4X50MW火力发电厂电气部分初步设计

沈阳工业大学

目 录

目 录............................................................................................................................ 1 摘 要............................................................................................................................ 4 ABSTRACT ....................................................................................................................... 5 1 引言 ....................................................................................................................... 7 第一部分说明书 ........................................................................................................... 8 2 变压器选择 ............................................................................................................. 8 2.1 变压器的容量、台数的确定原则 .................................................................. 8 2.1.1 具有发电机电压母线接线的主变压器 ..................................................... 8 2.1.2 接两种升高电压母线的联络变压器 ........................................................... 9 2.2 变压器型式的选择 .......................................................................................... 9 2.2.1 相数的选择 ................................................................................................. 9 2.2.2 绕组数的确定 ........................................................................................... 10 2.2.3 绕组接线的组别的确定 ........................................................................... 10 3 电气主接线 ........................................................................................................... 11 3.1 主接线的设计依据 ........................................................................................ 11 3.1.1 发电厂在电力系统中的地位和作用 ....................................................... 11 3.1.2 发电厂的分期和最终建设规模 ............................................................... 11 3.1.3 负荷大小和重要性 ................................................................................... 11 3.1.4 系统备用容量大小 ................................................................................... 12 3.2 主接线设计的基本要求 ................................................................................ 12 3.2.1 可靠性 ......................................................................................................... 12 3.2.2 灵活性 ....................................................................................................... 12 3.2.3 经济性 ....................................................................................................... 13 3.3 各种母线接线形式的优缺点及适用范围 .................................................... 13 3.3.1 单母线接线 ............................................................................................... 13 3.3.2 单母线分段接线 ....................................................................................... 14 3.3.3 双母线接线 ............................................................................................... 14 3.3.4 双母线分段接线 ....................................................................................... 15 3.3.5 增设旁路母线的接线 ............................................................................... 15 3.4 发电机的连接方式 ........................................................................................ 16 3.5 限流电抗器的连接方式 ................................................................................ 16 3.6 主变压器的连接方式 .................................................................................... 16 3.7 比较选择主接线图 ........................................................................................ 17 4 厂用电接线 ........................................................................................................... 19

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4X50MW火力发电厂电气部分初步设计

4.1 厂用电接线总的要求 .................................................................................... 19 4.2 厂用母线接线设计 ........................................................................................ 19 5 短路电流计算 ..................................................................................................... 21 5.1 电力系统短路电流计算条件 ........................................................................ 21 5.1.2 一般规定 ................................................................................................... 22 5.2 电路元件参数的计算 .................................................................................... 22 5.3 网络变换 ........................................................................................................ 23 5.3.1 △/Y变换 .................................................................................................. 23 5.3.2 Y/△变换 ................................................................................................... 24 5.4 等值电源的计算 ............................................................................................ 24 5.4.1 按个别变化计算 ....................................................................................... 24 5.4.2 按同一变化计算 ....................................................................................... 24 5.5 三相短路电流周期分量的计算 .................................................................... 24 5.5.1 无限大电源供给的短路电流 ................................................................... 24 5.5.2 有限电流供给的短路电流 ....................................................................... 25 5.6 冲击电流的计算 ............................................................................................ 25 6 电气设备的选择 ................................................................................................... 26 6.1 电气设备选择的一般要求 ............................................................................ 26 6.1.1 一般原则 ..................................................................................................... 26 6.1.2 技术条件 ................................................................................................... 26 6.2 电气设备的选择 ............................................................................................ 27 6.2.1 母线的选择 ............................................................................................. 28 6.2.2 高压断路器的选择 ................................................................................. 30 6.2.3 隔离开关的选择 ..................................................................................... 33 6.2.4 电流互感器的选择 ................................................................................. 34 6.2.5 电压互感器的选择 ................................................................................. 36 6.2.6 限流电抗器的选择 ................................................................................. 38 7 高压配电装置 ....................................................................................................... 40 7.1 设计原则与要求 ............................................................................................ 40 7.1.1 总的原则 ................................................................................................. 40 7.1.2 设计要求 ................................................................................................. 40 7.2 60KV配电装置.............................................................................................. 40 8 继电保护和自动装置的规划 ............................................................................... 41 8.1 总则 ................................................................................................................ 41 8.2 一般规定 ........................................................................................................ 41 8.3 发电机保护 .................................................................................................... 42 8.4 变压器保护 .................................................................................................... 42 8.5 发电机变压器组保护 .................................................................................... 42 8.6 母线保护 ........................................................................................................ 43 8. 6.1 6～10KV发电机电压母线保护....................................... ................43 8.6.2 60KV母线保护 ...................................................................................... 43

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8.7 安全自动装置 ................................................................................................ 44 8.7.1 一般规定： ............................................................................................. 44 8.7.2 自动重合闸装置 ..................................................................................... 44 8.7.3 自动投入装置 ......................................................................................... 44 8.7.4 自动低频减载装置，系统安全自动控制： ......................................... 44 8.7.5 自动准同步装置 ..................................................................................... 45 8.7.6 自动调节励磁装置 ................................................................................. 45 8.7.7 自动灭磁装置 ......................................................................................... 45 9 发电厂和变电所的防雷保护 ............................................................................... 46 9.1 发电厂和变电所的雷害来源 ........................................................................ 46 9.2 发电厂、变电所直击雷防护的基本原则 .................................................... 46 9.3 避雷针的设计 ................................................................................................ 46 9.4 避雷器的设计 ................................................................................................ 47 9.5 本厂避雷针的选择 ........................................................................................ 47 第二部分 计算书 ................................................................................................. 49 2 短路电流计算 ..................................................................................................... 49 2.1 系统各元件参数的计算 ................................................................................ 49 2.2 求K1短路点的短路电流 .............................................................................. 50 2.3 求K2短路点的电流 ...................................................................................... 52 2.4 加装限流电抗器之后的短路计算 ................................................................ 53 2.4.1 加装限流电抗器之后的网络图 ............................................................... 53 2.4.2 计算K1短路点的短路电流 ..................................................................... 54 2.4.3 计算K2短路点的短路电流 .................................................................... 56 2.5 避雷器的选择 ................................................................................................ 58 总 结.......................................................................................................................... 60 致谢：.......................................................................................................................... 61 参考文献 ..................................................................................................................... 62 附 录.......................................................................................................................... 63 A1.1 4X50MW火力发电厂电气主接线图 ......................................................... 63 A1.2 4X50MW火力发电厂电气部分60KV配电装置平面图 ......................... 63 A1.3 4X50MW火力发电厂电气部分60KV配电装置进、出线断面图 ......... 63 A1.4 4X50MW火力发电厂电气部分60KV配电装置防雷保护图 ................. 63

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4X50MW火力发电厂电气部分初步设计

摘 要

本毕业设计论文是4x50MW热电厂电气部分初步设计

全论文除了摘要、毕业设计书之外，还详细的说明了各种设备选择的最基本的要求和原则依据。 变压器的选择包括：发电厂主变压器、高压备用变压器及高压厂用变压器的台数、容量、型号等主要技术数据的确定；电气主接线主要介绍了电气主接线的重要性、设计依据、基本要求、各种接线形式的优缺点以及主接线的比较选择，并制定了适合本厂要求的主接线； 厂用电接线包括：厂用电接线的总要求以及厂用母线接线设计。短路电流计算是最重要的环节，本论文详细的介绍了短路电流计算的目的、假定条件、一般规定、元件参数的计算、网络变换、以及各短路点的计算等知识； 高压电气设备的选择包括母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、高压开关柜的选择原则和要求，并对这些设备进行校验和产品相关介绍 。而根据本论文所介绍的高压配电装置的设计原则、要求和60KV的配电装置，决定此次设计对本厂采用分相中型布置。继电保护和自动装置的规划，包括总则、自动装置、一般规定和发电机、变压器、母线等设备的保护， 而发电厂和变电所的防雷保护则主要针对避雷针和避雷器的设计。此外，在论文适当的位置还附加了图纸（主接线、平面图、防雷保护等）及表格以方便阅读、理解和应用。

本书可供发电专业毕业设计（小型热电厂）中设计的学生使用。

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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沈阳工业大学 Abstract

This book is the power plant and the electrical power system and the electrical power system and the automated specialized use teaching material.

This graduation project paper is the 4x50MW thermal power plant electricity part preliminary design

Whole thesis besides summary graduate to design the book outside, returned the expatiation every kind of most basic request that equipments choose with principle according to. The choice of the transformer includes: Main transformer, high pressure in power plant back transformer and high pressure factories use the main technique in number, capacity, model number...etc. in set data of the transformer to really settle。The electricity lord connected the line to introduce primarily the electricity lord connects the linear importance, design according to, the basic request, every kind of merit and shortcoming and lords that connect the line form connects the linear choosing more, the lord that combine to establish the in keeping with my plant the request connects the line; The factory connects with the electricity the line includes: The factory connect the linear total request and factory to connect the line design with the mother line with the electricity. The short-circuit galvanometer is regarded as the most important link, this thesis introduced the calculating purpose in short-circuit electric current, assumption term, general provision, the calculation, network transformation of a parameter detailedly, and each calculation etc. knowledge that short circuit order; The choice of the high pressure electricity equipments includes the mother line, high pressure breaks the road machine and insulate the switch, electric current to feels with each other the machine, electric voltage feels with each other the choice principle of the machine, high pressure switch cabinet with request, and proceed to these equipmentses the school check with the related introduction in product .But go together with the design principle of the electricity device, request to go together with the electricity device with 60KVs according to this thesis a high pressure for introducing, decide this time design to adopt the cent the mutually medium-sized arranging to the my plant. After electricity protection with the programming of the automatic device, include total, automatic device, general provision with the protection of generator, transformer, mother line etc. equipments, but power plant with change to give or get an electric shock a design for defending thunder protecting then primarily aiming at lightning rod with lightning arrester. In addition, return in the appropriate position in thesis additional diagram paper( the lord connects the line, plane chart and defend thunder protection etc.) and forms read, comprehend with the convenience with applied.

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4X50MW火力发电厂电气部分初步设计

This book may supply the student use which the electricity generation specialized graduation project (small thermal power plant) designs.

Key word: Thermal power plant Electricity design short circuit calculation

The equipments choice electricity equips

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沈阳工业大学 1 引言

本次设计题目为：4x50MW热电厂电气部分初步设计。发电厂基本情况：本电厂规模为200MW，拟装设4台50MW发电机，以10.5KV和60KV两种电压向本区工业生产和居民供电，同时兼供热，剩余功率经两条架空线送往住系统。该厂共装四台抽气式汽轮机，五台220T/H的锅炉。10.5KV出线共17回；最小负荷为最大负荷的70%。60KV出线共2回，其最大负荷利用时间T =6000小时。系统容量为1000MW，系统到60KV母线的电抗值为0.2。

本次设计主要任务是选择主变压器及厂用变压器的容量、台数、型号以及参数；选取几个电气主接线的方案，并通过比较论证确定最优方案，然后进行短路电流计算并确定本厂所需的电气设备及高压配电装置、继电保护和自动装置，并在此基础上完成防雷保护的规划设计。此外还需要绘制发电厂电气主接线图，高压配电装置平面图。

从十九世纪末期电力应用于生产以来，到今天已成为当今世界物质生产的基本动力，电气化程度是各国国民经济现代化的重要标志。特别是随着我国工业现代化的发展进程不断加快，在生产过程中对用电量的需求以及对0.196～1.275MPa的等压力蒸汽（用来满足生产的蒸煮、干燥等工艺要求）的需求量均在不断增加。我国热电机组装机容量也在不断增加。建立热电厂并分布在冶金、炼油、制糖、造纸、化纤、轻纺、食品等生产企业，可以更好地提高能源利用率，降低生产成本，既满足了蒸汽需要量，又能自行发电，也解决了部分工业和居民用电。既为我国节约能源和缓和电力供应的紧张局面，发挥了作用，又提高了经济效益。具有极其深远的意义。

本设计是根据毕业任务书设计的要求，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，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，最终完成本次设计。

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4X50MW火力发电厂电气部分初步设计

第一部分说明书

2 变压器选择

发电厂主变压器、高压备用变压器及高压厂用变的台数、容量、型号、变比等主要技术数据确定。

在发电厂中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本厂用电的变压器，称为厂用变压器。

2．1 变压器的容量、台数的确定原则

主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的

确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统5~10年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级等因素，进行综合分析和合理选择。如果变压器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资增大占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选得过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者会满足变电所负荷的需要。这在技术上是不合理的。因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦设备的投资。因此，在选择发电厂的变压器时，应遵循以下基本原则

2．1．1 具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上的剩余有功和无功容量送入系统，但不考虑稀有的最小负荷情况。

（2）当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，能由系统供给了电机电压的最大负荷。在电厂分期建设中，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（如充分利用丰水季节的水能），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 接两种升高电压母线的联络变压器

（1）满足两种电压网络在各种不同运行方式下，网络间的有功功率和无功功率的交换。

（2）其容量一般不小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器来满足本侧负荷的要求；同时也可在线路检修或故障时，通过联络变压器将其剩余容量送入另一系统。 （3）为了布置和引接线的方便，联络变压器一般装设一台，最多 不超过两台。 （4）联络变压器的一般采用自耦变压器。在按上述原则选择容量时，要注意低压侧接有大量无功设备的情况，必须全面考虑有功功率和无功功率的交换，以免限制自耦变压器容量的的充分利用。 2．2 变压器型式的选择 2．2．1 相数的选择

主变压器采用三相或是单相，主要考虑主变压器的制造条件，可靠性要求及运输条件因素。

在330KV及以下电力系统中，一般都选用三相变压器。因为单相变压器绕组相对来讲投资大、占地多、运输损耗出较大，同时配电装置结构复杂，增加了维修工作量。但是由于变压器的制造条件和运输条件的限制，特别是大型变压器，尤其需考虑其运输可能性，从制造厂到发电厂(或变电所)之间，变压器尺寸是否超过运输途中隧道、涵洞、桥洞的允许通过限额，变压器重量是否超过运输途中车辆、船舶、码头、桥梁等运输工具或设施的允许承载能力。若受到限制时，则宜选用两台小容量的在相变压器取代一台大容量的三相变压器，或者选用单相变压器组。对500KV及以上电力系统中的主变压器相数的选择，除按容量、制造水平、运输条件确定外，更重要的是考虑负荷和系统情况，保证供电可靠性，进行综合分析，在满足技术、经济的条件下来确定选用单相变压器还是三相变压器。

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2．2．2 绕组数的确定

国内电力系统中采用的变压器按其绕组数分类有双绕组普通式、自耦式以及

低压绕组分裂等型式变压器，发电厂如以两种升高电压级向用户供电或与系统连接时，可以采用二台双绕组变压器或三绕组变压器，亦可选用自耦变压器。一般是当最大机组为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及所使用的控制电路和辅助设备，与相应的两台双绕组变压器相比都较少。但三绕组变压器的每个绕组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，反而不如选用两台比绕组变压器合理。对于最大机组为200MW以上的发电厂，由于机组容量大，额定电流及短路电流都甚大，发电机出口断路器制造困难，价格昂贵，且对供电可靠性要求较高，所以，一般在发电机回路及厂用分支回路均采用分相封闭母线。而封闭母线回路中一般不装设断路器和隔离开关。况且，三绕组变压器由于制造上的原因，中压侧不留分接头，只作死抽头，不利于高、中压侧的调压和负荷分配。为此，一般以采用双绕组变压器和联络变压器更为合理。其联络变压器宜选用三绕组变压器，低压绕组可作为厂用备用电源或厂用启动电源，亦可连接无功补偿装置。当采用扩大单元接线时，应优先选用低压分裂绕组变压器，这样，可以大大限制短路电流。在110KV及以上中性点直接接地系统中，凡需选用三绕组变压器的场所，均可优先选用自耦变压器，它损耗小、体积小、效率高，但限制短路电流的效果较差，变比不宜过大。

2．2．3 绕组接线的组别的确定

变压器三相绕组的接线组别小，必须和系统电压相位一致，否则，不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星形“Y”和三角形“D”两种。因此变压器三相绕组的连接方式 应根据具体工程来确定。我国110KV及以上电压变压器三相绕组都采用“YN”连接；35KV采用“Y”连接，其中性点多通过消弧线圈接地；35KV以下高压电压，变压器三相绕组都采用“D”连接。 产品型号 额定容量（KVA） 高压组合（KV） 高压 60 SFPZ-63000/63 63000 63±66

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联合组标号 阻抗电压空载电流空载损负载损耗（KW） 耗（KW） 低压 （%） （%） 11,10.5 8x1.25% 6.6,6.3 YN,d11 0.9 0.7 71 247

沈阳工业大学 3 电气主接线

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，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确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。 3．1 主接线的设计依据

在选择电气主接线时，应以下列几点要求作为设计依据： 3．1．1 发电厂在电力系统中的地位和作用

系统中的发电厂有大型发电厂、中小型地区电厂以及企业自备电厂三种

类型。大型主力火电厂靠近煤矿或沿海、沿江，并接入330~500KV超高压系统；中小型地区电厂靠近城镇，一般接入110~220KV系统，也有接入330KV系统；企业自备电厂则以对本企业供电供热为主，并与地区110~220KV系统相连。中小型电厂常有发电机电压馈线向附近工业区供电。 3．1．2 发电厂的分期和最终建设规模

发电厂的机组容量，应根据电力系统规划容量、负荷增长速度和电网结

构等因素进行选择，最大机组的容量以占系统总容量的8~10%为宜。一个厂房内的机组，其台数以不超过6台、容量等级以不超过两种为宜。 3．1．3 负荷大小和重要性

对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能

保证对全部一级负荷不间断供电；对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，切当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电；对于三级负荷一般只需一个电源供电。

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3．1．4 系统备用容量大小

系统中需要有一定的发电机装机备用容量。运行备用容量不宜少于8~10%，以适应负荷突增、机组检修和故障停运三种情况。 系统备用容量的大小将会影响运行方式的变化。例如：检修母线或断路器时，是否允许线路、变压器或发电机停运；故障时允许切除线路、变压器和机组的数量等。设计主接线时，应充分考虑这个因素。 3．2 主接线设计的基本要求

主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。 3．2．1 可靠性

供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。 3．2．1．1 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，目前仅作为参考。

（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界限。

（4）要考虑所设计电厂在电力系统中的地位和作用。

3．2．1．2 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，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。 （3）尽量避免发电厂全部停运的可能性。 3．2．2 灵活性

主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。

3．2．2．1 调度时，应可以灵活的投入和切除发电机、变压器和线路，调配

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电源和负荷，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要求。

3．2．2．2 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。

3．2．2．3 扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最段的情况下，投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改造工作量最少。 3．2．3 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。 3．2．3．1 投资省

（1） 主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。

（2） 要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。

（3） 要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。

（4） 如能满足系统安全运行及继电保护要求，110KV及以下终端或分支变电所可采用简易电器。

3．2．3．2 占地面积小

主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。 3．2．3．3 电能损失小

经济合理地选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变压器）、容量、数量，要避免因两次变压器而增加电能损失。

此外，在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，发电厂接入系统的电压等级一般不超过两种。 3．3 各种母线接线形式的优缺点及适用范围 3．3．1 单母线接线

（1） 优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电设备。

（2） 缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线分开后才能恢复非故障段的供 电。

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（3） 适用范围：一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况： 1） 6～10KV配电装置的出线回路数不超过5回。

2） 35～63KV配电装置的出线回路不超过3回。

3） 110～220KV配电装置的出线回路不超过2回。 3．3．2 单母线分段接线

（1） 优点：

1） 用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。

2） 当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不至使重要用户停电。 （2） 缺点：

1） 当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。

2）当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。

3）扩建时需要向两个方向均衡扩建。 （3） 适用范围：

1） 6～10KV配电装置出线回路数为6回及以下时。

2） 35～63KV配电装置出线回路数为4～8回时。

3） 110～220KV配电装置的出线回路数为3～4回时。 3．3．3 双母线接线 （1） 优点：

1） 供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。

2） 调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。

3） 扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电

源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双向架空线路时，可以顺序

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布置，以至连接不同的母线段时，不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。 4） 便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。 （2） 缺点：

1） 增加一组母线和使每回路就需要增加一组母线隔离开关。

2） 当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 （3） 使用范围：

当出现回路数或母线上电源较多，输送和穿越功率较大，母线故障后要求迅速恢复供电，母线或母线设备检修时，不允许影响对用户的供电，系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体条件如下：

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，当出线回路熟超过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回及以上时。 3．3．4 双母线分段接线

分段原则是：

1） 当进出线回路数为10～14时，在一组母线上用断路器分段。

2） 当进出线回路数为15回以以上时，两组母线均用断路器分段。

3） 在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器。

4） 为了限制220KV母线短路电流或系统解列运行的要求，可根据需要将母线分段。

3．3．5 增设旁路母线的接线 （1） 有专用旁路短路器。

（2） 母联断路器兼作旁路断路器。

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4X50MW火力发电厂电气部分初步设计

（3） 分段断路器兼作旁路断路器。 3．4 发电机的连接方式

中小型电厂一般建设在工业企业或城镇附近，除少数为凝汽式电厂外，多数为热电厂，常设有6~10KV发电机电压配电装置向附近供电。

3.4.1 容量为12~60MW发电机，当有发电机电压直配线时，应根据地区网络

的需要，采用6.3KV或10.5KV。发电机与变压器单元连接且有厂用分支引出时， 一般采用6.3KV。

3.4.2 100MW发电机电压为10.5KV，一般与变压器单元连接，但也可接至发电机电压母线。

连接于6KV配电装置的发电机总容量不能超过120MW，连接于10KV配电装置的发电机总容量不能超过240MW，以免母线分段过多和短路电流太大。 3．5 限流电抗器的连接方式 3.5.1 装设母线分段电抗器。

3.5.2 在发电机或主变压器回路装设电抗器或分裂电抗器。

3.5.3 在直配线上装设电抗器。 3．6 主变压器的连接方式

3.6.1 为了保证发电机电压出线供电可靠性，接在发电机电压母线上的主变压器一般不少于两台。

3.6.2 当发电厂有两种升高电压，且机组容量为125MW及以下时，一般采用两台三绕组变压器与两种升高电压母线连接，但每个绕组的通过功率应达到该变压器容量的15%以上。

3.6.3 若两种升高电压母线均系中性点直接接地系统，且送电方向主要由变

压器低、中压向高压侧输送时，选用自耦变压器连接较为经济。 3.6.4 当两种升高电压母线交换功率较大时，可采用降压型自耦变压器连接。

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3．7 比较选择主接线图

W6W5W4T1W3W1W26.3KVT260KVG1G2G3G4 热电厂主接线图（一） W5W4W3T1W26.3KV220KVW1

热电厂主接线图（二）

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G1G2G3G4 4X50MW火力发电厂电气部分初步设计

方案 项目 方案（一） 方案（二） 1、 可靠性高，无论检修母线或设备故障、检修，均不致全厂停电； 可靠性 2、 采用单元接线，两个电压等级由联络变压器连接，不致使各级电压解列，提高了供电的可靠性。 1、 简单清晰，设备少，10KV电压等级所采用的单母分段降低了供电的可靠性； 2、 机组配置合理； 灵活性 1、 10KV、220KV均有多种运1、 运行方式相对简单，调行方式，运行调度灵活，度灵活性差； 相应的保护装置较复2、 各种电压级接线都便杂； 于扩建和发展。 2、 易于扩建和实现自动化。 1 、投资高、设备数量较多，1、投资小、设备相对较少、年费用大 年费用少 经济性 2、占地面积相对大，但是提高了可靠性； 2、 采用单元接线及封闭母线节省了投资； 根据上面的表格比较可以看出，选择主接线（一）在各个方面都比较合理，又由于小电厂的特殊性和主接线的要求，最终确定选择主接线（一）方案为我所设计电厂的主接线的正式方案。

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沈阳工业大学 4 厂用电接线

4．1 厂用电接线总的要求

厂用电设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理、技术先进，保证机组安全、经济和满发地运行。

厂用电接线应满足下列要求： 4.1.1 各机组的厂用电系统应是独立的。每台机组的厂用电系统能在规定电压变化范围内工作，不受外部电力系统故障干扰，一台机组的故障、停运或其辅助设备的电气故障，不应影响另一台机组的正常运行。

4.1.2 保证在厂用工作电源故障、机组起动和停运过程中必需的厂用机械的供电，一般应配置备用电源或起动电源。在机组起动、停运和事故时的切换操作要少，并能与工作电源短时并列（选择厂用工作变压器和厂用备用变压器绕组连接方式时，应计及此）。

4.1.3 在满足机组安全运行的前提下，设置数量少的厂用变压器和厂用母线段，使接线简单明了和操作方便。

4.1.4 充分考虑分期建设与连续施工过程中厂用电系统的运行方式。

4.1.5 合理配置厂用电系统的继电保护装置，正确选择保护装置的和备用电源自投装置的动作时间，使能迅速切除故障元件，保护人身和设备安全，缩小故障影响，提高厂用电系统的安全水平。 4．2 厂用母线接线设计

4.2.1 在本电厂厂用电设计中，厂用电按发电机容量的12%考虑。用电量大，为了提高供电可靠性，厂用电系统接线通常采用单母线接线，并按照“按炉分段”的接线原则，将厂用电母线按照锅炉的台数分成若干独立段。各独立母线段分别由工作电源和备用电源供电。

4.2.2 发电厂厂用电系统电压等级是根据发电机额定电压、厂用电动机的电压和厂用电网络的可靠运行等诸多方面因素，相互配合，经过经济、技术综合比较后确定的。厂用电采用3KV和380/220V两种电压等级，前者为中性点不接地系统，后者为中性点经高电阻接地系统。

4.2.3 又因为本厂发电机出口电压为6.3KV，所以没有选择厂用变压器，而是用电抗器连接厂用工作母线和备用段母线。

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4X50MW火力发电厂电气部分初步设计

4.2.4 低压厂用工作电源引接方式

（1） 低压厂用工作变压器一般由高压厂用母线上引接。当无高压厂用母线段时，可从发电机电压主母线或发电机出口引接。

（2） 按炉分段的低压厂用母线，其工作变压器应由对应的高压厂用母线段供电。

当有发电机电压母线时：发电机电压母线为6.3KV时，一般用电抗器从住母线引接一个备用电源。当电厂有与电力系统连接的35KV母线时，根据装机容量及其在系统中的作用（如6.3KV主母线上的发电机总容量超过系统容量的20%时），为了在全厂停电时迅速取得备用电源，也可由35KV母线引接。

4．3 3KV电压供电的优点：

4.3.1 3KV电动机效率比6KV电动机约高1~15%，价格约低20%； 4.3.2 3KV电动机的最小容量比6KV电动机小；从而使0.4KV低压 厂用变压器容量和台数减少；

4.3.3 由于减少了380V电动机数量，使较大截面的电缆数量减少，从而减少了有色金属的消耗量。 本厂厂用电接线如下图所示：

220KVT1W3W1T26KV220KVW26KVT21G1G2备用段G3G46KVT22T20备用段380/220V380/220V厂用电接线图

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5 短路电流计算

短路电流计算的主要目的

1．电气主接线的比较与选择。

2．选择断路器等设备。

3．确定中性点接地方式。

4．计算软导线的短路摇摆。

5． 确定分裂导线间隔棒的距离。

6． 验算接地装置的接触电压和跨步电压。

7．选择继电保护装置。 5．1 电力系统短路电流计算条件

5.1.1 基本假定

短路电流实用计算中，采用以下假定条件和原则：

5.1.1.1 正常作时，三相系统对称运行。

5.1.1.2 所有电源的电动势相位角相同。

5.1.1.3 中的同步和异步电机均匀为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间位置相差120度电气角度。

5.1.1.4 电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁心的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。

5.1.1.5 电力系统中所有电源在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高压

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4X50MW火力发电厂电气部分初步设计

母线上，50%负荷接在系统侧。

5.1.1.6 同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。

5.1.1.7 短路发生在短路电流最大值的瞬间。

5.1.1.8 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。

5.1.1.9 除计算短路电流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。

5.1.1.10 元件的计算参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围。

5.1.1.11 输电线路的电容略去不计。

5.1.1.12 用概率统计法制定短路电流运算曲线。

5.1.2 一般规定

5.1.2.1 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，应按本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。

5.1.2.2 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动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。

5.1.2.3 选择导体和电器的动稳定时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。

5.1.2.4 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。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。 5．2 电路元件参数的计算

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高压短路电流的计算一般只计算各元件的电抗，采用标么值。标么值为各电路元件有名值与基准值之比。

U*=U/Uj S=S/Sj

I=I/Ij=3UjI/Sj X=X/Xj=XSj/Uj 5．3 网络变换 5.3.1 △/Y变换

1X12X1323X23

X1= X13*X12/(X13+X12+X23) X2= X12* X23/(X13+X12+X23) X3= X13* X23/(X13+X12+X23)

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1X12X2X33

33334X50MW火力发电厂电气部分初步设计

5.3.2 Y/△变换 如上图：

X12= X1+ X2+ X1X2/ X X13= X1+ X+ X1X/ X2 X23= X2+X+ X2X/ X1 5．4 等值电源的计算 5.4.1 按个别变化计算

当网络中有几个电源时，可将条件相类似的发电机，按下述条件连接成一组，分别

求出至短路点的转移电抗。

（1）同形式，且至短路点的电气距离大致相等的发电机。

（2）至短路点的电气距离较远的同一类型和不同类型的发电机。

（3）直接连接短路上的同类发电机。 5.4.2 按同一变化计算

当仅计算任一时间t的短路电流周期分量，各电源的发电机形式，参数相同且距短路点的电气距离大致相等时，可将各电源合并成一个总的计算电抗。

5．5 三相短路电流周期分量的计算 5.5.1 无限大电源供给的短路电流

当供电电源为无穷大或者计算电抗Xjs=3.45时，不考虑短路电流周期分量的衰减。

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5.5.2 有限电流供给的短路电流

先将电源对短路点的等值电抗X?*，归算到以电源容量为基准的计算电抗Xjs值查相应的发电机运算曲线，或查发电机的运算曲线数字表，即可得到短路电流周期分量的标么值。 5．6 冲击电流的计算

三相短路发生后的半个周期（t=0.01s）短路电流的瞬时值达到最大，称为冲击电流Ich?。

其值近似计算为：Ich=2.55Id\

发电机—变压器与系统之间：Ich=1.85x1.414 Id\

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6 电气设备的选择

电气设备是流过设备的最长期负荷电流和额定电压的选择,按短路条件进行热稳定和动稳定校验.设备的额定电压必须低于设备安装地点的电网额定电压;额定电流必须不低于设备安装地点的额定电流和流过设备的最长期负荷电流.

6．1 电气设备选择的一般要求 6．1．1 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) 应按当地环境校验.

(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) 同类设备应尽量选一个品种.

(6) 选用的新产品均应具有可靠的试验数据,并经正式鉴定合格. 6．1．2 技术条件

选择的高压电气设备，应能在长期工作的条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。

1．长期工作条件

（1）电压

选用的电气设备允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压

Ug，即 Umax ≥Ug

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（2）电流

选用的电气设备额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig， 即 Ie ≥ Ig

由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化也比较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。

高压电气设备没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续电流的要求。

（3）机械荷载

所选电气设备端子的允许荷载，应大于电气设备引线在正常运行和短路时的最大作用力。

（4）校验的一般原则

● 电压在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验

● 用熔断器保护的电气设备可不验算热稳定

● 在工作电压和过电压的作用下，电气设备内、外绝缘应保证必要的可靠性

6．2 电气设备的选择

电力系统的各种电气设备，由于用途和工作条件各异，它们具体选择方法也就不尽相同，但基本要求是相同的。电气设备要能可靠地工作，必须按正常条件进行选择，按短路条件校验其动、热稳定性。

1．按正常工作条件选择

额定电压： Ue≥Uew

额定电流： Ie≥Igmax

2. 按短路条件校验

(1) 短路热稳定校验:

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短路电流热稳定校验是要求所选的导体和电器当短路电流通过时,所能达到的最

2高温度不应超过导体和电器的短时发热最高允许温度,即:Qu≤Qr; I?tdz≤I2rtr.

(2) 短路动稳定校验:

动稳定是指导体和电器承受短路电流机械应力的能力.满足动稳定的条件为: Ish≤Ies.

(3) 短路计算的计算条件:

为使所选择导体具有足够的可靠性,经济性和合理性,并在一定时期内适应系统发展的需要,对导体和电器进行校验的短路电流应满足下列条件:

① 计算时按本工程设计规划的容量计算,并考虑电力系统远景发展规划.所用接线方式,应按可能发生最大短路电流的正常接线方式,而不应仅按切换过程中可能并列运行的接线方式;

② 机组容量较大,短路的种类可按三相短路考虑;

③ 短路计算点应选择在正常接线方式下,通过导体和电器的短路电流为最大的地点.

6．2．1 母线的选择

母线材料的选择

屋外配电装置中的母线,应根据下列条件选择和校验: 6．2．1．1 母线材料、截面形状和布置方式的选择

(1) 因为铝的成本低,而普遍使用铝导线.

(2) 常用的母线截面形状有矩形、槽形和管形.其中矩形截面优点是散热面积

大,便于固定和连接,但电流集肤效应强烈,常用于容量为50MW及以下的发电机或容量为60MW及以下的降压变压器10.5KV侧的引出线及配电装置;槽形截面母线具有机械强度好、截流量大, 集肤效应小的特点.当回路正常工作电流在4~8KA时,一般选用槽形母线;管形截面机械强度高、集肤效应小的特点,且电晕放电电压高,管内可通风或通水冷却,从而使截

流量大增,所以管形母线可用于8KA以上的大电流母线和110KV及以上的配电装置母线.

(3) 母线的散热条件和机械强度与母线的布置方式有关.其布置方式可分为支

持式和悬挂式.支持式使用是和母线工作电压的支持绝缘子把母线固定在钢架或墙板等建筑物上.采用水平布置式.

6．2．1．2 母线截面尺寸的选择

（1）其允许电流Ie应等于或大于流过导体的最大持续工作电流，即：

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Ie≥Kigmax （K——修正系数）

（2）导体经济截面S为： S=Igmax/J

Igmax——正常时最大持续工作电流（A） J——经济电流密度（A/m） （3）电晕电压校验：

电晕临界电压U1j应大于最高工作电压Ugmax，即： U1j> Ugmax

63KV侧母线选择：

根据最大长期工作电流选择：Igmax=135.03A 初选LGJ—400型母线。 热稳定校验：

查当实际环境温度为35℃时的温度修正系数：

K????al????al??0=

?70?35?70?25=0.88

Ial(35?C)=0.88×1300=1144＞930.257A

2?I?（135.03/1144）2=61.9℃ ?F?????e????gmaxI?=35+（70-35）

al?35???查表得C值为：92.45

6131.906?1.4?10=Smin??KKSC92.45=125.915﹤1000mm2

故所选母线合格。

10KV侧母线选择：

根据最大长期工作电流选择：Igmax?1443A

初选80?10mm2的矩形铝母线，母线平放，正常最高发热温度为70?C时的额定电流为Ie?2806A, Ks=1.6 热稳定校验：

查当实际环境温度为35?C时的温度修正系数：

K??(?al??)/(?al??0)?(70?35)/(70?25)?0.88

?F???(?e??)(Igmax/Ial(35?C))2 =35+（70-35）?（1443/0.88?2806）2=47?C

查表得C值为96．24

Smin??kKS/C?3386.873?1.6?106/96.24?764.899mm2?800mm2

动稳定校验：

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铝导体弹性模量E=7?1010Pa相间距离a?0.75m绝缘子跨距为1.2m 导体自振频率由以下求取:

m?bh?W?0.08?0.01?2700?2.16(kg/m) I?bh3/12?0.01?0.083/12?0.426?10?6(m4)

按汇流母线为两端简支多跨梁查表得Nf?3.56则

f1?Nf/EI/m/I2?3.56?7?1010?0.426?10?6/2.16/1.22?289.454(HZ)?155(HZ)故??1

发电机出口短路时，冲击系数K=1.9 则

ish?2KimI''?2.69?69.99?188.273KA 母线相间：

2fph?1.73?10?7?ish/a?1.73?10?7?1882732/0.75?8176.377(N/m)

导体截面系数：W?0.35bh2?0.5?0.01?0.082?3.2?10?5(m3)

?ph?M/w?fphl2/10w?8176.377?1.22/(3.2?10?5?10)?36.794?106(Pa)

同相条件作用应力计算：

b/h?10/80?0.125; (2b?b)/(b?h)?(2?10?10)/(80?10)?0.111;

(4b?b)/(b?h)?(4?10?10)/(80?10)?0.333;

K12?0.5 K13?0.68

2fb?8?(K12?K13)?10?9?ish/b?8?(0.5?0.68)?10?9?1882732/0.01?33461.706Pa临界跨距：Icr??bh/fb?1197?0.01?0.08/33461.706?0.47m 其中每相三条铝导体??1197

?bal??al??ph?(70?36.794)?106?33.206?106Pa

条间衬垫最大跨距：

lbmax?b2h?bal/fb?0.01?2?0.08?33.206?106/33461.706?0.126m?0.471m 每跨绝缘子中设9个衬垫：

lb?1.2/10?0.12m 故所选母线符合要求。 6．2．2 高压断路器的选择

高压断路器应按下列项目选择和校验： 6．2．2．1 形式和种类 6．2．2．2 高额电压

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6．2．2．3 额定电流 6．2．2．4 开断电流 6．2．2．5 额定关合电流 6．2．2．6 动稳定 6．2．2．7 热稳定

高压断路器的选择：

1．额定电压选择 UN≥UNs 2．额定电流选择 IN≥Imax 3．开断电流选择 INbr≥Ipt

4．短路关合电流的选择

iNc1≥ish 5. 热稳定校验

I2I2rtr≥?tdz

6. 动稳定校验 ies≥ish

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高压断路器分类及主要特点

类别 结构特点 以油作为灭弧介质和绝缘介质；触头系统及灭弧室安置在接地的油箱中；结构简单，制造方便，易于加装单匝环形电流互感器及电容分压装置；耗钢、耗油量大、体积大；属自能式灭弧结构 技术性能特点 运行维护特点 多油式断路器 额定电流不易做得运行维护简单；噪声低；大；开断小电流时，需配备一套油处理装置 燃弧时间较长；开断电路速度较慢；油量多，有发生火灾的可能性；可屋内或屋外，受大气条件影响较小 开断电流大，对35KV以下可采用并联回路以提高额定电流；35KV以上为积木式结构；全开断时间短 运行经验丰富，易于维护；噪声低；油量少；易劣化，需配备一套油处理装置 少油式断路器 油量少，油主要用作灭弧介质，对地绝缘主要依靠固体介质，结构简单制造方便；可配用电磁操作机构、液压操作机构或弹簧操作机构；积木式结构，可制成各种电压等级产品 结构较复杂，工艺和材料要求高；以压缩空气作为灭弧介质以压缩 空气 及弧隙绝缘介质；操作机构和断断路器 路器合为一体；体积和重量比较小 结构简单，但工艺及密封要求严格，对材料要求高；体积小、重量轻；有屋外敞开式及屋内落地罐式之别，更多用于GIS封闭式组合电器 额定电流和开断能力都可以做得较大，适于开断大容量电路；动作快、开断时间短 额定电流和开断能力都可以做得较大；开断性能好，可适于各种工况开断；SF6气体灭弧、绝缘性能好，故断口电压较高；断口开距小 可连续多次操作，开断性能好；灭弧迅速、动作时间短；开断电流及断口电压不能做得很高，目前只生产35KV以下级 噪声较大；维修周期长，无火灾危险，需要一套压缩空气装置作为气源；价格较高 SF6 断路器 噪声低，维护工作量小；不检修间隔期长；价格较高；运行稳定安全可靠，寿命长 体积小、重量轻；灭弧室工艺及材料要求高；以真空作为绝缘和真空 断路器 灭弧介质；触头不易氧化 运行维护简单，灭弧室不需要检修，无火灾及爆炸危险；噪声低 从上表中可以看出SF6断路器和真空断路器较为优越一些，比较适合本厂

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60KV母联断路器为六氟化硫断路器LW6-63

计算数据 UNS (KV) Imax (A) I” (KA) ish (KA) Qk ?KA?S 2SW6-63 UN (KV) IN (A) INbr (KA) iNcl (KA) Itt ?KA?S 263 135.03 8.0 21.165 63 1600 20 40 ?? 21.165 ?2?1600 40 ish (KA) ies (KA) L—六氟化硫断路器 W—户外 63—额定电压

10KV母联断路器为SN4-10G/5000型少油短路器

计算数据 UNS (KV) Imax (A) I” (KA) ish (KA) Qk ?KA?S 2SN4-10G/5000 UN (KV) IN (A) INbr (KA) iNcl (KA) Itt ?KA?S 26 2830 105.4935 269.008425 10 5000 173 300 ??5913.78 269.008425 ?2?29929 300 ish (KA) ies (KA) S—少油断路器 N—户内 4—设计序号 10—额定电压 G—改型 6．2．3 隔离开关的选择

6．2．3．1 隔离开关的主要用途

1.隔离电压 2.倒闸操作

3.分、合小电流

6．2．3．2 隔离开关的选择 隔离开关的选择应按下列条件

1.形式和种类 2.额定电压 3.额定电流 4.动稳定

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4X50MW火力发电厂电气部分初步设计

5.热稳定

隔离开关的形式和种类的选择应根据配电装置的布置特点和使用条件等因数进行综合技术比较后确定.其它四相条件和高压断路器相同.

1.按额定电压选择 UN≥UNs 2. 按额定电流选择 IN≥Imax 3.按开断电流选择 INbr≥Ipt 4.按短路关合电流的选择 iNc1≥ish 5. 动稳定校验 ies≥ish

26. 热稳定校验 I2rtr≥I?tdz

63KV侧的隔离开关的型号为GW4-63DW型户外高压隔离开关

计算数据 Uew (KW) Imax (A) Qk ?KA?S 2GW4-63DW Ue (KV) Ie (A) Itt ?KA?S 263 135.03 63 1600 2??198.2176 21.165 ??1600 125 ish (KA) ies (KA) G—隔离开关 W—户外 4—设计序号 63—额定电压 D—接地开关 W—防污染

10KV侧的应为GN-10/3000型。 计算数据 Uew (KW) Imax (A) Qk ?KA?S 2GN-10/3000 Ue (KV) Ie (A) Itt?KA?S 26 2830 10 3000 2??5913.78 269.008425 ??29929 300 ish (KA) ies (KA) G—隔离开关 N—户内 10—额定电压 6．2．4 电流互感器的选择

互感器(包括电流互感器TA和电压互感器TV)的一次系统和二次系统间的联络元件,用以分别向测量元件、继电器的电流线圈和电压线圈供电,正确的反映电气设备的正常运行和故障情况.

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6.2.4.1 互感器的作用

1.将一次回路的高压和大电流变为二次回路标准的低电压和小电流,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.

2.使二次设备与高压部分隔离,且互感器二次侧均接地,从而保证了设备和人身的安全.

6.2.4.2 电流互感器的选择 1. 短路稳定校验

动稳定校验是对产品本身带有一次回路导体的电流互感器进行校验，对于母线从窗口穿过且无固定板的电流互感器可不校验动稳定。热稳定校验则是验算电流互感器承受短路电流发热的能力。

2.参数选择

项目 参数 一次回路电压、一次回路电流、二次回路电流、二次侧负荷、准确度等级、暂态特性、二次级数量、机械荷载 动稳定倍数、热稳定倍数 绝缘水平、泄漏比距 环境温度、最大风速、相对湿度、污秽、海拔高度、地震烈度 正常工作条件 技术条件 短路稳定性 承受过电压能力 环境条件 3. 形式选择

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，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。35KV以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器，树脂浇注绝缘的LZ系列只适用与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感器，以节约投资、减少占地。选用母线式电流互感器时，应注意校核窗口允许穿过的母线尺寸。

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4X50MW火力发电厂电气部分初步设计

63KV侧电流互感器为LCWB-60型电流互感器

型号 LCWB-60 60 84.84 50～1600/5 0.5/B/B 125～13.5 50～5.3 UN（KV） Ugmax（KV） 额定变流比（A） 二次组合 动稳定电流（KA） 1S热稳定电流（KA） L—电流互感器 C—瓷绝缘 W—户外 B—带保护级 60—额定电压

6KV侧电流互感器为LMC-10型电流互感器 型号 LMC-10 10 11.5 4000～5000/5 0.5/D 130 75 UN（KV） Ugmax（KV） 额定变流比（A） 二次组合 动稳定电流（KA） 1S热稳定电流（KA） L—电流互感器 M—母线型 10—额定电压 6．2．5 电压互感器的选择 6．2．5．1 参数选择

项目 参数 一次回路电压、二次电压、二次负荷、准确度等级、机械荷载 正常工作条件 技术条件 承受过电压能力 绝缘水平、泄漏比距 环境条件 环境温度、最大风速、相对湿度、污秽、海拔高度、地震烈度

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6．2．5．2 形式选择

1） 6～20KV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位狭窄的地方，可采用树脂浇注结构。当需要零序电压时，一般采用三相五柱电压互感器。

2） 35～110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。 3） 220KV及以上配电装置，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。

4） 接在110KV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯时，应尽量与偶合电容器结合，统一选用电容式电压互感器。

5） 兼作为泄能用的电压互感器，应选用电磁式电压互感器。

6．2．5．3 电压选择

形式 一次电压（V） 接于一次线电压上（如V/V接法） 二次电压（V） 第三绕组电压（V） Ux 100 一 单相 接于一次相电压上 Ux3 100中性点非直接接地系统 100/3、1003 中性点直接接地系统 3 100 三相 Ux 100 100/3

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4X50MW火力发电厂电气部分初步设计

60KV侧电压互感器

额定变比 型号 一次绕组 二次绕组 剩余绕组 额定容量 额定输出（VA） 0.5级 1级 3级 JCC-60 66/3 0.1/3 0.1/3 300 500 300 100

10KV侧电压互感器

额定变比 型号 一次绕组 二次绕组 剩余绕组 额定容量 最大容量（VA） 0.5级 1级 3级 JSJW-10 10 0.1 0.1/3 0.1 120 200 480 960 J—电压互感器 S—三相 J—油浸式 W—五柱三绕组 10—额定电压 6．2．6 限流电抗器的选择

6．2．6．1 额定电压和额定电流的选择

UN≥UNs IN≥Imax

6．2．6．2 电抗百分数的选择

（一）普通电抗器的电抗百分数的选择

1．按将短路电流限制到一定数值的要求来选择 2．正常运行时电压损失△U%校验 3．母线残压校验

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（二）分裂电抗器的电抗百分数的选择

1．短路电流限制到要求值来选择 2．行时电压损失△U%校验 3．母线残压校验

（三）热稳定和动稳定校验

10KV机压母线上的电抗器XKK-10-2500-10 型号 额定电压额定电流电抗率 动稳定电4S热稳定（KV） （A） （%） 流峰值电流（KA） （KA） XKK-10-2500-10 10 2500 10 128 50 10KV出线电抗器XKK-10-800-8 型号 额定电压额定电流电抗率 动稳定电4S热稳定（KV） （A） （%） 流峰值 电流（KA） （KA） XKK-10-800-8 10 800 8 51 20

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4X50MW火力发电厂电气部分初步设计

7 高压配电装置

7．1 设计原则与要求 7．1．1．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、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）节约用电

（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 7．1．2．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 7．2 60KV配电装置

根据本厂情况，结合配电装置要求选用普通中型配电装置。为了提高普通中型布置的效果，对于布置的隔离开关选用GW4型隔离开关。

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