110%加上低壓廠用電的計算負荷來確定。2.3.2高壓廠用變的選擇對于300MW的發(fā)電機組，其工廠用電率設定為7%。在這個電廠中，每臺發(fā)電機配置了兩條高壓母線，并且高壓負載被均衡地分配到這兩條母線上。這樣做是為了防止高壓段出現(xiàn)故障時對整體運行造成干擾，同時也能控制短路電流。為此，我們采用了分裂繞組變壓器作為高廠變，以確保兩段母線不會連接到同一個低壓繞組。具體型號如REF_Ref10469\h表2.2所示。表2.SEQ表\*ARABIC\s12高壓廠用變壓器技術參數(shù)型號額定容量(kVA)連接組別阻抗電壓(%)空載電流(%)空載損耗(kW)SFF3-25000-1525000Δ/Δ?Δ

18.850.53335第3章電氣主接線設計3.1電氣主接線的設計要求與原則主接線方案設計是整個電氣主系統(tǒng)設計內(nèi)容中的第一步，后續(xù)設計都將在其基礎上進行，故在設計主接線時應持有嚴謹?shù)膽B(tài)度，綜合考慮各種因素，多方面對比。而一般來說，電氣主接線設計的原則可從三個基本角度著手考慮：可靠性、靈活性和經(jīng)濟性。這三點不僅在主接線方案設計中至關重要，同時也貫穿著整個主系統(tǒng)的設計過程?？煽啃裕阂螂娏I(yè)在社會生產(chǎn)生活中至關重要，停電的后果是非常嚴重的，不只會對人們正常生活帶來不便，對工業(yè)生產(chǎn)造成經(jīng)濟損失，而且可能導致人員傷亡等難以估量的損失，因此，主接線設計的首要考慮因素就是供電是否能做到安全可靠。其具體內(nèi)容如下：當斷路器處于維修狀態(tài)時，不應影響對系統(tǒng)正常供電；當設備處于故障或維修時，盡可能降低停運出線數(shù)并減少停電時間，并且確保全部I類及全部或大部分II類用戶的正常用電；避免發(fā)電廠發(fā)生整體停電的情況；發(fā)電機組停運時，不應影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。靈活性：電氣主接線可以適應各種的運行狀況，且可以靈活地切換運行形式。靈活性可以分為這些部分：首先是在安全可靠的條件下，能夠便捷地操作，其具體體現(xiàn)在主接線上則是，接線盡量簡單，盡可能減少操作步驟，以便于運行人員學習和掌握；其次，能夠方便地進行能源的調(diào)動與分配。在正常工作條件下,能夠依照負荷的實際需求，快捷且靈活地切換運行模式；如果因各種原因造成了事故，故障應在最短時間內(nèi)有效切除，以達到停電狀態(tài)盡可能地短，波及區(qū)域小的目的；最后則是在擴建方面，應考慮到未來可能要進行擴建發(fā)電廠的情況，在主接線設計時，要為擴建留有一定的余地。經(jīng)濟性：在實現(xiàn)可靠性和靈活性的兩個前提下盡可能節(jié)約成本。實現(xiàn)經(jīng)濟性的主要內(nèi)容如下：節(jié)約投資費用，主接線應盡可能簡潔，并合理采用限制短路電流的措施，從而節(jié)省開關電器數(shù)量、選用價格低廉的設備，降低費用；占地面積少，主接線設計要為配電裝置創(chuàng)造節(jié)約土地的基礎，盡量減少占地面積；3.2電氣主接線形式3.2.1單母線分段接線優(yōu)勢：電力供應的穩(wěn)定性與調(diào)度的多樣性是其主要優(yōu)點。一旦某條饋線出現(xiàn)故障，僅需將其從主接線布局中分離，不會影響其他饋線的正常運作。劣勢：設備數(shù)量的增加是其不足之處，具體包括兩個額外的隔離開關和一個斷路器。若分段母線的某部分出現(xiàn)故障，必須將其隔離進行維修，這將導致該母線段上的所有出線側停止供電。如REF_Ref11272\h圖3.1所示為單母線分段接線的示意。圖3.SEQ圖\*ARABIC\s11單母線分段示意圖3.2.2雙母線接線雙母線接線形式以其高度的可靠性和靈活性著稱。它包含兩組母線，工作母線和備用母線，兩組母線之間通過母線聯(lián)絡斷路器連接。在正常運作狀態(tài)下，工作母線負責電力分配，而備用母線則處于待命狀態(tài)。若工作母線發(fā)生故障，可以迅速通過母線聯(lián)絡斷路器將負荷轉移至備用母線，從而保障供電的連續(xù)性。此外，雙母線接線形式還為饋線的靈活調(diào)度提供了可能，便于電力系統(tǒng)的維護和升級。然而，這種接線形式也存在一定的局限性，如設備成本較高、占地面積相對較大等。盡管如此，其在大型電力系統(tǒng)中仍被廣泛應用，特別是在對供電可靠性要求極高的場合。如REF_Ref11184\h圖3.2雙母線接線示意圖所示為雙母線接線的示意圖。圖3.SEQ圖\*ARABIC\s12雙母線接線示意圖3.2.3橋形接線(1)內(nèi)橋接線兩臺斷路器，標記為DL1和DL2，共同構建這種布置，使得線路的切換操作變得簡便。在遭遇線路故障時，盡管故障線路的斷路器會立即隔離，但其余線路及雙變壓器系統(tǒng)仍能維持運作。因此，若變壓器出現(xiàn)故障，且伴隨電纜短路，兩個與變壓器相連的斷路器會被迅速斷開，中斷作業(yè)。這一方案通常適用于長距離電路，由于故障概率較高，以及變壓器切換需求不頻繁的情況。如圖3-3(a)所示。(2)外橋接線外部橋接在短距離傳輸電力時表現(xiàn)出優(yōu)越效率。它適合需要頻繁操作斷路器的場景。此外，當電力系統(tǒng)服務于工業(yè)供電，比如兩條饋線接入環(huán)網(wǎng)時，外部橋接也是理想選擇。如REF_Ref29661\h圖3.3(b)所示。(a)內(nèi)橋接線(b)外橋接線圖3.SEQ圖\*ARABIC\s13內(nèi)橋形接線示意圖3.2.4單元接線單元接線是一種簡潔高效的電氣接線方式，尤其適用于大容量發(fā)電機或變壓器的連接。在單元接線中，每個發(fā)電機或變壓器直接通過一個斷路器與主母線相連，這種設計不僅減少了設備數(shù)量，還降低了系統(tǒng)的復雜性和維護成本。此外，單元接線方式有助于提高電力系統(tǒng)的可靠性和靈活性，因為每個單元都是相對獨立的，便于進行檢修和操作。在大型發(fā)電廠或變電站中，單元接線被廣泛應用，以滿足高可靠性和高效率的電力傳輸需求，如圖3.4所示。圖3.SEQ圖\*ARABIC\s14單元接線圖3.3電氣主接線方案確定在設計電氣主接線時，當多個方案的可靠性和靈活性等硬性技術指標都差不多一致時，我們就要考慮兩種方案的實用經(jīng)濟性了。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。本著可靠性作為最主要的技術指標這個特性來看，經(jīng)過綜合考慮本設計選擇220kV和110kV選擇雙母線的接線形式，10kV采用單母線分段的接線形式。電氣主接線圖見附錄。第4章短路電流計算4.1短路電流的計算電力系統(tǒng)正常來說應該可靠不間斷的向用戶進行供電，以保證正常的生產(chǎn)運行。而電力系統(tǒng)發(fā)生故障時會導致系統(tǒng)不能正常的向用戶進行供電，影響正常生產(chǎn)秩序和生活，其中短路故障是影響最大，造成的事故和損失最為嚴重。短路就是指供電系統(tǒng)中不等電位的導體在電氣上被短接，如相與相之間，相與地之間的短接等。其特征就是短接前后兩點的電位差會發(fā)生顯著的變化。4.2短路電流計算4.2.1各元件電抗標幺值(1)基準電壓UB(2)基準容量SB(3)發(fā)電機電抗標幺值原始資料中的2臺發(fā)電機的型號相同，所以對應的電抗標幺值的大小也相等，即：XG1式中XG1、XG2、分別表示主接線中G1至G2的電抗標幺值。(4)主變電抗標幺值首先將元件電抗的標幺值折算在各自的電壓等級之下，變壓器的電抗標幺值計算如下：X(4.4)式中，XT表示變壓器電抗標幺值。Uk(%)(5)總的等值電路如REF_Ref11922\h圖4.1所示。圖4.SEQ圖\*ARABIC\s11短路等值電路4.2.2K1點短路電流計算短路時最大的短路電流一般出現(xiàn)在2個地方：(1)220KV母線處，(2)發(fā)電機母線出口處。對于220kV側來說，只需要計算一個短路點，短路點k的位置如REF_Ref12013\h圖4.2所示。圖4.SEQ圖\*ARABIC\s12發(fā)生短路后的短路等值電路(1)化簡等值電路，將REF_Ref12013\h圖4.2簡化如下REF_Ref12079\h圖4.3所示。圖中：Xk=(XS=Pcosφ圖4.SEQ圖\*ARABIC\s13化簡后的等值電路(2)將轉移電抗化為各電源到短路點的計算電抗Xca(3)電源G1和G2短路點處產(chǎn)生的短路電流If1查短路電流同期分量計算曲線t=0s，Xca=0.28時，It=0.2s，Xca=0.28時，It=4s，Xca=0.28時，I(4)求短路點的短路容量Sf1″=(5)求三相短路沖擊電流is?=2K1點短路電流計算結果見REF_Ref6596\h表4.1。表4.1短路電流計算結果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVAIiSk11.1811.6317414.2.3K2點短路電流計算發(fā)電機母線出口處的短路。短路點k的位置如REF_Ref12177\h圖4.4所示。圖4.SEQ圖\*ARABIC\s14發(fā)生短路后的短路等值電路(1)化簡等值電路，將REF_Ref12177\h圖4.4簡化如下REF_Ref12258\h圖4.5所示。圖中：對于發(fā)電機G1Xk1=X對于發(fā)電機G2Xk2=X圖4.SEQ圖\*ARABIC\s15化簡后的等值電路(2)將轉移電抗化為各電源到短路點的計算電抗XcaXca(3)電源G1在短路點處產(chǎn)生的短路電流If1查短路電流同期分量計算曲線t=0s，Xca=0.14時，It=0.2s，Xca=0.14時，It=4s，Xca=0.14時，I(4)電源G2在短路點處產(chǎn)生的短路電流If2查短路電流同期分量計算曲線t=0s，Xca=0.42時，It=0.2s，Xca=0.42時，It=4s，Xca=0.42時，I(5)求短路點總的三相短路電流IfIf(If(∞)(6)求短路點的短路容量Sf1(7)求三相短路沖擊電流is?K2點短路電流計算結果見REF_Ref32218\h表4.2短路電流計算結果。表SEQ表\*ARABIC4.2短路電流計算結果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVAIIIIIiSK28.638.6388.4560.2340.3525.22412.9第5章電氣設備的選擇5.1220kV側斷路器和隔離開關的選擇和校驗220kV側電流計算：(5.1)5.1.1220kV側斷路器選擇和校驗初步選定的斷路器類型為LW6-220。額定電壓和額定電流的校驗均符合規(guī)定標準。（2）斷路器開斷電流校驗：LW6-220的開斷電流為25kA，超過所需1.18kA，故此條件滿足。（3）在其閉合電流檢驗中：LW6-220的極限閉合電流為63kA，超過11.63kA的需求，符合規(guī)定。（4）動穩(wěn)定校驗：同樣基于63kA的極限通過電流，超過11.63kA的需求，故滿足條件。（5）熱穩(wěn)定校驗：LW6-220在4秒內(nèi)熱穩(wěn)定電流設置為25kA。允許發(fā)熱量（對應4S散熱）：（5.2）（5.3）（5.5）滿足要求。綜合上述各項嚴格的校驗標準，如REF_Ref27385\h表5.1所示，該斷路器符合要求。因此選定220kV戶外斷路器選用LW6-220型號。表5.SEQ表\*ARABIC\s11LW6—220斷路器校驗表型號LW6—220計算資料額定工作電壓UN/kV220UNS/kV220額定工作電流IN/A600Imax/A472.39額定開斷電流INbr/kA31.5I"/kA1.18短路關合電流INcl/kA63Ish/kA11.634s熱穩(wěn)定電流/kA2500Qk/kA2·s1.39動穩(wěn)定校驗ies/kA63Ish/kA11.635.1.2220kV側隔離開關的選擇和校驗初步選定隔離開關型號為GW13-220。其額定電壓和額定電流的校驗均符合規(guī)定的標準。（2）動穩(wěn)定校驗。GW13-220的動穩(wěn)定電流為55kA大于11.63kA，因此此條件滿足。（3）熱穩(wěn)定校驗。GW13-220的4s熱穩(wěn)定電流為16kA。允許發(fā)熱量（4S散熱）。（5.6）（5.7）（5.8）因此滿足此要求。綜上所述各項嚴格的校驗標準，如REF_Ref27509\h表5.2所示，該隔離開關完全符合要求。因此確定220kV側隔離開關選用GW13-220型號。表5.SEQ表\*ARABIC\s12GW13-220型隔離開關參數(shù)型號GW13-220計算資料額定工作電壓UN/kV220UNs/kV220額定工作電流IN/A600Imax/A472.394S熱穩(wěn)定電流有效值/kA16Qk/kA2·s1.39動穩(wěn)定校驗ies/kA55Ish/kA11.635.2110kV側斷路器和隔離開關的選擇和校驗110kV側回路的最大工作電流取變壓器中壓側額定電流。110kV側電流計算：(5.9)d2點沖擊電流==2.55×4.29=10.94kA(5.10)d2點短路時，其電流發(fā)熱量為（短路電流0S、2S、4S持續(xù)發(fā)熱）。(5.11)短路電流持續(xù)時間t取4S。5.2.1110kV側斷路器選擇和校驗初步選定的斷路器類型為LW6-110。額定電壓和額定電流的校驗均符合規(guī)定標準。（2）斷路器開斷電流的校驗：LW6-110開斷電流為25kA，其超過所需4.29kA，因此此條件滿足。（3）在其閉合電流檢驗中：LW6-110極限閉合電流為40kA，超過10.94kA需求，符合規(guī)定。（4）動穩(wěn)定校驗：同樣基于40kA的極限通過電流，其超過10.94kA，因此此條件滿足。（5）熱穩(wěn)定校驗：LW6-110在4秒內(nèi)的熱穩(wěn)定電流設置為25kA。允許發(fā)熱量（其對應4S散熱時間）。（5.12）（5.13）（5.14）各項嚴格的校驗標準，如REF_Ref27613\h表5.3所示，該斷路器完全符合其要求。因此可以確定110kV側戶外斷路器選用LW6-110型號。表5.SEQ表\*ARABIC\s13LW6—110斷路器校驗表型號LW6—110計算資料額定工作電壓UN/kV110UNS/kV110額定工作電流IN/A1000Imax/A944.78額定開斷電流INbr/kA25I"/kA4.29短路關合電流INcl/kA40Ish/kA10.944s熱穩(wěn)定電流/kA25Qk/kA2·s37.73動穩(wěn)定校驗ies/kA40Ish/kA10.945.2.2110kV側隔離開關的選擇和校驗初步選定隔離開關型號為GW5-110。額定電壓和額定電流的校驗均符合規(guī)定標準。（2）動穩(wěn)定校驗。GW5-110動穩(wěn)定電流為40kA大于10.94kA，因此此條件滿足。（3）熱穩(wěn)定校驗。GW5-110的4s熱穩(wěn)定電流為20kA。允許發(fā)熱量（其對應4S散熱時間）。（5.15）（5.16）（5.17）故滿足此條件。各項嚴格的校驗標準，如REF_Ref27688\h表5.4所示，該隔離開關完全符合要求。因此確定220kV側隔離開關選用GW5-110型號。表5.SEQ表\*ARABIC\s14GW5-110型隔離開關參數(shù)型號GW5-110計算資料額定工作電壓UN/kV110UNs/kV110額定工作電流IN/A1000Imax/A944.784S熱穩(wěn)定電流有效值/kA1600Qk/kA2·s37.73動穩(wěn)定校驗ies/kA40Ish/kA10.945.310kV側斷路器和隔離開關的選擇和校驗10kV側計算電流：(5.18)d3點沖擊電流：==2.55×26.67=68.00kA(5.19)d3點在短路時，電流的發(fā)熱量為（短路電流0S、2S、4S持續(xù)發(fā)熱）(kA)2?S(5.20)短路電流持續(xù)時間t取4S。5.3.110kV側斷路器選擇和校驗初步選定斷路器型號為ZN12-10，其詳細規(guī)格見REF_Ref27799\h表5-5。額定電壓和額定電流的校驗均符合規(guī)定標準。（2）斷路器開斷電流校驗：ZN12-10開斷電流可達40kA，超過所需26.67kA，故此條件滿足。（3）在其閉合電流檢驗中：LW6-220的極限閉合電流為100kA，超過68.00kA的需求，符合規(guī)定。（4）動穩(wěn)定校驗：同樣基于100kA的極限通過電流，超過68.00kA的需求，符合規(guī)定。（5）熱穩(wěn)定校驗：ZN12-10在4秒內(nèi)的熱穩(wěn)定電流設置為40kA。允許發(fā)熱量（其對應4S散熱時間）：（5.21）（5.22）（5.23）滿足要求。綜合上述各項嚴格的校驗標準，如REF_Ref27799\h表5.5所示，該斷路器完全符合要求。因此確定10kV側斷路器選用ZN12-10型號。表5.SEQ表\*ARABIC\s15ZN12-10斷路器校驗表型號ZN12-10計算資料額定工作電壓UN/kV10UNS/kV10額定工作電流IN/A2500Imax/A2474.43額定開斷電流INbr/kA40I"/kA26.67短路關合電流INcl/kA100Ish/kA68.004s熱穩(wěn)定電流/kA6400Qk/kA2·s1458.14動穩(wěn)定校驗ies/kA100Ish/kA68.005.3.210kV側隔離開關的選擇和校驗初步選定的隔離開關型號為GN19-10，其詳細規(guī)格見REF_Ref27985\h表5-6。額定電壓和額定電流的校驗均符合規(guī)定標準。（2）動穩(wěn)定校驗。GN19-10動穩(wěn)定電流為100kA大于68.00kA，此條件滿足。（3）熱穩(wěn)定校驗。GN19-104s內(nèi)熱穩(wěn)定電流為40kA。允許發(fā)熱量（其對應4S散熱時間）。（5.24）（5.25）（5.26）滿足要求。綜上所述各項嚴格的校驗標準，如REF_Ref27985\h表5.6所示，該隔離開關完全符合其要求。故能確定10kV側隔離開關可以選用GN19-10型號。表5.SEQ表\*ARABIC\s16GN19-10型隔離開關參數(shù)型號GN19-10計算資料額定工作電壓UN/kV10UNs/kV10額定工作電流IN/A2500Imax/A2474.434S熱穩(wěn)定電流有效值/kA6400Qk/kA2·s1458.14動穩(wěn)定校驗ies/kA100Ish/kA68.005.4電壓互感器選擇電壓互感器的工作原理遵循變壓器的基本法則，但其線徑設計精細，承載能力有限，主要通過隔離開關進行操作。對于可能發(fā)生的短路情況，內(nèi)置熔斷器會適時啟動，確保設備安全。針對不同的電壓等級，選用的產(chǎn)品型號有所區(qū)別。對于220千伏的電壓互感器，推薦TYD3-220型號，具體的技術特性見REF_Ref28430\h表5.7。相比之下，110千伏電壓互感器應選擇TYD3-110電容式產(chǎn)品，其詳細規(guī)格請參照REF_Ref28449\h表5.8。而10千伏系統(tǒng)則傾向于采用單相澆注柱式JDZX9-10電壓互感器，其相關技術參數(shù)詳列于REF_Ref28465\h表5.9之中。表5.SEQ表\*ARABIC\s17TYD3-220型電壓互感器技術參數(shù)型號額定電壓比/kV準確級組合額定輸出/VATYD3-2200.2/0.5/3P150/150/100表5.SEQ表\*ARABIC\s18TYD3-110型電壓互感器技術參數(shù)型號額定電壓比/kV準確級組合額定輸出/VATYD3-1100.2/0.5/3P150/150/100表5.SEQ表\*ARABIC\s19JDZX9-10型電壓互感器技術參數(shù)型號額定電壓比/kV準確級組合額定輸出/VAJDZX9-1010//0.1//0.1/30.2/6P0.5/6P20/5050/505.5電流互感器選擇與校驗5.5.1220kV側電流互感器的選擇和校驗220kV側計算電流：(5.27)本設計220kV置于戶外，故前期選用型號為LB7-220電流互感器，具體規(guī)格見REF_Ref28541\h表5.10。表5.SEQ表\*ARABIC\s110110kV電流互感器參數(shù)表型號額定電壓/kV額定電流/A動穩(wěn)定電流/kA1s熱穩(wěn)定電流/kALB7-2202206008031.5（1）額定電壓、額定電流校驗顯然滿足要求。（2）動穩(wěn)定校驗d1點沖擊電流==2.55×3.14=8.01kA。LB7-220的極限通過電流80kA大于8.01kA，滿足要求。（3）熱穩(wěn)定校驗LB7-220其1s內(nèi)熱穩(wěn)定電流為31.5kA。允許發(fā)熱量（其對應1S散熱時間）：=31.52×1=992.25(kA)2?S大于39.45(kA)2?S滿足要求。綜上所述各項嚴格的校驗標準，電流互感器完全符合其要求。故能確定220kV側電流互感器可以選用LB7-220型號。5.5.2110kV側電流互感器的選擇和校驗（1）電流互感器的額定電壓應大于等于電網(wǎng)工作的電壓一定數(shù)值。電流互感器的額定電壓應選110kV。（2）電流互感器額定電流應大于安裝回路最大工作電流。110kV側回路的最大工作電流等于變壓器中壓側額定電流。110kV側計算電流：(5.28)本次設計中，110kV進線在室外，因此選用型號為LB7-110電流互感器，其規(guī)格見REF_Ref28590\h表5.11。表5/SEQ表\*ARABIC\s111110kV電流互感器參數(shù)表型號額定電壓/kV額定電流/A動穩(wěn)定電流/kA1s熱穩(wěn)定電流/kALB7-11011010006331.5（1）額定電壓110kV，滿足要求。（2）額定電流1000A大于944.78A，滿足要求。（3）動穩(wěn)定校驗電流互感器動穩(wěn)定電流應大于d2點沖擊電流ish（即保證在沖擊電流電動力作用下不損壞）：d2點沖擊電流：==2.55×4.29=10.94kALB7-110的極限通過電流63kA大于10.94kA，滿足要求。（4）熱穩(wěn)定校驗LB7-110的1s內(nèi)熱穩(wěn)定電流為31.5kA.允許發(fā)熱量（其對應1S散熱時間）：=31.52×1=992.25(kA)2?S大于73.68(kA)2?S滿足要求綜上所述各項嚴格的校驗標準，電流互感器完全符合其要求。因此能確定110kV側電流互感器選用LB7-110型號。5.5.310kV側電流互感器的選擇和校驗10kV側計算電流：(5.29)本次設計中，10kV進線在室內(nèi)，因此初步選擇電流互感器型號為LZZBJ9-10，詳細參數(shù)如REF_Ref28635\h表5.12所示。表5.SEQ表\*ARABIC\s11210kV電流互感器參數(shù)表型號額定電壓/kV額定電流/A動穩(wěn)定電流/kA4s熱穩(wěn)定電流/kALZZBJ9-1010250014080（1）額定電壓、額定電流校驗顯然滿足要求。（2）動穩(wěn)定校驗d3點沖擊電流==2.55×26.67=68.00kALZZBJ9-10的極限通過電流為140kA其大于68.00kA，滿足要求。（3）熱穩(wěn)定校驗LZZBJ9-10的4s內(nèi)熱穩(wěn)定電流為80kA允許發(fā)熱量（其對應4S散熱時間）=802×1=6400(kA)2?S大于2844.14kA)2?S故滿足要求綜上所述各項嚴格的校驗標準，電流互感器完全符合相關要求。因此能確定10kV側電流互感器選用LZZBJ9-10型號。第6章防雷接地設計6.1雷電的危害在中國，夏季常常出現(xiàn)雷雨天氣，這種氣候條件下，發(fā)電廠常常成為雷擊的目標。雷電的危害主要體現(xiàn)在其顯著的熱力效應和力學效應。當雷電降臨，能在短時間內(nèi)引發(fā)高額定電壓和強電流，這可能導致發(fā)電廠絕緣材料瞬間破裂，從而引發(fā)故障。此外，強電流產(chǎn)生的大量熱量可能引發(fā)電氣設備的燃燒。同時，雷電的大電流還會帶來強大的電磁力，對電氣設備的機械結構造成損壞。因此，設計發(fā)電廠時，實施有效的防雷策略至關重要，以確保發(fā)電廠及其所在建筑的安全，防止因雷電導致的電力事故。防雷措施主要涉及兩個核心環(huán)節(jié)：其一為抵御直擊雷產(chǎn)生的過電壓；其二為防范由雷電侵入波導致的過電壓狀況。在應對直擊雷時，普遍采用的策略是安裝避雷針或者接閃線。一旦發(fā)電廠遭受雷擊，避雷針或接閃線會引導雷電產(chǎn)生的巨大電壓和電流流入地網(wǎng)，最終安全地泄入地面，以此確保發(fā)電廠免受雷擊損害。根設計規(guī)范本方案地網(wǎng)接地電阻(RE)應符合：R雷電引發(fā)的輸電線侵入發(fā)電廠的過電壓現(xiàn)象，特指當閃電通過線路侵入并影響發(fā)電廠內(nèi)的關鍵設施，例如電壓互感器、主變壓器和母線時所導致的電壓異常升高。針對這種威脅，主要的防護策略是通過設備集成防雷裝置，例如在變壓器的中性點常規(guī)安裝避雷器，同時對電壓互感器在設計和應用階段也強制要求配備相應的避雷保護設備，發(fā)電廠進出線也要根據(jù)需要考慮安裝避雷器。6.2避雷針的選擇（1）單根避雷針保護范圍計算在被保護設備高為Hw的層面上保護半徑Rw為： Hw≥ Hw<式中Hz——避雷針的高度，m；P——高度修正系數(shù)Hz≤30m，P=1；30<（2）兩支等高避雷針的保護范圍計算兩針的外側保護范圍仍然按照單根針計算，兩針之間的保護范圍按下式計算： Hl= 2bw公式中：Hs——避雷針高度，m；Hl——兩針間聯(lián)合保護范圍上部邊緣的最低點高度，m；2bw——Hw高度上的最小保護高度，m。（3）兩支不等高避雷針分別確定兩支不同的保護范圍，從短針針尖引出水平線與長針保護范圍相交，交叉點高度作為一根等效針，繼而按（2）中的計算方法可得其聯(lián)合保護范圍。（4）四支避雷針當面臨四針或以上復雜結構時，采取逐個分析三針組合的方式，計算每個組合的防護區(qū)域，并將這些區(qū)域逐一疊加，以確定總的防護覆蓋范圍。如果所有邊的最小保護寬度都滿足最低標準，那么整個多邊形內(nèi)部的所有空間都將被包含在組合防護區(qū)域內(nèi)。綜上所述，在本次設計中，選定220kV側的Y10W5-216/562型號避雷器。110kV側的避雷器選擇Y10W5-116/302。10kV側的避雷器選擇HY5WZ-17/45。結論本2×300MW火力發(fā)電廠電