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1、2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 1 电气主接线设计 1.1 电气主接线 电气主接线既是电气设计的首要部分，又是构成电气系统的主要环节。电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称之电气主系统或一次接线。主接线代表了发电厂电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定5。电气主接线的基本要求：（1）运行的可靠性：主接线
2、系统应保证对用户供电的可靠性，特别是保证对重要负荷的供电。（2）运行的灵活性：主接线系统应能灵活地适应各种工作情况，特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时，能够通过倒换开关的运行方式，做到调度灵活，不中断向用户的供电。在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。（3）主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下，做到经济合理，尽量减少占地面积，节省投资1。电气主接线的设计原则：以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件
3、和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则4。本设计发电厂为设计规模如下：（1）发电机和变压器采用单元接线。（2）220kV 线路 4 回，另预留 2 回备用。（3）高压厂用电采用 6kV。（4）低压厂用采用 380/220V 的三相四线。1.2 发电机电压级接线 发电机和变压器采用单元接线。单元接线是大型机组广泛采用的接线形式。发电机出口不装断路器，为调试方便可装隔离开关。对 220MW 以上机组，发电机出口采用分相封闭母线，为减少开断点，亦可不装隔离开关，但应留可拆点。以利于机组调试。这种单元接线，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得选择出口断路器时受到制造条件或价格
4、高等原因造成的困难。2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 接线图如下图 1.1 所示。图 1.1 发电机-双绕组变压器单元接线(采用封母闭线）1.3 220kV 电气主接线 由于此发电厂为地区大型发电厂,考虑到为 220kV 高压配电装置接线且出线为 4 回，按发电厂技术标准及规程规范，首先要满足可靠性准则的要求，有两种可能接线方式：单母线分段带旁路接线和双母线接线。单母线分段带旁路接线 其可靠性比单母线分段高，断路器经过长期运行或者开断一定次的短路电流之后，其机械性能和灭弧性能都会下降，必须进行检修以恢复其性能。一般情况下，该回路必须停电才能检修。设置旁路母线的唯一目的，就是可以不停
5、电的检修任一台出线断路器，但旁路母线不能代替母线工作。其极大的提高了可靠性，但这增加了一台旁路断路器的投资。但旁路母线系统增加了许多设备，造价昂贵，运行复杂，只有在出线断路器不允许的情况下，才应设置旁路母线。凡采用许多年内不需检修的 SF6 断路器时，可不装设旁路母线6。接线图如下图 1.2 所示。图 1.2 单母线分段带有专用旁路母线接线 双母线接线 此接线有两组母线，并且互为备用。每一电源和出线的回路，都装有一台断路器，2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 有两组母线隔离开关，可分别与两组母线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断路器来实现。此接线停电的机会减小了，必需的停电时间
6、缩短了，供电可靠、调度灵活、扩建方便、便于实验。但当母线故障时，隔离开关作为倒换操作电器，使操作的及时性、快速性受到一定影响。接线图如下图 1.3 所示。图 1.3 双母线接线 综述：从技术、经济及供电可靠性等多方面进行比较，此发电厂 220kV 电气主接线选择双母线接线方式。1.4 6kV 厂用电接线 按发电厂技术标准及规程规范，高压厂用电采用 6kV，高压厂用电系统应采用单母线分段接线。采取可靠的“按炉分段”的接线原则，每台锅炉由两段母线供电，两段母线由同一台厂用变压器供电。低压厂用母线采用单母线分段接线，即按炉分段。且由于低压系统负荷较多，故采用动力与照明分开，分组供电。单母线分段的特点
7、如下：单母线用分段断路器进行分段，当任一段母线或某一台母线隔离开关故障及检修时，自动或手动跳开分段断路器，仅有一半线路停电，另一段母线上的各回路仍可正常运行。重要的负荷分别从两段母线上各引出一条供电线路，就保证了足够的供电可靠性，两段母线同时故障的概率较小，此接线还具有良好的灵活性、经济性，但当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该母线的回路都要在检修期停电1。接线图如下图 1.4 所示。图 1.4 单母线分段接线 低压厂用采用 380/220V 的三相四线制系统。厂用工作电源从主变压器的低压2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 侧引接，供给本机组厂用负荷。接线图如 1.5 所示。图
8、1.5 厂用电源变压器低压侧引接 高压厂用启动（备用）电源经由启/备变压器从 220kV 母线上引接。接线图如 1.6 所示。图 1.6 从发电机电压母线上引接 低压厂用启动（备用）电源引自相应的高压厂用 6kV 母线段。2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 2 负荷计算及变压器选择 2.1 厂用负荷计算 计算变压器的容量时，不但要统计变压器连接分段母线上实际所接电动机的台数和容量，还要考虑它们是经常工作的还是备用的，是连续运行的还是断续运行的。为了计及这些不同的情况，选出既能满足负荷要求又不致容量过大的变压器，所以又提出按使用时间对负荷运行方式进行分类。经常负荷是指每天都要使用的电动
9、机；不经常负荷是指只在检修、事故或机炉起停期间使用的负荷；连续负荷是指每次连续运转 2 小时以上的负荷；短时负荷是指每次仅运转 10120min 的负荷；断续负荷是指反复周期性地工作，其每一周期不超过 10min 的负荷5。变压器母线分段上负荷计算原则如下：（1）经常连续运行的负荷应全部计入。如吸风机、送风机、电动给水泵、循环水泵、凝结水泵、真空泵等电动机。（2）连续而不经常运行的负荷应计入。如充电机、事故备用油泵、备用电动给水泵等电动机。（3）经常而断续运行的负荷亦应计入。如疏水泵、空压机等电动机。（4）短时断续而又不经常运行的负荷一般不予计算。如行车、电焊机等。但在选择变压器时，变压器容量
10、应留有适当裕度。（5）由同一台变压器供电的互为备用的设备，只计算同时运行的台数。除了考虑所接的负荷因素外，还应考虑：自启动时的电压降；低压侧短路容量；再有一定的备用裕度5。2.2 主变台数、容量和型式的确定 在发电厂和变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。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 510 年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。如果变压器容器选得过大、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
11、分发挥效益；若容量选的过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者会满足不了变电所的需要，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变电设备的投资。为此，在选择变电所主变压器时，应符合一些要求。主变压器台数的确定：对于单元接线的主变压器，因为它有两台发电机与系统联系紧密，故选用二台主变压器。2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 主变压器容量的确定：对于单元接线的主变压器：发电机的额定容量扣除本机的厂用负荷后，留有 10%的裕度；按发电机的最大连续容量，（制造厂家提供的数据）扣除一台厂用变压器计算负荷和变压器绕组平均升温在标准环境温度或冷却水温不超过 65的条件选择。该
12、65是根据我国电力变压器的标准，即在正常使用条件下，油浸压器在连续额定容量稳态下的绕组平均温度1。主变压器型式的选择：变压器的选择包括相数的选择、绕组数的选择、绕组联结租好的选择、调压方式和中心点接地方式的选择。（1）相数的选择当不受运输条件限制时，在 330kV 及以下的发电厂均应选用三相变压器。当发电厂与系统连接的电压为 220kV 时，经过技术经济比较后，确定选用三相变压器、两台半容量三相变压器或单相变压器组。对于单机容量为 600MW、并直接升压到 220kV 的，宜选用三相变压器。容量为 600MW 机组单元接线的主变压器和 500KV 电力系统中的主变压器应综合考虑运输和制造条件，
13、经技术经济比较，可采用单相组成三相变压器。采用单相变压器时，由于备用相一次性投资大，利用率不高，故应综合考虑系统要求、设备质量及按变压器故障率引起的停电损失费用等因素，确定是否装设备用相。若确需装设，可按地区或同一电厂 34 组的单相变压器，合设一台备用考虑。所以选用三相变压器 1。（2）绕组数绕组的形式主要有双绕组和三绕组。发电厂以两种升高电压等级向用户供电或与系统连接时，可采用两台双绕组变压器或三绕组变压器。规程上规定，机组容量为 200MW 变压器更为合理，故应采取双绕组变压器1。（3）绕组联接组号在发电厂和和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波对电源的影响等因素，
14、主变压器联接组号一般选用 YNd11 常规接线1。（4）调压方式为了保证发电厂或变电所的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过变压器的分接开关切换，改变变压器高压绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无激磁调压，调压范围通常在 22.5%以内。另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达 30%。但由于有载调压变压器结构复杂，价格昂贵，只有在以下范围选用：a、接于出力大的发电厂的主变压器，特别是潮流方向不固定，且要求变压器二次电压维持在一定水平时。b、接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证供电质量，要求母线电压恒定时1。通常
15、，发电厂主变压器很少采用有载调压，因为可以通过调节励磁来实现调节电压，因此本设计只采用无载调压的变压器。（5）中性点的接线方式 2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 电网的中性点接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。规程上规定；凡是 110kV-500kV 侧其中性点必须要直接接地或经小阻抗接地；主变压器 6-63kV 采用中性点不接地。所以主变压器的 220、6kV 侧的中性点均采用直接接地方式。变压器的容量 SN1.1PN(1-KN)cosN 式中：S N 为变压器的计算容量（kVA）；PN 为发电机的额定功率（kW）；K P为发电机的厂用电率，一般取 8%；cos N 为发电
16、机的功率因数，一般取 0.85。得：SN1.1600103(1-0.08)0.85=714353 kVA 所以选择 SFP7-750000/220 变压器，具体参数见表 2-1：表 2-1 SFP-750000/220 参数 2.3 厂用变台数、容量和型式的确定 工作变压器的台数和型式的确定 工作变压器的台数和型式主要与高压厂用母线的段数有关，而母线的段数又与高压厂用母线的电压等级有关。当只有 6KV 或 10KV 一种电压等级时，一般分 2 段；对于 200MW 以上机组可分 4 段。当只有 6KV 或 10kV 一种电压等级时，高压厂用工作变压器可选用 1 台全容量的低压分裂绕组变压器，两
17、个分裂支路分别供 2 段母线；或选用 2 台 50%容量的双绕组变压器，分别供 2 段母线。对于 200MW 以上机组，高压厂用工作变压器可选用 2 台低压分裂绕组变压器，分别供 4 段母线。因此，此发电厂高压厂用电按 2 台工作分裂绕组变压器和 1 台备用变压器设置。厂用变压器的容量的确定 厂用变压器的容量必须满足厂用电机械从电源获得足够的功率。因此，对高压厂用工作变压器的容量按高压厂用计算负荷的 110%与低压厂用计算负荷之和进行选择；而低压厂用工作变压器的容量应留有 10%左右的裕度。（1）高压厂用工作变压器的容量。当为双绕组变压器时按下试选择容量 ST1.1SH+SL 式中：ST 为高
18、压厂用计算负荷之和；SL 为低压厂用计算负荷之和。当选用低压绕组分裂绕组变压器时，其各绕组容量应满足 高压绕组 S1NSC-Sr 型 号 SFP-750000/220 连接组别 YNd,11 额定容量（kVA）额定电压（kV）空载损耗（kW）短路损耗（kW）空载电流（%）阻抗电压（%）高 压 低 压 750000 220/242 20 270 630 0.25 14 2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 低压分裂绕组 S2NSC SC=1.1SH+SL 式中：S1N 为厂用变压器高压绕组额定容量（kVA）；S2N 为厂用变压器分裂绕组额定容量（kVA）；S C 为厂用变压器分裂绕组计算
19、负（kVA）;S r 为分裂绕组两分支重复计算负荷（kVA）。（2）高压厂用备用变压器容量。高压厂用备用变压器或启动变压器应与最大一台低压厂用工作变压器容量相同。低压厂用备用变压器的容量应与最大一台低压厂用变压器容量相同。（3）低压厂用工作变压器容量。可按下式选择变压器容量 KSSL 式中：S 为低压厂用变压器容量（kVA）；K 为变压器温度修正系数，一般对装于屋外或由屋外进风小间内的变压器，可取 K=1，但宜将小间进出风温度控制在 10以内，对由主厂房进风小间内的变压器，当温度变化较大时，随地区而异，应当考虑温度进行修正。厂用变压器容量的选择，除了考虑所接负荷的因素外还应该考虑:电动机自启动
20、时的电压降;变压器低压侧短路容量;留有一定的裕度。2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 3 短路电流计算 本设计主要计算 220kV 母线和发电机出口的短路电流，短路点分别为 k1 和 k2，对这两个短路点进行三相短路电流计算。短路电流计算时，忽略线路、变电压和发电机电阻以及负荷的影响，电力系统短路计算示意图见图 3.1 图3.1 电力系统短路计算示意图 3.1 各元件电抗标幺值的计算 把系统看作无限大系统，即 S=,已知 200k 系统电抗标幺值 X l=0.0187，发电机的等值电抗 X d=0.205、容量 SGN=667MW,取 SB=100MVA,UB=Uav，E*=1,注明
21、：下列电抗下标“*”均省去。发电机：XG1=XG2=Xd SBSN=0.025 100667=0.031 变压器：XT1=XT2=UK%SB(100SN)=14100100750=0.0187 图 3.2 为短路计算等值电路图：图 3.2 短路计算等值电路图 2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 3.2 220kV 母线短路电流的计算 把图 3.2 化简得到图 3.3，发电机 G1 与 G2 合并，合并后的等值电抗为：X=(X2+X4)2=(0.0187+0.031)2=0.02485 图 3.3 为化简后的等值电路图：图 3.3 化简后的等值电路图 短路电流周期分量有效值:系统供给的
22、短路电流不衰减，其周期分量标幺值、有效值：标幺值：I*S=1I1=10.0187=53.48kA 有效值:IS=I*S=SB(3UAV)=53.481002313=13.447kA 等值发电机 G 对短路点 K1的计算电抗为：XJS=X SGNSB=0.02485 2.667100=0.33149 查运算曲线得：0S 时，发电机 G 供给短路电流周期分量有效值的标幺值为 I*(0)=3.24kA 归算至短路点处电压等级等值发电机 G 的额定电流为：IGN=SGN(3UAV)=2.667(3231)=30334kA 所以，短路点 k1 三相短路电流的周期分量有效值为 I=I*(0)+ING+IS
23、=3.24+3.334+13.447=24.25kA 冲击电流为：ish=1.82I=1.8224.2561.782kA 3.3 600MW 发电机出口的短路电流 把图3.2 图化简得到图3.4 2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 等值电抗:X7=X3+X5=0.0187+0.031=0.0497 下图3.4 为化简后的等值电路图：图3.4 化简后的等值电路图 把图3.4 中的 X1、X 7和 X 2 做星-三角变换得到图3.5 X8=(X1X7X2X7X2X1)X7=0.0187+0.0187+0.01870.01870.0497=0.0444 X9=(X1X7X2X7X2X1)X
24、1=0.0187+0.0497+0.01870.04970.0187=0.118 下图3.5 为变换后的等效电路:图3.5 变换后的等效电路 发电机 G1 和 G2 对短路点 k2 的计算电抗分别为：X4JS=X4 SGN1SB=0.031 667100=0.207 X9JS=X9 SGN2SB=0.118 667100=0.787 查运算曲线得：0S 时，发电机 G1 和 G2 供给短路电流周期分量有效值的标幺值为 I*(0)1=5.23 I*(0)2=1.32 归算至短路点处电压等级等值发电机 G1 和 G2 的额定电流为：IGN1=IGN2=SGN1(3UAV)=667(213)=18.
25、338 kA 系统供给的短路电流不衰减，其周期分量标幺值、有效值：2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 I*S=1/X8=1/0.0444=22.523 IS=I*SSB/3UAV=22.523100/321=61.921kA 所以，短路点 k2 三相短路电流的周期分量有效值为 I=I*(0)1ING1+I*(0)2ING2+IS=5.23+18.338+1.32+18.338+62.921=182.003kA 冲击电流为：ish=1.82I=1.82*182.033=464.19kA 2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 4 主要电气设备选择 4.1 高压断路器的选择计算 2
26、20kV 电压回路的最大持续工作电流：Igmax=1.05SN/3UN=1.0560010332201653A 断路器选择六氟化硫 LW10B-252-2500A/40kA。选择校验结果见表4-1。表4-1 计算数据一览表 项目 额定电压 额定电流 开断电流 动稳定 热稳定 计算值 220KV 1653A 24.25KA 61.782KA 24.252*4 表4-2 六氟化硫 LW10B-252-2500A/40kA技术参数 项目 额定电压 额定电流 开断电流 动稳定 热稳定 LW10B-252 252kv 2500A 40KA 100KA 402*2 表 4-3 SN5-20G 主要技术参数
27、一览表 项目 额定电压 额定电流 开断电流 极限通过电流 热稳定电流 SN5-20G 20KV 6000A 87KA 173KA 173KA 表 4-4 SN1-10 主要技术参数一览表 项目 额定电压 最大工作电压 额定电流 极限通过电流 热稳定电流 1s 5s 10s SN1-10 10KV 11.5KV 400A 30KA 30KA 20KA 14KA 4.2 高压隔离开关的选择计算 隔离开关选择 GW17-252-3150A/40kA、GW16-252-3150A/40kA 和GW7-220-3150A/40kA。选择校验结果见表4-5。表 4-5 高压隔离开关技术参数 项目 额定电压
28、 额定电流 动稳定 热稳定 Gw7-220D 252KV 2500A 100KA 402*2 GN1-10/2000 10KV 2000A 50KA 10KA 表 4-6 GN10-20T 隔离开关技术参数 型号 额定电压 额定电流 极限通过电流 热稳定电流（5S）GN10-20T 20KV 8000A 145KA 80KA 4.3 母线的选择计算 220kV 母线的选择 2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 有上面得 I”=24.25kA,Ig.max=3306A，由于 Tmax 5000h,查经济电流密度表 得 J=0.9,SJ=Igmax/J 3306/0.9=3673mm2 按
29、以上结果选择铝镁系合金管母线（LDRE200/184）,他的集肤系 kf=1.11，热稳定系数C=87，K(70-40/70-25)=0.816 热稳定校验：KIy=0.8162945=2403.12A Ig.max SMIN242500.297111.8mm2120mm2 所以，满足要求。短路状态时母线所受的最大弯矩 M d，由导体自重、集中荷载、短路电动力及对应于过电压情况下的风速所产生的最大弯矩组成。动稳定校验：短路电动力产生的水平弯矩 Msd 及短路电动力 fd（相间距离 a=3m，震动系数=0.58）：fd=1.76isha=1.7661.7820.58/300=12.92kg/m
30、Msd=0.125fdlfs29.8=0.12512.9211.529.8=2093.12Nm 在内过电压情况下的风速产生水平弯矩 Msf 及风压 fsf2：fd=dvkvv2/16=11.20.115216=1.69kg/m Msf=0.125fvl fs29.8=0.1251.6911.529.8=273.8Nm 母线自重产生的垂直弯距 Mcz 为（自重 q1=4.08kg/m）：MCZ=0.125q1lfs29.8=0.1254.0811.529.8=660.98Nm 集中荷载产生的垂直弯矩 Mcf 为（查表得集中荷载最大弯曲系数为 0.188）：Mcf=0.188Plfs9.8=0.1
31、881511.59.8=317.8Nm 短路状态时母线所承受的最大弯曲应力为：Md=(Msd+Msf)2+(Mcz+Mcf)2=(2093.12+273.8)2+(660.98+317.8)2=2560.94Nm Fd=100Md/W=1002560.94/33.8=7576.74N/cm2 此值小于材料短路时允许应力 8820 N/cm2，所以满足要求。发电机出口封闭母线的选择 发电机出口的最大持续工作电流 Igmax=1.05PN/(3UNcos)=1.05600103/(3210.85)根据发电机出口的 U N 和 Igmax，可选 QLFM-24/23000 型全连式分相封闭母线，具体
32、参数如表 4-7 所示。表 4-7 全连式分相封闭母线 型 号 额定电压（kV）额定电流（A）短路电流 ies（kA）4s 热稳定电流 有效值（kA）外径壁厚（mm）QLFM-24/23000 24 23000 560 2000 90015 2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 热稳定校验，tk=4S 时，短路电流的热效应 It2t=20024=160000(kA)2SQK=79584(kA)2S QkIt2t 动稳定校验：ish=470.7kA560kA 可见，所选 QLFM-24/23000 全连式分相封闭母线合格。4.4 高压绝缘子和穿墙套管的选择计算 选用防污型实心棒式支柱绝缘
33、子，型号为 ZSW-220/16K,技术参数为额定电压220kV，干耐受工频试验电压不低于 495kV,湿耐受工频试验电压不低于395kV，全波冲击试验电压幅值电压不低于 950kV，抗弯扭 16kN。动稳定校验:取总高 H2300mm，计算跨距 Lc=1m，相距 a0.7m HtFmax/H=(2300+0.585)/23001.7324.2510-7106=148.28N0.6Fde=600N 4.5 电流互感器的选择计算 220kV 侧电流互感器的选择（1）型号的选择:查表选择六氟化硫气体绝缘LVQB-220W2 型电流互感器，额定电压 220kV,额定电流21250/5A，准确级5P2
34、0/5P20/5P20/5P50/0.5/0.2S，短时热稳定电流I t=40 kA,耐受冲击电流 imax=100kA。（2）校验:校验结果见表 4-8。表 4-8 220kV 电流互感器校验表 表 4-9 LW2-220 技术参数一览表 型号 额定电压 额定电流 额定短路开断电流 额定短路关合电流 额定峰值耐受电压 4s 热稳定电流 LW2-220 220KV 2.5KA 31.5KA 80KA 100KA 40KA 项目 计算数据 电流互感器（LVQB-220W2）合格与否 额定电压 220kV 220kV 额定电流 2067A 21100/5A 准确级 5P/5P/5P/0.5/0.2
35、 动稳定 14.861kA 125kA 热稳定 2.06KA/3s 50kA/3s 2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 20kV 侧电流互感器的选择：Igmax=1.05PN/(3UN0.85)=21395A（1）型号的选择:查表选择 LMZ-6 型电流互感器，额定电压 24kV,额定电流 25000/5A，准确级 0.5/3，短时热稳定电流 It=500 kA,耐受冲击电流imax=90kA。（2）校验：校验结果见表 4-10。表 4-10 20kV 电流互感器校验表 项目 计算数据 电流互感器（LMZ-6）合格与否 额定电压 20kV 24kV 额定电流 20377A 25kA
36、准确级 0.5/3 动稳定 464.19kA 500kA 热稳定 20.377kA/4s 90kA/4s 4.6 电压互感器的选择计算 220kV 电压互感器的选择 互感器的配置（1）母线：一般各段工作母线及备用母线上个装一组电压互感器，必要时旁路母线也装一组电压互感器；桥形接线中的两端各装一组电压互感器。用于供电给母线、主变压器和出现的测量仪表、保护、同步设备、绝缘监察装置（6-35kV 系统）等。（2）6-220kV 母线在三相上装设：其中，6-20kV 母线的电压互感器，一般为电磁型三相五柱式；35-220kV 母线的电压互感器，一般由三台单相三绕组电压互感器构成，35kV 为电磁式，1
37、10-220kV 为电容式或电磁式（为避免铁磁谐振，以电容式为主）。（3）主变压器回路：主变压器回路中，一般低压侧装一组电压互感器，供发电厂与系统在低压侧同步用，并供电给主变压器的测量仪表和保护。当发电厂与系统在高压侧同步，或利用 6-10kV 备用母线同步时，这组互感器可不装设。（4）线路：当对端有电源时，在出线侧上装设一组电压互感器，供监视线路有无电压、进行同步和设置重合闸用。其中，35-220kV 线路在一相上装设；330-500kV 线路在三相上装设。电压互感器的选择内容包括：根据安装地点和用途，确定电压互感器的结构类型、接线方式和准确级；确定额定电压比；计算电压互感器的二次负荷，使其
38、不超过相应准确度的额定容量4 2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 电压互感器及型式的选择：电压互感器的种类和型式应根据安装地点和使用条件进行选择，在 635kV 屋内配电装置中一般采用油浸式或浇注式电压互感器。110220kV 配电装置中一般采用半级式电磁式电压互感器。220kV 及以上配电装置，当容量和准确级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。电压互感器选择如下表所示：4-11 电压互感器技术参数一览表 型号 计算值 额定电压（kv）JCC2-220 1200VA 220 一次绕组 二次绕组 附加绕组 220/3 0.1/3 0.1 YDR-220 2000VA 220 220/
39、3 0.1/3 0.1 JSJW-15 20 20 0.1 0.113 4.7 避雷器选择 防雷保护的现状：近年来随着电力系统的发展,微机保护和综合自动化系统在电力系统中得到大量的应用,这对提高电力系统的自动化水平,提高电力系统的运行灵活性起了很大的作用。这与过去传统的保护和控制装置相比，是一次技术上的革命。迄今为止，信息传输与交换仍然以电信设备作为传输的媒体。无论是无线传送的天线，还是有线传送的电缆或光缆，都必须暴露在空气中或埋于地下。因此必然受到电力系统和天空雷电的干扰和侵入，造成通信设备损坏和信息传输中断。一旦有这类意外发生，直接经济损失有的达数十万元甚至上千万元，间接损失更难以估算。防
40、雷保护的基本原理：闪电多发生在夏季，是从积雨云中发展起来的自然放电现象。其破坏作用由以下三方面引起：直接雷击是雷电直接对建筑物或其他物体放电，产生破坏性很大的热效应和机械效应；感应雷是雷电的静电感应或电磁感应引起的过电压，能击穿电气绝缘，引起火灾；雷电侵入波是直击雷或感应雷产生的高电压雷电波沿架空线路侵入变配电所或用户，造成的危害占雷害总数的一半以上。近年来的发电厂和变电所的防雷保护主要采取以下措施：发电厂和变电所的直击雷保护。装设避雷针是直击雷防护的主要措施，避雷针是保护电气设备、建筑物不受直接雷击的雷电接受器。装设避雷针时对于 35kV 变电所必须装有独立的避雷针，并满足不发生反击的要求；
41、对于 110kV 及以上的变电所，由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高，可以将避雷针直接装设在配电装置的架构上，因此，雷击避雷针所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故。变电所对入侵波的保护。对入侵波保护的主要措施是在其进线上装设阀型避雷2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 器。阀型避雷器的基本元件为火花间隙和非线性电阻。变电所的进线保护。对进线实施防雷保护，其目的就是限制流经避雷器的雷电电流幅值和雷电波的陡度。当线路上出现过电压时，将有行波沿导线向变电所运动，其幅值为线路绝缘的 50冲击闪络电压，线路的冲击耐压比变电所设备的冲击耐压要高很多。变压器的防护。变压器的基本保护措施是靠近
42、变压器处安装避雷器，这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘。装设避雷器时，要尽量靠近变压器，并尽量减少连线的长度，以便减少雷电电流在连接线上的压降。同时，避雷器的接线应与变压器的金属外壳及低压侧中性点连接在一起。变电所的防雷接地。变电所防雷保护满足要求以后，还要根据安全和工作接地的要求敷设一个统一的接地网，然后避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷的要求，或者在防雷装置下敷设单独的接地体。本课程设计所选择避雷器为FCZ-220J。4-12 FCZ-220J技术参数一览表 型号 系统额定电压 额定电压 持续运行电压 雷电冲击残压 陡坡冲击残压 FCZ-220J 220KV 200KV 146KV
43、520KV 582KV 4-13 FCD3-15 技术参数一览表 型号 系统额定电压 额定电压 残压 工频放电电压 FCD3-15 20KV 19KV 45KV 37-45KV 4.8 各主要电气设备选择结果一览表 表 4-14 主要电气设备型号一览表 发电机 QFSN-600-2 变压器 SFP-750000/220 高压断路器 LW10B-252-2500A/40kA SN5-20G、SN1-10 隔离开关 Gw7-220D、GN1-10/2000 GN10-20T 母线 QLFM-24/23000、LDRE200/184 电流互感器 LVQB-220W2、LW2-220、LMZ-6 电压
44、互感器 JCC2-220 1200VA、JSJW-15 YDR-220 2000VA 避雷器 FCZ-220J、FCD3-15 2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 总 结 本次课程设计的主要是2600MW发电厂主接线与设备布置方案的设计，年利用小时数一般在5000小时以上，厂用电率为8%。220kV 系统等值电抗为 0.0187。我们小组主要进行了主接线的设计、厂用电设计、变压器的选择、最大持续工作电流的计算、短路电流的计算、主要电气设备的选择，以及Auto CAD的电气主接线的绘图。我主要是进行了主接线的设计、变压器的选择以及CAD绘图。其中主接线的设计中发电机变压器采用单元接线（
45、用封闭母线），根据方案比较选择了双母线接线；变压器的选择中主变压器选择双绕组三相无载变压器，厂用变压器设置了两台三绕组分裂变压器和一台备用变压器。由于没有经验和专业水平有限的问题，对于计算都只是粗糙的计算，另由于时间只有一周，并且第一次学习使用Aotu CAD，所以画图的时候经常会有一些粗糙甚至是错误。2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 致 谢 一周的设计结束了，在刚开始觉得任务艰巨，但是老师提醒我们去图书馆，所以我们小组去了图书馆借了相关的书籍和资料。感谢何老师对我们的帮助。再设计的时候有很多的问题，都是由于我们的经验不足造成的，于是小组成员查阅了很多的资料来辅助我们。由于时间紧张
46、，我们很少有吃饭的时间，但是我们的小组会轮流去食堂带饭给我们，为此节约了很多时间来专心做设计。总之我们小组在设计期间一都很互相帮助、学习，我觉得我们是一个团结的团队。所以在这也要感谢我的小组成员。最后要感谢的是学校为我们提供的学习环境，我们有图书馆可以去查阅资料，食堂离宿舍也很近、很方便。这些都为我们的设计提供了很好的辅助，所以很感谢学校。2600MW 火电厂电气主接线课程设计 21 参考文献 1 范锡普.发电厂电气部分M，中国电力出版社，1992，102-129，168-206.2 西北电力设计院.电力工程设计手册M，上海科学技术出版社，1972,53-88,255-279.3 西北电力设计
47、院.电力工程电气设计手册（电气一次部分）M，中国电力出版社，1987,起止页码：45-62,119-123,214-260.4 西北电力设计院.电力工程电气设备手册M，中国电力出版社，1990.5 黄纯华.发电厂电气部分课程设计参考资料M，中国电力出版社，1987.6 胡志光.火电厂电气设备及运行M，中国电力出版社，2001.7 陈衍.电力系统稳态分析M.北京：中国电力出版社，2007 8李光琦电力系统暂态分析M北京：中国电力出版社,2007.9 涂光瑜.汽轮发电机及电气设备M,中国电力出版社,1998,起止页码：179-288.10 陈尚发.大型发电厂电气主接线探讨J，中国电力，2003 年
48、 36 卷 7 期，起止页码：64-66.11 苏志杨.大型电厂 500KV 电气主接线研究J，电力技术经济，2003 年 4 期，起止页码：34-35.12 杨民，寇正华.电站电气一次设计J，海河水利，1997 年 3 期，起止页码：3536.13 郭松山.大电厂变电所电气设备M，水利水电出版社，1979.14 Srdjan Skok ph.D.Transient Analysis of Auxiliary DC Installations in Power Plants and SubstationsJ,IEEE CHF,8-11 Nov.2004 Page（s）:277 280.15 姚
49、春球编.发电厂电气部分.北京：中国电力出版社，2007年11月 2 李光琦主编.电力系统暂态分析（第三版）.北京：中国电力出版社，2007年1月 16 卓乐友主编.电力工程电气设计200例.北京：中国电力出版社，2004年6月 17 华东六省一市电机工程（电力）学会编著.600MW火力发电机组培训教材（电气设备及其系统）.北京：中国电力出版社，2000年3月 18 涂光瑜编.300MW火力发电机组丛书（汽轮发电机及电气设备）.北京：中国电力出版社，2007年6月 19 电力设备选型手册编写组编.电力设备选型手册.北京：中国水利水电出版社，2007年1月 20 水利水电部西北电力设计院编.电力工程电气设计手册（电气一次部分）.北京：中国水利水电出版社，1994年9月 21 中国电力百科全书编辑委员会.中国电力百科全书.火力发电卷M.北京：中国电力出版社,2001 年