发电厂电气一次部分设计
摘 要
本次设计是在课程设计任务书的基础上，以>专业理论知识为依托，翻阅及参考了相关的电气设计资料。
本设计的目的是使树立工程观点，加强基本理论的理解和工程设计基本技能的训练，了解现代大型发电厂的电能生产过程及其特点，掌握发电厂电气主系统的设计方法，并在分析、计算和解决实际工程能力等方面得到训练，为今后从事电气设计、运行管理和科研工作，奠定必要的理论基础。
本设计是对2×300MW总装机容量为6000MW的凝汽式区域性火电厂进行电气一次部分及其厂用电高压部分的设计，它主要包括了四大部分，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。其中详细描述了主接线的选择、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，并对设计进行了理论分析。
关键词：2×300MW火电厂 电气一次 初步设计
Power Plant Electrical Once Part Design
Student:Wang Qiuhong Supervisor：Liu Zhengshan
Abstract
The design is based on the curriculum design assignment, relying on the book > professional theoretical knowledge, reading and reference to the related electrical design data.
The purpose of the design is to set up engineering point of view, enhance to understand basic theory and practice the basic skill of engineering design. Understanding of modern large power plant electricity production process and its characteristics. Master of electrical main system of power plant design method, and in the analysis, calculation and to solve practical engineering ability and other aspects of training, for the future in electrical design, operation and management of scientific research work, lay a necessary theoretical basis.
The design of 2 x 300MW total installed capacity is 6000MW condensing regional power plant for an electrical part and factory electric pressure part design, it mainly includes four parts, respectively, for the main electrical wiring, short-circuit current calculation, the choice of electrical equipment, power distribution equipment selection. Which describes in detail the main wiring, short-circuit current calculation and the choice of electrical equipment, different from the situation of short circuit analysis and calculation, the different short circuit parameters for different types of equipment selection, and the design was analyzed.
Keywords：2×300MW Power Plant； electrical once ；preliminary design
目 录
前言-----------------------------------------------------4
第一章、 系统与负荷资料分析-------------------------------5
第二章、 电气主接线---------------------------------------6
2.1主接线方案的选择---------------------------------------6
2.1.1方案拟定的依据------------------------------------6
2.1.2各电压等级接线形式的拟定--------------------------6
2.1.3主接线方案的拟定----------------------------------6
2.1.4主接线方案的比较与选择----------------------------7
2.2主变压器的选择与计算-----------------------------------7
2.2.1发电机型号的确定----------------------------------7
2.2.2变压器容量、台数和型式的确定原则------------------9
2.2.3主变压器的选择与计算------------------------------9
2.3厂用电接线方式的选择-----------------------------------11
2.3.1对厂用电接线的基本要求----------------------------11
2.3.2 火力发电厂厂用电接线的设计原则-------------------12
2.3.3 厂用电接线形式的拟定-----------------------------12
2.4主接线中设备配置的的一般规则---------------------------13
第三章、 短路电流的计算-----------------------------------14
3.1短路计算的一般规则-------------------------------------14
3.2短路电流的计算-----------------------------------------15
3.3短路电流计算表-----------------------------------------15
第四章、 电气设备的选择-----------------------------------16
4.1电气设备选择的一般原则---------------------------------16
4.2电气设备选择的条件-------------------------------------17
4.2.1按正常工作条件选择电器----------------------------17
4.2.2按当地环境条件校验--------------------------------17
4.2.3按短路情况校验------------------------------------18
4.3电气设备选择结果表-------------------------------------18
第五章、 配电装置-----------------------------------------20
5.1配电装置选择的一般原则---------------------------------20
5.1.1隔离开关的配置---------------------------------------20
5.1.2电压互感器的配置----------------------------------21
5.1.3电流互感受器的配置--------------------------------21
5.2配电装置的选型和依据-----------------------------------21
结语-----------------------------------------------------23
参考文献-------------------------------------------------24
附录1：短路计算------------------------------------------25
附录2：电气设备的选择------------------------------------30
附录3 ：设计总图-----------------------------------------32
前 言
发电厂的设计需要考虑诸多复杂的条件因素，本设计是一种简单
的整体设计，严格依照设计步骤，即对原始资料分析、主接线方案的拟定与选择、短路电流计算和主要电气选择、绘制电气主接线图、编制工程预算，其中工程预算在本设计中仅作估计处理，不作严格计算，而短路电流的计算是基于变压器，发电机的选择之上且影响到后面电气设备的选择，起着承前启后的作用。设计工作是工程建设的关键环节，是工程建设的灵魂。做好设计工作，对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。它是一门涉及科学、技术、经济和方针政策等各方面的综合性的应用技术科学。设计工作的基本任务是，在工程建设中贯彻国家的基本建设方针和技术经济政策，做出切合实际、安全适用、技术先进、综合经济效益好的设计，有效地为电力建设服务。因此做好设计工作对工程的建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。
第一章、系统与负荷资料分析
发电厂容量的确定与国家经济发展规划、电力负荷增长速度、系
统规模和电网结构以及备用容量等因素有关。发电厂装机容量标志着发电厂的规模和在电力系统中的地位和作用。
设计电厂为大型凝气式火电厂，其容量为2×300=600MW,最大单机容量为300MW，即具有大中型容量的规模、大中型机组的特点。当电厂全部机组投入运行后，将占电力系统总容量600/6000≈10%，没有超过电力系统的检修备用容量为8%~15%和事故备用容量为10%的限额，说明该电厂在未来电力系统中不占主导作用和主导地位，主要供给地区用电。
发电厂运行方式及年利用小时数直接影响着主接线设计。从年利用小时数看，该电厂年利用小时数为6500h/a，远大于我国电力系统发电机组的平均最大负荷利用小时数5000h/年；又为火电厂，所以该发电厂为带基荷的发电厂，在电力系统占比较重要的地位，因此，该厂主接线要求有较高的可靠性；从负荷特点及电压等级可知，该电厂具有110KV和220KV两级电压负荷。110KV电压等级有8回架空线路，承担一级负荷，最大输送功率为110MW,最大年利用小时数为4000h/a，说明对其可靠性有一定要求；220KV电压等级有10回架空线路，承担一级负荷，最大输送功率为500MW，最大年利用小时数为4500h/a,其可靠性要求较高，为保证检修出线断路器不致对该回路断电，拟采用带旁路母线接线形式。
第二章、电气主接线
2.1、主接线方案的选择
2.1.1 方案拟定的依据
对电气主接线的基本要求，概括的说应该包括可靠性、灵活性和经济性三方面。
安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。通常定性分析和衡量主接线可靠性时，从以下几个方面考虑：断路器检修时，是否影响连续供电；线路、断路器或母线故障，以及在母线检修时，造成馈线停运的回路数多少和停电时间长短，能否满足重要的一、二类负荷对供电的要求；本电厂有无全厂停电的可能性；大型机组突然停电对电力系统稳定运行的影响与产生的后果等因素。
所以对大、中型发电厂电气主接线，除一般定性分析其可靠性外，还需进行可靠性定量计算。
主接线还应具有足够的灵活性，能适应多种运行方式的变化，且在检修、事故等特殊状态下操作方便、调度灵活、检修安全，扩建、发展方便。
主接线的可靠性与经济性应综合考虑，在满足技术要求前提下，尽可能投资省、占地面积少、电能损耗少、年费用（投资与运行）为最小。
110KV电压级：出线回路数8回且为I级负荷，应采用双母或双母带旁路，以保证其供电的可靠性和灵活性。
220KV电压级：出线回路数10回且为I级负荷，应采用双母带旁路或一台半。
2.1.2、各电压等级接线形式的拟定
根据对原始资料的分析，现将各电压等级可能采用的较佳方案列出。进而，以优化组合方式，组成最佳可比方案。
(1) 110KV电压等级：出线为8回架空线路，I级负荷，最大输送110MW，为实现不停电检修出线断路器，可采用单母线分段带旁路或双母线接线形式。
(2) 220KV电压等级：出线为10回架空线路，承担一级负荷，最大输送500MW,为使其检修出线断路器时不停电，可采用双母线带旁路或双母线分段带旁路或采用可靠性更高的一台半接线形式，以保证供电的可靠性和灵活性。两台300MW发电机组都采用单元接线形式接在220KV电压母线上。都采用单元接线形式，故接220KV侧母线的发电机的出线端不需接断路器。
2.1.3、主接线方案的拟定
拟定两种方案：
方案一：220KV侧采用双母带旁路接线，110KV侧采用双母接线。
方案二：220KV侧采用双母带旁路接线，110KV侧采用单母分段带旁路接线。
2.1.4、主接线方案的比较与选择
现对这两个方案进行综合比较如表2.1
表2.1 主接线方案
本设计主要考虑主接线的可靠性和灵活性，经济性只做参考，所以通过比较，现确定第一方案为设计最终方案。其设计简图见图2.1
接厂用电SFF7-
40000/18SFF7-
40000/18
图2.1 主接线简图
2.2、主变压器的选择与计算
2.2.1、发电机型号的确定
根据设计书的要求选用的发电机容量为300MW，选择发出的电压为18KV，所以选择发电机型号为QFSN-300-2。具体参数如表
2.2
表2.2 所选发电机组的型号与参数
2.2.2、变压器容量、台数和型式的确定原则(1) 单元接线的主变压器容量的确定原则
单元接线时主变压器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。采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量亦应按单元接线的计算原则算出的两台机容量之和来确定。
(2) 连接两种升高电压母线的联络变压器的确定原则
联络变压器容量应能满足两种电压网络在各种运行方式下，网络间的有功功率和无功功率交换，一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器来满足本侧负荷的要求；同时，也可在线路检修或故障时，通过联络变压器将剩余容量送入另一系统。此外，为了布置和引线方便，通常只设两台，在中性点接地方式准许条件下，以选自耦变压器为宜。其低压绕组兼作厂用备用电源或无功功率补偿装置。
应根据300MW发电机来选择联络变压器，又为了布线方便，只选两台自耦联络变。
(3) 变压器台数的确定原则
通常与系统具有强联系的大、中型发电厂和重要变电所，在一种电压等级下，主变压器应不少于2台。
考虑到本电厂有2台300MW发电机，且电厂和系统有较强联系，故220KV电压等级接两台主变压器。
(4) 主变压器型式的确定原则
选择主变压器型式时，应从相数、绕组数、绕组接线组别、冷却方式、调压方式等方面考虑，通常只考虑相数和绕组数以及绕组接线组别。在330KV及以下电力系统，一般都应选用三相变压器。一般当最大机组容量为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器，对于最大机组容量为300MW及以上的发电厂，通常采用双绕组变压器加联络变压器，当采用扩大单元接线时，应优先选用低压分裂绕组变压器，这样，可以大大限制短路电流。
综上，该电厂接于330KV以下电力系统，变压器相数选三相；又该发电厂最大机组容量为300MW，则选双绕组变压器加联络变。110KV及以上电压等级，变压器的接线方式为“YN”连接，选常规接线YN，d11常规接线。
2.2.3、主变压器的选择与计算
按照变压器容量、台数和型式的确定原则，该发电厂主接线采用两台三相双绕组主变压器和一台联络变压器。两台主变压器分别和两台发电机组组成单元接线。
(1) 主变压器的选择
与两台300MW机组相连的主变压器容量和型式一样，其每台的容
量：
SN110%PNcos16%110%300
0.8516%364.94MVA，选择等级
360MVA的三相双绕组升压变压器，具体型号选择SFP7-360000/220，其参数见表2.3。
(2) 联络变压器的选择
根据联络变压器容量的确定原则可知，联络变压器的总容量为300/0.85=352.94MVA， 选择最接近标准容量为360MVA的变压器即容量为360MVA的三相三绕组降压自耦变压器，具体型号选择SSPSO-360000/220。其参数见表2.3。
(3) 厂用变压器的选择
本次设计厂用电系统主接线采用单母线分段接线方式，厂用电分别从两台发电机的出口端引接，因此，需要两台厂用变压器。由于两台发电机都属于大中型机组，为限制短路电流，提高可靠性，两台变压器均采用低压分裂绕组变压器.联络变压器的低压侧电压为15.75KV，作厂备用电源通过低压分裂绕组降压变压器15.75/6.3/6.3分别接至两段公用母线上。这个低压分裂绕组降压变压器选择SFF-31500/15.75,其参数见表2.3。单机容量在100MW—300MW的发电厂，厂用电通常采用6KV电压等级，所以对应于300MW机组的厂用变压器，由于机端电压为18KV，其各侧电压为18/6.3/6.3，容量为300×6%/0.85=21.176MVA，选用双分裂两绕组变压器,型号为SFF7-40000/18。其参数见表2.3。
表2.3 所选变压器的型号及参数
2.3、厂用电接线方式的选择 2.3.1、对厂用电接线的基本要求
厂用电接线除应满足正常运行安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般要求外，尚应满足：
(1) 充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求，尽可能地使切换操作简便，启动（备用）电源能在短时内投入。
(2) 尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。对于300MW及以上的大型机组，厂用电应是独立的，以保证一台机组故障停运或其辅助机械的电气故障，不应影响到另一台机组的正常运行。
(3) 便于分期扩建或连续施工，不致中断厂用电的供应。对公用厂用负荷的供电，须结合远景规模统筹安排，尽量便于过渡且少改变接线和更换设备。
(4) 对300MW及以上的大型机组应设置足够容量的交流事故保安电源。
(5) 积极慎重地采用经过试验鉴定的新技术和新设备，使厂用电系统达到先进性、经济合理，保证机组安全满发地运行。
2.3.2 火力发电厂厂用电接线的设计原则
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；还应适当注意其经济性和发展的可能性并积极慎重地采用新技术、新设备，使其具有可行性和先进性。
实践经验表明：对于火电厂，当发电机容量在60MW及以下，发电机电压为10.5KV时，可采用3KV作为厂用高压电压；当容量在100MW—300MW时，宜选用6KV作为厂用高压电压；当容量在300MW以上时，若技术经济合理，可采用3KV和10KV两段电压。该电厂发电机容量在100MW—300MW之间，应选6KV做为厂用高压电压等级。
火电厂厂用电率较大，为了保证厂用电系统的供电可靠性与经济性，且便于运行、检修，一般都采用“按炉分段”的接线原则，即将厂用电母线按锅炉的台数分成若干独立段，既便于运行、检修，又能使事故影响范围局限在一机一炉，不致影响正常运行的完好机炉。低压380/220V厂用电的接线，对大型火电厂，一般采用单母分段接线，即按炉分段。
2.3.3 厂用电接线形式的拟定
依据对厂用电接线的基本要求，在本次设计中，厂用电接线采用单母线分段的接线方式。分段采取“按炉分段”的接线原则，选用6KV作为厂用高压电压，380V作为厂用低压电压。
厂用工作电源从发电机出口端引接，通过分裂绕组厂用高压变压器给6KV厂用高压母线供电，厂用高压变压器两低压侧分别接在两段厂用母线上。备用电源从联络变压器的低压侧15.75KV引接，经低压分裂绕组变压器降压后接在两段共用备用母线上。从6KV厂用母线上以变压器分别引接到低压厂用段母线，构成厂用低压系统。厂用各高压和低压分段母线互为备用。由于该电厂为大型电厂，应设置事故保安电源。本次设计中，备用母线段备有柴油发电机作为事故保安电源。厂用电接线图如图2.2所示：
110KV
图2.2 厂用电接线图
2.4、主接线中设备配置的的一般规则
对电气主接线的基本要求，概括的说应该包括供电的可靠性、经济性、灵活性以及操作的方便性和扩建的可能性等方面。为了满足这些要求，除与主接线形式有重要关系外，与设备的配置也有密切联系。设备配置包括设备的选择和摆放问题，因此，设备配置的一般原则包括设备选择的原则和摆放原则。下面简要介绍一下。
(1) 设备选择的原则
选择设备时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线可靠、灵活，必然要选用高质量、现代化的设备和自动装置，从而导致投资费用的增加。因此，在选择设备时，应综合考虑可靠性与经济性，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结
合工程实际情况，在保证对负荷安全可靠供电要
求时，应尽量使投资省，选择电能损耗少、占地面积小、价格便宜以及维护方便的设备。在技术经济条件允许的情况下，应尽可能的使用经过试验鉴定的新设备、新技术以使主接线具有可靠性和先进性。
(2) 设备的摆放原则
设备的摆放的主接线的可靠性和经济性以及系统的安全性有一定影响，因此，在摆放设备时，应综合考虑其可靠性和经济性，在保证运行安全可靠的前提下，应尽可能使设备布置紧凑、美观，检修、巡视和操作方便，力求节约材料和减少占地面积，以降低投资。
第三章、短路电流的计算
短路计算在设计发电厂主接线的过程中有着重要作用，它为电气设备的选型、动稳定校正和热稳定校正提供依据。当短路发生时，对发电厂供电的可靠性可能会产生很大影响，严重时，可能导致电力系统失去稳定，甚至造成系统解列。因此，对短路事故的计算是非常有必要的，而且是必须进行一项工作。
3.1、短路计算的一般规则
(1) 验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计规划内容计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本工程建成后5至10年）。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。
(2) 选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具体反馈作用对异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。
(3) 选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的点。对带电抗器的6KV至10KV出线与厂用分支回路，除其母线与母线隔离开关之间隔离板前的引线和套管的计算短路点选择在电抗器前外，其余导体和电器的计算短路点选择在电抗器后。
(4) 导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的两相短路严重时，则应按严重的情况计算。
短路电流的计算中，常采用以下假设和原则：
(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) 系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流以及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间位置相差120度电角度；
(4) 电力系统中，各个器件的磁路不饱和，即带铁心的电气设备电抗值不随电流大小变化而变化；
(5) 同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）； (6) 短路发生在短路电流为最大值的瞬间；
(7) 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；
(8) 除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，器件的电阻都忽略不计；
(9) 器件的参数都取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围； (10) 输电线的电容略去不计；
3.2、短路电流的计算
短路电流由于其值很大，在极短的时间内就能产生较大的损耗，由于来不急散发热量而造成电气设备的温度急剧升高，引起设备的老化或损坏，对供电的可靠性产生影响。当所选设备不能满足短路电流的限制时，对供电的可靠性将产生极为严重的影响。为此，在设计主接线时，应计算短路电流。
短路电流计算的目的是为设备的选型提供依据；初步考察短路事故对发电厂以及系统的可靠性和稳定性的影响，为电厂主接线形式的选定、继电保护装置的选择和整定计算提供依据。此外，通过对短路电流的计算，还可初步确定系统的损耗，为发电厂的经济运行提供依据。
本次短路计算中，选取了两个短路计算点，110KV母线和220KV母线上各一个；短路类型定为对系统影响最为严重的三相短路。短路电流计算的结果如表3.1所示，详细计算过程见附录Ⅰ。
3.3、短路电流计算表
短路电流计算表如表3.1：
第四章、电气设备的选择
电气设备的选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一。正确的选择电气设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电气设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。
4.1、电气设备选择的一般原则
(1) 所选设备应能满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；在满足可靠性要求的前提下，应尽可能的选用技术先进和经济合理的设备，使其具有先进性；
(2) 应按当地环境条件对设备进行校准；
(3) 所选设备应予整个工程的建设标准协调一致； (4) 同类设备应尽量减少品种；
(5) 选用新产品均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经过上级批准。
4.2、电气设备选择的条件
正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。电器要能可靠的工作，必须按正常条件下进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。
4.2.1、按正常工作条件选择电器
(1) 额定电压和最高工作电压 所选用的电器允许最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压，即Ualm≥Usm。
一般情况下，当额定电压在220KV及以下时电器允许最高工作电压Ualm是1.15UN；额定电压是330KV—500KV时为1.1UN。而实际电网的最高运行电压Usm不会超过电网额定电压的1.1倍，因此在选择电器时一般可按电器额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNs的条件选择,即UN≥UNs。
(2) 额定电流 电器的额定电流IN是指额定周围环境温度下，电器的长期允许电流。IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即IN≥Imax。
由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的Imax为发电机、调相机或变压器的额定电流的1.05倍；若变压器有过负荷运行可能时，Imax应按过负荷确定（1.3-2倍变压器额定电流）；母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的Imax；母线分段电抗器的Imax应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电流的50%～80%；出线回路的Imax除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。
此外，还与电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对电器进行种类和形式的选择。
4.2.2、按当地环境条件校验
在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境条件，当气温、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取措施。例如：当地区海拔高度超过制造部门的规定值时，由于大气压力、空气密度和湿度相应减少，使空气间隙和外绝缘的放电特性下降，一般当海拔在1000—3500m范围内，若海拔比厂家规定值每升高100m，则电器允许最高工作电压要下降1%。当最高工作电压不能满足要求时，应采取高原型电器，或采用外绝缘提高一级的产品。对于110KV及以下电器，由于外绝缘裕度较大，可
在海拔2000m以下使用。
当污秽等级超过使用规定时，可选用有利于防污的电瓷产品，当经济上合理时可采用屋内配电装置。
我国目前生产的电器使用的额定环境温度为40℃，如周围环境温度高于40℃（但≦60℃）时，其允许电流一般可按每增高1℃，额定电流减少1.8%进行修正，当环境温度低于+40℃时，额定电流可增加0.5%，但其最大电流不得超过额定电流的20%。
4.2.3、按短路情况校验
(1) 短路热稳定校验
短路电流通过电器时,电器各部分的温度应不超过允许值.满足热稳定的条件为ItQ；式中Qk为短路电流产生的热效应，It、t分别为电器允许通过的热稳定电流和时间。
(2) 电动力稳定校验
电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为ies≥ish，Ies≥Ish；式中ish、Ish分别为短路冲击电流幅值和有效值，ies、Ies分别为电器允许的动稳定电流的幅值和有效值。
电气设备的具体选择与动稳定校验和热稳定校验过程见附录Ⅱ。
4.3电气设备选择结果表
2t
k
表4.1 110 KV侧的断路器选择
表4.2 220 KV侧的断路器选择
表4.3 110 KV侧的隔离开关选择
表4.4 220 KV侧的隔离开关选择
表4.5 各部分电压互感器的选择
表4.6 各部分电流互感器的选择
第五章、配电装置
配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是根据主接线的连接方式，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，用来接受和分配电能的装置。按电器装设的地点不同，配电装置可分为屋内型和屋外型。
5.1配电装置选择的一般原则
高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，遵循上级颁发的有关规程、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、检修以及施工方面的要求，合理指定布置方案和选用设备，积极慎重的采用新的布置、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。火力发电厂及变电所的培植形式的选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，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。配电装置应满足以下四点要求：
(1) 节约用地：我国人口众多，但耕地不多，因此节约用地是我国现代化建设的一项带战略性的方针。
(2) 运行安全和操作巡逻方便：配电装置要整齐清晰，并能在运行中满足对人身和设备的安全要求。使配电装置在一旦发生事故时，也能将事故限制在最小范围和最低程度，并使运行人员在正常的操作和处理事故中不致发生意外，以及在维修维护中不致损害设备。
(3) 便于检修和安装：对各种形式的配电装置，都要妥善考虑检修和安装的条件。
(4) 节约材料，降低造价：在保证安全的前提下，配电装置应采用布置紧凑，力求节约材料和降低造价。
5.1.1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。
5.1.2电压互感器的配置
（1）电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护
同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。
（2）6~220KV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器。旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感顺的情况和需要确定。
（3）当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。
（4）当需要在330KV及以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容式套管上的电压抽取装置。
（5）发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装置需要。当发电机配有双套自动电压调整装置，且采用零序电压式匝间保护时，可再增设一组电压互感器。
5.1.3电流互感受器的配置
（1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保护和自动装置要求。
（2）在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器；发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等。 （3）对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配置。
（4）一台半断路器接线中，线路一线路串可装设四组电流互感器，在能满足保护和测量要求的条件下也可装设三组电流互感器可以利用时，可装设三组电流互感器。
5.2配电装置的选型和依据
配电装置的型式的选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜、节约用地，并结合运行及检修要求通过技术经济比较确定。一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置宜采用屋内式；110KV及以上多为屋外式。普通中型配电装置国内采用比较多，广泛用于110～500KV电压级，在这方面我国已经有丰
富的经验。
本设计的地理环境较好，没有地震，雷暴日也很少，且没有明显的环境污染，所以综合所有条件和技术，选用屋外式中型配电装置。
结束语
发电厂课程设计是理论知识的具体运用，是一种综合能力的强化，通过设计，我了解了发电厂的基本整体设计思路，由于部分条件的理想化，难免与实际发电厂线路设计以及电气设备的选择有出入。通过这次设计，工程观念得到了明显的加强，为后续课程以及电厂实习奠定了基础，同时也将前面所学的知识运用到了设计之中，更好了融会贯通了各学科之间的联系，所学的理论和实践结合起来更好的达到了学以致用的效果，原来模糊的概念在这次设计中得以清晰化、条理化。特别是短路计算，得到了明显的加强。在这次设计中，通过查阅各种资料，也对发电厂电气部分的知识有了更进一步的拓展了解。此次设计不仅加强了专业课的知识运用，同时也对以后工作中可能遇到的问题有了提醒，各部分都是相互联系的，稍有错误将导致后续部分分析全部错误，这也提醒了我们学习需要很好的严谨性。
在整个设计过程中,遇到了不少困难，由于以前没做过类似的设计，某些参数不知道怎么用也不知道用到哪去。通过查阅一系列资料的学习后，对整个设计思路有了较清晰地了解，很多东西便茅塞顿开。短路计算中也遇到不少麻烦，首先是系统电抗不知道怎么处理，在老师和同学的帮助下，我对其计算原理和计算方法才有了正确的掌握。其次是在计算联络变压器的电抗时少除了个2，导致我又从新进行了次短路计算。最辣手的是CAD画图，第一次用CAD画电气图，左右碰壁。开始很多电气设备找不到，而且天正电气这个画图软件和以前用过的Protel和Mutisim的很多规则不同，用起来很不习惯，画个简图都用了我三四个小时。不过，通过不断地尝试和向同学的请教，完成了所有图的绘制，最重要的是学会并在一定程度的熟练了CAD电气绘图。
参考文献
[1]何仰赞、温增银.电力系统分析（上、下）武汉：华中科技大学出版社,2002； [2]刘笙.电气工程基础（第二版）（上、下） 北京：科学出版社,2008； [3]王士政、冯金光.发电厂电气部分.北京：中国水利水电出版社,2002； [4]张大森.中小型变电站电气设备的原理和运行.北京：中国科学出版社,1991； [5]戈东方.电力工程电气设备手册.北京：中国电力出版社,1998； [6]黄其励.电力工程师手册（上、下）.北京：中国电力出版社,2002； [7]周 章.输配电设备手册.北京：机械工业出版社,2000；
[8]张大森.中小型变电站电气设备的原理和运行.北京：中国科学出版社,1991。
附录1：短路计算
系统的等效电路图如附录图
1.1
附录图1.1，系统的等效电路图 设SB300MVA，UB=Uav，计算各个元件标幺值： 系统电抗标幺值：
''
XS
基准容量短路容量
3009000
0.033
发电机电抗标幺值： Xd''0.167
300
0.142
300
0.85
主变压器电抗标幺值：
XT0.14
300360
0.117
联络变压器各绕组阻抗标幺值：
X1
12
(V(12)V(13)V(23))
SBSNSBSNSBSN
12
(0.1310.11960.192)
300360
0.0244
X2
12
(V(12)V(23)V(13))
12
(0.1310.1920.1196)
300360
0.085
X3
12
(V(13)V(23)V(12))
12
(0.11960.1920.131)
300360
0.075
（1）110KV母线上f2点短路：
系统的等效电路化简图如附录图1.2：
附录图1.2，系统的等效电路化简图
各元件标幺值如下：
X
S
0.0331212
1212
(0.02440.0085)
X
4
(X1X2)(X
XT)
0.0547
X5
d''
(0.1420.117)0.13
最后简化到电源到短路点的转移阻抗，如附录图1.3：
附录图1.3
X6X
X4
X
S
X4X5
S
0.0330.0547
0.0330.0547
0.13
0.102
X7X4X5
X5X4
X
S
0.05470.13
0.05470.13
0.033
0.4
1、基值的计算： ○系统：IB
SBVav
300115
353
3
1.506KA
发电机：SN
IPti2
SNiVav
3000.85
MVA
2353115
3
3.544KA
2、计算电抗： ○
根据转移电抗结果，可求发电机G1和G2合并后对短路点的计算电抗
XGJSX7
SNSB
0.4
3532300
0.94
0秒时通过计算曲线求出短路电流标幺值： 系统：IS
**
1X6
10.102
9.804
发电机：IPG1.1034 总的短路电流：
IIB
I
*S
IPti2
I
*PG
1.5069.8043.5441.103418.675kA
冲击电流：iimkim2I''1.85218.67548.85kA 短路容量：S3IVav318.6751153719.8MVA （2）、在220KV上f1点的短路计算： 等值电路图如附录图1.4：
附录图1.4
X
S
0.03312(X
XT)
12
(0.1420.117)0.13
X5
d''
1、基值的计算： ○
系统：IB
SBVav
300230
3
0.753KA
发电机：SN
IPti2
SNVav
3000.85
353MVA
2353230
3
1.772KA
2、计算电抗： ○
发电机：XGJSX5
SNSB
0.13
3532300
0.306
0秒时通过计算曲线求出短路电流标幺值： 系统：IS
**
10.033
30.303
发电机：IPG3.533 总的短路电流：
IIB
I
*S
IPti2
I
*PG
0.75330.3031.7723.53329.08kA
冲击电流：iimkim2I''1.85229.0876.07kA 短路容量：S3IVav329.0823011584.65MVA
同理，根据所得的计算电抗值，查计算曲线数字表得任意时刻短路周期电流的标幺值，然后求得有名值，结果记入表3.1
附录2 电气设备的选择
1.高压断路器的选择(QF)
(1) 断路器的种类和形式的选择
通常因为110KV侧有8回出线，220KV侧有10回出线，所以接入110KV,220KV侧的高压断路器应选择SF6断路器。 (2) 额定电流的选择
A. 110KV侧：
母联断路器额定电流：
IN1≥Imax1=1.05×360/（1.732×110）=1.984KA 接负荷出线断路器额定电流：
IN1≥Imax1=1.05×110/（1.732×110×8）=0.076KA B. 220KV侧:
母联断路器额定电流：
IN1≥Imax1=1.05×360/（1.732 ×220）=0.992KA 接负荷出线断路器和旁路断路器的额定电流： IN1≥Imax1=1.05×500/（1.732 ×220×10）=0.138KA 220KV侧主变压器出线断路器额定电流： IN1≥Imax1=1.05×360/（1.732 ×220）=0.992KA
(3) 开断电流的选择
高压断路器的额定开断电流INbr不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量IPt,为了简化计算可应用此暂态电流I"进行选择,即INbr≥I"。
110KV侧: INbr≥I"=18.675KA 220KV侧: INbr≥I"=29.08KA (4) 短路关合电流的选择
为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关合电流INcl 不应小于短路电流最大冲击值Ish，即INcl≥Ish。
短路发生在发电厂高压侧母线时，取Kim =1.85
110KV侧: INcl≥Ish=1.414×1.85 I"=1.414×1.85×18.675=48.85KA 220KV侧: INcl≥Ish=1.414×1.85 I"=1.414×1.85×40.460=76.07KA
(5) 热稳定校验
检验式为：It2t≥Qk 取tk(短路切除时间)=4s。
110KV侧: I"=18.675KA I2 =19.087KA I4=19.087KA 周期分量热效应:
Qpt= (I"2+10I22+I42)×tk/12
=(18.675×18.675+10×19.087×19.087+19.087×19.087)×4/12 = 1452.068(KA)2·s
t>1s不计非周期分量 Qk = Qpt =1452.968(KA)2·s
220KV侧: I"=29.08KA I2 =26.234KA I4=26.963KA 周期分量热效应:
Qpt= (I"2+10I22+I42)×tk/12= 2818.282(KA)2·s t>1s不计非周期分量 Qk = Qpt=2818.282 (KA)2·s (6)动稳定校验
ies ≥ish
110KV侧: ies ≥48.85KA
220KV侧: ies ≥76.07KA
器件选择结果记入表4.1、表4.2
2.高压隔离开关的选择(QS)
选择方式与计算方式同高压断路器。 器件选择结果记入表4.3、表4.4
3.电压互感器的选择(TV)
选择方式与计算方式同高压断路器 器件选择结果记入表4.5
4.电流互感器的选择(TA)
选择方式与计算方式同高压断路器 器件选择结果记入表4.6
附录3 ：设计总图
设计总图如附图3.1所示：
附图3.1 设计总图