2×200MW发电厂电气部分设计

摘要

电力工业是国民经济的重要行业之一，它既为现代化工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力，且和广大人民群众的日常生活有着密切的联系，我国具有丰富的能源资源，发电厂是把各种天然能源，如煤炭、水能、核能等转换为电能的工厂，以满足人民生活的需要。

基于发电厂的重要地位，在建设它之前，就要对它进行合理的规划、设计。设计时要切合实际、安全适用、技术先进、综合经济效益好。

本次设计共分为七部分。第一部分是厂用变压器及主变压器的选择。根据厂用负荷情况对厂用变压器进行选择，然后再选择主变压器。第二部分是电气主接线和厂用电接线的选择。电气主接线我 “采用双母带旁路接线，以提高供电的可靠性。厂用电接线按照： 按炉分段”原则。第三部分是短路计算。短路计算分为三相对称短路电流计算和不对称短路电流计算。计算方法采用运算曲线法。第四部分是电器设备的选择。主要对断路器、隔离开关、电压和电流互感 器 和 母 线 进 行 选 择 。220KV 侧 的 母 线 我 选 用 软 导 线 ；从 发 电 机 出 线端子的主回路母线，自主回路母线引出至厂用高压变压器和电压互感器、避雷器等设备柜的各分支，采用封闭母线。第五部分是对高压配电装置进行选择。我选用分相中型。第六部分是防雷保护设计。全所共采用八根避雷针进行保护。第七部分是继电保护及自动装置的配置。

关键词: 断路器, 变压器, 母线。

Abstract

Electric power industry is very important in country life.Itsupplies motivit y for our industryagriculture science technique.Wehave weath y resource.Power station makes all kinds of source intoelectricsuch as coal water powernuclear energy.

Because it is so important .We should plan it before builting.Itrequires factsaft yadvanced and reasonable.

The paper is divided into seven parts.The first :selecting thetransformer of factory and the main transformer.According to the loadof the factory. I can select the transformer of the factory .Then I canselect the main transformer .The second:selecting the main electricalwiring and the wiring of the factory . I select two buses with bybass

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inthe main wiring .It can enhance the reliabilit y .According to theprinciple of boiler subsection .I select the wiring of factory. The thirdthe count of short circuit current .The count of short circuit currentinclude the s yinmetry of three-phase and uns ymmetry. I select themethod of operation curve .The fouth : selecting the equipment .I selectbreaker insulatorcurrent transformervoltage transformer and selectingthe bus . I use the soft line in the bus of 220KV. Form the high-voltagetransformer and the voltage transformer and the lightning arrest .Iselect the sealed bus.The fifth :selecting the distribution install. Ichoose divided-phase middle install in the high-voltage distributioninstall. The sisth:the design of avoiding thunderbolt .I choose eightneedles using the protection The seventh: the protection of the relay ..

Key words :breaker ,transformer ,bus .

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目录

摘要 ................................................................ I 绪论 ................................................................ 1 第1章 概述 ......................................................... 2

1.1概述 ......................................................... 2 1.2本次设计的内容 ............................................... 2 1.3本次设计的任务 ............................................... 3 第2章 发电厂主变压器的选择 ......................................... 4

2.1发电厂主变压器台数和容量的确定 ............................... 4 2.2主变压器型式的确定和调压方式的选择 ........................... 5 2.3主变压器中性点接地方式的选择 ................................. 7 第3章 电气主接线的设计 ............................................. 8

3.1设计电气主接线的依据和基本要求 ............................... 8 3.2发电厂电气主接线设计 ......................................... 9 第4章 发电厂自用电接线设计 ........................................ 13

4.1厂用电设计的基本要求和原则 .................................. 13 4.2高压厂用变压器的选择 ........................................ 13 第5章 短路电流计算 ................................................ 17

5.1短路电流计算的目的 .......................................... 17 5.2短路计算点的确定及短路电流的计算 ............................ 18 第6章 载流导体和电气设备的选择及校验 .............................. 20

6.1电气设备的选择原则 .......................................... 20 6.2导体的选择及校验 ............................................ 21 6.3高压断路器和隔离开关的选择及校验 ............................ 25 6.4互感器的选择及校验 .......................................... 29 第7章 发电机—变压器组保护的特点及其配置 ........................... 37

7.1发电机—变压器组保护的特点 .................................. 37 7.2发电机—变压器组保护的配置 .................................. 38 第8章 发电厂防雷规划 .............................................. 39

8.1发电厂的防雷保护概述 ........................................ 39 8.2发电厂防雷措施 .............................................. 39 第9章 展望 ........................................................ 41 致 谢 .............................................................. 43

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参考文献 ........................................................... 44 附 录 .............................................................. 45

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绪论

随着社会的发展，电能被日益广泛的应用于工农业生产以及人民的日常工作中。因为电能可以方便的转化为其他形式的能源，例如：机械能、热能、光能、磁能等等；并且电能的输送和分配易于实现，可以输送到需要它的任何工作场所和生活场所；电能的应用规模也很灵活。以电作为动力，可以促进工农业生产的机械化和自动化，保证产品质量，大幅提高劳动生产率。同时提高电气化程度，以电能代替其他形式的能源，是节约能源消耗的一个重要的途径。 电力工业电能的生产、输送、分配和消费与其他工业的区别在于： 1.与国民经济各部门的关系非常密切

2.电力系统从一种运行方式过度到另一种运行方式的过度过程非常短促； 3.电能的生产、输送、分配和消费实际上是同时完成的，不能大量储存。 根据电力工业的特点，对电力系统有以下要求 ： 1.保证可靠的持续供电 2.保证良好的电能质量 3.保证电力系统运行的经济性

所以说，电力工业是 国家的基础行业，是国民经济发展的基础，我们就是要运用所学习的知识为电力工业的发展作出贡献。

根据突然中断供电所引起的损失程度分类，一般将电力负荷分为三级。 一级负荷：是指突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围环境严重污染的，突然中断供电将会造成经济上的巨大损失，如重要的大型设备损坏，重要产品或重要原材料生产的产品大量报废，连续生产过程被打乱且需长时间才能恢复生产的；突然中断供电将会造成社会秩序严重混乱或在政治上产生严重影响的用电负荷。

二级负荷：是指突然中断供电将会造成经济较大的损失，如生产的主要设备损坏，产品大量报废或减产，连续生产过程需较长时间才能恢复；突然中断供电将会造成社会秩序混乱或在政治上产生较大影响的用电负荷。

三级负荷：是指不属于一级、二级负荷的其他负荷，对这类负荷，突然中断供电所造成的损失不大或不会造成直接损失。

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第1章 概述

1.1概述

本次毕业设计，目的在于巩固自己的专业知识，因为我们的设计同专业知识联系非常紧密，这就使我在进行毕业设计的同时，又对电力系统、继电保护、电气设备、电能计量等专业课进行了复习，提高了自己的专业基础水平，通过设计使我们熟悉设计过程，掌握基本的设计知识，熟悉相关的设计手册，辅助资料和国家有关规章制度。

本设计叙述了2X200MW凝汽式火力发电厂电气部分的设计，主要包括：说明书、及相关图纸。其中说明书的内容有：主接线含厂用电接线形式的选择及分析，主变压器及厂用变压器的选择，电气设备选择。计算书的内容有：短路电流计算（即电气设备选择的相关计算）。

这次设计的参考资料主要有：电力工程设计手册、火力发电厂设计技术规范、发电厂电气部分课程设计参考资料、电力工程设计手册、发电厂及电气设备等。 由于现在自己的能力有限，并且缺乏现场经验，时间仓促，可供查阅的资料有较大的局限性，故设计中难免存在不周之处，敬请审阅老师批评指正。

1.2本次设计的内容

设计技术条件、技术参数如下： 1) 发电厂建设规模

（1）类型：凝汽式火电厂（坑口电厂）；

（2）最终容量、台数：2×200MW，Un=15.75kv,Tmax=7000h/年。 2）本厂与电力系统的连接情况

（1）本厂在电力系统中的作用：承担全部负荷，为主力电厂； （2）本厂与系统以220kv两回线长220km的线路连接；

（3）系统运行容量：S∑.max=1223MVA；S∑.min=1023MVA；X*.max=0.09229。 3）发变组保护出口，出口过流保护整定时间4s(后备保护)，主保护开断时间由选出的设备而定；厂用电率：7%

4）环境条件：海拔高度1000m；雷暴日数30日/年；地震烈度3级；土壤电阻率：p=1×1000∏.cm，污秽等级：0级；该地区人少地多，电厂不占用良田，有

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出线走廊，交通方便。

1.3本次设计的任务

主要设计内容：根据给定的条件及参数，合理地制定出电气主接线方案，进行短路电流计算，主要电气设备选择及发变组保护配置。通过此次设计，应掌握继电保护配置原则及整定计算的原则、步骤和方法，培养分析问题和解决问题的能力。具体任务如下:

1.发电厂电气主接线设计； 2.厂用电设计；

3.短路电流计算（列出短路电流总表）；

4.主要电气设备的选择（即变压器、断路器、隔离开关、互感器、避雷器、母线等）；

5.发电机变压器组保护设计及配置； 6.发电厂防雷保护措施。

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第2章 发电厂主变压器的选择

2.1发电厂主变压器台数和容量的确定

变压器的容量、台数直接影响到火电厂的电气主接线形式和配电装置的结构。如果变压器的容量选择过大，台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电能的损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选的过小，将可能满足不了火电厂的电力负荷的需要，这在技术上是不合理的在进行主变压器的选择之前，应该了解变压器的选择原则，主要包括变压器容量、台数的确定原则:

1.主变压器的台数、容量应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑；

2.在有一级，二级负荷的火电厂中，应该装设两台主变电压器。当技术经济比较合理时主变压器的台数也可以多于两台。如果火电厂可由中、低压侧电力网中取得足够能量的备用电源时，可以装设一台主变压器；

3.为了保证发电机电压出线供电的可靠，接在发电机电压母线上的主变压器一般不少于2台。若机组较多，发电机母线电压的负荷较小，发电机主要功率送入系统时，主变压器可多于2台。对于地方发电厂，主要是向发电机母线电压的负荷供电，而系统仅作备用电源时，则允许只装设1台主变压器。 因为发电机与变压器组成单元连接，故选择2台主变压器；

4.发电厂主变压器容量的确定

(1)容量为200MW及以上的发电机与住变压器为单元连接时，该变压器的容量可按下列两种条件中的比较大者选择：

①按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷，且变压器绕组的温升在标准环境温度或冷却水温度下不超过55℃；

②按发电机的最大联系输出容量扣除本机组的厂用负荷，且变压器的绕组的温升不超过65℃。

(2)发电机与主变压器为单元连接时，主变压器的容量可按下列条件的教大者选择：

①按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的欲度； ②按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷。

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根据以上原则： 凝气式机组：Sjs=

ePe7200==17.5MVA cos1000.8Sjs—厂用电计算负荷，KVA；

e —厂用电率； Pe—发电机额定功率；

cos—电动机在运行功率时的平均功率因数，0.8。 表2-1 变压器容量的选择

发电机 视在功率 容量 MW 200 0.85 235.3 17.5 217.8 239.58 功率因数 MVA MVA MVA 出容量MVA 厂用电计算平均负荷 实际送出容量 乘以10%后送 所以变压器容量选择240MVA,其参数如下表：

表2-2 所选变压器的参数

阻抗 电压空载 电流连接组别 YN,d11 （%） （%） 额定型号 容量KVA 高压侧额定电压 KV 低压侧额定电压KV 短路损耗KW 空载损耗KW SFP7-240000/220 240000 24222.5% 15.75 630 200 13 0.7 附：主变型号的表示方法

第一段：汉语拼音组合表示变压器型号及材料 第一部分：相数 S—三相 ；D—单相；

第二部分：冷却方式 J—油浸自冷； F—油浸风冷； S—油浸水冷； G—干式; N—氮气冷却； FP—强迫油循环风冷却； SP—强迫油循环水冷却

2.2主变压器型式的确定和调压方式的选择

1.相数的确定

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目前，可供选择的变压器相数有单相和三相两种。根据已确定的主变压器的容量参数和设计手册中“在330KV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器“的规定，考虑投资、占地、运输、维护等方面因素，本变电站中主变压器选用三相变压器。

2.绕组数的确定：

(1)对于200MW及以上的机组，其升压变压器一般不采用三绕组变压器。因为在发电机回路及厂用分支回路均采用分相封闭母线，供电可靠性很高，而大电流的隔离开关发热问题比较突出，特别是设置在封闭母线中的隔离开关问题更多；同时发电机回路断路器的价格极为昂贵，故在封闭母线回路不设置断路器和隔离开关，以提高供电可靠性和经济性。此外，二绕组变压器的中压侧由于制造上的原因一般不希望出现任何分接头，从而对高、中压侧调压及负荷分配不利。这样采用三绕组变压器就不如利用双绕组变压器加联络变压器灵活方便。

(2)对于200MW及以上的机组，一与般双绕组变压器组成单元接线，主变压器的容量和台数与发电机容量配套选用。

(3)容量为200MW的发电机组与双绕组变压器为单元连接时，在发电机与变压器之间不应装设断路器、负荷开关或隔离开关，但应有可拆连接点。 故选择双绕组变压器与发电机组成单元界线。 本发电厂中二台主变均选用双绕组变压器。 3.调压方式的确定：

变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比来实现的，切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无载调压，调整范围在±5%以内，另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可达30%，但其结构复杂，价格较贵。

为保证发电厂的供电质量，本变电站主变压器的高压侧应设置不带电切换的分接头开关，即通过无载调压实现电压调整，范围为±2x2.5％。 4.电压等级的确定：

主变压器的低压侧直接与发电机相连，其额定电压应为发电机端电压，即15750V，而高压侧与220KV主接线直接相连，其额定电压应为220KV。 5.绕组接线组别的确定：

变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，电力系统采用的绕组连接方式只有星形和三角形两种。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用YN连接，35KV以下电压，变压器三相绕组都采用三角形连接，在发电厂和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及三次谐波对电源的影响等因素，主变压器接线别一般都选用YN，d11常规接线。

且《电力工程设计手册》规定：为防止零序电流侵入发电机和保证电压质量，主

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变低压侧应为三角形接线，高压侧应为星形接线，且中性点可操作的直接接地方式。因此，本站主变的接线组别为：YN，d11 6.冷却方式的选择：

参考《电力工程电气设计手册》（电器一次部分）第五章第四节主变一般的冷却方式有：自然风冷却；强迫有循环风冷却；强迫油循环水冷却；强迫、导向油循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷却。大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却方式。故此变电所中的主变采用强迫油循环风冷却方式。查阅《电气设备手册》，240MVA双绕组变压器为强迫油循环风冷冷却方式。 7.综上所述：

主变压器的型号为：（户外型）SFP7-240000/220

2.3主变压器中性点接地方式的选择

选择电力网中性点接送地方式是一个综合问题。它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰。主要接地方式有：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和直接接地。电力网中性点的接地方式，决定了变压器中性点的接地方式。电力网中性点接地与否，决定于主变压器中性点运行方式。本站主变为220KV变压器采用分级绝缘的，中性点运行方式采用中性点避雷器与棒间隙联合保护方式，并采取相应措施。 （1）对于外部过电压，采用避雷器保护保护变压器的中性点绝缘。 （2）对于内部过电压，间隙放电，避免避雷器因灭弧电压高或续流不能遮断造成避雷器爆炸。

（3）提高断路器的质量，做到三相同期动作。

（4）当开断或投入中性点不接地的空载变压器时，先把该变压器中性点临时接地，待操作完毕后再将中性点对地断开。

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第3章 电气主接线的设计

电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。因此，必须正确处理好各个方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。

3.1设计电气主接线的依据和基本要求

3.1.1主接线的选择应注意

(1)主接线的设计，直接关系到全站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。 (2)对于220KV电压等级的配电装置的接线，一般分为两大类：其一为母线类（包括单母线、单母线分段、双母线分段和增设旁路母线的接线）；其二为无母线类（包括单元接线、桥型接线和多角型接线等）。应根据出线的回路数酌情选用。

(3)以设计任务书为依据，以国家的经济建设方针、、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下、兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。

3.1.2主接线设计的基本要求

主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。 1.可靠性

（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电。

（2）断路器母线故障时以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停电时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷供电。 （3）尽量避免发电厂、变电所全部停电的可能性。 （4）大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。 2.灵活性

主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。

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（1）调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调整电源和负荷，满足系统在事故运行方式，检修运行以及特殊运行方式下系统调度的要求。 （2）检修时，可以方便地停运断路器，母线及其继电保护设备，运行安全检修而不影响电力网的运行和对用户的供电。

（3）扩建时，可以 的从初期接线过度到最终接线。

3.经济性

主接线在满足可靠性、灵活性的前提下作到经济合理。 （1）投资省 （2）占地面积小 （3）电能损耗少

电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流，高电压的网络，它要求用规定的设备文字和图形符号，并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置全部基本组成和连接关系，代表该变电站电气部分的主体结构，是电力系统结构网络的重要组成部分。

3.1.3 主接线设计步骤

电气主接线的选择原则是根据国家规定现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设与发展方针，按照技术规定和标准，结合实际的特点步骤：

1.原始资料分析根据任务书的要求，在分析基本资料的同时各级电压可拟订数个主接线方案

2.对拟订的方案进行技术经济比较选出最佳方案 3.绘制电气主接线图

根据设计任务书的要求分析情况，现将各电压级可能采用的可行性方案列出，进而以优化组合的方式，确定最佳的电气主接线形式。

220KV出线回路数为2回，为了使进出线断路器在检修时不停电，经过初步考虑采用单母线接线、双母线接线形式、单母线分段接线三种电气主接线形式比较确定最佳的接线方式。

3.2发电厂电气主接线设计

3.2.1 基本接线的特点及使用范围

1.单母线接线

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特点是整个配电装置只有一组母线，所有电源和出线都在同一组母线上。有简单、清晰、设备少、投资少、运行操作且有利于扩建等优点，但可靠性及灵活性较差。适用于出线较少的配电装置。 2.双母线及其分段或带旁路的双母线接线

（1）双母线：有两组母线，一组为工作母线，一组为备用，每一电源和出线的电路都经过一台断路器和两组母线隔离开关分别与两组母线连接。提高可靠性和灵活性。便于扩建，但接线比较复杂，隔离开关数目多，增大投资。适用于A：35-60KV出线数目超过8回；B：110-220KV出线数目为5回以上。

（2）双母线分段：为缩小母线故障的影响范围，用分段断路器将工作母线分段，每段用母联断路器与备用母线相连，有较高的可靠性和灵活性，但投资较多。适用于配电装置进出线总数达10-14回时，一组母线分段，配电装置进出线总数达15回以上时，两组母线分段。

（3）双母线带旁路接线：双母线接线可以用母联断路器临时代替出现断路器工作，但出线数目较多时，母联断路器经常被占用，降低了工作的可靠性和灵活性，为此可以设置旁路母线。 3.一个半断路器接线

每一路经一台断路器接至一组母线，两回路间设一联络断路器，形成一个 “串”，两回路共用三台断路器。 接线特点：

（1）3/2接线兼有旁路环行接线和双母线接线的优点，有高的可靠性和灵活性。 （2）与双母线带旁路相比它的配电装置结构简单，占地面积小，土建投资少。 （3）隔离开关仅做隔离电源用，不易产生误操作

在比较各种电气主接线方式的优劣时，应考虑其可靠性、灵活性、经济性三个方面。

1.断路器检修时，能否不影响供电；

2.线路、断路器或母线故障时以及母线或隔离开关检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对Ⅰ、Ⅱ类用户的供电；

3.变电站全部停电的可能性；

4.大型机组突然停电时，对电力系统稳定性的影响与后果因素。其次，电气主接线应该能够适应各种运行状态，并且能够灵活地进行运行方式的切换。不仅正常时能安全可靠的供电，而且在电力系统故障或电气设备检修时，也能够适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地切换运行方式，使停电的时间最短，影响的范围为最小。再次，在设计变电站电气主接线时，电气主接线的优劣往往发生在可靠性与经济性之间，欲使电气主接线可靠、灵活，必然要选用高质量的电气设备和现代化的自动化装置，从而导致投资的增加。因此，电气主接线在满足可

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靠性与灵活性的前提下做到经济合理，应主要从以下几个方面考虑：

1.投资省； 2.占地面积小； 3.电能损耗少； 4.扩建和扩展的可能性。

3.2.2 主接线方案的选择

本次设计的220KV变电站，根据原始资料，安装两台200MW汽轮发电机组。此变电站为与电厂配套的升压变电站。以220KV的电压等级接入系统。电厂为区域性电厂，远离负荷中心。所以必须满足供电可靠性和灵活性，保证系统的安全稳定运行。

目前在发电厂中广泛应用的基本接线形式分：有汇流母线的接线形式和无汇流母线的接线形式。其中有汇流母线的接线形式有：单母线接线、单母线分段接线、双母线接线、双母线分段接线、增设旁路母线或旁路隔离开关。无汇流母线的接线形式有： 发电机-双绕组变压器组成的单元接线、桥形接线、角形接线。 主接线的设计应保证其满发、满供、不积压发电能力，同时尽可能减少传输能量过程中的损失，以保证供电的连续性。在考虑可靠性的同时，还应满足调度、检修及扩建时灵活性和投资省、占地面积小，电能损失少等经济性。单母线带旁路接线的优点：简单清晰，设备少，投资小，运行操作方便且利于扩建，其缺点：可靠性、灵活性较差。单母线分段带旁路显然在经济性方面由于其设备数量上、占地面积小而比双母线带旁路好，但在安全可靠性方面，双母线带旁母接线比单母线带旁母接线安全可靠的多。3/2接线投资较大，但可靠性高。以上几种接线形式，经过综合的考虑，认为此变电站的220KV主接线采用双母线分段接线方式比较好。所以主接线的方式选用双母线分段接线。220KV电压级接线方式的确定如附图所示

3.2.3 发电机出口母线接线形式的选择

发电厂的电源即2台发电机，其端电压级只有厂用电负荷，而没有其他负载，所以不需要设置发电机端电压级汇流母线，且发电机容量较大，当这一级电压配电装置处发生短路时，短路电流非常大，对发电机、主变及电网都会造成很大的破坏，这是不能允许的，所以发电机出口主接线应选择接线简单，运行可靠性高，相间、相地间短路机率很小的主接线方式。根据《电力工程电气设计手册》电气一次部分的规定：200～600MW发电机出线母线应采用全连式分相封闭母线。

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其优缺点如下：

运行可靠性高，能防止相间短路且外壳多点接地，可保障人体接触时的安全。 但母线散热条件较差。对减小短路电动力有明显效果，但外壳产生损耗。外壳电流的屏蔽作用可改善母线附近钢构的发热 ，但金属消耗量增加。安装和维护工作量小 。故待设计变电站所属发电厂的发电机出口母线选择全连式分相封闭母线，使每相母线各封装在单独的外壳内，外壳两端用短路板连接起来。

分相封闭母线主要用于大型发电机组，对200MW及以上发电机引出线回路中采用分相封闭母线的目的是：

（1）减少接地故障，避免相间短路。大容量发电机出口的短路电流很大，给断路器的制造带来极大困难，发电机也承受不了出口短路的冲击。封闭母线因有外壳保护，可基本消除外界潮气。灰尘以及外物引起的接地故障，提高发电机运行的连续性。母线需要分相封闭，也基本杜绝相间短路的发生。

（2）消除钢构发热。敝漏的大电流母线使得周围钢构和钢筋在电磁感应下产生涡流和环流，发热温度高、损耗大，降低构筑物强度。封闭母线采用外壳屏蔽可以根本上解决钢构感应发热问题。

（3）减少相间短路电动力。当发生短路很大的短路电流流过母线时，由于外壳的屏蔽作用，使相间导体所受的短路电动力大为降低。

（4）母线封闭后，便有可能采用微正压运行方式，防止绝缘子结露，提高运行安全可靠性，为母线采用通风冷却方式创造了条件。

（5）封闭母线由工厂成套生产，质量较有保证，运行维护工作量小，施工安装简便，而且不需设置网栏，简化了结构，也简化了对土建结构的要求。

在200MW及以上发电机引出线回路中，采用分相封闭母线的优点是：由于母线封闭在外壳内，不受环境和污秽影响，防止相间短路和消除外界潮气、灰尘引起的接地故障，同时由于外壳多点接地，保证人触及时的安全；由于外壳涡流和环流的屏蔽作用，使壳内的磁场大为减弱，外部短路时，母线间的电动力大大降低；当电流通过母线时，外壳感应出来的环流也屏蔽了壳外磁场，解决了附近钢构的发热问题；外壳可作为强制冷却的通道，提高了母线的载流量；安装维护工作量小。不过也有些缺点，主要是：由于环流和涡流的存在，外壳将产生损耗；有色金属消耗量大；母线散热条件差。

12 -

第4章 发电厂自用电接线设计

4.1厂用电设计的基本要求和原则

厂用变压器容量选择的原则：

1.变压器原、副边额定电压必须与引接电源电压和厂用网络电压相一致。 2.变压器的容量必须满足厂用机械从电源获得足够的功率，因此对高压厂 工作变压器的容量应按高压厂用电计算负荷的110％与低压厂用电计算负荷之和进行选择。

4.2高压厂用变压器的选择

200MW机组的厂用电率为7％。本厂每台机组选用两段高压母线，并将高压负荷平均分置于两个高压段上。为了避免高压段故障而影响和短路电流，两段母线不能引接在高厂变的同一低压绕组上，因此，高厂变选用绕组变压器。三相绕组变压器是把低压绕组成两部分或者三部分，在电气上互不相连。这几个的低压可以并联运行，也可以单独运行。三相三绕组变压器有三个绕组组变变压器，我想应是绕组变压器，也就是将本来的二卷（绕组）变压器，变成了三卷（绕组）变压器，将可以从一个绕组引出的电压，从二个绕组引了出来。 这样情况一般见于大容量变压器。若不用绕组变压器，采用二卷变压器，当变压器容量较大，二次电压较小时，变压器二次侧的输出电流和短路电流都会很大，这样就造成了变压器二次开关无法选择，造不出这么大额定电流的开关，造不出这么大开断电流的开关。没有办法，人们才将变压器的二次绕组一分为二，成二个绕组（一般电压相同），从而降低额定二次输出电流；同时，通过降低二个绕组的额定容量，降低二次出口的短路电流值，这样就可以用常规的开关来满足使用地点的额定电流要求和开断电流要求了。

变压器正广泛运行于大型火电厂的厂用变压器和水电厂的升压变压器中。随着电力工业的发展，发电机单机容量日趋增大，从而使厂用负荷增加，要求其厂用变压器的容量增大。同时，由于目前一般都采用轻型的厂用断路器，出于安全和经济上的考虑，又要求厂用容量，特别是短路容量要小，厂用接线尽可能的简单可靠，为了减少短路电流，合理地选择轻型电器，可选择计算阻抗较大的接线和运行方式，在发电厂厂用电接线中，厂高变采用低压绕组变压器，由于绕组变压器在正常和低压侧短路时其电抗值不同，从而起到短路电流的效果。

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在国外，从40年代末期就开始研究和制造这种线圈变压器。根据国外运行经验，采用线圈变压器以增大变压器的阻抗值，是短路电流切实可行的方法，而且在经济上也是合理的。

变压器是多绕组变压器中的一种特殊形式，和普通多绕组变压器不同点在于：它的低压绕组中有一个或几个绕组成额定容量相等的几个支路，这几个支路没有电气上的联系，而仅有较弱的磁的联系。在电力系统中，用得比较多的是双绕组双变压器，它有一个高压绕组和两个的低压绕组，绕组的额定电压和额定容量相同，它们的总容量等于变压器的总容量。

低压线圈后，可以大大地增加高压线圈与低压线圈各部分之间，以及低压线圈后的各部分之间的短路阻抗值，这对网络的短路电流，节省建设投资与占地面积有着一定的实际经济意义，因而变压器正在电力工业中被广泛采用。变压器与普通变压器，按其结构看，几乎没有什么区别,其区别仅仅是在各铁芯柱上的低压圈线本身，没有串联或并联而将其始端和终端各自引出，无论采取哪种结构方式，其的二次绕组之间磁的耦合是比较弱的，因此，对变压器的基本要求是：强度；

(2) 低压线圈每一部分与高压线圈之间的阻抗值要相等；

(3) 使用时，低压线圈的每一部分可分别接到发电机或电动机上，且可同时运行，也可单独运行，具有相同额定电压的线圈可以并联运行； (4) 结构要简单，尽可能接近无线圈变压器的结构。

(1)低压绕组线圈的几个部分与高压线圈的绝缘结构，要求有足够的电气

当然，变压器比起普通(无)变压器(在相同容量、电压等级、调压范围及级数，总损耗和短路电压等情况下)相比,材料消耗较多(包括硅钢片、线圈用铜〈铝〉量等),从而使变压器的成本有所增加。

4.2.1 高压厂用变型号的选择

对于式变压器，其容量有如下关系： 高压绕组：Sts1≥ΣSC-St，绕组：Sts2≥ΣSC 其中：

SC-厂用变压器绕组计算负荷（KVA）； St-绕组2分支重复计算负荷（KVA）； Sts1-厂用变压器高压绕组额定容量（KVA）； Sts2-厂用变压器绕组额定容量（KVA）。 高压绕组：(200x7%x110%)/0.85=20.70MVA

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低压绕组：(200x4%x110%)/0.85=10.355MVA

所以，查阅《电气设备手册》后，本次设计的两台高厂变的容量均选择为25MVA，接线组别为Δ/Δ-Δ-12-12，其冷却方式为自然循环风冷。高厂变型号为：SFF3-25000/15(户外型)

4.2.2 厂用高压备用变压器的选择

根据厂用高压备用变压器的容量不应小于最大一台高压厂用工作变压器的容量，所以高备变的容量选择为31.5MVA。为了能更好的调整异常情况下高压厂用段的电压，高备变的高压侧应设置能远动带电调压装置，所以高压侧应为星形接线，调压范围应为±7x2.5％，接线组为Y0-Δ-Δ-11-12,其冷却方式为自然循环风冷。高备变的型号为：SFFZ3-31500/220(户外型)高厂变、高备变的参数 高厂变技术参数： 型号： SFF3-25000/15 相数：3相

额定容量 25000/12500-12500KVA 额定电压 15.75±2x2.5％/6.3-6.3KV 冷却方式 油浸风冷 连接组别 Δ/Δ-Δ-12-12 空载损耗 35KW 空载电流 0.533%

阻抗电压 高─（低1+低2） 10.16％ 高─低1 18.85％

高─低2 18.85％ 低1─低2 36.3％

短路损耗 高─（低1+低2） 186KW 高─低1 91KW 高─低2 85KW 低1─低2 160KW 高备变技术参数：

型号：SFFZ3-31500/220 相数：3相

额定容量 31500/15750─15750KVA 额定电压 220±7x2.5％/6.3─6.3KV 冷却方式 油浸风冷

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连接组别 Y0/Δ-Δ-11-11 空载损耗 16.9KW 空载电流 0.56%

阻抗电压 高─（低1+低2） 12.5％ 高─低1 21.3％ 高─低2 21.3％ 低1─低2 42.7％

短路损耗 高─（低1+低2） 高─低1 94KW 高─低2 95.3KW 低1─低2 262.4KW

204.8KW -

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第5章 短路电流计算

所选发电机的主要技术参数：

表5-1 发电机的参数

型号 QFQS200-2 额定功率MW 200 额定电压KV 15.75 额定电流A 8625 功率因数 0.85 Xd 1.94 Xd' 0.24 Xd“ 0.14

QFQS200-2 北京重型电机厂生产，发电机冷却方式为水氢氢型，即定子绕组为水直接冷却，转子绕组为氢直接冷却，定子铁心为氢表面冷却。

5.1短路电流计算的目的

在电力系统中,短路故障造成发电机功率不平衡而失去同步,给系统带来很大危害.其中短路的形式分为三相短路,两相短路,单相短路接地,两相短路接地,在四种短路形式中,三相短路时短路电流最大.短路故障使电源供电回路的总阻抗减小,产生暂态过程,电流增加超过额定电流值很大,短路点产生电弧烧坏电气设备,并引起电力网络中电压降低，在靠近短路点部分用户的用电设备破坏.功率发生变化,当机械功率大于输出的电磁功率时,发电机的转速增加,破坏电力系统的稳定性,引起大片地区的停电. 计算短路电流的目的是选择电气设备的依据,是比较选择电力系统接线图的依据

5.1.1短路电流计算的基本情况

1.电力系统中所有电源均在额定负荷下运行，相位角相等，频率相同在短路前电力系统的电势和电流是对称的；

2.以变压器为理想变压器，铁心处于饱和状态，电抗值不随电流的变化而变化；

3.输电线路的分布电容可省略不计；

4.应考虑对短路电流值有影响的所有元件，不考虑短路点的电弧电阻； 5.采用平均电压，这样在计算短路电流时，可减小误差，计算发电机，变压器，线路等元件的电抗；

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6.简化时在电源短路点很近的情况下，发电机由于特性不同将对短路电流的变化规律有决定的影响，不能将不同类型的发电机合并，如果发电机与短路点之间的电气距离较大时，不同类型的发电机引起的短路电流变化规律的差异受到极大的削弱，这时可将不同类型的发电机合并。

5.2短路计算点的确定及短路电流的计算

1.发电机出口发生短路：d1 2.高压母线上发生短路：d2 3.双回线路末端发生短路：d3 设计技术条件、技术参数如下： 1）发电厂建设规模

（1）类型：凝汽式火电厂（坑口电厂）；

（2）最终容量、台数：2×200MW，Un=15.75kv,Tmax=7000h/年 2）本厂与电力系统的连接情况

（1）本厂在电力系统中的作用：承担全部负荷，为主力电厂； （2）本厂与系统以220kv两回线长220km的线路连接；

（3）系统运行容量：S∑.max=1223MVA；S∑.min=1023MVA；X*.max=0.09229。 3）发变组保护出口，出口过流保护整定时间4s(后备保护)，主保护开断时间由选出的设备而定；厂用电率：7%

4）环境条件：海拔高度1000m；雷暴日数30日/年；地震烈度3级；土壤电阻率：p=1×1000∏.cm，污秽等级：0级；该地区人少地多，电厂不占用良田，有出线走廊，交通方便

系统各元件电抗标幺值的计算：

选取基准功率SB＝100MVA UB1＝UaV.N(各级平均额定电压)=230KV UB2=15.75KV

220kv两回线长220km线路电抗标幺值：

X3=X3SB1001=0.083 =0.4220UBUB2302302SB1000.120.05 SN240变压器T1、T2电抗标幺值：

XT1XT2XT1发电机G1、G2电抗标幺值：

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XGX1G2XG1SB1000.140.06 SN235.3三相短路电流的计算结果总表

表5-2 发电机出口发生短路：d1

It0 65.62KA It2 37.59KA It4 37.59KA It 48.38KA ish 167.02KA 表5-3 高压母线上发生短路：d2

It0 13.03KA It2 11.93KA It4 11.90KA It 12.36KA ish 33.17KA 表5-4 双回线路末端发生短路：d3

It0 4.82KA

It2 4.36KA It4 4.78KA It 4.88 ish 12.25KA

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第6章 载流导体和电气设备的选择及校验

电气装置中的载流导体和电气设备，在正常运行和短路状态时都必须安全可靠地运行。为保证电气装置的可靠性和经济性，必须正确选择电气设备和载流导体。步骤是先按正常工作条件选择出设备，再按短路电流条件校验其动态稳定性和热稳定性。选择时必须执行国家有关的经济，并做到技术先进，经济合理，安全可靠，运行方便为以后发展扩建留有余地。

表6-1 高压电气设备的选择与校验项目

短路电流校电气设备名称 额定电压 额定电流 开断能力 验 动稳定 断路器 负荷开关 隔离开关 熔断器 电流互感器 电压互感器 支柱绝缘子 穿墙套管 母线 电缆 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 热稳定 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 环境条件 注：表中为√为选择项目，○为校验项目

6.1电气设备的选择原则

1.按正常运行条件选择

（1）类型和型式的选择。根据设备的安装地点，使用条件等因素，确定选择户内和户外。

（2）额定电压。按电气设备和载流导体的额定电压UN不小于装设地点的电网额定电压UNS选择，即：UNUNS

（3）额定电流。额定电流IN或载流导体的长期允许电流Iy不小于装设回路的

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最大持续工作电流 IN(Iy)Imax

按《交流高压电器的长期工作时发热》规定。断路器、隔离开关、电抗器。设备在环境温度高于+140℃而低于+60℃时，每增高1℃，额定电流减少1.8%，当低于+40℃时每降低1℃，额定电流增加0.5%，但是总的增加值不得超过额定电流的20%

2.按短路状态校验

当电气设备和载流导体通过短路电流时，会同时产生电动和发热两种效应。一方面使电气设备和载流导体受到很大的电动力的作用，同时又使温度急速升高，使电气设备和载流导体的绝缘受到损坏，在进行电气设备和载流导体选择时必须对短路电流进行电动力和发热计算，以校验动稳定和热稳定。

6.2导体的选择及校验

1.按长期工作条件选择

（1）参考《导体和电器的选择设计技术规定》选用的电器允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压。

即 Ual.mUsm

其中 Ual.m1.15UN Usm1.1UsN

一般按照UNUsN选择电气设备的额定电压。选用导体的长期允许电流不得小于该回路的持续工作电流，由于高压开路电器没有连续过载能力，在选择其额定电流时，应满足各中可能运行方式下回路持续工作电流的要求。在断路器、隔离开关、空气自然冷却限流电抗器等电器各部分的最大允许发热温度，不超过《交流高压电器在长期工作时的发热》GB763-74所规定的数值情况下，当这些电器使用在环境温度高于+40℃（但不高于+60℃）时，环境温度每增加1℃，减少额定电流的1.8%；当使用在环境温度低于+40℃时，环境温度每降低1℃，增加额定电流的0.5%，但其最大过负荷不得超过额定电流的20%。

即 对于导体 IalImax

对于电器 INImax

（2）Imax的计算方法 汇流主母线

220KV主母线 按实际功率分布进行计算 旁路母线回路

定电流或最大持续工作电流 Imax需要旁路回路的最大额 主变的引下线

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Imax1.05IN 出线

单回线 Imax最大负荷电流 双回线 Imax（1.2-2)I单回线路最大负荷电流 母联回路

的Imax Imax母线上最大一台变压器 分段回路

Imax1.05ITNK （K=0.5～0.8 ；TN变压器额定电流）

发电机回路

Imax1.05IN

2.按经济电流密度选择导体

根据《导体和电器选择设计技术规定》载流导体应选择铝质材料。除配电装置的汇流母线外，较长导体的截面应按经济密度选择，导体的经济电流密度可按照附录四所列数值选取。当无合适规定导体时，导体面积可按经济电流密度计算截面的相邻下一档选取。选取经济截面条件：

SJec—经济电流密度

Imax Jec按此法选择导体后，必须按长期发热校验。

6.2.1母线的选择及校验

根据《导体和电器选择设计技术规定》载流导体宜采用铝质材料，下列场所可选用铜质材料的硬导体。

（1）持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、变压器出线端部 或采用硬铝导体穿墙套管有困难时。

（2）污秽对铜腐蚀较轻微而对铝有较严重腐蚀的场所。

20KV以下回路的正常工作电流在4000A及以下时，宜采用矩形导体，在4000-8000A时，宜选用槽形导体。8000A以上时，宜选用管形导体或钢芯铝绞线。15.75KV系统母线的选择管形导体或钢芯铝绞线，220KV侧采用矩形导体。 1.220KV系统母线的选择：

母线最大持续电流为：I＝2x200x1000/(3x230x0.85)=1181.3A 按经济电流密度选择导线截面积

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表6-2 导线的经济电流密度Jec（A/mm2）

年最大利用小时数 线路 导线材料 3000h以下 铝 架空线路 铜 3.00 2.25 1.75 1.65 3000h-5000h 1.15 5000h以上 0.90 由已知Tmax=7000h/年，选用铝线

Jec=0.90A/mm2

SImax1181.3==1312.5mm2 Jec0.90单回线路每相的截面积为1312.5/2=656.3mm2 。选择轻型钢芯铝绞线LGJQ-700，S=1007mm2。

由于是按经济电流密度选择的导线，可不必检验其允许载流量。由LGJQ-700型导线的允许载流量为1250A,一回线路就可满足允许载流量的要求。最小机械强度、电晕条件也满足要求。

2.母线校验 （1）热稳定校验

按正常电流及经济电流密度选出母线截面后，还应检验热稳定。按热稳定要求的导体最小截面为

SminICtdtKs

式中 Imax-短路电流稳定值，A；

Ks -集肤效应系数，对于矩形母线截面在100mm2以下，Ks=1； tdz -热稳定计算时间，s； C –热稳定系数。

热稳定系数C值与材料及发热温度有关。 母线及导线：铝 kal220C C95 满足短路时发热的最小导体截面为

SminICtdtKs=

1236041.03=260.21mm2<1312.5mm2 95满足热稳定要求。 （2）动稳定校验

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各种形状的母线通常都安装在支柱绝缘子上，当冲击电流通过母线时，电动力将使母线产生弯曲应力，因此必须校验母线的动稳定性。

安装在同一平面内的三相母线，其中间相受力最大，即

2Fmax1.732107Kfishl(N) a式中 Kf - 母线形状系数，当母线相间距离远大于母线截面周长时，Kf=1。其它情况由有关手册查出。

l - 母线跨距,m；

a - 母线相间距，m。

考虑母线共振影响时对电动力的修正

查《发电厂电气部分》表3-5单跨、两端固定多等跨，简支Nf=3.56 L=8m

fNfL2EI3.567101069.210828＜30HZ m2.68对该母线不计共振影响。

所以 Fmax1.7321071(33.17)2其中 a=2.0m为相间距离

母线通常每隔一定距离由绝缘瓷瓶自由支撑着，因此当母线受电动力作用时，可以将母线看成一个多跨距载荷均匀分布的梁，当跨距在两端以上时，其最大弯曲力矩为

MFmaxL762.38609.8(N.m)1010

M52106pa69106paW8762.3 N/m 2ca式中 W – 母线对垂直于作用力方向轴的截面系数，又称抗弯矩，其值与母线截面形状及布置方式有关，220KVW=0.167b2=0.1670.120.0071.169105m3

满足动稳定要求

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侧采用矩形导体，

表6-3 导线选择结果

项目 电压 级别 轻型钢220KV 芯铝绞线 80/72 700 1250 51.16910 2.6692 主母线 导体尺寸D1/D2 导体截 面S（mm） 2最高温度下允许栽 流量A 截面系数W（m3） 质量 惯性距 （Kg/m） （Cm4） 0.4 3.15.75KV系统母线的选择

发电机出口母线选用分相封闭母线，其母线的截面只需按长期允许负荷电流来选择。

Imax=(200x1000)/(0.85x15.75x

3)=8625A

选用圆管形导线（铜材）查《设计手册》，其型号： D=280mm ,d=260mm,t=10mm,δ＝25mm，S＝7900mm2

6.3高压断路器和隔离开关的选择及校验

在电力系统中，断路器的主要作用是：在正常情况下控制各电力线路和设备的开断及关合；在电力系统发生故障时，自动切除短路电流，以保证电力系统正常运行。按照《电力工程设计手册》P237高压断路器选择规定：断路器型式的选择除应满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于施工调试和运行维护，并经技术经济比较后确定选择断路器。

6.3.1断路器选择内容

（1）断路器种类和型式

按断路器采用的灭弧介质可分为油断路器（多油、少油）、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器等。根据《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）规定：10KV及以下，可选用少油、真空、多油断路器等，应注意经济性。110KV可选用少油、SF6、空气断路器等。本次设计的断路器全选择六氟化硫断路器。 （2）额定电压和额定电流选择

UNUsN，INImax

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UN、UNS——分别为电气设备和电网的额定电压，KV；

IN、IMAX——分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流,A。

（3）开断电流选择

高压断路器的额定开断电流Inbr,不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量, 即： InbrI

（4）短路关合电流的选择

断路器的额定关合电流incl不应小于短路电流最大冲击值ish， 即 inclish

（5）短路热稳定校验和动稳定校验

2tkz IttI2iesich IesIch

式中 It-由生产厂家给出的电气设备在时间t秒内的热稳定电流； I-短路稳态电流值； t -与It相对应的时间；

tkz-短路电流热效应等值计算时间； ich 、Ich-短路冲击电流幅值及其有效值；

ies 、Ies-电气设备允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。

（6）短路计算时间

短路电流发热的等值时间：tketk~tk

tk~z可有tkzI\"ftd,曲线查出。其中，td-短路电流持续时间，10KV

I\"\"侧一般取1S，35KV侧取2S，110、220KV侧一般取4S。

tkTf2

表6-4 非周期分量衰减时间常数Tf

短路点位置 发电机出口及母线 发电机升高电压母线及出线发电机电压电抗器后 变电所各级电压母线及出线 Tf td0.1S 0.15 0.08 td0.1S 0.2 0.1 0.05 由于短路点在发电机升高电压母线所以Tf=0.1

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6.3.2高压220KV侧断路器选择（SF6断路器）

表6-5 高压220KV侧断路器

最高工作电压KV 额定开断电流KA 额定关合电流峰值KA 90 动稳定电流峰值KA 额定型号 电压KV 额定电流A 热稳定电流3S 固有分闸时间S 合闸时间S 全开断时间S LW-220I 220 252 1600 40 100 40 0.04 0.15 0.06 额定电流的校验

INImax

Imax= 1.05PN/ UNcosΦ=(1.05x200x1000)/(0.85x3x220)=8.38A IN1600A>8.38A，满足要求。 开断电流校验 InbrI

40KA13.03KA,满足要求。 短路关合电流的校验 inclish

90KA33.17KA,满足要求。 短路热稳定校验和动稳定校验

2tkz IttI2短路电流发热的等值时间：tketk~tk

13.03I\"其中，则”1.05

12.36I\"td在220KV侧一般取4S

tk~z可有tkzftd,\"曲线查得为3.5S

tkTf2=0.11.050.11S

2tke3.50.113.61S,

240234800（12.36）3.61

热稳定校验满足要求。

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iesich IesIch

由计算得ich=33.17KA<100KA 动稳定校验满足要求。

6.3.3隔离开关的选择

隔离开关是高压设备的一种，在结构上，隔离开关没有专门的灭弧装置因此不能用来拉合负荷电流和短路电流。正常分开位置时，隔离开关两端之间有符合安全要求的可见绝缘距离，在电网中，其主要用途有：设备检修时，用来隔离有电和无电部分，形成明显的开断点，保证工作人员和设备的安全；和断路器相配合，进行倒闸操作，以改变系统接线的运行方式。 隔离开关与断路器相比，额定电压、额定电流的选择及短路、热稳定校验的相同。但是，由于隔离开关不能用来接通和切除短路电流，无须进行开断电流和短路关合电流的校验。

表6-6 隔离开关选型参照表

使用场合 屋内配电装置成套开关柜 单级，大电流3000-13000A 屋内 发电机回路大电流回路 三级，15KV，200-600A 三级，10KV，大电流2000-3000A 单级，插入式结构，带封闭罩20KV，大电流1000-13000A 220KV及以下各型配电装置 屋外 高型，硬母线布置 硬母线布置 V型，35-110KV 单柱式，220-500KV GW5 GW6 双柱式，220KV及以下 GW4 GN10 GN11 GN18,GN22,GN2 三级，10KV以下 GN2,GN6,GN8,GN19 特点 参考型号 GN14

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表6-7 高压220KV侧隔离开关的选择

极限通过电流峰值KA 100 4S热稳定电流KA 40 型号 额定电压KV 额定电流A GW4-220\\2000 220 2000 短路热稳定校验和动稳定校验

2tkz IttI2短路电流发热的等值时间：tketk~tk

13.03I\"其中，则”1.05

12.36I\"td在220KV侧一般取4S

tk~z可有tkzftd,\"曲线查得为3.5S

tkTf2=0.11.050.11S

2tke3.50.113.61S,

2402400（12.36）3.16

热稳定校验满足要求。 iesich

IesIch

由计算得ich=33.17KA<100KA 动稳定校验满足要求。

6.4互感器的选择及校验

互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器。互感器将高电压、大电流按比例变成低电压和小电流，其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表。二次绕组必须有可靠的接地，以防止绕组间绝缘损坏而使二次部分长期存在高电压。

1.电压互感器选择 互感器的特点：

（1）容量很小，结构上要求有较高的安全系数；

（2）二次侧仪表和继电器的电压线圈阻抗大，互感器接近空载运行。电压互感器将高电压转换成低电压，供各种设备和仪表用。

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2.互感器的用途 （1）供电量计算用

（2）做继电保护的电压信号源

（3）用作合闸和重合闸检查同期、检无压信号 3.电压互感器的配制原则

（1）电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。

（2）6—220kV电压等级的每组母线的三相上应装设电压互感器。

旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感器的情况和需要确定。

（3）当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。

（4）当需要在330kV及以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容式套管上的电压抽取装置。

（5）发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装置需要。当发电机配有双套自动电压调整装置，且采用零序电压式匝间保护时，可再增设一组电压互感器。

4.《导体和电器选择技术规定》SDGJ14-86：电压互感器应按下列技术条件选择和校验

（1）一次回路电压 （2）二次电压、负荷 （3）准确度等级

（4）继电保护及测量的要求

电压互感器的型式应按下列使用条件选择：3～20KV屋内配电装置宜采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。110KV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，宜采用电容式电压互感器。

5.电压互感器的接线

在3~220KV系统中，广泛应用三台单相三绕组电压互感器构成YN，yn,d0或YN，y,d0接线，其二次绕组用于测量相间电压和相对地电压，辅助二次绕组接成开口三角形，供接入交流电网绝缘监视仪表和继电器用。

6.4.1高压220KV母线电压互感器的选择（PT选相同型号）

1.电容式电压互感器

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由于结构简单、重量轻、体积小，占地少、成本低，且电压越高效果越显著，此外，分压电容还可兼作载波通信的耦合电容器，故广泛应用于110~500KV中性点直接接地系统。但其缺点是输出容量较小，误差较大，暂态特性不如电磁式电压互感器。故选户外三只单相TYD220/3 -0.01H型电容式电压互感器，一次额定电压：220/3KV 二次额定电压：a-x 100/ a0-x0 100v 2.准确度级的选择

准确级：0.5/1/3P。因电压互感器主要负荷是保护及电度表等测量仪表，故选0.5级。与此对应，互感器3P相总的额定容量为Se2=150VA。 3.负荷校验

电压互感器的额定二次容量（对应于所要求的准确级）应不小于电压互感器的二次负荷。母线PT二次负荷有：电压表，有功功率表，无功功率表，三相三线 有功电能表及三相三线无功电能表。

表6-8 各项负荷统计表

每个线仪表名称 圈 消耗功率 电 压 表 无功电度表 有功电度表 有功功率表 无功功率表 总 计 0.3 1.5 1.5 0.6 0.5 1 0.38 0.38 1 1 0.3 0.925 0.925 0.6 0.5 2. 0.3 0.57 0.57 0.6 0.5 2. 1.39 1.39 2.78 1.39 1.39 2.78 cosΦ PUV(W) QUV(Var) PVW(W) QVW(Var) 3v

由于每相上尚接有绝缘监视电压表V（P0＝0.3W Q0=0） SUV= SVW=

2.22.7823.77VA

cosΦUV= cosΦVW= 2./3.77=0.6737 ΦUV=ΦVW =47.º U相负荷：

PU= SUVCos(47.º-30º)/3 + P0=3.77xCos17.º/ 3 +0.3=2.37 (W) QU= SUVSin (47.º-30º)/ 3=3.77x Sin17.º/ 3 =0.66(Var)

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V相负荷：

PV= [SUVCos(47.º+30º)+ SVW Cos(47.º-30º)]/ 3 + 0.3=2.84 (W) QV= [SUVSin (47.º+30º)+ SVWSin (47.º-30º)]/3=2.79(Var) 显示易见，V相负荷较大，故应按V相总负荷进行校验： SV= 3.98(VA)<150/3 (VA) 所选互感器满足要求。

在110KV及以上配电装置中，考虑到互感器及配电装置可靠性较高，且高 熔断器制造比较困难，价格昂贵，厂家不生产220KV及以上的熔断器，故220KV电压互感器只经隔离开关与电网连接。

6.4.2发电机15.75KV侧电压互感器的选择（二台机选用相同型号）

1.选户内型树脂灌注电磁式三只单相JDZJ-15型电压互感器

接线组别：1/1/1-12/12

一次额定电压：15/3KV 二次额定电压：100/3v 二次辅助线圈电压：100/3v 2.准确度级的选择

电压互感器主要负荷是保护及电度表等测量仪表，故选0.5级即可，额定负荷为100VA，开口三角形额定负荷为200VA。

6.4.3电流互感器选择

电流互感器是专门用作变换电流的特种变压器。一次绕组串联在电力线路中，线路中的电流就是互感器的一次电流，二次绕组接有测量仪表和保护装置，作为二次绕组的负荷。一、二次绕组之间有足够的绝缘，保证低压设备和高压相隔离。电力系统中的电流各不相同，通过电流互感器的一、二次绕组不同的闸数比的配置，可以将大小悬殊的线路电流变换成大小相同、便于测量的电流值。

1.特点

（1）一次绕组串联在电路中，闸数少电流取决于被测电的负荷电流，与二次电流大小无关

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（2）电流线圈的阻抗小，在正常情况下，接近于短路状态运行 2.根据《导体和电器选择设计技术规定》

3～20KV屋内配电装置的电流互感器，应根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。35KV及以上配电装置的电流互感器，宜采用油浸瓷箱式绝缘结构的式电流互感器，在有条件时，应采用套管式电流互感器。

3.根据《电力工程电气设计手册》（电气一次部分） （1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器。

（2）发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等也应装设电流互感器。

（3）对直接接地系统，按三相配置；对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相装配。

INIIMAX我们分别选出220KV电流互感器，电流互感器的选择条件UN1UNS，二次侧电流型号为5A。

4.电流互感器的选择： （1）一次回路额定电压和电流：

UN1≥UNs IN1≥Imax 式中UN1 IN1为电流互感器一次额定电压和电流 （2）二次额定电流的选择：

有5A和1A两种，一般弱电系统用1A，强电系统用5A。当配电装置距离控制室较远时，为使电流互感器能多带二次负荷或减小电缆截面，提高准确级，应尽量采用1A。

1） 当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择的比回路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表的最佳工作，并在过负荷时使仪表有适当的指示。

2）电力变压器中性点电流互感器的一次额定电流应按大于变压器允许的不平衡电流选择，一般情况下，可按变压器额定电流的1/3进行选择。

3）中性点非直接接地系统中的零序电流互感器，在发生单相接地故障时，通过的零序电流较中性点直接接地系统小得多。为保证保护装置可靠动作，应按二次电流及保护灵敏度来检验零序电流互感器的变比，当标准产品的变比不能满足要求时，应向制造厂特殊订货。同时注意，电缆式零序电流互感器窗口应能通过一次回路的所有电缆，母线式零序电流互感器的母线截面应按一次回路的电流选择，其窗口尚应考虑有一根继电保护用的二次电缆要从窗口穿过。

4）电流互感器种类和型式的选择：应根据安装地点和安装方式选择其型式，选用母线型时应注意校核窗口尺寸。

（3）电流互感器准确级和额定容量的选择：为保证测量仪表的准确度，互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级，且互感器二次所接负荷应不大于该

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准确级所规定的额定容量。

6.4.4高压220KV母线电流互感器的选择

额定电压为220KV，计划选LCWB7-220W型电流互感器，其主要技术参数如下表所示：

表6-9 LCWB7-220W型电流互感器主要技术参数

最高额定电压KV 工作电压KV LCWB7-220W 220 252 二次负载值额定一次电流A 额定二次电流A 额定短时热稳定电流KA-S 动稳定电流 KA 型号  2 21250 5 20~404S 50100 其变比根据负荷电流的大小可选用1250/5，2500/5。并应使CT一次额定电流比正常工作电流大1/3。热稳定电流31.5KA、动稳定电流为80KA。 1.一次回路额定电压：220KV

2.一次回路额定电流的选择（变比的选择）：

仍选主变至220KV母线处的断路器所安电流互感器进行校验。此时CT的最大持续工作电流在为：

Imax= 1.05PN/ UNcosΦ=(1.05x200x1000)/(0.85x3x220)=8.38A CT变比应选1250/5 3.准确度级的选择：

由于互感器要供给计费电能表用，所以全部选用0.5级即可满足。一般测量仪表与保护装置宜分别接于不同的二次绕组。当一个二次绕组的容量不能满足要求时，可将两个二次绕组串联使用或两个CT串联。

4.母线CT二次负荷有：电流表，有功功率表，无功功率表，三相三线有功电能表及三相三线无功电能表。

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表6-10各项负荷统计表

仪表电流线圈名称 电 流 表 有 功 功 率 表 无 功 功 率 表 三相三线有功电表 三相三线无功电表 总 计 每个线圈消耗功率 A相 0.35 0.6 0.6 0.5 0.5 2.55 B相 0.35 0.6 0.6 0.5 0.5 2.55 C相 0.35 0.6 0.6 0.5 0.5 2.55 最大相负荷阻抗：ra=Pmax/IN22 =2.55/25=0.102(Ω) CT为完全星形接线，连接线的计算长度为：LC=L L为电流互感器与测量仪表的距离，取60米。 ZN2=2Ω

S≥ρL/( ZN2-ra-rc)=1.75x108x60/(2-0.102-0.1) =1.01 x106(m2)=1.01(mm2) 选用标准截面为1.5mm2的铜线。 5.热稳定校验：

22（12.36）3.16 I2tt=（31.5）4> Qk=

热稳定满足要求。 6.动稳定校验：

内部动稳定能力校验：ies=80(kA)> ish=33.17(KA)

由于此电流互感器为瓷绝缘型电流互感器，固需校验外部动稳定。

2Fal≥0.5x1.73x107ishll =9.51 x105

aaFal-作用于电流互感器瓷帽端部的允许力(N) 动稳定满足要求。

6.4.5发电机15.75KV出口电流互感器的选择

1.两台机均选用相同的CT，且根据不同的用途，每台发电机分别在首尾端各选用四组CT，且准确度不同。 Imax=(200x1000)/(0.85x15.75x

3)=8625A，Ue＝15.75KV

选用LRZ-20型电流互感器，其参数如下：电压：20KV 变比：12000/5

ZN2=2.4 。1s热稳定倍数：40，动稳定倍数：90

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2.准确度级的选择：

电度计量用电流互感器，选用0.2级 电流测量用电流互感器，选用0.5级 继电保护用电流互感器，选用B级 3.热稳定校验：

短路电流周期分量热效应：

短路电流发热的等值时间：tketk~tk

tk~z可有tkzI\"ftd,曲线查出。其中=65.62/48.38=1.356，td-短路

I\"\"电流持续时间，10KV侧一般取1S，发电机出口Tf=0.2

由曲线得tk~=1.2，tk=0.21.356=0.37

2tke=1.2+0.37=1.57

2（48.38）1.57 (KhIN1)2=(4012)2> Qk=

热稳定能满足要求。 4.动稳定校验：

内部动稳定校验：2KmoIN129012 =1527.35kA> ish=167.02KA LRZ为浇注式绝缘，故不校验外部动稳定。 故动稳定能满足要求。

6.4.6双绕组主变压器套管电流互感器的选择

1.高压套管电流互感器的的选择

（1）选用LRD-220型套管CT： 变比600/5，二次负荷100VA （2）准确度级的选择：选用0.5级 2.高压中性点电流互感器的选择

（1）选用LRD-110型套管CT： 变比600/5，二次负荷100VA （2）准确度级的选择：选用D级

6.4.7三绕组高厂变高压主侧套管电流互感器的选择

选用LR-35-B型套管CT： 变比1500/5，二次负荷50VA 准确度级的选择：选用0.5级.

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第7章 发电机—变压器组保护的特点及其配置

随着电力系统的发展，发电机-变压器组单元接线方式在电力系统中获得广泛应用。由于发电机-变压器组相当于一个工作元件，所以，发电机、变压器的某些保护可以共用。

7.1发电机—变压器组保护的特点

1.发电机—变压器组差动保护的特点

根据发电机-变压器组的接线和容量的不同，其差动保护的装设方式如下： （1）对于100MW及以下，一般只装设一套差动保护。对于100MW以上的发电机-变压器组，采用一套差动保护对发电机内部故障不能满足灵敏要求时，发电机应加装一套差动保护。

（2）对于200MW及以上的汽轮发电机，为了提高保护的速动性，在发电机端还应增设复合电流速断保护，或在变压器上增设单独的差动保护，即采用双重快速保护方式。

（3）对于高压侧电压为330KV及以上的变压器，可装设双重差动保护。 （4）当发电机-变压器组之间有分支时，分支线应包括在差动保护范围内。 2.后备保护的特点

发电机-变压器组一般装设共用的后备保护。当实现远后备保护会使保护接线复杂时，可缩短对相邻线路后备保护的范围，但在相邻母线上三相短路时应有足够灵敏度。

对于采用双重化快速保护的大型发电机-变压器组，其高压侧可装设一套后备保护，如图7-1所示。图中全阻抗KR用于消除变压器高压侧电流互感器与断路器之间的死区和作为母线保护的后备。动作阻抗按母线短路时保证能可靠动作整定，即灵敏系数1.25，以延时躲过振荡，一般动作时间可取0.5-1S。

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KRTG~KD2KD1KD3KR 图7-1双重化快速保护的大型发电机-变压器组

7.2发电机—变压器组保护的配置

按DL/T 684-1999《大型发电机变压器继电保护计算导则》规定，主保护的配置应能保证在保护范围内任一点发生各种故障均有双重或多重的主保护，故障应有选择性的、灵敏的被切除，使机组受到的损伤最轻、对电力系统影响最小。因此发电机-变压器组的保护采用双重化快速保护。

发电机-变压器组在配置了双重快速保护的情况下，就本发电机-变压器组而言，已不再需要其它反应相间短路的后备保护。

有关高压厂用变压器的保护配置，在设计上，可以置于发电机—变压器组双重快速保护的范围之内，如果灵敏度满足要求，则高压厂用变可以不再配置专用的差动保护。但是，由于高压厂用变的容量只有发电机额定容量的6%-10%，它的短路电抗相当大，所以在高压厂用变低压侧发生两相短路故障时，发电机-变压器组差动保护的灵敏度，常不能满足要求。因此，还应配备高压厂用变差动保护。

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第8章 发电厂防雷规划

雷电是大自然中最宏伟壮观的气体放电现象。雷电是由于地面湿气受热上升或空中不同冷、热气团相遇凝成水滴或冰晶形成积云，在运动时使电荷发生分离，当电荷积聚到足够数量时，就在带有不同电荷的云间或由于静电感应而产生不同电荷的云地间发生放电现象。

8.1 发电厂的防雷保护概述

雷电放电所产生的雷电流高达数十、甚至数百千安，从而会引起巨大的电磁感应，机械效应和热效应。从电力工程的角度来看，最值得我们注意的两个方面是：雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压，有时也称为大气过电压，它是造成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一；雷电放电所产生的巨大电流，有可能使被击物体炸毁，燃烧，使导体熔断或通过电动力引起机械损坏。

火电厂是多条输电线路的交汇点和电力系统的枢纽。火电厂的雷害事故比较严重，往往导致大面积的停电。其次，变电设备的内绝缘水平往往低于线路绝缘，而且不具有自恢复功能，一旦因雷电电压而发生击穿，后果十分严重。总之，火电厂的防雷保护与输电线路相比，要求更严格、措施更要严密可靠。

8.2 发电厂防雷措施

为防止雷电击中火电厂建筑物、变配电装置或雷电波沿线路侵入火电厂，毁坏厂内的变电装置，必须设置防雷装置。避雷针比较适用于像发电厂那样相对集中的保护对象，而像架空线路那样伸展很广的保护对象宜采用避雷线。在110-220KV高压线路上，避雷线的保护角大多取20-30。

1.装设避雷针用来保护火电厂建筑物及所内变配电装置免受直接雷击，安装在单独的构架上。

2.在高压侧装设避雷器对于未沿全线装设避雷线的任何高压线路，都应在其线路的火电厂进线和出线处装设避雷器，在母线上装设阀型避雷器，以保护所内的主变压器和高压配电装置免受雷电过电压的破坏。为重点保护主变压器，避雷器尽量靠近主变压器安装，其接地线应与主变压器的外壳和中性线连接。

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8.2.2直击雷保护

1）保护对象：

屋外配电装置，包括组合导线、母线廊道。 2）保护措施：

1.110KV配电装置 装设避雷针或装设避雷针 2.主变压器装设避雷针 3.屋外组合导线装设避雷针 4.避雷针装设应注意的问题

应妥善采用避雷针和构架避雷针，其联合保护范围应覆盖全所保护对象。根据《电力设备过电压保护技术规程》SDJ7—76规定：避雷针（线）宜设的接地装置，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜小于3m。110KV及以上的配电装置，一般将避雷针装在其构架或房顶上；装在构架上的避雷针应与接地网连接，并应在其附近装设集中接地装置。避雷针与主接地网的地下连接点至变压器接地线与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。在主变压器的门型构架上，不应装设避雷针、避雷线。110KV及以上配电装置，可将线路的避雷线引接到出线门型架上。

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第9章 展望

电能是现代化的主要能源，是实现生产自动化的重要物质基础。用于发电的能源主要包括化石燃料的化学能、水流的势能和动能以及核能。火力发电就是开发利用燃料所蕴藏的化学能，通过高温燃烧转化为热能释放出来，将水加热成为高温、高压的蒸汽；然后利用蒸汽做功推动汽轮机和发电机，使一部分热能转化为电能。

保障电能质量既是电力企业的责任，供电企业应保证供给用户的供电质量符合国家标准；同时也是用户(拥有干扰性负荷)应尽的义务，即用户用电不得危害供

电；安全用电；对各种电能质量问题应采取有效的措施加以抑制。 综合新颁布的电磁兼容国家标准和发达国家的相关标准，中低压电能质量标准分5大类13个指标。

(1)频率偏差：包括在互联电网和孤立电网中的两种；

(2)电压幅值：慢速电压变化(即电压偏差)；快速电压变化(电压波动和闪变)；电压暂降(是由于系统故障或干扰造成用户电压短时间(10ms～lmin)内下降到90％的额定值以下，然后又恢复到正常水平，会使用户的次品率增大或生产停顿)；短时断电(又称电压中断，是由于系统故障跳闸后造成用户电压完全丧失(3min，电压中断使用户生产停顿，甚至混乱)；长时断电；暂时工频过电压；瞬态过电压； (3)电压不平衡；

(4)电压波形：谐波电压；间谐波电压；(由较大的波动或冲击性非线性负荷引起，如大功率的交一交变频，间谐波的频率不是工频的整数倍，但其危害等同于整数次谐波)。

(5)信号电压(在电力传输线上的高频信号，用于通信和控制) 以下即为电能质量污染的治理 1.治理的基础性工作

首先要掌握供电网络运行状态，对电能质量开展实时监测，以掌握其动态；第二是分析诊断其变化，即在详细分析电能质量数据的基础上，利用仿真软件对电网结构的固有谐振特性进行计算与分析，排除虚假的谐波干扰；第三是开展系统的合理设计和改造。

2.SVC装置

近些年来发展起来的SVC装置是一种快速调节无功功率的装置，已成功地用于电力、冶金、采矿和电气化铁道等冲击性负荷的补偿，它可使所需无功功率作随机调整，从而保持在非线性、冲击性负荷连接点的系统电压水平的恒定。 3.无源滤波装置

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该装置由电容器、电抗器，有时还包括电阻器等无源元件组成，以对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路，以达到抑制高次谐波的作用；由于SVC的调节范围要由感性区扩大到容性区，所以滤波器与动态控制的电抗器一起并联，这样既满足无功补偿、改善功率因数，又能消除高次谐波的影响。 4.有源滤波器

APF即利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。 随着电力电子与信息技术在社会各个领域的渗透应用，一些新型电力负荷对电能质量的要求不断提高，电能质量已成为电力企业和用户共同关心的课题。当今威胁信息电力质量的主要干扰除了谐波、电压波动外，更多为人们所关注的将是电压暂降和短时断电、电压闪变等动态电能质量问题；我们应因地制宜，对症下药，在深入调研、现场实测、试验研究的基础上，运用FACTS和电力新技术对电能质量进行系统化地综合补偿，这将是今后解决电能质量问题的最根本途径。

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致 谢

经过三个月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个专科生，由于经验的匮乏，毕业设计难免有许多考虑不周全的地方，如果没有指导老师廖青华的督促指导，以及一起学习的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。

非常感谢我的指导老师廖青华老师，她严谨的治学态度、孜孜不倦的敬业精神、丰富的实践经验及对知识不倦的追求精神以及对学科发展动态的敏锐的洞察力，不仅使我在学业上跃上了一个新的台阶，更加使我懂得了人生的许多道理，我将受益终生，并激励我永远前行。廖老师平日里工作繁忙，但在我们做毕业设计的每个阶段，她都给予了我们悉心的指导，为我们及时纠正毕业设计中出现的错误。廖老师的专业水平及她严谨的治学态度和孜孜不倦的科研精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。

感谢我的辅导员支卓华老师，感谢她在大学三年期间给予我的帮助和思想上的开导；感谢我的室友，感谢所有和我一起生活，一起学习的同学和朋友，感谢他们给我的生活带来了阳光、自信、知识和甜蜜……

由衷地感谢我的父母，我的家人，他们为我付出了无数的时间和汗水！感谢他们一直以来对我的关爱和支持！让我更有能力和信心面对未来。感谢大学三年来所有的老师，感谢你们精心培养了我，教会了我思考，教会了我许多做人、做事的道理……所有这些都将会使我在今后的人生道路上更加信心百倍的挑战自我、挑战人生、追求卓越、创造辉煌!

43 -

参考文献

[1] 刘增良主编.电气设备及运行维护.北京：中国电力出版社，2007 [2] 解建军主编.电机原理与维修.西安：西安电子科技大学出版社，2007 [3] 张炜主编.电力系统分析.北京：中国水利水电出版社，1999 [4] 盛伟等主编.电厂热力设备及运行.北京：中国电力出版社，2007 [5] 唐志平主编.供配电技术.北京：电子工业出版社，2005 [6] 刘健.电力英语阅读与翻译. 北京.中国水利水电出版社，2004 [7] 祝敏.许郁煌.电气二次部分.北京.中国水利水电出版社，2004 [8] 熊信银等. 发电厂电气部分.北京.中国电力出版社，2002 [9] 范锡普.发电厂电气部分.北京.中国电力出版社，1995 [10] Protective relay A.R van C.warrington1974

[11] 赵智大.高电压技术.北京.中国电力出版社，2006 [12] 陈跃. 电气工程专业毕业设计指南. 北京: 中国水力水电出版社. 1995 [13] 戈东方. 电力工程电气设备手册. 北京: 中国电力出版社. 2000 [14] 王士政 冯金光. 发电厂电气部分. 北京: 中国水利水电出版社. 2002 [15] 王锡凡. 电力工程基础. 西安：西安交通大学出版社. 1998 [16] 张炜. 电力系统分析. 北京: 中国水利水电出版社. 1999 [17] 解广润. 电力系统过电压. 北京: 水利电力出版社. 1985

[18] 继电保护和安全自动装置技术规程SDJ6-83. 北京:水利电力出版社.1983 [19] 贺家李.电力系统及继电保护原理. 北京:水利电力出版社.1978

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附 录

计算说明书

发电厂等值电路图及短路点的计算如下： 1.发电机出口发生短路：d1

星三角转化：

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(1)由图知G1对d2的转移阻抗Xif0.06 (2)G2、d1之间电抗X12=0.05+0.06+

0.110.050.092290.0830.205

所以G2对d1的转移电抗Xif0.205 (3)S、d1之间电抗X11=0.09229+0.083+0.05+0.17550.050.110.298所以S对d1的转移电抗Xif0.298 (1)G1对d2的转移阻抗Xif0.06，则

XSiNjsXifS0.062000.851000.166 B查汽轮机运行曲线得各电流的标幺值：

It05.6 It22.65 It42.60 It3.8

It05.62000.85315.7548.303KA I200t22.650.85315.7522.857KA I200t42.600.85315.7522.426KA

I200t3.80.85315.7532.777KA

取KM=1.8

46 -

ish2KMIt0122.941KA

(2)G2对d1的转移电抗Xif0.205,则

XiNjsXifSS0.2052000.851000.482 B查汽轮机运行曲线得各电流的标幺值：

It02.0 It21.7 It41.75 It1.8It02.02000.85315.7517.25KA I200t21.70.85315.7514.66KA I1.75200t40.85315.7515.09KA

It1.82000.85315.7515.53KA

取KM=1.8

ish2KMIt043.90KA

(3)S对d1的转移电抗Xif0.298，则

XSiNjsXifS0.29812233.3.5 B100则It0=It2=It4=It=11X0.275 js3.

It0=It2=It4=It=0.275SB3U0.069B取KM=1.8

ish2KMIt00.176KA

(4)d1点总的电流和：

It048.30317.250.06965.62KA

It222.85714.660.06937.59KA It422.42615.090.06937.59KA It32.77715.530.06948.38KA

47 -

ish122.94143.900.176167.02KA

2.高压母线上发生短路：d2

上图化简如下

48 -

（1）对发电机而言：

1G1、G2的转移阻抗Xif0.060.0520.055 XSiNjsXifS0.05520020.259 B0.85100查汽轮机运行曲线得各电流的标幺值：

It03.5 It22.31 It42.29 It2.68

It03.520020.8532304.135KA I.312002t220.8532302.726KA I2002t42.290.8532302.702KA I2002t2.680.8532303.162KA

取KM=1.8

ish2KMIt010.52KA （2）对系统而言：

系统S的转移阻抗Xif0.092290.0830.1755

XSiNjsXifS0.175512232.146 B100查汽轮机运行曲线得各电流的标幺值：

It02.9 It23.0 It43.0 It3.0

I1223t02.932308.9KA I1223t23.032309.2KA I1223t43.032309.2KA I1223t3.032309.2KA

取KM=1.8

ish2KMIt022.65KA

49 -

(3)d2点总的电流和：

It04.13468.913.03KA

It22.7269.211.93KA It42.7029.211.90KA It3.1629.212.36KA ish10.52322.6533.17KA

3.双回线路末端发生短路：d3

上图化简如下

50 -

0.060.0510.055 0.055+0.0832=0.14

2(1)对发电机而言：

G1、G2的转移阻抗Xif0.08320.060.14

XjsXifSiN20020.140.673 SB0.85100查汽轮机运行曲线得各电流的标幺值：

It01.48 It21.36 It41.45I2002t01.480.8532301.75KA I2002t21.360.8532301.60KA I2002t41.450.8532301.71KA It1.5320020.8532301.81KA

取KM=1.8

ish2KMIt04.44KA (2)对系统而言：

系统S的转移阻抗Xif0.09229

XjsXifSiNS0.0922912231.13 B100查汽轮机运行曲线得各电流的标幺值：

It01.0 It20.9 It41.0

I1223t01.032303.07KA I1223t20.932302.76KA I1223t41.032303.07KA I1223t1.032303.07KA

It1.53It1.0 51 -

取KM=1.8

ish2KMIt07.81KA (3)d3点总的电流和：

It01.7463.074.82KA

It21.602.764.36KA It41.713.074.78KA It1.813.074.88KA ish4.447.8112.25KA

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