摘要：发电厂是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济。
其中火力发电厂更是占据着非常重要的地位，是电力发展的主力军。
本次毕业设计严格遵循火力发电厂的设计规范，通过对电气主接线的设计、厂用电的设计、短路电流的计算、电气设备的选择和校验以及配电装置、防雷装置的设置，简要完成了对所给4×200MW火力发电厂电气一次部分的设计。本次设计中将四台发电机全部升压接入220kV电网，简化了电网结构及电气主接线，省去了升高电压级之间的联络变压器，降低了变压器损耗。在电气设备选择方面尽量选取占地面积小的电气设备，节约土地资源。
关键词：火力发电厂，电气主接线，电气设备
Abstract Power plants play an important role in power system for the directly
influence on the security and economy of the whole power system. Including coal-fired power plants occupies the key position, it is the main force in power development.
The graduation design strictly followed the standard of the coal-fired power plant design. Through the design of the main electrical connection, the calculation of short-circuit current, the selection and calibration of electrical equipments and the design of distribution device, lightning protection equipment, completing the electrical design of the 4 x 200MW coal-fired power plant. This design send all electrical energy to 220kV power grids, simplified the structure of power grids, saving the contacting transformer between the rising level of voltage and reducing the loss of transformer. In electrical equipment selection，try to select area small electrical equipment as far as possible to save the source of land.
Key words: coal-fired power plants, the main electrical connection, electrical
equipment
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目录
1绪论 .................................................................. 4 1.1发电厂概述 ....................................................... 4 1.2毕业设计的主要内容、技术指标 ...................................... 4 2电气主接线设计 ........................................................ 5 2.1概述 ............................................................. 5
2.1.1电气主接线基本要求 ....................................................................................... 5 2.1.1 220kv电压等级常用主接线 ........................................................................... 5 2.2拟定主接线方案 ................................................... 6
2.2.1方案一 ............................................................................................................... 6 2.2.1方案二 ............................................................................................................... 6 2.2.3方案比较 ........................................................................................................... 6 2.3发电机型号选择 ................................................... 7 2.4变压器选择 ....................................................... 8 3 设计标幺值的计算及短路电流计算 ........................................ 9 3.1 设计的基本内容与要求 ............................................. 9 3.2 系统的参数以及待设的火电厂主要电气元件的参数 .................... 10
3.2.1 系统的参数 .................................................................................................... 10 3.2.2 设计的火电厂主要电气元件参数 ................................................................ 11 3.3 短路电流的计算 .................................................. 12
3.3.1 f1点短路（看电厂内部） ......................................................................... 13 3.3.2 f2点短路（看整个系统） ........................................................................... 15 3.3.3 发电机母线短路（f2点短路看电厂） ....................................................... 21 3.3.4 f3点短路（矿区母线短路） ....................................................................... 23 3.3.4 f4点短路（发电机G1 G2短路） ............................................................... 28 3.3.5 f5点短路（发电机G3 G4短路） ............................................................... 31
4电气设备的选择与效验 ................................................. 34 4.1概述 ............................................................ 34 4.2电气设备的选择与效验 ............................................. 34
4.2.1各线路最大工作电流确定 ............................................................................. 34 4.2.2高压断路器选择与效验 ................................................................................. 35 4.2.3隔离开关选择与效验 ..................................................................................... 39 4.2.4电压互感器选择与效验 ................................................................................. 42 4.2.5电压互感器选择与效验 ................................................................................. 45 4.2.6线路选择与效验 ............................................................................................. 48
5防雷保护规划 ......................................................... 51 5.1概述 ............................................................ 51 5.2架空线路防雷保护 ................................................ 51 5.3电机防雷保护 .................................................... 52 5.4变压器防雷保 .................................................... 52 5.5母线防雷保 ...................................................... 53
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6配电装置设计 ......................................................... 55 6.1配电装置选择原则 ................................................ 55 6.2配电装置类型 .................................................... 55 7设计总结 ............................................................. 56 8致谢 ................................................................. 57 9参考文献 ............................................................. 58 10附录 ................................................................ 59
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1绪论
1.1发电厂概述
发电厂是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济。发电厂的作用是将其他形式的能量转化成电能。按能量转化形式大体分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、风力发电场；考虑发电厂中的地位和作用电力系统中的发电厂可分为大型主力发电厂、中小型地区电厂、及企业自备电厂三种类型。无论是哪种形式的电厂它们的电气部分设计的主要内容及基本思想都是相通的，本文是对某火力发电厂电气部分的设计。
1.2毕业设计的主要内容、技术指标
系统及原始数据见附图。
某北方矿区附近25km处建设一座装机容量为4×200MW的火电厂，工程分两期完成，第一期投2×200MW，此时矿区负荷为80MW，二期工程再投入2×200MW，而矿区负荷则增至140MW，其余功率经160km的220~500kV线路送入系统。
站内空气清洁，最高日平均气温32℃，最低0℃，海拔800m，非地震区，6、7、8月有雷雨，建设场地充裕。
矿区最大负荷同时系数0.85，最小负荷系数0.7，55%Ⅰ类负荷，30%Ⅱ类负荷,Tmax=5500h。
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2电气主接线设计
2.1概述
2.1.1电气主接线基本要求
电气主接线的选择正确与否对电力系统的安全、经济运行，对电力系统的稳定和调度的灵活性，以及对发电厂的电气设备选择，配电装置的布置，继电保护及控制方式的拟定等都有重大的影响。在选择电气主接线时，应注意发电厂在电力系统中的地位、进出线回路数、电压等级、设备特点及负荷性质等条件，并应满足下列基本要求[2]。
(1)运行的可靠性。 (2)具有一定的灵活性。 (3)操作应尽可能简单、方便。 (4)经济上合理。 (5)应具有扩建的可能性。 2.1.1 220kv电压等级常用主接线
表2.1 220kV电压级常用接线方式及适用范围
电压 220 接线方式 双母线或单母线 双母线分段 适用范围 采用SF6全封闭组合电器时，不设旁路措施；采用SF6断路器时，不宜设旁路措施；采用少油断路器出线在4回及以上时，采用带专用旁母断路器的旁路母线 安装200MW及以下机组，电厂容量在800MW及以上，进出线10~14回；采用双母线双分段配置困难的配电装置 双母线双分段 安装200MW及以下机组，电厂容量在1000MW及以上，进出线15回及以上
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2.2拟定主接线方案
2.2.1方案一
采用双母线分段，将双回路分别接于不同的母线段上，可缩小母线故障的影响范围 2.2.1方案二
采用双母线接线 2.2.3方案比较
表2.2 方案比较及结果
可靠方案一 将双回路分别接于不同的母线段上，保证了系统的供方案二 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至使供电中断。在检修任意线路断路器时，该回路需短时停电。断路器采用SF6断路器，检修周期长，不需要经常检修，减小了断路器检修停电的几率。 结论 方案一略高于方案二 性 电可靠性，减小了停电的几率，缩小了母线的故障范围。 经济性 多装了价高的断路器及隔设备相对少，投资小，年费用小，占方案二明显高于方案一 离开关，投资增大，占地面地面积相对较小。 积增加。 经比较，由于此设计火电厂出线只有两回，方案二优势明显高于方案一，综合考虑，选择方案二，主接线如图
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4*200MW火电站电气主接线图
2.3发电机型号选择
1.发电机主要参数：装机容量已给200MW，端电压UN?15.75kV，功率因素cos?N?0.85 2.电抗：我国国标规定200MW及以上发电机Kc不小于0.40。电抗的选择上，需注意Xd\\‘
\'和Xd的相容性，即Xd的上限值不能太靠近Xd的下限值，一般情况下Xd不小于0.15，
‘Xd不大于0.30。
3.冷却方式：大型汽轮发电机冷却方式有水氢氢、全氢冷、水水氢、水水空、全水冷和油水油冷等等
综上考虑，确定发电机机型为QFQS-200-2，其型号含义为 Q—汽轮机； F—发电机； Q—氢冷；
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S—转子绕组水内冷； 200—额定功率； 2—2极。 有功功率：P=200MW 视在功率：S=235MVA 端电压: UN?15.75kV 功率因素：cos?N?0.85 次暂态电抗：Xd=0.144
\
2.4变压器选择
本次设计中变压器为单元接线形式，单元接线时变压器容量应按发电机的额度容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。
SN?1.1PNG(1-KP)
cos?G发电机的额定容量为200MW，扣除厂用电后经过变压器的容量为：
SN?1.1PNG(1-KP)1.1?200(1-0.08)??238.12MVA
cos?G0.85综上确定主变压器为SFP3-240000/22
参数为：I0%?1.1 P0?216KW Ps?804KW Vs%?14.1 三绕组变压器为SSPS-240000/220
参数为：I0%?0.7 P0?257KW Ps?99KW
Vs%(高中)?24.5，Vs%(高低)?14.5 ，Vs%(中低)?8.5
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3 设计标幺值的计算及短路电流计算
3.1 设计的基本内容与要求
系统及原始数据见附图。
某北方矿区附近25km处建设一座装机容量为4×200MW的火电厂，工程分两期完成，第一期投2×200MW，此时矿区负荷为80MW，二期工程再投入2×200MW，而矿区负荷则增至140MW，其余功率经160km的220~500kV线路送入系统。
站内空气清洁，最高日平均气温32℃，最低0℃，海拔800m，非地震区，6、7、8月有雷雨，建设场地充裕。
矿区最大负荷同时系数0.85，最小负荷系数0.7，55%Ⅰ类负荷，30%Ⅱ类负荷,TMAX=5500h。
火电厂4*100MW水电站6*60MW远方系统水电站4*125MW待设电厂4*200MW 待设计火电厂与系统的接线图
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4*200MW 火电厂的电气一次接线图
3.2 系统的参数以及待设的火电厂主要电气元件的参数
3.2.1 系统的参数
''火电站G1:4*100MW Xd?0.138 cos?????? ''水电站G2: 6*60MW Xd?0.125 cos?????? ''水电站A3:4*125MW Xd?0.218 cos??????
远放系统：X=0.02
变压器T1：Ps?385KW I0%?0.9 P0?118KW Vs%?0.142 S?120MVA
S?75MVA 变压器T2：Ps?346KW I0%?1.3 P0?79.6KW Vs%?0.1385
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变压器T3：Ps?450KW I0%?0.8 P0?140KW Vs%?0.13 S?150MVA 选取SB?1000MW，VB?Vav
计算的标幺值如下：
10001000XG1?0.138??1.173,XG2?0.125??1.77
100/0.8560/0.851000XG3?0.218??1.48
125/0.85100010001000XT1?0.142??1.183,XT2?0.1385??1.847,XT3?0.13??0.86
1207515010001000XL1?80?0.33??0.499X?90?0.33??0.561 ,L22223023010001000XL3?110?0.33??0.686X?130?0.33??0.811 ,L42302230210001000XL5?300?0.33??1.871X?85?0.33??0.53 ，L62223023010001000XL7?100?0.33??0.624X?160?0.33??0.998 ，L8222302303.2.2 设计的火电厂主要电气元件参数
发电机G（4台相同）：型号QFQS-200-2 UN?15.75KV PN?200MW SN?235MVA
''cos?????? Xd?0.146
变压器T1，T2：型号SSPS-240000/220 I0%?0.7 P0?257KW Ps?99KW
Vs%(高中)?24.5，Vs%(高低)?14.5 ，Vs%(中低)?8.5
变压器T3，T4：型号SFP3-240000/220 I0%?1.1 P0?216KW Ps?804KW Vs%?14.1 选取SB?1000MW，VB?Vav?230KV 计算的标幺值如下： 变压器T1，T2：X1?X2?VS00??0.588 1002401)=15.25 变压器T3，T4：VS1%?(VS%（1-2）?VS%（3-1）?VS%（2-3）2同理：Vs2%?9.25，Vs3%??0.75
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VS100V00??0.635，X5?X6?S3???0.031 100240100240V00X7?X8?S2??0.385
100240X3?X4?发电机G：X9?X10?X11?X12?
SB''?Xd?0.72 SN3.3 短路电流的计算
在进行电气设备和载流导体的选择时，为了保证各种电气设备和导体在正常运行时和故障情况下都能安全、可靠的工作，同时又要力求节约、减少投资，需要根据短路电流对电气设备进行动、热稳定的校验。在进行继电保护装置及进行整定计算时，必须以各种不同类型短路时的短路电流作为依据。
要计算的短路点标注在图中：
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3.3.1 f1点短路（看电厂内部）
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xjsG1234?0.829?4?200/0.85?0.78
1000t=0s时:
IjsG1234?1.337 有名值：Ik总?1.337?4?200/0.85?3.159KA
3?230每条线路：Ik?t=0.2s时:
1IK总=1.580KA 2IjsG1234?1.209
有名值：Ik总?1.209?4?200/0.85?2.856KA
3?230 第 页
每条线路：Ik?t=4s时
1IK总=1.428KA 2IjsG1234?1.523 有名值： Ik总?1.523?每条线路：Ik?
3.3.2 f2点短路（看整个系统）
4?200/0.85?3.198KA
3?2301IK总=1.599KA 2
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6?60/0.85?4?125/0.85?1.092
10004?100/0.85XjsG?4.527??2.13
1000t=0s时：
1?0.285 IjsA?0.659，IjsG?0.481，IjsS?3.507XjsA?1.573?有名值: IA?0.659?6?60/0.85?4?125/0.85?1.673KA
3?2304?100/0.85?0.586KA
3?2301000?0.710KA
3?230 IG?0.481? IS?0.285? IK总?IA?IG?IS=2.951KA 每条线路：IK?t=0.2s时：
1I?1.476KA 2K总IjsA=0.676，IjsG=0.481 有名值： IA?0.676?6?60/0.85?4?125/0.85?1.717KA
3?2304?100/0.85?0.54KA
3?230 IG?0.457? IS=0.71KA
IK总?IA?IG?IS=2.976KA 每条线路：IK?t=4s时：
1IK总?1.484KA 2IjsA=0.700,IjsG=0.487 有名值： IA?0.700?6?60/0.85?4?125/0.85?1.778KA
3?230 第 页
IG?0.487?4?100/0.85?0.575KA
3?2301000?0.710KA
3?230 IS?0.285? IK总?IA?IG?IS=3.063KA 每条线路：IK?
3.3.3 发电机母线短路（f2点短路看电厂）
1I?1.532KA 2K总
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2?200/0.85?0.312
10002?200/0.85XjsG34?0.654??0.308
1000t=0s时： XjsG12?0.662?IjsG12=3.462，IjsG34=3.509 有名值： IG12?3.462?2?200/0.85?4.090KA
3?2302?200/0.85?4.415KA
3?230 IG34?3.509?每台发电机： IG1?IG2? IG3?IG4t=0.2s时：
1IG12?2.045KA 21?IG34?2.073KA 2IjsG12=2.702，IjsG34=2.729 有名值： IG12?2.702?2?200/0.85?3.192KA
3?2302?200/0.85?3.224KA
3?2301IG12?1.596KA 2IG34?2.729?每台发电机： IG1?IG2? 第 页
IG3?IG4?
t=4s时：
1IG34?1.612KA 2IjsG12=2.328，IjsG34=2.346 有名值 IG12?2.328?2?200/0.85?2.750KA
3?2302?200/0.85?2.771KA
3?2301IG12?1.375KA 21?IG34?1.386KA 2 IG34?2.346?每台发电机： IG1?IG2? IG3?IG4
3.3.4 f3点短路（矿区母线短路）
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（4?100+4?200）/0.85XjsG?0.469??0.662
10006?60/0.85+4?125/0.85XjsA?0.469??5.485
1000t=0s时：
1?0.083 IjsG=1.582，IjsA=0.182,IjsS?12.06有名值： IA?0.182?6?60/0.85?4?125/0.85?0.462KA
3?2304?200/0.85?4?100/0.85?5.6KA
3?2301000?0.208KA
3?230 IG?1.582? IS?0.083? IK总?IA?IG?IS=6.270KA 每条线路：IK?1I?3.135KA 2K总折算到110KV侧电流：I'f?2IK?6.270KA t=0.2s时：
IjsS=0.083，IjsG=1.408,IjsA=0.182
第 页
有名值： IG?1.408?4?200/0.85?4?100/0.85?4.99KA
3?2306?60/0.85?4?125/0.85?0.462KA
3?2301000?0.208KA
3?230 IA?0.182? IS?0.083? IK总?IA?IG?IS=5.660KA 每条线路：IK?1IK总?2.830KA 2折算到110KV侧电流：I'f?2IK?5.660KA t=4s时：
IjsA=0.182，IjsG=1.799,IjsS=0.083 有名值： IA?0.182?6?60/0.85?4?125/0.85?0.462KA
3?2304?200/0.85?4?100/0.85?4.374KA
3?2301000?0.208KA
3?230 IG?1.799? IS?0.083?IK总?IA?IG?IS=5.044KA
每条线路：IK?1IK总?2.522KA 2折算到110KV侧电流：I'f?2IK?5.044KA
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3.3.4 f4点短路（发电机G1 G2短路）
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4?100/0.85?3?200/0.85?1.281
10006?60/0.85+4?125/0.85XjsA?5.826??5.845
1000t=0s时：
11?0.169,IjsS=?0.06 IjsG=0.805，IjsA=5.89516.767XjsG?1.089?有名值： IG?0.805?4?100/0.85?3?200/0.85?2.377KA
3?2301000?0.151KA
3?230 IS?0.06? 第 页
IA?0.169?6?60/0.85?4?125/0.85?0.429KA
3?230 IK总?IA?IG?IS=2.957KA t=0.2s时：
IjsS=0.06，IjsG=0.751,IjsA=0.169 有名值： IS?0.06?1000?0.151KA
3?2306?60/0.85?4?125/0.85?0.429KA
3?2304?100/0.85?3?200/0.85?2.218KA
3?230 IA?0.169? IG?0.751? IK总?IA?IG?IS=2.798KA t=4s时：
IjsA=0.169，IjsG=0.85,IjsS=0.06 有名值： IG?0.85?4?100/0.85?3?200/0.85?2.51KA
3?2306?60/0.85?4?125/0.85?0.429KA
3?2301000?0.151KA
3?230 IA?0.169? IS?0.06? IK总?IA?IG?IS=3.09KA
第 页
3.3.5 f5点短路（发电机G3 G4短路）
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4?100/0.85?3?200/0.85?1.793
10006?60/0.85+4?125/0.85XjsA?3.948??3.944
1000t=0s时：
11IjsS??0.114，IjsA??0.25，IjsG?0.572
8.8033.944XjsG?1.524?有名值： IA?0.25?6?60/0.85?4?125/0.85?0.635KA
3?2304?100/0.85?3?200/0.85?1.67KA
3?230第 页
IG?0.572? IS?0.114?1000?0.286KA
3?230 IK总?IA?IG?IS=2.951KA t=0.2s时：
IjsS=0.114，IjsA=0.25,IjsG=0.541 有名值： IA?0.25?6?60/0.85?4?125/0.85?0.635KA
3?2304?100/0.85?3?200/0.85?1.67KA
3?2301000?0.286KA
3?230 IG?0.572? IS?0.114? IK总?IA?IG?IS=2.61KA t=4s时：
IjsG=0.587，IjsA=0.25,IjsS=0.114 有名值： IA?0.25?6?60/0.85?4?125/0.85?0.635KA
3?2304?100/0.85?3?200/0.85?1.734KA
3?2301000?0.286KA
3?230 IG?0.587? IS?0.114? IK总?IA?IG?IS=2.655KA
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4电气设备的选择与效验
4.1概述
尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但是它们的基本要求是一致的。正确选择电气设备是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，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。
电气设备选择的一般原则：
1 应满足正常运行，检修，短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展 2 应按当地环境条件校核 3 应力求技术先进和经济合理 4 与整个工程的建设标准应协调一致 5 同类设备应尽量减少品种
6 选用的新产品均应有可靠的实验数据，并经过证实鉴定合格
4.2电气设备的选择与效验
4.2.1各线路最大工作电流确定 1 220KV出线架空线路
IN?PN3UNcos?/2?660/2?1.019KA
3?220?0.85IWmax?1.2IN?1.2?1.019?1.223KA 2 220KV变压器高压侧线路
IN?PN3UNcos??200?0.617KA
3?220?0.85IWmax?1.05IN?1.05?0.617?0.648KA
第 页
3 15.75KV变压器低压侧线路
IN?PN3UNcos??200?8.625KA
3?15.75?0.85IWmax?1.05IN?1.05?8.625?9.056KA 4 110KV矿区架空线路
IN?PN3UNcos??140?0.864KA
3?110?0.85IWmax?1.2IN?1.2?0.864?1.037KA 5母线联络回路
一般可取母线上最大一台发电机或变压器的额定电流，本次计算中取变压器的额定电流IWmax?0.648KA 4.2.2高压断路器选择与效验
1.变压器高压侧断路器：拟定选择高压六氟化硫断路器，不检修间隔期长，运行稳定，安全可靠，寿命长。 额定电流额定电压：
UN?UNS IN?IWmax
UNS?220kV IWmax?0.648KA
开断电流选择：
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，简化计算可用INbr?I''进行选择。
INbr?I'' I''?4.415KA
短路关合电流的选择：
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。
第 页
INcl?ish
ish?2?1.8?I''?2?1.8?4.415?11.239KA
根据以上所列条件，拟选LW-220型高压六氟化硫断路器，LW-220型高压六氟化硫断路器能进行快速自动重合闸，并带有LRB-220型电流互感器，供测量保护之用断路器在最高工作电压下，能开断120~360MVA变压器的电感电流。在最高工作电压下，能开断200~400km空载架空线路的电容电流。断路器在不检修情况下，能承受满容量开断不大于10次或开断累计电流500kA以上。
表4-1 LW-220断路器技术数据
额定工作 额定电流 3s热稳定 额定动稳定电 固有分闸 额定闭合 额定开断电 电压（kV） （A） 220 1600 电流（kA） 流峰值（kA） 时间（s） 电流(kA) 流(kA) 40 100 0.04 100 40 动稳定校验：
动稳定校验式为
ies?ish
ies?100KA；ish?11.239KA
满足动稳定校验式，校验合格。 热稳定校验：
热稳定校验式为
It2t?Qk
I''2?10?I0.22?I424.4152?10?3.2242?2.7712Qk???10.926KA2?S
1212It2t?402?3?4800kA2?S
满足热稳定校验式，校验合格
2. 220KV架空线路断路器：拟选定高压六氟化硫断路器。 额定电流额定电压：
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UN?UNS IN?IWmax UNS?220kV IWmax?1.223KA
开断电流选择：
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，简化计算可用INbr?I''进行选择。
INbr?I''
I''?1.580KA
短路关合电流的选择：
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。
INcl?ish
ish?2?1.8?I''?2?1.8?1.580?4.021KA
根据以上条件，拟选LW-220型高压六氟化硫断路器
表4-2 LW-220断路器技术数据
额定工作 额定电流 3s热稳定 电流（kA） 40 额定动稳定电 流峰值（kA） 100 固有分闸 额定闭合 额定开断 电流(kA) 40 电压（kV） （A） 220 2500 时间（s） 电流(kA) 0.04 100 动稳定校验：
动稳定校验式为
ies?ish
ies?100KA；ish?4.021KA
满足动稳定校验式，校验合格。 热稳定校验：
热稳定校验式为
It2t?Qk
第 页
I''2?10?I0.22?I421.5802?10?1.4282?1.5992Qk???2.120KA2?S
1212It2t?402?3?4800kA2?S
满足热稳定校验式，校验合格
3.矿区线路断路器：拟选定高压六氟化硫断路器。 额定电流额定电压：
UN?UNS IN?IWmax
UNS?110kV IWmax?1.037KA
开断电流选择：
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，简化计算可用INbr?I''进行选择。
INbr?I'' I''?6.270KA
短路关合电流的选择：
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。
INcl?ish
ish?2?1.8?I''?2?1.8?6.270?15.961KA
根据以上条件，拟选LW-220型高压六氟化硫断路器
表4-3 LW-126断路器技术数据
额定工作 额定电流 3s热稳定 电流（kA） 40 额定动稳定电 流峰值（kA） 100 固有分闸 额定闭合 额定开断 电流(kA) 40 电压（kV） （A） 126 3150 时间（s） 电流(kA) 0.04 100 动稳定校验：
动稳定校验式为
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ies?ish
ies?100KA；ish?15.961KA
满足动稳定校验式，校验合格。 热稳定校验：
热稳定校验式为
It2t?Qk
I''2?10?I0.22?I426.2702?10?5.6602?5.0442Qk???32.093KA2?S
1212It2t?402?3?4800kA2?S
满足热稳定校验式，校验合格
4.母联断路器：拟选定高压六氟化硫断路器 额定电流额定电压：
UN?UNS IN?IWmax UNS?110kV IWmax?0.648KA
开断电流与关合电流选择同上
根据以上条件，拟选LW-220型高压六氟化硫断路器
表4-4 LW-220断路器技术数据
额定工作 额定电流 3s热稳定 电流（kA） 40 额定动稳定电 流峰值（kA） 100 固有分闸 额定闭合 额定开断 电流(kA) 40 电压（kV） （A） 220 2500 时间（s） 电流(kA) 0.04 100 动稳定与热稳定校验过程与变压器回路相似，此处不再做详细叙述。
4.2.3隔离开关选择与效验
1.变压器线路：拟选GW6系列高压隔离开关GW6系列户外隔离开关为剪刀式结构。静触头悬挂在母线上，产品分闸后形成垂直的绝缘断口。在变电站中作母线隔离开关，具有占地面积小的优点，而且断口清晰可见，便于运行监视。可以附装一个II型接地开关，
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供下层母线接地用。隔离开关与接地开关之间设有机构联锁。GW6-500型的户外隔离开关为折叠式，缩小产品外占空间。本产品触头钳夹范围大，适用于软母线和硬母线。 额定电压和电流：
UN?UNS，UNS?220KV
IN?IWmax，IWmax?0.648KA
根据以上所列条件，拟选GW6-220D型隔离开关
表4-5 GW6-220D型隔离开关技术数据
额定工作电压（kV） 额定电流（A） 3s热稳定电流（kA） 动稳定电流峰值（kA）
220 2000 40 100 (3)动稳定校验
ies?100KA；
ish?2?1.8?I''?2?1.8?4.415?11.239KA
满足动稳定校验式，校验合格。 (4)热稳定校验
I''2?10?I0.22?I424.4152?10?3.2242?2.7712Qk???10.926KA2?S
1212It2t?402?3?4800kA2?s
满足热稳定校验式，校验合格。
2.连接系统220KV线路：拟选GW6系列高压隔离开关 额定电压和电流：
UN?UNS，UNS?220KV IN?IWmax，IWmax?1.223KA
根据以上所列条件，拟选GW6-220D型隔离开关
表4-6 GW6-220D型隔离开关技术数据
额定工作电压（kV） 额定电流（A） 3s热稳定电流（kA） 动稳定电流峰值（kA）
220 2000 40 100 第 页
(3)动稳定校验
ies?100KA；
ish?2?1.8?I''?2?1.8?1.580?4.021KA
满足动稳定校验式，校验合格。 (4)热稳定校验
I''2?10?I0.22?I421.5802?10?1.4282?1.5992Qk???2.120KA2?S
1212It2t?402?3?4800kA2?s
满足热稳定校验式，校验合格。
3.矿区110KV线路：拟选GW6系列高压隔离开关 额定电压和电流：
UN?UNS，UNS?110KV IN?IWmax，IWmax?1.037KA
根据以上所列条件，拟选GW4-110D型隔离开关
表4-7 GW4-110D型隔离开关技术数据
额定工作电压（kV） 额定电流（A） 4s热稳定电流（kA） 动稳定电流峰值（kA）
110 1250 31.5 80 (3)动稳定校验
ies?80KA；
ish?2?1.8?I''?2?1.8?6.270?15.961KA
满足动稳定校验式，校验合格。 (4)热稳定校验
I''2?10?I0.22?I426.2702?10?5.6602?5.0442Qk???32.093KA2?S
1212It2t?31.52?4?3969KA2?S
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满足热稳定校验式，校验合格。 4.母联隔离开关：拟定GW6-220D隔离开关 额定电压和电流选择：
UN?UNS，UNS?220KV IN?IWmax，IWmax?0.648KA
根据以上所列条件，拟选GW6-220D型隔离开关
表4-8 GW6-220D型隔离开关技术数据
额定工作电压（kV） 额定电流（A） 3s热稳定电流（kA） 动稳定电流峰值（kA）
220 2000 40 100 动稳定与热稳定校验过程同变压器回路相似，此处不再做详细说明。
4.2.4电压互感器选择与效验
1．电压互感器的配置原则
发电机一般在出口处装设两组电压互感器，一组(三只单相、双绕组)用于自动电压调整装置，另一组采用三相五柱式或三台单相式三绕组互感器，结成Yyd接线，用于测量仪表，同期和保护装置用。变压器低压侧有时为了满足同期或继电保护的要求，设有一组电压互感器。6～220kV电压等级的每组主母线上的三相上装设电压互感器，用于同期装置、测量仪表和保护装置。110kV及以上的电压等级，每回线路配置一组单相电容式电压互感器，用于监视电路有无电压、进行同期操作和设置重合闸。
2．电压互感器二次绕组电压的确定
二次绕组额定电压通常是供额定电压为100V的仪表和继电器的电压绕组使用，单个单相式电压互感器的二次绕组电压为100V，而其余可获得相间电压的接线方式，二次绕组电压为100/3V，电压互感器开口三角形的辅助绕组电压用于35kV及以下中性点不接地系统的电压为100/3V，而用于110kV及以上的中性点接地系统的为100V。
3．电压互感器的选择与校验 (1)发电机出口：
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种类和型式的选择：
发电机出口处一般设两组电压互感器，一组采用三相五柱式或三台单相式三绕组互感器。一组(三只单相、双绕组)用于自动电压调整装置。
一次额定电压和二次额定电压的选择 一次绕组额定电压按下列原则选取
0.8UN1?UNs?1.2UN1
发电机出口电压互感器一次额定电压
0.8UN1?15.75kV?1.2UN1
三台单相式三绕组互感器，二次绕组电压为100/3V，三只单相双绕组互感器，二次绕组电压为100V。
3)容量和准确级的选择
三台单相式三绕组互感器用于测量仪表，同期和保护装置用, 其准确等级为0.5级。三只单相双绕组用于自动电压调整装置，其准确等级为0.5级。
三台单相式电压互感器拟选定JDZX11-15G型电压互感器，三只单相双绕组电压互感器拟选定JDZX11-15电压互感器。技术数据分别见表4-9和4-10。
表4-9 JDZX11-15G型电压互感器 额定电压(kV) 初级绕组 15.7/3 次级绕组 0.1/3 剩余电压绕组 0.1/3 二级负荷 0.5级(VA) 60 最大容量 (VA) 400 表4-10 JDZX11-15型电压互感器
额定电压(kV) 初级绕组 15.7 次级绕组 0.1 二级负荷 0.5级(VA) 80 最大容量 (VA) 300 (2)变压器回路 1)种类和型式的选择
低压侧设置一组电压互感器，拟选定单相双绕组电压互感器。 2)一次额定电压和二次额定电压的选择
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一次绕组额定电压
0.8UN1?15.75kV?1.2UN1
二次绕组额定电压
U2N?0.1KV
3)容量和准确级的选择
用于估计电压数值和周期，其准确等级为3级。
根据上述条件，拟选定JDZX11-15G型电压互感器。其技术数据如表4-11所示。
表4-11 JDZX11-15G型电压互感器
额定电压(kV) 初级绕组 15.7 次级绕组 0.1 二级负荷 3.0级(VA) 80 最大容量 (VA) 300 (3)出线回路
1)种类和型式的选择，拟采用电容式电压互感器。 2)一次额定电压和二次额定电压的选择 一次绕组额定电压
0.8UN1?220kV?1.2UN1
二次绕组额定电压
U2N?0.1/3KV
3)容量和准确级的选择
用于估计电压数值和周期，其准确等级为3级。
根据上述条件，选择TYD-220/3?0.0045型电容式电压互感器，TYD-220系列电容式电压互感器是户外型产品，适用于交流50Hz、中性点接地系统，做电压、电能测量及继电保护用，并兼作电力线载波耦合电容器用。其技术数据如表4-12所示。
表4-12 TYD?220/3?0.0045型电容式电压互感器技术数据
额定电压(kV) 初级绕组 次级绕组 剩余电压绕组 二级负荷 3.0级(VA) 最大容量 (VA) 第 页
220/3 (4)220kV母线 1)种类和型式
0.1/3 0.1 600 1200 采用串联绝缘油浸式电压互感器，作电压、电能测量及继电保护用，并兼作电力线载耦合电容器用。
2)一次额定电压和二次额定电压的选择 一次绕组额定电压
0.8UN1?220kV?1.2UN1
二次绕组额定电压
U2N?0.1/3KV
3)准确等级
用于同期装置、测量仪表和保护装置用，其准确等级为0.5级。 拟选定YDR-220型电压互感器，其技术数据如表4-13所示。
表4-13 YRD-220电压互感器技术数据 额定电压(kV) 初级绕组 次级绕组 剩余电压绕组 二级负荷 0.5级(VA) 150 最大容量 (VA) 1200 220/3
0.1/3 0.1 4.2.5电压互感器选择与效验
1．电流互感器的配置
凡装有断路器的回路均应安装电流互感器，其数量应满足测量仪表，保护和自动装置。未装设断路器的变压器的中性点变压器出口桥形接线的跨条上也装设电 流互感器。对直接接地系统一般按三相配置，对非直接接地系统以具体要求按两相 或三相配置。用于线路和变压器的电流互感器，对于220kV者，电流互感器通常可设 5~6个二次绕组。
2．电流互感器二次额定电流的选择
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一般弱电系统用1A，强电系统用5A。当采用弱电控制系统或配电装置距离控制室较远时，尽量采用1A。
3．电流互感器的选择与校验 (1)变压器回路 1)种类和型式的选择 采用户外型电流互感器。
2)一次额定电压和二次额定电压的选择 一次额定电压
UN?UNs，UNs?220KV
一次额定电流
I1N?Imax，Imax?0.648KV
3)容量和准确级的选择
用于测量和保护用，其准确等级为0.5级。
根据上述条件，拟选定LCWD3-220型电流互感器。其技术数据如表4-14所示。
表4-14 LCWD3-220型电流互感器技术数据 额定电流比 750/5 1s热稳定倍数 35 动稳定倍数 2.5×25 4)热稳定校验
(KtI1N)2?Qk
(KtI1N)2?(35?0.75)2?689.1KA2
Qk?10.926KA2
经计算，(KtI1N)2?Qk，满足校验条件。 5)动稳定校验 动稳定校验式为
2KesI1N?ish
2KesI1N?2?2.5?25?750?66.29KA
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ish?11.239KA
经计算，2KesI1N?ish，满足校验条件。 (2)母线联络回路 1)种类和型式的选择 采用户外型电流互感器。
2)一次额定电压和二次额定电压的选择 一次额定电压
UN?UNs,UNs?220kV
一次额定电流
I1N?Imax，Imax?0.648KA
3)容量和准确级的选择
用于测量和保护用，其准确等级为0.5级。
根据上述条件，拟选定LCWD3-220型电流互感器。其技术数据如表4-15所示。
表4-15 LCWD3-220型电流互感器技术数据 额定电流比 750/5 1s热稳定倍数 35 动稳定倍数 2.5×25 热稳定与动稳定校验过程与变压器回路相似，此处不再做详细说明。 (3)发电机出口 1)种类和型式的选择 采用户外型电流互感器。
2)一次额定电压和二次额定电压的选择 一次额定电压
UN?UNs，UNs?15.75KV
一次额定电流
I1N?Imax，Imax?9.056KA
3)容量和准确级的选择
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用于测量和保护用，其准确等级为0.5级。
根据上述条件，拟选定LMZ1-20型电流互感器额定电流比为12000/5。 热稳定与动稳定校验过程与变压器回路相似，此处不再做详细说明。
4.2.6线路选择与效验 1.连接系统220KV架空线路
(1)导体选型 拟选用钢芯铝绞线。
(2)按回路最大工作电流选择导体截面
Ial?Imax?1019A
选择LGJ-630/45型钢芯铝绞线，允许载流量为1038A。 (3)热稳定校验
S?12120Qk??529mm2 C87选用的钢芯铝绞线截面积为
S?630mm2
由此可知，满足校验条件。 2.220KV母线
(1)导体截面选择
按回路最大工作电流选择导体截面
Ial?Imax?648A
选择圆管形铝锰合金导体S=539mm2 (2)热稳定校验
Smin?11092.6Qk??380.0mm2 C87所选导体截面积为539mm2，满足要求。
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3.110KV矿区线路
(1)导体选型 拟选用钢芯铝绞线。
(2)按回路最大工作电流选择导体截面
Ial?Imax?1037A
选择LGJ-630/45型钢芯铝绞线，允许载流量为1038A。 (3)热稳定校验
S?1320.93Qk??206mm2 C87选用的钢芯铝绞线截面积为
S?630mm2
由此可知，满足校验条件。
4.变压器引出线
(1)导体选型 拟选用钢芯铝绞线。
(2)按回路最大工作电流选择导体截面
Ial?Imax?648A
选择LGJ-240/55型钢芯铝绞线，允许载流量为657A。 (3)热稳定校验
S?1320.93Qk??206mm2 C87选用的钢芯铝绞线截面积为
S?240mm2
由此可知，满足校验条件。
5．发电机引出线
200MW及以上容量发电机的引出线以及至高压厂用工作变压器、电压互感器和避雷
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器柜、中性点接地设备柜等的分支线均采用全连式分相封闭母线，有效地防止了相间短路和消除周围钢构件的涡流发热，也减少了母线短路时导体和外壳所受的电动力。本次设计中采用自冷式封闭母线，可安装微正压充气装置，向壳内提供干燥清洁的空气，其技术数据见表4-16。
表4-16 自冷式封闭母线技术数据
额定电流/A 主回路 厂用分支 10000 1200 绝缘子电压/kV 20 20 导体直径/mm 400 150 导体厚度/mm 12 10 外壳直径/mm 850 600 外壳厚度/mm 7 5 相间中心距离/mm 1200 850
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