【導(dǎo)讀】由發(fā)電、配電、輸電、變電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)。系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心。電能的集中開發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應(yīng)與負(fù)荷的隨機(jī)變化，就制。約了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行。電力系統(tǒng)要實現(xiàn)其功能，就需在各個環(huán)節(jié)和不同層次。保護(hù)、通信和調(diào)度，確保用戶獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。主接線的確定對電力。系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身的運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)。的計算，也是一個重點。本文是對配有4臺150MW汽輪發(fā)電機(jī)的大型火電廠一次部。分的初步設(shè)計，主要完成了電氣主接線的設(shè)計。設(shè)計的內(nèi)容部分包括電氣主接線的。和型號的選擇；短路電流計算和高壓電氣設(shè)備的選擇與校驗;并作了變壓器保護(hù)。

　　

【正文】 械強(qiáng)度大，抗腐蝕性強(qiáng)，但銅的貯量少，價格貴，一般不建議采用，只在空氣中有腐蝕性氣體的戶外配電裝置中才用，鋁的電阻率較高，較易腐蝕，但貯量多，價格便宜，廣泛用作配電裝置中的母線，鋼的電阻率更大，還有很大的磁滯損耗和渦流損耗，但它的優(yōu) 點是機(jī)械強(qiáng)度高和價格便宜，通常用于高壓小容量電路，工作電流不大 300— 400A的低壓電路以及直流 電 路中，本設(shè)計中的母線均選鋁質(zhì)材料。 母線截面形狀選擇 要 求母線的截面形狀應(yīng)使集膚效應(yīng)小，散熱良好，機(jī)械強(qiáng)度高，安裝簡單和連接方便，實際上常采用的母線截面形狀有圓形、矩形 (單條、雙條、三條的 )、管形、雙槽形等 。 圓形母線只適用于小功率的電氣裝置中，矩形母線常用于 35KV 及以下的戶內(nèi)配電裝置中，為了增大散熱面面積，減小集膚效應(yīng)，應(yīng)兼顧機(jī)械強(qiáng)度。矩形母線的邊比通常是 1/12— 1/15,為避免集膚效應(yīng)過大，單條母線的截面積不應(yīng)大于 1000— 1200㎜ 2。當(dāng)單條矩形的最大容許電流不滿足要求時可采用兩條矩形母線，條間的距離一般取為一條母線的厚度，以保證散熱良好，當(dāng)工作電流更 大時，可采用三條矩形母線，當(dāng)每相有三條矩形母線時，中間一條中的電流占總電流的 20%，兩邊的每條占總電流的 40%,可見母線材料的利用率低，通常不宜采用每相有四條以上的矩形母線。 在工作電流很大的裝置中，可采用雙槽形母線和管形母線，雙槽形母線集膚效應(yīng)較小，散熱面大，機(jī)械強(qiáng)度高，適用于工作電流很大 (4000— 8000A)。短路電流也較 (150kA 及以上 )大的場合，管形母線的機(jī)械強(qiáng)度大，但內(nèi)表面的散熱條件差，如果管內(nèi)采用通風(fēng)冷卻或通水冷卻，其載流能力可較普通母線提高幾倍或幾十倍，管形母線多用作絕緣封閉水內(nèi)冷母線作為 巨大容量發(fā)電機(jī)的連接線，硬管及軟管母線也可用于戶外高壓配電裝置中，本設(shè)計中 220KV、 110KV 母線形狀選管型， 10KV 母線選 28 矩形母線。 220KV 母線選擇 根據(jù)本變電站的設(shè)計資料知道 220KV 母線上所有負(fù)荷出線容量為 790MVA，每臺主變壓器容量比為 100/100/50，所以母線所通過的功率為 790＋ 100 2＝ 990MVA。 由此推出最大工作持續(xù)電流為 avS 9 9 0I 2 . 4 8 5 K A3 U 3 2 3 0= = = （ 1） 按經(jīng)濟(jì)電流密度選 擇母線截面積： 最大負(fù)荷利用小 時數(shù) Tmax＝ 5000 h。查手冊可得導(dǎo)體的電流密度 J 取 。 所以導(dǎo)體截面積 II m m ( J 0 . 7 7 5 )J 2485= = = 3 2 0 7 =0 . 7 7 5 固母線型號選擇 Φ 130/116 的鋁錳合金管形導(dǎo)體。 （ 2） 校驗： 熱穩(wěn)定校驗： SiSmin 導(dǎo)體最小允許截面 : min dzIStC165。= 式中 :I∞ 穩(wěn)態(tài)短路電流 .(A) C 熱穩(wěn)定系數(shù) . (取 :87) tdz 短路電流等值時間 . (S) tdz=tz+″ 由 II165。ⅱⅱb= 計算時間 t可查表查出短路電流周期分量等值時間 tz，取 β″ =1 根據(jù)短路電流計算時間 t＝ 4S，查出 tz=,所以 tz=+ 1= , min dzIStC165。==172mm2,Si＞ Smin， 滿足要求 . 斷路器選擇設(shè)計 斷路器的選擇要求 （ 1） 斷路器的額定電壓應(yīng)等于或大于電氣裝置的額定電 壓 （ 2） 斷路器的額定電流應(yīng)等于或大于通過斷路器的長期最大負(fù)荷電流 （ 3） 選擇斷路器的類型：戶內(nèi)型、戶外型、多油式、少油式、壓縮空氣斷路器、六氟化硫斷路器等 （ 4） 校驗斷路器的開斷能力：斷路器允許開斷電流應(yīng)等于或大于斷路器實際開斷時間的三相短路電流周期分量有效值。當(dāng)短路電流非周期分量的初時不時大于 29 周期分量的幅值的 20%時，應(yīng)向斷路器制造廠家咨詢斷路器的開斷性能或要求做補(bǔ)充實驗。 （ 5） 校驗斷路器的動穩(wěn)定：要求斷路器允許的動穩(wěn)定電流峰值應(yīng)大于或等于 流過斷路器的三相短路沖擊電流。 （ 6） 校驗斷路器熱 穩(wěn)定：要求斷路器 t秒鐘穩(wěn)定電流 It算出的允許熱效應(yīng) I2大于或等于通過斷路器的短路電流熱脈沖 . 220KV 側(cè)斷路器的選擇 （ 1） 220KV 母線上的出線回路 一 、 二 回總和最大輸送容量為 250MVA，所以每回出線容量均不會超過 250MVA，按 250MVA 考慮每回出線最大負(fù)荷電流為 627A，選擇戶外 SF6斷路器型號為 LW1― 220。額定電壓： 220KV,額定電流 2KA,額定開斷電流 ,動穩(wěn)定電流 80KA,熱穩(wěn)定電流 。 （ 2） 校驗： ① 電壓 : Ue=Ug=220KV 合格 ② 電流 : =627A Ied=2KA ﹤ Ied 合格 ③ 開斷電流 : Idt= Iedt= Idt﹤ Iedt 合格 ④ 動穩(wěn)定校驗 : chi = maxi 80KA= max chii 合格 隔離開關(guān)選擇設(shè)計 隔離開關(guān)選擇要求 （ 1） 隔離開關(guān)的額定電壓應(yīng)等于或大于電氣裝置額定電壓。 （ 2） 隔離開關(guān)的額定電流應(yīng)等于或大于通過隔離開關(guān)的長期最大荷電流。 （ 3） 隔離開關(guān)的動穩(wěn)定電流峰值應(yīng)等于或大于通過隔離開關(guān)的三相短路沖擊電流，當(dāng)安裝的 6KV 及以下隔離開關(guān)的相間距離小于產(chǎn)品規(guī)定的最小相間距離時，應(yīng)向制造部門咨詢該情況下允許的動穩(wěn)定電流。 （ 4） 根據(jù)隔離開關(guān)容許的 T 秒鐘熱穩(wěn)定電流 IT 所算得的容許熱效應(yīng) IT^2， 大于或等于通過 隔離開 關(guān)的短路電流熱脈沖。 220KV 側(cè)隔離開關(guān)選擇 （ 1） 由選擇斷路器時分析可知每回出線最大負(fù) 荷電流 I=627A，初步選擇戶外隔離開關(guān)型號為 GW1220，額定電壓為 220KV，額定電流 1000A，動穩(wěn)定電流 83KA， 30 熱穩(wěn)定電流 33KA。 （ 2） 檢驗 ① 電壓 : Ue=Ug=220KV 合格 ② 電流 : =627A Ied=2KA ﹤ Ied 合格 ③ 開斷電流 : Idt= Iedt= Idt﹤ Iedt 合格 ④ 動穩(wěn)定校驗 : chi = maxi 80KA= max chii 合格 31 5 防雷部 分設(shè)計 概述 雷害來源 雷擊是一種自然現(xiàn)象，它能釋放出巨大的能量、具有極強(qiáng)大的破壞能力。幾個世紀(jì)來，人類通過對雷擊破壞性的研究、探索，對雷電的危害采取了一定的預(yù)防措施，有效地降低了雷害。 雷害主要來源有直擊雷、感應(yīng)雷和雷電浪涌。 避雷針作用 防止雷電對設(shè)備的造成過電壓， 從被保護(hù)物體上方引導(dǎo)雷電通過，并安全埋入大地，防止雷電直擊，減小在其保護(hù)范圍內(nèi)的電器設(shè)備（架空輸電線路及通電設(shè)備）和建筑物遭受直擊雷的概率 。 雷電過電壓的防護(hù) 概述 變電站的雷電 過電壓，主要是侵入雷電波過電壓，也就是線路上的直擊雷或感應(yīng)雷過電壓行波沿導(dǎo)線傳導(dǎo)至變電所，由于變配電所有大量的配電設(shè)備，侵入雷電波過電壓對這些設(shè)備的絕緣構(gòu)成了威脅，由雷電過電壓行波行至變電所后，傳輸通道的特性發(fā)生變化，最明顯的變化就是電氣設(shè)備的波阻抗與傳輸線路的波阻抗不一致，使波的行為復(fù)雜化，再由于避雷針動作前后對過電壓行波產(chǎn)生的不同作用，更使問題變得復(fù)雜化，因此對變配電所過電壓及其防護(hù)的精確計算工是一個極為復(fù)雜的問題，因此這里化作定性的討論。 避雷器的要求及選擇 避雷器的作用是限制過電壓以保 護(hù)電器設(shè)備，它實質(zhì)上是一個放電器，當(dāng)雷侵入波或操過過電壓超過某一電壓值時，避雷器將先于與其并聯(lián)的被保護(hù)設(shè)備放電，使過電壓值被限制，從而使電氣設(shè)備得到有效保護(hù)。 （ 1） 對避雷器的基本要求： 對于大接地電流系統(tǒng)，只要有一相存在工頻續(xù)流，就相當(dāng)于單相短路對于小接地系統(tǒng)，若兩相或三相同時存在工頻續(xù)流，則相當(dāng)于相間短路，因此避雷器必須切斷工頻續(xù)流以消防工頻短路，才能保證系統(tǒng)迅速恢復(fù)正常運行，因此，對避雷器有以下基本要求： 32 ① 在過電壓作用下，避雷器應(yīng)該先于被保護(hù)設(shè)備放電，這主要靠兩者之間的伏秒特性配合來實現(xiàn)。 ② 避雷 器應(yīng)具有一定的熄弧能力，以使在工頻續(xù)流第一次過零點時就能夠迅速地切斷工頻續(xù)流。 （ 2） 各種避雷器的主要應(yīng)用場合 ① 保護(hù)間隙和管式避雷器的作用是限制線路上的雷電過電壓，主要用于線路的過電壓保護(hù)，保護(hù)間隙主要用 10KV 以下低壓配電網(wǎng)線路的保護(hù)，管式 避雷器主 要用于發(fā)電廠、變電站進(jìn)線段保護(hù)。 ② 閥式避雷器和金屬氧化物避雷器主要用于發(fā)電廠和變電站中的過電壓保護(hù)。 為了使避雷器可靠地保護(hù)設(shè)備，首先必須滿足以下條件： ③ 避雷器的伏秒特性應(yīng)能與被保護(hù)設(shè)備配合，在任何過電壓波形下，避雷器伏秒特性都應(yīng)在被保護(hù)物絕緣伏秒 特性之下。 ④ 避雷器的殘壓要低于被保護(hù)設(shè)備的沖擊擊穿電壓。 （ 3） 根據(jù)上面的討論可知，一般采用閥式或金屬氧化物避雷器對變電站設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，避雷器一般安裝在母線上，應(yīng)晝靠近變壓器和其他設(shè)備，避雷器與所有被保護(hù)設(shè)備的電氣距離均不能超過其最大允許值，若不能滿足要求，則應(yīng)增設(shè)避雷器，本設(shè)計采用閥式避雷器。 （ 4） 變電站的進(jìn)線段保護(hù)進(jìn)線段保護(hù)是指在進(jìn)入變電站有 1— 2km 這一段架空線路上加強(qiáng)防雷措施，因此將這段線路稱為進(jìn)線段。進(jìn)線段保護(hù)的目的，一是要降低雷電流幅值，二是要降低雷電波陡度，因閥式避雷器的通流容 量是有限的，且殘壓與電流大小相關(guān)，因此減少雷電流幅值很有必要，而被保護(hù)設(shè)備上電壓高出避雷器的部分與雷電波陡度成正比，或者說保護(hù)最大允許距離與雷電波陡度成反比，因此降低雷電波陡度是有好處的。 （ 5） 避雷器的選擇 閥式避雷器選擇的主要求參數(shù)如下： 額定電壓： 指與避雷器安裝處電力系統(tǒng)電壓等級的額定電壓，避雷器只能安裝在與其額定電壓相應(yīng)的電壓等級上。 33 滅弧電壓： 為保證工頻續(xù)流電弧在每一次過零時間靠熄滅，所允許加在避雷器上的最高工頻電壓，避雷器的滅弧電壓應(yīng)大于其安裝處相導(dǎo)體上可能出現(xiàn)的最高工頻電壓，這個可能出現(xiàn) 的最高工頻電壓與系統(tǒng)中性點，運行線，不正常運行或故障類型等有關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)下發(fā)生過電壓使避雷器動作時，避雷器狀在相電壓下滅弧，若避雷器動作時系統(tǒng)內(nèi)同 時有不對稱短路，則全相的對地電壓有可能高于相電壓，這時避雷器就必須在高于相電壓的條件下滅弧。 工頻放電電壓： 指能使避雷器發(fā)生放電的工頻電壓下限值范圍，工頻你放電電壓的取值應(yīng)有一定的確范圍，工頻放電電壓與沖擊放電電壓相關(guān)，工頻放電電壓過高，意味著沖擊放電電壓也高，將使避雷器的保護(hù)性能變差，工頻放電電壓又與滅弧電壓相關(guān)，工頻帶放電電壓過低， 將使避雷器滅弧電壓也低，導(dǎo)致不能可靠切斷工頻續(xù)流，另外普通閥式避雷器不允許內(nèi)部過電壓動作，工頻放電電壓過低意味著避雷器可能在內(nèi)部過電壓下動作，導(dǎo)致避雷器因流過持續(xù)的短路電流而發(fā)生爆炸，或斷路器跳閘，因此規(guī)定：在中性點不接地系統(tǒng)中，避雷器工頻放電電壓應(yīng)高于系統(tǒng)最大工作相電壓 倍，而在中性點直接接地系統(tǒng)中，工頻放電電壓應(yīng)高于系統(tǒng)中最大工作相壓電壓 倍。 沖擊放電電壓： 指在標(biāo)準(zhǔn)沖擊波作用下避雷器的放電電壓，沖擊放電電壓低于被保護(hù)設(shè)備絕緣在同樣沖擊波形作用下的沖擊擊穿電壓，我國生產(chǎn)的避雷器，其沖擊放電電壓 與 5KA（ 330KV 以上為 10KV）下的殘壓基本相等。 殘壓： 指沖擊放電電流通過避雷器時在閥片電阻上產(chǎn)生的電壓降，我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：通過避雷器的額定雷擊沖擊電流， 220KV 及以下系統(tǒng)取 5KV， 330KV 及以上系統(tǒng)取為10KA，其波形統(tǒng)一取為 8/20us，（波頭時間 /波尾時間），因此避雷器的殘壓都是統(tǒng)一指在上述標(biāo)準(zhǔn)電流作用下閥片電阻上的壓降，避雷器是通過放電來限制過電壓的，殘壓表明了它能將過電壓限制在何種程度，換句話說，對被保護(hù)設(shè)備，即使避雷器可靠動作，設(shè)備上也要承受大小等于殘壓的那么一個電壓，因此殘壓越低 越好。 34 保護(hù)比： 避雷器殘壓與滅弧電壓幅值之比，保護(hù)比小，說明殘壓低，滅弧電壓高。 切斷比： 避雷器工頻放電電壓下限與滅弧電壓幅值之比，切斷比是表明火花間隙，滅弧能力的一個技術(shù)指標(biāo)，流值越趨向于 1，說明火花間隙的滅弧能力越強(qiáng)。 以上各參數(shù)中，前五個為基礎(chǔ)指標(biāo)參數(shù)，后兩個為導(dǎo)出指標(biāo)。