火力发电厂电气部分初步设计.pdf

I 目录 中文摘要.I Abstract.V 第一章 引 言.-1-第二章 选择本厂主变压器和厂用变压器的容量、台数、型号及参数.-2-2.1 厂用变压器的选择.-2-2.1.1 负荷计算原则.-2-2.1.2 负荷计算方法.-2-2.1.3 容量选择原则.-2-2.1.4 容量计算公式.-3-2.2 主变压器的选择.-3-2.2.1 容量和台数选择.-3-2.2.2 相数的选择.-3-2.2.3 绕组连接方式的选择.-4-第三章 设计本厂电气主接线方案.-5-3.1 主接线设计的基本要求.-5-3.1.1 可靠性.-5-3.1.2 灵活性.-5-3.1.3 经济性.-6-3.2 大机组主接线可靠性的特殊要求.-6-3.3 高压配电装置的基本接线形式及适用范围.-7-3.3.1 双母线接线四分段带旁路.-7-3.3.2 一台半断路器接线.-8-第四章 设计本厂厂用电接线方案.-10-4.1 厂用电接线总的要求:.-10-4.2 厂用电接线应满足下列要求：.-10-第五章 电气部分各种类型短路电流的计算.-12-5.1 短路电流计算的目的：.-12-5.2 短路计算原则.-12-5.3 短路电流计算的一般规定.-13-第六章 主要电气设备的选择.-14-6.1 电器选择的一般要求.-14-6.1.1 一般原则.-14-6.1.2 技术条件.-14-6.2 母线的选择.-15-6.2.1 分相封闭母线.-15-6.2.2 共箱母线.-16-6.2.3 经济电流密度的选择.-16-6.3 高压断路器、隔离开关及电流、电压互感器的选择.-16-第七章 本厂高压配电装置的规划设计.-18-7.1：屋内配电装置特点.-18-II 7.2 屋外配电装置特点：.-18-7.3 配电装置应满足以下基本要求：.-19-第八章 本厂继电保护和自动装置的规划设计.-21-8.1 大型发电机组的特点及其对继电保护的要求.-21-8.1.1 机组设计特点.-21-8.1.2 机组结构和工艺方面的改变.-21-8.1.3 运行方面对大机组保护提出的要求.-22-8.1.4 大型发电机变压器组单元接线继电保护配置的一般要求：.-22-8.2 300MW 发电机双绕组变压器组的保护配置.-22-8.2.1 短路保护.-22-8.2.2 发电机接地保护.-23-8.2.3 异常运行保护.-23-8.3 母线保护.-24-8.4 线路保护.-24-8.4.1 220KV 线路必需装设的保护.-25-8.4.2 220KV 线路接地保护.-25-8.4.3 220KV 线路相间距离保护.-25-8.4.4 220KV 线路纵差保护.-26-第九章 防雷保护.-27-9.1 雷电过电压保护措施.-27-9.2 避雷针、避雷线作用.-27-9.3 避雷器作用.-28-第二部分 设计计算书.-29-第一章 变压器的选择.-29-1.1 变压器容量计算：.-29-1.2 主变压器参数：.-30-1.3 高压厂用变压器参数：.-30-1.4 高压备用变压器参数：.-31-第二章 短路计算.-32-2.1 计算各元件参数的标么值电抗：.-32-2.2 根据计算结果，画出1K4K点短路时,电气主接线的等值网络,如下所示:.-33-2.2.1 K1 点短路:.-34-2.2.2 k2 点短路:.-36-2.2.3 k3 点短路.-38-2.2.4 k4 点短路.-41-2.2.5 计算结果列表:.-42-第三章 电气设备选择.-44-3.1 断路器的选择.-44-3.1.1 220KV侧高压断路器的选择.-44-3.1.2 母联断路器的选择.-44-3.1.3 6.3KV侧断路器的选择.-45-3.2 隔离开关的选择.-46-III 3.2.1 220KV 侧高压隔离开关的选择:.-46-3.2.2 6.3KV 侧隔离开关的选择.-46-3.2.3 母联侧隔离开关的选择.-47-3.3 电流互感器的选择.-48-3.3.1 220KV 侧电流互感器的选择.-48-3.3.2 主变压器中性点电流互感器的选择.-48-3.3.3 母联电流互感器的选择.-49-3.4 主母线的选择.-49-3.4.1 220kv 侧母线的选择:.-49-3.5 电压互感器的选择.-50-3.5.1 220KV 侧电压互感器的选择:.-50-3.6 厂用 6.3KV 开关柜:.-50-第四章 防雷设计.-52-4.1 防雷保护计算.-52-4.2 220kv 避雷器选择.-53-结 论.-54-致 谢.-55-参考文献：.-56-附录.-57-目录.I IV 中文摘要 本毕业设计论文是 4300MW 发电厂电气部分设计。为了保证供电的可靠性和一次性满足远期负荷的要求，按照远期负荷规划进行设计建设，从而保证发电厂能够长期可靠供电。根据毕业设计任务书的要求，综合所学专业知识及发电厂电气设计手册等书籍的有关内容，设计过程中完成了主变选择、电气主接线的拟定、短路计算、电气设备选择、配电装置的规划、继电保护和自动装置的规划和防雷保护的规划等主要工作。在此期间，遇到的种种问题均通过反复比较、验算，并请教老师得以解决。毕业设计论文由设计说明书、设计计算书、一套图纸（电气主接线图、总平面布置图、配电装置断面图）组成。内容较为详细，对今后扩建有一定的参考价值。本次设计是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可靠性、经济性、灵活性等诸多因素，最终完成本设计方案。通过完成此毕业设计论文，进一步领会我国电力工业建设的政策观念和经济观点，培养对工程技术、经济进行较全面的综合分析能力。由于时间紧张和能力有限，此论文中难免会出现遗漏和错误，希望老师给予指点和更正。关键词：火力发电厂 电气设计 短路计算 设备选择 配电装置 V Abstract This graduate design is a 4300MW power plant electricity part design.For the sake of dependable that guarantee the power supply with a request that contented long-term burthen,carries according to the forward the programming proceeding design developments,from but guarantee to change to give or get an electric shock can long-term dependable power supply.Design the request of the mission book according to the graduate,synthesize a programming for learning profession knowledge and Thermal power plant electricity design handbook designed waiting dogs-ear relevantly contents,designing in the process completing lord changing choice,electricity lord connecting linear draw-up,short circuit computing,electricity equipments choosing,going together with electricity equipping,after give or get an electric shock the protection with the programming of the automatic device with defend protective programming in thunder etc.Main work.Here period,all kinds problems that meet all passes to compare,check to calculate again and again,and ask the can solution in teacher.Graduate to design the thesis from design the manual,design calculation book,a set of diagrams paper(the electricity lord connects the line diagram,total flat surface arranges the diagram VI and go together with electricity equip cross section diagram)constitute.The contents is more detailed,to from now on extend to consults certainly value.This design is at guiding teacher descend,passing oneself of design what argument complete with meticulous care.Whole design process inside,completely dependable,economic,vivid.etc.many factors that meticulous consideration engineering design,end complete this design project.Pass to complete this graduate design the thesis,further appreciating our country the policy idea of electric power industry developments with the economic standpoint,educates to proceed to the engineering technique,economy more completely to synthesize the analytical skill.Because time strain with ability limited,this thesis inside difficult do not need to will appear the lapse with mistake,hope the teacher give to point out with make correction.Key word:Thermal power plant Electricity design short circuit calculation The equipments choice electricity equip4300MW 发电厂电气部分初步设计 -1-第一章 引 言 电力工业是国民经济的重要部门之一，它既为现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防提供必不可少的动力，又和广大人民群众的日常生活有着密切的关系，它能够创造巨大的物质财富和现代文明。电力是工业的先行，每个现代国家的发展都与电能的利用水平密切相关，电力工业的发展必须优先于其他的工业部门，整个国民经济才能不断前进。从世界各国经济发展的进程来看，国民经济每增长 1%，就要求电力工业增长 1.3%-1.5%左右。因此，一些工业发达国家几乎是每 7-10 年装机容量就要增长一倍。我国近些年电力需求持续上升，2003 年增速达到 15%左右，大大超过 GDP 的增长幅度。由于需求的高速增长，全国 2002 年有 12 个省、市、区，2003 年有21 个省、市、区先后出现缺电局面，对经济发展和人民生活带来了一定影响，电力供应不足已成为国民经济发展的制约瓶颈。时至今日电力供应仍然十分紧张，据最新统计，1 月到 4 月份全国社会用电量同比增长了 16.1%，其中 4 个省增长 30%以上，发电厂、变电站和输电线路几乎都在满负荷极限运行，发生大面积停电事故的概率加大。由于电力系统的备用容量不足，一些发电机组处于满负荷运行，给电网运行的安全带来一定的隐患。正是基于以上所有的考虑，在能源中心建设一批骨干发电厂,改“输煤为输电”是非常必要的，它将缓解该地区乃至整个电网的供需不平衡。而且借着“振兴东北老工业基地”的东风，我国的国民经济水平一定会达到一个新的高度。-2-第二章 选择本厂主变压器和厂用变压器的容量、台数、型号及参数 2.1 厂用变压器的选择 2.1.1 负荷计算原则(1)连续运行的设备应予计算；(2)机组正常运行时，不经常而连续运行的设备也应计算；(3)不经常短时及不经常而断续进行的设备不予计算，但由电抗器供电的应全部计算；(4)由同一电源供电的互为备用设备只计算运行部分；(5)由不同电源供电的互为备用设备，应全部计算；但台数较多时，允许扣除其中一部分。2.1.2 负荷计算方法 负荷计算一般采用换算系数法，换算系数法的算式为 S=（KP）（2.1）式中 S计算负荷(KVA)K换算系数 P电动机的计算功率（KW）由 于 发 电 机 额 定 功 率 已 经 给 出，fS=353MVA，则 主 变 选 择 应 按 BS1.1(1-pK)fS计算 式中 BS主变的最小容量（MV A）pK厂用电量所占总发电量的比例（%）2.1.3 容量选择原则(1)高压厂用工作变压器容量应按高压电动机计算负荷的 110%，与低压厂用4300MW 发电厂电气部分初步设计 -3-电计算负荷之和选择。(2)高压厂用备用变压器或起动/备用变压器应与最大一台高压厂用工作变压器的容量相同；当起动/备用变压器带有公用负荷时，其容量还应满足最大一台高压厂用工作变压器的要求，并考虑该起动/备用变压器检修的条件。2.1.4 容量计算公式 高压厂用工作变压器:dgBSS1.1S （2.2）BS厂用变压器高压绕组额定容量（KVA）gS高压电动机计算负荷之和 dS低压厂用计算负荷之和 由电力工程电气设备手册及所给原始资料，本厂选用 SFPFPZ-40000/20 的变压器，其额定容量为 40000/25000-25000（KVA），高压额定电压为 2081.25%，低压额定电压为 6.3-6.3，周波为 50HZ，相数为 3，卷数为 3，结线组别为NY、11d-11d，阻抗为 14，空载电流 0.31%，空载损耗 41.1KW，负载损耗 178.9KW，冷却方式为 ONAN/ONAF。2.2 主变压器的选择 2.2.1 容量和台数选择 发电机与主变压器为单元接线时，主变压器的容量按发电机的量大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷来选择。2.2.2 相数的选择 主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件，可靠性要求及运输条件等因素。特别是大型变压器，尤其需要考查其运输可能性，保证运输尺寸不超过隧洞，涵洞，桥洞的允许通过限额，运输重量不超过桥梁、车辆、船舶等运输工具的允许承载能力。当不受运输条件限制时，在 330KV 及以下的发电厂，应选用三相变压器。-4-2.2.3 绕组连接方式的选择 变压器的绕组连接方式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 Y 和，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。按照设计要求及所给原始资料，本厂选择装设的主变压器型号为-370000/2207SFP，额定容量为 370MVA，额定电压为 24222.5%/20KV，额定电流为/10681A，周波 50Hz，相数为 3，卷数为 2，结线组别NY，11d，阻抗为14.15%，空载损耗 203.7KW，空载电流 0.22%，负载损耗 951.5KW，冷却方式为ODAF，油量为 37.2T，器重 167T，总重 249.7T。4300MW 发电厂电气部分初步设计 -5-第三章 设计本厂电气主接线方案 电气主接线是发电厂、变电所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、变电所本身运行的可靠性、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。3.1 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。3.1.1 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。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、变电所停运的可能性；（4）大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。3.1.2 灵活性 主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。（1）调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，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。（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）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短的情况下，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建工作量最少。-6-3.1.3 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 a.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；b.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；c.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；d.如能满足系统安全运行及继电保护要求，110KV 及以下终端可采用简易电器。（2）占地面积小 主接线设计要为配电装置创造条件，尽量使占地面积减少。（3）电能损失少 经济合理地选择主变压器的种类、容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失，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、变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。3.2 大机组主接线可靠性的特殊要求 所谓大机组一般是指 200MW 及以上机组；大型电厂一般指 1000MW 以上电厂。大型电厂在系统中的地位重要，供电容量大，范围广，发生事故可能使系统稳定破坏甚至瓦解，造成巨大损失。为此，对大机组超高压主接线提出了可靠性的特殊要求：对于单机容量为 300MW 及以上的发电厂：（1）任何断路器检修，不影响对系统的连续供电；（2）任何一进出线断路器故障或拒动以及母线故障，不应切除一台以上机组和相应的线路。（3）任何一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动相重合、以及当母线分段或母线联络断路器故障或拒动时，不应切除两台以上机组和相应的线路。（4）对于单机容量为 300MW 的电厂，经过论证，在保证系统稳定和发电厂不致全停的条件下，允许切除两台以上机组。4300MW 发电厂电气部分初步设计 -7-3.3 高压配电装置的基本接线形式及适用范围 通过对设计手册的查阅，现将基本适用的接线形式的特点进行说明。3.3.1 双母线接线四分段带旁路 双母线四分段带旁路的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。由于母线继电保护的要求，一般某一回路固定与某一组母线连接，以固定连接的方式运行。图 3-1 双母线四分段带旁路接线（1）优点:a.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致使供电中断；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；b.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；c.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。当有双回架空线路时，可以顺序布置；-8-d.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:a.增加一组母线就需要增加一组母线隔离开关。b.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。这种接线适用于出线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,或当 110-220KV 配电装置，在系统中居重要地位，出线回路数为 4 回及以上时采用。为了保证采用双母线四分段的配电装置，在进出线断路器检修时，不中断对用户的供电，可增设旁路母线或旁路隔离开关。3.3.2 一台半断路器接线 在特殊情况下，个别大型电厂和枢纽变电所未接入 500KV 系统而接入 220KV系统，致使其 220KV 配电装置在系统中的地位特别重要而采用了超高压配电装置应用的一台半断路器接线。（1）优点:a.有高度可靠性。每一回路由两台断路器供电，发生母线故障时，只跳开与此母线相连的所有断路器，任何回路不停电，在事故与检修相重合情况下的停电回路不会多于两回；b.运行调度灵活。正常时两组母线和全部断路器都投入工作，从而形成多环形供电，运行调度灵活。c.操作检修方便。隔离开关仅作检修时用,避免了将隔离开关作操作用时的倒闸操作。检修断路器时，不需带旁路的倒闸操作。检修母线时,回路不需要切换。（2）缺点：a.保护复杂；b.潮流变化大；c.母线不便分段；d.CT,PT 配置多。一台半断路器接线虽然可靠性高，但造价也高。为解决继电保护校验问题，保护必须双重化；并且在 8 个回路以上时，一次设备的投资超过双母线四分段带旁路母线接线的投资，建设标准提高太多，所以一般不宜在 220KV 配电装置中采4300MW 发电厂电气部分初步设计 -9-用一台半断路器接线。另外本厂的电气主接线采用简单可靠的发电机-变压器单元接线形式。通过以上相关内容的选择、比较,我选用双母线的接线形式。-10-第四章 设计本厂厂用电接线方案 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。4.2 厂用电接线应满足下列要求：（1）各机组的厂用电系统应是独立的。一台机组的故障停运或其辅机的电气故障，不应影响到另一台机组的正常运行，并能在短时间内恢复本机组的运行。（2）充分考虑机组起动和停运过程中的供电要求。一般均应配备可靠的起动电源。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。（3）充分考虑到电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式。特别要注意对公用负荷供电的影响，要便于过渡，尽少改变接线和更换设备。（4）200MW 及以上机组应设置足够容量的交流事故保安电源，当全厂停电时，可以快速起动和自动投入，向保安负荷供电，还要设置电能质量指标，合格的交流不间断供电装置，保证不允许间断供电的热工负荷的用电。由设计手册，发电机容量为 300MW，宜采用 6KV 的高压厂用电压，而且当厂用电压为 6KV 时，200KW 以上的电动机采用 6KV，200KW 以下的采用 380V；另外 300MW 机组火电厂主厂房通用设计的厂用电接线中 6KV 为中性点不接地系统，380V 为中性点经高电阻接地系统。每台机组设 A、B 两段 6KV 母线，由一台分裂绕组高压厂用工作变压器供电，该变压器由发电机出口引接。两台机组设一台起动变压器，供给机组起动和停机负荷，并兼作厂用工作变压器的事故备用。在本厂厂用电设计中，因锅炉辅助机械多、容量大、供电网络复杂，为了提高供电可靠性，厂用电接线系统通常采用单母线分段接线形式，而且为了保证厂用电系统的供电可靠性与经济性，且便于灵活调度，一般采用“按炉分段”原则，即将厂用电母线按锅炉的台数分成若干独立段，既便于运行、检修，又能使事故影响范围局限在一机一炉。4300MW 发电厂电气部分初步设计 -11-图 4-3 厂用电主接线 -12-第五章 电气部分各种类型短路电流的计算 5.1 短路电流计算的目的：（1）电气主接线比选；（2）选择导体和电器；（3）确定中性点接地方式；（4）计算软导体的短路摇摆；（5）选择继电保护装置和进行整定计算等。5.2 短路计算原则 短路电流实用计算中,采用以下假设条件和原则：（1）正常工作时,三相系统对称运行；（2）所有电源的电动势相位角相同；（3）系统中的同步和异步电机均为理想电机，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0120电气角度；（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）电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中 50%负荷接在高压母线上，50%负荷接在系统侧；（6）同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；（7）短路发生在短路电流为最大值的瞬间；（8）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；（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；（10）元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围；（11）输电线路的电容略去不计；（12）用概率统计法指定短路电流运算曲线。4300MW 发电厂电气部分初步设计 -13-5.3 短路电流计算的一般规定（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。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。（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。（3）选择导体和电器时，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。（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。高压短路电流计算一般只计各元件的电抗，采用标幺值计算。-14-第六章 主要电气设备的选择 6.1 电器选择的一般要求 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。6.1.2 技术条件 选择的高压电器应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。（1）长期工作条件 a.电压 选择的电器允许最高工作电压maxU不得低于该回路的最高运行电压gU。即、maxUgU （6.1）b.电流 选用的电器额定电流eI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gI，eIgI，高压电器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工作电流的要求。c.机械荷载 所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。（2）短路稳定条件 a.校验的一般原则 电器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。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路较三相短路严重时，则应按严重情况校验。b.短路的热稳定条件 4300MW 发电厂电气部分初步设计 -15-dttQtI2 （6.2）式中 dtQ在计算时间jst秒内短路电流的热效应)SKA(2 tIt 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA）t设备允许通过的热稳定电流时间（S）校验短路热稳定所用的计算时间jst按下式计算 dbjsttt （6.3）式中 tb继电保护装置后备保护动作时间（S）td断路器的全分闸时间（S）c.短路的动稳定条件 chidfi chIdfI （6.4）式中 chi短路冲击电流峰值（KA）；chI短路全电流有效值（KA）；dfi电器允许的极限通过电流有效值（KA）；dfI电器允许的极限通过电流有效值（KA）。6.2 母线的选择 在大型发电机组中主要采用分相封闭母线,共箱母线和电缆母线。6.2.1 分相封闭母线 特点和使用范围:（1）在 300MW 发电机引出线回路中采用分相封闭母线的目的:a.减少接地故障，避免相间短路；b.消除钢构发热；c.减少相间短路电动力；d.母线封闭后，便有可能采用微正压运行方式，防止绝缘子结露，提高运行安全可靠性，并为母线采用通风冷却方式创造了条件；e.封闭母线由工厂成套生产，质量较有保证，运行维护工作量小，施工安装简便，而且不需设置网栏，简化了结构，也简化了对土建结构的要求。（2）使用范围 -16-分相封闭母线在大型发电厂中的使用范围为：从发电机出线端子开始，到主变压器低压侧引出端子的主回路母线，自主回路母线引出至厂用高压变压器和电压互感器，避雷器等设备柜的各分支线，采用全连式分相封闭母线。6.2.2 共箱母线 共箱母线主要用于单机容量为 200300MW 的发电厂的厂用高压变压器低压侧到厂用高压配电装置之间的连接线。6.2.3 经济电流密度的选择（1）对于全年负荷利用小时数较大，母线较长，传输容量较大的回路，均应按经济电流密度选择导体截面，并按下式计算：Sj=Ig/j （6.5）式中 Sj经济截面)mm(2 Ig回路的持续工作电流（A）j经济电流密度)mm/A(2（2）按短路热稳定校验 C/QSd （6.6）S导体截流截面 Qd短路电流的热效应 C与导体材料及发热温度有关的系数 6.3 高压断路器、隔离开关及电流、电压互感器的选择 高压断路器是发电厂主系统的重要设备之一，在正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或推出运行，起控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路，保证无故障部分正常运行，起保护作用。隔离开关是发电厂常用的电器，它需要与断路器配套使用。它的主要用途有隔离电压、倒闸操作，分合小电流。互感器是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器和电流线圈和电压线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。其作用4300MW 发电厂电气部分初步设计 -17-是：（1）将一次回路的高电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）是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。以上设备的选择标准都是允许最高工作电压maxU不得低于该回路的最高运行电压gU；所选设备的额定电流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；设备的允许开断电流NbrI不低于次暂态电流 I；设备的动稳定电流峰值NClI不低于该回路的最大短路电流。-18-第七章 本厂高压配电装置的规划设计 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设成，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。其特点分别如下：7.1：屋内配电装置特点（1）由于允许安全净距小和可以分层布置，故占地面积较小；（2）维修、巡视和操作在室内进行，不受气候影响；（3）外界污秽空气对电气设备影响较小，可减少维护工作量；（4）房屋建筑投资较大。7.2 屋外配电装置特点：（1）土建工程量和费用较小，建设周期短；（2）扩建比较方便；（3）相邻设备之间距离较大，便于带电作业；（4）占地面积大；（5）受外界空气影响，设备运行条件较差，须加强绝缘；（6）外界气象变化对设备维修和操作有影响。因为本厂为大型发电厂的 220KV 配电装置，而且自然条件较好，应选用屋外配电装置。4300MW 发电厂电气部分初步设计 -19-7.3 配电装置应满足以下基本要求：（1）节约用地；（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。根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可分为中型、半高型和高型。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，以便工作人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。高型和半高型配电装置的母线和电器分别装在几个不同高度的水平面上，并重叠布置。凡是将一组母线与另一组母线重叠布置的，称为高型配电装置。如果仅将母线与断路器、电流互感器等重叠布置，则称为半高型配电装置。屋外配电装置的结构型式与主接线、电压等级、容量、重要性以及母线、构架、断路器和隔离开关的类型都有密切关系，选择时应注意合理布置，并保证电气安全净距，同时还应考虑带电检修的可能性。220KV 屋外配电装置的安全净距如下表所示：表 7-1 220KV 屋外配电装置的安全净距（mm）符号 适用范围 额定电压 kv 220J A1 1.带电部分至接地部分之间 2.网状遮拦向上延伸线距地m5.2处与遮拦上方带电部分之间 1800 A2 1.不同相的带电部分之间 2.断路器和隔离开关的断口两侧引线带电部分之间 2000 B1 1.设备运输时其外廓至无遮拦带电部分之间 2.交叉的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间 3.栅状遮拦至绝缘体和带电部分之间 4.带电作业时的带电部分至接地部分之间 2550 B2 1.网状遮拦至带电部分之间 1900 C 1.无遮拦裸导体至带电地面之间 2.无遮拦裸导体至建筑物、构筑物顶部之间 4300 D 1.平行的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间 2.带电部分与建筑物，构筑物的边沿部分之间 3800 虽然高型及半高型配电装置节约用地的效果显著，但布置时消耗钢材多；且上层母线及母线隔离开关检修比较困难。由上述原因及自然条件情况，本厂选用中型配电装置。-20-中型配电装置按照隔离开关的布置方式，可分为普通中型和分相中型两种。由本厂实际情况考虑，选用分相中型配电装置。4300MW 发电厂电气部分初步设计 -21-第八章 本厂继电保护和自动装置的规划设计 随着电力系统的增大，大容量的发电机组不断增多，在电力设备上装设完善的继电保护装置，不仅对电力系统的可靠运行有重大意义，而且对重要而昂贵的设备减少在各种短路和异常运行时造成的损坏，在经济效益上也有显著的效果。因此，在主设备的保护设计中，应要求保护在配置原理和设备选型等方面，根据主设备的运行工况及结构特点，达到可靠、灵敏、快速且有选择性要求。8.1 大型发电机组的特点及其对继电保护的要求 8.1.1 机组设计特点（1）材料有效利用率的提高，造成机组的惯性常数 H 明显下降，使发电机易于失步，因此大型发电机组更有装设失步保护的必要。机组热容量的下降直接影响定子、转子过负荷能力，为了在确保大型机组安全运行的条件下，充分发挥机组的过负荷能力。定子绕组和转子绕组都应采用反时限特性的过负荷保护。（2）电机参数的变化，主要是 dddX,X,X等电抗的普遍增大，而定子绕组的电阻相对减小。这些现象导致下述结果：（1）Xd增大，使短路电流水平相对下降，要求继电保护有更高的灵敏系数；（2）Xd 的增加，使发电机的静稳储备系数减小，因此，在系统受到扰动或发电机发生低励故障时，很容易失去静态稳定；（3）dddX,X,X参数的增大，使发电机平均异步转矩大大降低,因此，大型机组失磁,异步运行的滑差大，从系统及收感性无功多，允许异步运行的负载小，时间短，所以大型发电机更需要性能完善的失磁保护；（4）Xd的增大，使大机组在满载突然甩负荷时，变压器过励磁现象严重，因此大型变压器宜装设过励磁保护。8.1.2 机组结构和工艺方面