燈泡貫流式水輪機設(shè)計書

1 燈泡貫流式水輪機設(shè)計書 言 述 隨著我國經(jīng)濟突飛猛進的發(fā)展，人民生活水平不斷的提高提高，生產(chǎn)和生活用電的需求也越來越大。然而能源問題已成為當今世界三大主要問題之一，傳統(tǒng)能源的短缺和用其發(fā)電帶來的污染，以及新能源開發(fā)技術(shù)的不完善，水電資源作為潔凈的可持續(xù)能源越來越得到人們的青睞。據(jù)探測，我國水力資源豐富，但是目前的開發(fā)率和發(fā)達國家比起來還有很大的差距，因此開發(fā)水電已成為我國緩解資源短缺的重要手段之一！水力機組是水電站的核心設(shè)備，是整個水電樞紐工程最終經(jīng)濟效益的歸宿。因此，水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計得是否合 理就成為電站能否有效運行得關(guān)鍵。 本次畢業(yè)設(shè)計通過查閱 貫流式水輪機相關(guān) 資料，對 炳靈 水電站轉(zhuǎn)輪型號為 貫流式 水輪機進行設(shè)計 ，并且對炳靈水電站電氣一次部分進行設(shè)計 。 相關(guān)知識涉及水輪機結(jié)構(gòu)、水電廠電氣部分，機械制圖以及貫流式水輪發(fā)電機組等部分，此外，還包括其相關(guān)的設(shè)計思路及方法。 本次設(shè)計在鞏固原有專業(yè)課知識的基礎(chǔ)上加深理解，并對貫流式機組的知識進行了拓展。 更好的促進各科知識之間相互貫通，同時可以培養(yǎng)動手能力，創(chuàng)新能力，達到理論實踐相結(jié)合的目的。 在本次設(shè)計中，大量使用 軟件，節(jié)省了很多手繪的時間，鍛煉了使用該軟件的能力。 2 計內(nèi)容 （一）根據(jù)給定的炳靈電站貫流式的型號和轉(zhuǎn)輪直徑等參數(shù)進行水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計。 定水輪機的主要特征尺寸，對水輪機整體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計； 機總裝配圖及主要部件組裝圖和零件圖。 （二）導(dǎo)水機構(gòu)傳動系統(tǒng)設(shè)計及主要零件的設(shè)計 （三）機組電氣部分設(shè)計 中包括電氣主接線方案設(shè)計，確定主變壓器型式、 臺數(shù)、容量，以及各級電壓配電裝置的接線方式等。 括斷路器、負荷開關(guān)和隔離開關(guān)、高壓熔斷器、限流電抗器、電壓互感器、電流互感器、避雷器、裸導(dǎo)體、支柱絕緣子及穿墻套管、消弧線圈以及電纜。 （四）外文翻譯 文 文獻 ； 且選擇一篇翻譯。 3 始資料 本次畢業(yè)設(shè)計的基本參數(shù)如下： （ 1） 水輪機型號： 定 水頭： 額定 流量： 332.5 m3/s 額定轉(zhuǎn)速： 大水頭 最小水頭 最大飛逸轉(zhuǎn)速 : 330 r/ （ 2）發(fā)電機型號 ： 700 額定功率 : 48 ( 額定功率因數(shù) ： 后 ) = 定電壓 ： 3800 V 額定電流 : 額定頻率 : 0 相數(shù) : m=3 定子繞組接線方式 : “ Y” 額定轉(zhuǎn)速 : 107.1 r/逸轉(zhuǎn)速 : 330（非協(xié)聯(lián)工況） r/緣等級 : F 冷卻方式 : 密閉循環(huán)強迫通風空氣冷卻 旋轉(zhuǎn)方式 : 順水流方向看順時針 （ 3）炳靈水電站現(xiàn)有電壓等級 11030條出線，其中： 炳積線（ 1111線）為 110離積石山變電站為： 炳線（ 3089線）為 330離炳靈變電站為： 4 （ 4） 電站總裝機容量 24 萬千瓦，共安裝 5 臺 千瓦燈泡貫流式水輪發(fā)電 機組 。 制軸面流道圖 根據(jù)水頭及形式接近的已有貫流式水電站資料， 設(shè)計出炳靈水電站貫流式發(fā)電機組的軸面流道，其形式及相關(guān)尺寸如圖 1示： 2 軸面流道圖 礎(chǔ)環(huán)設(shè)計 5 基礎(chǔ)環(huán)下游焊在尾水管上，采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)， 基礎(chǔ)環(huán)要承受轉(zhuǎn)輪室傳來的水力震動，要求與混凝土結(jié)合牢固。 根據(jù)已有貫流式水電站資料，設(shè)計出基礎(chǔ)環(huán)的結(jié)構(gòu)。如圖 1 2 基礎(chǔ)環(huán) 環(huán)設(shè)計 座環(huán)是機組的主要支撐 ，承受機組大部分重量、水的壓力、浮力、正反向水推力、發(fā)電機扭矩等，并將這些負荷傳遞到基礎(chǔ)混凝土上，因而具有足夠的強度、剛度。 座環(huán)是整個機組的安裝基礎(chǔ)，水輪機的導(dǎo)水機構(gòu)，發(fā)電機定子、組合軸承支撐環(huán)都固定在其法蘭上。受運輸條件限制，座環(huán)裝配分為內(nèi)錐、外錐、上游外錐。 座環(huán)內(nèi)錐采用鋼板焊接結(jié)構(gòu) ，受運輸條件限制分為不等的 4 半，水平方向設(shè)計兩個固定導(dǎo)葉，垂直方向 2個進人筒。 根據(jù)已有貫流式水電站資料，設(shè)計座環(huán)的結(jié)構(gòu)，如圖 1 6 圖 2 座環(huán) 1） 其用鋼板材料為 度為 60用焊接結(jié)構(gòu)。 2） 所有過流表面打磨光滑至表面光潔度為 其余表面為 3)固定導(dǎo)葉進口端節(jié)距誤差不超過 4)頂蓋與底環(huán)把合面平行度誤差不超過 米 /米； 5)分瓣結(jié)構(gòu)的合縫面光潔度為 合縫面間隙一般不超過 米，局部允許有 米凹陷部分（深度小于接合縫的 1/3，長度不超過接合縫總長的 1/5），但不允許有突起 。 水機構(gòu)設(shè)計 配水環(huán) 根據(jù)已有貫流式水電站資料，設(shè)計 外配水環(huán)的結(jié)構(gòu)，如圖 1 7 圖 2 外配水環(huán) 外配水環(huán) 由 鋼板焊接而成，由于運輸條件限制分成 4 瓣，外 配水環(huán)和導(dǎo)葉配合面為球面，半徑 4526配水環(huán)上有 24 只導(dǎo)葉套筒孔，導(dǎo)葉軸線與主軸中心線夾角 60，并等距分布。 配水環(huán) 根據(jù)已有貫流式水電站資料，設(shè)計內(nèi)配水環(huán)的結(jié)構(gòu)，如圖 2 8 2 內(nèi)配水環(huán) 內(nèi)配水環(huán)采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，由于運輸條件限制分成兩半。內(nèi)外配水環(huán) 共同構(gòu)成 導(dǎo)葉區(qū)域的流道，與導(dǎo)葉的配合為球形，半徑 2387形部分均布 24只導(dǎo)葉下軸孔，導(dǎo)葉軸線與主軸中心線夾角為 60，在其下部設(shè)有扇形板，是水導(dǎo)軸承的支承部件 。 動機構(gòu) 導(dǎo)葉軸頸可按轉(zhuǎn)輪直徑 用水頭 葉的相對高度 1，從水輪機設(shè)計手冊中 146 頁表 8選軸頸 得 210（ 1） 導(dǎo)葉套筒 導(dǎo)葉套筒是固定導(dǎo)葉上中軸套的部件，采用 筒結(jié)構(gòu)與主 9 軸材質(zhì)、密封結(jié)構(gòu)和頂蓋的高度有關(guān)。目前多數(shù)采用整體圓筒的模式，因為本次設(shè)計的機組的水頭 不是很高，所以導(dǎo)葉套筒上無需設(shè)計導(dǎo)葉止推裝置。本次設(shè)計中采用的套筒的尺寸大小如下表 1 表 1導(dǎo)葉套筒 參數(shù)符號 數(shù)值（ 參數(shù)符號 數(shù)值（ 10 0 10 40 h 50 10 0 30 10 40 5 65 Z 8 H 參考 760 10 圖 2導(dǎo)葉套筒 （ 2） 導(dǎo)葉軸頸密 導(dǎo)葉中軸頸密封多數(shù)裝在導(dǎo)葉套筒的下端，目前不少機組中已改用“L” 型密封 ，實踐證明，封水性能很好，結(jié)構(gòu)簡單。其尺寸大小如下表 1 表 1軸頸密封 參數(shù)符號 數(shù)值（ 參數(shù)符號 數(shù)值（ 10 h 18 16 1 4 60 2 4 11 圖 2 中軸頸密 封 導(dǎo)葉下軸頸的密封主要是防止泥沙進入，發(fā)生軸頸磨損。下軸頸密封一般采用 “O” 型橡皮圈密封結(jié)構(gòu)，其尺寸大小如下表 1 表 1參數(shù)符號 數(shù)值（ 10 D 170 d 10 圖 2軸頸 “O”型密封 （ 3） 導(dǎo)葉軸套 導(dǎo)葉軸套目前已廣泛采用 聚甲醛 ，這樣不僅簡化了結(jié)構(gòu)，而且節(jié)省了大量的有色金屬，降低成本。 上軸套尺寸系列如表 1示： 表 1軸套尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值（ 參數(shù)符號 數(shù)值（ 90 h 95 90 10 2 1 50 12 圖 2上軸套 中軸套尺寸系列如表 1示： 表 1 中軸套尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值（ 參數(shù)符號 數(shù)值（ 10 h 210 10 0 30 29.6 40 1 13 圖 2中軸套 （ 4） 導(dǎo)葉臂 根據(jù)叉頭傳動機構(gòu)裝配尺寸從水輪機設(shè)計手冊上 165 頁的表 8其銷孔 尺寸如下表 1 表 1導(dǎo)葉臂 參數(shù)符號 數(shù)值（ 參數(shù)符號 數(shù)值（ 10 H c 190D 10 80d e 60 10 K 10 60 5 0D .5 24 T 0.3 2 表 1導(dǎo)葉臂銷孔尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值（ 參數(shù)符號 數(shù)值（ 0D 95 h 60 B 230 0 14 圖 2 導(dǎo)葉臂 （ 5） 連接板 根據(jù)叉頭傳動機構(gòu)裝配尺寸從水輪機設(shè)計手冊上 167 頁的表 8 29到表 8 表 1接板尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值（ 參數(shù)符號 數(shù)值（ 80D 5 70 h 60 K 0 0D4 l 25 0D3 l1=20 20 15 20 圖 2連接板 （ 6） 套筒 根據(jù)連接板，從水輪機設(shè)計手冊上 168 頁的表 8 33 查出軸套尺寸如下表 1 表 1軸套尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值（ 參數(shù)符號 數(shù)值（ 0 h 88 0 5 c 16 圖 2軸套 （ 7） 叉頭 根據(jù)連接板從水輪機設(shè)計手冊上 167 頁的表 8 表 1叉頭尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值（ 參數(shù)符號 數(shù)值（ 64 L 170 0D 05 5D R 70 15 r 15 H 160 h 100 0 S 24 17 圖 2頭 （ 8） 連接螺桿 根據(jù)連接板從水輪機設(shè)計手冊上 168 頁的表 8 32 查出叉頭尺寸如下表 1 表 1連接螺桿尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值（ 參數(shù)符號 數(shù)值（ 64 b 26 0 8 r 2 S 60 c 3 l 150 18 圖 2連接螺桿 （ 9） 分半鍵 根據(jù)上軸直徑，從水輪機設(shè)計手冊上 169 頁的表 8 34 查出分半鍵尺寸如下表 1 表 1半鍵尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值（ 參數(shù)符號 數(shù)值（ 90 b 0 K 5 L 210 c 58 60 0 15 h 2 20 h 10 0 19 圖 2分半鍵 （ 10） 剪斷銷 根據(jù)連接板，從水輪機設(shè)計手冊上 170 頁的表 8 35 查出剪斷銷尺寸如下表 1 表 1剪斷銷尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值（ 參數(shù)符號 數(shù)值（ 0r 1.5 d 25 .5 9 3 5 h 60 0 l 56 b 5 L 133 20 圖 2斷銷 （ 11） 叉頭銷 根據(jù)套筒，從水輪機設(shè)計手冊上 170 頁的表 8 36 查出剪斷銷尺寸如下表 1 表 1叉頭銷尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值（ 參數(shù)符號 數(shù)值（ 0dc 0 d 80 68 5gb b 4.5 9 R 2 1 c 3 h 98 5 r 163 21 圖 2頭銷 （ 12） 端蓋 根據(jù)軸頸，從水輪機設(shè)計手冊上 171 頁的表 8 37 查出端蓋尺寸如下表 1 表 1端蓋尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值（ 參數(shù)符號 數(shù)值（ 10 5 30 R 95 92 1 8 2 26 5 3 64 35 15 h 45 22 圖 2端蓋 （ 13） 補償環(huán) 根據(jù)叉頭銷，從水輪機設(shè)計手冊上 172 頁的表 8 38 查出補償環(huán)尺寸如下表 1 23 表 1償環(huán) 參數(shù)符號 數(shù)值（ d 90 05 h 5 圖 2補償環(huán) 輪機 主軸設(shè)計 根據(jù)已有貫流式水電站資料，設(shè)計主軸的結(jié)構(gòu)，如圖 1 主軸材料為鍛 35A，軸身直徑 1000水、電徑 向軸承配合處直徑分別為 955 930身長 5070內(nèi)徑 280輪端法蘭直徑 1653電機轉(zhuǎn)子端法蘭 1490端法蘭分別與轉(zhuǎn)輪、轉(zhuǎn)子用螺栓聯(lián)接，并有銷子傳遞扭矩。 24 圖 2水輪機主軸 輪機主軸密封設(shè)計 主軸密封是防止流道內(nèi)壓力水通過轉(zhuǎn)動與靜止部分之間的間隙漏至燈泡體內(nèi)部，它由工作密封與檢修密封組成。根據(jù)已有貫流式水電站資料，設(shè)計主軸的結(jié)構(gòu)，如圖 1 25 圖 2水輪機主軸密封 工作密封為水壓自平衡端面密封結(jié)構(gòu)形式， 通過水壓腔的作用將均勻分布的軸向力加在密封塊上。檢修密封采用空氣圍帶式密封，停機檢修時，圍帶內(nèi)通入壓縮空氣使圍帶擴張，防止流道內(nèi)的水進入燈泡體內(nèi)。 輪機水導(dǎo)軸承設(shè)計 根據(jù)已有貫流式水電站資料，設(shè)計水導(dǎo)軸承的結(jié)構(gòu)，如圖 1 2 水導(dǎo)軸承 輪設(shè)計 根據(jù)已有貫流式水電站資料，設(shè)計轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)，如圖 1 26 圖 2轉(zhuǎn)輪 轉(zhuǎn)輪名義直徑為 動式結(jié) 構(gòu)， 4只葉片，葉片可根據(jù)水頭、負荷，通過調(diào)整至最佳位置，與導(dǎo)葉協(xié)聯(lián)，以保證水輪機在高效率下運行。轉(zhuǎn)輪由轉(zhuǎn)輪體、轉(zhuǎn)輪體芯、葉片和葉片操作系統(tǒng)構(gòu)成。 （ 1）轉(zhuǎn)輪體材料為 葉片轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)成球形，球面外壁開有4 個孔，內(nèi)裝銅軸套，為葉片系統(tǒng)的外部軸承，轉(zhuǎn)輪體與主軸法蘭用 10 個有 2個 140圓柱銷傳遞扭矩。 （ 2）轉(zhuǎn)輪體芯材料為 35轉(zhuǎn)輪體用 10個 螺柱相連接， 并有 2個 100圓柱銷傳遞扭矩。 3）葉片操作系統(tǒng)由接力器缸、活塞、轉(zhuǎn)臂、連桿等組成，采用缸動式結(jié)構(gòu)，活塞固 定不動，來自受油器開關(guān)腔的壓力油進入接力器缸，通過接力器缸的運動，帶動連桿、轉(zhuǎn)臂操作葉片轉(zhuǎn)動。 27 3. 電氣一次 設(shè)計 氣主接線設(shè)計 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分配電能的電路。電氣主接線根據(jù)水電站在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足運行可靠、簡單靈活、操作方便、易于維護檢修、利于遠方監(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： （ 1） 保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供 電可靠和電能質(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需要進行定量分析和計算。 （ 2） 具有經(jīng)濟性 在主接線設(shè)計時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。欲使主接線可靠、靈活，將導(dǎo)致投資增加。所以必須把技術(shù)與經(jīng)濟兩者綜合考慮，在滿足供電可靠、運行靈活方便的基礎(chǔ)上，盡量使設(shè)備投資費用和運行費用為最少。 （ 3） 具有一定的靈活性和方便性，并能適應(yīng)遠方監(jiān)控的要求。 主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行方式的轉(zhuǎn)換。不僅正常運行時能安全可靠地供電，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)遠方監(jiān)控的要求，并能靈活、簡單、迅速地倒換運行方式，使停電時間最短，影響范圍最小。顯然，復(fù)雜地接線不會保證操作方便， 28 反而使誤操作機率增加。但是過于簡單的接線，則不一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。 （ 4） 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)的水電站可能需要擴大機組容量，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，有的甚至需要升壓，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 可能和施工的方便。 主接線方案初步設(shè)計 根據(jù)以上幾點，對炳靈水電站的主接線擬定以下幾種方案。 方案 1: 2組擴大單元接線與 1組單元接線，設(shè)置發(fā)電機斷路器， 33010均為單母線接線， 1 組擴大單元接線通過雙繞組變壓器升壓到330一組擴大單元接線通過 3 繞組變壓器升壓分別送至 330110元接線通過雙繞組變壓器升壓至 330 29 圖 3 方案一接線 方案 2: 5 組單元接線，設(shè)發(fā)電機斷路器， 2組單元接線部分通過雙繞組 變壓器升壓至 1101 組單元接線通過 3 繞組變壓器分別升壓至 330102組單元接線部分通過雙繞組變壓器升壓至 33033010線。 圖 3 方案二接線 方案 3:2 組擴大單元接線與 1組單元接線。 1組擴大單元接線通過雙繞組變壓器升壓至 330一組通過雙繞組變壓器升壓至 1101 組單元接線通過雙繞組變壓器升壓至 330發(fā)電機出口斷路器， 33010 30 圖 3方案 3接線 方案比較 （ 1）技術(shù)比較： a) 水電廠的電氣主接線應(yīng)力求簡單，主變臺數(shù)和高壓斷路器數(shù)量應(yīng)盡量減少，方案 1 比方案 2 少 2 臺變壓器，斷路器、隔離開關(guān)也各少 2 個，因此，方案 1 比方案 2 更有優(yōu)勢，其布置緊湊，占地少，可減少土石方開挖量和回填量。 b）方案 1接線簡單，開關(guān)設(shè)備少，使得操作簡單，靈活性好。 c）方案 2故障可能性較小，可靠性比方案 1高。 d)方案 3 與方案 2 相比，有著和方案 1 同樣的優(yōu)點；但是與方案 1 相比，其可靠性較低。 （ 2）經(jīng)濟比較 31 a）方案 1、 3的開關(guān)設(shè)備 比方案 2的少，方案 3 最少，可節(jié)省投資。 b)方案 1 中除了開關(guān)設(shè)備之外的其他電器設(shè)備，與方案 2 相比，經(jīng)濟上沒有太大差異。 c)方案 2 的線路復(fù)雜，主變、開關(guān)設(shè)備多，因此造成運行維護費用將高于方案 1. （ 3）方案選擇：經(jīng)過以上比較，綜合考慮，認為方案 1在技術(shù)、經(jīng)濟上有最大的綜合優(yōu)勢，因此選擇方案 1. 路電流計算 在對方案一的電氣主接線進行短路電流計算： 其網(wǎng)絡(luò)等值圖如圖 2 圖 3 網(wǎng)絡(luò)等值圖 現(xiàn)在選擇 5個可能的短路點分別計算其短路電流： 32 統(tǒng)一?。?00 = 計算圖中的各個電抗值： 發(fā)電機 5： X 5 = 48/1: (%)100100/63=2: (%)100100/120=3: =25% =8% =15% 12( + - )=16% 12( + - )=9% 12( + - )=16% (%)100 100/120=9= (%)100100/120=10= (%)100100/120=1: L2100/3302=2: L2100/1102= 33 別計算各個短路點的短路電流： （ 1） 化簡等值電路圖如下： 圖 3 網(wǎng)絡(luò)等值圖 (a) 2/3=14=5=34 圖 3 網(wǎng)絡(luò)等值圖 (b) 13+16=12=17=14=35 圖 3 網(wǎng)絡(luò)等值圖 (c) 經(jīng)過 16+6 917=19=9+9 1716= 36 圖 3 網(wǎng)絡(luò)等值圖 (d) 經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)變換： 11 (1 1 6 1 8 1 9 1 51 1 1 1 1X X X X X )=21=(1 1 6 1 8 1 9 1 51 1 1 1 1X X X X X )=22=(1 1 6 1 8 1 9 1 51 1 1 1 1X X X X X )=23=(1 1 6 1 8 1 9 1 51 1 1 1 1X X X X X )=37 計算各個電源對短路點的短路電流： a) s1, 公式： 1 3 dd I 計算結(jié)果如表 2示： 表 2* I 2 b) 水輪發(fā)電機組： 公式： 1 3 dd I (注：先由公式 計算 ，然后查閱水電站機電設(shè)計手冊（電氣一次） I ，當 I 用公式 計算 I ) 計算結(jié)果如表 2示 ：（ t=0 表 2I* I 2， 4， 于 t=0s,s,2s,4s 時的計算結(jié)果如表所示 ： 38 表 2s s 2s 4s I* 2） 化簡等值電路圖如下 ： 圖 3 網(wǎng)絡(luò)等值圖 (a) 613+14=12=15=539 圖 3 網(wǎng)絡(luò)等值圖 (b) 經(jīng)過 9+ 141517= 15+9 1514 40 圖 3 網(wǎng)絡(luò)等值圖 (c) 11 (111X +131X +71X +161X +171X )=19=(111X +131X +71X +161X +171X )=20=(111X +131X +71X +161X +171X )=21=(111X +131X +71X +161X +171X )=22=23算各個電源對短路點的短路電流： a) s1, 41 公式： 1 3 dd I 計算結(jié)果如表 2示： 表 2* I 2 b) 5為水輪發(fā)電機組： 公式： 1 3 dd I (注：先由公式 計算 ，然后查閱水電站機電設(shè)計手冊（電氣一次） I ，當 I 用公式 計算 I ) 計算結(jié)果如表 2 t=0 表 2I* I 2， 4， 于 t=0s,s,2s,4s 時的計算結(jié)果如表所示： 表 2s s 2s 4s 42 I* 3） 化簡等值電路圖如下： 圖 3 網(wǎng)絡(luò)等值圖 (a) 5=14=12=43 3= 圖 3 網(wǎng)絡(luò)等值圖 (b) 經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)變換： (111X +151X +91X +161X )=18= (111X +151X +91X +161X )=19= (111X +151X +91X +161X )=44 圖 3 網(wǎng)絡(luò)等值圖 (c) 經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)變換： 14+141X +171X +181X +191X +81X )=21=8+(141X +171X +181X +191X +81X )=22=8+(141X +171X +181X +191X +81X )=23=8+(141X +171X +181X +191X +81X )=45 計算各個電源對短路點的短路電流： a) s1,無線大容量系統(tǒng)： 公式： 1 3 dd I 計算結(jié)果如表 2 表 2* I 2 b) 5為水輪發(fā)電機組： 公式： 1 3 dd I (注：先由公式 計算 ，然后查閱水電站機電設(shè)計手冊（電氣一次） I ，當 I 用公式 計算 I ) 計算結(jié)果如表 2 t=0 表 2I* I 2， 46 于 t=0s,s,2s,4s 時的計算結(jié)果如表 2 表 2s s 2s 4s I* 4） ： 化簡等值電路圖如下： 圖 3 網(wǎng)絡(luò)等值圖 (a) 1+14= 3=47 12+16= 5= 圖 3 網(wǎng)絡(luò)等值圖 (b) 圖 3 網(wǎng)絡(luò)等值圖 (b) 8+ 48 圖 3 網(wǎng)絡(luò)等值圖 (c) 9+ 151820=18+9 1815算各個電源對短路點的短路電流： a) s1, 公式： 1 3 dd I 計算結(jié)果如表 2 表 249 I* I 2 b) 5為水輪發(fā)電機組： 公式： 1 3 dd I (注：先由公式 計算 ，然后查閱水電站機電設(shè)計手冊（電氣一次） I ，當 I 用公式 計算 I ) 計算結(jié)果如表 2 t=0s 時） 表 2I* I 2， 4， 于 t=0s,s,2s,4s 時的計算結(jié)果如表所示： 表 2s s 2s 4s I* 于 t=0s,s,2s,4s 時的計算結(jié) 果如表所示： 50 表 2s s 2s 4s I* 于 t=0s,s,2s,4s 時的計算結(jié)果如表所示： 表 2s s 2s 4s I* 5） 化簡等值電路圖如下： 51 圖 3 網(wǎng)絡(luò)等值圖 (a) 1+14=3=15=5= 圖 3 網(wǎng)絡(luò)等值圖 (b) 7+17=15= 52 圖 3 網(wǎng)絡(luò)等值圖 (c) 經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)變換： 11+111X +91X +131X +161X )=19=9+(111X +91X +131X +161X )=20=9+(111X +91X +131X +161X )= 53 圖 3 網(wǎng)絡(luò)等值圖 (d) 經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)變 換： 18+171X +171X +191X +201X +101X )=22=10+(171X +171X +191X +201X +101X )=23=10+(171X +171X +191X +201X +101X )=24=10+(171X +171X +191X +201X +101X )=算各個電源對短路點的短路電流： 54 a) s1, 公式： 1 3 dd I 計算結(jié)果如表 2 表 2* I 2 b) 5 為水輪發(fā)電機組： 公式： 1 3 dd I (注：先由公式 計算 ，然后查閱水電站機電設(shè)計手冊（電氣一次） 3I ，當 I 用公式 計算 I ) 計算結(jié)果如表 2 t=0s 時） 表 2I* I 2， 4， 于 t=0s,s,2s,4s 時的計算結(jié)果如表 2 55 表 2s s 2s 4s I* 氣主設(shè)備選擇 選擇設(shè)計的一般規(guī)定 1一般原則： （ 1）應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要。 （ 2）應(yīng)按當?shù)丨h(huán)境條件校核； （ 3）應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理； （ 4）選擇導(dǎo)體時應(yīng)盡量減少品種； （ 5）擴建工程應(yīng)盡量使新老電器型號一致； （ 6）選用的新產(chǎn)品，均應(yīng)具有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式簽定合格。 2有關(guān)的幾項規(guī)定 主設(shè)備應(yīng)按正常運行情況選擇，按短路條件驗算其動、熱穩(wěn)定，并按環(huán)境條件校核電器的基本使用條件。 正常運行條件下，各回路的持續(xù)工作電流應(yīng)按水電站機電設(shè)計手冊電氣一次分冊，表 6 驗算主設(shè)備時，所有短路電流的有關(guān)規(guī)定見第二節(jié)。 （ 3）驗算導(dǎo)體和 110用的計算時間，一般采用主保護的動作時間加相應(yīng)的斷路器全分閘 時間。如主保護有死區(qū)時，則應(yīng)采用能對該死區(qū)起作用的后備保護的動作時間，并采用相應(yīng)處的斷路電流值。 56 電器和 110以上充油電纜的斷路電流計算時間，一般采用后備保護動作時間加相應(yīng)的斷路器全分閘時間，斷路器全分閘時間包括斷路器固有分閘時間和電弧燃燒時間。 (4)驗算短路熱穩(wěn)定時，導(dǎo)體的最高允許溫度參照水電站機電設(shè)計手冊電氣一次分冊，表 7 5所列數(shù)值。 (5)驗算短路動穩(wěn)定時，硬導(dǎo)體的最大應(yīng)力不應(yīng)大于下表所列數(shù)值。重要回路的硬導(dǎo)體應(yīng)力計算，還應(yīng)考慮共振的影響。 材料 硬銅 硬鋁 鋼 最大允許應(yīng)力 137 106（ 69 106（ 157 106（ （ 6）環(huán)境條件。選擇主設(shè)備時，應(yīng)按當?shù)丨h(huán)境條件校核。當氣溫、風速、溫度、污穢、地震、覆冰等環(huán)境條件超出一般電器的基本使用條件時，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟比較后分別采用下列措施。 1）向制造部門提出補充要求，訂制符合當?shù)丨h(huán)境條件的產(chǎn)品。 2）在設(shè)計和運行中采用相應(yīng)的防護措施，如采用屋內(nèi)配電裝置，水沖洗、加減震器等。 選擇電氣設(shè)備時所用的環(huán)境溫度一般采用水電站機電設(shè)計手冊電氣一次分冊，表 6列數(shù)值，對安裝在海拔 高度超過 1000M 地區(qū)的電器的外絕緣應(yīng)予加強。 選擇電器時，應(yīng)根據(jù)當?shù)氐卣鹆叶冗x用能夠滿足要求的產(chǎn)品。地震基本烈度為 7度及以下地區(qū)的電器，可不采取防震措施。 3主設(shè)備選擇和校驗項目參見水電站機電設(shè)計手冊電氣一次分冊，表 6 57 1 號升壓變壓器： 型號 330 數(shù) 3相 額定容量 63000 率 50定電壓與分接開關(guān) 363 / 接組別 卻方式 路阻抗 空載電流 空載損耗 載損耗 2號升壓變壓器 項目 參數(shù) 型號 330 數(shù) 3相 額定容量 120000 / 120000 率 50定電壓與分接開關(guān) 363 / 接組別 卻方式 路阻抗 空載電流 空載損耗 58 負載損 耗 3號升壓變壓器 項目 參數(shù) 型號 330 數(shù) 3 相 額定容量 120000/120000/120000 率 50定電壓與分接開關(guān) 363 / 121 / 接組別 卻方式 載電流 載損耗 載損耗 短路阻抗 高 中 低 低 斷路器是在電力系統(tǒng)正常運行和故障情況下用作斷開或接通電路中的正常工作電流及開斷故障電流的設(shè)備。開關(guān)電器在合閘狀態(tài)下，靠觸頭接通電路。當斷開電路時，在開關(guān)的觸頭之間可以看到強烈而刺眼的亮光。這是由于在觸頭之間產(chǎn)生了放電，這種放電稱為電弧。此時觸頭雖已分開，但是電流通過觸頭之間的電弧仍繼續(xù)流通，也就是說，電路并未真正斷開，要是電路真正斷開，必須將電弧熄滅，高壓斷路器具有能熄滅電弧的裝置， 59 它能用來斷開或閉合電路中的正常工作電流，也用來斷開電 路中的過負荷或短路電流。所以它是電力系統(tǒng)中最重要的開關(guān)電器。對他的基本要求是：具有足夠的開斷能力，盡可能的動作時間和高的工作可靠性：結(jié)構(gòu)簡單，便于操作和檢修，具有防火和防暴性能，尺寸小，重量輕，價格低等。 油斷路器因其成本低，結(jié)構(gòu)簡單，仍然被廣泛使用與不需要頻繁操