电气工程及其自动化本科毕业设计论文

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目 录

第一章 电气主接线设计???????????????????????????

第一节 主接线概述???????????????????????????

第二节 主接线的基本要求???????????????????????? 第三节 电气主接线设计的原则??????????????????????

第四节 方案的提出??????????????????????????? 第五节 可靠性计算??????????????????????????

第二章 厂用电接线及设计????????????????????????

第一节 厂用电概述????????????????????????

第二节 厂用负荷分类???????????????????????? 第三节 厂用电接线的设计原则和接线形式???????????????? 第四节 厂用电设备的选择???????????????????????

第三章 短路电流计算????????????????????????????

第一节 概述???????????????????????????? 第二节 短路电流计算????????????????????????

第四章 电气设备选择 ????????????????????????????

第一节 概述????????????????????????????? 第二节 电气设备选择的原理与方式??????????????????? 第三节 高压断路器选择与校验????????????????????? 第四节 高压断路器选择与校验???????????????????? 第五节 互感器的选择???????????????????????? 第六节 互感器在主接线中配置原则???????????????????

第五章 配电装置设计????????????????????????????

第一节 概述???????????????????????????? 第二节 配电装置的类型及应用???????????????????? 第三节 配电装置的设计原则及步骤??????????????????? 第四节 屋内配电装置???????????????????????? 第五节 屋外配电装置????????????????????????

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第六节 成套配电装置????????????????????????

第六章 发电机、变压器继电保护????????????????????

第一节 发电机的保护???????????????????????? 第二节 变压器的保护???????????????????????? 第三节 发电机变压器组公用母线保护????????????????

第七章 微机保护及计算机监控系统????????????????????

第一节 概述????????????????????????????

第八章 发电机定子绕组匝间短路保护????????????????

第一节 ???????????????????????

专题小结?????????????????????????????????? 参考文献?????????????????????????????????? 致谢???????????????????????????????????? 附录????????????????????????????????????

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摘 要

本次设计根据《毕业设计任务书》及有关的设计规程、规范和标准，对某地区4×300mw大型火力发电厂的一、二次主系统进行了设计。

发电厂是电力系统的重要组成部分，它直接影响着电力系统的安全与经济运行，因此，对其电气主接线的可靠性的要求更高。设计中，在方案必须满足供点可靠 ，技术先进，经济合理的前提下对发电机主线进行了详细的技术机警比较和可靠性论证。同时，对于电力系统的短路电流计算，高压电气设备的选择，相应的继电保护及其自动装置等问题也做了相关的论述。其中匝间短路是发电机的一种严重故障。因此本专题对定子绕组匝间短路保护做了详细介绍。

Abstract

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This graduation design task is to design the first main primary system and the secondary main primary system of electrical system of a 4X300MW district fire power plant.

It is well known that the electric power plant play the important role in the electrical system. Therefore, there are high demand on the reliability of the main electrical contact in the system.So there for the reliability of the main connection has a very high demand in the electrical system. According to the supply reliability developed technique and reasonable economy. We will discuss and prove the plans of the main connection with its economy and technique. Simultaneously, the questions and the suplly system of the factory short-circuit current calculation, the election of high voltage equipment, protection against and automatic equipment too. Which is a short circuit between the generators of a serious malfunction. Thus the topic of stator coils short circuit protection is discussed in detail.

Keywords：generator stator winding inter-turn short circuit protection

前 言

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在高速发展的现代社会中，电力工业在国民经济中有着重要作用：它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大的影响人民的物质与文化生活水平的提高。

一．设计在工程建设中的作用

设计工作是工程建设的关键环节。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，起着决定性作用。设计是工程建设的灵魂。

设计的基本任务是，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、安全实用、技术先进、综合效益好的设计，有效的为电力建设服务。

二．设计工作应遵循的主要原则

1．遵守国家的法律、法规，贯彻执行国家的经济建设方针、政策和基本建设程序，特别应贯彻执行提高综合经济效益和促进技术进步的方针。

2．要运用系统工程的方法从全局出发，正确处理中央与地方、工业与农业、城市与乡镇、近期与远期、技改与新建、生产与生活、安全与经济等方面的关系。

3．要根据国家规范、标准与有关规定，结合工程的不同性质、要求，从实际情况出发，合理确定设计标准。

4．要实行资源的综合利用，节约能源、水源，保护环境，节约用地等。

三．设计的基本程序

设计要执行国家规定的基本建设程序。工程进入施工阶段后，设计工作还要配合施工、参加工程管理、试运行和验收，最后进行总结，从而完成设计工作的全过程。

编者

2010.05.20

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第一章 电气主接线设计

第一节 主接线概述

电气主接线又称一次接线，它是发电厂、变电所、电力系统中传送电能的通路。主接线是发电厂、变电所电器部分的主体，其中包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离开关、互感器、电抗器等主要设备。他代表了发电厂电气部分主体结构，是电力系统网络结构的中药组成部分。它直接影响运行的可靠性、灵活性并对电气设备选择、配电装置布置、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。

第二节 主接线的基本要求

对电气主接线的基本要求主要包括：可靠性、灵活性、经济性、扩建的可能性四个方面。 1．运行的可靠性

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。停电不仅使国民经济造成损失，而且对国民经济各个部门带来的损失更加严重，往往比少发电能的价值大几十倍，甚至导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、城市生活混乱等经济损失和政治影响，更是难以估量。因此，主接线的形式必须保证供电可靠。因事故被迫中断供电的机会越少，影响范围越小，停电时间越短，主接线的可靠程度就越高，分析和评估主接线可靠性通常应从以下几方面综合考虑：

1）发电厂在电力系统中的地位和作用。 2）发电厂的运行方式及负荷性质。 3）发电厂接入电力系统的方式。

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4）设备的可靠程度直接影响着主接线的可靠性。 2．调度的灵活性

电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行方式的转换。具体包括以下几方面：

1）操作的方便性。电气主接线应该在满足可靠性的条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不至在操作过程中出差错。 2）调度的灵活性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式，并且在发生事故时，要能尽快地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不至过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。

3）扩建的方便性。对将来要扩建的发电厂和变电站，其主接线必须具有扩建的方便性。尤其是火电厂，在设计主接线时应留有发展扩建的余地。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑从初期接线过渡到最终接线的可能和分析阶段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最少。 3．运行的经济性

在设计主接线时 ，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。通常设计时应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几方面考虑： 1）节省一次投资。 2）占地面积少。 3）电能损耗少。 4. 扩建的可能性

根据电力系统发展需要，往往对已投产的发电厂或变电站进行扩建。尤其是火电厂，从发电机、变压器一直到馈线回路数均有可能扩建。所以，在设计主接线时应留有发挥扩建的余地，适应电力负荷增长的需要。

第三节 电气主接线设计的原则

电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针政策、技术规定、标准为准绳，结合工程设计情况，在保证供电可靠、调度灵活、

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满足各项技术要求的前提下，兼顾运行，维护方便，尽可能的地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、适用、经济、美观的原则。

第四节 方案的提出

据系统规划，本电厂建设规模为装机容量4×300MW，采用500KV电压等级向系统输送电力。共出线四回，本期工程出线二回至A-S.预留两回备用。本次设计共拟定了两个方案：

方案一：500KV配电装置采用一台半断路器接线，每台机组以发电机-变压器组的形势接入500KV配电装置，各回路线路接入500KV配电装置的另一侧。四台机组和四回线路形成四个串的接线，每个串上有三台断路器（本期500KV配电装置建设两个全串和两个不完全串）

方案二：500KV配电装置采用双母线三分段接线，每台机组以发电机-变压器组的形式接入500KV配电装置，各回路线路接入500KV配电装置的另一侧。四台机组和四回线路形成四进四出的双母线三分段接线（本期工程为四进二出），为检修运行方便，在其中一段母线上用刀闸进行分段。正常运行时，应尽量将四进四出共八个元件均分接在各段母线上。

供电可靠性是对电气主接线的基本要求，下面就将各种故障情况下的停电范围对以上两个方案进行比较：

表1.1 一台半断路器接线故障及其停电范围

运行情况 故障类别 母线侧断路器故障 无设备检修 母线故障 中间断路器故障 母线侧断路器故障 有一台断路器检修 母线故障 中间断路器故障 停电回路(回) 1 0 2 1～2 0～1 2 停电百分比(%) 12.5 0 12.5 12.5～25 0～12.5 25

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母线侧断路器故障 一组母线检修 母线故障 中间断路器故障 2 0 2 25 0 25 图1.1一台半断路器主接线图

表1.2 双母线三分段接线及其故障停电范围

运行情况 故障类别 出线断路器故障 母线故障 无设备检修 母联或分段断路器故4～6 障 有一台断路器检修 出线断路器故障 2 25 50～75 停电回路(回) 1 2～4 停电百分比(%) 12.5 25～50

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母线故障 母联或分段断路器故4～7 障 出线断路器故障 母线故障 母联或分段断路器故4～8 障 50～100 1 2～6 12.5 25～75 50～87.5 2～5 25～62.5 一组母线检修 图1. 2双母线三分段接线主接线图

从以上分析可得出如下结论：

(1)一台半断路器接线故障范围最大的停电百分比是25%，发生在一串的中间断路器故障时。

(2)双母线三分段接线故障范围最大的停电百分比是100%，发生在一段母线检修

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期间又发生母联断路器故障时。

(3)二种主接线相比较，可明显看出，一台半断路器接线的可靠性优于双母线三分段接线。

1．两个方案的技术经济比较

从上表可以看出，技术经济的各项指标中，第二方案具有明显的优越性。 一台半断路器接线方案，每一个发—变组单独接到500KV母线上，运行较为灵活，系统所需要的备用容量较少，并且该接线在国内发展较为成熟，有一定的运行基础。故方便适用。

双母线三分段接线方案，该接线在国内陈旧的小型发电厂较为适用，尤其在220KV以下的电压等级中，但是其可靠性方面，还存在一些瑕疵。况且设备技术水平上，和一台半断路器相比有很大差距。

综上所述，通过技术经济比较，一个半断路器接线明显优于双母线三分段接线，况且，一台半断路器接线逐渐成为未来500KV高电压等级接线的一种发展趋势。因此，本次工程设计采用一台半断路器接线。

第五节 可靠性计算

可靠性是指系统、设备在规定的条件下和预定的时间内，完成规定功能的概率。随着系统工程学的兴起，可靠性理论及其应用的速度发展，对大型发电厂的电器主接线设计时不能再只凭借设计和运行人员的经验判断，做出决策，必须用定量计算的方法、制订出能够反映其可靠性性能的指标，来衡量主接线完成功能或丧失功能的判断依据，使主接线的设计与运行建立在更加科学的基础上。

一般设备或系统可分为不可修复和可修复两大类。如果设备或系统运行一段时间发生故障，经过修理就能恢复到原来的工作性能，该设备或系统就称为可修复设备或系统；否则，就称为不可修复设备或系统。电气主接线是由发电机、变压器、开关电器、母线等设备组成的系统，大部分元件是可修复的。所以，主接线属于可修复系统。对不可修复系统的可靠性指标通常采用可靠度。这是指设备或系统在预定的时间内，没有发生这一事件的概率。对可修复系统，由于它在故障后还可以通过修理，重新投入工作，所以除计及故障的概率外，还要计及故障

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后修复的概率和修复后继续工作的概率。因此，称可修复系统的可靠性指标为可靠度，即定义为“可修复系统在长期运行时间中，处于和准备处于工作中的时间所占的比例”。实际上仍是一个时间概率量。利用概率量来反映其可靠性，实际是根据各种可能性的均值和几率来对未来的随机事件进行预测，不可能用确切的量来表明。

主接线的可靠性计算，须基于各设备元件的可靠性基础数据及采用合理的计算方法。作为设备可靠性的基础资料，如设备的故障率λ（t）、修复率μ（t）、平均工作时间、平均停运时间以及检修时间和周期等都应来自长期运行实践资料的积累，且应符合生产设备的现状。所谓故障率，定义为单位时间（如一年）内设备发生故障而停运的次数。对于可修复设备，由于存在着状态转移特性，通常把设备由运行状态向停运状态的转移概率密度称为故障率λ（t）。相反，将设备从停运状态经过修理后，转向运行状态的转移密度概率称为修复率μ（t），也就是在单位时间内完成修理的瞬时概率。它表示着设备修复能力的指标，电气主接线包含着许多相互连接的设备元件，其可靠性分析比较复杂。只为确定主接线方案为目的而进行住接线可靠性计算时，目前广泛采用表格法。它计算简便直观，易于理解且适于发电厂的任何接线形式。

逻辑表格法是以供电连续性作为系统可靠工作的依据。其基本思想是针对主接线具体接线，分析因故障或计划检修切除某一设备（回路）时，应当将哪些相邻设备断开，即所有可能故障或检修的设备（主要是断路器和母线）由于切除而对主接线的影响。对处于完好的，故障的以及某设备检修时与另一设备故障相重叠等情况一一列举出来，分别计算其出现的概率，填入典型的表格中，然后根据全概率公式计算出某设备在一年内平均切除次数和停运时间的概率，从而表明其主接线的可靠性。

用逻辑表格法计算主接线可靠性，应具备以下基本资料：

(1)设备的故障率一般包括断路器故障λ（f/a）、母线故障率λw、变压器故障率λg、线路故障率λl[f/a·100km](指100km的线路在一年内发生故障的平均次数)等等。虽然在主接线中隔离开关数量较多，但均与断路器配套使用，且其故障比断路器小一个数量级，为简化可靠性计算工作量，常把隔离开关的故障率分别计入其相邻的断路器或母线中，不知影响可靠性计算的准确性。

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(2)断路器故障停运时间TQF(h)---指查明和排除一次故障所需的平均时间。 (3)断路器大修周期μO（r/a）---指每台断路器每年的平均大修次数，其值随断路器类型及电压等级而异。

(4)断路器大修时间TQro(h)---指每台断路器每次大修所需的平均时间。 (5)断路器小修时间TQr(h)---指每台断路器每次小修次数所需的平均时间。 (6)断路器小修周期μQ（r/a）---指每台断路器每年小修次数。 (7)母线故障停运时间TWf(h)---指母线因故障每次停运的平均时间。 (8)母线检修周期μWr（r/a）---指母线每年平均检修次数。 (9)母线检修停运时间TWr(h)---指母线每次检修平均时间。 (10)故障查明时间To(h)---每次查明故障所需的平均时间。

(11)隔离开关分（合）闸时间Tc(h)---指隔离开关操作一次分或合所需的时间。 根据基础资料须进行以下辅助参数计算：

(1)某台断路器故障率λQi. 同类型断路器在配电装置中位置不同，所承担的任务和工作状态不同，相应故障率也不同，应给与分别处理。如从母线引出的馈线断路器的故障率可以用下式计算：

?式中L—线路长度；

Qi??Q??1L??

λ—母线故障影响率，一般取0.002-0.004f/a。

对操作频繁的断路器需适当予以修正，如一台半断路器接线中，每串的中间断路器及母线中的母联断路器等，可以将上式λQ修正为2λQ。必要时可调整λ的取值。

(2)某台断路器故障停运系数KQFi.指某台断路器一年中因故障而停运的时间占全年时间的百分数，即

KQFi??Qi?TQFi/8760?100%

式中 TQFi—某断路器故障停运时间（h）。

(3)某台断路器计划检修停运系数 KQri.指某台断路器一年中因大修与小修所花费的时间占全年时间的百分数，即

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KQri=[μo·TQro+ μQ·TQr×(μQ –μo)/ μQ]/8760×100%.

(4)母线故障停运系数KWf 指母线一年中故障停运时间占全年时间的百分数，即

KWf=λwTwf/8760×100%

(5)母线计划检修停运系数KWr 指母线一年中检修时间占全年时间的百分数，即

KWr= μWr·TWr/8760×100%

(6)正常工作系数Ko 指主接线中所有断路器与母线一年中处于完好运行状态的时间占全年时间的百分数，即

Ko=（1-∑KQfi-∑KQri-∑KWrm）×100%

式中 n—断路器台数。 M—母线条数。

在工程近似计算中，上式括号内第四、五（或第二项），由于数值较小可以略去不计。

(7)故障时隔离开关切换操作时间T指断路器或母线发生故障时，从查明原因到倒闸操作完毕，使线路恢复供电所需要的时间。它应有两部分组成，即 T=To+Tc

式中 n—需要操作的隔离开关台数。

(8)一台断路器检修期间，另一元件（断路器或母线）故障，引起对应线路被迫停运的时间Tr1f2.设元件1检修时间为T*1,元件2故障时间Tf2.若元件1检修和元件2故障相重叠，导致对应线路被迫停运。此时，可能有两种情况：第一种情况，Tr1≤Tf2,如图所示。对应线路的被迫停运，将随检修结果而告终。由于故障的发生是随机的，可以认为均匀地分布于Tr1之间，故对应线路被迫停运时间取其平均值为：

Tr1f2=1/2 Tr1

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图1.3 元件1检修与元件2故障重叠的停运时间直方图

第二种情况，当Tr1〉Tf2，如图所示，这也是实际工程上最常见的情况。若元件2故障发生在（Tr1-Tf2）范围内，则同时停电将等于故障元件2的恢复时间；若故障发生在Tr1的末尾部分，则同时停电将随检修完毕而结束，其平均停电时间为1/2 Tf2。那么，故障发生在（Tr1-Tf2）和Tf2的概率，分别为Tr1-Tf2/ Tr1和Tf2/ Tr1，按互斥事件的概率运算法则，可求得同时停电平均时间为： Tr1f2= Tf2·（Tr1-Tf2/ Tr1）+（1/2 Tf2×Tf2/ Tr1）= Tf2- Tf2·Tf2/2 Tr1

图1.4 元件1检修与元件2故障重叠的停运时间直方图 式中 Tr1—检修元件的停运时间（TQr或TQro、TWr） Tf2—故障元件的停运时间（TQf或TWf）。 若Tf2《Tr1,则Tr1f2= Tf2。

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(9)一母线检修期间，另一元件（断路器或母线）故障，引起相应线路被迫停运的时间TWr1f2,即

TWr1f2=1/2TWr

(10)一元件检修，另一元件故障时，引起相应元件被迫停运的概率，即

λr1f2=Kr1λf2

式中 Kr1—检修元件的停运系数（KQr1或KWrm）

λf2—故障元件的故障率（Λq1或λw）

(11)全部元件正常时，某元件故障引起相应元件被迫停运的概率，即切除频次：

λrof2=Koλf2

用类似方法可分别求得发电机、变压器、线路以及检修与故障重叠等状态下 辅助参数的计算公式。

可用概率计算求取电气主接线的以下可靠性指标。

(1)各回路故障率。它表明在各种工况下（运行和检修）出现该回路被切除停运的总概率，其值应为出现该回路停运的各种概率之和。如以某出线为例：

λl=∑λr1f2+ ∑λrof2

(2)各回路故障停运时间。它表明在各种工况下，各回路被切除停运的总时间，即凡属影响该回路的停运概率乘以相应时间之总和，仍以出线为例：

TL=∑λr1f2TQi+∑λrof2TQi

式中 TQi—为相对应的停运时间（Tr1f2、TWrmf2等）。

由于500KV电压等级高、容量大、可靠性要求较高，因此，需要对两种方案进行可靠性计算。

500KV侧采用SF6断路器，输电线长度取L=1500km，设备原始数据：

断路器故障率： λq=0.014f/a. 母 线故障率： λw=0.1f/a. 线 路故障率： λl=0.01f/a. 断路器大修周期： μq=0.2r/a 断路器小修周期： μp=1r/a 断路器故障运行时间：Tqf=60h. 断路器大修时间： Tqr=500h.

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断路器小修时间： Tpr=90h. 故障查明时间： Tg=0.3h. 隔离开关分合闸时间：Tf=0.1h. 母线故障停运时间： Twf=8h. 母线检修周期： μw=1r/a. 母线检修停运时间： Twr=6h. 1.先求辅助系数 (1)断路器故障率λQi 由 ?Qi??Q??1L??，对断路器分别进行计算，其中对母联断路器及一串中

的中间断路器λQi修正为2λQi。

表1.3 一台半断路器接线中断路器故障率

断路器编号 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12

表1.4 双母线三分段接线断路器的故障率

线路长度L(km) 150 150 150 150 150 150 150 150 0 0 0 0 自身故障率λQi(f/a) 0.014 0.014 0.014 0.014 0.028 0.028 0.028 0.028 0 0.014 0.014 0.014 线路故障率λlL(f/a)/100 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0 0 0 0 母线影响率λ(f/a) 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 某台断路器故障率λQi(f/a) 0.033 0.033 0.033 0.033 0.047 0.047 0.047 0.047 0.018 0.018 0.018 0.018

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断路器编号 线路长度L(km) Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 0 0 0 0 150 150 150 150 0 0 0 自身故障率λQi(f/a) 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.028 0.028 0.028 线路故障率λlL(f/a)/100 0 0 0 0 0.015 0.015 0.015 0.015 0 0 0 母线影响率λ(f/a) 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 某台断路器故障率λQi(f/a) 0.016 0.016 0.016 0.016 0.031 0.031 0.031 0.031 0.032 0.032 0.032 (2)某台断路器故障停运系数 1)一台半断路器接线

KQFi??Qi?TQFi/8760?100%

KQF1=0.033×60/8760=0.0002260 ； =0.0002260 ； =0.0002260 ； =0.0002260 ； =0.0003219； =0.0003219 ； =0.0003219 ； =0.0003219 ；

KKKKKKKQF2QF3QF4QF5QF6QF7QF8

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KKKQF9=0.0001233 ； =0.0001233 ； =0.0001233 ； =0.0001233 ；

QF10QF11K

QF12 2)双母线三分段接线

KQF1=0.0001096 ； =0.0001096 ； =0.0001096 ； =0.0001096 ； =0.0002123 ； =0.0002123 ； =0.0002123 ； =0.0002123 ； =0.0002192 ； =0.0002192 ； =0.0002192 ；

KKKKKKKKKKQF2QF3QF4QF5QF6QF7QF8QF9QF10QF11(3)断路器计划检修停运系数

KQri=[μo·TQro+ μQ·TQr×(μQ –μo)/ μQ]/8760×100%.

=[0.2×500+1×90×(1-0.2)]/8760 =0.0196

(4)母线故障停运系数

KWf=λwTwf/8760×100%. =0.1×8/8760 =0.0000913

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(5)母线计划检修停运系数

KWr =μWr·TWr/8760×100% =1×6/8760 =0.0006849

(6)正常工作系数

1)一台半断路器接线

Ko=（1-∑KQfi-∑KQri-∑KWrm）×100% =0.76413

2)双母线三分段接线

Ko=（1-∑KQfi-∑KQri-∑KWrm）×100%

=0.78245

(7)一台半断路器检修期间，另一台故障停运，引起相对应的线路被迫停运时间。分别计算断路器和母线的故障率

1)断路器故障

Tr1f2=Tf2-Tf2/(2·Tr1) =60-60/(2×500) =56.4(h)

2)母线故障

Tr1wf=Twf-Twf/(2·Tr1)

(8)一母线检修期间，另一元件故障，引起对应线路被迫停运时间，分别计算断路器和母线的故障: 1)断路器故障

11Twr1f2=2Twr=2×6=3(h)

2222)母线故障

11Twr1wf=2Twr=2×6=3(h)

(9)断路器或其它元件故障，引起对应元件被迫停运时间，即对应元件经切换的

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1)分、合避雷器、电压互感器和空载母线； 2)分、合励磁电流不超过2A的空载变压器； 3)关、合电容电流不超过5A的空载线路； 1．类型的选择

根据安装地点不同可选户内式或户外式；根据绝缘支柱数的不同可选单柱式、两柱式、三柱式；采用不同的隔离开关对配电装置和占地面积有很大影响。 2．隔离开关的选择与校验

隔离开关与断路器的最大区别在于无短路电流开断能力。因此，隔离开关的选择与校验除无短路电流一项外，其余各项的选择与校验方法与度短路器选择与校验的方法完全相同，即按额定电压、额定电流选择，按动、热稳定校验。 (1)对于500KV隔离开关 根据计算数据：

Ui

shN.s=500(KV)

I=1709.007(A) Qmaxk=5798.501

[(KA)?S]2

=92.928(KA)

初步选择GW11-500型隔离开关；

表4.3 500KV侧隔离开关计算结果表 计算结果 GW11-500 UIQN.s 500(KV) UI2N 500(KV) max 1709.007(A) N2t 3150(A) k 5798.501[(KA)?S] I?t?50?4.06?10150[(KA)?S]22 ish 92.928(KA) ies 125(KA)

由上表可知各项条件均满足，故所选GW11-500型隔离开关合格； (2)对于110KV隔离开关 根据计算数据：

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UishN.s=110(KV)

I=210.86(A) Qmaxk14.419

[(KA)?S]2

=12.35(KA)

初步选择GW4-110型隔离开关；

表4.4 110KV侧隔离开关计算结果表

计算结果 GW4-110 UIQN.s 110(KV) UI2N 110(KV) max 210.86(A) N2 1250(A) 22k 14.419[(KA)?S] It?t?31.5?4.06?4029[(KA)?S] ish 12.35(KA) ies 80(KA) 由上表可知各项条件均满足，故所选GW4-110型隔离开关合格；

第五节 互感器的选择

互感器(包括电流互感器TA和电压互感器TV)是一次系统和二次系统间的联络原件，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈、电压线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况等； 互感器的作用：

1)将一次回路的高电压、大电流变为二次回路标准的低电压(100V)、小电流(5A或1A)；

2)使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜及便于屏内安装；

3)使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全；

1．电流互感器的选择

电流互感器应按一次回路额定电压和额定电流、安装使用条件和准确度等级等要求进行选择，按动、热稳定条件进行校验。 (1)按一次回路额定电压和电流选择

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电流互感器的一次额定电压和电流必须满足：

UI式中：

N≥UN.s

N ≥Imax

UN.s—电流互感器所在电力网的额定电压，KV；

UN、IN—电流互感器的一次额定电压和电流；KV、A； Imax—电流互感器的一次回路最大工作电流，A (2)电流互感器种类和型式选择

在选择互感器时，应根据安装地点(如屋内、屋外)和安装方式(如穿墙式、支持式、装入式)选择其型式。选用母线型电流互感器时应注意校核窗口尺寸。

当一次电流较小(400A及以下)时，宜优先采用一次绕组多匝式，以提高准确度；当采用弱电控制系统或配电装置(例如超高压配电装置)距离控制室较远时，为能减少电缆截面，提高带二次负荷能力及准确级，二次额定电流应尽量采用1A。而强电系统用5A。

一次回路额定电压和电流的选择。一次回路额定电压UN和电流I1N应满足：

U电流接近。

N≥UN.s，I1N≥Imax

为确保所供仪表的准确级，电流互感器的一次侧额定电流应尽可能与最大工作

(3)选择电流互感器的准确等级和额定容量；

为了保证测量仪表的准确度，互感器的准确度等级不得低于所供测量仪表的准确度等级。当所供仪表要求不同准确度等级时，应按最高级别来确定互感器的准确度等级。

为了保证互感器的准确度等级，互感器二次侧所接负荷S2不应大于该准确度等级所规定的额定容量SN2，即

SN2?S2?IN2Z2L2

互感器二次负荷(忽略电抗)包括测量仪表电流线圈电阻ra、继电器电阻rre、

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连接导线电阻r1和接触电阻rc，即

Z(4)热稳定和动稳定校验；

2L?ra?rre?r1?rc

电流互感器的热稳定校验只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行，热稳定能力常以1S允许通过的热稳定电流It或一次额定电流IN1的倍数Kt来表示，可按下式校验

I?1?Q2tK

互感器内部动稳定，常以允许通过的动稳定电流ies或一次额定电流幅值的动稳定倍数Kes表示，可按下式校验

i?iessh

瓷绝缘的电流互感器还应校验瓷绝缘帽上受力的外部动稳定。

需要强调的是：电流互感器在运行时，二次绕组严禁开路。二次绕组开路时，电流互感器由正常短路工作状态变为开路工作状态，I2为数甚小的I0N1骤聚为I1N1，铁芯中的磁通波形

?0，励磁磁动势由正常

呈现

0.8UN1?UNS?1.2UN1饱和的平顶波，因此二次绕组将在磁通过零时，感应产生很高的尖顶波电动势，其值可达数千伏甚至上万伏(与Ki及I1的大小有关)，危及工作人员的安全和仪表、继电器的绝缘。由于磁感应强度骤增，会引起铁芯和绕组过热。此外，在铁芯中还会产生剩磁，使互感器准确级下降。

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图4.1电流互感器回路接线图

2．电压互感器的选择 (1)按额定电压选择；

电压互感器一次绕组有接于相间和相对地两种方式，绕组的额定电压UN1应与接入电网的运行方式和电压相符，为确保电网电压的波动范围满足下列条件

0.8UN1?UNS?1.2UN1

电压互感器二次绕组电压可按下表选择，附加二次绕组通常接成开口三角形测量零序电压，在电压正常且三相对称，开口输出零序电压。当电网发生单相接地时 ，为使开口电压输出100V，在不同的中性点接地系统，绕组的额定电压值应分别为100V和100/3V。

表4.5 电压互感器二次绕组额定电压选择表

绕组 主二次绕组 接于电网线电高压侧允许接入方式 压上 二次绕组额定电压/V 100 上 接接地系统 100 地系统 100/3 接于电网相电压每个附加二次绕组 用于中性点直用于小电流接100/3

(2)容量和准确级选择

根据测量仪表和继电器的接线及准确级的要求，电压互感器的额定容量SN2应满足公式：

S2?

S?S(?S0cos?)?(?S0sin?)N2222?(?P)2?(?Q)2

式中，S0、P0、

Q0分别为电压互感器线圈消耗的视在功率、有功功率和无功功

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