水電廠設(shè)計(共17頁)

1、目錄一、題目二、原始資料三、水電站電氣部分研究的背景四、電氣主接線的設(shè)計1）、電氣主接線須滿足以下要求2）、主接線方案的擬定3）、方案比較五、導(dǎo)線的初步選擇和變壓器的選擇1）、與系統(tǒng)相連45km導(dǎo)線的選擇2）、變壓器的選擇六、短路電流計算七、電氣一次設(shè)備的選擇計算1）、6.3KV母線的選擇2）、110kV母線的選擇3）、斷路器和隔離開關(guān)的選則八、發(fā)電機機端電纜的選擇九、 參考文獻一、題目：2×15MW水力發(fā)電廠電氣一次部分設(shè)計二、原始資料：1、待設(shè)計發(fā)電廠類型： 水力發(fā)電廠 ；2、發(fā)電廠一次設(shè)計并建成，計劃安裝2×15 MW 的水力發(fā)電機組，利用小時數(shù) 4000 小時/年。

2、3、待設(shè)計發(fā)電廠接入系統(tǒng)電壓等級為110kV， 距系統(tǒng)110kV發(fā)電廠45km；出線回路數(shù)為4回；4、電力系統(tǒng)的總裝機容量為 600 MVA、歸算后的電抗標(biāo)幺值為 0.3，基準(zhǔn)容量Sj=100MVA；5、發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中所處的地理位置、供電范圍示意圖如下所示。 6、低壓負(fù)荷：廠用負(fù)荷（廠用電率） 1.1 %；7、高壓負(fù)荷： 110 kV 電壓級，出線 4 回，為 I 級負(fù)荷，最大輸送容量60 MW， cos = 0.8 ；8、環(huán)境條件：海拔 < 1000m；本地區(qū)污穢等級2 級；地震裂度< 7 級；最高氣溫 36°C；最低溫度2.1°C；年平均溫度18

3、6;C；最熱月平均地下溫度20°C；年平均雷電日T=56 日/年；其他條件不限。三、水電站電氣部分研究的背景地方中小型水電站的電氣主接線選擇，以及一次設(shè)備和二次設(shè)備的選擇等等， 應(yīng)本著具體問題具體分析的原則，根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用、負(fù)荷性質(zhì)、出線回路數(shù)、設(shè)備特點、周圍環(huán)境及變電站規(guī)劃容量等條件和具體情況，在滿足供電可靠性、功能性、具有一定靈活性、還擁有一定發(fā)展裕度的前提下，盡量選擇經(jīng)濟、簡便實用的電氣主接線以及一次設(shè)備和二次設(shè)備。如終端變電站，我們可根據(jù)其進線回路數(shù)較少的特點，選擇線路變壓器組接線，或者是橋型接線；中間變電站，我們可根據(jù)其交換系統(tǒng)功率和降壓分配功率的雙重功

4、能的特點，選擇單母線接線、單母線分段、單母線帶旁路接線等形式?？傊?，電力網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和多樣性決定了我們不能教條地選擇電站的電氣主接線、一次設(shè)備、二次設(shè)備等等，要具體問題具體分析，選擇具有自己特色的電氣主接線和設(shè)備。發(fā)電廠電氣主接線的論證，電氣一次設(shè)備及二次設(shè)備的選擇，廠房、配電裝置布置，自動裝置選擇和控制方式對電廠設(shè)計的安全性及經(jīng)濟性起著重要作用。同時對電力系統(tǒng)運行的可靠性，靈活性和經(jīng)濟性起決定性作用。四、電氣主接線的設(shè)計1）、電氣主接線須滿足以下要求：1、根據(jù)發(fā)電廠、變電站在電力系統(tǒng)中的地位、作用和用戶性質(zhì)，保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量的要求。2、應(yīng)力求接線簡單、運行靈活和操作簡便。3、保

5、證運行、維護和檢修的安全和方便。4、應(yīng)盡量降低投資，節(jié)省運行費用。5、滿足擴建的要求，實現(xiàn)分期過渡。2）、主接線方案的擬定方案一：低壓側(cè)母線采用單母線，高壓側(cè)采用單母線分段，如圖一所示。方案二：低壓側(cè)采用單母線，高壓側(cè)采用雙母線分段，如圖二所示。圖一圖二3）、方案比較 上述的不同之處在于110KV母線采用的母線形式，雖然采用雙母線分段可靠性高，但接線復(fù)雜，而且需要的隔離開關(guān)數(shù)量明顯要多，也不經(jīng)濟。相對來說，單母線分段可靠性也不錯，且接線簡單靈活，也適合擴建。總的來說，對于發(fā)電機組容量較小的發(fā)電廠，且出線回路不多的網(wǎng)絡(luò)，采用方案一較好。五、導(dǎo)線的初步選擇和變壓器的選擇1）、 與系統(tǒng)相連45km導(dǎo)

6、線的選擇由公式得：根據(jù)額定載流量選擇導(dǎo)線：由電力工程電氣設(shè)計手冊查得，標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線截面積LGJ-50/8的額定載流量Ie=234A>216.5A。所以選取導(dǎo)線LGJ-50/8（r=0.65/km，x=0.4/km）。2）、變壓器的選擇1、 1T和2T變壓器高壓側(cè)為110KV,低壓側(cè)為6.3KV根據(jù)發(fā)電廠及變電站電氣設(shè)備，接于發(fā)電機匯流主母線上的主變，其輸送容量應(yīng)為該母線上發(fā)電機的總?cè)萘靠鄢釉谠撃妇€上的近區(qū)負(fù)荷的最小值，原則選擇變壓器，由于油浸式變壓器有30%的過載能力。所以有以下計算：查發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計表322 110KV雙繞組變壓器技術(shù)參數(shù)1得 表一 1T和2T變壓器主要技術(shù)參數(shù)名

7、稱參數(shù)型號額定容量高壓側(cè)高壓分接范圍低壓側(cè)聯(lián)接組標(biāo)號空載損耗短路損耗空載電流（%）阻抗電壓（%）SF7-31500/11031500KVA110KV±2×2.5%6.3KVYNd1138.5KW148KW0.810.52）、3T為廠用變壓器其高壓側(cè)為6.3KV，低壓側(cè)為0.4KV。根據(jù)發(fā)電廠及變電站電氣設(shè)備及根據(jù)要求廠用電率為1.1%，則 表二 3T變壓器主要技術(shù)參數(shù)名稱參數(shù)型號高壓高壓分接范圍低壓聯(lián)接組標(biāo)號空載損耗短路損耗空載電流（%）阻抗電壓（%）SZ6-4006.3KV±4×2.5%0.4KVYyno870W4200W343）、最終選定變壓器表三

8、變壓器的選擇變壓器型號阻抗電壓（%）1T、2T3TSF7-31500/110SZ6-400/6.310.54六、短路電流計算1）、 短路電流計算的主要目的1.電氣主接線的比較與選擇。2.選擇斷路器匯流母線等電氣設(shè)備，并對這些設(shè)備提出技術(shù)要求。3.為繼電器保護的設(shè)計以及調(diào)試提供依據(jù)。4.評價并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短路電流的措施。5.分析計算送電線路對通訊設(shè)施的影響。2）、接線方式計算短路電流所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線式。3）、短路種類一般按三相短路計算。4）、短路計算點分別選取高壓和低壓母線為短路計算點。5）、計算過程短路電流的計算采用標(biāo)幺值進行近似計算，取統(tǒng)一基準(zhǔn)容量

9、Sj=100MVA，將各級電壓的平均額定電壓取為基準(zhǔn)電壓，即Uj=UV。1、短路時短路電流計算，取=0.21。系統(tǒng)側(cè)短路電流為：發(fā)電機側(cè)短路電流為：當(dāng)時，查電力工程電氣設(shè)計手冊P132Error! No bookmark name given.曲線表得各時刻電流標(biāo)幺值。 各時刻短路電流的有名值為： 點短路時，各時刻短路電流的有名值為：發(fā)電廠高壓側(cè)=1.85，對應(yīng)系統(tǒng)側(cè)：發(fā)電機側(cè)：d1點：2、 d2點短路，取=0.21。系統(tǒng)側(cè)提供短路電流：發(fā)電機側(cè)提供短路電流：當(dāng)時，查電力工程電氣設(shè)計手冊曲線表得各時刻電流標(biāo)幺值。 各時刻短路電流的有名值為：d2點短路時，零時刻的短路電流：取發(fā)電機機端=1.90

10、，對應(yīng)。系統(tǒng)側(cè)：發(fā)電機側(cè)：d2點短路時：經(jīng)上面d1、d2點短路電流計算，可以得到如表四所示不同短路點短路電流值。表四 短路電流短路點短路電流短路短路（KA）5.3734.22（KA）3.1820.60（KA）2.0412.72七、電氣一次設(shè)備的選擇計算1）、6.3KV母線的選擇選型：考慮到水電站一般處于較偏僻的地方，電站廠房位于河流邊，且空間較狹窄。為了節(jié)約空間，同時滿足機械強度的要求，站內(nèi)所有母線選鋁母線-LMY。1. 母線最大持續(xù)工作電流為：按經(jīng)濟電流密度選擇，查電力工程電氣設(shè)計手冊P336，由圖8-1查得，。查發(fā)電廠電氣部分附表2，選用槽形鋁導(dǎo)體，截面尺寸為：，即LMY-175-80-8

11、-12，槽形母線，其集膚效應(yīng)系數(shù)，。當(dāng)周圍環(huán)境溫度為18時，溫度修正系數(shù)。2. 熱穩(wěn)定校驗正常時運行的最高溫度：查電氣工程電氣手冊得C=101，滿足短路時發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為：滿足熱穩(wěn)定要求。3. 動穩(wěn)定校驗已知沖擊電流的有效值。查發(fā)電廠電氣部分附表2得h=175mm；P203導(dǎo)體水平放置時選取的跨距一般不超過1.5-2m，取L=1.7m。雙槽形導(dǎo)體間作用力：查發(fā)電廠電氣部分附表2得，。則條間應(yīng)力為：滿足動穩(wěn)定要求。(導(dǎo)體相間允許應(yīng)力，其值查發(fā)電廠電氣部分可得)2）、110kV母線的選擇1. 流過母線最大持續(xù)工作電流為：查發(fā)電廠電氣部分附表，選用LMY-25×4。矩形母線其集膚效應(yīng)系

12、數(shù)，周圍環(huán)境溫度為18時，溫度修正系數(shù)K=1.07。2.熱穩(wěn)定校驗：正常運行時導(dǎo)體最高溫度：查發(fā)電廠電氣部分表得C=99。滿足短路時發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為：滿足熱穩(wěn)定要求。3.動穩(wěn)定校驗：已知查發(fā)電廠及變電站電氣設(shè)備表得相間距離a=400mm，跨距l(xiāng)=1.2m。母線相間應(yīng)力為：母線的截面系數(shù)：所以滿足動穩(wěn)定校驗3）、斷路器和隔離開關(guān)的選則1、選擇高壓斷路器的類型 根據(jù)環(huán)境條件、適用技術(shù)條件及各種斷路器的不同特點進行選擇。由于真空斷路器、斷路器在技術(shù)性能和運行維修方面有明顯優(yōu)勢，目前在系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛，10KV及以下一般選用真空斷路器，35KV及以上多選用斷路器。同時需要安裝地點選在屋外時或戶外

13、式。2、斷路器選擇條件a) 額定電壓和電流選擇：，b) 開斷電流選擇：斷路器的額定開斷電流不小于斷路器出頭分離瞬間實際開端的短路電流周期分量有效值來選擇，即應(yīng)滿足。當(dāng)斷路器的較系統(tǒng)短路電流大很多時，簡化計算可用進行選擇。c) 短路關(guān)合電流的選擇：為了保證斷路器在關(guān)合短路電流時的安全，斷路器的額定關(guān)合電流。d) 短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗：，3、隔離開關(guān)的選擇（1）參數(shù)選擇項目參數(shù)技術(shù)參數(shù)正常工作條件電壓、電流、頻率、機械負(fù)荷短路穩(wěn)定性動穩(wěn)定電流、熱穩(wěn)定電流和持續(xù)時間承受過電壓能力對地和斷口間的絕緣水平、泄漏比距操作性能分和小電流、旁路電流和母線環(huán)流，單柱式隔離開關(guān)的接觸區(qū)，操作結(jié)構(gòu)環(huán)境參數(shù)環(huán)境環(huán)境

14、溫度、海拔高度、相對濕度、污穢環(huán)境保護電磁干擾（2）型式選擇 隔離開關(guān)的型式，應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素，進行綜合技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。4、1號,2號，3號，4號斷路器及隔離開關(guān)的選擇流過斷路器的持續(xù)工作電流：通過斷路器的短路電流為：短路時電流最大沖擊值：短路電流熱效應(yīng)：選擇ZN12-10戶內(nèi)手車式高壓真空斷路器，設(shè)備部分參數(shù)如下表五：計算數(shù)據(jù)ZN12-10GN2-106.3KV10KV10KV1804.22A2000A2000A12.72KA50KA34.22KA125KA34.22KA125KA855、5號,6號7號斷路器的選擇流過斷路器的持續(xù)工作電流：通過斷路器的短路電流為：

15、短路時電流最大沖擊值：短路電流熱效應(yīng)：選擇SW4-110/1000斷路器，設(shè)備部分參數(shù)如下表：表六 斷路器、隔離開關(guān)選擇結(jié)果表計算數(shù)據(jù)SW4-110/1000GW4-110(D)110KV110KV110KV206.67A1000A630A2.04KA18.14KA5.37KA55KA5.37KA55KA55八、發(fā)電機機端電纜的選擇1.長期流過的負(fù)荷電流為：查發(fā)電廠及變電站電氣設(shè)備表，多根鋁芯電纜型電纜4條，I=284A2. 按長期發(fā)熱允許電流校驗當(dāng)實際溫度為20，額定環(huán)境溫度為35，正常發(fā)熱允許最高溫度為65時當(dāng)兩根電纜間距為200mm,并列敷設(shè)時，查電力電纜施工手冊附錄表得修正系數(shù)K=0.87故兩根電纜允許載流量為：3. 熱穩(wěn)定校驗短路前電纜最高運行溫度：查發(fā)電廠電氣部分P182表6-9得C=91。熱穩(wěn)定所需要最小截面為：故選擇4根電纜滿足要求3。九、 參考文獻1 熊信銀發(fā)電廠電氣部分M北京：中國電力出版社，2004：28-