水電站電氣主接線及電氣設(shè)備布置設(shè)計

/目錄設(shè)計說明書 1第一章電氣主接線設(shè)計 11.1主接線設(shè)計基本要求和設(shè)計原則 11.2各方案比較 2其次章變壓器選擇 52.1主變壓器選擇 5主變壓器容量和臺數(shù)確定 5主變壓器型式選擇 5繞組連接方式選擇 5調(diào)壓方式和阻抗選擇 62.2自耦變壓器的選擇 6第三章短路電流計算 83.1短路電流計算目的 83.2短路電流計算一般規(guī)定 83.3短路電流計算結(jié)果 8第四章電氣設(shè)備選擇 104.1電氣設(shè)備選擇原則 104.2電氣設(shè)備選擇說明 11斷路器和隔離開關(guān)選擇 11母線的選擇說明 12絕緣子選擇 12電流互感器和電壓互感器選擇 13第五章配電裝置及總平面布置設(shè)計 145.1配電裝置設(shè)計原則 145.2總平面設(shè)計 16計算書 18第一章短路電流計算 18其次章電氣設(shè)備選擇計算 312.1斷路器和隔離開關(guān)選擇計算 312.2母線選擇計算 332.3絕緣子選擇計算 342.4電流互感器和電壓互感器選擇計算 35參考文獻(xiàn) 38致謝 39設(shè)計說明書第一章電氣主接線設(shè)計1.1主接線設(shè)計基本要求和設(shè)計原則電氣主接線是水電站由高壓電氣設(shè)備通過連線組成的接收和支配電能的電路。電氣主接線依據(jù)水電站在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足運行牢靠、簡潔靈敏、操作便利、易于維護(hù)檢修、利于遠(yuǎn)方監(jiān)控和節(jié)約投資等要求。在電氣主接線設(shè)計時，綜合考慮以下方面：保證必要的供電牢靠性和電能質(zhì)量平安牢靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電牢靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本的要求。在設(shè)計時，除對主接線形式予以定性評價外，對于比較重要的水電站須要進(jìn)行定量分析和計算。本次設(shè)計水電站雖然是一個中型水電站，但是由于擔(dān)負(fù)了許多工業(yè)企業(yè)，及農(nóng)業(yè)抗旱排澇等供電任務(wù)，因而必需滿足必要的供電牢靠性。具有經(jīng)濟性在主接線設(shè)計時，主要沖突往往發(fā)生在牢靠性和經(jīng)濟性之間。欲使主接線牢靠、靈敏，將導(dǎo)致投資增加。所以必需把技術(shù)和經(jīng)濟兩者綜合考慮，在滿足供電牢靠、運行靈敏便利的基礎(chǔ)上，盡量使設(shè)備投資費用和運行費用為最少。具有確定的靈敏性和便利性，并能適應(yīng)遠(yuǎn)方監(jiān)控的要求。主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈敏地進(jìn)行方式的轉(zhuǎn)換。不僅正常運行時能平安牢靠地供電，而且無論在系統(tǒng)正常運行還是故障或設(shè)備檢修時都能適應(yīng)遠(yuǎn)方監(jiān)控的要求，并能靈敏、簡潔、快速地倒換運行方式，使停電時間最短，影響范圍最小。明顯，困難地接線不會保證操作便利，反而使誤操作機率增加。但是過于簡潔的接線，則不愿定能滿足運行方式的要求，給運行造成不便，甚至增加不必要的停電次數(shù)和停電時間。具有發(fā)展和擴建的可能性隨著經(jīng)濟的發(fā)展，已投產(chǎn)的水電站可能須要擴大機組容量，從主變壓器的容量、數(shù)量到饋電線路數(shù)均有擴建的可能，有的甚至須要升壓，所以在設(shè)計主接線時應(yīng)留有發(fā)展余地，不僅要考慮最終接線的實現(xiàn)，同時還要兼顧到分期過渡接線的可能和施工的便利。依據(jù)以上幾點，對水電站的主接線擬定以下幾種方案。1.2各方案比較方案Ⅰ本方案接受了四個單元接線，220kv側(cè)接受了雙母線接線，而110kv側(cè)接受了單母線接線。同時自耦變壓器作為兩個高電壓等級的聯(lián)絡(luò)變壓器，并兼作廠用電變壓器。圖1.1方案Ⅰ簡圖優(yōu)點：主變壓器和發(fā)電機容量相同，故障影響范圍小，牢靠性高接線簡潔、清晰，運行靈敏發(fā)電機電壓設(shè)備最少，布置簡潔，維護(hù)工作量小繼電愛惜簡潔缺點：主變壓器和高壓電氣設(shè)備增多，高壓設(shè)備布置場地增加，整個接線投資大適用范圍：對牢靠要求很高的大型電站接受，而小型電站只在一些特殊狀況下接受，如分期建設(shè)的電站，二期又只有一臺機組時。方案Ⅱ本方案接受了四個單元接線，220kv側(cè)、110kv側(cè)均接受雙母線接線方式。同時自耦變壓器作為兩個高電壓等級的聯(lián)絡(luò)變壓器，并兼作廠用電變壓器。圖1.2方案Ⅱ簡圖優(yōu)點：(1)雙母線接線的供電牢靠性較高，可以輪番檢修一組母線而不致使供電中斷，檢修任一組母線上的隔離開關(guān)也不須要中斷供電(2)調(diào)度靈敏，各個電源和各回路負(fù)荷可以隨意支配到一組母線上，能靈敏適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變更的須要。(3)擴建性也特殊好，可以向母線左右方向隨意擴建，且施工過程也不會停電缺點：增加了電氣設(shè)備的投入，且設(shè)備設(shè)計及布置較困難。適用范圍：在電網(wǎng)中占有重要地位的大中型電站接受方案Ⅲ本方案接受了四個單元接線，220kv側(cè)接受單母線分段接線，110kv側(cè)接受了單母線接線方式。同時自耦變壓器作為兩個高電壓等級的聯(lián)絡(luò)變壓器，并兼作廠用電變壓器。圖1.3方案Ⅲ簡圖優(yōu)點：接線簡潔明白，運行便利投資費用較低，經(jīng)濟性較好缺點：發(fā)電機電壓配電裝置元件多，增加檢修工作量母線或母線所連接的隔離開關(guān)故障或檢修時，需全廠停電，牢靠性及靈敏性較差適用范圍：一般小型電站接受綜合分析上述三種方案，再結(jié)合該水電站為中型水電站的實際狀況，擬定的主接線應(yīng)以經(jīng)濟性為主，但其牢靠性也須要考慮，方案Ⅰ和方案Ⅱ最能滿足這兩項要求，故最終選定方案Ⅰ和方案Ⅱ為最終比較方案。方案Ⅱ的牢靠性比方案Ⅰ高，但經(jīng)濟性上方案Ⅰ要優(yōu)于方案Ⅱ。故在達(dá)到確定牢靠性前提下，選擇方案Ⅰ。其次章變壓器選擇2.1主變壓器選擇主變壓器的選擇主要包括變壓器的容量、變壓器的臺數(shù)、變壓器的型式、繞組連接方式、變壓器的調(diào)壓方式和對變壓器的阻抗選擇。主變壓器容量和臺數(shù)確定就中小型水電站來說，一般接在發(fā)電機電壓側(cè)的近區(qū)和廠用電負(fù)荷很小，有的電站甚至沒有近區(qū)負(fù)荷，此時主變壓器的容量可依據(jù)所連接的水輪發(fā)電機容量來選擇。假如發(fā)電機電壓側(cè)接有較大的近區(qū)負(fù)荷，則主變壓器的容量可依據(jù)發(fā)電機電壓側(cè)最小負(fù)荷時，能將電站全部剩余的有功功率和無功功率送出去進(jìn)行選擇，考慮到電站的近區(qū)用電負(fù)荷有一個發(fā)展過程，一般難以精確確定，因此在選擇主變壓器容量時，要考慮適當(dāng)留有余地。對于有重要負(fù)荷的水電站，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變故障或檢修停運時，其余主變?nèi)萘吭谟嫾斑^負(fù)荷實力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)能保證用戶的一級和二級負(fù)荷。因為單臺發(fā)電機容量為150MW由算出：S=187.5MVA取容量略大于S的變壓器綜合考慮容量應(yīng)選容量為200MVA的四臺主變壓器主變壓器型式選擇變壓器接受三相或單相，主要考慮變壓器的制造條件、牢靠性及運輸條件等因素，在不受運輸條件限制時，330kV及以下的水電站均應(yīng)選用三相變壓器，最大機組容量為125MW及以下的發(fā)電廠多接受三繞組變壓器，而機組容量為220MW以上的發(fā)電廠接受發(fā)電機-雙繞組變壓器單元接線接入系統(tǒng)，本水電站容量為4×150MW，故選用三相雙繞組變壓器。繞組連接方式選擇變壓器繞組的連接方式必需和系統(tǒng)電壓相位一樣，否則，不能并列運行，電力系統(tǒng)接受的繞組連接方式只有星形和三角形，如何組合要依據(jù)具體工程來確定，我國ll0kV及以上電壓變壓器繞組都接受Y0連接，35kV接受Y連接，35kV以下電壓等級、變壓器繞組都接受△連接，所以本水電站主變壓器繞組連接方式為Y0／△。調(diào)壓方式和阻抗選擇變壓器通過調(diào)壓方式分為兩類：無勵磁調(diào)壓和有載調(diào)壓。有載調(diào)壓它的調(diào)整范圍較大，一般在15%以上，而且，既可向系統(tǒng)傳輸功率，又可從系統(tǒng)倒送功率。無勵磁調(diào)壓變壓器調(diào)壓范圍較小，為±5%，但其經(jīng)濟性較好，故選用無勵磁調(diào)壓變壓器。對于三繞組變壓器目前在制造上有兩種基本的組合方式，即“升壓結(jié)構(gòu)”和“降壓結(jié)構(gòu)”?！吧龎盒汀钡睦@組排列依次為自鐵芯向外依次為中、低、高，所以變壓器中壓側(cè)阻抗最大?！敖祲盒汀钡睦@組排列依次為自鐵芯向外依次為低、中、高，所以高、低壓側(cè)阻抗最大。依據(jù)以上綜合比較，所選主變壓器的特性參數(shù)如表2.1。表2.1主變壓器特性參數(shù)主變型號額定電壓(KV)空載電流空載損耗負(fù)載損耗阻抗電壓高壓低壓SSP3-200000/220242±2×2.5%10.50.9%123.5kw443kw13.8SFP7-200000/110121±2×2.5%10.50.5%99.4kw410kw10.52.2自耦變壓器的選擇水電站的廠用電是水電站的重要負(fù)荷，因此，在廠用電設(shè)計時應(yīng)依據(jù)運行牢靠、檢修和維護(hù)便利的要求，考慮水電站發(fā)展規(guī)劃，妥當(dāng)解決分期建設(shè)引起的問題，主動慎重地接受經(jīng)過鑒定的新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計達(dá)到經(jīng)濟合理，技術(shù)先進(jìn)，保證水電站平安，經(jīng)濟的運行。選用自耦變壓器作為兩級上升電壓之間的聯(lián)絡(luò)變壓器，同時兼作廠用變壓器，其低壓繞組兼作廠用電的備用電源和啟動電源。所選主變?nèi)萘繛?00MVA，故自耦變壓器取容量為200MVA。水電站的廠用電負(fù)荷按裝機容量的0.5%考慮。S=0.5%×750MVA=3.75MVA選出水電站自耦變壓器特性參數(shù)如下表2.2。表2.2所用自耦變壓器特性參數(shù)型號額定容量/KVA額定電壓/KV空載電流空載損耗負(fù)載損耗阻抗電壓OSFPS7-200000/220200000/200000/100000高壓242±2×2.5%0.22%62kw320kw8.7中壓12132低壓10.520.5第三章短路電流計算3.1短路電流計算目的在水電站的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。在選擇電氣設(shè)備時，為保證在正常運行和故障狀況下都能平安、牢靠地工作，須要進(jìn)行全面的短路電流計算。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗開關(guān)設(shè)備的開斷實力和確定電抗器的電抗值；計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設(shè)備的熱穩(wěn)定值；計算短路電流沖擊值，用以校驗設(shè)備動穩(wěn)定。3.2短路電流計算一般規(guī)定1、電力系統(tǒng)中全部電源均在額定負(fù)荷下運行；2、短路種類：一般以三相短路計算；3、接線方式應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常方式（即最大運行方式），而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。4、短路電流計算點：在正常接線方式時，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點。5、計算容量：應(yīng)按工程設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃。3.3短路電流計算結(jié)果確定短路電流計算時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式。故確定以220KV主母線，110KV主母線，220KV側(cè)發(fā)電機出口處，110KV側(cè)發(fā)電機出口處為三相短路電流計算點。水電站短路電流計算結(jié)果如表3.1。表3.1短路電流計算結(jié)果表短路類型短路點短路點位置短路電流周期重量短路沖擊電流各時刻短路電流(KA)有效值I（KA）最大值i（KA）0s0.1s1s2s4s三相短路d1220KV母線7.0246.8707.0017.1247.26810.95718.403d2110kV母線3.453.2393.2933.3443.405.3829.039d3220KV側(cè)發(fā)電機2.6272.3992.3542.3442.3354.0986.883d4110KV側(cè)發(fā)電機3.6943.2083.223.2413.2275.7639.678第四章電氣設(shè)備選擇4.1電氣設(shè)備選擇原則電氣設(shè)備的選擇是水電站電氣設(shè)計的主要內(nèi)容之一。正確的選擇電氣設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到平安、經(jīng)濟運行的重要條件。在進(jìn)行電氣設(shè)備選擇時必需符合國家有關(guān)經(jīng)濟技術(shù)政策。技術(shù)要先進(jìn)，經(jīng)濟要合理，平安要牢靠，運行要靈敏，而且要符合現(xiàn)場的自然條件要求。所選設(shè)備正常時應(yīng)能牢靠工作，短路時應(yīng)能承受多種短路效應(yīng)。電氣設(shè)備的選擇應(yīng)遵循以下兩個原則：一.按正常工作狀態(tài)選擇。按正常工作狀態(tài)選擇的具體條件：（1）額定電壓：電氣設(shè)備的最高允許工作電壓不得低于裝設(shè)回路的最高運行電壓。一般220KV及以下的電氣設(shè)備的最高允許工作電壓為1.15Ue。所以一般可以依據(jù)電氣設(shè)備的額定電壓Ue不低于裝設(shè)地點的電網(wǎng)的額定電壓Uew:Ue≥Uew。（2）額定電流：所選電氣設(shè)備的額定電流Ie不得低于裝設(shè)回路最大持續(xù)工作電流Imax:Ie≥Imax。計算回路的Imax應(yīng)當(dāng)考慮回路中各種運行方式下的在持續(xù)工作電流：變壓器回路考慮在電壓降低5％時出力保持不變，所以Imax＝1.05Iet;母聯(lián)斷路器回路一般可取變壓器回路總的Imax；出線回路應(yīng)當(dāng)考慮出線最大負(fù)荷狀況下的Imax。二.按短路狀態(tài)校驗。按短路狀態(tài)校驗的具體條件：（1）.熱穩(wěn)定校驗：當(dāng)短路電流通過所選的電氣設(shè)備時，其熱效應(yīng)不應(yīng)當(dāng)超過允許值：Qy≥Qd（2）.動穩(wěn)定校驗：所選電氣設(shè)備通過最大短路電流值時，不應(yīng)因短路電流的電動力效應(yīng)而造成變形或損壞：ich≦idw。4.2電氣設(shè)備選擇說明斷路器和隔離開關(guān)選擇一、斷路器選擇高壓斷路器是主系統(tǒng)的重要設(shè)備之一。它的主要功能是：正常運行時，用它來倒換運行方式，把設(shè)備和線路接入電路或退出運行，起著限制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運行，能起愛惜作用。斷路器選擇和校驗的原則是：按正常工作狀態(tài)選擇，按短路狀態(tài)校驗。選擇斷路器時應(yīng)滿足以下基本要求：①.在合閘運行時應(yīng)為良導(dǎo)體，不但能長期通過負(fù)荷電流，即使通過短路電流，也應(yīng)當(dāng)具有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。②.在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣性。③.應(yīng)有足夠的斷路實力和盡可能短的分段時間。④.應(yīng)有盡可能長的機械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡潔、體積小、重量輕、安裝維護(hù)便利?？紤]到牢靠性和經(jīng)濟性，便利運行維護(hù)和實現(xiàn)水電站設(shè)備的無由化目標(biāo)，且由于SF6斷路器以成為超高壓和特高壓唯一有發(fā)展前途的斷路器。故在220KV側(cè)110KV側(cè)和10KV側(cè)皆接受六氟化硫斷路器，其滅弧實力強、絕緣性能強、不燃燒、體積小、運用壽命和檢修周期長而且運用牢靠，不存在擔(dān)憂全問題。二、隔離開關(guān)選擇隔離開關(guān)是高壓開關(guān)設(shè)備的一種，它主要是用來隔離電源，進(jìn)行倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。選擇隔離開關(guān)時應(yīng)滿足以下基本要求：①.隔離開關(guān)分開后應(yīng)具有明顯的斷開點，易于鑒別設(shè)備是否和電網(wǎng)隔開。②.隔離開關(guān)斷開點之間應(yīng)有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間閃絡(luò)的狀況下，不致引起擊穿而危及工作人員的平安。③.隔離開關(guān)應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性、動穩(wěn)定性、機械強度和絕緣強度。④.隔離開關(guān)在跳、合閘時的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時的過電壓。⑤.隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)簡潔，動作要牢靠。⑥.帶有接地刀閘的隔離開關(guān)，必需裝設(shè)連鎖機構(gòu)，以保證隔離開關(guān)的正確操作。母線的選擇說明一、母線型號的選擇①.矩形鋁母線：220KV及以下的配電裝置中，35KV及以下的配電裝置一般都是選用矩形的鋁母線。鋁母線的允許載流量較銅母線小，但價格較便宜，安裝，檢修簡潔，連接便利。故在35KV及以下的配電裝置中，首先應(yīng)選用矩形鋁母線。②.矩形銅母線：在化工廠旁邊的屋外配電裝置中，或持續(xù)工作電流較大時，可選用銅母線，但銅母線的價格較貴。③.管形母線：在110KV、220KV的配電裝置中，可選用鋁錳合金的管形母線，由于母線跨距和短路容量較大，管形母線截面除應(yīng)滿足載流量和機械強度要求外。其形態(tài)應(yīng)有利于提高電暈起始電壓和避開微風(fēng)振動。戶外配電裝置運用管形母線，具有占地面積小，架構(gòu)簡明，布置清晰等優(yōu)點。二、母線截面的選擇①.一般要求：裸導(dǎo)體應(yīng)依據(jù)具體狀況，按下列技術(shù)條件分別進(jìn)行選擇或校驗：工作電流；經(jīng)濟電流密度；電暈；動穩(wěn)定或機械強度；熱穩(wěn)定。裸導(dǎo)體尚應(yīng)按下列運用環(huán)境條件校驗：環(huán)境溫度；日照；風(fēng)速；海拔高度。②.按回路持續(xù)工作電流選擇：。式中代表導(dǎo)體回路持續(xù)工作電流；代表相應(yīng)于導(dǎo)體在某一運行溫度、環(huán)境條件及安裝方式下長期允許的載流量。絕緣子選擇在發(fā)電廠的各級電壓配電裝置中，高壓電器的連接、固定和絕緣，是由導(dǎo)電體、絕緣子和金具來實現(xiàn)的。所以，絕緣子必需有足夠的絕緣強度和機械強度，耐熱、耐潮濕。選擇戶外式絕緣子可以增長沿面放電距離，并能在雨天阻斷水流，以保證絕緣子在惡劣的氣候環(huán)境中牢靠的工作。穿墻套管用于母線在屋內(nèi)穿過墻壁和天花板以及從屋內(nèi)向屋外穿墻時運用，6～35KV為瓷絕緣，60～220KV為油浸紙絕緣電容式。電流互感器和電壓互感器選擇(1)電流互感器選擇①．種類和型式的選擇：選擇電流互感器時，應(yīng)依據(jù)安裝地點的安裝方式選擇其型式。②．一次回路額定電壓和電流的選擇。一次回路額定電壓和電流應(yīng)滿足。③．熱穩(wěn)定校驗：。④．動穩(wěn)定性校驗：或。(2)電壓互感器選擇電壓互感器配置原則：①除旁路母線外，一般工作及備用母線都裝有一組電壓互感器，用于同步，測量儀表和愛惜裝置。②35KV及以上輸電線路，為了監(jiān)視線路有無電壓，進(jìn)行同步和設(shè)置重合閘，裝設(shè)一臺單相電壓互感器。③變壓器低壓側(cè)有時為了滿足同期或繼電愛惜的要求，設(shè)有一組電壓互感器。電壓互感器選擇說明：①種類和型式選擇。在6～35KV屋內(nèi)配電裝置中，一般接受油浸式或澆注式電壓互感器；110～220KV配電裝置特殊是母線上裝設(shè)的電壓互感器，通常接受串級式電磁式電壓互感器；當(dāng)容量和精確級滿足要求時，多在出線上接受電容式電壓互感器。②一次額定電壓和二次額定電壓的選擇。3～35KV電壓互感器一般經(jīng)隔離開關(guān)和熔斷器接入高壓電網(wǎng)，。110KV及以上的互感器牢靠性較高，電壓互感器只經(jīng)過隔離開關(guān)和電網(wǎng)連接。第五章配電裝置及總平面布置設(shè)計5.1配電裝置設(shè)計原則依據(jù)《高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》SDJ5—85第條高壓配電裝置的設(shè)計必需細(xì)致貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，并應(yīng)依據(jù)電力系統(tǒng)條件、自然環(huán)境特點和運行、檢修等要求，合理地制訂布置方案和選用設(shè)備，并主動慎重地接受新布置、新設(shè)備和新材料，使設(shè)計做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟合理、運行牢靠、維護(hù)便利。(1)設(shè)計原則和要求：節(jié)約用地；行平安和操作巡察便利；便于檢修和安裝；節(jié)約“三材”(2)平安凈距（相間相對地）依據(jù)《高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)范》SDJ5—85第條：屋外配電裝置電氣設(shè)備外絕緣體最低部位距地小于2.5m時，應(yīng)裝設(shè)固定遮攔。第條：屋外配電裝置運用軟導(dǎo)體時，帶電部分至接地部分之間的電氣距離應(yīng)按規(guī)程選擇，校驗。第條：電氣設(shè)備外絕緣最低部位，距地小于2.3m時，應(yīng)裝設(shè)固定遮攔。第條：配電裝置的相鄰帶電部分的額定電壓。第條：屋外配電裝置的上面或下面，不應(yīng)有照明，通信和信號線路架空跨越穿過屋內(nèi)配電裝置。帶電部分的上面不應(yīng)敷設(shè)照明和動力線路。(3)型式選擇配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分，它是依據(jù)主接線的連接方式，由開關(guān)電器、愛惜和測量電器、母線和必要的幫助設(shè)備組建而成，用來接受和支配電能的裝置。按電器裝設(shè)地點不同，可分為屋內(nèi)和屋外；按組裝方式，又可分為裝配式和成套式。屋內(nèi)式特點：①占地面積小②室內(nèi)進(jìn)行，不受氣候影響③污穢空氣影響小④房屋建筑投資較大屋外式特點：①土建工作量和費用小，建設(shè)周期短②擴建便利③相鄰設(shè)備之間距離大，便于帶電作業(yè)④占地面積大⑤受外界環(huán)境影響，須加強絕緣⑥不良?xì)夂驅(qū)υO(shè)備修理和操作有影響成套配電裝置特點：①電器布置在封閉或半封閉的金屬外殼中，相間和對地距離可以縮小，結(jié)構(gòu)緊湊②電器元件已在工廠組裝成一體，大大削減現(xiàn)成安裝工作量，有利于縮短建設(shè)周期，也便于擴建和搬遷③運行牢靠性高，維護(hù)便利④耗用鋼材較多，造價較高配電裝置的型式選擇，應(yīng)考慮所在地區(qū)的地理狀況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，逼供結(jié)合運行及檢修要求，通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。一般狀況下，在大、中型發(fā)電廠和變電所中，35kV及以下的配電裝置宜接受屋內(nèi)式；110kV及以上多為屋外式。當(dāng)在污穢地區(qū)或市區(qū)建110kV屋內(nèi)和屋外配電裝置的造價相近時，宜接受屋內(nèi)型。（4）配電裝置設(shè)計基本步驟①依據(jù)配電裝置的電壓等級、電器的型式、出線多少和方式，有無電抗器，地形、環(huán)境條件等因素選擇配電裝置的型式。②擬定配電裝置的配置圖。③依據(jù)所選設(shè)備的外形尺寸、運輸方法、檢修及巡察的平安和便利等要求，遵照規(guī)程參考典型設(shè)計繪制圖。選擇配電裝置的型式，應(yīng)考慮所在地區(qū)的地理狀況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，并結(jié)合運行及檢修要求，通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。（5）各種配電裝置特點屋外配電裝置的型式除和主接線有關(guān)，還和場地位置、面積、地質(zhì)、地形條件及總體布置有關(guān)，并受材料供應(yīng)、施工、運行和檢修要求等因素的影響和限制。一般中型配電裝置國內(nèi)接受較多，施工、檢修和運行都比較便利，抗震實力較好，造價比較低。缺點是占地面積較大。高型配電裝置的最大優(yōu)點是占地面積少，一般比一般中型節(jié)約用地50%左右。但耗用鋼材多，檢修運行不及中型便利。一般在下列狀況下宜接受高型：①在高產(chǎn)農(nóng)田或地少人多的地區(qū)②地形條件限制③原有裝置需改、擴建而場地受限制。（6）各電壓級配電裝置的確定220kV配電裝置接受屋外半高型配電裝置，接受雙列布置；110kV配電裝置接受屋外半高型配電裝置，接受雙列布置；10kV配電裝置接受屋內(nèi)小車式配電裝置。5.2總平面設(shè)計發(fā)電站的總平面布置必需全面貫徹現(xiàn)行的各項技術(shù)經(jīng)濟的政策細(xì)心設(shè)計，努力創(chuàng)新，因地制宜，合理布置，充分利用荒地，坡地，劣地，不占或少占良田，細(xì)致做好技術(shù)經(jīng)濟論證，選擇最佳設(shè)計方案，提高經(jīng)濟效益，為平安運行創(chuàng)建條件。主變壓器的布置：廠房上游側(cè)進(jìn)水高壓管道的上面空地較大時，主變壓器可布置在這里，主變平臺下面可設(shè)置發(fā)電機電壓開關(guān)室。這樣距離發(fā)電機最近，又不增加開挖量。但這樣布置發(fā)電機出線要從上游側(cè)引出，而上游側(cè)往往是水力機械、幫助設(shè)備的管道集中的地方。因此要解決好機電交叉和干擾問題。對于河谷狹窄，大壩較高的水電站，接受這種布置方式時，還應(yīng)解決好變壓器的通風(fēng)散熱問題。假如廠房靠近壩體，廠壩之間沒有空地時，則可適當(dāng)加寬尾水平臺，將主變壓器布置在尾水平臺上，平臺下面設(shè)置開關(guān)室。發(fā)電機出線從下游側(cè)引出，這樣可避開機電交叉。但增加了尾水平臺水下部分的混凝土工程量，比在上游側(cè)加長鋼管段長度的投資大。中心限制室及副廠房的布置：當(dāng)廠壩之間布置變壓器還有余地時，可布置中心限制室；副廠房則布置在靠進(jìn)廠公路的主廠房的一端。當(dāng)中心限制室在廠壩之間布置不下時，則布置在主廠房的一端，并盡量靠近發(fā)電機層。前者中心限制室離發(fā)電機近，可以縮短限制電纜，并便于巡察，但不易做到自然采光。后者通風(fēng)采光條件好，但至各機組距離稍遠(yuǎn)。當(dāng)主變壓器位于尾水平臺上時，中心限制室及副廠房可布置在主廠房上游側(cè)壩坡間。開關(guān)站的布置：開關(guān)站位置應(yīng)盡量靠近主變壓器，且交通運輸和進(jìn)出線便利。壩后式電站的開關(guān)站一般布置在廠房側(cè)的岸上，避開放在溢流壩段一側(cè)的岸上。進(jìn)出線應(yīng)避開跨越溢流區(qū)段上空，以防泄洪時泥霧影響線路的正常工作。假如大壩兩岸地形陡峻，或開關(guān)站占地面積不大時，可在非溢流段的壩坡上作階梯式布置，也可以部分或全部布置在主廠房頂上。母線和電纜的布置：發(fā)電機至開關(guān)室以及開關(guān)室至主變壓器的連接母線，其布置和主變壓器、開關(guān)室的位置以及開關(guān)室的布置方式有關(guān)。當(dāng)開關(guān)室至主變壓器低壓側(cè)有一段水平距離時，常用母線廊道布置其間的連接線。在廊道內(nèi)，三相母線可垂直或水平布置。水電站中的電力電纜和限制電纜，應(yīng)依據(jù)電站的總體布置，妥當(dāng)?shù)剡x擇電纜敷設(shè)的路徑，盡量使路程短和避開和其他管路交叉。敷設(shè)方式接受電纜隧道、電纜溝和電纜豎井。電纜豎井內(nèi)應(yīng)設(shè)置樓梯和修理平臺。母線廊道、母線豎井、電纜隧道、電纜豎井和電纜層中，應(yīng)留意通風(fēng)、防潮、防滲水等。計算書第一章短路電流計算所選主接線為方案一，簡化圖如下圖所示圖1.1主接線簡化圖等值電路如圖1.2所示。取S=100MVA，求得各元件電抗標(biāo)幺值為：發(fā)電機=X()=0.25×=0.167220kv側(cè)變壓器x=xS/U=×=×=0.115110kv側(cè)變壓器xS/U=×=×=0.088自耦變壓器x=(8.7+64-41)×=0.132x=(8.7+41-64)×=-0.060線路x=x=0.4×100×=0.076系統(tǒng)x=x=0.4×=0.008圖1.2電氣主接線等值電抗圖(2)短路電流計算對d點進(jìn)行短路點計算，簡化如圖1.3圖1.3d點短路電抗簡化圖x==0.141x=+x+x=0.20x==0.046故短路時經(jīng)系統(tǒng)流出電流為I==×=5.46(KA)且有x=x=0.141×=0.423x=x=0.20×=0.60查水輪機運算曲線t=0st=0.1st=1st=2st=4sI2.632.302.402.532.68I1.81.661.872.052.26220kv側(cè)I=I=2.63×=0.660(KA)I=I=2.30×=0.577(KA)I=I=2.40×=0.602(KA)I=I=2.53×=0.635(KA)I=I=2.68×=0.673(KA)110kv側(cè)I=I=1.8×=0.904(KA)I=I=1.66×=0.833(KA)I=I=1.87×=0.939(KA)I=I=2.05×=1.029(KA)I=I=2.26×=1.135(KA)由I=I+I+I得t=0st=0.1st=1st=2st=4sI7.0246.877.0017.1247.268i==2.62×7.024=18.403(KA)I=I=1.56×7.024=10.957(KA)對d點進(jìn)行短路點計算,簡化圖如圖1.5所示：圖1.5d點短路電抗簡化圖x=x=0.141x==0.128x=x+x=0.072x=x=0.046對x、x、x進(jìn)行Y/△變換x=x+x+=0.141+0.072+=0.434x=x+x+=0.046+0.072+=0.141故短路時經(jīng)系統(tǒng)流出電流為I==×=1.78(KA)且有x=x=0.434×=1.302x=x=0.128×=0.384查水輪機運算曲線t=0st=0.1st=1st=2st=4sI0.810.7980.8880.8880.888I2.9222.5082.5692.6712.782220kv側(cè)I=I=0.81×=0.203(KA)I=I=0.798×=0.20(KA)I=I=0.888×=0.223(KA)I=I=0.888×=0.223(KA)I=I=0.888×=0.223(KA)110kv側(cè)I=I=2.922×=1.467(KA)I=I=2.508×=1.259(KA)I=I=2.569×=1.290(KA)I=I=2.671×=1.341(KA)I=I=2.782×=1.397(KA)由I=I+I+I得t=0st=0.1st=1st=2st=4sI3.453.2393.2933.3443.40i==2.62×3.45=9.039(KA)I=I=1.56×3.45=5.382(KA)對d點進(jìn)行短路點計算，簡化圖如圖1.6所示：圖1.5d點短路電抗簡化圖x==0.167x=+x=0.282x=x=0.20x=x=0.115x=x=0.046對x、x、x、x進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變換∑Y==3.546+5+8.696+21.739=38.981x=xx∑Y=0.282×0.115×38.981=1.264x=xx∑Y=0.20×0.115×38.981=0.897x=xx∑Y=0.046×0.115×38.981=0.206故短路時經(jīng)系統(tǒng)流出電流為I==×=1.219(KA)且有x=x=0.167×=0.25x=x=1.264×=1.896x=x=0.897×=2.691查水輪機運算曲線t=0st=0.1st=1st=2st=4sI4.2903.3753.1743.1333.098I0.5500.5520.5720.5720.572I0.3850.3870.3880.3880.388220kv側(cè)I=(I+I)=4.840×=1.215(KA)I=(I+I)=3.927×=0.986(KA)I=(I+I)=3.746×=0.940(KA)I=(I+I)=3.705×=0.930(KA)I=(I+I)=3.670×=0.921(KA)110kv側(cè)I=I=0.385×=0.193(KA)I=I=0.387×=0.194(KA)I=I=0.388×=0.195(KA)I=I=0.388×=0.195(KA)I=I=0.388×=0.195(KA)由I=I+I+I得t=0st=0.1st=1st=2st=4sI2.6272.3992.3542.3442.335i==2.62×2.627=6.883(KA)I=I=1.56×2.627=4.098(KA)對d點進(jìn)行短路點計算，簡化如圖1.7所示：圖1.7d點短路電抗簡化圖x=x=0.141x==0.072x=x+x=0.255x=x=0.088x=x=0.167x=x=0.046對x、x、x進(jìn)行Y/△變換x=x+x+=0.141+0.072+=0.434x=x+x+=0.046+0.072+=0.141對x、x、x、x進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變換，二次簡化圖如圖1.8圖1.8d點短路電抗二次簡化圖∑Y==3.922+11.364+2.304+7.092=24.682x=xx∑Y=0.434×0.088×24.682=0.943x=xx∑Y=0.255×0.088×24.682=0.554x=xx∑Y=0.141×0.088×24.682=0.306故短路時經(jīng)系統(tǒng)流出電流為I==×=0.820(KA)且有x=x=0.943×=2.829x=x=0.167×=0.251x=x=0.554×=0.831查水輪機運算曲線t=0st=0.1st=1st=2st=4sI0.3640.3650.3660.3660.366I4.2903.3753.1743.1333.098I1.2541.1991.4231.5071.513220kv側(cè)I=I=0.364×=0.091(KA)I=I=0.365×=0.092(KA)I=I=0.366×=0.092(KA)I=I=0.366×=0.092(KA)I=I=0.366×=0.092(KA)110kv側(cè)I=(I+I)=5.544×=2.783(KA)I=(I+I)=4.574×=2.296(KA)I=(I+I)=4.597×=2.308(KA)I=(I+I)=4.64×=2.329(KA)I=(I+I)=4.611×=2.315(KA)由I=I+I+I得t=0st=0.1st=1st=2st=4sI3.6943.2083.223.2413.227i==2.62×3.694=9.678(KA)I=I=1.56×3.694=5.763(KA)短路電流計算結(jié)果如表1.1表1.1短路電流計算結(jié)果表短路類型短路點短路點位置短路電流周期重量短路沖擊電流各時刻短路電流(KA)有效值I（KA）最大值i（KA）0s0.1s1s2s4s三相短路d1220KV母線7.0246.8707.0017.1247.26810.95718.403d2110kV母線3.453.2393.2933.3443.405.3829.039d3220KV側(cè)發(fā)電機2.6272.3992.3542.3442.3354.0986.883d4110KV側(cè)發(fā)電機3.6943.2083.223.2413.2275.7639.678其次章電氣設(shè)備選擇計算2.1斷路器和隔離開關(guān)選擇計算一，斷路器選擇計算依據(jù)額定電壓、額定電流、開斷電流、短路關(guān)合電流初步選擇：表2.1斷路器的特性參數(shù)型號額定電壓額定電流額定開斷電流熱穩(wěn)定電流動穩(wěn)定電流峰值短路關(guān)合電流峰值全開斷時間/sLW6-220220KV3150A31.5KA50/3s125KA125KA0.06LW6-110110KV3150A31.5KA50/3s125KA125KA0.06HB1212KV2500A40KA40/4s100KA100KA0.075220KV側(cè)斷路器的選擇：LW6-220型SF6型斷路器。熱穩(wěn)定性校驗：取繼保裝置后備愛惜動作時間tpr=0.6s，短路計算時間tk=tpr+tbr=0.66s又查短路電流周期重量等值時間曲線有tp＝0.45s。因故應(yīng)考慮非周期重量熱效應(yīng)非周期重量的等值tnp＝0.05＝0.05s。熱效應(yīng)為：×（0.45＋0.05）＝24.668因為所以所選斷路器熱穩(wěn)定性滿足要求。動穩(wěn)定性校驗： 因為：。所以其動穩(wěn)定性也滿足要求。所以該型號斷路器滿足要求。110KV側(cè)斷路器選擇：依據(jù)額定電壓、額定電流、開斷電流、短路關(guān)合電流初步選擇：LW6-110型SF6斷路器。熱穩(wěn)定性校驗：取繼保裝置后備愛惜動作時間tpr=0.6s，短路計算時間tk=tpr+tbr=0.66s又查短路電流周期重量等值時間曲線有tp＝0.45s。因故應(yīng)考慮非周期重量熱效應(yīng)非周期重量的等值tnp＝0.05＝0.05s。熱效應(yīng)為：×（0.45＋0.05）＝5.951因為所以所選斷路器熱穩(wěn)定性滿足要求。動穩(wěn)定性校驗： 因為：。所以其動穩(wěn)定性也滿足要求。所以該型號斷路器滿足要求。發(fā)電機側(cè)斷路器選擇：依據(jù)額定電壓、額定電流、開斷電流、短路關(guān)合電流初步選擇：HB12型SF6斷路器。熱穩(wěn)定性校驗：取繼保裝置后備愛惜動作時間tpr=0.6s，短路計算時間tk=tpr+tbr=0.66s又查短路電流周期重量等值時間曲線有tp＝0.45s。因故應(yīng)考慮非周期重量熱效應(yīng)非周期重量的等值tnp＝0.05＝0.05s。熱效應(yīng)為：×（0.45＋0.05）＝6.822因為所以所選斷路器熱穩(wěn)定性滿足要求。動穩(wěn)定性校驗： 因為：。所以其動穩(wěn)定性也滿足要求。所以該型號斷路器滿足要求。二、隔離開關(guān)選擇計算隔離開關(guān)的選擇條件基本上同斷路器的選擇條件。初步選擇的隔離開關(guān)型號和參數(shù)如下：表2.2隔離開關(guān)特性參數(shù)型號額定電壓額定電流短時耐受電流峰值耐受電流GW4-220D/600220KV600A50/4s50KAGW4-110D/630110KV630A50/4s50KAGN2-20/400-1020KV400A10/10s50KA220KV側(cè)隔離開關(guān)：初步選擇GW4-220D/600型隔離開關(guān)熱穩(wěn)定性校驗：因為：滿足。動穩(wěn)定性校驗：滿足。110KV側(cè)隔離開關(guān)：初步選擇GW4-110D/630型隔離開關(guān)熱穩(wěn)定性校驗：因為：滿足。動穩(wěn)定性校驗：滿足。所以該型號隔離開關(guān)滿足要求。發(fā)電機側(cè)隔離開關(guān)：初步選擇GN2-20/400-10型隔離開關(guān)熱穩(wěn)定性校驗：因為：滿足。動穩(wěn)定性校驗：滿足。所以該型號隔離開關(guān)滿足要求。2.2母線選擇計算所初選母線的主要技術(shù)參數(shù)圖2.3母線特性參數(shù)類型型號母線尺寸導(dǎo)體截面允許最高溫度時載流量220KV母線LF-21Y鋁錳合金管形30/25mm216mm2565KA110KV母線LF-21Y鋁錳合金管形50/45mm273mm2850KA220KV側(cè)母線：初步選擇LF-21Y鋁錳合金管形按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇母線截面，其中K為校正系數(shù)取0.8（計日照，屋外管形導(dǎo)體，40攝氏度，海拔1000米以下）。滿足要求。熱穩(wěn)定性校驗：小于S＝273,滿足。動穩(wěn)定性校驗：三相短路時母線所受電動力（l=200cm，a=150cm）。＝77.96N母線所受的最大彎矩：M=F×l/10=77.96×200/10＝1559.3N應(yīng)力σ＝M/W＝1559.3/（0.1×（D4-d4）/D）=89.95N/cm2最大允許應(yīng)力σal=8820N/cm2大于σ=89.95N/cm2滿足要求。所以選擇型號的母線滿足要求。110KV側(cè)母線：初步選擇LF-21Y鋁錳合金管形按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇母線截面，其中K為校正系數(shù)取0.8（計日照，屋外管形導(dǎo)體，40攝氏度，海拔1000米以下）。滿足要求。熱穩(wěn)定性校驗：小于S＝273,滿足。動穩(wěn)定性校驗：三相短路時母線所受電動力（l=200cm，a=150cm）。＝10.306N母線所受的最大彎矩：M=F×l/10=10.306×應(yīng)力σ＝M/W＝206.12/（0.1×（D4-d4）/D）=47.95N/cm2最大允許應(yīng)力σal=8820N/cm2大于σ=47.95N/cm2滿足要求。所以選擇型號的母線滿足要求。2.3絕緣子選擇計算初選絕緣子和穿墻套管的主要技術(shù)參數(shù)圖2.4絕緣子特性參數(shù)電壓等級220kV110kV10kV絕緣子ZS-220/10KZS-110/1200ZA-10220kV戶外支柱絕緣子選用ZS-220/10K支柱絕緣子，其參數(shù)如下：額定電壓UN=220kV，絕緣子高度H1=1200mm，機械破壞負(fù)荷Fy=15759N動穩(wěn)定校驗：Fmax≤0.6Fy；Fmax=（1.732KLi2ch/a）×10-7；其中L=2m；a=2.2m；得Fmax=（1.732×2×18.4032/2.2）×10-7=100.35N；0.6Fy=0.6×15759=9450.6N。因為（Fmax=100.35N）≤（0.6Fy=9450.6N）所以能滿足動穩(wěn)定要求。因此，所選擇的ZS-220/10K絕緣子滿足要求。110kV戶外支柱絕緣子選用ZS-110/1200支柱絕緣子，其參數(shù)如下：額定電壓UN=110kV，絕緣子高度H1=1200mm，機械破壞負(fù)荷Fy=14751N動穩(wěn)定校驗：Fmax≤0.6Fy；Fmax=（1.732KLi2ch/a）×10-7；其中L=2m；a=2.2m；得Fmax=（1.732×2×9.0392/2.2）×10-7=25.135N；0.6Fy=0.6×14751=8850.6N。因為（Fmax=25.135N）≤（0.6Fy=8850.6N）所以能滿足動穩(wěn)定要求。因此，所選擇的ZS-110/1200絕緣子滿足要求。10kV戶外支柱絕緣子選用ZA-10支