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1、河南理工大学毕业设计（论文）说明书摘要随着我国经济的不断发展，对电的需求也越来越大。电力工业是我国经济发展中最为重要的一种能源，主要是它可以方便、高效地转换其它能源形式。电力工业作为一种先进的生产力，是国民经济发展中最重要的基础能源产业。而火力发电是电力工业发展中的主力军。截止2006年底，火电发电量达到48405万千瓦，约占总容量的77.82%。由此可见，火力发电在我国这个发展中国家的国民经济中的重要性。本次设计是针对2*300MW火力发电厂电气部分的设计，电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。所以本次设计电气部分主接线方案为一台半断路器接线。该设计主要从
2、理论上在电气主接线设计、短路电流计算、电气设备的选择、配电装置的布局、防雷设计、发电机、变压器和母线的继电保护等方面做详尽的论述，同时，在保证设计可靠性的前提下，还要兼顾经济型和灵活性，通过计算论证火电厂实际设计的合理性与经济型。采用软件绘制电气图和查阅相关书籍，进一步完善了设计。 关键词：电气主接线；短路电流；配电装置；电气设备选择 河南理工大学毕业设计（论文）说明书AbstractAs Chinas economic development，the demand for electricity is growing。Electric power industry in Chinas eco
3、nomic development is one of the most important energy，mainly it can be easily and efficiently convert other forms of energy。As an advanced productivity in the electrical industry，is the most important foundation in the development of energy industry of the national economy。Thermal power is the main
4、force in the development of the electric power industry。By the end of 2006, thermal power generating capacity reached 484.05 million-kilowatt，77.82% per cent of total capacity。Thus，thermal power generation in China，the importance of developing the national economy。This design is designed for electri
5、cal parts of the 2*300MW thermal power plant，main electrical connection is the primary part of the electric design of power plant and substation，constitute the main part of power system。Design of main electrical connection scheme for one and a half circuit breaker connection。The design theory in the
6、 design of main electrical wiring，electrical equipment for short-circuit current calculations，selection and distribution equipment for lightning protection design，layouts，generators，transformers and relay protection of Busbar in elaborate on these，at the same time，ensure the reliability design of pr
7、emise，also consider economic and flexibility through calculations justify the actual design of thermal power plant and cheap。Draw electrical diagrams software and check out books，further improved the design。Key words：main electrical wiring；short circuit current；distribution equipment；electrical equi
8、pment selection 河南理工大学毕业设计（论文）说明书目录 12 原始资料介绍 . 1 1.1 原始资料分析 . 1 1.2 本次设计主要内容 . 1 电气主接线设计方案确定 . 22.1 电气主接线设计原则与要求 . 22.1.1 电气主接线设计原则 . 22.1.2 电气主接线设计基本要求 . 22.1.3 大机组超高压主接线的特殊要求 . 42.22.32.4 500KV电气主接线的确定 . 5 主接线方案的确定 . 7 主变压器的选择 . 92.4.1 发电厂主变压器的容量和台数的确定 . 92.4.2 主变压器型式的选择 . 92.4.3 绕组容量和连接方式的选择 . 9
9、2.4.4 电气设备的选择 . 9厂用电设计 . 113.1 厂用负荷分类 . 113.2 厂用电接线基本要求 . 113.33.43.53.63.7 厂用电的电压等级 . 12 厂用电系统中性点接地方式 . 12 厂用电源及其引接 . 13 备用电源数量 . 15 厂用变压器的选择 . 153.7.1 火电厂主要厂用电负荷 . 163.7.2 厂用电负荷的计算方法 . 183.7.3 厂用变压器的选择 . 203.7.4 厂备用变压器选择 . 213.8 厂用电接线的确定 . 24 3 4 短路电流计算 . 254.1 短路电流计算的目的 . 254.2 短路电流计算的一般规定 . 254.
10、3 短路电流计算步骤 . 264.4 电路元件参数计算 . 274.5 各点短路电流计算 . 274.5.1 d1点短路（500KV） . 284.5.2 d2（发电机出口侧）短路 . 29河南理工大学毕业设计（论文）说明书4.5.35 d3点短路电流（厂用变压器低压侧）计算： . 31 电气设备的配置 . 355.1 隔离开关的配置 . 355.1.1 隔离开关的作用 . 355.1.2 隔离开关的配置方案 . 355.2 电压互感器的配置 . 365.3 电流互感器的配置 . 365.4 接地刀闸或接地器的配置 . 375.5 自动装置的配置 . 375.6 继电保护配置 . 385.6.
11、1 发电机保护的配置 . 385.6.2 变压器保护的配置 . 385.6.3 厂用电源保护 . 395.6.4 发电机变压器组及继电保护 . 395.6.5 线路继电保护 . 405.6.6 500KV线路保护配置方案 . 41母线的选择与校验 . 436.1 母线导体型式的选择 . 436.2 母线选择和校验条件 . 436.2.1 按持续工作电流选择 . 436.2.2 按经济电流密度选择 . 436.2.3 按短路稳定校验 . 436.2.4 按热稳定校验 . 446.3 500KV母线选择及校验 . 446.3.1 按照最大持续工作电流选择 . 446.3.2 热稳定校验 . 45电
12、气设备的选择原则 . 477.1 电气设备选择的一般要求 . 477.2 电气设备选校验 . 477.3 断路器与隔离开关的选择与校验 . 487.4 500KV电流互感器选择 . 487.5 500KV电压互感器选择 . 497.6 厂用设备的选择 . 497.7 避雷器的选择 . 497.8 耦合电容器的选择 . 507.9 高压熔断器的选择 . 507.10 高压户外支柱绝缘子的选择 . 51 高压配电装置设计 . 52 6 7 8河南理工大学毕业设计（论文）说明书8.1 高压配电装置设计原则 . 528.2 高压配电装置设计要求 . 528.3 配电装置设计的基本步骤 . 538.4
13、500KV屋外配电装置设计 . 53 9 过低保户和接地 . 559.1 雷电过电压的保护 . 559.2 直击雷的保护范围和保护措施 . 559.2.1 直击雷的保护范围 . 559.2.2 直击雷保护的措施（装避雷针） . 569.3 避雷针（线）的装设原则与接地装置的要求 . 56结论 . 58参考文献 . 59致谢 . 60河南理工大学毕业设计（论文）说明书1 原始资料介绍1.1 原始资料分析2*300MW火电厂电气部分设计原始资料1、类型：凝汽式火电厂。2、装机容量：装机2台，总容量600MW。3、环境条件：年最高气温+42，最低气温-8。对气象无特殊要求。4、厂用电率：按10%考虑
14、。5、厂用负荷与系统连接情况：500KV电压等级，架空线路2回与系统相连，当基准容量取为100MVA时，系统归算至500KV侧的电抗为0.018。1.2 本次设计主要内容2*300MV火力发电厂电气部分设计，着重讲述了发电厂电气主接线的最佳方案的选择，厂用电接线方案的选择，通过短路电流计算结果确定二次部分的继电保护与自动装置，以及屋外配电装置的布置。具体设计内容为：（1）确定发电厂电气主接线的最佳方案；（2）确定发电厂厂用电接线的最佳方案；（3）短路电流计算；（4）确定发电厂电流互感器、电压互感器、避雷器、避雷针、继电保护及自动装置的配置方案；（5）电气设备的选择与校验；（6）高压配电装置的设
15、计；本次设计的电气部分主要是关于一台半断路器典型的接线方案的确定和电器的布置方面进行阐述，并结合火电厂的实际情况和经济技术论证，从而得到最佳方案。 1 河南理工大学毕业设计（论文）说明书2 电气主接线设计方案确定2.1 电气主接线设计原则与要求2.1.1 电气主接线设计原则发电厂电气主接线是电力系统的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。它的设计直接关系这全厂电气设备的选择、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。由于电能生产的特点是：发电、变电、输电和用电是
16、在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性问题，必须正确处理各方面的关系，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。2.1.2 电气主接线设计基本要求电气主接线设应满足可靠性，灵活性和经济性三项基本要求。现对各项要求说明如下：1、可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。在研究主接线时，应全面地看待一下几个问题:(1)可靠性的可观衡量标准是运行实践，估计一个主接线的可靠性时，应充分考虑长期积累的运行经验。我国现行设计技术规程中的各项规定，就是对运行实践实验的总结。设计时应予遵循。(2)主
17、接线的可靠性，是由其各组成元件（包括一次和二次设备）的可靠性的综合。因此主接线设计，要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。(3)可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某厂是可靠的，而对另一些厂则可能还不够可靠。因此，评价可靠性时，不能脱离发电厂在系统中的地位和作用。2 河南理工大学毕业设计（论文）说明书衡量主接线运行可靠性的标志是：（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，以及能否保证对重要用户的供电。（3）发电厂、变电所全部停运的可能性。（4）对大机组超高压情况下的电气主接线，应满足可靠性准则的要求。
18、1）对于单机容量在300MW及以上的发电厂，可靠性准则初步建议如下：任何断路器检修、不得影响对用户的供电；任何一进出线断路器故障或拒动，不应切除一台以上机组和相应的线路；任一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动相重合时，以及分段或母联断路器故障拒动时，都不应切除两台以上机组和相应线路；经论证，在保证系统稳定和发电厂不致全停的条件下，允许切除两台以上300MW机组。2)对于330500KV变电所电气主接线，可靠性准则为：任何断路器检修，不得影响对用户的供电；任一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动重合时，不宜切除两回以上超高压线路；一段母线故障（或连接在母线上的进出线断路器故障或拒动），宜将故障
19、范围限制到不超过整个母线的四分之一，当分段或母联断路器故障时。其故障范围宜限制到不超过整个母线的二分之一；经过论证，在保证系统稳定的条件下，才允许故障范围大于上述要求。通常定性分析和衡量主接线可靠性时，从以下几方面考虑:断路器检修时，能否不影响供电；线路、断路器或母线故障时以及母线或母线隔离开关检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对一、二类符合的供电；发电厂或变电站全部停电的可能性；大型机组突然停运时，对电力系统稳定运行的影响与后果等因素。在可靠性分析中，应考虑瞬时故障、永久故障及检修停电的影响。评估供电可靠性的主要指标有停电频率、每次停电的持续时间及用户在停电时的生产损
20、失或电力企业在电力市场环境下通过辅助服务市场获得备用容量所付出的代价。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）操作的方便性。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，以便于运行人员掌握，不致在操作过程中出差3 河南理工大学毕业设计（论文）说明书错。（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，并且在发生事故时，要能尽快地切除故障，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）扩建的方便性。对将来要扩建的发电厂和变电站，其主接
21、线必须具有扩建的方便性，尤其是火电厂和变电站，在设计主接线时应留有发展扩建的余地。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑到从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最少。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。经济性主要从以下几方面考虑：（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，以节省开关电器数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。（2）占地面
22、积少。主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积少；同时应注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。对大容量发电厂或变电站，在可能和允许条件下，应采取一次设计，分期投资、投建，尽快发挥经济效益。2.1.3 大机组超高压主接线的特殊要求1、对于单机容量为300MW及以上的发电厂（1）任何断路器检修，不影响对系统的连续供电。（2）任何一进出线断路器故障或拒动以及母线故障，不应切除一台以上机组和相应的线路。任何一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动相重合，以及当母线分段或母线联络短路故障或拒动时，不应该切除两台以上机组和相应的线路。2、对于500KV发电厂（1）任何断路器检修，不影响
23、对系统的连续供电。（2）除母联及分段断路器处，任何一台断路器检修期间，又发生另一台断路器故障或拒动，以及母线故障，不宜切除三回以上线路。4 河南理工大学毕业设计（论文）说明书2.2 500KV电气主接线的确定500KV超高压配电装置主要采用双母线四分段带专用旁路母线和一台半断路器接线，300MW大机组一般都采用与双绕组变压器组成单元接线而不与三绕组变压器组成单元接线，由于本发电厂只有一种升高的电压等级，不需装设联络变压器。采用三绕组变压器时，发电机出口要求装设断路器，但由于甚大的额定电流和短路电流，使得出口断路器制造很困难，造价也甚高。以下是对两种方案的确定和比较。方案一:500KV超高压配电
24、装置接线的可靠性要求高，为限制故障范围，当进出线为67回时，宜采用双母线四分段带旁路接线，并装设两台母联兼旁路断路器。如图2.1所示： 图2.1 双母线四分段带专用旁路母线 5 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 图2.2 一台半断路器接线方案二：双重接线的多环形行接线，是现代国内大型电厂和变电站高压配置广泛采用的一种接线。500KV超一台半断路器接线是一种没有多回路集结点，一个回路由两台断路器供电的高压配电装置主要采用双母线四分段带专用旁路母线和一台半断路器接线。300MW大机组一般采用与双绕组变压器组成单元接线而不与三绕组变压器组成单元接线由于本发电厂只有一种升高的电压等级，不需装设联络变
25、压器。一台半断路器接线是一种没有多回路集结点，一个回路由两台断路器供电的双重接线的多环行接线，是现代国内大型电厂和变电站高压配置广泛采用的一种接线，如图2.2所示： 6 河南理工大学毕业设计（论文）说明书2.3 主接线方案的确定表2-1 一台半断路器接线与双母线四分段带旁路母线接线的技术经济比较要点7 河南理工大学毕业设计（论文）说明书续表2-1两种接线的可靠性、灵活性、经济性、继电保护及二次回路复杂性并综合原理资料，最终确定一台半断路器接线为电气主接线的最佳方案。8 河南理工大学毕业设计（论文）说明书2.4 主变压器的选择2.4.1 发电厂主变压器的容量和台数的确定发电厂与主变压器为单元接线，主变压器的容量按下列条件中较大者选择：（1）按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度。（2）按发电机的最大连续输出容量扣除本机组厂用负荷、2.4.2 主变压器型式的选择（1）主变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的制造条件，可靠性要求及运输条件等因素。（2）对于单机容量为300MW，并直接升到500KV,宜选
