发电厂电气部分设计

第一节 原始资料

一、题目：200MW地区凝汽式火力发电厂电气部分设计

二、设计原始资料

1、设计原始资料：

1） 某地区根据电力系统的发展规划，拟在该地区新建一座装机容量为200MW的凝汽式火力发电厂，发电厂安装2台50MW机组，1台100MW机组，发电机端电压为10.5KV,电厂建成後以10KV电压供给本地区负荷，其中有机械厂、钢厂、棉纺厂等，最大负荷48MW,最小负荷为24MW，最大负荷利用小时数为4200小时，全部用电缆供电，每回负荷不等，但平均在4MW左右，送电距离为3-6KM，并以110KV电压供给附近的化肥厂和煤矿用电，其最大负荷为58MW,最小负荷为32MW，最大负荷利用小时数为4500小时，要求剩余功率全部送入220KV系统，负荷中Ⅰ类负荷比例为30%，Ⅱ类负荷为40%，Ⅲ类负荷为30%。

2） 计划安装两台50MW的汽轮发电机组，型号为QFQ-50-2，功率因数为0.8，安装顺序为#1、#2机；安装一台100MW的起轮发电机组，型号为TQN-100-2，功率因数为0.85，安装顺序为#3机；厂用电率为6%，，机组年利用小时Tmax=5800。

3） 按负荷供电可靠性要求及线路传输能力已确定各级电压出现列于下表：

10KV
110KV
220KV

名称
回路数
名称
回路数
名称
回路数

机械厂
2
化肥厂
2
系统
2

钢厂
4
煤矿
2



棉纺厂
2





市区
4





预留
2
预留
2
预留
1

合计
14
合计
6
合计
3



4） 本厂与系统的简单联系如下图所示：

220KV

系统




220KV 新建电厂 110KV

10KV







5） 计算短路电流资料：

220KV电压级与容量为2000MW的电力系统相连，以100MVA为基数值归算到本厂220KV母线上阻抗为0.048，系统功率因数为0.85。

6） 厂址条件：厂址位于江边，水源充足，周围地势平坦，具有铁路与外相连。

7） 气象条件：绝对最高温度为400C；最高月平均温度为260C；年平均温度为10.7；风向以东北风为主。

2、设计基本内容：

1）发电厂电气主接线的设计；

2）短路电流计算；

3）主要电气设备选择；

4）配电装置规划及设计。

3、设计成果

1）设计说明书一份

2）电气主接线图一张

3）10KV配置图一张

4）220KV进出线断面图一张

第二节 对原始资料的分析

根据原始资料，本电厂是中型发电厂，比较靠近负荷中心。本电厂要向本地区的各工厂企业供电，还要与220KV系统相连，并担负着向市区供电，保障市区人民生产和生活用电的责任。由于本厂的地理位置优越，一般情况下都容易获得燃料

，能确保本地区以及附近的工厂、市区的正常供电，还可以向220KV提供电能。

有资料我们可知，10KV侧可以不用变压而直接向用户供电，本电厂还通过升压，以110KV的电压等级向用户送电。这里有两电压等级，分别是110KV，有四回出线；220KV，有二回出线，全部负荷有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级负荷。





























第一章 电气主接线的设计

2.1 10KV侧（12回出线，预留2回）

10KV配电装置出线回路数为6回及以上时，一般采用单母线分段接线。

供应本地区负荷的10KV配电装置，由于采用了制造厂制造的成套开关柜，而且地区电网成环的运行检修水平迅速提高，采用单母分段接线一般能满足运行要求，为了保证供电可靠，3台发电机都接在10KV母线侧上。

2.2 110KV侧（4回出线，预留2回）

按照《发电厂电气部分课程设计参与资料》规定，在110KV~220KV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线，当出线不超过4回时，一般采用单母现分段接线或者双母线接线。所以，待设计发电厂110KV接线可考虑以下几个方案，并进行经济和技术比较：

1） 单母线分段

单母分段的主接线方式如图1


优点：母线分段后，对重要用户，可以重不同段供电。另外，当一段母线发生故障时，分段断路器能够自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电。

缺点：当母线故障时，该母线上的回路都要停电，而且扩建时需要向两个方向均衡扩建。

2） 双母线接线

双母线接线如图2所示：


优点：供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于设计。

缺点：增加了一组母线，每一回路增加一组母线隔离开关，增加了投资，操作复杂，占地面积增加。

2.3 220KV侧（2回出线，预留1回）

根据《发电厂电气部分课程设计参考资料》规定，在110KV~220KV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线。所以待设计发电厂的220KV母线接线可以考虑以下几个方案，并进行经济和技术比较。

1） 双母线设计

双母线接线方式如图3


优点：供电可靠，调度方式比较灵活，扩建方便，便于试验。

缺点：由于220KV电压等级容量大，停电影响范围广，双母线接线方式有一定局限性，而且操作较复杂，对运行人员要求高。

2） 双母线带旁路

双母线带旁路接线方式如图4


优点：增加供电可靠性，运行操作方便，避免检修断路器时造成停电，不影响双母线的正常运行。

缺点：多装了一台断路器，增加了投资和占地面积，断路器整定复杂，容易造成误操作。

以上两种方按所需的110KV和220KV断路器和隔离开关数如下表

所示：


110KV
220KV

接线方式
单母线分段
双母线
双母线
双母带旁路

断路器数
7
7
5
8

隔离开关数
14
20
14
19



由于110KV主要向两家工厂供电，综合考虑供电可靠性与经济性，又方便扩建，我们选择单母线分段的接线方式。

而220KV系统比较重要，我们综合考虑其供电可靠性与经济性，又方便调度运行等，同时又考虑到现时断路器的运行性能已相当稳定可靠，为节约用地，操作方便，我们确定使用双母线接线方式。


















第二章 主变压器的选择

3.1 主变压器的选择原则

1、 主变容量一般按变电所建成后5—10年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期10—20年的负荷发展。

2、 根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的Ⅰ级和Ⅱ级负荷，对于一般变电所，当一台主变停运时，其他变压器容量应能保证全部负荷的70%~80%。

3、 为了保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变，有条件的应考虑设三台主变的可能性。

1）主变容量的确定

容量确定公式：

所以:

查《发电厂电气部分课程设计资料》，选定变压器的容量为180MW.

由于升压变压器有两个电压等级，所以这里选择三绕组变压器，查《大型变压器技术数据》选定主变型号为：SSPSL-18000/220

主要技术参数如下：

额定容量：18000/18000/18000（KVA）

额定电压：高压—242±2×2.5% ；中压—121； 低压—10.5（KV）

连接组标号：YO / YO /Δ12-11

空载损耗：239(KW)

短路损耗：高中：592 ； 中低：810 ； 高低：986（KW）

阻抗电压（%）：高中：24.1 ； 中低：8.3 ；高低：13.7

空载电流（%）：2.2

参考价格：90.62万元

所以一次性选择两台SSPSL-18000/220型变压器为主变。

2）厂用电变压器的选择

根据设计材料，我们可以确定厂用电负荷S’n


所以，我们分别从10KVⅠ母现和10KVⅡ段母线取电共3组，其中10KV厂用。

变型号选定：SJL1—6300/10

额定容量：6300（KVA）

额定电压：10±5 % ；低压—6.3（KV）

连接组标号： Y/Δ-11

损耗：空载—9.1 总损耗—61.1

阻抗电压（%）：5.5

空载电流（%）：1.3

参考价格：4.9万元













第三章 短路电流计算

4.1 短路电流计算的目的

在发电厂和变电所电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的的主要有以下几个方面：

1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或

确定某一接线是否需要采用限制短路电流的措施，均需进行必要的短路电流计算。

2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障状况下都能安全、可靠的工作。同时又力求节约资金，这就需要按短路情况进行全面校验。

3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线相间和相对地安全距离。

4）在选择继电保护方式和进行整定计算，需以各种短路时的短路电流为依据。

5）接地装置的设计，也需用短路电流。

4.2 短路电流计算条件

1、基本假定：

1）正常工作时，三项系统对称运行

2）所有电流的电功势相位角相同

3）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行

4）短路发生在短路电流为最大值的瞬间

5）不考虑短路点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

6）不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流

7）元件的技术参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围

8）输电线路的电容略去不计

2、一般规定

1）验算导体的电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统远景的发展计划。

2）选择导体和电器用的短路电流，在电器连接的网络中，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影响。

3）选择导体和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大地点

4）导体和电器的动稳定、热稳定和以及电器的开断电流，一般按三相短路计算。

4.3 主变电路

系统的电路图如图5所示，等效电路如图6所示


4.4 发电机和变压器的参数（以100MVA为基准）

220KV系统的短路计算电抗：


有手册查得：

50MW汽轮发电机的Xd”=14.5%,100MW的汽轮发电机的Xd”=17.5%

所以



由于三侧容量相等，所以主变各绕组阻抗计算如下：




变压器各绕组阻抗标幺值：




4.5 系统等效电路图,如下：


4.6 短路计算：

1、当短路发生在d点时，简化电路如图7所示，短路标幺值如下：




所以：有名值：

冲击电流：

全电流最大有效值：

短路容量：

2、d2点短路

当短路点为d2时，最后简化的等效电路图所示：


短路电流的标幺值：

有名值：

冲击电流：

全电流最大有效值：

短路容量：

3、d3点短路

当短路点为d3时，最后简化的等效电路图所示：


短路电流的标幺值：

有名值：

冲击电流：

全电流最大有效值：

短路容量：

短路计算结果列表于下：

短路点
基准电压V2
短路暂

态电流Id
冲击电流id
全电流最大有效值
短路容量Sd


(KV)
(KA)
(KA)
I oh (KA)
(MW)

d1
242
2.305
5.878
3.504
966.13

d2
115
4.971
12.67
7.55
990.12

d3
10．5
61.20
156
93.02
1112.98



















第四章 导体和电气设备的选择

正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。

尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。

本设计，电气设备的选择包括：短路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择、避雷器的选择，导线的选择。

5.1 电气设备选择的一般原则：

1、应满足正常运行、检修、断路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要

2、应按当地环境条件校验

3、应力求技术先进与经济合理

4、选择导体时应尽量减少品种

5、扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致

6、选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格

5.2 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。同时，所选择导线和电气设备应按短路条件下进行动、热稳定校验。各种高压设备的一般技术条件如下表：





序号
电器名称
额定 电 压
额定 电 流
额定 容 量
机械 荷 载
额定开断电流
热稳定
动稳定
绝缘水平



KV
A
KVA
N
A




1
断路器
√
√

√
√
√
√
√

2
隔离开关
√
√

√

√
√
√

3
组合电器
√
√

√

√
√
√

4
负荷开关
√
√

√

√
√
√

5
熔断器
√
√

√
√


√

6
PT
√
√

√



√

7
CT
√
√

√

√
√
√

8
电抗器
√
√

√

√
√
√

9
消弧线圈
√
√
√
√



√

10
避雷器
√
√

√



√

11
封闭电器
√
√

√
√
√
√
√

12
穿墙套管
√
√

√

√
√
√

13
绝缘子






√








第一节 断路器和隔离开关的选择

断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和

运行维护，并经济技术方面都比较后才能确定。根据目前我国断路器的生产情况，电压等级在10KV~220KV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时，可以选用SF6断路器。

断路器选择的具体技术条件如下：

1）额定电压校验：

2）

3）开断电流（或开断容量）：

其中：Idt——断路器开断时间t秒时的断路电流周期分量

Ikd——断路器的额定开断电流

Sdt——断路器t秒开断时的容量

Skt——断路器的额定开断容量

注：断路器的实际开短时间t，为继电保护动作时间与断路器固有分闸时间之和。

4）动稳定


其中，ich——三项短路电流冲击值.

Imax——断路器极限通过电流峰值

5）热稳定


其中：I∞——稳态三项短路电流

tdz——短路电流发热等值时间

It——断路器t秒热稳定电流

同样，隔离开关的选择校验条件与断路器相同，并可以适当降低要求。

5.1.1 220kv侧断路器和隔离开关的选择

1、主变220kv侧

1）流过断路器的最大持续工作电流


2）

查《发电厂电气部分》，选用SW6-220/1200型少油断路器。其固有分闸时间为0.04S，设继电保护时间为2S，则tdz=2.04S>1S，具体参数如下：



极限通过电流为：

而隔离开关按额定电压和额定电流选择GW4-220D/1000-80型

其中，Un=220KV，In=1000A

极限通过电流峰值：

热稳定电流：It=23.7KA

3）热稳定校验


下表列出断路器及隔离开关选择计算结果及相关技术参数进行比较


SW6-220/1200
GW4-220D/1000-80

Ug(KV)
220
Un
220
Un
220

Ig.max(A)
496.01
In
1200
In
1000

I”(A)
2.305
Ikd
21
Ikd
23.7

Ich(A)
3.504
Imax
55
Imax
80


5.878
Ies
55
Ies
80


78.48

899.64

114.85



由表可知，所选断路器和隔离开关各项均满足要求。

2、220KV母联断路器及隔离开关的最大工作条件与变高220KV侧应满足相同的要求，故选用相同设备。即选用SW6-220/120型少油断路器和GW4-220D/1000-80型隔离开关。

3、220KV出线

出线回路设备应按最大负荷进行考虑选择，而在本设计用220KV出线的最大负荷为： P250+50+100-24-32=144MW

所以流过断路器的工作电流最大时为系统全部出力通过一回220KV送入系统时：


查《发电厂电气部分》选用SW6-220/1200型断路器，其固有分闸时间为0.04S,设备保护时间为3S，则tdz=3+0.04=3.04s>1s，隔离开关选择GW4-220D/600-50型。


SW6-220/1200
GW4-220D/1000-80

Ug(KV)
220
Un
220
Un
220

Ig.max(A)
396.81
In
1200
In
600

I”(A)
2.305
Ikd
21
Ikd
15.8

Ich(A)
3.504
Imax
55
Imax
50

Ish
5.878
Ie

s
55
Ies
50


78.48

899.64

758.90



从表中可知，SW6-220/1200与GW4-220D/600-50均满足要求。

5.1.2 110KV侧断路器和隔离开关的选择

（一）主变110kv侧

1、流过断路器的最大持续工作电流


2、

查《发电厂电气部分》选择OFPT(B)—110/1600型SF6断路器，其固有分闸时间为tkd=0.03S，设继保时间为 tkd=3S，则 = 3+0.03=3.03，具体参数如下：

Un=110KV，In=1600A，额定开断容量为 =40KA

极限热稳定通过电流：Imax=100KA

隔离开关按额定电压和额定电流校验，选择：GW4-110D/1600型，其参数为：

Un=110KV，In=1600A，动稳定电流40KA，极限通过电流imax=100KA

3、热稳定校验




下表列出断路器和隔离开关选择计算结果及相关技术参数，并与计算数据进行比较。


OFPT(B)—110/1600
GW4-110D/1600

Ug(KV)
110
Un
110
Un
110

Ig.max(A)
992.02
In
1600
In
1600

I”(A)
4.971
Ikd
40
Ikd
40

Ich(A)
7.55
Imax
100
Imax
100

Ish
12.67
Ies
100
Ies
100


74.87

48.48

6448



由选择结果比较表中，我们可以清晰地看到，断路器和隔离开关都能满足要求。

（二）110kv母联

由于当一台主变停运时，母联才会有大电流流过，所以其最大运行条件与变中110kv侧有着同样的要求，故可以选用相同型号的断路器和隔离开关。即：OFPT(B)—110/1600 型断路器和GW6-110D/1600型隔离开关。

（三）110kv出线

1、 流过出线断路器的最大电流应按其最大负荷进行考虑和选择，最大负荷为：p=58/4=14.5MW，

所以断路器的最大工作电流：



查相关《电力系统规划设计手册》选用OFPT(B)—110/1250型SF6断路器，其固有分闸时间为 ，后备保护时间为 t=4.0s，则

隔离开关按额定电流和额定电压选用 GW4-110D/1250

相关参数比较，如下表


OFPT(B)—110/1250
GW4-110D/1250

Ug(KV)
110
Un
110
Un
110

Ig.max(A)
79.91
In
1250
In
1250

I”(A)
4.971
Ikd
35
Ikd
35

Ich(A)
7.55
Imax
80
Imax
80

Ish
12.67
Ies
80
Ies
80


74.87

4936.75

4900



从表中，可对比得知OFPT(B)—110/1250和GW4-110D/1250都能满足动热稳定性要求。

5.1.3 10KV侧的断路器及隔离开关的选择

（一）主变低侧

流过断路器的最大工作电流：



查相关设备手册，选择SN4—10G/11000少油断路器，其固有分闸时间为 ，后备保护时间为 t=3.5s，则 ，隔离开关选择 GW410—10T/11000。

相关结果如下表：


SN4—10G/11000
GW410—10T/11000

Ug(KV)
10
Un
10
Un
10

Ig.max(A)
10912.24
In
11000
In
11000

I”(A)
61.20
Ikd
105
Ikd
105

Ich(A)
93.02
Imax
300
Imax
200

Ish
156
Ies
300
Ies
200


13670.86

44100

44100



从表中可知，SN4—10G/11000与GW410—10T/11000均满足要求。

（二）10KV母联的断路器及隔离开关的选择

由于10KV母联只有在一台主变停运时才有大电流通过，所与选择与主变低侧相同，故选用SN4—10G/11000型断路器与GW410-10T/11000型隔离开关。

（三）#1发电机端10KV断路器

#1、#2机端断路器的最大电流按发电机容量来选择


查相关设备手册，选择SN4-10G/5000少油断路器，其固有分闸时间为 ，后备保护时间为 t=2.5s，则

隔离开关按额定电压和额定电流选用GN10—10T/5000，具体参数比较如下.


SN4-10G/5000
GN10-10T/5000

Ug(KV)
10
Un
10
Un
10

Ig.max(A)
3031.18
In
5000
In
5000

I”(A)
61.20
Ikd
105
Ikd
105

Ish
156
Ies
300
Ies
200


13670.86

44100

44100



由表中可知，SN4-10G/5000与GN10-10T/5000均满足要求。

（四）#3发电机端10KV断路器

#3机端断路器的最大电流按发电机容量来选择


故选择与主变低侧相同的断路器与隔离开关。

（五）10KV出线

出线回路设备的选择应按最大负荷所在回路进行考虑选择。这里，最大负荷48MW，所以，流过断路器的最大持续工作电流


查相关手册，选用SN4-10G/5000少油断路器，其固有分闸时间为 ，后备保护时间为 t=2.5s，则 ，隔离开关按额定电压和额定电流选用GN4-10/5000。具体参数比较如下：


GN4-10G/5000
GN4-10/5000

Ug(KV)
10
Un
10
Un
10

Ig.max(A)
2909.93
In
5000
In
5000

I”(A)
61.20
Ikd
105
Ikd
105

Ish
156
Ies
300
Ies
200


13670.86

44100

44100



由上表比较可知，断路器与隔离开关都满足要求。



第二节 电流互感器的选择

电流互感器的选择和配置应按下列条件：

1、型式：电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6~20KV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35KV及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。

2、一次回路电压：

3、一次回路电流：

4、准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。

5、二次负荷：

式中，

6、动稳定：

式中， 是电流互感器动稳定倍数，塔等于电流互感器极限，过电流峰值 与一次绕组额定电流 峰值之比，即

7、热稳定：

为电流互感器的1s热稳定倍数。

5.2.1 220KV侧电流互感器的选择

（一）主变220KV侧CT的选择

1、一次回路电压：

2、二次回路电流：

根据以上两项，初选 户外独立式电流互感器，其参数如下：

额定电流比： 级次组合：D/D/0.5

准确级次： D 0.5 二次负荷：

1S热稳定倍数： 动稳定倍数：

3、动稳定校验：

满足动稳定要求。

4、热稳定校验：


满足热稳定要求。

综上所述，所选 满足要求。

（二）220KV出线回路CT的选择

1、

2、

根据以上两类要求，同样选择 户外独立式电流互感器，其参 数如下：

额定电流比： 级次组合：D/D/0.5

准确级次： D 0.5 二次负荷：

1S热稳定倍数： 动稳定倍数：

5、动稳定校验：

满足动稳定要求。

6、热稳定校验：


满足热稳定要求。

综上所述，所选 满足要求。



（三）220KV母联CT

由于220KV母联与变高220KV侧的运行条件相应，故同样选用 型CT。

5.2.2 110KV侧的CT的选择

（一）主变中110KV的CT的选择

1、 一次回路电压：

2、 二次回路电流：

根据以上两项，初选 户外独立式电流互感器，其参数如下：

额定电流比： 级次组合：0.5/D/D

准确级次： 0.5 二次负荷：

1S热稳定倍数： 动稳定倍数：

3、 动稳定校验：


4、 热稳定校验：




满足热稳定性要求。

综上所述，所选的电流互感器 满足动热稳定性要求。

（二）110KV出线CT的选择

1、 一次回路电压：

2、 二次回路电流：

根据以上两项，同样选择 户外独立式电流互感器，其参数如下：

额定电流比： 级次组合：

准确级次： 0.5 二次负荷：

1S热稳定倍数： 动稳定倍数：

3、动稳定校验：


3、 热稳定校验：




满足热稳定性要求。

综上所述，所选的电流互感器 满足动热稳定性要求。

（三）110KV母联CT的选择

母联的工作条件与变中110KVCT应相同，所以同样选择 型CT。

5.2.3 10KV侧电流互感器的选择

（一） 10KV主变进线回路CT的选择

1、一次回路电压：

2、二次回路电流：

根据以上两项，初选 户外独立式电流互感器，其参数如下：

额定电流比： 准确级次： 0.5/D

二次负荷:

1S热稳定倍数 动稳定倍数：

3、动稳定校验：



4、热稳定校验：



满足热稳定性要求。

综上所述，所选的电流互感器 满足动热稳定性要求。

（二） 10KV母联CT的选择

由于10KV母联只在一台主变停运时才有大电流通过，与变低10KV断路器相同，所以同样选择 户外独立式电流互感器。

（三）#1、#2发电机端CT的选择

1、一次回路电压：

2、二次回路电流：

根据以上两项，初选 户外独立式电流互感器，其参数如下：

额定电流比：

准确级次：0.5/D 二次负荷:

1S热稳定倍数 动稳定倍数：

3、动稳定校验：



4、热稳定校验：



满足热稳定性要求。

综上所述，所选的电流互感器 满足动热稳定性要求。



（四）#3发电机端CT的选择

1、一次回路电压：

2、二次回路电流：

根据以上两项，选择 户外独立式电流互感器，其参数如下：

额定电流比：

准确级次：0.5/D 二次负荷：

1S热稳定倍数： 动稳定倍数：

3、动稳定校验：


4、热稳定校验：

满足热稳定性要求。

综上所述，选择 型独立户外式CT符合要求。

（五）10KV出线回路CT的选择

1、一次回路电压：

2、二次回路电流：

根据以上两项，初选 户外独立式电流互感器，其参数如下：

额定电流比：

准确级次：0.5.D 二次负荷：

1S热稳定倍数： 动稳定倍数：

3、动稳定校验：



4、热稳定校验：

满足热稳定性要求。

综上所述，所选的电流互感器 满足动热稳定性要求。







第三节 电压感器的选择

电压互感器的选择和配置应按下列条件：

1、型式：6~20KV屋内互感器的型式应根据使用条件可以采用树脂胶主绝缘结构的电压互感器；35KV~110KV配电装置一般采用油浸式结构的电压互感器； 220KV级以上的配电装置，当容量和准确等级满足要求，一般采用电容式电压互感器。 。 在需要检查和监视一次回路单项接地时，应选用三项五柱式电压互感器或具有第三绕组的单项电压互感器。

2、一次电压 、 ，Un为电压互感器额定一次线电式。

3、二次电压：按表5-8所示选用所需二次额定电压U2n

绕组
主二次绕组
附加二次绕

组

高压侧接入方式
接于线电压上
接于相电压上
用于中性点直接接地系统中心
用于中性点不接地或经消弧线圈接地

二次额定电压
100

100




4、准确等级：电压互感器影子哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表，继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定，规定如下：

用于发电机、变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表，共所有计算的电度表，其准确等级要求为０.５级。

供监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，其准确等级，要求一般为１级。

用于估计被测量数值的标记，如电压表等，其准确等级要求较低，要求一般为３级即可。

在电压互感器二次回路，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求准确等级高的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确度等级。

５、二次负荷 ：

5.3.1 220kv侧PT的选择

（一） 220kv侧母线PT的选择

1、型式：采用串联绝缘瓷箱式电压互感器，作电压，电能测量及继电保护用。

2、电压：额定一次电压： =220KV = V

3、准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.5级，查相关设计手册，选择PT的型号：JCC2—220

额定变比：

（二） 220KV出线回路PT的选择

1、型式：采用串联绝缘瓷箱式电压互感器，作电压、电能测量及继电保护用，并兼作电力线载耦合电容器用。

4、电压：额定一次电压： =220KV = KV

2、准确等级：用于估计电压数值，周期用，其准确等级为3级。

查《发电厂电气部分》，选定PT的型号为：YRD-220

额定变比为：

5.3.2 110KV侧PT的选择

（一） 110KV母线设备PT的选择

1、型式：采用串联绝缘瓷箱式电压互感器，作电压、电能测量及继电保护用。

5、电压：额定一次电压： =110KV = KV

2、准确等级：用户保护，测量、计量用，其准确等级为0.5级。

查《发电厂电气部分》，选定PT的型号为：JCC-110

额定变比为：

（二） 110KV出线回路PT的选择

1、型式：采用电容式电压互感器，作电压、电能、测量及继电保护用。

2、电压：额定一次电压： =110KV = KV

3、准确等级：用于估计电压数值，周期用，其准确等级为3级。

查《发电厂电气部分》选定PT型号：YRD-110

额定变比为：

5.3.3 10KV侧PT的选择

（一） 10KV母线设备PT的选择

1、型式：采用树脂浇注绝缘结构PT，用于同步、测量仪表和保护装置。

2、电压：额定一次电压： =10KV = KV

3、准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.5级。

查《发电厂

电气部分》选定PT型号：JDJ-10

额定变比为：10/0.1KV

（二） 10KV出线回路PT的选择

1、型号：采用树脂浇注绝缘结构电压互感器，用于监视线路有无电压，同时进行同步和设置重合闸。

2、电压：额定一次电压： =10KV = KV

3、准确等级：用于监视、周期和继电保护用的准确等级为3级

查《发电厂电气部分》选定PT型号：JDZJ-10

额定变比为：10/0.1KV

（三） 发电机用的PT的选择

按配置原则，发电机用的PT一般要装2~3组，结合实际情况，本设计装2组，第一组采用三只单项，双绕组的电压互感器型号为：JDZ-10，准确等级为0.5级，额定电压比是：10000/100；第二组采用一个三项五柱式电压互感器，型号为：SJW-10，准确等级为0.5级，额定电压比是： 。





第四节 避雷器的选择

阀式避雷器应按下列条件选择：

1、型式：选择避雷器型式时，应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点，按下表选择：

型号
型式
应用范围

FS
配电用普通阀型
10KV以下配电系统、电缆终端盒

FZ
电站用普通阀型
3~220KV发电厂、变电所配电装置

FCZ
电站用磁吹阀型
1、 330KV及需要限制操作的220KV以及以下配电

2、 某些变压器中性点

FCD
旋转电机用磁吹阀型
用于旋转电机、屋内



2、额定电压 ：避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。

3、灭弧电压 ：按照使用情况，校验避雷器安装地点可能出现的最大导线对地电压，是否等于或小于避雷器的最大容许电压（灭弧电压）。

4、工频放电电压Ugf：在中性点绝缘或经阻抗接地的电网中，工频放电电压一般大于最大运行相电压的3.5倍。在中性点直接接地的电网中，工频放电电压应大于最大运行相电压的3倍。工频放电电压应大于灭弧电压的1.8倍。

5、冲击放电电压和残压：一般国产阀式避雷器的保护特性与各种电器的具有均可配合，故此项校验从略。

根据避雷器配置原则，配电装置的每组母线上，一般应装设避雷器，变压器中性点接地必须装设避雷器，并接在变压器和断路器之间；110、35kv线路侧一般不装设避雷器。

本工程采用220KV、110KV配电装置构架上设避雷针，10KV配电装置设独立避雷针进行直接需保护。

为了防止反击，主变构架上不设置避雷针。

考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优越于碳化硅避雷器，且没有串联间隙，保护特性好，没有工频续流、灭弧等问题，所以本工程220KV、110KV系统中，采用氧化锌避雷器。

5.4.1 220KV侧避雷器的选择和校验

（一） 220KV母线侧避雷器的选择和校验

为了防止系统过电压，220KV侧必须装设避雷器。

220KV

侧选 FCZ-220避雷器，其参数如下：

灭弧电压：

工频放电电压：

电网最高运行相电压的有效值为：

校验灭弧电压：


校验工频放电电压：



所以，所选FCZ-220 型避雷器满足要求。

（二） 主变220KV中型点接地避雷器的选择和校验

变压器220KV中性点绝缘保护用FCZ-220J型避雷器。其技术参数如下：



校验：



故FCZ-220J型避雷器满足要求。

5.4.2 110KV侧避雷器的选择和校验

（一） 为了防止系统过电压，110KV侧必须装设避雷器。

110KV侧选FCZ-110避雷器，其参数如下：



电网最高运行相电压的有效值为：

校验灭弧电压：


校验工频放电电压：




所以，所选FCZ-110 型避雷器满足要求。

（二） 主变110KV中性点接地避雷器的选择和校验

主变110KV中性点绝缘保护用FCZ-110J型避雷器，其技术参数如下：



校验：



故FCZ-110J型避雷器满足要求。

5.4.3 10KV侧避雷器的选择和校验

（一） 10KV出线避雷器，其技术参数如下：



电网最高运行相电压的有效值为：

校验灭弧电压：


校验工频放电电压：



所选 FS-10型避雷器满足要求。

（二） 主变10KV侧避雷器的选择和校验

选择FZ-10型避雷器，其技术参数如下：



电网最高运行相电压有效值：

校验灭弧电压：

校验工频放电电压：



所选FZ-10型避雷器满足要求。





第五节 导体的选择与校验

5.5.1 概述

1、 导体选择的一般要求：

裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择和校验：

1） 工作电流

2） 经济电流密度，如下表所示：

导体材料
最大负荷利用小时数

3000以下
3000~5000
5000以上

铝裸导体
1.65
1.15
0.9

铜裸导体
3.0
2.25
1.75

35KV以下
铝芯电缆
1.92
1.73
1.54

铜芯电缆
2.5
2.25
2.0



3） 电晕（对110KV级以上电压的母线）

4） 动稳定性和机械强度

5） 热稳定性

同时也应注意环境条件，如温度、日照、海拔等。

导体截面可以按长期发热允许电流或经济密度选择，除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20M以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。

一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线和软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根，双分和组合导体等形式，因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。110KV及以上高压配电装置一般采用软导线。

2、 电缆的选择和校验

1） 电力电缆应按以下条件进

行选择和校验

2） 电缆芯线材料和型号

3） 额定电压

4） 截面选择

5） 允许电压降校验

6） 热稳定校验

电缆的动稳定由厂家保证，可不必校验。

5.5.2 220KV母线

这里采用硬导线，采用铝锰合金管形导体

1） 按最大持续工作电流选择




2） 按经济电流密度J选择截面


选择 的铝锰合金管形导体，允许截流量为1240A，截面为539mm2，外径为 d=60mm ，内径为 d=54mm 。

3） 热稳定校验



查表得



符合要求。

4） 电晕校验


，满足要求。

5.5.3 110KV母线

1）按110KV母线的最大持续工作电流为 ，由原始资料可知，待建的变电所所在地最高温度为40OC，平均温度为10.7OC，

2）按经济电流密度J选择，当最大负荷利用小时数 时，查表得：

则：

故选择 的铝锰合金管形导体，允许载流量为2000A，截面为880mm2，内径为 ，外径为 。

3）电晕校验


满足要求。

5.5.4 10kv母线的选择

1）按最大持续工作电流选择




2）按经济电流密度J选择截面


选择槽形铝导体。截面尺寸h/b/c/r=225/115/12.5/16，允许载流量为11200，双槽导体截面为 。

3）热稳定校验



，查表得：

，符合要求。

4）母线应力校验



所以满足要求。

5.5.5 10kv电缆

1） 型式：选用埋地敷设

2） 额定电压：

3） 按最大持续电流选择电缆截面S

最大利用小时数为4200小时，又查得J=1.73



选择直埋敷设的10KV普通粘性浸纸绝缘三芯电力电缆。缆芯截面积为240mm2，缆芯最高工作温度为 60OC ，长期允许载流量为325A。



第六节 绝缘子选择及穿墙套管的选择

支柱绝缘子按额定电压和类型选择，进行短路时动稳定校验；穿墙套管应按额定电压，额定电流和类型选择，按短路条件检验动、热稳定。

本社及选择的绝缘子如下：

电压等级
型号
额定电压
绝缘高度
机械破坏负荷

KV

KV
mm
N

220
ZS—220
220
2200
21550

110
ZS—110
110
1200
16550

10
ZS—10
10
225
12250


本设计选择的穿墙套管如下：

电压等级
型号
额定电流（A）
套管长度

110
CRL2—110
1200
3700

10
CMWF2—10
8000
625













第六章 配电装置

配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，它是根据主接线的联结方式，由开关电器、保护和测量电器，母线和必要的辅助设备组建而成， 用来接受和分配电能的装置。

配电装置按电器装设地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。

屋内配电装置的特点：

1、 由于允许安全净距小河可以分层布置而使占地面

积较小

2、 维修，巡视和操作在室内进行，不受气候影响

3、 外界污秽空气对电器影响较小，可减少维护工作量

4、 房屋建筑投资较大

屋外配电装置的特点：

1、 土建工作量和费用较少，建设周期短

2、 扩建比较方便

3、 相邻设备之间距离大，便于带电作业

4、 占地面积大

5、 受外界环境影响，设备运行条件差，须加强绝缘

6、 不良气候对设备维修和操作有影响

配电装置的型式选择，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，并结合运行和检修要求，通过技术经济性比较后确定。一般情况下配电装置宜外用屋内式。

普通中型配电装置，国内采用较多，已有丰富的经验，施工、检修和运行都比较方便，抗震能力较好，造价比较低，缺点是占地面积较多。

根据配电原则如下：

220KV 屋外式大中型配电装置

110KV 屋外市中型配电装置

10KV 屋内二层配电装置

第七章 继电保护的配备

7.1 变压器继电保护配置

电力变压器是电力系统的重要电气设备之一，它的安全运行直接关系到电力系统的连续稳定运行，特别是大型电力变压器，由于其造价昂贵，结构复杂，一旦因故障而遭到损坏，其修复难度大，时间也很长，必然造成很大的经济损失。所以，本设计中主变保护配置如下：

1、 纵联差动保护

2、 非电量保护

3、 过电流保护

4、 过负荷保护和零序过流保护

7.2 220KV线路保护

220KV线路的安全运行，对整个电力系统有着相当重要的影响，所以，本工程为220KV

线路配置的保护如下：

1、 光纤纵联差动保护

2、 距离保护

3、 零序过流保护

4、 过电流保护

7.3 10KV母线保护

对于10KV母线接线方式为单母线分段，可以配置的保护主要有：过流保护，带时限跳分段开关，并利用装在变压器，断路器的后备保护来切除故障。

7.4 110KV线路保护

110KV由于直接连接在两个工厂，输电距离较短，但稳定性同样要求较高，所以，110KV线路保护配置如下：

1、 距离保护

2、 零序方向保护

3、 过电流保护

7.5 10KV出线保护

1、 电流保护：线路故障瞬时跳开所在线路的断路器

2、 过电流保护

3、 过负荷保护