【正文】 ...................... 45 接地體工頻接地電阻計(jì)算 ............................................ 46 人工接地體及工頻接地電阻計(jì)算 ................................ 46 7 主變壓器保護(hù)概述 ....................................................... 48 變壓器的故障及異常運(yùn)行方式 .................................... 48 電力變壓器保護(hù)裝置的構(gòu)成 ...................................... 48 對(duì)電力變壓器保護(hù)裝置的要求 .................................... 49 后記 ...................................................................... 50 參考文獻(xiàn) .................................................................... 52 致謝 ........................................................................ 53 3 1 緒 論 課題背景 由 發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。 電力系統(tǒng)規(guī) 劃是根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃和現(xiàn)有電力系統(tǒng)實(shí)際情況，結(jié)合能源和交通條件，分析負(fù)荷及其增長(zhǎng)速度，預(yù)計(jì)電力電量的發(fā)展，提高電源建設(shè)和系統(tǒng)網(wǎng)架的設(shè)想擬定、勘測(cè)、設(shè)計(jì)以及新設(shè)備試制的任務(wù)。 電氣主接線設(shè)計(jì)的重要性 首先，電氣主接線圖示電氣運(yùn)行人員進(jìn)行各種操作和事故處理的重要依據(jù)，因此電氣運(yùn)行人員必須熟悉本廠電氣主接線土，了解電路中各種電器設(shè)備的用途、性能及維護(hù)、檢察項(xiàng)目和運(yùn)行的步驟。所謂“不允許”事故，是指發(fā)生故障后果非常嚴(yán)重的事故，如全部電源津縣停運(yùn)、朱變壓器停運(yùn)，全場(chǎng)停電事故等 。單母線接線一般只適用于一臺(tái)發(fā)電機(jī)或一臺(tái)變壓器的以下三種情況： （ 1） 6～ 10KV配電裝置的出線回?cái)?shù)不超過(guò) 5 回； （ 2） 35～ 63KV配電裝置的出線回?cái)?shù)不超過(guò) 3 回； （ 3） 110～ 220KV 配電裝置的出線回?cái)?shù)不超過(guò) 3 回。另一種工作方式相當(dāng)于單母線運(yùn)行方式。 雙母線接線也有其缺點(diǎn)： a 增加一組母線和使每回路就須加一組母線隔離開(kāi)關(guān)。 缺點(diǎn)： a 變壓器的切除和投入較復(fù)雜，需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，影響一回線路的暫時(shí)停運(yùn)。 b. 110KV 電壓等級(jí)： 60km 架空出線 6 回，每回平均輸送容量 11MW。由于單母線接線本身的簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、方便等基本優(yōu)點(diǎn)，采用設(shè)備少、投資省、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電設(shè)備裝置，所以 220 KV電壓等級(jí)的接線形式選擇為單母線接線 。綜合考慮，則選擇單母線分段的接線形式。 不考慮短路點(diǎn)的衰減時(shí)間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的 電阻略去不計(jì)。 電氣設(shè)備選擇的校驗(yàn)內(nèi)容 表 51 高壓設(shè)備校驗(yàn)內(nèi)容 序號(hào) 電器名稱 額定 電壓 額定 電流 額定 容量 機(jī)械 荷載 額定開(kāi)斷電流 熱穩(wěn)定 動(dòng)穩(wěn)定 絕緣水平 單位 kV A kVA N A __ __ __ 1 斷路器 是 是 __ 是 是 是 是 是 2 隔離開(kāi)關(guān) 是 是 __ 是 __ 是 是 是 3 組合電器 是 是 __ 是 __ 是 是 是 4 負(fù)荷開(kāi)關(guān) 是 是 __ 是 __ 是 是 是 5 熔斷器 是 是 __ 是 是 __ __ 是 6 PT 是 是 __ 是 __ __ __ 是 7 CT 是 是 __ 是 __ 是 是 是 8 電抗器 是 是 __ 是 __ 是 是 是 9 消弧線圈 是 是 是 是 __ __ __ 是 10 避雷器 是 是 __ 是 __ __ __ 是 11 穿墻套管 是 是 __ 是 __ 是 是 是 12 絕緣子 __ __ __ __ __ __ 是 __ 注 :“是”表示需要校驗(yàn) , “－”表示不用校驗(yàn) 21 電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件 表 52 選擇電器的一般技術(shù)條件 序號(hào) 電器名稱 額定 電 壓 額定 電 流 額定 容 量 機(jī)械 荷 載 額定開(kāi)斷電流 熱穩(wěn)定 動(dòng)穩(wěn)定 絕緣水平 單位 KV A KVA N A __ __ __ 1 斷路器 是 是 __ 是 是 是 是 是 2 隔離開(kāi)關(guān) 是 是 __ 是 __ 是 是 是 3 組合電器 是 是 __ 是 __ 是 是 是 4 負(fù)荷開(kāi)關(guān) 是 是 __ 是 __ 是 是 是 5 熔斷器 是 是 __ 是 是 __ __ 是 6 PT 是 是 __ 是 __ __ __ 是 7 CT 是 是 __ 是 __ 是 是 是 8 電抗器 是 是 __ 是 __ 是 是 是 9 消弧線圈 是 是 是 是 __ __ __ 是 10 避雷器 是 是 __ 是 __ __ __ 是 11 穿墻套管 是 是 __ 是 __ 是 是 是 12 絕緣子 __ __ __ __ __ __ 是 __ 注 :“是”表示需要選 擇的技術(shù)條件 , “－”表示不用選擇的技術(shù)條件 按正常工作條件選擇 按額定電壓選擇 電氣設(shè)備的額定電壓 就是其銘牌上標(biāo)的線電壓，另外還有規(guī)定允許最高工作電壓 ，所選電氣設(shè)備允許的最高工作電壓不得低于所在電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓 而對(duì)于電網(wǎng)，由于系統(tǒng)采取各種調(diào)壓措施，電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓 通常不超過(guò)電網(wǎng)額定電壓 的 10%，即 22 按額定電流選擇 電氣設(shè)備的額定電流 是指在額定環(huán)境條件下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流。 屋外配電裝置： a．安全凈距大，占地面積大。 配電裝置的設(shè)計(jì)要求 滿足安全凈距的要求 （ 1）屋外電氣設(shè)備外絕緣體最低部位距地小于 米時(shí)，應(yīng)裝設(shè)固定遮攔，屋內(nèi)電氣設(shè)備外絕緣體最底部位距地小于 ，應(yīng)裝設(shè)固定遮攔。 高型層外配電裝置：將斷路器、電流互感器、布置在旁路母線下方，同時(shí)兩組母線重疊布置。這正是我們主要關(guān)心的問(wèn)題。雷云是一塊大介質(zhì)，電荷在其內(nèi)部不容易運(yùn)動(dòng)，因此如前所述，在雷云積聚電荷的過(guò)程中，就可能形成若干個(gè)密度較高的電荷中心。 我國(guó)各地雷電日的多少和該地的緯度及距海洋的遠(yuǎn)近有關(guān)。 34 （ 1）雷電流幅值的概率分布 我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)推薦按下式計(jì)算 88lg IP ?? (21) 式中： I是雷電流幅值， kA； P是 幅值等于大于 I的雷電流概率。 (3)雷電流陡度 由于雷電流的波頭長(zhǎng)度變化范圍不大，所以雷電流的陡度和幅值必然密切相關(guān)。 圖 221（ c）為等值半余弦波，雷電流波形的波前部分，接近半余弦波，可用下式表達(dá)： )c os1(2 tIi m ??? （ 25） 這種波形多用于分析雷電流波前的作用，因?yàn)橛糜嘞液瘮?shù)波前計(jì)算雷電流通過(guò)電感支路所引起壓降比較方便。如圖 22的雷電流源等值電路，有 : Z Z0 i=2i0 雷擊流源 被擊電路 37 圖 22雷電流等值電路 ZZZii ??0002 （ 28） 顯然 i與 Z有關(guān)。 雷電放電的物理過(guò)程雖然是很復(fù)雜的，但是從地而感受到的實(shí)際效果和防雷保護(hù)的工程角度，還是可以把它看成是一個(gè)沿著一條固定波阻抗的雷電通道向地而傳播的電磁波過(guò)程，據(jù)此建立計(jì)算模型。斜角波的數(shù)學(xué)表達(dá)式最簡(jiǎn)單，便于分析與雷電流波前有關(guān)的波程，并且斜角平頂波用于分析發(fā)生在 10181。s 的僅占 18%～ 30%。 幅值和波頭又決定了雷電流隨時(shí)間上升的變化率，稱為雷電流的陡 度。每年的雪電日數(shù)相差較大，故采用的是多年平均值。而且，人們眼睛觀察到的一次閃電，實(shí)際上往往包含多次先導(dǎo) 主放電的重復(fù)過(guò)程，一般為 2~3次，最多可達(dá) 40多次。 大多數(shù)雷電發(fā)生在雷云之間，它對(duì)地面沒(méi)有什么直接影響。 層外配電裝置 : 根據(jù)電器和用線布置的高度，層外配電可分為：中型、高型、半高型。 設(shè)計(jì)的基本步驟 選擇配電裝置的形式 根據(jù)電壓等級(jí)、電器形式、出線多少和方式、有無(wú)電抗器、地形及環(huán)境等因素，選擇配電方式。 c．設(shè)備受氣象及外界有害氣體影響較小，可減少維護(hù)工作量。 （ 5） 同類(lèi)設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行。單母線分段在投資上是比雙母線接線的投入要小的，而雙母線接線的可靠性又比單母線分段接線的可靠性高。 2 1 3 4 1 0 K V1 1 0 K V2 2 0 K V 圖 26 方案一接線圖 （ 2） 方案二 電壓等級(jí)的方案選擇。 （ 2） 出線回?cái)?shù)： 電壓等級(jí)： 15km 電纜饋線 10 回，每回平均輸送容量 。橋型接線分為內(nèi)橋接線和外橋接線兩種，如圖 25所示。 d 便于實(shí)驗(yàn)。它可以有兩種運(yùn)行方式，一種是固定連接分段運(yùn)行方式。為了便于投入或切除任何一條進(jìn)、出引線每條引線上都裝有可以切除符合電流和故障電流的斷路器。應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主接線的方案。廠址附近有大河通過(guò)，水量豐富，屬于 6級(jí)地震區(qū)，凍土層 米深，覆冰厚 10mm；最大風(fēng)速 20m/s；年平均溫度 +6℃，最高氣溫 +38℃，最低氣溫 36℃，土壤電阻率 500 m?? 。它的功能是將自然界的一次能源通過(guò)發(fā)電動(dòng)力裝置（主要包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等）轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心。 課程設(shè)計(jì)的目的和要求 課程設(shè)計(jì)的目的 發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)是 學(xué)生在學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)課程后的一次綜合性訓(xùn)練，復(fù)習(xí)鞏固本課程及其他課程的有關(guān)知識(shí)，增強(qiáng)工程觀念，通過(guò)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，掌握理論聯(lián)系實(shí)際的思路與方法 ，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的工作能力及實(shí)際工程設(shè)計(jì)的基本技能。其次，電氣主接線表明了發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器和線路等電氣設(shè)備的數(shù)量、規(guī)格、連接方式及可能的運(yùn)行方式。供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線首先應(yīng)滿足這個(gè)要求。 單母線接線最嚴(yán)重的缺陷是母線停運(yùn)（母線檢修、故障，線路故障后線路保護(hù)或斷路器拒運(yùn)）將使全部支路停運(yùn)，即停電范圍為該母線段的 100%，且停電時(shí)間很長(zhǎng)，若為母線自身?yè)p壞須待母線修復(fù)之后方能恢復(fù)各支路運(yùn)行。很顯然雙母線分段的可靠性高于前兩種 接線方式，只是母線保護(hù)較復(fù)雜。 b 當(dāng)母線故障或檢修時(shí)隔離開(kāi)關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。 b 橋聯(lián)斷路器檢修時(shí)，兩個(gè)回路需解裂運(yùn)行。 110KV最大負(fù)荷 70MW,最小負(fù)荷 60MW,cos =, Tmax=5000h，為Ⅱ類(lèi)負(fù)荷。 電壓等級(jí)的方案選擇。 在方案一和方案三的比較中，不同的地方是將方案三中的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)直接接 17 入 220KV 的系統(tǒng)中，原因有二，其一是當(dāng)把斯泰發(fā)電機(jī)接入 10KV 母線上浪費(fèi)，在 10KV 母線上有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)已經(jīng)足夠；其二 是 220KV 電壓等級(jí)與無(wú)窮大系統(tǒng)連接，接受該發(fā)電廠的剩余功率。 不考慮短路點(diǎn)的電流阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流。長(zhǎng)期允許電流 不得低于所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流，即 =K K有關(guān)修正系數(shù)之積 按短路情況校驗(yàn) 的計(jì)算條件： （ 1）容量與接線 （ 2）短路和種類(lèi) （ 3）短路計(jì)算點(diǎn) B．短路時(shí)間的計(jì)算 （ 1）檢驗(yàn)熱穩(wěn)定的短路計(jì)算時(shí)間 ，即計(jì)算短路電流熱效應(yīng)時(shí)間 。但便于帶電作業(yè)， b．維護(hù)、巡視和操作在室外進(jìn)行， 受外界氣象條件影響。 （ 2）配電裝置中相鄰帶點(diǎn)部分的額定電壓不同時(shí)，應(yīng)按較高的額定電壓確定其安全凈距。 半高型配電裝置：將斷路器、電流互感器、內(nèi)置在一個(gè)相鄰的一組母線下方，該組母線升高的裝置。 實(shí)測(cè)表明，對(duì)地放電的雷云絕大多數(shù)帶負(fù)電荷，根據(jù)放電雷云的極性來(lái)定義，此時(shí)雷電流的極性也為負(fù)電荷。第一次先導(dǎo) — 主放電沖擊，主要是泄放第一個(gè)電荷中心及其已傳播到先導(dǎo)