电气工程基础课程设计

电气工程基础课程设计 南华大学电气工程学院课程设计 凝汽式地区发电厂一次部分课程设计 一、原始资料 1.1、 发电厂建设规模 (1) 类型:凝汽式火电厂 (2) 容量:机组的型式和参数:4×200MW年利用小时数为6000h/a 1.2、 电力系统与本厂的连接情况 (1) 电厂在电力系统中的作用与地位:地区电厂 (2) 发电厂联入系统的电压等级220KV，出线回路:2回 (3) 电力系统总装机容量:16000MW，短路容量:12000MVA (4) 发电厂在系统中所处的位置、供电示意图 50 20 25 25 30 30 50 30 备用 30 20 25 30 50 30 备用 110KV 220KV 1(3 电力负荷水平: (1) 220KV电压等级:架空线6回，I级负荷，最大输送420MW，T,6000h/a max(2) 110KV电压等级:架空线8回，I级负荷，最大输送290MW，T,6000h/a max(3) 厂用电率:8% 1.4 环境条件 (1) 当地年最高温40?，最低温,20?，最热月平均最高温度32?，最热 月平均最低温度25? (2) 当地海拔高度为600m (3) 气象条件无其它特殊要求。 二、设计任务 I 南华大学电气工程学院课程设计 (1) 发电厂电气主接线设计 (2) 厂用电设计 (3) 短路电流的计算 (4) 主要电气设备的选择 三、设计成果 (1) 设计说明书、计算书一份 (2) 图纸一张(A3) (3) 电子文档 II 南华大学电气工程学院课程设计 摘 要 由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通 过发电动力装置转化成电能～再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。因此～发电厂是电力系统的重要组成部分～也直接影响整个电力系统的安全与运行。在发电厂中～一次接线和二次接线都是其电气部分的重要组成部分。 在本次设计中～主要针对了一次接线的设计。对主接线方案的确定、短路电流的计算和电气设备的选择～都做了较为详尽的阐述。设计过程中～综合考虑了经济性、可靠性和可发展性等多方面因素～在确保可靠性的前提下～力争经济性。设计说明书中所采用的术语、符号也都完全遵循了现行电力工业标准中所规定的术语和符号。 关键词: 发电厂,一次部分,主接线,短路计算 III 南华大学电气工程学院课程设计 ABSTRACT From power generation, transmission and distribution, transmission, distribution and use of electricity and other segments of the electric energy production and consumption. It is the nature of primary energy by power generation power plant into the energy, transportation, and distribution systems and power distribution system will power supply to the load Center. Therefore, the power plant is an important component of the electric power system, is also directly affect the entire power system of the safety and operation. In the power plant, a wiring and wiring are its an important part of the electrical parts. In this design, primarily for the design of a wiring. On the main wiring scheme, short circuit current computing and electrical equipment, has done a more detailed elaboration. The design process, considering the affordability, reliability and developmental and other factors, to ensure the reliability of the premise, and strive to economics. Design specifications in terminology, symbols are fully comply Key words: power plant; a single part; the main wiring; the short-circuit evaluation IV 南华大学电气工程学院课程设计 目 录 引言 ............................................................... 1 1、主接线的确定 .................................................... 2 1.1、电气主接线的设计依据 ....................................... 2 1.2 电气主接线的选择 ........................................... 2 1.3、电气主接线方案 ............................................. 3 2、火电厂发电机、变压器的选择 ...................................... 6 2.1电力网中性点接地方式......................................... 6 2.2、发电机的选型 ............................................... 6 2.3 变压器的选型 .............................................. 7 4、火力发电厂短路电流计算 .......................................... 8 4.1 概 述 .................................................... 8 4.2 各系统短路电流的计算 ...................................... 10 5 火电厂一次设备的选择 ........................................... 12 5.1选择电气一次设备遵循的条件.................................. 12 5.2 系统各个回路的最大工作电流 ................................. 14 5.3高压断路器的选择............................................ 14 5.4高压隔离开关的选择.......................................... 18 5.5互感器的选择................................................ 22 5.6 避雷器的选择 ............................................... 26 6(结术语 ......................................................... 28 参考文献: ........................................................ 29 谢辞 .............................................................. 30 设计计算书 .............................................. 31 附录一 附1.1.发电厂主变容量选择的计算................................. 31 V 南华大学电气工程学院课程设计 附1.2发电厂短路电流计算 ....................................... 32 附1.3各回路最大工作电流 ....................................... 36 附录二 总图 .................................................... 38 VI 南华大学电气工程学院课程设计 引言 本文是对配有4台200MW汽轮发电机的大型火电厂一次部分的初步设计，该发电厂是一个地区性重要的火力发电厂， 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 安装四台200MW凝汽式火力发电机组，总容量800MW接近中型发电厂的规模。本次设计主要完成了电气主接线的设计。包括电气主接线的形式的比较、选择;主变压器容量计算、台数和型号的选择;短路电流计算和高压电气设备的选择与校验。 主变压器采用四个三绕组变压器，主接线为220KV主接线采用双母线带旁路接线，220KV的出线共8回，其中两回为备用，主接线采用双母线带旁路接线，出线回路为十回，其中两回为备用。 本次设计论文是以我国现行的各有关规范规程等技术标准为依据，所设计是一次初步设计，根据任务书提供原始资料，参照有关资料及书籍，对各种方案进行比较而得出 VI 南华大学电气工程学院课程设计 1、主接线的确定 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、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。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，合理确定主接线的方案。 发电厂的电气主接线是保证电力网安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置、选择、自动化水平和二次回路设计的原则和基础。 1.1、电气主接线的设计依据 (1)负荷大小和重要性 a.对于一级负荷必须有两个独立电源供电，切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。 b.对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且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。 c.对于三级负荷一般只需一个电源供电。 (2)、电气主接线的主要要求 电气主接线的设计原则是:根据发电厂在电力系统的地位和作用，首先应满 根据规划容量、本期建设规模、输送足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。 电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。 1.2 电气主接线的选择 发电厂的主接线的基本环节是电源(发电机或变压器)和引出线。母线(又称汇流母线)是中间环节，它起着汇总和分配电能的作用。由于多数情况下引出线数目要比电源数目多好几倍，故在二者之间采用母线连接既有利于电能交换，还可以使接线简单明了和运行方便。由于220KV侧是6回路加上2条备用总共为8条回路，110KV总共为10条回路，又因该负荷为一级负荷，对所有主接线进行选择，具体确定了以下几种母线接线方式。 VI 南华大学电气工程学院课程设计 (1)双母线接线的适用范围: a(6,10KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时; b.35,63KV配电装置的出线回数超过8回火连接电源较多、负荷较大时; c.110,220KV配电装置的出线回数为5回以上时，或110,220KV配电 装置，在系统中居重要地位，出线回数在4回以上时。 根据双母线的使用范围可确定一条主接线可用此连接。 (2)双母线带旁路接线的适用范围: a(110,220KV配电装置的出线送电距离较长，输送功率大，停电影响大，而且，常用的油断路器的年检修时间长达五到七天。 b(当110KV出线回路为七回以上，220KV出线为五回以上。 根据双母线带旁路接线的适用范围可确定一条主接线可用此连接。 (3)变压器-线路单元接线 发电机和变压器直接连接成一个单元，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单独连接，其间没有任何横的联系(如母线等)，这样不仅减少了电器的数目，简化了配电装置的结构和降低了造价，同时也大大减少了故障的可能性。 在设计中可考虑此连接方式。 1.3、电气主接线方案 根据1.2电气主接线的选择，可确定方案一和方案二，分别对其描述如下: 方案一:方案一主接线如图1.1所示，采用了变压器-线路单元接线，110KV回路和220KV回路均采用双母线带旁路接线。 方案二:方案二主接线如图1.2所示，110KV回路和220KV回路分别采用双母线带旁路接线和双母线接线，同样采用了变压器-线路单元接线。 对这两种方案从可靠性、灵活性、经济性等方面进行比较，具体比较如下: 方案一中都采用双母线带旁路接线，从可靠性方面考虑，他肯定比方案二可靠，因为在检修出线短路器时可能造成该回路短时的停电，增加旁路母线可避免短时的停电。当正常运行时，旁路母线不带电，旁路断路器断开。当需检修出线短路器时，先闭合旁路断路器两侧的隔离开关，在闭合旁路断路器，然后在等电位的状态下闭合要检修断路器回路与母线的隔离开关，再断开断路器及两侧的隔 VI 南华大学电气工程学院课程设计 离开关，进行安全检修。从而避免短时的停电。 从经济性和灵活性考虑，双母线带旁路接线灵活性与双母线相当，经济性双母线差。具体比较见表1.1，通过对二种方案的比较，连同电气主接线的设计原则，并且考虑到110KV和220KV侧都为一级负荷，所以选择出的最优方案是方案一。 表1.1 两种主接线方案的比较 方 案 方案一 方案二 项 目 (1)110KV、220KV均采用双母带旁(1)220KV接线简单，可靠性较高， 路，可靠性高于双母线接线，出线回但当出线回路的断路器检修时，仍将可靠性 路断路器检修时，仍可保证该回路不造成该回路的停电;(2)110KV，可 停电。 靠性较高，可不停电检修线路断路 器。 (1)接线比双母线接线复杂; (1)220KV侧接线较复杂，但运行灵 (2)灵活性与双母线接线方式相当。 活，扩建方便;(2)110KV接线比双灵活性 母线接线复杂，灵活性与双母线接线 方式相当。 (1)220KV侧设备多，投资相对多。 (1)110KV侧设备多，投资业多。 经济性 (2)110KV侧设备多，投资相对多。 (2)110KV侧设备少，投资相对小。 VI 南华大学电气工程学院课程设计 图1.1 方案一 图1.2 方案二 VI 南华大学电气工程学院课程设计 2、火电厂发电机、变压器的选择 2.1电力网中性点接地方式 (1)变压器中性点接地方式 电力网中性点接地方式，决定了主变压器中性点接地方式。主变压器的110-500KV侧采用中性点直接接地方式 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?凡中、低压有电源的升压站和变电所至少应有一台变压器直接接地。 3?终端变电所的变压器中性点一般不接地。 4?变压器中性点接地点的数量是电网所有短路点的综合零序电抗与综合正序电抗之比小于三，以使单相接地时健全相上工频过电压不超过阀型避雷器的灭弧电压。 5?所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地，以便于运行调度灵活选择接地点。当变压器中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不是按线电压设计，应在中性点装设避雷器保护。 6?选择接地时应保证任何故障形式都不应使电网节点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。 (2)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 发电机钉子绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电流后是发电机本身及其引出回路所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。由于它适应于单相接地电流大于允许值的中小机组或200MW及以上大机组。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。 2.2、发电机的选型 (1)选择型号 QFSN—200—2 型号含义: 2——2极 ，200——额定容量，S——水内冷，N——氢内冷 VI 南华大学电气工程学院课程设计 QF——汽轮机发电机 (2) QFSN—200--2型汽轮发电机主要参数如下表3.1: 表3.1 发电机参数 视在功率有功功率电压(V) 电流(A) 功率因数 次暂态电抗 (MVA) (MW) 235 200 15750 8625 0.85 0.146 本次设计题目为4×200MW的火力发电厂电气部分的设计。由于装机容量: 装机4台，容量分别为4X200MW, UN=10.5KV，所以可以选取的发电机台数有四台。 2.3 变压器的选型 电力变压器(文字符号为T或TM)，根据国际电工委员会的界定，凡是三相变压器的额定容量在5KVA及以上，单相的在1KVA及以上的输变电用变压器，均成为电力变压器。电力变压器是发电厂和变电所中重要的一次设备之一，随着电力系统电压等级的提高和规模的扩大，电压升压和降压的层次增多，系统中变压器的总容量已达发电机容量的7-10倍。可见，电力变压器的运行是电力生产中非常重要的环节。 主变压器在电气设备投资中所占比例较大，同时与之相适应的配电装置，特别是大容量、高电压的配电装置的投资也很大。因此，主变压器的选择对发电厂、变电所的技术性影响很大。 发电厂200MW及以上机组为发电机变压器组接线时的主变压器应满足DL5000—2000《火力发电厂设计技术规程》的规定:“变压器容量可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度或冷却水温度不超过650摄氏度的条件进行选择”。 (1)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，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Y型和?型，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。 三相变压器的一组相绕组或连接成三相组的三相变压器的相同电压的绕组连接成星型、三角型、曲折型时，对高压绕组分别以字母Y、D或Z表示，对中 VI 南华大学电气工程学院课程设计 压或低压绕组分别以字母y、d 或z表示。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，应在两个变换间已“-”隔开。 我国110KV以上电压，变压器的绕组都采用Y连接。35KV以下电压，变压器绕组都采用?连接，所以在高压和中压侧选择Y连接，低压侧选择?连接 (2)变压器型号确定 具体计算请见计算书，选择型号为SFPS7-240000/220和SFP7-240000/220，具体参数如下表3.2和表3.3: 表2-3双绕组为SFP7-240000/220 空载 视在功率 阻抗 连接组标号 额定电压(kV) 空载损耗 电流 (MVA) 电压 240?2×2.5% 240 Y,d 200(kw) 12% N110.7% 低压:10.5 表3.2 所选三绕组SFPS7-240000/220的容量 名称 额定容量额定电压(KV) 阻抗电压(%) 台 数 (KVA) 高压 中压 低压 高-高-中- 中 低 低 三绕组变240000 220 121 15.723% 13% 8% , 压器 5 4、火力发电厂短路电流计算 4.1 概 述 (1)短路的原因及后果 1?.短路原因 造成短路的原因通常有以下几种: a.电气设备及载流导体因绝缘老化、或遭受机械损伤，或因雷击、过电压引起的绝缘损坏。 b.架空线路因大风或导线覆冰引起的电杆倒塌等，或因鸟兽跨接裸露导体等都可能导致短路。 c.电气设备因设计、安装、维护不良和运行不当或设备本身不合格引发的短 VI 南华大学电气工程学院课程设计 路。 d.运行人员违反安全操作规程而误操作，如运行人员带负荷拉隔离开关，线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压等都回造成短路。根据国外资料显示，每个人都有违反规程操作的潜意识。 e.其他原因。如输电线断线、倒杆、碰线、或人为盗窃、破坏等原因都可能导致短路。 2?(短路后果 短路故障发生后，由于网络总阻抗大为减小，将在系统中产生几倍甚至几十倍于正常工作电流的短路电流。强大的短路电流将造成严重的后果，主要有以下几方面: a.强大的短路电流通过电气设备是发热急剧增加，断路持续时间较长时，足以使设备因过热而损坏甚至烧毁; b.巨大的短路电流将在电气设备的导体间产生很大的电动力，可能使导体变形、扭曲或损坏; c.短路将引起系统电压的突然大幅度下降，系统中主要负荷异步电动机将因转矩下降而减速或停转，造成产品报废甚至设备损坏; d.短路将引系统中功率分布的突然变化，可能导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性，造成大面积停电。这是短路所导致的最严重后果; e.巨大的短路电流将在周围空气产生很强大电磁厂，尤其是不对称短路时，不平衡电流所产生的不平衡交变磁场，对周围的通信网络、信号系统、晶闸管触发系统及自动控制系统产生干扰。 (2)短路计算的目的 因为短路故障对电力系统可能造成极其严重的后果，所以一方面应采取措施以限制短路电流，另一方面要正确选择电气设备、载流导体和继电保护装置。这一切都离不开对短路电流故障的分析和短路电流的计算。概括起来，计算短路的主要目的在于: 1 ?为选择和校验各种电气设备的机械稳定性和热稳定性提供依据，为此，计算短路冲击电流以校验设备的机械稳定性，计算短路电流的周期分量以校验设备的热稳定性; VI 南华大学电气工程学院课程设计 2 ?为设计和选择发电厂和变电所的电气主接线提供必要的数据; 3 ?为合理配置电力系统中各种继电保护和自动装置并正确整定其参数提供可靠的依据。 4.2 各系统短路电流的计算 (1)短路点的选择、短路电流以及冲击电流的计算 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。所以，应在110KV和220KV电压等级的母线上选择二个短路计算点f1、f2。 (2)短路计算的基本假定和计算 计算及基本假定请见计算书，并得出结论见下表4.2.1: VI 南华大学电气工程学院课程设计 表2.2.1 短路电流计算总表 短 路 电 流 标 幺 值 短 路 电 流 值(KA) 分分 支 电 基 抗 准 0s 0.2s 0.5s 1s 2s 4s 0s 0.2s 0.5s 1s 2s 4s Xjs 电 流 I0.224 4.90 3.48 2.90 2.70 2.54 2.40 2.94 2.08 1.74 1.62 1.52 1.44 0.224 4.90 3.48 2.90 2.70 2.54 2.40 2.94 2.08 1.74 1.62 1.52 1.44 短0.224 4.90 3.48 2.90 2.70 2.54 2.40 2.94 2.08 1.74 1.62 1.52 1.44 0.224 4.90 3.48 2.90 2.70 2.54 2.40 2.94 2.08 1.74 1.62 1.52 1.44 短0. 59.859.859.859.859.80. 0167 30.1 30.1 30.1 30.1 30.1 30.1 0167 8 8 8 8 8 2.39 0.42 0.41 0.43 0.43 0.43 0.43 1.98 1.93 2.03 2.03 2.03 2.03 G1 支线名称发电 机 G2 0.138 7.25 7.25 7.25 7.25 7.25 7.25 7.25 7.25 7.25 7.25 B0.6 (KA)G3 系统 G3 (KV) 路点平均电压230 0.50S 2 1 2 ff路点编号 4.71 VI 115 1 南华大学电气工程学院课程设计 5 火电厂一次设备的选择 5.1选择电气一次设备遵循的条件 在发电厂和变电所中，采用的电气设备种类很多，其作用和工作条件并不一样，具体选择的方法也不同，但对他们的基本要求都是相同的。 (1)电气设备的选择的一般要求是: 1 ?. 满足工作要求。应满足正常运行、检修以及短路过电压情况下的工作要求。 2 ?. 适应环境条件。阴干当地的环境条件进行校验。 3 ?. 先进合理。应力求技术先进和经济合理。 4 ?. 整体协调。应与整个工程的建设标准协调一致。 5 ?.适应发展。应适当考虑发展，留有一定的裕量。 电气设备能安全、可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，用短路条件来校验其动稳定和热稳定。 (2)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。电器可以长期在其额定电压的110%-115%下安全运行，这一电压成为最高允许工作电压。当Ue在220KV及以下时其U为1.15，当U为330-500KV是，其U为1.1 U。 NsNeNsNe 另外，电气设备还有一个最高工作电压，即允许长期运行的最高电压，一般不得超过其额定电压的10%15%。在选择时，电气设备的额定电压不应低于安装~ 地点的电网额定电压，即 U U ,NeNs 式中，U,电气设备铭牌上所标示的额定电压(KV); Ne U ,电网额定工作电压(KV)。 Ns 2?(额定电流 满足此条件的目的在于使电气设备的储蓄温度不超过长期发热的最高允许温度值。 在额定周围环境条件下，导体和电气设备的额定电压不应小于所在回路的最大工作电流，即 VI 南华大学电气工程学院课程设计 I I ,Nwmax 式中，I,电气设备铭牌上所标示的额定电流(A); N I,回路中的最大工作电流(A) wmax (3)按短路条件进行校验 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。为保证设备安全、可靠的运行，各种设备均按正常工作的条件下的额定电压和额定电流选择，并按短路故障条件校验其动稳定度和热稳定度。 1?.热稳定校验 校验电气设备的热稳定性，就是校验设备的载流部分在短路电流的作用下，其金属导电部分的温度不应超过最高允许值。如果满足这一条件，则选出的电气设备符合热稳定的要求。 作热稳定校验时，已通过电气设备的三项短路电流为依据，工程计算中常用下式校验所选的电气设备是否满足热稳定的要求，即: ^2^2 It,It,eqth I式中 ， ——三相短路电流周期分量的稳定值(KA); , t —— 等值时间(亦称假想时间s); eq I——制造厂规定的在ts内电器的热稳定电流(KA); th ——为与I相对应的时间(s)。 tth 短路计算时间。校验短路热稳定的短路计算时间应为继电保护动作时间top和断路器全开断时间t之和，即: oc t=t+t kopoc 式中 ,t—— 保护动作时间，主要有主保护动作时间和后备保护动作时间，当 op 为主保护动作时间时一般取0.05s;当为后备保护时间时一般取2.5s; t —— 断路器全开断时间(包括固有分闸时间和燃弧时间)。 oc 如果缺乏断路器分闸时间数据，对快速及中速动作的断路器，取toc= 0.1-0.5s,对低速动作的断路器，取toc=0.2s。 2?.动稳定校验 当电气设备中有短路电流通过时，将产生很大的电动力，可能对电气设备产 VI 南华大学电气工程学院课程设计 生严重的破坏作用。因此，各制造厂所生产的电器，都用最大允许的电流的幅值Imax或最大有效值Imax 表示其电动力稳定的程度，它表明电器通过上述电流时，不至因电动力的作用而损害。满足动态稳定的条件为 i? I或i? I shmaxshmax 式中i及I——三相短路时的冲击电流及最大有效值电流。 shsh 5.2 系统各个回路的最大工作电流 各个回路的最大工作计算请见计算书，具体值请见下表5-1: 表5.1 最大工作电流值 电压等级(KV) 计算处 电流值(A) 最大电流值(A) 母线 1102 1157 110 出线回路 183 192 三绕组变压器 602 632 母线 1456 1529 220 出线回路 182 191.09 三绕组变压器 1205 1265 15.75 发电机出口 972 1022.391 5.3高压断路器的选择 断路器是在电力系统正常运行和故障情况下用作断开或接通电路中的正常工作电流及开断故障电流的设备。开关电器在合闸状态下，靠触头接通电路。当断开电路时，在开关的触头之间可以看到强烈而刺眼的亮光。这是由于在触头之间产生了放电，这种放电称为电弧。此时触头虽以分开，但是电流通过触头间的电弧仍继续流通，也就是说，电路并未真正断开，要使电路真正断开，必须将电弧熄灭，高压断路器具有能熄灭电弧的装置，它能用来断开或闭合电路中的正常工作电流，也用来断开电路中的过负荷或短路电流。所以它是电力系统中最重要的开关电器。对它的基本要求是:具有足够的开断能力，尽可能短的动作时间和高的工作可靠性;结构简单，便于操作和检修，具有防火和防暴性能，尺寸小， VI 南华大学电气工程学院课程设计 重量轻，价格低等。 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，可是制造、安装、调试和运行比较方便和经济。 (1)220KV断路器的选择 ?.出线回路 最大工作持续电流: ，，U,UI=1.05I=1.05183=192A ; WmaxNNNe 拟选型号为LW12—220系列六氟化硫断路器, 详细数据见表5.2 表5.2 LW12.-220系列六氟化硫断路器技术数据 额定工作最高工作额定电3s后热额定动固有分闸燃弧时间 电压电压 流 稳定电稳定电时间(S) (S) 额定频(KV) (KV) (A) 流(KA) 流峰值率(H Z) (KA) 220 252 3150 50 125 0.06 0.02 50 a 动稳定校验: Ii maxsh, 动稳定电流为125KA，220KV侧短路冲击电流为104.60 KA 即: Ii 满足动稳定条件 maxsh , //I//^2^2t,t，t,,,1b 热稳定校验: ， ，, It,Itkopoc,eqthI,t,t，t,2.5，0.06，0.02,2.58(S) kopoc 查周期分量等值时间曲线可得 2S 22即: 3，50,7500,2，41.54,3451.1432 满足热稳定条件。 ?双绕组变压器回路 最大工作持续电流: VI 南华大学电气工程学院课程设计 ，U,UI=1.05I=1.05632A; ，602,WmaxNNNe 拟选型号为LW12—220系列六氟化硫断路器，详细数据见表5.3 表5.3 LW12—220系列六氟化硫断路器技术数据 额定工作最高工作额定电3s后热额定动固有分闸燃弧时间 电压电压 流 稳定电稳定电时间(S) (S) 额定频(KV) (KV) (A) 流(KA) 流峰值率(H Z) (KA) 220 252 3150 50 125 0.06 0.02 50 a 动稳定校验: Ii maxsh, 动稳定电流为125KA，220KV侧短路冲击电流为104.60KA 即: Ii 满足动稳定条件 maxsh , ^2^2b 热稳定校验: It,It,eqth //I//t,t，tt,t，t,2.5，0.06，0.02,2.58(S) ，, ,,,1kopockopocI, 查周期分量等值时间曲线可得 2S 22即: 3，50,7500,2，41.54,3451.14 满足热稳定条件。 3?母联断路器的选择 最大工作持续电流: ，I=1.05I=1.051157A，UU ，1102,NNeWmaxN, 拟选型号为LW12—220系列六氟化硫断路器，详细数据见表5.4 表5.4 LW12—220系列六氟化硫断路器技术数据 额定工作最高工作额定电3s后热额定动固有分闸燃弧时间 电压电压 流 稳定电稳定电时间(S) (S) 额定频(KV) (KV) (A) 流(KA) 流峰值率(H Z) (KA) 220 252 3150 50 125 0.06 0.02 50 a 动稳定校验: Ii maxsh, VI 南华大学电气工程学院课程设计 动稳定电流为125KA，220KV侧短路冲击电流为104.60KA 即: Ii 满足动稳定条件 maxsh , ^2^2b 热稳定校验: It,It,eqth //I//t,t，tt,t，t,2.5，0.06，0.02,2.58(S) ，, ,,,1kopockopocI, 查周期分量等值时间曲线可得 2S 22即: 3，50,7500,2，41.54,33451.14 满足热稳定条件。 (2)110KV侧断路器的选择 1?联络变压器回路 ，，U,U最大工作持续电流:I=1.05I=1.051205=1265A; WmaxNNNe 拟选型号为SW3-110G(W)断路器，详细数据请见表5.5 表5.5 SW3-110G(W)断路器技术数据 额定工作最高工作额定4s后热稳额定动固有分闸燃弧时 电压电压 电流 定电流稳定电时间(S) 间(S) 额定频率(KV) (KV) (A) (KA) 流峰值(H Z) (KA) 15.8 41 0.025 0.02 50 110 126 1200 a 动稳定校验: 动稳定电流为41KA，110KV侧短路冲击电流为 为23.75KA 即: Ii 满足动稳定条件 maxsh , //I^2^2//t,t，t b 热稳定校验: ， ， It,It,,,1kopoc,eqthI,t,t，t,2.5，0.02，0.025,2.95(S) kopoc 查周期分量等值时间曲线可得 2.1S 22即: 4，15.8,998.56,2.1，9.3321,182.88 2?出线回路 VI 南华大学电气工程学院课程设计 最大工作持续电流: ，，U,UI=1.05I=1.05182=191.09A; WmaxNNNe 同样拟选型号为SW3-110G(W)断路器，详细数据请见表5.5 表5.5 SW3-110G(W)断路器技术数据 额定工作最高工作额定4s后热稳额定动固有分闸燃弧时 电压电压 电流 定电流稳定电时间(S) 间(S) 额定频率(KV) (KV) (A) (KA) 流峰值(H Z) (KA) 15.8 41 0.025 0.02 50 110 126 1200 a 动稳定校验: 动稳定电流为41KA，110KV侧短路冲击电流为 为23.75KA 即: Ii 满足动稳定条件 maxsh , //I^2^2//t,t，t b 热稳定校验: ， ， It,It,,,1kopoc,eqthI, t,t，t,2.5，0.02，0.025,2.95(S) kopoc 查周期分量等值时间曲线可得 2.1S 22即: 4，15.8,998.56,2.1，9.3321,182.88 3?母联断路器的选择 最大工作持续电流: ，U,UI=1.05I=1.051529A; ，1456,WmaxNNNe 同样拟选型号为SW3-110G(W)断路器，详细数据请见表5.5 表5.5 SW3-110G(W)断路器技术数据 额定工作最高工作额定4s后热稳额定动固有分闸燃弧时 电压电压 电流 定电流稳定电时间(S) 间(S) 额定频率(KV) (KV) (A) (KA) 流峰值(H Z) (KA) 15.8 41 0.025 0.02 50 110 126 1200 VI 南华大学电气工程学院课程设计 a 动稳定校验: 动稳定电流为41KA，110KV侧短路冲击电流为 为23.75KA 即: Ii 满足动稳定条件 maxsh , //I^2^2//t,t，t b 热稳定校验: ， ， It,It,,,1kopoc,eqthI, t,t，t,2.5，0.02，0.025,2.95(S) kopoc 查周期分量等值时间曲线可得 2.1S 22即: 4，15.8,998.56,2.1，9.3321,182.88 5.4高压隔离开关的选择 隔离开关是电力系统中应用最多的一种高压电器，它的主要功能是: (1)建立明显的绝缘间隙，保证线路或电气设备修理时人身安全; (2) 转换线路、增加线路连接的灵活性。 在电网运行情况下，为了保证检修工作电安全进行，除了使工作点与带电部分隔离外，还必须采取检修接地措施防止意外带电。为此，要求在高压配电装置的母线侧和线路侧装设带专门接地刀闸的隔离开关，以便在检修母线或线路断路器时，使之可靠接地。这种带接地刀闸的隔离开关的工作方式为:正常运行时，主刀闸闭合，接地刀闸断开;检修时，主刀闸断开，接地刀闸闭合。这种工作方式由操作机构之间具有机械闭锁的装置来实现。 I,1.05I原则:? , wmaxN U,U? NNe (1) 220KV侧隔离开关的选择 1?双绕组变压器回路 最大工作持续电流: ，I=1.05I=1.05632A; ，602,WmaxN U,U NNe 拟选型号为GW4—220W系列隔离开关，具体计算参数如下表5.8 VI 南华大学电气工程学院课程设计 表5.8 GW4—220W系列隔离开关技术数据 额定工作电压额定工作电流 4s后热稳定电额定动稳定电流额定频率(H Z) (KV) (KV) 流(KA) 峰值(KA) 220 2000 50 125 50 a 动稳定校验: Ii maxsh, 动稳定电流为125KA，220KV侧短路冲击电流为104.60KA 即: Ii 满足动稳定条件 maxsh , ^2^2b 热稳定校验: It,It,eqth //I//t,t，t ， ,,,1kopocI, t由于发生短路时，切断电流主要是靠断路器来完成，所以隔离开关的与断路器kt的相同，即: k t,t，t,2.5，0.02，0.05,2.57(S) kopoc 查周期分量等值时间曲线可得 1.85S 22即: 4，50,10000,1.85，41.54,3192.31 满足热稳定条件。 2?出线回路 最大工作持续电流: I=1.05I=192A ; WmaxN U,U NNe 拟选型号为GW4—220W系列隔离开关，根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与三绕组变压器回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。 3?母联隔离开关的选择 ，最大工作持续电流:I=1.05I=1.051157A ; ，1102,WmaxN U,U NNe 拟选型号为GW4—220W系列隔离开关，根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与三绕组变压器回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。 VI 南华大学电气工程学院课程设计 (5)110KV侧隔离开关的选择 1?联络变压器回路 最大工作持续电流: ，，I=1.05I=1.051205=1265A; WmaxN U,U NNe 拟选型号为GW4-110D/1250-50系列隔离开关，具体计算参数如下表5.9 表5.9 GW4-110D/1250-50系列隔离开关技术数据 额定工作电压额定工作电流 4s后热稳定电额定动稳定电流额定频率(H Z) (KV) (KV) 流(KA) 峰值(KA) 1250 50 110 31.5 50 a 动稳定校验: 动稳定电流为50KA，110KV侧短路冲击电流为 为23.75 KA 即: Ii满足动稳定条件 maxsh , //I^2^2//t,t，tb 热稳定校验: ， ， It,It,,,1kopoc,eqthI, t由于发生短路时，切断电流主要是靠断路器来完成，所以隔离开关的与断路器kt的相同，即: k t,t，t,2.5，0.02，0.025,2.95(S) kopoc 查周期分量等值时间曲线可得 2.1S 22即: 4，31.5,3969.0000,2.1，9.3321,182.88 满足动稳定条件 2?出线回路 最大工作持续电流: ，，U,UI=1.05I=1.05182=191.09A; WmaxNNNe 拟选型号为GW-110D/1250-50系列隔离开关，同样根据额定电流和电压所选型4 号和动、热稳定校验与三绕组变压器回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。 3?母联隔离开关的选择 VI 南华大学电气工程学院课程设计 最大工作持续电流: ，U,UI=1.05I=1.051529A; ，1456,WmaxNNNe 拟选型号为GW-110D/1250-50系列隔离开关，同样根据额定电流和电压所选型4 号和动、热稳定校验与三绕组变压器回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。 5.5互感器的选择 互感器是变换电压、电流的电气设备，它的主要功能是向二次系统提供电压、电流信号也反映一次系统地工作状况，前者称为电压互感器，后者称为电流互感器。 在高压配电装置中，广泛采用互感器给测量仪表、继电保护和其他二次设备供电。互感器包括电流互感器和电压互感器两类。前者将大电流变成规定的小电流(5A或1A);后者将高电压变成规定的低电压(100V)。测量仪表和继电器的线圈与互感器的二次线圈相连，互感器的二次线圈应有可靠的接地。采用互感器的目的，除了将二次回路与一次回路隔离，以保证运行人员和设备的安全外，还使由它供电的二次设备标准化、小型化，从而个给运行维护提供方便。 (1)220KV侧电流互感器的选择 1?双绕组变压器回路 ，U,U 最大工作电流 :I=1.05I=1.05632A; ，602,WmaxNNNe 拟选型号为LCWB7—220(W)系列电流互感器，具体计算参数如下表5.10 表5.10 LCWB7—220(W)系列电流互感器技术数据 额定工作电压准确级 额定电流比 5S热稳定电流 额定动稳定电流(KV) (A) (KA) 峰值(KA) ， 220 0.5 2600/5 42 110 a 动稳定校验: II maxsh, 动稳定电流为110KA，220KV侧短路冲击电流104.60 即: Ii 满足动稳定条件 maxsh , ^2^2b 热稳定校验: It,It,eqth VI 南华大学电气工程学院课程设计 //I//t,t，tt,t，t,2.5，0.02，0.05,2.57(S) ，, ,,,1kopockopocI, 查周期分量等值时间曲线可得 2S 22即: 5，42,8820,2，41.54,3451.14 满足热稳定条件。 2?出线回路 最大工作持续电流: ，，U,UI=1.05I=1.05183=192A ; WmaxNNNe 同样拟选型号为LCWB7—220(W)系列电流互感器，根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与三绕组变压器回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。 (2)110KV侧电流互感器的选择 1?联络变压器回路 ,,110KV a.一次回路电压: uuNNS S44240000NI,I,，,，,1.68KA1Nmaxb.一次回路电流: 333，U3，110N 查《输配电设备手册》，选择LCWB6-110户外独立式电流互感器，其参数如下表4-24: 表4-24 电流互感器技术参数 额定电流比 准确级次 二次负荷 1S热稳定倍数 动稳定倍数 200/5 0.5 2,K,21 K,54 tes c.动稳定校验: i,2IKim1Nes 2，IK,2，1.68，54,128.264KA，i,23.75KANesim 满足动稳定要求。 VI 南华大学电气工程学院课程设计 d.热稳定校验: 根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与三绕组变压器回路基本相同，即: ^2^2， It,It,eqth //I//t,t，t ， ,,,1kopocI, t,t，t,2.5，0.02，0.025,2.95(S) kopoc 查周期分量等值时间曲线可得 2.1S 22，24),2.1，9.3321(1.68 满足热稳定要求。 综上所述，所选LCWB6-110满足要求。 2?出线回路 最大工作持续电流: ，，U,UI=1.05I=1.05182=191.09A; WmaxNNNe 同样拟选型号为 LCWB6—110W系列电流互感器 ，根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与三绕组变压器回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。 (3)发电机出口电流互感器 最大工作电流: I=1.05I=1022.3911A;UU WmaxNNNe, 拟选型号为LZZB8—20A系列电流互感器，具体计算参数如下表5-13 表5-13 LZZB—20A系列电流互感器技术数据 额定工作电压准确级 额定电流比 3S热稳定电流 额定动稳定电流(KV) (A) (KA) 峰值(KA) 20 0.5 1200/5 31.5 78.75 ? 动稳定校验: II maxsh, 由前边短路计算可知当f点发生短路时，变压器低压侧的电流最大为: 1 VI 南华大学电气工程学院课程设计 4.732230 I==17.28KA ，fmax415.75 ， 冲击电流:I=1.817.283=43.98KA 2，sh i动稳定电流I = 78.75KA，15.75KV侧短路冲击电流为=43.98kA maxsh 即:II满足动稳定条件 maxsh, 22ItIt,? 热稳定校验: ,eqth //I//ttt,， , ,,,1kopocI, tt+t=2.5+0.15+0.02=2.67s k=opoc 查周期分量等值时间曲线可得 t=2.2s eq 22，即: =2976.7>17.282.2=656.92 3，31.5 满足热稳定条件 (4)220KV母线侧电压互感器 TYD220/30.005,拟选型号为系列电压互感器，技术数据如下表5.14 TYD220/30.005,表5.14 系列电压互感器 额定工作电压(KV) 二次负荷 分压电容量 初级绕组 次级绕组 剩余电压绕组 0.5级 1.0级 0.45uf 0.1 150VA 300VA 220/30.1/3 型号含义: T——成套式; YD——电容式电压互感器 220/3 ——额定电压; 0.005——额定电容 (5)110KV母线侧电压互感器 拟选型号为JCC—110系列电压互感器，技术数据如下表5.15 表5.15 JCC—110系列电压互感器技术数据 额定工作电压(KV) 二次负荷 连接组标号 初级绕组 次级绕组 剩余电压绕组 1.级 3级 III,, 000.1 500VA 1000VA 110/30.1/3 型号含义: J——电压互感器 ;C——串级绝缘 VI 南华大学电气工程学院课程设计 C ——瓷箱式 ;110——额定电压 (6)发电机出口侧 拟选型号为JCC—35系列电压互感器，技术数据如下表5.16 表5.16 JCC—35系列电压互感器技术数据 额定工作电压(KV) 二次负荷 连接组标号 初级绕组 次级绕组 0.5级 1.0级 3级 Yy, n0 120VA 200VA 480VA 3335/ 5.6 避雷器的选择 雷电所引起的大气过电压将会对电气设备和变电所的建筑物产生严重的危害，因此，在变电所和高压输电线中必须采取有效的防雷措施，以保证电气设备的安全。运行经验表明，当前变电所中采用的防雷保护措施是可靠的，但雷电参数和电气设备的冲击放电特性具有统计型，故防雷措施也是相对的而不是绝对的。但是，随着人们对雷电现象的进一步认识和掌握，以及防雷保护设备特性的不断改善，变电所的防雷保护必须将更为经济合理。 避雷器主要有阀式避雷器排气式避雷器角型避雷器等几种。 (1).直击雷防护 直击雷德防御主要设法把直击雷迅速散到大地中去。一般采用避雷针、避雷线、避雷网等避雷装置。 防御直击雷的方法有: a.装设独立的避雷针。 b.在建筑物上装设避雷针或避雷线。 c.在建筑物屋面铺设避雷带或避雷网。 所有防雷装置都须有可靠的引下线与合格的接地装置相焊接。除独立的避雷针外，建筑物上的防雷引下线应不少于两根。这既是为了可靠，又是对雷电流进行分流，防止引下线上产生过高的电位。 (2)(感应雷的防御 防御感应雷的方法有: VI 南华大学电气工程学院课程设计 a在建筑物屋面沿周边装设避雷带，每隔20m左右引出接地线一根，须正确合理的选择接地电阻。 b.建筑物内所有金属物如设备外壳、管道、构架等均应接地，混凝土内的钢筋应绑扎或焊成闭合回路。 c.将突出屋面的金属物接地。 d.对净距离小于100mm的平行敷设的长金属管道，每隔2030m用金属线跨接，~ 避免因感应过电压而产生火花 (3)(阀式避雷器的选择 a.阀式避雷器的型号和技术数据 变电所一般采用普通碳化硅阀式避雷器(FZ型或FS型)，也可采用间隙或无间隙金属氧化物避雷器。 b.灭弧电压的校验 在中性点非直接接地系统中，灭弧电压不得低于被保护设备的最高运行线电压。 在中性点直接接地系统中，灭弧电压不得低于被保护设备的最高运行线电压的80%。 c.工频放电电压的校验 在中性点非直接接地系统中，工频放电电压应大于被保护设备最高运行相电压的3.5倍。 在中性点直接接地系统中，工频放电电压应大于被保护设备最高运行相电压的3倍。 冲击放电电压及残压的校验，这是一个绝缘配合问题，一般国产的阀式避雷器均满足绝缘配合要求，可不校验。 具体型号选择如下表5.17: 表5.17 避雷器选择的型号 型号 额定电压 灭弧电压 工频放电电压有效值(KV) (KV) (KV) 不小于 不大于 FZ-10 20 25 51 61 FZ-220 220J 200 448 536 FZ-110 110 126 254 312 VI 南华大学电气工程学院课程设计 6(结术语 本次课程设计的题目是“火力发电厂电气部分设计”。在这次设计中的发电机台数为四台，装机容量分别为4X200MW;机组年利用小时数: Tmax=6200h。在这次设计得过程中，我们翻阅了许多的相关资料，最重要的是通过本次设计，我们能够巩固所学的基本理论、专业知识，并综合运用所学知识来解决实际的工程问题，学习工程设计的基本技能，基本程序和基本方法。 所设计的火电厂电气部分具有可靠性、灵活性、经济性，并能满足工程建设规模要求。采用的电气主接线具有供电可靠、调度灵活、运行检修方便且具有经济性和可扩建发展的可能性等特点。所选主变经济、合理。在设计过程中，短路电流是按最严重情况考虑计算的，并结合实际环境，选择的电气设备提高了运行的可靠性，节约运行成本。 这次设计的发电厂电气部分的设计还是比较成功的，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的辛勤的指导下，终于游逆而解，有点小小的成就感，终于觉得平时所学的知识有了实用的价值，不仅学到了不少知识，而且锻炼了自己的能力，使自己对以后的路有了更加清楚的认识，对未来有了更多的信心。同时发现了我们学习的薄弱之处，而且我们学会了如何理论与实际相结合，明白了这次课程设计的目的。这次课程设计是培养了我们独立的分析问题、解决问题，使理论知识与工程实际相联系，并达到对知识的融汇和贯通及合理应用。 VI 南华大学电气工程学院课程设计 参考文献: [1]刘笙. 电气工程基础. 科学出版社 2008 [2]刘介才 工厂供电 机械工业出版社 1987 [3]何仰赞 电力系统分析 第二版 华中理工大学出版社 2001 [4]傅知兰. 电力系统电气设备选择与实用计算[M].中国电力出版社 2004 [5]电力工业部，电力规划设计院.电力系统设计手册[M].中国电力出版社 [6]西北电力设计院. 电力工程设计手册[M]. 中国电力出版社 [7]王锡凡. 电力工程基础[M]. 西安交通大学出版社 1998 [8]吴希再. 电力工程 [M]. 华中科技大学出版社 2004 [9]牟道槐. 发电厂变电站电气部分[M]. 重庆大学出版社 2003 [10]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 [11]尹克宁 电力工程 水利电力出版社 1987 VI 南华大学电气工程学院课程设计 谢辞 在这里首先要感谢我的老师汪普林。他平日里工作繁多，但在我做课程设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是汪普林老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩汪普林老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。 在这次课程设计中使我们的同学关系更进一步了，在这里我要感谢同我一起探讨问题的同学，和他们的探讨和交流给了我很多的启发，使我受益匪浅。尤其我们604寝室的全体室友，在这个大家庭里，大家相互帮助、团结协作，在共同的岁月里结下了深厚的友谊。在整个论文的完成过程中，他们给予了我巨大的支持和帮助。在此谢谢他们。 还要感谢父母对我的理解与信任，这么多年来的培养，有他们的默默支持我才会取得今天的成绩。 最后感谢其他支持者我的人。课程设计是一次系统学习的过程，课程论文的完成，同样也意味着新的学习生活的开始。 VI 南华大学电气工程学院课程设计 附录一 设计计算书 附1.1.发电厂主变容量选择的计算 该电厂共有蒸汽式发电机4台，容量都为200MW。 (1)、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，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Y型和?型，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。 三相变压器的一组相绕组或连接成三相组的三相变压器的相同电压的绕组连接成星型、三角型、曲折型时，对高压绕组分别以字母Y、D或Z表示，对中压或低压绕组分别以字母y、d 或z表示。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，应在两个变换间已“-”隔开。 我国110KV以上电压，变压器的绕组都采用Y连接。35KV以下电压，变压器绕组都采用?连接 (2)、容量的计算及变压器型号确定 1?主变选择: P200NS=110%××(1-8%)=110%××(1-8%)=238MVA NCOS,0.85 查《发电厂电气部分课程设计资料》，选定变压器容量为240 MVA 由于升压变压器有两个电压等级，所以这里选择两台两绕组的变压器和两台三绕组的变压器，查《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》选定主变型号为: 双绕组为SFP7-240000/220型主要技术参数如表2-3: 表2-3 空载 视在功率 阻抗 连接组标号 额定电压(kV) 空载损耗 电流 (MVA) 电压 240?2×2.5% 240 Y,d 200(kw) 12% N110.7% 低压:10.5 VI 南华大学电气工程学院课程设计 2?联络变的选择: 根据联络变压器的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饿要求;与此同时，也可在线路故障或检修时，通过联络变压器将剩余容量送入另一系统。 所以选择三绕组无励磁调压变压器:型号 SFPS7-240000/220，具体参数如下表1: 表1 所选变压器的容量 名称 型号 额定容量 额定电压(KV) 阻抗电压(%) 台 (KVA) 数 高压 中压 低压 高-中 高-低 中-低 220 121 15.75 23% 13% 8% 2 三绕组SFPS7 240000 变压器 -240000/220 附1.2发电厂短路电流计算 (1)、计算的基本假定和计算方法 a(基本假定 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?.系统中的电机均为理想电机，不考虑电磁饱和、磁滞、涡流及导体肌肤效应等影响;转子结构完全对称; 4?短路发生在短路电流为最大的瞬间; 5?不考虑短路电的电弧阻抗和变压器的励磁电流。 b.短路电流计算的方法 对应系统最大运行方式下，按无限大容量系统，进行相关的短路点的三项短路电流计算，求得I、ish值。 I——三相短路电流; VI 南华大学电气工程学院课程设计 I——三相短路冲击电流。 sh (2)、电抗图及电抗计算 由4×200MW火电厂电气主接线图，和设计任务书中给出的相关参数，可画出 系统的等值电抗图如图1所示。 附1.2.1 选取基准容量为S =200MVA V= V bbavS —— 基准容量; b V—— 所在线路平均电压 b X=200/12000=0.0167 1 200，X= X= X= X=0.146=0.124 d1d2d3d4235 1，，V=[V+V-V]=0.5[23%+8%-13%]=0.090 1(1-2)(1-3)(2-3)2 1，，V=[V+ V-V]=0.5[23%+13%-8%]=0.140 2(1-2)(2-3)(1-3)2 1，V=[ V+V-V]=0.5[8%+13%-23%]=-0.010 3(1-3)(2-3)(1-2)2 9.200，X= =0.0750 L1100240 14200，X= =0.120 L2100240 200X=X=X=X= ，0.12,0.1T11T21T41T31240 在下列计算中取冲击电流系数为1.8 VI 南华大学电气工程学院课程设计 a.当220kV侧母线发生短路时，等值电路如下: 附1.2.2 系统短路时的等值电路 因为110KV对计算无影响，等值电路最终简化如下: 附1.2.3 简化后的等值电路图 X=X=X=X=X+X= 0.124+0. 1 TZ1TZ2TZ4TZ3d1T11 =0.224 VI 南华大学电气工程学院课程设计 1X=0. 0167 I==59.8000 1s10.0167 X=0.224*235/200=0.264 TZ 200,0.5025 系统提供额定电流: I=B3，230 240,0.60发电机提供的额定电流:I= B3，230 查汽轮机的计算曲线的结果请见表附1.2.1: 冲击电流计算如下: ，I=2，1.8(30.05+4.6*4*0.6)=104.60 kA sh 短路容量计算如下: 3，230，S=104.6=41669.7MVA b. 当110kV侧母线发生短路时，等值电路如下: 附1.2.4 110kV母线出发生短路 通过星网变换，等效电路图可简化为如下图所示: VI 南华大学电气工程学院课程设计 附1.2.5 简化等值电路 其中: X=0.5*X+0.5*X=0.0375+0.06 = 0.0975 总lL1L3 X= 0.224*0.25 = 0.056 总G X= 0.06+0.0975+ 0.06*0.0975 / 0.0167 =0.51 G110 X=0.0167+0.095+0.0167*0.095/0.06=0.138 S X=0.51*235*4/200=2.39 GZ110 I=1/0.138=7.25 S 200,1.0000KA系统提供额定电流: I= B3，115 235，4,4.7100发电机提供的额定电流:I=KA B3，115冲击电流计算如下: 2，1.8，(7.25，1，0.443，4.7)I==23.75KA sh 短路容量计算如下: 3，115，(7.25，1，0.443，4.7)S==4730MVA 附1.3各回路最大工作电流 (1) 220KV侧各个回路的最大工作电流 a.母线上最大电流: S420maxNI===1102A N3，2303UN ，I=1.05I=1.051157A ，1102,WmaxN VI 南华大学电气工程学院课程设计 b.出线回路最大电流: S4201maxNI===183A ，N63，2303UN ，，I=1.05I=1.05183=192A WmaxN (3)双绕组变压器侧最大电流 S240maxNI===602A N3，2303UN ，I=1.05I=1.05632A ，602,WmaxN (2)110kV侧各个回路最大工作电流 a.出线回路最大电流: S290000Nmax==182.00A I=N8，3，1158，3UN ，，I=1.05I=1.05182=191.09A WmaxN b.联络变压器侧最大电流 S240000maxNI===1205A N3，1153UN ，，I=1.05I=1.051205=1265A WmaxN c.母线上最大电流: S290000maxNI===1456A N3，1153UN ，I=1.05I=1.051529A ，1456,WmaxN (3)发电机出口最大电流 S170，36.251Nmax，I===972.7058A ，N443，15.753UN ，，I=1.05I=1..05972.7958=1022.3911A WmaxN VI