安康水电厂电气一次设计及变压器保护设计

文档格式：DOC| 58 页|大小 1.03MB|积分 15|2021-08-26 发布|文档ID：28352245

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安康水电厂电气一次设计及变压器保护设计目录绪论 .1 第一章主接线方案确定 .3 1.1 电气主接线概述 .3 1.2 电气主接线方案拟定 .7 第二章主要设备选择 .10 2.1 导线的选择 .10 2.2 变压器的选择 .11 2.3 给定发电机 .13 第三章短路电流的计算 .14 3.1 短路电流计算的目的、步骤和规定 .14 3.2 短路电流的计算 .15 第四章电气一次设备的选择 .30 4.1 母线的选择 .30 4.2 断路器和隔离开关的选择 .33 4.3 互感器的选择 .38 4.4 设备布置图 .40 第五章厂用电设计 .42 第六章变压器保护的配置 .44 6.1 变压器保护的配置原则 .44 6.2 变压器保护的配置整定 .46 结束语 .53 致谢 .54 参考文献 .55 电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 1 绪论 1、电压等级和电压制合理电压制中的“求三舍二”原则为避免各级电压送变电设备容量的过多重复与供电面积的过多迭盖，尽力降低电网线损及系统无功损耗，以便有效的发挥各级电压的应有作用，从而取得良好的经济合理性，各电压等级必须服从 “求三舍二”原则，否则便不经济、也不合理，更谈不上“优化” 。

所谓“舍三求二” ，是指标准系列或电网电压制中，各相邻级所差的倍数应力求接近、等于或超过“3” ，同时又要舍弃倍数接近或小于“2”的两级中的某一级 2.对电气主接线的基本要求，应满足可靠性、灵活性和经济性三方面 3.电气主接线设计原则电气主接线设计的基本原则是以下达的设汁任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合实际情况，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，尽可能的节约投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性和可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则 4.电力系统继电保护的基本要求动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足 4 个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性 5.变压器保护现代生产的变压器,虽然结构可靠,故障机会少,但在实际运行中,仍有可能发生各种类型的故障和异常运行,为了保证电力系统安全稳定的运行,并将故障和异常运行对电力系统的影响限制到最小范围,必须根据变压器容量的大小、电压等级等因素装设必要的、动作可靠性高的继电保护装置 2 变压器保护的配置原则： 1）反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护容量 800KVA 及以上的油浸式变压器，均应该装设瓦斯保护。

当油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时，保护装置应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，瓦斯保护宜动作于断开变压器各电源侧断路器 2）相间短路保护反应变压器绕组和引出线的相间短路的纵联差动保护或电流速断保护 3）后备保护过电流保护，宜用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故时可能出现的过电流复合电压启动的过电流保护，宜用于升压变压器和系统联络变压器及过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器负序电流保护和单相式低电压启动的过电流保护，可用于 63000KVA 及以上的升压变压器中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护过负荷保护过激磁保护 6.毕业设计的任务和目的任务：完成安康水电厂电气主接线的设计和变压器保护设计目的：通过对题目的训练，是学到的理论联系实际的综合训练，培养综合运用所学理论知识和基本技能、解决工程实际及科学研究问题的能力；培养创新意识和能力电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 3 第一章主接线方案确定 1.1 电气主接线概述 1.1.1 电气主接线设计原则和程序电气主接线是发电厂、变电站设计的主体采用何种主接线形式，与电力系统原始资料，发电厂、变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性的要求等密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟订都有较大的影响。

因此，主接线的设计必须根据电力系统、发电厂或变电站的具体情况，全面分析，正确处理好各方面的关系，通过技术经济比较，合理地选择主接线方案一、对电气主接线的基本要求对主接线的要求，概括地说应满足可靠性、灵活性和经济性三方面的要求 1.可靠性安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求停电不仅给发电厂造成损失，而且给国民经济各部门带来的损失将更加严重，在经济发达地区，故障停电的经济损失是实时电价的数十倍，乃至上百倍，至于导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、城市生活混乱等经济损失和政治影响，更是难以估量因此，电气主接线必须保证供电可靠电气主接线的可靠性不是绝对的同样形式的主接线对某些发电厂和变电站来说是可靠的，而对另外一些发电厂和变电站则不一定能满足可靠性要求所以，在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因 4 素 2.灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换灵活性包括以下几个方面：（1）操作的灵活性电气主接线应该在满足可靠性的条件下，结线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便运行人员掌握，不致在操作过程中出差错。

（2）调度的方便性电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式，并且在发生故障时，要能尽快的切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行（3）扩建的方便对将来要扩建的发电厂和变电站，其主接线必须具有扩建的方便性尤其是火电厂和变电站，在设计时应留有发展扩建的余地 3.经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理经济性从以下几个方面考虑：（1）节省一次投资主接线应简单清晰，并要适当采用限制短路电流的措施，以节省开关电器的数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资（2）占地面积少主接线设计要为配电布置节约土地的条件，尽可能使占地面积少；同时要注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用（3）电能损耗少在发电厂或变电站中，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗二、电气主接线设计原则电气主接线设计的基本原则是以下达的设汁任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合实际情况，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，尽可能电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 5 的节约投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性和可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。

三、电气主接线的设计程序电气主接线的设计伴随着发电厂或变电站的整体设计进行，即按照工程基本建设程序，历经可行性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施工设计阶段等四个阶段在各阶段中随要求、任务的不同，其深度、广度也有所差异，但总的设计思路、方法和步骤基本相同设计步骤和内容如下： 1.对原始资料分析（1）工程情况，包括发电厂类型，设计规划容量，单机容量及台数，最大负荷利用小时数及可能的运行方式等（2）电力系统情况，包括电力系统近期及远景发展规划，发电厂或变电站在系统中的作用和地位（3）负荷情况，包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等（4）环境条件，包括当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度及地震等因素（5）设备供货情况这往往是设计能否成立的重要前提，为使设计的主接线具有可行性，必须对各主设备的性能、制造能力和供应情况、价格等资料汇集分析比较 2.主接线方案的拟定与选择根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，根据对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量及母线结构等不同的考虑，可拟定若干个主接线方案。

依据对主接线的要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保留 2-3 个技术上相当，又能满足任务书要求的方案，再进行经济比较 3.短路电流计算和主要电气设备选择 4.绘制电气主接线图 6 1.1.2 电气主接线设计原则和程序一、单母线接线及单母线分段接线 1.单母线接线单母线接线的优点：接线简单，操作方便、设备少、经济性好，母线便于向两端延伸，扩建方便缺点：可靠性差，母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作调度不方便，电源只能并列运行，不能分裂运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流所以，这种接线形式一般只用在出现回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中 2.单母线分段接线这种接线广泛用于中、小容量发电厂和变电站的 6-10KV 接线中由于这种接线对重要负荷必须采用两条出线供电，大大增加了出线的数目，使整个系统可靠性受到限制在重要负荷的出线回路较多、供电容量较大时，一般不予采用二、双母线接线及双母线分段接线 1.双母线接线优点：供电可靠、调度灵活、扩建方便广泛用于 6-10KV 配电装置； 35-60KV 出线数超过 8 回，或连接电源较大、负荷较大时；110-220KV 出线 5 回及以上时。

2.双母线分段接线这种接线比双母接线增加了两台断路器，投资增加，但有较高的可靠性和灵活性三、带旁路母线的单母线和双母线接线断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修为了能使采用单母线分段或双母线的配电装置检修断路器时，不致中断该回路供电，可增设旁路母线通常，旁路母线有三种接线方式：有专用旁路断路器的旁路母线接线；母联断路器兼作旁路断路器的旁路母线接线；用分段断路器兼作旁路断路器的旁路母线接线电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 7 旁路母线接线方式，可靠性更高，采用母联断路器兼作旁路断路器的旁路母线接线或用分段断路器兼作旁路断路器的旁路母线接线时，节省断路器的投资，但倒闸操作复杂，降低可靠性当 110KV 出线 6 回以上、220KV 出线在 4 回及以上时，宜采用带专用旁路断路器的旁路母线四、一台半断路器及台断路器接线3 1 多用于 330KV 及以上配电装置中，供电可靠，但投资很大 1.2 电气主接线方案拟定结合原始资料，根据其要求初步拟定三种方案 1.2.1 方案一 8 图 1-1 方案说明：110KV 侧出线输送容量 76MW，其余容量经过联络变压器送到系统，110KV 侧采用单母带旁路母线接线，330KV 侧采用双母带旁路母线接线。

厂用电可从联络变压器取，也可以接至 330KV 侧母线上 1.2.2 方案二图 1-2 方案说明：110KV 侧采用母联断路器兼作旁路断路器接线，供电可靠 330KV 侧采用双母带旁路母线接线方式，供电可靠，调度灵活电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 9 1.2.3 方案三图 1-3 方案说明：110KV 侧采用双母接线，以满足可靠性要求 1.2.4 方案比较说明 10 方案一 110KV 侧采用单母带旁路母线接线，可靠性低；方案二由于采用了，双母带旁路母线接线，可靠性提高，但采用了母联断路器兼作旁路母线断路器，增加了倒闸操作的复杂性，可靠性有所降低；方案三，采用双回路双母接线以满足可靠性要求，而且操作方便，接线简单 1.2.5 方案的确定通过比较，最终确定方案三比较合理，所以选择方案三作为主接线方式第二章主要设备选择 2.1 导线的选择 2.1.1 110KV 出线导线的选择由公式式（1.1）根据额定载流量选取导线：由电气设计手册查得，选取标准导线截面积 LHBJ-300 的额定载流量为 465A456A 所以选择导线 LHBJ-300（X=0.113/km）。

2.1.2 330KV 出线导线的选择由式（1.1）得 cos3maxUIPAI 45687.016saax AUPI 1.4785.031)7624(cos3 maxax 电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 11 根据额定载流量选取导线：由电气设计手册查得，选取扩经导线 LGKK-1400 的额定载流量为 1621A1447.1A 所以选择扩经导线 LGKK-1400（X=0.02163/km） 2.2 变压器的选择 2.2.1 变压器容量和台数的选择一、单元接线的主变压器单元接线时变压器容量应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有 10%的裕度来确定采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量亦应按单元接线的计算原则计算出的两台机容量之和来确定二、具有发电机电压母线接线的主变压器连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器的容量，应考虑一下因素： 1、当发电机全部投入运行时，在满足发电机电压供电的日最小负荷，并扣除厂用负荷后，主变压器应能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统 2、当接在发电机电压母线上的最大一台机组检修或者因供热机组热负荷变动而需要限制本厂出力时，主变压器应能从电力系统倒送功率，保证发电机电压母线上最大负荷的需要。

3、若发电机电压母线上接有 2 台及以上的主变压器时，当其中容量最大的一台因故障退出运行时，其他主变压器应能输送母线剩余功率的 70%以上三、连接两种升高电压母线的联络变压器 12 联络变压器一般只设置一台，最多不超过 2 台联络变压器的容量选择应考虑以下两点： 1、联络变压器容量应能满足两种电压网络在各种不同的运行方式下有功功率和无功功率交换 2、联络变压器容量一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器来满足本侧负荷的要求；同时，也可在线路检修或故障时，通过联络变压器将容量送入另一侧系统 2.2.2 1B 变压器的选择 1B 变压器低压侧电压 13.8KV，高压侧电压 110KV，采用单元接线，发电机容量 200MW，所以选择西安变压器厂生产的型号 SSP-240000/110 型变压器主要参数：额定容量 240000KVA 高压侧 12122.5%KV 低压侧 13.8KV 联结组别 Y d11 空载损耗 141.4KW 负载损耗 681KW 阻抗电压（%）13.12 空载电流 0.4% 2.2.3 2B、3B 和 4B 变压器的选择三个变压器环境相同，选择同一型号变压器，低压侧电压 13.8KV，高压侧电压 330KV，采用单元接线发电机容量 200MW，所以选择西安变压器厂生产的型号 SSP-240000/330 型变压器。

主要参数：额定容量 240000KVA 高压侧 36322.5%KV 低压侧 13.8KV 联结组别 Y d11 空载损耗 161.4KW 负载损耗 799KW 阻抗电压（%）14.5 空载电流 0.19% 2.2.3 5B 联络变压器的选择电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 13 联络变压器高压侧电压 330KV，中压侧电压 110KV，低压侧电压 10.5KV，传输容量 124MW，所以选择型号 OSSP2-180000/330 型变压器主要参数：额定容量 180000KVA 高压侧 363KV 中压侧 12161.67%KV 低压侧 10.5KV 联结组别 YN a0 d11 空载损耗 105.5KW 负载损耗高中 474KW 中低 50.24KW 高低 47.5KW 阻抗电压（%）高中 9.32 中低 14.85 高低 25 空载电流 0.18% 2.3 给定发电机根据原始资料，容量为 200MW，出口电压 13.8KV，东方电机厂生产的型号 SF200-56/12800 型水轮发电机主要参数：额定功率 200MW 额定转速 107.1r/min 飞逸转速 227r/min 相数 3 功率因数 0.875 额定电压 13.8KV 额定电流 9560A 1.0897 0.3167 0.21 dXdXdX 14 第三章短路电流的计算 3.1 短路电流计算的目的、步骤和规定 3.1.1 短路电流计算的目的 1.电气主接线的比较与选择 2.选择断路器汇流母线等电气设备，并对这些设备提出技术要求 3.为继电器保护的设计以及调试提供依据 4.评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施 5.分析计算送电线路对通讯设施的影响 3.1.2 短路电流计算的规定 1.计算的基本情况 (1) 系统中所有电源均在额定负荷下运行 (2) 所有同步电机都自动调整励磁装置 (3) 短路的所有电源电动势相位相同电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 15 2.接线方式计算短路电流所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线式。

3.短路种类一般按三相短路计算 4.短路计算点一般选取母线为短路计算点 3.1.3 短路电流计算的步骤 1.选择短路点 2.绘出等值网络，并将各元件电抗统一编号 3.化简等值网络，求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗 4.求计算电抗 Xjs 5.由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量的标幺值 6.计算无限大容量的电源供给的短路电流周期分量的标幺值 7.计算短路电流周期分量有名值 8.计算短路电流的周期分量 3.2 短路电流的计算 3.2.1 等值网络的绘制和短路点选择 16 图 3-1 等值网络的绘制和短路点选择 3.2.2 网络参数的计算短路电流的计算采用标幺值进行近似计算，取统一基准容 MVASB10 将各级电压的平均额定电压取为基准电压，即 VBU 3.2.3 短路电流的计算图 3-1 各参数计算如下： 092.875.201.4321 xx029.3451026.1817.5085.258.43.914.1.2.002.58.43.916.01.0. 328769 5 xlrxx）（）（）（电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 17 1d1 点短路，其等值电路图见图 3-2 18 图 3-2 d1 点短路等值电路图化简得到图 3-3，如下：图 3-3 其中： 052.6714x 051.32.)()()( 141039215 xx .05.29.0.16 x76.04.218.739.01.07. 9.5. 172069128517CxxY 电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 19 计算电抗：短路电流标幺值：归算到 13.8KV 侧短路电流周期分量 21.5.87036.: .92.:14.027:201 BNjsjsjsjSxGx192.0.5:7.4229.1.:1*IGsI45.3,6. ,8.,:1 *2.0*100IIKAII KAUSGI KAUSsI982.34.6573.48.1875.0321.3*;1 5.039.0: 49.18.27.3*:2 7.509.:1 2.01.0. nnnn 20 2.d2 点短路，其等值电路图见图 3-4 图 3-4 d2 点短路等值电路图见图电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 21 其中：化简得到图 3-5，如下：图 3-5 计算电抗：短路电流标幺值： 147.05.092.512 x 30.15.87219.0: 6.4.:1.027:201 BNjsjsjsjSxGx09.1.:2.57.*Is9.2,7. 8.,36:*4*2.0 *1.00.IIIG 22 归算到 110KV 侧短路电流周期分量 d2 点短路电流： 836.0,74. ,756.0,9:*2.0 *1.IIIGKAII KAUSG8.256. 7.2158.0379.03*;4.01.0. n KAII KAUSGIs KAUS3.128. 86.31587.0326.3*;1.109.:2 5.2938.53*:142.0.06. nnn 电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 23 3.d3 点短路，其等值电路图见图 3-6 图 3-6 d3 点短路等值电路图 KAII A31.98.23.1 6. .397.28.1342.0.06. 24 图 3-7 计算电抗：短路电流标幺值： 649.017.524052.147.0.23 x 35.0.872051.: 4.649.:102.75:15 BNjsjsjsjSxGx48.3029.1:.75. *Is64.0,3. ,71.,7:*4*2.0 *1.IIIG 电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 25 归算到 330KV 侧短路电流周期分量 d3 点短路电流： 2.,64.2,7.,83:*.0 *1.00.IIIGKAII KAUSG528.031.767.34587.032.*;4.0.6.0n KAII KAUSGIs KAUS245.07.9275.034875.02.3*;1 6.1048.3:2 2.5.*:14.1.06. nnn 26 4.d4 点短路，其等值电路图见图 3-8 图 3-8 d4 点短路等值电路图 KAII 753.1028.45.098.7 3. 492.167.25.098.742.01.06. 076.)()(1410324 xx 电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 27 图 3-9 计算电抗： 285.01943.75. 51.6207.29.160.124813726359CxxY3.15.8720.: 6.43.:108.225:2826 BNjsjsjsjSxGx 28 短路电流标幺值：归算到 13.8KV 侧短路电流周期分量： 18.056.:12.9.256.3.1:*IGsI8.0,21. ,798.,79480:*4*. *1.6.III KAII KAUSGI KAUSsI98.167052. 49.158.37.0281.03*; 72.0.:1456.381.293*:2 .056.:14.0.06. nnnn 电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 29 表 3-1 短路电流计算成果表短路点 d1 d2 d3 d4 额定电压（KV） 13.8 110 330 13.8 电源种类系统电站系统电站系统电站系统电站标幺值 16.56 5.29 67.89 4.153 47.78 3.92 11.76 0.99t=0s 有效值 KA 69.2 54.18 33.1 6.56 7.98 3.952 53.33 6 17.2 标幺值 16.56 4.19 67.89 3.668 47.78 3.56 11.76 0.97 4 t= 0.06s 有效值 KA 69.2 43.7 33.1 6.0 7.98 3.507 53.33 6 16.9 30 标幺值 16.56 3.99 67.89 3.556 47.78 3.41 11.76 0.97 8 t= 0.1s 有效值 KA 69.2 41.77 33.1 5.8 7.98 3.372 53.33 6 16.9 8 标幺值 16.56 3.84 67.89 3.56 47.78 3.27 11.76 1.00t= 0.2 有效值 KA 69.2 40.34 33.1 5.678 7.98 3.273 53.33 6 17.4 标幺值 16.56 3.64 67.89 3.736 47.78 2.84 11.76 1.06 8 t=4s 有效值 KA 69.2 38.4 33.1 6.21 7.98 2.773 53.33 6 18.7 冲击短路电流 KA 176 100 30.37 137 第四章电气一次设备的选择 4.1 母线的选择 4.1.1 110KV 母线的选择 1.母线最大持续工作电流按经济电流密度选择以上， AUPIg 1260875.10325.cos305.1 maxTJ 电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 31 选用 TMY-12510 矩形母线,其集肤效应系数当周围环境温度为 37时,温度修正系数： 2. 热稳定校验正常时运行的最高温度: 查发电厂电气部分P202,表 6-9 得 C=182, 满足短路时发热的最小导体截面为：满足热稳定要求。

3. 动稳定校验已知母线相间电动力导体对垂直于作用力方向轴的截面系数最大允许跨距： 2705.126mJISg12.fKAIy2583091.0QKe gy IAI 23091.25830sttkdbdz 7.025. CIQ yge 47)23016()(3)(00 2 22min 150.19382/.7039/ mCKtISfdz Aich10 )(346015.0)1(73.73. 7232 mNafx 362108.6mbhw m8.0346018.2170f1 6phmax WLa 32 4.1.2 330KV 母线的选择 1.母线最大持续工作电流按经济电流密度选择以上，选用, 80/72 管型母线,导体截面 955mm2，载流量 2100A 2. 热稳定校验正常时运行的最高温度: 查发电厂电气部分P202,表 6-9 得 C=178, 满足短路时发热的最小导体截面为：满足热稳定要求 3. 动稳定校验已知母线相间作用力：导体对垂直于作用力方向轴的截面系数 AUPIg 152087.302405.1cos305.1 maxTJ26.875.120JISgsttkdbdz 7.025. CIQ yge 58)2301()7(3)(00 2 22min 95178/2.019/ mCKtISfdz Aich4.30 )(319705.1)04.3(7.17.1 7232 mNaifcx 6waxj Plf622 103810.910 电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 33 最大相间应力 4.2 断路器和隔离开关的选择 4.2.1 断路器选型要求 1.工作可靠 2.具有足够的开短能力 3.动作快速 4.具有自动重合闸性能 5.结构简单，经济合理 4.2.2 1B 变压器出口断路器隔离开关的选择 34 1.流过断路器的持续工作电流：通过断路器的短路电流为: 选择 LW6-110型断路器，参数如下：额定电压 110KV 额定电流 3150A 热稳定电流 40KA 极限通过电流 100KA 2.校验 (1) 断路器的额定开断电流应满足 :IekdId 40KA3.84KA (2)断路器的额定关合电流不应小于短路电流的最大冲击值:IegIch 100KA9.8KA (3)热稳定：满足条件。

隔离开关：选择 GW6-110 型隔离开关，参数如下：额定电压 110kv 额定电流 1600A 热稳定电流 40KA 动稳定电流 100KA 4.2.3 母联及母线断路器隔离开关的选择 1.流过断路器的持续工作电流： AUCOSPIg 1260875.10325.305.1 KAid4.ich.9tItQ kdt 22AUCOSPI g 1260875.10325.305.1 电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 35 通过断路器的短路电流为: 选择 LW6-110型断路器，参数如下：额定电压 110KV 额定电流 3150A 热稳定电流 50KA 极限通过电流 125KA 2.校验 (1) 断路器的额定开断电流应满足 :IekdId 50KA39.7KA (2)断路器的额定关合电流不应小于短路电流的最大冲击值:IegIch 125KA101KA (3)热稳定：满足条件隔离开关：选择 GW6-110 型隔离开关，参数如下：额定电压 110kv 额定电流 1600A 热稳定电流 40KA 动稳定电流 100KA 4.2.4 联络变 110kv 侧断路器隔离开关的选择 1.流过断路器的持续工作电流：通过断路器的短路电流为: 选择 LW6-110型断路器， KAid7.39ich10tItQ kdt 22AUCOSPI g 7805.103245.305.1 KAid.6ich.6 36 参数如下：额定电压 110KV 额定电流 3150A 热稳定电流 40KA 极限通过电流 100KA 2.校验 (1) 断路器的额定开断电流应满足 :IekdId 40KA6.4KA (2)断路器的额定关合电流不应小于短路电流的最大冲击值:IegIch 100KA16.4KA (3)热稳定：满足条件。

隔离开关：选择 GW6-110 型隔离开关，参数如下：额定电压 110kv 额定电流 1600A 热稳定电流 40KA 动稳定电流 100KA 4.2.5 联络变 330kv 侧断路器隔离开关的选择 1.流过断路器的持续工作电流：通过断路器的短路电流为: 选择 LW6-330 型断路器，参数如下：额定电压 330KV 额定电流 3150A tItQkdt 22AUCOSPI g 260875.301245.305.1 KAid.9ich 电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 37 热稳定电流 40KA 极限通过电流 100KA 2.校验 (1) 断路器的额定开断电流应满足 :IekdId 40KA9.5KA (2)断路器的额定关合电流不应小于短路电流的最大冲击值:IegIch 100KA25KA (3)热稳定：满足条件隔离开关：选择 GW6-330 型隔离开关，参数如下：额定电压 330kv 额定电流 2000A 热稳定电流 40KA 动稳定电流 100KA 4.2.6 2B-4B 变压器出口断路器隔离开关的选择 1.流过断路器的持续工作电流：通过断路器的短路电流为: 选择 LW6-330 型断路器，参数如下：额定电压 330KV 额定电流 3150A tItQkdt 22AUCOSPI g 420875.3025.1305.1 KAid.ich. 38 热稳定电流 40KA 极限通过电流 100KA 2.校验 (1) 断路器的额定开断电流应满足 :IekdId 40KA1.3KA (2)断路器的额定关合电流不应小于短路电流的最大冲击值:IegIch 100KA3.3KA (3)热稳定：满足条件。

隔离开关：选择 GW6-330 型隔离开关，参数如下：额定电压 330kv 额定电流 2000A 热稳定电流 40KA 动稳定电流 100KA 4.3 互感器的选择 4.3.1 电压互感器的选择 1. 13.8KV 侧电压互感器的选择: 考虑到保护.测量. 同期.绝缘监视的作用，故选用 JDZX-15 型三相五柱式电压互感器.参数：准确等级 0.5/40VA ，考虑发电机励磁调节，同上 2.110KV 母线电压互感器选择： tItQkdt 22 31.0813 电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 39 考虑到保护测量同期绝缘监视的作用，选用 SVTR-10C 型互感器，参数： 330/3 / 0.1/3 /0.1/3/0.1KV 准确等级 0.2/75VA 0.5/100VA 3P/150VA 3P/300VA 3.330kv 母线电压互感器选择: 考虑到保护.测量.同期.绝缘监视的作用，故选用 GV-301 型电压互感器. 参数：330/3 / 0.1/3 / 0.1/3 准确等级 3P/400VA 0.5/200VA 3P/100VA 4.3.2 电流互感器的选择 1.发电机保护测量用电流互感器的选择。

所接电网电压 U=13.8kv 最大持续工作电流 I=10040A 选择 LMZB5- 15 12000/5A 准确等级 0.5 级 2.发电机出口变压器低压侧保护测量用电流互感器的选择所接电网电压 U=13.8kv 最大持续工作电流 I=10040A 选择 LMZB5- 15 12000/5A 准确等级 0.5 级 3.变压器高压侧（110KV）保护测量用电流互感器的选择所接电网电压 U=110kv 最大持续工作电流 I=1260A 选择 LVQB- 110W 1400/5A 准确等级 0.5 级 4.110KV 母联保护测量用电流互感器的选择所接电网电压 U=110kv 最大持续工作电流 I=1260A 选择 LVQB- 110W 1400/5A 准确等级 0.5 级 5. 110KV 出线保护测量用电流互感器的选择所接电网电压 U=110kv 最大持续工作电流 I=478A 选择 LVQB- 110W 800/5A 准确等级 0.2 级 6.联络变压器 110KV 侧保护测量用电流互感器的选择所接电网电压 U=110kv 最大持续工作电流 I=781A 额定电流 I=945A 选择 LVQB-110W 2000/5A 准确等级 0.5 级。

7. 变压器高压侧（330KV）保护测量用电流互感器的选择所接电网电压 U=330kv 最大持续工作电流 I=420A 选择 LVQBT- 40 500 500/5A 准确等级 0.2 级 50VA 8.联络变压器 330KV 侧保护测量用电流互感器的选择所接电网电压 U=330kv 最大持续工作电流 I=260A 额定电流 I=315A 选择 LVQBT-500 800/5A 准确等级 0.2 级 9. 330KV 母线保护测量用电流互感器的选择所接电网电压 U=330kv 最大持续工作电流 I=1448A 选择 LVQBT- 500 2000/5A 准确等级 0.2 级 50VA 10. 330KV 出线及母联保护测量用电流互感器的选择所接电网电压 U=330kv 最大持续工作电流 I=1448A 选择 LVQBT- 500 2000/5A 准确等级 0.2 级 4.4 设备布置图电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 41 图 4-1 110KV 双母接线设备布置图 1、2-母线、；3、7-隔离开关；4- 支持绝缘子；5-断路器；6-互感器；8-避雷器；9-阻波器；10-悬式绝缘子串；11-架空地线；12- 母线构架；13- 耦合电容器 42 图 4-2 330KV 双母线带旁路母线设备布置图 1、2 、14- 母线、和旁路母线；3、7、10-隔离开关；4- 支持绝缘子；5-断路器；6- 互感器；8-避雷器；9- 阻波器；11-耦合电容器；12-架空地线；13- 母线构架； 15-悬式绝缘子串电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 43 第五章厂用电设计一、厂用电接线的要求厂用电接线的设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，积极慎重的采用成熟的新技术和新设备，使设计达到经济合理、技术先进，保证机组安全、经济的运行。

厂用电接线的设计应满足下述要求：（1）各机组的厂用电系统应是独立的特别是 200MW 及以上机组，应做到这一点在任何运行方式下，一台机组故障停运或辅机的电器故障不应影响另一台机组的运行，并要求受厂用电故障影响而停运的机组应能在短期内恢复运行（2）全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线（3）充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求，尽可能地使切换操作简便，启动电源能在短时间投入（4）充分考虑电厂分期建设和连续施工工程中厂用电系统的运行方式，特别注意对公用负荷供电的影响，便于过渡，尽量减少改变接线和更换设置（5）200MW 及以上机组应设置足够容量的交流事故保安电源当全厂停电时，可以快速启动和自动投入向保安负荷供电二、厂用电接线设计原则厂用电接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转；接线应能灵活的适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求；厂用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷由本机组供电，这样，当厂用电系统发生故障时，只影响一台发电机组的运行，缩小故障范围，接线也简单；设计时还应适当注意其经济性和发展的可能性并积极地采用新技术、设备，使厂用电接线具有可行性和先进性；在设计厂用电接线时，还应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引接和厂用接线形式等问题进行分析和论证。

三、厂用电的电压等级 44 厂用电的电压等级是根据发电机额定电压、厂用电动机的电压和厂用电供电网络等因素相互配合，经过技术经济综合比较后确定的为了简化厂用电接线，且使运行维护方便，厂用电电压等级不宜过多发电厂和变电站中，低压厂用电压采用 400V，高压厂用有 3、6、10KV 等按发电机容量、电压确定高压厂用高压电压：（1）容量在 60MW 及以下，发电机电压为 10.5KV，可采用 3KV 作为厂用高压电压; （2）当容量在 100-300MW 时，选用 6KV 作为厂用高压电压；（3）当容量在 300MW 以上时，若经济技术合理，可采用两种高压厂用电压，即 3KV 和 10KV 两级电压根据本厂情况，采用 6KV 和 400V 两个电压等级，厂用电分别取自联络变压器和发电机组联络变压器低压侧电压 10.5KV，经变压器与厂用电 6KV 电压等级相连，采用单母分段接线形式具体见下图：电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 45 图 5-1 厂用电接线图第六章变压器保护的配置 6.1 变压器保护的配置原则变压器的不正常运行状态有：由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因引起的油面降低。

此外，对大容量变压器，由于其额定工作时的磁通密度相当接近于铁心的饱和磁通密度，因此在过电压或低频率等异常运行方式下，还会发生变压器的过励磁故障根据上述故障类型和不正常运行状态，对变压器应装设下列保护 1.瓦斯保护对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反映于油箱内部所产生的气体或油流而动作其中轻瓦斯保护和动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧断路器应装设瓦斯保护的变压器容量界限是：800KVA 及以上的油浸式变压器和 400KVA 及以上的车间内油浸式变压器 2.纵差动保护或电流速断保护对变压器绕组、套管及引出线上的故障，应根据容量的不同，装设纵差动保护或电流速断保护纵差动保护适用于：并列运行的变压器，容量为 6300KVA 以上时；单独运行的变压器，容量为 10000KVA 以上时；发电厂厂用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为 6300KVA 以上时电流速断保护用于 10000KVA 以下变压器，过流保护的时限大于 0.5S 时对 2000KVA 以上的变压器，当电流速断保护的灵敏性不能满足要求时，也应装设纵差动保护。

46 以上各保护动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器 3.外部相间短路时，应采用的保护对于外部相间短路引起的变压器过电流，应采用下列保护：（1）过电流保护，一般用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流（2）复合电压起动的过电流保护，一般用于升压变压器及过电流保护不满足灵敏性要求的降压变压器上（3）负序电流及单相式低电压起动的过电流保护，一般用于大容量升压变压器和系统联络变压器（4）阻抗保护，对于升压变压器和系统联络变压器，当采用（2）、（3）的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护 4.外部接地短路时，采用的保护对中性点直接接地电力网内，由外部接地短路引起过电流时，如变压器中性点接地运行，应装设零序电流保护对自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件当电力网中部分变压器中性点接地运行，为防止发生接地短路时，中性点接地的变压器跳开后，中性点不接地的变压器仍带接地故障继续运行，应根据具体情况，装设专用的保护装置，如零序过电压保护，中性点装放电间隙加零序电流保护等 5.过负荷保护对 400KVA 以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过古河的情况，装设过负荷保护。

过负荷保护接于一相电流上，并延时作用于信号对于无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于自动减负荷或跳闸 6.过励磁保护高压侧电压为 500KV 及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护在变压器允许的过励磁范围内，保护动作于信号，当过励磁超过允许值时，动作于跳闸过励磁保护反映于实际工作磁密和额定工作磁密之比而动作电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 47 7.其他保护对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置 6.2 变压器保护的配置整定 6.2.1 1B 变压器保护的配置整定 1.瓦斯保护轻瓦斯作用于信号，重瓦斯作用于跳开变压器各侧断路器 2.差动保护整定表 6-1 变压器各侧的一次及二次电流值额定电压 13.8KV 110kv 额定电流 A1048.32A126034 电流互感器变比 12000/5 1400/5 二次额定电流 4.18A 4.5A 1）,按躲过变压器励磁涌流整定： AIKekdz 163820. 2）,按躲过外部短路时最大不平衡电流整定: Kdmax =1.3(10.1+0.05+0.05)3.86=1.0036KAdzI 3）,按躲过电流互感器二次断线整定: =1.31260=1638AdzI 动作电流取最大:1638A 确定继电器基本侧线圈匝数计算基本侧继电器动作电流为： An KIIjbLHxsdzjsbdz 85.20163 48 基本侧继电器线圈匝数为：确定继电器基本侧线圈接入匝数：即平衡线圈取 1 匝，差动线圈取 9 匝非基本侧工作线圈匝数和平衡线圈的计算 : 确定平衡线圈实用匝数为 2 匝计算由于实用匝数与计算匝数不等引起的相对误差: 灵敏度校验： 3)复合电压启动的过电流保护整定: 对于低电压元件其定值计算为互感器二次电压值：75/1100=68.2V 对于负序电压元件按躲过正常运行时的最大不平衡电压计算.即互感器二次电压值：6.3V 电流元件定值计算，按变压器额定电流整定.即 4)过负荷保护装设于变压器一相上的过负荷信号装置，动作后延时发出匝085.6dzjsbgIAW 10910 zIphzIphzjbgWW匝7.18.45102 zcdfjebzjgjsfphIW05.1.97.1zIphjsIphf 2.6382 )3(mindzlIKfkedzKUmineeU9.0in5.12kK2.15fKkVUfkedz 7.90kV edz 9.6150.)7.06.(2 AIKIefkdz 17286085.21 AIdzj17.6028IIefkdz 1562085.1 电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 49 信号,其动作电流计算为: 互感器二次电流值：5.56A 6.2.2 2-4B 变压器保护的配置整定 1.瓦斯保护轻瓦斯作用于信号，重瓦斯作用于跳开变压器各侧断路器。

2.差动保护整定表 6-2 变压器各侧的一次及二次电流值额定电压 13.8KV 330kv 额定电流 A1048.32A4203 电流互感器变比 12000/5 500/5 二次额定电流 4.18A 4.2A 1）,按躲过变压器励磁涌流整定： AIKekdz 546203.1 2）,按躲过外部短路时最大不平衡电流整定: d7max =1.3(10.1+0.05+0.05)1.27=329.8KAdzI 3）,按躲过电流互感器二次断线整定: =1.3420=546AdzI 动作电流取最大:546A 确定继电器基本侧线圈匝数计算基本侧继电器动作电流为：基本侧继电器线圈匝数为： AnKIIjbLHxsdzjsbdz 46.510匝146.50dzjsbgIAW 50 确定继电器基本侧线圈接入匝数：即平衡线圈取 1 匝，差动线圈取 10 匝非基本侧工作线圈匝数和平衡线圈的计算 : 确定平衡线圈实用匝数为 1 匝计算由于实用匝数与计算匝数不等引起的相对误差: 灵敏度校验： 3)复合电压启动的过电流保护整定: 对于低电压元件其定值计算为互感器二次电压值：225.65/3300=68.4V 对于负序电压元件按躲过正常运行时的最大不平衡电压计算.即互感器二次电压值：6.3V 电流元件定值计算，按变压器额定电流整定.即 4)过负荷保护装设于变压器一相上的过负荷信号装置，动作后延时发出 1010 zIphzIphzjbgWW匝05.18.422 zcdfjebzjgjsfphIW05.4.105.zIphjsIphf 2.6723 )(mindzlIKfkedzKUmineeU9.0in5.12kK2.15fKVUfkedz 6.3490kV edz 76.20346.0)7.06.(2 AIKIefkdz 5764208.1 AIdzj76.510IKIefkdz 518428.0 电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 51 信号,其动作电流计算为: 互感器二次电流值：5.56A 6.2.3 5B 变压器保护的配置整定 1.瓦斯保护轻瓦斯作用于信号，重瓦斯作用于跳开变压器各侧断路器。

2.差动保护整定表 6-3 变压器各侧的一次及二次电流值额定电压（kv） 330 110 10.5 额定电流 A A31508A945108A9450.138 互感器变比 600/5 1200/5 12000/5 二次侧电流 A 3.41 4.09 3.94 1）,按躲过变压器励磁涌流整定： AIKekdz 5.128943. 2）,按躲过外部短路时最大不平衡电流整定: Kd7max =1.3(10.1+0.05+0.05) 4.725=1842KAdzI 3）,按躲过电流互感器二次断线整定: =1.3945=1228.5AdzI 动作电流取最大:1842A 确定继电器基本侧线圈匝数计算基本侧继电器动作电流为基本侧继电器线圈匝数为： AniIIjbLHesdzjsbdz 97.450.1822匝5.79.60dzjsbgIAW 52 确定继电器基本侧线圈接入匝数：非基本侧工作线圈匝数和平衡线圈的计算 : 实际工作线圈匝数为 9. 计算由于实用匝数与计算匝数不等引起的相对误差: =1.3(110.1+0.05+0.05+0.06)4725=1597AdzI 二次动作电流为 7A 差动线圈匝数为 607=8.68 故可选 =8 cdzW 灵敏度校验： 3.复合电压起动的过电流保护整定 330KV 侧电流元件 8cdzW98159.184.303.0.930223010302102 zcdfjphfjph zefj zcdefjphWII 05.6. 859.1.3.030 zcdjsphIphzcdjsIphIphWff 21.9734082)3(mindzlIKKVUUAIKI edzehkdz 8.19)2.06.(377.5.2 电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文） 53 低电压元件负序电压元件 110KV 侧电流元件低电压元件负序电压元件 10.5KV 侧电流元件低电压元件负序电压元件 4.过负荷保护整定三侧均装设过负荷保护，各侧额定电流： 330kv 侧：I=315A 110kv 侧：I=945A 10.5kv 侧：I=9450A 动作电流： 330kv 侧： Iop=1.053150.85=389A 110kv 侧： Iop=1.059450.85=1167A 10.5kv 侧：Iop=1.059。

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