【正文】 表 412 型號(hào) 額定電壓 額定電流 動(dòng)穩(wěn)定 電流 熱穩(wěn)定電流 GW4220(D) 220kV 1000A 80kA (3S) (3) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)：應(yīng)滿足的條件是短路熱效應(yīng) QK不大于 隔離開關(guān) 在 t時(shí)間內(nèi)的允許熱效應(yīng)，即： It2t≥Qk It為 隔離開關(guān) t 時(shí)間內(nèi)的允許熱穩(wěn)定電流 (A) 即 隔離開關(guān) 在 t 時(shí)間內(nèi)的允許熱效應(yīng) 為 It2t= 3= KA2 S 校驗(yàn) 合格 (5) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： ies =100K ≥ish= 校驗(yàn) 合格 出線回路 (1) 額定電壓的選擇： UN ≥ UN = (2) 額定電流的選擇： IN ≥ Imax = SN√3UN= 30√3 = 所選斷路器型號(hào)如下表 410 所示 表 410 型號(hào) 額定電壓 額定電流 額定開斷電流 極限通過電流 熱穩(wěn)定電流 固有分閘時(shí)間 合閘時(shí)間 S 5kV 6000A 105 kA 300kA 120KA (5S) (3) 開斷電流的 校驗(yàn) ： 短路開斷時(shí)間為 t k = top1 tin=+= 開斷時(shí)間較長，采用 I”校驗(yàn) IN ，即 I” = IN 校驗(yàn)合格 (4) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)：應(yīng)滿足的條件是短路熱效應(yīng) QK不大于斷路器在 t 時(shí)間內(nèi)的允許熱效應(yīng)，即： It2t≥Qk 短路熱穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間為 tk = top2 to =+= 1s，故此情況下非周期分量的影響可略去不計(jì)。 S 短路熱穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間為 tk = top2 to =+= 1s，故此情況下非周期分量的影響可略去不計(jì)。 避雷器的選擇 ： 按額定電壓選擇：要求避雷器的額定電壓與系統(tǒng)額定電壓一致。 220kV 及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時(shí)，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。 電壓互感器的選擇結(jié)果如下表 46 所示： 表 46 電壓互感器選擇結(jié)果 型號(hào) 相數(shù) 安裝位置 額定變比 二次額定容量（ VA） 最大容 量（ VA） 3級(jí) JSJW— 三相 發(fā)電機(jī)回路 15750/100/— 120 200 480 960 YDR— 220 單相 220KV母線及 出線回路 220210√3 /100√3/100 150 220 440 1200 YDR— 110 單相 110KV母線及 出線回路 110000√3 /100√3/100 150 220 440 1200 電流互感器的配置 凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器，其數(shù)量應(yīng)滿足測量儀表、2021屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 保護(hù)和自動(dòng)裝置要求。采用互感器的目的，除了將二次回路與一次回路隔離，以保證運(yùn)行人員和設(shè)備的安全外，還使由它供電的二次設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，從而給運(yùn)行維護(hù)提供方便。 按經(jīng)濟(jì)電流密度 J選擇截面 S，即 S = Imax J? 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 校驗(yàn)?zāi)妇€動(dòng)穩(wěn)定性是校驗(yàn)?zāi)妇€在短路沖擊電流電動(dòng)力作用下是否會(huì)產(chǎn)生永久性形變或斷裂，即是否超過母線材料應(yīng)力的允許范圍。矩形導(dǎo)體散熱條件好，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，便于固定和連接，但集膚效應(yīng)較大，為了避免集膚效應(yīng)過大，單條矩形的截面不超過1250mm2。屋內(nèi)式8000A 以下隔離開關(guān)一般采用手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)； 220KV 及以上高位布置的隔離開關(guān)，宜采用電動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓機(jī)構(gòu)。 高壓 斷 路器的選擇 斷路器的選擇需要 根據(jù)環(huán)境條件，使用技術(shù)條件及各種斷路器的不同特點(diǎn)進(jìn)行選擇。如果滿足這一條件，則選出的電氣設(shè)備符合熱穩(wěn)定的要求。 ② 污染情況 安裝在污染嚴(yán)重，有腐蝕性物質(zhì)﹑煙氣﹑粉塵等惡劣環(huán)境中的電氣設(shè)備，應(yīng)選用防污型產(chǎn)品或設(shè)備布置在室內(nèi)。 xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護(hù)設(shè)計(jì) 18 表 38(a) 三相 對(duì)稱短路電流計(jì)算結(jié)果 表 38(b) 三相 對(duì)稱短路電流計(jì)算結(jié)果 表 39 不對(duì)稱 短路電流計(jì)算結(jié)果 2021屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第四章 導(dǎo)體和 主要電氣設(shè)備選擇 電氣設(shè)備選擇的一般 要求 應(yīng)滿足各種運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況的運(yùn)行要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。2％ YNd11 12 電力系統(tǒng) 元 件參數(shù)的計(jì)算 各元件 正序 參數(shù) 計(jì)算 型號(hào) 額定容量（ MW） 額定電壓（ KV） 功率因數(shù)cosφ 次暫態(tài)電抗（ Xd“） 負(fù)序電抗（ X2） QFS2002 200 2021屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 短路電流計(jì)算的 正序阻抗圖 如下圖 32 所示： 圖 32 短路電流計(jì)算等值 正序阻抗圖 為了計(jì)算方便，通常取基準(zhǔn)容量 Sj=100MVA 基準(zhǔn)電壓 一般取各等級(jí)的平均電壓 Uj=Uav= 基準(zhǔn)電流： /3Ij Sj Uj? 所以可得基準(zhǔn)電壓、基準(zhǔn)電流計(jì)算結(jié)果如下表 37 所示 表 37 Uj（ KV） 115 230 Ij(KA) 計(jì)算得各元件 正序 電抗標(biāo)幺值如下： 發(fā)電機(jī)的電抗計(jì)算公式為 SeSjXdX ?? 10 039。電力變壓器的冷卻方式，隨其型式和容量的不同而異， 主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器的分接頭較少，調(diào)壓范圍一般只有 10％（ 177。變壓器三相繞組的連接方式必須使其線電壓與系統(tǒng)線電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。 所以可得 T3 的容量為： xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護(hù)設(shè)計(jì) 12 SN=（ 200（ 14％） /— 25/） =195 （ MVA） 2) 當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上的負(fù)荷最大且其中容量最大的一臺(tái)機(jī)組退出運(yùn)行時(shí)，主變壓器應(yīng)能從系統(tǒng)到送功率，以保證發(fā)電機(jī)電壓母線上最大負(fù)荷的需要。 主變壓器容量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。 短路電流計(jì)算的步驟 1) 繪制相應(yīng)的電力系統(tǒng)接線圖 2) 選擇計(jì)算短路點(diǎn) 3) 繪制等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號(hào)。 xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護(hù)設(shè)計(jì) 10 第三章 短路電流計(jì)算 短路電流計(jì)算的目的和步驟 短路電流計(jì)算的目的 短路是電力系統(tǒng)中常見的、十分嚴(yán)重的故障。 單母線接線 1) 優(yōu)點(diǎn)： a) 接線簡單清晰。為了避免誤操作，需在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)閉鎖裝置。為了避免誤操作，需在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)閉鎖裝置。一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。所以在本方案中選擇的接線形式是單母線接線。這樣，只是部分短時(shí)停電，而不必全部短期停電。其優(yōu)點(diǎn)是：供電可靠，通過兩組母線隔離開關(guān)的倒閘操作 ，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷。 靈活性。 電氣主接線的設(shè)計(jì)步驟 1) 原始資 料分析。 xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護(hù)設(shè)計(jì) 2 第二章 電氣主接線設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) 原始資料 及分析 原始資料 發(fā)電廠情況 1) 類型：火電廠 2) 發(fā)電廠容量為臺(tái)數(shù)： 4 200MW；發(fā)電機(jī)電壓 ,cosa= 3) 發(fā)電廠年利用小時(shí)數(shù) maxT =6500 小時(shí) 4) 電廠所在地最高溫度： 42 度，平均溫度： 25 度，氣象條件一般，所在海拔低于 1000 米 電力負(fù)荷情況 1) 發(fā)電機(jī)電壓負(fù)荷：最大 50MW，最小 25MW 2) 110kv 最大 300MW,最小 200MW， ?cos =,Tmax=7000 小時(shí) 3) 其余送入 220 系統(tǒng)，系統(tǒng)容量為 10000MVA 歸算到 220kv 母線側(cè)阻抗為（ Sj=100MVA） 4) 自用電率為 4% 5) 供電線數(shù)目 ，每回輸送容量 30MW， ?cos = 架空線 6 回，每回輸送功率 50MW， ?cos = 架空線 4 回，與系統(tǒng)連接 設(shè)計(jì)任務(wù) 1) 發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計(jì) 2) 短路電流計(jì)算 3) 主要電氣設(shè)備選擇 4) 電氣設(shè)備校驗(yàn) 5) 配電裝置的設(shè)計(jì) 6) 變壓器保護(hù)設(shè)計(jì) 7) 母線 保護(hù)設(shè)計(jì) 2021屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 原始資料分析 需要設(shè)計(jì)的火電廠為大中型火電廠，其裝機(jī)容量為 4200=800MW， 在電力系統(tǒng)中 有 較為重要 的地位 ，且年利用小時(shí)數(shù)為 6500h， 110kv 電壓負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù) 7000h， 遠(yuǎn)大于電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的平均最大利用小時(shí)數(shù)（如2021 年我國電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 5221h），故該發(fā)電廠的電氣主接線設(shè)計(jì)要求有很高的可靠性。 “ 十一五 ” 期間，我國電力工業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，電力規(guī)模實(shí)現(xiàn)歷史性跨越、電力結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化、電力技術(shù)取得重大突破、電力節(jié)能 降耗成效顯著。其中 電氣主接線設(shè)計(jì)是電力工程設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，它表明發(fā)電廠內(nèi)的發(fā)電機(jī)、變壓器、各電壓等級(jí)的線路、各種電氣設(shè)備之間的連接形式。 并用該方案進(jìn)行短路電流計(jì)算， 根據(jù)短路電流計(jì)算結(jié)果選擇電氣一次設(shè)備并對(duì) 其進(jìn)行 校驗(yàn)。 ” 由此可見，我國電力工業(yè)已得到迅猛發(fā)展，這就對(duì)發(fā)電廠的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，需要我們認(rèn)真研究 對(duì)待。 電氣主接線設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則和基本要求 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則 發(fā)電廠的電氣主接線是保證電網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，是電氣設(shè)備布置和選擇、自動(dòng)化水平及二次回路設(shè)計(jì)的原則和基礎(chǔ)。 3) 繪制電氣主接線圖。經(jīng)濟(jì)性應(yīng)從以下幾個(gè)方面 考慮：節(jié)省一次投資；占地面積少；電能損耗小。調(diào)度靈活，各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活的適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行2021屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 方式調(diào)度和潮流變化的需要，通過倒換操作可以組成各種運(yùn)行方式。優(yōu)點(diǎn)是供電可靠性高，運(yùn)行靈活，適用于向重要用戶供電。 故淘汰掉一些較差的方案后，可以得到下面 四 種主接線方案。各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活的適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要，通過倒換操作可以組成各種運(yùn)行方式。當(dāng)一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護(hù)作用下，分段斷路器先自動(dòng)跳開，而后將故障母線所連的電源回路的斷路器跳開，該段母線所連的出線回路停電，隨后將故障段母線所連的電源回路和出現(xiàn)回路切換到備用母線，即可恢復(fù)供電。 b) 運(yùn)行靈活， 便于擴(kuò)建。 c) 母線便于向兩端延伸，擴(kuò)建方便 2) 缺點(diǎn)： a) 可靠性差。短路電流計(jì)算主要有以下目的： 1) 電氣主接線的比較與選擇。 7) 計(jì)算無限大容量的電源供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。因此，應(yīng)合理選擇變壓器。 所以按照設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)應(yīng)按 248MVA 選擇三臺(tái)雙繞組變壓器和按 195MVA 選擇一臺(tái)三繞組變壓器。 3. 結(jié)構(gòu)型式。 2) 具有可逆工作特點(diǎn)的聯(lián)絡(luò)變壓器。42.5％ YNyn0d11 高中 高低 中低 25 14 9 發(fā)電機(jī)的選擇 本次設(shè)計(jì)任務(wù)書中對(duì)發(fā)電機(jī)的要求為：容量 4200MW，發(fā)電機(jī)電壓xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護(hù)設(shè)計(jì) 14 ,cosa=，查閱《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南》得到發(fā)電機(jī)參數(shù)如下表 34: 表 34 發(fā)電機(jī)型號(hào)參數(shù) 廠用高壓變壓器的選擇 對(duì)廠用電高壓工作變壓器的容量應(yīng)按廠用電負(fù)荷的 110％選擇。 所以 )3(X 的值取為零。 與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)相一致。因此，設(shè)備應(yīng)選用高原型產(chǎn)品或用外絕緣提高一級(jí)的產(chǎn)品。 繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 top按照我國電氣設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)定：驗(yàn)算電氣設(shè)備時(shí)采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間；驗(yàn)算裸導(dǎo)體時(shí)宜采用主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，如主保護(hù)有死區(qū)時(shí)，則采用能對(duì)該死區(qū)起作用的后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，并采用相應(yīng)處的2021屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 短路電流值；驗(yàn)算電纜時(shí)，對(duì)電動(dòng)機(jī)等直饋線應(yīng)采取主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，其余宜按后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。 按照斷路器的技術(shù)條件選擇簡述如下： 斷路器的額定電壓不小于裝設(shè)電路所在電網(wǎng)的額定電壓 斷路器經(jīng)校正后的額定電流不小于通過斷路器的最大持續(xù)工作電流 校驗(yàn)斷路器的斷流能力。電力線路的選擇包括類型的選擇和截面的選擇兩部分。槽型導(dǎo)體的電流分布比較均勻，與同截面的矩形導(dǎo)體相比，其優(yōu)點(diǎn)是散熱條件好、機(jī)械強(qiáng)度高、允許載流量大、安裝也比較方便。 母線的選擇結(jié)果如下表 4 4 45 所示： 表 43 220KV母線的參數(shù) 截面尺寸（ mm） 雙槽導(dǎo)體截面S(