4×50MW供热式火力发电厂电气设计部分

沈阳工业大学

4×50MW供热式火力发电厂电气设计

部分

The 4×50MW heating type thermal powerplantelectricity part design

学 院：电气工程学院

专业／班级 ：电气工程及其自动化022班 学 号：24 学 生 姓 名：杨 雪 滨 指 导 教 师：戴 宪 滨

2006 年6 月 14 日

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中文摘要

电力系统专业的毕业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很好结合，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。本毕业设计论文是4*50MW供热式火力发电厂电气部分设计。为了保证供电的可靠性和一次性满足远期负荷的要求，按照远期负荷规划进行设计建设，从而保证发电厂能够长期可靠供电。

根据毕业设计任务书的要求，综合所学专业知识及《发电厂电气设计手册》等书籍的有关内容，设计过程中完成了主变选择、电气主接线的拟定、短路计算、电气设备选择、配电装置的规划、继电保护和自动装置的规划和防雷保护的规划等主要工作。在此期间，遇到的种种问题均通过反复比较、验算，并请教老师得以解决。毕业设计论文由设计说明书、设计计算书、一套图纸（电气主接线图、总平面布置图、配电装置断面图、防雷保护图）组成。内容较为详细，对今后扩建有一定的参考价值。

近年来，电力在世界各国能源和经济发展中的作用日益增长，它已成为现代社会实用最广、需要最快的能源。发电厂的合理设计与建设是一个极其重要的组成部分。本次设计是通过本人的精心设计论证完成的。整个设计过程中，全面细致的考虑工程设计的可靠性、经济性、灵活性等诸多因素，最终完成本设计方案。通过完成此毕业设计论文，进一步领会我国电力工业建设的政策观念和经济观点，培养对工程技术、经济进行较全面的综合分析能力。

由于时间紧张和能力有限，此论文中难免会出现遗漏和错误，希望老师给予指点和更正。

关键词：火力发电厂 电气设计 短路计算 设备选择 配电装置

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Abstract

The professional graduate in system in electric power design is once more synthesize of training, it is we will during the period of school a profession for learning knowledge proceed theories and practice very good combination, make use of the theories knowledge proceeds with a profession for learning technical ability engineering design with science study, increase analyze problem with problem-solving ability.In complete this design process, we can study the electric power engineering the design, investigative procedure in problem in technique with method, be collected information, checked the cultural heritage, investigate the research, project comparison and design the various training in etc. in graphics, combine further complement the new information knows with technical ability.

This graduate design thesis is a 4*5MW heating type thermal power plant electricity part design.For the sake of dependable that guarantee the power supply with a request that contented long-term burthen, carries according to the forward the programming proceeding design developments, from but guarantee to change to give or get an electric shock can long-term dependable power supply.

Design the request of the mission book according to the graduate, synthesize a programming for learning profession knowledge and 《Thermal power plant electricity design handbook 》 designed waiting dog's- ear relevantly contents, designing in the process completing lord changing choice, electricity lord connecting linear draw- up, short circuit computing, electricity equipments choosing, going together with electricity equiping, after give or get an electric shock the protection with the programming of the automatic device with defend protective programming in thunder etc. main work.Here period, all kinds problems that meet all passes to compare, check to calculate again and again, and ask the can solution in teacher.Graduate to design the thesis from design the

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manual, design calculation book, a set of diagrams paper( the electricity lord connects the line diagram, total flat surface arranges the diagram

and go together with electricity equip cross section diagram, defend thunder protection diagram) constitute.The contents is more detailed, to from now on extend to consults certainly value.

For this year, electric power is in international community energy with economy develop of the function increases increasingly, it have become modern the society is practical the most widely and need the quickest energy.Change the reasonable design that give or get an electric shock are a with developments very constituting the part importantly.

This design is at guiding teacher descend, passing oneself of design what argument complete with meticulous care.Whole design process inside, completely dependable, economic, vivid...etc. many factors that meticulous consideration engineering design, end complete this design project.

Pass to complete this graduate design the thesis, further appreciating the our country the policy idea of electric power industry developments with the economic standpoint, educates to proceed to the engineering technique, economy more completely to synthesize the analytical skill. Because time strain with ability limited, this thesis inside difficult do not need to will appear the lapse with mistake, hope the teacher give to point out with make correction.

Key word: Thermal power plant Electricity design short circuit

calculation The equipments choice electricity equips

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目 录

中文摘要 .................................................................................................................................................... II ABSTRACT ..............................................................................................................................................III 目 录 ........................................................................................................................................................... V 引言 ............................................................................................................................................................. 1 第一部分 说明书 ..................................................................................................................................... 2 第一章 发电厂原始资料分析 ................................................................................................................... 2 第二章 主变压器的选择 ........................................................................................................................... 2 2.1发电厂主变压器的容量和台数的确定： ...................................................................................... 2 2.1.1 有发电机电压母线接线的主变压器 ..................................................................................... 2 2.1.2、单元接线的主变压器 ........................................................................................................... 3 2.2主变压器形式的选择 ....................................................................................................................... 3 2.2.1数的选择 .................................................................................................................................. 3 2.2.2绕组数量和方式的选择 .......................................................................................................... 3 2.3本厂主变压器的选择 ...................................................................................................................... 3 第三章发电厂电气主接线选择 ................................................................................................................. 5 3.1 概 述 .............................................................................................................................................. 5 3.2 主接线的设计原则 ......................................................................................................................... 5 3.2.1主接线的设计依据 .................................................................................................................. 5 3.2.2主接线设计的基本要求 .......................................................................................................... 6 3.3 本厂电气主接线的选择 ................................................................................................................. 7 3.3.1 主接线方案的预定 ................................................................................................................. 7 第四章 短路电流的计算 ....................................................................................................................... 9 4.1计算短路电流的目的： .................................................................................................................. 9 4.2电力系统短路电流计算 .................................................................................................................. 9 4.2.1 基本假定 ................................................................................................................................. 9 4.2.2 一般规定 ................................................................................................................................10 4.2.3 限流措施 ................................................................................................................................10 4.3短路计算点的选择 .........................................................................................................................10 4.4 短路计算方法 ................................................................................................................................ 11 4.5网络变换 ......................................................................................................................................... 11 4.6计算步骤 .........................................................................................................................................12 4.6.1 计算步骤： ............................................................................................................................12 第五章 电气设备的选择与校验 ..............................................................................................................12 5.1设计原则 .........................................................................................................................................12 5.1.1 一般原则 ................................................................................................................................12

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5.1.2 技术条件 ................................................................................................................................13 5.2 母线的选择 ....................................................................................................................................14 5.2.1 母导体的选择 ........................................................................................................................14 5.3高压断路器的选择 .........................................................................................................................17 5.3.1 参数的选择 ............................................................................................................................17 5.3.2 型式的选择 ............................................................................................................................17 5.3.3 对断路器具体的选择和校验 ................................................................................................18 5.4隔离开关的选择 .............................................................................................................................19 5.4.1选择和校验的项目 .................................................................................................................19 5.4.2 造型说明 ................................................................................................................................19 5.5电流互感器选择 .............................................................................................................................21 5.5.1 参数和型式的选择 ................................................................................................................21 5.5.2 按一次额定电压和额定电流选择 ........................................................................................21 5.5.3 按准确度级及原副边选择 ....................................................................................................21 5.5.4动稳定和热稳定校验 .............................................................................................................22 5.6 电压互感器选择 ............................................................................................................................23 5.6.1 电压互感器参数及型式的选择 ............................................................................................23 5.6.2 按一次回路电压选择 ............................................................................................................23 5.6.3 按二次回路电压选择 ............................................................................................................24 第六章 高压配电装置的规划设计 ........................................................................................................24 6.1设计原则与要求 .............................................................................................................................24 6.1.1 总的原则 ................................................................................................................................24 第七章 继电保护和自动装置的规划设计 ............................................................................................26 7.1设计原则与要求 .............................................................................................................................26 7.1.1 总的原则 ................................................................................................................................29 7.2一般规定 .........................................................................................................................................27 7.3发电机保护 .....................................................................................................................................27 7.3.1 配电原则 ................................................................................................................................27 7.3.2 保护的确定 ............................................................................................................................28 7.4变压器保护 .....................................................................................................................................28 7.4.1 配置原则 ................................................................................................................................28 7.4.2 保护的确定 ............................................................................................................................28 7.4.3 变压器一般装设下列继电保护装置 ....................................................................................29 7.5发电机变压器组保护 .....................................................................................................................29 7.6母线保护 .........................................................................................................................................30 7.6.1专业保护应具有母线的重要程度满足下列要求 .................................................................30 7.6.2保护的确定 .............................................................................................................................30 7.6.3 10KV发电机机压母线的保护 ...............................................................................................30 7.6.4 220KV母线保护 .....................................................................................................................30 7.7、线路保护 ......................................................................................................................................31 7.7.1 配置原则 ................................................................................................................................31 7.7.2 60KV 线路保护 ......................................................................................................................31

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7.8自动装置的设计 .............................................................................................................................31 7.8.1 自动装置的作用 ....................................................................................................................31 7.8.2 自动装置应附和，可靠性、选择性、灵活性、速断性 ....................................................32 7.8.3 本厂所配置的自动装置 ........................................................................................................32 7.8.4 50MW以下发电机应装设下列故障及异常运行保护装置 .................................................32 7.8.5上述各项保护，根据故障和异常运行的性质，动作于以下出口方式 .............................32 7.9、安全自动装置 ..............................................................................................................................33 7.9.1 一般规定 ................................................................................................................................33 7.9.2自动重合闸装置： .................................................................................................................33 7.9.3 自动投入装置： ....................................................................................................................33 7.9.4自动低频减载装置，系统安全自动控制： .........................................................................33 7.9.5 自动准同步装置。 ..............................................................................................................34 7.9.6 自动调节励磁装置： ............................................................................................................34 7.9.7自动灭磁装置： .....................................................................................................................34 第八章 防雷保护的规划设计 ................................................................................................................34 8.1避雷针保护 .....................................................................................................................................34 8.1.1避雷针及其保护范围 .............................................................................................................34 8.2 避雷线的保护范围 .......................................................................................................................36 8.2.1 避雷线的保护范围计算方法及公式 ....................................................................................36 8.2.2 避雷线保护基本要求如下： ................................................................................................36 8.3避雷器保护及配置 .........................................................................................................................36 8.3.1避雷器的参数及配置 .............................................................................................................36 第二部分 计算书 ......................................................................................................................................39 第一章 变压器的选择 ........................................................................................................................39 1.1主变压器的计算和选择 .................................................................................................................39 1.11主变压器的计算 .......................................................................................................................39 1.12厂用变及高备变的选择 ...........................................................................................................39 第二章 短路电流计算 ..........................................................................................................................41 2.1短路计算 .........................................................................................................................................41 2.2参数计算 .........................................................................................................................................41 2.2.1 短路点d1的计算 ...................................................................................................................42 2.2.2 短路点d2的计算： ..............................................................................................................44 2.2.3 短路点d3的计算 ..................................................................................................................46 第三章 电气设备的选择和计算 ..........................................................................................................48 3.1断路器的选择 .................................................................................................................................48 3.1.1 60KV侧电流互感器的选择 .................................................................................................48 3.1.2 10KV侧断路器的选择 ...........................................................................................................49 3.2隔离开关的选择 .............................................................................................................................50

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3.2.1 60KV侧隔离开关的选择 .......................................................................................................50 3.2.2 主变压器低压侧10KV母线隔离开关的选择 ......................................................................51 3.3 流互感器的选择和计算 ................................................................................................................52 3.3.1 60KV电流互感器的选择 .......................................................................................................53 3.3.2 10KV侧电流互感器的选择 ...................................................................................................53 3.4 压互感器的选择和计算 ................................................................................................................54 3.4.1 60KV电压互感器的选择 .......................................................................................................54 3.4.2 10KV侧电压互感器的选择 ...................................................................................................54 3.5导体的选择和计算 .........................................................................................................................54 3.5.1 60KV侧母线的选择 ...............................................................................................................54 3.5.2 10KV侧母线的选择 ...............................................................................................................55 3.6电抗器的选择 .................................................................................................................................56 第四章 防雷保护计算 ..............................................................................................................................58 4.1避雷针的选择和计算 .....................................................................................................................58 4.2避雷器的选择表 .............................................................................................................................59 4.2.1 60KV侧避雷器的选择 ...........................................................................................................59 4.2.2 10KV侧避雷器的选择 ...........................................................................................................59 总 结 ........................................................................................................................................................60 文献参考 ....................................................................................................................................................61 致 谢 ....................................................................................................................................................62 附 录 ....................................................................................................................................................63

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引言

据有关资料表明，在能源利用方面，美国的能源利用率为51%，日本约为60%，我国仅为28%～30%；而每万美元产值消耗的燃料（标准煤）美国为7.3t，法国为6.9t，日本为3.6t，我国则达到15t。为什么国外能源利用率这样高呢？这是由于发达国家非常重视发展热电联产和热电联产联片供热的方式，广泛建立了热电厂来提高能源的利用率。而目前我国许多地区建立的热电厂因为管理和运行不善等原因，使能源没有得到充分利用，热电厂的经济性低，从而影响了热电厂的发展。所以我国一些汽轮机厂也在不断改进产品性能和生产适应我国国情的新产品，并预计在2000年生产热电机组30000～40000MW，这些热电厂建成之后，将给我国带来显著的经济效益，和优越的节能效果。可见我国的这个发展计划，是符合当前世界节能潮流发展方向的。

本次设计是根据“电力系统及自动化专业”毕业任务书的要求，综合大学四年所学的专业知识及《电力工程电气设计手册》、《电力工程电气设备手册》等书籍的有关内容，在指导教师的帮助下，通过本人的精心设计论证完成的。整个设计过程中，包括电气主接线的选择、变压器的选择、短路电流的计算、各种设备的选择与校验、高压配电装置的规划设计、防雷保护的规划设计、发电厂继电保护和自动装置的规划设计等。

全面细致的考虑工程设计的经济性、系统运行的可靠性、灵活性等诸多因素，最终完成本设计方案。

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第一部分 说明书

第一章 发电厂原始资料分析

待设计发电厂是建于某城市中心，以煤为主，水量充足，最高温度+40oC，最低温度-35oC，年平均+5oC。本厂电压等级为60/10，60KV侧两回出线，10KV侧13回出线，以4台50MW发电机供电 。

第二章 主变压器的选择

2.1发电厂主变压器的容量和台数的确定：

2.1.1 有发电机电压母线接线的主变压器

连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器容量，应该按下列条件计算： 1、当发电机电压母线上负荷最小时，能将发电机电压母线的剩余有功和无功容量送入系统，但不考虑稀有的最小符合情况。

2、当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，能由系统供给发电机电压的最大负荷。在电厂分期建设过程中，在事故断开最大一台发电机组的情况下，通过变压器向系统取得电能时，可以考虑变压器的允许过负荷和限制非重要负荷。

3、根据系统经济运行的要求，而限制本厂输出功率时，能供给发电机电压的最大负荷。

4、按上述条件计算时，应考虑负荷曲线的变化和逐年负荷的发展。特别应注意发电厂初期运行，当发电机电压母线负荷不大时，能将发电机电压母线上的剩余容量送入系统。

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5、发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。对主要向发电机电压供电的地方电厂，而系统电源仅作为备用，则允许只装设一台主变压器作为发电厂与系统之间的联络。对小型发电厂，接在发电机电压母线上的主变压器宜设置一台。对装设两台变压器的发电厂，当其中一台主变压器退出运行时，另一台变压器应能承担70%的容量。 2.1.2、单元接线的主变压器

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中较大的者选择

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。 2、按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷。

2.2主变压器形式的选择

2.2.1相数的选择

1、发电厂变压器相数的选择

主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。

选择主变压器的相数，当不受运输条件限制时，在330KV以下发电厂，应选用三相变压器。

2.2.2绕组数量和方式的选择

1、发电厂主变压器绕组的数量

因为三绕组变压器比同容量双绕组变压器价格高40%~50%，运行检修比较困难，台数过多时会造成中压侧短路容量过大，且屋外配电装置布置复杂，故其使用要给予限制。即本厂选择双绕组变压器。

2、绕组连接方式

变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并行运行。电力

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系统采用的绕组连接方式只有Y和△，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。

35KV以下电压，变压器绕组都采用△连接。

2.3本厂主变压器的选择

1、主变压器1#、2#容量计算：

SN?1.1?100?(1?10%)?5.3?0.65?59.5MW

0.8?2根据其变比63/10.5 选出变压器为： 表2-1 所选主变压器的主要参数

型号 额定容量（KVA） 额 定 电 压 (KV) SFP7- 63000/63 63000 63/10.5 YN, D11 连接组标号 空 载 损 耗 (KW) 65 空 载 电 流 (%) 0.7 阻 抗 电 压 ( % ) 9 2、单元接线的主变压器容量的计算

SN?50?(1?10%)?1.1?61.89MW

0.8根据其变比63/10.5选出变压器为： 表2-2所选单元接线变压器的主要参数

型号 额定容量（KVA） 额 定 电 压 (KV) SFP7- 90000/63 90000 63/10.5 YN, D11 连接组标号 空 载 损 耗 (KW) 68 空 载 电 流 (%) 1.0 阻 抗 电 压 ( % ) 9 注：SFE7三相油浸风冷铜线双绕组

3.厂用变及高备变的选择

根据下式计算出厂用变容量：

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SC?1.1?50?10%?6.88MW 0.8表1—3根据其变比10.5/3.15 选出厂用变压器为：

型号 额定容量（KVA） 额 定 电 压 (KV) SC- 8000/10 8000 10.5/3.15 Dy,n11 连接组标号 空 载 损 耗 (KW) 10.1 空 载 电 流 (%) 0.6 阻 抗 电 压 ( % ) 8 高备变的选取同厂用变容量一致

表1—4 本厂四台发电机的型号及参数：

型号 额定容量（MW） 额 定 电 压 (KV) QFQ-50-2 50 10.5 0.8 电 抗 Td0 （秒） 11.22 转换惯量 COS? (X\d) 0.124 (T?M2) 9.3

第三章发电厂电气主接线选择

3.1 概 述

电气主接线是多种主要电气设备（如发电机、变压器、开关、互感器、线路、电容器、电抗器、母线、避雷器等）按一定顺序要求连接而成的，是分配和传送电能的总电路。将电路中各种电气设备统一规定的图形符号和文字符号绘制成的电气连结图，称为电气主接线图。电气主接线是发电厂电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟订有较大影响。因此，必须正确的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。

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3.2 主接线的设计原则

3.2.1主接线的设计依据

1、发电厂在电力系统中的地位和作用 2、发电厂的最终建设规模 3、负荷的大小和重要性 4、系统备用容量的大小

5、系统专业对电气主接线提供的具体资料 3.2.2主接线设计的基本要求

主接线应满足可靠性、灵活性、经济性三项基本要求。 3.2.2. 1 可靠性

供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线应满足这个要求。 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，因而目前只作为参考。

（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接线。

（4）要考虑所设计发电厂在电力系统中的地位和作用。 2、可靠性的具体要求：

（1）断路器检修时，不影响对系统的供电；

（2）断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少可停运回路数和停用时间，并且保证一级负荷及全部或大部分二级负荷供电；

（3）尽量避免全部停运的可能性。 3.2.2. 2 灵活性

主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性

（1）度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负

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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下的系统调度。

（2）检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致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度到最终接线。在不影响连续供电或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，并且对一次和两次部分的改建工作量最少。 3.2.2. 3 经济性

主要是指投资省，占地面积小，能量损失小。

3.3 本厂电气主接线的选择

3.3.1 主接线方案的预定

1、本发电厂4*50MW，电压等级为60KV/10.5KV，60KV侧出线为2回；10KV侧负荷侧线路为13回。根据《电力工程电气设计手册》、原始资料的分析。根据主接线设计必须满足供电可靠性、保证电能质量、满足灵活性和方便性、保证经济性的原则，本发电厂初步拟定两种主接线方案分别为：方案1： 10KV侧采用双母线接线方案，60KV侧采用单母分段接线。方案2、10KV侧采用双母线接线旁路，60KV侧采用双母线带旁路。如图所示：

方案一、

图3-1

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3、分合闸时间，对于110KV以上的电网，当电力系统稳定要求

快速切除故障时，分闸时间不宜大雨0.04S。用于电气制动回路其合闸时间不宜大于0.04S~0.06S。

4、器中性点绝缘等级低于相电压的系统中，短路器的分闸操作不同期时时间宜小于10ms。 5.3.2 型式的选择

短路器的型式的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于工调试和运行维护，并经技术比较后确定。

表5-1短路器的选择

安装使用场所 发电机回路 大型机组 专用短路器 中小型机组 可选择的主要型式 少油短路器 需注意的技术特点 额定电流、短路电流和非周期分量均较大，无重合闸要求，注意国产少油短路器达到的实际标准 额定电流大，短路电流大，非周期分量可能超过周期分量，要求开断电流大，热稳定、动稳定要求高 配 35KV及以下 电 装 置 少油短路器 少油短路器 真空短路器 多油短路器 用量大，注意经济实用性，多用于屋内或成套高压开关柜内，多采用少油或老型号少油短路器需注意产品质量和重合闸影响，电缆线路开断应无重燃 开断220KV空载长线时，过电压水平不应超过允许值，开断无重燃，有时短路器的两侧为互不联系的电源 35KV~220KV 六氟化硫短路器 空气短路器 5.3.3 对断路器具体的选择和校验

1、按额定电压选择

高压断路器的额定电压Ue应大于或等于所在电网的额定电压Uew，即Ue≥Uew。

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2、按额定电流选择

高压断路器的额定电流Ie应大于或等于它的最大持续工作电流Igmax，即Ie≥Igmax。 当断路器使用环境温度不等于设备基准环境温度时，应对断路器的额定电流进行修正。

3、按开断电流选择

在给定的电网电压下，高压断路器的额定开断电流Iekd应满足Iekd≥It。式中It—断路器实际开断时间tk秒的短路电流全电流有效值。

4、按额定关合电流选择

要求断路器的额定开合电流 ieg应不小于最大短路电流冲击值，即ieg≥

ic。.

5、动稳定校验

高压断路器的极限通过电流峰值 idw应不小于三相短路时通过断路器的冲击电流icj，即idw≥icj

6、热稳定校验

高压断路器的短时允许发热量Ir2tr应不小于三相短路电流发出的热量Qk= (I”2+10I2tk/2+I2tk)/12即I2rtr≥(I”2+10I2tk/2+I2tk)/12

根据以上原则，本设计选用断路器结果见表5—2各电压级断路器各项技术数据与各项计算数据比较表见表5—3，5-4

表5—2 断路器选用结果表

安装 地点 60KV侧 10KV侧 额定 电压 (KV) 63 10 额定 电流 (A) 1250 5000 额定 开断 电流 (KA) 31.5 105 额定 关合 电流 （KA） 80 300 动稳定电流 (kA) 80 300 型 号 LW-63 SN4 -10G/5000 表5—3所选60KV断路器主要参数的比较 计 算 数 据 UNS?63(KV) LW -63 （KV） UN?63 IN?1250(A) INbr?31.5(KA) INcl?80(KA) Itt?3969[(KA) S ies?80(KA) 19

22Igmax?606.24(A) “ I=14.492（KA） ISH = 36.89（KA） QK=QP=182.17（KA）.S ISH = 36.89（KA）

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表5—4所选10KV断路器主要参数的比较 计 算 数 据 UNS?10(KV) Imax?3637.41(A) QK=QP=4342.96（KA）.S ISH = 172.39（KA） I“ 2SN4?10G/5000 UN?10(KV) IN?5000(A) Itt?3969[(KA)?S] Ies=Incl=300(KA) Inbr = 105（KA） 22=67.732（KA） 5.4隔离开关的选择

5.4.1选择和校验的项目

隔离开关应根据下列条件选择：（1）型式和种类；（2）额定电压；（3）额定电流；（4）动稳定校验；（5）热稳定校验。

5.4.2 造型说明

隔离开关的型式和种类的应根据配电装置的布置特点和使用条件等因素，进行综合技术经济比较后确定。其它四项技术条件要求与高压断路器相同。

本设计10KV侧采用GN10-20/500户内式隔离开关。该产品为偏折式结构，分闸后形成垂直方向的绝缘断口，具有断口清晰可见，便于监视及有效地减少变电所的占地面积等优点。

60KV配电装置拟采用户外普通中型布置,故60KV侧母线隔离开关选用GW5—63双柱式。该产品为双柱水平开启式结构。

侧配电装置拟采用户内手车式高压开关柜。

根据以上原则，本设计选用隔离开关结果见表5—6。 各电压级隔离开关的各项技术数据与各项计算数据比较见表5—7，5—8.

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表5—5所选60KV侧隔离开关的主要参数

安装 地点 60KV侧进线 型 号 GW5—63 额定 电压 (KV) 63 最高工作 电压(KV) 72.5 额定 电流 (A) 1250 热稳定电流 (kA) 31.5 动稳定电流 (kA) 80 表5—6 所选60KV隔离开关主要参数的比较

计 算 数 据 UNS?63(KV) Imax?606.24(A) QK=QP=182.17（KA）.S Ish=36.89(KA) I“ 2GW4?63 UN?63(KV) IN?1250(A) Itt?3969[(KA) S Ies=Incl=80(KA) Inbr =31.5（KA） 22=14.492（KA） 表5-7所选10KV侧隔离开关的主要参数

安装 地点 10KV侧进线 型 号 GN10-20/500 额定 电压 (KV) 20 最高工作 电压(KV) 22.5 额定 电流 (A) 5000 热稳定电流 (kA) 74 动稳定电流 (kA) 224 表5—8选10KV隔离开关主要参数的比较

计 算 数 据 UNS?10(KV) Imax?3637.41(A) QK=QP=4342.96（KA）.S Ish=172.39(KA) 2GN10-20/500 UN?10(KV) IN?5000(A) It2?21904[(KA)2.S] ies?INbr?200(KA) 5.5电流互感器选择

选择电流互感器应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求。 5.5.1 参数和型式的选择

电流互感器的型式和种类应根据使用环境条件和产品情况选择。

35KV以下屋内配电装置的电流互感器，根据安装使用条件及产品情况，采用

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瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。一般常用型式为：

低压配电配电屏和配电设备中 LQ线圈式，LM母线式

6~20KV屋内配电装置和高压开关柜中 LD单匝贯穿式，LF复匝贯穿式 发电机回路和2000A以上回路

LMC、LMZ型、LAJ、LBJ型、LRD、LRZD型。

35KV以上配电装置一般采用油侵瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器，常用L（C）系列。树脂浇注绝缘的LZ系列只适用于35KV屋内配电装置。在有条件时，如回路中有变压器套管、穿墙套管，应优先采用套管电流互器，以节省投资，减少占地。

5.5.2 按一次额定电压和额定电流选择

电流互感器的一次额定电压和额定电流必须满足： ＵN≥UNS , IN≥Igmax

其中：UN、IN—电流互感器一次额定电压和额定电流;

UNS、Igmax—电流互感器安装处一次回路电压和一次回路最大工作电流。

变压器中性点引出的电流互感器只取额定电流的30%。 5.5.3 按准确度级及原副边选择

为了保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。因此，需先要知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确级的要求，并按准确等级要求最高的表计选择电流互感器，具体要求如下： （1）、装设在发电机、电力变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表及所有用于计算电费的电度表用电流互感器，其准确等级应为0.5级。

（2）、供运行、监视、估算电能的电度表、功率表和电流表用电流互感器，其准确等级应为1级。

（3）、供指示被测数值是否存在或大致估计被监测数值的表计用的电流互感器，其等级为3级和10级。其二次侧所接负荷S2，应不大于该准确级所规定的额定容量Se2，即Se2≥S2=Ie22Z2

其中：Z2为二次负荷阻抗；Ie2为二次额定电流，由于本次设计中外接阻抗Z2

未作规定，因此本项可略去。

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5.5.4动稳定和热稳定校验

电流互感器的热稳定效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1秒钟通过的一次额定电流t或一次额定电流IN1的倍数Kt表示，热稳定按下式校验：

It2t?QK 或 (KtIN1)2?QK （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es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 iesIi?ish 或 2IN1Kes?ish

由于临相之间电流相互作用，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应校验瓷套管的机械强度。瓷套上的作用力可由一般电动力公式计算，故外面动稳定应满足

Fal2?1.73?10?7ishl/a(N)

式中 Fal ─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上电动力的一半。

对于瓷绝缘的母线型电流互感器（如LMC型），其端部作用力可用下式校验

?7F?1.73?10ishLc/a(N) al表5—9 所选60KV电流互感器的主要参数

安装 地点 60KV侧 型 号 LCWB5-63 额定电压 (KV) 60 额定 变流比 (A) 750~1500 动稳定电流 倍数 62.5~125 1S热稳定电流 倍数 25~50

注：LCWB5-63型电流互感器为瓷箱式、油纸绝缘，用于额定频率为50HZ，额定电压为63KV的电力系统作电流，电能测量和继电保护作用。

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表5—10选60KV电流互感器参数 计 算 数 据 UNS?63(KV) LCWB-60 （KV） UN?60 IN?750~1500(A) Inbr =25~50（KA） 2Igmax?606.24(A) Ish=36.89(KA) QK=QP=4342.96（KA）.S Ish=36.89(KA) 额定电压 (KV) 10 It?625[(KA).S] ies?62.5~125(KA) 额定 变流比 (A) 5000/5 22表5-11所选10KV电流互感器的主要参数 安装 地点 10KV侧 进线 型 号 动稳定电流 倍数 130 1S热稳定电流 倍数 75 LWC—10 表5—12选电流互感器的参数 型 号 LMC-10 额定 电压 (KV) 10 额定 电流比 (A) 5000/5 Kt 75 Kes 130

5.6 电压互感器选择

5.6.1 电压互感器参数及型式的选择

电压互感器的种类及型式应根据安装地点和使用条件进行选择。

1、6～20千伏屋内配电装置，宜采用油浸绝缘结构，也可以采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器。

2、对于35~60KV配电装置，一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。 5.6.2 按一次回路电压选择

1.1Uel＞U1＞0.9Uel

式中：U1—电网电压；Uel—电压互感器一次绕组额定电压

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5.6.3 按二次回路电压选择

电压互感器二次侧额定电压必须满足继电保护装置和测量用标准仪表的要求。

根据以上原则，本设计选用各电压级电压互感器的技术数据与计算数据比较见表5—13~表5—14。

表5-13所选60KV侧电压互感器主要参数如下：

额定容量（二次负荷）（VA） 最大容量 型号 额定变比 0.2级 JDCF-63 60/3/0.1/3/0.1 50 0.5级 100 3级 400 （VA） 2000 表5-14所选10KV侧电压互感器主要参数如下：

额定电压（KV） 额定电压比（KV） 额定输出（VA） 0.5级 50 1级 80 3级 200 极限输出（VA） 工频耐受电压（KV） JDN2-10 10000/100 350 11.5

第六章 高压配电装置的规划设计

6.1设计原则与要求

6.1.1 总的原则

高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策。遵守上级颁布的有关规程、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，积极慎重的采用新布置、新设备、

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新材料、新结构，使配电装置不断创新，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形式的选择，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、检修和安装的要求，通过技术经济比较予以确定，再确定配电装置布置形式时，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 6.1.2、设计要求

1、满足安全净距要求 2、施工、运行和检修的要求 3、噪声的允许标准和限制措施 4、静电感应的场强措施和限制措施 5、电晕无线电干扰的特征和控制

6.2配电装置型式的选择

配电装置型式的选择，应考虑所在地的地理情况及环境要求，通过技术比较确定，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以上多为屋外式，故本变电所设计采用屋外式配电装置。

中型配电装置：现有60KV配电装置分为普通中兴和分相中型两种，对于普通中型其母线下方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开关直接布置在各相母线的下方。

1、普通中型配电装置，其特点和使用情况是其电气设备都安装在地面支架上，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，但占地面积大。所以在70年代以后，普通中型配电装置已经逐步被其他各型占地面积较小的配电装置所取代。

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2、分相中型配电装置，其布置可以节约用地，简化构架，节约三材，故已经基本上取代了普通中型布置。 本设计的配电装置采用分相中型。

《电力工程电气设计手册》规定，对采用GW4和GW5型隔离开关的分相中型配电装置，间隔宽度选用15m,，即边相对构架中心线的距离由3m改为3.5m，综合进出线对相间距离的要求、设备对相间距离的要求和电晕对相间距离的要求的考虑，相间距离取4m即可以满足要求。 屋外配电装置的最小安全净距

表6—1 屋外配电装置的最小安全净距 单位((mm）

符号 A1 A2 B1 B2 C D 适用范围 带电部分至接地部分之间 不同相的带电部分之间 带电作业时带电部分至接地部分之间 网状遮拦至带电部分之间 无遮拦裸导体至地面之间 平行的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间 220KV 1800 2200 2550 1900 4300 3800 60KV 650 1600 1400 750 3100 2600

屋外配电装置的若干问题

1、母线及构架

本变电所母线选用软母线钢芯铝绞线，三相呈水平布置，用悬式绝缘子悬挂在母线构架上。软母线可选用较大的档距，但档距越大，导线弧垂越大。 2、电缆沟和通道

屋外配电装置中电缆沟的布置，应使电缆所走的路径最短。一般横向电缆沟布置在断路器和隔离开关之间，大型变电所的纵向电缆沟因电缆数多，一般分为两路，大中型变电所内一般应铺设3M宽的环行道。

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