火电厂电气主系统设计

毕业设计（论文）

题目 大型热电厂电气主系统设计

学生姓名 徐蓉 学号 2012152201 专业 电气工程及其自动化 班级 20121972 指导教师 陈铁 评阅教师

完成日期

2016 年 5 月 20 日

毕业设计（论文）课题任务书

（2014----2015 学年）

学院名称：电气与新能源学院 课题名称 学生姓名 大型热电厂电气主系统设计 徐蓉 专业 电气工程 及其自动化 任务书下达时间 学号 2012152201 2015年11月 20 日 指导教师 陈铁 课题概述：本次设计为电气一次部分初步设计，并绘制电气主接线图及其他图纸。该发电厂为热电厂，包括2台凝气式机组300MW（额定电压15.75kV，COS?=0.9， Xd???0.20）和2台供热机组50MW（额定电压10.5kV，COS?=0.9， Xd???0.2），厂用电率5%,机组的年利用小时数Tmax＝6300h。1）10.5kV电压级最大负荷20MW，最小负荷15MW，cos?＝0.8,电缆溃线10回；2）220kV电压级最大负荷250MW，最小负荷200MW， cos?＝0.85，Tmax＝4500h，架空线5回； 3） 500kV电压级与容量为3500MW的电力系统相连，系统归算到500kV母线上的标么电抗X＝0.021,（基准容量100MV?A)，500kV架空线4回，备用线1回。 本设计包括：发电厂电气主接线设计，主变压器的台数、容量、型号等主要技术数据的确定，短路电流计算，主要电气设备选择及校验；绘制电气接线图。 要求阅读或检索的参考资料及文献： ［1］弋东方《.电力工程电气设计手册（电气一次部分）》[M] ;中国电力出版社, 1989。12。 ［2］熊信银.《发电厂电气部分》[M];中国电力出版社，2009. ［3］王成江. 《发电厂变电站电气部分》[M]; 中国电力出版社，2008. ［4］何仰赞. 《电力系统分析》[M];华中科技大学出版社，2002. ［5］黄纯华. 《发电厂电气部分课程设计参考资料》[M];水利电力出版社，1987，6. ［6］国家电力公司成套设备部。《城乡电网建设改造设备使用手册》（技术参数分册Ⅲ）；中国电力出版社，2001，10 ［7］中国工程建设标准化协会电气工程委员会。《注册电气工程师执业资格考试必备标准规范汇编》；2003，8. ［8］陈跃.《电气工程专业毕业设计指南·电力系统分册》：中国水利水电出版社，2003.8

［9］胡国根. 《高电压技术》；重庆大学出版社，1996.1.. ［10］张芙蓉.《电气工程专业毕业设计指南》.北京:中国水利水电出版社,2003 ［11］樊灵孟.对我国500KV线路防雷的新思考.中国电力,2004,37(12):18～21 ［12］刘断.电气装置的过电压保护.北京:电力工业出版社,1982 ［13］陈尚发. 大型发电厂电气主接线优化方案的研究, 电力建设，2006 ［14］韩立权. 热电厂电气的主接线分析, 科技论坛，2014 [15] 焦玉宝.探讨热电厂电气主接线特点. 科技风，2010 [16] 戴苏平.发电厂电气主接线可靠性比较分析. .电气技术,2014 [17] 许清萍.浅谈电气主接线各种连接方式及应用. 科技向导，2013 [18] F. Goderya, FAST DETECTION AND IDENTIFICATION OF ISLANDS IN POWER NETWORKS, IEEE，1980

学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名： 年 月 日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

本学位论文属于

1、保密 □，在_________年解密后适用本授权书。 2、不保密 □。

（请在以上相应方框内打“√”）

作者签名：必须本人签字 年 月 日

导师签名：必须本人签字 年 月 日

目 录

摘要 ...................................................................................................................... 1 前言 ...................................................................................................................... 2 1

绪论 ....................................................................................................... 2

1.1课题来源 ................................................................................................ 2 1.2课题研究的目的和意义 ....................................................................... 3 1.3国内外的研究现状和发展趋势 ........................................................... 3 1.4课题设计任务 ........................................................................................ 4

1.4.1 设计主接线的方案 ........................................................................ 4 1.4.2确定主变形式 ................................................................................ 4 1.4.3短路电流计算 ................................................................................ 4 1.4.4合理地选择主要的电气设备 .......................................................... 4 1.4.5完成图纸设计 ................................................................................ 4

2 电气主接线的选择 ............................................................................. 5

2.1电气主接线的基本要求 ....................................................................... 5 2.2电气主接线的基本形式 ....................................................................... 5 2.3电厂主接线的设计................................................................................ 9

2.3.1原始资料 ....................................................................................... 9 2.3.2对该热电厂容量负荷分析设计 ..................................................... 10 2.3.3主接线方案的拟定 ....................................................................... 10 2.4主接线方案的选择.............................................................................. 13

3 变压器的选择 .................................................................................... 14

3.1发电机及变压器中性点的接地方式 ................................................. 14

3.1.1电力网中性点接地方式 ................................................................ 14 3.1.2 变压器中性点接地方式 ............................................................. 15 3.1.3 发电机中性点接地方式 ............................................................. 15 3.2 发电机的选型 ..................................................................................... 15

3.2.1 选型 ......................................................................................... 15 3.3 变压器的选型 ................................................................................. 16

3.3.1.变压器容量的确定原则 ............................................................... 16 3.3.2.变压器台数的确定原则 ............................................................... 18 3.3.3.绕组连接方式的确定 .................................................................. 18 3.3.4.变压器调整方式的选择 ............................................................... 18 3.3.5.变压器的选型 ............................................................................. 18 3.4 电气设备的配置............................................................................. 19

3.4.1断路器的配置 .............................................................................. 19 3.4.2隔离开关的配置 .......................................................................... 19 3.4.3接地刀闸的配置 .......................................................................... 20 3.4.4电压互感器的配置 ....................................................................... 20 3.4.5电流互感器的配置 ....................................................................... 20 3.4.6避雷器的配置 .............................................................................. 20

4 短路电流计算 .................................................................................... 21

4.1 短路电流概述 ................................................................................. 21 4.1.1短路的原因及后果 ....................................................................... 21 4.1.2短路计算的目的和简化假设 ........................................................ 22 4.2 各系统短路电流的计算 .................................................................. 23

4.2.1短路计算的基本假定和计算方法 ................................................. 23 4.2.2电抗图及电抗计算 ....................................................................... 24 4.2.3短路点的选择、短路电流以及冲击电流的计算 ............................ 25

5 电气设备的选择 ............................................................................... 33

5.1电气设备的选择条件 ......................................................................... 33 5.1.1按正常工作条件选择 ................................................................... 34 5.1.2按短路条件进行校验 ................................................................... 36 5.2 电气设备的选择 ............................................................................... 37

5.2.1系统各个回路的最大工作电流 ..................................................... 37 5.2.2断路器的选择 .............................................................................. 39 5.2.3高压隔离开关的选择 ................................................................... 46 5.2.4互感器的选择 .............................................................................. 52 5.2.5电抗器的选择 .............................................................................. 61 5.2.6导线及电缆的选择及校验 ............................................................ 63 5.2.7避雷器的选择 .............................................................................. 68

参考文献 .......................................................................................................... 71 致 谢 ............................................................................................................... 70

71 1

大型热电厂电气主系统设计

学 生：徐蓉 指导教师：陈铁

（三峡大学 电气与新能源学院）

摘要：经济社会的不断发展，人们不断提高生活质量，对电的需求也越来越大，从而促进了多种事业的发展，热电厂在这样的形势下逐渐发展起来。热电厂通常都建在大城市及工业区的电、热用户附近。它不仅发电，还可向用户供热，这样可以减少被循环水带走的热量损失，提高总效率。本设计是对热电厂电气一次部分进行设计，在理论上，通过对几种电气主接线的分析比较，考虑其经济性和灵活性确定最优接线方案；以此为依据，选出发电机、变压器的型号并作出等值电抗图，进行短路电流计算，通过所得的短路电流选择各种电气设备并进行校验。结合新编电气工程规范，采用CAD软件绘制出电气图，进一步完善设计。

关键词：热电厂； 电气主接线 ；短路电流；配电装置；电气设备选择

Design of main electric system in large scale

thermal power plant

Student: XuRong Supervisor：ChenTie

（College of Electrical Engineering and New Energy, China Three Gorges University）

Abstract: With the development of economic and social people continue to improve the quality of life, the demand for electricity is also increasing, thus promoting the development of a variety of career, thermal power plant gradually developed in such a situation. Thermal power plants are usually built in large cities

71 2

and the heat user near industrial areas of electricity. It is not only supply electricity, but also to the user's heating, so that can be taken away by circulating water heat loss, improve the total efficiency .This design is a part of the power plant electrical on the design, in theory, through analysis of several main electrical wiring and comparison, consider the economy and flexibility to determine the optimal connection scheme. Taking this as the basis, choose the generator, transformer model and make equivalent reactance diagram, short-circuit current calculation, short circuit current through income choose all kinds of electrical equipment and check. Combined with the new electrical engineering specification, using CAD software to draw the electrical diagram, to further improve the design.

Key words: thermal power plant; electrical main wiring; short-circuit current; power distribution equipment; electrical equipment selection

前言

电能是经济发展最重要的一种能源，可以方便、高效地转换成其他能源形式。提供电能的形式有水利发电，火力发电，风力发电，随着人类社会跨进高科技时代又出现了太阳能发电，磁流体发电等。但对于大多数发展中国家来说，火力发电仍是今后很长一段时期内的必行之路。火力发电是现在电力发展的主力军，在现在提出和谐社会，循环经济的环境中，我们在提高火电技术的方向上要着重考虑电力对环境的影响，对不可再生能源的影响，虽然现在在我国已有部分核电机组，但火电仍占领电力的大部分市场，近年电力发展滞后经济发展，全国上了许多火电厂，但火电技术必须不断提高发展，才能适应和谐社会的要求。

1绪论

1.1课题来源

本课题为大型热电厂电气主系统设计，课题来源于生产实际，具有工程背

71 3

景，课题类型为论文型。本课题涉及到发电厂电气主接线设计；主变压器台数、容量、型号等主要技术数据的确定；短路电流的计算；主要电气设备的选型及校验以及绘制电气接线图。这要求我们对所学的专业知识学会灵活运用，结合实际，综合分析，从而使该设计得以顺利进行。

1.2课题研究的目的和意义

在热电厂中，电气主接线是将各种电气设备之间相互连接起来的电路，它具有传输电能的作用，对整个热电厂电气设备的正常运行具有决定性作用，因此它们的连接方式显得尤其重要。如果出现电气主接线连接不当的情况，会导致整个热电厂电气设备瘫痪，最终造成热电厂停止运行，供热系统受到破坏，在寒冷的冬天，这种情况是灾难性的，因此，我们必须对整个热电厂电气设备的主接线进行分析研究，确保接线合理性，提高供热安全。

本课题的设计需要对电气工程专业所有课程有整体的理解和反思，掌握使电力系统安全运行以及如何排除其不正常运行故障的知识，能运用电机，发电厂、变电所电气部分，高电压技术，电力系统自动化，电力系统继电保护等专业知识解决实际问题，为本次毕业设计做了充分的知识原料准备。

1.3国内外的研究现状和发展趋势

新中国成立以后，特别是改革开放以来，我国电力工业得到了迅速发展。在党中央、国务院的正确领导下，广大电力职工奋发图强，辛勤耕耘，中国的电力工业取得了令人瞩目的成就。1987年，全国电力装机容量迈上1亿千瓦台阶；1995年突破2亿千瓦；到2000年底，全国电力装机容量已达3.19亿千瓦。从1949年到改革开放前的1978年，我国电力装机由185万千瓦增加到5712万千瓦，增长了29.9倍；年发电量由43亿千瓦时增加到2566亿千瓦时，增长了58.7倍。而从1978年到二十世纪末，我国电力装机和年发电量又分别增长了4.58和4.33倍。目前，我国的电力装机容量和年发电量均居世界第2位；我国的电力工业也已从大电网、大机组、超高压、高自动化阶段，进入了优化资源配置、实施全国联网的新阶段[1]。

我国是发展中国家，工业的迅速发展推动了用电的高速增加。由于技术和人才限制，我国电力行业的技术水平和装备配置稍落后于其他发达国家，因此，

71 4

通过不断地引进新技术进行吸收和创新，坚持不懈的创建一流的工作条件，提高我国电力企业的管理水平，尽早达成与发达国家并肩的企业目标。此外，我国人均用电水平较低，电力企业仍然面临着许多挑战。

我国发电技术突飞猛进，不断地发展创新。为实现全国节能减排的目标，“十一五”期间，电力行业已累计关停小火电机组7077万KW，国产30万~60万KW火电机组已成为主力机组；60万KW及以上清洁机组占火电机组比重达到34%，其中在运百万KW超超临界 机组已经达到30多台，我国成为世界上拥有超超临界机组最多的国家；宁夏灵武电厂二期工程百万千瓦机组建成投产，成为世界上首个百万KW超超临界空气冷却发电机组。[2]

1.4课题设计任务

1.4.1 设计主接线的方案:

分析原始资料、确定主接线。进行经济比较并确定最佳方案、合理的选择 各侧接线方式、确定厂用电接线方式。

1.4.2确定主变形式：

包括主变压器台数、容量和型号的选定。

1.4.3短路电流计算：

合理选择计算短路点、计算各点的短路电流、并列出计算结果表。

1.4.4合理地选择主要的电气设备：

对主要电气设备进行合理地选型及校验

1.4.5完成图纸设计

71 5

2 电气主接线的选择

电气运行人员在进行各项操作和事故处理的时候，电气主接线图显得尤为重要，它为运行人员的操作处理提供重要依据。因此，不仅要求电气运行人员必须熟悉本厂电气主接线，而且要了解主接线电路中所有电器设备的用途和性能，检修维护的步骤和项目。此外，电气主接线图很直观表明了发电机、变压器、断路器等电气设备的数量和连接方式，发电厂电气一次部分的投资大小基本可由主接线确定。电能生产过程中需要发电、变电、输电、用电在同一时刻完成，所以主接线的形式与电力系统是否能够安全稳定运行密切相关。电气主接线的拟定是一个综合性的问题，必须在满足国家有关技术和经济政策的前提下，力争使其技术先进，经济合理，安全可靠。

2.1电气主接线的基本要求

电气主接线应满足以下几点要求：

（1）运行的可靠性：在电力企业始终秉承“安全第一”的生产观念，供电的可靠性对城市用电，工业用电至关重要，一旦故障发生，将会导致十分严重的后果，比如变压器停运，全部电源进线停运，甚至全厂停电事故等。因此，对电气主接线的要求也会更严格，优先选择可靠性更高的接线形式，促进电力安全生产。

（2）运行的灵活性：在电力生产过程中由于供需、自然环境、检修的影响，需要在多种运行方式中自由切换，因此所设计的电气主接线必须要符合灵活性的要求，能够在不同情况下适应多种运行状态。

（3）运行的经济性：在保证技术先进，安全可靠后，尽量要满足节约投资，控制占地面积，用料省，效用大的要求。我国国土面积有限，特别是工业的迅速发展，土地显得尤为珍贵，并且电气设备的价格昂贵，应尽量节省一次设备的投资。因此使电气主接线占地面积小，投建费用低必须要在设计过程中着重考虑。

2.2电气主接线的基本形式

根据是否有母线，主接线的基本形式可以分为有母线和无母线两大类，有母线的连接方式又分为单母线接线、双母线接线等不同形式。而桥型接线（内

71 6

桥，外桥）、单元接线和角型接线均属于无母线类接线。 1.单母线接线

单母线接线只有一组母线，如图2-1所示是一个典型的单母线接线图。特点是电源和供电线路都连在同一母线上，接线简单清晰。为了方便投入或切除，任何一条进、出引线都装有可以切除故障电流和负荷电流的断路器。从图中知该接线方式所用设备少，故投资成本小。在进行操作或检修时十分方便，扩建容易。单母线接线一般只适用于一台发电机或一台变压器，电压等级在6~220KV，并且出线回路少的小容量发电厂或变电站中。

它的缺陷是母线停运（母线检修、故障，线路故障后线路保护或断路器拒运）将使全部支路停运，即停电范围为该整段母线，并且停电时间很长，一旦母线自身损坏，则需要待母线修复之后方能使各支路恢复运行。

线路母线电源T1T2T1T2单母线接线单母线分段接线图2-1图2-2

2.单母线分段接线

可以通过将母线分段的办法来克服单母线接线的缺点。如图2-2所示，通过装设隔离开关和断路器将母线分成两段，可从两段母线引出两条回路由两个电源供电，增加其稳定性。这种接线方式可以满足对重要用户的供电。当其中一段母线故障，分段断路器能够在保证正常段继续供电的同时自动切除故障段。与单母线分段相比，仅仅增加了一组断路器，接线简单清晰，但供电可靠性大大提高，经济性好，故广泛应用于中小容量发电厂。

表1 适用范围

接线方式 配电装置电压等级 出线回路数

71 7

单母线分段 单母线分段 单母线分段 6～10KV 35～63KV 110～220KV 6回及以上 4～8回 3～4回 但是该接线方式也有其局限性，一旦其中一段母线或母线隔离开关故障检修时，需要全面检修停电。当出线为双回路时会使架空线路出现交叉跨越；扩建时需要向两个方向均衡扩建。由此，对于大容量发电厂来说，该接线方式仍需改进。 3.双母线接线

该接线方式有两组母线，由母联断路器相连，即工作母线和备用母线并列运行。

这种接线方式既可以作单母线运行，也可以在合上母联断路器后作为单母线分段方式运行，操作断路器的原则是：在等电位下先断后通。

双母线在与单母线相比具有供电可靠性大的优势，为了避免供电中断现象的发生，应采用轮流对母线进行检修的方式进行保障，当其中一组母线出线故障时，应在另一组母线与故障母线相倒换，促使供电得到迅速恢复；另一方面，双母线还具有调度、扩建及方便检修的优势，其缺点是每一回路都增加了一组隔离开关，使配电装置的构架及占地面积，投资费用都相应增加；同时由于配电装置的复杂，在改变运行方式倒闸操作时容易发生误操作，且不宜实现自动化；尤其是当母线故障时，需短时切除较多的电源和线路，这对特别重要的大型发电厂和变电站是不允许的。[3许静萍]

表2 适用范围：

接线方式 双母线 双母线 双母线 双母线

配电装置电压等级 6～220KV 35~60KV 110KV 220KV 出线回路数 回路数较多 超过8回 6回及以上 4回及以上

71 8

电源1图2-3 双母线接线电源2

4.单元接线

发电机和变压器直接串联连接成一个单元，组成发电机-变压器组，称为单元接线。单元接线的特点是几个元件直接连接，不设母线之类的横的连接，这样不仅减少了电器的数目，简化配电装置的结构以及降低工程造价，同时也大大减少了故障发生的可能性。

（1）发电机-双绕组（三绕组）变压器组成的单元接线。在图2-4（a）和（b）中，发电机和变压器连接成为一个单元组，电能经变压器升压后直接进入高压电网。这种接线由于发电机和变压器无法单独运行，因此，二者的容量应当相等。单元接线的缺点是两个基本原件其中之一损坏或检修时，整个单元都将被迫停止工作。这种接线形式适用于大型的发电厂。

（2）发电机-变压器-线路单元接线。如图2-4（c）所示，该接线方式不需在发电厂或变电所中建造高压配电装置，占地面积大大减少，造价降低，并简化了运行。但这种接线也具有相同的局限性，线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时，线路停运。 5.桥型接线

将两个“变压器-线路”连接，便构成桥型接线，分为内桥接线和外桥接线两种。由于变压器的可靠性远远大于线路，在应用中多采用内桥接线，下面只介绍内桥接线。

内桥型接线：

优点：所用高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。

缺点：a 需要对两台断路器进行操作来投入或切除变压器，操作过程比较

复杂，甚至导致其中一回线路暂时停运。

b 桥联断路器检修时，两个回路需解裂运行。

71 9

c 出线断路器检修时，线路需较长时期停运。

因此，在检修断路器时保证变压器的正常运行，需要在桥形外侧附近增设一组隔离开关，即长期开环运行的四边形接线。在变压器不经常切换的情况下可采用该接线方式。

35-330KV35-220KV110-330KV110-330kv变电所（a ）(b) (c ) 图2-4 单元接线

2.3电厂主接线的设计

2.3.1原始资料

该热电厂包括两台凝汽式机组2×300MW和两台供热机组2×50MW，厂用电率为5％，年利用小时数为6300h，；10.5kV电压级最大负荷20MW，最小负荷15MW，cos??0.8,电缆溃线10回；220kV电压级最大负荷250MW，最小负荷200MW， cos??0.85，Tmax?4500h，架空线5回；500KV出线共有5回，其中4回架空线，1回为备用线，通常在进行标幺值计算为计算方便都选择基准容量100MW?A，归算后500KV母线电抗标幺值X?0.021

71 10

2.3.2对该热电厂容量负荷分析设计

经计算，机组总容量(2?300?2?50)?700MW，假设理想情况下全部投入运行，可计算出700/(3500?700)?100%?16.67%，此计算结果超过规定的检修备用容量（一般为8％~15％），事故备用容量为10％。超过此限值表明在电力系统中该热电厂占有一定主导地位。此外，机组年利用小时为6300h∕年,远超我国电力系统中发电机组平均最大负荷利用小时数5000h∕年，所以该电厂为基荷电厂，因此，在进行主接线设计时，应着重考虑其可靠性。

2.3.3主接线方案的拟定

（1）方案一

a.10KV电压等级的方案选择：

由于10KV电压等级有10回电压馈线,可选择单母线分段接线。 b.220KV电压等级的方案选择：

根据原始资料，220KV电压等级拟选双母线接线。 c.500KV电压等级的方案选择：

由原始资料分析，拟选双母线分段带旁路母线接线，两台300MW发电机接在双母线的两段母线上。 主接线形式表示如图2-5所示：

71 11

220KV 500KV #3#4 10KV #1#2

图2-5 方案一接线图

(2)方案二

a.10KV电压等级的方案选择：

10KV电压等级仍选择单母线分段接线形式。因为在进行主接线的设计中，必须时刻考虑可 靠性、灵活性和经济性的要求。

b.220KV电压等级的方案选择：

由于220KV电压等级的电压馈线数目5回，可选择双母线接线形式，工作母线故障时，可将全部回路转移到备用母线上，从而恢复用户供电；可用母联断路器代替任意回路需要检修的断路器，在这种情况下，只需短时停电。

c.500KV电压等级的方案选择：

由于500KV 电压等级的电压馈线数目是5回，为使接线简单方便，使用设备少以节省投资，可以选择单母线接线形式。 主接线形式如图2-6所示：

71 12

图2-6 方案二接线图 （3）方案三

500KV电压等级的接线方式选择单母线接线，220KV电压等级选择单母线分段接线，10KV电压等级上将原来方案一的500KV电压等级两个上的发电机组全部接至10KV电压等级上。 主接线形式如图2-7所示：

71 13

图2-7 方案三接线图

2.4主接线方案的选择

电气主接线的形式是多种多样的，在此对上述三种接线方案及其特点进行分析比较。在选择电气主接线时首先要考虑其可靠性和灵活性，显然，在技术上分析，双母线接线方式相对单母线接线有更高的可靠性，能够满足电力系统的安全稳定性的需要，但同时投资增加，所用电气设备数量相应增加。在10KV电压等级上的出线上多为Ⅱ、Ⅲ类负荷，对这类用户可以进行短时停电，并不会造成人身危险以及设备的破坏，也不会给国民经济带来巨大的损失，综合考虑，可以选择单母线分段的接线形式。方案一和方案三的比较，方案一将两台发电机直接接入500KV的系统中，方案三是把四台发电机接入10KV母线上造成浪费，在10KV母线上有两台发电机已经足够；由于500KV电压等级与无穷大系统连接，接受该发电厂的剩余功率。所以考虑将剩余两台发电机通过发电机-变压器接线方式连接到500KV系统中。由于发电机-变压器接线方式单元性强，可在机组单元控制室集中控制，不设网控室，使运行管理较灵活方便。

通过对三种方案的比较，并且连同电气主接线的可靠性、经济性和灵活性的设计原则综合考虑，选择出的最优方案是方案一。

71 14

3变压器的选择

3.1发电机及变压器中性点的接地方式

3.1.1电力网中性点接地方式

电力系统中性点是指发电机和变压器绕组的中性点，其接地方式的选择是一个综合性问题，它与电压等级、过电压水平、单相接地短路电流、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、发电机和变压器的运行安全以及对通信线路的干扰等因素有关。[4]李敏江垭电力网中性点接地方式有以下几种：

1、中性点非直接接地 a.中性点不接地

中性点不接地方式最简单。单相接地时允许带故障运行两小时，供电连续性好，接地电流仅为线路及设备的电容电流等几项优点，但是，由于该方式对电网电容电流及负荷水平有严格的限制，超过一定数值后将引起电弧接地过电压，因而适用范围有限。[5]蒋宁

①中性点消弧线圈接地

消弧线圈的作用是用来补偿电容电流，保证在接地电容电流超过规定值的条件下，能够瞬间将电弧熄灭，从而消除接地过电压（弧光间歇产生）。

②中性点经高电阻接地

当接地电容电流超过允许值时，也开采用中性点经高电阻接地。此接地方式降低弧光间隙接地过电压，同时可以提供足够的电流和零序电压，使接地保护可靠动作，一般用于大型发电机中性点。

b.中性点直接接地

单相短路一旦发生在直接接地系统中，将会产生很大的短路电流，必须立即切除线路或设备来降低故障损失，如此便会使供电连续性减弱，也会加重断路器的负担。但在高压或超高压电网中，这种接地方式产生的过电压比较低，所以绝缘水平也下降，可使设备投资减少，具有比较显著的经济效益。故适用于110KV及以上电网中。

71 15

3.1.2 变压器中性点接地方式

由上文110KV及以上电网采用中性点直接接地方式，由于主变压器中性点的接地方式由电力网中性点接地方式来决定，因此该接线方式同样可适用与主变压器的110-500KV侧。

（1）凡是自耦变压器，其中性点需要直接接地或经小阻抗接地。 （2）终端变电所的变压器中性点一般不接地。

（3）若需要灵活选择接地点使调度方便，那么所有的普通型变压器都要接地,此时需要用到隔离开关。

（4）选择接地时应保证任何故障形式都不应使电网解列成为中性点不接地的系统。双母线接线有两台以上主变压器时，可考虑两台主变压器中性点接地。

3.1.3 发电机中性点接地方式

发电机中性点采用非直接接地方式，当单相接地故障发生时，发电机定子绕组接地点有电流，该电流是它本身和它相连接元件的对地电容电流。

本次设计采用发电机中性点经消弧线圈接地方式。消弧线圈可接在直配线发电机的中性点上。当发电机为单元接线时，则应接在发电机的中性点上。

3.2 发电机的选型

3.2.1 选型

1.选择：QF—50—2 型号含义： 2——2极 50——额定容量 F——发电机 Q——汽轮机

QFSN-300-2

型号含义： 2——2极 300——额定容量

71 16

N——氢内冷 F——发电机 Q——汽轮机 S——水内冷

表3 汽轮发电机主要参数

型号 额定容量（MW） 电压（KV） 电流（KA） 功率因数电抗（标幺值） cos? QF—50—2型 QFSN-300-2 50 300 10.5 20 3.44 1.01 0.85 0.85 0.124 0.171 本次设计内容装机容量装机4台，分别为供热式机组2×50MW, 凝气式机组2×300MW，所以可以选四台发电机。

3.3 变压器的选型

在发电厂中，用来向电力系统输送功率的变压器是主变压器。用于在两种电压等级之间起交换功率的变压器称之为联络变压器。

3.3.1.变压器容量的确定原则

当变压器为单元接线时，它的容量是发电机额定容量与本机组厂用负荷差值的1.1倍。分裂绕组变压器应该用于扩大单元接线比较合理，它的容量确定方法跟单元接线类似。主变压器容量和台数与主接线的形式相互影响，主接线形式最佳则主变压器的台数和容量的选型也会相对更优。不仅要从原始资料入手，还要看电力系统的发展规划，以及电压等级的大小和输送功率的多少，它们都对主变压器的选择有影响。容量选的大，比较浪费资源，不能将应有的作用发挥到极致，如果选的太小，又容易造成线路发生故障，导致严重损失。为此，在选择发电厂主变压器时，应遵循以下基本原则:

a.单元接线的主变压器容量应按下列条件中较大者选择。 b.发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%裕度。

c.按发电机的最大连续容量扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组的平均温升，在标准环境温度或冷却水温度不超过65K的条件进行选择。[6]浅谈

大容量机组主变压器的选择 王建方

该65℃是依据我国电力变压器标准，即在正常使用条件下，

油浸变压器在连续额定容量稳态下的绕组平均温度。

71 17

（1）单元接线的主变压器：

Sn?(1?10%)PGN(1?KP)cos?GN(MVA)

式中 PGN--发电机的额定功率；

cos?GN--额定功率因数；

KP--厂用电率

该电厂#3、#4发电机的额定容量为300MW,扣除厂用电后经过变压器的容量为：

Sn?1.1?300?(1?5%)0.85?368.8MVA

（2）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和系统间的主变压器的容量应考虑以下素： a.在发电机全部工作并且满足其供电的日最小负荷的情况下，主变

压器应该在去除厂用负荷后将母线上剩下的容量（有功和无功）输入到系统里。

b.在检修发电机电压母线上连着的最大一台机组时，或者热负荷的

变动使得本厂的输出功率被限制时，则主变压器需要具有从电力系统倒送功率的特点，这样才能满足电压母线的要求。

c.当有两台或者更多的主变压器接在发电机电压母线上时，由于某

种原因，最大容量的一台机组退出了运行，那么其余的主变压器为了满足运行要求，至少要输送大于70%的母线剩余功率。

综上，本设计各电压等级计算结果如下： a.10KV电压等级下的最大容量

S?(SG?SG?5%?Smin)?0.7/0.85?(50?50?0.05?15)?0.7/0.85?26.765MVA b.220KV 电压等级下的最大容量

S?Smax250??294.12MVA 0.850.85 c.500KV电压等级下的最大容量

S?(S10max?S220min)/0.85?(20?200)/0.85?258.82MVA

从上述计算结果可知低压侧的容量为最大，故以此为基准可以选择一个三绕组的变压器.

71 18

3.3.2.变压器台数的确定原则

发电厂主变压器的台数与电压等级，接线形式，传输容量以及和系统的联系有密切关系，对于大中型火电厂在一种电压等级下，主变压器应不少于2台，而中小型发电厂，只装一台主变压器。

3.3.3.绕组连接方式的确定

变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则无法并列运行。Y型和△型是电力系统中最常见的绕组连接方式，但是具体如何排列组合高中低三侧绕组视实际情况而定。

三相变压器的三个绕组在相同电压的条件下可以连接成星型、三角型、曲折型，通常，以字母Y、D或Z表示高压绕组，字母y、d 或z则表示中低压绕组。如果星型连接或曲折型连接的中性点是引出的，则分别以YN、ZN表示，带有星三角变换绕组的变压器，应在两个变换间以“-”隔开。

Y型绕组连接方式在我国110KV及以上的电压等级中，变压器绕组采用此种方式。35KV以下电压，变压器绕组都采用△连接。

3.3.4.变压器调整方式的选择

变压器有分接头，用作电压调整，即通过分接开关切换至不同的档位，改变了变压器的变比，从而改变电压。有两种切换方式，其中一种切换后电压调整范围在?5%左右，因为它不带负荷切换，故可以称为无励磁调压，另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可达20%-30%。一般变压器在110KV以下电压等级时才考虑有载调压方式。综合考虑发电厂的发电机运行出力变化不大，所以在本次的设计中采用的变压器调整方式是无励磁调压。

3.3.5.变压器的选型

500KV发电机侧变压器 SFP-360000/500

71 19

表4 SFP-360000/500型变压器参数

额定容量（KVA） 额定电压（KV） 高压 360000 525 低压 18 16 阻抗电压（%） 损耗（W） 空载 225 短路 1060

500KV母线侧变压器OSFPSZ-360000/500

表5 OSFPSZ-360000/500型变压器参数

额定容量(VA) 额定电压(KV) 高中 360000 高低 阻抗电压(%) 负载损耗（W） 中低 高中 高低 中低 高中 高低 中低 10 10 26 41 800 550 246?10%

3.4 电气设备的配置

3.4.1断路器的配置

断路器实际上是一种开关设备，在正常工作情况下接通电路，故障条件下则断开电路以保护线路。SF6断路器和真空断路器目前应用广泛，少油断路器因其成本低，结构简单，依然被广泛应用于不需要频繁操作及要求不高的各级高压电网中，压缩空气断路器和多油断路器基本被淘汰。

3.4.2隔离开关的配置

隔离开关在10KV配电装置中的每回出线都应该装设，因为10KV出线上装设有电抗器来限制短路电流，并且断路器和电抗器为不同供电用户所共用。

1．接在变压器因出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。

2．当避雷器和电压互感器同时都接在母线上时，只需合用一组隔离开关。 接在母线上的避雷器和电压互感器可以合用一组隔离开关。

3．一组断路器应该配置两个隔离开关，在检修线路时，由于断路器的灭弧能力，应先断开断路器，隔离电源，防止事故发生。

4．当普通型变压器的接地方式为中性点直接接地时，应该通过隔离开关来接地。

71 25

图3-1 3．对于OSSPSL—360000/220型三绕组的电抗

X7?X8?Sj11100(Ud12%?Ud13%?Ud23%)???(10?26?41)???0.007200Se200360

X9?X10Sj11100?(Ud12%?Ud23%?Ud13%)???(10?41?26)??0.0347200Se200360

X11?X12Sj11100?(Ud13%?Ud23%?Ud12%)???(26?41?10)??0.079 200Se200360X13?0.021(线路阻抗)

4.2.3短路点的选择、短路电流以及冲击电流的计算

无限大容量电力系统是指容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当用户供电系统发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压基本保持不变，可将该电力系统视作无限大容量电力系统。[7]何仰赞电力系统分析但是，在实际电力系统中，它的容量和阻抗都有一定的数值，当用户供电系统发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压相应的有所变动。通常都是线路发生短路都是在小容量的供电系统，母线电压几乎没有任何变化可忽略不计。由于无限大容

71 26

量电力系统的三相短路电流是对称的，所以它的变化规律只需考虑一相的。

短路点的选择应选择通过导体和电器的短路电流为最大的那些点作为短路计算点。

首先，应在三条电压等级的母线上选择三个短路计算点d1、d2、d3。由于10KV电压等级有电缆馈线10回，所以在10KV的出线上需加设电抗器。当d4 点短路时，因受电抗器的限制，流过出线上的断路器的电流较小，所以在工程计算中选取d4点为短路计算点，以便使出线断路器选择轻型的。

由于 X?0，U?0，即内阻抗为零，端电压也为零，因此短路电流的周期分量不会改变，这是无限大容量系统最主要的特点。虽然非周期分量随指数率而衰减，但一般情况下只需计及它对冲击电流的影响。因此，在电力系统短路电流计算中，其主要任务是计算短路电流的周期分量。而在无限大功率系统的条件下，周期分量的计算就变得简单。如取平均额定电压进行计算，则系统的短电压U?Uav，若选取Ud?Uav，则无限大功率系统的短电压的标幺值

U??U?1, Ud短路电流周期分量的标幺值为

IP?? 式中 X标幺值

短路电流的有名值为

U?1? X?X????? ——无限大系统功率系统对短路点的组合电抗（即总电抗）的

IP??IP?Id? 则冲击电流为

Id X??ish?Ksh?IPM?KshIP2

式中 Ksh?1?e?0.01?a ——冲击系数，表示冲击电流对周期分量幅值的倍数，当

Ksh随Ta（时间常数）变化，0?Ta??时， 1?Ksh?2

71 27

在以下的计算中，取Ksh?1.8; 1、500KV母线上短路（d1点）的计算

X13 d1CX15 d2G1X5X6X8X7X12X11X3G4X4CX16 X13G3X2G2CX1G1

图 3-2 图 3-3

X15?111(X1?X11?X7)?(X2?X12?X8)?(0.211?0.079?0.007)?0.1415222

X16?11(X3?X5)?(X4?X6)?0.024 22 短路点短路电流的计算：

111111?I????????96.36

X15X16X130.14150.0240.021I???I???Sj3?Uav?96.36?1003?525?10.59KA

ish?2?I???Ksh?2?10.59?1.8?26.95KA

2、220KV母线上发生短路（d2）时的计算

71 28

CX13d3d3X17X18X18X16X13X19CX16G3X17X19G1G1G3

图 3-4 图 3-5

X17?X18110.0347X9?X10??0.017 22211?0.007?X7?X8??0.0035 22211?(X1?X11)?(X2?X12)?0.145 22 X19X20?X17?X19?X17?X19??0.542 X18X17?X18?0.0135 X19X21?X17?X18?X22?X21?X16?X21?X160.0135?0.024?0.0135?0.024??0.053 X130.021

71 29

d3X20G1X21X16d3X20G1X22G3X23CG3X13C

图 3-6 图 3-7

X23?X21?X13?X21?X130.0135?0.021?0.0135??0.046 X160.024111111?I????????38.76

X20X22X231.650.0550.048?I???I??Sj3?Uav?38.76?1003?231?9.69KA

ish?2?I???Ksh?2?9.69?1.8?24.66KA

3、10KV母线上发生短路电流（d3）时的计算 限流电抗器的初选

IN?SN3?UN?500003?UN?0.85?3396.28A

选型为 XKK—10—4000—12

所以，限流电抗器的电抗值应为

X24?XR?

SjXL(%)UN1210100???????0.171 2210010010.053INuav.n3?4

71 30

CCX13X13X7X8X26X27X16X16X11d3X24d3X24X12X1X2G3X1X2G3G1G2G1G2

图 3-8 图 3-9

X25X1X26X27d3X25X28G1d3X24X29X1X2X2G2G1G2

图 3-10 图 3-11

X1d3X30G1X31G2

图 3-12

71 31

X26?X27?X7?X11?X8?X12?0.072

X28?X26?X24?X26?X240.072?0.0171?0.072?0.171??0.414

X270.072X27?X240.072?0.171?0.072?0.171??0.414

X260.072X29?X27?X24?X30?X25?X28?0.414?0.414?0.828 X31?X29?X2?0.414?0.211?0.625 111111?I????????7.55

X30X31X10.8280.6250.211?I???I??Sj3?Uav?7.55?1003?10.5?41.51KA

ish?2?I???Ksh?2?41.51?1.8?105.65KA

4、10KV出线上发生短路（d4）时的短路计算 出线上限流电抗器的初选

IN?SN3?UN?20003?UN?0.85?135.85A

选型为 XKK—10—200—8

所以，限流电抗器的电抗值应为

X14?XR?

SjUN8810100???????0.105 1003?410.521003?410.52

71 32

C1X13C1X13X7d4X14X8d4X18X11X24X12X16X14X32X16X1G1G2X2X33G3G3G1

图 3-13 图 3-14

C1X13d4X34X14X16d4X14X33G1X34X13C1X16X33G3G1G3

图3-15 图3-16

X35d4X35G1X36X13C1X38X16G3G3d4X37C1G1

图 3-17 图 3-18

71 33

X36?X34?X14?X34?X140.0048?0.105?0.00488?0.105??0.115 X330.1055X36?X130.115?0.021?0.115?0.021??0.237 X160.024X36?X130.115?0.021?0.115?0.021??0.237 X160.024X37?X36?X13?X38?X36?X13?111111?I????????11.61

X35X37X380.31550.2370.237?I???I??Sj3?Uav?11.61?1003?10.5?63.84KA

ish?2?I???Ksh?2?63.84?1.8?162.486KA

表6 系统短路电流小结

电流短路点 电流周期分量标幺96.36 值 电流周期分量有名10.59KA 值 短路冲击电流 26.95KA 24.66KA 105.65KA 162.486KA 9.69KA 41.51KA 63.84KA 38.76 7.55 11.61 500KV（d1点） 220KV（d2点） 10KV（d3点） 10KV（d4点）

1 电气设备的选择

5.1

电气设备的选择条件

在设计发电厂电气主系统时，除了设计合适的电气主接线外，最主要的就是选择各种电气设备来满足电气运行条件，电力系统是否能够安全稳定的运行与电气设备密切相关，不论是正常运行还是故障检修，安全是第一原则，在选择时还要遵循经济合理。

71 34

5.1.1按正常工作条件选择

1．额定电压

电气设备的额定电压是标示在其铭牌上的线电压。最高允许工作电压是110%-115%额定电压。当Ue在220KV及以下时其UNS为1.15UNe，当UNe为330-500KV是，其UNS为 1.1UNe。

在选择电气设备时，为了保证能够正常运行，要求电气设备的额定电压必须要大于安装处电网的额定电压才能满足运行条件，否则会烧坏电气设备。即

UNe?UNS

式中， UNe －电气设备铭牌上所标示的额定电压（KV）； UNS－电网额定工作电压（KV）。

110KV以下电压等级的电气设备绝缘裕度较大。以安装处的电网额定电压为参考电压，在选择时，电气设备额定电压低于电网额定电压的都不能满足工作条件，这种选择原则适用于非高海拔地区，对于高海拔地区此处不作论述。

2．额定电流

电气设备需要合适的温度运行，温度过高会烧坏电气设备破坏绝缘性，所以在选择时，其额定电流必须要大于所在工作回路的最大工作电流，即

IN?IWmax，留有一定的裕度，在导体发热升温时能够不超过允许值，起到保护

电气设备保护电路的作用。

式中，IN－电气设备铭牌上所标示的额定电流（A） IWmax－回路中的最大工作电流（A）

在决定IWmax时，应以变压器和线路的负荷作为出发点，同时考虑这些设备的长期工作状态。变压器有可能因为故障出现过负荷运行，所以确定最大长期工作电流时应该要予以考虑。母线分段电抗器的最大长期工作电流应为保证该

71 35

母线负荷所需的电流；同样地，对于出线回路，不仅是正常过负荷电流，发生事故时有负荷从其他回路转移而来，这些因素都能影响最大长期工作电流。

表7 各支路最大持续电流

回路名称 变压器回路 出线回路 母联回路 分段回路 汇流回路 最大长期工作电流 1.3~2倍的变压器额定电流 1.05倍的最大负荷电流 母线上最大一台变压器的IWmax 变电所应满足用户的一级负荷和二级负荷 按实际潮流分布计算 3. 环境条件

电气设备的选择除了考虑额定电压和额定电流外，还会受到自然环境的影响。电气设备的安全稳定运行离不开合适的温度、干燥清洁的环境、在地震多发地带还要考虑地震强度，在严寒地带要考虑可能的覆冰厚度等等，这些因素都是无法避免的同时对设备有着较大影响的。

（1）空气温度。标准的电气周围空气温度为40℃。温度在40℃-60℃之间时空气散热条件差，设备的额定电流需要按照

Ial?KtINe?(?al??)(?al??Ne)INe进行修正。

式中，

（A） Ial——电气设备的额定电流经实际的周围环境温度修正后的允许电流

Kt——温度修正系数

?al——电气设备的长期发热最高允许温度（℃）

?——实际的周围环境温度，取所在地方最热月平均最高温度（℃）

?Ne——电气设备的额定环境温度（℃）

我国生产的电气设备一般使用的额定环境温度?Ne=+40℃，如周围环境温度高于+40℃，（但?+60℃)时，其允许电流一般可按每增加1℃，额定电流减少1.8%进行修正；当环境温度低于+40℃，环境温度每降低1℃，额定电流可

71 36

增加0.5%，但其最大电流不得超过其额定电流的20%。[8]熊新银发电厂

裸导体的额定环境温度一般取25℃，如安装地点的环境温度在-5℃~ 50℃范围内变化时，其允许通过的电流可按上式进行修正。

（2）海拔高度。在电气设备使用条件中，制造厂规定的基准海拔高度为1000米。当海拔升高时，空气密度降低，散热条件变坏，使得高压电器在运行中温升增加，但应空气温度随海拔高度升高而递减，其值足以补偿海拔升高对电气温升的影响，因而高压电在高海拔地区（不超过4000米）使用时，其额定电流可以保持不变。当海拔高度超过规定值时，由于大气压力空气密度和湿度相应减少，使空气间隙和外绝缘的放电特性下降，显然对内绝缘影响较小，但对外绝缘影响较大。在海拔高度为1000~3500米的范围内，海拔高度每升高100米，电器最高工作电压要下降1%，以此修正电器最高工作电压值。

5.1.2按短路条件进行校验

通常情况三相短路故障发生频率最高，因此该短路故障是最大可能的短路故障。电气设备动稳定和热稳定校验可依此判断。特殊的电气设备和导体是不需要检验动、热稳定性的，如有熔断器保护的电压互感器，架空线路、电缆等。

在电力系统中尽管各种电气设备的作用不一样，但选择的要求和条件有诸多是相同的。不仅需要对额定电流和额定电压严格选择满足安全可靠性，还要对所选的电气设备进行校验，只有校验符合要求后才可投入使用。

1、热稳定校验

金属导体在有电流通过时会有一定程度发热效应，当有短路电流通过时，电气设备的载流部分升高的温度不能够超过最大的允许值，如果满足这一条件，则选出的电气设备符合热稳定的要求，否则会导致设备烧坏。

热稳定校验的公式为

22I?teq?Itht

式中 ，

I?——发生三相短路后电路稳定所流过电流周期分量值（KA）； teq—— 等值时间（亦称假想时间s）；

Ith——在ts内流过电气设备的热稳定电流（KA）；t为与Ith相对

71 37

应的时间（s）。 短路计算时间的公式为

tk?top?toc

式中 ，

top—— 保护动作时间，一般取0.05s或2.5s；视采取的保护动作而定。

toc—— 断路器全开断时间（包括固有分闸时间和燃弧时间），取

toc=0.1-0.5或toc?0.2s，视具体情况而定。

2、动稳定校验

电气设备可以看作是一个导体，如发生短路产生很大的短路电流，会引发强大的磁场，则电气设备之间将会由于磁场的作用产生巨大的电动力，电动力对于电气设备会有很强的破坏作用。若三相短路时冲击电流ish或者最大有效值电流Ish超过最大允许的电流的幅值imax或最大有效值Imax，则动稳定性不满足条件，满足动态稳定的条件用公式表示：

ish?imax或Ish?Imax

式中ish及Ish——三相短路时的冲击电流及最大有效值电流。

电气设备的选择除了要满足上述技术数据要求外，尚应根据工程的自然环境、位置（气候条件、厌恶、化学污染、海拔高度、地震等）、电气主接线极短路电流水平、配电装置的布置及工程建设标准等因素考虑。

5.2 电气设备的选择

5.2.1系统各个回路的最大工作电流

1、500KV侧各个回路的最大工作电流 （1）出线回路

IN?

SN3UN?3.5?1063?500?0.85?4754.8A

71 38

IWmax?1.05?IN?1.05?4754.8?4992.54A

（2）发电机回路

IN?SN3UN?3000003?500?346.42A

IWmax?1.05?IN?1.05?346.42?363.741A

（3）三绕组变压器回路

IN?SN3UN?3600003?500?415.7A

IWmax?1.05IN?1.05?415.7?436.48A

2、220KV侧各个回路的最大工作电流

（1）出线回路

IN?SN3UN?450003?220?0.85?138.9A

Iwmax?1.05IN?1.05?138.9?145.89A

（2）三绕组变压器回路

IN?SN3UN?3600003?220?944.89A

Iwmax?1.05IN?992A

（3）220KV等级下的分段回路

IN?SN3UN?2500003?220?0.85?771.89A

Iwmax?1.05IN?1.05?771.89?810.47A

3、 10KV侧各个回路的最大工作电流

（1）出线回路

IN?SN3UN?18003?10.5?0.85?116.44A

Iwmax?1.05IN?1.05?116.44?122.27A

71 39

（2）发电机回路

IN?SN3UN?500003?10.5?2749.36A

Iwmax?1.05IN?1.05?2749.36?2886.8A

（3）分段回路

IN?SN3UN?200003?10.5?0.85?1293.82A

Iwmax?1.05IN?1.05?1293.82?1358.51A

5.2.2断路器的选择

断路器通俗意义上是一种具有灭弧能力的开关，正常运行时合上断路器接通电路，故障情况下首先断开断路器以切断电源，防止事故发生。所以它是电力系统中最重要的开关电器。要求它开断要迅速准确，动作时间要简短，可靠性要高。断路器结构简单，便于操作和检修，具有防火和防暴性能，尺寸小，重量轻，价格低等优点。

SF6断路器和真空断路器目前应用广泛，少油断路器因其成本低，结构简单，依然被广泛应用于不需要频繁操作及要求不高的各级高压电网中，压缩空气断路器和多油断路器已基本淘汰。

由于SF6气体的电气性能好，所以SF6断路器的断口电压较高。在电压等级相同、开断电流和其他性能相接近的情况下，SF6断路器比少油断路器串联断口数要少，制造、安装、调试和运行比较方便和经济。

SF6断路器的特点是：

（1）灭弧能力强，介质强度高，单元灭弧室的工作电压高，开断电流大； （2）开断电容电流或电感电流时，无重燃，过电压低； （3）电气寿命长，检修周期长，适于频繁操作； （4）操作功小，机械特性稳定，操作噪音小。 原则：①IWmax?1.05IN ② UN?UNe

71 40

1、 500KV侧断路器的选择 （1）出线回路

最大工作持续电流：

IWmax?1.05IN?4992.54A

UN?UNe

拟选型号为LW6—500系列六氟化硫断路器

表8 LW6—500系列六氟化硫断路器技术数据

额定工作电压（KV） 最高工作电压（KA） 额定电流(A) 3s热稳定电流（KA） 额定动稳定电流峰值（KA） 500 550 3150 50 125 0.028 固有分闸时间（S） ① 电气设备实用手册P673

① 动稳定校验：

imax?ish

动稳定电流 imax?125KA，

500KV侧短路冲击电流为ish?26.95KA ， 即： ish?ima x 满足动稳定条件 ② 热稳定校验：

22I?teq?Itht

tk?top?toc

????I???1 I?tk?top?toc?2.5?0.02?0.04?2.56s

查周期分量等值时间曲线可得 teq?2.23s 即： 4?402?10.722?2.23 , 满足热稳定条件。

71 41

（2）三绕组变压器回路

最大工作持续电流：

IWmax?1.05IN?1.05?415.7?436.48A

UN?UNe

拟选型号为LW12—500系列六氟化硫断路器

表9 LW12—500系列六氟化硫断路器技术数据

额定工作电压（KV） 500 最高工作电压（KV） 550 2500~4000 额定电流（A） 4s热稳定电流（KA） 50 额定动稳定电流值(KA) 125 固有分闸时间（S） 0.02 ① 电气设备实用手册P673

① 动稳定校验：

imax?ish

动稳定电流imax?125KA，

500KV侧短路冲击电流为ish?26.24KA 即： ish?imax 满足动稳定条件 ② 热稳定校验：

22I?teq?Itht

tk?top?toc

????I???1 I?tk?top?toc?2.5?0.02?0.04?2.56s

查周期分量等值时间曲线可得 teq?2.1s 即：4?402?10.592?2.56 满足热稳定条件。 （3）发电机回路

发电机回路和出线回路的所选型号和动热稳定性的校验基本相同 2、 220KV侧断路器的选择

71 42

（1）分段回路 最大工作持续电流：

IWmax?1.05IN?810.47A

拟选型号为LW—220系列六氟化硫断路器

LW—220系列六氟化硫断路器是配用液压操作机构，能进行快速自动重合闸，并带有LRB—220型电流互感器，供测量保护之用。断路器在最高工作电压下能断开120—360MVA变压器的电感电流；在最高工作电压下，能断开200—400KM空在架空线路的电容电流，断路器在检修情况下，应能承受满容量开断不大于10次或开断累计电流值500KA以上。

表10 LW—220系列六氟化硫断路器技术数据

额定工作电压（KV） 220 最高工作电压（KV） 252 2500 额定电流（A） 4s热稳定电流（KA） 40 额定动稳定电流值(KA) 100 固有分闸时间（S） 0.06

① 电气设备实用手册P673

① 动稳定校验：

imax?ish

动稳定电流imax?100KA，

220KV侧短路冲击电流为ish?24.66KA 即：ish?imax 满足动稳定条件 ②热稳定校验：

22I?teq?Itht

tk?top?toc

????I???1 I?tk?top?toc?2.5?0.06?0.04?2.60s

71 43

查周期分量等值时间曲线可得 teq?2.23s 即：3?402?9.692?2.23,满足热稳定条件 （2）三绕组变压器回路 最大工作持续电流：

IWmax?1.05IN?992A,UN?UNe

拟选型号为LW12—220系列六氟化硫断路器

LW12—220系列六氟化硫断路器是断路器和电流互感器构成的复合电器，它有较完善地二次控制和保护回路，可以有效防止断路器非全相动作。双分闸回路可确保断路器放在故障时可靠动作。LW12—220系列六氟化硫断路器为断口结构，可配用液压式或汽动操作机构。该型号断路器的灭弧介质和绝缘介质是SF6气体，由于SF6的化学性质，使得灭弧性能十分优良。

表11 LW12—220系列六氟化硫断路器技术数据

额定工作电压（KV） 220 最高工作电压（KV） 252 2000 额定电流（A） 4s热稳定电流（KA） 40 额定动稳定电流值(KA) 100 固有分闸时间（S） 0.02

① 电气设备实用手册P673

① 动稳定校验：

imax?ish

动稳定电流为imax?100KA，

220KV侧短路冲击电流为ish?24.66KA 即：ish?imax，满足动稳定条件 ② 热稳定校验：

22I?teq?Itht

tk?top?toc

71 44

????I???1 I?tk?top?toc?2.5?0.02?0.04?2.56s

查周期分量等值时间曲线可得 teq?2.1s 即：3?402?9.692?2.56，满足热稳定条件。 （3）出线回路

最大工作持续电流：

IWmax?1.05IN?145.89A,

UN?UNe

拟选型号为LW12—220系列六氟化硫断路器

表12 LW12—220系列六氟化硫断路器技术数据

额定工作电压（KV） 220 最高工作电压（KV） 252 2000 额定电流（A） 4s热稳定电流（KA） 40 额定动稳定电流值(KA) 100 固有分闸时间（S） 0.02 ① 电气设备实用手册P673

① 动稳定校验：

imax?ish

动稳定电流imax?100KA，

220KV侧短路冲击电流为ish?24.66KA 即：ish?imax，满足动稳定条件 ② 热稳定校验：

22I?teq?Itht

tk?top?toc

????I???1 I?

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/slmo.html