【導(dǎo)讀】第1章主接線的設(shè)計·············································3. 1．1發(fā)電機(jī)臺數(shù)和參數(shù)的確定··································3. 1．3廠用電的設(shè)計的確定·····································4. 第2章短路電流計算點的確定和短路計算結(jié)果······················9. 2．3短路電流計算結(jié)果·······································16. 第3章主要電氣設(shè)備的配置和選擇··························&#1

　　

【正文】 差異。 1） 故障類型及危害 發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)子與定子兩大部分組成，因而發(fā)電機(jī)故障包括定子與轉(zhuǎn)子故障。其故電力工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 障類型有： 定子繞組相間短路 定子繞組匝間短路 定子繞組單相短路 轉(zhuǎn)子繞組一點接地或兩點接地 轉(zhuǎn)子勵磁回路勵磁電流 急劇下降或消失 發(fā)電機(jī)故障將對發(fā)電機(jī)本身與系統(tǒng)都有相當(dāng)大的危害：定子繞組相間短路會破壞絕緣，燒壞鐵心，以致毀壞機(jī)組：定子繞組匝間短路會破壞縱絕緣，進(jìn)而發(fā)展為單相接地或相間短路；定子繞組單相接地時，接地點的電流將使鐵心局部熔化，給檢修工作帶來很大的困難；轉(zhuǎn)子回路一點接地雖然對發(fā)電機(jī)沒有直接危害，但如果不及時處理，再發(fā)生另外一點接地就造成兩點接地，對于水輪發(fā)電機(jī)和同步調(diào)相機(jī)，危害更大；發(fā)電機(jī)低勵磁或失磁時，發(fā)電機(jī)要從系統(tǒng)吸取大量的無功功率，引起定子過電流，同時發(fā)電機(jī)可能失去同步而進(jìn)入異步運行，若系統(tǒng)無功儲備不足 ，將引起電壓下降，嚴(yán)重時會危及系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 2） 異常工況狀態(tài) 異常工況狀態(tài)主要分為以下幾種： a) 由于外部短路引起的定子繞組過電流。 b) 由于負(fù)荷等超過發(fā)電機(jī)額定容量而引起的三相對稱過負(fù)荷；過電流與過負(fù)荷造成定子溫度升高，絕緣加速老化，機(jī)組壽命縮短。 c) 由于外部不對稱短路或不對稱負(fù)荷而引起的發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流和過負(fù)荷；在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出 100Hz 的倍頻電流，可使轉(zhuǎn)子局部灼傷或使護(hù)環(huán)受熱松脫，而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)重大事故。此外，引起發(fā)電機(jī)的 100Hz 的振動。 d) 由于突然甩負(fù)荷引起的定子繞組過電壓；調(diào)速系統(tǒng)慣性較大的發(fā)電機(jī)，在突然甩負(fù)荷 時，可能出現(xiàn)過電壓，造成發(fā)電機(jī)繞組絕緣擊穿。 e) 由于勵磁回路故障或強(qiáng)勵時間過長而引起的轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷； f) 由于汽輪機(jī)主汽門突然關(guān)閉而引起的發(fā)電機(jī)逆功率；當(dāng)機(jī)爐保護(hù)動作或調(diào)速控制回路故障以及某些認(rèn)為因素造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)為電動機(jī)運行時，發(fā)電機(jī)將從系統(tǒng)吸收有功功率，即逆功率。 5． 2 發(fā)電機(jī)保護(hù)類型 針對上述故障類型及不正常運行狀態(tài)，發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)以下繼電保護(hù)裝置： 對于 1MW以上發(fā)電機(jī)的定子繞組及其引出線的相間短路，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)簡稱電力工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 縱差保護(hù)。 對于直接連于母線的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓網(wǎng)絡(luò)的階段電容電流大于或等于 5A 時（不考慮消弧線圈的補(bǔ)償作用），應(yīng)裝設(shè)動作于跳閘的零序電流保護(hù)；當(dāng)接地電容電流小于 5A時，則裝設(shè)作用于信號的接地保護(hù)。 對于發(fā)電機(jī) — 變壓器組，一般在發(fā)電機(jī)電壓側(cè)裝設(shè)作用于信號的接地保護(hù)；當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓側(cè)接地電容電流大于 5A時，應(yīng)該裝設(shè)消弧線圈。 容量在 100MW 及以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)為 100%的定子接地保護(hù)。 對于發(fā)電機(jī)定子繞組的匝間短路，當(dāng)繞組接成星形且沒相中有引出的并聯(lián)支路時，應(yīng)裝設(shè)單繼電器式的橫聯(lián)差動保護(hù)簡稱橫差保護(hù)。 對于發(fā)電機(jī)外部短路引起的過電流，可采用下列保護(hù)方式： a、 負(fù)序過電 流及單相式低電壓啟動過電流保護(hù)，一般用于 50MW 及以上的發(fā)電機(jī)。 b、 負(fù)荷電壓（負(fù)序電壓及線電壓）啟動的過電流保護(hù)。 c、 過電流保護(hù)，用于 1MW 以下的小發(fā)電機(jī)。 對于由不對稱負(fù)荷或外部不對稱短路而引起的負(fù)序過電流，一般在 50MW 及以上的發(fā)電機(jī)上裝設(shè)負(fù)序電流保護(hù)。 對于由對稱負(fù)荷引起的發(fā)電機(jī)定子繞組過電流，應(yīng)裝設(shè)接于一相電流的過負(fù)荷保護(hù)。 對于水輪發(fā)電機(jī)定子繞組過電壓，應(yīng)裝設(shè)帶延時的過電壓保護(hù)。 對于發(fā)電機(jī)勵磁回路的接地故障，應(yīng)采用以下保護(hù)措施： a、 水輪發(fā)電機(jī)一般裝設(shè)一點接地保護(hù)，小容量機(jī)組可采用定期絕緣檢測裝置。 b、 對 汽輪發(fā)電機(jī)勵磁回路的一點接地，一般采用定期檢測裝置；對大容量機(jī)組則可以裝設(shè)一點接地保護(hù)；對兩點接地故障，應(yīng)裝設(shè)兩點接地保護(hù)，在勵磁回路發(fā)生一點接地后投入。 對于發(fā)電機(jī)勵磁消失的故障，在發(fā)電機(jī)不允許失磁運行時，應(yīng)在自動滅磁開關(guān)斷開時聯(lián)鎖斷開發(fā)電機(jī)的斷路器；對采用半導(dǎo)體勵磁以及 100MW及其以上用同軸直流勵磁機(jī)的發(fā)電機(jī)，應(yīng)增設(shè)直接反映發(fā)電機(jī)失磁時電氣參數(shù)變化的專用失磁保護(hù)。 對于轉(zhuǎn)子回路的過負(fù)荷，在 100MW及以上并采用半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)上應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)。 1對于汽輪發(fā)電機(jī)主汽門突然關(guān)閉，為 防止汽輪機(jī)遭到損壞，對大容量的發(fā)電機(jī)組可考慮裝設(shè)逆功率保護(hù)。 1其他的異常工況保護(hù)。 電力工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 如當(dāng)電力系統(tǒng)振蕩影響機(jī)組安全運行時，在 300MW 及以上機(jī)組上宜裝設(shè)失步保護(hù)；當(dāng)汽輪機(jī)低頻運行造成機(jī)械振動，葉片損傷對汽輪機(jī)危害極大時，可裝設(shè)低頻保護(hù)；當(dāng)水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)斷水、漏水時，可裝設(shè)斷水或漏水保護(hù)；防止輸出斷路器斷口閃絡(luò)而裝設(shè)斷路器斷口閃絡(luò)保護(hù)等。 為了快速消除發(fā)電機(jī)內(nèi)部的故障，在保護(hù)動作于發(fā)電機(jī)斷路器跳閘的同時，還必須動作于自動滅磁開關(guān)，斷開發(fā)電機(jī)勵磁回路，以使轉(zhuǎn)子回路電流不會在定子繞組中再感應(yīng)電動勢，繼續(xù)供給短路 電流。 同步發(fā)電機(jī)的縱聯(lián)差動保護(hù) 對于 100MW 及以上的大容量發(fā)電機(jī)，我國目前均推薦采用有制動特性的差動繼電器， 即利用外部故障時的穿越電流實現(xiàn)制動，這樣既能保證發(fā)生區(qū)外故障時可靠地避開最大不平衡電流的影響，又能達(dá)到提高區(qū)內(nèi)故障時的靈敏性這一目的。 同步發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù) 發(fā)電機(jī)定子匝間短路保護(hù)可以有多種方案，應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠一次設(shè)備接線情況進(jìn)行選擇。 橫聯(lián)差動保護(hù)（簡稱橫差保護(hù)） 發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)，是發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路（同分支匝間短路及同相不同分支之間的匝間短路）、線棒開焊的主保護(hù)，也能保護(hù)定子繞組相 間短路。 反映轉(zhuǎn)子回路 2 次諧波電流的匝間短路保護(hù) 縱向零序電壓式匝間保護(hù) 發(fā)電機(jī)縱向零序電壓式匝間保護(hù)，是發(fā)電機(jī)同相分支匝間短路及同相不同分支之間匝間短路的主保護(hù)。 發(fā)電機(jī)的單相接地保護(hù) 根據(jù)安全要求，發(fā)電機(jī)的外殼都是接地的，因此，定子繞組因絕緣破壞而引起的單相接地故障比較普遍。當(dāng)接地電流比較大，能在故障點引起電弧時，將使繞組的絕緣和定子鐵心燒壞，并且也容易發(fā)展成相間短路，造成更大的危害。我國規(guī)定，當(dāng)接地電容電流等于或大于 5A 時，應(yīng)裝設(shè)動作于跳閘的接地保護(hù)；當(dāng)接地電流小于 5A時，一般裝設(shè)作用于信號的接地保 護(hù)。 過去認(rèn)為發(fā)電機(jī)為全絕緣的設(shè)備，在正常運行中中性點電壓低，不容易發(fā)生接地故障，即使發(fā)生，由于接地電流較小，不會對鐵心造成故障。因此，允許單相接地保護(hù)在中性點附近一定的死去。但隨著單機(jī)容量的增大，特別是大型水內(nèi)冷機(jī)組，要求在保護(hù)區(qū)內(nèi)任何一點發(fā)生故障時均能反應(yīng)。 電力工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 利用基波零序電壓構(gòu)成的定子接地保護(hù)（可用于發(fā)電機(jī) — 變壓器組） 目前， 100%定子接地保護(hù)裝置一般由兩部分組成：第一部分是基波零序電壓保護(hù)，如上所述它能保護(hù)定子繞組的 85%以上，第二部分保護(hù)則用來消除基波零序電壓保護(hù)不能保護(hù)的死區(qū)。為提高可靠性，兩部 分的保護(hù)區(qū)應(yīng)相互重疊。 利用基波零序電壓和 3 次諧波電壓構(gòu)成的 100%定子接地保護(hù) 同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù) 當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生不對稱短路或在正常運行情況下三相負(fù)荷不平衡時，在發(fā)電機(jī)定子繞組中將出現(xiàn)負(fù)序電流。此電流在發(fā)電機(jī)空氣隙中建立的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子為兩倍的同步轉(zhuǎn)速，因此將在轉(zhuǎn)子繞組、阻尼繞組以及轉(zhuǎn)子鐵心等部件上感應(yīng)出 100Hz 的倍頻電流，該電流使得轉(zhuǎn)子上電流密度很大的某些部位（如轉(zhuǎn)子端部、護(hù)環(huán)內(nèi)表面等），可能出現(xiàn)局部的灼傷，甚至可能使護(hù)環(huán)受熱松脫，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的重大事故。此外，負(fù)序氣隙旋 轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子電流之間，以及正序氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與定子負(fù)序電流之間所產(chǎn)生的 100Hz 交變電磁轉(zhuǎn)矩，將同時作用在轉(zhuǎn)子大軸和定子機(jī)座上，從而引起 100Hz 的振動。 定子不對稱過負(fù)荷保護(hù) 勵磁回路接地保護(hù)同步發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) 。 5． 2 發(fā) 變壓器 保護(hù)類型 1）、瓦斯保護(hù) 2）、縱差保護(hù) 3）、電流速斷保護(hù) 4）、過電流保護(hù) 5）、零序電流保護(hù) 6）、過負(fù)荷保護(hù) 電力工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 附錄一 所選設(shè)備一覽表 發(fā)電機(jī) 2臺： 型號 額定 電壓 額定 電流 功率 因數(shù) 定子 接線 負(fù)序電抗（ %） 零序電抗（ %） 同步電抗（ %） 次暫 態(tài)電抗（ %） QFSN3002 18kV 11320A 2y 主變壓器 2臺： 型號 額定容量（ kVA） 額定高壓 （ kV） 額定低壓（ kV） 連接組別 阻抗電壓 (%) SFP7360000/220 360000 242 ? 2 % 18 YN,d11 起備變： 型號 容量（ kVA） 高壓 （ kV） 低壓 （ kV） 全穿越電抗（ %） 半穿越電抗（ %） 連接組別 SFPFZ40000/220 40000/2 20210 220? 8% 0 25 YN， d11，d11 220kV斷路器： 電壓等級 型號 額定電壓 額定電流 額定開斷電流（ kA） 極限過電流峰值（ kA） 熱穩(wěn)定電流（ kA） 220kV LW12220 220kV 1000A 40 100 46(4s) 6kV開關(guān)柜： KYN310/13 名稱 參數(shù) 名稱 參數(shù) 額定電壓（ kV） 6 熱穩(wěn)定電流（ kA） （ 4s） 最高工作電壓（ kV） 額定電流（ A） 2021 額定開斷電流峰值（ kA） 80 母線系統(tǒng) 單母線 額定動穩(wěn)定電流（ kA） 80 操動機(jī)構(gòu) 電磁型 /彈簧 隔離開關(guān)： 電壓等級 型號 額定電壓 額定電流 動穩(wěn)定電流（ kA） 熱穩(wěn)定電流（ kA） 220kV GW4220D/200 220kV 1000A 104 46(4s) 電力工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 6kV GN210/2021 6kV 2021A 85 51(5s) 電壓互感器： 位置 型號 額定電壓（ kV） 準(zhǔn)確級 一次 二次 輔助線圈 220kV母線出線 YDR220 3/220 3/ 220kV母線 JCC5220 3/220 3/ 發(fā)電機(jī)出口 JSJW15 20 6kV母線 JSJB6 6 6kV JDZJ6 3/6 3/ 電流互感器 ： 電壓等級（ kV） 型號 額定電流比 /A 準(zhǔn)確度 二次負(fù)荷 /Ω 熱穩(wěn)定倍數(shù)（ 1s） 動穩(wěn)定倍數(shù) 18 LMZ120 12021/5 220 LR1220 1200/5 60 60 6 LAJ10 2021/5 50 90 6kV母線：鋁絞線 型號： LJ625 載流量： 220kV母線：鋁錳合金 型號： 90100?? 載流量： 70℃ 80℃ ： 發(fā)電機(jī)端 主母線： 母 線類別 絕緣水平（ kV） 額定電流（ A） 外型尺寸（ mm） A? S H 主母線 24 12021 950 1300 730? 廠用分支母線 24 3000 600 850 515? 避雷器： 位置 型號 額定電壓有效值 系統(tǒng)電壓 220kV母線 Y10W1228/565 228kV 220kV 6kV母線 18kV發(fā)電機(jī)機(jī)端 BFYZ41300 41kV 20kV 主變壓器中性點 Y1W146/320 146kV 220kV 熔斷器： 位置 型號 額定電流 額定電壓 6kV電壓互感器 RN16/2 2A 6kV 18kV電壓互感器 RN220/ 20 kV 電力工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 33