【正文】 ......... 23 短路點(diǎn)的選擇、短路電流以及沖擊電流的計(jì)算 ........................ 24 5 火電廠一次設(shè)備的選擇 ............................................. 32 選擇電氣一次設(shè)備遵循的條件 ......................................... 32 按正常工作條件選擇 .............................................. 32 按短路條件進(jìn)行校驗(yàn) .............................................. 34 電氣設(shè)備的選擇 .................................................... 35 系統(tǒng)各個(gè)回路的最大工作電流 ...................................... 35 高壓斷路器的選擇 ................................................ 37 高壓隔離開關(guān)的選擇 .............................................. 44 互感器的選擇 .................................................... 49 電抗器的選擇 .................................................... 56 導(dǎo)線及電纜的選擇及校驗(yàn) .......................................... 58 避雷器的選擇 .................................................... 64 6 變壓器的繼電保護(hù) ................................................ 66 概述 ............................................................... 66 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本任務(wù) ...................................... 66 電力變壓器的繼電保護(hù) ............................................ 66 變壓器繼電保護(hù)的整定計(jì)算 .......................................... 68 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算 ....................................... 68 過電流保護(hù)的整定計(jì)算 ............................................ 72 7 結(jié) 論 .......................................................... 74 參考文獻(xiàn) ........................................................... 75 英文原文 ........................................................... 75 英文翻譯 ........................................................... 96 致 謝 .......................................................... 108 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 1 緒 論 電力系統(tǒng)概述 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)。由于電源點(diǎn)與負(fù)荷 中心多數(shù)處于不同地區(qū)，也無法大量儲(chǔ)存，電能生產(chǎn)必須時(shí)刻保持與消費(fèi)平衡。據(jù)此，電力系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其功能，就需在各個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次設(shè)置相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，以便對電能的生產(chǎn)和輸運(yùn)過程進(jìn)行測量、調(diào)節(jié)、 控制、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。由于電能不僅便于輸送和分配，易于轉(zhuǎn)換為其它的能源，而且便于控制、管理和調(diào)度 ,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。絕大多數(shù)電能都由電力系統(tǒng)中發(fā)電廠提供，電力工業(yè)已成為我國實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ) ，得到迅猛發(fā)展。工業(yè)用電量已占全部用電量的50～ 70%，是電力系統(tǒng)的最大電能用戶，供配電系統(tǒng)的任務(wù)就是企業(yè)所需電能的供應(yīng)和分配。電力系統(tǒng)的規(guī)模和技術(shù)水準(zhǔn)已成為一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。到 1991 年底，電力系統(tǒng)裝機(jī)容量為 14600萬千瓦， 年發(fā)電量為 6750 億千瓦時(shí)，均居世界第四位。此外， 1989 年，臺(tái)灣省建立了裝機(jī)容量為 1659 萬千瓦的電力系統(tǒng)。在這次設(shè)計(jì)中一共分通過以下幾個(gè)步驟來五年成本次的設(shè)計(jì)任務(wù)。 主要技術(shù)指標(biāo)： （ 1） 保證供電安全、可靠、經(jīng)濟(jì)； （ 2） 功率因數(shù)達(dá)到 及以上 主要內(nèi)容： （ 1） 確定主接線： 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，分析原始資料與數(shù)據(jù)，列出技術(shù)上可能實(shí)現(xiàn)的2— 3 個(gè)方案，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定最優(yōu)方案。 （ 3） 短路電流計(jì) 算：根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護(hù)整定的需要，選擇短路計(jì)算點(diǎn)，繪制等值網(wǎng)絡(luò)圖，計(jì)算短路電流，并列表匯總。 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則是：應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠在 電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求。應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求。 短路電流的計(jì)算 短路就是指不同電位的導(dǎo)電部分包括導(dǎo)電部分對地之間的低阻性短接。工程要求系統(tǒng)調(diào)度或系統(tǒng)設(shè)計(jì)部門提供接入本電廠和變電所的各級(jí)電壓的的綜合阻抗值，由電氣專業(yè)負(fù)責(zé)計(jì)算。 三相短路是危害最嚴(yán)重的短路形式，因此，三相短路電流是選擇和校驗(yàn)電器和導(dǎo)體的基本依據(jù)。 主變壓器繼電保護(hù)的設(shè)計(jì) 繼電保護(hù)是保證系統(tǒng)安全和設(shè)備可靠運(yùn)行的關(guān)鍵裝置之一。 為防止變壓器發(fā)生各 類故障和不正常運(yùn)行造成的不應(yīng)有的損失以及保證電力系統(tǒng)安全連續(xù)運(yùn)行，變壓器應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)。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(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)。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，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主 接線的方案。 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。電氣主接線直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自 動(dòng)裝置的確定。再次，由于電能生產(chǎn)的特點(diǎn)是：發(fā)電、變電、書電荷用電視在同一時(shí)刻完成的，所以主接線的好壞，直接關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，也直接影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。 電氣主接線的設(shè)計(jì)依據(jù) 發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用 電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠有大型主力電廠、中小型地區(qū)電廠及企業(yè)自備電廠三種類型。中小型電廠常有發(fā)電機(jī)電壓饋線向附近供電。 （ 2） 對于二級(jí)負(fù)荷一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。 電氣主接線的主要要求 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則是：根據(jù)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求。應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求。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)，全場停電事故等。 （ 2） 靈活性：是指在調(diào)度時(shí)，可以靈活的投入和切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以極特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電鍍要求；在檢修時(shí)，可以方便的停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對用戶的供電；在擴(kuò)建時(shí)，可以容易的從初期接線擴(kuò)建到最終接線，在不影響連接供電或停電時(shí)間最短的情況下，投入新 機(jī)組、變壓器或線路，并對一次和二次部分的改建工作量最少。 （ 3） 主接線應(yīng)在滿足供電可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)性。做到投資省。電器主接線選擇時(shí)要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。母線（又稱匯流大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 母線）是中間環(huán)節(jié)，它起著匯總和分配電能的作用。 主接線的基本形式 單母線接線 只有一組母線的接線如圖 11 所示是一個(gè)典型的單母線接線圖。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。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 5 回； （ 2） 35～ 63KV配電裝置的出線回?cái)?shù)不超過 3 回； （ 3） 110～ 220KV 配電裝置的出線回?cái)?shù)不超過 3回。 T 2T 1電 源母 線線 路單 母 線 接 線 單 母 線 分 段 接 線T 1 T 2圖 2 1 圖 2 2 隔離開關(guān)作為操作電器，所以斷路器和隔離開關(guān)在正常運(yùn)行操作時(shí)，必須嚴(yán)格遵守操作順序；隔離開關(guān)“先合后斷”或在等電位狀態(tài)下進(jìn)行操作。如圖 22 所示。 由于單母線分段接線既保留了單母線接線本身的簡單、經(jīng)濟(jì)、方便等基本優(yōu)點(diǎn)，又在一定程度上克 服了它的缺點(diǎn)，所以這種接線目前仍被廣泛應(yīng)用。 單母線分段有其如下優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線分段后，對重要的用戶可以從不同的段引出兩條回路，有兩個(gè)電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器會(huì)自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。顯然對于大容量發(fā)電廠來說，這都是不允許的。 雙母線接線 雙母線接線是根據(jù)單母線接線的缺點(diǎn)提出來的，如圖 23所示。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。另一種工作方式相當(dāng)于單母線運(yùn)行方式。然而它比單母線分段接線的投資更大。為保證不中斷供電，應(yīng)先接通備用母線上的隔離開關(guān)，再斷開工作母線上的隔離開關(guān)。 雙母線接線的適 用范圍： （ 1） 6～ 10KV 配電裝置，當(dāng)短路電流較大，出線需要帶電抗器時(shí)； （ 2） 35～ 63KV 配電裝置的出線回?cái)?shù)超過 8回火連接電源較多、負(fù)荷較大時(shí)； （ 3） 110～ 220KV 配電裝置的出線回?cái)?shù)為 5回以上時(shí)，或 110～ 220KV 配電裝置，在系統(tǒng)中居重要地位，出線回?cái)?shù)在 4 回以上時(shí)。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，一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電，檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路。各個(gè)電源和各個(gè)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)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。向雙母線的左右任何一個(gè)方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線單位電源和符合均勻分配，不會(huì)引起原有回路的停電。 d 便于實(shí)驗(yàn)。 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關(guān)。為了避 免隔離開關(guān)誤操作，需要隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。單元接線的特點(diǎn)是幾個(gè)元件直接單獨(dú)連接，其間沒有任何橫的聯(lián)系（如母線等），這樣不僅減少了電器的數(shù)目，簡化了配電裝置的結(jié)構(gòu)和降低了造價(jià)，同時(shí)也大大減少了故障的可能性。在圖 24（ a）和（ b）中，發(fā)電機(jī)和變壓器成為一個(gè)單元組，電能經(jīng)升壓后直接進(jìn) 入高壓電網(wǎng)。單元接線的基本缺點(diǎn)是原件之一損壞或檢修時(shí)，整個(gè)單元將被迫停止工作。 （ 2）發(fā)電機(jī) 變壓器 線路單元接線。但這種接線的采用卻具有相同的局限性，線路故障或檢修時(shí)，變壓器停運(yùn)；變壓器故障或檢修時(shí)，線路停運(yùn)。橋型接線分為內(nèi)橋接線和外橋接線兩種，如圖 25所示。 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)。 c 出線斷路器檢修時(shí)，線路需較長時(shí)期停運(yùn)。橋聯(lián)斷路器 檢修時(shí)，也可利用此跨條。 (2) 外橋型接線 優(yōu)點(diǎn)：高壓斷路器數(shù)量少，四個(gè)回路只需三臺(tái)斷路器。 b 牽連斷路器檢修時(shí)，兩個(gè)回路需解裂運(yùn)行。為避免此缺點(diǎn)，可加裝正常段開運(yùn)行的跨條，橋聯(lián)斷路器檢修時(shí)也可利用此跨條。此外，線路有穿越功率時(shí)，也宜采用外橋型接線。 （ 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 。 b. 110KV 電壓等級(jí)： 60km 架空出線 6 回，每回平均輸送容量 11MW。 電壓等級(jí)： 150km 架空線 2 回， 220KV 與無窮大系統(tǒng)連接，接受該發(fā)電廠的剩余功率。 主接線的方案 （ 1） 方案一 電壓等級(jí)的方案選擇。由于單母線接線本身的簡單、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 。 由于 110KV 電壓等級(jí)的電壓饋線數(shù)目是 6 回，所以在本方案中的可選擇的接線大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 形式是單母線分段接線。 電壓等級(jí)的方案選擇。用斷路器把母線分段后，對重要的用戶可以從不同的段引出兩條回路，有兩個(gè)電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器會(huì)自動(dòng)將故障段切除，保證正常段