发电厂二期工程(2 × 330MW)的电气部分初步设计

摘 要

本设计主要是对淮阴发电厂二期工程（2 × 330MW）的电气部分初步设计。 本设计说明书从电气主接线最佳方案的确定，进而进行短路电流计算，最终进行电气设备的选择以及对电气设备的配置。设计过程中绘制电气主接线图，电气平面图，配电装置断面图。

关键词

电气主接线 主变压器 短路计算 设备选型

Abstract：

This design is mainly the preliminary design of electrical part for HuaiYin Power Plant Phase II project （2 × 330MW）.

This design instruction booklet from the determination of the electrical host wiring preferred plan, then carries on calculating the short-circuit current , finally carries on choosing the electrical equipment as well as dispositing the electrical equipment. In the design process draws up the electrical host wiring diagram,the electricity plane chart,the sectional drawing of distribution device.

Keywords: electrical mainly host wiring main transformer short-circuit

calculation

choosing the type of the equipments

目 录

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1 引言

本次课程设计的题目是“淮阴发电厂电气部分初步设计”。其设计的主要内容包括：确定发电厂电气主接线的最佳接线形式以及主变压器的型号和容量的选择；确定发电厂厂用电接线的最佳方案以及厂用变压器和厂用高备变的型号和容量的选择；确定短路点，进行短路计算；确定发电厂电流互感器、电压互感器、避雷器、继电保护和自动装置的配置方案；选择电气设备并进行动、热稳定校验；设计高压配电装置；绘制图纸：电气主接线图、配电装置平面图、配电装置断面图、避雷针保护范围图；编写设计说明书。

通过这次设计，我们能够巩固所学的基本理论、专业知识，并综合运用所学知识来解决实际的工程问题，学习工程设计的基本技能，基本程序和基本方法。在设计的过程中，我们需要对原始资料进行详细的分析、研究，全面了解整个设计的目的、内容和基本要求，最终确定设计的基本思路，这培养了我们初步的资料分析和计算的能力。在查阅、整理资料的过程中，也大大拓宽了我们的专业知识领域。通过的分析问题、解决问题，使理论知识与工程实际问题相联系，并达到对知识的融会贯通及合理的应用。通过毕业设计这段时间的学习，我们熟悉了国家能源开发的方针和有关技术规程、规定等，树立了工程设计必须安全、可靠、经济的观点。培养了我们严肃认真、实事求是和刻苦钻研的工作作风，以便更好地适应工作的需要。

设计本课题，是对已学知识的整理和进一步的理解和认识。使我们学习和掌握发电厂电气部分设计的基本方法；培养我们分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。电力工业的迅速发展，对发电厂的设计提出了更高的要求，更需要我们提高知识理解应用水平，认真对待。

2 电气主接线方案的确定

电气主接线是发电厂电气设计的主要部分，也是构成电力系统的主要环节。主接线代表了发电厂电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。 2.1 电气主接线方案的设计

规程规定“对35～220kV配电装置的接线方式，应按发电厂在电力系统中的地位、负荷情况、出线数、设备特点、周围环境以及发电厂的规划容量等条件确定”当配电装置在电力系统中居重要地位，负荷大，潮流变化大，且出线回炉较多时，,宜采用双母线接线型式或双母线分段的接线，有条件时，220kV配电装置也采用一个半断路器接线。

另外规程规定“容量为200MW及以上机组在条件允许时，宜采用发电机－变压器单元接线”。单元接线是发电机与变压器直接连接成一个单元，组成发电机－变压器组，它具有接线简单，开关设备少，操作简便，以及因为没有发电机机压母线，发电机和主变低压侧短路电流有所减少等特点。对于发电机机压母线，发电机和主变低压侧短路电流有所减小等特点。对于发电机－变压器（双绕组）的单元接线，在发电机出口不装断路器，对200MW以上的机组，若采用分相封闭母线时，可不装设隔离开关。

由于本电厂在系统中占有重要地位，一期为两台200MW机组，二期为两台330MW机组，综合以上规程，我们可以拟定以下三种方案供分析选择：

（1）双母线接线（采用六氟化硫断路器）；

图2-1 双母线接线 （2）双母线分段接线； （3）双母线带旁路母线接线。

下面我们将对各个方案进行技术、经济比较，并确定最佳的电气主接线方案。 2.1.1 双母线接线（采用六氟化硫断路器）

双母线接线有两组母线，并且可以互为备用。每一电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断路器（简称母联断路器）来实现。图2-1 所示为双母线接线，有两组母线后，使运行的可靠性和灵活性大为提高。其特点如下：

（1）供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条线路和与此隔离开关相连的该组母线，其他电路均可通过你、另一组母线继续运行。

（2）调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活的适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要；通过倒换操作可以组成各种运行方式：

①当母联断路器断开，一组母线运行，另一组母线备用，全部进出线均接在运行母线上，即相当于当母线运行；

②两组母线同时工作，并且通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，即称为固定连接方式运行。这也是目前运行中最常采用的运行方式，它的母线继电保护相对比较简单；

③有时为了系统需要，亦可将母联断路器断开（处于热备用状态），两组母线同时运行。此时，电厂相当于为两个电厂各向系统送电，这种运行方式常用于系统最大运行方式时，以短路电流。

（3）扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。

（4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验室，可将该回路分开，单独接至一组母线上。

但双母线接线也有如下的缺点：

（1）造价高。每一回路增加了一组母线及其隔离开关，使配电装置构架数量、构架高度

及占地面积增加了许多；

（2）当母线故障或检修时，隔离开关作为操作电器，在倒换操作时容易误操作。但可加装断路器与隔离开关之间的联锁装置或防误操作装置加以克服。 2.1.2 双母线分段接线

为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母线分段接线。如图2-2所示为双母线分段接线。用分段断路器将工作母线分为WⅠ段和WⅡ段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。

双母线分段接线比双母线接线的可靠性更高，当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上，即可恢复供电。这样，只是部分短时停电，而不必全部短期停电。

双母线分段接线比双母线接线增加了两台断路器，投资有所增加。但双母线分段接线不仅具有双母线接线的各种优点，并且任何时候都有备用母线，有较高的可靠性和灵活性。

当220kV进出线回路数甚多时，双母线需要分段，分段原则是： （1）当进出线回路数为10～14回时，在一组母线上用断路器分段。 （2）当进出线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段。 （3）在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器。

（4）为了220kV母线短路电流或系统解列运行的要求，可根据需要将母线分段。 2.1.3 双母线带旁路母线接线

旁路母线有三种接线方式：分别为专用旁路断路器的旁路母线接线，母联断路器间作旁路断

图2-2 双母线分段接线 路器的旁路母线接线，分段断路器兼作旁路断路器的旁路母线接线。

220kV电压等级6回出线及以上宜装设专用旁路断路器，本方案采用了专用旁路断路器，其接线形式如图2-3 所示。双母线带旁路母线接线的优点如下：

（1）包括双母线接法所有优点；

（2）进出线断路器故障或检修时，能保证不中断供电，提高可靠性；

（3）增加了旁路母线，使灵活性增加。 而双母线带旁路母线接线有如下缺点：

（1）接线比双母线更复杂，增加设备，增加了投资和配电装置的占地面积。 （2）由于其接线复杂，继电保护难以适应各回路出线的瞬时性要求，使其整定复杂。 2.2 电气主接线最佳方案的确定 综合分析以上三个方案可知：

双母线分段接线：根据电力工程电气设计手册规定：“当进出线回路数为10～14回时，在一组母线上用断路器分段”而所设计的淮阴发电厂二期工程出线只有四回，不满足规程要求，且其投资、占地面积都比较大，故本方案予以淘汰。

双母线带旁路接线：与双母线接线相比，多了一条旁路母线和一台旁路断路器，设备投资稍大，并且占地面积较大，技术上可以但经济性欠佳，故本方案予以淘汰。

双母线接线（采用六氟化硫断路器）：采用六氟化硫断路器虽然投资稍大，但是由于可靠性比较高，断路器检修周期长，可以省去旁路母线，并且接线和设备较为简单，占地面积小，经济性较好，母线保护也比较简单，且运行的可靠性和灵活性也都满足要求。经综合考虑其性价比，最终采用该接线形式。

图2-3 双母线带旁路母线接线 2.3 发电厂发电机的选择

2.3.1 一期发电机型号及参数

一期采用2台QFQS-200-2型发电机。其参数如表2-1所示：

表2-1 QFQS-200-2型发电机参数

型号：QFQS-200-2 额定电压：15.75KV COSФ=0.85 额定容量：200MW 额定电流：8625A 2.3.2 二期发电机型号及参数

二期采用2台QFSN-3300-2型发电机。其参数如表2-2所示：

表2-2 QFSN-330-2型发电机参数

型号：QFSN-330-2 额定电压：20KV COSФ=0.85 额定容量：330MW 额定电流：11200A 2.4 主变压器的选择 2.4.1 主变压器型式的选择

在发电厂中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。

（1）相数的确定

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。容量为300MW级以下机组单元连接的主变压器和300kV级以下电力系统中，一般都应采用三相变压器。500kV及以上电力系统，应根据制造、运输条件和可靠性要求等因素，经技术经济比较后，确定采用三相还是单相变压器。若选用单相变压器组，可以考虑系统和设备的情况，装设一台备用相变压器。本设计采用三相变压器。

（2）绕组数的确定

电力变压器的每相绕组数分为双绕组、三绕组或更多绕组等形式；按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组式等型式。

机组容量为200MW以上的发电厂，其升压变压器一般不采用三绕组变压器。因为在发电机回路及厂用分支回路均采用分相封闭母线，供电可靠性很高，而大电流的隔离开关发热问题比较突出等等。本设计采用双绕组变压器。 2.4.2 发电厂主变压器的容量和台数的确定

淮阴发电厂采用的是单元接线的形式。单元接线时的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。其中，厂用电率按发电机额定容量的10%算，则主变压器的容量为：

而为了确保发电机的供电可靠性，主变压器不应少于2台。故选择变压器的型号与参数如下： （1）一期所选变压器为两台三绕组变压器 ① 一号机的型号、参数如表2-3所示。

表2-3 一号主变的参数

型号：SFP10-400000/220 额定电压：24222.5%/121/15.75kV 额定容量：400MVA 阻抗电压： ② 二号机的型号、参数如表2-4所示。

表2-4 二号主变的参数

型号：SFP10-240000/220 额定电压：24222.5%/121/15.75kV 额定容量：240MVA 阻抗电压： （2）二期所选变压器为两台双绕组变压器，其参数如表2-5所示。

表2-5 二期变压器参数

型号：SFP10-400000/220 额定电压：24222.5%/24kV 额定容量：400MVA 阻抗电压：

3 厂用电接线形式的确定

厂用电设计应按照运行，检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证机组安全，经济和满发地运行。 3.1 厂用电源的引接方式 3.1.1 工作电源的引接方式

高压厂用工作电源（变压器或电抗器）应由发电机电压回路引接，并尽量满足炉、机、电的对应要求（即发电机供给各自炉、机和主变压器的厂用负荷），高压厂用工作电源的引接方式根据“当有发电机与主变压器成单元连接时，高压厂用工作电源一般由主变压器低压侧引接，供给该机组的厂用负荷”，故厂用高压工作电源由主变压器低压侧引接。

参考《火力发电厂厂用电设计技术规定》第2、4、5条：200MW及以上的机组，高压厂用工作电源应采用一台变压器供给两段高压厂用母线；300MW及以上的机组采用两种高压厂用电压等级时，应采用两台3绕组变压器分别供给每一种高压厂用电压等级的两段母线。于是，考虑本厂实际情况，厂用工作电源在发电机出口引出一台高压厂用工作变压器。 3.1.2 启动电源和备用电源引接方式

厂用备用电源用于工作电源因事故或检修而失电是替代工作电源，起备用作用。备用电源的引接应保证其性，避免与厂用工作电源由同一电源引接，引接点数量应有两个以上，并有足够的供电容量。本厂采用备用变与电力系统联系紧密、供电可靠的最低一级电压母线引接。这样，有可能因采用变比较大的厂用高压变压器，增大高压配电装置的投资而至经济性较差，但可靠性较高。 3.1.3 备用电源数量

参照《电力工程电气设计手册—电气一次部分》P88表3-8可知：高压厂用备用电源应满足当高压厂用起动变压器检修时，不影响机组起停。对200～300的机组，高压厂用备用电源应按3台机组及以下设一个。超过3台时，每两台机组设一台起动/备用电源。根据本厂特点，备用电源引自220kV母线上，选择一台厂用备用变压器。 3.2 厂用电接线形式

淮阴电厂厂用电系统接线采用单母线分段接线形式，并以成套配电装置接受和分配电能。由于厂用电负荷容量较大，分布面较广，尤以锅炉的辅助机械设备耗电量大，如吸风机、送风机、排粉机、磨煤机、给煤机、电动给水泵等大型设备，其用电量约占厂用电量的60%以

上，为了保证厂用电系统的供电可靠性和经济性，高压厂用母线采取按锅炉分段的原则，即将高压厂用母线按锅炉台数分成若干段。 3.3 厂用变压器的选择

厂用变压器的选择主要考虑产用工作变压器和启动/备用变压器的选择，其选择内容包括变压器的台数、型式、额定电压、容量和阻抗。 3.3.1 厂用工作变压器选择

（1）额定电压

厂用变压器的额定电压应根据厂用电系统的电压等级和电源引接处的电压确定，变压器一、二次额定电压必须与引接电源电压和厂用网络电压相一致。在正常电压偏移和厂用负荷波动的情况下，厂用电各级母线的电压偏移应不超过额定电压的5%：当且仅当有电动机时，则不超过+10%和-5%。在本次设计中，额定电压应为：20/6.3kV。

（2）工作变压器的台数和形式

工作变压器的台数和型式主要与厂用高压母线的段数有关，而母线的段数又与厂用高压母线的电压等级有关。淮阴电厂只有6kV一种电压等级，故分两段。厂用高压工作变压器选用1台全容量的绕组变压器，两个支路分别供两段母线。 （3）厂用变压器的容量

为正确选择厂用变压器容量，首先应对厂用主要用电设备的容量，数量及其运行方式有所了解，并予以分类和统计，最后确定厂用变压器的容量。高压厂用工作变压器的容量必须满足厂用电负荷从电源获得足够的功率。因此，对高压厂用变压器的容量应按厂用电高压计

算负荷与厂用电低压计算负荷之和进行选择。在此次设计中厂用工作变压器的容量为：

高压厂用工作变压器的型式选择，采用两台分三绕组变压器，查《电力工程电气设备手册》得厂用变压器参数，如表3-1所示。

表3-1 厂用变压器参数

型号：SFP10-50000/20 额定电压：20±2×2.5%/6.3-6.3kV 额定容量：50/31.5-31.5MVA 阻抗电压： 3.3.2 高压厂用备用变压器选择

考虑到升高电压母线电压变化大，启动备用变压器采用带负荷调压变压器，以保证厂用电安全经济地运行。此外，高压厂用备用变压器或启动备用变压器的容量应与最大一台高压厂用工作变压器的容量相同，当起动备用变压器带有公用负荷时，其容量还应满足最大一台高压厂用工作变压器的要求，并考虑该启动备用变压器的检修要求，查《电力工程电气设备

手册》得厂用备用变压器的参数，如表3-2所示。

表3-2 厂用备用变参数

型号：SFFZ10-50000/20 额定电压：230±8×1.25%/6.3-6.3kV 额定容量：50/31.5-31.5MVA 阻抗电压： 3.4 厂用电接线方案

高压厂用工作电源从发电机出口引接，备用电源从220kV母线引接，厂用电高压母线电压为6.3kV，各母线连接线采用封闭母线。厂用电接线方案如图3-1所示。

220KV 高压备用变 #1高压厂变 #2高压厂变 图3-1 厂用电接线方案

4 短路电流计算

4.1 电力系统元件参数计算

在高压系统中，电阻远小于电抗，所以计算短路电流周期分量时，一般只考虑各元件的电抗。取基准容量MVA，基准电压等于各级电压的平均额定电压值。则各元件的电抗标幺值计算如下：

（1）发电机电抗标幺值：

（2）变压器电抗标幺值 ①三绕组变压器电抗标幺值： A 一期主变压器T1： 每个绕组的短路电压百分数：

每个绕组的电抗标幺值：

B 一期主变压器T2： 每个绕组的短路电压百分数：

每个绕组的电抗标幺值：

②二期主变压器T3、T4电抗标幺值：

③厂用变压器T5电抗标幺值：

4.2 各短路点的短路电流计算

图4-1短路电流计算接线图

短路电流计算接线图如图4-1所示。其等值电路图如图4-2所示。

图4-2短路电流等值电路图

各元件参数值如表4-1所示。

表4-1 各元件参数值

发电机F1 发电机F2 发电机F3 发电机F4 一期主变压器T1 =0.061 =0.061 =0.0298 =0.0298 =0.036 =0.021 -0.001 一期主变压器T2 =0.061 =0.035 =-0.002 二期主变压器T3 二期主变压器T4 厂用变压器T5 =0.035 =0.035 =0.42 4.2.1 k1点短路电流计算（一期220kV母线处）

等值电路图如图4-3所示，其化简图如图4-4所示。其中：

而其计算电抗为：

图4-3 k1点短路电流等值电路图

（1）0S：查发电机运算曲线表找出0S时短路电流周期分量标幺值：

有名值为：

冲击电流：k1点在发电厂主变压器高压侧母线上，其冲击系数取1.85

则k1点在0S时的短路电流和冲击电流为：

（2）2S：查发电机运算曲线表找出2S时短路电流周期分量标幺值：

有名值为：

图4-4 k1点化简后的等值电路图 冲击电流：k1点在发电厂主变压器高压侧母线上，其冲击系数取1.85

则k1点在2S时的短路电流和冲击电流为：

（3）4S：查发电机运算曲线表找出4S时短路电流周期分量标幺值：

有名值为：

冲击电流：k1点在发电厂主变压器高压侧母线上，其冲击系数取1.85

则k1点在4S时的短路电流和冲击电流为：

（4）流过a点的短路电流以及冲击电流： 短路电流：

冲击电流：

4.2.2 k2点短路电流计算（二期220kV母线处）

等值电路图如图4-5所示，其化简图如图4-6所示。由于k2点短路与k1点短路时一样，只是流过a点的短路电流不一样，因此，我们可以得到：

（1）k2点在0S时的短路电流和冲击电流为：

（2）k2点在2S时的短路电流和冲击电流为：

（3）k2点在4S时的短路电流和冲击电流为：

（4）流过a点的短路电流以及冲击电流： 短路电流：

冲击电流：

图4-5 k2点短路电流等值电路图

4.2.3 k3点短路电流计算（发电机出口处）

图4-6 k3 点化简后的等值电路图

图4-7 k3点短路电流等值电路图 等值电路图如图4-7所示，其化简图如图4-8所示。其中：

而其计算电抗为：

（1）0S：查发电机运算曲线表找出0S时短路电流周期分量标幺值：

有名值为：

冲击电流：k3点在发电厂发电机出口处，其冲击系数取1.9

则k3点在0S时的短路电流和冲击电流为：

（2）2S：查发电机运算曲线表找出2S时短路电流周期分量标幺值：

有名值为：

冲击电流：k3点在发电厂发电机出口处，其冲击系数取1.9

则k3点在2S时的短路电流和冲击电流为：

（3）4S：查发电机运算曲线表找出4S时短路电流周期分量标幺值：

有名值为：

冲击电流：k3点在发电厂发电机出口处，其冲击系数取1.9

则k3点在4S时的短路电流和冲击电流为：

4.2.4 k4点短路电流计算（厂用电母线上）

等值电路图如图4-9所示，其化简图如图4-10所示。

进一步化简的等值电路如图4-11所示。 其中：

图4-9 k4点短路电流等值电路图 图4-10 k4点化简后的等值电路图

而其计算电抗为： 图4-11进一步化简后的等值电路图

当计算电抗时，短路电流周期分量的大小已与时间t的增加无关，可用下式计算短路电流周期分量的标幺值： 。

（1）0S：查发电机运算曲线表找出0S时短路电流周期分量标幺值：

有名值为：

冲击电流：k4点在发电厂厂用电母线上，其冲击系数取1.9

则k4点在0S时的短路电流和冲击电流为：

（2）2S：查发电机运算曲线表找出2S时短路电流周期分量标幺值：

有名值为：

冲击电流：k4点在发电厂厂用电母线上，其冲击系数取1.9

则k4点在0S时的短路电流和冲击电流为：

（3）4S：查发电机运算曲线表找出4S时短路电流周期分量标幺值：

有名值为：

冲击电流：k4点在发电厂厂用电母线上，其冲击系数取1.9

则k4点在0S时的短路电流和冲击电流为：

4.3 短路电流计算结果

短路电流计算结果见表4-1。

表4-1短路电流计算结果

短路点 K1 点 一期220kV母线上 支路 名称 基准电压 230kV 支路电源名称 F1 F2 F3 F4 Ik1 a K2 点 二期220kV母线上 230kV F1 F2 F3 F4 Ik2 a K3 点 发电机出口处 24kV F1 F2 F3 F4 Ik3 支路计算电抗 0.278 0.369 0.252 0.252 0.278 0.369 0.252 0.252 0.572 0.76 0.116 0.516 0s短路电流 标幺值 有名值（kA） 2.287 1.709 4.241 4.241 12.478 8.482 2.287 1.709 4.241 4.241 12.478 3.996 10.036 7.868 83.71 18.978 120.592 2s短路电流 标幺值 有名值（kA） 1.426 1.281 2.428 2.428 7.563 4.856 1.426 1.281 2.428 2.428 7.563 2.707 9.911 8.399 26.104 17.203 61.617 4s短路电流 标幺值 有名值（kA） 1.405 1.319 2.354 2.354 7.432 4.708 1.405 1.319 2.354 2.354 7.432 2.724 10.6 9.034 23.461 18.651 62.042 冲击 电流（kA） 5.983 4.471 11.096 11.096 21.55 22.192 5.983 4.471 11.096 11.096 21.55 10.454 29.278 24.274 224.929 50.994 324.031 3.872 2.3 4.352 4.352 3.872 2.3 4.352 4.352 1.847 1.39 8.963 2.032 2.415 2.168 2.491 2.491 2.415 2.168 2.491 2.491 1.751 1.484 2.795 1.842 2.378 2.234 2.415 2.415 2.378 2.234 2.415 2.415 1.925 1.596 2.512 1.997 短路点 K4 点 支路 名称 发电厂厂用电母线上 基准电压 6.3kV 支路电源名称 F1 F2 F3 F4 Ik4 支路计算电抗 12.167 16.174 2.461 10.987 0s短路电流 标幺值 有名值（kA） 1.768 1.337 14.836 3.238 21.179 2s短路电流 标幺值 有名值（kA） 1.768 1.337 14.908 3.238 21.251 4s短路电流 标幺值 有名值（kA） 1.768 1.337 14.908 3.238 21.251 冲击 电流（kA） 4.751 3.592 40.057 8.699 57.099 0.082 0.062 0.417 0.091 0.082 0.062 0.419 0.091 0.082 0.062 0.419 0.091

5 母线的选择与校验

5.1 220kV汇流母线的选择

由于淮阴电厂年负荷利用小时数，故采用经济电流密度法选择导线截面。选择钢芯铝绞线，经查表得：J=0.95，而导体所在回路中最大持续工作电流为：

则导线截面积为为：

根据其截面，查《设备手册》选择导线，其参数如表5-1所示。

表5-1导线参数

型号：2×（LGJ-400/20） 导体最高允许温度时的载流量（70）：8A 截面：854.62 肌肤效应系数：0.93 对其进行热稳定校验。正常运行时导体温度（环境温度为+40）：

查表得=91。而短路电流热效应为：

则满足短路时的发热的最小导体截面为：

满足热稳定要求。

5. 2 淮阴电厂一期、二期母线连接导线的选择

淮阴电厂一期、二期母线连接导线选择钢芯铝绞线，经查表得：J=0.95，而导体所在回路中最大持续工作电流为：

则导线截面积为为：

根据其截面，查《设备手册》选择导线，其参数如表5-2所示。

表5-2 导线参数

型号：2×（LGJ-400/20） 导体最高允许温度时的载流量（70）：8A 截面：854.62 肌肤效应系数：0.93 对其进行热稳定校验。正常运行时导体温度（环境温度为+40）：

查表得C=91。而短路电流热效应为：

则满足短路时的发热的最小导体截面为：

满足热稳定要求。

5.3 主变压器高压侧连接导线的选择

主变压器高压侧连接导线选择钢芯铝绞线，经查表得：J=0.95，而导体所在回路中最大持续工作电流为：

则导线截面积为为：

根据其截面，查《设备手册》选择导线。其参数如表5-3所示。

表5-3 导线参数

型号：2×（LGJ-400/20） 导体最高允许温度时的载流量（70）：8A 截面：854.62 肌肤效应系数：0.93 对其进行热稳定校验。正常运行时导体温度（环境温度为+40）：

查表得C=91。而短路电流热效应为：

则满足短路时的发热的最小导体截面为：

满足热稳定要求。

5.4 启/备变高压侧连接导线的选择

启/备变高压侧连接导线选择钢芯铝绞线，经查表得：J=0.95，而导体所在回路中最大持

续工作电流为：

则导线截面积为为：

根据其截面，查《设备手册》选择导线，其参数如表5-4所示。

表5-4 导线参数

型号： LGJ-300/70 导体最高允许温度时的载流量（70）：766A 截面：376.61 肌肤效应系数：1.2 对其进行热稳定校验。正常运行时导体温度（环境温度为+40）：

查表得C=99。而短路电流热效应为：

则满足短路时的发热的最小导体截面为：

满足热稳定要求。 5.5 封闭母线的选择

封闭母线包括共箱式和分相全连式封闭母线。目前，我国200～600MW机组的发电机引出线广泛采用全连式分相封闭母线。母线有铝管制成，每相母线各封闭在单独的外壳内。外壳两端用短路板连接，具有以下优点：（1）运行可靠性高，保障人体接触时的安全；（2）短路时母线相间电动力降低；（3）改善母线附近钢构的发热；（4）安装维护工作量最小。 5.5.1 发电机引出线母线的选择

根据《设计手册》选择导线，其参数如表5-5所示。

表5-5 导线参数

铝导体： 额定工作电压：20kV 动稳定电流： 外壳： 额定工作电流：12500A 热稳定电流： 5.5.2 厂用分支母线的选择

根据《设计手册》选择导线，其参数如表5-6所示。

表5-6 导线参数

铝导体： 额定工作电压：20kV 外壳： 额定工作电流：1600A 动稳定电流： 热稳定电流：

6 电气设备的选择与校验

6.1 断路器的选择与校验

6.1.1 出线及母联处的断路器选择与校验

淮阴电厂出线及母联处的最大持续工作电流为：

根据发电厂出线回路及母联回路的额定电压和最大持续工作电流，查电气设备手册，可选六氟化硫断路器。

根据前面的短路计算结果，短路电流热效应为：

冲击电流为：

表6-1列出断路器的有关参数，并与计算数据进行比较。

表6-1 断路器选择结果表

计算数据 六氟化硫型断路器CB 由表6-1 可知，所选断路器符合要求。 6.1.2 主变高压侧的断路器选择与校验

淮阴电厂主变高压侧的最大持续工作电流为：

根据发电厂出线回路及母联回路的额定电压和最大持续工作电流，查电气设备手册，可选六氟化硫断路器。

根据前面的短路计算结果，短路电流热效应为：

冲击电流为：

表6-2列出断路器的有关参数，并与计算数据进行比较。

表6-2 断路器选择结果表

计算数据 六氟化硫型断路器CB 由表6-2 可知，所选断路器符合要求。

6.1.3 电厂一期、二期母线联络线处的断路器选择与校验

淮阴电厂一期、二期母线联络线处的最大持续工作电流为：

根据发电厂出线回路及母联回路的额定电压和最大持续工作电流，查电气设备手册，可选六氟化硫瓷柱式断路器：LW6-220/4000

根据前面的短路计算结果，短路电流热效应为：

冲击电流为：

表6-3列出断路器的有关参数，并与计算数据进行比较。

表6-3 断路器选择结果表

计算数据 六氟化硫瓷柱式断路器 由表6-3 可知，所选断路器符合要求。 6.1.4 电厂高备变高压侧的断路器的选择

淮阴电厂高备变高压侧的最大持续工作电流为：

根据发电厂出线回路及母联回路的额定电压和最大持续工作电流，查电气设备手册，可选少油断路器，型号为：SW6-220IV（W）。

根据前面的短路计算结果，短路电流热效应为：

冲击电流为：

表6-4列出断路器的有关参数，并与计算数据进行比较。

表6-4 断路器选择结果表

计算数据 SW6-220IV（W）型断路器 由表6-4 可知，所选SW6-220IV（W）型断路器符合要求。 6.2 隔离开关的选择与校验

隔离开关与断路器相比，额定电压、额定电流的选择及短路动、热稳定校验的项目相同。但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。 6.2.1 电厂出线处、母线连接处的隔离开关选择与校验

淮阴电厂出线处、母线连接处的最大持续工作电流为：

根据发电厂出线回路及母联回路的额定电压和最大持续工作电流，查电气设备手册，可选DS隔离开关。

根据前面的短路计算结果，短路电流热效应为：

冲击电流为：

表6-5列出隔离开关的有关参数，并与计算数据进行比较。

表6-5 隔离开关选择结果表

计算数据 DS隔离开关 由表6-5可知，所选G隔离开关符合要求。 6.2.2 主变高压侧的隔离开关选择与校验

淮阴电厂主变高压侧的最大持续工作电流为：

根据发电厂发电机出口回路的额定电压和最大持续工作电流，查电气设备手册，可选DS隔离开关。

根据前面的短路计算结果，短路电流热效应为：

冲击电流为：

表6-6列出隔离开关的有关参数，并与计算数据进行比较。

表6-6 隔离开关选择结果表

计算数据 DS隔离开关 由表6-6可知，所选隔离开关符合要求。

6.2.3 电厂一期、二期母线连接处的隔离开关选择与校验

淮阴电厂一期、二期母线连接处处的最大持续工作电流为：

根据发电厂发电机出口回路的额定电压和最大持续工作电流，查电气设备手册，可选型号为：GW4-220ⅡDW的隔离开关。

根据前面的短路计算结果，短路电流热效应为：

冲击电流为：

表6-7列出隔离开关的有关参数，并与计算数据进行比较。

表6-7 隔离开关选择结果表

计算数据 GW4-220ⅡDW型隔离开关 由表6-7可知，所选GW4-220ⅡDW型隔离开关符合要求。 6.2.4 电厂高备变侧的隔离开关选择与校验

淮阴电厂高备变侧回路的最大持续工作电流为：

根据发电厂发电机出口回路的额定电压和最大持续工作电流，查电气设备手册，可选型号为： GW4-220ⅠD型和GW4-220DW的隔离开关

根据前面的短路计算结果，短路电流热效应为：

冲击电流为：

表6-8列出隔离开关的有关参数，并与计算数据进行比较。

表6-8 隔离开关选择结果表

计算数据 GW4-220ⅠW型隔离开关 GW4-220DW型隔离开关 由表6-8可知，所选GW4-220ⅠW型和GW4-220DW型隔离开关符合要求。 6.3 电流互感器的选择和校验

6.3.1 电厂出线处、母线连接处的电流互感器的选择与校验

淮阴电厂出线处、母线连接处的最大持续工作电流为：

根据发电厂出线回路及母联回路的额定电压和最大持续工作电流，查电气设备手册，可

选六氟化硫电流互感器为。其参数如表6-9所示。

表6-9 电流互感器参数

型号： 六氟化硫电流互感器CT 额定电流变比： 2×1250/5A 热稳定电流倍数： 63 额定电压： 220kV 次级组合： 5P20/5P20/5P20/5P20/0.5/0.2s 动稳定电流倍数： 160 根据前面的短路计算结果，短路电流热效应为：

冲击电流为：

对其动、热稳定校验如下：

由上式可知，电流互感器满足要求。

6.3.2 电厂主变压器高压侧的电流互感器的选择与校验

淮阴电厂主变压器高压侧的最大持续工作电流为：

根据发电厂主变压器高压侧的额定电压和最大持续工作电流，查电气设备手册，可选六氟化硫电流互感器和套管电流互感器。其参数如表6-10和表6-11所示。

表6-10 电流互感器参数

型号： 六氟化硫电流互感器CT 额定电流变比： 2×1250/5A 热稳定电流倍数： 63 额定电压： 220kV 次级组合： 5P20/5P20/5P20/5P20/0.5/0.2s 动稳定电流倍数： 160 表6-11 电流互感器参数

型号： 套管电流互感器 额定电流变比： 600-1200/5A 热稳定电流倍数： 63 额定电压： 220kV 次级组合： 5P20/5P20/0.2 动稳定电流倍数： 160 根据前面的短路计算结果，短路电流热效应为：

冲击电流为：

对其动、热稳定校验如下：

由上式可知，电流互感器满足要求。

7.3.3 电厂一期、二期母线连接处的电流互感器的选择与校验

淮阴电厂一期、二期母线连接处的最大持续工作电流为：

根据发电厂出线回路及母联回路的额定电压和最大持续工作电流，查电气设备手册，可选六氟化硫电流互感器。其参数如表6-12所示。

表6-12 电流互感器参数

型号： LVQB-220W2 额定电流变比： 2×1250/5A 热稳定电流倍数： 63 额定电压： 220kV 次级组合： 5P20/5P20/5P20/5P20/0.5/0.2s 动稳定电流倍数： 160 根据前面的短路计算结果，短路电流热效应为：

冲击电流为：

对其动、热稳定校验如下：

由上式可知，电流互感器满足要求。

6.3.4 电厂启备变高压侧的电流互感器的选择与校验

淮阴电厂启备变高压侧的最大持续工作电流为：

根据发电厂出线回路及母联回路的额定电压和最大持续工作电流，查电气设备手册，可选电流互感器为：LB-220W型。其参数如表6-13所示。

表6-13 电流互感器参数

型号： LB-220W 额定电流变比： 2×600/5A 热稳定电流倍数： 31.5 额定电压： 220kV 次级组合： 10P/10P/10P/10P/0.5 动稳定电流倍数： 80 根据前面的短路计算结果，短路电流热效应为：

冲击电流为：

对其动、热稳定校验如下：

由上式可知，电流互感器满足要求。

6.3.5 发电厂主变和启备变中性点处的电流互感器的选择

（1）主变中性点处的电流互感器选择套管电流互感器，其额定电流比为：100-500/5A，次级组合为：5P20/5P20。

（2）启备变中性点处的电流互感器选择套管电流互感器，其额定电流比为：200-600/5A，次级组合为：5P20/5P20。 6.4 电压互感器的选择

（1）电厂发电机出口处电压互感器的选择 型号： 变比： （2）220kV母线处电压互感器的选择 PT 变比：

（3）出线处电压互感器的选择 PT变比： 6.5 接地刀闸的选择

（1）发电机出口处：选择JW6-220型接地刀闸，其参数如表6-14所示。

表6-14 接地刀闸参数

额定电压： 220kV 热稳定电流： 40kA（4s） 额定电流： 630A 动稳定电流： 100kA （2）电厂启备变高压侧：选择JW-220型接地刀闸，其参数表6-15所示。

表6-15 接地刀闸参数

额定电压： 220kV 热稳定电流： 40kA（4s） 额定电流： 630A 动稳定电流： 100kA （3）电厂主变中性点处：选择GW5-110/630型接地刀闸，其参数如表6-16所示。

表6-16 接地刀闸参数

额定电压： 110kV 热稳定电流： 16kA（4s） 额定电流： 630A 动稳定电流： 55kA 6.6 高压熔断器的选择

熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害。选择RN4-26500MW型高压熔断器。 6.7 避雷器的选择

考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优越于碳化硅避雷器（磁吹避雷器），且没有串联间隙，保护特性好，没有工频续流、灭弧等问题。所以选用金属氧化锌避雷器。由于金属氧化锌避雷器没有串联间隙正常工频相电压要长期施加在金属氧化物电阻片上，为了保证使用寿命，长期施加于避雷器上的运行电压不可超过避雷器的持续运行电压。

（1）电厂启备变高压侧：选择Y10W5-220/520GW型避雷器。 （2）电厂主变压器高压侧：选择Y10W5-220/520GW型避雷器。 （3）主变压器中性点处：选择Y1W5-146/320GW型避雷器。 （4）电厂发电机出口处：选择Y2.5W-25.4型避雷器。 6.8 设备清单表

表6-17所示为设备清单。

表6-17 设备清单

标号 1 2 3 4 5 设备名称 发电机 主变压器 厂用变压器 启备变 断路器 型 号 QFSN-330-2 SFP10-400000/220 SFP10-50000/20 SFFZ10-50000/20 六氟化硫断路器CB 设 备 参 数 S=330MW;U=220kV; I=11200A;COSФ=0.85; S=400MVA;U=24222.5%/24kV; S=50/31.5-31.5;U=20±2×2.5%/6.3-6.3kV; S=50/31.5-31.5;U=230±8×1.25%/6.3-6.3kV; I=4000A ;=50kA 数量 2 2 2 9 标号 6 7 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

设备名称 断路器 隔离开关 隔离开关 隔离开关 隔离开关 隔离开关 接地刀闸 接地刀闸 接地刀闸 电流互感器 电流互感器 电流互感器 电流互感器 电流互感器 电压互感器 电压互感器 电压互感器 高压熔断器 避雷器 避雷器 避雷器

型 号 SW6-220IV（W） 隔离开关DS GW4-220ⅡDW GW4-220W GW4-220ⅠDW GW4-220DW 设 备 参 数 I=2000A ;=40kA =100kA ;=40kA =100kA ;=40kA =100kA ;=40kA =100kA ;=40kA =100kA ;=40kA =100kA ;=40kA =100kA ;=40kA =100kA ;=40kA 电流比：2×1250/5A;次级组合：5P20/5P20/5P20/5P20/0.5/0.2s 电流比：600-1200/5A；次级组合：5P20/5P20/0.2 电流比：100-500/5A；次级组合：5P20/5P20 电流比：200-600/5A；次级组合：5P20/5P20 电流比：2×600/5A；次级组合：10P/10P/10P/10P/0.5 变比： 变比： 变比：

数量 1 17 6 1 1 1 1 1 1 9 2 1 2 1 6 2 4 6 3 2 2

JW6-220 JW-220 GW5-110/630 六氟化硫电流互感器 套管电流互感器 套管电流互感器 套管电流互感器 LB-220W JDZJ-20 PT PT

RN4-26500MW

Y10W5-220/520W Y1W5-146/320GW

Y2.5W-25.4

7 高压配电装置

配电装置是根据电气主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器，母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置。其作用是在正常运行情况下，用来接受和分配电能，而在系统发生故障时，迅速切断故障部分，维持系统正常运行。

高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济，遵循有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统条件、自然环境特点和运行、检修、施工方面的要求，合理制定布置方案和选用设备，积极慎重地采用新布置、新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新，做到技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便。

发电厂的配电装置型式选择，应考虑所在地区的地理情况和环境情况，因地制宜，节约用地，并结合运行、检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。在确定配电装置型式时必须满足下述要求：节约用地；运行安全和操作巡视方便；便于检修和安装；节约材料，降低成本。 淮阴电厂二期高压配电装置采用SF6气体绝缘全封闭组合电器（GIS）。

SF6气体绝缘全封闭组合电器（GIS）是在SF6断路器基础上发展起来的，GIS是目前电气设备集成度最高的布置形式。一般，GIS将断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、 电流互感器、避雷器和母线等元件封装在接地的金属壳体内，壳体内充以0.4～0.6MPa压力的SF6气体作为相间和相对地绝缘。

GIS是由中压电网逐步发展到高压和超高压电网的。采用GIS可以大大缩小配电装置的占地面积和空 间体积，且运行安全可靠、维护方便，在国内外高压和超高压配电装置中得到越来越广泛的应用。

8 总结

淮阴发电厂一期工程采用了双母线带旁路母线的接线，在其基础上二期工程采用双母线接线，为了减少检修周期，采用六氟化硫断路器。本次设计的主要内容如下：确定了电气主接线的最佳方案；通过查阅设计手册选择主变压器的型号；确定厂用电的接线型式并选择厂用变压器和厂用备用变压器；确定短路点，并对各短路点进行短路计算；根据短路计算的结果对电气一次设备进行选择和校验；最后确定配电装置的布置，并画出主接线图、配电装置的平面图和断面图。

这次设计，是对已学知识的整理和进一步的理解、认识，学习和掌握发电厂电气部分设计的基本方法培养分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。通过这次设计，我巩固了所学的基本理论和专业知识，并综合运用所学到的知识去解决实际问题，学习工程设计的基本技能、基本程序和基本方法。在设计过程中我们要综合分析、研究所给的原始资料，从而确定研究方法，在查阅资料和分析的过程中，将大大拓宽我们的专业知识领域，的分析问题、解决问题，使理论知识与工程实际相联系，并达到对知识的融汇和贯通及合理应用。通过这次设计，我们进一步领会电力工业建设中的观念和经济技术观念，以及对工程技术中的技术和经济问题，能够进行比较全面的综合分析。使我们对电力系统有了一个整体和具体的了解，这对我们今后工作中有积极的意义。

参考文献

[1] 姚春球编. 发电厂电气部分. 北京：中国电力出版社，2004年10月

[2] 范锡普主编. 发电厂电气部分（第二版）. 北京：中国电力出版社，1995年11月 [3] 熊信银主编. 发电厂电气部分（第三版）. 北京：中国电力出版社，2004年8月 [4] 孟祥萍，高燕编著. 电力系统分析. 北京：高等教育出版社，2004年2月

[5] 何仰赞，温增银编. 电力系统分析（上、下册）（第三版）. 武汉：华中科技大学出版社，2002年1月 [6] 水利电力部西北电力设计院编. 电力工程电气设计手册（电气一次部分）. 北京：水利电力出版社，1994年9月

[7] 水利电力部西北电力设计院编. 电力工程电气设计手册（电气二次部分）. 北京：水利电力出版社，1994年9月

[8] 电力工业部西北电力设计院编. 电力工程电气设备手册（电气一次部分）. 北京：中国电力出版社，1998年10月

[9] 电力工业部西北电力设计院编. 电力工程电气设备手册（电气二次部分）. 北京：中国电力出版社，1998年

10

月

谢 辞

首先，感谢各位老师和同学对我在此次毕业设计中的细心指导。在老师的指导下，和同学的帮助下，经过十周的努力，我顺利地完成了毕业设计。

在这里，还要感谢电信学院的所有老师，大学四年我从你们那学到了很多知识，有专业知识，也有为人处事的方法，这为我们以后进入社会有很大的帮助。在此对老师们不辞辛劳的工作和对学生的无私的关心表示衷心的感谢。

在整个设计过程中，邢顺涛老师针对我提出的问题和我在设计中存在的问题，进行了认真的指导，并对一些问题给予了合理的建议，使我对问题有了正确的认识，补充了知识上的不足，对专业知识有了更深入地了解，使我使我能够正确顺利地完成此次设计。通过和同学的相互探讨，使我的设计更加完善。

最后，再次对给予我指导的各位老师和同学表示衷心的感谢！