水電廠電氣部分設(shè)計(jì)

1、摘要 本次設(shè)計(jì)是水電廠電氣部分設(shè)計(jì),根據(jù)原始材料該水電站的總裝機(jī)容量為 334=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(jìn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)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(jì)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(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了電氣設(shè)備和導(dǎo)體 的選擇校驗(yàn)設(shè)計(jì)。 目錄目錄 摘要摘要.1 第第一一部分部分 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書說明書.4 第一章第一章 對原始資料的分析對原始

2、資料的分析.4 1.1 主接線設(shè)計(jì)的基本要求.6 第二章第二章 電氣主接線設(shè)計(jì)電氣主接線設(shè)計(jì).6 2.1 原始資料的分析.6 2.2 電氣主接線設(shè)計(jì)依據(jù).6 2.3 主接線設(shè)計(jì)的一般步驟.6 2.4 發(fā)電機(jī)電壓（主）接線方案 10kv 側(cè) .6 2.5 主接線方案的擬定.9 2.6 水輪發(fā)電機(jī)的選擇.12 2.7 變壓器的容量.13 2.8 主變的選擇.14 2.9 相數(shù)的選擇.14 2.10 繞組的數(shù)量和鏈接方式的選擇.14 2.11 普通型與自耦型的選擇.14 2.12 各級電壓中性點(diǎn)運(yùn)行方式選擇.15 第三章第三章 短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算.15 3.1 短路電流計(jì)算的基本假設(shè).15 3

3、.2 電路元件的參數(shù)計(jì)算.16 3.3 網(wǎng)絡(luò)變換與簡化方法.16 3.4 短路電流實(shí)用計(jì)算方法.16 第四章第四章 電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn).17 4.1 電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)定.17 4.1.1 按正常工作條件選擇.17 4.1.2 按短路條件校驗(yàn).17 4.2 斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn).18 第二部分第二部分 設(shè)計(jì)計(jì)算書設(shè)計(jì)計(jì)算書.18 第第五五章章 短路電流計(jì)算過程短路電流計(jì)算過程.19 5.1 阻抗元件標(biāo)么值計(jì)算.19 第第六六章章 電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)部分計(jì)算電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)部分計(jì)算.21 6.1 斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn).21 6.1.1 機(jī)端斷路器和隔離開關(guān)（

4、10.5kv）的選擇和校驗(yàn) .21 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(yàn) .22 6.1.3 220kv 出線斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn) .23 6.2 導(dǎo)體、電纜的選擇和校驗(yàn).23 6.2.1 220kv 母線的選擇校驗(yàn).23 個人總結(jié).24 參考文獻(xiàn).24 附錄附錄. .29 第一部分第一部分 設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)說明書 原始資料原始資料 6 6 334mw334mw 水利水力發(fā)電廠電氣初設(shè)計(jì)水利水力發(fā)電廠電氣初設(shè)計(jì) 水電廠裝機(jī)容量 334mw，機(jī)組4500 小時。，當(dāng)?shù)啬昶骄罡邭鉁?max t 30，海拔 600m，地震烈度 6 級。土壤電阻率 400m，無其

5、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) 24222.5%。 （2）發(fā)電機(jī)額定電壓 10.5kv，5，次暫態(tài)電抗（標(biāo)么值）。8 . 0cos18 . 0 d x （3）繼電保護(hù)：主保護(hù)動作時間 0.08s，后備保護(hù)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(jì)入十年發(fā)展），線路阻抗

6、 0.4/km。 第一章第一章 對原始資料的分析對原始資料的分析 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(fù)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(jì)的基本要求主接線設(shè)計(jì)的基本要求 主接線設(shè)計(jì)的合理性直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，靈活性及對電器的選擇、 配電裝置、繼電保護(hù)、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(jì)手冊(電氣一次部分）中有關(guān)規(guī)定：“變電所的電

7、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(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總 數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。并綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié) 約和便于過渡或擴(kuò)建等要求”。主接線設(shè)計(jì)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(yùn)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(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，經(jīng)過長期運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)，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(yùn)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標(biāo)志是

8、： （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(fù)荷的供電。 （2）線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運(yùn)線路的回?cái)?shù)和停運(yùn)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(jī)組突然停電，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)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(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)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(yùn)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

9、在正常運(yùn)行時，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便地改變 運(yùn)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(yùn)行。 （3）擴(kuò)建的方便性：對將來要擴(kuò)建的發(fā)電廠，其接線必須具有擴(kuò)建的方便性。尤 其是火電廠，在設(shè)計(jì)主接線時應(yīng)留有發(fā)展擴(kuò)建的余地。設(shè)計(jì)時不僅要考慮最終接線的 實(shí)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(shí)施，使 改造工作量最少。 3 3 經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性 主接線的經(jīng)濟(jì)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(jì)

10、合理。經(jīng)濟(jì)性主要從以下幾個方面考慮： （1）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(jì)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(fèi)用、安裝費(fèi)用和外匯費(fèi)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(jì)，分期投資、投建，盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)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(jì)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。 第二章第二章 電氣主接線設(shè)計(jì)電氣主接線設(shè)計(jì) 2.12.1 原

11、始資料分析原始資料分析 根據(jù)設(shè)計(jì)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(fù)荷 的供電，對設(shè)計(jì)的可靠性、安全性、靈活性等沒有很嚴(yán)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(jì)中要充分分析所給的 原始資料，同時結(jié)合實(shí)際的情況，做到設(shè)計(jì)的方案具有可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等。 2.22.2 電氣主接線設(shè)計(jì)依據(jù)電氣主接線設(shè)計(jì)依據(jù) 電氣主接線設(shè)計(jì)是水電站電氣設(shè)計(jì)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(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性等密切相關(guān)，并對電氣布置、設(shè)備選擇、繼電保 護(hù)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

12、，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(jì)比較，合理地選定 接線方案。 2.32.3 主接線設(shè)計(jì)的一般步驟主接線設(shè)計(jì)的一般步驟 1、對設(shè)計(jì)依據(jù)和基礎(chǔ)資料進(jìn)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(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)綜合比較，確定最佳主接線方案。 2.42.4 發(fā)電機(jī)電壓（主）接線方案發(fā)電機(jī)電壓（主）接線方案 10kv10kv 側(cè)側(cè) 根據(jù)我國現(xiàn)行的規(guī)范和成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，聯(lián)系本小水電站的工程實(shí)際，滿足可靠 性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的前提下，發(fā)電機(jī)電壓接線可采納的接線方式有以下三種： （一）單母

13、線接線（圖 2.1） 圖 2.1 （1）優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備少，接線清晰，經(jīng)濟(jì)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(kuò)建。 （2）缺點(diǎn)：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(yùn)行，不能分裂 運(yùn)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(fù)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(diǎn)：發(fā)電機(jī)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(yùn)行可靠、靈活；發(fā)電 機(jī)電壓設(shè)備最少，布

14、置最簡單方便，維護(hù)工作量也最小； 繼電保護(hù)簡單。 （2）缺點(diǎn)：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(jī)組送電。 （3）一般適用范圍：單機(jī)容量一般在100mw 及 以上機(jī)組，且臺數(shù)在 6 臺及以下者；單機(jī)容量在 45mw80mw 之間，經(jīng)經(jīng)濟(jì)比較采用其它接線方式不 合適時。 （三）擴(kuò)大單元接線（圖 2.3） 圖 2.3 擴(kuò)大單元接線示意圖 （1）優(yōu)點(diǎn)：接線簡單清晰，運(yùn)行維護(hù)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(jī)組停機(jī)， 不影響廠用電

15、源供電，本單元兩臺機(jī)組停機(jī)，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(diǎn)：主變壓器故障或檢修時，兩臺機(jī)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(jī)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)水電站布置的特點(diǎn)，只要電力 系統(tǒng)運(yùn)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(kuò)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(jī)電

16、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(fù)荷的水電站，經(jīng)常有可能全廠停機(jī)，而機(jī)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(fù)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(jī)電壓斷路器。 綜合考慮該單元接線不需要裝設(shè)斷路器 2.52.5 主接線方案擬定主接線方案擬定 220kv 側(cè)由于本電站是小水電，不承擔(dān)主要負(fù)荷，沒有重要機(jī)端負(fù)荷，從接線的可 靠性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性考慮，在我國運(yùn)行的成熟經(jīng)驗(yàn)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

17、主接線方式，并結(jié)合本設(shè)計(jì)水電站的實(shí)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(kuò)大單元接線其接線示意圖如圖 2.7： 圖 2.7 擴(kuò)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(diǎn)分析和接線示意圖，本著可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性 的原則，結(jié)合電廠實(shí)際綜合分析，可以得出： 單母線和擴(kuò)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(jī) 10.5kv 側(cè)取得，然而本電站只有兩臺發(fā)電機(jī)，比較特殊，所以單母線和擴(kuò)大單元接 線

18、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(hù)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(kuò)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(jìn)行分析： 1、供電的可靠性； 2、運(yùn)行上的安全和靈活性； 3、接線和繼電保護(hù)的簡化； 4、維護(hù)與檢修的方便等。 需要說明的是：在比較接線方案是，應(yīng)估計(jì)到接線中發(fā)電機(jī)、變壓器、線路、母 線等的繼電保護(hù)能否實(shí)現(xiàn)及其復(fù)雜程度。然而經(jīng)驗(yàn)表明，對任何接線方案都能實(shí)現(xiàn)可 靠的繼電保護(hù)，由于

19、一次設(shè)備投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二次設(shè)備的投資，所以即使某個別元件保 護(hù)復(fù)雜化，也不能作為不采用較經(jīng)濟(jì)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(jī)上取得，即使檢修其中一臺 變壓器和兩機(jī)組停機(jī)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(yùn)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) 電機(jī)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(hù)看：方案 1 的接線和繼電保護(hù)都相對方案 2 較復(fù)雜。 從維護(hù)

20、與檢修看：方案 1 的維護(hù)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(kuò)大單元接 線 斷路器數(shù) 8 84 4 6 隔離開關(guān)數(shù) 118 6 2.62.6 水輪發(fā)電機(jī)的選擇水輪發(fā)電機(jī)的選擇 在我國，水電站容量為 2080mva 的發(fā)電機(jī)額定電壓取 10.5kv，容量為 20170mva 的發(fā)電機(jī)功率因數(shù)取 0.80.85。因此可以選發(fā)電機(jī)型號 sf25-16/410， 其參數(shù)如下表： 表 2.1 .發(fā)電機(jī) sf25-16/410 參數(shù)表 額定容量型號 （mva ） （mw） 功率 因數(shù) 額定 電壓 （v） 額 定電流 （a ） 次暫 態(tài)電抗 s

21、f25- 16/410 31.2 5 250.810500172 0 0.26 （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) 24222.5%。 （2）發(fā)電機(jī)額定電壓 10.5kv，5，次暫態(tài)電抗（標(biāo)么值8 . 0cos18 . 0 d x 2.72.7 變壓器容量變壓器容量 1、主變?nèi)萘康拇_定 廠用電變壓器容量的選擇和校驗(yàn)應(yīng)符合下列原則: a）滿足在各種運(yùn)行方式下，可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷。 b）一臺廠用電變壓器計(jì)劃檢修或故障時，其余廠用電變壓器應(yīng)能擔(dān)負(fù) i、類廠用 電負(fù)荷或短時擔(dān)負(fù)廠用電最大負(fù)荷。但可不考慮一臺廠用電變壓器計(jì)劃檢

22、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）保證需要自啟動的電動機(jī)在故障消除后電動機(jī)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(fù)荷或短時滿足廠用電最大負(fù)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(jì)及負(fù)荷分配不均 勻等情況，每臺的額定容量宜為廠用電最大負(fù)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(yùn)行方式及所連接的負(fù)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(fù)荷需要。 h）廠用電

23、變壓器不宜采用強(qiáng)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(yùn)行或經(jīng)常短時運(yùn)行的廠用電配電變壓器應(yīng)充分利用其過負(fù)荷能力。 2、 廠用電變壓器的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)材料，我們可以確定廠用電負(fù)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：105 % ；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 2.82.8 主變的選擇主變的選擇 該水電站遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，水電站的

24、廠用電很少（0.2%），且沒有地區(qū)負(fù)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(jī)容量。水電廠多數(shù)擔(dān)任峰荷，為了 操作方便，其主變壓器經(jīng)常不從電網(wǎng)切開，因此要求變壓器空載損耗盡量小。 2.92.9 相數(shù)的選擇相數(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(yùn)輸條件等因素。根據(jù)設(shè) 計(jì)手冊有關(guān)規(guī)定，當(dāng)運(yùn)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?yàn)槿嘧儔浩鞅认嗤萘康膯蜗嘧儔浩骶哂泄?jié)省投資，占地面積小，運(yùn) 行過程損耗小的優(yōu)點(diǎn)，同時本電廠的運(yùn)輸?shù)乩項(xiàng)l件不受限制，因而選用三相變壓器因而選用三相變壓器。 2.102.10 繞組數(shù)量和連接方式的選擇繞

25、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(jì)手冊規(guī)定：“最大機(jī)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(shí)際，因而采用雙繞組變壓器。 （2）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(shí)際，因而主變壓器接線方式 采用連接，根據(jù)題目要求的 2.112.11 普通型與自偶型選擇普通型與自偶型選擇 根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)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

26、個直接接地系統(tǒng)。從經(jīng) 濟(jì)性的角度出發(fā)，結(jié)合本電廠實(shí)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) 24222.5%。 查查變壓器常用技術(shù)數(shù)據(jù)與故障監(jiān)測及實(shí)驗(yàn)新技術(shù)實(shí)用手冊變壓器常用技術(shù)數(shù)據(jù)與故障監(jiān)測及實(shí)驗(yàn)新技術(shù)實(shí)用手冊主要技術(shù)參數(shù)如下：主要技術(shù)參數(shù)如下： 額定容量：額定容量：4000040000/4000040000（kva） 額定電壓：高壓額定電壓：高壓24222.5% ； 低壓低壓10.5（kv） 連接組標(biāo)號：連接組標(biāo)號：ynd11ynd11 空載損耗：空載損耗：5151(kw) 短路損耗：短路損耗

27、：12141214（kw） 空載電流（空載電流（%）：）：0.70.7 所以一次性選擇兩臺所以一次性選擇兩臺 sfplsfpl7 7-40000-40000 型變壓器為主變。型變壓器為主變。 表 2.2 電力變壓器技術(shù)參數(shù) 額定電壓（kv）型號額定 容量高壓低 空載 電流（%） 空載 損耗 kw 負(fù)載 損耗 kw （kva）壓 sfp7 40000 40000220(2 42)22 .5% 10. 5 0.752254 sf7 31500 31500220(2 42)22 .5% 10. 5 0.743180 2.122.12 各級電壓中性點(diǎn)運(yùn)行方式選擇各級電壓中性點(diǎn)運(yùn)行方式選擇 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明

28、，中性點(diǎn)運(yùn)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(hù)方式、運(yùn)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(diǎn)運(yùn)行方式有中性點(diǎn)直接接地、中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)直 接接地系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是：單相接地時，其中性點(diǎn)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(diǎn)不接地運(yùn)行方式。發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)均采用

29、非直接接地方式，本 設(shè)計(jì)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(diǎn)直接接地方案，10.5kv 側(cè)采用不接地方案，發(fā) 電機(jī)中性點(diǎn)采用經(jīng)消弧線圈接地方案。 第三章第三章 短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算 3.13.1 短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算的基本假設(shè)的基本假設(shè) （1）短路過程中各發(fā)電機(jī)之間不發(fā)生搖擺，并認(rèn)為所有發(fā)電機(jī)的電勢都相同電位。 （2）負(fù)荷只作近似估計(jì)，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(jì)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(shí)際系統(tǒng)都是對稱

30、的。 （5）忽略了高壓線的電阻電容，忽略變壓器的電阻和勵磁電流，這就是說，發(fā)電 機(jī)、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(jì)過度電阻的影響，認(rèn)為過渡電阻為零的短路情況。 3.23.2 電路元件的參數(shù)計(jì)算電路元件的參數(shù)計(jì)算 選取基準(zhǔn)容量為 100mva，歸算到 220kv 側(cè)進(jìn)行標(biāo)么值計(jì)算。 具體的計(jì)算過程詳見設(shè)計(jì)計(jì)算書。 3.33.3 網(wǎng)絡(luò)變換與簡化方法網(wǎng)絡(luò)變換與簡化方法 綜合運(yùn)用 y變換，網(wǎng)絡(luò)中間點(diǎn)消去法，對該電廠的接線與外界接線進(jìn)行變換 和簡化。 具體的計(jì)算過程詳見設(shè)計(jì)計(jì)算書。 3.43.4 短路電流實(shí)用計(jì)算方法短路電流實(shí)用計(jì)算方法 在工程計(jì)算中短路電流的計(jì)算常采用

31、實(shí)用曲線法，其計(jì)算步驟如下： （1）選擇計(jì)算短路點(diǎn)； （2）畫等值網(wǎng)絡(luò)圖； a、選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓。 b、首先去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷分支。線路電容、各元件的電阻，發(fā)電機(jī)電抗用次 暫態(tài)電抗。 c、將各元件電抗換算為同一基準(zhǔn)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(jì)算不同短路點(diǎn)的短路電流值，需要將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡為 短路點(diǎn)為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電流與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗 以及無限大電源對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。 （3）求出計(jì)算電抗， 式中為第 i 臺等值發(fā)電機(jī)的額定容量。 （4）由運(yùn)算曲線查出個電源供給的短路電流周期分量標(biāo)么值（運(yùn)算曲線只作到

32、 ）。 （5）計(jì)算無限大功率的電源供給的短路電流周期分量。 （6）計(jì)算短路電流周期分量有名值和短路容量。 （7）計(jì)算沖擊電流。 （8）繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表（表 13.1）。 具體的計(jì)算過程詳見設(shè)計(jì)計(jì)算書。 第四章第四章 電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn) 4.14.1 電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)定電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)定 選擇與校驗(yàn)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(jì)，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(jì)主要考慮溫度和海拔兩個環(huán)境因素。 4.1.14.1.1 按正常工作條件選擇按正常工作條件選擇 1、電器、電纜允

33、許最高工作電壓不得低于該回路的最高運(yùn)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(jì)算發(fā)電機(jī)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 及以下電器，用于海拔不超過 2000 米時，可選用一般產(chǎn)品。 4.1.24.1.2 按短路條件校驗(yàn)按短路條件校驗(yàn) 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(yàn)算。 1、短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 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(jì)算用下式： 式中：、分別為短路發(fā)生

34、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(hù)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(jī)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(yàn) 動穩(wěn)定校驗(yàn)一般采用短路沖擊電流峰值，當(dāng)回路的沖擊系數(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(yàn)短路全電流有效值。 校驗(yàn)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

35、過電流有效值（ka）。 3、電器的開斷電流校驗(yàn)時，電器的開斷計(jì)算時間取主保護(hù)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(hù)失靈，機(jī)端斷路器取后備保護(hù)時間 2s，其余的取 4s。 4、導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定 “用熔斷保護(hù)的導(dǎo)體和電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定，除用有限流作用的熔斷器保護(hù)者外， 導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定仍應(yīng)驗(yàn)算。” 4.24.2 斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)條件條件 斷路器可按下表進(jìn)行選擇和校驗(yàn) 項(xiàng) 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(jìn)行選擇和校驗(yàn)

36、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 第二部分第二部分 設(shè)計(jì)計(jì)算書設(shè)計(jì)計(jì)算書 第五章第五章 短路電流計(jì)算過程短路電流計(jì)算過程 1.1.阻抗元件標(biāo)么值計(jì)算阻抗元件標(biāo)么值計(jì)算 一、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)圖 二、把個參數(shù)歸算到 220kv 側(cè)，取平均電壓，。計(jì)算 標(biāo)么值如下： 發(fā)電機(jī)： 變壓器： 短路點(diǎn)編號短路點(diǎn)編號平均平均 電壓電壓 計(jì)算阻計(jì)算阻 抗抗 短路電流短路電流 標(biāo)幺值標(biāo)幺值有名值有名值發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 1、2 10.5kv10.5kv0.450.45 8.38678.38672.114ka2.114ka 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 310.5kv10.5kv17.4617.465.1945.

37、1941.3041.304 母線母線230kv230kv3.92163.921697.8797.8724.57ka24.57ka 第六章第六章 電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)部分計(jì)算電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)部分計(jì)算 6.16.1 斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn) 6.1.16.1.1 機(jī)端斷路器和隔離開關(guān)（機(jī)端斷路器和隔離開關(guān)（10.5kv）的選擇和校驗(yàn)）的選擇和校驗(yàn) 發(fā)電機(jī)最大持續(xù)工作電流為： 短路切除時間為，故應(yīng)不計(jì)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(jì)算數(shù)據(jù)比較。 斷路器、隔離開關(guān)選擇結(jié)果表 計(jì)算數(shù)據(jù)zn12-10 型斷路器gn210 型隔離開關(guān) 10kv 10k

38、v 10kv 3150a 3150a 3150a 2.114ka 50 ka 5.3907ka 125ka 13.67（ka ） .s 7500 10000 5.3907ka 125ka 125ka 由表中數(shù)據(jù)對比均滿足校驗(yàn)條件，因此機(jī)端斷路器可選 zn12-10 型斷路器型斷路 器、機(jī)端隔離開關(guān)可選 gn210 型隔離開關(guān)。 6.1.26.1.2 主變壓器出口斷路器和隔離開關(guān)（主變壓器出口斷路器和隔離開關(guān)（220kv）的選擇和校驗(yàn)）的選擇和校驗(yàn) 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

39、路器的短路電流為： 斷路器、隔離開關(guān)選擇結(jié)果表 計(jì)算數(shù)據(jù)lw6-220 型斷路器gw7220d 型隔離開關(guān) 220kv 220kv 220kv 316a 3150a 1000a 24.57ka 50ka 62.65ka 1847.2（k a） .s 2976.75（ka） .s 62.56ka 125ka 80ka 由表中數(shù)據(jù)對比均滿足校驗(yàn)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)。 6.1.3.6.1.3. 220kv220kv 出線短路器和隔離開關(guān)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

40、一樣，斷路器、隔離開關(guān)選擇結(jié) 果表 計(jì)算數(shù)據(jù)lw6-220 型斷路器gw7220d 型隔離開關(guān) 220kv 220kv 220kv 316a 3150a 1000a 24.57ka 50ka 62.65ka 1847.2（k a） .s 2976.75（ka） .s 62.56ka 125ka 80ka 由表中數(shù)據(jù)對比均滿足校驗(yàn)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)。 6.26.2 導(dǎo)體、電纜的選擇和校驗(yàn)導(dǎo)體、電纜的選擇和校驗(yàn) 6.2.16.2.1 220kv220kv 母線的選擇校驗(yàn)?zāi)妇€的選擇校驗(yàn) 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 50 x5 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(yàn) 母線保護(hù)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(yùn)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。 個人總結(jié)個人總結(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(yùn)用到實(shí)際中。 （2）在課程設(shè)計(jì)過程中，熟悉用各種軟件進(jìn)行