4×200MW火力发电厂电气部分设计 (2).doc

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1、 摘要由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。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、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。电能的使用已经渗透到社会、经济、生活的各个领域，而在我国电源结构中火电设备容量占总装机容量的75%。本文是对配有4台300MW汽轮发电机的大型火电厂一次部分的初步设计，主要完成了：1电气主接线的

2、选择2主变的选择3、厂用变设计及选择 4短路电流计算5电气设备选择， 7防雷规划，主要考虑旋转电机，变压器以及线路的防雷8继电保护和自动装置的规划设计，在继电保护的规划设计中主要考虑变压器、发电机、线路的保护，这需要查阅有关规程及继电保护的一些书，总结主要保护。关键词： 发电厂；变压器；电力系统；继电保护；电气设备。论文类型：设计报告摘要1 绪 论11.1 课题背景11.2 毕业设计的主要内容及基本思想11.2.1 毕业设计的主要内容、功能及技术指标11.2.2 毕业设计的基本思想及设计工作步骤22 4*200MW 火力发电厂电气主接线的确定52.1 概述52.2 对电气主接线的基本要求52.

3、3 电器主接线的选择52.3.1 单母线接线62.3.2 单母线分段接线6参考文献62.3.3 双母线接线72.3.4 变压器-线母线接线72.3.5 桥型接线82.4 主接线的设计82.4.1 毕业设计的技术背景和设计依据82.4.2 主接线的方案92.4.3 方案的选择103 火电厂发电机、变压器的选择123.1 主变压器和发电机中性点接地方式123.1.1 电力网中性点接地方式123.1.2 变压器中性点接地方式123.1.3 发电机中性点接地方式123.2 发电机的选型133.2.1 简介133.2.2 选型133.3 变压器的选型133.3.1 具有发电机电压母线的主变压器143.3

4、.2 单元接线的主变压器153.4 电气设备的配置163.4.1 隔离开关的配置163.4.2 接地刀闸的配置163.4.3 电流互感器的配置163.4.4 避雷器的配置164 火力发电厂短路电流计算174.1 概 述174.1.1 短路的原因及后果174.1.2 短路计算的目的和简化假设174.2 各系统短路电流的计算184.2.1 短路计算的基本假定和计算方法184.2.2 电抗图及电抗计算184.2.3 短路点的选择、短路电流以及冲击电流的计算205 火电厂一次设备的选择295.1 选择电气一次设备遵循的条件295.1.1 按正常工作条件选择295.1.2 按短路条件进行校验305.2

5、电气设备的选择315.2.1 系统各个回路的最大工作电流315.2.2 高压断路器的选择335.2.3 高压隔离开关的选择395.2.4 互感器的选择445.2.5 电抗器的选择515.2.6 导线及电缆的选择及校验535.3 架空线路的选择575.3.1 220KV架空线的选择575.3.2 110KV架空线的选择585.3.3 10KV电缆馈线的选择585.4 避雷器的选择595.4.1 直击雷防护595.4.2 感应雷的防御595.4.3 阀式避雷器的选择606 变压器的继电保护616.1 概述616.1.1 电力系统继电保护的基本任务616.1.2 电力变压器的继电保护616.2 变压

6、器继电保护的整定计算626.2.1 纵联差动保护的整定计算62110KV侧三相短路最大短路电流646.2.2 过电流保护的整定计算667 结论与展望69致 谢71参考文献73附件75预览中看不见即可）：Equation Chapter (Next) Section 11 绪 论1.1 课题背景 电力系统由发电厂、变电所、线路及用户组成。发电厂是把各种天然能源转换成电能的工厂。发电厂生产电能，一般由电厂的升压站升压，经高压输电线路送出，再经变电所若干次将压后，才能供给用户用电。火电厂一般分为凝汽式火电厂、热电厂、燃气轮机发电厂。火电厂是把化石燃料的化学转换成电能的工厂。火电厂的原动机大部分都为汽

7、轮机。截止2002年底， 全球发电机装机容量为36.5亿kW，其中火电占64.2%，水电占20.9%，核电占10.4%。电力系统的出现，使高效、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用，开创了电力时代。1.2 毕业设计的主要内容及基本思想 本次毕业设计的主要内容是一个4*200MW火力发电厂的电气部分设计。在这次设计中一共分通过以下几个步骤来五年成本次的设计任务。1.2.1 毕业设计的主要内容、功能及技术指标1、电厂规模：装机容量: 装机4台，容量分别为4X200MW, UN=10.5KV机组年利用小时数: Tmax=6200h气象条件：年最高温度40度，平均气温25度，气象条件一般，无特殊要求厂

8、用电率：8%。2、主要技术指标：（1） 保证供电安全、可靠、经济；（2）功率因数达到0.9及以上3、主要内容：（1）确定主接线：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的23个方案，经过技术经济比较，确定最优方案。（2）选择主变压器：选择变压器的容量、台数、型号等。（3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，选择短路计算点，绘制等值网络图，计算短路电流，并列表汇总。（4）电气设备的选择：选择并校验断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、电缆、避雷器等，选用设备的型号、数量汇总成设备一览表；（5）主变压器继电保护的整定计算及配置1.2.2 毕业设计的基

9、本思想及设计工作步骤1、主接线的设计 发电厂的主接线是保证电网的安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置、选择、自动化水平和二次回路设计的原则和基础。 电气主接线的设计原则是：应根据发电厂在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。 2、主变压器的选择 发电厂200MW及以上机组为发电机变压器组接线时的主变压器应满足DL50002000火力发电厂设计技术规程的规定：“变压器容量

10、可按发电机的最大连续容量扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组的平均温度或冷却水温度不超过650C的条件进行选择”。3、短路电流的计算短路就是指不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。短路电流计算是发电厂和变电所电气设计的主要计算项目，它涉及接线方式及设备选择。工程要求系统调度或系统设计部门提供接入本电厂和变电所的各级电压的的综合阻抗值，由电气专业负责计算。 进行短路计算的目的是为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围。三相短路是危害最严重的短路形式，因此，三相短路电流是选择和校验电器和导体的基本依据。 4、电气设备的选择选择并校验断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、

11、母线、电缆、避雷器等，选用设备的型号正确的选择电气设备的目的是为了事导体和电器无论在正常情况或故障情况下，均能安全、及经济合理的运行、在进行设备选择时，应根据工程实际情况、在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥的采取新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。5、主变压器继电保护的设计 继电保护是保证系统安全和设备可靠运行的关键装置之一。当电力系统和设备发生故障时，继电保护应准确、可靠快速的切出故障，保证系统和设备的安全发供电，并能保证其他设备的正常继续运行。 为防止变压器发生各类故障和不正常运行造成的不应有的损失以及保证电力系统安全连续运行，变压器应设置相应的保护。832 4*200MW 火力

12、发电厂电气主接线的确定2.1 概述电气主接线是发电厂、变电所电气设计的重要部分，它反映各设备的作用、连接方式和回路间的相互关系。对发电厂的设计直接关系到全厂电气设备的选择、配电装置的布置，对电力系统的安全及经济方面起着决定性的作用。2.2 对电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求可以概括为以下三点：可靠性、灵活性、经济型。（1） 可靠性 可靠性是指一个元件在规定时间内完成预定功能的能力。因为供电的中断不仅给电力系统带来了巨大损失，也给我国经济部门造成损失。可靠性要求根据其在电力系统中的作用来决定。（2） 灵活性灵活性包括三个面的内容：调度灵活、操作灵活、扩建方便。即在调度时，可以灵活的切除

13、或投入设备；在机组大小修时可以灵活的的停运需要检修的设备；在扩建时，可以容易的从初期接线扩建到最终接线，投入新机组、变压器或线路，使改建工作量减少。（3） 经济性经济型包括以下四个方面的内容：投资少、年运费少、占地面积少，在可能的情况下，采取一次性设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。即主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器等一次设备，合理的选择主变压器的种类容量、台数，避免两次变压而增加电能的损失。2.3 电器主接线的选择主接线的基本形式可分为有汇流母线和无汇流母线两种。有回流母线界限简单清晰，运行、检修灵活方便，但是由于其配电装置占地面的较大，所以比较适用于需要扩建和

14、可发展的电厂。无回流母线的配电装置占地面积小，投资少，但是只适用于不需要扩建和可发展的电厂。2.3.1 单母线接线只有一组母线WB，所有的电源回路和出线回路，均经过必要的开关电器连接在该母线上并列运行。其优点：接线简单、清晰，所用的电气设备少，操作方便，配电装置造价便宜；其缺点：只能提供一种单母线运行方式，对状况变化的适应能力差；母线或母线隔离开关故障或检修时，全部回路均需停运（有条件进行带电检修的例外）；任意断路器检修时，其所在的回路也将停运。适 用 范 围：单母线接线的工作可靠性和灵活性都较差，只能用于某些出线回路较少，对供电可行性要求不高的小容量发电厂与变电站中。图2-1 单母线接线2.

15、3.2 单母线分段接线如图2-2所示，其接线特点：利用分段断路器QFd将母线适当分段。母线分段的数目，取决于电源的数目、容量、出线回数、运行要求等，一般分为23段。应尽量将电源与负荷均衡的分配与各母线段上，以减少各分段间的功率交换。对于重要用户，可从不同母线段上分别引出两个及以上回路向其供电优点。可以提供单母线运行、各段并列运行、各段分列运行等运行方式，且便于分段检修母线，减小母线故障的影响范围。当任一段母线故障时，继电保护装置可使分段断路跳闸，保证正常母线段继续运行。若分段断路器平时断开，则当任一段母线失去电源时，可由备用电源自动投入装置使分段断路器合闸，继续保持该母线段的运行。缺点：是在一

16、段母线故障检修期间，该段母线上的所有回路均需停电；任一断路器检修时，所在回路也将停电。适用范围：单母线分段接线，可应用于6220KV配电装置中。610KV配电装置的出线回数为6回及以上时； 3563KV配电装置的出线回数为48回时； 110220KV配电装置的出线回数为34回时。参考文献图2-2单母线分段接线2.3.3 双母线接线双母线接线是根据单母线接线的缺点提出来的，设置有两组母线I、II，其间通过母线联络断路器QFL相连，每回进出线均经一台断路器和两组母线隔离开关分别接至两组母线。由于每回路设置了两组母线隔离开关，可以换至两组母线，从而大大的改善了其工作性能。如图2-3所示，双母线接线，

17、其中一组为工作母线，以组为备用母线，并通过母联断路器并联运行，在进行道砟操作时应注意，隔离开关的操作原则是：在等电位下操作或先通后断。它可以有两种运行方式，一种是固定连接分段运行方式。另一种工作方式相当于单母线运行方式。双母线的可靠性比较高，但是其投资却相对来说很大。双母线接线的适用范围：1） 610KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；2）3563KV配电装置的出线回数超过8回火连接电源较多、负荷较大时；3）110220KV配电装置的出线回数为5回以上时，或110220KV配电装置，在系统中居重要地位，出线回数在4回以上时。双母线的优点：1）运行方式灵活。2）检修母线时不中断供电

18、。3）检修任一回路母线隔离开关时，只中断该回路。4）便于实验5）扩建方便双母线接线缺点：1） 增加一组母线和使每回路就须加一组母线隔离开关。2） 当母线故障或检修时隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。变压器-线路单元接线2.3.4 变压器-线母线接线变压器-母线接线出线回路采用双断路器接线或一台半断路器接线，而主变压器直接经隔离开关接到母线上。正常运行时，两组母线和所有断路器均投入。这种接线的特点：在工作可行、故障极少的主变压器的出口处不装设断路器，而直接经隔离开关接于母线上，两组母线间的各回出线可采用双断路器接线或一个半断路器接线。运行特点：变压器故障时，和它接在同一母线上的各断路器跳闸，

19、但并不影响其他回路的工作，再用隔离开关使故障变压器退出后，该母线即可恢复运行。优点：所用的断路器台数，比双母线双断路器接线或双母线一个半断路器都要少，投资较省。整个接线具有相当高的可靠性，运行调度灵活，便于扩建。适用范围：可用于220KV及以上的超高压变电站中。2.3.5 桥型接线桥形接线分为三种：1）内桥接线2）外侨接线3）双桥接线（1） 内桥接线内桥接线的特点：联络断路器接在线路断路器的内侧。优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器；其缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运。桥连断路器检修时，两个回路需解列运行，出线断路器检修时，线路需较长时期停运。适

20、用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。（2） 外侨接线外侨接线的优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。2.4 主接线的设计2.4.1 毕业设计的技术背景和设计依据（1） 电厂规模装机容量: 装机4台，容量分别为4X200MW, UN=10.5KV机组年利用小时数: Tmax=6200h气象条件：年最高温度40度，平均气温25度，气象条

21、件一般，无特殊要求厂用电率：8%。（2） 出线回数：a) 10KV电压等级15km电缆馈线10回，每回平均输送容量1.8MW。10KV最大负荷20MW,最小负荷16MW,cos =0.85, Tmax=5300h，为类、类负荷。b) 110KV电压等级60km架空出线6回，每回平均输送容量11MW。110KV最大负荷70MW,最小负荷60MW,cos =0.8, Tmax=5000h，为类负荷。c) 220KV电压等级150km架空线2回，220KV与无穷大系统连接，接受该发电厂的剩余功率。当取基准容量为100MV.A时，系统归算到220KV母线上的 。 2.4.2 主接线的方案（3） 方案一

22、a) 220KV电压等级的方案选择。由于单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优点，采用设备少、投资省、操作方便、便于扩建和采用成套配电设备装置，而220KV 电压等级的电压馈线数目是2回，所以220 KV电压等级的接线形式选择为单母线接线。b) 110KV电压等级的方案选择由于110KV电压等级的电压馈线数目是6回，所以在本方案中的可选择的接线形式是单母线分段接线。单母线的优点如下：母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；在正常运行时，可以接通也可以断开运行。当分段断路器QFd接通运行时，任一段母线发生短路故障时，在继电保护作用下，分段断路器QFd和接在故障段

23、上的电源回路断路器便自动断开。这时非故障段母线可以继续运行，缩小了母线故障的停电范围。c) 10KV电压等级的方案选择由于10KV电压等级的电压馈线数目是10回，所以在本方案中的可选择的接线形式是单母线分段接线。可以提供单母线运行、各段并列运行、各段分列运行等运行方式，且便于分段检修母线，减小母线故障的影响范围。当任一段母线故障时，继电保护装置可使分段断路跳闸，保证正常母线段继续运行。图2-4 方案一接线图（4） 方案二a) 220KV电压等级的方案选择 由于220KV 电压等级的电压馈线数目是2回，所以220 KV电压等级的接线形式可以选择单母线接线形式。由于单母线接线本身的简单、方便等优点

24、，采用设备少、便于扩建，所以220 KV电压等级的接线形式选择为单母线接线。b) 110KV电压等级的方案选择由于110KV电压等级的电压馈线数目是6回，所以在本方案中的可选择的接线形式是双母线接线形式。由于双母线接线的可靠性和灵活性高，它可以轮流检修母线，而不中断对用户的供电，当工作母线故障时，可将全部回路转移到备用母线上，从而使用户迅速恢复供电，在个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分离出来，并单独接至备用母线上，所以在大、中型发电厂中这种接线形式被广泛应用。c) 10KV电压等级的方案选择因为在进行主接线的设计中，必须时时刻刻考虑到可靠性、灵活性和经济行动要求，所以10KV电压等级的方

25、案仍选用单母线分段接线形式。图2-7 方案二接线图（5） 方案三 方案三的电气主接线形式在220KV电压等级的方案选择和110KV电压等级的 方案选择基本相同。唯一不同的是在10KV电压等级上将方案一的220KV电压等级两个上的发电机组放置到了10KV电压等级上。如图2-8所示：图2-8 方案三接线图2.4.3 方案的选择在以上三种方案中，各自之间都有其优缺点。单母线在经济方面投资比较少，但是不太可靠。双母线在运行方面比较可靠，可是它的投资多。根据设计任务书中的要求，在110KV电压等级上的出线为二类负荷，对这类用户可以进行短暂的停电，并不会造成人身危险以及设备的破坏，也不会给国民经济带来巨大

26、的损失或造成巨大的政治影响。设计发电厂主接线时在技术上应考虑的主要问题是：1）保证全系统运行的稳定性。2）保证负荷、特别是重要负荷供电的可靠性及电能质量；3）各设备过载是否在允许范围内。综其所述进行考虑，则选择单母线分段的接线形式。3 火电厂发电机、变压器的选择3.1 主变压器和发电机中性点接地方式3.1.1 电力网中性点接地方式我国电力系统常用的中性点接地方式一共有四种：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点直接接地、中性点经电阻或电抗接地。（1） 中性点不接地中性点不接地系统，是指中性点不接地或经过高阻抗接地的系统，也称小接地电流系统。这种系统发生单相接地故障时，只有比较小的导线对地电

27、容电流通过故障点，因而系统仍可继续运行，这对提高供电可靠性是有利的。但这种系统在发生单相接地故障时，系统中性点对地电压会升高到线电压；非故障相对地电压会升高到线电压；若接地点不稳定，产生间歇性电弧，则过电压会更严重，对绝缘不利，因此不宜用于110KV及以上电网。（2） 中性点直接接地中性点直接接地方式，即是将中性点直接接入大地。该系统运行中若发生一相接地时，就形成单相短路，其接地电流很大，使断路器跳闸切除故障。这种大电流接地系统，不装设绝缘监察装置。由于过电压较低，绝缘水平可下降，减少了设备的造价，特别是在高压和超高压电网，经济效益显著。故适用于110KV及以上电网中。3.1.2 变压器中性点

28、接地方式电力网中性点接地方式，决定了主变压器中性点接地方式。主变压器的110-500KV侧采用中性点直接接地方式。变压器中性点接地，形成了“中性点直接接地系统”，也叫“大电流接地系统”。具有以下特点：1、压器中性点接地，使变压器中性点锁定为零电位，在三相负载不平衡时，避免中性点位移而造成相电压不平衡。2、变压器中性点接地，可以将系统发生单相接地变为单相短路，保障继电保护装置迅速可靠动作跳闸。3、在变压器中性点可以按照零序CT，监视三相不平衡电流。3.1.3 发电机中性点接地方式发电机的中性点,主要采用不接地、经消弧线圈接地、经电阻或直接接地三种方式。由于发电机中性点经消弧线圈接地方式适应于单相

29、接地电流大于允许值的中小机组或200MW及以上大机组。消弧线圈可接在直配线发电机的中性点上。本次设计采用发电机中性点经消弧线圈接地方式。3.2 发电机的选型3.2.1 简介汽轮机是将蒸汽的热能转换为机械能的回转式原动机，是火电和核电的主要设备之一， 用于拖动发电机发电。变速汽轮机还用于拖动风机，压气机，泵及舰船的螺旋桨等。在大型火电机组中还用于拖动锅炉给水泵。就凝汽式汽轮机而言，从锅炉产生的新蒸汽经由主阀门进入高压缸，再进入中压缸，再进入低压缸，最终进入凝汽器。蒸汽的热能在汽轮机内消耗，变为蒸汽的动能，然后推动装有叶片的汽轮机转子，最终转化为机械能。除了凝汽式汽轮机，还有背压式汽轮机和抽汽式汽

30、轮机，背压式汽轮机可以理解为没有低压缸和凝汽器的凝汽式汽轮机，它的出口压力较大，可以提供给供热系统或其它热交换系统。抽汽式汽轮机则是指在蒸汽流通过程中抽取一部分用于供热和或再热的汽轮机。3.2.2 选型（1） 选择型号QFSN200-2型号含义： 22极， 200额定容量 N氢内冷 F发电机 Q汽轮机 S水内冷（2） QFSN2002型汽轮发电机主要参数视在功率（MVA）有功功率（MW）电压（V）电流（A）功率因数2352001575086250.85本次设计题目为4200MW的火力发电厂电气部分的设计。题目中已知装机4台，容量分别为4X200MW, UN=10.5KV，所以可以选取的发电机台

31、数有四台。考虑到汽轮机的最大连续进汽量工况出力系制造厂为补偿制造偏差和汽轮机等老化所留的余度，也即汽轮机不宜在此工况下长期连续运行，所以，发电机的最大连续出力在功率因数和氢压为额定值时与汽轮机的最大连续出力配合即可。3.3 变压器的选型电力变压器是用于电力系统中的一种静止的电气设备，它依靠电磁感应作用，将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。变压器的种类繁多，从用途来看，可分为电力变压器、试验变压器，测量变压器和特殊用途变压器。在电力系统中，用来升高电压的电力变压器称为升压变压器；用来降低电压的电力变压器称为降压变压器。电力变压器按冷却介质可分为油浸式和干式两种，按照冷

32、却方式分为油浸自冷式、风冷式、水冷式和干式变压器，按照调压方式，分为无载调压和有载调压变压器；按照绕组相数量，分为单绕组、双绕组和三绕组变压器；按照相数，分为单相变压器和三相变压器。主变压器 在电气设备投资中所占比例较大，同时与之相适应的配电装置，特别是大容量、高电压的配电装置的投资也很大。因此，主变压器的选择对发电厂、变电所的技术性影响很大。例如，大型大电厂高、中压联络变压器台数不足（一台）或者容量不足将导致电站、电网的运行可靠性下降，来年络变压器经常过载或被迫限制两级电网的功率交换。反之。台数过多、容量过大将增加投资并使配电装置复杂化。发电厂200MW及以上机组为发电机变压器组接线时的主变

33、压器应满足DL50002000火力发电厂设计技术规程的规定：“变压器容量可按发电机的最大连续容量扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组的平均温度或冷却水温度不超过650C的条件进行选择”。3.3.1 具有发电机电压母线的主变压器（1） 容量的计算及确定一是按照发电机的额定容量选择，将发电机额定功率除以其额定功率因数，得到是发电机的额定容量。变压器的容量大于或等于这个额定容量即可，这在目前国内大部分电厂的选择办法；二是将发电机额定容量减去厂用电后选择主变压器容量，这在国外电厂中很流行。三是按照汽轮机的最大出力来作为发电机的最大有功功率，除以发电机额定功率因数后，得到最大输出容量，来选择主变压器

34、。这种方式认为发电机有一定的过载能力，应当能够满足汽轮机的最大出力的。按上述条件计算时，应考虑负荷曲线的变化和逐年负荷的发展。特别注意发电厂初期运行时当发电机电压母线负荷不大时，能将发电机电压母线上的剩余容量送入系统。发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。对装设两台变压器的发电厂，当其中一台主变推出运行时，另一台变压器应承担70%的容量。具体计算的过程如下：a) 10KV电压等级下的最大容量 b) 110KV 电压等级下的最大容量 c) 110KV 电压等级下的最大容量 220KV电压等级下的最大容量 根据上面的计算可知道低压侧的容量为最大，所以，以此为基准可以选择一个三绕组的变压器.（

35、2） 绕组连接方式的确定变压器三相连接方法有星、角、曲折形等，就常见星-星、及星-角连接来说，也有12种不同都时钟相序，每个连接方式高低压相位差都不同。变压器并联都时候，不仅仅是星对星，角对角，还要求时钟相序相同。三相变压器的一组相绕组或连接成三相组的三相变压器的相同电压的绕组连接成星型、三角型、曲折型时，对高压绕组分别以字母Y、D或Z表示，对中压或低压绕组分别以字母y、d 或z表示。我国110KV以上电压，变压器的绕组都采用Y连接。35KV以下电压，变压器绕组都采用连接。（3） 变压器调整方式的选择电网电压是随运行方式和负载大小变化而变化的，为了提高电压质量，使变压器能有一个额定的输出电压，

36、通常是通过改变一绕组分接抽头的位置实现调压的，连接及切换分接头位置的装置叫分接开关，它是通过改变变压器绕组的匝数来调整变化的，通过调整变比来改变电压，进行电压调整。变压器的电压调整使用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器的变比。切换方式有两种：不带负荷切换，称为无励磁调压，调整范围通常在5%以内；另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可达20%-30%。对于110KV以下的变压器，设计时才考虑到变压器采用有载调压的方式。综合考虑发电厂的发电机运行出力变化不大，所以在本次的设计中采用的变压器调整方式是无励磁调压。（4） 变压器的选型首先应该了解一下负荷的平均功率因数。假设功率因数为co

37、s,S=P/cos,这就是当前视在功率需求。一般还需要考虑未来负荷发展需要（根据实际规划确定）和负荷同时系数等，因此还要适当放大（假设考虑这些后为S1)。根据供电可靠性原则，一般选两台主变压器，单台必须能承担总负荷的70%-80%。故选择单台变压器容量为S2=S1*(70%-80%).这样就可以查找对应变压器容量等级，一般选接近S2，且大于等于S2的变压器容量。故变压器型号如下：SSPSLO-3000/220型号的含义： S三相风冷强迫油循环 F风冷 P无励磁调压 S为铜导线 L为铝导线 3000高压绕组电压等级 220额定容量3.3.2 单元接线的主变压器发电机与主变压器为单元接线时，发电机

38、和变压器成为一个单元组，电能经升压后直接进入高压电网。这种接线由于发电机和变压器都不能单独运行，因此，二者的容量应当相等。所以这个双绕组变压器的容量等于所选发电机的额定容量，即所选型号为：SSP326000型3.4 电气设备的配置3.4.1 隔离开关的配置1在出线上专设电抗器的10KV配电装置中，当向不同用户供电德良辉县共用同一台断路器和一组电抗器时，每回线上装设出线隔离开关。2接在变压器因出现或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。3接在母线上的避雷器和电压互感器以合用一组隔离开关。4断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修是隔离电源。5中性点接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地。3.4

39、.2 接地刀闸的配置在电力系统广泛应用接地刀闸和携带型接地线。接地刀闸机构简单，操作方便，被广泛应用在66 kV及以上配电装置母线侧、断路器两侧、线路隔离开关的线路侧。当需要监视和检测线路侧有无典雅时，出线侧的一相上应安装电压互感器。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。3.4.3 电流互感器的配置1、电流互感器二次绕组的数量，铁心类型和准确等级应满足继电保护自动装置和测量仪表的要求。 2、 保护用电流互感器的配置应避免出现主保护的死区。3、对直接接地系统 ，一般按三相配置。对非直接接地系统，以具体要求按两项或三相配置。3.4.4 避雷器

40、的配置1、独立避雷器与被保护物之间应有不小于5M距离以免雷击避雷器时出现反击。独立避雷器宜设独立的接地装置，与接地网间地中距离不小于3M。 2、 220KV及一线变压器到避雷器的电气距离超过允许值时 ，应在变压器附近增设避雷器。3、变压器的门型构架上不应安装避雷器。 4、三绕组变压器低压侧的一相上宜安装一台避雷器5、配电装置的每相母线上，应装设避雷器，但进出线都装设避雷器是除外。4 火力发电厂短路电流计算4.1 概 述电力系统正常及异常运行有五种状态 : 正常运行状态、警戒状态、紧急状态、系统 崩溃、恢复状态。在供电系统的设计和运行中，还要考虑到可能发生的故障以及不正常运行情况。对供电系统危害

41、最大的是短路故障。短路电流将引起电动力效应和发热效应以及电压的降低等。因此，短路电流计算是电气主接线的方案比较、电气设备及载流导体的选择、节地计算以及继电保护选择和整定的基础。在物理学中，电流不通过电器直接接通叫做短路。根据欧姆定律知道，由于导线的电阻很小，电源短路时电路上的电流会非常大。这样大的电流，电池或者其他电源都不能承受，会造成电源损坏；更为严重的是，因为电流太大，会使导线的温度升高，严重时有可能造成火灾。4.1.1 短路的原因及后果（1） 短路原因1、线路老化，绝缘破坏而造成短路；2、电源过电压，造成绝缘击穿；3、小动物（如蛇、野兔、猫等）跨接在裸线上；4、人为的多种乱拉乱接造成；5

42、、室外架空线的线路松弛，大风作用下碰撞；6、线路安装过低与各种运输物品或金属物品相碰造成短路。（2） 短路后果1、中断部分用户供电,也可能会由于某些开关元件的自动跳开，造成一些；2、电压波动什么的，影响其他用户的电能质量； 3、一定程度上浪费电能；4、烧坏设备；5、用户有损失。4.1.2 短路计算的目的和简化假设1、是看回路电气设备能不能承受这个数值的短路电流。2、是看回路电气设备中的短路保护装置能不能分断这个数值的电流。3、用于熔断器的选型，防止设备烧坏，为系统设计，新建站设备选型，运行方式制定，继电保护整定等环节提供依据。在实际短路计算中，为了简化计算工作，通常采用一些简化假设，其中主要包

43、括：1、符合用恒定电抗标识或忽略不计；2、认为系统中个元件参数恒定，在高压网络中不计元件的电阻和导纳，并认为系统中各发电机的电势通相位，从而避免了复数的运算；3、 系统出不对称故障出现局部不对称，其余部分是三相对称的。4.2 各系统短路电流的计算4.2.1 短路计算的基本假定和计算方法（1） 基本假定1、系统正常工作时三相对称。2、系统中各元件磁路不饱和，在计算中可以使用叠加原理。3、系统中各元件电阻，在高压电路中忽略不计，在低压网络中要计及电阻。4、输电线路的电容忽略不及。5、变压器的励磁电流忽略不计。6、系统中的所有发电机电动势的相位相同，频率仍为工频。（2） 短路电流计算的方法在系统最大

44、运行方式下，按无限大容量系统，进行相关的短路点的三项短路电流计算，求得I/、ish值。 I/ 三相短路电流； ish 三相短路冲击电流。4.2.2 电抗图及电抗计算由4200MW火电厂电气主接线图，和设计任务书中给出的相关参数，可画出系统的等值电抗图如图3-1所示。 选取基准容量为Sj=100MVA Sj 基准容量；Uav 所在线路的品平均电压 以上均采用标幺值计算方法，省去“*”。 1、 对于QFSN2002型发电机的电抗 2、对于SSPL260000型的双绕组变压器的电抗 式中 Uk%变压器短路电压的百分数（%）； Se最大容量绕组的额定容量（MVA）； Sj基准容量（MVA）。 图 3-

45、13、对于OSSPSL3000/220型三绕组变压器的电抗 = = = = = = 4、线路阻抗（设计任务书中已给出）：X13=0.0254.2.3 短路点的选择、短路电流以及冲击电流的计算在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，即为短路点。用处：例如计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备动稳定。在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。在实际电力系统中，他的容量和阻抗都有一定的数值，一次，当用户供电系统发生短路时