風(fēng)江水電站2×65MW設(shè)計(jì)_畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

1、( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）風(fēng)江水電站 2× 65MW設(shè)計(jì)姓名：韓勤德指 導(dǎo)教 師馬宏忠專 業(yè)年 級(jí)2009 級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)3120091226二一三年七月中國(guó)昆明摘要本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是對(duì)風(fēng)江水電站電氣部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，該水電站的總裝機(jī)容量為 2× 65=130MW 。主接線方式采用單母線分段接線。 主要內(nèi)容包括主接線方案設(shè)計(jì)、主要設(shè)備選擇、短路電流計(jì)算、電氣一次設(shè)備的選擇、計(jì)算。通過對(duì)水電站的一次主接線設(shè)計(jì)、短路電流的計(jì)算及主要電氣設(shè)備的選行型及參數(shù)確定，較為細(xì)致地完成了風(fēng)江水電站的設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程是將理論與實(shí)際相結(jié)

2、合的實(shí)踐過程，起到學(xué)以致用，鞏固和提升了對(duì)電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用和理解，樹立工程設(shè)計(jì)的觀念，提高了電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我們理論聯(lián)系實(shí)際，系統(tǒng)、全面地掌握所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)我們分析問題、工程計(jì)算和獨(dú)立工作的能力，讓我們樹立工程觀點(diǎn)，初步掌握發(fā)電廠電氣部分的設(shè)計(jì)方法。并在計(jì)算、分析和解決工程實(shí)際問題等方面得到訓(xùn)練，為今后從事電力行業(yè)有關(guān)設(shè)計(jì)、運(yùn)行、科研等方面的工作奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題來源于風(fēng)江水電站，主要針對(duì)風(fēng)江水電站在電力系統(tǒng)的地位，擬定本電廠的電氣主接線方案，通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定推薦的最佳方案，并對(duì)其進(jìn)行短路電流計(jì)算，對(duì)發(fā)電廠用電設(shè)備進(jìn)行選擇，然

3、后對(duì)各級(jí)電壓配電裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。在這些設(shè)計(jì)過程中需要用到各種電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)，并借用 CAD 輔助繪圖工具繪制電氣主接線圖。通過本論文的研究，可以使風(fēng)江水電站安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地在系統(tǒng)中運(yùn)行，保證其持續(xù)可靠、 穩(wěn)定地供電，同時(shí)也能提高自己使用CAD 、word 等軟件的能力，培養(yǎng)了自己工程設(shè)計(jì)的概念，是對(duì)大學(xué)5 年所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐的融會(huì)貫通的結(jié)晶。關(guān)鍵詞 :發(fā)電廠變壓器主接線短路電流計(jì)算設(shè)備選型繼電保護(hù)目錄風(fēng)江水電站基本資料 .5第一章電氣主接線設(shè)計(jì) .71.1發(fā)電站電氣主接線的意義 .71.2主接線設(shè)計(jì)的基本要求 .71.3主接線設(shè)計(jì) .7第二章廠用電和地區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) .102.1廠用電接線

4、的設(shè)計(jì) .102.1.1廠用電接線的設(shè)計(jì)原則 .102.1.2廠用電接線形式 .112.1.3廠用高壓變壓器的選擇 .112.1.4廠用電接線 .112.1.5廠用變壓器的型號(hào)選擇 .112.2地區(qū)供電的設(shè)計(jì) .12第三章短路電流計(jì)算 .123.1短路電流計(jì)算的主要目的 .123.2短路電流計(jì)算一般規(guī)定 .133.2.1計(jì)算的假定條件 .133.2.2短路電流計(jì)算一般規(guī)定 .133.3短路電流計(jì)算步驟 .143.4計(jì)算公式 .143.4.1元件參數(shù)計(jì)算 .143.4.2網(wǎng)絡(luò)變換 .153.4.3計(jì)算電抗 .173.4.4短路點(diǎn)短路電流周期分量有效值的計(jì)算.173.4.5短路的沖擊電流 .173

5、.4.6電流分布系數(shù)及轉(zhuǎn)移電抗 .183.5短路電流計(jì)算 .19第四章電氣一次設(shè)備的選擇 .214.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件 .214.1.1按正常工作條件選擇 .214.1.2按短路狀態(tài)校驗(yàn) .224.2220kV 、 110kV 高壓設(shè)備的選擇 .234.2.1高壓斷路器的選擇 .234.2.2隔離開關(guān)的選擇 .244.2.3電流互感器的選擇 .254.2.4電壓互感器的選擇 .254.3高壓開關(guān)柜的選擇 .264.3.1種類和型式的選擇 .264.3.2主開關(guān)的選擇 .264.3.3 防護(hù)等級(jí)的選擇 .274.3.4開斷和關(guān)合短路電流的選擇 .274.4 裸導(dǎo)體的選擇 .284.4.1

6、220kV 、 110kV 母線的選擇 .284.4.2封閉母線的選擇 .29第五章變壓器的選擇計(jì)算 .29第六章防雷保護(hù)規(guī)劃設(shè)計(jì) .306.1發(fā)電廠過電壓及防護(hù)分析 .306.2避雷器的配置規(guī)劃 .316.3發(fā)電廠避雷針配置規(guī)劃及保護(hù)范圍計(jì)算.326.4發(fā)電廠接地設(shè)計(jì) .錯(cuò)誤！未定義書簽。7.1儀表與繼電保護(hù)的配置規(guī)劃概述 .337.2繼電保護(hù)配置規(guī)劃設(shè)計(jì) .34一、繼電保護(hù)的配置 .34總結(jié)與體會(huì) .36致謝 .37參考文獻(xiàn).38附圖： .39風(fēng)江水電站基本資料風(fēng)江水電站位于湖南省西部，電站建成后將向株州市等地供電。電力系統(tǒng)接線如圖 B-2 所示。電站將在相距 70 公里處的株州變電所接入

7、系統(tǒng)，電站自用電率 0.4%，當(dāng)?shù)刈罡邭鉁?41 ，最熱月平均氣 溫 28.5 ，電 站 裝 機(jī)容 量為 2× 65MW,年 裝機(jī) 利用 小時(shí) 數(shù)為 5100h ，地 區(qū)最 大負(fù) 荷 占電 站裝 機(jī)容 量的 20%，供電 距離 為 20km，其中 地 區(qū)負(fù)荷功率因數(shù)為 0.8，一類、二類負(fù)荷占總負(fù)荷的 70%，其他原始數(shù)據(jù)見接線圖及相關(guān)表格。表 1 變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)發(fā)電站名單臺(tái)容量短路電壓百分?jǐn)?shù)臺(tái) 數(shù)稱（ MVA）UI-%UI- %U-%長(zhǎng) 沙336014火 電 站長(zhǎng) 沙 變218010.5176湘 潭318012.5火 電 站湘 潭 變218010.5176株 洲 變21801

8、0.5176衡 陽(yáng) 變218010.5176第一章電氣主接線設(shè)計(jì)1.1 發(fā)電站電氣主接線的意義1、電氣主接線圖是電廠設(shè)計(jì)的重要部分，同時(shí)也是運(yùn)行人員進(jìn)行各種操作和事故處理的重要依據(jù)。了解電路中各種電氣設(shè)備的用途，性能及維護(hù)，檢查項(xiàng)目和運(yùn)行操作的步驟等都離不開對(duì)電氣主接線的掌握。2、電氣主接線表明了發(fā)電機(jī)、變壓器、路器和線路等電氣設(shè)備的數(shù)量、規(guī)格、連接方式及可能的運(yùn)行方式。電氣主接線直接關(guān)系著發(fā)電廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，是發(fā)電廠電氣部分投資大小的決定性因素。3、由于電能生產(chǎn)的特點(diǎn)是：發(fā)電、輸電、變電、用電是在同一時(shí)刻完成的，所以主接線的好壞，直接關(guān)系著電力系統(tǒng)

9、的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。1.2 主接線設(shè)計(jì)的基本要求1、可靠性要求：保證供電的可靠性，是電氣主接線最基本要求。這里所說主接線的可靠性，主要是指當(dāng)主回路發(fā)生故障或電氣設(shè)備檢修時(shí)，主接線在結(jié)構(gòu)上能夠?qū)⒐收匣驒z修所帶來的不利影響限制在最小范圍內(nèi)，以提高連續(xù)供電的能力。2、靈活性要求：a、滿足調(diào)度時(shí)的靈活性要求；b、滿足檢修時(shí)的靈活性要求；c、滿足擴(kuò)建時(shí)的靈活性要求。d、經(jīng)濟(jì)性要求與先進(jìn)性要求：在確定主接線時(shí)，應(yīng)盡量采用先進(jìn)的技術(shù)和新型的設(shè)備，同時(shí)在保證安全可靠、運(yùn)行靈活、操作方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運(yùn)行費(fèi)用降低到最小、占地面積最少，應(yīng)可能的做到經(jīng)濟(jì)合理。1.3 主接線設(shè)計(jì)風(fēng) 江水電站裝機(jī)容

10、量為2× 65MW ，根據(jù)電站容量與系統(tǒng)概況，本電站設(shè)置 220kV 和 110kV 兩個(gè)電壓等級(jí)的出線， 220kV 出線一回，接入省網(wǎng) 220kV 株州變電所； 110kV 出線兩回，專供地區(qū)用電負(fù)荷。 為使電站運(yùn)行靈活， 供電可靠，電氣主接線擬定了下述三個(gè)方案進(jìn)行比較，詳見電氣主接線方案比較圖 （見附圖： A）。附圖 A方案一： 2 臺(tái)發(fā)電機(jī)分別與 2 臺(tái)主變組成單元接線，發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)發(fā)電機(jī)專用型真空斷路器， 220kV 采用單母線接線， 110kV 采用單母線接線：兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組均采用“發(fā)電機(jī)變壓器”單元接線。此方案發(fā)電機(jī)與變壓器容量匹配，布置簡(jiǎn)單、接線清晰，故障影響范圍小，

11、運(yùn)行可靠、靈活，繼電保護(hù)易于實(shí)現(xiàn)。方案二：發(fā)電機(jī)與變壓器采用單元接線，發(fā)電機(jī)出口采用發(fā)電機(jī)專用型真空斷路器， 220kV 側(cè)采用三角形接線， 110kV 采用單母線接線。此方案接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方式靈活，發(fā)變組與方案一是一致的。220kV采用角形接線，所連設(shè)備檢修及故障不影響供電，與單母線接線相比可靠性更高。出線可以與任一組母線搭配運(yùn)行靈活，主變故障不影響線路和另一臺(tái)主變運(yùn)行；單個(gè)回路故障也可通過倒閘操作將全部功率送出；但開關(guān)數(shù)量增加，增大了布置面積及投資；線路擴(kuò)展性差，不存在擴(kuò)展間隔的余地，在接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)確認(rèn)前不利于主接線的調(diào)整。方案三：發(fā)電機(jī)與變壓器采用兩機(jī)一變的接線方式，發(fā)電機(jī)出口采用發(fā)

12、電機(jī)專用型真空斷路器， 220kV 及 110kV 側(cè)均采用線路變壓器組接線：此方案接線最簡(jiǎn)單，最清晰，發(fā)電機(jī)運(yùn)行靈活。電氣設(shè)備投資少，繼電保護(hù)簡(jiǎn)單，操作維護(hù)簡(jiǎn)單；但主變壓器容量大，全站僅一臺(tái)，當(dāng)該回路任意一臺(tái)設(shè)備檢修或故障時(shí)，造成全站電能無(wú)法送出?？菟诘拓?fù)荷運(yùn)行空載損耗大，運(yùn)行成本高， 10kV 母線短路電流大， 不利于設(shè)備選擇。 且 110kV 只有一回出線，供電可靠性較低，不符合一、二類符合的供電要求。綜合上述方案比較，方案一接線、布置簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行靈活可靠；方案二可靠性在3 個(gè)方案中最高，但繼電保護(hù)及倒閘操作復(fù)雜，且投資較高；方案三投資和占地面積小，接線最簡(jiǎn)單，但方案三運(yùn)行可靠性比其

13、他方案低，主變運(yùn)輸重量大， 10kV 母線額定電流和短路電流較大，不利于設(shè)備選擇，不能滿足地區(qū)負(fù)荷的供電可靠性要求。綜合以上因素，推薦方案為方案一。電氣主接線詳見圖電氣主接線（見附圖： B）。第二章廠用電和地區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 廠用電接線的設(shè)計(jì)廠用電接線的設(shè)計(jì)原則廠用電系統(tǒng)的可靠性，對(duì)發(fā)電廠乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行都有直接的影響。在任何情況下，廠用電都是重要的負(fù)荷，必須能夠滿足發(fā)電廠的正常運(yùn)行、事故處理和設(shè)備實(shí)驗(yàn)等的要求。盡量縮小廠用電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的影響范圍，避免因此造成全廠停電事故。廠用電接線的設(shè)計(jì)原則主要有: 廠用電接線應(yīng)保證對(duì)廠用負(fù)荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)；接線應(yīng)能靈

14、活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運(yùn)行方式的要求；廠用電源的對(duì)應(yīng)供電性，本機(jī)組的廠用負(fù)荷由本機(jī)組供電，這樣，當(dāng)廠用電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，只影響一臺(tái)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行，縮小故障范圍，接線也簡(jiǎn)單；設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)適當(dāng)注意其經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展的可能性并積極慎重地采用新技術(shù)、新設(shè)備，使廠用電接線具有可行性和先進(jìn)性；在設(shè)計(jì)廠用電接線時(shí)，還應(yīng)對(duì)廠用電的電壓等級(jí)、廠用電源及其引接和廠用電接線形式等問題進(jìn)行分析。廠用電接線形式本設(shè)計(jì)電氣主接線推薦采用發(fā)電機(jī)變壓器單元接線，且在機(jī)組回路設(shè)置了發(fā)電機(jī)斷路器。因此宜采用從發(fā)電機(jī)出口引接廠用分支，這樣在機(jī)組發(fā)電時(shí)可由機(jī)組提供廠用電源，而機(jī)組停機(jī)時(shí)又可以很方便地由系統(tǒng)倒送廠用電。廠用高壓變壓器

15、的選擇已知：廠用電率 =0.4%COS =0.8P=2× 65 =130MW廠用電 =2× 65×0.004=5.2MW本電站設(shè)計(jì) 2 臺(tái) 630kVA變壓器來供發(fā)電廠廠用電負(fù)荷，其電源分別取1 號(hào)和 2 號(hào)發(fā)電機(jī)端 10.5kV 電壓母線。一臺(tái)廠用變的容量能滿足（承擔(dān)）全部廠用負(fù)荷的要求，另一臺(tái)廠用變作為備用，因此廠用電系統(tǒng)具有足夠的可靠性。廠用電接線廠用電接線也采用兩個(gè)單母線接線的方式，其電源分別取1#和 2#發(fā)電機(jī)端10.5kV 電壓母線。一臺(tái)廠用變的容量能滿足（承擔(dān)）全部廠用負(fù)荷的要求，另一臺(tái)廠用變作為備用，因此廠用電系統(tǒng)具有足夠的可靠性。廠用變壓器的型號(hào)

16、選擇為滿足場(chǎng)地布置及防火的要求，廠用變壓器應(yīng)選用環(huán)氧樹脂澆注的干式變壓器，因其容量為 630kVA，查電力工程電氣設(shè)備手冊(cè) 得。型號(hào) SCB10-63010 滿足要求，其電壓等級(jí)為，具體參數(shù)如下表 2-1：表 2-1環(huán)氧樹脂澆注三相干式電力型號(hào)SCB10-63010結(jié)構(gòu)形式變壓器規(guī)格容量630kVA電壓等級(jí)100.4kV冷卻方式ANF防護(hù)等級(jí)戶內(nèi)： IP20戶外： IP23連接組標(biāo)號(hào)Dyn11短路阻抗6%調(diào)壓方式無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓絕緣等級(jí)H 級(jí)選用環(huán)氧樹脂澆注的干式變壓器具有阻燃能力強(qiáng)，防潮性能好，局部放電量小，損耗低，體積小，安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，相比老式的油浸式變壓器減少了許多運(yùn)行維護(hù)的麻煩，且減輕

17、了火災(zāi)的隱患，滿足了防火的要求，使運(yùn)行環(huán)境干凈整潔。2.2 地區(qū)供電的設(shè)計(jì)已知：地區(qū)最大負(fù)荷占電站裝機(jī)容量的 25%，供電負(fù)荷為 130× 0.2=26MW ，供 電 距離 為 20km ，率 因數(shù) 為 0.8 ，一 類 、二 類 負(fù)荷 占 總負(fù)荷 的 70%。地區(qū)供電負(fù)荷中由于一類、二類負(fù)荷占總負(fù)荷的 70%，要求供電可 靠性 較高 ，供 電電 壓等 級(jí) 采用 110kV ，所 以電 站主 變采 用三 繞 組變壓 器，地 區(qū) 供電 電源 由兩 臺(tái) 主變 中壓 側(cè)取 得 。 110kV 側(cè)為 單母 線 接線方 式，設(shè) 110kV 出線 兩回 ，互 為 備用 ，按 全 備 用考 慮 。

18、詳 見 電 氣出接線圖第三章短路電流計(jì)算3.1 短路電流計(jì)算的主要目的電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算的主要目的:(1) 電氣主接線方案的比較和選擇；(2) 電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的選擇；(3) 選擇繼電保護(hù)裝置和整定計(jì)算；(4) 驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓；(5) 系統(tǒng)運(yùn)行和故障情況的分析。3.2 短路電流計(jì)算一般規(guī)定計(jì)算的假定條件短路電流實(shí)用計(jì)算中，作如下假設(shè)：（ 1）系統(tǒng)在正常工作是三相是對(duì)稱的。（ 2）電力系統(tǒng)各元件的磁路不飽和，即各元件的電抗值與電流大小無(wú)關(guān)，所以在計(jì)算中可以應(yīng)用疊加原理。（ 3）電力系統(tǒng)各元件電阻，一般在高壓電路中都略去不計(jì)，但在短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)時(shí)應(yīng)計(jì)及電阻的作用。（

19、4）輸電線路的電容忽略不計(jì)。（ 5）變壓器的勵(lì)磁電流忽略不計(jì)，相當(dāng)于勵(lì)磁阻抗回路開路，這樣可以簡(jiǎn)化變壓器的等值電路。（ 6）電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的相位在短路過程中都相同，頻率與正常工作是相等。短路電流計(jì)算一般規(guī)定1、計(jì)算的基本情況1) 系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行；2) 所有同步電機(jī)都自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置；3) 短路的所有電源電動(dòng)勢(shì)相位相同。2、接線方式計(jì)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(jì)算。4、短路計(jì)算點(diǎn)選取母線為短路計(jì)算點(diǎn)。3.3 短路電流計(jì)算步驟1、選擇短路點(diǎn)；2、繪出等值網(wǎng)絡(luò)，并將各元件電抗統(tǒng)一編號(hào)；3、化簡(jiǎn)等值網(wǎng)絡(luò)，求出

20、各電源與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗；4、計(jì)算電抗 Xjs；5、由運(yùn)算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值；6、計(jì)算無(wú)限大容量的電源供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值；7、計(jì)算短路電流周期分量有名值；8、計(jì)算短路電流的周期分量；9、繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表。3.4 計(jì)算公式元件參數(shù)計(jì)算1 、發(fā)電機(jī)SBXGX d " SGN式中X G 發(fā)電機(jī)電抗標(biāo)么值；X d " 發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗；SB 基準(zhǔn)容量 ( 一般取 100 或 1000) ， MVA ；SNG 發(fā)電機(jī)的額定容量，MVA 。2. 雙繞組變壓器U k % SBX T100SN式中X T 變壓器電抗標(biāo)么值；U k %

21、變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)或阻抗電壓百分?jǐn)?shù)，%；SN 變壓器額定容量， MV·A。3. 分裂繞組變壓器X T 12U12 % SB100 SN式中X T 1 2 分裂變壓器高壓繞組與一個(gè)低壓繞組間的電抗標(biāo)么值；U 1 2% 分裂變壓器半穿越電抗百分?jǐn)?shù)， %；SN 分裂分壓器的額定容量。網(wǎng)絡(luò)變換1 、兩支路有源網(wǎng)絡(luò)等值變換E1X2E2 X1EX 2X 1X1X 2XX 2X 1式中 E 合并后的等值電源X合并后的等值電抗(a)變換前的網(wǎng)絡(luò)(b)變換后的網(wǎng)絡(luò)圖 3.1網(wǎng)絡(luò)變換圖2 、 Y 等值變換Y 網(wǎng)絡(luò)變換如圖所示：(a) Y形網(wǎng)絡(luò)YY變換X2X3X23X2X3X 1X3X1(b)形網(wǎng)絡(luò)圖

22、3.2 網(wǎng)絡(luò)變換圖X1X2X12X1X2X 3X31X3 X1Y 變換X 2X1X12 X31X12X23 X31X 2X12 X23X 12X 23X 31X 3X 23 X31X12X 23X 31計(jì)算電抗XXjs1X 1k (SN 1 / SB )js 2X 2k ( SN 2 / SB ),式中X 1k 、 X 2k , 等值電源1、2, 短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗X N 1 、 X N 2 , 等值電源1、2, 的額定容量，MVA 。短路點(diǎn)短路電流周期分量有效值的計(jì)算I t其中I N2,I B式中I t1I N 1I t 2 I N 2I sI BIN1SN1/( 3)U av kSN2 /(

23、3U av k ),SB /(3U av k )U av k 短路點(diǎn) k 所在電壓級(jí)的平均額定電壓，kV；I N 1 、 I N 2 歸算至短路點(diǎn)電壓級(jí)各等值電源的額定電流，kA。短路的沖擊電流i shk imp I ' '式中I '' 起始次暫態(tài)電流；k imp 沖擊系數(shù)，一般取1.8 。電流分布系數(shù)及轉(zhuǎn)移電抗用單位電流法可以比較方便地求得開式網(wǎng)絡(luò)各支路的電流分布系數(shù)和轉(zhuǎn)移抗。如圖3.3(a) 的網(wǎng)絡(luò) , 令 E1E 2E 3 0 , 在短路點(diǎn) k 3 加電動(dòng)勢(shì) E k , 使之將圖 3.3(a)網(wǎng)絡(luò)等效變?yōu)閳D 3.3(b)等值網(wǎng)絡(luò)。在此網(wǎng)絡(luò)中可使 I 11為

24、單位電流，則有I 2I1X1/ X2 X1 /X2， I4I 1I 2I 3I 1 X 1 I 4 X 4 / X 3 ， I kI 4I 3根據(jù)電流分布系數(shù)的定義，各支路的電流分布系數(shù)為C1I1 / I k 1/ I kC2I 2 / I kC3I 3 / I k(a)網(wǎng)絡(luò)圖(b)等值網(wǎng)絡(luò)圖 3.3 用單位電流法求電流分布系數(shù)從而得各支路的轉(zhuǎn)移電抗為X 1kX k/C1X 2 kX k/C2X 3 kX k/ C3式中X kX1 / X 2 X 4 / X3 X 5 為短路回路總等值電抗。3.5 短路電流計(jì)算視系統(tǒng)為無(wú)限大容量電源，即S，已經(jīng) 220kV 母線與系統(tǒng)聯(lián)系的線路2長(zhǎng)度為 70k

25、m，線徑按 300mm的雙分裂導(dǎo)線考慮，發(fā)電機(jī)超瞬態(tài)電抗按Xd =21%計(jì)算。取 SB100MVA ， U BU av n 。取 E1，并將各元件電抗編號(hào)，做出等值網(wǎng)絡(luò)如圖3.4 所示。這是純電抗等值網(wǎng)絡(luò)，圖中電抗值前的j 均已略去，并將電抗下標(biāo)“* ”也略去，相應(yīng)的運(yùn)算以實(shí)數(shù)運(yùn)算。圖 3.4短路電流計(jì)算等值網(wǎng)絡(luò)短路電流計(jì)算結(jié)果匯總表3-1短路電流沖擊電流全電流短路點(diǎn)I（ kA）ich(kA)I (kA)ch00.2 2400d-1 點(diǎn)220kV7.2077.0317.1097.10318.34710.883側(cè)d-2 點(diǎn)110kV4.7064.2264.3064.311.987.106母線d-

26、3 點(diǎn)10.5kV60.1752.3351.8551.35153.16890.855母線第四章電氣一次設(shè)備的選擇4.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件電氣設(shè)備選擇是發(fā)電廠和變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，在選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際工作特點(diǎn)，按照有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，在保證供配電安全可靠的前提下，力爭(zhēng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、合理。為了保障高壓電氣設(shè)備的可靠運(yùn)行，高壓電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)的一般條件，按正常工作條件選擇，包括：電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇；按短路條件選擇包括動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗(yàn)；按工作環(huán)境條件選擇，包括溫度、濕度、海拔等的選擇。按正常工作條件選擇1、額定電壓高壓電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，常高

27、于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設(shè)備允許最高工作電壓Ualm 不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓可達(dá)1.11.15UN，而實(shí)際電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓 Usm 一般不超過 1.1UNs 因此在選擇電氣設(shè)備時(shí)，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓的額定電壓UN 不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓UNs 的條件選擇，即UN UNs2、額定電流電氣設(shè)備的額定電流I N 是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許通過電流。 I N 應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流I w.max，即I N I max3、環(huán)境條件對(duì)設(shè)備選擇的影響(1) 海拔高度的影響當(dāng)?shù)貐^(qū)海拔超過制造廠家的規(guī)定值時(shí)，

28、由于大氣壓力、空氣密度和溫度相應(yīng)減少，使空氣間隙和外絕緣的放電特性下降。一般非高原型的電氣設(shè)備使用環(huán)境的海拔高度不超過1000m，當(dāng)海拔在 1000 3500m范圍內(nèi)，若海拔比制造廠家規(guī)定值每升高100m，則電氣設(shè)備允許最高工作電壓要下降1%。(2) 溫度的影響電氣設(shè)備的額定電流是指在基準(zhǔn)環(huán)境溫度下，允許長(zhǎng)期通過的是最大工作電流。我國(guó)生產(chǎn)的電氣設(shè)備一般使用的額定環(huán)境溫度040C ，如周圍環(huán)境溫度高于 40 C （但 60 C ）時(shí)，其允許電流一般可按每增高1C，額定電流可增加 0.5%，但其最大電流不得超過額定電流的20%。4.1.2 按短路狀態(tài)校驗(yàn)1、短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路電流通過電器時(shí)，電氣設(shè)

29、備各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值，即滿足熱穩(wěn)定的條件I t2t Qk式中Qk 短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)，kA 2 s ；I t 、 t 電氣設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)電流和時(shí)間，kA、s。其中QkI "210I tk2/ 2 I tk2/ 2 tk12t kt prt brt brtint a式中t k 短路的計(jì)算時(shí)間，st pr 繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，一般取后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間3.9s ；tbr 斷路器的全開斷時(shí)間，s；t in 斷路器固有分閘時(shí)間，SF6 斷路器一般為 0.03s ；t a 斷路器開斷時(shí)電弧持續(xù)時(shí)間，約為0.02 0.04s ；可見，短路的計(jì)算時(shí)間t k 最大為 3.97s

30、，所以進(jìn)行短路的熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí)，一般取 t k4s 均會(huì)滿足要求。2、電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)定是電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，亦稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為i es i sh 或 I es I sh下列三種情況可不校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定：a、 用熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備，其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證，固可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。b、 采用有限流電阻的熔斷器保護(hù)的設(shè)備，可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。C、 裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電氣設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定。4.2 220kV 、110kV 高壓設(shè)備的選擇考慮到水電站場(chǎng)地布置的實(shí)際條件普遍受限制，且本站有220kV、 110kV 兩個(gè)出線電壓等級(jí)，采用普通戶外布置的話占地面積較大，所以本設(shè)計(jì)考慮采用GIS 高壓 SF6 全封閉組合電器，占地面積小，布置簡(jiǎn)單。 GIS 設(shè)備自上世紀(jì) 60 年代實(shí)