区域性火电厂电气部分设计

第一章 电气主接线确定及发电机主变的选择

1.1 主接线设计要求

一、设计原则必须符合党和国家的各项建设方针政策 二、基本要求

1、满足对用户供电必要的可靠性和电能质量的要求 2、接线简单、清晰、操作方便 3、必要的运行灵活性和检修方便 4、投资少，运行费用低 5、具有扩建的可能性

1.2 主接线方案的初步拟定

根据本次设计电厂的特点及主接线的要求，以设计任务书为根据，并根据《火电发电厂设计技术规程》的规定，可初步拟定以下五个方案：

1.2.1 方案Ⅰ

图1-1 方案Ⅰ接线示意图

接线分析：

1

1、本方案采用双母线加旁路接线，该接线型式适用于大中型发电厂及变电所。结构布置清晰，运行灵活，可靠性高，利于扩建、过渡，有丰富的运行经验母线短路时虽一半容量和线路暂时切除，但经过倒闸操作可很快恢复，便于清扫和检修母线及母线隔离开关等，便于用联络断路器与系统并列，设置旁路后，检修一出断路器时完全不停电。 2、旁路设置

根据本电厂的特点及规程规定，220KV出线四回及以上时设置专用旁路，110KV出线六回及以上设置旁路，但考虑到本厂的重要性及远景发展，设置了专用旁路，这样可提高供电的可靠性和运行的灵活性。

3、两电压等级系统在本厂的联络为强联络，这样使联络变压器或三绕组变压器其中之一退出运行时，不致使本厂了解列，从而可提高系统并运行稳定性。 4、母线的故障率为极低，双母线同时故障的机率更低，尚不到亿分之一，故可以认为不存在双母线同时故障的可能，可靠性高。

5、发电机组采用单元接线，各机组间无横向联系，任一机组故障时，不影响其它机组，之间不设母线，短路电流较低，对电气设备有利，无机压负荷，接线简单，故障率低。

6、除设一台220KV专用厂用备用变压器外，联络变兼做第二台厂备变，因联络变与两电压做联络，故厂用电可靠性高。 缺点：

1、由于自耦联络变高、中压侧几乎无功率交换(正常运行时)，处于空载，从运行上不合理。

2、自耦变压器短路电流大，过电压严重，对设备安全不利。

3、因联络变兼做厂备变，故其低压绕组的容量应大于一台机组的全部厂用负荷容量，并应能满足自起动的要求，而自耦变压器均为100/100/50的容量比，而高中压绕组的容量应选得较大。这样，因联络变压器正常运行时高中压侧几乎无功率交换，如容量选大时，空载损耗更大，同时，变压器造价也高，不经济。

4、自耦变压器调压不方便

2

1.2.2方案Ⅱ

图1-2 方案Ⅱ接线示意图

接线分析：

1、具有方案Ⅰ的1~5的特点

2、采用三绕组变联络，取消专用联络变，经济上较合理。 缺点：

1、与方案Ⅰ相比较，三绕组变压器容量大(240MVA)，比150MVA双绕组变压器造价高，且150MVA双绕组变压器制成220KV比110KV造价高，经济上不合理 。 3、200MW发电机不能装出口断路器，运行操作不灵活，发电机故障时，三绕组变压短时退出运行，这时两系统在本厂的联络减弱。

1.2.3 方案Ⅲ

接线分析：

1、具有方案Ⅰ的5个优点。

2、125机与三绕组变压器组成单元接线，变压器造价比240MW的三绕组变压器低，且200机与双绕组变压器组成单元接线连在220KV母线上，经济性好(考

3

虑变压的造价及利用)。

3、三绕组变压器各侧通过的功率近期和远景都超过变压器量的35% ，比方案Ⅰ和Ⅱ都合理。

4、125发电机可以装出口开关，克服了方案Ⅱ的缺点，运行、操作灵活，发电机故障时不影响变压器运行，两者之间始终为强联络，另外，厂备变可以有载调压，厂用电质量好。

图1-3 方案Ⅲ接线示意图

缺点：

1、厂用电可靠性比方案Ⅰ稍差，但差的不多(厂备接在双母线上，双母线同时故障的几率极低 )。

2、因用两台三绕组变压器，接线比Ⅰ复杂。

1.2.4方案Ⅳ

接线分析：具有方案Ⅰ的1~6的特点。 缺点：

1、具有方案Ⅰ的1、2、4、5所述缺点。

2、125机所用变压器电压等级为220KV，比110KV变压器造价高，经济上不合理。

4

3、第二期工程结束后，三绕组变压器高压侧通过的功率极小，长期处于空载运行状态，空载损耗相对较大，运行不合理。

图1-4 方案Ⅳ接线示意图

1.2.5 方案Ⅴ

图1-5 方案Ⅴ接线示意图

5

图2-3

2.1.4 厂用电可靠性分析

一般开关故障率为8×10，变压器故障率为4×10，保护的继电环节故障率为0.02，工作电源供可靠性经计算可知约为96.98%，备用电源自动投入方式采用无压自投，即工作电源断开后才投入备用电源，这样可以在工作变压器回路短路时减小短路点的短路电流，采用这种自投方式时，备用电源自动投入供电的可靠性达96.103%，经计算可知，工作电源和备用电源双回路供电的可靠性可达1-(1-96.98%)(1-96.103%)=99.88%。这样的可靠性是很高的，为使可靠性进一步提高，可在电厂出现不正常情况时将备变投入，或起动一些备用电动机，采取这种措施后，可靠性一般可提高很多。保安电源，采用双回线供电，可靠性达99.999%。

-5

-5

2.2 厂用电压等级的确定

电动机的效率取决于导线截面、绝缘等级、几何尺寸、容量、电压等。若额定电压增高，由于制造上的原因，空载和负荷损耗均有所增加。而容量很长的电动机制成低压又不经济。一般200KW及以上的电动机制成6KV为好(或

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3KV)，小容量电动机制成380V为好，故本设计高压厂用工作电压确定为6KV(根据发电机电压)，低压工作电压确定为380V，200KW及以上的电动机，接在6KV母线上，其余电动机接在380V母线上。

2.3 厂用变压器的选择

凝汽式发电厂的厂用电率为8~10%，选择容量时，考虑机组满发，厂用电按200MW机组按7.8%计算，125MW机组按8.5%计算，并使变压器的额定能满足自起动要求，并能满足一台机组起动的同时另一台机组停机时对变压器容量的要求，因对200MW机组，停机时工作变中断电源，停机时，用电需由另一台机组的工作变压器供给，对200MW机组的工作变，选用分裂接线圈变压器以限制短路电源(大机组短路电流大)，根据这些原则，选变压器如下：

用途 项目 型号 200MW机 工作变 SFF7-31500 /15.75 容量 31500 200MW机 厂备变 SFFZ-31500 /220 31500 125MW机 工作变 SF7-16000 /13.8 16000 13.8 6.3 Y/Y-12 7.89% 125MW机 厂备变 SFZL1-16000 /110 16000 110±3×2.5% 6.3 Y0/△-11 10.5% 高压侧电压 15.75±2×2.5% 220±8×1.25% 低压侧电压 6.3-6.3 连接组别 阻抗电压

6.3-6.3 △/△-△-12-12 Y0/△-△-11-11 16.6%(半穿越) 23% 2.4 电动机自起动校验

为保证电厂运行的安全可靠，当工作电源电压短时下降或瞬间消失时，重要电动机并不断开，当电压恢复或备用电源自动投入时，电动机自起动，恢复正常运行，自起动时，因电流很大，变压器中电压损耗吼大从而电动机端电压也下降，当电压下降严重时，将使出力大大下降，甚至可能停转，故要求厂用工作母线电压不低于额定电压的65%~70%。

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参加自起动电动机的容量越大，电压下降越严重，变量器容量越大，允许自起动的电动机容量越大，变压器自起动容量校验如下：

计算公式：Ped=0.08685 Sed —— 允许自起动容量 Xd%参加自起动的电动机有：给水泵、引风机、排粉机、凝水泵、循环水泵。

机组 125MW机 200MW机 变压器容量 16000KVA 31500KVA

由上可知，变压器满足自起动的要求。

允许自起动容量 13234KW 14788KW 实际自起动容量 12200KW 14390KW

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第三章 短路电流计算及设备选择

在电力系统和电气设备的设计和运行中，短路计算是解决一系列技术问题所不可缺少的基本计算，其目的主要有：

⑴ 作为依据用来选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备，例如断路器、互感器、母线、电缆等。包括计算冲击电流以校验设备的电动力稳定度；计算若干时刻的短路电流周期分量以校验设备的热稳定度；计算指定时刻的短路电流有效值以校验短路器的段流能力等。

⑵ 通过对电力网中发生的各种短路情况进行计算和分析，合理地配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数。在这些计算中不但要知道故障支路中的电流值，还必须知道电流在网络中的分布情况。

⑶ 在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线时，为了比较各种不同方案的接线图，确定是否需要采取限制短路电流的措施时，都要进行必要的短路电流计算。

3.1 短路电流计算

电力系统三相短路计算主要是短路电流周期分量的计算，包括短路发生瞬间及以后不同时刻短路电流周期分量的计算。

通过等值变换简化网络是简单电力系统短路计算的一个最基本的方法。通过常用的阻抗支路的串联和并联、无源网络的星网变换和以戴维宁定理为基础的有源网络等值变换来简化网络，得到各电源点对短路点的转移阻抗。然后，将其按相应的等值发电机的容量或系统对所设短路点的短路容量进行归算，得到各自对该短路点的计算阻抗。在此过程中，忽略高压输电线的电阻和电容，忽略变压器的电阻和励磁电流，即所有元件均用纯电抗表示，加上假定所有发电机电势都同相位的条件，这就避免了复数运算，减少了计算量。对于短路点而言，计算所得的电流数值稍稍偏大。

在工程计算中，常利用计算曲线来确定短路后任意指定时刻短路电流的周期分量。计算曲线是反应短路电流周期分量同计算电抗和时间的函数关系的一簇曲线。对短路点的总电流和在短路点邻近支路的电流分布计算，计算曲线具

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有足够的准确度。计算曲线只作到计算电抗X js等于3.45为止。当X js大于或者等于3.45时，可以近似地认为短路周期电流的幅值已经不随时间而变化，相当于无限大系统。网络中无限大功率电源供给的短路周期电流是不衰减的。

最后，将通过计算曲线得到的短路电流标幺值化为有名值即可。 本设计选取八个典型短路点进行计算，过程如下。计算时发电厂按照远景规划最大运行方式下机组全部投入考虑，各发电机考虑自动电压调整器的影响，系统按双回线路考虑。在这种情况下所得短路电流为最大值，按此最大值选择的电气设备可保证在任何情况下均满足要求。

3.1.1 220KV侧发电机出口短路

图3-1

取SB = 100MW：

?Vs1% = 0.5 ?( VS (1-2) % + VS(3-1)% - VS(2-3)%) = 0.5 ? (23.8+14.6-8.3) = 15.05 VS2% = 0.5 ? ( VS (1-2) % + VS(2-3)% - VS(3-1)%) = 0.5 ? (23.8+8.3-14.6) = 8.75 VS1% = 0.5 ? ( VS (3-1) % + VS(2-3)% - V S(1-2) %) = 0.5 ?(14.6+8.3-23.8) = -0.45Xb = Xa = Xc = 0.01VS1%SB0.01?15.05?100= = 0.10033SN1500.01VS2%SB0.01?8.75?100= = 0.05833SN1500.01VS3%SB0.01?(?0.45)?100= = -0.00300SN150

15

XS220 = XS110 = SB100 = = 0.01667Sdmax2206000SB100 = = 0.03333

Sdmax11030004L1104?50 = =0.018902UN23022?2?100SB XL220 = XL110= 4L2204?30 = =0.04536922U2302?2?N100SBXG1 = XG2 = XG5 = XG6 = XG3= XG4 = Xd''SB0.1444?100 = = 0.06017SN240Xd''SB0.215?100 = = 0.14333SN1500.01Ud%SB0.14?100 == 0.05833SN240

X1 = X2 = X5 = X6 =

图3-2

16

图3-3

X220' = XS220 + XL220 = 0.01667 + 0.01890 = 0.03557X110' = XS110 + XL110 = 0.03333 + 0.045369 = 0.0787X31 = X41 = Xa +Xb + XaXb0.05833?0.10033 = 0.05833 + 0.10033 + ?0.20036Xc?XG3?0.003?0.14333Xb(Xc?XG3)0.10033?0.14033 = 0.10033 + 0.14033 + Xa0.05833Xa(Xc?XG3)0.05833?0.14033= 0.05833 + 0.14033 + Xb0.10033X32 = X42 = Xb + (Xc + XG3) + = 0.48203X33 = X43 = Xa + (Xc + XG3) + = 0.28025

X2' = X2 +XG2 =0.05833 +0.06017 =0.1185X5' = X5 +XG5 =0.05833 +0.06017 =0.1185X6' = X6 +XG6 =0.05833 +0.06017 =0.1185X = X31X41= 0.5X31 = 0.5 ?0.20036 = 0.10018X31?X41

17

图3-4

X256 = X342 = X2'X5'X6'X'0.1185= 2 = = 0.0395X2'X5'?X2'X6'?X5'X6'33X32X421=X32= 0.5 ? 0.48203 = 0.24102X32?X422

1X343 = X33 = 0.5 ? 0.28025 = 0.140182图3-5

18

X34' = X + X343 + X110''= X110' + X + X343X0.0.10018?0.14018 = 0.10018 + 0.14018 + = 0.4188X110'0.0787X110'X0.0797?0.10018= 0.0787 + 0.10018 + = 0.23512 X3430.14018

图3-6

X? = 34X342X34'0.24102?0.4188 = =0.15298

X342?X34'0.24102?0.4188

图3-7

19

转移电抗：

① S220 对d1点的转移阻抗：

X220sf?= X220' X1 ( 1X220' + 111 ++ )X1X256X110'' = 0.03557?0.05833? (= 0.1688111111 + + + + )

0.035570.058330.03950.173960.23512② S110对d1点的转移阻抗：

X110s f?= X110'' X1 (1X220' + 111 ++ )X1X256X110'' = 0.23517 ?4.7459 = 1.11586

③ G256对d1点的转移阻抗：

XG256f? =X256 X1 Y =0.0395 ? 4.7459 = 0.18746

? =XX1Y =0.15298?4.7459 = 0.72603

?④ G34对d1点的转移阻抗：

XG34f??34⑤ G1对d1点的转移阻抗：

XG1sf? =XG1 = 0.06017

计算电抗：

XG256f SN2560.18746?(240?3)?Xjs.256 = = = 1.34971SB100Xjs.34 = Xjs.1 = XG34f? SBSN34 =0.72603?(150?2) = 2.17809100XG1f? SBSN1 = 0.06017?240 = 0.14441100Xjs.220 = Xjs.110 = X220sfS?dmin220 = 0.16881?4000 = 6.7524 SB100X110sfS?dmin110 = 1.11586?2500= 27.8965SB100 20

d1短路时，归算到短路点各电源额定电流：

ISN220 = Sdmin2204000 = =146.63 KA3UN3?15.75Sdmin1102500 = =91.64 KA3UN3?15.75S2563?240 = = 26.393 KA3UN3?15.75S342?150 = = 10.997 KA3UN3?15.75S1240 = = 8.798 KA3UN3?15.75

tk1=1s ; Xjs?3.45 , Ip*=) ，查计算曲线得： 2XjsISN110 = IN256 = IN34 = IN1 = 现取 (tk=2s , d1点短路电流列表：

0s 1s 2s Xjs 标幺值 有名值标幺值 有名值标幺值 有名值(KA) (KA) (KA) 1.34971 0.765 20.191 0.803 21.194 0.805 21.246 2.17809 0.469 5.158 0.475 5.224 0.475 5.224 0.14441 7.300 64.225 3.200 28.154 2.76 24.282 6.7524 0.148 21.716 0.148 21.716 0.148 21.716 27.8965 0.0359 3.290 0.0359 3.290 0.0359 3.290 ?I''?20.191?5.158?21.716?3.290?50.355KA（小于64.225KA） Itk?21.194?5.224?21.716?3.290?51.424KA（大于28.154KA）

2Itk?21.246?5.224?21.716?3.290?51.476KA（大于24.282KA）

21

3.1.2 110KV侧发电机出口短路

图3-8

X1'?X2'?X5'?X6'?0.1185Xa?0.05833,Xb?0.10033,Xc??0.003 X220'?0.03557,X110'?0.0787

图3-9

22

11X1'??0.1185?0.02962544XXX32'?Xb?Xc?bc?0.09217Xa X1256?X33'?Xa?Xc?XaXc?0.053586XbX42?0.48203,X43?0.28025

X'?X31'X41'?(Xa?Xb??(0.05833?0.10033??(?01.7921)0.20036?0.22558

XaXb)0.20036Xc

0.05833?0.10033)?0.003

图3-10

X'X32'0.22558?0.09217XI???0.05481X'?X32'?X33'0.22558?0.09217?0.053586

XII?XIII?

X'X33'0.22558?0.053586??0.032552X'?X32'?X33'0.22558?0.09217?0.053586X33'X32'0.053586?0.09217??0.013301X'?X32'?X33'0.22558?0.09217?0.05358623

图3-11

X110'''?X110'?XII?X4''?XII?X43?X220'''?X220'XI(X110'XII0.0787?0.032552?0.0787?0.032552??0.12039X430.28025XIIX430.032552?0.28025?0.032552?0.28025??0.42872X110'0.07871X220'?111??)XIX1256X42

?0.03557?0.05481?(?0.16023

X1256'?X1256XI(1X220'1111???)0.035570.054810.0296250.48203?111??)XIX1256X42?0.029625?4.5047?0.13345X4'''?X42XI(1X220'?111??)XIX1256X42

?0.48023?4.5047?2.1714X4''X4'''?

24

X4''X4'''0.42872?2.1714??0.35803X4''?X4'''0.41872?2.1714

图3-12

转移电抗：

X220sf?= 0.16023?0.013301? ( 11111 + + + + ) 0.160230.120390.133450.358030.013301= 0.16023?0.013301?100.02=0.21316X110s f?= 0.12039 ?1.3303?0.16016

XG1256fXG4f? = 0.13345 ? 1.3303 = 0.17753

? = 0.35803?1.3303 = 0.47629 =XG3 = 0.14333

XG3sf?

计算电抗：

Xjs.1256 = Xjs.4 = Xjs.3 = XG1256f? SBSN1256 =0.17753?(240?4) = 1.7043100XG4fXG3f? SBSN4SN3 = = 0.47629?150 = 0.71441000.14333?150 = 0.215100

? SB 25

Xjs.220 = Xjs.110 = X220sfS?dmin220 = 0.21613?4000 = 8.5264SB100X110sfS?dmin110 = 0.16016?2500= 4.004SB100

d2短路时，归算到短路点各电源额定电流：

S4000ISN220 = dmin220 = =167.35 KA3UN3?13.8 ISN110 = Sdmin1103UNS12563UN = 2500 =104.59 KA3?13.8

IN1256 = = 4?240 = 40.163 KA3?13.8IN4 =

S4150 = = 6.2755 KA= IN3 3UN3?13.8现取 (tk=2s , tk1=1s ; Xjs?3.45 , Ip*=) ，查计算曲线得： 2Xjsd2点短路电流列表：

0s 1s 2s Xjs 标幺值 有名值标幺值 有名值标幺值 有名值(KA) (KA) (KA) 8.5264 0.1173 19.630 0.1173 19.630 0.1173 19.630 4.004 0.2498 26.127 0.2498 26.127 0.2498 26.127 1.7043 0.602 24.178 0.619 24.861 0.619 24.861 0.7144 1.470 9.225 1.361 8.541 1.536 9.639 0.125 5.100 32.005 2.760 17.320 17.320 15.576 ?I''?19.630?26.127?24.178?9.225?79.16KA（大于32.005KA）

26

Itk?19.630?26.127?24.861?8.541?79.159KA（ 大于17.320KA）

2Itk?19.630?26.127?24.861?9.639?80.257KA（大于15.576KA）

3.1.3 220KV母线短路

图3-13

X220'?0.03557,X110'?0.15298,X1256?0.029625,XX240?SB100S100??0.4167,X60?B??1.6667SN240SN60?34?0.15298

图3-14

27

转移电抗：

X220sf? = X220'=0.03557 ， X110s f = X1256 = 0.029625 ，XG34f?=X110'?0.23512

XG1256fX240f? ? ? = X34 = 0.15298 =X60 = 1.6667

? = X240= 0.4167 ， X60sf

计算电抗：

Xjs.220 = Xjs.110 =

X220sfS?dmin220 = 0.03557?4000 = 1.4228SB100Sdmin110 = 0.23512?2500= 5.878100X110sf

?SBXjs.1256 = Xjs.34 = XG1256f? SBSN1256 =0.029625?(240?4) = 0.2844100XG34f?SBS N34

=0.15298?(2?150) = 0.45891000.4167?240 = 1 100Xjs.240 = Xjs.60 = X240f? SBS240 = X60f?SBS 60

= 1.6667?60 = 1100

d3短路时，归算到短路点各电源额定电流：

S4000ISN220 = dmin220 = =10.041 KA3UN3?230 ISN110 = Sdmin1102500 = =6.276 KA3UN3?230

IN1256 = S12563UN = 4?240 =2.4098 KA3?230

IN34 =

S342?150 = = 0.75307 KA 3UN3?23028

I240 = I60 = S2403UNS603UN = =240 = 0.6025 KA 3?23060 = 0.1506 KA 3?230

现取 (tk=2s , tk1=1s ; Xjs?3.45 , Ip*=) ，查计算曲线得： 2Xjsd3点短路电流列表：

0s 1s 2s Xjs 标幺值 有名值标幺值 有名值标幺值 有名值(KA) (KA) (KA) 0.2844 3.882 9.355 3.025 7.290 3.012 7.258 0.4589 2.391 1.801 2.261 1.703 2.410 1.807 1 1.035 0.6236 1.403 0.6284 1.129 0.6802 1 1.035 0.1559 1.403 0.1571 1.129 0.170 1.4228 0.721 7.24 0.752 7.551 0.752 7.551 5.878 0.170 1.067 0.170 1.067 0.170 1.067 ?I''?9.355?1.801?0.6236?1.559?7.24?1.067?20.243KA Itk?7.290?1.703?0.6284?0.1571?7.551?1.067?18.400KA

2Itk?7.258?1.807?0.6802?0.170?7.551?1.067?18.533KA

3.1.4 110KV母线短路

转移电抗：

X220sf? = X220'=0.03557 ， X110s f = X1256 = 0.029625 ，XG34f?=X110'?0.23512

XG1256fX240f? ? ? = X34 = 0.15298 =X60 = 1.6667

? = X240= 0.4167 ， X60sf

29

图3-15

计算电抗：

Xjs.220 = Xjs.110 = X220sfS?dmin220 = 0.03557?4000 = 1.4228SB100Sdmin110 = 0.23512?2500= 5.878100X110sf

?SBXjs.1256 = Xjs.34 = XG1256f? SBSN1256 =0.029625?(240?4) = 0.2844100XG34f?SBS N34

=0.15298?(2?150) = 0.45891000.4167?240 = 1 100Xjs.240 = Xjs.60 = X240f? SBS240 = X60f? SBS60

= 1.6667?60 = 1100

d4短路时，归算到短路点各电源额定电流：

S4000ISN220 = dmin220 = =20.082 KA3UN3?115 ISN110 = Sdmin1102500 = =12.551 KA3UN3?115

30

图中DL为三绕组变压器220KV侧断路器辅助常闭结点，LJ是厂变高压侧保护的电流继电器常开结点，ZJ为中间继电器，TQ为跳闸线圈，正常时DL打开，LJ也打开。短路时，LJ闭合，但DL打开，跳闸回路不通。当220KV侧断路器跳开时，常闭结点随之闭合，此时LJ仍闭合，则跳闸回路接通，厂变高压侧DL跳开，然后再重合220KV侧断路器。通过上述电路，可以保证只有在220KV侧跳开后厂变高压侧才能跳开。如此可以减小开断时电路中的短路电流，解决本断路器开断容量不够的问题。

② 220KV侧

考虑到220KV线路输送功率大，对系统影响也大，选用快速开关，并且应能分相操作，以便能实现综合重合闸，从而提高系统稳定性。户外式出线短路容量最大，而进线及母联断路器中的工作电流最大，综合这两者进行选择，为使设备统一，所有220KV侧断路器均选同一型号：SW6?220/1200。选择条件包括：额定电压，额定电流，装置种类，构造形式，开断电流，动稳定、热稳定校验。

③ 110KV侧

110KV侧也选快速开关，但不进行综合重合闸，故选三相联动的断路器，工作电流、短路电流的考虑以及选择同220KV侧。 母联断路器的工作条件及短路情况最为严重。

Imax?1.05P1.05?125??810.45A

3Ucos?3?110?0.85周期分量热效应：

40.4832?10?36.7912?36.9532Qp?tk??2??2756.7(KA2?s)1212因t>1s,故不计非周期分量热效应：

2I''2?10Itk2?Itk2Qk?Qp?2756.7(KA2?s)

冲击电流：ish?1.82I''?1.8?2?40.483?103.05KA

∴经计算比较，选择SW4?110/1000能满足要求。

36

④ 200MW发电机6KV系统

为了减少现场安装的工作量，并减少占用空间，选用户内式高压开关柜，隔离开关、电流互感器以及继电器等均安装在开关柜内，结构紧凑。选用GFG-1型。

⑤ 125MW发电机6KV系统

考虑因素同上，选用GFC-10型手车式开关柜，该型号除具有上述特点外，检修断路器时很方便，只要将手车拉出，换上备用手车即可继续供电，检修、维护均比GFG-1型方便，并且停电时间短。

二、 隔离开关的选择

因隔离开关不用来切断短路电流，故不须按开断能力来选，除此之外，其它各项选择条件及校验条件与断路器相同，为减少设备类型，使维护检修方便，同时电压级尽量选同型号，但进线母联工作电流大，而数量又少，须单独选择，这样比较经济。

125发电机6KV系统所用隔离插头由开关柜配套，但固定式开关柜须选出型号，定货时加工安装。

母线避雷器和PT合用一级隔离开关，中性点避雷所用隔离开关与避雷器额定电压相同，不须按额定电流选择，也不须校验动、热稳定。同样，其它加 中的PT及避雷器所用的隔离开也不须按额定电流选，不须校验。

对6KV系统所用的隔离开关，校验动稳定时须考虑高压电动机反馈电流的影响。

以110KV 出线为例：

Imax?P30??196.8A

3Ucos?3?110?0.8选GW4?110D/1000 校验如下： 计算数据 UNS GW4?110D/1000 Imax QK 110KV 196.8A 1029.75(KA2?S) UN INbr It2?t 110KV 1000A 252?5?3125(KA2?S) ish

96.381KA 37

incl 100KA 满足UNS?UN ；Imax?INbr ；QK?It2?t ；ish?incl

其它回路隔离开关的选择校验方法同上。

三、 互感器的选择

互感器的作用是：将一次侧的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压（100V）和小电流（5A或1A），使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内安装；使二次设备与高压部分隔离，并且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。

①电压互感器

因电压互感器并联在母线上，不受短路的冲击，所以不需要校验动、热稳定性，为节省投资，均选铝线型，各电压等级中同类电压互感器尽量选用同型号。

为了确保电压互感器安全和在规定的准确等级下运行，电压互感器的一次绕组所接电网电压UNS应在（0.8~1.2）UN1范围内变动，即应满足下列条件：

0.8UN1

电压互感器的二次侧额定电压应满足好户和测量使用标准仪表的要求。 电压互感器的种类和型式应根据装设地点和使用条件进行选择。在6~35KV屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式；110~220KV配电装置中常采用串级式电磁式电压互感器；当容量和准确级满足要求是也可采用电容式电压互感器。

根据仪表和继电器的接线要求选择电压互感器的接线方式，按照所接仪表的准确级和容量选择互感器的准确级和额定容量。

本设计中，110KV、220KV主母线及出线上的电压互感器用于监视、测量、保护、同期和通讯，不用来计算电能，所以准确级选为1级。因为这两电压等级均为直接接地系统，为使单相接地时副边开口三角形输出的电压为100V，选择时须使辅助线圈额定电压为100V。 发电机回路作为非直接接地系统，单相接地时非直故障相电压上升为原来

38

的3倍，为使这时电压互感器的输出电压为100V，选择时须使辅助线圈额定

100V，该电压互感器除用于保护外，还用来测量电能收费，为减小误3差，准确级选为0.5级，发电机回路的其它电压互感器及中性点电压互感器准确级均选为1级。

100 6KV系统也是非直接接地系统，辅助线圈额定电压也选为V，准确级

3均选为1级。 电压为

②电流互感器

本设计中，110KV、220KV进出线、厂备引线上的电流互感器选户外独式的瓷绝缘。因为有母线差动保护和发变组差动保护，所以准确级选择0.5级，该准确级的线圈是专门给差动保护用的，在构造上有其特点，如磁导率高、磁阻小、不易饱和，这样可以减小不平衡电流。

发电机回路及厂变分支上用于差动保护的电流互感器，也须选择有0.5级线圈的以满足差动保护的要求。因为测量电能的需要，选择时尚须有0.5级的线圈，这样选的电流互感器完全可以满足其它保护及测量对其的要求。 厂变低压侧、厂备变低压侧及厂变高压侧所用电流互感器的选择条件同上。

以上各处的电流互感器的选择，除考虑一般选择条件，还须考虑不平衡电流的问题，要使不平衡电流最小以提高保护的可靠性及灵敏度，尤其是对于发电机、变压器组保护，选择变比时也应注意不平衡电流的问题。

在满足上述要求的前提下，同一电压等级电流互感器尽量选择相同型号，以使设备统一，便于检修。

对于环氧树脂浇注的电流互感器，动稳定不需校验。除110KV及220KV以外，均选这种绝缘型式，且为了安装方便，选母线型电流互感器。220MW机组厂变高压侧变压器差动用的电流互感器、变中性点的电流互感器，择套管式。

以110KV出线为例：

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Imax?P30??196.8A

3Uecos?3?110?0.8选LCWDL?110：

变比：1200/5 ；准确级：0.5/D/D ；Ie?1200A ；Kth?75 ；Uem?135 热稳定校验：

(IeKth)2?(1200?75)2?8.1?109

I?2t??101412?0.12?1.3?107 (IeKth)2?I?2t?

∴所选电流互感器满足热稳定要求。 动稳定校验：

2IeKem?2?1.2?135?324KA

imp?26.941A

2IeKem?imp

∴该电流互感器也满足动稳定要求。

四、 绝缘电阻选择

考虑到火电厂污染比较严重，应比线路上多装一片110KV8片，220KV14片，耐张绝缘子比悬挂绝缘子多装一串，两串并列，以提高抗拉机械强度。支持绝缘子，穿墙套管的选择。 选择校验条件：

按额定电压选支持绝缘子及穿墙套管，Ug?Ue；按长期工作电流选穿墙磁管，Ig max?Ie；按装置地点选绝缘子及穿墙套管；按短路时热稳定校验穿墙套管；按短路时动稳定校验穿墙套管和支持绝缘子。

110KV及以上的支持绝缘子均为户外式，110KV以下的支持绝缘子和穿墙套管均选户外、户内两种，在进出主厂房的地方安装户外式套管，因其一端露在厂房外。发电机回路及厂变分支所用的套管均为母线型，因其本身不带导体，故不须按长期工作电流选择。

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接地方式。

4.4 厂用电中性点接地方式

6KV小电流接地系统经电阻接地。

400V系统中的动力设备，如电动机等，采用不完全接地方式，而单相负载、检验设备及照明系统等中性点接地。

4.5电气设备的工作接地

电气设备的工作接地方式由系统决定。

为保证设备及人生安全，电气设备金属外壳均接地，互感器的二次侧也接地，将各设备的接地线连到公共的接地网上，在经常有人通过的地方设均压带，以防止跨步电压威胁人身安全。

各接地体的电阻控制在如下数值：110KV及以上，电阻小于等于0.5欧姆； 其它较低电压级的电阻及二次设备接地电阻控制在5欧姆以下；各接地体间的距离在5米以上，施工时，尽量利用自然接地体。

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第五章 配电装置

5.1屋外配电装置

一、选型

根据设计任务书，厂址不是污染严重的地区，而且场地比较大，为减少投资，缩短建设工期，110KV及220KV高压配电装置均采用户外式，为使施工、检修、运行方便，迭中型配电装置，这种型式除施工、维护、检修方便外，运行经验也很丰富，从而可使安全可靠性提高，与高型配电装置相比，还可节省钢材、断路器、隔离开关等电气设备均采用高式布置，这样通过受设备的影响较小。

二、配电装置的布置和结构

为减轻电厂烟灰对配电装置的污染，减少故障率，提高运行的可靠性，应使配电装置庙在烟 主风向上方，根据任务给定的风向，将主厂房设在北侧，配电装置的位置在厂房南方，出线方向与负荷的地理位置相对应，以避免交叉和转角，在整体布置上，采用纵向平行布置方式，110KV部分与三绕组相对，220KV部分与双绕组主变相对，这样可以避免主变进线的交叉，使厂内结线简单、清晰。因采用机炉电集中控制，故须单设网控室，为便于对配电装置进行监视，并减少电缆用量，网控室在与110KV和220KV配电装置相对的位置，并靠近主厂房，以便于与主厂房联系，总体布置情况如下图所示：

图5-1电气总平面布置示意简图

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1、主变压器布置，高压厂变布置

为节省大电流母线，主变压正对发电机，并尽是靠近主厂房，高压厂变布置在主变旁边，根据防火的需要，主变与厂房之间，厂变与主变之间的距离均大于10米，并设有油坑，因场地的限制，#4机的厂变与#4主变之距不能达到10米，故设一防头墙，避免事故时相互影响。 2、进出线布置

为使主母线工作电流分配均匀，避免出现局布电流过大的现象，进出线间隔均按隔一的原则布置，因220KV要求相应距离大，构架宽度也在，为合理利用场地，提高场地的实用系数，三绕组变220KV侧进线三相垂直布置，上母线时应水平走线，由于#3机进线构架的布置受到主变的影响，故两卷变的两回进线不能隔开一个间隔，但因这两回进线输送的功率较小，不会使主母线局布工作电流过大。

对于出线，考虑到出线走廊施工及布置的方便，各回出线均隔开布置。同时，这样也可使主母线电流分配均匀。

因为出线线路长，故障率高，操作也较进线多，从而事故断开机会和检修次数也比进线多，故进线不带旁路，出线带旁路，进出线间隔分别如图5-2和图5-3所示

图5-2主变进线间隔断面图

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图5-3出线间隔断面图

3、构架

110KV及220KV母线架采用分开式的?型架，主变采用门型架，配电装置的进出线门型架的档距220KV取为两三个间隔，100KV有一档为4个间隔，其余均为3个间隔，档距不能过大的原因是因为档距大时弧重加大，为保证电气距离，须提高架构高度，增加材料消耗量，且施工不便。 4、设备安装

断路器采用高式布置，安装在2.5米高的支架上，隔离开关，电压互感器、电流互感器，避雷器、耦合电容器等也布置在2.5~3米高的支架上，阻波器悬挂在出线架上，变压器的避雷器设在变变压器旁，并相隔一定距离，以防反击，母线避雷器和PT单独设一个间隔，电压互感器及避雷器间隔如图5-4所示(断路单列布置、旁和路、母联均单占一个间隔)。 5、电缆沟及道路

为节省电缆，电缆沟横向开挖，布置在断路器旁边，并可盖板做为巡视小道，对盖板强度有一定要求，为了运输设备和消防的需要，辅设3米宽的环形边路。 6、扩建场地

根据设计任务书，第二期工程110KV和220KV分别扩建2回出线。同时，再扩建两台200MW机组(设计放在220KV侧)，对110KV部分，第一期工程在厂房的固定端一侧预留两个间隔的场地，对220KV部分，扩建端在主厂房

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的扩建端和主厂房的扩建方向相同，故可不预留场地。

图5-4避雷器及电压互感器间隔断面图

5.2厂用配电装置

厂用高压配电装置采用全封闭式成套开关柜，这种设备紧凑、体积小，可以减少占地面积，并可减轻污染，从而可降低故障率，提高可靠性。125机采用手车式，200机采用固定式，手车式具有检修、维护方便的特点。 6KV厂用配电装置设在主厂房内除氧间的低层，这里到电动机去的电缆最短，空气温度也最合适，开关柜双列布置，背后留0.8米宽的维护走廊，两列柜之间为一操作走廊。380V配电装置在6KV配电装置上层，也采用双列布置，与6KV配电装置共同形成双层双列布置方式(380V装置设在4米层)。

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