畢業(yè)設(shè)計(論文)-發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　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。</p><p>　　電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計的首要部

2、分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身的運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)。并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置、繼電保護和控制方式的擬定有較大的影響。電能的使用已經(jīng)滲透到社會、經(jīng)濟、生活的各個領(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%。本文是對配有六臺50MW汽輪發(fā)電機的大型火電廠一次部分的初步設(shè)計，主要完成了電氣主接線的設(shè)計。包括電氣主接線的形式的比較、選擇；主變壓器、啟動/備用變

3、壓器和高壓廠用變壓器容量計算、臺數(shù)和型號的選擇；短路電流計算和高壓電氣設(shè)備的選擇與校驗; 并作了防雷與接地。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 變壓器；發(fā)電廠；電力系統(tǒng)；一次設(shè)計；電氣設(shè)備</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>

4、;<b>　　1前 言1</b></p><p>　　2 電氣主接線設(shè)計2</p><p>　　2.1 主接線的設(shè)計原則2</p><p>　　2.2 主接線設(shè)計的基本要求2</p><p>　　2.2.1 主接線可靠性的要求2</p><p>　　2.2.2主接線靈活性的要求2

5、</p><p>　　2.2.3 主接線經(jīng)濟性的要求3</p><p>　　2.3 電氣主接線的選擇和比較3</p><p>　　2.3.1 主接線方案的擬定3</p><p>　　2.3.2 主接線各方案的討論比較6</p><p>　　2.3.3 主接線方案的初步選擇6</p><p&

6、gt;　　3 主變壓器的選擇7</p><p>　　3.1 變壓器的確定原則7</p><p>　　3.2 方案一變壓器的選擇7</p><p>　　3.3 方案四變壓器的選擇8</p><p>　　4 短路電流計算書10</p><p>　　4.1 短路電流計算的目的10</p><p

7、>　　5 方案1主要電氣設(shè)備的選擇20</p><p>　　5.1 各回路最大持續(xù)工作電流一覽表21</p><p>　　6 方案4主要電氣設(shè)備的選擇35</p><p>　　6.2斷路器的選擇及校驗36</p><p>　　7 主接線方案的經(jīng)濟比較51</p><p>　　7.1 方案1與方案4的綜合

8、投資51</p><p>　　8 其他電氣設(shè)備的選擇55</p><p>　　8.1 電流互感器的選擇及校驗55</p><p>　　8.4 避雷器的選擇及校驗66</p><p>　　8.4.1 110kV側(cè)避雷器的選擇和校驗67</p><p>　　8.4.2 35kV側(cè)避雷器的選擇和校驗67</

9、p><p>　　8.4.3 10kV側(cè)避雷器的選擇和校驗68</p><p>　　9 配電裝置的設(shè)計70</p><p>　　10 防雷保護設(shè)計72</p><p>　　10.1 避雷針的作用72</p><p>　　10.2 避雷針的配置72</p><p>　　10.3防雷保護方案7

10、2</p><p>　　11 接地網(wǎng)的設(shè)計75</p><p>　　11.1 設(shè)計說明75</p><p>　　11.2 接地體的設(shè)計75</p><p>　　11.3 典型接地體的接地電阻計算75</p><p>　　11.4 接地網(wǎng)設(shè)計計算75</p><p><b>　

11、　結(jié)論78</b></p><p><b>　　參考文獻79</b></p><p><b>　　致謝80</b></p><p><b>　　1前 言</b></p><p>　　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

12、將自然界的一次能源通 過發(fā)電動力裝置（主要包括鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等）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。由于電源點與負荷 中心多數(shù)處于不同地區(qū)，也無法大量儲存，電能生產(chǎn)必須時刻保持與消費平衡。因此，電能的集中開發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應(yīng)與負荷的隨機變化，就制約了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行。據(jù)此，電力系統(tǒng)要實現(xiàn)其功能，就需在各個環(huán)節(jié)和不同層次設(shè)置相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，以便對電能的生產(chǎn)和輸運過程

13、進行測量、調(diào)節(jié)、 控制、保護、通信和調(diào)度，確保用戶獲得安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)的電能。</p><p>　　電能是一種清潔的二次能源。由于電能不僅便于輸送和分配，易于轉(zhuǎn)換為其它的能源，而且便于控制、管理和調(diào)度,易于實現(xiàn)自動化。因此，電能已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟、社會生產(chǎn)和人民生活的各個方面。絕大多數(shù)電能都由電力系統(tǒng)中發(fā)電廠提供，電力工業(yè)已成為我國實現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，得到迅猛發(fā)展。到2003年底，我國發(fā)電機裝機容量達38450萬

14、千瓦，發(fā)電量達19080億度，居世界第2位。工業(yè)用電量已占全部用電量的50～70%，是電力系統(tǒng)的最大電能用戶，供配電系統(tǒng)的任務(wù)就是企業(yè)所需電能的供應(yīng)和分配。電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，使高效、無污染、使用方便、易于調(diào)控的電能得到廣泛應(yīng)用，推動了社會生產(chǎn)各個領(lǐng)域的變化，開創(chuàng)了電力時代，發(fā)生了第二次技術(shù)革命。電力系統(tǒng)的規(guī)模和技術(shù)水準已成為一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平的標志之一。</p><p><b>　　2 電氣主接線設(shè)計&

15、lt;/b></p><p>　　2.1 主接線的設(shè)計原則</p><p>　　發(fā)電廠電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。它表明了發(fā)電機、變壓器、線路和斷路器等的數(shù)量和連接方式及可能的運行方式，從而完成發(fā)電、變電、輸配電的任務(wù)。它的設(shè)計，直接關(guān)系著全站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。主接線的設(shè)計是一個綜合性的問

16、題。必須在滿足國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策的前提下，力爭使其技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠。</p><p>　　對于6～220KV電壓配電裝置的接線，一般分兩類：一為母線類，包括單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段和增設(shè)旁路母線的接線；其二為無母線類，包括單元接線、橋形接線和多角形接線等。</p><p>　　2.2 主接線設(shè)計的基本要求</p><p>　　發(fā)電廠的電氣

17、主接線應(yīng)根據(jù)該發(fā)電廠所在電力系統(tǒng)中的地位，發(fā)電廠的規(guī)劃容量、負荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求。</p><p>　　2.2.1 主接線可靠性的要求</p><p>　　可靠性的工作是以保證對用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次部分在運

18、行中可靠性的綜合。因此，不僅要考慮一次設(shè)備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設(shè)備的故障對供電可靠性的影響。評價主接線可靠性的標志是：</p><p>　?。?）斷路器檢修時是否影響停電；</p><p>　?。?）線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數(shù)和停運時間的長短，以及能否對重要用戶的供電；</p><p>　　（3）變電站全部停電的可能性。<

19、;/p><p>　　2.2.2主接線靈活性的要求</p><p>　　主接線的靈活性有以下幾個方面的要求：</p><p>　?。?）調(diào)度要求。可以靈活的投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負荷；能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式下、檢修方式下以及特殊運行方式下的調(diào)度要求。</p><p>　?。?）檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備進行

20、安全檢修，且不致影響對用戶的供電。</p><p>　　（3）擴建要求。可以容易的從初期過渡到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設(shè)備改造量最少。</p><p>　　2.2.3 主接線經(jīng)濟性的要求</p><p>　　在滿足技術(shù)要求的前提下，做到經(jīng)濟合理。</p><p>　　（1）投資?。褐鹘泳€簡單，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備的投資；占

21、地面積?。弘姎庵鹘泳€設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地、架構(gòu)、導線、絕緣子及安裝費用。</p><p>　　（2）電能損耗少：經(jīng)濟選擇主變壓器型式、容量和臺數(shù)，避免兩次變壓而增加電能損失。</p><p>　　2.3 電氣主接線的選擇和比較</p><p>　　2.3.1 主接線方案的擬定</p><p>　　110kV側(cè)是4回出線，3

22、5kV側(cè)有6回出線，10kV側(cè)有8回出線。</p><p><b>　　方案1：</b></p><p>　　圖2-1方案一主接線</p><p><b>　　方案2：</b></p><p>　　圖2-2方案二主接線</p><p><b>　　方案3：</

23、b></p><p>　　圖2-3方案三主接線</p><p><b>　　方案4：</b></p><p>　　圖2-4方案四主接線</p><p><b>　　方案5：</b></p><p>　　圖2-5方案五主接線</p><p>　　2

24、.3.2 主接線各方案的討論比較</p><p>　　方案2：此方案中只有一臺三繞組變壓器，如果遇到檢修等情況難以保證供電的可靠性，不宜采用。</p><p>　　方案3：此方案中35kV側(cè)發(fā)電機所接雙繞組變壓器難以選出符合要求的變壓器，不宜采用。</p><p>　　方案5：10kV側(cè)采用雙母線接線。因為10kV安裝了四臺發(fā)電機，會造成短路電流過大，不宜采用。&l

25、t;/p><p>　　2.3.3 主接線方案的初步選擇</p><p>　　通過分析原始資料,可以知道該發(fā)電廠在系統(tǒng)中的地位較重要,年運行小時數(shù)較高,因此主接線要求有較高的可靠性和調(diào)度的靈活性.根據(jù)以上各個方案的初步經(jīng)濟與技術(shù)性綜合比較,兼顧可靠性，靈活性,我選擇方案1與方案4，待選擇完電氣設(shè)備后再進行更詳盡的技術(shù)經(jīng)濟比較來確定最終方案。</p><p><b&g

26、t;　　3 主變壓器的選擇</b></p><p>　　3.1 變壓器的確定原則 </p><p>　　電力變壓器（文字符號為T或TM），根據(jù)國際電工委員會的界定，凡是三相變壓器的額定容量在5kVA及以上，單相的在1kVA及以上的輸變電用變壓器，均成為電力變壓器。電力變壓器是發(fā)電廠和變電所中重要的一次設(shè)備之一，隨著電力系統(tǒng)電壓等級的提高和規(guī)模的擴大，電壓升壓和降壓的層次增多，系

27、統(tǒng)中變壓器的總?cè)萘恳堰_發(fā)電機容量的7-10倍。可見，電力變壓器的運行是電力生產(chǎn)中非常重要的環(huán)節(jié)。</p><p>　　主變壓器 在電氣設(shè)備投資中所占比例較大，同時與之相適應(yīng)的配電裝置，特別是大容量、高電壓的配電裝置的投資也很大。因此，主變壓器的選擇對發(fā)電廠、變電所的技術(shù)性影響很大。例如，大型發(fā)電廠高、中壓聯(lián)絡(luò)變壓器臺數(shù)不足（一臺）或者容量不足將導致電站、電網(wǎng)的運行可靠性下降，來年絡(luò)變壓器經(jīng)常過載或被迫限制兩級電網(wǎng)

28、的功率交換。反之。臺數(shù)過多、容量過大將增加投資并使配電裝置復雜化。</p><p>　　發(fā)電廠200MW及以上機組為發(fā)電機變壓器組接線時的主變壓器應(yīng)滿足DL5000—2000《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定：“變壓器容量可按發(fā)電機的最大連續(xù)容量扣除一臺廠用變壓器的計算負荷和變壓器繞組的平均溫度或冷卻水溫度不超過650C的條件進行選擇”。</p><p>　　連接在發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)間的主

29、變壓器容量，應(yīng)按下列條件計算：</p><p>　?。?）當發(fā)電機電壓母線上負荷最小時，能將發(fā)電機電壓母線上的剩余有功和無功容量送入系統(tǒng)，但不考慮稀有的最小負荷情況。</p><p>　　（2）當發(fā)電機電壓母線上最大一臺發(fā)電機組停用時，能由系統(tǒng)供給發(fā)電機電壓的最大負荷。在電廠分期建設(shè)過程中，在事故斷開最大一臺發(fā)電機組的情況下，通過變壓器向系統(tǒng)取得電能時，可以考慮變壓器的允許過負荷能力和限制

30、非重要負荷。</p><p>　　（3）根據(jù)系統(tǒng)經(jīng)濟運行的要求，而限制本廠的輸出功率時能供給發(fā)電機電壓的最大負荷。</p><p>　?。?）按上述條件計算時，應(yīng)考慮負荷曲線的變化和逐年負荷的發(fā)展。特別注意發(fā)電廠初期運行時當發(fā)電機電壓母線負荷不大時，能將發(fā)電機電壓母線上的剩余容量送入系統(tǒng)。</p><p>　?。?）發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)連接的變壓器一般為兩臺。對裝設(shè)

31、兩臺變壓器的發(fā)電廠，當其中一臺主變退出運行時，另一臺變壓器應(yīng)承擔70%的容量。</p><p>　　5 方案1主要電氣設(shè)備的選擇</p><p><b>　　斷路器的選擇及校驗</b></p><p>　　斷路器選擇原則與技術(shù)條件</p><p>　　在各種電壓等級的變電站的設(shè)計中，斷路器是最為重要的電氣設(shè)備。高壓斷路器

32、的工作最為頻繁，地位最為關(guān)鍵，結(jié)構(gòu)最為復雜。在電力系統(tǒng)運行中，對斷路器的要求是比較高的，不但要求其在正常工作條件下有足夠的接通和開斷負荷電流的能力，而且要求其在短路條件下，對短路電流有足夠的遮斷能力。</p><p>　　高壓斷路器的主要功能是：正常運行時，用它來倒換運行方式，把設(shè)備或線路接入電路或退出運行，起著控制作用；當設(shè)備或電路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運行，能起保護作用。高壓斷路器

33、是開關(guān)電器中最為完善的一種設(shè)備。其最大特點是能斷開電路中負荷電流和短路電流。</p><p>　　按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)和滅弧方式，一般可分為：多油斷路器、少油斷路器、壓縮空氣斷路器、真空斷路器、SF6斷路器等。</p><p>　　斷路器型式的選擇，除應(yīng)滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境外，還應(yīng)考慮便于施工調(diào)試和維護，并以技術(shù)經(jīng)濟比較后確認。</p><p>　　目前國產(chǎn)的

34、高壓斷路器在110KV主要是少油斷路器。</p><p>　　斷路器選擇的具體技術(shù)條件如下：</p><p>　　1）電壓：Ug≤ UN Ug---電網(wǎng)工作電壓</p><p>　　2）電流：Ig.max≤ IN Ig.max---最大持續(xù)工作電流</p><p>　　3）斷開電流：Idt≤ INbr</p><

35、;p>　　Idt--- 斷路器實際斷開時間t秒的短路電流周期分量</p><p>　　INbr---斷路器額定斷開電流</p><p>　　4）動穩(wěn)定： ich≤ imax</p><p>　　imax---斷路器極限通過電流峰值</p><p>　　ich--- 三相短路電流沖擊值</p><p>　　5）熱穩(wěn)

36、定：I∞²tdz≤It²t</p><p>　　I∞--- 穩(wěn)態(tài)三相短路電流</p><p>　　tdz --- 短路電流發(fā)熱等值時間</p><p>　　It--- 斷路器t秒熱穩(wěn)定電流　</p><p>　　其中tdz=tz+0.05β"²，tz由β" =I" /I∞和短路電流

37、計算時間t決定，從《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》P112，圖5－1查出短路電流周期分量等值時間tz，從而可計算出tdz。</p><p>　　5.3 隔離開關(guān)的選擇及校驗</p><p>　　隔離開關(guān)的選擇原則及技術(shù)條件：</p><p>　　隔離開關(guān)形式的選擇，應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等要素，進行綜合的技術(shù)經(jīng)濟比較然后確定。其選擇的技術(shù)條件與斷路器的

38、選擇的技術(shù)條件相同。</p><p>　　隔離開關(guān)也是發(fā)電廠和變電所常用的電器，它需與斷路器配套使用。但隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流。</p><p>　　隔離開關(guān)的類型很多，按安裝地點不同，可分為屋內(nèi)式和屋外式，按絕緣支柱數(shù)目又可分為單柱式、雙柱式和三柱式。它對配電裝置的布置和占地面積有很大影響，選型時應(yīng)根據(jù)配電裝置特點和使用要求以及技術(shù)經(jīng)濟條件來確定。本設(shè)

39、計110kV、35kV側(cè)為屋外布置，10kV為屋內(nèi)布置。</p><p>　　隔離開關(guān)的技術(shù)條件與斷路器相同。</p><p>　　6 方案4主要電氣設(shè)備的選擇</p><p>　　6.1 隔離開關(guān)的選擇及校驗</p><p>　　隔離開關(guān)的選擇原則及技術(shù)條件</p><p>　　隔離開關(guān)形式的選擇，應(yīng)根據(jù)配電裝置的布

40、置特點和使用要求等要素，進行綜合的技術(shù)經(jīng)濟比較然后確定。其選擇的技術(shù)條件與斷路器的選擇的技術(shù)條件相同。</p><p>　　隔離開關(guān)也是發(fā)電廠和變電所常用的電器，它需與斷路器配套使用。但隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流。</p><p>　　隔離開關(guān)的類型很多，按安裝地點不同，可分為屋內(nèi)式和屋外式，按絕緣支柱數(shù)目又可分為單柱式、雙柱式和三柱式。它對配電裝置的布置和

41、占地面積有很大影響，選型時應(yīng)根據(jù)配電裝置特點和使用要求以及技術(shù)經(jīng)濟條件來確定。本設(shè)計110kV、35kV側(cè)為屋外布置，10kV為屋內(nèi)布置。</p><p>　　隔離開關(guān)的技術(shù)條件與斷路器相同。</p><p>　　7 主接線方案的經(jīng)濟比較</p><p>　　本章是將方案1和方案4進行經(jīng)濟比較。經(jīng)濟計算是從國民經(jīng)濟整體利益出發(fā)，計算電氣主接線各方案的費用和效益，為選

42、擇經(jīng)濟上的最優(yōu)方案提供依據(jù)。在經(jīng)濟比較中，一般有綜合投資和年運行費用兩大項。</p><p>　　7.1 方案1與方案4的綜合投資</p><p>　　(1)方案1的綜合投資</p><p><b>　　主變壓器 ：</b></p><p>　　SFS-75000

43、 2臺</p><p>　　SFPL1-90000 4臺</p><p><b>　　斷路器：</b></p><p>　　KW5-110 10臺</

44、p><p>　　SW2-35 8臺</p><p>　　SN4-10G 5臺</p><p>　　SN3-10

45、8臺</p><p><b>　　隔離開關(guān)：</b></p><p>　　GW4-110 41臺</p><p>　　GW4-35 24臺</p><p>

46、;　　GW10-10T 10臺</p><p>　　GN1-10 30臺</p><p>　　(2)方案4的綜合投資</p><p><b>　　主變壓器：</b></p&

47、gt;<p>　　SFPL1-90000 4臺</p><p>　　SFSLQ-63000 2臺</p><p><b>　　斷路器：</b></p><p>　　KW5-1

48、10 10臺</p><p>　　SW2-35 8臺</p><p>　　SN4-10G-1500 11臺</p><

49、;p>　　SN4-10G-6000 1臺</p><p><b>　　隔離開關(guān)：</b></p><p>　　GW2-110 2臺</p><p>　　GW4-110

50、 37臺</p><p>　　GW4-35 8臺</p><p>　　GW2-35 18臺</p><p>　　G

51、N10-10T-3000 24臺</p><p>　　GN10-10T-4000 10臺</p><p>　　GN10-10T-6000 6臺</p>

52、<p>　　8 其他電氣設(shè)備的選擇</p><p>　　8.1 電流互感器的選擇</p><p>　　電流互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。對于6~20kV屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器，對于35kV及以上配電裝置，一般用油浸箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器，有條件時，應(yīng)盡量釆用套管式電流互感器。</p><p>

53、;　　電流互感器的二次側(cè)額定電流有5A和1A兩種，一般弱電系統(tǒng)用1A，強電系統(tǒng)用5A，當配電裝置距離控制室較遠時，亦可考慮用1A。</p><p>　　電流互感器的技術(shù)條件主要包括以下幾項：</p><p>　　1)一次側(cè)額定電壓： UN≥Ug</p><p>　　Ug為電流互感器安裝處一次回路的工作電壓，UN為電流互感器額定電壓。</p><p

54、>　　2)一次側(cè)額定電流：I1N≥Ig.max </p><p>　　Ig.max為電流互感器安裝處一次回 路的工作電壓，I1N為電流互感器額定電壓</p><p><b>　　3) 熱穩(wěn)定校驗:</b></p><p>　　電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過一次額定電流Im來校驗：</p><p>　　(Im&

55、#215;Kt)²≥I∞²tdz，</p><p>　　Kt---CT的1s熱穩(wěn)定倍數(shù)；</p><p><b>　　4)動穩(wěn)定校驗：</b></p><p>　　內(nèi)部動穩(wěn)定可用下式校驗：</p><p><b>　　ImKdw≥ich</b></p><p&

56、gt;　　Im--- 電流互感器的一次繞組額定電流（A）</p><p>　　ich--- 短路沖擊電流的瞬時值（kA）</p><p>　　Kdw---CT的1s動穩(wěn)定倍數(shù)</p><p>　　8.2 電壓互感器的選擇</p><p>　　電壓互感器的配置原則是應(yīng)滿足測量、保護、同期和自動裝置的要求；保證在運行方式改變時，保護裝置不失壓、

57、同期點兩側(cè)都能方便的取壓。通常如下配置：</p><p>　　1．母線 6—220kV電壓級的每組母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器，旁母線則視各回路出線外側(cè)裝設(shè)電壓互感器的需要而定。</p><p>　　2．線路 當需要堅實和檢測線路斷路器外側(cè)有無電壓，共同期和自動重合閘使用，該側(cè)裝一臺單相電壓互感器。</p><p>　　3．發(fā)電機 一般在出口處裝兩組。一組（△/

58、Y）用于自動重合閘。一組供測量儀表、同期和繼電保護使用。</p><p>　　各種互感器的使用范圍</p><p>　?。?）6—220kV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)；在高壓開關(guān)柜或在布置地位狹窄的地方，可采用樹脂膠柱絕緣結(jié)構(gòu)。</p><p>　　（2）35—110kV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電壓互感器。</p><p>　?。?/p>

59、3）220kV以上配電裝置，當容量和準確登記滿足要求時，一般采用電容式電壓互感器。</p><p>　?。?）接在110kV及以上線路側(cè)的電壓互感器，當線路上裝有載波通訊時，應(yīng)盡量與耦合電容器結(jié)合，統(tǒng)一選用電容式電壓互感器。</p><p>　　1. 110kV母線側(cè)</p><p>　　擬選型號為JCC—110系列電壓互感器</p><p>

60、;　　表8-10 JCC—110系列電壓互感器技術(shù)數(shù)據(jù)</p><p>　　型號含義：J——電壓互感器</p><p><b>　　C——串級絕緣 </b></p><p><b>　　C ——瓷箱式</b></p><p><b>　　110——額定電壓</b></p&

61、gt;<p><b>　　2．35kV母線側(cè)</b></p><p>　　擬選型號為JDJJ—35系列電壓互感器</p><p>　　表8-11 JDJJ—35系列電壓互感器技術(shù)數(shù)據(jù)</p><p>　　型號含義：J——電壓互感器</p><p><b>　　D—單相</b></

62、p><p><b>　　J ——油浸式</b></p><p><b>　　J——接地保護用</b></p><p><b>　　35——額定電壓</b></p><p><b>　　3．10kV母線側(cè)</b></p><p>　　擬選

63、型號為JSJB—10系列電壓互感器</p><p>　　表8-12 JSJB—10系列電壓互感器技術(shù)數(shù)據(jù)</p><p>　　型號含義：J——電壓互感器</p><p><b>　　S——三相</b></p><p><b>　　J ——油浸式</b></p><p><

64、;b>　　B——帶補償繞組</b></p><p><b>　　10——額定電壓</b></p><p>　　8.3 母線的選擇及校驗</p><p>　　導線截面的選擇按下列技術(shù)條件選擇：（1）工作電流；（2）經(jīng)濟電流密度；（3）電暈；（4）動穩(wěn)定和機械強度；（5）熱穩(wěn)定。同時也應(yīng)注意環(huán)境條件，如溫度、日照、海拔。</

65、p><p><b>　　9 配電裝置的設(shè)計</b></p><p>　　配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分。它是根據(jù)主接線的聯(lián)結(jié)方式，由開關(guān)電器、保護和測量電器、母線和必要的輔助設(shè)備組建而成，用來接受和分配電能的裝置。</p><p>　　配電裝置按電器裝設(shè)地點不同，可分為屋內(nèi)和屋外配電裝置。</p><p>　　屋內(nèi)配

66、電裝置的特點是：</p><p>　　1、由于允許安全凈距小和可以分層布置而使占地面積較?。?lt;/p><p>　　2、維修、巡視和操作在室內(nèi)進行，不受氣候影響；</p><p>　　3、外界污穢空氣對電器影響較小，可減少維護工作量；</p><p>　　4、房屋建筑投資較大。</p><p>　　屋外配電裝置的特點是：

67、</p><p>　　1、土建工作量和費用較小，建設(shè)周期短；</p><p><b>　　2、擴建比較方便；</b></p><p>　　3、相鄰設(shè)備之間距離較大，便于帶電作業(yè)；</p><p><b>　　4、占地面積大；</b></p><p>　　5、受外界環(huán)境影響，設(shè)

68、備運行條件較差，須加強絕緣；</p><p>　　6、不良氣候?qū)υO(shè)備維修和操作有影響。</p><p>　　配電裝置的型式選擇，應(yīng)考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜、節(jié)約用地，并結(jié)合運行及檢修要求，通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。一般情況下，在大、中型發(fā)電廠和變電所中，35kV及以下的配電裝置宜采用屋內(nèi)式；110kV及以上多位屋外式。當在污穢地區(qū)或市區(qū)建110kV屋內(nèi)和屋外配電裝置的造價相近

69、時，宜采用屋內(nèi)型，在上述地區(qū)若技術(shù)經(jīng)濟合理時，220kV配電裝置也可采用屋內(nèi)型。</p><p>　　發(fā)電廠和變電所中6~10kV的屋內(nèi)配電裝置，按其布置型式，一般可以分為三層、二層和單層式。三層式是將所有電器依其輕重分別布置在各層中，它具有安全、可靠性高，占地面積少等特點，但其結(jié)構(gòu)復雜，施工時間長，造價較高，檢修和運行不大方便。二層式是將斷路器和電抗器布置在底層。與三層式相比，它的造價較低，運行和檢修較方便，但

70、占地面積有所增加。三層式和二層式均用于出線有電抗器的情況。單層式占地面積較大，如容量不太大，通常采用成套開關(guān)柜，以減少占地面積。</p><p>　　屋外配電裝置的型式除與主接線有關(guān)外，還與場地位置、面積、地址、地形條件及總體不知有關(guān)，并受到設(shè)備材料的供應(yīng)、施工、運行和檢修要求等因素的影響和限制。</p><p>　　普通中型配電裝置，國內(nèi)采用較多，已有豐富的經(jīng)驗，施工、檢修和運行都比較方

71、便，抗震能力較好，造價比較低。缺點是占地面積較大。中型配電裝置廣泛應(yīng)用于110~500kV電壓級。</p><p>　　高型配電裝置的最大優(yōu)點是占地面積少，一般比普通中型節(jié)約50%左右。但耗用鋼材較多，檢修運行不及中型方便。半高型布置節(jié)約占地面積不如高型顯著，但運行、施工條件稍有改善，所用鋼材比高型少。一般高型適用于220kV配電裝置，而半高型宜于110kV配電裝置。</p><p>　　

72、根據(jù)以上原則，選擇配電裝置如下表：</p><p><b>　　配電裝置表</b></p><p><b>　　10 防雷保護設(shè)計</b></p><p>　　發(fā)電廠和變電所是重要的電力樞紐,一旦發(fā)生雷擊事故,就會造成大面積停電。一些重要設(shè)備如變壓器等,多半不是自恢復絕緣,其內(nèi)部絕緣如故發(fā)生閃絡(luò),就會損壞設(shè)備。</p

73、><p>　　發(fā)電廠和變電所的雷害事故來自兩個方面:一是雷直擊變電所;二是雷擊輸電線路產(chǎn)生的雷電波沿線路侵入變電所。</p><p>　　10.1 避雷針的作用</p><p>　　防直擊雷最常用的措施是裝設(shè)避雷針，它是由金屬制成，比被保護設(shè)備高，具有良好接地裝置，其作用是將雷吸引到自己身上并安全導入地中，從而保護了附近比它矮的設(shè)備、建筑免受雷擊。</p>

74、<p>　　10.2 避雷針的配置</p><p>　　一、避雷針的配置原則：</p><p>　　1.獨立式避雷針宜裝設(shè)獨立的接地裝置。在非高土壤電阻率地區(qū)，其工頻接地電阻。當有困難時，可將該接地裝置與主接地網(wǎng)連接，但避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點沿接地線的長度不得小于15m。</p><p>　　2.獨立式避雷針與變配電裝置在空氣中的間距≥0.2＋0.

75、1h,且；獨立式避雷針的接地裝置與變配電所主接地網(wǎng)在地中距離≥0.3，且，式中為沖擊接地電阻。</p><p>　　二、避雷針位置的確定：</p><p>　　首先應(yīng)根據(jù)變電所設(shè)備平面布置圖的情況而確定，避雷針的初步選定安裝位置與設(shè)備的電氣距離應(yīng)符合各種規(guī)程規(guī)范的要求。</p><p>　　1、電壓110kV及以上的配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的構(gòu)架或房頂上。

76、</p><p>　　2、35kV及以下高壓配電裝置架構(gòu)或房頂不宜裝避雷針，因其絕緣水平很低，雷擊時易引起反擊。</p><p>　　3、在變壓器的門型架構(gòu)上，不應(yīng)裝設(shè)避雷針、避雷線，因為門形架距變壓器較近，裝設(shè)避雷針后，構(gòu)架的集中接地裝置距變壓器金屬外殼接地點在地中距離很難達到不小于15m的要求。</p><p>　　10.3防雷保護方案</p>&

77、lt;p>　　避雷針的設(shè)計一般有以下幾種類型：</p><p>　?、?單支避雷針的保護；</p><p>　?、?兩針避雷針的保護；</p><p>　?、?多支避雷針的保護；</p><p>　　在對較大面積的發(fā)電廠和變電所進行保護時,采用等高避雷針聯(lián)合保護要比單針保護范圍大。因此，為了對本站覆蓋,采用四支避雷針。</p>

78、;<p><b>　　11 接地網(wǎng)的設(shè)計</b></p><p><b>　　11.1 設(shè)計說明</b></p><p>　　變電站需要有良好的接地裝置，以滿足工作安全和防雷保護接地要求。一般做法是根據(jù)安全和工作接地的要求，敷設(shè)一個統(tǒng)一的接地網(wǎng)，然后再在避雷針和避雷器下面增加接地體，以滿足防雷接地的要求?？偟慕拥仉娮铻樗浇拥伢w接地

79、電阻和垂直接地體接地電阻的并聯(lián)等效阻值。一般要求總的接地電阻,才能保證運行的安全。</p><p>　　11.2 接地體的設(shè)計</p><p>　　工程實用的接地體主要由扁鋼、圓鋼、角鋼或鋼管組成，埋入地表下0.5—1m。水平接地體多用扁鋼，寬度一般為20～40mm，厚度不小于4mm，或者用直徑不小于6mm的圓鋼。垂直接地體一般用角鋼（～）或鋼管，長度一般為2.5m。</p>

80、<p>　　11.3 典型接地體的接地電阻計算</p><p>　　1）垂直接地體： </p><p>　　式中：l是接地體長度（m）;d是接地體直徑（m）。當采用扁鋼時d=d/2,b為扁鋼的寬度。當采用角鋼時d=0.84b,b是角鋼每邊寬度。</p><p>　　當有n根垂直接地體時，總接地電阻可按并聯(lián)電阻計算：</p

81、><p>　　式中：稱為利用系數(shù)，它表示由于電流互相屏蔽而使接地體不能充分利用的程度，一般為0.65—0.8。</p><p><b>　　2}水平接地體： </b></p><p>　　式中：L是接地體的總長度（m）;h是接地體埋設(shè)深度（m）；A是表示因受屏蔽影響是接地體電阻增加的系數(shù)。其數(shù)值如下表</p><p>　　1

82、1.4 接地網(wǎng)設(shè)計計算</p><p>　　本次設(shè)計采用先在地下深為h的水平面上敷設(shè)方格形狀的水平接地體，如圖所示：（俯視圖）</p><p><b>　　接地網(wǎng)俯視圖</b></p><p>　　調(diào)整水平接地體的間距可以改變水平接地體電阻的阻值，然后再在兩水平接地體的相交處敷設(shè)垂直接地體。 如圖所示（側(cè)視圖）</p><p

83、><b>　　接地體側(cè)視圖</b></p><p>　　設(shè)水平接地體的間距為8m，則應(yīng)敷設(shè)水平接地體間距為[108.8/8][56.4/8]=137格（[] 為取整符號 ），需要148根。由于138=104<108.8;78=56<56.4，所以接地網(wǎng)比變電站小一點。水平接地體埋設(shè)深度取h=0.8m,采用寬度為40mm,厚度為4mm的扁鋼；垂直接地體采用的角鋼，長度為2.5

84、m。已知土質(zhì)為黏土，</p><p>　　垂直接地體的電阻阻值：</p><p><b>　　取得 Rz=</b></p><p>　　水平接地體的電阻值：L=10138+10147=2020m；</p><p>　　取A=2.14得： </p><p>　　總的接地電阻阻值為以上兩個電阻

85、的并聯(lián)：</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　當間距取9m時算不符合要求，若間距取得比10m小，則不符合經(jīng)濟性的要求，所以取10m最好.</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　通過了解發(fā)電廠以及變電所一次系統(tǒng)的運行原理，并根據(jù)對常規(guī)發(fā)電廠的設(shè)計

86、要求與步驟，完成了110kV發(fā)電廠的一次系統(tǒng)設(shè)計，內(nèi)容包括電氣主接線的選擇，主變壓器的選擇，短路電流的計算，電氣主設(shè)備的選擇，配電裝置設(shè)計和總平面布置，防雷及接地系統(tǒng)設(shè)計。另外，根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)，繪制了電氣主接線圖一張，電氣總平面布置圖一張，配電裝置圖三張（110kV，35kV，10kV），廠用電布置圖一張，防雷接地圖一張。本畢業(yè)設(shè)計的最終方案可靠性較高，選用的設(shè)備也較合適，因此經(jīng)濟性好。另外，還有一些問題考慮不足，由于所獲取的資料有限，本

87、設(shè)計方案的經(jīng)濟比較只能是粗略的比較。因此導致對于方案的可靠性與經(jīng)濟性的平衡方面考慮得欠缺。在以后的學習設(shè)計中，根據(jù)實際的情況和設(shè)備的選擇搭配，采取更為充分有效的方法來進行比較，盡可能的滿足發(fā)電廠的技術(shù)經(jīng)濟平衡。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 程電氣設(shè)計手冊．中國水利水電出版社，1989．</p><p&g

88、t;　　[2] 西北電力設(shè)計院．發(fā)電廠變電所電氣接線和布置．中國水利水電出版社，1984．</p><p>　　[3] 黃純?nèi)A．發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料．.中國水利水電出版社．1987．</p><p>　　[4] 李光琦．電力系統(tǒng)暫態(tài)分析．中國電力出版社，1995．</p><p>　　[5] 戈東方．電力工程電氣設(shè)計手冊．中國水利水電出版社，1989．&l

89、t;/p><p>　　[6] 周澤存．高電壓技術(shù)．中國電力出版社，2005．</p><p>　　[7] 東北電力設(shè)計院．電力工程師手冊．上?？茖W技術(shù)出版社，1978．</p><p>　　[8] 江蘇省電力設(shè)計院.220kV變電站典型設(shè)計手冊.中國電力出版社，2000</p><p>　　[9] 國家電網(wǎng)公司，110kV變電站典型設(shè)計手冊，中國

90、電力出版社，2000</p><p>　　[10] 西北電力設(shè)計院.電氣工程設(shè)計手冊電氣一次部分.上?？茖W技術(shù)出社1980</p><p>　　[11] 江蘇省電力設(shè)計院.35-110kV無人值班變電所典型方案的設(shè)計,中國電力出版社，2002 </p><p>　　[12] 樸在林. 35-110kV變電工程通用圖集.中國水利水電出版社,2

91、001</p><p>　　[13] 唐志平.供配電技術(shù).電子工業(yè)出版社,2005</p><p>　　[14] 陳生貴.電力系統(tǒng)繼電保護.重慶大學出版社,2003</p><p>　　[15] 何仰贊.電力系統(tǒng)分析.華中科技大學出版社,2002</p><p><b>　　致謝</b></p><p

92、>　　歷時將近兩個半個月的時間終于將這篇論文寫完，雖然在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，可是在這寫論文的過程中讓我體會到了知識的魅力。這次的畢業(yè)設(shè)計是在我的指導老師xx老師親切關(guān)懷和悉心指導下完成的。從畢業(yè)設(shè)計選題到設(shè)計完成，感謝x老師給予了我耐心熱情的指導與細心關(guān)懷，謝謝！</p><p>　　由于我的學術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請老師和學友批評和指正！感謝關(guān)心我支持我的朋友們，感謝學