2×300MW凝汽式发电厂电气部分设计 毕业设计

目 录

前言 ............................................................................................................................................... 1 摘要 ............................................................................................................................................... 2 第一章

电力工业的发展概况： ......................................................................................... 3

第二章 发电机，变压器的选择与计算 ............................................................................ 3 2.1 发电机,变压器的选择原理: .................................................................................................... 3 2.1.1 发电机的选择原则......................................................................................................................... 3 2.1.2 主变压器的选择原则 ........................................................................................................................ 4 2.1.3 厂用变压器容量选择的基本原则和应考虑的因素 .............................................................. 4 2.2 确定变压器台数及容量 ........................................................................................................... 4 2.2.1主变的选择 ............................................................................................................................................ 4 第三章 电气主接线 ............................................................................................................... 6 3.1 主接线的设计原则和要求 ...................................................................................................... 6 3.2 主接线方案的选择 .................................................................................................................... 6 3.2.1 初定方案 ................................................................................................................................................ 6 3.2.2 比较并确定主接线方案 ................................................................................................................... 8 3.3 厂用电系统的设计 .................................................................................................................... 8 3.3.1厂用电接线的选择 .............................................................................................................................. 8 3.3.2 厂用变压器选择 ................................................................................................................................. 8 第四章 短路电流分析计算： .............................................................................................. 9 4.1 短路电流计算目的及规则： .................................................................................................. 9 4.2 短路等值电抗电路及其参数计算......................................................................................... 10 4.2.1电抗计算： .......................................................................................................................................... 10 4.3 各短路点短路电流计算： ................................................................................................... 11 4.2.1短路点k1的计算（220Kv母线侧） ....................................................................................... 11 4.2.2短路点k2的计算（发电机端18KV） .................................................................................... 12 4.2.3短路点k3的计算 .............................................................................................................................. 15 4.4短路电流计算结果 ...................................................................................................................... 16 第五章

电气设备的选择： ............................................................................................... 16

5.1 电气设备选择的一般原则及短路校验 .................................................................................. 16 5.1.1设备选择的一般原则 ....................................................................................................................... 16 5.1.2按短路条件进行校验 ....................................................................................................................... 17 5.2 主要电气设备的选择 ............................................................................................................ 19 5.2.1隔离开关的选择 ................................................................................................................................. 19 5.2.2断路器的选择 ..................................................................................................................................... 20 5.2.3导体的选择 .......................................................................................................................................... 20 5.2.3避雷器的选择 ..................................................................................................................................... 21 5.2.4 电压互感器的选择 ........................................................................................................................... 22 5.2.5电流互感器的选择 ............................................................................................................................ 23

第六章 继电保护 .................................................................................................................... 24

6.1 发电机的保护 ......................................................................................................................... 25 6.1.1保护分类 ............................................................................................................................................... 25 6.2 各部分的保护 ......................................................................................................................... 26 6.2.1发电机 .................................................................................................................................................... 26 6.2.2变压器 .................................................................................................................................................... 26 6.2.3线路 ......................................................................................................................................................... 27 6.2.4母线 ......................................................................................................................................................... 28

结论 ............................................................................................................................................ 29 谢辞 ............................................................................................................................................ 30 参考文献 .................................................................................................................................... 31 附录 ............................................................................................................................................ 32

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前言

在高速发展的现代社会中，电力工业在国民经济中有着重要作用，它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大的影响人民的物质与文化生活水平的提高。

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2台300MW凝气式发电机的大型火电厂一次部分的初步设计，主要完成了电气主接线的设计。包括电气主接线的形式的比较、选择；主变压器、启动/备用变压器和高压厂用变压器容量计算、台数和型号的选择；短路电流计算和高压电气设备的选择与校验。

本设计是对2×300MW总装机容量为600MW的凝汽式区域性火电厂进行电气一次部分及其厂用高压部分的设计，他主要包括了五大部分，分别为电气主接线的选择、短路电流的计算、电气设备的选择、配电装置的选择、安全保护装置。其中详细描述了短路电流的计算和电气设备的选择，从不同的短路情况进行分析和计算，对不同的短路参数来进行不同种类设备的选择，列出各种设备选择结果表。并对设计进行了理论分析。

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摘要

本设计是对2×300MW总装机容量为600MW的凝汽式区域性火电厂进行电气一次部分及其厂用高压部分的设计，他主要包括了五大部分，分别为电气主接线的选择、短路电流的计算、电气设备的选择、配电装置的选择、安全保护装置。其中详细描述了短路电流的计算和电气设备的选择，从不同的短路情况进行分析和计算，对不同的短路参数来进行不同种类设备的选择，列出各种设备选择结果表。并对设计进行了理论分析

最后的设计总图包括主接线，厂用电，断路器，隔离开关等。

[关键词]：主接线；发电厂；变压器；厂用电；安全保护

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第一章 电力工业的发展概况：

火力发电是现在电力发展的主力军，在现在提出和谐社会，循环经济的环境中，我们在提高火电技术的方向上要着重考虑电力对环境的影响，对不可再生能源的影响，虽然现在在我国已有部分核电机组，但火电仍占领电力的大部分市场，近年电力发展滞后经济发展，全国上了许多火电厂，但火电技术必须不断提高发展，才能适应和谐社会的要求。

“十五”期间我国火电建设项目发展迅猛。2001年至2005年8月，经国家环保总局审批的火电项目达472个，装机容量达344382MW，其中2004年审批项目135个，装机容量107590MW，比上年增长207%；2005年1至8月份，审批项目213个，装机容量168546MW，同比增长420%。随着中国电力供应的逐步宽松以及国家对节能降耗的重视，中国开始加大力度调整火力发电行业的结构。

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（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）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。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、 控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。

电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能 源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。因此，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。本设计的主要内容包括：通过原始资料分析和方案比较，确定发电厂的电气主接线。计算短路电流，并根据计算结果来选择和效验主要电气设备。 第二章 发电机，变压器的选择与计算 2.1

发电机,变压器的选择原理:

发电机的选择原则

2.1.1

2.1.1.1发电厂在电力系统中的地位和作用

电力系统中的发电厂有大型主力电厂、中小型地区电厂及企业自备电厂三种类型。大型主力火电厂靠近煤矿或沿海、沿江，并接入330～500kV超高压系统；地区电厂靠近城镇，一般接入110～220kV系统，也有接入330kV系统；企业自备电厂则以对本企业供电供热为主，并与地区110～220kV系统相连。

2.1.1.2发电厂的分期和最终建设规模

发电厂的机组容量应根据电力系统规划容量、负荷增长速度和电网结构等因素进行选择，最大机组的容量以占系统总容量的8～10%为宜。一个厂房内的机组，其台数以不超过6台、容量等级以不超过两种为宜。

2.1.1.3负荷大小和重要性

（1）对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。

（2）对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。

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（3）对于三级负荷一般只需一个电源供电。 2.1.1.4系统备用容量大小

系统中需要有一定的发电机装机备用容量。运行备用容量不宜少于8～10%，以适应负荷突增、机组检修和故障停运几种情况。

型号 QFS-300-2 2.1.2 主变压器的选择原则

2.1.2.1为节约投资及简化布置，主变压器应选用三相式。

2.1.2.2 为保证发电机电压出线供电可靠，接在发电机电压母线上的主变压器一般不少于两台。在计算通过主变压器的总容量时，至少应考虑5年内负荷的发展需要，并要求：在发电机电压母线上的负（荷为最小时，能将剩余功率送入电力系统；发电机电压母线上最大一台发电机停运时，能满足发电机电压的最大负荷用电需要；因系统经济运行而需限制本厂出力时，亦应满足发电机电压的最大负荷用电。

2.1.2.3 在高、中系统均为中性点直接接地系统的情况下，可考虑采用自耦变压器。当经常由低、高压侧向中压侧送电或由低压侧向高、中压侧送电时，不宜使用自耦变压器。

2.1.2.4 对潮流方向不固定的变压器，经计算采用普通变压器不能满足调压要求是，可采用有载调压变压器。

2.1.3 厂用变压器容量选择的基本原则和应考虑的因素

2.1.3.1变压器原、副边电压必须与引接电源电压和厂用网络电压一致。 2.1.3.2变压器的容量必须满足厂用机械从电源获得足够的功率。

2.1.3.3厂用高压备用变压器或起动变压器应与最大一台高压厂用工作变压器容量相同；低压厂用设备用变压器的容量应与最大一台低压厂用工作变压器容量相同。 2.2

确定变压器台数及容量

额定功率（MW） 300 额定电压（KV） 18 额定电流（KA） 11320 0.85 功率因数 同步电抗(Xd%) 236.35 瞬变电抗(X'd%) 31.93 超瞬变电抗(X\"d%) 17.1 2.2.1主变的选择

2.2.1.1台数：根据原始资料，该厂除了本厂的厂用电外，其余向系统输送功率，所以不设发电机母线，发电机与变压器采用单元接线，保证了发电机电压出线的供电可靠，主变压器300WM发电机组的主变压器选用两绕组变压器2台。向本厂供电变压器选用三相式两绕组变压器2台，厂用备用电源选用两绕组变压器1台。

2.2.1.2容量：单元接线中的主变压器容量SN 应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，预留10％的裕度选择，单元接线中的主变压器容量SN 应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，预留10％的裕度选择。

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发电机G-1、G-2的额定容量为300MW，扣除厂用电后经过变压器的容量为：

SN1.1NG(1-P)COS1.1300(1-0.08)357.18MVA

0.85经计算后选取变压器如下

300MW发电机组所选变压器型号为：SFP-360000/220 两台。

变压器的连接方式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Y型和△型，高、低二侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。三相变压器的一相绕组或连接成三相绕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。如果星型连接或曲折型连接的中性点是引出的，则分别以YN、ZN表示，带有星三角变换绕组的变压器，应在两个变换间已“-”隔开。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。

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第三章 电气主接线

3.1 主接线的设计原则和要求

发电厂电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。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，直接关系着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的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。

（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。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。

（2）灵活性 ① 调度灵活，操作简便：应能灵活地投入某些机组、变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。② 检修安全：应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电。

（3）经济性 ① 投资省：主接线应简单清晰，控制、保护方式不过于复杂，适当限制断路器电流② 占地面积小：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件。③ 电能损耗少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数，避免两次变压而增加电能损失。

3.2

主接线方案的选择

3.2.1 初定方案

在了解了基本接线方式，以及根据对所有资料的分析的基础上初步拟定方案，并依 对主接线的基本要求，从技术上进行论证各方的优、缺点，确定如下方案：

首先我们要从可靠性、灵活性以及经济性多个层面考虑，我们所设计的供电系统是否符合要求，可靠性要求我们在断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。灵活性要求主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。在检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电；扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。经济性上要求我们要节省投资，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、避雷器等一次设备以节省二次设备和控制电缆。

方案一：采用双母线接线。

双母线接线与单母线接线比较的优点为:采用一条母线工作，另一条母线可实现不停电检修；任一回路母线隔离开关检修时，通过母线使该回路单独在备用母线上停电检修；母线故障时，所有回路能迅速切换到非故障母线上运行；在特殊情况下，可将个别回路接在备用母线上单独工作或实验。双母线接线在我国大、中型大电厂和变电站中才广为采用，并已积累了丰富的运行经验。电压等级为220KV出现数目在3回及以上时，采用双母线接线。

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图3-1

双母线接线具有运行比较灵活，可靠性高，便于扩建等优点。

方案二：采用单母分段带旁路母线接线。

优点：简单、清晰、操作方便易于扩建；当检修出线断路器时可不停电检修。

缺点：当汇流母线检修或故障时，该母线将全部停电。电压等级越高，少油式断路器检修所需的时间越长。220KV出线在4回及以上时一般采用带专用旁路断路器的旁路母线；新设计规程中指出，当断路器为六氟化硫型时，可不设旁路设施。

图3-2

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3.2.2 比较并确定主接线方案

在所实现的目的要求相差不大的情况下，采用最小费用法对拟定的两方案进行经济比较，两方案中的相同部分不参与比较计算，只对相异部分进行计算，计算内容包括投资，年运行费用。很容易知道当采用单母线分段带旁路的时候，必须多增加较多断路器增加了投资，这在稳定的可靠性，及经济上都是不具有优势的，因此采用方案一。接线图如图3-1所示。

3.3

厂用电系统的设计

3.3.1厂用电接线的选择

厂用电接线的设计原则基本上与主接线的设计原则相同。首先，应保证对厂用电负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转；其次，接线应能灵活地适应正常，事故，检修等各种运行方式的要求；还应适当注意经济性和发展的可能性并积极慎重的采用新技术、新设备，使其具有可行性和先进性。此外，在设计厂用电系统接线时还要对供电电压等级，厂用供电电源及其引接进行分析和论证。

厂用电接线应满足下列要求： （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。一台机组的做故障停运或其辅机的电气故障，不应影响到另一台机组的正常运行。并能在短时间内恢复本机组的运行

（2） （3） （4）

充分考虑机组启动和停运过程中的供电要求。一般均应配备可靠的启动（备用）电源。在机组启动、停运和事故时的切换操作要少，并能与工作电源短时并列。

充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式。特别要注意对公用负荷供电的影响。要便于过渡，尽量改变接线和更换设备。

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。还要设置电能质量指标合格的交流不间断供电装置，保证不允许间断供电的热工负荷的用电。

火电厂的辅助机械多、容量大，供电网络复杂，其主要负荷分布在锅炉、气机、电气、输煤、出灰、化学水处理以及辅助车间和公用电气部分，因此，厂用电以单母线分段接线形式合理地分配厂用各级负荷。

厂用电接线选择：单母线分段接线。 3.3.2 厂用变压器选择

与300MW发电机组相连的厂用变压器型号为：SFF7-40000/18两台

其具体参数如表3-2所示。

表3-2 所选变压器型号及其参数

额定电压 型号 额定容量（KVA） 高压（KV） 中压KV 空载低压电流 （KV） （%）空载损负载损阻抗电压（UK%） 耗（KW） 耗（KW）

8

SFP-360000/220 SFP-360000/220 360000 220±2´2.5% 18 0.28 190 860 14.3 360000 220±2´2.5% 18 0.28 190 860 全14.3 半穿越 15.3 半穿越 15.3 3.74 系数 3.74 系数 SFF7-40000/18 400000/2×20000 1822.5% 6.3-6 .3 穿0.8 30 225.3 越 9.5 全SFF7-40000/18 400000/2×20000 1822.5% 6.3-6 .3 穿 0.8 30 225.3 越 9.5 第四章 短路电流分析计算： 4.1 短路电流计算目的及规则：

在发电厂电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的的主要有以下几个方面：1、电气主接线的比选。2、选择导体和电器。3、确定中性点接地方式。4、计算软导线的短路摇摆。5、确定分裂导线间隔棒的间距。6、验算接地装置的接触电压和跨步电压。7、选择继电保护装置和进行整定计算。

一、短路电流计算条件： 1） 正常工作时，三项系统对称运行。 2） 所有电流的电功势相位角相同。

3） 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。 4） 短路发生在短路电流为最大值的瞬间。

5） 不考虑短路点的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻略去不计。 6） 不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流。

7） 元件的技术参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围。 8） 输电线路的电容略去不计。 二、短路计算的一般规定：

1）验算导体的电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统远景的发展计划。

2）选择导体和电器用的短路电流，在电器连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流影响。

3）选择导体和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大地点。

4）导体和电器的动稳定、热稳定和以及电器的开断电流，一般按三相短路计算。

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4.2 短路等值电抗电路及其参数计算

由2×300MW火电厂电气主接线图和查的给出的相关参数，可画出系统的等值电抗图

4.2.1电抗计算： （1）发电机电抗：

''xd´SBSB100''x3=x4==xd´=0.171´=0.048

SNPN/COSj300/0.85（2）主变压器电抗：

x1=x2=（3）线路阻抗：

Uk%SB14.3100´=´=0.040 100SN100360X5=0.03

（4）厂用变压器等效电抗：

全穿越阻抗：6.76% 半穿越阻抗：13.71%

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1表示 18KV 2表示6KV X8=X10

电抗值计算：

''x6-x8=13.71%''x6-0.5´x8=6.76%'x8=x8´SB100=0.139´=0.348 SN40'x6=-0.19'x8=13.9%

4.3

各短路点短路电流计算：

短路点的选择应选择通过导体和电器的短路电流为最大的那些点作为短路计算点。

首先，应在两条电压等级的母线上选择两个短路计算点d1、d2。无线大功率系统的主要特征是：内阻抗X=0，端电压U=C，它所提供的短路电流周期分量的幅值恒定且不随时间改变。虽然非周期分量依指数率而衰减，但一般情况下只需计及他对冲击电流的影响。因此，在电力系统短路电流计算中，其主要任务是计算短路电流的周期分量。而在无限大功率系统的条件下，周期分量的计算就变得简单。

4.2.1短路点k1的计算（220Kv母线侧）

等效电路图：

图一

图二

图三

图一：X5=0.03，X3=X4=0.048，X1=X2=0.040 图二：X5=0.03，X12=0.020，X34=0.024 图三：X5=0.03，X31=0.044

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（1） 对于无穷大系统：Kim=1.8

标幺值：I*=1x=1P0.03=33.3 s有名值：IBSN=SU´3=100230´3=0.251KA

AUII*m=IP=P·ISN=0.251´33.3=8.36Iim=I1+2(Kim-1)2=8.36´1+672=12.62KA iim=I´Kim´2=8.36´1.8´2=21.30KA（2） 对于发电机：Kim=1.85 标幺值： xwS=0.044´2´30031*S100´0.85=0.31 b查发电机的运行曲线（电力系统p188）

t=0s 时, I =3.5 t=1s 时, I=2.32 t=2s 时, I=2.34

有名值：

t=0s 时, I =6.202KA t=1s 时, I=4.111KA t=2s 时, I=4.146KA

Iim=I1+2(Kim-1)2=9.704KAiim=I´Kim´2=16.224KA对于短路点K1

t=0s 时, I =14.562KA t=1s 时, I=12.471KA

4.2.2短路点k2的计算（发电机端18KV） 等效电路图：

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图一：X5 = 0.03, X7=X2 = 0.040, X3= X4 =0.048 图二：X5 = 0.03 , X42 = X4+X2 = 0.088

xac=x5+xx*x1+51x=0.03+0.040+0.03´0.040=0.084图三：

420.088x

xbc=x1+x42+1*x42x=0.040+0.088+0.088´0.040=0.24550.03（1）对于无穷大系统：Kim=1.8

标幺值：I*=1Px=1=11.95 ac0.084有名值：ISB100SN=U==3.21KA

AU´318´3I*m=IP=IP·ISN=11.905´3.21=38.22I22im=I1+2(Kim-1)=38.22´1+(1.8-1)=57.71KA iim=I´Kim´2=38.22´1.8´2=97.28KA（2）对于发电机G1：Kim=1.9 标幺值： xSw3*S=0.048´300=0.169 b100´0.85查发电机的运行曲线（电力系统p187）

t=0s 时, I =6.4 t=1s 时, I=2.96 t=2s 时, I=2.68

有名值：

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t=0s 时, I =72.448KA t=1s 时, I=33.5072KA t=2s 时, I=30.3376KA

Iim=I1+2(Kim-1)2=117.26KAi=I´K´2=194.64KAimim

（2）对于发电机G2：Kim=1.8 标幺值： xis=xSw300bc*S=0.245´=0.865 b100´0.85查发电机的运行曲线（电力系统p187）

t=0s 时, I =1.1 t=1s 时, I=1.22 t=2s 时, I=1.31

有名值：

t=0s 时, I =12.452KA t=1s 时, I=13.8104KA t=2s 时, I=14.8292KA

Iim=I1+2(Kim-1)2=18.803KAiim=I´Kim´2=31.693KA对于短路点K2

t=0s 时, I =123.12KA t=1s 时, I=85.8104KA t=2s 时, I=83.8292KA

Iim = 57.71+117.26+18.803 = 193.773KA

Iim = 97.28+194.64+31.693KA

14

4.2.3短路点k3的计算 等效电路图：

图一：x5=0.03，x1=x2=0.040，x3=x4=0.048，x6=0，x8=0.348

图二：x5=0.03，x1=0.040，x3=0.048，x68=x6+x8=0.348，x24=x2+x4=0.088 图三：x5=0.03，x3=0.048，x68=0.348

xACx5x1x5•x10.030.0400,030.0400.0836 x420.088xBCx1x42x1•x420.0400.088

x50.0400.0880.030.245图四：x68=0.348，xAC=0.0836，xBC1xBC•x30.2450.048xBCx30.2450.0480.040

xADxACx68xAC•x680.08360.3480.08360.348图五：xBC10.0401.159xEDx68xBC1x68•xBC10.3480.040xAC0.3480.0400.08360.555（1）对于无穷大系统：Kim=1.8

Ip1标幺值：

xAD11.1590.863

ISNSB3U1009.165AU36.315

IwIPIPISN0.8639.1657.909KA有名值：IimIP•12(Kim1)7.90912(1.81)1.943KA

22iimIPKim27.9091.8220.130KA（2）对于发电机G2：Kim=1.8

xjsxDE标幺值：ISN6000.5553.92SB1000.85

110.255xjs3.92SG3UAUcos60064.691KA30.856.3INIwIPIPISN0.25564.69116.496KA有名值：IimIt012(Kim1)16.49612(1.851)25.793KA

22iimIt0Kim216.4961.85243.152KA对于短了点K3： I=7.909+16.496=24.405KA

Iim11.94325.79337.736KAiim20.13043.15263.282KA

4.4短路电流计算结果 电压系数（KA） 220 18 6 第五章 电气设备的选择：

5.1 电气设备选择的一般原则及短路校验 5.1.1设备选择的一般原则

1、①应力求技术先进，安全适用，经济合理。

②应满足正常运行、检修和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。 ③应与整个工程的建设标准协调一致。 ④选择的导体品种不应太多。

2、选用的电器最高允许工作电压，不得低于该回路最高运行电压。

短路电流同期分量有效值（KA） 短路点 T = 0.5 220kv母线K1 发电机端K2 6kv厂用导线K3 短路全电流最大有效值（KA） 22.324 193.773 37.736 短路冲击电流（KA） 37.524 323.613 63.282 T = 1s 12.471 85.5376 24.405 T = 2s 12.506 83.3868 24.405 14.562 123.12 24.405 16

3、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。由于高压开断电器设有持续过载能力，在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。

4、验算导体和电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流作用的短路电流，应按具体工作的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景规划。

5、验算导体和电器的短路电流，按下列情况计算：

（1）、除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络电流外，元件的电阻都应略去不计。 （2）、对不带电抗器回路的计算，短路点应选择在正常接线方式短路电流为最大的点。 6、导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流按发生短路时最严重情况计算。 7、验算裸导体短路热效应应计算时间，应采用主保护动作时间和相应的断路器全分闸时间，继电器的短路热效应计算时间，宜采用后备保护动作时间和相应的断路器全分闸时间。

8、在正常运行时，电气引线的最大作用力不应大于电器端子允许的负载。

5.1.2按短路条件进行校验

电气设备按短路故障情况进行校验，就是要按最大可能的短路故障（通常为三相短路故障）时的动、热稳定度进行校验。但有熔断器和有熔断器保护的电器和导体（如电压互感器等），以及架空线路，一般不必考虑动稳定度、热稳定度的校验，对电缆，也不必进行动稳定度的校验。

在电力系统中尽管各种电气设备的作用不一样，但选择的要求和条件有诸多是相同的。为保证设备安全、可靠的运行，各种设备均按正常工作的条件下的额定电压和额定电流选择，并按短路故障条件校验其动稳定度和热稳定度。

（1）热稳定校验

校验电气设备的热稳定性，就是校验设备的载流部分在短路电流的作用下，其金属导电部分的温度不应超过最高允许值。如果满足这一条件，则选出的电气设备符合热稳定的要求。

作热稳定校验时，已通过电气设备的三项短路电流为依据，工程计算中常用下式校验所选的电气设备是否满足热稳定的要求，即：

作热稳定校验时，已通过电气设备的三项短路电流为依据，工程计算中常用下式校验所选的电气设备是否满足热稳定的要求，即：

22I¥teq£Itht

式中 ，I——三相短路电流周期分量的稳定值（KA）； teq—— 等值时间（亦称假想时间s）；

Ith——制造厂规定的在ts内电器的热稳定电流（KA）；t为与Ith相对应的时间（s）。 短路计算时间。校验短路热稳定的短路计算时间应为继电保护动作时间top和断路器全开断时间toc之和，即

tktoptoc

17

式中 ， top—— 保护动作时间，主要有主保护动作时间和后备保护动作时间，当为主保护动作时间时一般取0.05s；当为后备保护时间时一般取2.5s；

。 toc—— 断路器全开断时间（包括固有分闸时间和燃弧时间）

如果缺乏断路器分闸时间数据，对快速及中速动作的断路器，取toc=0.1-0.5s,对低速动作的断路器，取toc=0.2s。

校验导体和220KV电缆的短路热稳定性时，所用的计算时间，一般采用主保护的动作时间加上相应地断路器的全分闸时间.如主保护有死区时，则应采用能对该死区起作用的后备保护的动作时间，并采用相应处的短路电流值。校验电器和220KV以上冲油电缆的短路电流计算时间，一般采用后备保护动作时间加相应的断路器全分闸时间。

（2）动稳定校验

当电气设备中有短路电流通过时，将产生很大的电动力，可能对电气设生严重的破坏作用。因此，各制造厂所生产的电器，都用最大允许的电流的值imax或最大有效值Imax 表示其电动力稳定的程度，它表明电器通过上述电流时，不至因电动力的作用而损害。满足动态稳定的条件为

ish≤

imax或Ish≤ Imax

式中ish及Ish——三相短路时的冲击电流及最大有效值电流。

电气设备的选择除了要满足上述技术数据要求外，尚应根据工程的自然环境、位置（气候条件、厌恶、化学污染、海拔高度、地震等）、电气主接线极短路电流水平、配电装置的布置及工程建设标准等因素考虑。

220KV侧各个回路的最大工作电流

（1）出线回路

IN1 =360000/3UN =0.308KA IMAX1 =1.05 IN1 =0.324KA （2）母线侧

IN2 =2*360000/3UN =1000/（3*220*0.85）=3.082KA IMAX1 =1.05 IN2=3.236KA （3）双绕组变压器回路 IN3 =300/（3UN cos）=0.926KA IMAX3 =1.05 IN3 =0.973KA

18

5.2 主要电气设备的选择

5.2.1隔离开关的选择

5.2.1.1隔离开关是电力系统中应用最多的一种高压电器，它的主要功能是： （1） （2）

建立明显的绝缘间隙，保证线路或电气设备修理时人身安全； 转换线路、增加线路连接的灵活性。

在电网运行情况下，为了保证检修工作电安全进行，除了使工作点与带电部分隔离外，还必须采取检修接地措施防止意外带电。为此，要求在高压配电装置的母线侧和线路侧装设带专门接地刀闸的隔离开关，以便在检修母线或线路断路器时，使之可靠接地。这种带接地刀闸的隔离开关的工作方式为：正常运行时，主刀闸闭合，接地刀闸断开；检修时，主刀闸断开，接地刀闸闭合。这种工作方式由操作机构之间具有机械闭锁的装置来实现。

5.2.1.2隔离开关的配置

（1）中小型发电机出口一般应装设隔离开关；容量为200MW及以上大

机组与双绕组变压器的单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点。 （2）在出线上装设电抗器的6~10KV配电装置中，当向不同用户供电的两 回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。 （3）接在发电机、变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。

（4）一台半断路器接线中，视发变电工程的具体情况，进出线可装设隔离开关也可不装设隔离开关。

（5）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。

（6）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自耦变压器的中性点则不必装设隔离开关。

原则：① IWmax1.05IN ② UNUNe

5.2.1.3 220KV侧隔离开关的选择

拟选型号为GW4—220/1200系列隔离开关，参数如表4-1所示。

表4-1 GW4—220/1250系列隔离开关技术数据

额定工作电压（KV） 220 额定电4s 热稳定额定动稳定电流（A） 电流（KA） 流峰值（KA） 1250 31.5 80 额定频率（HZ） 50 GW4—220W系列隔离开关是三相交流50HZ高压开关设备，供在有电压五负载的情况下，断开或闭合线路之用。该系列隔离开关的主刀闸和接地刀闸可分配各类电动型或手动型操作机构进行三相联动操作，主刀闸和接地刀闸有机械连锁装置。

1)动稳定校验： ip=80KA

IIM 满足动稳定条件

19

动稳定电流IMAX=125KA，220KV侧短路冲击电流为IIM =27.155KA 即： IMAX

2) 热稳定校验：

短路热效应

Qs=I2t=3966KA2×S

Qk=320.6KA2×S

Qs>Qk满足条件

拟选型号为GW4—220/1200系列隔离开关

根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与双绕组变压器回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。

5.2.2断路器的选择

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。

（1） （2） （3） （4） （5）

型式，除满足各项技术条件和环境外，还应考虑安装调试和运行维护方便，一般6~35KW选用真空断路器，35~500KV采用SF6断路器 额定电压的选择Un>Uns 额定电流的选择In>Imax

额定开短电流的校验条件为Imn>In 动稳定校验应满足ies>im

5.2.2.1 220KV断路器

选型LW1-220/2500 相关系数 额定工作电压KV 额定电流 额定开断电流 （1）动稳定校验 ： ip = 100KA ; iam= 21.30KA; ip>im 满足条件 （2）热稳定校验：设备Qs =I2t=402 * 4KAs=6400KA （3）短路热效应：QkQs>Qkx 满足条件 5.2.3导体的选择

导体截面可以按长期发热允许电流或经济密度选择，除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20m以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。

一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线和软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根，双分和组合导体等形式，因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。110kV及以上高压配电装置一般采用软导线。

硬导体截面常用的有矩形.槽形和管形。单条矩形导体截面最大不超过1250mm，以减小集肤效应，使用于大电流时，可将2~4条矩形导体并列使用，矩形导体一般只用于35kV及以下.电流在4000A及以下的配电装置中；槽形导体机械强度好，载流量大，集肤效应系数较小，一般用于

2220 3150 40 热稳定电压 额定电流 额定动稳定电流 80 100 100 =3206KA·S

20

4000~8000Ａ的配电装置中；管形导体集肤效应系数小.机械强度高，用于8000A以上的大电流母线或要求电晕电压高的110kV及以上的配电装置中。软导体常用的有钢芯铝绞线.组合导线.分裂导线和扩径导线，后者多用于330kV及以上配电装置。

5.2.3避雷器的选择 5.2.3.1 避雷器的作用：

在电力系统中除了内部过电压影响系统的供电可靠性,还有大气过电压,就是所说的雷击过电压。雷击过电压会使电气设备发生损坏，造成停电事故。为保证电力系统的正常安全可靠运行，必须做好电力系统的大气过电压保护。保护电器一般指的就是避雷器。

5.2.3.2避雷器的选择和配置：

1．型式：选择避雷器型式时，应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点，按下表选择：

表4-5避雷器型式选择

型号 型式 应用范围 FS 配电用普通阀型 10kV以下配电系统、电缆终端盒 FZ 电站用普通阀型 3-220kV发电厂、变电所配电装置 330kV及需要限制操作的220kV以及以下配FCZ 电站用磁吹阀型 电，某些变压器中性点 FCD 旋转电机用磁吹阀型 用于旋转电机、屋内 Y 氧化锌避雷器 配电系统, 发电厂、变电所 型号含义： F—阀型避雷器； S—配电所用； Z—发电厂、变电所用； C—磁吹； D—旋转电机用； J—中性点直接接地； Y—氧化锌避雷器。 2．额定电压Un： 避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。 3．校验项目：

（1）灭弧电压： UmhCdUm

Cd—接地系数。对于非直接接地，20kV及以下

Cd=1.1，35kV及以上Cd=1.0；对直接接地Cd=0.8。

Um—最高工作允许电压，为电网额定电压的1.15倍。

（2）工频放电电压下限值：UgfxK0Uxg

21

k0—内部过电压允许计算倍数，对非直接接地63kV及以下k0=4；110kV及以下k0=3.5；对直

接接地110～220kV，k0=3。

。 Uxg—设备最高运行相电压（kV）工频放电电压上限值： Ugfs1.2Ugfx （3）避雷器的残压： UbckbhUmh

指波形为8/20s的一定幅值的冲击电流通过避雷器时，在阀片上产生的电压峰值。我国标准规定：220kV及以下避雷器冲击电流幅值为5KA。

kbh—避雷器的保护比，FZ型kbh=2.3～2.35，FCZ型kbh=1.86～2。

（4）避雷器冲击放电电压上限值：UchfdUbc

根据避雷器配置原则，配电装置的每组母线上，一般应装设避雷器，变压器中性点接地必须装设避雷器，并接在变压器和断路器之间；110kV、35kV线路侧一般不装设避雷器。

5.2.4 电压互感器的选择

电压互感器的配置原则是应满足测量、保护、同期和自动装置的要求；保证在运行方式改变时，保护装置不失压、同期点两侧都能方便的取压。通常如下配置：

（1）母线 6—220KV电压级的每组母线的三相上应装设电压互感器，旁母线则视各回路出线外侧装设电压互感器的需要而定。

（2）线路 当需要监视和检测线路断路器外侧有无电压，供同期和自动重合闸使用，该侧装一台单相电压互感器。

（3）发电机 一般在出口处装两组。一组（△/Y）用于自动重合闸。一组供测量仪表、同期和继电保护使用。

各种互感器的使用范围

（1）6—220KV配电装置一般采用油浸绝缘结构；在高压开关柜或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂胶柱绝缘结构。

（2）220KV以上配电装置，当容量和准确登记满足要求时，一般采用电容式电压互感器。 1. 220KV母线侧

拟选型号为JCC5-220系列电压互感器,具体参数如表4-3所示。 表4-3 JCC5-220系列电压互感器技术数据

额定工作电压（KV） 初级绕组 220/3 次级绕组 剩余电压绕组 0.1 二次负荷 1级 500VA 3级 500VA 连接组标号 0.1/3 I,I0,I0 型号含义： J——电压互感器

22

C——串级绝缘 C ——瓷箱式 220/3——额定电压

油浸式电压互感器为串级式全密封结构，由金属膨胀器、套管、器身、基座及其他部件组成。铁心采用优质硅钢片加工而成，叠成口字形，铁心上柱套有平衡绕组、一次绕组，下柱套有平衡绕组、一次绕组、测量绕组、保护绕组及剩余电压绕组，器身经真空处理后由低介质损耗绝缘材料固定在用钢板焊成的基座上，装在充满变压器油的瓷箱内

5.2.5电流互感器的选择

电流互感器（简称CT）将高压电流和低压大电流变成电压较低的小电流，供给仪表和继电保护装置，並将仪表和保护装置与高压电器隔开（电流互感器的二次侧额定电流一般为5A），这使得测量仪表和继电保护装置使用安全、方便、也使其在制造上可以标准化，简化了制造工艺並降低了成本。因此，电流互感器在电力系统中得到了广泛的应用。也是电力系统中的重要设备。

电流互感器的特点是： (1)一次线圈串联在电路中，并且匝数很少，因此，一次线圈中的电流完全取决于被测电路的负荷电流．而与二次电流无关；(2)电流互感器二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。 电流互感器一、二次额定电流之比，称为电流互感器的额定互感比：kn=I1n/I2n 因为一次线圈额定电流I1n己标准化，二次线圈额定电流I2n统一为5(1或0.5)安，所以电流互感器额定互感比亦已标准化。kn还可以近似地表示为互感器一、二次线圈的匝数比，即kn≈kN=N1/N2式中N1、N2为一、二线圈的匝数。

电流互感器出线一般设三组，主要是管保护，测量，计量。若只有两组，那么测量和计量可以串联。若只用一组互感器，线路不配差动保护。差动是专门保护变压器的。高压后备电路一般也出三组，管普通过流保护，差动保护，测量。低压后备电路一般也出三组，管普通过流保护，差动保护，测量。若有计量要求，可以与测量公用一组互感器。

1. 220KV侧

拟选型号为LCWB—220（W）系列电流互感器，具体参数如表4-4所示。 表4-4 LCWB—220（W）系列电流互感器技术数据 额定工作电压（KV） 220 准确级 252 额定电流比（A） 5s 热稳定 电流（KA） 42 额定动稳定电流 峰值（KA） 110 2600/5 1)动稳定校验： IMAX  IIM

动稳定电流IMAX=110KA，220KV侧短路冲击电流为IIM =27.155KA 即： IMAX  IIM 满足动稳定条件 2) 热稳定校验：

22IteqItht//

tktopI//1tocI ，

t k

toptoc =2.5+0.1=2.6

查周期分量等值时间曲线可得 teq =2.1S

23

即： 5*42*42=88202.1*40.1204*40.1204=3380.26 满足热稳定条件。

拟选型号为LCWB—220（W）系列电流互感器

根据额定电流和电压所选型号和动、热稳定校验与出线回路基本相同，这里就不再作详细的叙述。

第六章 继电保护

研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路、母线等）使之免遭损害，所以沿称继电保护。

继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。对于作用于继电器跳闸的继电保护，应同时满足四个基本要求，而对于作用于信号以及只反映不正常的运行情况的继电保护装置，这四个基本要求中有些要求可以降低。

1）选择性

选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。

2）速动性

速动性是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性。

一般必须快速切除的故障有：

(1) 使发电厂或重要用户的母线电压低于有效值(一般为0.7倍额定电压)。 (2) 大容量的发电机、变压器和电动机内部故障。

(3) 中、低压线路导线截面过小，为避免过热不允许延时切除的故障。 (4) 可能危及人身安全、对通信系统或铁路信号造成强烈干扰的故障。

故障切除时间包括保护装置和断路器动作时间，一般快速保护的动作时间为0.04s～0.08s，最快的可达0.01s～0.04s，一般断路器的跳闸时间为0.06s～0.15s，最快的可达0.02s～0.06s。

对于反应不正常运行情况的继电保护装置，一般不要求快速动作，而应按照选择性的条件，带延时地发出信号。

3）灵敏性

灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。

能满足灵敏性要求的继电保护，在规定的范围内故障时，不论短路点的位置和短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能正确反应动作，即要求不但在系统最大运行方式下三相短路时能可靠动作，而且在系统最小运行方式下经过较大的过渡电阻两相或单相短路故障时也能可靠动作。

系统最大运行方式：被保护线路末端短路时，系统等效阻抗最小，通过保护装置的短路电流为最大运行方式；

系统最小运行方式：在同样短路故障情况下，系统等效阻抗为最大，通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。

保护装置的灵敏性是用灵敏系数来衡量。 4）可靠性

可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护最根本的要求。

安全性：要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动。

24

信赖性：要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不拒动。 继电保护的误动作和拒动作都会给电力系统带来严重危害。

即使对于相同的电力元件，随着电网的发展，保护不误动和不拒动对系统的影响也会发生变化。 以上四个基本要求是设计、配置和维护继电保护的依据，又是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之间是相互联系的，但往往又存在着矛盾。因此，在实际工作中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。 6.1

发电机的保护

发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，同时发电机本身也是十分贵重的电气设备，因此，应该针对各种不同的故障和不正常工作状态，装设性能完善的继电保护装置。

发电机的故障类型主要有定子绕组相间短路、定子一相绕组内的匝间短路、定子绕组单相接地、转子绕组一点接地或两点接地、转子励磁回路励磁电流消失等。

发电的不正常运行状态主要有：由于外部短路引起的定子绕组过电流；由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷；由外部不对称短路或不对称负荷（如单相负荷，非全相运行等）而引起的发电机负序过电流；由于突然甩负荷而引起的定子绕组过电压；由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷；由于汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率等。 6.1.1保护分类

针对以上故障类型及不正常运行状态，发电机应装设以下继电保护装置：

（1）对1MW以上发电机的定子绕组及其引出线的相间短路，应装设纵差动保护。

（2）对直接连于母线的发电机定子绕组单相接地故障，当单相接地故障电流（不考虑消弧线圈的补偿作用）大于规定的允许值时，应装设有选择性的接地保护装置。

（3）对于发电机定子绕组的匝间短路，当定子绕组星形接线、每相有并联分支且中性点侧有分支引出端时，应装设横差保护。

（4）对于发电机外部短路引起的过电流，可采用下列保护方式（1）负序过电流及单元件低电压过电流保护，一般用于50MW以上的发电机（2）复合电压启动的过电流保护，包括负序电压及线电压，一般用于1MW以上的发电机（3）过电流保护，用于1MW及以下的小型发电机（4）带电流记忆的低压过流保护，用于自并励发电机。

（5）对于由不对称负荷或外部不对称短路而引起的负序过电流，一般在50MW及以上的发电机上装设负序过电流保护

（6）对于由对称负荷引起的发电机定子绕组过电流，应装设接于一相电流的过负荷保护。 （7）对于水轮发电机定子绕组过电压，应装设带延时的过电压保护。

（8）对于发电机励磁回路的一点接地故障，对1MW及以下的小型发电机可装设定期检测装置；对1MW以上的发电机应装设专用的励磁回路一点接地保护。

（9）对于发电机励磁消失故障，在发电机不允许失磁运行时，应在自动灭磁开关断开时连锁断开发电机的断路器；对采用半导体励磁以及100MW及以上采用电机励磁的发电机，应增设直接反应发电机失磁时电气参数变化的专用失磁保护。

（10）对于转子回路的过负荷，在100MW及以上，并且采用半导体励磁系统的发电机上，应装设转子过负荷保护。

（11）对于汽轮发电机主汽门突然关闭而出现的发电机变电动机运行的异常运行方式，为防止损坏汽轮机，对200MW及以上的大容量汽轮发电机宜装设逆功率保护；对于燃气轮发电机，应装

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设逆功率保护。

（12）对于300MW及以上的发电机，应装设过励磁保护。

（13）其他保护：如当电力系统震荡影响机组安全运行时，在300MW机组上，宜装设失步保护；当汽轮机低频运行会造成机械振动，叶片损伤，对汽轮机危害极大时，可装设低频保护；当水冷发电机断水时，可装设断水保护等。

6.2

各部分的保护

6.2.1发电机

6.2.1.1发电机保护选择如下： 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

纵差动保护。 选择性的接地保护装置 横差保护 负序过电流保护 专用失磁保护 转子过负荷保护 逆功率保护 过励磁保护 断水保护

6.2.2变压器

6.2.2.1变压器保护概念

变压器保护装置是集保护、监视、控制、通信等多种功能于一体的电力自动化高新技术产品，是构成智能化开关柜的理想电器单元。该产品内置一个由二十多个标准保护程序构成的保护库，具有对一次设备电压电流模拟量和开关量的完整强大的采集功能（电流测量通过保护CT实现）。

6.2.2.2变压器保护作用

变压器保护装置由储油柜等几部分组成，其作用分述如下：

①储油柜。也叫油枕或油膨胀器，主要用来缩小变压器油与空气的接触面积，减少油受潮和氧化的程度，减缓油的劣化，延长变压器油的使用寿命。同时，随温度、负荷的变化给变压器油提供缓冲空间。

②吸湿器。内装吸湿剂，如变色硅胶等，能吸收进人储油柜的潮气.确保变压器油不变质。 ③安全气道。又称防爆管。当变压器内发生故障时，如发生短路等，绝缘油即燃烧并急剧分解成气体，导致变压器内部压力骤增，油和气体将冲破防爆管的玻璃膜喷出泄压，避免变压器油箱破裂。

④气体继电器。又叫瓦斯继电器。当变压器油箱内部发生故障(如绝缘击穿，绕组匝间或层间短路等)产生气体或变压器油箱漏油使油面降低时，则气体继电器动作，发出报誉信号（轻瓦斯）或接通继电保护回路使开关跳闸（重瓦斯），以保证故障不再扩大。

⑤净油器。也叫热虹吸器或热滤油器.内充吸附剂。当变压器油流经吸附剂时，油中所带水分、游离酸加速油老化的氧化物皆被吸收。达到变压器油连续净化的目的。

⑥测温装置。用来测最变压器的油溢。 6.2.2.2.1变压器采用薄膜保护的作用

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可以密封变压器，不与空气接触.从而消除油的氧化，减缓油的老化速度。 磁力指针式油表指示不正确的原因 ①油表浮子或转轴卡住。 ②指针松动或卡住。 ③油枕隔膜漏油。

④油枕隔膜下积存大最气体。 ⑤磁铁的磁力降低或位置调整不当。 ⑥浮筒漏油。

6.2.2.2.2怎样更换气体继电器

①首先将气体继电器管道上的蝶阀关严。如蝶阀关不严或有其他情况，必要时可放掉油枕中的油，以防在工作中大量溢油。

②新气体继电器安装前，应检查有无检验合格证明，口径、流速是否正确，内外各部件有无损坏，内部如有临时绑扎要拆开，最后检查浮筒、挡板、信号和跳阀接点的动作是否可靠。关好放气阀门。

③安装气体继电器时，应注意油流方向，箭头方向指向油枕。

④打开蝶阀向气体继电器充油，充满油后从放气小阀门放气。如油枕带胶囊，应注意充油放气的方法，尽量减少和避免气体进人油枕。

⑤进行保护接线时.应防止接错和短路，避免带电操作，同时要防止使导电杆转动和小瓷头漏油。 ⑥ 投人运行前，应进行绝缘摇测及传动试验。 6.2.2.2.3气体继电器的作用

气体继电器是变压器重要的保护组件。当变压器内部发生故障，油中产生气体或油气流动时，则气体继电器动作，发出信号或切断电源，以保护变压器。另外，发生故障后，可以通过气体继电器的视窗观察气体颜色，以及取气体进行分析，从而对故障的性质做出判断。

6.2.2.3选择保护如下： 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

三段式相间过流保护 零序过流告警和跳闸保护 过负荷保护 相间负序过流保护 低电压保护 油浸变非电量保护 干式变非电量保护

系统异常工况报警及闭锁功能

6.2.3线路

220kV线路装设南瑞公司微机型线路保护每条线路装设RCS-931A、RCS-902C型号主保护各一套

并每套保护各自配有独立的打印机及BSF-3型高频收发信机

每条线路并装设一套

RCS-923A型失灵及辅助保护装置一套CZX-12R操作继电器箱。正常运行时线路上两套保护及失灵保护应投入运行。

6.2.3.1 RCS-931A中装设有abc

三相电流分相差动和零序电流差动保护工频变化量距离保护 三段式相间距离保护

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defabcdef

三段式接地距离保护 二段零序方向过流保护

重合闸保护功能内置光纤通道接口。 分相纵联距离和零序方向的纵联方向保护 工频变化量距离保护 三段式相间距离保护 三段式接地距离保护 二段零序方向过流保护重合闸

6.2.3.2 RCS-902C中装设有

6.2.4母线

当任一组母线检修后再投入之前

利用母联断路器对该母线进行充电实验时可投入母联充电保

护当被实验母线存在故障时利用充电保护切出故障。

母联充电保护有专门的起动元件.在母联充电保护投入时,当母联电流任一相大于母联充电保护整定值时,母联充电保护起动元件动作去控制母联充电保护部分. 5.2母联过流保护

当利用母联断路器作为线路的临时保护时可投入母联过流保护流起动元件动作去控制母联过流保护部分.

母联过流保护在任一相母联电流大于过流整定值,或母联零序电流大于零序过流整定值时,经整定延时跳母联开关,母联过流保护不经复合电压元件闭锁. 5.3母联失灵与母联死区保护 当保护向母联发跳令后,经整定延时母联电流任然大于母联失灵电流定值时,母联失灵保护经两母线电压闭锁后切除两母线上所有连接元件.通常情况下,只有母差保护和母联充电保护才起动母联失灵保护.当投入”母联过流起动母联失灵”控制字时,母联过流保护也可以起动母联失灵保护.

若母联开关和母联TA之间发生故障,断路器侧母线跳开后故障任然存在,正好处于TA侧母线小差的死区,为提高保护动作速度,专设了母联死区保护.本装置的母联死区保护在差动保护发母线跳令后,母联开关已跳开而母联TA仍有电流,且大差比率差动元件及断路器侧小差比率差动元件不返回的情况下,经死区动作延时Tsq 跳开另一条母线.为防止母联在跳位时发生死区故障将母线全切除,当两母线都有电压且母联在跳位时母联电流不计入小差.母联TWJ位三相常开接点(母联开关处跳闸位置时接点闭合)串连. 5.4母联非全相保护 当母联断路器某相断开,母联非全相运行时,可由母联非全相保护延时跳开三相。非全相保护由母联TWJ和接点起动,并可采用零序和负序电流作为动作的辅助判据.在母联非全相保护投入时,有THWJ开入且母联零序电流大于母联非全相零序电流定值,或母联负序电流大于母联非全相负序电流定值,经整定延时母联开关.

母联过流保护有专门的启动元

件.在母联过流保护投入时,当母联电流任一相大于母联过流整定值,或母联零序过流整定值时,母联过

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结论

本次课程设计的题目是“2×300MW凝汽式发电厂电气部分设计”。在这次设计中的发电机台数为2台，装机容量分别为2×300MW，四回110Km的220Kv输电线路。在这次设计的过程中，我主要参考的是黄益华的《发电厂 变电站电气部分》、李霜的《电力系统》平时所学的章节。

本设计时凝汽式发电厂常用设计方法，优点在于设计成熟，设备安装布置的可靠性较高，发电厂设计容量大，有多条厂用电供电线路。性能优良，可以作为重要的区域性电力支柱。

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谢辞

本毕业设计是我的大学三年最后的一个作业，融合了我大学三年所有所学的重要的专业知识，《电机学》《电力系统》《继电保护》《发电厂电气设备》《高电压技术》等，这些专科课程陪伴了我三年，在最终找工作的过程中也是靠扎实的专业知识和刻苦努力的态度让我在众多毕业生中胜出。感谢大学三年以来所有帮助我的老师和同学，同时感谢刘赟老师的辛勤付出，每天陪伴着我们完成最后的毕业设计，不止疲惫的为我们解答各个疑难问题，谢谢你。

最后，感谢重庆电力高等专科学校，让我这个大学真正学到了许多东西，学有所用，学以致用，不管是生活、学习、工作，都能丰富多彩，每天过得充实健康，谢谢你，我的母校，我爱你。

电气1015班 2013/5/26

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参考文献

[1]黄益华. 发电厂 变电站电气部分. 重庆：重庆大学出版社,2005. [2]李霜. 电力系统.重庆：重庆大学出版社，2006

[3]西北电力设计院. 电力工程电气设备手册. 北京：中国电力出版社,1998.

[4]水利电力部西北电力设计院 电力工程电气设计手册. 北京：水利电力出版社，1987 [5]张建业

电力设备选型手册.北京：中国水利水电出版社，2007

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附录

电器设备主接线图：

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