摘要第1章緒論1.2國內外研究現狀從1875年法國巴黎北火車站世界上第一座火電廠建成并投運至海拉爾熱電廠220千伏配電裝置采用了GIS(戶內高壓組合電器),其控制系統采用了全硬接線的DCS集中控制系統；國電吉林江南熱電廠220千伏配電裝置采用了屋外第2章電氣主接線方案的設計2.1電氣主接線方案的選擇(1)凝氣式發電廠(2)發電廠出線(3)電力系統情況2.1.2地區中型火電廠電氣主接線特點(1)發電機—雙繞組變壓器單元接線發電機—雙繞組變壓器單元接線(圖1-1)一般200MW及以上大機組都采用這種接圖1-1圖1-2(2)擴大單元接線擴大單元接線(圖1-2)(1)單母線分段帶旁路母線接線單母線分段帶旁路母線接線(圖1-3)圖1-3圖1-4(2)雙母線接線兩個總線連接包括兩組總線。圖1是工作總線，2是備用總線。兩組總線被QF總線連接斷路器連接(簡稱總線連接斷路器)。每個電路通過一個線路斷路器、一個斷路器和兩2.1.5接線方案的形成由以上論述可知形成了兩種方案，這兩種方案為：2.1.6方案的技術經濟比較(1)當方案1和2中使用的雙總線連接正常運行時，工作總線處于電壓狀態，待機總備用總線絕緣子處于開啟位置),總線斷路器也被切斷。這是一種操作方式。這相當于單性為主。方案1和2的220KV側采用雙母線接線，停電機會減少了，必需的停電時間縮短電機出口短路這種故障，常采用安全可靠的分相封閉母線來連接發電機和變壓器，甚至連隔離開關也不裝設(但設有可連接點以方便試驗)。采用擴大單元接線時，變壓器低壓側短路時短路電流很大，且有很大的電動力，一旦發生事故將造成嚴重的后果。由此可見方案2不可取。方案的綜合比較見表(1-1)方案斷路器數量隔離開關數量可靠性靈活性經濟性方案17高好一般方案26高好不好綜上所述，在滿足可靠性和靈活性的前提下，方案1的經濟性比較好。故該火力發電廠應選方案1作為該廠的電氣主接線，即發電出口采用發電機—雙繞組變壓器單元接2.2發電機出口主變壓器的選擇(1)根據發電機的額定容量減去單元的輔助電荷，并且在標準環境或冷卻水的溫度中，變壓器卷繞溫度的升高不超過55K。(2)根據發電機最大連續輸出電容來減小單元的輔助電源負荷，且變壓器卷繞溫度的升高不超過65k。因為發電機最大連續輸出容量是在未估算的條件下，出現的機率較少，平均溫升65K下的容量為55K時的1.12倍，為使發電機在可能工況下運行，升壓變壓器的容量不應限制發電機的出力，可按第一條規程選擇變壓器容量，并留有10%的裕度。規程中所指廠用負荷，并不是廠用變壓器的容量，也不應是計算中廠用負荷之和。因為廠用變壓器的容量與其實際負荷間差別有時較大，而計算容量之和則為當發電機在滿載運行時可能出現的最大連續負荷，它可以用來選擇廠用變壓器的容量，但是在選擇主變壓器容量的計算中，不能單獨地將發電機在各種工況下的出力扣除廠用變容量或扣除計算廠用負荷來決定。變壓器在局部時間內因少量過負荷對絕緣造成的過熱損傷，可以在同樣時間內以相同比率的低負荷來彌補其壽命。因此，以年平均廠用電率來作為主變壓器選擇中的廠用負荷是比較合理的。對于凝氣式機組的電廠，廠用負荷可用下述簡易公式計算：故變壓器容量可按下式計算：故主變壓器容量為：所以選用主變壓器的容量為240MVA。由變壓器的變比15.75KV/220KV,及主變壓器的容量為240MVA選擇主變壓器型號為SFP7-240000/220。此變壓器的技術參數為表(1-2)。表1-2型號額定電壓(KW)高壓低壓(1)電氣主接線的比較與選取。(2)選擇導體及電氣設備。(3)確定中性點接地方式。(4)計算軟導線的短路搖擺。(5)確定分裂導線間隔棒的間距。(6)驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓。(7)選擇繼電保護裝置和整定計算。3.2短路點的選擇3.3短路電流計算的結果(1)短路點K?的短路電流計算結果如表(2-1)短路點電源次暫態短路電流沖擊系數沖擊短路電流短路電流短路電流系統1系統2火電廠123合計短路點電源次暫態短路電流沖擊系數沖擊短路電流短路電流短路電流系統1火電廠1火電廠23合計第4章主要電氣設備的選擇4.2.1按正常工作條件選擇設備“TH”字樣的濕熱帶產品。型產品，也可以將設備布置在屋內。③海拔高度電氣設備通常在不超過1000米的條件下運行。當在高原區域使用時，由于大氣壓力低，設備的外部絕緣水平相應降低。因此，必須選擇托盤產品或外部絕緣產品以提高設備水平。④安裝地點要考慮到地質條件、地形及地震的影響。4.2.2按正常工作電壓選擇設備額定電壓所選用電氣設備最高的允許電壓必須大于等于所在電網的最高運行電壓。一般規定廠家設備允許長期承受的最高工作電壓應為相應電網額定電壓1.1～1.15倍，電網內實際運行的最高工作電壓在此范圍內，因此選擇的時候滿足以下公式即可：4.2.3按工作電流選擇設備額定電流所選設備的額定電流應高于或等于所在回路最大長期的工作電流：應當指出，在相應的手冊中，不同電器的額定電流是根據標準環境條件確定的。當實際操作環境不同時，必須修改設備的額定電流。各種回路的最大長期工作電流以I的計算方法如下：(1)發電機和變壓器回路由于發電機與變壓器在電壓下降5%時，出力可以維持不變，所以該回路的最大工作電流應不小于相應額定電流的1.05倍。若變壓器有過負荷運行的可能時，還應計其實際(2)母線分段斷路器及母聯斷路器回路母線分段斷路器及分段電抗器一般選取母線分段里一臺最大發電機額定電流的50%～80%作為最大工作電流；母聯斷路器最大工作電流則應取母線上最大一臺發電機或(1)短路動穩定校驗制造廠往往直接給定定型設備允許的動穩定峰值電流imax,動穩定條件為(2)短路熱穩定校驗通常制造廠直接給出設備的熱穩定電流I及允許持續時間t。熱穩定條件為式中I2t-----------設備允許承受的熱效應4.3220KV高壓斷路器的選擇結果高壓斷路器是電力系統內最重要的開關設備，它可以在正常情況下接通及斷開電路，也可以在系統故障情況時自動的迅速斷開電路。當斷開電路時往往會在斷口位置產生電弧，因此斷路器需要設有專門的滅弧裝置。滅弧能力作為斷路器的核心性能。根據Un=220KV,Igmax=661.3A及屋外布置的要求，查《電力工程電氣一次部分選型號為：SW6-220/1200,其技術數據如表(3-3-1)型號額定電壓(KA)額定電流(A)額定開斷電流根限通過電流熱穩定電流固有分閘時間合閘時間(s)峰有值型號額定電壓額定電流動穩定電流熱穩定電流4(S)故選用0.5/0.5,查《電力工程電氣設備手冊》一電氣一次部分其技術數據如表(3-5-1)型號額定電流比(A)級次組合準確等級二次負荷(Ω)倍數13D0.5/0.5BB②根據電流互感器安裝處的電網電壓，最大工作電流及安裝地點等條件選用型號為LMZB3—20屋內型電流互感器，互感器變比為15000/5A,由于供給發電機差動保護和發電機變壓器組差動保護用，故選用B/B,查《電力工程電氣設備手冊》一電氣一次部分其技術數據如表(3-5-2)表3-5-2型號額定電流比(A)級次組合準確等級二次負荷(Ω)倍數13D53B3③安裝于中性點連接線上時，可按發電機允許的最大不平衡電流選擇，根據運行經。由此選用LMZB1—20屋內型電流互感器，互感器變比為3000/5,由于供給保護和測量用，故選用0.5/B,B/B,查《電力工程電氣設備手冊》一電氣一次部分其技術數據如表(3-5-3)表3-5-3型號額定電流比(A)級次組合準確等級二次負荷13D0.5/0.53BB(2)220KV側電流互感器的選擇：①電力電壓器中性點電流互感器的一次額定電流應按大于變壓器允許的不平衡電流選擇，一般取變壓器額定電流的1/3進行選擇。由選用型號為LCWB-220屋外型電流互感器，互感器變比為300/5,由于供給零序保護用，故選用B級。根據電流互感器安裝處的電網電壓，最大工作電流等條件選用型號為LCWB-220屋外型電流互感器，互感器變比為800/5,由于供給發電機-變壓器差動保護、母線保護、變壓器差動保護、斷路器失靈保護用，故選用B/B/B/B根據電流互感器安裝處的電網電壓，最大工作電流等條件選用型號為LCWB-220屋外型電流互感器，互感器變比為800/5,由于供給母線保護、測量儀表、線路保護、斷路器失靈保護用，故選用B/0.5/B/B級④由電流互感器安裝處的電網電壓及經過的最大電流，選型號為LCWB-220屋外型電流互感器，其變比為800/5A,由于供給母線保護、測量儀表、線路保護、斷路器失靈保護等用，故選用保護等級為B/0.5/B/B。查《電力工程電氣設備手冊》一電氣一次部分其技術數據如表(3-5-4)表3-5-4型號額定電流比(A)級次組合二次負荷倍數熱穩定電流動穩定電流Ω200~B/B/0.5/0.2B4.6電壓互感器的選擇結果電壓變壓器是將高壓變換為低壓的設備。它被分成電磁電壓變壓器和電容電壓分壓變壓器。電壓變壓器的選擇包括：根據安裝地點和使用確定電壓變壓器的結構類型、布線模式和精度電平；確定配額電壓比。計算電壓變壓器的二次負載以使其不超過額定精度電容。(1)15.75KV側電壓互感器的選擇：由電壓互感器安裝處的電網電壓和用途選用電壓互感器的型號為：JDJJ-35和JDJ-35。由于雙繞組電壓互感器供勵磁調節裝置用，準確級為0.5級；三繞組電壓互感器供測量、同期、繼電保護及絕緣監視用，其準確級為3P。查《電力工程電氣設備手冊》一電氣一次部分其主要技術參數如表(3-6-1)型號額定電壓二次繞組額定輸出二次繞組極限一次繞組二次繞組剩余電壓繞組級級級(2)220KV側電壓互感器的選擇：根據電壓互感器安裝處的電網電壓和用途選用電波通信和電壓測量可共用耦合電容，故一般選擇電容分壓式電壓互感器。故220KV側母線選用電磁式電壓互感器，線路側選用電容分壓式電壓互感器。查《電力工程電氣設備手冊》一電氣一次部分電磁式電壓互感器的主要技術參數見表(3-6-2)。查《電力工程電氣設備手冊》一電氣一次部分電容式電壓互感器的主要技術參數見表(3-6-3)型號額定電壓(KV)耐受電壓(KV)二次繞組額定輸出(VA)剩余電壓繞組二次繞組極限輸出一次繞組二次繞組剩余電壓繞組工頻沖擊全波級級額定輸出(VA)準確級型號額定電壓比準確等級/額定容量額定電容(pF)電容器數量爬電距離(mm)海拔2由避雷器安裝處的電網電壓及安裝地點可選用的避雷器的型號為：FCD?-15.75和一電氣一次部分FCD?-15.75的主要技術參數如表(3表3-7-1型號額定電壓有效值(KV)滅弧電壓效工頻放電電壓有效值沖擊放電電壓峰值雷電沖擊波電壓峰值電導電流表3-7-2型號額定電壓有效值系統額定電壓有效值持續運行電壓有效值直流1mA參考電壓有效值不小于(KV)2KA操作波殘壓峰值不大于方波通流容量峰值爬電距離最小值4.8發電機機壓母線的選擇當單個發電機的容量小于12兆瓦時，發電機的額定電壓為6.3千伏，發電機的額定電流小于1500A,單個鋁矩形總線可用于發電機總線；當單個發電機的容量在25至50兆瓦之間時，發電機的額定電壓為10.5千伏，發電機的額定電流從1720A變為3440A,必須定電壓為10.5千伏，而發電機的額定電流為6470安時，通過從技術和結構上選擇矩形條發電機的容量為200兆瓦時，發電機的額定電壓為15.75千伏，而額定電流為8625安，全連式分相封閉母線的優點是：(1)運行可靠性高。母線被封裝在里面，避免了外界自然環境對母線及其絕緣子的(2)可有效地減小母線及其附近短路時母線間的電動力。外殼與母線形成相當于1:(3)可顯著地減小母線附近剛構的發熱。(4)外殼多點接地，可保證人體觸及時的安全。(5)維護工作量較小。(1)母線的自然散熱條件比較差。(2)外殼發熱產生一些損耗。(3)消耗有色金屬較多，投資較大。4.8.3發電機出口分相封閉母線的選擇結果查相關手冊封閉母線額定技術數據徑及厚度為01050*8。其技術參數如表(3-8)項目名稱主回路廠用分支電壓互感器分支額定電壓(KV)額定電流(KA)相數333頻率(HZ)短路電流沖擊峰值(KA)4s熱穩定電流(KA)外殼連接最高溫度(C)鋁母線外徑及厚度(mm)鋁外殼外徑及厚度(mm)相間距離(mm)一分鐘工頻耐壓(KV)冷卻方式自冷自冷自冷母線涂漆(外表面)黑黑黑內殼涂漆(內表面)黑黑黑外殼涂漆(外表面)淺灰(光澤)淺灰(光澤)淺灰(光澤)4.9母線的選擇母線的截面選擇一般有兩種方法：①按照最大的長期工作電流選擇；②按照經濟電流的密度選擇。通常發電廠的主母