【#文档大全网# 导语】以下是®文档大全网的小编为您整理的《发电厂毕业设计》，欢迎阅读！
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
摘 要
本毕业设计论文是2×300+2×200 MW发电厂电气部分的初步设计。全论文除了摘要、毕业设计书之外，还详细的说明了各种设备选择的最基本的要求和原则依据。变压器的选择包括：发电厂主变压器、高压备用变压器及高压厂用变压器的台数、容量、型号等主要技术数据的确定。电气主接线主要介绍了电气主接线的重要性、设计依据、基本要求、各种接线形式的优缺点以及主接线的比较选择，并制定了适合本厂要求的主接线。厂用电接线包括：厂用电接线的总要求以及厂用母线接线设计。短路电流计算是最重要的环节，本论文详细的介绍了短路电流计算的目的、假定条件、一般规定、元件参数的计算、网络变换、以及各短路点的计算等知识。高压电气设备的选择包括母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、高压开关柜的选择原则和要求，并对这些设备进行校验和产品相关介绍。而根据本论文所介绍的高压配电装置的设计原则、要求和220kV的配电装置，决定此次设计对本厂采用分相中型布置。继电保护和自动装置的规划，包括总则、自动装置、一般规定和发电机、变压器、母线等设备的保护，而发电厂和变电所的防雷保护则主要针对避雷针和避雷器的设计。此外，在论文适当的位置还附加了图纸（主接线、平面图、防雷保护等）及表格以方便阅读、理解和应用。
关键词 发电厂,电气设计, 短路计算,设备选择,配电装置
I
沈阳工程学院毕业设计（论文）
Abstract
This graduate design thesis is A 2×300+2×200 MW：A power plant the first period engineering electricity parts of first steps design. Whole thesis besides summary graduate to design the book outside, returned the expatiation every kind of most basic request that equipments choose With principle according to. The choice of the transformer includes: Main transformer, high pressure in power plant back transformer and high pressure factories use the main technique in number, capacity, model number...etc. in set data of the transformer to really settle. The electricity lord connected the line to introduce primarily the electricity lord connects the linear importance, design according to, the basic request, every kind of merit and shortcoming and lords that connect the line form connects the linear choosing more, the lord that combine to establish the in keeping With my plant the request connects the line; The factory connects With the electricity the line includes: The factory connect the linear total request and factory to connect the line design With the mother line With the electricity. The short-circuit galvanometer is regarded as the most important link, this thesis introduced the calculating purpose in short-circuit electric current, assumption term, general provision, the calculation, network transformation of a parameter detailedly and each calculation etc. knowledge that short circuit order; The choice of the high pressure electricity equipments includes the mother line, high pressure breaks the road machine and insulate the switch, electric current to feels With each other the machine, electric Voltage feels With each other the choice principle of the machine, high pressure switch cabinet With request, and proceed to these equipments the school check With the related introduction in product .But go together With the design principle of the electricity device, request to go together With the electricity device With 220kV according to this thesis a high pressure for introducing, decide this time design to adopt the cent the mutually medium-sized arranging to the my plant. after electricity protection With the programming of the automatic device, include total, automatic device, general provision With the protection of generator, transformer, mother line etc. equipments, but power plant With change to give or get an electric shock a design for defending thunder protecting then primarily aiming at lightning rod With lightning arrester. In addition, return in the appropriate position in thesis additional diagram paper (the lord connects the line, plane chart and defend thunder protection etc.) and forms read, comprehend With the convenience With applied.
Key words Power plant Electricity design Short circuit calculation Equipments choice Electricity equips
II
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
引 言
本次设计是我们在校期间进行的依次比较系统、具体、完整的颇为重要的设计，是一次比较综合的训练。它是我们将在校期间所学的专业知识进行理论与实践的结合，运用理论知识和所学到的专业技能进行工程设计和科学研究，提高分析问题和解决问题的能力，在我们的大学生活中占有极其重要的作用，是学生在校期间最后一个重要的综合性实践教学环节。在完成此设计过程中，我们可以学习电力工程设计、技术问题研究的程序和方法，获得搜集资料、查阅文献、调查研究、方案比较、设计制图等多方面训练，并进一步补充新知识和技能。
本电厂为凝汽式发电厂。第一期工程装设QFSN-200-2、QFSN—300—2型发电机组二台，并计划第二期工程安装两台相同容量的机组。QFSN—300—2：发电机额定电压为20kV，额定容量为353MVA， COSΦ=0.85,X”d=15.59%. QFSN-200-2：额定电压15.75kV,COSØ=0.85,额定电流8625A,Xd”=0.14,接线方式为Y。该厂以220kV线路与系统联系，220kV系统正序阻抗标么值(当取Sj=100MVA时)为X1=0．01，零序阻抗标么值为X0=0．03.，本厂220kV出线共5回．220kV出线都装有瞬时动作的主保护和后备保护，主保护动作时间0.05S,其后备保护动作时间取4秒计算．发电厂厂用电率为7.8%。
随着经济的飞速发展，迫切要求强烈的能源作为经济发展的坚强后盾，电力这种洁净的二次能源将对未来的国民经济发展起着举足轻重的作用。提高发电、输电、配电、供电效率和经济终端节电在我国能源和节能具有特殊重要的地位。纵观世界各国电力工业的发展，追求“可持续发展”已成为主流，我国于2002年推出了以打破垄断、引入竞争为首的体制改革方案，预期将对发、输、供电效率的提升产生积极作用。中国电力体制改革标志着电力工业在建立社会主义市场经纪体制，加快社会主义现代化建设的伟业中进入了一个新的发展时期，为了促进电力工业的持续稳定发展，保证西电东送工程的成功建设，满足各地区供电负荷要求，实现安全供电，保证供电可靠性，发电厂的建设具有十分重要的意义。
- 1 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
第一部分 说明书
1. 发电机和变压器的选择
1.1发电机的选择
发电机的选择原则：根据发电机的容量和出口电压来选择发电机的型号，并据此确定发电机的额定容量、额定电流、功率因数、超瞬变电抗等参数。
1.2主变压器的选择
1.2.1主变压器与发电机的连接形式
容量为200MW及其以上的机组在技术经济合理时，可采用发电机、变压器、线路组的单元接线。故
（1）本厂单元容量为300MW发电机，出口电压为20kV。与主变压器采用单元
接线。
（2）本厂单元容量为200MW发电机，出口电压为15.75kV。与主变压器采用
单元接线。
1.2.2发电厂主变压器容量和台数的确定
1.发电机与主变压器为单元连接时，主变压器的容量可按下列条件的较大者选择 (1)按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。 (2)按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷。 2.台数的选择
1)发电机—双绕组变压器单元接线，一台发电机设置一台主变压器。 2)扩大电源接线，一般两台发电机设置一台主变压器。
1.2.3.连接两种升高电压母线的联络变压器
(1)满足两种电压网络在各种不同运行方式下，网络间的有功功率和无功功率的交换。
(2)其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要求；同时也可在线路检修或故障时，通过联络变压器将其剩余容量送入另一系统。
(3)为了布置和引接线的方便，联络变压器一般装设一台，最多不超过两台。 (4)联络变压器一般采用自耦变压器。在按上述原则选择容量时，要注意低压
- 2 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
侧接有大量无功设备的情况，必须全面考虑有功功率和无功功率的交换，以免限制自耦变压器容量的的充分利用。
1.2.4变压器型式的选择
1、相数的选择
主变压器采用三相或是单相，主要考虑主变压器的制造条件，可靠性要求及运输条件因素。
在330kV及以下电力系统中，一般都选用三相变压器。因为单相变压器绕组相对来讲投资大、占地多、运输损耗出较大，同时配电装置结构复杂，出增加了维修工作量。但是由于变压器的制造条件和运输条件的限制，特别是大型变压器，尤其需考虑其运输可能性，从制造厂到发电厂(或变电所)之间，变压器尺寸是否超过运输途中隧道、涵洞、桥洞的允许通过限额，变压器重量是否超过运输途中车辆、船舶、码头、桥梁等运输工具或设施的允许承载能力。若受到限制时，则宜选用两台小容量的在相变压器取代一台大容量的三相变压器，或者选用单相变压器组。
2、绕组数的确定
国内电力系统中采用的变压器按其绕组数分类有双绕组普通式、自耦式以及低压绕组分裂等型式变压器，发电厂如以两种升高电压级向用户供电或与系统连接时，可以采用二台双绕组变压器或三绕组变压器，亦可选用自耦变压器。一般是当最大机组为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及所使用的控制电路和辅助设备，与相应的两台双绕组变压器相比都较少。但三绕组变压器的每个绕组通过容量应达到该变压器额定容量15%及以上，否则绕组未能充分利用，反而不如选用两台比绕组变压器合理。对于最大机组为200MW以上的发电厂，由于机组容量大，额定电流及短路电流都甚大，发电机出口断路器制造困难，价格昂贵，且对供电可靠性要求较高，所以，一般在发电机回路及厂用分支回路均采用分相封闭母线。而封闭母线回路中一般不装设断路器和隔离开关。况且，三绕组变压器由于制造上的原因，中压侧不留分接头，只作死抽头，不利于高、中压侧的调压和负荷分配。为此，一般以采用双绕组变压器和联络变压器更为合理。其联络变压器宜选用三绕组变压器，低压绕组可作为厂用备用电源或厂用启动电源，亦可连接无功补偿装置。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。在110kV及以上中性点直接接地系统中，凡需选用三绕组变压器的场所，均可优先选用自耦变压器，它损耗小、体积小、效率高，但限制短路电流的效果较差，变比不宜过大。因此，本变电站采用双绕组变压器。 3、绕组接线的组别的确定
变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则，不能并列运行。
- 3 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
电力系统采用的绕组连接方式只有星形“Y”和三角形“D”两种。因此变压器三相绕组的连接方式 应根据具体工程来确定。我国110kV及以上电压变压器三相绕组都采用“YN”连接；35kV采用“Y”连接，其中性点多通过消弧线圈接地；35kV以下高压电压，变压器三相绕组都采用“D”连接。
1.3高压厂用、备用/启动变压器的选择
1.3.1高压厂用变压器的选择
当发电机与主变压器成单元接线时，高压厂用工作电源一般由主变的低压侧引接，供给该机组的厂用负荷，因此本厂的四台机组采用的四台厂用变都从主变的低压侧引接。
2.厂用变压器的选择原则应考虑的因素为：
(1) 变压器原、副边的额定电压必须与引接电源电压和网络电压相一致。 (2) 变压器容量必须满足厂用机械从电源获得足够的功率。因此，对高压厂用工
作变压器的容量应按高压厂用电计算负荷的110%与低压厂用电计算负荷之和进行选择。而低压厂用工作变压器的容量应留有10%左右的裕度。 (3) 厂用变压器的容量应能满足经常的负荷需要，厂用电按厂用电率7.8%考虑。 (4) 按发电机容量、电压决定高压厂用电压。容量为100MW到300MW宜采用
6kV.容量60MW以下，可采用3kV. 1.3.2高备变的确定
（1）当无发电机电压母线时，由高压母线中电源可靠的最低一级电压母线或联络变压器的第三（低压）绕组引接，并扔得保证在全厂停电情况下，能从外部电力系统取得足够的电源（包括三绕组变压器的中压侧，从高压侧取得电源）。 （2）当有发电机电压母线是由该母线引接一个备用电源。
（3）当技术经济合理时，可由外部电网引接。全厂用两个或以上高压厂用备用或起动/备用电源时，应引用两个相对独立电源。
（4）200MW及以上容量的发电机超过3台时，每两台机组设立1个起动/备用电源。
（5）高压厂用备用变压器应与最大一台高压厂用变压器的容量相同，当启动/备用变压器带有工作负荷时，其容量还应满足最大一台高压厂用工作变压器的要求考核变压器检条件，当其自投负荷最大的一段厂用母线时，宜采用分批自启动的方式，而不宜增大备用变压器或启动/备用变压器的容量。
根据规程有关规定及经验，本厂应用２台高备变
- 4 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
2电气主接线
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首要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运 行的可靠性，灵活性和经济性密切相关，并且对电器设备选择，配电装置布置，继电保护和控制方式的拟定有较大影响。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，合理确定主接线方案。
2.1主接线的设计原则：
2.1.1主接线的设计依据
1．发电厂、变电所在电力系统的地位和作用； 2．发电厂、变电所达的分期和最终建设规模；
3．负荷大小和重要性； 4．系统备用容量大小；
5．系统专业对电气主接线提供的具体资料：
2.1.2主接线设计的基本要求
在设计主接线时，应使其满足供电可靠，运行灵活和经济等项的基本要求。
1．可靠性
供电可靠性是电力生产和电力分配的主要要求。 1）研究主接线可靠性应注意的问题
（1）应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析。主接线可靠性的衡量标准是运行实践，至于可靠性的定量分析由于基础数据及计算方法尚不完善，计算结果不够准确，因而，目前仅作为参考。
（2）主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。
（3）主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化界限。
（4）要考虑所设计电厂在电力系统中的地位和作用。
2）主接线可靠性的具体要求：
（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；
（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量停运的回路疏忽停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部份二级负荷的供电； （3）避免发电厂及变电所全部停运的可能；
- 5 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
（4）大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。
2．灵活性
主接线应满足在调度，检修及扩建时的灵活性：
（1）调度时，可以灵活地切除和投入发电机，变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式，检修运行方式以及特殊运行方式的系统调度要求；
（2）检修时，可以方便地停运断路器，母线及其它的继电保护设备，进行安全检修而不至于影响电力网的运行和对用户的供电；
（3）扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线，在不影响连续供电和停电时间最短的情况下投入新装机组，变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。
3．经济性
主接线在满足可靠性及灵活性的前提下做到经济合理。 （1）投资省
① 主接线力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备；
② 要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆； ③ 要能限制断路电流，便于选择廉价电器设备；
④ 如能满足系统安全运行和继电保护要求，110kV及以下终端或分支变电所可采用简易电路。
（2）占地面积小
主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减小。同时应注意节约搬运费用、安装费用和外汇费用。对大容量发电厂或变电所，在可能和允许条件下，注采取一次设计，分期投资、投建，尽快发挥经济效益。
（3）电能损失少
经济合理地选择主变的种类、容量、数量，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，发电厂、变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。 4.大机组超高压主接线可靠性的特殊要求（2.1.3）
对于单机（或扩大单元）容量300MW及以上发电厂： 1、任何断路器检修，不影响对系统的连续供电。
2、任何一进出线断路器故障或拒动以及母线故障，不应切除一台以上机组和相应的线路。
3、任何一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动相重合，以及当母线分段或母线联络断路器故障或拒动时，不应切除两台以上机组和相应线路。
4、 对于单机容量为300MW的电厂，经过论证，在保证系统稳定和发电厂，不致全停的条件下，允许切除两台以上机组。
- 6 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
2.2大型电厂的电气主接线
大型电厂一般指总容量为1000MW及以上、单机容量为200MW及以上，其接线的特点是：
(1)采用简单可靠的单元接线方式。有发电机—变压器单元接线、扩大单元接线和发电机—变压器—线路单元接线等，直接入高压或超高压的配电装置。 (2)大型电厂的所有发电机—变压器单元有部分接入超高压配电装置、部分接入220kV配电装置；也有全部接入超高压配电装置的。
2.2.1发电机—变压器组单元接线
200MW及以上大机组一般都采用与双绕组变压器组成单元接线而不与三绕组变压器组成单元接线，当发电厂具有两种升高的电压等级时，则装设联络变压器。
大机组要求避免在出口处发生短路，除采用安全可靠的分相封闭母线外，主回路力求简单，尽量不装设断路器和隔离开关。而采用双绕组变压器时，就可不用装出口断路器和隔离开关。
2.2.2主变压器和发电机中性点接地方式
1、主变压器中性点接地方式
(1)主变在110～500kV侧采用中性点直接接地方式。
(2)主变在6～63kV侧采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式。 2、发电机中性点接地方式
(1)发电机中性点采用非直接接地方式，发电机定子绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电流是发电机本身及其引出回路所连接原件的对地电容电流超过允许值将烧伤铁芯，损坏定子绝缘。引起匝间或相间短路，故需在发电机中性点采取经消弧线圈或高电阻接线的措施，以保护发电机免受损坏。。
2.2.3母线接线
本厂220kV出线最终为5回，故选择的电气主接线方案为：双母线带旁路或一台半断路器接线。
方案一：双母线带旁路母线接线
- 7 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
图2.1 双母线带旁路
方案二：一台半断路器接线
图2.2 一台半断路器接线
- 8 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
表2.1:母线接线方案比较
项目
可 靠 性
双母线带旁路母线接线 （1）简单清晰、设备少、设备本身故障率小。
（2）各种电压等级均分别有可能出现失电的概率。
（3）机组配置合理，使传递能量在变压器中损耗为最小。
一台半断路器接线
（1） 可靠性高。无论检修母线或设备故障、检修均不致全厂停电。
（2） 每一种电压级中，均有两台变压器联系，保证在变压器检修或故障时，不致使各级电压解列，提高供电可靠性。
比 较
(1)运行方式相对简单，调度灵活性
灵 差。
活 (2)各种电压级接线都便于扩建和发性 展。
(1)运行调度灵活，相应保证装置较复杂。
(2)易于扩建和实现自动化。
(1)设备相对少，投资小，年费用小。 投资高，设备多，年费用大。增大了占
经济性
(2)占地面积相对较小。
(3)采用单元接线及封闭母线，从而避免了选择大容量出口断路器，节省了投资。
地面积
因此，综合考虑，当出线回路线为5回时，一般宜采用双母线带旁路母线的接线方式。
- 9 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
3.厂用电接线
3.1厂用电接线设计原则
厂用电系统应具有调度的供电可靠性和灵活性。无论在机组起动、正常运行、正常停机和事故停机时，或在电力系统的某些部分发生短路的过渡状态下，或是由于机组热机部分缺陷造成机组解列，以及当电力系统频率与电压波动的情况下，均能可靠地向需要运行的厂用设备供电。为此，厂用电接线应满足以下几点：
（1）按机组自成系统，大机组尤应如此。每台机组的厂用电系统能在规定电压变化范围内工作，不受外部电力系统故障干扰，一台机组的故障、停运或其辅助设备的电气故障，不应影响另一台机组的正常运行。
（2）保证在厂用工作电源故障、机组起动和停运过程中必需的厂用机械的供电，一般应配置备用电源或起动电源。在机组起动、停运和事故时的切换操作要少，并能与工作电源短时并列（选择厂用工作变压器和厂用备用变压器绕组连接方式时，应计及此）。
（3）在满足机组安全运行的前提下，设置数量少的厂用变压器和厂用母线段，使接线简单明了和操作方便。
（4）充分考虑分期建设与连续施工过程中厂用电系统的运行方式。
（5）合理配置厂用电系统的继电保护装置，正确选择保护装置的和备用电源自投装置的动作时间，使能迅速切除故障元件，保护人身和设备安全，缩小故障影响，提高厂用电系统的安全水平。
（6）配备足够容量的交流事故保安电源，当厂用工作电源和备用电源均失效时，能够快速起动和自动投入。
（7）配备电能质量指标符合热工负荷要求的交流不间断供电装置。 注：（6）（7）两条适用于200MW及以上容量的火力发电机组。
3.2厂用电供电电压等级的确定
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10.5kV时，可采用3kV作为厂用高压电压；当容量在100～300MW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，可采用两种高压厂用电压，即3kV和10kV两段电压。
3.3厂用电源的引接
3.3.1高压厂用工作电源的引接
- 10 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
高压厂用工作电源的引接方式应由发电机电压回路引接，并尽量满足机、炉、电的对应性要求。
（1）当有发电机电压母线时，高压厂用工作电源由各母线段引接，供给接在该母线段的机组厂用负荷。
（2）当发电机与主变压器成单元连接时，高压厂用工作电源一般由主变压器低压侧引接，供给该机组的厂用负荷。
（3）当兼有发电机电压母线和单元连接机组时，根据上述原则引接各自的高压厂用工作电源。
3.3.2低压厂用工作电源引接
(1)低压厂用变压器一般由高压厂用母线段上引接。当无高压厂用母线时，可从发电机电压主母线或发电机出口引接。
(2)按炉分段的低压厂用母线，其工作变压器应由对应的高压厂用母线段供电。
3.3厂用电接线设计
发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线接线，并多以成套配电装置接受和分配电能，火电厂的厂用负荷容量较大，分布面较广，尤以锅炉的铺助机械设备耗电量大，如吸风机、送风机、排粉机、磨煤机、给粉机、电动给水泵等大型设备。其用电量约占厂用电量的60%以上。为了保证厂用电系统供电可靠性与经济性，且便于灵活调度，一般都采用"按炉分段"的接线原则。即将厂用电母线按照锅炉的台数分成若干独立段，即便于运行、检修、又能使事故影响范围局限一机一炉，不致过多干扰，正常运行的完好机炉。各独立母线段分别由工作电源和备用电源供电。
（1） 200MW机组火电厂厂用电采用6kV和380V两种电压，前者为中性点不
接地系统，后者为中性点位高电阻Q 接地系统。每台机组高A、B两段。6kV母线，由一台分列绕组高压厂用工作变压器供电，该变压器由发电机出口引接。两台机组设一台起动（备用）变压器，供给机组起动和停机负荷，并兼作厂用工作变压器的事故备用，按采用5500kW给水泵和全厂公
用负荷集中由1﹟机组供电的方案。1﹟高压厂用工作变压器和起动（备用）变压器选用31.5/20-20MVA,以后机组的高压厂用工作变压器均选用31.5/16-16MVA,每台机组也设A和B两段380V厂用母线，由一台低压厂用变压器供电，两台机组装设一台低压备用变压器作为低压工作变压器低压公用变压器电除尘变压器的备用，照明和检修网络采用惯常的性中性点直接接地系统，对输煤或除灰负荷，考虑在负荷中心的设置6kV母线集中供电，其电源由1﹟机组6kV厂用工作母线引接。
- 11 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
（2） 300MW机组火电厂厂用电接线与200MW不同主要有：公用负荷由起动（备
用）变压器集中供电，两台超支（备用）变压器均由220kV母线引接，
在起动备用母线段之间用断路器联络，但不允许并列运行，每台机组设四台1000kVA低压厂用变压器（两两成对互为备用）。三台1000kVA电除尘变压器（其中一台为备用），每台机组设一台照明变压器，全厂设一台照明备用变压器，全厂设两台互为备用的检修变压器，两台起动变压器之间的联络电缆较长，联络电缆两端均装设断路器，增大了投资。
- 12 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
4. 短路电流计算
4.1短路电流计算的目的
1、电气主接线比选 2、选择导体和电器 3、确定中性点接地方式 4、计算软导线的短路摇摆 5、确定分裂导线间隔棒的间距
6、验算接地装置的接触电压和跨步电压 7、选择继电保护装置和进行整定计算
4.2电力系统短路电流计算条件
4.2.1基本假定
短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则： 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。
4、 电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值，不随电
流大小发生变化。
5、 电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中的50%负荷接在高压母
线上。50%负荷接在系统侧。
6、 同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。 7、 短路发生在短路电流为最大值的瞬间。
8、 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。
9、 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，元件的电阻都略去不计。
10、元件的计算均取其额定值，不考虑参数的和调整范围。 11、输电线路的电容略去不计。
12、用概率统计法则制定短路电流运算曲线。
4.2.2一般规定
1.)计算的基本情况:
- 13 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
1电力系统申所有电源均在额定负荷下运行。
2.所有同步电机都具有自动调整励磁装置。 3.短路发生在短路电流为最大的瞬间。 4.所有电源的电动势相位角相同。
5.应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点电弧电阻对异频电动机的作用。仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。 2)接线方式
计算短路电流时所有的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式 (最大运行方式)。
3)计算容量应按本工程设计规划容量计算。 4)短路种类: 按三相短路计算
5)短路计算点：在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点。称为短路计算点，对于带电抗器的6-10kV出线与厂用分支回路，在选择母线至母线隔离开关之间的引线套管时，短路计算点该取在电抗器前，选择其余的导体和电器时，短路计算点应取在电抗器后。
4.2.3计算步骤
1) 选择计算短路点 2) 画等值网络图 3) 化简等值网络图
4) 求计算电抗XjS，
5) 由运行曲线进出各电源供给的短路电流同期分量标么值 6) 计算无限大的电源供给的短路电流同期分量 7) 有功功率电源的短路电流计算
8) 计算短路电流同期分量有名值和短路容量 9) 计算短路电流冲击值
10) 计算异步电动机供给的短路电流 11) 绘制短路电流计算结果表
4.2.4限流措施
电力系统中可以采取的限流措施： 1、 提高电力系统的电压等级 2、 直流输电
3、 在电力系统的主网加强联系后，将次级电网解环运行。
4、 在允许的范围内，增大系统的零序阻抗，例如：采用不带第三绕组或第三绕
组为Y接线的全星形自耦变压器，减少变压器的接地点等。 发电厂和变电所中可以采取的限流措施：
- 14 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
1、 发电厂中，在发电机电压母线分段回路中安装电抗器。 2、 变压器分裂运行。
3、 变电所中，在变压器回路中装设分裂电抗器或电抗器。 4、 采用低压侧为分裂绕组的变压器。 5、 出线上装设电抗器。
4.3电路元件参数的计算
高压短路电流的计算一般只计及各元件的电抗，采用标幺值。标幺值为各电路元件有各值与基准值之比。
U＊=U/Uj ；S＊=S/Sj ；I＊=I/Ij ；X＊=X/Xj ；
元件名称 发电机 调相机 电动机
变压器
电抗器
线 路
表4.1各元件计算公式 标幺值
有名值
''Xd%U2
100Pe/cos
X=
''d
''
SjXd%
100Pe/cos
X=
''d
Xd=Xk=
Ud%Sj
100Se
Xd=Xk=
Ud%Ue2
100SeUk%Ue
1003Ie
SjUk%Ue
2 1003IeUjSjU
2
j
X=X
X=0.145lg
D
0.789r
D=3dabdacdbc
4.4网络变换
1、/变换
X1=X13X12/( X13+ X12+X23) X2=X23X12/( X13+ X12+X23) X3=X13X23/( X13+ X12+X23)
2、/变换
X12=X1+X2+
X1X2
X3X1X3
X2
X13=X1+X3+
- 15 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
X23=X2+X3+
X2X3
X1
3、并联电源支路的合并
Ee=
E1Y1E2Y2E3Y3EnYn
---------合成电势
Y1Y2Y3Yn
X2=
1
--------合成电抗
Y1Y2Y3Yn
Y1 Y2 Y3„„Yn ------------各并联分支回路的电纳分别为各并联分支
回路电抗X1 X2 X3------------Xn的倒数
4、分支系数
1号2号3号
X1X2X3
X4
X=X1//X2//X3 X'= X+X4 C1= X/ X1 X14= X'/ C1
5、转移阻抗
- 16 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
1号2号
X1
X2
X3
X13=X1+X3+
X1X3
X2X2X3
X1
X23=X2+X3+
4.5等值电源的计算
1、按个别交换计算
当网络中有几个电源时，可将条件相类似的发电机，按下述条件连接成一组，分别求出至短路点的转移电抗。
（1）同形式且至短路点的电气距离大致相等的发电机。
（2）至短路点的电气距离较远的同一类型和不同类型的发电机。 （3）直接连接短路上的发电机 2、 按同一变化计算
当仅计算任一时间t的短路电流周期分量，各电源的发电机形式参数相同且距离短路点的电气距离大致相等时，可将各电源合并为一个总的计算电抗。
4.6三相短路电流周期分量计算
1、无限大电源供给的短路电流。
当供电电流为无穷大或者计算电抗XJ3=3.45时，不考虑短路电流周期分量的衰减。
2、限电源供给的短路电流
先将电源对短路点的等值电抗X＊∑，归算到以电源容量为基准的计算电抗XJS,然后按XJ3值查相应的发电机运算曲线，或查发电机的运算曲线数字表，即可得到短路电流周期分量的标幺值。
- 17 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
4.7冲击电流的计算
三相短路发生后的半个周期(t=0.01s)短路电流的瞬时值达到最大，称为冲击电流，ich。
其值近似计算为：Ich=2.55id〞
发电机-变压器与系统之间：Ich=1.85×1.414id〞。
4.8不对称短路电流的计算
1、对称分量法的基本关系
不对称短路计算一般采用对称法，三相网络内任一组不对称量（电流、电压等）都可以分解为三组对称分量，由于三相对称网络中对称分量的独立性，即正序电势只产生正序电流和正序电压降，负序和零序亦然，因此，可采用重叠原理，分别计算。然后从对称分量中求出实际的短路电流或电压值。 2、序网的构成
将不对称分量分解为正序、负序、零序三组对称分量，彼此间的差别在于相序不同，其对应的网络称为序网。 （1）正序网络
就是通常计算对称短路时所用的等值网络，除中性点接地阻抗，空载线路以及空载变压器外，电力系统各元件均包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示。 （2）负序网络
它的构成元件与正序网络完全相同，只需用负序阻抗代替正序阻抗。即可。 （3）零序网络
它由无件的零序阻抗所构成，零序电压施于短路点，各支路均并联于该点。
4.9正序等效定则
1、不对称短路时，短路电流正序分量算式：
I
(n)fa(1)
U(f0)
j(Xff(!)X
(n)
)
X△(n) 表示附加电抗，其值随短路型式不同，而不同。上角标（n）是代表短路类型符号。在简单不对称短路的情况下，短路点电流的正序分量，与在短路量每一相中加入附加电抗 X△(n)
发生三相短路时电流相等。此念称为正序等效定则。
- 18 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
2、 附加电抗： X△(n) m(n)
三相短路f(3): X(3)=0 1 两相短路接地f
(1,1)
: X△
(1，1)
=
XX
ff(2)X
ff(0)ff(0)
31
Xff(2)Xff(0)(Xff(2)Xff(0))
2
ff(2)
X
两相短路f(2): Xff(2) 3 单相短路f(1): Xff(2)Xff(0) 3
在中性点接地的系统中，最大的短路电流可能是三相短路电流，也可能是单相接地短路时的短路电流。中性点不接地的6-35kV的电网中，三相短路时的短路电流最大，只有在校验继电保护灵敏度时，需要进行二相短路电流的计算外，在没有特殊需要时，均按三相短路电流的计算外，在没有特殊需要时，均按三相短路来计算短路电流。
计算各种短路电流值的目的:
计算短路电流的目的是为了正确选择和检验电气设备，整定继电保护装置等。通常需要计算下列各种短路电流值。
I〞-------次暂态短路电流（即三相短路电流周期分量第一周期的有效值）用来作继电保护的整定计算和校验断路器的额定断流量。
ICH-------三相短路电流第一周期全电流有效值，用来校验电器和母线的动稳定以及断路器的额定断流量。
ich--------------三相短路冲击电流（即三相短路电流第一周期全电电流幅值）用来校验电气设备和母线的动稳定。
i∞-------三相短路电流稳态有效值，用来校验电器和载流部分的热稳定。 为什么计算三相短路电流值？而不计算单相、两相短路时电流值？
因为一般供电系统中已采取措施，使单相短路电流值不超过三相短路电流，而当短路点离电源较远时，也就是当X＊＞0.6时，两相短路电流值通常小于三相短路电流值，因而在短路电流计算中应以三相短路电流计算作为基础。
- 19 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
5. 电气设备选择
5.1电气设备选择总则
电器选择的一般条件：
1、按正常工作条件选择电器 （1）额定电压和最高工作电压
电器所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额定电压，故所选电器允许最高工作电压U，即UUsm。一般电器允许的最高工作电压：当额定电压在220kV及以下时为1.15UN；额定电压为330～500kV时为1.1UN；而实际电网的最高运行电压Usm一般不超过1.1UNS，因此在选择电器时，一般可按照电器的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNS的条件选择，发即UN UNS。 （2）额定电流
电器的额定电流IN是指在额定周围环境温度o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INImAx。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(包括线路损耗)外，还应考虑事故时由其它回路转移过来的负荷。 2、按短路情况校验 （1）短路热稳定校验
短路电流通过电器时，器各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。
2
满足热稳定的条件为: IttQk （5.1） 式中: Qk――短路电流产生的热效应；
Itt――电器允许通过的热稳定电流和时间
（2）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：iesish或IesIsh
式中：ish、Ish――短路冲击电流幅值及其有效值；
ies、Ies――电器允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。
下列几种情况可不效验热稳定或动稳定：
1)用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。
- 20 -
2
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
2)采用有限泳流电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定； 3)装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。 （3）短路电流计算条件
为使所选电器具有足够的可靠性、经济性和速动性，并在一定时期内适
应电力系统发展的需要，作验算用的短路电流应按下列条件确定。 1)容量和接线 按本工程设计最终容量计算。并考虑电力系统远景规化其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式。
2)短路种类、一般按三相短路验算，若其它种类短路较三相短路严重时，则应按最严重的情况验算。
3)计算短路点，选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。 （4）短路计算时间
校验电器的热稳定和开断能力时，还必须合理地确定短路计算时间验算热稳定的计算时间tk为继电保护动作时间tpr和相应断路器的全开断时间tab之和。
即：tk=tpr＋tab而tab＝tin＋tinta
式中：tab――断路器全开断时间；
tpr――后备保护动作时间； tin――断路器固有分闸时间；
ta――断路器开断时电弧持续时间，对少油断路器为0.04～0.06s
对SF6和压缩空气断路器约为0.02～0.04s。
5.2高压断路器的选择
高压断路器种类和型式的选择：
按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方式，一般可分为：多油式断路器、少油式断路器、压缩空气高压断路器、SF6断路器、真空断路器等。 高压断路器的操动机构，大多数是由制造厂配套供应，公部分少油式断路器有电磁式。弹簧式或液压式等几种型式的操动机构可供选择。一般电磁式操动机构需配专的直流合闸电源，但其结构加工精度要求较高。操动机构的型式，可根据安装调试方便和运行可靠性进行选择。
1、额定电压选择UN UNS 2、额定电流选择INImAx 3、开断电流选择
高压断路器的额定开断电流INbr,不应小于实际开断瞬间的短路电周期分量Ipt,即INbrIpt。当断路器的INbr较系统短路电流大很多时，为了简化计算，出可以用次暂态电流I"进行选择，即INbrI"。
一般断路器开断单相短路的能力比开断三相短路要大，国外研究结果表明，约大15%，但国内尚无正式数据，如单相短路电流大于三相短路电流时，暂以单
- 21 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
相短路为选择条件。我国生产的高压断路器，由于开断时间较长(0.1s)，短路电流非周期分量幅值20%的要求。对于使用快速保护和高速断路器者，其开断时间小于0.1s，当在电源附近短路时，短路电流的非周期分量可能超过周期分量的20%，因此需要进行验算。短路电流Ik为:
2
(2Ie)2 (5.2) Ik=Ipt
式中：Ipt-------开断瞬间短路电流周期分量有效值，当开断时间小于0.1s时，
IptI"(A)
tbr--------开断计算时间(S)
x
TA--------非周期分量衰减时间常数TA=r(rd)
其中x，r------电源至短路点的等效总电抗和总电阻。
wbtrTa
如计算结果非周期分量超过20%以上时，订货时应向制造部门提出要求。装有自动重合闸装置的断路器，当操作循环符合厂家规定时，其额定开断电流不变。 4、短路关合电流的选择
在断路器合闸之前，若线路上已存在故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过(预击穿)，更容易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏。且断路器在关合短路电流时，不可避免地在接通后又自动跳闸，此时还要求能够切断短路电流，因此，额定关合电流是断路器重要参数之一。为了保证断路器在关全短路时的安全，断路器的额定关合电流iNC1不应小于短路电流最大冲击值ish,即：iNC1IES
2
5、热稳定校验 ittQk
6、动稳定校验 iesish
5.3隔离开关的选择
隔离开关种类和型式的选择
隔离开关的型式较多，按安装地点不同，可分为屋内式和屋外式，按绝缘支柱数目又可分为单柱式、双柱式和三柱式。它对配电装置的布置和占地面积有很大影响，选型时应根据配电装置特点和使用要求以及技术经济条件来确定。 1、额定电压选择 UN UNS 2、额定电流选择 INImAx
3、热稳定校验 it2tQk 4、动稳定校验 iesish
5.4电流互感器的选择
5.4.1一次回路额定电压和电流的选择
电流互感器一次回路额定电压和电流应满足：
- 22 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
UN1 UNS ，IN1ImAx
式中UN1、IN1为电流互感器一次额定电压和电流 为了确保所供仪表的准确度，互感器的一次侧额定电流应尽可能与最大工作电流接近。
5.4.2二次额定电流的选择
电流互感器的二次额定电流有5A和1A两种，一般弱电系统用1A,强电系统用5A。当配电装置(例如超高压)距离控制室较远时，为能使电流互感器能多带二次负荷或减小电缆截面，提高准确级，应尽量采用1A。
5.4.3电流互感器种类和型式的选择
在选择互感器时，应根据安装地点(如屋内、屋外)和安装方式(如穿墙式、支持式、装入式等)选择其型式。选用母线型时应注意校核窗口尺寸。
5.4.4电流互感器准确级和额定容量的选择
为了保证测量仪表的准确度，互感器的准确级不得不低于所供测量仪表的准确级。当所供仪表要求不同准确级时，应按相应最高级别来确定电流互感器的准确级。
为了保证互感器的准确级，互感器二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所
2
规定的额定容量SN2，即SN2 S2IN2Z21。
5.4.5热稳定和动稳定校验
电流互感器的热稳定校验只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行。电流互感器热稳定能力常以1S允许通过的热稳定电流It或一次侧的额定电流IN1的倍数kt来表示，故热稳定应按下式校验it2tQk或(kt IN1)2Qk (t=1)。
电流互感器内部动稳定能力常以允许通过的动稳定电流ies或一次额定电流最大值(2IN1)的倍数kes―动稳定电流倍数表示，故内部动稳定可用下式校验iesish或2IN1kesish.由于邻相之间电流的相互作用，使电流互感器绝缘瓷帽上受到外力的作用，因此，对于瓷绝缘型电流互感器校验套管的机械强度。瓷套管的作用力可由一般电动力公式计算，故外部动稳定应满足FA10.51.73107ish2l/A(N)
式中: FA1―作用于电流互感器瓷帽端部的允许力。
l―电流互感器出线端至最近一个母线支柱绝缘子之间的跨距。 系数0.5表示互感器瓷套端部承受该跨电动力的一半。
- 23 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
5.5电压互感器的选择
5.5.1一次回路电压的选择
为了确保电压互感器的安全和在规定的准确等级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压UNS应在(0.8～1.2) UN1范围内变动，即应满足下列条件：0.8 UN1NS<1.2UN1
5.5.2二次回路电压的选择
电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求。 5.5.3种类和型式的选择
220kV及以上配电装置，当容量和准确度等级要求时，一般采用电容式电压互感器。
5.5.4容量和准确级选择
首先根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的接线方式，并尽可能将负荷均匀分布在各相上，然后计算各相负荷大小，按照所接仪表的准确级和容量选择互感器的准确级和额定容量。
5.5.5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，保护装置不能失压，同期点的两侧都能提取到电压。
（2）6—220kV电压等级的每组母线的三相上应装设电压互感器。
（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）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。
5.6裸导体的选择
裸导体一般按下列各项选择和校验： (1)导体材料、类型和敷设方式 (2)导体截面
- 24 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
(3)电晕 (4)热稳定 (5)动稳定 (6)共振频率
5.6.1导体材料、类型和敷设方式
常用导体材料有铜、铝和铝合金。因为铜价格高，因此只用在持续工作电流大且出线位置特别狭窄或对铝有严重腐蚀而对铜腐蚀较轻的场所。因为铝价廉，一般采用或铝合金材料作为导体材料。
常用的硬导体截面有矩形、槽形和管形。矩形导体散热条件较好，便于固定和连接，但集肤效应较大。为避免集肤效应系数过大，单条矩形截面最大不超过1250mm 。当工作电流超过最大截面单条导体允许截流量时，可将2～4条矩形导体并列使用，4条并列一般避免。矩形导体一般只用于35kV及以下，电流在4000A及以下的配电装置中。槽形导体机械强度好，载流量大，集肤效应系数小，用于4000～8000A的配电装置中。管形导体集肤效应系数小、机械强度高、管内可以通水或通风，因此，可用于8000A以上的大电流母线。此外，圆管表面光滑，电晕放电电压高，可用在110kV及以上的配电装置中。
矩形导体三相水平布置，导体竖放散热好，载流量大，机械强度差，导体平放与之相反。配电装置多采用三相垂直布置，导体坚放，综合二者优点。常用软导线有钢芯铝绞线。组合导线、分裂导线和扩径导线，后者多用于330kV及以
上配电装置。
5.6.2导体截面选择
导体截面可按长期发热允许电流或经济电流密度选择。 (1)按导体长期发热允许电流选择：ImaxKIal
式中：Imax――导体所在回路中最大持续工作电流。
Ial――在额定环境温度0＝＋25oC时导体允许电流。
K――修正系数，当导体允许最高温度为＋70oC和不计日照时： K＝
a1
(5.3)
a10
其中：a1――导体长期发热允许最高温度。
0、――导体额定环境温度和安装地点实际环境温度。
(2)当年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20m以上的导体，按经济电
流密度选择。 SIma/sJ (5.4)
- 25 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
式中：Imas――正常工作时的最大持续工作电流。
J――最大利用小时数Tmax，对应的经济电流密度。
5.6.3电晕电压校验
裸导体的临界电压Ucr应大于最高工作电压Umax即UcrUmax。
5.6.4热稳定校验
计及集肤效应系数Ks的影响，得由热稳定决定的导体最小截面为: SQkKs
mi＝n
A fAi
式中： C――热稳定系数 C=AfAi
所选截面应大于等于Smin。
5.6.5 硬导体的动稳定校验
矩形导体应力计算包括单条矩形和多条矩形两种。 (1)单条矩形
导体所受的最大弯矩M为：
M=fphl2/10 (N·m) 式中：fph――单位长度导体上所受相间电动力(N·m)
f＝1.731071
phish
l――导体支柱绝缘子间的跨距（a
m） 当跨距数为2时M=fphl2/8 (N·m) 导体最大相间计算应力
M
ph＝W
M=fphl2/10W (Pa)
w――导体对垂直于作用力方向轴的截面系数。 phal (Pa) al――导体材料允许应力
设计中常根据材料最大允许应力来确定绝缘子间最大允许跨距： l10alW
ma＝x
f（m） ph
(2)多条矩形
母线中最大机械应力由相间应力ph和同相条间应力b叠加而成。
max＝ph＋b
- 26 -
(5.5)
(5.6) (5.7) (5.8)
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
由于同相条间距离很近，条间作用力大，为了减少b，条间通常设有衬垫，衬垫间允许的最大跨距――临界跨距 Icr＝b4
h
(5.9) fb
式中:b,h――矩形导体的宽和高（m）
――系数，铜：双条为1774，三条为1355；铝：双条为1003，三条为1197。
所选衬垫跨距应满足Ib＜Icr 边条导体所受弯矩
M2
b＝fblb/12 (N·m) 条间作用应力
2
2
b＝Mb／W＝fblb/12W(Pa)或bfblb/(2b2h) 若多条组成母线的最大应力max＝ph＋bal母线满足动稳定要求。简化计算：
l12balW
bma＝x
f b
若所取的lblbmax则导体满足动稳定要求。
根据以上的原则，计算后选择： LGJ－800型母线。
- 27 -
(5.10) (5.11) (5.12)
沈阳工程学院毕业设计（论文）
6. 高压配电装置
6.1设计原则
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、施工方面的要求，合理制定布置方案和选用设备，积极慎重地采用新布置、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配电装置型式选择选择，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。在确定配电装置型式时，必须满足下列四点要求。 1、节约用地
2、运行安全和操作巡视方便 3、便于检修和安装 4、节约三材，降低造价
6.2设计要求
1、满足最小安全净距的要求 2、施工、运行和检修的要求 3、噪声的允许标准及限制措施
4、静电感应的场强水平和限制措施 5、电晕无线电干扰的特性和控制
6.3配电装置型式选择
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。当在污秽地区或市区建110kV屋内和屋外配电装置的造价相近时，宜采用屋内型，在上述地区若技术经济合理时，220kV配电装置也可采用屋内型。
配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，它是根据主接线的方式由开关电路、保护和测量电路、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接收和分配电能的装置。
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，如节约土地。
- 28 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
2）保证运行可靠，按照系统和自然条件，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，不知仅筹，力求节约材料和降低造价。 5）安装和扩建方便。
6.3.1中型配电装置
现有220kV配电装置分普通中型布置和分相中型布置两种。对于普通中型布置，其母线下不布置任何电气设备，而分相中型布置的特点是将母线隔离的开关直接安装在各相母线的下面。
（一）普通中型的配电装置
该型电器设备安装在地面支架上，施工，运行和检修都比较方便，所以使用广泛，各方面的经验较为丰富，但占地面积过大，防污性能差，抗震性能好。
（二）分相中型配电装置
该型架构简化，施工工作量最小，工期最短，布置清晰，运行方便，母线检修方便，当两组母线隔离开关连在一起，检修一组需全停，防污性能差，抗震性能好。
6.3.2半高型配电装置
该型采用单杆打拉线结构，施工组装工作量较小，隔离开关抬高，安装困难，对抬高的母线及其隔离开关监视与操作有困难，对抬高的母线及其隔离开关检修较困难，防污性及抗震性较差。
6.3.3高型配电装置
该型框架结构较复杂，钢结构加工量较大，架构及上层隔离开关吊装麻烦，施工工期较长，自主控制室至配电装置上层没有天桥，便于巡视操作。布置比较麻烦，居高临下，巡视设备一目了然，上层母线的线夹检修困难，如上层隔离开关下没有3.6M宽的操作走道，检修较方便。防污性能较差，抗震性能差。
6.4室内配电装置
土建施工工作量大，工期较长，不便于分期扩建。巡视线路短，操作方便，清扫工作小。除楼层母线隔离开关检修不甚方便外，其他设备检修较方便，且不受气候条件影响，但不能带电作业。防污性能好，抗震性能差。
- 29 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
6.5形式选择
对于220kV双母线带旁路，屋外高兴在缩小占地面积、提高土地利用率方面有较显著的效果，其造价与屋外其他形式也基本接近，通过结构改革，在耗钢量大幅度下降的情况下，也能满足运行按全、检修方便的要求。因此，当220kV配电装置地处农作物高产地区、人多地少地区或地面积受限制时，宜采用高型布置，但在地震基本烈度为8度级以上的地区不宜采用。对于双母线带旁路母线的高型配电装置，发电厂一般利用双框架单列式布置，对于污秽地区配电装置的选型，可采用屋内型。以往通用的屋外普通中型布置形式，虽然便于运行、检修和安装，抗震性能好，但是占地过多，一般不予采用。至于屋外分相中型配电装置在站地、投资、三材消耗等方面均较普通中型优越，而且布置清晰，架构简化，有利于施工、运行和检修，但占地仍较多，故适用于在非高产地和地多人少的地区采用。
根据以上资料分析，选择普通中型配电装置。
- 30 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
7. 继电保护和安全自动装置
7.1总则
1.本规程为电力系统继电保护和安全自动装置科研、设计、制造、施工和运行等有关部门共同遵守的基本原则；
2.本规程适用于1kV及以上电力系统中电力设备和线路的继电保护和自动装置；
3.继电保护和安全自动装置应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性。当确定其配置和构成方案时，应综合考虑以下几个方面。
（1）电力设备和电力网的机构特点和运行特点 （2）故障出现的概率和可能造成的后果 （3）电力系统的近期发展情况 （4）经济上的合理性
（5）国内和国外的成熟经验
4.继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分。确定电力网结构、厂站主接线和运行方式时，必须与继电保护和安全自动装置的配置统筹考虑，合理安排。
继电保护和安全自动装置的配置方式，要满足电力网机构和厂站主接线的要求，并考虑电力网和厂站运行方式的灵活性。
对导致继电保护和安全自动装置不能保证电力系统安全运行的电力网机构形式，厂站主接线形势、变压器接线方式和运行方式，宜根据继电保护和安全自动装置的要求，限制使用，或辅以适当的措施。
5.应根据审定的电力系统设计或审定的系统接线图及要求，进行继电保护。
7.2保护和安全自动装置系统设计
为便于运行管理和有利于性能配合，统一电力网或同一厂站的继电保护和安全自动装置的形式，不宜种类过多。 一般规定：
1.电力系统中的电力设备和线路，应装设短路故障和异常运行保护装置，电力设备中和线路的保护应有住保护和后备保护，必要时可在增设辅助保护。 电力系统和线路的保护拥有主保护和后备保护，必要时可在增设辅助保护。 （1）主保护：满足系统稳定及设计安全要求，有选择的切除被保护设备和全线路故障的保护。
（2）后备保护：主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护可
分为远后备和近后备两种方式。
- 31 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
远后备：当主保护或断路器拒动时，有相邻电力设备或线路的保护实现
后备。 近后备：当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护实现后备，
当断路器拒动时有短路失灵保护实现后备。
（3）辅助保护：为补充主保护和后备保护的不足而增设的简单接线。 2.继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性要求
（1）可靠性是指保护该动作时应可靠动作不该动作时应可靠不动作。
（2）选择性是首先由故障设备或线路的保护切除故障，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护切除故障。
（3）灵敏性是指在被保护设备或线路范围内故障是保护装置应具有必要的灵敏系数。
（4）速动性是指保护装置应能尽快地切除断路故障其目的是提高系统稳定性限制。
3.制定保护配置方案时，对稀有故障，根据对电网影响程度和后果应采取相应措施，使保护能按要求切除故障，对两种故障同时出现的稀有情况仅保证切除故障。
4.在配置各类保护装置的电流互感器二次线圈时应考虑到既要消除保护四区，同时又要尽可能减轻电流互感器本身故障时所产生影响。
5.当采用远后备方式时，在变压器后面或带电抗器线路上发生断路，以及在电流助增作用很大的相邻线路上发生短路等情况下如果为了满足相邻保护区末端短路时的灵敏性要求将是保护过份复杂或在技术上难以实现时可以缩小后备作用的范围。
6.如由于短路电流衰减、系统振荡和电弧电阻的影响可能是带时限的保护装置拒绝动作时，应根据具体情况，设置按短路电流或阻抗初始值动作的瞬时测定贿赂或采取其它措施但无论采用哪种措施都不应引起保护装置误动作。
7.电力设备或电力网的保护装置当不允许因系统振荡引起误动作时，应装设振荡闭锁装置。必要时，也可按振荡是不误动作的条件来选去保护整定值。 8.装有管型避雷器的线路为了在避雷器放电是不致误动作保护装置的动作时限（从开始发生故障只发出跳闸脉冲），应不小于0.08秒，保护装置启动元件的返回时间应小于0.02秒。
9.保护用电流互感器包括中间电流互感器的稳态比误差不应大于10%，对35kV级以下电力网当技术上难以满足要求切不至于保护装置不正确动作时才允许较大的误差。
10.在电力系统正常运行情况下当电压互感器二次回路断线或其他故障能使保护装置误动作时应装设断线闭锁装置或采取其他措施将保护装置解除工作并发出信号当保护装置不致误动作时可装设电压回路断线信号装置。
11.统计继电保护的工作情况在保护装置回路内应设置指示信号（包括信号继电器、带动作指示的继电器、带指针的时间及电器等），并应符合下列要求：
- 32 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
（1）在直流电压消失是不自动复归或在直流电源恢复时，仍能维持原来的信
号显示状态。
（2）能分别显示各保护装置的动作情况。 （3）再由若干部分组成的保护装置中，能分别显示各部分及各段的动作情况。 （4）对复杂的保护装置，以设置反应装置内部异常的信号。 （5）在条件许可时，宜在保护出口至断路器跳闸的回路内装设信号指示装置。 12.为了便于分别校验保护装置和提高可靠性主保护和后备保护应做到回路彼此独立。
7.3发电机保护
发电机是电力系统最重要的设备之一，发电机的安全运行对保证电力系统的稳定运行和电能质量起着决定性的作用。机组容量越大起的作用越重要。因此，必须针对发电机可能发生的各种不同故障和不正常的运行状态配置完善的继电保护装置。
1.电压在1kV及以上，容量在300MW及以上的发电机，按规定，对下列鼓掌及异常运行方式，装设相应的保护装置。 （1）定子绕组相间短路 （2）定子绕组接地 （3）定子绕组匝间短路 （4）发电机外部相间短路
（5）定子绕组过电压 （6）定子绕组
（7）转子表层（负序）过负荷 （8）励磁绕组过负荷
（9）励磁回路一点及两点接地 （10）励磁电流异常下降或消失 （11）发电机逆功率
2.各种保护装置，根据故障和异常运行方式的性质，按本节各条的规定，动作于：
（1）停机：断开发电机断路器对汽轮机发电机，还要关闭主汽门对水轮发电机还要关闭到水翼。
（2）解列并灭磁：断开发电机断路器、灭磁、原动机甩负荷。 （3）解列：断开发电机断路器原动机甩负荷。 （4）减出力：将原动机出力减到给定值。
（5）缩小故障影响范围，例如双母线系统断开母线联络断路器等。 （6）信号，发出声光信号。
- 33 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
3.对发电机定子绕组及其引出线的相同短路计算故障，应按下列规定装设相应的保护装置作为发电机的主保护。
（1）对1kV以上的发电机，应装设纵联差动保护。
（2）对发电机变压器组，当发电机与变压器之间设有断路器时，100MW以上的发电机，除发电机变压器组共用纵联差动保护外，发电机还应装设单独的纵联差动保护。对200MW及以上的汽轮发电机，为提高快速性，在机端还以增设负荷电流速断保护或在变压器上增设单独的纵联差动保护，及采用双重快速保护方式。
4.定装设的过电流保护电流速断保护低电压保护和纵联差动保护均应动作于停机。
5.300MW发电机变压器组保护配置
（1）断线闭锁用来防止其他保护误动作
（2）转子2次谐波电流是匝间保护，零序电压是匝间保护，用来保护定子匝间
短路。
（3）发电机定子绕组及其引出线的相同断路故障，装设发电机岔洞保护。 （4）对称过负荷保护由定时限和反时限两部分组成。
（5）非对称过负荷保护由定时限和反时限两部分组成转子表层过负荷保护。 （6）低励失磁保护。
（7）逆功率保护作为汽轮机突然停机的保护。
（8）后备逆功率保护。 （9）定子接地故障，装设保护区100%的定子接地保护分为基波零序电压保护。
3次谐波电压定子接地保护外加直流电源的100%定子接地保护。 （10）过电压保护是对发电机突然甩负荷或者带时限切除距发电机较近的外部故
障时所引起的发电机端电压的保护。
（11）过激磁保护是防止发电机由于过激磁而导致发电机金属部分严重过热。 （12）主变差动保护。 （13）转子一点接地保护。 （14）转子两点接地保护。 （15）发电机变压器组差动保护。 （16）断路器失灵保护。 （17）非全相运行保护。 （18）主变零序保护。 （19）阻抗保护。 （20）主变瓦斯保护。 （21）厂变瓦斯保护。 （22）主变温度保护。
- 34 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
（23）厂变温度保护。 （24）发电机断水保护。 （25）厂变差动保护。
7.4电力变压器的保护
对电力变压器的下列故障及异常运行方式应按规定装设相应的保护装置， 额定容量为40000kVA的高压备用变压器
（1）纵联差动保护对变压器引出线，套管及内部的短路故障进行保护，并作为主保护。
（2）过电流保护，对由外部相间短路引起的变压器过电流进行保护并作为后备保护。
（3）外部相间短路保护。
（4）对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，装设可作用于信号或
动作与跳闸的装置。
7.5母线保护
1、专用保护应根据母线的重要程度满足以下要求：
（1）对于双母线并列，母线保护应保证先跳开母联，以防止丢失选择性。 （2）母线保护不限制母线的运行方式，在母线破坏固定联结时，母线保护装置能有选择性地动作。
（3）当平行线接于不同的母线，当母线保护动作时，应闭锁横差保护，以防止误动。
（4）在一组母线或一般母线合闸时，应能快速而有选择地切除故障母线。 （5）在外部短路不平衡电流下，或交流回路断线时，母线保护不应动作。 2、保护确定：电流差动保护。 3、6～10kV发电机电压母线保护：
分段母线采用不完全电流差动母线保护。保护由两段组成：第一段采用无时限或带时限的电流速断，当灵敏性不符合要求时，可采用电流闭锁电压速断保护；第二段采用过电流保护，当灵敏性不符合要求时，可将一部分负荷较大的配电线路接入差动回路，以降低保护的起动电流。
7.6线路保护
配置原则：
（1）相间短路保护：
①对简单电网，一般采用一段式或两段式电流电压速断保护和过电流保护。
- 35 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
②在复杂电网中，当电流电压保护不能满足选择性、灵敏性及快速性要求时，可采用高一级保护，如距离保护等。
③对并列运行的平行双回路，可装设横联差动保护。 （2）单相接地保护：
对线路单相接地故障，按阶段应装设和利用下列电流构成的有选择性的电流保护：
①网络自然电容电流。
②消弧线圈补偿后的残余电流。
③人工接地电流，一般此电流不宜大于5-10A。
7.7安全自动装置
1.一般规定
（1）在电力系统中应装设安全自动装置以防止系统稳定破坏或事故扩大造成大面积停电或对重要用户的供电长时间中断。
（2）电力系统安全自动装置是指在电力网中发生故障或异常运行时，其控制作用的自动装置。
（3）安全自动装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。 2.自动重合闸装置
（1）3kV及以上的架空线路和电缆与架空混合线路在具有断路器的条件下，
如用电设备允许且无备用电源自动投入时，应装设自动重合闸装置。 （2）旁路断路器和兼作旁路的母线联络断路器或分段断路器，应装设自动重
合闸。
（3）低压侧不带电源的降压变压器可装设自动重合闸装置。
（4）必要时母线故障可采用母线自动重合闸装置，其中220kV线路采用三项
重合闸装置。 3.自动投入装置
应装设备用电源和备用设备的自动投入装置 4.动低频减载装置 5.自动准同步装置 6.自动调节励磁装置
发电机均应装设自动调节励磁装置汽轮发电机还应装设继电强行励磁装置，发电机的自动调机励磁装置应接到极端电压互感器上。 7.自动灭磁装置
300MW的发电机励磁机励磁回路采用对电阻放电逆变灭磁非线性电阻灭磁等灭磁方式。
为了分析电力系统事故及继电保护和安全自动装置在事故过程中的动作情况以及为迅速判定线路故障点的位置装设故障录波器或其它类型的自动故障记录装置。300MW的发电机，应具有故障时的时间顺序记录。
- 36 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
8. 防雷保护
发电厂和变电所是电力系统的中心环节，如果发生雷击事故将造成大面积停电严重影响国民经济和人民生活，发电厂和一次变电所的防雷保护必须十分可靠。
8.1雷害来源
1.雷直击于发电厂变电所。
2.雷击线路沿线路向发电厂变电所入侵雷电波。
对直击雷的保护一般采用避雷针或避雷线我国运行经验表明反装设符合规程要求的避雷针的发电厂和变电所绕击和反击事故率是非常低的。
由于线路落雷频繁所以沿线路入侵的雷电波是发电厂变电所遭受雷害的主要愿意由线路入侵的雷电波电压虽受到线路绝缘的限制但线路绝缘水平比发电厂变电所电器设备的绝缘水平高若不采取防护措施势必造成发电厂变电所电器设备的损坏事故。其主要防护措施是在发电厂变电所内装设阀型避雷器以限制入侵雷电波幅值，使设备上的过电压不超过其冲击耐压值在发电厂变电所的进线上设置金线保护段以限制流经阀型避雷器的雷电流和限制入侵波的陡度。对直接与架空线相连的旋转电机还在电机母线上装设电容器限制入侵雷电波陡度以保护电机匝间和中性点绝缘。
8.2直击雷防护的基本原则
1.所有户外配电装置较高建筑物以及易燃易爆装置都应处于避雷针的保护范围之内，以免直接受到雷击。
2.被保护物之间应有一定距离以免雷击避雷针是造成反击即从避雷针至被保护设备发生放电。对于60kV以上的配电装置由于绝缘水平较高不易造成反击，为了降低造价并便于布置可将避雷针装设在门型构架上。发电厂的主厂房上一般不装设避雷针以免发生感应或反击使继电保护动作或造成绝缘损坏在变压器门型构架上不得装设避雷针。
3.确定避雷针的布置时首先应考虑利用照明灯塔同时满足避雷针与配电装置带电部分在地中和空气中应有最小距离的要求及每支避雷针距离构架为5m以上其接地线在地下与设备接地线相距3m以上。
8.3避雷针的设计
1.单支避雷针的保护范围：
在高度hx水平面上的保护范围的半径可按下式计算：
- 37 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
h
时，rx(hhx)p (8.1) 2h
当hx时，rx(1.5h2hx)p (8.2)
2
式中h——避雷针高度（m）
当hx
P——高度影响系数 h30m时，p=1 30时 P=5.5/h
2.双支等高避雷针的保护范围：
两针外侧的保护范围可按单针计算方法确定，两针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点0的圆弧来确定，0点的高度按下式计算: D——两针间的距离(m) ， p同前。
bx1.5(h0hx) (8.4) 一般两针间的距离与针高之比D/h不宜大于5
注：两针间的距离必须小于7hp，当被保护物高度为hx时，两针间的距离必须小于7(h- hx)p
3.三支等高针的保护范围：
三支针形成的三角形的外侧保护范围，应分别按两支等高针的计算方法确定。如在三角形内被保护物高度hx水平面上，各相邻避雷针保护范围的一侧最小宽度bx0，则全部面积受到保护。四针及以上，可三针三针分别验算。
h0hD/7p (8.3)
8.4避雷线的保护范围
1.避雷线的保护范围计算方法和公式见《电气工程设计手册》（电气一次部分）。 2.避雷线保护基本要求如下：
（1）避雷线应具有足够的截面和机械强度。一般采用镀锌钢绞线，街面不小
于35mm2，在腐蚀性较大的场所，还应适当加大截面或采取其他防腐措施，在200m以上档距，宜采用不小于500mm2截面。 （2）避雷线的布置，应尽量避免与母线互相交叉的布置方式。
（3）当避雷线附近（侧面或下方）由电气设备、导线或63kV及以下架构时，
应验算避雷线对上述设施的间隙距离。
（4）应尽量降低避雷线接地端的接地电阻，以降低累计过电压，一般不宜超
过10的工频接地电阻。
- 38 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
8.5避雷器保护及配置
8.5.1避雷器的参数
电气设备的绝缘配合给予避雷器的保护水平，设备所承受的雷电过电压和操作过电压均由避雷器来限制，即选用设备的绝缘水平取决于避雷器的保护性能。 1、避雷器的参数
普通阀型避雷器有FS和FZ两种。FS型主要适用于配电系统，FZ型适用于发电厂和变电所。FZ型避雷器均由结构和性能标准化的单件组成，其单件的额定电压分别为3、6、10、15、20、30kV.因此可由不同单件组成各种电压等级的避雷器。
金属氧化锌避雷器比普通阀型避雷器，具有无续流、通流容量大、结构简单、寿命长等优点，将在很多范围内，代替普通阀型避雷器。金属氧化锌避雷器的电站用Y5W系列和旋转电机保护用Y3W系列。
磁吹避雷器主要FCZ电站型和旋转电机用的FCD型两种。 2.避雷器的主要技术参数
（1）额定电压。避雷器的额定电压必须与安装避雷器的电力系统的电压等级相同。
（2）灭弧电压。灭弧电压是保证避雷器能够在工频续流第一次经过零值时，根据灭弧条件所允许价值避雷器的最高工频电压。考虑到避雷器动作时，系统内若有不对称短故障发生，则加在非故障相避雷器上的恢复电压将有可能高于相电压，而这时避雷器应该能灭弧。因此，对35kV及以下的避雷器，其灭弧电压规定为系统最大工作现电压的100%～110%；对110kV级以上中性点接地系统的避雷器，其灭弧电压规定为系统最大工作现电压的80%。
（3）工频放电电压。对工频放电电压要规定其上、下限。工频放电电压太高则意味着冲击放电电压也高，将使其保护特性变坏；工频放电电压太低，则意味着灭弧电压太低，将会造成不能可靠地切断工频续流。
（4）冲击放电电压。冲击放电电压使之预放时间为1.5～20s的冲击放电电压，与5kA下的残压基本相同。
（5）残压。在防雷计算中以5kA下的残压作为避雷器的最大残压。
（6）保护比。保护比等于残压与灭弧电压之比，它是说明避雷器保护性能的参数。保护比愈小说明残压愈低或灭弧电压愈高，其保护特性愈好。FZ和FCD系列避雷器的保护比约2.3～2.6范围之内，FCZ系列避雷器的保护比则为1.7～1.8。
（7）直流电压的电导电流。运行中的避雷器，通常用测量直流电压下的电导电流的方法来判断间隙分路电阻的性能。若电导电流太大，则意味着避雷器受潮；
- 39 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
电导电流太大的避雷器投入运行，可能会造成炸毁事故，所以要求其电导电流必须在规定的范围内。
8.5.2避雷器的配置
阀型避雷器的安装位置和组数，应根据电气设备的雷电冲击绝缘水平和避雷器特性以及侵入波陡度，并结合配电装置的接线方式的确定。
避雷器制电气设备的允许距离还与雷雨季节经常运行的进线路数有关。进线数越多则允许距离可相应增大。
断路器、隔离开关、耦合电容器等电气的绝缘水平比变压器为高。因此，避雷器至这些设备的最大允许距离可增大。
上述允许距离应在各种长期可能的运行方式下都符合要求。 避雷器的配置原则如下：
1.配电装置的每组母线上，一般应装设避雷器。
2.旁路母线上是否要装设避雷器，硬是在旁路母线投入运行时，避雷器到被到被保护设备的电气距离是否满足要求而定。
3.220kV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许时，应在变压器附近增设一组避雷器。
4.三绕组变压器抵押侧的一项上已设置一台避雷器。
5.自藕变压器必须在其两个自藕绕组出线上装设避雷器，并应接在变压器与断路器之间。
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，变压器中性点位分级绝缘且装有隔离开关时。
（2）直接接地系统中，变压器中性点位全绝缘，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的中性点上。 7.单元连接的发电机出线宜装一组避雷器。
8.容量为25MW级以上的支配线发电机，应在每台电机出线处装一组避雷器。25MW以下的直配线发电机应尽量将母线上的避雷器靠近电机装设或在电机上出线。
9.再不接地的直配线发电机中性点上应装设一台避雷器。 10.连接在变压器低压侧的调相机出线处以装设一组避雷器。 11.发电厂变电所35kV级以上电缆进线段，在电缆愈加空闲的连接处应装设避雷器。
12.直配线发电机和变电所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。
- 40 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
表8.1：各种避雷器的应用范围
型号 FS FZ FCZ
型式 配电用普通阀型 电站用普通阀型 电站用磁吹阀型
应用范围
10kV及以下的配电系统 3—220kV发电厂、变电所的配电装置
1.330kV及以上配电装置 2.220kV及以下需要限制操作过电压 的配电装置 3.降低绝缘的配电装置 4.某些变压器的中性点 330kV及以上配电装置的出线上
发电机、调相机等，户内安装
FCX FCD
线路型磁吹阀型 旋转电机用磁吹阀型
- 41 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
第二部分 计算书
1.发电机的选择
1.1 300MW发电机的选择
型号： N—300—2 额定容量： 353MVA 额定功率： 300MW 额定电压： 20kV 功率因数： 0.85 电抗： 0.1559
1.2 200MW发电机的选择
型号: QFQS-200-2 额定容量:200MW 额定电压:15.75kV 额定电流:8625A 转速:3000r/min 功率因数:0.85 定子接线:2-Y
超瞬变电抗Xd’’(%):14
- 42 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
2.变压器的选择
2.1主变压器的选择计算
1. 300MW号主变压器的选择
S>=(SF-kPSF)Χ1.1=(353-0.078Χ353)Χ1.1=358MW 其中kP=7.8% 具体参数如下：
型号：SFP7－360000/220 额定电压（kV）：高压24242.5% 低压20 空载电流（%）： 0.7 损耗（kW）： 空载195 负载860 阻抗电压（%）： 14
S---三相，绕组外绝缘介质； F---油浸风冷却装置； P---强迫由循环
360000---额定容量 kV·A 220---电压等级 kV
2. 200MW号机主变压器的选择
SF=PF/cosΦ=200/0.85=235.3MVA
S>=(SF-kPSF)×1.1=(235.3-235.3×7.8%)×1.1=239MVA 型号:SFP7-240000/220 额定容量:240000kVA
额定电压:高压:242±2×2.5%kV 低压:15.75kV 相数:3
额定电流:572.6A/8798A 频率:50HZ
连接组标号:YN,D11
冷却方式:强迫油循环风冷 空载损耗222.7kW 短路损耗:655.7kW 阻抗电压(%):14 空载电流(%):0.8
2.2 厂用高压工作变压器的选择
1. 200MW发电机组厂用高压工作变压器的选择
- 43 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
型号：SFFL1-31500/15
相数：3 频率：50HZ
冷却方式；油侵风冷
额定电压：15750/6300-6300V 额定电流：1155/1833-1054A
额定容量：31500/20000-11500kVA 无吹风时容量：21000/13330-7670kVA 连接标号：D/d-d-12-12 空载电流：06% 阻抗电压：16%
短路损耗：192.8kW 空载损耗：29.1kW
2 .300MW发电机的高压厂用变压器的选择
型号： SFF－40000/20 额定容量（kVA）： 40000/20 额定电压（kV）： 高压202×2.5% 低压6.3－6.3 损耗（kW）： 空载29.4 负载177.7 空载电流（%）： 0.8 阻抗电压（%）： 15.3
2.3 厂用高压备用变压器的选择
1.300MW发电机的高压厂用备用变压器的选择
型号： SFFZ－40000/220 额定容量（kVA）： 40000 额定电压（kV）： 高压22081.5% 低压6.3－6.3 联接组标号： YN,d11－d11
损耗（kW）： 空载50 负载175 空载电流（%）： 1.3 阻抗电压（%）： 半穿越23
2 .200MW发电机的组厂用高压备用变压器的选择 型号：SFPZLB-31500/220 相数：3 频率：50HZ
- 44 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
冷却方式；强迫油循环风冷
额定电压：220+6-8×1.448%/6.3-6.3kV 额定电流：82.7/1833-1833A
额定容量：31500/20000-20000kVA 无吹风时容量：21000/13330-7670kVA 连接标号：Y0/d-d-11-11 空载电流：0.96%
阻抗电压：分裂阻抗电压31.97% 短路损耗：分裂阻抗损耗181kW 空载损耗：58.65kW
- 45 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
3.短路电流计算
d1
d2
d4
d3
d5
图3.1电气主接线草图
短路点的选择:
电气主接线草图
d1 220kV母线
d2 300mW发电机组高备变低压侧 d3 200mW发电机组高备变低压侧 d4 300mW发电机组厂工变低压侧 d5 200mW发电机组厂工变低压侧
解:选取:SB=100MVA,UB=UAR.算出等值网络中的各电抗的标幺值如下:
短路计算:各设备参数的标幺值
1 2号发电机:XG1=XG2=0.14×100×/(0.85×300)=0.05958 3 4号发电机: XG3=XG4=0.1559*100*0.85/200=0.0442 1 2号主变: XT1=XT2=0.14×100/240=0.0583 3 4号主变: XT3=XT4=0.14×100/360=0.0389 1 2号厂工变: XTg1=XTg2=0.16×100/31.5=0.508 3 4号厂工变: XTg3=XTg4=0.153×100/40=0.3825 1 2号厂备变: XTB1=XTB2=0.3197×100/31.5=1.015 3 4号厂备变: XTB3=XTB4=0.23×100/31.5=0.575
d1: 220kV母线短路
- 46 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
图3.2 220kV母线短路图
Xjs3=353×0.04155/(100×0.85)=0.345 Xjs1=200×2/(100×0.85)×0.04155=0.277
0s
3.872 3.159
2s
2.415 2.252
4s
2.378 2.283
Xjs1 Xjs2
基准值:
IN3=(300×2/0.85)/(1.732×230)=1.772kA IN4=(200×2/0.85)/(1.732×230)=1.181kA 0s:
I3=3.159×1.772=5.60 I4=3.872×1.181=4.57 I10=6.30kA 2 s:
I3=2.415×1.181=2.85 I4=2.252×1.772=3.99 I10=6.30kA
4s:
I3=2.283×1.772=6.30 I4=2.318×1.181=2.81 I14=6.302kA
d2: 300MW发电机组高备变低压侧
- 47 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
200MW+200MW300MW+300MW
0.010.05890.04155
0.575
d2300MW高备变低压侧短路图3.3 300MW发电机组高备变低压侧短路图
转移阻抗:
XΣ=0.0071 XΣ’=0.065825
C1= XΣ/X1=0.1205 X15= XΣ’/ C1=4.83 C2= XΣ/X2=0.1709 X25= XΣ’/ C2=3.41 C3= XΣ/X3=0.71
X35= XΣ’/ C3=0.82
Xjs1= X15×200×2/（100×0.85）=22.37 Xjs2=22.73 Xjs3=X35=0.82
I1=1/(0.0589+0.575)=1.578 I2=1/(0.04155+0.575=1.622 基准值:
IN1=(200×2/0.85)/(6.3×1.732)=43.127kA IN2=(300×2/0.85)/(1.732×6.3)=64.692kA
IN3100/36.39.164 有名值:
I1=1.578×43.127=68.05kA I2=1.622×64.692=104.93kA I3=9.164/0.82=11.17kA d3:200MW高备变低压侧
- 48 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
图3.4 200MW高备变低压侧短路图
转移阻抗: XΣ=0.0071
XΣ’=0.0071+1.015=1.0221 C1= XΣ/X1=0.1025 X15= XΣ’/ C1=8.48 C2= XΣ/X2=0.1709
X25= XΣ’/ C2=5.981 C3= XΣ/X3=0.71 X35= XΣ’/ C3=1.44
Xjs1= X15×200×2×0.85/100=39.91 Xjs2=42.25 Xjs3=1.44
I1=1/(1.015+0.0589)=0.9312 I2=1/(1.015+0.04155)=0.946 基准值: IN1=43.127
IN3=64.692 IN2=9.164 有名值:
I1=40.16kA I2=61.199kA I3=6.3623kA I总=107.72kA
- 49 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
d4: 300MW发电机组厂工变低压侧
200MW+200MW
300MW
0.010.05890.0831
0.0389
0.3825
0.0442
d4
图3.5 300MW发电机组厂工变低压侧短路图
300MW
转移阻抗: XΣ=0.0077
XΣ’=0.0077+0.0389=0.0466
C1= XΣ/X1=0.0077/0.0589=0.131 X15= XΣ’/ C1=0.356
C2= XΣ/X2=0.0077/0.0831=0.093 X25= XΣ’/ C2=0.501
C3= XΣ/X3=0.0077/0.01=0.77 X35= XΣ’/ C3=0.061
200MW+200MW
300MW
0.3560.5010.061
0.04420.3825
d4
300MW
图3.6 300MW发电机组厂工变低压侧短路简化图
300MW厂工变低压侧短路
X=0.0228
X=0.0228+0.3825=0.4053
C1X/X1=0.064
X1SX`/C1=6.333 C1X/X1=0.046
- 50 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
/C2=8.811
C1X/X1=0.374 X1SX`/C1=1.076 X2SX
`
C1X/X1=0.516 X1SX`/C1=0.785
Xjs1= X16×200×2×0.85/100=29.79 Xjs2=353×8.81×0.85/100=36.58 Xjs3=1.076 Xjs4=3.266
I1=1/(0.0589+0.0389+0.3825)=2.08 I2=1/(0.0831+0.0389+0.3825)=1.98 I3=1/(0.0442+0.3825)=2.34 基准值:
IN1=(200×2/0.85)/(6.3×1.732)=43.127kA IN2= IN4=(300/0.85)/(1.732×6.3)=32.346kA I=100/(6.3×1.732)=11.17 有名值:
I1=89.70kA I2=64.05kA I3=10.38kA
I4=75.69kA I总=239.82kA
d5: 200MW发电机组厂工变低压侧短路
200MW
300MW+300MW
0.01
0.11780.04155
0.0583
0.508
0.0595
d5
200MW
图3.7 200MW发电机组厂工变低压侧短路图 200MW厂工变低压侧短路
转移阻抗:
- 51 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
X=0.0092
X=0.0092+0.0583=0.0675 C1X/X1
X1SX`/C1=0.86 C2X/X12
X2SX`/C2=0.305 C3X/X3
X3SX`/C3=0.07
300MW+300MW+300MW200MW
300MW+300MW
0.3050.860.07
0.05950.508
d5
200MW
200MW厂工变低压侧短路
图3.8 200MW发电机组厂工变低压侧短路简化图
X=0.028
X`=0.536 C1X/X1
/C1=16.46
C2X/X2
X2SX`/C2=5.84 X1SX
`
C3X/X3
/C3=1.34
C4X/X4
X4SX`/C4=1.139 X3SX
`
Xjs1= X16×200/85=38.73 Xjs2=7.06 Xjs3=1.34 Xjs4=2.68 I1==1.462 I2=)=1.645 I4=1.762 基准值:
IN3= IN5 =(200/0.85)/(6.3×1.732)=21.564kA IN4 =(300Χ2/0.85)/(1.732×6.3)=64.692kA IN4 =11.17kA
- 52 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
有名值:
I1=31.53kA I2=106.42kA I3=8.34kA I4=38.0kA
I50=I50.6= I51.2= I54=70.189kA
- 53 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
4.电器设备的选择计算
4.1 高压断路器的选择
1、220kV侧断短路器的选择
根据最大长期工作电流选择：IMAX1.05SN/1.732UN=(1.05×360×
1000)/(1.732×236)=901.81A
IMAX1.05SN/1.732UN=(1.05×240×1000)/(1.732×242)=601.2A 母联： 1，2.3，4号 型号： LW(OFPI)-220 额定电压：
最高工作电压： 额定电流：
220kV 252kV 1250A
雷电冲击耐受电压（峰值）：对地：1050kV 断口： 1050+206kV 工频1min耐受电压（有效值）：对地：460kV 断口： 460+140kV SF6气体压力20度表压（mpA）: 0.4 额定短路开断电流： 31.5kA 额定短路关合电流： 100kA 3,4号发电机单元接线出口断路器
初选型号为：LW(OFPI)-220型（SF6型短路器） tk=tpr+tAb=4+0.1=4.01(s)
经查短路电流运算曲线：I“=14.802kA I”2.05=7.899kA I“4.1=21.752kA 动、热稳定校验：
ich=1.414khI”=1.9×1.414×14.802=39.767(kA) 因为tk>1s, 故不计Qnp.
Qk=Qp=(I”2+10 I”2tk/2+I”2tk)tk/2=453.39(kA2S) It2t=3969(kA2S)
表4.1 选择结果比较
计算数据 LW(OFPI)-220 UNS: 220kV UN: 220kV ImAx: 1284.4A IN: 1250A I”: 14.802kA Inbr: 31.5kA Ish: 39.767kA Incl: 80kA
Qk: 453.39(kA)2S It2t: 3969(kA)2S Ish: 39.767kA Ies: 80kA
- 54 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
1,2号厂工变低压侧断路器
根据最大长期工作电流选择：IMAX1.05SN/1.732UN=1202.88A 3,4号厂工变低压侧短路器
根据最大长期工作电流选择: IMAX1.05SN/1.732UN=1212.67A 2 1,2号高备变低压侧短路器
根据最大长期工作电流选择：IMAX1.05SN/1.732UN)=1212.88A 3,4号高备变低压侧短路器
根据最大长期工作电流选择: IMAX1.05SN/1.732UN=1212.88A 初选型号:SN4-10G/5000 额定电压：10kV 额定电流：5000A 额定断流量:105kA
极限通过电流:峰值:300kA
有效值:173kA
热稳定电流:1s:173kA
5s:120kA 10s:85kA
固有分闸时间:0.15S 合闸时间:0.65S
tk=tpr+tAb=1+0.1=1.1(s)
经查短路电流运算曲线：I“=93.22kA I”0.6=93.22kA I“1.2=93.22kA 动、热稳定校验：
ich=1.414khI”=1.9×1.414×93.22=250.44(kA) 因为tk>1s, 故不计Qnp.
Qk=Qp=(I”2+10 I”2tk/2+I”2tk)tk/2=10427.9(kA2S) It2t=35914.8(kA2S)
表4.2 选择结果比较
计算数据 SN4-10G/5000 UNS: 10kV UN: 10kV ImAx: 1894.5A IN: 5000A I”: 93.22kA Inbr: 173kA Ish: 250.44kA Incl: 300kA
Qk: 10427.9(kA)2S It2t: 35914.8(kA)2S Ish: 250.44kA Ies: 300kA
4 1,2,3,4号高压备用变低压侧：
- 55 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
初选型号:SN4-10G/5000 额定电压：10kV 额定电流：5000A 额定断流量:105kA
极限通过电流:峰值:300kA
有效值:173kA
热稳定电流:1s:173kA
5s:120kA 10s:85kA
固有分闸时间:0.15S 合闸时间:0.65S
tk=tpr+tAb=1+0.2=1.2(s)
经查短路电流运算曲线：I“=120.326kA I”0.6=120.326kA I“1.2=120.326kA 动、热稳定校验：
ich=1.414khI”=2.5×107.72=269(kA) 因为tk>1s, 故不计Qnp.
Qk=Qp=(I”2+10 I”2tk/2+I”2tk)tk/2=13924(kA2S) It2t=35914.8(kA2S)
表4.3 选择结果比较
计算数据 SN4-10G/5000 UNS: 10kV UN: 10kV Ixa: 1212.8A IN: 5000A I”: 107.726kA Inbr: 173kA Ish: 269kA Incl: 300kA
Qk: 13924(kA)2S It2t: 35914.8(kA)2S Ish: 269kA Ies: 300kA
4.2 隔离开关的选择
1 .1，2，3，4号发电机单元接线220kV侧隔离开关
初选型号：
表4.4 220kV隔离开关初选数据
额定电压
安装地点 220KV母线 220KV出线
最高工作 电压(KV) 252 252
- 56 -
额定电流 (A) 1250 1250
动稳定 电流(KA) 100 100
型号 GW6-220 GW12-220
3s热稳定 电流(KA) 40 10
(KV) 220 220
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
tk=tpr+tAb=4+0.05=4.05(s)
经查短路电流运算曲线：I“=14.802kA I”2.05=7.899kA I“4.1=21.752kA 动、热稳定校验：
ich=1.414khI”=42.00(kA) 因为tk>1s, 故不计Qnp.
Qk=Qp=(I”2+10 I”2tk/2+I”2tk)tk/2=745.2(kA2S) It2t=4800(kA2S)
表4.5 选择结果比较
计 算 数 据 Uew=220kV Igmax=901.8A Ich=42kA Q＝745.2
GW6-220技术数据
Ue=220KkV Ie=1250A idw=100kA 热效应Q=4800
GW12-220技术数据
Ue=220kV Ie=1250A Idw=100kA Q=4800
2 高厂变,高备变隔离开关的选择
初选型号：GN1-10/2000 额定电压：10kV 最高电压：11.5kV 额定电流：2000A
额定动稳定电流：173k 热稳定电流：40/2(kA/S) tk=tpr+tAb=1+0.2=1.2(s)
经查短路电流运算曲线：I“=120.326kA I”0.6=120.326kA I“1.2=120.326kA 动、热稳定校验：
ich=1.414khI”=2.5×120.326=300(kA) 因为tk>1s, 故不计Qnp.
Qk=Qp=(I”2+10 I”2tk/2+I”2tk)tk/2=173.74(kA2S) It2t=35914.8(kA2S)
- 57 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
表4.6 选择结果比较
计算数值 GW-11-220DD(W) UNS:10kV UN:10kV ImAx901.855A IN:2000A Qk:745.2(kA)2S It2t:35914.8(kA)2S Ish:300kA Ies:300kA
4.3 电压互感器的选择
额定电压比
表4.7 220kV侧,JDC型电压互感器
最高额定准确级及相应额定二次二次绕剩余电压绕工作频率 负荷 组极限组 电压 0.2 0.5 1 3P 负荷 准整定
确负荷 级
252k50HZ 150 300 500 500 2000V3P 300VV A A
(220000/1.732)/
(100/1.732)/100 型号
JDZJ-6
表4.8 6kV侧电压互感器
额定电压(kV) 副绕组额定容量(VA) 原绕组 副绕组 辅助绕0.5 1 3
组
6/1.732 0.1/1.732 0.1/3 50 80 200
最大容
量(VA) 400
4.4 电流互感器的选择
1.220kV侧电流互感器的选择
根据最大长期工作电流选择：IgmAx=1.05SN/(1.732×UN)=1027.52A 电网电压:220kV
故初选LCWB2—220W型电流互感器 其主要技术参数如下： 额定电压： 220kV 最高工作电压： 252kV 额定变流比： 2×200－2×600A 额定二次电流： 5A 动稳定电流： 80kA 热稳定电流： 31.5kA
tk=tpr+tAb=1+0.1=1.1(s)
经查短路电流运算曲线：I“=14.802kA I”0.6=7.899kA I“1.2=21.752kA 动、热稳定校验：
- 58 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
ich=1.414khI”=2.5×14.802=37.694(kA) 因为tk>1s, 故不计Qnp.
Qk=Qp=(I”2+10 I”2tk/2+I”2tk)tk/2=453.39(kA2S) 满足热稳定要求。
表4.9 电流互感器选择结果表
计算数据
UNS：220kV Imax：1027.52A Qk：453.39 [(kA)2s] Ish：37.6943kA
2. 6.3kV侧电流互感器的选择
初选型号：LDJ-10环氧树脂浇注式电流互感器 额定电压:10kV
额定一次电流：1000-3150A 额定二次电流: 5
准确级组合(或级次):0.5/10p
额定二次负荷:0.5级: 20 10P级: 25 1S短时热稳定电流(kA 有效值):55倍 额定动稳定电流(kA)峰值:137.5倍 绝缘水平(kV): 42/75 生产厂:重庆高压电器厂 动、热稳定校验：
ich=1.414khI”=2.5×14.802=300(kA) 因为tk>1s, 故不计Qnp.
Qk=Qp=(I”2+10 I”2tk/2+I”2tk)tk/2=17374(kA2S) 热:(ktIm)2=30015.6>17374
动:1.414IN1kes=612.4(kA)>300(kA)
LCWB2－220W
UN：220kV
IN：2×200－2×600A It2t：31.52×1＝992.25 [(kA)2s] Ies：80kA
4.5 高压开关柜的选择计算
6kV侧高压开关柜的选择
厂用负荷为：Sc=kpSf=0.06300/0.85=21.176MVA 最大长期工作电流选择：IgmAx=1.0521.176/(36.32)=1019A 故选用的高压开关柜为：
- 59 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
型号：kYN3-10（金属铠装移开式） 额定电流：1250A
操作方式：电磁操作机构；弹簧操作机构。 母线系统：单母线
真空断路器：ZN4-10（1个） 电流互感器：LFSQ-10（2个）
操动机构：CD10-10I，CT8I（1个）
4.6 母线的选择计算
1、220kV侧母线的选择
220kV母线的选择计算
根据最大长期工作电流选择：
Imax=
1.05PN
3UN
1.05360103948.89A
3230
Ima—x正常工作时的最大持续工作电流。 选择钢芯铝绞线查表知：
J=1.1(A/mm2) I948.89
862.63 mm2 则 Smax
J1.1初选LGJ－800型母线： Ie(70)=1403（A）
SBj=800（mm2）
当环境温度为40度时的温度修正系数：
K
al7040
＝＝0.82
7025al0
I
al(40oC)
KI00.821403＝1150.46（A）＞948.89（A）
热稳定校验:
正常运行时导体温度：
F(al)(查表得C值为91
Igmax
Ial
)2＝40+（70－40）（
948.892
)＝60（oC）
1150.46
Smin
QkKs
C
6
89.55110
91
=103.99（mm2）<800（mm2）
- 60 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
故该母线满足要求，合格。
2、6kV侧母线的选择
TmAx=4500h/A,由曲线查得，当TmAx=4500h/A.铝导体的J=0.85（A/mm2）
SJ=
I2max
1515.6/0.851783.1(mm)
J
查附表2，选用截面为S=9760（mm2）双槽型导体。 截面尺寸：22510512.5，ks=1.575, Ial=10150. WY=66.5. IY=490 考虑环境温度的修正。
)/()(7042)/(7025)k=(=0.79 alal
''
热稳定校验：
I''210I2tk/2I2tk
Qk=Qp==17374(kA2S)
12
''
导体最高工作温度：
()
查表4-6，C=98。
II
2
max2al
1515.62
=42+（70-42）42.6C 2
10150
62
K/C17374101.038/981370.39760(mm)Smin=Q KS
动稳定校验：
计算条间应力：
''KI1.92120.326300(KA) ish=2 h
fb=5i2
sh
83284
10/h5(30010)10/0.225210(p) a
考虑散热要求。取Lb=0.5m.双槽条间应力。
2222
il3000000.5shb996
4.16104.16106.2610(P) ba6
hW0.22566.510y
6
(706.26)10(p)相间许用应力：phal alba
72732
单位长度相间电动力：fph=1.73 10i/a1.7310(30010)/0.7sh (取1) =22242.9(N/m)
双槽导体截面系数W=2WY，绝缘字间最大允许跨距：
66
3.7410266.510/22242.9Lmax=10 W/fph10phal
=1.95（m）<2.99(m) 合格
- 61 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
5防雷保护
5.1避雷针的选择：
根据高压配电装置可确定保护范围为164m 62.2m，初步确定避雷针为6根。
图5.1避雷针分布图
相邻避雷针的间距:
D1262.2mm, D1482 mm
对角避雷针的间距:
22
D24D12D1462.22822102.9mm
计算:
令两针间联合保护范围上部边缘的最低点的高度h013 m, hx11m 设避雷针高h30m,则有P1
两针之间的保护范围公式:
D
h0h
7P
D1462.2h1322m 13h7P7
D1282h1325m 13h7P7
D24102.9
13hh1328m 7P7
初选避雷针的针高为30 m。
- 62 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
避雷针校验： bx1.5h(ohx ) bx1.5h(ohx ) 1.5(h
D12
7P
11) 1.582
30711
110 bx1.5h(ohx ) 1.5(h
D14
7P
11) 1.53062.2
711
150 bx1.5h(ohx ) 1.5(h
D24
7P
11) 1.530102.9711
6.450因为高度 hh
x2
，所以 rx(1.5h2hx)P
rx(1.530211 )
23m
故假设成立，确定针高为30 m。
- 63 -
合格 合格 合格
沈阳工程学院毕业设计（论文）
5.2避雷器的选择
型号和代号 Y25W-19/45 电机额定电压（kV） 避雷器额定电压（kV） 持续运行电压（kV） 直流1mA参考电压（kV） 雷电冲击电压（kV） 操作冲击残压（kV） 陡波冲击残压（kV） 2ms方波冲击容量（A） 4/10s冲击电流（kA）
15.75 19 10 28.2
表5.1避雷器参数
62219 Y2.5W-7.6/19FT Y20W2-216/54
9
20 6.3 220 25.4 13.2
7.6 4 11.5
216 146 305
45 36 51.8 200，400 150
58 49.3 66.7 400 150
19 15 21.9 200，400
549 460 600
- 64 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
总 结
时间飞逝，转眼间毕业设计已经结束了，回头想想几周时间，实在使我感触颇深。
在设计开始之前，我曾去过清河电厂实习，了解了关于电厂的许多发电机、变压器、主接线等知识，以为设计不会象想象中的那么难，但是真的做起来才知道并非易事，整个设计都是以“提出问题——分析问题——解决问题”这样的程序完成的。在指导教师的严格要求下，我独立完成了毕业设计，遇到不懂或者模糊不清的问题能向老师请教，全面地、系统地把我大学四年来所学的专业知识联系起来，把自己的理论专业系统化，更重要的是使自己在踏入工作岗位之前有一个质的飞跃。
本次设计的难点，我个人认为在于主接线、电气设备的选择以及短路计算上，但是在指导老师的鼓舞和关心下使我坚定了一种成功的信念，在不断查阅相关手册和专业书籍的过程中把一个个难题吸收、消化。在这里我要感谢我大学里所有的老师，是他们让我悔恨曾经浪费的光阴，也告诉了我最可怕的不是我们的敌人，而是不能战胜自我。以后，我的路还很长，我会继续努力，踏踏实实的工作、学习，最终达到我理想的彼岸来报答我的父母和恩师们！ 通过本次毕业设计，使我知道自己还有很多的不足，还有许许多多的知识要去学习，对与即将毕业的我来说，这次设计给了我最好的启示：无论什么时候都不应该忘记学习，应该去不断的充实自己，这样才会跟得上发展如此之快的社会。毕业设计不但使我的理论水平有了很大的提高，同时使我进一步地掌握了专业知识，当然这也是留给大学的最后一件值得珍惜和有成就感的事。
刘新磊
2012年6月3日
- 65 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
致 谢
在我的毕业论文即将完成之际，我要感谢我的论文指导教师王刚老师，在我论文的整个设计过程中，王老师给了我很大的帮助，每当我的论文无法进行下去的时候，王老师总会为我讲解和提供各种宝贵的建议，使我的论文能够得以顺利进行，并且按时完成，在此我要向卢老师真诚地说一声“谢谢您”！
光阴似箭，四年的大学生活即将结束了，在这里向四年来培养我、教育我的电气工程学院的老师们致以深深的谢意和诚挚的祝福。
本篇论文经过多次的修改，补充，增删，现已成稿。但由于本人水平有限，难免会有错误和遗漏，请各位批阅教师批评和指正。
- 66 -
(2*200+2*300)MW发电厂电气部分初步设计
参考文献
[1]西北电力设计院及东北电力设计院编；《电力工程设计手册》（第一、二册）； 上海，上海科学技术出版社；1983 [2]西北电力设计院编；《发电厂变电所电气接线和布置》（上、下册）；北京，水利电力出版社；1989
[3]中华人民共和国水利电力部；《电力设备过电压保护设计技术规程》；北京，水利电力出版社
[4]四川联合大学范锡普主编；《发电厂电气部分》（第二版）；北京，中国电力出
版社；2002 [5]何仰赞、温增银编；《电力系统分析》（上、下册）；武汉，华中科技大学出版社；2002
[6]天津大学贺家李、宋从矩合编；《电力系统继电保护原理》；北京，中国电力出版社；2003
[7]上海交通大学杨冠城主编；《电力系统自动装置原理》；北京，中国电力出版社；2003 [8]文锋主编；《发电厂及变电所的控制》（二次部分）；北京，中国电力出版社；1998
[9]戈东方主编；《电力工程电气设备手册》电气(1)部分；北京，水利电力出版社 [10]王维俭编；《电力系统继电保护基本原理》；北京，清华大学出版社；1991 [11]朱子述主编；电力系统过电压；上海，上海交通大学出版社；1994 [12]李德钜主编；实用短路电流计算；天津，天津科学技术出版社；1998 [13] GB50062-92；电力装置的继电保护和自动装置设计规程；1992 [14] SDGJ14-86；导体和电器选择设计技术规程；1986 [15] DL/400-91；继电保护及安全自动装置技术规程；1991
[16] S. Brahma and A. Girgis, "Development of Adaptive Protection Scheme for Distribution Systems with High Penetration of Distributed Generation", IEEE Trans. Power Delivery, pp. 56-63, Jan. 2004.
[17] P.P. Barker and R.W. de Mello, "Determining the Impact of Distributed Generation on Power Systems: Part 1-Radial Distribution Systems", IEEE Trans. Power Delivery, Vol. 15,pp. 486-193, Apr. 2000.
18] R. C. Dugan and T. E. McDermott, "Operating Conflicts for Distributed Generation Inter Connected with Utility Distribution Systems", IEEE Industry Applications Magazines, pp. 19-25,Apr. 2002.
[19] IEEE Standard for Inter Connecting Distributed Resources With Electric Power System, IEEE Std. 1547.
[20] UK Electricity Association, Engineering Recommendation G.59/1, Recommendations for the Connection of Embedded Generation Plant to the Regional Electricity Companies.
- 67 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
附 录
A1.1.发电厂电气主接线图
A1.2.高压配电装置平面图
A1.3 220kV高压配电装置断面图
A1.4 220kV配电装置防雷保护图
- 68 -
本文来源：https://www.wddqxz.cn/98a49ff930d4b14e852458fb770bf78a65293a06.html
2022-07-10
