中型发电厂电气主接线设计Word文件下载.docx
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表1-2变压器参数
额定容量
连接组
损耗
空载电流
阻抗电压（%）
空载
短路
双绕组变压器
SFP7-360000/220
360MVA
Ynd11
180KW
828KW
0.7%
13.1
三绕组变压器
SFP7-180000/220/110/10
180MVA
Ynynd11
178KW
650KW
14.0
23.0
7.0
1.4年运行费用的计算
（1）双绕组变压器
△P0=180KW△Q0=2520Kvar
△PK=828KW△QK=47160Kvar
S=527MVASN=360MVA
ｔmax=4500h/aT=5000h/a
K=0.02n=2α=0.32元/（kW·
h）
△A1=n（△P0+K△Q0）T+ｔmax/n（△PK+K△QK）（S/SN）2
=10844166（kW·
（2）三绕组变压器
△P0=178KW△Q0=1260Kvar
△P1k=650KW△P2k=650KW△P3k=650KW
△Q1k=27000Kvar△Q2k=-1800Kvar△Q3k=14400Kvar
=5000h/a
=4500h/a
=5000h/a
T=5000h/an=2K=0.02
△A2=n（△P0+K△Q0）T+1/n[（△P1k+K△Q1k）ｔ1max+（△P2k+K△Q2k）ｔ2max+（△P3k+K△Q3k）ｔ3max]
=8733500（kW·
C=α（△A1+△A2）α=626.5万
1.5电气主接线图
见附录一
短路电流计算
2.1概述
电力系统中，常见的短路故障有三相对称短路、两相短路和单相接地短路。
其中三相短路电流的计算是为了选择和校验QF、QS、母线等电气设备，两相短路电流用于整定继电保护装置。
短路发生后，短路电流的值是变化的，变化的情况决定于系统电源容量的大小、短路点离电源的远近以及系统内发电机是否带有电压自动调整装置等因素。
按短路电流的变化情况，通常把电力系统分为无限容量系统和有限容量系统。
无限容量系统短路电流的计算，采用短路回路总阻抗法计算；
有限容量系统短路电流的计算采用运算曲线法，这中间要用到网络的等效变换。
本次设计中，短路电流的计算就涉及到这两个方面的内容。
2.2系统电气设备电抗标幺值计算
系统基准值
100MVA，基准电压
=
（1）发电机电抗标幺值的计算
100MVA发电机电抗标幺值
X*G1＝0.124×
100×
0.85/100=0.105
300MVA发电机电抗标幺值
X*G2＝0.143×
0.85/300=0.422
（2）变压器电抗标幺值的计算
双绕组变压器电抗标幺值
X*T1＝0.131×
100/360＝0.036
（3）三绕组变压器电抗标幺值
UK1%＝1/2×
[UK（1-2）%＋UK（3-1）%-UK（2-3）%]=15
UK2%＝1/2×
[UK（1-2）%＋UK（2-3）%-UK（3-1）%]=-1.0
UK3%＝1/2×
[UK（3-1）%＋UK（2-3）%-UK（1-2）%]=8.0
X*T2.1＝0.15×
100/180＝0.083
X*T2.2＝（-0.01）×
100/180＝-0.006
X*T2.3＝0.08×
100/180＝0.044
（4）系统归算到220kV侧的电抗标幺值：
2.3短路电流计算
2.3.1系统的简化图
2.3.2220KV母线短路
等值电路图如下：
简化后：
短路电流标幺值：
I*1＝1/O.014+1/0.116=80.48
短路电流：
I1＝I*1×
100/（√3×
220）=21.1KA
短路冲击电流：
Ish1＝1.9√2I1=56.7KA
2.3.3110KV母线短路
I*2＝1/0.029=36.2
I2＝I*2×
110）=11.1KA
Ish2＝1.9√2I2=29.8KA
2.3.410.5KV母线短路
I*3＝1/0.053+1/0.077=33.4
I3＝I*3×
10.5）=183.6KA
Ish3＝1.9√2I3=494.1KA
第三章电气设备的选择
3.1断路器的选择
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）额定电流选择：
3）开断电流：
（短路电流有效值）
4）动稳定：
（短路冲击电流）
5）热稳定：
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。
3.1.1220KV侧断路器选择
（1）双绕组变压器出口最大电流：
I1max＝1.05×
360000/（√3×
220）=992A
（2）三绕组变压器220KV侧最大电流：
I2max＝1.05×
180000/（√3×
220）=496A
母线上流过的最大电流
=2I1max=1984A
＝21.1KA
Ish1＝56.7KA
为了检测与校验方便，可均选择SFM-220型号的断路器。
表3-1SFM-220型号断路器参数表
额定电压
额定电流
额定开断电流
额定闭合电流
热稳定电流3S
合闸时间
固有分闸时间
SFM-220
220KV
2000A
40kA
100kA
0.1
0.25
3.1.2220kV断路器校验
额定电压：
UN≥UNS=220kV额定电流：
IN=2000A≥Imax=1984A
额定断开电流:
INbr=40kA≥
=21.1kA
额定闭合电流：
INcl=100kA≥Ish1=56.7kA
动稳定校验：
Ies=INcl=100kA≥Ish1=56.7kA
热稳定校验：
It2×
t=4800（kA2·
S）
tk=tpr2+ta+tin=2.35s
经查资料得到：
Itk=18.4KA，Itk/2=17.45kA
则Qk=
（
2+10×
Itk2+Itk/22）=749.8（kA2·
S）因此It2×
t>
Qk
所以所选断路器的热稳定满足需求。
此断路器满足系统需求。
3.1.3110KV侧断路器选择
（1）母线的最大电流：
Imax＝300000/（0.8×
110×
√3）=1968A
（2）三绕组变压器110KV侧最大电流：
Imax＝1.05×
110）=992A
I2＝11.1KA
Ish2＝29.8KA
为了检测与校验方便，可均选择LW6-110Ⅱ型号的断路器。
表3-2LW6-110Ⅱ型号断路器参数表
LW6-110Ⅱ
110KV
31.5kA
80kA
0.04
0.025
3.1.4110kV断路器校验
UN≥UMS=110kV额定电流：
IN=2000A≥Imax=1968A
INbr=31.5kA≥I2=11.1kA
INcl=80kA≥Ish2=29.8kA
Ies=INcl=80kA≥Ish2=29.8kA
It2×
t=2976.8（kA2·
tk=tpr2+ta+tin=2.065s
Itk=19.28kAItk/2=18.0kA
则Qk=630.3（kA2·
S）因此，It2×
3.1.510.5KV侧断路器选择
（1）发电机出口侧最大电流
100000/（√3×
10.5×
0.85）=6792A
（2）负载出线的最大电流：
Imax＝42000/（√3×
0.8）=2886A
（3三绕组变压器10.5KV侧最大电流：
90000/（√3×
10.5）=5196A
I3＝183.6KA
Ish3＝494.1KA
为了检测与校验方便，可均选择SN10-10型号的断路器。
表3-3SN10-10型号断路器参数表
热稳定电流4S
SN10-10
10.5KV
8000A
230kA
0.15
3.1.610.5kV断路器校验
UN≥UNS=10.5kV额定电流：
IN=8000A≥Imax=6792A
INbr=100kA≤I3=183.6kA
INcl=230kA≤Ish3=494.1kA
Ies=INcl=230kA≤Ish3=494.1kA
t=40000（kA2·
tk=tpr2+ta+tin=2.25s
Itk=192.45kAItk/2=182.8kA
则Qk=69046（kA2·
t﹤Qk
所以所选断路器不满足需此断路器满足系统需求。
因此，应在此处接限流电抗器来限制短路电流
3.2电抗器选择
发电机QFQ-100-2的额定电流为6470A，10.5KV出线采取出线电抗器，线路最大工作电流值
一般取发电机额定电流的5％～8％，照此标准选电抗器XKK-10-600-4型，额定电流
＝600A，
＝10kV，电抗百分比数
＝4，基准：
=100MV·
A,
=10.5KV,
=5.5KA,由此得电抗标么值为：
X*L＝
=0.04×
=0.349
=
＋
=0.349＋0.031=0.380
=1.05/0.380=2.76
×
10.5）=15.19KA
Ish3=1.9√2
=40.9KA
电抗器校验：
短路时残压为△Ure%=
100%=74%﹥60%～70%
INbr=100kA≥I3=15.19kA
INcl=230kA≥Ish3=40.9kA
Ies=INcl=230kA≥Ish3=40.9kA
Itk=15.19kAItk/2=15.19KA
则Qk=507.6（kA2·
t≥Qk
所以,接上限流电抗器后，所选断路器满足需此断路器满足系统需求
3.3隔离开关的选择
因隔离开关一般装在断路器的两侧，故可根据断路器的额定电流进选择。
因此隔离开关选择如下表：
表3-4隔离开关参数表
额定电压（Kv）
额定电流（kA）
动稳定电流（KA）
热稳定电流（kA）
GW6-220
220
2500
40（3s）
GW4-110
110
2000
104
46（4s）
GN10-10T
10
9000
100（5s）
3.3.1220kV隔离开关的校验
IN=2500A≥Imax=1984A
Ies=100kA≥Ish1=56.7kA
Qk=749.8（kA2·
所以所选隔离开关的热稳定满足需求。
此隔离开关满足系统需求。
3.3.2110kV隔离开关的校验
UN≥UNS=110kV额定电流：
Ies=104kA≥Ish2=29.8kA
t=8464（kA2·
Qk=630.3（kA2·
3.3.310.5kV隔离开关的校验
IN=9000A≥Imax=6792A
Ies=300kA≥Ish3=40.9kA
t=50000（kA2·
Qk=507.6（kA2·
S）因此，It2×
3.4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：
电流互感器的型式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：
（一次回路最大工作电流）
（原边额定电流）
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：
是电流互感器动稳定倍数，等于电流互感器极限值，过电流峰值
与一次绕组额定电流
峰值之比，即
根据以上规则选择的电流互感器如下：
表3-5电流互感器参数表
额定电流（A）
1s热稳定电流
动稳定电流
LCWB-220（W）
2×
1200/5
40KA
102KA
LCWB6-110B
1000/5
45KA
115KA
LBJ-10
8000/5
50倍
90倍
3.4.1220kV电流互感器校验
一次回路电压：
UN≥UNS=220kV
一次回路电流：
IN=2400A≥Imax=1984A
IeS=102kA≥Ish=56.7kA
It2=1600≥Qk=749.8（kA2·
所以所选电流互感器的热稳定满足需求。
此电力互感器满足系统需求。
3.4.2110kV电流互感器校验
UN≥UNS=110kV
IeS=115kA≥Ish=29.8kA
It2=2025≥Qk=630.3（kA2·
3.4.310.5kV电流互感器校验
UN≥UNS=10.5kV
IN=8000A≥Imax=6972A
√2INKES=1018.2kA≥Ish=40.9kA
（INKES）2=160000≥Qk=507.6（kA2·
3.5电压互感器选择
电压互感器配置
（1）母线除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同步、测量仪表和保护装置。
（2）线路35KV及以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压进行同步和装置重合闸，装有一台单相电压互感器
（3）发电机一般装2～3组电压互感器。
一组供自动调节励磁装置。
另一组供测量仪表，同步和保护装置用，该互感器采用三相五柱式或三只单相专用互感器，其开口三角形供发电机在未并列之前检查是否接地之用。
当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表使用。
50000KW及以上发电机中性点常接有单相电压互感器，用于100%定子接地保护。
（4）变压器变压器低压侧有时为了满足同步或继电保护的要求，没有一组电压互感器。
（5）容量和准确级的选择
根据以上方法和设计的实际情况选择的电压互感器如下表
表3-6电压互感器参数表
额定电压（kV）
二次绕组额定容量（V·
A）
最大容量（V·
一次
二次
三次
0.5
1
3
JDZJ1-10
10/√3
0.1/√3
0.1√3
50
80
200
JCC2-110
110/√3
500
1000
JCC2-220
220/√3
3.6导体的选择
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。
硬导体截面常用的有矩形.槽形和管形。
单条矩形导体截面最大不超过1250
，以减小集肤效应，使用于大电流时，可将2~4条矩形导体并列使用，矩形导体一般只用于35kV及以下.电流在4000A及以下的配电装置中；
槽形导体机械强度好，载流量大，集肤效应系数较小，一般用于4000~8000Ａ的配电装置中；
管形导体集肤效应系数小.机械强度高，用于8000A以上的大电流母线或要求电晕电压高的110kV及以上的配电装置中。
软导体常用的有钢芯铝绞线.组合导线.分裂导线和扩径导线，后者多用于330kV及以上配电装置。
根据以上规则选出导线如下表：
表3-7导体参数表
分类
导体截面
导体尺寸（mm）
集肤效应系数Kf
导体载流量（A）
导体截面（mm2）
h
b
双槽形
75
35
1.012
2280
1040
管型
（D）350
（d）330
1.02
14150
10200
3.6.1220kV导体的校验
环境因素：
海拔小于1000米，环境温度25℃，母线运行温度80℃，经查表得出C=83，δph=aβ=1，L1=1，W=bh2/6。
Smin=1/C√（QKKf）=331.9mm2<
1040mm2符合要求。
fbmax=1.73×
=1.73×
0.5×
29.82×
1.35×
=103.7（N/m）
W=23.7
Lmax=
=12.65m
所以，当绝缘子之间的跨距L取值小于Lmax，取8m时，动稳定符合要求。
3.6.2110kV导体的校验
Smin=1/C√（QKKf）=290.3mm2<
=207.4（N/m）
Lmax=
=8.94m
所以，当绝缘子之间的跨距L取值小于Lmax，取6m时，动稳定符合要求。
3.6.310.5kV导体的校验
Smin=1/C√（QKKf）=274.5mm2<
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