220KV發(fā)電廠變電站設(shè)計,kv,發(fā)電廠,變電站,設(shè)計
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山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
畢 業(yè) 設(shè) 計
220KV發(fā)電廠變電站設(shè)計
院 部 機械與電子工程學(xué)院
專業(yè)班級 電氣3班
屆 次 2015屆
學(xué)生姓名 樊蓉
學(xué) 號 20110743
指導(dǎo)教師 劉雙喜
二О一一年六月一日
裝
訂
線
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目 錄
摘要 I
Abstract Ⅱ
1 引言 1
1.1意義 1
1.2 原始資料簡要分析 1
2 電氣主接線的設(shè)計 2
2.1高壓配電所的主接線圖 2
2.2 電氣主接線的選擇 3
3 變壓器、發(fā)電機的選擇 5
3.1 主變壓器的選擇 5
3.1.1 主變壓器臺數(shù)的選擇 5
3.1.2 主變壓器容量的選擇 5
3.1.3 電力變壓器并列運行條件 5
3.1.4 主變壓器的選擇結(jié)果 5
3.2 發(fā)電機的選擇 6
3.3 高廠變的選擇 6
3.4 勵磁變的選擇 7
4 短路電流計算 7
5 電氣設(shè)備的選擇 10
5.1 斷路器的選擇 10
5.2 隔離開關(guān)的選擇 12
5.3 電流互感器的選擇 12
5.4 電壓互感器的選擇 13
5.5 熔斷器的選擇 15
5.6 導(dǎo)體的選擇 15
6 廠用電 18
6.1 廠用電率 19
6.2 廠用電壓等級 19
6.3 廠用電原則 20
6.4 廠用電接線形式 21
6.5本設(shè)計的廠用電設(shè)計 21
7 防雷和接地設(shè)計 21
8 保護配置 23
8.1 短引線保護 23
8.2 啟備變保護 24
8.3 斷路器保護 24
8.4 發(fā)變組保護 25
8.5 進線段保護 26
8.6 主設(shè)備繼電保護 26
參考文獻 28
致謝 29
Contents
Abstract Ⅱ
1 Introduction 1
1.1 Significance 1
1.2 A brief analysis of the raw data 1
2 Design of main electrical writing 2
2.1 The main wiring diagram of the high voltage power distribution 2
2.2 Main electrical wiring selection 3
3 Choose transformers,generators 5
3.1 Select the main transformer 5
3.1.1 Select the number of main transformer station 5
3.1.2 Main transformer capacity of choice 5
3.1.3 Conditions of parallel operation of power transformers 5
3.1.4 Select the result of the main transformer 5
3.2 Select the generators 6
3.3 Auxiliary power transformer selection 6
3.4 Excitation transformer selection 7
4 Short circuit calculation 7
5 Choose electrical equipment 10
5.1 Select the circuit breaker 10
5.2 Disconnector selection 12
5.3 Current transformer selection 12
5.4 Voltage transformer selection 13
5.5 Fuse selection 15
5.6 Select conductor 15
6 Auxilizry power 18
6.1 Consumotion rate 19
6.2 Plant voltage level 19
6.3 Auxiliary power principles 20
6.4 Auxiliary power connection type 21
6.5 The design of the power plant design 21
7 Lightning protection and gronding design 21
8 Protection configuration 23
8.1 Stub protection 23
8.2 Kai standby transformer protection 24
8.3 Breaker protection 24
8.4Transformer protection 25
8.5 Into the line protection 26
8.6 Master relay 26
References 28
Acknowledgements 29
發(fā)電廠變電站220KV設(shè)計
樊蓉
（山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 機械與電子工程學(xué)院 泰安 271018）
摘要：本設(shè)計主要介紹了220kV發(fā)電廠變電站的設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計方法。涉及電壓等級220kV、20kV、6kV、400V。設(shè)計的內(nèi)容有220kV發(fā)電廠變電站的電氣主接線的選擇，主變壓器、廠用變壓器、啟/備用變壓器、勵磁變壓器、高壓廠用變壓器的選擇，母線、發(fā)電機、發(fā)電機自動同期裝置、斷路器和隔離開關(guān)的選擇，電流互感器、電壓互感器的配置，220kV線路短路電流的計算。設(shè)計中還對主要高壓電氣設(shè)備進行了校驗，如斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器等。此外還進行了保護成套裝置的配置，如短引線保護、啟備變保護、發(fā)變組保護、斷路器保護，提高了整個變電站的安全性。
關(guān)鍵詞：發(fā)電廠，主接線，選擇，配置
The design of substation 220KV power plant
Fan Rong
（Mechanical &Electrical Engineering College of Shandong Agricultural University ,Tai’an,Shandong 271018）
Abstract This design mainly introduces the design content and design method of 220 kv power transformer substation. 220 kv voltage class, 20 kv, 6 kv and 400 v. Design the contents of 220 kv power transformer substation main electrical wiring, the choice of the main transformer, transformer factory, start/standby transformer, the choice of excitation transformer, high voltage transformer, bus, generators, generator automatically at the same time, the choice of circuit breaker and isolating switch, current transformer, voltage transformer, the configuration of the 220 kv line short-circuit current calculation. Also explains the main high voltage electrical equipment in the design of calibration, such as circuit breaker, isolating switch, current transformer, voltage transformer, etc. In addition to the protection configuration of complete sets of equipment, such as short fuse protection, rev for transformer protection, hair group protection, circuit breaker protection, improve the security of the whole substation.
Keywords: Power plant; the main wiring; selection and configuration.
II
1 引言
1.1意義
畢業(yè)設(shè)計是我們作為學(xué)生在大學(xué)階段的最后一個環(huán)節(jié)，是對所學(xué)專業(yè)知識的一種綜合應(yīng)用，這一過程對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和獨立思考及工作能力也是一個培養(yǎng)，同時畢業(yè)設(shè)計的水平也反映了大學(xué)教育的綜合水平，因此學(xué)校十分重視畢業(yè)設(shè)計這一環(huán)節(jié)，加強了對畢業(yè)設(shè)計工作的指導(dǎo)和動員教育。在大學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，畢業(yè)設(shè)計是一個重要的環(huán)節(jié)，是對我們自學(xué)能力和解決問題能力的一次考驗，是學(xué)校生活與社會生活間的過渡。在完成畢業(yè)設(shè)計的時候，我盡量的把畢業(yè)設(shè)計和實際工作有機的結(jié)合起來，大量查閱相關(guān)的資料，這樣更有利于自己能力的提高。社會是在不斷的進步、發(fā)展的，對人才的要求也越來越高，要學(xué)會學(xué)習(xí)，學(xué)會豐富自己，學(xué)會適應(yīng)社會的發(fā)展要求。在走出校園，邁向社會之即，只有把握今天，才能創(chuàng)造未來。老師的熏陶和教誨，使我懂得了更多為人處世的道理，有了一定的鉆研精神。
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)與消費系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負荷中心。在當(dāng)今的社會生活中，不可缺少的就是電。電能作為一種能源，被廣泛應(yīng)用在動力、照明、冶金、化學(xué)、紡織、通信、廣播等各個領(lǐng)域，而在我國電源結(jié)構(gòu)中火電設(shè)備容量占總裝機容量的75%。是科學(xué)技術(shù)發(fā)展、國民經(jīng)濟飛躍的主要動力。日常生活中使用的電能，主要來自其他形式能量的轉(zhuǎn)換，包括水能（水力發(fā)電）、熱能（火力發(fā)電）、原子能（核電）、風(fēng)能（風(fēng)力發(fā)電）、化學(xué)能（電池）及光能（光電池、太陽能電池等）等。這里，我進行的設(shè)計是針對火力發(fā)電廠的變電站。變電站，就是改變電壓的場所。為了把發(fā)電廠發(fā)出來的電能輸送到較遠的地方，必須把電壓升高，變?yōu)楦邏弘?，到用戶附近再按需要把電壓降低，這種升降電壓的工作靠變電站來完成。220KV 變電站電氣部分設(shè)計使其對變電站有了一個整體的了解。該設(shè)計包括以下任務(wù)：1、主接線的設(shè)計 2、主變壓器的選擇 3、短路計算 4、導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇 5、防雷接地設(shè)計 6、繼電保護的配置等。
1.2 原始資料簡要分析
該變電所主變采用2×330MVA,其電壓等級為220kV、20kV、6kV，其中5、6號機組有相同的結(jié)構(gòu)，5號發(fā)電機電壓為20kV，電壓互感器將電壓變?yōu)?00V，電流互感器一二次側(cè)分別為15000A和5A，有5號勵磁變?yōu)榘l(fā)電機勵磁裝置提供勵磁電源。5號高廠變將高壓20kV變?yōu)榈蛪?kV，提供廠內(nèi)用電需要，如脫硫等。
5號主變將發(fā)電機電壓20kV升高到220kV，該升壓站的進線三回，出線五回分別是石高Ⅰ線、石高Ⅱ線、石園Ⅱ線、石佛Ⅱ線、石佛Ⅰ線。
根據(jù)建廠規(guī)模，對本變電所的電氣主接線進行設(shè)計確定出2～3種方案，進行技術(shù)和經(jīng)濟比較，確定出最佳方案。
該變電所接近負荷中心，進出線方便，接近電源側(cè)，設(shè)備運輸方便，未設(shè)在有劇烈震動、高溫、多塵或有腐蝕性氣體的場所，地勢較平，占地面積大，交通便利，出線走廊開闊，地震烈度為7度，區(qū)域穩(wěn)定可滿足建所要求。
根據(jù)以上所址概述，可了解到該設(shè)計中變電所的周邊環(huán)境情況，減低了配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量，便于架空進出線，可推測該所地處平原地區(qū)，占地面積大，由此根據(jù)變電所配電系統(tǒng)和配電裝置的設(shè)計原則，對本變電所進行高壓配電系統(tǒng)及配電裝置設(shè)計；接近負荷中心，則要求供電的可靠性、調(diào)度的靈活性更高。
2 電氣主接線的設(shè)計
2.1高壓配電所的主接線圖
高壓配電所擔(dān)負著從電力系統(tǒng)受電并向各車間變電所及某些高壓用電設(shè)備配電的任務(wù)。
（1） 電源進線
最常見的進線方案是：一路電源來自發(fā)電廠或電力系統(tǒng)變電站，作為正常工作電源，而另一路電源則來自鄰近單位的高壓聯(lián)絡(luò)線，作為備用電源。該設(shè)計采用5、6主變跟56啟備變做為進線。
（2） 母線
母線又稱匯流排，是配電裝置中用來匯集和分配電能的導(dǎo)體。該設(shè)計就是采用了雙母線接線。
為了測量、監(jiān)視、保護和控制主電路設(shè)備的需要，每段母線上都接有電壓互感器，進線和出線上都接有電流互感器。高壓電流互感器均有兩個二次繞組，其中一個接測量儀表，另一個接繼電保護裝置。為了防止雷電過電壓侵入配電所擊毀其中的電氣設(shè)備，各段母線上必須裝設(shè)避雷器。
（3） 高壓配電出線
由于高壓配電線路都是由高壓母線來電，考慮到進線斷路器在檢修時有可能兩端來電，因此為保證檢修人員的人身安全，斷路器兩側(cè)都必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)，使能夠安全檢修斷路器和出線。
2.2 電氣主接線的選擇
根據(jù)對原始資料的分析以及對主接線的認識，升壓站有3條進線，5條出線，出線較多，且都較為重要，所以采用雙母線分段、單母線分段帶旁路和一臺半斷路器的接線形式，現(xiàn)列出以下三種主接線方案。
方案一：
圖2-1 雙母線分段接線圖
方案二：
圖2-2 單母線分段帶旁路接線圖
方案三：
圖2-3 一臺半斷路器接線圖
方案的比較：
采用雙母線接線有以下特點：輪流檢修母線時不停止向用戶供電；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時，只需該回路及與該隔離開關(guān)相連的母線停電；母線故障時，能迅速恢復(fù)供電；任一回路斷路器因故拒動，可利用母聯(lián)斷路器斷開該回路；調(diào)度靈活；擴建方便等特點。
為了縮小母線故障的停電范圍，可采用雙母線分段接線，用分段斷路器將工作母線分為兩段，這種接線具有單母線分段和雙母線的特點，較雙母線接線具有更高的可靠性和靈活性。正常運行時工作母線工作，備用母線不工作。但是該升壓站的主變、啟備變都一起工作，沒有分段的必要，所以不選用該方案。
單母線分段斷路器兼作旁路斷路器的接線，可以減少設(shè)備、節(jié)省投資，在正常工作時按單母線分段運行，而旁路母線不帶電；當(dāng)Ⅰ段母線上的出現(xiàn)斷路器要檢修是，為了使 Ⅰ、Ⅱ段母線能保持聯(lián)系，先合上分段隔離開關(guān)QSD，然后斷開斷路器QFD和隔離開關(guān)QS2，再合上隔離開關(guān)QS4，然后合上QFD。但是對于進出線較多的情況來說，單母線分段帶旁路過于復(fù)雜，對于斷路器和隔離開關(guān)的關(guān)停也比較麻煩，所以不選用該方案。
一臺半斷路器的接線形式，供電可靠性和靈活性更高，倒閘操作方便，隔離開關(guān)僅作隔離電源用減少了誤操作，而且擴建方便，接線簡單的優(yōu)點。在設(shè)計升壓站時，不用采取別的復(fù)雜的接線形式，只要注意有可靠的接地保護就可以了。這種接線具有環(huán)形接線和雙母線接線的優(yōu)點，供電可靠性高，運行靈活，操作、檢修方便，當(dāng)一組母線停電檢修時，不需要切換回路，任意一臺斷路器檢修時，各回路仍按原接線方式進行，也不需要切換；隔離開關(guān)不做操作電器使用，只在檢修電氣設(shè)備時作為隔離電源用。
所以選擇方案三作為升壓站的主接線圖。
本設(shè)計為2330MW燃煤機組以220kV電壓接入系統(tǒng)，電廠220kV母線采用雙母線接線，發(fā)電機-雙卷變壓器組采用單元接線，接入電廠220kV母線。設(shè)置2臺主變。主變壓器均采用三相強油風(fēng)冷雙繞組變壓器，單臺容量為370MVA。發(fā)電機中性點采用經(jīng)二次側(cè)接電阻（帶中間抽頭，二次電阻R=0.5Ω）的單相變壓器接地，用來限制電容電流。主變壓器中性點采用經(jīng)隔離開關(guān)接地方式。高壓啟/備變壓器高壓側(cè)中性點直接接地，低壓側(cè)中性點經(jīng)40Ω中值電阻接地。該設(shè)計高壓啟/備用電源從220kV母線上直接引接。啟/備變壓器采用三相風(fēng)冷低損耗有載調(diào)壓分裂變壓器。
3 變壓器、發(fā)電機的選擇
3.1 主變壓器的選擇
3.1.1 主變壓器臺數(shù)的選擇
因為該廠供有大量一、二級負荷，需要供電的方向比較多，所以該設(shè)計采用5、6臺主變且有一臺啟/備變，在正常情況下，3臺機組同時運行，在主變停電檢修時，啟/備變的用途較大。
3.1.2 主變壓器容量的選擇
電力變壓器額定容量SN.T是在一定溫度條件下的持續(xù)最大輸出容量。主變壓器的臺數(shù)選擇兩臺時，每臺變壓器的容量SN.T應(yīng)同時滿足兩個條件：
任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足總計算負荷S30的大約60%～70%的需要，該設(shè)計總計算負荷S30為330MW：
SN.T198～231MW
2、任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足全部一、二級負荷的需要：
SN.TS30(Ⅰ+Ⅱ)
所選變壓器需滿足以下要求：
容量：（MVA）
除去8%的廠用電率： （MVA）
留10%的裕度：
即變壓器容量大于上述值。
3.1.3 電力變壓器并列運行條件
兩臺或多臺變壓器并列運行時，必須滿足3個條件：
1）額定一、二次電壓必須對應(yīng)相等。
2）阻抗電壓（即短路電壓）必須相等。
3）聯(lián)結(jié)組別必須相同。
該設(shè)計的5、6號主變的型號完全是一樣的，所以滿足并列運行的條件。
3.1.4 主變壓器的選擇結(jié)果
查《電力工程電氣設(shè)備手冊：電氣一次部分》，這里選擇雙繞組變壓器，所選5、6號主變壓器的技術(shù)參數(shù)如下所示：
型號：SFP10-370000/220
容量：370000KVA
電壓：高壓（ 242±2×2.5% KV）/ 低壓 (20KV)
組別標(biāo)號：YN/d11
額定電流：882.7/10681A
頻率：50HZ
相數(shù)：3
卷數(shù)：2
短路阻抗：15.09
負載損耗：692.49KW
冷卻方式：強油風(fēng)冷
廠用變壓器數(shù)據(jù)：
型號：D9-30/6
額定容量（KVA）：30
額定電壓（KV）一次：6.3、6
二次：0.4
聯(lián)結(jié)組：Yyn0
3.2 發(fā)電機的選擇
查《電力工程電氣設(shè)備手冊：電氣一次部分》，所選5、6號發(fā)電機的技術(shù)參數(shù)如下所示：
型號：QFSN2-330-2
容量：388000KVA
最大容量：330MW
定子電壓：20KV
定子電流：11207A
功率因數(shù)：0.85(滯后)
轉(zhuǎn)速：3000轉(zhuǎn)/分
頻率：50HZ
3.3 高廠變的選擇
查《電力工程電氣設(shè)備手冊：電氣一次部分》，這里選擇三繞組變壓器，所選5、6號高廠變的技術(shù)參數(shù)如下所示：
型號：SFP10-40000/20
額定容量：40000/25000－25000 KVA
電壓：高壓（ 20±2×2.5% KV）/ 低壓 6.3-6.3KV
組別標(biāo)號：D/yn1-yn1
電流：1154.7/2291.1-2291.1A
頻率：50HZ
冷卻方式：自冷/一級/二級風(fēng)冷（60/80/100％）
短路阻抗：6.29%
空載損耗：28.0KW
空載電流：0.23%
3.4 勵磁變的選擇
查《電力工程電氣設(shè)備手冊：電氣一次部分》，這里選擇雙繞組變壓器，所選5、6號勵磁變的技術(shù)參數(shù)如下所示：
型號：ZLSG9-3400/20
額定容量：3400kVA
額定電壓：20000＋5.5%/72.6V
頻率：50HZ
額定電流：98.15/2703.8A
組別標(biāo)號：yd11
短路阻抗：6.5%
絕緣耐熱等級：F級
相數(shù)：3
使用條件：戶內(nèi)式
發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的作用：
1）在正常運行的條件下供給發(fā)電機的勵磁電流，并根據(jù)發(fā)電機負載情況做相應(yīng)的調(diào)整，以維持發(fā)電機端電壓或電網(wǎng)某點電壓為一定水平。
2）當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障或其他原因使系統(tǒng)電壓嚴重下降時，對發(fā)電機進行強行勵磁以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
3）當(dāng)發(fā)電機突然甩負荷時實行強行減磁以限制發(fā)電機端電壓的過度增高。
4）當(dāng)發(fā)電機出現(xiàn)內(nèi)部短路故障時能進行滅磁以減少故障損壞程度。
5）能使并聯(lián)運行發(fā)電機的無功功率得到合理分配。
4 短路電流計算
在遠離發(fā)電機的無限大容量系統(tǒng)中短路時，兩相短路電流和單相短路電流均較三相短路電流小，因此用于電氣設(shè)備選擇校驗的短路電流，應(yīng)該采用三相短路電流。兩相短路電流主要用于相間短路保護的靈敏度校驗，單相短路電流則主要用于單相短路保護的整定及單相短路熱穩(wěn)定度的校驗。
在發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。
進行短路電流計算，首先要繪出計算電路圖，在計算電路圖上，將短路計算所需考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。
接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算電路中主要元件的阻抗，然后將等效電路圖化簡，最后計算短路電流和短路容量。
該設(shè)計用標(biāo)幺值進行計算。
圖4-1 計算電路圖
確定基準(zhǔn)值
取
而
計算k-1點的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量
圖4-2 k-1短路的等效電路圖
1） 總電抗標(biāo)幺值 ==0.103
2） 三相短路電流周期分量有效值 =2.4kA
3） 其他三相短路電流
2.4kA
2.4kA=6kA
2.4kA=3.6kA
4） 三相短路容量
970.9MVA
計算k-2點的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量
圖4-3 k-2短路的等效電路圖
1）總電抗標(biāo)幺值 = =0.0621
2）三相短路電流周期分量有效值 =44.3kA
3) 其他三相短路電流
44.3kA
44.3kA=113kA
44.3kA=66.9kA
4）三相短路容量
1610.3MVA
計算k-3點的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量
圖4-4 k-3短路的等效電路圖
1）總電抗標(biāo)幺值 ==0.156
2）三相短路電流周期分量有效值 =58.8kA
3）其他三相短路電流
58.8kA
58.8kA=150kA
58.8kA=88.8kA
4）三相短路容量
641MVA
5 電氣設(shè)備的選擇
5.1 斷路器的選擇
根據(jù)高壓斷路器的裝設(shè)地點，可分為戶內(nèi)和戶外兩種形式，按斷路器使用的滅弧介質(zhì)和滅弧原理可分為油斷路器、空氣斷路器、六氟化硫斷路器、真空斷路器等。由于油斷路器運行維護工作量大，，且有火災(zāi)的危險，而空氣斷路器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造工藝和材料要求高，有色金屬消耗量大，維護工作量大等缺點，目前油斷路器、空氣斷路器逐漸被六氟化硫斷路器和真空斷路器取代。
220kV系統(tǒng)采用六氟化硫斷路器，具有開斷能力強、全開斷時間短、體積小、運行維護工作量小等特點，應(yīng)用廣泛。
斷路器選擇的具體技術(shù)條件如下：
1）額定電壓校驗： UNUmax
2）額定電流校驗： INImax
3）開斷電流： INbrIw（短路電流有效值）
4）動穩(wěn)定： iesish（短路沖擊電流）
5）熱穩(wěn)定： QrQk
型號：LW15B-252/Y
額定電壓：252KV
額定頻率：50HZ
額定電流：4000A
短路電流：50KA
直流分量百分數(shù)：45％
3s熱穩(wěn)定電流（kA）：40
后備保護時間：2s
合閘時間：0.1s
固有分閘時間：0.25s
額定斷開電流: 4000A
額定閉合電流：4500A
斷路器的校驗：
額定電壓：
額定電流： =2400A
額定斷開電流:=4000A=2400A
額定閉合電流：INc1=4500AIsh1=3600A
動穩(wěn)定校驗：Ies=INc1=4500AIsh1=3600A
熱穩(wěn)定校驗：22
經(jīng)查資料得到：
則：2+10Itk/22)=749.8(kA2S) 因此 It2t>Qk
所以所選斷路器的熱穩(wěn)定滿足需求。
此斷路器滿足系統(tǒng)需求。
6kV系統(tǒng)采用真空斷路器，參數(shù)如下：
型號：ZN12-10
額定電壓（kV）：10
額定電流（A）：3150
額定開斷電流（kA）；50
分閘時間：不大于40ms
合閘時間：不大于75ms
廠用電系統(tǒng)采用少油斷路器，參數(shù)如下：
型號：SN10-10
安裝方式：戶內(nèi)式
額定電壓（KV）：10
5.2 隔離開關(guān)的選擇
因隔離開關(guān)一般裝在斷路器的兩側(cè)，故可根據(jù)斷路器的額定電流進選擇。隔離開關(guān)的選擇校驗條件與斷路器相同，并可以適當(dāng)降低要求。因此隔離開關(guān)選擇如下：
型號：GW10-252DW
額定電壓：252KV
額定電流：3150A
額定頻率：50HZ
動穩(wěn)定電流（kA）：4500A
3s熱穩(wěn)定電流（kA）：40
隔離開關(guān)的校驗：
額定電壓：
額定電流：IN=3150Imax=2400A
動穩(wěn)定校驗：Ies=INc1=4500AIsh1=3600A
此隔離開關(guān)滿足系統(tǒng)需求。
5.3 電流互感器的選擇
電流互感器的選擇應(yīng)按下列條件：
1、動穩(wěn)定：ish √2I1NKes
式中， Kes是電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)，等于電流互感器極限值，過電流峰值iES與一次繞組額定電流峰值iM之比。
2、一次回路電壓：UNSUN
3、一次回路電流：Imax(一次回路最大工作電流)I1N（原邊額定電流）
4、準(zhǔn)確等級： 測量用0.1、0.2、0.5、1、3、5等級，電流互感器的鐵心在一次電路短路時應(yīng)易于飽和，以限制二次電流的增長倍數(shù)；保護用5P、10P等級，電流互感器的鐵心在一次電路短路時不應(yīng)飽和，使二次電流能與一次電流成比例增長，以適應(yīng)保護靈敏度的要求。
根據(jù)以上規(guī)則選擇的電流互感器如下：
220KV升壓站電流互感器
型號：LVQB-220W2
額定電壓：220KV
額定一次電流 2×1250A
額定二次電流 5A
產(chǎn)品型式 戶外單相
海拔高度 ≤1000米
溫升在額定電流下線圈不超過60℃.
電流互感器校驗：
一次回路電壓：
一次回路電流：IN=2500Imax=2400A
動穩(wěn)定校驗：Ies=102kAIsh1=3.6kA
所以所選電流互感器的熱穩(wěn)定滿足需求。
此電流互感器滿足系統(tǒng)需求。
6kV電源電流互感器參數(shù)為：
型號：LMZ-10
電流變比：4000/5A
額定電壓（kV）：10
注意事項：
1、 在工作時其二次側(cè)不得開路
2、 二次側(cè)有一端必須接地
3、 注意其端子的極性
4、
5.4 電壓互感器的選擇
電壓互感器配置
（1）母線 除旁路母線外，一般工作及備用母線都裝有一組電壓互感器，用于同步、測量儀表和保護裝置。
（2）線路 35KV及以上輸電線路，當(dāng)對端有電源時，為了監(jiān)視線路有無電壓進行同步和裝置重合閘，裝有一臺單相電壓互感器
（3）發(fā)電機一般裝2～3組電壓互感器。一組供自動調(diào)節(jié)勵磁裝置。另一組供測量儀表，同步和保護裝置用，該互感器采用三相五柱式或三只單相專用互感器，其開口三角形供發(fā)電機在未并列之前檢查是否接地之用。當(dāng)互感器負荷太大時，可增設(shè)一組不完全星形連接的互感器，專供測量儀表使用。200MW及以上發(fā)電機中性點常接有單相電壓互感器，用于100%定子接地保護。
（4）變壓器變壓器低壓側(cè)有時為了滿足同步或繼電保護的要求，沒有一組電壓互感器。
（5）容量和準(zhǔn)確級的選擇
隨著電力系統(tǒng)輸電電壓的增高，電磁式電壓互感器的體積越來越大，成本也越來越高。為了滿足電力工業(yè)日益發(fā)展的需要，研制出了電容式電壓互感器，實質(zhì)是一個電容分壓器，在被測裝置和地之間有若干相同的電容器串聯(lián)，具有沖擊絕緣強度高、制造簡單、重量輕、體積小、成本低、運行可靠、維護方便并可兼作高頻載波通信的耦合電容等優(yōu)點。當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生短路，它的暫態(tài)過程持續(xù)時間遠較電磁式電壓互感器長。在220kV及以上得到廣泛應(yīng)用。
220kV母線測電壓互感器參數(shù)如下：
TYD220/√3-0.0075H型電容式電壓互感器
1.額定一次電壓:220/√3KV
2.額定頻率:50HZ
3.溫度類別:-40/A ℃
4.電容量:0.007424μF
6kV母線電壓互感器參數(shù)為：
設(shè)備型號：JDZJ=6
一次電壓（V）：
二次電壓（V）：
輔助繞組電壓（V）：
準(zhǔn)確等級：0.5
負荷30VA，單相50Hz
注意事項：
1）工作時其二次側(cè)不得短路
2）二次側(cè)有一端必須接地
3）注意其端子的極性
互感器的作用：
1）用來使儀表、繼電器等二次設(shè)備與主電路絕緣
2）用來擴大儀表、繼電器等二次設(shè)備的應(yīng)用范圍
3）電壓互感器將高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓，一般為100V；電流互感器將大電流轉(zhuǎn)換成低電流，一般為5A。
5.5 熔斷器的選擇
高壓熔斷器是一種保護電器，當(dāng)其所在電路的電流超過規(guī)定值并經(jīng)一定時間后，它的熔體熔化而分斷電流、斷開電路。熔斷器主要用來進行短路保護，但有的也具有過負荷保護功能。
電壓互感器的一、二次測均有熔斷器進行保護，所以熔斷器的選擇需要與電壓互感器的選擇相適應(yīng)，與電壓等級有關(guān)。
5.6 導(dǎo)體的選擇
對大容量發(fā)電機母線而言，不僅有母線本身電動力問題、發(fā)熱問題，還有母線支持、懸吊鋼構(gòu)架以及母線附近混凝土柱、樓板、基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋在交變強磁場中感應(yīng)渦流引起的發(fā)熱問題。一旦母線短路，不僅一般敞露母線和絕緣子的機械強度很難滿足要求，而且發(fā)電機本身也遭受損傷，并由此影響系統(tǒng)安全供電以及系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
為了解決上述問題，采用能承受巨大短路電動力的特殊絕緣子；選用槽型、方管、圓管等形狀的母線來改善母線材料的有效利用，提高母線機械強度；采用強迫冷卻解決母線散熱問題；在母線附近避免使用鋼構(gòu)件或在鋼構(gòu)件上裝設(shè)短路環(huán)，在混凝土內(nèi)的鋼筋才確屏蔽隔磁，以及在樓板上鋪設(shè)鋁板等措施降低感應(yīng)發(fā)熱。實踐證明，采用金屬外殼的分相封閉母線，是解決上述問題的有效辦法。所謂金屬外殼的分相封閉母線，是將載流母線分別用金屬外殼封閉保護起來，并將外殼接地。
封閉母線的作用：
1）減少接地故障，避免相間短路。大容量發(fā)電機出口短路電流很大，發(fā)電機承受不住出口短路電流的沖擊。封閉母線因為具有金屬外殼保護，基本避免了相間短路故障，提高了發(fā)電機運行的可靠性。
2）減少母線周圍鋼結(jié)構(gòu)發(fā)熱。金屬封閉母線的外殼祈禱屏蔽作用，大大減少了母線周圍鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)熱。
3）減少相間電動力。使短路電流產(chǎn)生的磁通大大減弱。
4）母線封閉后，采用微正壓方式運行，可防止絕緣子結(jié)露，提高了運行的可靠性，為母線強迫通風(fēng)冷卻創(chuàng)造了條件。
5）由工廠成套生產(chǎn)，施工安裝簡便，簡化了對土建結(jié)構(gòu)的要求，運行維護工作量小。
封閉母線的結(jié)構(gòu)：
1）母線導(dǎo)體
均采用圓管鋁母線，封閉母線在一定長度范圍內(nèi)，設(shè)置有焊接的不可拆卸的伸縮補償裝置，母線導(dǎo)體采用多層薄鋁片制成的伸縮節(jié)，與兩端母線搭焊連接；封閉母線與設(shè)備連接處或需拆卸的部位設(shè)置可拆卸的螺接伸縮補償裝置，母線導(dǎo)體與設(shè)備端子連接的導(dǎo)電接觸面接鍍銀處理，其間用銅編織線伸縮節(jié)連接。
2）母線支持絕緣體
三項母線導(dǎo)體分別密封于各自的鋁制外殼內(nèi)，導(dǎo)體主要采用同一斷面三個絕緣子支撐方式，絕緣子上部開有凹孔或裝有附件，內(nèi)裝橡膠彈性塊及蘑菇型金具或帶有調(diào)節(jié)螺紋的金具。金具頂端與母線導(dǎo)體接觸，導(dǎo)體可在金具上滑動或固定。絕緣子下部固定于支撐板上，支撐板用螺板緊固在焊接于外殼外部的絕緣子底座上。
3）母線金屬外殼
外殼的支持采用鉸銷式底座，在支持出先用槽鋼抱箍將外殼抱緊，抱箍通過鉸銷與底座連接，而底座用螺栓固定于支撐橫梁上，橫梁則支持或吊裝于工地預(yù)埋的鋼構(gòu)架上。
各段外殼間采用對接或雙半圓抱瓦搭接焊接，封閉母線外殼在一定長度范圍內(nèi)，采用多層鋁制波紋管，與兩端外殼搭焊連接作為伸縮補償裝置。
封閉母線外殼與設(shè)備連接處或需要拆卸的部位設(shè)置可拆卸的螺接伸縮補償裝置，外殼采用橡膠伸縮套連接，同時起到封閉作用。外殼間需要全連導(dǎo)電時，伸縮套兩端外殼間加裝可伸縮的導(dǎo)電外殼伸縮節(jié)，構(gòu)成外殼回路。
分相封閉母線在大型發(fā)電廠中的使用范圍是：從發(fā)電機出線端子開始，到主變壓器低壓側(cè)引出端子的主回路母線，自主回路母線引出至廠用高壓變壓器和電壓互感器，避雷器等設(shè)備的各個分支線。
采用全連分相封閉母線，與敞露母線相比，有以下的優(yōu)點：
1)供電可靠。封閉母線有效地防止了絕緣遭受灰潮氣等污穢和外物造成的短路。
2)運行安全。由于母線封閉在外殼內(nèi)，且外殼接地，使工作人員不會觸及帶電導(dǎo)體。
3)由于外殼的屏蔽作用，母線的電動力大大減小，而且基本消除了母線周圍鋼構(gòu)體的發(fā)熱。
4)運行維護工作量小。
300MW機組發(fā)電機引出線至主變壓器側(cè)及高廠變用全連式離相封閉母線，特點如下：
1）“發(fā)電機-變壓器”單元接線，不設(shè)發(fā)電機出口斷路器和隔離開關(guān)，但在主母線上設(shè)可拆連接點。
2）發(fā)電機出口側(cè)經(jīng)高壓熔斷器接有三組電壓互感器；發(fā)電機出口側(cè)有一組避雷器。
3）發(fā)電機出口主封閉母線上有接地刀，母線接地刀能承受主回路動、熱穩(wěn)定的要求。接地刀附近有觀察接地刀位置窺視窗。
發(fā)電機出口全連式自冷離相封閉母線技術(shù)參數(shù)：
表5-1 母線技術(shù)參數(shù)
參數(shù) 主回路 廠用變壓器分支 電壓互感器分支 主變壓器低壓側(cè)
額定電壓（KV） 24
額定電流（A） 25000 2500 12500
保護動作時間（s） 4
母線厚度 900 200 200 600
和外徑（mm） 15 10 10 15
外殼外徑 1450 750 750 1150
和厚度（mm） 10 7 7 8
相間距離（mm）1800 1800 1500
冷卻方式 自然冷卻
表面要求 導(dǎo)體外表面及外殼內(nèi)表面涂無光澤黑漆，外殼、外表面涂無光澤灰漆
220kV母線架空線路：
按長期允許電流選擇母線截面。母線最大持續(xù)工作電流不超過一臺主變壓器的最大持續(xù)工作電流，故母線最大持續(xù)工作電流為：
最熱月平均最高溫度32.5℃，基準(zhǔn)條件下的長期允許電流，有環(huán)境溫度所選校正系數(shù)K=0.89，故長期允許電流為：
大于928A，所以母線LGJ-300適用。
熱穩(wěn)定校驗:
計算熱穩(wěn)定最小允許截面：
短路持續(xù)時間：
短路電流周期分量熱效應(yīng)QZ，
計算母線短路前通過最大持續(xù)工作電流時的工作溫度：
按80℃取熱穩(wěn)定系數(shù)C=83，
非周期分量熱效應(yīng)：
短路電流熱效應(yīng)：
小于300mm2,故能滿足熱穩(wěn)定要求。
從高廠變到發(fā)電機，從發(fā)電機到主變這兩段線路，采用封閉母線形式接線。
按發(fā)熱條件選擇三相系統(tǒng)中的相線截面時，應(yīng)使其允許載流量Ia1不小于通過相線的計算電流I30，即
所謂導(dǎo)線的允許載流量，就是在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，導(dǎo)線能夠連續(xù)承受而不致使其穩(wěn)定溫度超過允許值的最大電流。
=
查表得，20kV系統(tǒng)選擇母線類型為LMY-1250，每相母線條數(shù)為4條，采用豎放的形式，母線尺寸（寬厚）為125 10（mm mm）
=
動穩(wěn)定校驗：
式中：：母線材料的允許應(yīng)力；
：作用在母線上的最大計算應(yīng)力。
滿足條件。
查表得，6kV系統(tǒng)選擇母線類型為LMY-640，每相母線條數(shù)為2條，采用平放的形式，母線尺寸（寬厚）為80 8（mm mm）
動穩(wěn)定校驗：
滿足條件。
6 廠用電
發(fā)電廠在電力生產(chǎn)過程中，有大量以電動機拖動的機械設(shè)備，用以保證主要設(shè)備（鍋爐、汽輪機、發(fā)電機等）和輔助設(shè)備的正常運行。這些電動機以及全廠的運行操作、試驗、修配、照明、電焊等用電設(shè)備所消耗的電量總和，通稱為廠用電或廠用電量，用表示，單位： 。
6.1 廠用電率
廠用電量占同期全廠發(fā)電量的百分數(shù)，成為廠用電率?？捎孟率接嬎悖?
式中——廠用電率（%）；
——廠用計算負荷（kVA）;
——平均功率因數(shù)，一般取0.8；
——發(fā)電機的額定功率（kW）。
不同類型電廠的廠用電率：
發(fā)電廠：5%～8%，
熱電廠：8%～13%，
水電廠：0.5%～1.0%。
6.2 廠用電壓等級
發(fā)電廠廠用電壓等級是根據(jù)發(fā)電機額定電壓、廠用電動機的容量和廠用電網(wǎng)絡(luò)的可靠性等諸多方面因素，經(jīng)過經(jīng)濟、技術(shù)綜合比較后確定的。
發(fā)電廠中一般采用的低壓供電網(wǎng)絡(luò)電壓為380/220V；高壓供電網(wǎng)絡(luò)電壓為6kV。
200MW以上的電動機采用6kV電源供電，動力中心（PC）和電動機控制中心（MCC）的組合方式，每段母線由一臺低壓廠用變壓器供電，兩臺低壓廠用變壓器分別接至廠用高壓母線的不同分段上，其備用方式可以是明備用或暗備用。PC和MCC均采用抽屜式開關(guān)柜。75kW～200kW的電動機和容量較大的靜態(tài)負荷由380V動力中心（PC）供電，75kW以下的電動機和容量較小的雜散負荷由380V電動機控制中心（MCC）供電。
明備用是專門設(shè)置一臺備用變壓器，它的容量等于廠用變壓器中最大一臺的容量，多用于大中型電廠，特別是發(fā)電廠。
暗備用是不另設(shè)專用的備用變壓器，而將每臺工作變壓器的容量加大。多用于中小型水電廠或變電所。
對廠用電動機的供電方式有個別供電和成組供電兩種，所有高壓廠用電動機及容量大于75kW的低壓電動機都是采用個別供電方式。成組供電一般只用于低壓電動機。
容量在400t/h及以上的鍋爐有兩段高、低壓廠用母線，其鍋爐或汽機同一用途的甲、乙輔機，應(yīng)分別接在本機組的兩段廠用母線上；工藝上屬于同一系統(tǒng)的兩臺及以上的輔機，應(yīng)接在本機組的同一段廠用母線上。
該設(shè)計的廠用電特點：
1)廠用高壓：
廠用高壓系統(tǒng)為6kV；電動機的額定功率大于200kW時采用額定電壓為6kV。
2)廠用低壓：
廠用低壓為400V三相四線50Hz；電動機的額定功率在200kW以下時的額定電壓為380V；交流單相控制電壓為220V。
3)廠用控制直流電壓：
廠用控制直流電壓為110V,來自110V直流系統(tǒng)，電壓允許變化范圍為-15～+10%額定電壓。
4）廠用動力直流電壓
廠用動力直流電壓為220V，由機組220V直流系統(tǒng)供電，向空、氫側(cè)應(yīng)急直流油泵電機供電，電壓允許變化范圍從187～242V。
5） 設(shè)備照明和維修電壓：設(shè)備照明由單獨的400/230V照明變壓器引出；維修插座電源額定電壓為400/230V、50Hz。
6.3 廠用電原則
（1）供電可靠，運行靈活。廠用負荷除了正常情況下有可靠的工作電源外，還應(yīng)保證異?；蚴鹿是闆r下有可靠的備用電源，并可實現(xiàn)自動切換。另外，由于廠用電系統(tǒng)負荷種類復(fù)雜、供電回路多，電壓變換頻繁，波動大，運行方式的變化多樣，要求無論在正常、事故、檢修以及機組啟停情況下均能靈活地調(diào)整運行方式，可靠、不間斷地實現(xiàn)廠用負荷的供電。
（2）各機組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨立的，特別是200MW以上機組應(yīng)做到這一點。在任何運行方式下，一臺機組故障停運或其輔機的電氣故障，不應(yīng)影響另一臺機組的運行，并要求受廠用電故障影響而停運的機組應(yīng)能在短期內(nèi)恢復(fù)運行。
（3）全廠性公用負荷應(yīng)分散接入不同機組的廠用母線或或公用負荷母線。在廠用電系統(tǒng)接線中，不應(yīng)存在可能導(dǎo)致切斷多于一個單元機組的故障點，更不應(yīng)存在導(dǎo)致全廠停電的可能性，應(yīng)盡量縮小故障影響的范圍。
（4）充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、啟停等運行方式下的供電要求，一般均應(yīng)配備可靠的啟動/備用電源，盡可能地使切換操作簡便，啟動/備用電源能在短時內(nèi)投入。
（5）供電電源應(yīng)盡量與電力系統(tǒng)保持緊密的聯(lián)系。當(dāng)機組無法取得正常的工作電源時，應(yīng)盡量從電力系統(tǒng)取得備用電源，這樣可以保證其與電氣主接線形成一個整體，一旦機組故障時以便從系統(tǒng)倒送廠用電。
（6）充分考慮電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運行方式，特別要注意對公用負荷供電的影響，要便于過渡，盡量減少接線和更換設(shè)置。
6.4 廠用電接線形式
高、低壓廠用母線通常采用單母線接線形式，并多以成套配電裝置接受和分配電能。為了保證廠用電系統(tǒng)的供電可靠性和經(jīng)濟性，高壓廠用母線均采取按鍋爐分段的原則，即將高壓廠用母線按鍋爐臺數(shù)分成若干獨立段，凡屬同一臺鍋爐的廠用負荷均接在同一段母線上，與鍋爐同組的汽輪機的廠用負荷一般也接在該段母線上，而該段母線由其對應(yīng)的發(fā)電機組供電。每爐的每級高壓廠用母線不少于兩段，兩段母線可由一臺高壓廠用變壓器供電。
每臺鍋爐的重要輔助機械設(shè)備（如引風(fēng)機、送風(fēng)機）各裝設(shè)2臺，在鍋爐滿負荷時，必須同時投入運行，所以可將它們接在同一段母線上。但每臺汽輪機均裝設(shè)2臺循環(huán)水泵和凝結(jié)水泵，其中一臺純屬備用，故允許分別接在不同母線段上。
全廠公用負荷，應(yīng)根據(jù)負荷功率及可靠性的要求，分別接到各段母線上，各段母線上的負荷應(yīng)盡可能均勻分配。當(dāng)公用負荷大時，可設(shè)公用母線段。
按鍋爐分段接線特點：
若某一段母線發(fā)生故障，只影響其對應(yīng)的一臺鍋爐的運行，使事故影響范圍局限在一機一爐；
廠用電系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流較小，有利于電氣設(shè)備的選擇；
將同一機爐的廠用電負荷接在同一段母線上，便于運行管理和安排檢修。
6.5本設(shè)計的廠用電設(shè)計
330MW機組采用設(shè)置1臺高壓廠用分裂低壓繞組變壓器兩段與一臺三相雙繞組啟動備用變壓器相連，設(shè)置兩段公用負荷母線，特點：高壓廠用變壓器不帶公用負荷，故其容量較小。正常運行時一臺齊備變壓器的兩個繞組各帶一段公用母線，兩段公用母線分開運行。兩臺啟備變壓器是互為備用的。
7 防雷和接地設(shè)計
避雷針包括接閃器、引下線和接地體三部分。接閃器可用直徑10mm以上、長1～2m的圓鋼制作，引下線用直徑6mm以上的圓鋼制作，接地體一般可用幾根2.5m長的40mm40mm4mm的角鋼打入地中再并聯(lián)后與引下線可靠連接。鐵件必須作防腐處理，如果用銅件最好。
單支避雷針的保護范圍：在某一高度hx的水平面上，其保護半徑rx計算式為：
當(dāng)時，（m）
當(dāng)hx<時， （m）
式中，h—避雷針的高度，m；
p—高度影響系數(shù)，當(dāng)h30m時，p=1；當(dāng)30
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