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发电厂电气部分课程设计
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第4章 主要电器设备选择
导体和电气设备选择是电气设计的主要内容之一，本章主要介绍载流导体和主要电气设备的原理及选择条件和方法。
电气设备选择应满足如下几点：①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验。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选择的高压电器，能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。
4.1 断路器的选择与校验
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。
SF6断路器和真空断路器目前应用广泛，少油断路器因其成本低，结构简单，依然被广泛应用于不需要频繁操作及要求不高的各级高压电网中，压缩空气断路器和多油断路器已基本淘汰。
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，开断电流大，时间短；
（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）操作率小，机械特性稳定，操作噪音小。 220KV侧断路器的选择 (1)主变压器回路 最大工作持续电流：
IMAX =1.05 PN/ √3Uncosδ=948.7A UNs =1.1×220KV=242KV
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UN ? UNs
拟选型号为LW2—220（W）系列六氟化硫断路器，参数如表7-1所示:
表7-1 LW2—220（W）系列六氟化硫断路器技术数据
额定工作 电压（KV） 最高工作 电压（KV） 额定3s 热额定固有分闸 时间（S） ） 额定频率 （HZ电流（A） 稳定电流动稳定 （KA） 电流峰值 （KA） 220 252 2500 31.5 80 0.03 50 1) 动稳定校验： IMAX ? IIM
动稳定电流IMAX=80KA，220KV侧短路冲击电流为IIM =14.743KA 即： IMAX ? IIM 满足动稳定条件 2) 热稳定校验：
22I?teq?Itht
? LW2—220（W）系列六氟化硫断路器的固有分闸时间tin0.03s，全分闸时?间为tab0.15s。
周期分量热效应计算，非周期分量热效应不计，短路电流的热效应：
Qk?QZ?I\2?10?I2?I41222????3.95?2921?KA??S???
2 ish?1.92I?61KA 满足热稳定条件。
4.2 隔离开关的选择与校验
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： （1）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； （2）转换线路、增加线路连接的灵活性。
在电网运行时，为保证检修工作安全进行，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
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线路侧装设带专门接地刀闸的隔离开关，以便在检修母线和线路断路器时，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。 1. 220KV侧隔离开关的选择 (1)主变压器回路 最大工作持续电流： IMAX =948.7A
UNs =1.1×220KV=242KV UN
UNs
拟选型号为GW46—220（D）系列隔离开关，参数如表7-3所示。
表7-3 GW46—220（D）系列隔离开关技术数据
额定工作 电压（KV） 额定电流 3s 热稳定 额定动稳定 额定频率 （A） 电流（KA） 电流峰值（KA） （HZ） 220 2500 30 125 50 GW46—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。
1)动稳定校验： IMAX IIM
动稳定电流IMAX=125KA，220KV侧短路冲击电流为IIM =14.732KA 即： IMAX IIM 满足动稳定条件 2) 热稳定校验： I?teq22?Itht
LW2—220（W）系列断路器的固有分闸时间tin?0.03s，全分闸时间为tab?0.15s。 周期分量热效应计算，非周期分量热效应不计，短路电流的热效应： Q?Q?IKZ\2?10?I2?I412222?4?0.15?I4?71.46???k?KA??S???
2 Itt?2302×3=2700????KA??S????Q
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满足热稳定条件。 4.3电流互感器的选择
电流互感器是一种电流变换装置，可将高压电流和低压大电流变换成电压较低的小电流，供给仪表和继电器保护装置，并将仪表和保护装置与高压隔离电路隔开。电流互感器的二次电流均为5A，使测量仪表和继电保护装置使用安全、方便。因此，电流互感器在电力系统中得到了广泛应用。
4.2 220kV母线电流互感器的选择
（1）Ue=220kV，选户外型油浸瓷箱式LCLWD2-220型电流互感器，其变比根据负荷电流大小可选用300/5、600/5、1200/5。并应使CT一次额定电流比正常工作电流大1/3。级次组合0.5/D、对应Ze2=2.4Ω、动稳定倍数90。
（2）准确度级的选择：
全部选用0.5级即可满足。一般测量仪表与保护宜分别接于不同的二次绕组。当一个二次绕组的容量不能满足要求时，可将两个二次绕组串联使用或两个CT串联。
热稳定校验：
ich=19.46kA t=4+0.095≈4.1s
Qd=ich2*t=19.462*4.1=1553kA2*s (KrIe1)2=(50*1.2)2=3600kA2*s>Qd 热稳定校验合格。 动稳定校验：
Kd*√2*Iel=90*√2*1.2=152.7kA>19.46kA 可见动稳定满足要求。. 4.3 电压互感器的选择
电压互感器是一种电压的变换装置，可将高电压变换为低电压，以便用低压量值反映高压量值的变化可以直接用普通电气仪表进行测量。由于电压互感器二次侧均为100V，使测量仪表和继电器电压线圈标准化，因此电压互感器在电力系统中得到了广泛应用。电流互感器的特点是：
(1)一次线圈串联在电路中，并且匝数很少，因此，一次线圈中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流无关；
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(2)电流互感器二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。
电流互感器出线一般设三组，主要是管保护、测量、计量。若只有两组，那么测量和计量可以串联。若只用一组互感器，线路不配差动保护。差动是专门保护变压器的。高压后备电路一般也出三组，管普通过流保护、差动保护、测量。低压后备电路一般也出三组，管普通过流保护、差动保护、测量。若有计量要求，可以与测量公用一组互感器。 1. 220KV侧
（1）出线回路及双绕组变压器回路
最大工作持续电流 IMAX =1.05 IN =948.7A UNs =1.1×220KV=242KV UN ? UNs
拟选型号为LCWB—220系列电流互感器，具体参数如表表7-8所示。
表4.1 LCWB—220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） 5s 热稳定 电流（KA） 额定动稳定电流 峰值（KA） 220 252 2×1200/5 42 110 1)动稳定校验： IMAX ? IIM
动稳定电流IMAX=110KA，220KV侧短路冲击电流为IIM =14.743KA 即： IMAX ? IIM
满足动稳定条件
22It?I 2) 热稳定校验： ?eqtht
tk tk?top//I?toc ，???1 I?//?top?toc =2.5+0.1=2.6s
查周期分量等值时间曲线可得 teq =2.1s
即： 5×42×42=8820?2.1×5.635×5.635=66.68 满足热稳定条件。 2.发电机侧