200MW地区凝汽式火力发电厂电气部分设计

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前言

电能是能源的一种，电力已成为工农业不可缺少的动力，电能的开发和应用，是人类征服自然过程中所取得的具有划时代意义的光辉成就。随着科学技术的发展，用电客户对供电性能要求也日益提高，供电可靠性成为电能的重要指标。在此次设计中，本着可靠、安全、经济灵活的原则，认真执行国家现有的方针政策、技术规范的规定。

本次设计的内容为地区性火电厂的电气一次部分，要求装机容量200MW，供给10kV、110kV、220kV电压等级的不同负荷。合理，科学的设计方案是机组能长期稳定、可靠运行的条件。通过对原始数据的分析计算，设计出了该火力电厂的电气主接线图；选择恰当的短路点并计算短路电流；并根据计算结果选择合适的高压电器。

随着计算机应用的普及，电力系统图纸也相继采用计算机制图，在此次设计中采用autoCAD绘图软件进行电气类的制图。

由于我时间、水平有限，设计中不可避免的有些错误和不妥之处，还请指导老师和同学批评指正。

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前言 .................................................................................................... 1 第一章 原始资料分析 ...................................................................... 3 第二章 主接线的设计 ...................................................................... 4 第三章 变压器的选择 ...................................................................... 8

3.1主变压器的选择原则 ......................................................... 8 3.2 变压器容量和形式的确定 ................................................ 9 第四章 短路电流计算 .................................................................... 11

4.1短路电流计算的目的 ....................................................... 11 4.2短路计算的一般规定 ....................................................... 11 4.3短路计算的的过程 .............................................................. 12 第五章 主要电气设备选择 .......................................................... 15 5.1断路器和隔离开关的选择 .................................................. 16 5.2电流互感器的选择 .............................................................. 21 5.3电压互感器的选择 .............................................................. 23 5.3熔断器的选择 ...................................................................... 24 5.3电抗器的选择 ...................................................................... 25 5.3导体的选择与校验 .............................................................. 26 5.3绝缘子选择及穿墙套管的选择 .......................................... 28 参考文献： ...................................................................................... 29 设计体会： ...................................................................................... 30 附录A 电气主接线图： ............................................................... 31

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第一章 原始资料分析

一、题目：200MW地区凝汽式火力发电厂电气部分设计 二、设计原始资料：

1） 某地区根据电力系统的发展规划，拟在该地区新建一座装机容量为200MW的凝汽式火力发电厂，发电厂安装2台50MW机组，1台100MW机组，发电机端电压为10.5KV,电厂建成後以10KV电压供给本地区负荷，其中有机械厂、钢厂、棉纺厂等，最大负荷48MW,最小负荷为24MW，最大负荷利用小时数为4200小时，全部用电缆供电，每回负荷不等，但平均在4MW左右，送电距离为3-6KM，并以110KV电压供给附近的化肥厂和煤矿用电，其最大负荷为58MW,最小负荷为32MW，最大负荷利用小时数为4500小时，要求剩余功率全部送入220KV系统，负荷中Ⅰ类负荷比例为30%，Ⅱ类负荷为40%，Ⅲ类负荷为30%。

2） 计划安装两台50MW的汽轮发电机组，型号为QFQ-50-2，功率因数为0.8，安装顺序为#1、#2机；安装一台100MW的起轮发电机组，型号为TQN-100-2，功率因数为0.85，安装顺序为#3机。 三、对原始资料的分析

根据原始资料，本电厂是中型发电厂，比较靠近负荷中心。本电厂要向本地区的各工厂企业供电，还要与220KV系统相连，并担负着向市区供电，保障市区人民生产和生活用电的责任。由于本厂的地理位置优越，一般情况下都容易获得燃料，能确保本地区以及附近的工厂、市区的正常供电，还可以向220KV提供电能。

由资料我们可知，10KV侧可以不用变压而直接向用户供电，本电厂还通过升压，以110KV的电压等级向用户送电。这里有两电压等级，分别是110KV，有四回出线；220KV，有二回出线，全部负荷有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级负荷。

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第二章 电气主接线设计

2.1 10KV侧（6回出线，预留2回）

10KV配电装置出线回路数为6回及以上时，一般采用单母线分段接线。 供应本地区负荷的10KV配电装置，由于采用了制造厂制造的成套开关柜，而且地区电网成环的运行检修水平迅速提高，采用单母分段接线一般能满足运行要求，为了保证供电可靠，3台发电机都接在10KV母线侧上。

图1 发电机接单母线分段形式

2.2 110KV侧（4回出线，预留2回）

按照《发电厂电气部分课程设计参与资料》规定，在110KV~220KV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线，当出线不超过4回时，一般采用单母线分段接线或者双母线接线。所以，待设计发电厂110KV接线可考虑以下几个方案，并进行经济和技术比较： 1） 单母线分段

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图2 110kV单母线分段接线

优点：母线分段后，对重要用户，可以重不同段供电。另外，当一段母线发生故障时，分段断路器能够自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电。 缺点：当母线故障时，该母线上的回路都要停电，而且扩建时需要向两个方向均衡扩建。

2） 双母线接线

双母线接线如图3所示：

图3 110kV双母线接线

优点：供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于设计。

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缺点：增加了一组母线，每一回路增加一组母线隔离开关，增加了投资，操作复杂，占地面积增加。

2.3 220KV侧（2回出线，预留1回）

根据《发电厂电气部分课程设计参考资料》规定，在110KV~220KV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线。所以待设计发电厂的220KV母线接线可以考虑以下几个方案，并进行经济和技术比较。 1） 双母线设计 双母线接线方式如图4

图4 220kV双母线接线

优点：供电可靠，调度方式比较灵活，扩建方便，便于试验。

缺点：由于220KV电压等级容量大，停电影响范围广，双母线接线方式有一定局限性，而且操作较复杂，对运行人员要求高。

2） 双母线带旁路

双母线带旁路接线方式如图5：

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图5 220kV双母线带旁路接线

优点：增加供电可靠性，运行操作方便，避免检修断路器时造成停电，不影响双母线的正常运行。 缺点：多装了一台断路器，增加了投资和占地面积，断路器整定复杂，容易造成误操作。以上两种方按所需的110KV和220KV断路器和隔离开关数如下表所示：

接线方式 断路器数 隔离开关数 110KV 单母线分段 7 14 双母线 7 20 220KV 双母线 5 14 双母带旁路 8 19 由于110KV主要向两家工厂供电，综合考虑供电可靠性与经济性，又方便扩建，我们选择单母线分段的接线方式。

而220KV系统比较重要，我们综合考虑其供电可靠性与经济性，又方便调度运行等，同时又考虑到现时断路器的运行性能已相当稳定可靠，为节约用地，操作方便，我们确定使用双母线接线方式。

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第三章 主变压器的选择

3.1 主变压器的选择原则

在各种电压等级的变电站中,变压器是主要电气设备之一,其担负着变换网络电压,进行电力传输的重要任务.确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证.因此,在确保安全可靠供电的基础上,确定变压器的经济容量,提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义.

变压器的选择应符合:

a）GB/T 17468《电力变压器选用导则》、GB 1094.1《电力变压器 第一部分：总则》、GB 1094.2《电力变压器 第二部分：温升》和GB 1094.5《电力变压器 第五部分：承受短路的能力》的要求。

b）变压器的参数应符合:GB/T 6451《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》的规定。

c）变压器的负载能力应符合:GB/T 15164《油浸式电力变压器负载导则》的要求。 d）变压器的绝缘水平应符合:GB 1094.3《电力变压器 第三部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空间间隙》和GB 311.1《高压输变电设备的绝缘配合》的规定。e）自耦变压器中性点绝缘水平按经小电抗接地考虑。

f）与GIS或HGIS装置连接的变压器，宜对快速暂态过电压（VFTO）的威胁加以校核。 3.2 变压器容量

1主变容量的确定

厂用电变压器容量的选择和校验应符合下列原则: a）满足在各种运行方式下，可能出现的最大负荷。

b）一台厂用电变压器计划检修或故障时，其余厂用电变压器应能担负I、Ⅱ类厂用电负荷或短时担负厂用电最大负荷。但可不考虑一台厂用电变压器计划检修时另一台厂用电变压器故障或两台厂用电变压器同时故障的情况。

c）保证需要自启动的电动机在故障消除后电动机启动时所连接的厂用电母线电压不低于额定电压的60%--65%。

d）装设两台互为备用的厂用电电源变压器时，每台厂用电变压器的额定容量应满足所有I、n类负荷或短时满足厂用电最大负荷的需要。

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e）装设三台厂用电电源变压器互为备用或其中一台为明备用时，计及负荷分配不均匀等情况，每台的额定容量宜为厂用电最大负荷的50%--60%。

f）装设兰台以上厂用电电源变压器时，应按其接线的运行方式及所连接的负荷分析确定。

g）厂用电配电变压器容量选择应满足所连接的最大负荷需要。

h）厂用电变压器不宜采用强迫风冷时持续输出容量作为额定容量选择的依据，但对不经常运行或经常短时运行的厂用电配电变压器应充分利用其过负荷能力。查《发电厂电气部分课程设计资料》，选定变压器的容量为180MW。

由于升压变压器有两个电压等级，所以这里选择三绕组变压器，由于10kV侧所带负载为24MW~48MW，所以其余电压等级所带负荷应在160MW左右。查《大型变压器技术数据》选定主变型号为：SSPSL-18000/220 主要技术参数如下：

额定容量：18000/18000/18000（KVA）

额定电压：高压—242±2×2.5% ；中压—121； 低压—10.5（KV） 连接组标号：YO / YO /Δ12-11 空载损耗：239(KW)

短路损耗：高中：592 ； 中低：810 ； 高低：986（KW） 阻抗电压（%）：高中：24.1 ； 中低：8.3 ；高低：13.7 空载电流（%）：2.2 参考价格：90.62万元

所以一次性选择两台SSPSL-18000/220型变压器为主变。 2 厂用电变压器的选择

根据设计材料，我们可以确定厂用电负荷S’n

所以，我们分别从10KVⅠ母线和10KVⅡ段母线取电共3组，其中10KV厂用。 变型号选定：SJL1—6300/10 额定容量：6300（KVA）

额定电压：10±5 % ；低压—6.3（KV） 连接组标号： Y/Δ-11

损耗：空载—9.1 总损耗—61.1

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阻抗电压（%）：5.5 空载电流（%）：1.3 参考价格：4.9万元

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第四章 短路电流计算

4.1 短路电流计算的目的

在发电厂和变电所电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的的主要有以下几个方面：

1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采用限制短路电流的措施，均需进行必要的短路电流计算。

2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障状况下都能安全、可靠的工作。同时又力求节约资金，这就需要按短路情况进行全面校验。 3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线相间和相对地安全距离。

4）在选择继电保护方式和进行整定计算，需以各种短路时的短路电流为依据。 5）接地装置的设计，也需用短路电流。

4.2 短路电流计算的一般规定 1、基本假定：

1）正常工作时，三项系统对称运行 2）所有电流的电功势相位角相同

3）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行 4）短路发生在短路电流为最大值的瞬间

5）不考虑短路点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

6）不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流

7）元件的技术参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围 8）输电线路的电容略去不计 2、一般规定

1）验算导体的电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统远景的发展计划。

2）选择导体和电器用的短路电流，在电器连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流影响。

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3）选择导体和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大地点

4）导体和电器的动稳定、热稳定和以及电器的开断电流，一般按三相短路计算。

4.3短路电流的计算过程

主变电路系统的等效电路如图6所示

图6 系统的等效电路图

发电机和变压器的参数（以100MVA为基准），同时取各级电压的平均额定值为基准值。220KV系统的短路计算电抗，有手册查得：50MW汽轮发电机的Xd”=14.5%, 100MW的汽轮发电机的Xd”=17.5% 由于三侧容量相等，所以主变各绕组阻抗计算如下：

1X1=(U1-2+U1-3-U2-3)；

21X2=(U1-2+U2-3-U1-3)；

21X3=( U1-3+U2-3 -U1-2)；

2短路计算：

1、当短路发生在f1点时，简化电路如下图所示，

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短路标幺值如下：I*f1=

1=0.1138， X*If*=2.305kA

所以有名值：If1=

SB3UB1冲击电流：iM=1.8*2*If1=5.878kA 全电流最大有效值：IM1=1.52iM1=3.504kA 短路容量：Sd1=3If1*Un=996.13MW 2、f2点短路

当短路点为f2时，最后简化的等效电路图如下图所示：

短路电流的标幺值：I*f2=

1=0.0528 X*有名值：If2=

SB3UB1If2*= 4.971kA

冲击电流：iM2=1.8*2*If2=12.67kA 全电流最大有效值：IM2=1.52iM2 =7.55kA 短路容量：Sd2=3If2*Un= 990.12MW 3、f3点短路

当短路点为f3时，最后简化的等效电路图如下图所示：

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有名值：If3=

SB3UB1If3*=61.20kA

1= 0.1322 X*短路电流的标幺值：I*f3=

冲击电流：iM3=1.8*2*If3=156kA 全电流最大有效值：IM3=1.52iM3=93.02kA 短路容量：Sd3=3If3*Un=1112.98MW

现将短路计算结果列表于下： 短路点 基准电压V2 短路暂态电流Id 冲击电流id 全电流最大有效值 短路容量Sd d1 d2 d3 (KV) 242 115 10．5 (KA) 2.305 4.971 61.20 (KA) 5.878 12.67 156

I oh (KA) 3.504 7.55 93.02 (MW) 966.13 990.12 1112.98 14

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第五章 导体和电气设备的选择

正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。

尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。

本设计，电气设备的选择包括：短路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择、避雷器的选择，导线的选择。 一 电气设备选择的一般原则：

1、应满足正常运行、检修、断路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要

2、应按当地环境条件校验 序电器名称 额定 额定 额定 机械 额定开热稳定 动稳定 电 压 电 流 容 量 荷 载 断电流 平 绝缘水号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 断路器 隔离开关 组合电器 负荷开关 熔断器 PT CT 电抗器 消弧线圈 避雷器 封闭电器 KV √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ A √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ KVA √ N √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ A √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 15

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12 13 穿墙套管 绝缘子 √ √ √ √ √ √ √

3、应力求技术先进与经济合理 4、选择导体时应尽量减少品种

5、扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致

6、选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格 二 技术条件

选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。同时，所选择导线和电气设备应按短路条件下进行动、热稳定校验。各种高压设备的一般技术条件如下表：

第一节 断路器和隔离开关的选择

断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并经济技术方面都比较后才能确定。根据目前我国断路器的生产情况，电压等级在10KV~220KV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时，可以选用SF6断路器。

断路器选择的具体技术条件如下：

1）额定电压校验：Ug（电网工作电压）≤Un。 2）Ig.max(最大持续工作电流) ≤In。 3）开断电流（或开断容量）：Idt≤Ibr。

其中：Idt——断路器开断时间t秒时的断路电流周期分量

注：断路器的实际开短时间t，为继电保护动作时间与断路器固有分闸时间之和。 4）动稳定：

ich ≤ Imax

其中，ich——三项短路电流冲击值. Imax——断路器极限通过电流峰值 5）热稳定

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I∞

2

tdz≤It2t

其中：I∞——稳态三项短路电流 tdz——短路电流发热等值时间 It——断路器t秒热稳定电流

同样，隔离开关的选择校验条件与断路器相同，并可以适当降低要求。

5.1 220kv侧断路器和隔离开关的选择 1、 主变220kv侧

1） 流过断路器的最大持续工作电流Imax=

1.05PN3UNcos?=

1.05?1803?220?0.8=620A

查《发电厂电气部分》，选用SW6-220/1200型少油断路器。其固有分闸时间为0.04S，设继电保护时间为2S，则tdz=2.04S>1S，具体参数如下： 额定断极限通过电额定电压额定电流开 流(KA) 热稳定电流(KA) 合闸时固有分闸(KV) (A) 电流间(s) 时间(s) 最大 有效 4S (KA) 220 1200 14.4 36.8 14.4 0.2 0.05 而隔离开关按额定电压和额定电流选择GW4-220D/1000-80型其中，Un=220KV，In=1000A，热稳定电流：It=23.7KA。 2）热稳定校验：应满足 It2t≥Qt

下表列出断路器及隔离开关选择计算结果及相关技术参数进行比较

Ug(KV) Ig.max(A) I”(A) Ich(A) 220 496.01 2.305 3.504 SW6-220/1200 Un In Ikd Imax 220 1200 21 55 GW4-220D/1000-80 Un In Ikd Imax 220 1000 23.7 80 由表可知，所选断路器和隔离开关各项均满足要求。

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2、 220KV母联断路器及隔离开关的最大工作条件与变高220KV侧应满足相同的要求，故选用相同设备。即选用SW6-220/120型少油断路器和GW4-220D/1000-80型隔离开关。 3、 220KV出线

出线回路设备应按最大负荷进行考虑选择，而在本设计用220KV出线的最大负荷为： P250+50+100-24-32=144MW

所以流过断路器的工作电流最大时为系统全部出力通过一回220KV送入系统时： Imax=

PN3UN

=

1443?220=382A

查《发电厂电气部分》选用SW6-220/1200型断路器，其固有分闸时间为0.04S,设备保护时间为3S，则tdz=3+0.04=3.04s>1s，隔离开关选择GW4-220D/600-50型。 Ug(KV) 220 SW6-220/1200 Un In Ikd Imax Ies 220 1200 21 55 55 GW4-220D/1000-80 Un In Ikd Imax Ies 220 600 15.8 50 50 Ig.max(A) 396.81 I”(A) Ich(A) Ish 2.305 3.504 5.878 从表中可知，SW6-220/1200与GW4-220D/600-50均满足要求。

5.2 110KV侧断路器和隔离开关的选择 （一）主变110kv侧

1、 流过断路器的最大持续工作电流

Imax=

1.05PN3UNcos?=

1.05?1803?110?0.8=1240A

查《发电厂电气部分》选择OFPT(B)—110/1600型SF6断路器，其固有分闸时间为tkd=0.03S，设继保时间为 tkd=3S，则tdz= 3+0.03=3.03，具体参数如下：

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Un=110KV，In=1600A，额定开断容量为Sd=40KA极限热稳定通过电流：Imax=100KA隔离开关按额定电压和额定电流校验，选择：GW4-110D/1600型，其参数为： Un=110KV，In=1600A，动稳定电流40KA，极限通过电流imax=100KA 2、热稳定校验应满足：

It2t≥Qt

下表列出断路器和隔离开关选择计算结果及相关技术参数，并与计算数据进行比较。

Ug(KV) 110 OFPT(B)—110/1600 Un In Ikd Imax Ies 110 1600 40 100 100 GW4-110D/1600 Un In Ikd Imax Ies 110 1600 40 100 100 Ig.max(A) 992.02 I”(A) Ich(A) Ish 4.971 7.55 12.67 由选择结果比较表中，我们可以清晰地看到，断路器和隔离开关都能满足要求。 5.3 110kv母联

由于当一台主变停运时，母联才会有大电流流过，所以其最大运行条件与变中110kv侧有着同样的要求，故可以选用相同型号的断路器和隔离开关。即：OFPT(B)—110/1600 型断路器和GW6-110D/1600型隔离开关。 5.4 110kv出线

1、 流过出线断路器的最大电流应按其最大负荷进行考虑和选择，最大负荷为：

p=58/4=14.5MW，

所以断路器的最大工作电流：Imax=

1.05PN3UNcos?=

1.05?14.53?110?0.8=99.2A

查相关《电力系统规划设计手册》选用OFPT(B)—110/1250型SF6断路器，其固有分闸时间为t=0.2s后备保护时间为 t=4.0s。所以隔离开关按额定电流和额定电压选用 GW4-110D/1250 相关参数比较，如下表

Ug(KV)

OFPT(B)—110/1250 110 Un 19

GW4-110D/1250 Un 110 110 西安石油大学课程设计（论文）专用纸

Ig.max(A) I”(A) Ich(A) Ish 79.91 4.971 7.55 12.67 In Ikd Imax Ies 1250 35 80 80 In Ikd Imax Ies 1250 35 80 80 从表中，可对比得知OFPT(B)—110/1250和GW4-110D/1250都能满足动热稳定性要求。

5.5 10KV侧的断路器及隔离开关的选择 （一）主变低侧

流过断路器的最大工作电流：Imax=

1.05PN3UNcos?=

1.05?483?10?0.8=3600A

查相关设备手册，选择SN4—10G/11000少油断路器，其固有分闸时间为t=0.2s，后备保护时间为 t=3.5s，所以隔离开关选择 GW410—10T/11000。 相关结果如下表：

Ug(KV) Ig.max(A) I”(A) Ich(A) Ish 10 10912.24 61.20 93.02 156 SN4—10G/11000 Un In Ikd Imax Ies 10 11000 105 300 300 GW410—10T/11000 Un In Ikd Imax Ies 10 11000 105 200 200 从表中可知，SN4—10G/11000与GW410—10T/11000均满足要求。 5.6 10KV母联的断路器及隔离开关的选择

由于10KV母联只有在一台主变停运时才有大电流通过，所与选择与主变低侧相同，故选用SN4—10G/11000型断路器与GW410-10T/11000型隔离开关。 5.7 #1发电机端10KV断路器

#1、#2机端断路器的最大电流按发电机容量来选择 Imax=

1.05PN3UNcos?=

1.05?503?10?0.8=3800A

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查相关设备手册，选择SN4-10G/5000少油断路器，其固有分闸时间为t=0.4s，后备保护时间为 t=2.5s，所以隔离开关按额定电压和额定电流选用GN10—10T/5000，具体参数比较如下.

Ug(KV) Ig.max(A) I”(A) Ish 10 3031.18 61.20 156 SN4-10G/5000 Un In Ikd Ies 10 5000 105 300 GN10-10T/5000 Un In Ikd Ies 10 5000 105 200 由表中可知，SN4-10G/5000与GN10-10T/5000均满足要求。 5.8 #3发电机端10KV断路器

#3机端断路器的最大电流按发电机容量来选择

Imax=

1.05PN3UNcos?=

1.05?1003?10?0.8=7600A

故选择与主变低侧相同的断路器与隔离开关。 5.9 10KV出线

出线回路设备的选择应按最大负荷所在回路进行考虑选择。这里，最大负荷48MW，所以，流过断路器的最大持续工作电流： Imax=

1.05PN3UNcos?=

1.05?483?10?0.8=3600A

查相关手册，选用SN4-10G/5000少油断路器，其固有分闸时间为t=0.3s，后备保护时间为 t=2.5s，所以隔离开关按额定电压和额定电流选用GN4-10/5000。具体参数比较如下：

Ug(KV) Ig.max(A) I”(A) Ish 10 2909.93 61.20 156 GN4-10G/5000 Un In Ikd Ies 10 5000 105 300 GN4-10/5000 Un In Ikd Ies 10 5000 105 200 由上表比较可知，断路器与隔离开关都满足要求。

第二节 电流互感器的选择

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配置原则：

为了满足测量和保护装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回路中均设有电流互感器。对于中性点直接接地系统，一般按三相配置；对于中性点非直接接地系统，依照具体情况（如符合是否对称、保护灵敏度是否满足等）按二相或三相配置。

对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。 为了防止支持式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。

为了减轻内部故障时发电机的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器已装在发电机中性点测。 发电机侧电流互感器的选择：

额定电压：

UN=UNg=10.5kV

额定电流：

Imax=

1.05PN3UNcos?=

1.05?503?10.5?0.8=3390A

选择发电机侧电流互感器的型号为：LMC—10 10kv母线侧电流互感器的选择：

额定电压：

UN=UNg=10.5kV

额定电流：

In=3Igmax/2=3247A

选择母线侧电流互感器的型号为：LMC—10 110kv侧电流互感器的选择：

额定电压：

UN=UNg=110kV

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额定电流： In=Imax=

1.05PN3UN=

1.05?503?110=275.5A

选择变压器高压侧电流互感器的型号为：LA—10 同理可选择35kv侧电流互感器的型号为：LBJ—10

第三节 电压互感器的选择

电压互感器是一种电压的变换装置，可将高电压变换为低电压，以便用低压量值反映高压量值的变化可以直接用普通电气仪表进行测量。由于电压互感器二次侧均为100V，使测量仪表和继电器电压线圈标准化，因此电压互感器在电力系统中得到了广泛应用。

a）各电压互感器除供给测量仪表和继电保护外，另有辅助绕组，供给保护及绝缘监察装置用。

电压互感器的配置原则如下：

b）母线除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同步、测量仪表和保护装置。

c）线路 35KV级以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压、进行同步和设置重合闸，装有一台单相电压互感器。

d）发电机 一般装2~3组电压互感器。一组（三只单相、双绕组）供自动调节励磁装置。另一组供测量仪表、同步和保护装置使用，该互感器采用三相五柱式或三只单相接地专用互感器，，其开口三角形供发电机在未并列之前检查是否接地之用。当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表使用。5万KW级以上发电机中性点常接有单相电压互感器，用于100%定子接地保护。

e）变压器低压侧有时为了满足同步或继电保护的要求，设有一组电压互感器。 电压互感器的形式选择如下:

（1）10KV的配电装置一般采用油浸绝缘结构;在高压开关柜中或在布置地方比较狭窄的地方,可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压时，一般采用三相五株式电压互感器。

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（2）220KV及其以上的配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。

（3）接在110KV及其以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯时，应尽量与耦合电容器结合，统一选用电容式电压互感器。 （4）兼作为泄能用的电压互感器，应选用电磁式电压互感器。 发电机侧及母线侧电压互感器的选择：

额定电压：UN=UNg=10.5kV

选择发电机侧电压互感器的型号为：JDZ—10

110kV高压侧电压互感器的选择：

额定电压：UN=UNg=110kV

选择变压器高压侧电压互感器的型号为：JDCF—110WB 220kV高压侧电压互感器的选择：

额定电压：UN=UNg=220kV

选择变压器高压侧电压互感器的型号为：JDCF—220WB

第四节 熔断器的选择

高压熔断器是一种保护电器，当其所在电路的电流超过规定值并经一定时间后，它的熔体熔化而分断电流、断开电路。熔断器主要用来进行短路保护，但有的也具有过负荷保护功能。

按安装环境，高压熔断器也有户内式和户外式两大类。我国生产的户内式熔断器有RN1、RN2、RN3、RN5和RN6等;户外式有RW3—10（G）、RW4—10（G）、RW5—35、RW7—10、RW10—35等。 （1）户内管式熔断器：

RN1、RN2 两者结构基本相同，都是充有石英砂填料的密闭管式熔断器。RN2的尺寸较小。RN1主要用作3～35KV电力线路和电气设备的短路保护；RN2用作3～35KV电压互感器的短路保护。 （2）户外跌落式熔断器：

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RW3—10（G）型额定电压为10KV，额定电流50～200A，断流容量50～200MVA；RW4—1（G）型，除外形尺寸稍小于RW3—10（G）外，其它性能与RW3—10（G）相同。它们灭弧速度不高，因而没有限流作用；RW5—35型，额定电压为35KV，额定电流为50～200A，断流容量为200～800MVA，熔管采用钢纸管 环氧玻璃布复合管制成，有较高机械强度并能保证连续三次顺利开断额定断流容量；RW7—10型是有统一支架的跌落式熔断器，在条件变更时，只需用钩棒更换不同的熔管即可。熔管有较高机械强度，具有多次开断能力，可免除熔断一次即更换熔管的麻烦；RW10—35型，额定电压35KV ，额定电流为0.5A 者是专用于保护电压互感器的，额定电流为2～10A 者用于保护线路或设备过载与短路，它具有限流作用，可代替RW2—35及其附加电阻，但安装时要注意熔体电流与被保护对象的电流一致方可投入运行；RW11—10型是10KV防污型跌落式熔断器，适用于工业污秽和沿海地区的输电线路及变压器的保护。除RW1—10型外其它型式只适用于周围空气没有导电尘埃和腐蚀性气体、没有易燃易爆及剧烈震动的户外场所。

由于110KV 侧电压互感器的电压等级很高，不宜装设熔断器，下面对10KV侧熔断器进行选择。10KV侧熔断器属于高压熔断器，属屋内配电装置，则所选的熔断器是户内高压熔断器，对于10KVRN型户内限流熔断器应按下列原则进行选择。

熔断器额定电压等于安装地点的电网额定电压；熔断器的额定电流必须不小于最大长期负荷电流；必须校验熔断器的断流能力，即流过熔断器的最大三相短路功率应不大于熔断器允许断流容量。 则10KV熔断器可选RN2-10/0.5。

第五节 电抗器的选择：

（1）电抗器几乎没有过负荷的能力，所以主变压器或出线回路的电抗器，应按照回路最大工作电流选择，而不能用正常持续工作电流选择。

（2）对于发电厂母线分段回路的电抗器，应根据母线上事故切断最大一台发电机时，可能通过电抗器的电流选择。一般取该台发电机额定电流的50%～80%。 （3）变电所母线分段回路的电抗器应满足用户的一级负荷和大部分二级负荷的要求。

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故障时：电缆出线上的电抗器 Igmax=PN3UNcos?=483?10.5?0.8=3250A 额定电压：UN=UNg=10.5kV 额定电流：

IN≥

Imax=3390A

其型号可按以上参数选择

第六节 导体的选择与校验

5.6.1 概述

1、 导体选择的一般要求：

裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择和校验：

1） 工作电流

2） 经济电流密度，如下表所示：

最大负荷利用小时数 导体材料 3000以下 铝裸导体 铜裸导体 35KV以铜芯电缆 下 3） 电晕（对110KV级以上电压的母线） 4） 动稳定性和机械强度 5） 热稳定性

同时也应注意环境条件，如温度、日照、海拔等。导体截面可以按长期发热允许电流或经济密度选择，除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20M以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。

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3000~5000 1.15 2.25 1.73 5000以上 0.9 1.75 1.54 1.65 3.0 1.92 铝芯电缆 2.5 2.25 2.0 西安石油大学课程设计（论文）专用纸

一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线和软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根，双分和组合导体等形式，因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。110KV及以上高压配电装置一般采用软导线。 2、 电缆的选择和校验

1） 电力电缆应按以下条件进行选择和校验 2） 电缆芯线材料和型号 3） 额定电压 4） 截面选择 5） 允许电压降校验 6） 热稳定校验

电缆的动稳定由厂家保证，可不必校验。

5.6.2 220KV母线

这里采用硬导线，采用铝锰合金管形导体结合按最大持续工作电流选择和按经济电流密度J选择截面，选择铝锰合金管形导体，允许截流量为1240A，截面为539mm2，外径为 d=60mm ，内径为 d=54mm 。

3） 热稳定校验

Smin=

1QkKf（mm2） CC=AhAw

查表得220kV母线采用穿越功率是800MW，流过母线的额定电流为2470A，采用LDRE-130/116铝锰合金管形母线。 5.6.3 110KV母线

1）按110KV母线的最大持续工作电流为2230A，由原始资料可知，待建的

变电所所在地最高温度为40OC，平均温度为10.7OC，

2）按经济电流密度J选择，当最大负荷利用小时数4500时，查表得：额定电流为620A，故选择铝锰合金管形导体，允许载流量为2000A，截面为880mm2。 5.6.4 10kv母线的选择

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1）按最大持续工作电流选择和按经济电流密度J选择截面，选择槽形铝导体。截面尺寸h/b/c/r=225/115/12.5/16，允许载流量为11200，双槽导体截面为 1100mm2.。

5.6.5 10kv电缆

1） 型式：选用埋地敷设 2） 额定电压：10kV

3） 按最大持续电流选择电缆截面S

最大利用小时数为4200小时，又查得J=1.73,选择直埋敷设的10KV普通粘性浸纸绝缘三芯电力电缆。缆芯截面积为240mm2，缆芯最高工作温度为 60OC ，长期允许载流量为325A。

第七节 绝缘子选择及穿墙套管的选择

支柱绝缘子按额定电压和类型选择，进行短路时动稳定校验；穿墙套管应按额定电压，额定电流和类型选择，按短路条件检验动、热稳定。

本设计选择的绝缘子如下：

机械破坏负电压等级 型号 额定电压 绝缘高度 荷 KV 220 110 10 ZS—220 ZS—110 ZS—10 KV 220 110 10 mm 2200 1200 225 N 21550 16550 12250 本设计选择的穿墙套管如下： 电压等级 110 10 型号 CRL2—110 CMWF2—10 额定电流（A） 1200 8000 套管长度 3700 625 28

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参 考 文 献

[1] 戈东方. 电力工程电气设计手册（一次部分）[M]. 北京：中国电力出版社，

3004

[2] 黄纯华. 发电厂电气部分课程设计参考资料[M]. 北京：中国电力出版社，

1987.

[3] 姚春球. 发电厂电气部分[M]. 北京：中国电力出版社，3004.

[4] DL5000—1994 火力发电厂设计技术规程[S].北京: 中国标准出版社 3004 [5] SDJ161—85 电力系统设计技术规程[S].北京：中华人民共和国水利部 1985 [6] 何仰赞，温增银.电力系统分析[M].武汉：华中科技大学出版社，3002. [7] 傅知兰. 电力系统电气设备选择与实用计算[M]. 北京：中国电力出版社，

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[8] Gold R.H.雷电保护(上卷)[M].北京：水利电力出版社，1982. [9] 周泽存，沈其工.高电压技术[M]. 北京：中国电力出版社，3004.

[10] DL/T5352-3006 高压配电装置设计技术规程[S]. 北京：中国电力出版社

3006

[11] 贺家李,宋从矩.电力系统继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，3004. [12] GB14285-1993 继电保护和安全自动装置技术规程[S].北京：国家技术监督

局，1993

[13] 杨冠程.电力系统自动装置原理[M].北京：中国电力出版社，3004.

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心得体会

学完发电厂电气部分及电力系统的专业知识后，把各门专业课程系统的结合。经过一周的时间，顺利完成了本次课程设计的任务。在前期的原始资料分析及数据计算过程中，使自己对以前所学的相关专业知识重温了一遍；同时，也学习到专业知识在实际中如何运用，加深了对其理解，使自己更好的掌握本专业的相关理论知识，而且也使自己对CAD制图有了更深入的学习和掌握为自己以后的工作打下良好基础。总之，通过本次课程设计，自己受益匪浅。

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