MT电厂电气一次初步设计

河北工程大学毕业设计

MT电厂电气一次初步设计

学 院：水电学院

专 业：发电厂及电力系统

班 级： 09级01班

姓 名：周春岐 学 号：083820101 指导教师：张魁龙老师

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摘要

发电厂是电力系统的重要组成部分，也直接影响整个电力系统的安全与运行。在发电在本次设计中，主要针对了一次接线的设计。从主接线方案的确定到厂用电的设计，从短路电流的计算到电气设备的选择以及配电装置的布置，都做了较为详尽的阐述。二次回路的设想则以发电机的继电保护及母线保护设计为专题。设计过程中，综合考虑了经济性、可靠性和可发展性等多方面的因素，在确保可靠性的前提下，力争经济性。设计说明书中所采用的术语、符号也都完全遵循了现行电力工程标准中所规定的术语和符号。

厂中，一次接线和二次接线都是其电气部分的重要组成部分。

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目 录

摘要 .............................................................................................................................................................................. 1 设计说明书 .................................................................................................................................................................. 1 1 电气主接线设计....................................................................................................................................................... 1 1.1 概述 .................................................................................................................................................................. 1 1.2 对电气主接线的基本要求 .............................................................................................................................. 1 1.3 主接线的接线方式选择 .................................................................................................................................. 2 1.4 发电机、变压器的连接形式 .......................................................................................................................... 5 2 主变压器容量、台数及形式的选择 ..................................................................................................................... 6 2.1 概述 .................................................................................................................................................................. 6 2.2 主变压器台数的选择 ...................................................................................................................................... 6 2.3 主变压器容量的选择 ...................................................................................................................................... 6 2.4 主变压器型式的选择 ...................................................................................................................................... 7 3 短路电流计算 ........................................................................................................................................................ 9 3.1 概述 .................................................................................................................................................................. 9 3.2 短路电流计算的目的 ...................................................................................................................................... 9 3.3短路计算的假定条件 ..................................................................................................................................... 10 3.4短路电流计算的一般规定 ............................................................................................................................. 10 3.5 短路电流计算的内容 .................................................................................................................................... 11 3.6 短路电流计算的步骤 .................................................................................................................................... 11 4 电气设备的选择................................................................................................................................................... 12 4.1概述 ................................................................................................................................................................. 12 4.2 断路器的选择 ................................................................................................................................................ 14 4.3 隔离开关的选择 ............................................................................................................................................ 15 4.4 互感器的选择 ................................................................................................................................................ 15 4.5熔断器的选择 ……………………..…………………………………………………………………………18 4.6 母线的选择 .................................................................................................................................................... 19 4.7 支柱绝缘子及穿墙套管的选择 .................................................................................................................... 20 5防雷措施 ................................................................................................................................................................. 22 5.1 概述 ................................................................................................................................................................ 22 5.2避雷针 ............................................................................................................................................................. 22 5.3避雷线 ............................................................................................................................................................. 23 5.4避雷器 ............................................................................................................................................................. 24 6 接地装置的说明..................................................................................................................................................... 26

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6.1概述 ................................................................................................................................................................. 26 6.2接地电阻的说明 ............................................................................................................................................. 27 7 厂用变的选择 ...................................................................................................................................................... 28 7.1接线的设置 ..................................................................................................................................................... 28 7.2 变压器的选择............................................................................................................................................... 28 8 二次回路的设想..................................................................................................................................................... 30 8.1 配电装置的设置 ............................................................................................................................................ 30 8.2 继电保护配置规划 ....................................................................................................................................... 31 8.3 无功补偿 ........................................................................................................................................................ 33 设计计算书 ................................................................................................................................................................ 35 1 主变及厂用变、起动备用变的计算 ................................................................................................................... 35 2 短路计算 ............................................................................................................................................................... 36

2.1 三相短路计算 ................................................................................................................................................ 36

3 电气设备选择计算 ............................................................................................................................................... 47 3.1 断路器选择计算 ............................................................................................................................................ 47 3.2 隔离开关选择计算 ........................................................................................................................................ 48 3.3 互感器选择计算 ............................................................................................................................................ 48 3.4母线的选择 …………………………………………………………………………………………………..51 3.5支持绝缘子及穿墙套管的选择 ..................................................................................................................... 53 3.6 220KV避雷器选择计算.................................................................................................................................. 54 致谢 ............................................................................................................................................................................ 55 参考文献 .................................................................................................................................................................... 56 附录 ............................................................................................................................................................................ 56 附录一：电气主接线图 ........................................................................................................................................ 56 附录二：开关站平面布置图 ................................................................................................................................ 56 附录三：开关站剖面布置图 ................................................................................................................................ 56 附录四：防雷布置图 ............................................................................................................................................ 56

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设计说明书

1 电气主接线设计

1.1 概述

在发电厂和变电所中，发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电容器、互感器、避雷器等高压电器设备，以及将它们连接在一起的高压电缆和母线，构成了电能生产汇集和分配的电气主回路。这个电气主回路被称为电气一次系统，又叫做电气主接线。

用规定的设备图形和文字符号，按照各电气设备实际的连接顺序而绘成的能够全面表示电气主接线的电路图，称为电气主接线图。主接线图中还标注出各主要设备的型号、规格和数量。由于三相系统是对称的，所以主接线图常用单线来表示三相，也称为单线图。

发电厂、变电所的电气主接线可有多种形式。选择何种电气主接线，是发电厂、变电所电气部分设计中的最重要问题，对各种电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定等都有决定性的影响，并将长期的影响电力系统运行的可靠性、灵活性和经济性。

1.2 对电气主接线的基本要求

（1)可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。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，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电； ③ 尽量避免变电所全部停运的可靠性。

（2)灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。

① 为了调度的目的，可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求；

② 为了检修的目的,可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电；

③ 为了扩建的目的,可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。

（3）经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。

① 投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆

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投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单电器；

② 占地面积小，主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布 置。 ③ 电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。

1.3 主接线的接线方式选择

因为该电厂通过四回220KV线路与变电站A、B相连，所以母线的连接形式有： （1）单母线分段连接；（110-220KV线路如果采用单母分段，一般应设置旁路母线且以专用旁路断路器为宜）

（2）双母线接线；

（3）双母线带旁路母线接线。 一、单母线分段

优点:母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个供电电源;一段母线故障时(或检修),仅停故障(或检修)段工作,非故障段仍可继续工作.

缺点:当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,接在该段母线上的电源和出线,在检修期间必须全部停电;任一回路的断路器检修时,该回路必须停止工作;进出线断路器检修时，造成该回路停电。 适用范围：

这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型发电厂及变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。具体应用范围如下：

①6-10KV配电装置总出线回路数位6回及以上，每一分段上所接容量不宜超过25MW。 ② 35-60KV配电装置总出线回路数为4-8回时。 ③ 110-220KV配电装置总出线回路数为3-4回时。 其接线形式如下图

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二、双母线接线

双母线接线有两种运行方式：

(1)一组母线工作（带电），另一组母线备用（不带电），此时母联断路器断开。——这种运行方式相当于单母线接线。

(2)形成部分电源及部分负荷连接至一组母线而其他电源及负荷接至二母线，此时母联断路器接通。——相当于单母线分段（仅在操作瞬间断电），也叫固定连接形式 母联断路器的作用：

（1）当相应的双母线运行方式为一组工作，另一组母线备用且要求备用母线带电（进入工作状态），此时用母联断路器对备用母线进行验电并充电。

（2）当相应的固定连接形式下，此时母联断路器相当于分段断路器，起分段断路器的功能，使母线上功率平衡。

（3）当出线侧断路器需要检修时，可通过引入跨条，利用母联断路器去代替需要检修的断路器。

双母线接线的优缺点：

优点:供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断,一组母线故障后，能迅速恢复供电;调度灵活;扩建方便.

缺点:接线复杂,设备多,母线故障有短时停电，造价高。 适用范围：

① 6～10kV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时

② 35～63kV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多，负荷较大时 ③ 110～220kV配电装置出线回路数为5回及以上时，或当110～220kV配电装置在系 统中居重要地位，出线回路数为4回及以上。 三、双母线带旁路母线接线 双母线带旁路母线接线，见图1 1、 双母线待旁路母线的几种接线形式

（1） 图1（a）为常用的接线形式，既有母联断路器QF1，又有专用旁路断路器QF2，2

回电源进线也参加旁路接线。这种运行方式方便灵活，但投资较大。

（2） 图1(b)为双母线带旁路母线接线的母联断路器兼作旁路断路器的接线形式。正常运

行时QF1起母联断路器的作用，旁路母线隔离开关QS3断开。当需要使用旁路母线

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不停电检修某台出线断路器时，先断开断路器QF1及隔离开关QS2，再合上QS3，最后合上断路器QF1给旁路母线充电（以下步骤前已介绍）。此时断路器QF1不再起母联断路器作用，而是临时承担旁路断路器的任务了。这种接线节省了一台断路器，但操作较复杂，增加了误操作可能性。并且能母线W1带旁路母线，不够灵活方便。图中还用虚线画出一组隔离开关QS4接到母线W2，增加这组隔离开关后两组母线均可带旁路母线了。

（3） 图1（c）为旁路断路器兼作母联断路器（增加一组隔离开关QS）的接线形式，是

以作旁路断路器为主。 旁路母线的作用：

断路器经过长期运行或者开端一定次数的短路电流之后，其机械性能和灭弧性能都会下降，必须进行检修以恢复其性能。一般情况下，该回路必须停电才能检修。设置旁路母线的目的就是可以不停电的检修任一台出线断路器。要特别指出：旁路母线不能代替主母线工作。

图1 双母线带旁路母线接线

（a）有专用旁路断路器 （b）母联兼旁路 （c）旁路兼母联 双母线带旁路母线接线的适用范围：

110-220KV配电装置的出线送电距离较长，输送功率较大，停电影响较大，且常用的少油断路器年均检修时间长达5-7天，因此较多设置旁路母线。如采用检修周期长达20年的SF6断路器，亦不必设置旁母。对于在系统中居重要地位的配电装置，对于总愦电回路有六回以上的110KV 变电所，220KV（4回及以上）也可装专用旁路断路器，同时变电所主变压器的110-220KV侧断路器也应接入旁路母线。而对于发电厂，因仅限断路器可配

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合发电机检修时进行检修，因此常不接入旁路母线。因为不仅要改调保护定值还要切换差动电流互感器，如果不慎，将造成CT开路甚至使保护误动。

当110KV配电装置为屋内型（或屋外型但出线数较少）时，为减少投资可不设旁路母线，而用简易的旁路隔离开关代替旁路母线。检修出线断路器时则将一组母线当做旁路母线，用母联断路器当作旁路断路器，再通过该旁路隔离开关供电。这类似于前面讲过的临时“跨条”，但可以做到不停电检修出线断路器。见图2.

图2 双母线带旁路隔离开关接线

纵观以上几种接线的经济、技术比较母线的连接方式应选双母线的接线方式。

1.4 发电机、变压器的连接形式

大型火力发电厂一般是指总容量在1000MW及以上，单机容量在200-1300MW（目前国内最大单机容量为600MW）的燃煤电厂。这类电厂是电力系统的主力，属于区域性发电厂。由于这类发电厂装机容量大，在电力系统中的地位重要，其电气主接线的选择，应特别注重供电可靠性。此设计的总装机容量为1000MW，单机容量为200（300）MW，所以属于大型火力发电厂。

200MW及以上大机组，一般都是与双绕组变压器组成单元接线，而不采用与三绕组变压器组成单元，着不仅比用三绕组变压器经济，而且可免去由于在发电机出口装设断路器产生技术上的困难。因为200MW及以上的大机组主回路机端附近的短路电流很大，制造开端电流如此大的断路器目前还很困难；而且为防止母线附近钢结构发热，大机组出口主回路都采用分相封闭母线，在母线回路装设断路器，还将使配电装置结构变得很复杂，发电机出口部装设断路器，但可以装设隔离开关或设置可拆卸的链接点，以便单独对发电机进行试验。

对“发电机—变压器”单元接线，厂用高压变压器（采用分裂绕组变压器）自发电机—变压器间引接。另外为保证厂用电源的可靠性，还自母线侧引接备用起动电源。

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2 主变压器容量、台数及形式的选择

2.1 概述

发电厂中用来向电力系统或用户输送电能的变压器成为主变压器（简称主变），其中用于沟通两个升高电压等级并可相互交换功率的变压器称为联络变压器，而只供发电厂本身用电的变压器则称为厂用变压器。主变的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的选择除依据基础材料外，主要取决与输送功率的大小、与系统联系的紧密程度、运行方式等因素，并至少要考虑5～10年规划负荷的发展需要。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此要合理选择变压器的容量、台数和形式。 2.2 主变压器台数的选择

为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，发电厂中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，发电厂的供电可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时增大了占用面积，和配电设备及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。而且会造成中压侧短路容量过大，不宜选择轻型设备。考虑到两台主变同时发生故障机率较小。适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电站的正常供电。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。

与系统有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，在一种电压等级下，主变压器应不少于2台。

2.3 主变压器容量的选择

主变容量一般按发电厂建成近期负荷，5～10年规划负荷选择，并适当考虑远期10～20年的负荷发展，对于城郊变电站主变压器容量应当与城市规划相结合，该所近期和远期负荷都给定，所以应按近期和远期总负荷来选择主变的容量，根据变电所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70%～80%。该变电站是按70%全部负荷来选择。因此，装设两台变压器变电站的总装容量为：∑se = 2（0.7PM） = 1.4PM。

当一台变压器停运时，可保证对60%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力为

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40%，则可保证98%负荷供电，而高压侧220kV母线的负荷不需要通过主变倒送，因为，该变电所的电源引进线是220kV侧引进。其中，中压侧及低压侧全部负荷需经主变压器传输至各母线上。因此主变压器的容量为：Se = 0.7（SⅡ+SⅢ）。

对于单元接线的主变压器：单元接线时的变压器容量应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。（主变压器容量应与发电机容量相配套。例如100MW发电机配120MVA主变压器；300MW发电机配360MVA主变压器；600MW发电机配720（3×240）MVA主变压器） 2.4 主变压器型式的选择 （1） 相数的确定

容量为300MW及以下机组单元接线的变压器和330kV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大，占地多，运行损耗也较大。同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。 （2）绕组数的确定

最大机组容量为125MW及以下的发电厂，当有两种升高电压向用户供电或与系统连接时，宜采用三绕组变压器，但每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15%及以上。否则绕组未能充分利用，反而不如选择两台双绕组变压器合理。两组升高电压的三绕组变压器一般不超过两台;在高中压系统均为中性点直接接地系统的情况下，可考虑采用自耦变压器；

200MW及以上的机组采用双绕组变压器加联络变压器更为合理。 (3)调压方式

为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过主变的分接开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数。从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无激磁调压。调整范围通常在±2*2.5%以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压。调整范围可达30%，但结构复杂，价格昂贵，只有在两种情况下才予以选用：接于出力变化大的发电厂主变压器，特别是潮流方向不固定，且要求变压器二次电压维持在一定水平时；接于时而为送电端，时而为受电端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证供电质量要求母线电压恒定时。

通常，对于220kV及以上的降压变压器也仅在电网电压有较大变化的情况时使用有载调压，一般均采用无激磁调压，分接头的选择依据具体情况定。

通常发电厂主变压器中很少采用有载调压，因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压，一般均采用无激磁调压。 （4） 冷却方式

电力变压器的冷却方式随变压器型号和容量不同而异。主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。自然风冷却：一般只适用于

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小容量变压器。强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。所以，选择强迫油循环风冷却。

本设计发电厂的电气主接线图为：

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3 短路电流计算

3.1 概述

在电力系的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。

短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。发生短路后，电力系统在运行中阻抗突然大为减小，使短路处及供电回路流过巨大的短路电流，可达正常运行电流的几倍、十几倍甚至几十倍，达到几万甚至十几万安培。同时，短路点的电压有可能减低为零，邻近地区网络电压也要大幅度下降，因而短路故障给电力系统带来的后果是很严重的，具体有以下几个方面： (1)巨大的短路电流会使电气设备急剧发热，可能导致设备损坏；短路处发生的电弧温度高达上万度，会烧坏设备甚至危及人身安全。

(2)巨大的短路电流会产生巨大的电动力，可能使电气设备早到破坏。

(3)短路时电压的降低会破坏用电设备的正常运行，特别是使厂矿企业中大量使用的异步电动机转速下降甚至停转，给生产带来很大损失。

(4)严重的短路还有可能危及电力系统的稳定运行，使发电机失去同步，导致电力系统解列，甚至引起系统崩溃，造成大面积停电，这是最严重的后果。

(5)当发生不对称短路时，还会产生零序电流及相应的磁场，使邻近的通信线路受到严重的电磁干扰，使通信不能正常进行。

在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。

电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。

3.2 短路电流计算的目的

（1）电气主接线的比较与选择。

（2）选择断路器等电气设备，或对这些设备提出技术要求。

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（3）为继电保护的设计以及调试提供依据。

（4）评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施。 （5)分析计算送电线路对通讯设施的影响。

3.3短路计算的假定条件

短路过程是一种暂态过程。影响电力系统暂态过程的因素有很多，若在实际计算中把所有的因素都考虑进来，将是十分复杂也是不必要的。因此在满足工程要求的前提下，为了简化计算，通常采取一些合理的假设，采用近似的方法对短路电流进行计算，基本假设条件如下：

(1) 认为在短路过程中，所有发电机电势的相位及大小均相同，亦即在发电机之间没有电流交换，发电机供出的电流全部是流向短路点的。而所有负荷支路则认为已断开。 (2) 不计磁路饱和。 (3) 不计变压器励磁电流。 (4) 系统中所有元件只计入电抗

(5) 短路为金属性短路，即不计短路点过渡电阻的影响。

(6) 认为三相系统是对称的。对于不对称短路可应用对称分量法进行计算。

3.4短路电流计算的一般规定

（1）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。 (2）所有电源的电动势相位角相同。

（3）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后5～10年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常 接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。

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

（5）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。

（6）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。

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3.5 短路电流计算的内容

（1）短路点的选取：各级电压母线、各级线路末端。

(2）短路时间的确定：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，确定计算短路电流的时间。

(3）短路电流的计算：最大运行方式下最大短路电流；最小运行方式下最小短路电流；各级电压中性点不接地系统的单相短路电流。计算的具体项目及其计算条件，取决于计算短路电流的目的 。

3.6 短路电流计算的步骤

（1）计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下； （2) 给系统制订等值网络图； （3）选择短路点；

（4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。 （5）计算短路容量，短路电流冲击值

短路容量：S = 3 UjI??

短路电流冲击值：ish = 2.55I?? （6）列出短路电流计算结果 具体短路电流计算见计算说明书

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4 电气设备的选择

4.1概述

在发电厂和变电所中，根据电能生产、转换和分配等各环节的需要，配置了各种电气设备。根据它们在运行中所起的作用不同，通常将它们分为电气一次设备和电气二次设备。 (一) 电气一次设备及作用

直接参与生产、变换、传输、分配和消耗电能的设备称为电气一次设备。主要有： (1) 进行电能生产和变换的设备，如发电机、电动机、变压器等。

(2) 接通、断开电路的开关电器，如断路器、隔离开关、接触器、熔断器等。 (3) 限制过电流或过电压的设备，如限流电抗器、避雷器等。

(4) 将电路中的电流电压降低，供测量仪表和继电保护装置使用的变换设备，如电压互感器、电流互感器。

(5) 载流导体及其绝缘设备，如母线、电力电缆、绝缘子、穿墙套管等。 (6) 为电气设备正常运行及人员、设备安全而采取的相应措施，如接地装置等。 4.1.1 选择的一般原则

（1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。 （2）应按当地环境条件校核。 （3）应力求技术先进和经济合理。 （4）与整个工程的建设标准应协调一致。 （5）同类设备应尽量减少品种。

（6）选用的新产品均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。 4.1.2按使用环境选择设备 （1）温度和湿度

一般高压电气设备可在环境温度为-30～+40℃的范围内长期正常运行。当使用环境温度低于-30℃时，应选用适合高寒地区的产品；若使用环境温度超过+40℃时，应选用型号后带“TA”字样的干热带型产品。一般高压设备可在温度为+20℃，相对湿度为90%的环境下长期正常运行。当环境的相对湿度超过标准时，应选用型号后带有“TH”字样的湿热带型产品。本电厂全年最高温度月日平均温度为26.2℃，全年最低月平均温度为-1.4℃，全年平均温度13.7℃，所以一般高压电气设备可以在此温度下正常运行。 （2）污染情况

安装在污染严重，有腐蚀性物质、烟气、粉尘等恶劣环境中的电气设备，应选用防污型或将设备布置在室内。 （3）海拔高度

12

一般电气设备的使用条件为不超过1000m。当用在高原地区时由于气压较低，设备的外绝缘水平将相应下降。因此，设备应选用高原型产品或用外绝缘水平提高一级的产品。现行电压等级为110KV及以下的设备，其外绝缘都有一定的裕度，实际上均可使用在海拔不超过2000m的地区。本电厂建在海拔81m的丘陵地带，所以电气设备可以正常运行。 4.1.3 选择的技术条件

（1） 按正常工作条件选择导体和电气 ① 额定电压

电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压 ，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。

因此，在电气设备中一般可按照电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网的额定电压UNS的条件选择。即：UN≥② 额定电流

电气设备的额定电流IN是在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。IN应不小

II于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流max，即:IN≥max ③ 环境条件对设备选择的影响

当周围环境温度Q和导体额定环境温度Q 0不等时，其长期允许电流IyQ可按下式修正： Iy Q =Iy

UNS

?w???w??o = KIy

基中K —修正系数

?w —导体或电气设备正常发热允许最高温度

我国目前生产的电气设备的额定环境温度?o= 40℃，裸导体的额定环境温度为+25℃。 （2）按短路状态校验 Ⅰ 校验的一般原则

① 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流

② 用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算路电流通过电器时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。满足热稳定条件。 Ⅱ 短路热稳定校验

It2t

式中：Qk—短路电流产生的热效应

≥Qk

It、t—电气设备允许通过的热稳定的电流和时间

验算热稳定所用的计算时间：

tk = tb+tg

13

tb—继电保护动作时间

tg—断路器全开断时间

110kV以下导体和电缆一般采用主保护时间

110kV以上导体电器和充油电缆采用后备保护动作时间 Ⅲ 短路的动稳定校验 满足动稳定的条件为：

i式中：sh—短路冲击电流幅值

4.2 断路器的选择

ies≥ ish

ies—电气设备允许通过的动稳定电流幅值

发电厂中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常运行时，

用来接通和开断负荷电流，在某电厂电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常继电保护的配合使用，迅速断开短路电流，切除故障线路，保证非故障线路的正常供电及系统的稳定性。断开电路时会在断口处产生电弧，为此断路器设有专门的灭弧装置。灭弧能力是断路器的核心性能。

（1）型式。除满足各项技术条件和环境条间外，还应考虑安装调试和运行维护的方便。由于真空断路器、SF6断路器比少油断路器，可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故35～220kV一般采用户外式少油断路器或SF6断路器。35kV及以下的可选用户内式少油断路器；500kV电压等级则一般选用户外式SF6断路器。

U（2）额定电压的选择为UN≥NS （3）额定电流的选择为IN≥

Imax；若实际使用地点的环境温度不同于给定标准值（+40℃）

时，应注意对断路器额定电流进行修正。 （4）额定开断电流的校验条件为Ibr?Ikt。

Ibr—断路器的额定开断电流，kA

，kA。 Ikt—刚分电流（断路器触头刚分瞬间的短路全电流有效值）

为了计算Ikt需首先确定短路切断计算时间，即从短路发生瞬间起到断路器触头刚分开瞬间为止的一段时间。设这段时间为t1，她可由下式计算，即

t1=tp+tg（s） 式中 tp—继电保护（主保护）动作时间，s；

tg—断路器固有分闸时间，s，型号初定后可从有关手册查得。 刚分电流可按下式算出：

?t1aIkt?Ipt?(2I??eT)2

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式中 Ipt—触头分开瞬间实际通过断路器的短路周期电流的有效值（可由运算曲线查得），

Ta—非周期电流衰减时间常数，s。

当t1>0.1s时，非周期电流的相对值实际上已经衰减到20%以下，对Ikt的影响（小于2%）可以忽略不计。此时可采用刚分瞬间的周期电流Ipt对断路器进行校核。考虑到断路器的安全，周期电流的数值通常取其短路初瞬间的有效值I″，这样校验条件变为 Ibr?I?? （5） 热稳定校验的条间应满足:

t 当k＞1S时，可不考虑非周期分量的热效应，只计周期分量。

2tpIQpt k＝

式中：

IptIt2t

≥Qk

—短路电流周期分量

t p—短路电流周期分量发热的等值时间

（6） 动稳定校验的条间应满足:

ies≥ ish

由于主接线采用“发电机—变压器”单元接线，它们之间不装设断路器，所以只选母线侧的断路器和母联断路器。 4.3 隔离开关的选择

隔离开关是发电厂和变电站中常用的开关电器。隔离开关没有灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。其作用有：①隔离电压。在检修电气设备时，将隔离开关打开，形成明显可见的断点，使带电部分与被检修的部分隔开，以确保检修安全。②可接通或断开很小的电流。如电压互感器回路，励磁电流不超过2A的空载变压器回路及电容电流不超过5A的空载线路等。③可与断路器配套使用或单独完成倒闸操作。

隔离开关与断路器相比，项目相同。但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。 4.4 互感器的选择

互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器，同时也是一次系统和二次系统的隔离元件。互感器将高电压、大电流按比例变成低电压（100，100/3）和小电流（5A，1A），其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护等。

表4-4-1 电流互感器和电压互感器的特点 互感器 电流互感器 电压互感器 15

特 点 一次绕组串在电路中，且路状态下运行 容量小 ，近似于一台小容空载状态下运行 匝数少，电流互感器在近于短量变压器，电压互感器在近于电流互感器的配置原则：

(1) 为满足测量和保护装置的需要，在发电机、主变压器、大型厂用变压器和110KV及以上大接地电流系统各回路中，一般应三相均装设电流互感器；而对于非最主要回路则一般仅在A、C两厢上装设；出线、母线分段及所有断路器回路中均装设电流互感器；（一般采用双铁芯或多铁芯的电流互感器（2个或4个小圆圈），可分别供给测量和保护用。有些35KV及以上等级断路器两侧套管内装有电流互感器，就不必另外装设了）。

(2) 在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器，如：发电机和变压器的中性点； (3) 对直接接地系统，一般按三相配制。对三相直接接地系统依其要求按两相或三相配制； 电压互感器的配置原则：

根据测量、同期、保护等的需要，分别装设相应的电压互感器。具体配置如下： （1）发电机。一般在发电机出口装设2～3组电压互感器。其中一组为三只单相双绕组电压互感器，供励磁调节装置用，准确级为0.5级。另外一组为三绕组构成Y0/Y0/开口三角形接线，供测量、同期、继电保护及绝缘监视用。当二次负荷过大时，可增设一组电压互感器。当发电机出口与主变低压侧经断路器连接，且厂用电支路由主变低压侧引出时，还应在厂用电支路的连接点上设一组三绕组电压互感器。

（2）母线。工作母线和备用母线都硬装设一组三绕组电压互感器，而旁路母线可不装。母线如分段应在各分段上各装一组三绕组电压互感器。

（3）35KV及以上线路按对方是否有电源考虑。对方无电源时不装。有电源时，可装一台单相双绕组或单相三绕组电压互感器。110KV及以上线路，为了节约投资和占地，载波通信和电压测量可共用耦合电容，故一般选择电容分压式电压互感器。 4.4.1电流互感器的选择

选择电流互感器时，首先要根据装设地点﹑用途等具体条件确定互感器的结构类型﹑准确等级，确定电流比KL其次要根据互感器的额定容量和二次负荷计算二次回路连接导线的截面积；最后校验动稳定和热稳定。 (1) 种类和型式的选择

电流互感器根据使用环境可分为室内式﹑室外式,根据结构可分为瓷绝缘结构和树脂浇注式结构，根据一次线圈的型式又可分为线圈式和母线式﹑单匝贯穿式﹑复匝贯穿式。 选择电流互感器时，应根据安装地点和安装方式选择其型式。 (2) 准确级的选择

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电流互感器的准确级应符合其二次测量仪表﹑继电保护等的要求。用于电能计量的电流互感器，准确级应不低于0.5级。用于继电保护的电流互感器，误差应在一定的限值之内，以保证过电流时的测量准确度的要求。 (3) 一次回路额定电压的选择

U 一次回路额定电压UN应满足:UN≥NS (4) 一次额定电流的选择

电流互感器的一次额定电流不小于装设回路的最大持续工作电流。当电流互感器用于测量时,其一次侧额定电流应尽量选择比实际正常工作电流大1/3左右,以保证测量仪表的最佳工作，并在负荷时有适当的指示。即应满足：

I I1N≥max (5) 热稳定校验

电流互感器热稳定能力常以1s允许通过一次额定电流I1N的倍数Kt来表示，即： （KtI1N）2 ≥Qk (6) 动稳定校验

电流互感器的内部动稳定能力用动稳定倍数Kd表示，动稳定倍数Kd等于互感器内部允许通过的极限电流与K倍一次额定电流I1N之比。故互感器内部动稳定条间为:

d

i 2I1nKd≥sh

具体选择型号及校验见设计计算书。 4.4.2 电压互感器的选择

电压互感器是把一次回路高电压转换为100V的电压,以满足继电保护﹑自动装置和测量仪表的要求。在并联电容器装置中，电压互感器除作测量外，还作为放电元件。 (1) 种类和型式选择

根据配电装置类型，相应的电压互感器可选择户内式或户外式，35kV及以下可选用油浸式结构或浇注式结构；110kV及以上可选用串级式结构或电容分压式结构。所以应根据装设地点和使用条件进行选择电压互感器的种类和型式。 (2) 按一次回路电压选择

电压互感器一次侧的额定电压UN1,应大于或等于所接电网的额定电压UNW.但电网电压UW的变动范围，应满足：

1.1UN1>Uw >0.9UN1

(3) 按二次回路电压选择

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，电压互感器二 次侧额定电压可按下表选择：

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表4-4-2 电压互感器的形式 接 线 型 式 电网电压 （KV） 3～35 110J～500J Y0/Y0/△ 型 式 单相式 单相式 单相式 三相五柱式 基本二次绕组电压（V） 100 100/3 100/3 100 辅助二次绕组电压(V) 无此绕组 100 100/3 100/3（相） Y/Y 3～60 3～15 (4) 按容量的选择

互感器的额定二次容量（对应于所要求的准确级），Se2应不小于互感器的二次负荷S2，即：

Se2?S2

22 ?()?()pQ??S2o0式中 P0、Q0 — 仪表的有功功率和无功功率 具体选择型号和校验见设计计算书。 4.5 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﹑开断电路，熔断器主要用来进行短路保护,用来保护线路﹑变压器及电压互感器等设备。有的熔断器具有过负荷保护功能。

高压熔断器应根据额定电压﹑额定电流﹑型式种类﹑开断能力﹑保护的选择性等进行选择。3～35kV的电压互感器侧一般经隔离开关和高压熔断器接入高压电网，低压侧也应装低压熔断器。110KV及以上的高压电网不需要加装熔断器， 高压熔断器按下列条件进行选择： (1) 根据装置地点选用户内式或户外式。

(2) 按额定电压选择。对一般的高压熔断器，其额定电压必须大于或等于电网的额定电压。对于有限流作用的熔断器只能用在等于其额定电压的电网中。 (3) 按额定电流选择：

INg?INt INt?KImax

①保护电压互感器的高压熔断器，一般选RN2型，其额定电流应高于或等于电网的额定电流，额定电流通常为0.5A。其开断电流Ibr应满足：Ibr?Imax

②保护一般回路的熔断器，除同样选择额定电压和开断能力外，还要选择熔体的额定电流和熔断器（壳）的额定电流。

（1）熔体的额定电流应为回路负荷电流的1.5～2.5倍。

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（2）熔断器（壳）的额定电流应大于熔体的额定电流。

（3）上下级熔断器（熔体）的安—秒特性要互相配合，上级（靠近电源侧）的安秒特性必须高于下级的安秒特性，即当流过相同的短路电流时，下级先熔断（上级就不熔断了）。 4.6 母线的选择

母线在电力系统中主要担任传输功率的重要任务，电力系统的主接线也需要用母线来汇集和分散电功率。在发电厂、变电所及输电线路中，所用导体有裸导体，硬铝母线及电力电缆等，由于电压等级及要求不同，所使用导体的类型也不相同。一般来说。母线系统包括载流导体和支撑绝缘两部分，载流导体可构成硬母线和软母线。软母线是钢芯铝绞线，因其机械强度决定于支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。 母线的选择内容包括：

(1) 确定母线的材料﹑截面形状、布置方式; (2) 选择母线的截面积； (3) 校验母线的动稳定和热稳定；

(4) 对重要的和大电流母线，校验其共振频率； 对于110kV及以上的母线，还应校验能否发生电晕。 对于软母线不需要校验其动稳定。 4.6.1裸导体的选择

（1） 型式：载流导体一般采用铝质材料，对于持续工作电流较大且位置特别狭窄的场所或腐蚀严重的场所可选用铜质材料的硬裸导体。

20kV及以下且正常工作电流不大于4000A时，宜选用矩形导体；在4000～8000A时，一般选用槽形导体。

（2）配电装置中软导线的选择，应根据环境条件和回路负荷电流、电晕、无线电干扰等条件，确定导体的截面和导体的结构型式。

（3）当负荷电流较大时，应根据负荷电流选择导线的截面积，对220kV及以下配电装置，电晕对选择导体一般不起决定作用，故可采用负荷电流选择导体截面。 （4）按最大长期工作电流选择。导体截面应满足：Ial?Igmax

（5）按经济电流密度选择，按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低，对应不同种类的导体和不同的最大负荷年利用小时数Tmax将有一个年计算费用最低的电流密度—经济电流密度（J），导体的经济截面可由下式：

S?Igmax

J（6）热稳定校验：按上述情况选择的导体截面S，还应校验其在短路条件下的热稳定。

12S=， KfQK(mm）C只要实际选用的母线截面积S?Smin，母线便是热稳定的。

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（7）动稳定校验：动稳定必须满足下列条件即：??≤?al

?al — 母线材料的允许应力（硬铅?al为69×106 Pa硬铜137×106Pa，铜为157×106Pa）

提供电源，以获得较高的可靠性。 具体选择型号及校验见设计计算书。 4.7 支柱绝缘子及穿墙套管的选择

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。穿墙套管按额定电压，额定电流和类型选择，按短路条件校验动、热稳定。 （1）型式选择

根据装置地点、环境，选择屋内、屋外或防污式及满足使用要求的产品型式。一般屋外采用联合胶装多棱式，屋外采用棒倒装时，采用悬挂式。 （2）按额定电压选择支柱绝缘子和穿墙套管。

无论支持绝缘子或套管均要负荷产品额定电压大于或等于所在电网电压要求，即:

UN≥UNS （3）按额定电流选择穿墙套管。穿墙套管的额定电流IN大于等于回路最大持续工作电流

Igmax，即：

Igmax?kIN

（4）按短路条件校验热稳定

穿墙套管的热稳定参数一般以ts允许通过的热稳定电流It给出，据此可得热稳定条件：

It2t?Qk

（5）按短路条件校验动稳定

无论是支持绝缘子或套管均要进行动稳定校验。布置在同一平面内三相导体，在发生短路时，支持绝缘子（或套管）所受的力为该绝缘子相邻跨导体上电动力的平均值。例如某一绝缘子所受电动力F为

F?F22Lca?1.73ish? （N） F?12aLca?(L1?L2)2 （m）

式中：ish——冲击电流， a——相邻线路距离

Lca——计算跨距（m）, L1与L2是绝缘子与相邻绝缘子（或套管）的距离，对于

管L2?Lc（套管长度）

支持绝缘子的抗弯破坏强度Fde是按作用在绝缘子高度H处给定的，而电动力F是作用在导体截面中心线H1上，折算到绝缘子帽上的计算系数为H1H，则应满足： Hh 1F?Fde H1=H+b?

2H式中 F —三相短路时作用在母线中心的电动力，N

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H—绝缘子高度，m

H1—从绝缘子底部到母线中心的高度，m

b—母线支持器厚度，m；矩形母线b=0.018m；矩形母线平放及槽型母线

b=0.012m；

h—母线高度，m。 具体选择结果及校验见设计计算书。

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5防雷措施

5.1 概述

发电厂是电力系统的中心环节，是电能供应的来源，p?5.5一旦发生雷击事

h损坏，绝大多数不故，将造成大面积的停电，而且电气设备的内绝缘会受到能自行恢复会严重影响国民经济和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保证电气设备的安全运行。

通常有三种防雷装置：避雷针、避雷线和避雷器。

避雷针和避雷线是防止直接雷过电压的有效措施。雷电通常情况下，都是向地面上高耸的物体，特别是金属物体放电。因此在适当的位置装设适当高度的避雷针（线），就可以主动引导雷电向避雷针（线）放电，并通过接地装置将电荷泄入大地，从而使电气设备或建筑物不致遭受雷击的危害。

避雷针（线）能够提供一个空间保护范围。如果被保护物体处在这个范围内，一般不会遭到雷击。避雷针（线）的保护范围是通过模拟实验，并经过运行实践验证而确定的，可以通过作图或公式计算求得。

避雷针（线）由接闪器、接地引下线和接地体（接地装置）三部分组成。

5.2避雷针

（1）避雷针是发电厂中用来保护电气设备和建筑物免受直接雷击的主要防护装置。避雷针的保护范围与针的高度和数目有关，在工程设计中一般采用简化作图法来确定。

避雷针在高度hx水平面上的保护半径rx也可以按下面公式计算： 当hx?h/2时 r2?(h?hx)?p?hap 当hx?h/2时 rx?(1.5h?2hx)?p(m) 式中 hx—被保护物体的高度，m； h—避雷针的高度，m； ha—避雷针的有效高度,m；

P- 高度影响系数，h≤30m，p=1,30＜h≤120m，

实践证明，如果被保护物体完全处于上述空间内，能够得到有效的保护（发生绕击的概率仅有0.1%）。两支或多支等高或不等高避雷针的保护范围，可参见有关手册和规程 避雷针接地的主要要求

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1)独立避雷针（线）宜设独立的接地装置在非高土壤率的地区，其工频接地电阻不宜超过10欧。当有困难时，该接地装置可与主接地网连接。

2)独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜小于3m，否则应采取均压措施，或铺设砾石或沥青地面。

3)电压110KV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的架构或房顶上，但在土壤率大于1000欧/米的地区，宜装设独立避雷针。否则，应通过计算，采取降低电阻或加强绝缘等措施，防止造成反击事故。

装在架构上的避雷针英语接地网连接，并应在其附近装设集中接地装置。装有避雷针的架构上，接地部分与带电部分间的空气中距离不得小于绝缘子串的长度；但在空气污秽地区，如有困难，空气中距离可按非污秽区标准绝缘子串的长度确定。

避雷针与主接地网的地下连接点至变压器接地线与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。

在变压器的门型架构上，不近装设避雷针、避雷线。这是因为门型构架距离变压器较近，装设避雷针后，架构的集中接地装置距变压器金属外壳接地点在地中距离很难达到不小于15m的要求。

5.3避雷线

避雷线（又称架空地线）是110KV及以上输电线路的主要防雷措施，一般沿线路全长架设，不近保护线路本身，也减少了雷电波侵入对发电厂和变电所的危害。

在发电厂中，避雷线主要用来保护主变压器高压引出线（当主变压器与户外高压配电装置相距较远时）免遭直接雷击。对于特殊地形条件的发电厂，如峡谷地区的电厂，在两侧山头上埋桩架设避雷线比较方便，也可以采用避雷线作为建筑物和配电装置的直击雷保护装置。

单根避雷线的保护范围可根据图7-1确定。在被保护物澳督hx水平面上，避雷线每侧保护宽度r可由下列公式计算：

当hx?h2时 rx?0.47(h?hx)?p(m)

当hx?h2时 rx?(h?1.53hx)?p(m)

必要时，可架设两根等高或不等高的避雷线，其保护范围可参见有关手册和规程。 避雷线的保护范围：

（1）避雷线的保护范围计算方法见上式； （2）避雷线保护在技术上的要求如下：

1)避雷线应具有足够的截面和机械强度。一般采用锌钢绞线，截面不小于35mm2，在腐

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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50mm2截面。

2)避雷线的布置，应尽量避免与母线相互交叉的布置方式。

3)当避雷线附近（侧面或下方）有电气设备、导线或63kV记一下架构时，应验算避雷针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，以降低雷击过电压，一般不宜超过10欧的工频接地电阻。

在某些情况下，发电厂对直接雷的防护，也可由避雷针和避雷线联合构成。

5.4避雷器

避雷器是专门用以限制过电压的一种电气设备，它实质是一个放电器，与被保护的电气设备并联，当作用电压超过一定幅值时，避雷器先放电，限制了过电压，保护了其它电气设备。

避雷器有FS型和FZ型两种。FS型主要适用于配电系统，FZ型适用于发电厂和变电站。电力系统中广泛采用的主要是阀式避雷器。根据额定电压(正常运行时作用在避雷器上的工频工作电压，也是使用该避雷器的电网额定电压)和灭弧电压有效值(指避雷器应能可靠地熄灭续流电弧时的最大工频作用电压)。 （一）避雷器的技术参数

(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加至避雷器的最高工频电压。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线电压的100%～110%；对110kV及以上中性点接地系统的避雷器；其灭弧电压规定为统最大工作线电压的80%。

(3) 工频放电电压：在中性点绝缘或经阻抗接地的电网中，工频放电电压一般应大于最大运行电压的3.5倍。在中性点直接接地的电网，工频放电电压应大于最大运行相电压的3倍。工频放电电压应大于灭弧电压的1.8倍。

(4) 冲击放电电压：冲击放电电压是指预放时间为1.5～20us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。 （二）避雷器的配置原则

（1） 配电装置的每组母线上，应装设避雷器。 备的电气距离是否满足而定。

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（2） 旁路母线上是否应装设避雷器，应看旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设

（3） 220kV以下变压器和并联电抗器处必须装设避雷器，并尽可能靠近设备本体。 （4） 220kV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设 一组避雷器。

（5） 三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。

表6-3-1 避雷器选择结果 工频放电电压有额定型号 电压有效值kV FZ-220J 灭弧电压kV 不小于 不大于 效值kV 冲击放电电压峰值(1.5/20μs及1.5/40μs)不大于kV 220 200 448 536 630 664 728 5 A 10 A 8/20μs雷电冲击波残压峰值不大于kV

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6 接地装置的说明

6.1概述

接地装置由埋设在土壤中的金属接地体和接地线组成。将电气设备的某个部分用金属导体与接地体相连，称为接地。

电气设备的接地，按其作用可分为工作接地、保护接地和防雷接地三种。

（1）工作接地。为了我保证电力系统正常运行，将电力系统中的某些点加以接地。例如：在中性点直接接地的系统中将变压器星形绕组的中性点接地；电压互感器一次侧线圈的中性点接地等。

（2）保护接地。将电气设备的外壳或装设电气设备的架构等金属部件加以接地，称为保护接地也叫安全接地。这是为了避免设备绝缘损坏时工作人员触及而发生触电事故。对高压设备，保护接地电阻不宜超过10欧，对低压设备则不宜超过4欧。 （3）防雷接地。为了泄掉雷电流避雷针等防雷设备必须有可靠的接地。

这三种既然地有时是难以分开的，都要用一些接地装置来实现。接地装置的接地体可分为自然接地体和人工接地体。 1、自然接地体

埋设在水下或地中的各种构筑物金属部件，包括金属管道、井管、金属结构和钢筋混凝土基础等，可作为接地装置的自然接地体，但可燃液体会气体的金属管道除外。 2、人工接地体

人工接地体是专门为接地需要而在地下埋设的接地体。人工接地体有垂直和水平两种敷设方式。垂直接地体一般用长约2.5～3m的角钢、圆钢或钢管垂直打入地下，上端埋入地下0.3～0.5m，以使接地电阻不因冬季土壤表面冻结和夏季水分蒸发而引起很大变动。水平接地体多用扁钢或直径不小于6mm的圆钢在地中水平敷设，埋于地下0.5～1.0m处。对于有强烈腐蚀性的土壤，接地体的接地线厚度和截面应适当加大，或采取镀锌、镀锡等防腐蚀措施。由于水平接地体施工比较方便，所以接地网常以水平接地体为主，并组成网格形，使地面电位比较均匀，另辅之以若干垂直接地体，两者组成复式接地网。 一般情况下，应该首先利用自然接地体，在接地电阻达不到要求时，可加设一些人工接地体，连成总接地网。为减小接地电阻，要求所有的连接应采用焊接。对大接地短路电流系统的发电厂和变电所，必须装入人工接地体构成全厂统一接地网。总接地网的接地电阻主要根据工作接地的要求来决定（因其要求的接地电阻值最小）同时也可满足保护接地和防雷接地的要求。但是独立避雷针则应单独设置自己的接地体。

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6.2接地电阻的说明

接地电阻是指接地电流经接地体泄到大地中的所遇到电阻。接地装置的接地电阻，主要决定于接地体周围土壤的导电情况，除与土壤的成分直接有关外，还受土壤的温度、湿度等因素的影响。 1） 工频接地电阻

工频接地电流所遇到的接地电阻称为工频接地电阻，是指在低频率小电流的情况下，用接地电阻测量仪表所能量到的电阻。其允许值是根据入地故障电流I的大小、接地装置上出现电压时间的长短、允许出现的对地电位和接触的机会多少而制定的。 2） 冲击接地电阻

雷电流的特点是峰值高，且等值频率高。当雷电流入地时，在接地体附近形成了极高的电场强度，会使土壤发生电弧或火花放电，使该区域内土壤电阻率大为降低，其作用相当于增大了接地体的几何尺寸。因此，同一接地装置的冲击接地电阻会小于其工频接地电阻；但另一方面，雷电流等值频率高则会因电感的存在而阻碍电流流向接地体远端流通，使雷电流不能沿接地体全长向地中流散。这种效应又会使冲击接地电阻增大。一般冲击接地电阻可用下式表示： Rsh??R 式中 Rsh—冲击接地电阻，一般要求小于10欧； R—工频接地电阻；

?—接地体冲击系数，其值在0.2～0.5范围内变化，多数情况下?<1；当接地体很长时，也有?>1（因此过分加长接地体并不能继续减小冲击接地电阻）；

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7 厂用变的选择

7.1接线的设置

一、厂用电的接线设置

火力发电厂采用3Kv，6kV或10kV作为高压厂用电电压，在满足技术要求的前提下优先考虑采用较低的电压。电压等级的确定，从发电机容量和出口电压来说，高压厂用电压等级的选择，对容量在60MW及以下的机组，可采用3kV，容量在100～300MW。时宜采用6kV；容量在300MW以上，在技术上和经济上合理时，也可采用两种高压厂用电压级，如3kV和10kV。

一、确定高压厂用电接线形式

火力发电厂的厂用电系统均采用单母线按炉多分段的形式，以满足可靠性和灵活性的要求。

二、厂用变的接线形式的确定

厂用变压器可以选用双绕组变压器，但大型机组的厂用变压器多选择低压绕组分裂变压器。这种方式可降低厂用电系统的短路电流水平以及每个低压绕组的出口断路器的额定电流，提高厂用电源的运行可靠性。由于厂用高压工作变压器引至发电机出口，而机端电压又十分稳定，所以可采用无载调压的方式。其接线组别选用d，yn1，yn1常规接线。

7.2 变压器的选择

一、备用/起动变压器

由于每台机组使用了两台高压厂用分裂变压器并列运行，将高压厂用母线分成八段，因此需用四台备用变压器而且是从220kV系统引接，为使提供的电压稳定，可采用三绕组分裂式有载调压变压器，四个备用电源分别从其四个低压分裂绕组接至四段高压母线，考虑主变压器和高压厂用工作变压器的链接组别，保持高压厂用母线和备用电源电压的相位一致，备用变压器接线组别采用Yn，yn0，yn0形式。这样当备用变压器代替厂用高压变压器时，可以短时并列运行，避免厂用电源的断电。 二、厂用变额定电压的选择

厂用变压器的额定电压应根据厂用电系统的电压等级和电源引接处的电压确定，变压器一次、二次额定电压必须与引接电源电压和厂用网络电压相一致。对于本设计的发电机电压为15.75kV和18kV的200MW和300MW的机组厂用电均采用6kV，故设有13.8/6kV

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和18/6kV的高压厂用变压器。供给厂内动力机械的低压厂用变压器，常采用380V。一般大型电厂供动力用的变压器中性点都不接地，但设备外壳应接在接地网上，均为保护接地。照明负荷以380/220V三相四线制的中性点直接接地系统供电。 三、容量的选择

厂用变压器的容量必须满足厂用电负荷从电源获得足够的功率。因此对厂用工作变压器的容量应按厂用电高压计算负荷的110%与厂用电低压计算负荷之和进行选择，而厂用低压工作变压器的容量应留有10%左右的裕度。厂用高压备用/起动变压器应与最大一台厂用高压工作变压器的容量相同。厂用低压备用变压器的容量应与最大一台厂用低压工作变压器的容量相同。

对厂用高压分裂绕组变压器其各绕组容量应按下式计算： 计算负荷：SC=1.1SH+SL；

高压绕组：Sts1≥∑SC-Sr； 低压绕组：Sts2≥SC

式中 SH—厂用电高压计算负荷之和；SL—厂用电低压计算负荷之和 SC—厂用变压器分裂绕组计算负荷，kV·A； Sr—分裂绕组两分支重复计算负荷，kV·A。

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8 二次回路的设想

8.1 配电装置的设置

（一） 概述

配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备，保护和测量电器，母线装置和必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能。

配电装置按电气设备装置地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为：由电气设备在现场组装的配电装置，称为配式配电装置和成套配电装置 （二） 配电装置的基本要求

配电装置是根据电气主接线的连接方式,由开关电器﹑保护和测量电器，母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置。其作用是在正常情况下，用来接受和分配电能，而在系统发生故障时,迅速切断故障部分，维持系统正常运行。为此,应满足以下要求: （1）保证运行可靠 （2）便于操作﹑巡视和检修 （3）保证工作人员的安全 （4）力求提高经济性 （5）具有扩建的可能 （三） 配电装置的设计原则

（1）节约用地；

（2）运行安全和操作巡视方便； （3）考虑检修和安装条件；

（4）保证导体和电器在污秽、地震和高海拔地区的安全运行； （5）节约三材，降低造价； （6）安装和扩建方便。

配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑到设备外形尺寸，检修维护和搬运的安全距离，电气绝缘距离等因素而决定，对于敞露在空气中的配电装置，在各种间距中，最基本的是带电部分对地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距，在这一距离下，无论为正常最高工作电压或出现内外过电压时，都不致使空气间隙击穿。

以下表中所列出各种间隔距离中最基本的最小安全净距，《高压配电装置设计技术规程》中所规定的A值，它表明带电部分至接地部分或相间的最小安全净距，保持这一距离时，无论正常或过电压的情况下，都不致发生空气绝缘的电击穿。其余的B、C、D值是在

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A值的基础上，加上运行维护、搬运和检修工具活动范围及施工误差等尺寸而确定的。 （四）配电装置的设计

110kV及以上多为屋外配电装置，35kV以下的配电装置多采用屋内配电装置，故本电厂220kV采用屋外配电装置。

根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、早高型和高型等。 （1）中型配电装置：中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作售货员能在地面安全地活动，中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布置特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式，而且运行方面和安装检修方面积累了比较丰富的经验。

（2）半高型配电装置，它是将母线及母线隔离开关抬高将断路器，电压互感器等电气设备布置在母线下面，具有布置紧凑、清晰、占地少等特点，其钢材消耗与普通中型相近，优点有：

① 占地面积约在中型布置减少30%； ② 节省了用地，减少高层检修工作量；

③ 旁路母线与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路操作方便。缺点：上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便。

（3）高型配电装置，它是将母线和隔离开关上下布置，母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的5%，但其耗钢多，安装检修及运行条件均较差，一般适用下列情况：

① 配电装置设在高产农田或地少人多的地区； ② 原有配电装置需要扩速，而场地受到限制； ③ 场地狭窄或需要大量开挖。

选择配电装置，首先考虑可靠性、灵活性及经济性。

本次所设计的大型发电厂，对建筑面积没有特殊的要求，所以该厂采用普通中型配电装置。若采用半高型配电装置，虽占地面积较少，但检修不方便，操作条件差，耗钢量多。

8.2 继电保护配置规划

（一） 概述

继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障，在此设计变电站继电保护结合我国目前继电保护现状突出继电保护的选择性，可靠性、快速性、灵敏性、运用微机继电保护装

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置及微机监控系统提高变电站综合自动化水平。 （二）变压器的保护

电力变压器是电力系统普遍使用的重要电器设备。它的故障将对供电可靠性和系统正常运行带来严重的后果,特别是大容量的变压器一旦因故障而损坏造成的损失会更大。因此必须根据变压器的保护的容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的保护。

变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障包括相间短路、绕组的匝间短路和单相接地短路；油箱外部故障包括引线及套管处会产生各种相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要由外部短路或过负荷引起的过电流、油面降低。 对于上述故障和不正常工作状态变压器应装设如下保护： （1） 主变压器的主保护

① 瓦斯保护

对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。

② 纵差动保护

对变压器绕组和引出线上发生故障，以及发生匝间短路时，其保护瞬时动作，跳开各侧电源断路器。对于6.3MVA及以上并列运行的电力变压器，应装设差动保护。 （2） 主变压器的后备保护

① 过电流保护

为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。

② 过负荷保护

对于6.3MVA及以上电力变压器，当数台并列运行或到那度运行，并作为其他负荷的备用电源时，因根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。 （三） 线路的保护

220kV母线保护

220kV线路的安全运行，对整个电力系统有着相当重要的影响，所以，本工程为220kV线路保护：

① 高频保护 ② 过电流保护

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8.3 无功补偿

（一） 概述

电力系统的无功功率平衡是系统电压质量的根本保证。在电力系统中,整个系统的自然无功负荷总大于原有的无功电源,因此必须进行无功补偿。合理的无功补偿和有效的电压控制,不仅可保证电压质量,而且将提高电力系统运行的稳定性、安全性和经济性。

无功补偿设备包括系统中的并联电容器、串联电容器、并联电抗器、同步调相机和静止型动态无功补偿装置等。 （二） 提高功率因数的意义

在用电设备中按功率因数划分，可以有以下三类：电阻性负荷、电感性负荷、电容性负荷。在用电设备中绝大部分为感性负荷。使用电单位功率因数小于1。功率因数降低以后，将带来以下不良后果：

（1） 使电力系统内电气设备的容量不能充分利用，因发电机和变压器电流是一定的，在正常情况下是不允许超过的，功率因数降低，则有功出力将降低，使设备容量不能得到充分利用。

（2） 由于功率因数降低，如若传输同样的有功功率，就要增大电流，而输电线路和变压器的功率损耗和电能损耗也随之增加。

（3） 功率因数过低，线路上电流增大，电压损耗也将增大，使用电设备的电压也要下降，影响异步电动机和其他用电设备的正常运行。

为了保证供电质量和节能，充分利用电力系统中发变电设备的容量，减小供电线路的截面，节省有色金属，减小电网的功率损耗、电能损耗，减小线路的电压损失，必须提高用电单位的功率因数。 （三）补偿装置的确定

（1） 同步调相机：同步调相机在额定电压±5%的范围内，可发额定容量，在过励磁运行时，它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用，能提高系统电压，在欠励磁运行时，它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用，可降低系统电压。

装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸收）无功功率，进行电压调节，但是调相机的造价高，损耗大，维修麻烦，施工期长。

（2） 串联电容补偿装置：在长距离超高压输电线路中，电容器组串入输电线路，利用电容器的容抗抵消输电线的一部分感抗，可以缩短输电线的电气距离，提高静稳定和动稳定度。但对负荷功率因数高（COS?＞0.95）或导线截面小的线路，由于PR/V分量的比重大，串联补偿的调压效果就很小。故串联电容器调压一般用在供电电压为35kV或10kV，负荷波动大而频繁，功率因数又很低的配电线路上。

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（3） 静止补偿器补偿装置：它由静电电容器与电抗器并联组成电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）无功功率的静止补偿器，与同步调机相相比较，运行维护简单，功率 损耗小，但相对串联电容及并联电容补偿装置，其造价高维护较复杂。

(4) 并联电容器补偿装置：并联电容器是无功负荷的主要电源之一。它具有投资省，装设地点不受自然条件限制，运行简便可靠等优点，故一般首先考虑装设并联电容器。由于它没有旋转部件，维护也较方便，为了在运行中调节电容器的功率，可将电容器连接成若干组，根据负荷的变化，分组投入或切除。

本次设计从补偿的角度来选择，以上四种均能满足要求，但是从维护和性能的角度来考虑，选用并联电容器补偿装置比较合适。

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设计计算书

1 主变及厂用变、起动备用变的计算

一、主变容量的确定计算

根据设计任务书要求，本设计采用单元接线，其主变容量应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。

S1=(2OO-200×8%)(1+10%)=202.4MW·A S2=(300-300×8%)(1+10%)=303.6 MW·A

根据技术及经济的要求以及变压器容量进行标准化其型号T1、T2为SFP7-240000/220；T3、T4型号为SFP7-360000/220。 ① SFP7-240000/220的变压器参数：

额定容量：240000kV·A；额定电压：高压242±2*2.5%kV，低压15.75kV；阻抗电压：14%。 ②SFP7-360000/220的变压器参数：

额定容量：360000 kV·A；额定电压：高压242±2*2.5%kV，低压18kV；阻抗电压：14.3二、 厂用变容量的确定 厂用变压器的容量：S S

′′

厂1=8%×240=19.2MW，S厂1=19.2×(1+10%)=21.12MW； 厂2=8%×360=28.8MW，S厂2=28.8×(1+10%)=31.68MW;

厂用变压器的额定容量为 S厂额=35100kV·A. 备用高厂变的容量为：S备=31.68MW 备用高厂变所选额定容量为S备额=35.1MW

厂用变压器的型号为SFF9-5000/20,半穿越阻抗电压：Uk%?8 起动备用变的型号为SFFZ-5000/220,半穿越阻抗电压为：Uk%?22

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2 短路计算 2.1 三相短路计算

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图2-1三相短路计算等值电路图

（1） 基准值

在短路计算的基本假设前提下，选取SB= 1000MVA，Uav 为各级电压平均值。 （2） 系统电抗

由原始材料可知，在SB=1000MVA下

①发电机G1、G2次暂态电抗为Xd″=0.15，发电机G3、G4次暂态电抗为Xd″=0.18

141000??0.583 ②主变压器的电抗计算：XT1,2?UK?SB?100STE10024014.31000??0.397 XT3,4?UK?SB?100STE100360③对于厂用变压器：Uk%?8 各绕组等值电抗标么值为：

xT1=

Uk1%SB81000??0.003 ??100SN10035100④对于起动备用变：Uk%?22 起动备用变压器各绕组电抗计算： 各绕组等值电抗标么值为：

XT=

UK3%SB221000??0.006 ?=

100SN10035100⑤线路电抗的计算

XL1?XL2?X0?L?SB?0.4?15?1000?0.113 22230UBSB?0.4?100?1000?0.756

22230UBX0?L?⑥经变电所接入无限大容量系统的阻抗 X1=0.61 X2=0.4+0.1+0.01=0.51 （一）当220kV侧母线发生短路即K1点短路，如图10-2所示：

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X∑1=(XG1+XT1)//( XG2+XT2)=(0.583+0.15)//(0.583+0.15)=0.367 X∑2=(XG3+XT3)//( XG4+XT4)=(0.397+0.18)// (0.397+0.18)=0.289 X∑3=XL1+X1=0.113+0.61=0.723 X∑4=XL2+X2=O.756+0.51=1.266 (1)发电机G1、G2提供的短路电流： 计算电抗：XJS1?SG?0.367?600?0.168 ?X?11000SB查曲线得：I?f?(0)*=7.23

I?f?(0)=I?f?(0)*?10001000?7.23??18.15kA1

230?3230?3

(2) 发电机G3、G4提供的短路电流： 计算电抗：XJS2?X?SG?0.289??2SB400?0.1734 1000?查曲线得：If(0)*?6.1

???If(0)*?If(0)SB?6.1?3?UB1000?15.31kA 3?230(3)与变电所A相连的无限大容量系统提供的短路电流：

If0??1X?3?100011000???3.47kA 0.723230?3230?3(4)与变电所B相连的无限大容量系统提供的短路电流：

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I?f0?1X??41000230?3?11000??1.983kA 1.266230?3????I???I1?I2?I3?I4?18.15?15.31?3.47?1.983?38.913kA (二)发电机G3（G4）出口短路K2 网络的等值电路化简如下

各支路的等值电抗

X8?X1?X6?XXX126?XXX136?XXX146?XXX156?0.723?0.397??2.640.723?0.3970.723?0.3970.723?0.3970.723?0.397

???0.7330.7331.2660.577X9??4.22X2?X6?XXX216?XXX236?XXX246?XXX256?1.266?0.397?1.266?0.3971.266?0.3971.266?0.3971.266?0.397

???0.7330.7330.7230.577X10?X3?X6?XXX316?XXX326?XXX346?XXX356

?0.733?0.397??2.660.733?0.3970.733?0.3970.733?0.3970.733?0.397???0.7331.2660.7230.577X11?X10?2.039

X12??2.10X5?X6?XXX516?XXX526?XXX546?XXX536?0.577?0.397?0.577?0.3970.577?0.3970.577?0.3970.577?0.397

???0.7331.2660.7230.733X13?X7?0.18

换算到基准值下的计算电抗

X10JS?X11JSSG?2.66??X10SB200?0.532 1000?X10JS?0.532

X12JS?X13JS?SG?2.10??X12SB300?0.63 1000SG?0.18??X13SB300?0.054 1000对于系统的短路电流：

I?1?1X?8S3?UB?B11000??0.95kA 2.64230?3I?2?1X?9S3?UB?B11000??0.62kA 4.22230?3对于发电机的短路电流查运算曲线得：

II3*?1.93 I4*?I3*?1.93 I5*?1.61 I6*?6

??3I3*?S3UB?1.93?B10003?230?4.85kA II?4??I3?4.85kA ??5I5*?S3UB?1.61?B10003?230?4.04kA 40

I6??I6*?SB?6?3UB1000?15.06kA 3?230??????I???I1?I2?I3?I4?I5?I6?0.95?0.62?4.85?4.85?4.04?15.06?25.52kAI （三）厂用变压器侧短路K3 网络的等值电路化简如下图

各支路的电抗计算如下：

X?9X?X1?5XXX125?XXX135?XXX145?XXX165?0.723?0.397??2.640.723?0.3970.723?0.3970.723?0.3970.723?0.397 ???1.2660.7330.7330.577X10??4.22X2?X5?XXX215?XXX235?XXX245?XXX265?1.266?0.397?1.266?0.3971.266?0.3971.266?0.3971.266?0.397 ???0.7230.7330.7330.577X11?X3?X5?XXX315?XXX325?XXX345?XXX365?0.733?0.397??2.660.733?0.3970.733?0.3970.733?0.3970.733?0.397 ???0.7230.7331.2660.577X12?X11?2.66

41

X13??2.10X6?X5?XXX615?XXX625?XXX645?XXX635?0.577?0.397?0.577?0.3970.577?0.3970.577?0.3970.577?0.397 ???0.7230.7331.2660.733X15?X8?X9?XXX8109?XXX8119?XXX8129?XXX8139?XXX879?0.003?2.64??7.3910.003?2.640.003?2.640.003?2.640.003?2.640.003?2.64 ????4.222.662.662.100.18X?16X?8X?10XXX8910?XXX81110?XXX81210?XXX81310?XXX8710?0.003?4.22??10.930.003?4.220.003?4.220.003?4.220.003?4.220.003?4.22 ????2.642.662.662.100.18X17??6.89X8?X11?XXX8911?XXX81011?XXX81211?XXX81311?XXX8711?0.003?2.66?0.003?2.660.003?2.660.003?2.660.003?2.660.003?2.66 ????2.644.222.662.100.18X18?X17?6.89 ?8X?19XX?13XXX8913?XXX81013?XXX81213?XXX81113?XXX8713?0.003?2.10??5.440.003?2.100.003?2.100.003?2.100.003?2.100.003?2.10 ????2.644.222.662.660.18X20??5.44X8?X7?XXX897?XXX8107?XXX8127?XXX8117?XXX8137?0.003?0.18?0.003?0.180.003?0.180.003?0.180.003?0.180.003?0.18 ????2.644.222.662.660.18换算到基准值下的等值电抗

42

XJS17?XJS18SG?6.89??X17SB200?1.378 1000?XJS17?1.378

XJS19?XJS20?SG?5.44??X19SB300?1.632 1000300?0.14 1000SX20?G?0.467?SBB对于系统的短路电流

II?1?1XX?15S3US3UB?B11000??0.332kAI 7.3913?23011000??0.231kA 10.933?230?2?116??B对于发电机的短路电流查运算曲线得：

IIIII3*?0.71 I4*?I3*?0.71 I5*?0.62 I6*?0.73

??3I3*?I4*?I5*?I6*?S3?UB?0.71?B10003?23010003?23010003?23010003?230?1.78kA

?4?S3?UB?0.71?B?1.78kA ?5?S3?UB?0.62?B?1.55kA ?6?S3?UB?0.73?B?1.83kA ??????I?I1?I2?I3?I4?I5?I6?0.332?0.231?1.78?1.78?1.55?1.83?7.485kA （四）备用变侧短路K4 网络等值电路化简如下

43

各支路电抗计算如下

X?8X?X1?7XXX127?XXX137?XXX147?XXX167?XXX157?0.723?0.006??2.550.723?0.0060.723?0.0060.723?0.0060.723?0.0060.723?0.006 ????1.2660.7330.7330.5770.577X9??4.46X2?X7?XXX217?XXX237?XXX247?XXX267?XXX257?1.266?0.006?1.266?0.0061.266?0.0061.266?0.0061.266?0.0061.266?0.006 ????0.7230.7330.7330.5770.577X10??2.57X3?X7?XXX317?XXX327?XXX347?XXX357?XXX367?0.733?0.006?0.733?0.0060.733?0.0060.733?0.0060.733?0.0060.733?0.006 ????0.7231.2660.7330.5770.577

X11?X?10?2.57 ?X12X5X7?XXX517?XXX527?XXX547?XXX537?XXX567?0.577?0.006??2.410.577?0.0060.577?0.0060.577?0.0060.577?0.0060.577?0.006????1.2661.6460.7330.7330.577

44

X13?X12?2.41

换算到基准值下的等值电抗

X10JS?X11JSSX10?G?2.57?SB200?0.514 1000?X10JS?0.514

300?0.723 1000X12JS?X13JSSX12?G?2.41?SB?X12JS?0.723

对于系统的短路电流

II?1?1X1?8S3?UB?B11000??0.984kA 2.553?23011000??0.57kA 4.463?230?2?X?9S3?UB?B对于发电机的短路电流查运算曲线得：

IIII?3*???2.01 I4*?I3*?2.01 I5*?1.73 I6*?1.73

?3?I3*?I4*?I5*?S3UB?2.01?B10003?23010003?2301000?5.14kA

?4?S3UB?2.01?B?5.14kA ?5?S3UB?10.65?B3?230?4.34kA ??????I?I1?I2?I3?I4?I5?I6?0.984?0.57?5.14?5.14?4.34?4.34?20.645kAI

表2-1-1 三相短路电流

短路点 K1 K2 45

K3 K4

短路电流 (kA) 38.913 25.52 7.485 20.645 当母线的运行方式为一组工作一组备用时，通过发电机G3(G4)变压器出口侧的断路器的短路电流最大，所以选择K2点位短路计算点。当母线运行方式为两组母线同时工作时，通过比较流经母联断路器的电流最大，（为所有系统和发电机的短路之和）所以在此运行方式下，选择K1点为短路计算点。

综上比较，当母线的运行方式为两组母线同时工作时，流过母联断路器的短路电流最大，所以在进行断路器的选择和校验时，应根据K1点的短路电流计算。

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