4×200MW火力发电厂电气部分设计

毕业设计（论文）

题目： 4×200MW火力发电厂电气部分设计

学生姓名 钟治民 学号 ************ 专业 机电一体化 班级 黄冈教学点

指导教师 姜永豪 张建文 评阅教师

完成日期 2010 年 6 月 4 日

目 录

摘要 前言

1 毕业设计的主要内容及思想………………………………………………………...7 1.1毕业设计的主要内容、功能及技术指标……………………………………………….7 2 4× 200MW火力发电厂电气主接线的设计…………………………………......8 2.1电气主接钱的主要要求………………………………………………………………….8

2.2电气主接钱设计………………………………………………………………………….9

3 火力发电厂短路电流计算…………………………………………………………...11

3.1短路路计算的目的和简化假设………………………………………………………....13 3.2各系统短路电流的计算…………………………………………………........................15 3.2.1短路计算的基本假定和计算方法…………………………………………………....15 3.2.2电抗图及电抗计算…………………………………………………………………....17 3.2.3短路点的选择、短路电流以及冲击电流的计算……………………………………18

4 火电厂发电机、变压器选择………………………………………………………..19

4.1发电机型…………………………………………………………………………………21 4.1.1简介……………………………………………………………………………………22 4.1.2选型……………………………………………………………………………………23 4.2变压器的选型……………………………………………………………………………24 4.2.1具有发电机电压母线的主变压器……………………………………........................25 4.2.2单元接线的主变压器…………………………………………………………………26

5火电厂断路器、隔离开关、电流、电压互感器的选择.....................................31 5.1短路器的选择…………………………............................................................................32

5.2隔离开关的选择…………………………………………………………………………33 5.3电流互感器的选择………………………………………………………………………35 5.4电压互感器的选择………………………………………………………………………36

6 变压器的继电器保护……………………………………………………………........38 6.1电力变电器的继电保护………………………………………………............................42 6.2变压器继电保护的整定计算………………..…………………………………………..43

6.2.1纵联差动保护的整定计算……………………………………………………………44 6.2.2过电流保护的整定计算………………………………………………………………44

结论 参考文献

4×200MW火力发电厂电气部分设计

摘要：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。

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4台200MW汽轮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; 并作了变压器保护。 关键词： 发电厂；变压器；电力系统；继电保护；电气设备

前言：

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。到2003年底，我国发电机装机容量达

38450万千瓦，发电量达19080亿度，居世界第2位。工业用电量已占全部用电量的50～70%，是电力系统的最大电能用户，供配电系统的任务就是企业所需电能的供应和分配。电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。

1. 毕业设计的主要内容及基本思想

本次毕业设计的主要内容是一个4*200MW火力发电厂的电气部分设计。在这次设计中一共分通过以下几个步骤来五年成本次的设计任务。

1.1毕业设计的主要内容、功能及技术指标

1、电厂规模：

（1）装机容量 4×200MW =800 MW UN=10.5KV

（2）机组年利用小时数：Tmax=6000h/a （3）气象条件：发电厂所在地，最高气温 23℃，最低气温-36℃，平均气温 6℃，最热日平均气温 23℃，冻土层1.5米,覆冰厚7mm,最大风速20M/S,大气无明显污染,土壤电阻率大于500欧 厂用电率：8% 2、主要技术指标：

（1） 保证供电安全、可靠、经济； （2）功率因数达到0.9及以上 3、主要内容：

（1）确定主接线：根据设计任务书，分析原始资料与数据。 （2）选择主变压器：选择变压器的容量、台数、型号等。

（3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，选择短路计算点，绘制等值网络图，计算短路电流，并列表汇总。

（4）电气设备的选择：选择并校验断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、电缆、避雷器等，选用设备的型号、数量汇总成设备一览表； （5）主变压器继电保护的整定计算及配置

2. 4*200MW 火力发电厂电气主接线的设计选定

2.1电气主接线的设计依据

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。大型主力或电厂靠近煤矿或沿海、沿江，并接入300-500KV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；企业自备电厂则以本企业供电供热为主，并与地区110-220KV系统相连。中小型电厂常有发电机电压馈线向附近供电。

2.1.1电气主接线的主要要求

电气主接线的设计原则是：根据发电厂在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。 （1） 可靠性：衡量可靠的标准，一般是根据主接线型式机主要设备操 作的可能方式，按一定的规律计算出“不允许”事件发生的规律，停运的持续时间期望值等指标，对几种主接线型式中择优。所谓“不允许”事故，是指发生故障后果非常严重的事故，如全部电源津县停运、朱变压器停运，全场停电事故等。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。

（2） 灵活性：是指在调度时，可以灵活的投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以极特殊运行方式下的系统电镀要求；在检修时，可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，而不致影响电力网的运行和对用户的供电；在扩建时，可以容易的从初期接线扩建到最终接线，在不影响连接供电或停电时间最短的情况下，投入新机组、变压器或线路，并对一次和二次部分的改建工作量最少。在操作时间便、安全、不易发生误操作的“方便性”。 （3） 主接线应在满足供电可靠性、灵活性要求的前提下做到经济性。即： 主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器等一次设备，要是控制、保护不过于复杂，要能短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。做到投资省。合理的选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变等）容量、台数，避免两次变压而增加电能的损失。电器主接线选择时要为配电装置的布置创造条件，尽量使占地面积减少。

2.1.2. 电气主接线设计

1、毕业设计的技术背景和设计依据 （1）电厂规模：

装机容量: 装机4台，容量分别为 4X200MW, UN=10.5KV

机组年利用小时数: Tmax=6200h

发电站所在地气侯条件：最高气温+23℃，最低气温-36℃，平均气温+6℃，最热日平气温+23℃，冻土层1.5米,覆冰厚7mm,最大风速20M/S,大气无明显污染,土壤电阻率500

欧&S226;米,海拔标高

173

米,地震基本烈度为

6

度 。

（2）出线回数：电厂生产的电能除厂用电外，全部以双回线路送入系统： 2、主接线的方案

a.220KV电压等级的方案选择。

由于220KV 电压等级的电压馈线数目是2回，所以220 KV电压等级的接线形式可以选择单母线接线形式。由于单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优点，采用设备少、投资省、操作方便、便于扩建和采用成套配电设备装置且双回线路送入系统，所以220 KV电压等级的接线形式选择为单母线接线。 b.110KV电压等级的方案选择。

由于110KV电压等级的电压馈线数目是6回，110KV电压等级上的出线 上为二类负荷，对这类用户可以进行短暂的停电，并不会造成人身危险以及设备的破坏，也不会给国民经济带来巨大的损失或造成巨大的政治影响。综合考虑，则选择单母线分段的接线形式。

c.10KV电压等级的方案选择。

由于10KV电压等级的电压馈线数目是10回，所以在本方案中的可选择的接线形式是单母线分段接线。用断路器把母线分段后，对重要的用户可以从不同的段引出两条回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。

设计发电厂主接线时在技术上应考虑的主要问题是：1）保证全系统运行的稳定性，不应再本厂、站内的故障造成系统的瓦解；2）保证负荷、特别是重要负荷供电的可靠性及电能质量；3）各设备、特别要注意高、中压联络变压器的过载是否在允许范围内。

电气主接线图

110KV10KV

3. 火力发电厂短路电流计算

3.1短路计算的目的和简化假设

因为短路故障对电力系统可能造成极其严重的后果，所以一方面应采取措施以短路电流，另一方面要正确选择电气设备、载流导体和继电保护装置。这一切都离不开对短路电流故障的分析和短路电流的计算。概括起来，计算短路的主要目的在于：

（1）为选择和校验各种电气设备的机械稳定性和热稳定性提供依据，为此，计算短路冲击电流以校验设备的机械稳定性，计算短路电流的周期分量以校验设备的热稳定性；

（2）为设计和选择发电厂和变电所的电气主接线提供必要的数据；

（3）为合理配置电力系统中各种继电保护和自动装置并正确整定参数提供可靠的依据。

在实际短路计算中，为了简化计算工作，通常采用一些简化假设，其中主要包括：

（1）符合用恒定电抗标识或忽略不计；

（2）认为系统中个元件参数恒定，在高压网络中不计元件的电阻和导纳，即个元件军用春电抗表示，并认为系统中各发电机的电势通相位，从而避免了复数的运算；

（3）系统出不对称故障出现局部不对称，其余部分是三相对称的。

3.2各系统短路电流的计算

3.2.1短路计算的基本假定和计算方法

1．基本假定

（1）正常工作时，三相系统对称运行。 （2）所有电源的电动势相位角相同。

（3）系统中的电机均为理想电机，不考虑电磁饱和、磁滞、涡流及导体肌肤效应等影响；转子结构完全对称；

（4）短路发生在短路电流为最大的瞬间；

（5）不考虑短路电的电弧阻抗和变压器的励磁电流。

3.2.2电抗图及电抗计算

由4×200MW火电厂电气主接线图，和设计任务书中给出的相关参数，可画出系统的等值电抗图如图3-1所示。

选取基准容量为Sj=100MVA Uj=Uav=1.05Ue Sj —— 基准容量；

Uav—— 所在线路的品平均电压

以上均采用标幺值计算方法，省去“*”。 1．对于QFSN—200—2型发电机的电抗

//X1X2X3X4XdSjSe0.1456

1000.062200

2．对于SSPL—260000型的双绕组变压器的电抗

X5X6Uk%Sj141000.0538100Se100260

式中 Uk%——变压器短路电压的百分数（%）； Se——最大容量绕组的额定容量（MVA）； Sj——基准容量（MVA）。

C110KV220KVX13X10X9X7X8X5X6X14X11X1210KVX3X4X1X2G1G2G3G4

图 3-1

3．对于OSSPSL—3000/220型三绕组变压器的电抗

X7X8Sj1(Ud高中%Ud高低%Ud中低%）200Se

1100(13.111.6-18.8)300 = 200 =0.0098

Sj1X9X10(Ud高中%Ud中低%Ud高低%）200Se

1100(13.118.8-11.6)300 =200 =0.0338

X11X12Sj1(Ud高低%Ud中低%Ud高中%）200Se

1100(18.811.6-13.1)300 =200 =0.0288

4．线路阻抗（设计任务书中已给出）：

X13=0.025

3.2.3短路点的选择、短路电流以及冲击电流的计算

无限大容量电力系统是指容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当用户

供电系统发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压基本不变，可将该电力系统视为无限大容量电力系统。但是，在实际电力系统中，他的容量和阻抗都有一定的数值，一次，当用户供电系统发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压相应的有所变动。但一般的供电系统，由于它是在小容量线路上发生短路，电力系统母线电压基本不变，因此，电力系统可视为无限大容量电力系统。由于无限大容量电力系统的三相短路电流是对称的，所以他的变化规律只需考虑一相的。

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，应在三条电压等级的母线上选择三个短路计算点d1、d2、d3。由于10KV电压等级有15km电缆馈线10回，所以在10KV的出线上需加设电抗器。当d4 点短路时，因受电抗器的，流过出线上的断路器的电流较小，所以在工程计算中选取d4点为短路计算点，以便使出线断路器选择轻型的。

无线大功率系统的德主要特征是：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。 如取平均额定电压进行计算，则系统的短电压U=Uav，若选取Ud=Uav，则无限大功率系统的短电压的标幺值

U*U1Ud，

短路电流周期分量的标幺值为

IP*U*1X*X*

式中 值

X* ——无限大系统功率系统对短路点的组合电抗（即总电抗）的标幺

短路电流的有名值为

IP*IPIdIdX*

则冲击电流为

ishKshIPMKshIP2

0.01Ta 式中 Ksh1e——冲击系数，表示冲击电流对周期分量幅值的倍数。当时

间常数Ta的值由零编制无限大时，冲击系数值的变化范围为： 1Ksh2 在以下的计算中，取Ksh =1.8； 1、220KV母线上短路（d1点）的计算

X13 d1CX15 d2G1X5X6X8X7X12X11X3G4X4CX16 X13G3X2G2CX1G1

图 3-2 图 3-3

11X15(X1X11X7)(X2X12X8)22

1(0.062+0.02880.0098) = 2 =0.050

11X16(X3X5)(X4X6)0.058 22

短路点短路电流的计算：

//I*

111111X15X16X130.0500.0580.025

=20+17.24+40=77.24

//I//I*Sj3Uav77.24

10019.39KA3230

//i2IKsh219.391.8=49.35 KA sh

2、110KV母线上发生短路（d2）时的计算

CX13d3d3X17X18X18X16X13X19CX16G3X17X19G1G1G3

图 3-4 图 3-5

X1711X9X100.016922

11X18X7X80.004922

11X19(X1X11)(X2X12)0.045422

X20X17X19

d3X20X17X190.22X18

d3G1X20G1X22G3X23CCG3X21X16X13

图 3-6 图 3-7

X21X17X18X17X180.024X19

X22X21X16X21X160.138X13 X21X130.059X16

X23X21X13

//I*

11111128.75X20X22X230.220.1380.059

//I//I*Sj3Uav28.7510014.43KA3115

//i2IKsh214.431.8=36.74 KA sh3、10KV母线上发生短路电流（d3）时的计算 限流电抗器的初选

INSN700003018.91A3UN3UN0.85

选型为 XKK—10—4000—12 所以，限流电抗器的电抗值应为

X24XR*C

SUN121210100j0.1571003410.521003410.52

CX13X13X7X8X26X27X16X16X11d3X24d3X24X12X1X2G3X1X2G3G1G2G1G2

图 3-8 图 3-9

X25X1X26X27d3X25X28G1d3X24X29X1X2X2G2G1G2

图 3-10 图 3-11

X1d3X30G1X31G2

图 3-12

X29=X27X24X26X27=X7X11X8X120.0386

X28=X26X24X26X240.03860.01570.0386+0.157+X270.0386 =0.3526 X27X240.03860.01570.0386+0.157+X260.0386=0.3526

X30X25X280.35260.01750.3701X31X29X20.35260.0620.4146//I*

111111X30X31X10.37010.41460.062

=2.682.3916.1321.99

//I//I*Sj3Uav21.199

100116KA310.5

//i2IKsh21161.8=296.69KA sh

4、10KV出线上发生短路（d4）时的短路计算 出线上限流电抗器的初选

INSN1800116.44A3UN3UN0.85

选型为 XKK—10—200—8 所以，限流电抗器的电抗值应为

8UNSj1210100X14XR*0.1051003410.521003410.52

C1X13C1X13X7d4X14X8d4X18X11X24X12X16X14X32X16X1G1G2X2X33G3G3G1

图 3-13 图 3-14

C1X13d4X34X14X16d4X14X33G1X34X13C1X16X33G3G1G3

图 3-15 图 3-16

X35d4X35G1X36X13C1X38X16G3G3d4X37C1G1

图 3-17 图 3-18

X36X34X14X37X36X13X38X36X16//I*X34X140.01930.1050.01930.105+0.17X330.031 X36X130.170.0250.170.025+0.296X160.058 X36X160.170.0580.170.058+0.688X130.025

111111X35X37X380.3050.2960.688

=3.721.453.288.449

II////*Sj3Uav8.44910046KA310.5

ish2I//Ksh2461.8=118KA 系统短路电流小结

短路点 电流值 电流周期分量标幺值 电流周期分量有铭值 短路冲击电流 220KV母110KV母线10KV母线10KV出线电抗线发生短发生短路发生短路器回路发生短路（d1点） （d2点） 77.24 19.39KA 49.35KA 28.75 14.43KA 36.74KA （d3点） 21.99 116KA 路（d4点） 8.449 46KA 296．69KA 118KA

4. 火电厂发电机、变压器的选择

4.1发电机的选型

4.1.1简介

汽轮发电机由汽轮机直接耦合传动。励磁机是向汽轮发电机提供励磁的设备。

（1） 冷却方式

采用的冷却方式，定子绕组和转子有空冷、水内冷和氢冷等。在转子氢内冷系统中，又有轴向通风等多种方式。

（2） 励磁方式

发电机容量在100MW以上的普遍采用同轴交流励磁机经静止半导体整流励磁方式。

4.1.2选型

（1）.选择型号 QFSN—200--2 型号含义； 2——2极 200——额定容量 N——氢内冷 F——发电机 Q——汽轮机 S——水内冷

（2） QFSN—200—2型汽轮发电机主要参数

视在功率 （MVA） 235 有功功率（MW） 200 电压（V） 电流（A） 功率因数cos 15750 8625 0.85 本次设计题目为4×200MW的火力发电厂电气部分的设计。由于装机容量: 装机4台，容量分别为4X200MW, UN=10.5KV，所以可以选取的发电机台数有四台。考虑到汽轮机的最大连续进汽量工况出力系制造厂为补偿制造偏差和汽轮机等老化所留的余度，也即汽轮机不宜在此工况下长期连续运行，所以，发电机的最大连续出力在功率因数和氢压为额定值时与汽轮机的最大连续出力配合即可。

4.2变压器的选型

电力变压器（文字符号为T或TM），根据国际电工委员会的界定，凡是三相变压器的额定容量在5KVA及以上，单相的在1KVA及以上的输变电用变压器，均成为电力变压器。电力变压器是发电厂和变电所中重要的一次设备之一，随着电力系统电压等级的提高和规模的扩大，电压升压和降压的层次增多，系统中变压器的总容量已达发电机容量的7-10倍。可见，电力变压器的运行是电力生产中非常重要的环节。

主变压器 在电气设备投资中所占比例较大，同时与之相适应的配电装置，特别是大容量、高电压的配电装置的投资也很大。因此，主变压器的选择对发电厂、变电所的技术性影响很大。例如，大型大电厂高、中压联络变压器台数不足（一台）或者容量不足将导致电站、电网的运行可靠性下降，来年络变压器经常过载或被迫两级电网的功率交换。反之。台数过多、容量过大将增加投资并使配电装置复杂化。

发电厂200MW及以上机组为发电机变压器组接线时的主变压器应满足DL5000—2000《火力发电厂设计技术规程》的规定：“变压器容量可按发电机的最大连续容量扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组的平均温度或冷却水温度不超过650C的条件进行选择”。

4.2.1具有发电机电压母线的主变压器

容量的计算及确定

连接在发电机电压母线与系统间的主变压器容量，应按下列条件计算：

（1）当发电机电压母线上负荷最小时，能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统，但不考虑稀有的最小负荷情况。

（2）当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，能由系统供给发电机电压的最大负荷。在电厂分期建设过程中，在事故断开最大一台发电机组的情况下，通过变压器向系统取得电能时，可以考虑变压器的允许过负荷能力和非重要负荷。 （3）根据系统经济运行的要求，而本厂的输出功率时能供给发电机电压的最大负荷。

（4）按上述条件计算时，应考虑负荷曲线的变化和逐年负荷的发展。特别注意发电厂初期运行时当发电机电压母线负荷不大时，能将发电机电压母线上的剩余容量送入系统。

（5）发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。对装设两台变压器的发电厂，当其中一台主变推出运行时，另一台变压器应承担70%的容量。

根据上面的计算可知道低压侧的容量为最大，所以，以此为基准可以选择一个三绕组的变压器. 4.变压器的选型 SSPSLO-3000/220

型号的含义： S——三相风冷强迫油循环 F——风冷 P——无励磁调压 S——为铜导线 L——为铝导线

3000——高压绕组电压等级 220——额定容量

4.2.2单元接线的主变压器

发电机与主变压器为单元接线时，发电机和变压器成为一个单元组，电能经升压后直接进入高压电网。这种接线由于发电机和变压器都不能单独运行，因此，二者的容量应当相等。所以这个双绕组变压器的容量等于所选发电机的额定容量应而所选型号为：SSP3—26000型

5. 火电厂断路器、隔离开关、电流、电压互感器的选择

5.1高压断路器的选择

断路器是在电力系统正常运行和故障情况下用作断开或接通电路中的正常工作电流及开断故障电流的设备。开关电器在合闸状态下，靠触头接通电路。当断开电路时，在开关的触头之间可以看到强烈而刺眼的亮光。这是由于在触头之间产生了放电，这种放电称为电弧。此时触头虽以分开，但是电流通过触头间的电弧仍继续流通，也就是说，电路并未真正断开，要使电路真正断开，必须将电弧熄灭，高压断路器具有能熄灭电弧的装置，它能用来断开或闭合电路中的正常工作电流，也用来断开电路中的过负荷或短路电流。所以它是电力系统中最重要的开关电器。

由于SF6气体的电气性能好，所以SF6断路器的断口电压较高。在电压等级相同、开断电流和其他性能相接近的情况下，SF6断路器比少油断路器串联断口数要少，可是制造、安装、调试和运行比较方便和经济。

SF6断路器的特点是：

（1）灭弧能力强，介质强度高，单元灭弧室的工作电压高，开断电流用时短；

（2）开断电容电流或电感电流时，无重燃，过电压低； （3）电气寿命长，检修周期长，适于频繁操作； （4）操作功小，机械特性稳定，操作噪音小。 原则：① ②

IWmax1.05INUNUNe

1、 220KV侧断路器的选择 （1）双绕组变压器回路 最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05682.34716.457（A）

UNUNe

拟选型号为LW12—220系列六氟化硫断路器

LW12—220系列六氟化硫断路器是断路器和电流互感器构成的复合电器，它有较完善地二次控制和保护回路，可以有效防止断路器非全相动作。双分闸回路可确保断路器放在故障时可靠动作。LW12—220系列六氟化硫断路器为断口结构，可配用液压式或汽动操作机构。LW12—220系列六氟化硫断路器采用具有优良灭弧性能和高绝缘强度的SF6 气体作为灭弧和绝缘介质。

LW12—220系列六氟化硫断路器技术数据

额定工最高工作 额定电流4s 热稳额定动稳固有分闸 额定频率 作 电压 （KV） 220 252 2000 40 电压 （KV） （A） 定电流（KA） 定电流时间（S） （HZ） 峰值 （KA） 100 0.02 50 P673 电气设备实用手册 ① 动稳定校验： 动稳定电流 即：

imaxishimax

ish=100KA，220KV 侧短路冲击电流为

满足动稳定条件

=49.35

ishimax

② 热稳定校验：

22IteqItht

//

tktopI//1tocI ，

S

tktoptoc2.50.020.042.56 查周期分量等值时间曲线可得

teq2.1S

22即： 44019.392.1

满足热稳定条件。

（2）出线回路

最大工作持续电流:

IWmax1.05IN1.052210.672321.20（A）

拟选型号为LW—220系列六氟化硫断路器

LW—220系列六氟化硫断路器技术数据

额定工作 最高工作 电压 （KV） 电压 （KV） 额定电流（A） 3s 热稳定电流（KA） 40 额定动稳定电流固有分闸 峰值 （KA） 100 0.06 50 P673额定频率 时间（S） （HZ） 220 252 2500 电气设备实用手册

LW—220系列六氟化硫断路器是配用液压操作机构，能进行快速自动重合闸，并带有LRB—220型电流互感器，工测量保护之用。断路器在最高工作电压下能短开120—360MVA变压器的电感电流；在最高工作电压下，能断开200—400KM空在架空线路的电容电流，断路器在检修情况下，应能承受满容量开断不大于10次或开断累计电流值500KA以上。

① 动稳定校验： 动稳定电流 即：

imaxishimax

ish=100KA，220KV 侧短路冲击电流为

满足动稳定条件

=49.35

ishimax

22IteqItht② 热稳定校验：

//

tktopI//1tocI ，

S

tktoptoc2.50.060.042.6teq2.23 查周期分量等值时间曲线可得 S

22即： 34019.392.23

满足热稳定条件。

（3）三绕组变压器回路 最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05787.32826.69UNUNe（A）

拟选型号为LW12—220系列六氟化硫断路器

LW12—220系列六氟化硫断路器技术数据 额定工作 最高工电压 （KV） 作 电压 （KV） 220 252 2000 额定电流（A） 4s 热稳定电流（KA） 40 额定动稳定电流固有分闸 峰值 （KA） 100 0.02 50 P673额定频率 （HZ） 时间（S） 电气设备实用手册 ① 动稳定校验： 动稳定电流 即： ② 热稳定校验：

22IteqItht

imaxishimax

ish=100KA，220KV侧短路冲击电流为=49.35

ishimax 满足动稳定条件

//

tktopI//1tocI ，

tktoptoc2.50.020.042.56S

查周期分量等值时间曲线可得

teq2.1S

22即： 44019.392.1

满足热稳定条件。 2、 110KV侧断路器的选择

（1）分段回路 最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05351.44369.01（A）

拟选型号为LW6—110Ⅰ系列六氟化硫断路器

LW6—110Ⅰ系列六氟化硫断路器技术数据

额定工作 额定3s 热稳额定动稳定电 定电流流峰值（KA） 固有分额定频率 闸 时间（S） 125 ≤0.02 50 P666电压（KV） 电 （HZ） 流（A） （KA） 110 31500 50 电气设备实用手册

① 动稳定校验： 动稳定电流 即：

imaxishimax

ish=125KA，110KV侧短路冲击电流为=36.74

ishimax 满足动稳定条件

② 热稳定校验：

22IteqItht

//

tktopI//1tocI ，

S

tktoptoc2.50.020.042.56查周期分量等值时间曲线可得

teq2.1S

2235014.432.1 即：

满足热稳定条件

（2）三绕组变压器回路 最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1653.37UNUNe（A）

拟选型号为LW6—110Ⅰ系列六氟化硫断路器

LW6—110Ⅰ系列六氟化硫断路器技术数据

额定工作 电压（KV） 额定3s 热稳额定动稳定电 电 定电流流峰值（KA） 固有分闸 时间（S） 额定频率 （HZ） 流（A） （KA） 110 31500 50 125 ≤0.02 50 P666 电气设备实用手册

① 动稳定校验： 动稳定电流 即：

② 热稳定校验：

imaxishimax

ish=125KA，110KV侧短路冲击电流为

满足动稳定条件

//=36.74

ishimax22IteqItht

tktopI//1tocI ，

S

tktoptoc2.50.020.042.56查周期分量等值时间曲线可得

teq2.1S

22即： 35014.432.1

满足热稳定条件

（3）出线回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05116.44122.27（A）

UNUNe

SW2—110Ⅰ（W）系列高压少油断路器技术数据 额定工作 电压（KV） 额定4s 热稳定额定动稳定电 电 流（A） 110 2000 31.5 80 0.05 50 P621固有分闸 时间（S） 额定频率 （HZ） 电流（KA） 流峰值（KA） 电气设备实用手册

SW2—110Ⅰ（W）系列高压少油断路器供发电厂、变电所切换额定电流短路故障和瞬时自动合闸用，各断口上并联有均压电容器，使断口的电压分布均匀，SW2—110Ⅰ（W）系列高压少油断路器具有较大的开断短路电流能力和良好的切合空载长线的性能。

① 动稳定校验： 动稳定电流 即：

② 热稳定校验：

imaxishimax

ish=80KA，110KV侧短路冲击电流为=36.74

ishimax 满足动稳定条件

//22IteqItht

tktopI//1tocI ，

S

tktoptoc2.50.050.042.59查周期分量等值时间曲线可得

teq2.2S

22即： 431.514.432.2

满足热稳定条件。 3、10KV侧断路器的选择

（1）分段回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.051293.821358.51（A）

拟选型号为SN4—10G改进型高压少油断路器

SN4—10G改进型高压少油断路器技术数据

额定工作 额定电 电压（KV） 流（A） 5s 热稳额定动稳定电 定电流流峰值（KA） （KA） 10 6000 120 imaxishimax固有分闸 时间（S） 额定频率 （HZ） 300

0.15 50 ① 动稳定校验： 动稳定电流 即： ② 热稳定校验：

=300KA， 10KV侧短路冲击电流为

ish=296.69KA

ishimax 满足动稳定条件

//22IteqItht

tktopI//1tocI ，

S

tktoptoc2.50.150.042.69查周期分量等值时间曲线可得

teq2.35S

22即： 51201162.35

满足热稳定条件。

（2）发电机回路

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

（3）出线回路 最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05116.44122.27（A）

拟选型号为SN4—10G改进型高压少油断路器

SN4—10G改进型高压少油断路器技术数据

额定工作 额定电 5s 热稳额定动稳定电 定电流流峰值（KA） （KA） 10 6000 120 300 0.15 50 固有分闸 额定频率 电压（KV） 流（A） 时间（S） （HZ）

① 动稳定校验： 动稳定电流 即：

imaxishimax

ish=300KA， 10KV侧短路冲击电流为

满足动稳定条件

=118KA

ishimax ② 热稳定校验：

22IteqItht

//

tktopI//1tocI ，

S

tktoptoc2.50.150.042.69查周期分量等值时间曲线可得

teq2.35S

22即： 5120462.35

满足热稳定条件。

5.2高压隔离开关的选择

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：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。 原则：① ②

IWmax1.05INUNUNe

1、220KV侧隔离开关的选择

（1）双绕组变压器回路 最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05682.34716.457（A）

UNUNe

拟选型号为GW4—220W系列隔离开关

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。 GW4—220W系列隔离开关技术数据

额定工作 电压（KV） 额定电4s 热稳定额定动稳定额定频率 流（A） 电流（KA） 电流峰值（HZ） （KA） 220 2000 50 125 50 P779 电气设备实用手册 ① 动稳定校验： 动稳定电流 即： ② 热稳定校验：

imaxishimax

ish=125KA，220KV侧短路冲击电流为=49.35

ishimax 满足动稳定条件

//22IteqItht

tktopI//1tocI ，

S

tktoptoc2.50.020.042.56查周期分量等值时间曲线可得

teq2.1S

22即： 45019.392.1

满足热稳定条件。

（2）出线回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.052210.672321.20UNUNe（A）

拟选型号为LW12—220系列六氟化硫断路器

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。 （3）三绕组变压器回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05787.32826.69UNUNe（A）

拟选型号为LW12—220系列六氟化硫断路器

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。

2、110KV侧断路器的选择

（1）分段回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05351.44369.01UNUNe（A）

拟选型号为GW4—110W系列隔离开关

GW4—110W系列隔离开关技术数据

额定工作 电压（KV） 额定电4s 热稳定额定动稳定额定频率 流（A） 电流（KA） 电流峰值（HZ） （KA） 110 1000 25 80 50 P778 电气设备实用手册 ① 动稳定校验： 动稳定电流 即：

imaxishimax

ish=80KA，220KV 侧短路冲击电流为=36.74

ishimax 满足动稳定条件

热稳定校验：

22IteqItht

I//1tocI ，

//

tktoptktoptoc2.50.020.042.56S

查周期分量等值时间曲线可得

teq2.1S

22即： 42514.432.1

满足热稳定条件

（2）三绕组变压器回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1653.37（A）

UNUNe

拟选型号为GW4—110W系列隔离开关

GW4—110W系列隔离开关技术数据

额定工作 电压（KV） 额定电4s 热稳定额定动稳定额定频率 流（A） 电流（KA） 电流峰值（HZ） （KA） 110 2000 40 100 50 P778 电气设备实用手册

① 动稳定校验： 动稳定电流 即：

imaxishimax

ish=100KA，220KV 侧短路冲击电流为=36.74

ishimax 满足动稳定条件

② 热稳定校验：

22IteqItht

//

tktopI//1tocI ，

S

tktoptoc2.50.020.042.56查周期分量等值时间曲线可得

teq2.1S

22即： 44014.432.1

满足热稳定条件

（3）出线回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05116.44122.27（A）

UNUNe

拟选型号为GW4—110W系列隔离开关

GW4—110W系列隔离开关技术数据

额定工作 电压（KV） 额定电4s 热稳定额定动稳定额定频率 流（A） 电流（KA） 电流峰值（HZ） （KA） 110 1000 25 80 50 P778 电气设备实用手册

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。 3、10KV侧断路器的选择

（1）分段回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.051293.821358.51（A）

拟选型号为GN10—10W系列隔离开关

GN10—10W系列隔离开关技术数据

额定工作 电压（KV） 额定电5s 热稳定额定动稳定额定频率 流（A） 电流（KA） 电流峰值（HZ） （KA） 10 6000 imaxishimax105

300 50 ① 动稳定校验： 动稳定电流

=300KA， 10KV侧短路冲击电流为

ish=296.69KA

即： ② 热稳定校验：

ishimax 满足动稳定条件

//22IteqItht

tktopI//1tocI ，

S

tktoptoc2.50.150.042.69查周期分量等值时间曲线可得

teq2.35S

2251051162.35 即：

满足热稳定条件

（2）发电机回路 最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.055331.45597.95（A）

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

（3）出线回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05116.44122.27（A）

拟选型号为GN10—10W系列隔离开关

GN10—10W系列隔离开关技术数据

额定工作 电压（KV） 额定电5s 热稳定额定动稳定额定频率 流（A） 电流（KA） 电流峰值（HZ） （KA） 10 6000 105 imaxishimax200

50 ① 动稳定校验： 动稳定电流 即：

=200KA， 10KV侧短路冲击电流为

ish=118KA

ishimax 满足动稳定条件

22IteqItht② 热稳定校验：

//

tktopI//1tocI ，

S

tktoptoc2.50.150.042.69查周期分量等值时间曲线可得

teq2.35S

22即： 51051162.35

5.3电流互感器选择

1．220KV侧

（1）双绕组变压器回路 最大持续电流 ：

IWmax1.05IN1.05682.34716.457（A）

拟选型号为LCWB—220（W）系列电流互感器

LCWB—220（W）系列电流互感器技术数据

额定工作 电压（KV） 220 准确额定电流 级 252 比（A） 5s 热稳定 额定动稳定电流 电流（KA） 峰值（KA） 42 110 P4952600/5 电气设备实用手册

（2）三绕组变压器回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05787.32826.69UNUNe

（A）

拟选型号为LCWB—220（W）系列电流互感器

LCWB—220（W）系列电流互感器技术数据

额定工作准确级 电压额定电流 比（A） 5s 热稳定 电流（KA） 额定动稳定电流峰值（KA） （KV）

220 252 2600/5 42 110 P495 电气设备实用手册2. 110KV侧 （1）出线回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05116.44122.27

（A）

UNUNe

拟选型号为LCWB—110（W）系列电流互感器

LCWB—110（W）系列电流互感器技术数据

额定电压（KV） 准确级 4s 热稳定 额定电流比（A） 电流（KA） 额定动稳定电 流峰值（KA） 110 252 2600/5 45 115 P493 电气设备实用手册

（2）三绕组变压器回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1653.37

（A）

UNUNe

拟选型号为LCWB—110（W）系列电流互感器

LCWB—110（W）系列电流互感器技术数据

额定工作 电压（KV） 准确级 额定电流 比（A） 4s 热稳定 额定动稳定电流（KA） 电流峰值（KA） 110 252 21000/5 45 115 P493 电气设备实用手册 （3）分段回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05351.44369.01（A）

拟选型号为LCWB—110（W）系列电流互感器

LCWB—110（W）系列电流互感器技术数据

额定工作 电压KV 准确级 额定电流比4s 热稳定电额定动稳定（A） 流（KA） 电流峰值（KA） 110 252 21000/5 45 115 P493 电气设备实用手册3．10KV侧

（1）分段回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.051293.821358.51

（A）

拟选型号为LAJ—10（W）系列电流互感器

LAJ—10（W）系列电流互感器技术数据

额定工作 电压KV 10 准确级 252 额定电 1s 热稳定 额定动稳定 电流倍数 90 电气设备实用手册

（2）发电机回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.055331.45597.95P524流比（A） 电流倍数 4000/5 50

（A）

拟选型号为LAJ—10（W）系列电流互感器

LAJ—10（W）系列电流互感器技术数据

额定工作 电压（KV） 准确级 252 额定电流 比（A） 1s 热稳定 电流倍数 50 额定动稳定电流倍数 90 P52410 6000/5 电气设备实用手册

（3）出线回路

最大工作持续电流：

IWmax1.05IN1.05116.44122.27（A）

拟选型号为LAJ—10（W）系列电流互感器

LAJ—10（W）系列电流互感器技术数据

额定工作 电压（KV） 准确额定电流 1s 热稳额定动稳定 级 比（A） 定 电流倍数 10 252 电流倍数 2000/5 50 90 P524 电气设备实用手册

5.4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 当需要坚实和检测线路断路器外侧有无电压，共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

①16—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。

②35—110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器

③220KV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。

④接在110KV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯时，应尽量与耦合电容器结合，统一选用电容式电压互感器。 1．220KV母线侧

拟选型号为TYD220/30.005系列电压互感器

TYD220/30.005系列电压互感器技术数据

额定工作 电压（KV） 初级绕组 220/3 二次负荷 分压电容量 次级绕组 0.1/3 剩余电压绕组 0.5级 1.0级 0.45uf 0.1 150VA 300VA 电气设备实用手册

P584

型号含义： T——成套式

YD——电容式电压互感器 220/3 ——额定电压 0.005——额定电容 2．110KV母线侧

拟选型号为JCC—110系列电压互感器

JCC—110系列电压互感器技术数据

额定工作电压（KV） 初级绕组 次级绕组 110/3 0.1/3 二次负荷 剩余电压绕组 0.1 1.级 3级 连接组标号 I,I0,I0 500VA 1000VA ① 电气设备实用手册

P586

型号含义： J——电压互感器 C——串级绝缘 C ——瓷箱式 110——额定电压 3．10KV母线侧

拟选型号为JSJB—10系列电压互感器

JSJB—110系列电压互感器技术数据

额定工作 电压（KV） 二次负荷 连接组标号

次级绕组 0.1 初级绕组 10 0.5级 1.0级 3级 Y,yn0 120VA 200VA 480VA P604 电气设备实用手册

型号含义： J——电压互感器

S——三相 J ——油浸式 B——带补偿绕组 10——额定电压

6 变压器的继电保护

6.1电力变压器的继电保护

电力变压器是供电系统中的重要设备，他的故障对供电的可靠性和用户的生产、生活将产生严重的影响。因此，必须根据变压器的容量和重要程度装设适当的保护装置。现代生产的变压器，虽然结构可靠，故障机会较少，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。为了保证电力系统的正常运行，并将异常和故障运行对电力系统的影响到最小范围，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。

变压器一般分为内部故障和外部故障两种。

变压器的内部故障主要有绕组的相间短路 、绕组匝间短路和单相接地短路。内部故障是很危险的，因为短路电流产生的电弧不仅会破坏绕组绝缘、烧坏铁心，还可能使绝缘材料和变压器油受热而产生大量气体，引起变压器的油箱爆炸。

变压器常见的外部故障是引出线上绝缘套管的故障。该故障可能引出线的相间短路和接地短路

变压器的不正常工作状态有：由于外部短路和过负荷而引起的过电流，右面的过度降低和温度升高等。

变压器的内部故障和外部故障均应动作于跳闸；对于外部相间短路引起的过电流，保护装置应带时限动作于跳闸；对过负荷、油面降低、温度升高等不正常状态的保护一般只作用于信号。

变压器保护装置的配置原则

变压器一般装设下列继电保护装置。

（1）反映变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护

容量为800 KVA级以上的油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。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，瓦斯保护应动作于断开变压器各电源侧断路器。对于高压侧未装设断路器的线路—变压器组，为采取是瓦斯保护能切除变压器内部故障的技术措施时，瓦斯保护可以动作于信号。 对于容量为400 KVA级以上的车间内的油浸式变压器，也应装设瓦斯保护。

（2）相间短路保护

反映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，对其中性点枝节节地侧绕组的接地短路以及绕组匝间短路也能起保护作用。

容量为6300 KVA级以下并列运行的变压器以及10000 KVA级以下单独运行的变压器，当后备保护时限大于0.5s 时，应装设电流速断保护。

容量为6300 KVA级以上，厂用工作变压器和并列运行的变压器。10000 KVA级以上厂用备用变压器和单独运行的变压器以及2000KVA级以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。

对高压侧电压为330KV及以上的变压器，可装设双重差动保护。

对于发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，变压器应装设纵联差动保护，当发电机与变压器之间没有断路器时，100MW及以下的发电机，可只装设发电机变压器组共用的纵联差动保护。对于200MW及以上的汽轮发电机，为提高快速性，在机端还宜设置符合电流速断保护，或在变压器上增设单独的纵联差动保护，即采用双重快速保护方式。

如果变压器的纵联差动保护对单相接地短路灵敏性不符合要求，可增设零序差动保护。

（3）后备保护

对于由外部相间短路引起的变压器过点电流，可采用下列保护作为后备保护：

① 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

现的过负荷。

② 复合电压（包括抚恤电压及线电压）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。

③ 负序电流保护和单相式低电压启动的过电流保护，可用于63000 KVA级以

上的升压变压器。

④ 对于升压变压器和系统联络变压器，当采用上述（2）、（3）保护不能满足系统灵敏性和选择性的要求时，可采用阻抗保护。 上述各种保护动作后，应带时限动作于跳闸。 （4）过负荷保护

对于400 KVA及以上的变压器，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，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。对自耦变压器和多绕组的变压器，保护装置应能反映公共绕组以及各侧过负荷的情况。过负荷保护应接于一相电流上，带时限动作于信号。在无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于跳闸和断开部分负荷。

（5）过激磁保护

为降低材料消耗，现代大型变压器铁心一般都用新型电工硅酮片制成。其额定磁密接近于饱和磁密，过电压或低频率时容易引起过激磁，因此，500KV及以上的大容量变压器以装设过激磁保护。

6.2 变压器继电保护的整定计算

6.2.1纵联差动保护的整定计算

变压器的纵联差动保护在正常运行和外部故障时，理想情况下，流入差动继电器的电流为零。但由于实际上变压器的励磁电流、接线方式和电流互感器误差等因素的影响，继电器中有不平衡的电流流过。由于这些特殊因素影响，变压器差动保护得不平衡电流远比发电机差动保护的大。因此，变压器差动保护需要解决的重要问题之一是采取各种措施避越不平衡电流的影响。在满足选择性的条件下，还要保证在内部故障时有足够的灵敏系数和速动性。

按照避越励磁涌流的不同，变压器差动继电器可按不同的工作原理来实现。目前，国内广泛应用的有以下几种类型继电器构成的差动保护：

带短路线匝的BCH—2型差动继电器 带磁制动特性的BCH—1型差动继电器 多侧磁制动特性的BCH—4型差动继电器 鉴别涌流间断角的型差动继电器 二次谐波制动的型差动继电器

BCH—2型差动继电器是具有带短路线匝的速保和变流器，它能可靠的躲过变压器励

磁涌流及保护区外的故障时的不平衡电流，可以用作双绕组和三绕组的变压器的差 动保护。

变压器纵联差动保护的整定计算

BCH—2型差动继电器构成的纵联差动保护 1、按平均电压及最大容量计算变压器各侧额定电流

Ie

Ie 式中

SeUeSe3Ue ——最大容量时绕组的额定容量； ——该侧的额定相电压

2、计算互感器各侧二次回路额定电流

式中

Kjx1Kjx

Ie2KjxIenL

——三相对称情况下电流互感器的接线系数，电流互感器为星型接线时

，三角形接线时

Kjx3；

nL——电流互感器变比

二次额定电流的计算及结果

名 称 额定电压（KV） 额定电流（KA） 电流互感器的接线方式 电流互感器一次电流计17320A 算值 选用电流互感器的变比 2000/5=400 2000/5=400 1200/5=240 315.752727.9 30.78713.63 各 侧 数 值 10KV 110KV 220KV 300/31017.32300/31101.575300/32200.787 △ Y Y

电流互感器二次额定电17320/400=43.3 流（A） 取二次额定电流

Ie2727.9/400=6.82 13.63/240=0.057 2值最大的一侧为基本侧

3、 计算变压器各侧外部短路时的最大短路电流

短路点 220KV母线110KV母线发发生短路电流值 电流周期分量标幺值 电流周期分量有铭值 短路冲击电流 （d1点） 77.24 19.39KA 49.35KA 生短路（d2点） 28.75 14.43KA 36.74KA 10KV母线发生短路（d3点） 21.99 116KA 296．69KA 110KV侧三相短路最大短路电流 Ikmax17320/30.812500(A) 4、确定保护装置的动作电流

①避越变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时的励磁涌流 式中

IdzKkIeKkIe

——可靠系数，一般取1.3

——变压器的额定电流

KA

IdzKkIe17.321.322.516 ②避越外部短路时的最大不平衡电流

//////IdzKkIbpKkIbpIbpIbp

KkIbp——可靠系数，一般取1.3 ——不平衡电流

3IdzKkIbpKkKtxKfzpfiU220U110fzaIdz.max

1.3110.10.10.050.0512500 4875(A)③躲过电流互感器二次回路断线的最大负荷电流

Idz1.3Ifh.max1.31732022516(A)

保护基本侧的工作电流取

Idz4875(A)

5、确定差动继电器的动作电流和基本侧的差动线圈匝数

I e2值最大的一侧为基本侧，直接接差动线圈。其余两侧接平衡线圈

差动继电器的动作电流

Idz.js.jbIdzIe243.3487512.188(A)Ie17320

差动线圈匝数的确定

Wg.jb.js 式中

AW0AW0Idz.js.jb

AW060At ——继电器的动作安匝，取 ——差动线圈计算匝数

AW0Idz.js.jb604.923(t)12.188

Wg.jb.jsWg.jb.js

实际匝数整定选用

Wcd.z4(t)

继电器的实际动作电流

Idz.j.jbAW06015(A)Wcd.z4

保护装置的实际工作电流

Idz.jbIdz.j.jbIeIez15173206000(A)43.3

6、确定非基本侧工作线圈和平衡线圈匝数

Wph.fj.jsIe2.10Ie2.11043.36.82Wcd.z421.396Ie2.1106.82 Ie2.10Ie2.22043.30.057Wcd.z422.243Ie2.2200.057

Wph.fj.js.220选取非基本侧工作线圈匝数22 实际工作线圈匝数

Wg.fj.zWphWcd.z42226(t)

7、计算由于整定匝数与计算匝数不等而产生的相对误差

fza.110

Wph.js.110Wph.110Wph.js.110Wcd.zWph.js.220Wph.220Wph.js.220Wcd.z21.396220.02421.396422.243220.009322.2434

fza.110 实际相对误差



fza0.05，所以不必重算动作电流。

8、校验保护的灵敏系数

当系统最小运行方式下，10KV侧出口发生两相短路时，保护装置灵敏系数最低，

Klm

KjxId.minIdz.jb1311626.697215

灵敏度满足要求。

6.2.2过电流保护的整定计

使用过电流保护或复合电压启动的过电流保护或负序电流保护或低阻抗保护，用来为反映变压器外部故障而引起的变压器绕组的过电流，以及在变压器内部故障时，并作为瓦斯保护和纵联差动保护（或电流速断保护）的后备。

变压器相间后备保护的配置原则

（1）变压器后备保护应作为相邻元件及变压本身主保护的后备。但当为满足远后备而使接线大为复杂化时，允许缩短对相邻线路的后备保护范围。

（2）变压器后备保护对各侧母线上的三相短路应具有必要的灵敏系数。 （3）变压器后备保护应尽可能，而不由发电机的后备保护而代替。 （4）变压器后备保护应能保护电流互感器与断路器之间的故障。

过电流保护的动作电流的整定计算，一般包括动作电流的计算、动作时限的整定和灵敏度的校验。

1、过电流保护装置的动作电流的计算

过电流的保护的最小启动电流必须按三个条件整定：一是必须躲过正常工作的最大负荷电流；二是躲过外部故障切断后备电动机的自启动电流。

过电流保护装置的一次侧启动电流

Idz 式中

KhKhKzqImaxKf

——可靠系数，一般取1.3

Kf——返回系数，一般取0.85

Kzq——电动机的自启动系数，当无数据可查时，可考虑

KhKzqImax41293.825175.28(A)KfKhKzqKf取3-4

Idz

电流继电器的动作电流为

Idzj 式中

Kj*Kj*KcIdzKj*KkKiKfKzqImax

——接线系数

Ki——电流互感器变比

Idzj

Kj*KcIdzKj*KkKiKfKzqImax

Idz5175.280.258(A) =Ki4000/5

2、过电流保护装置的灵敏系数

动作时间与10KV母线保护配合。10KV馈线的保护时间为0.5s,母线保护动作时间为1s 。则变压器的过电流保护动作时间为 t10.51.5s

KtmId2minId2231014.4321104.421.50.258

满足灵敏度的要求

结 论

设计本次课程设计的题目是“火力发电厂电气部分”。在这次设计中的发电机台数为四台，装机容量分别为4X200MW, UN=10.5KV；机组年利用小时数: Tmax=6200h。在这次设计得过程中，我们翻阅了许多的相关资料，最重要的是通过本次设计，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。

所设计的火电厂电气部分具有可靠性、灵活性、经济性，并能满足工程建设规模要求。采用的电气主接线具有供电可靠、调度灵活、运行检修方便且具有经济性和可扩建发展的可能性等特点。所选主变经济、合理。在设计过程中，短路电流是按最严重情况考虑计算的，并结合实际环境，选择的电气设备提高了运行的可靠性，节约运行成本。

在设计的初期我们利用了三周的时间熟悉了这次毕业设计的题目及要求，并在图书馆、电子图书室查阅了有关的技术资料。在查阅资料和分析的过程中，大大拓宽我们的专业知识领域，使我们慢慢生成了这次设计的主要思路，并且将自己的思路以及想法向指导老师进行了汇报，指导老师针对我们提出的问题对思路进行了修改，这培养我们具有初步的科研和设计算的能力。由于时间关系以及个人水平的问题，这次的设计也有很多不完善的东西，相信这些会在我们的工作过程中慢慢的理解。

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]陈连. 发电厂电气工程. 水利电力出版社 1987 [2]刘介才 工厂供电 机械工业出版社 1987

[3]何仰赞 电力系统分析 第二版 华中理工大学出版社 1996

[4]傅知兰. 电力系统电气设备选择与实用计算[M].中国电力出版社 2004 [5]电力工业部，电力规划设计院.电力系统设计手册[M].中国电力出版社 [6]西北电力设计院. 电力工程设计手册[M]. 中国电力出版社 [7]王锡凡. 电力工程基础[M]. 西安交通大学出版社 1998 [8]吴希再. 电力工程 [M]. 华中科技大学出版社 2004 [9]牟道槐. 发电厂变电站电气部分[M]. 重庆大学出版社 2003 [10]陈生贵. 电力系统继电保护[M]. 重庆大学出版社2003 [11]西北电力设计院. 电力工程电气设备手册[M]. 中国电力出版社

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致 谢

本课题在选题及研究过程中得到江永豪老师和张建文老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他们严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，江永豪老师和张建文老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。江永豪老师和张建文老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向江永豪和张建文老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。