水電廠電氣部分設(shè)計

1、摘要本次設(shè)計是水電廠電氣部分設(shè)計,根據(jù)原始材料該水電站的總裝機容量為3×34=102 MW。低壓側(cè)10kV高壓側(cè)為220Kv，一回出線與系統(tǒng)相連，水電廠的廠用電率一般為0.2%。根據(jù)所給出的原始資料該電廠不為大型電廠，主要承擔(dān)基荷和調(diào)度使用。擬定三種電氣主接線方案，然后對這三種方案進行可靠性、經(jīng)濟性和靈活性比較后，保留兩種較合理的方案，最后通過定量的技術(shù)經(jīng)濟比較確定最終的電氣主接線方案。在對系統(tǒng)各種可能發(fā)生的短路故障分析計算的基礎(chǔ)上，進行了電氣設(shè)備和導(dǎo)體的選擇校驗設(shè)計。目錄摘要1第一部分 設(shè)計說明書4第一章 對原始資料的分析41.1 主接線設(shè)計的基本要求6第二章 電氣主接線設(shè)計62.

2、1 原始資料的分析62.2 電氣主接線設(shè)計依據(jù)62.3 主接線設(shè)計的一般步驟62.4 發(fā)電機電壓（主）接線方案10KV側(cè)62.5 主接線方案的擬定92.6 水輪發(fā)電機的選擇122.7 變壓器的容量132.8 主變的選擇142.9 相數(shù)的選擇142.10 繞組的數(shù)量和鏈接方式的選擇142.11 普通型與自耦型的選擇142.12 各級電壓中性點運行方式選擇15第三章 短路電流計算153.1 短路電流計算的基本假設(shè)153.2 電路元件的參數(shù)計算163.3 網(wǎng)絡(luò)變換與簡化方法163.4 短路電流實用計算方法16第四章 電氣設(shè)備選擇及校驗174.1 電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)定174.1.1 按正常工作條件選

3、擇17 按短路條件校驗174.2 斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗18第二部分 設(shè)計計算書18第五章 短路電流計算過程195.1 阻抗元件標(biāo)么值計算19第六章 電氣設(shè)備選擇及校驗部分計算216.1 斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗216.1.1 機端斷路器和隔離開關(guān)（10.5KV）的選擇和校驗216.1.2 主變壓器出口斷路器和隔離開關(guān)（220KV）的選擇和校驗226.1.3 220kV出線斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗236.2 導(dǎo)體、電纜的選擇和校驗236.2.1 220kv母線的選擇校驗23個人總結(jié)24參考文獻24附錄. .29第一部分 設(shè)計說明書原始資料63×34MW水利水力發(fā)電廠電氣

4、初設(shè)計 水電廠裝機容量3×34MW，機組4500小時。，當(dāng)?shù)啬昶骄罡邭鉁?0，海拔600m，地震烈度6級。土壤電阻率400·m，無其他特殊環(huán)境條件。（1）主變壓器采用SFPL7-40000型，采用Y0 /-11接線方式，低壓側(cè)電壓10.5KV，高壓側(cè)242±2×2.5%。（2）發(fā)電機額定電壓10.5kV，5，次暫態(tài)電抗（標(biāo)么值）。（3）繼電保護：主保護動作時間0.08s，后備保護動作時間3s，斷路器采用SW6220型，動作時間0.6s，固有分閘時間0.06s。（4）廠用電：無高壓廠用電氣設(shè)備。（5）接入系統(tǒng)：一回220kV,14km架空線路接入樞紐變電

5、所，系統(tǒng)容量按無限大考慮，地區(qū)變電所母線最大短路電流27KA（周期分量，并計入十年發(fā)展），線路阻抗0.4/km。第一章 對原始資料的分析根據(jù)原始資料，本電廠是中小型發(fā)電廠，基本不承擔(dān)負荷。主要與220KV系統(tǒng)相連， 由資料我們可知，10kV側(cè)可以直接承擔(dān)廠用供電，還可以供附近工廠用電。這里有兩電壓等級，分別是10kV， 220kV，由10kV升高為220kV通過一回架空線與220kV系統(tǒng)相連。 1主接線設(shè)計的基本要求 主接線設(shè)計的合理性直接影響電力系統(tǒng)運行的可靠性，靈活性及對電器的選擇、配電裝置、繼電保護、自動控制裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊(電氣一次部分）中

6、有關(guān)規(guī)定：“變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點等條件確定。并綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求”。主接線設(shè)計的基本要求如下：1可靠性 所謂可靠性是指主接線能可靠的運行工作，以保證對用戶不間斷供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準是運行實踐，經(jīng)過長期運行實踐的考驗，對以往所采用的主接線，優(yōu)先采用。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次設(shè)備部分在運行中可靠性的綜合。同時，可靠性不是絕對的而是相對的?？赡芤环N主接線對某些變電所是可靠的，而對另一些變電所可能就不是可靠的。評價主接線方式可靠的

7、標(biāo)志是： （1）線路、母線（包括母線側(cè)隔離刀閘）等故障或檢修時，停電范圍的大小和停電時間的長短，能否保證對一類、二類負荷的供電。 （2）線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數(shù)和停運時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。 （3）變電所全部停電的可能性。 （4）大型機組突然停電，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響與后果。2靈活性電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉(zhuǎn)換，靈活性主要包括以下幾個方面：（1）操作的方便性：電氣主接線應(yīng)該在滿足可靠性的條件下，接線簡單，操作方便，盡可能地使操作步驟少，以便于運行人員掌握，不致在操作過程中出差錯。（2）調(diào)度的方便性：電氣主接線在正常運行

8、時，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便地改變運行方式，并且在發(fā)生事故時，要能盡快地切除故障，使停電時間最短，影響范圍最小，不致過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。（3）擴建的方便性：對將來要擴建的發(fā)電廠，其接線必須具有擴建的方便性。尤其是火電廠，在設(shè)計主接線時應(yīng)留有發(fā)展擴建的余地。設(shè)計時不僅要考慮最終接線的實現(xiàn)，還要考慮到從初期接線到最終接線的可能和分段施工的可行方案，使其盡可能地不影響連續(xù)供電或在停電時間最短的情況下，將來能順利完成過渡方案的實施，使改造工作量最少。3 經(jīng)濟性主接線的經(jīng)濟性和可靠性之間經(jīng)常存在矛盾，所以應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟合理。經(jīng)濟性主要從以下幾個方面考慮：（1

9、）節(jié)省一次投資。主接線應(yīng)簡單清晰，并要適當(dāng)采取限制短路電流的措施，以節(jié)省開關(guān)電器數(shù)量、選用價廉的電器或輕型電器，以便降低投資。 （2）占地面積少。主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積少；同時應(yīng)注意節(jié)約搬遷費用、安裝費用和外匯費用。對大容量發(fā)電廠或變電站，在可能和允許條件下，應(yīng)采取一次設(shè)計，分期投資、投建，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益。（3）電能損耗少。在發(fā)電廠或變電站中，電能損耗主要來自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟合理地選擇變壓器的形式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。第二章 電氣主接線設(shè)計2.1 原始資料分析根據(jù)設(shè)計任務(wù)書所提供的資料可知：該水電站為典型的小水電，不擔(dān)任重要負荷的

10、供電，對設(shè)計的可靠性、安全性、靈活性等沒有很嚴格的要求，擬定12臺變壓器。，周圍的環(huán)境和氣候?qū)υO(shè)備的選擇的制約也不大。綜上，在設(shè)計中要充分分析所給的原始資料，同時結(jié)合實際的情況，做到設(shè)計的方案具有可靠性、安全性、經(jīng)濟性等。2.2 電氣主接線設(shè)計依據(jù)電氣主接線設(shè)計是水電站電氣設(shè)計的主體。它與電力系統(tǒng)、樞紐條件、電站動能參數(shù)以及電站運行的可靠性、經(jīng)濟性等密切相關(guān)，并對電氣布置、設(shè)備選擇、繼電保護和控制方式等都有較大的影響，必須緊密結(jié)合所在電力系統(tǒng)和電站的具體情況，全面地分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，合理地選定接線方案。2.3 主接線設(shè)計的一般步驟1、對設(shè)計依據(jù)和基礎(chǔ)資

11、料進行綜合分析。2、確定主變的容量和臺數(shù)，擬定可能采用的主接線形式。3、論證是否需要限制短路電流，并采取合理的措施。4、對選出來的方案進行技術(shù)和經(jīng)濟綜合比較，確定最佳主接線方案。2.4 發(fā)電機電壓（主）接線方案10KV側(cè)根據(jù)我國現(xiàn)行的規(guī)范和成熟的運行經(jīng)驗，聯(lián)系本小水電站的工程實際，滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性的前提下，發(fā)電機電壓接線可采納的接線方式有以下三種：（一）單母線接線（圖2.1）圖2.1（1）優(yōu)點：設(shè)備少，接線清晰，經(jīng)濟性好，操作簡單方便，不易誤操作，便于采用成套配電裝置，并且母線便于向兩端延伸，方便擴建。（2）缺點：可靠性偏差，母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時，所有回路都要停止工作，也就

12、是要造成全廠長期停電。調(diào)度是很不方便，電源只能并列運行，不能分裂運行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時，有較大的短路電流。（3）一般適用范圍：一般只用在出現(xiàn)回路少，并且沒有重要負荷的發(fā)電廠。（二）單元接線（圖2.2） 圖2.2 單元接線示意圖（1）優(yōu)點：發(fā)電機與主變壓器容量相同，接線最簡明清晰，故障影響范圍最小，運行可靠、靈活；發(fā)電機電壓設(shè)備最少，布置最簡單方便，維護工作量也最?。焕^電保護簡單。（2）缺點：主變壓器與高壓斷路器數(shù)量多，增加布置場地與設(shè)備的投資；主變壓器高壓側(cè)出線回路多，布置復(fù)雜，對簡化高壓側(cè)接線不利；主變壓器故障時影響機組送電。（3）一般適用范圍：單機容量一般在100MW及以上機組，且臺數(shù)

13、在6臺及以下者；單機容量在45MW80MW之間，經(jīng)經(jīng)濟比較采用其它接線方式不合適時。（三）擴大單元接線（圖2.3）圖2.3 擴大單元接線示意圖（1）優(yōu)點：接線簡單清晰，運行維護方便；與單元接線比較，減少主變壓器臺數(shù)及其相應(yīng)的高壓設(shè)備，縮小布置場地，節(jié)省投資；與單元接線比較，任一機組停機，不影響廠用電源供電，本單元兩臺機組停機，仍可繼續(xù)有系統(tǒng)主變壓器倒送；減少主變壓器高壓側(cè)出線，可簡化布置和高壓側(cè)接線。（2）缺點：主變壓器故障或檢修時，兩臺機組容量不能送出；增加兩臺低壓側(cè)斷路器，且增大發(fā)電機電壓短路容量，對大型變壓器低壓側(cè)可用分裂線圈以限制短路容量。（3）一般適用范圍：適應(yīng)范圍較廣，能較好的適應(yīng)

14、水電站布置的特點，只要電力系統(tǒng)運行和水庫調(diào)節(jié)性能允許，一般都可使用；當(dāng)水電站只有一個擴大單元時，除滿足系統(tǒng)允許條件外，應(yīng)注意避免在主變壓器回路故障或檢修時造成大量棄水、損失電能和影響下游供水，同時還應(yīng)考慮有可靠的外來廠用電源。(四) 關(guān)于單元接線中裝設(shè)斷路器問題單元接線的發(fā)電機電壓回路中，具備下列情況之一者，可考慮裝設(shè)斷路器：（1）擔(dān)任尖峰負荷的水電站，經(jīng)常有可能全廠停機，而機組啟動、排水、照明等需通過變壓器向廠用變倒送電，此時，可在接有廠用變壓器的單元中裝設(shè)斷路器。（2）在單元回路分支線上接有近區(qū)負荷者。（3）當(dāng)單元之間要求設(shè)置聯(lián)絡(luò)母線時，應(yīng)考慮加裝發(fā)電機電壓斷路器。綜合考慮該單元接線不需要

15、裝設(shè)斷路器2.5 主接線方案擬定220Kv側(cè)由于本電站是小水電，不承擔(dān)主要負荷，沒有重要機端負荷，從接線的可靠性、經(jīng)濟性和靈活性考慮，在我國運行的成熟經(jīng)驗一般采用單母線接線方式。所以本電站，220Kv側(cè)采用單母線接線。（一）根據(jù)以上三種主接線方式，并結(jié)合本設(shè)計水電站的實際，現(xiàn)擬定以下三種電氣主接線方案(單相示意圖)：(1)單母線接線其接線示意圖如圖2.5：圖2.5 單母線接線方案（2）單元接線其接線示意圖如圖2.6：圖2.6 單元接線方案（3）擴大單元接線其接線示意圖如圖2.7：圖2.7 擴大單元接線（二）主接線方案初步比較：由以上三種接線方案的優(yōu)缺點分析和接線示意圖，本著可靠性、靈活性和經(jīng)濟

16、性的原則，結(jié)合電廠實際綜合分析，可以得出：單母線和擴大單元接線相比較，其可靠性和靈活性都很相近，廠用電都是在發(fā)電機10.5KV側(cè)取得，然而本電站只有兩臺發(fā)電機，比較特殊，所以單母線和擴大單元接線形式相近。從接線圖中可以明顯地看出單母線接線低壓側(cè)多用三個（三相）斷路器和三個（三相）隔離開關(guān)，增加了一次投資，同時也增加了其繼電保護的復(fù)雜程度。所以可以明顯淘汰單母線接線方案,從而保留擴大單元接線（方案1）和單元接線方案（方案2）。（三）主接線方案的確定技術(shù)比較：方案的技術(shù)特性分析，一般從以下幾個方面進行分析： 1、供電的可靠性；2、運行上的安全和靈活性； 3、接線和繼電保護的簡化；4、維護與檢修的方

17、便等。需要說明的是：在比較接線方案是，應(yīng)估計到接線中發(fā)電機、變壓器、線路、母線等的繼電保護能否實現(xiàn)及其復(fù)雜程度。然而經(jīng)驗表明，對任何接線方案都能實現(xiàn)可靠的繼電保護，由于一次設(shè)備投資遠遠大于二次設(shè)備的投資，所以即使某個別元件保護復(fù)雜化，也不能作為不采用較經(jīng)濟接線方案的理由。從供電的可靠性看：對于方案2，廠用電從兩臺發(fā)電機上取得，即使檢修其中一臺變壓器和兩機組停機電廠也不會停電，然而兩臺變壓器同時故障的可能性非常小。相比方案1，若檢修變壓器電廠就會停電，否則要另外接入廠用電源，這樣投資就增加了。這樣，方案2的可靠性相對高些。 從運行安全和靈活性看：方案2的變壓器的短路容量比方案1小，對變壓器和發(fā)電

18、機的絕緣水平要求相對較低，安全性相對較高，其靈活性也比較好。從接線和繼電保護看：方案1的接線和繼電保護都相對方案2較復(fù)雜。從維護與檢修看：方案1的維護相比方案2較復(fù)雜，方案1的檢修相比方案2較方便。10kV接線方式單母線單元接線擴大單元接線斷路器數(shù)846隔離開關(guān)數(shù)11862.6 水輪發(fā)電機的選擇在我國，水電站容量為2080MVA的發(fā)電機額定電壓取10.5kV，容量為20170MVA的發(fā)電機功率因數(shù)取0.80.85。因此可以選發(fā)電機型號SF25-16/410，其參數(shù)如下表：表2.1 .發(fā)電機SF25-16/410參數(shù)表型號額定容量功率因數(shù)額定電壓（V）額定電流（A）次暫態(tài)電抗（MVA）（MW）S

19、F25-16/41031.25250.81050017200.26（1）主變壓器采用SFPL7-40000型，采用Y0 /-11接線方式，低壓側(cè)電壓10.5KV，高壓側(cè)242±2×2.5%。（2）發(fā)電機額定電壓10.5kV，5，次暫態(tài)電抗（標(biāo)么值2.7變壓器容量1、主變?nèi)萘康拇_定 廠用電變壓器容量的選擇和校驗應(yīng)符合下列原則:a）滿足在各種運行方式下，可能出現(xiàn)的最大負荷。b）一臺廠用電變壓器計劃檢修或故障時，其余廠用電變壓器應(yīng)能擔(dān)負I、類廠用電負荷或短時擔(dān)負廠用電最大負荷。但可不考慮一臺廠用電變壓器計劃檢修時另一臺廠用電變壓器故障或兩臺廠用電變壓器同時故障的情況。c）保證需要

20、自啟動的電動機在故障消除后電動機啟動時所連接的廠用電母線電壓不低于額定電壓的60%-65%。d）裝設(shè)兩臺互為備用的廠用電電源變壓器時，每臺廠用電變壓器的額定容量應(yīng)滿足所有I、n類負荷或短時滿足廠用電最大負荷的需要。e）裝設(shè)三臺廠用電電源變壓器互為備用或其中一臺為明備用時，計及負荷分配不均勻等情況，每臺的額定容量宜為廠用電最大負荷的50%-60%。f）裝設(shè)3臺以上廠用電電源變壓器時，應(yīng)按其接線的運行方式及所連接的負荷分析確定。g）廠用電配電變壓器容量選擇應(yīng)滿足所連接的最大負荷需要。h）廠用電變壓器不宜采用強迫風(fēng)冷時持續(xù)輸出容量作為額定容量選擇的依據(jù)，但對不經(jīng)常運行或經(jīng)常短時運行的廠用電配電變壓器

21、應(yīng)充分利用其過負荷能力。2、 廠用電變壓器的選擇 根據(jù)設(shè)計材料，我們可以確定廠用電負荷Sn 所以，我們分別從10KV母線和10KV段母線取電共3組，其中10KV廠用。 變型號選定：SJL16300/10 額定容量：6300（KVA） 額定電壓：10±5 % ；低壓6.3（KV） 連接組標(biāo)號： Y/-11 損耗：空載9.1 總損耗61.1 阻抗電壓（%）：5.5 空載電流（%）：1.3 參考價格：4.9萬元 2.8主變的選擇該水電站遠離負荷中心，水電站的廠用電很少（0.2%），且沒有地區(qū)負荷，因此，選擇主變壓器的容量應(yīng)大致等于與其連接的發(fā)電機容量。水電廠多數(shù)擔(dān)任峰荷，為了操作方便，其主

22、變壓器經(jīng)常不從電網(wǎng)切開，因此要求變壓器空載損耗盡量小。2.9相數(shù)的選擇主變采用三相或單相，主要考慮變壓器的可靠性要求及運輸條件等因素。根據(jù)設(shè)計手冊有關(guān)規(guī)定，當(dāng)運輸條件不受限制時，在330KV及以下的電廠及變電所均選用三相變壓器。因為三相變壓器比相同容量的單相變壓器具有節(jié)省投資，占地面積小，運行過程損耗小的優(yōu)點，同時本電廠的運輸?shù)乩項l件不受限制，因而選用三相變壓器。2.10繞組數(shù)量和連接方式的選擇（1）繞組數(shù)量選擇：根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊規(guī)定：“最大機組容量為125MW及以下的發(fā)電廠，當(dāng)有兩種升高電壓向用戶供電與或與系統(tǒng)相連接時，宜采用三繞組變壓器。結(jié)合本電廠實際，因而采用雙繞組變壓器。（2）

23、繞組連接方式選擇：我國110KV及以上的電壓，變壓器繞組都采用連接，35KV一下電壓，變壓器繞組都采用連接。結(jié)合很電廠實際，因而主變壓器接線方式采用連接，根據(jù)題目要求的2.11普通型與自偶型選擇根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊規(guī)定：“在220KV及以上的電壓等級才宜優(yōu)先考慮采用自偶變壓器。自偶變壓器一般作為聯(lián)絡(luò)變壓器和連接兩個直接接地系統(tǒng)。從經(jīng)濟性的角度出發(fā)，結(jié)合本電廠實際，選用普通型變壓器。根據(jù)題目給定變壓器型號SFPL7-40000采用Y0 /-11接線方式，低壓側(cè)電壓10.5KV，高壓側(cè)242±2×2.5%。查變壓器常用技術(shù)數(shù)據(jù)與故障監(jiān)測及實驗新技術(shù)實用手冊主要技術(shù)參數(shù)如下：

24、 額定容量：40000/40000（KVA） 額定電壓：高壓242±2×2.5% ； 低壓10.5（KV） 連接組標(biāo)號：Ynd11 空載損耗：51(KW) 短路損耗：1214（KW） 空載電流（%）：0.7所以一次性選擇兩臺SFPL7-40000型變壓器為主變。 表2.2 電力變壓器技術(shù)參數(shù)型號額定容量（KVA）額定電壓（KV）空載電流（%）空載損耗KW負載損耗KW高壓低壓SFP74000040000220(242)±2×2.5%10.50.752254SF73150031500220(242)±2×2.5%10.50.7431802

25、.12 各級電壓中性點運行方式選擇運行經(jīng)驗表明，中性點運行方式的正確與否關(guān)系到電壓等級、絕緣水平、通信干擾、接地保護方式、運行的可靠性、系統(tǒng)接線等許多方面。目前，我國電力系統(tǒng)中普遍采用的中性點運行方式有中性點直接接地、中性點不接地和中性點經(jīng)消弧線圈接地等方式接地。隨著電力網(wǎng)電壓等級的升高，對絕緣的投資大大增加，為了降低設(shè)備造價，可以采用中性點直接接地系統(tǒng)。目前，我國對110kV及以上電力系統(tǒng)一般都采用中性點直接接地系統(tǒng)，其優(yōu)點是：單相接地時，其中性點電位不變，非故障相對地電壓接近相電壓（可能略有增大），因此降低了絕緣投資。310kV電力網(wǎng)中，當(dāng)單相接地電流小于30A時，采用中性點不接地運行方式

26、。發(fā)電機中性點均采用非直接接地方式，本設(shè)計方案采用的是單元接線，所以按規(guī)程應(yīng)該采用經(jīng)消弧線圈接地方式。綜上所述，2200kV側(cè)采用中性點直接接地方案，10.5KV側(cè)采用不接地方案，發(fā)電機中性點采用經(jīng)消弧線圈接地方案。第三章 短路電流計算3.1 短路電流計算的基本假設(shè)（1）短路過程中各發(fā)電機之間不發(fā)生搖擺，并認為所有發(fā)電機的電勢都相同電位。（2）負荷只作近似估計，或當(dāng)作恒定電抗，或當(dāng)作某種臨時附加電源，視具體情況而定。（3）不計磁路飽和。系統(tǒng)各元件的參數(shù)都是恒定的，可以用疊加原理。（4）對稱三相系統(tǒng)。出不對稱短路故障處不對稱之外，實際系統(tǒng)都是對稱的。（5）忽略了高壓線的電阻電容，忽略變壓器的電阻

27、和勵磁電流，這就是說，發(fā)電機、輸電、變電和用電的元件均勻純電抗表示。（6）金屬性短路，即不計過度電阻的影響，認為過渡電阻為零的短路情況。3.2 電路元件的參數(shù)計算選取基準容量為100MVA，歸算到220KV側(cè)進行標(biāo)么值計算。具體的計算過程詳見設(shè)計計算書。3.3 網(wǎng)絡(luò)變換與簡化方法綜合運用Y變換，網(wǎng)絡(luò)中間點消去法，對該電廠的接線與外界接線進行變換和簡化。具體的計算過程詳見設(shè)計計算書。3.4 短路電流實用計算方法在工程計算中短路電流的計算常采用實用曲線法，其計算步驟如下：（1）選擇計算短路點；（2）畫等值網(wǎng)絡(luò)圖；A、選取基準容量和基準電壓。B、首先去掉系統(tǒng)中的所有負荷分支。線路電容、各元件的電阻，

28、發(fā)電機電抗用次暫態(tài)電抗。C、將各元件電抗換算為同一基準的標(biāo)么值電抗。D、匯出等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號。E、化簡等值網(wǎng)絡(luò)：為計算不同短路點的短路電流值，需要將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡為短路點為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電流與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗以及無限大電源對短路點的轉(zhuǎn)移電抗。（3）求出計算電抗，式中為第i臺等值發(fā)電機的額定容量。（4）由運算曲線查出個電源供給的短路電流周期分量標(biāo)么值（運算曲線只作到）。（5）計算無限大功率的電源供給的短路電流周期分量。（6）計算短路電流周期分量有名值和短路容量。（7）計算沖擊電流。（8）繪制短路電流計算結(jié)果表（表13.1）。具體的計算過程詳見設(shè)計計

29、算書。第四章 電氣設(shè)備選擇及校驗4.1 電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)定選擇與校驗電氣設(shè)備時，一般應(yīng)滿足正常工作條件及承受短路電流的能力，并注意因地制宜，力求經(jīng)濟，同類設(shè)備盡量減少品種，同時考慮海拔、濕熱帶、污穢地區(qū)等特殊環(huán)境條件。本設(shè)計主要考慮溫度和海拔兩個環(huán)境因素。4.1.1 按正常工作條件選擇1、電器、電纜允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運行電壓，即；電器、導(dǎo)體長期允許電流不得小于該回路的最大持續(xù)工作電流，即。在計算發(fā)電機變壓器回路最大持續(xù)工作電流時，應(yīng)按額定電流增加5%。這是考慮到在電壓降低5%時，為確保功率輸出額定，則電流允許超5%。在選擇導(dǎo)體、電器時，應(yīng)注意環(huán)境條件：2、110KV及以下

30、電器，用于海拔不超過2000米時，可選用一般產(chǎn)品。4.1.2 按短路條件校驗包括動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。1、短路熱穩(wěn)定校驗式中：電器設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流及相 短路電流產(chǎn)生的熱脈沖計算用下式：式中：、分別為短路發(fā)生瞬間、短路切除時間、短路切除時間的短路電流周期性分量（KA） 短路切除（持續(xù)）時間，為繼電保護時間與斷路器的全開斷時間之和（S） T短路電流非周期分量等效時間，對于發(fā)電機出口可取0.150.2S，發(fā)電廠升壓母線取0.080.1S，一般變電所取0.05S。若切除時間大于1S,只需考慮周期分量。2、短路動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定校驗一般采用短路沖擊電流峰值，當(dāng)回路的

31、沖擊系數(shù)與設(shè)備規(guī)定值不同，而且沖擊電流值接近于設(shè)備極限通過電流峰值時，需要校驗短路全電流有效值。校驗條件： 或式中：短路沖擊電流峰值（KA）；短路全電流有效值（KA）；電器允許極限通過電流峰值（KA）；電器允許的極限通過電流有效值（KA）。3、電器的開斷電流校驗時，電器的開斷計算時間取主保護時間及斷路器固有分閘時間之和。這里，我們按最壞的情況考慮，主保護失靈，機端斷路器取后備保護時間2S，其余的取4S。4、導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定“用熔斷保護的導(dǎo)體和電器可不驗算熱穩(wěn)定，除用有限流作用的熔斷器保護者外，導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定仍應(yīng)驗算?！?.2 斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗條件斷路器可按下表進行選擇

32、和校驗項目額定電壓額定電流開斷電流短路關(guān)合電流熱穩(wěn)定動穩(wěn)定斷路器應(yīng)滿足要求應(yīng)滿足要求隔離開關(guān)可按下表進行選擇和校驗 額定電壓額定電流熱穩(wěn)定動穩(wěn)定隔離開關(guān)應(yīng)滿足要求應(yīng)滿足要求第二部分 設(shè)計計算書第五章 短路電流計算過程 1.阻抗元件標(biāo)么值計算一、計算網(wǎng)絡(luò)圖二、把個參數(shù)歸算到220KV側(cè)，取平均電壓，。計算標(biāo)么值如下： 發(fā)電機： 變壓器： 短路點編號平均電壓計算阻抗短路電流發(fā)電機1、210.5KV0.45標(biāo)幺值有名值8.38672.114KA發(fā)電機310.5KV17.465.1941.304母線230KV3.921697.8724.57KA第六章 電氣設(shè)備選擇及校驗部分計算 6.1 斷路器和隔離開

33、關(guān)的選擇和校驗6.1.1 機端斷路器和隔離開關(guān)（10.5KV）的選擇和校驗發(fā)電機最大持續(xù)工作電流為：短路切除時間為，故應(yīng)不計非周期分量。表中列出斷路器、隔離開關(guān)的有關(guān)參數(shù)，并與計算數(shù)據(jù)比較。斷路器、隔離開關(guān)選擇結(jié)果表計算數(shù)據(jù)ZN12-10型斷路器GN210型隔離開關(guān)    10kV    10kV      10kV    3150A     3150A &

34、#160;     3150A     2.114kA    50 kA       5.3907kA    125kA 13.67（KA）.S     7500          10000

35、0;    5.3907kA     125kA   125kA由表中數(shù)據(jù)對比均滿足校驗條件，因此機端斷路器可選ZN12-10型斷路器型斷路器、機端隔離開關(guān)可選GN210型隔離開關(guān)。6.1.2 主變壓器出口斷路器和隔離開關(guān)（220KV）的選擇和校驗主變壓器出口最大持續(xù)工作電流為： 據(jù)題目要求，選用SW6-220型斷路器，隔離開關(guān)選用GW4-220型變壓器出口短路時，則流過變壓器出口斷路器的短路電流為：斷路器、隔離開關(guān)選擇結(jié)果表計算數(shù)據(jù)LW6-220型斷路器GW7220D型隔離

36、開關(guān)    220kV    220kV      220kV    316A     3150A       1000A      24.57kA    50kA    

37、;   62.65kA    1847.2（KA）.S       2976.75（KA）.S      62.56kA    125kA       80kA由表中數(shù)據(jù)對比均滿足校驗條件，因此主變壓器出口斷路器可選LW6-220型斷路器、主變壓器出口隔離開關(guān)可選GW7220D型隔離開關(guān)。. 220

38、KV 出線短路器和隔離開關(guān)此處發(fā)生短路和變壓器220KV側(cè)一樣故型號選擇一樣，斷路器、隔離開關(guān)選擇結(jié)果表計算數(shù)據(jù)LW6-220型斷路器GW7220D型隔離開關(guān)    220kV    220kV      220kV    316A     3150A       1000A  

39、    24.57kA    50kA       62.65kA    1847.2（KA）.S       2976.75（KA）.S      62.56kA    125kA      

40、60;80kA由表中數(shù)據(jù)對比均滿足校驗條件，因此主變壓器出口斷路器可選LW6-220型斷路器、主變壓器出口隔離開關(guān)可選GW7220D型隔離開關(guān)。6.2 導(dǎo)體、電纜的選擇和校驗6.2.1 220kv母線的選擇校驗1、按持續(xù)工作電流選擇流過母線的最大長期工作電流選擇母線截面。最大工作電流為： 選用50x5的鋁線，平放時=637A，周圍環(huán)境為30時（按當(dāng)?shù)啬曜罡邷囟龋?，則溫度修正系數(shù)為： K= 2、熱穩(wěn)定校驗?zāi)妇€保護時間3s斷路器全斷開時間0.06s短路持續(xù)時間3.06s周期分量的熱效應(yīng)：(kA).S正常運行時導(dǎo)體溫度：由，查表得C=99，則滿足短路時發(fā)熱的最小導(dǎo)體的截面為故滿足熱穩(wěn)定要求。 個人總

41、結(jié)（1）通過本次課設(shè)加深了對理論知識的理解，模擬將理論知識運用到實際中。 （2）在課程設(shè)計過程中，熟悉用各種軟件進行電力繪圖。 （3）對不同的電力系統(tǒng)采取不同的配電方案和接線方式，在不同的工作條件下，按其要求選擇合適的元器件是十分必要的。參考文獻 1 水電站機電設(shè)計手冊編寫組.水電站機電設(shè)計手冊.電氣二次.北京.水利電力出版社，1989.82 水電站機電設(shè)計手冊編寫組.水電站機電設(shè)計手冊.電氣二次.北京.水利電力出版 社，1989.8 3 水利電力部西部電力設(shè)計院編.電力工程電氣設(shè)計手冊.電氣一次部分.水利電力出版社，1989.124 水利電力部西部電力設(shè)計院編.電力工程電氣設(shè)計手冊.電氣二次部分.水利電力出版社，1989.125 許建安主編.中小型水電站設(shè)計手冊.北京:水利水電出版社，20026 劉天琪，邱曉燕編著.電力系統(tǒng)分析理論.北京：科學(xué)出版社，20057 熊信銀主編，朱永利副主編.發(fā)電廠電氣部分.第三版.北京：中國電力出版社，2004.98 賀家珍，宋從矩合編.電力系統(tǒng)繼電保護