1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄前言 1摘要及關(guān)鍵詞 2第1章 主接線的設(shè)計(jì) 311 發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)和參數(shù)的確定 312 變壓器臺(tái)數(shù)和參數(shù)的確定 313 廠用電的設(shè)計(jì)的確定 414 220kV主接線的設(shè)計(jì) 6第2章 短路電流計(jì)算點(diǎn)的確定和短路計(jì)算結(jié)果 921短路電流計(jì)算點(diǎn)的確定 922短路電流計(jì)算 923 短路電流計(jì)算結(jié)果 16第3章 主要電氣設(shè)備的配置和選擇 1631主要電氣設(shè)備的配置 1632主要電氣設(shè)備的選擇 17第4章 所選電氣設(shè)備的校驗(yàn) 2141 斷路器的校驗(yàn) 2242 隔離開關(guān)的校驗(yàn) 2343 電流互感器的校驗(yàn) 2344 母線的校驗(yàn) 25第5章繼電保護(hù)的配置和考慮 2551概述 255

2、2發(fā)電機(jī)保護(hù)配置 2753變壓器的保護(hù)配置 29結(jié)論 30謝辭 31參考文獻(xiàn) 32附錄一 所選設(shè)備一覽表 33附錄二 電氣主接線 35前言畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?cè)谛Ｆ陂g最后一次綜合訓(xùn)練，它將從思維、理論以及動(dòng)手能力方面給予我們嚴(yán)格的要求。使我們綜合能力有一個(gè)整體的提高。它不但使我們鞏固了本專業(yè)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，還使我們了解、熟悉了國(guó)家能源開發(fā)策略和有關(guān)的技術(shù)規(guī)程、規(guī)定、導(dǎo)則以及各種圖形、符號(hào)。它將為我們以后的學(xué)習(xí)、工作打下良好的基礎(chǔ)。能源使社會(huì)生產(chǎn)力的重要基礎(chǔ)，隨著社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人類使用能源不僅在數(shù)量上越來越多，在品種及構(gòu)成上也發(fā)生了很大的變化。人類對(duì)能源質(zhì)量也要求越來越高。電力使能源工業(yè)、基礎(chǔ)工

3、業(yè)，在國(guó)家建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)十分重要的地位，是實(shí)現(xiàn)國(guó)家現(xiàn)代化的戰(zhàn)略重點(diǎn)。電能也是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，使一種無形的、不能大量存儲(chǔ)的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用電，幾乎是在同時(shí)瞬間完成的，須隨時(shí)保持功率平衡。要滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和要求，電力工業(yè)必須超前發(fā)展，這是世界發(fā)展規(guī)律。因此，做好電力規(guī)劃，加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)，就尤為重要。而變電站在改變或調(diào)整電壓等方面在電力系統(tǒng)中起著重要的作用。它承擔(dān)著變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的責(zé)任。222KV變電站電氣部分設(shè)計(jì)使其對(duì)變電站有了一個(gè)整體的了解。該設(shè)計(jì)包括以下任務(wù)：1、主接線的設(shè)計(jì) 2、主變電壓器的選擇 3、短路計(jì)算 4、導(dǎo)體和電氣

4、設(shè)備的選擇 5、所用電設(shè)計(jì)摘要：本文首先根據(jù)任務(wù)書上所給系統(tǒng)與線路及的參數(shù)，分析負(fù)荷發(fā)展趨勢(shì)。然后通過對(duì)擬建發(fā)電廠的概括以及出線來考慮，并通過對(duì)負(fù)荷資料的分析，安全，經(jīng)濟(jì)及可靠性方面考慮，確定了220kV以及廠用電的主接線，然后又確定了主變壓器臺(tái)數(shù)，容量及型號(hào)，同時(shí)也確定了站用變壓器的容量及型號(hào)，最后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算的計(jì)算結(jié)果，對(duì)高壓熔斷器，隔離開關(guān)，母線，絕緣子和穿墻套管，電壓互感器，電流互感器進(jìn)行了選型，從而完成了2300MW發(fā)電廠電氣一次部分的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：發(fā)電廠 變壓器 主接線第1章 主接線的設(shè)計(jì) 電氣主接線是由各種電氣設(shè)備如：發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、

5、母線、電纜、線路等按照一定的要求和順序連接起來，完成電能的輸送和分配的電路。主接線的好壞不僅影響到發(fā)電、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時(shí)也影響到工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和人民的正常生活。因此，發(fā)電廠、變電站的主接線必須滿足以下基本要求：1、 保證對(duì)必要用戶的供電可靠性；2、 接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單、清晰、操作簡(jiǎn)便； 3、 運(yùn)行靈活，設(shè)備投、停方便，檢修、隔離、維護(hù)方便；4、 投資少、運(yùn)行費(fèi)用低；5、 又?jǐn)U建的可能性。11 發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)和參數(shù)的確定發(fā)電機(jī)的臺(tái)數(shù)確定為2臺(tái)，選擇型號(hào)為：QFSN-300-2，具體參數(shù)見下表：型號(hào)額定電壓額定電流功率因數(shù)定子接線負(fù)序電抗（%）零序電抗（%）同步電抗（%）次暫態(tài)電抗（%）QFSN-

6、300-218kV11320A0.852-y23.369.36236.3519.15表1-112 變壓器臺(tái)數(shù)和參數(shù)的確定121 主變壓器臺(tái)數(shù)和參數(shù)的確定發(fā)電廠主變壓器的容量和臺(tái)數(shù)的確定：發(fā)電機(jī)與主變壓器為單元接線時(shí)，主變壓器的容量可按照下列條件的較大者選擇：（1） 按發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有10%的余度。（2） 按發(fā)電機(jī)的最大連續(xù)輸出容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷。 本次電廠的設(shè)計(jì)采用的是發(fā)電機(jī)-變壓器單元接線，所以容量的確定，根據(jù)第一條選擇：高壓側(cè)電壓：242kV 低壓側(cè)：18kV主變壓器臺(tái)數(shù)和參數(shù)選擇結(jié)果：臺(tái)數(shù)確定為2臺(tái)，型號(hào)為：SFP7-/220 具體參數(shù)見下表：型號(hào)額定容

7、量（kVA）額定高壓（kV）額定低壓（kV）連接組別阻抗電壓(%)SFP7-/220242 22.5%18YN,d1114.3表1-213 廠用電的設(shè)計(jì)的確定131 廠用電壓等級(jí)的確定 經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，我國(guó)有關(guān)技術(shù)規(guī)定中指定廠用電壓的確定原則如下：發(fā)電廠可采用3kV、6kV、10kV作為廠用電電壓。發(fā)電機(jī)容量為100300MW的機(jī)組宜采用6kV。所以本次發(fā)電廠設(shè)計(jì)的廠用電電壓等級(jí)為：6kV132 廠用電源及其引接方式（1）廠用工作電源及其引接方式發(fā)電機(jī)額定功率為200MW及以上時(shí)，一般采用單元接線，這時(shí)廠用電源一般從發(fā)電機(jī)組出口或變壓器低壓側(cè)引接，如下圖所示：由于發(fā)電機(jī)容量為200MW及以上的

8、發(fā)電機(jī)組引出線及廠用分支采用封閉母線，封閉母線發(fā)生相間短路故障的機(jī)會(huì)很少，因此廠用分支不可裝設(shè)斷路器，但應(yīng)有可靠的可拆連接點(diǎn)以便滿足檢修調(diào)試的要求。圖1-1 廠用電源引接方式（2）啟動(dòng)備用/電源的取得當(dāng)工作電源故障時(shí)，應(yīng)由備用電源繼續(xù)向廠用電負(fù)荷供電。啟動(dòng)電源完全消失時(shí)，保證機(jī)組重新啟動(dòng)的廠用電源。一般容量在200MW及以上機(jī)組需要設(shè)置啟動(dòng)電源。高壓廠用備用變壓器的引接線應(yīng)遵循以下原則：1） 當(dāng)設(shè)有發(fā)電機(jī)電壓母線時(shí)，可由于工作電源不同的分段上引出。2） 當(dāng)無發(fā)電機(jī)電壓母線時(shí)，由與電力系統(tǒng)連接可靠的最低一級(jí)電壓母線上引出，或由聯(lián)絡(luò)變壓器的第三（低壓）繞組引出，并應(yīng)保證在發(fā)電廠全廠停電的情況下，能

9、從電力系統(tǒng)取得足夠的電源。3） 有兩個(gè)及以上的備用電源時(shí)應(yīng)由兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的電源引出。4） 在技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件許可的情況下，可由外部電網(wǎng)接一條專用線路供電。本廠設(shè)計(jì)方案為133 廠用變壓器容量參數(shù)的選擇和確定1）廠用工作變的選擇廠用工作變的臺(tái)數(shù)確定為2臺(tái)，選分裂繞組變壓器，高壓側(cè)電壓：18kV 低壓側(cè)電壓：6.3kV容量的確定：選擇結(jié)果：型號(hào) SFF7-40000/18具體參數(shù)見下表：表1-3型號(hào)容量（kVA）高壓（kV）低壓（kV）全穿越電抗（%）半穿越電抗（%）連接組別SFF7-40000/1840000/2200001822.5%6.3-6.38.0115.06D，d0，d0表1-32）廠用起

10、備變的選擇廠用起備變的臺(tái)數(shù)確定為1臺(tái)，選分裂繞組變壓器；高壓側(cè)電壓：220kV 低壓側(cè)電壓：6.3kV容量的確定：選擇結(jié)果：型號(hào) SFPFZ-40000/220具體參數(shù)見下表：型號(hào)容量（kVA）高壓（kV）低壓（kV）全穿越電抗（%）半穿越電抗（%）連接組別SFPFZ-40000/22040000/22000022081.25%6.3-6.3025YN，d11，d11表1-414 220kV主接線的設(shè)計(jì)141 方案一：采用雙母線接線 如圖1-2圖1-2 220kV雙母線接線雙母線的兩組母線同時(shí)工作，并通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運(yùn)行，電源與負(fù)荷平均分配再亮組母線上。由于母線繼電保護(hù)的要求，一般某一回路固

11、定于某一母線連接，以固定連接的方式運(yùn)行。（1）優(yōu)點(diǎn)1）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；檢修任意回路的的母線隔離開關(guān)只停該回路。2）調(diào)度靈活。各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。3）擴(kuò)建方便。向雙母線的左右任何一個(gè)方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配，不會(huì)引起原有回路的停電。當(dāng)有雙回線路布置時(shí)，可以順序布置，以致連接不同的母線段時(shí)，不會(huì)如單母線分段那樣導(dǎo)致出現(xiàn)交叉跨越。4）便于試驗(yàn)。當(dāng)個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可將該回路分開，單獨(dú)接至一組母線

12、上。（2）缺點(diǎn)1）增加一組母線和使每回路就要增加一組母線隔離開關(guān)。2）當(dāng)母線檢修或故障時(shí)，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。為了避免誤操作，需要在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。（5）適用范圍： 當(dāng)出線回路數(shù)或母線上電源較多、輸送和穿越功率較大、母線故障后要求迅速恢復(fù)供電、母線或母線設(shè)備檢修時(shí)不允許影響對(duì)用戶的供電、系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)度對(duì)接線的靈活性有一定要求時(shí)采用，各級(jí)電壓采用的具體條件如下： 1）610KV配電裝置，當(dāng)短路電流較大、出線需要帶電抗器時(shí)。 2）3563KV配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)超過8回時(shí)；或連接的電源較多、負(fù)荷較大時(shí)。 3)110220KV配電裝置出線回路數(shù)為5回及以上時(shí)；或

13、當(dāng)110220KV配電裝置，在系統(tǒng)中居中重要地位。出線回路數(shù)為4會(huì)及以上時(shí)。142 方案二：采用雙母線帶旁路接線 如圖1-3圖1-3 雙母線帶旁路接線雙母線帶旁路母線接線的特點(diǎn)：雙母線接線與單母線相比提高了供電的可靠性，但是在檢修出線斷路器時(shí)，該回出線將會(huì)停電，若加裝旁路斷路器則可避免檢修斷路器時(shí)造成短時(shí)停電。1） 接線特點(diǎn)在出線隔離開關(guān)外側(cè)，加裝一條旁路母線，每一回出線通過一傍路隔離開關(guān)與旁母相連；在每段匯流母線與旁母之間加裝一臺(tái)斷路器，組成專設(shè)旁路斷路器的接線。帶有專用旁路斷路器的接線，多裝了斷路器增加了投資，當(dāng)供電有特殊要求或出線回?cái)?shù)過多時(shí)，整個(gè)出現(xiàn)斷路器的檢修時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)采用。2） 優(yōu)、

14、缺點(diǎn)分析采用專設(shè)旁路斷路器接線，避免了檢修斷路器時(shí)造成的短時(shí)停電。這種接線的運(yùn)行操作方便，不影響雙母的正常運(yùn)行，但是多加了一臺(tái)斷路器增加了投資和配電裝置的占地面積。且旁路斷路器的繼電保護(hù)為適應(yīng)各回出線的要求，其整定較為復(fù)雜。143兩種方案的比較和選擇方案一：采用雙母線接線方案二：采用雙母線帶旁路接線優(yōu)點(diǎn)：1）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；檢修任意回路的的母線隔離開關(guān)只停該回路。2）調(diào)度靈活。各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。3）擴(kuò)建方便。向雙母線的

15、左右任何一個(gè)方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配，不會(huì)引起原有回路的停電。當(dāng)有雙回線路布置時(shí)，可以順序布置，以致連接不同的母線段時(shí)，不會(huì)如單母線分段那樣導(dǎo)致出現(xiàn)交叉跨越優(yōu)點(diǎn)：采用雙母線帶旁路接線具有上述，雙母線的優(yōu)點(diǎn)，但是采用專設(shè)旁路斷路器接線，避免了檢修斷路器時(shí)造成的短時(shí)停電。這種接線的運(yùn)行操作方便，不影響雙母的正常運(yùn)行。缺點(diǎn)：1）增加一組母線和使每回路就要增加一組母線隔離開關(guān)。2）當(dāng)母線檢修或故障時(shí)，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。為了避免誤操作，需要在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。缺點(diǎn)：但是多加了一臺(tái)斷路器增加了投資和配電裝置的占地面積。且旁路斷路器的繼電保護(hù)為適應(yīng)各

16、回出線的要求，其整定較為復(fù)雜。表1-5經(jīng)過綜合考慮分析，比較側(cè)重于對(duì)供電的可靠性，至于造價(jià)作為了輔助的考慮因素，所以選擇了雙母線帶旁路接線，這樣避免了檢修斷路器時(shí)造成的短時(shí)停電，提高了供電的可靠性。第2章 短路電流計(jì)算點(diǎn)的確定和短路計(jì)算結(jié)果21短路電流計(jì)算點(diǎn)的確定 短路是電力系統(tǒng)中最常見的且很嚴(yán)重的故障。短路故障將使系統(tǒng)電壓降低和回路電流大大增加，它不僅會(huì)影響用戶的正常供電，而且會(huì)破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并損壞電氣設(shè)備。因此，在發(fā)電廠變電站以及整個(gè)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，都必須對(duì)短路電流進(jìn)行計(jì)算。 短路電流的計(jì)算目的是為了選擇導(dǎo)體和電器，并進(jìn)行有關(guān)的校驗(yàn)。按三相短路進(jìn)行短路電流計(jì)算。最終確定的短

17、路計(jì)算點(diǎn)有三個(gè)：220kV母線（k1）；發(fā)電機(jī)機(jī)端18kV（k2）；廠用電母線6kV（k3）.22短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖：等效電路圖：查所選廠用分裂變壓器的參數(shù)可知：全穿越電抗=8.01%半穿越電抗=15.06%廠用分裂變壓器的等效阻抗電路圖：1：表示側(cè)2，3：表示低壓6kV側(cè)解得：基準(zhǔn)容量 短路點(diǎn)k1的計(jì)算（220kV母線）等效電路圖：如圖一：如圖二：如圖三：對(duì)于無窮大系統(tǒng)：標(biāo)幺值：有名值：對(duì)于發(fā)電機(jī)：標(biāo)幺值：查發(fā)電機(jī)的運(yùn)算曲線：t=0s ：I=3.12 t=1s ：I=2.23 t=2s ：I=2.4有名值：t=0s ：I=3.121.772=5.53kA t=1s ：I=2.231.772=

18、3.95 kA t=2s ：I=2.41.772=4.253 kA對(duì)于短路點(diǎn)k1：t=0s ：I=8.368+5.53=13.897kA t=1s ：I=8.368+3.95=12.32 kA t=2s ：I=8.368+4.253=12.621kA短路點(diǎn)k2的計(jì)算（發(fā)電機(jī)機(jī)端18kV）等效電路圖：圖一：圖二：圖三：對(duì)于系統(tǒng)：標(biāo)幺值：有名值：對(duì)于發(fā)電機(jī)G1：標(biāo)幺值：查發(fā)電機(jī)的運(yùn)算曲線：t=0s ：I=5.58 t=1s ：I=2.82 t=2s ：I=2.62有名值：t=0s ：I=5.5811.321=63.17kA t=1s ：I=2.8211.321=31.925 kA t=2s ：I=

19、2.6211.321=29.661 kA對(duì)于發(fā)電機(jī)G2：標(biāo)幺值：查發(fā)電機(jī)的運(yùn)算曲線：t=0s ：I=1.18 t=1s ：I=1.19 t=2s ：I=1.29有名值：t=0s ：I=1.1811.321=13.359kA t=1s ：I=1.1911.321=13.472 kA t=2s ：I=1.2911.321=14.604 kA對(duì)于短路點(diǎn)k2：t=0s ：I=63.17+13.35+38.932=115.452kA t=1s ：I=13.427+31.925+38.932=84.329 kA t=2s ：I=14.604+29.661+38.932=83.197kA短路點(diǎn)k3的計(jì)算（廠

20、用電母線6kV）等效電路圖：圖一：圖二：圖三：圖四：圖五：對(duì)于無窮大系統(tǒng)：標(biāo)幺值：有名值：對(duì)于發(fā)電機(jī)：近似看做無窮大系統(tǒng)：標(biāo)幺值：有名值：對(duì)于短路點(diǎn)k3： I=3.189+14.593=17.782 kA23 短路電流計(jì)算結(jié)果：見下表電壓等級(jí)短路點(diǎn)短路電流周期分量的有效值（kA）短路全電路最大有效值（kA） 短路沖擊電流（kA）t=0st=1st=2s220kV220kV母線（k1）13.89812.3212.62122.2835.7618kV發(fā)電機(jī)端18kV（k2）115.45284.32983.197181.194302.8026kV廠用母線6kV（k3）17.78217.78217.78

21、230.93546.291表2-1第3章 主要電氣設(shè)備的配置和選擇31主要電氣設(shè)備的配置一、 隔離開關(guān)的配置（1）斷路器兩側(cè)安裝。（2）中性點(diǎn)直接接地變壓器。二、 接地刀閘（1）母線接地刀閘宜裝設(shè)在母線電壓互感器的隔離開關(guān)上，和母聯(lián)隔離開關(guān)上。（2）63kV及以上配電裝置，斷路器兩側(cè)隔開，加裝地刀，雙母線接線兩母線隔離開關(guān)的斷路器可共用一組接地刀閘。（4）旁路母線一般裝一組地刀，設(shè)在旁路隔離開關(guān)的旁母?jìng)?cè)。（5）63kV以上主變進(jìn)線側(cè)隔開，主變側(cè)裝一組地刀。三、電壓互感器。（1）6220kV電壓等級(jí)的每組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。（2）旁路母線上是否需要裝設(shè)，應(yīng)視各回出線外側(cè)裝設(shè)情況和需求

22、。（3）當(dāng)需要監(jiān)視和檢測(cè)線路側(cè)有無電壓時(shí)，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。（4）發(fā)電機(jī)出口處一般裝設(shè)兩組電壓互感器。四、電流互感器（1）凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝。（2）發(fā)電機(jī)和變壓器中性點(diǎn)，發(fā)電機(jī)和變壓器的出口。（3）對(duì)直接接地系統(tǒng)，一般接三相配置，對(duì)非直接接地系統(tǒng)，依要求三相或兩相。（4）線路變壓器串，當(dāng)變壓器的套管電流互感器可以利用時(shí)可裝設(shè)三組。五、避雷器（1）配電裝置每組母線上，但進(jìn)出線都裝除外。（2）旁路依情況裝設(shè)。（3）220kV及以下變壓器裝設(shè)（依情況）。（4）變壓器中性點(diǎn)。（5）單元接線發(fā)電機(jī)出線裝設(shè)一組。（6）110kV220kV線路側(cè)一般不裝。32主要電氣設(shè)備的選擇由于電氣設(shè)

23、備和載流導(dǎo)體得用途及工作條件各異,因此它們的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和方法也都完全不相同。但是，電氣設(shè)備和載留導(dǎo)體在正常運(yùn)行和短路時(shí)都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個(gè)共同的原則。電氣設(shè)備選擇的一般原則為：1.應(yīng)滿足正常運(yùn)行檢修短路和過電壓情況下的要求并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。2.應(yīng)滿足安裝地點(diǎn)和當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。3.應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。4.同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。5.與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。6.選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并經(jīng)正式簽訂合格的特殊情況下選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)。技術(shù)條件：選擇的高壓電器，應(yīng)能在長(zhǎng)期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運(yùn)行。1.電壓 選用的

24、電器允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓,即2.電流選用的電器額定電流不得低于所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流 ，即321斷路器的選擇220kV斷路器：短路全電路最大有效值（kA）：35.76電壓等級(jí)型號(hào)額定電壓額定電流額定開斷電流（kA）極限過電流峰值（kA）熱穩(wěn)定電流（kA）220kVLW12-220220kV1000A4010046(4s)表3-16kV開關(guān)柜：短路全電路最大有效值（kA）：67.346KYN3-10/13型金屬鎧裝移開式高壓開關(guān)柜 技術(shù)參數(shù)：見下表名稱參數(shù)名稱參數(shù)額定電壓（kV）6熱穩(wěn)定電流（kA）31.5（4s）最高工作電壓（kV）7.2額定電流（A

25、）2000額定開斷電流峰值（kA）80母線系統(tǒng)單母線額定動(dòng)穩(wěn)定電流（kA）80操動(dòng)機(jī)構(gòu)電磁型/彈簧表3-2一次接線方案：322隔離開關(guān)的選擇220kV：6kV：隔離開關(guān)參數(shù)：電壓等級(jí)型號(hào)額定電壓額定電流動(dòng)穩(wěn)定電流（kA）熱穩(wěn)定電流（kA）220kVGW4-220D/200220kV1000A10446(4s)6kVGN2-10/200010kV2000A8551(5s)表3-3323電壓互感器的選擇按電壓等級(jí)選擇：位置型號(hào)額定電壓（kV）準(zhǔn)確級(jí)一次二次輔助線圈220kV母線出線YDR-2200.10.5220kV母線JCC5-2200.10.5發(fā)電機(jī)出口JSJW-150.10.10.56kV母

26、線JSJB-660.10.10.56kVJDZJ-60.10.5表3-4324電流互感器的選擇：18kV發(fā)電機(jī)出口：220kV：6 kV ：選擇結(jié)果：電壓等級(jí)（kV）型號(hào)額定電流比/A準(zhǔn)確度二次負(fù)荷/熱穩(wěn)定倍數(shù)（1s）動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)18LMZ1-2012000/50.5220LR1-2201200/50.51.260606LAJ-102000/50.52.45090表3-5325母線的選擇6kV母線單根母線的最大持續(xù)工作電流：220kV母線單根母線的最大持續(xù)工作電流：6kV母線選擇結(jié)果：鋁絞線型號(hào)：LJ-625 載流量：1.14kA220kV母線選擇結(jié)果：鋁錳合金 型號(hào)： 載流量：702.35kA

27、 802.35kA發(fā)電機(jī)機(jī)端封閉母線：18kV發(fā)電機(jī)出口：18kV廠用分支母線：封閉母線技術(shù)數(shù)據(jù)及外型尺寸：母線類別絕緣水平（kV）額定電流（A）外型尺寸（mm）參閱圖號(hào)SH13-1-1主母線24120009501300廠用分支母線243000600850表3-6326避雷器、熔斷器的選擇按電壓等級(jí)選擇，選擇結(jié)果如下：避雷器：位置型號(hào)額定電壓有效值系統(tǒng)電壓220kV母線Y10W1-228/565228kV220kV6kV母線Y5W-7.6/257.6kV6kV18kV發(fā)電機(jī)機(jī)端BFYZ-41-30041kV20kV主變壓器中性點(diǎn)Y1W-146/320146kV220kV表3-7熔斷器：位置型號(hào)

28、額定電流額定電壓6kV電壓互感器RN-1-6/22A6kV18kV電壓互感器RN2-20/0.50.5A20 kV表3-8第4章 所選電氣設(shè)備的校驗(yàn) 短路電流通過電氣時(shí)，會(huì)引起電器溫度升高，并產(chǎn)生巨大的電動(dòng)力。校驗(yàn)的一般原則：（1）校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定 動(dòng)穩(wěn)定是指電器通過短路電流時(shí)，其導(dǎo)體、絕緣和機(jī)械部分不因短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)引起損壞，而能繼續(xù)工作的性能。電器的動(dòng)穩(wěn)定電流，是指電器根據(jù)動(dòng)穩(wěn)定的要求所允許通過的最大短路電流。為保證電器的動(dòng)穩(wěn)定，在選擇電器時(shí)應(yīng)滿足電器的動(dòng)穩(wěn)定電流不小于通過電器的最大三相沖擊短路電流的條件，即：（2）校驗(yàn)熱穩(wěn)定 熱穩(wěn)定是指電器通過短路電流時(shí)，電器的導(dǎo)體和絕緣部分不因短路電流

29、的熱效應(yīng)使其溫度超過它的短路時(shí)最高允許溫度，而造成損壞妨礙繼續(xù)工作的性能。 電器制造廠家根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)定，一般提供電器2s的熱穩(wěn)定電流（如需要可提供3s，4s或1s熱穩(wěn)定電流）。為保證電器的熱穩(wěn)定，在選擇電器時(shí)應(yīng)滿足電器所允許的熱效應(yīng)（）不小于短路電流通過電器時(shí)短路電流的最大熱效應(yīng)的條件，即：式中 -短路時(shí)的最大熱效應(yīng)； -時(shí)間t的熱穩(wěn)定電流。41 斷路器的校驗(yàn)220kV斷路器：熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 短路熱效應(yīng)為： 所以，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：所以：熱穩(wěn)定校驗(yàn)滿足6kV開關(guān)柜：熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 短路熱效應(yīng)為：所以，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：所以：熱穩(wěn)定校驗(yàn)滿足42 隔離開關(guān)的校驗(yàn)220kV隔離開關(guān)

30、：熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 短路熱效應(yīng)為： 所以，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 所以：動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)滿足6kV隔離開關(guān)：熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 短路熱效應(yīng)為：所以，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 所以：動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)滿足43 電流互感器的校驗(yàn)校驗(yàn)熱穩(wěn)定電流互感器的熱穩(wěn)定能力用熱穩(wěn)定倍數(shù)表示，熱穩(wěn)定倍數(shù)等于互感器1s熱穩(wěn)定電流與一次額定電流之之比，故熱穩(wěn)定條件為：式中 -短路熱效應(yīng) t-短路電流持續(xù)時(shí)間，t=1s。 校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定電流互感器的內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定能力用動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)表示，動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)等于互感器內(nèi)部允許通過的極限電流（峰值）與倍一次額定電流（）之比。故互感器內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定條件為：220kV電流互感器校驗(yàn)：校驗(yàn)熱穩(wěn)定：= 短路熱效應(yīng)為：

31、所以，熱穩(wěn)定滿足條件校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定所以，動(dòng)穩(wěn)定滿足條件6kV電流互感器校驗(yàn)：校驗(yàn)熱穩(wěn)定：= 短路熱效應(yīng)為：所以，熱穩(wěn)定滿足條件校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定：所以，動(dòng)穩(wěn)定滿足條件44 母線的校驗(yàn)220kV母線的校驗(yàn)：鋁錳合金 型號(hào)： 載流量：702.35kA 802.35kA用最小截面法校驗(yàn)熱穩(wěn)定：母線的工作溫度查發(fā)電廠 變電站電氣設(shè)備P108查曲線圖8.6得。母線的最小截面積：因此，滿足熱穩(wěn)定性。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：?jiǎn)挝浑妱?dòng)力：最大彎矩：截面系數(shù)：計(jì)算應(yīng)力：鋁錳合金的最大允許應(yīng)力為: 所以動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)?zāi)軡M足條件。第5章繼電保護(hù)的配置和考慮51概述發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行對(duì)保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起著決定性的作用，同時(shí)發(fā)電機(jī)本

32、身也是一個(gè)貴重的電器元件，因此，應(yīng)該針對(duì)各種不同的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，裝設(shè)性能完善的繼電保護(hù)裝置。一旦發(fā)電機(jī)發(fā)生故障，保護(hù)裝置能夠有選擇的快速將其從系統(tǒng)切除，并將發(fā)電機(jī)勵(lì)磁開關(guān)跳開并滅磁。當(dāng)同步發(fā)電機(jī)處于異常工況狀態(tài)時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)及時(shí)發(fā)出信號(hào)，以便運(yùn)行人員快速處理。在電力系統(tǒng)中運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)，由于容量相差懸殊，在設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、工藝、勵(lì)磁乃至運(yùn)行等方面都有很大差異，這就使得發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁回路發(fā)生的故障、故障的幾率和異常工作狀態(tài)有所不同，進(jìn)而所裝設(shè)的保護(hù)也有差異。1） 故障類型及危害發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)子與定子兩大部分組成，因而發(fā)電機(jī)故障包括定子與轉(zhuǎn)子故障。其故障類型有：1、定子繞組相間短路2、定子繞

33、組匝間短路3、定子繞組單相短路4、轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地5、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路勵(lì)磁電流急劇下降或消失發(fā)電機(jī)故障將對(duì)發(fā)電機(jī)本身與系統(tǒng)都有相當(dāng)大的危害：定子繞組相間短路會(huì)破壞絕緣，燒壞鐵心，以致毀壞機(jī)組：定子繞組匝間短路會(huì)破壞縱絕緣，進(jìn)而發(fā)展為單相接地或相間短路；定子繞組單相接地時(shí)，接地點(diǎn)的電流將使鐵心局部熔化，給檢修工作帶來很大的困難；轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地雖然對(duì)發(fā)電機(jī)沒有直接危害，但如果不及時(shí)處理，再發(fā)生另外一點(diǎn)接地就造成兩點(diǎn)接地，對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)和同步調(diào)相機(jī)，危害更大；發(fā)電機(jī)低勵(lì)磁或失磁時(shí)，發(fā)電機(jī)要從系統(tǒng)吸取大量的無功功率，引起定子過電流，同時(shí)發(fā)電機(jī)可能失去同步而進(jìn)入異步運(yùn)行，若系統(tǒng)無功儲(chǔ)備不足，將引

34、起電壓下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。2） 異常工況狀態(tài)異常工況狀態(tài)主要分為以下幾種：a) 由于外部短路引起的定子繞組過電流。b) 由于負(fù)荷等超過發(fā)電機(jī)額定容量而引起的三相對(duì)稱過負(fù)荷；過電流與過負(fù)荷造成定子溫度升高，絕緣加速老化，機(jī)組壽命縮短。c) 由于外部不對(duì)稱短路或不對(duì)稱負(fù)荷而引起的發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流和過負(fù)荷；在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出100Hz的倍頻電流，可使轉(zhuǎn)子局部灼傷或使護(hù)環(huán)受熱松脫，而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)重大事故。此外，引起發(fā)電機(jī)的100Hz的振動(dòng)。d) 由于突然甩負(fù)荷引起的定子繞組過電壓；調(diào)速系統(tǒng)慣性較大的發(fā)電機(jī)，在突然甩負(fù)荷時(shí)，可能出現(xiàn)過電壓，造成發(fā)電機(jī)繞組絕緣擊穿。e) 由于勵(lì)磁回路故障或強(qiáng)勵(lì)時(shí)間

35、過長(zhǎng)而引起的轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷；f) 由于汽輪機(jī)主汽門突然關(guān)閉而引起的發(fā)電機(jī)逆功率；當(dāng)機(jī)爐保護(hù)動(dòng)作或調(diào)速控制回路故障以及某些認(rèn)為因素造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)將從系統(tǒng)吸收有功功率，即逆功率。52發(fā)電機(jī)保護(hù)類型針對(duì)上述故障類型及不正常運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)以下繼電保護(hù)裝置：1、 對(duì)于1MW以上發(fā)電機(jī)的定子繞組及其引出線的相間短路，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)簡(jiǎn)稱縱差保護(hù)。2、 對(duì)于直接連于母線的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓網(wǎng)絡(luò)的階段電容電流大于或等于5A時(shí)（不考慮消弧線圈的補(bǔ)償作用），應(yīng)裝設(shè)動(dòng)作于跳閘的零序電流保護(hù)；當(dāng)接地電容電流小于5A時(shí)，則裝設(shè)作用于信號(hào)的接地保護(hù)。對(duì)于發(fā)電機(jī)變壓器組，

36、一般在發(fā)電機(jī)電壓側(cè)裝設(shè)作用于信號(hào)的接地保護(hù)；當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓側(cè)接地電容電流大于5A時(shí)，應(yīng)該裝設(shè)消弧線圈。容量在100MW及以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)為100%的定子接地保護(hù)。3、 對(duì)于發(fā)電機(jī)定子繞組的匝間短路，當(dāng)繞組接成星形且沒相中有引出的并聯(lián)支路時(shí)，應(yīng)裝設(shè)單繼電器式的橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)簡(jiǎn)稱橫差保護(hù)。4、 對(duì)于發(fā)電機(jī)外部短路引起的過電流，可采用下列保護(hù)方式：a、 負(fù)序過電流及單相式低電壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)，一般用于50MW及以上的發(fā)電機(jī)。b、 負(fù)荷電壓（負(fù)序電壓及線電壓）啟動(dòng)的過電流保護(hù)。c、 過電流保護(hù)，用于1MW以下的小發(fā)電機(jī)。5、 對(duì)于由不對(duì)稱負(fù)荷或外部不對(duì)稱短路而引起的負(fù)序過電流，一般在50MW及以

37、上的發(fā)電機(jī)上裝設(shè)負(fù)序電流保護(hù)。6、 對(duì)于由對(duì)稱負(fù)荷引起的發(fā)電機(jī)定子繞組過電流，應(yīng)裝設(shè)接于一相電流的過負(fù)荷保護(hù)。7、 對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)定子繞組過電壓，應(yīng)裝設(shè)帶延時(shí)的過電壓保護(hù)。8、 對(duì)于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路的接地故障，應(yīng)采用以下保護(hù)措施：a、 水輪發(fā)電機(jī)一般裝設(shè)一點(diǎn)接地保護(hù)，小容量機(jī)組可采用定期絕緣檢測(cè)裝置。b、 對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路的一點(diǎn)接地，一般采用定期檢測(cè)裝置；對(duì)大容量機(jī)組則可以裝設(shè)一點(diǎn)接地保護(hù)；對(duì)兩點(diǎn)接地故障，應(yīng)裝設(shè)兩點(diǎn)接地保護(hù)，在勵(lì)磁回路發(fā)生一點(diǎn)接地后投入。9、 對(duì)于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁消失的故障，在發(fā)電機(jī)不允許失磁運(yùn)行時(shí)，應(yīng)在自動(dòng)滅磁開關(guān)斷開時(shí)聯(lián)鎖斷開發(fā)電機(jī)的斷路器；對(duì)采用半導(dǎo)體勵(lì)磁以及100MW及其

38、以上用同軸直流勵(lì)磁機(jī)的發(fā)電機(jī)，應(yīng)增設(shè)直接反映發(fā)電機(jī)失磁時(shí)電氣參數(shù)變化的專用失磁保護(hù)。10、對(duì)于轉(zhuǎn)子回路的過負(fù)荷，在100MW及以上并采用半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)上應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)。11、對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)主汽門突然關(guān)閉，為防止汽輪機(jī)遭到損壞，對(duì)大容量的發(fā)電機(jī)組可考慮裝設(shè)逆功率保護(hù)。12、其他的異常工況保護(hù)。如當(dāng)電力系統(tǒng)振蕩影響機(jī)組安全運(yùn)行時(shí)，在300MW及以上機(jī)組上宜裝設(shè)失步保護(hù)；當(dāng)汽輪機(jī)低頻運(yùn)行造成機(jī)械振動(dòng)，葉片損傷對(duì)汽輪機(jī)危害極大時(shí)，可裝設(shè)低頻保護(hù)；當(dāng)水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)斷水、漏水時(shí)，可裝設(shè)斷水或漏水保護(hù)；防止輸出斷路器斷口閃絡(luò)而裝設(shè)斷路器斷口閃絡(luò)保護(hù)等。為了快速消除發(fā)電機(jī)內(nèi)部的故障，在保護(hù)動(dòng)作于發(fā)

39、電機(jī)斷路器跳閘的同時(shí)，還必須動(dòng)作于自動(dòng)滅磁開關(guān)，斷開發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路，以使轉(zhuǎn)子回路電流不會(huì)在定子繞組中再感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，繼續(xù)供給短路電流。同步發(fā)電機(jī)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)對(duì)于100MW及以上的大容量發(fā)電機(jī)，我國(guó)目前均推薦采用有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器，即利用外部故障時(shí)的穿越電流實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，這樣既能保證發(fā)生區(qū)外故障時(shí)可靠地避開最大不平衡電流的影響，又能達(dá)到提高區(qū)內(nèi)故障時(shí)的靈敏性這一目的。同步發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù)發(fā)電機(jī)定子匝間短路保護(hù)可以有多種方案，應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠一次設(shè)備接線情況進(jìn)行選擇。橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（簡(jiǎn)稱橫差保護(hù)）發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)，是發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路（同分支匝間短路及同相不同分支之間的匝間短路）、線棒開焊的

40、主保護(hù)，也能保護(hù)定子繞組相間短路。 反映轉(zhuǎn)子回路2次諧波電流的匝間短路保護(hù)縱向零序電壓式匝間保護(hù)發(fā)電機(jī)縱向零序電壓式匝間保護(hù)，是發(fā)電機(jī)同相分支匝間短路及同相不同分支之間匝間短路的主保護(hù)。發(fā)電機(jī)的單相接地保護(hù)根據(jù)安全要求，發(fā)電機(jī)的外殼都是接地的，因此，定子繞組因絕緣破壞而引起的單相接地故障比較普遍。當(dāng)接地電流比較大，能在故障點(diǎn)引起電弧時(shí)，將使繞組的絕緣和定子鐵心燒壞，并且也容易發(fā)展成相間短路，造成更大的危害。我國(guó)規(guī)定，當(dāng)接地電容電流等于或大于5A時(shí)，應(yīng)裝設(shè)動(dòng)作于跳閘的接地保護(hù)；當(dāng)接地電流小于5A時(shí)，一般裝設(shè)作用于信號(hào)的接地保護(hù)。過去認(rèn)為發(fā)電機(jī)為全絕緣的設(shè)備，在正常運(yùn)行中中性點(diǎn)電壓低，不容易發(fā)生接

41、地故障，即使發(fā)生，由于接地電流較小，不會(huì)對(duì)鐵心造成故障。因此，允許單相接地保護(hù)在中性點(diǎn)附近一定的死去。但隨著單機(jī)容量的增大，特別是大型水內(nèi)冷機(jī)組，要求在保護(hù)區(qū)內(nèi)任何一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)均能反應(yīng)。利用基波零序電壓構(gòu)成的定子接地保護(hù)（可用于發(fā)電機(jī)變壓器組）目前，100%定子接地保護(hù)裝置一般由兩部分組成：第一部分是基波零序電壓保護(hù)，如上所述它能保護(hù)定子繞組的85%以上，第二部分保護(hù)則用來消除基波零序電壓保護(hù)不能保護(hù)的死區(qū)。為提高可靠性，兩部分的保護(hù)區(qū)應(yīng)相互重疊。利用基波零序電壓和3次諧波電壓構(gòu)成的100%定子接地保護(hù)同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生不對(duì)稱短路或在正常運(yùn)行情況下三相負(fù)荷不平衡時(shí)，在發(fā)電機(jī)定子繞組中將出現(xiàn)負(fù)序電流。此電流在發(fā)電機(jī)空氣隙中建立的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子為兩倍的同步轉(zhuǎn)速，因此將在轉(zhuǎn)子繞組、阻尼繞組以及轉(zhuǎn)子鐵心等部件上感應(yīng)出100Hz的倍頻電流，該電流使得轉(zhuǎn)子上電流密度很大的某些部位（如轉(zhuǎn)子端部、護(hù)環(huán)內(nèi)表面等），可能出現(xiàn)