畢業(yè)設(shè)計(jì)：水電站電氣部分一次設(shè)備配電裝置初步設(shè)計(jì)（終稿）

1、昆明理工大學(xué)（德宏班）2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文)論文題目：水電站電氣部分一次設(shè)備配電裝置初步設(shè)計(jì)子 題 目：電廠參數(shù)（系統(tǒng)基準(zhǔn)Sj=100MVA) 序號(hào)類 型 機(jī)組容量（M）cos廠用電率（%）送電距離（km）Tmax小時(shí)系統(tǒng)220或110kVS (MVA)X1水電廠41505120 50000學(xué)生姓名：趙元鑫專業(yè)班級(jí)：09電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)學(xué) 號(hào)：20090638149指導(dǎo)老師：蔡子龍目錄 摘要摘 要-3關(guān)鍵詞-3前言-4發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計(jì)-5 主接線的方案設(shè)計(jì)-5電氣主接線方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較-10最優(yōu)電氣主接線方案的確定和設(shè)計(jì)圖繪制-10發(fā)電廠主變和廠用變?nèi)萘窟x擇-11廠用電設(shè)計(jì)-14短

2、路電流計(jì)算 短路電流計(jì)算概述 短路電流計(jì)算過程 短路電流計(jì)算成果導(dǎo)體、電器設(shè)備選擇及校驗(yàn) 導(dǎo)體和電氣選擇設(shè)計(jì)概述 導(dǎo)體的選擇與校驗(yàn) 主要電器設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 導(dǎo)體、電氣設(shè)備的選擇成果表 支柱絕緣子及避雷器的選擇高壓配電裝置的設(shè)計(jì) 設(shè)布置的一般要求 計(jì)原則與要求 高壓配電裝置平面布置和斷面圖繪 高壓配電裝置類型及特點(diǎn)避雷針的保護(hù)范圍計(jì)算 避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算步驟 避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算儀表與繼電保護(hù)的配置規(guī)劃設(shè)計(jì) 繼電保護(hù)配置規(guī)劃設(shè)計(jì) 儀表配置規(guī)劃設(shè)計(jì) 儀表、繼電保護(hù)（同期點(diǎn)）配置圖繪設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)謝辭參考文獻(xiàn)附錄摘要:本文為（3150)MV的水力發(fā)電廠的電氣一次主接線及屋外升壓變電站配電裝置進(jìn)行

3、初步設(shè)計(jì)。通過對(duì)原始資料的詳細(xì)分析，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，進(jìn)行了對(duì)電氣主接線最佳方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較廠用電接線方案的選擇；短路計(jì)算的手算；發(fā)電機(jī)變壓器的保護(hù)配置；電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)和保護(hù)配置；配電裝置；防雷設(shè)計(jì)；繼電保護(hù)規(guī)劃設(shè)計(jì)。編制設(shè)計(jì)說明書、計(jì)算書，接線主繪制、配電裝置平面圖和斷面圖、繼電保護(hù)裝置圖。關(guān)鍵詞:電氣主接線、短路計(jì)算、發(fā)電機(jī)變壓器、電氣設(shè)備選擇與檢驗(yàn)、配電、防雷、繼電保護(hù)。前言 水力發(fā)電已經(jīng)為65個(gè)國家提供工了大量的電力，幾乎在世界各國,準(zhǔn)確地說155個(gè)國家的能中扮演了重要角色。每年發(fā)電約2600萬億瓦小時(shí)，水力發(fā)電是最重要的可再生能源技術(shù)。發(fā)展水力發(fā)電具有以下五大優(yōu)勢：清潔.它

4、不產(chǎn)生如酸雨,煙霧和粉塵的大氣污染,抵消燃燒天然氣,燃煤和燃油的發(fā)電廠排出的大量二氧化碳;成本低,效率高,技術(shù)先進(jìn).水力發(fā)電運(yùn)行,維護(hù)的費(fèi)用是所有發(fā)電技術(shù)中最低的;可持續(xù)發(fā)展水和能源政策的制定者,出于環(huán)境保護(hù),消除貧困以及可持續(xù)發(fā)展則的考慮,有責(zé)任對(duì)水進(jìn)行最優(yōu)開發(fā).對(duì)于發(fā)展中國家,這些問題是急迫的,對(duì)用水和供電的需求愈加緊迫.因?yàn)樵S多發(fā)展中國家,具有巨大的未開發(fā)的潛在水能,水電開發(fā)技術(shù)能夠在滿足供水和供電的需求,又同時(shí)維護(hù)可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮關(guān)鍵作用;水的多用途利用之一.水力發(fā)電能夠在保證用水用電兩方面發(fā)揮關(guān)鍵作用,此二者是可接受的生活質(zhì)量所必不可少.水力發(fā)電和未來能源的需求;環(huán)境方面,所有的基

5、本建設(shè)不可避免地或遲或早都會(huì)影響自然環(huán)境.近幾年,人們已經(jīng)注意到水力發(fā)電負(fù)面影響,例如,土地的損失,對(duì)動(dòng)植物的影響,河流的變化.可是,專業(yè)知識(shí)表明,這些負(fù)面影響是可以見和減少的.的確,如果所有當(dāng)事各方能以建設(shè)性的方式和發(fā)展的目光共同努力,新的和已有的水電目就能改善環(huán)境.例如,某些大型水電站的庫區(qū)已經(jīng)變成了重要的自然保護(hù)地區(qū),在庫區(qū)和周圍地區(qū)物提供了生氣勃勃的生存環(huán)境.本次設(shè)計(jì)任務(wù)是水力發(fā)電廠電氣一次設(shè)計(jì)，建一座(3125)mw的水力發(fā)電廠,需要對(duì)電氣一次主接線的設(shè)計(jì)，短路電流計(jì)算，電氣設(shè)備一次的選擇，配電裝置的選擇與布置并作主接線圖，保護(hù)裝置圖、配電裝置平面圖和斷面布置圖。要求廠用電率1.4%

6、，電能送入系統(tǒng)， SKIPIF 1 5000小時(shí)，輸送距離為120km，系統(tǒng)情況。設(shè)計(jì)重點(diǎn)是對(duì)發(fā)電廠電氣主接線的擬定以及配電裝置的布置。電廠主接線表明發(fā)電機(jī)，變壓器，斷路器，輸電線路的數(shù)量和連接關(guān)系。本次設(shè)計(jì)的題目參數(shù)如下：電廠總裝機(jī)容量（375）mw的水力發(fā)電廠。廠用電率1%與系統(tǒng)情況：輸送距離45km.系統(tǒng)情況。升壓站不受場地限制。最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)： SKIPIF 1 5000小時(shí)/年。7. 設(shè)計(jì)自然條件:海拔 1000m 本地區(qū)污穢等級(jí) 2級(jí) 地震裂度 7級(jí) C 最低氣溫 -2C 平均溫度18C 畢業(yè)設(shè)計(jì)是很重要的一次設(shè)計(jì)，是對(duì)我們大學(xué)三年理論知識(shí)應(yīng)用，是養(yǎng)我們綜合能力的重要實(shí)踐。對(duì)學(xué)

7、生思想品德、工作態(tài)度、作作風(fēng)和獨(dú)立工作能力具有深遠(yuǎn)的影響。發(fā)電廠電氣主接線優(yōu)化設(shè)計(jì)發(fā)電廠接入系統(tǒng)概述主接線設(shè)計(jì)的基本要求: 電氣主接線是發(fā)電廠或變電站電氣部分的主體，直接影響運(yùn)行的可靠性、對(duì)配電裝置布置、繼電保護(hù)配置、自動(dòng)裝置及控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。對(duì)電氣主接線的基本要求是：可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性靈活性。1.可靠性 在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi)保證不中止供電的能力-供電的連續(xù)性分析和評(píng)估主接線可靠性通常從以下五個(gè)方面綜合考慮：( 1)發(fā)電廠或變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用 發(fā)電廠和變電所都是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其可靠性應(yīng)與在系統(tǒng)中的地位和作用一致。 1)系統(tǒng)中的大型發(fā)電廠或變電所其供電

8、容量大，范圍廣地位重要作用強(qiáng)，應(yīng)采用可靠性高的主接線形式，反之，應(yīng)采用可靠性低的主接線形式。 2)發(fā)電廠和變電所接入電力系統(tǒng)方式 接入系統(tǒng)方式指其與電力系統(tǒng)連接方式 中小型發(fā)電廠靠近負(fù)荷中心，只是把容量不大的剩余功率輸送給系統(tǒng)，采用單回路弱聯(lián)系方式大型發(fā)電廠一般遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，發(fā)出的功率幾乎全部輸送給系統(tǒng)(2)負(fù)荷的性質(zhì)主接線的可靠性應(yīng)考慮發(fā)電廠和變電所的運(yùn)行方式（指帶基荷或腰荷或峰荷）及負(fù)荷的性質(zhì)（負(fù)荷的類別）(3)設(shè)備制造水平1)構(gòu)成主接線的一次設(shè)備及其控制、保護(hù)他的二次設(shè)備的制造水平可靠性決定主接線的可靠性。2)主接線形式越復(fù)雜，即構(gòu)成主接線的設(shè)備越多，將有可能降低主接線的可靠性。（4）長

9、期實(shí)踐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn) 運(yùn)行管理水平和運(yùn)行人員的素質(zhì)也影響主接線的可靠性。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)積累是提高可靠性的重要條件，運(yùn)行實(shí)踐是衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)。定性分析和衡量主接線可靠性的基本標(biāo)準(zhǔn)：1）斷路器檢修時(shí)，能否不影響供電.2）斷路器、線路或母線故障及母線隔離開關(guān)檢修時(shí)，停運(yùn)的出線回路數(shù)和停電時(shí)間的長短，以及能否保證對(duì)一類用戶供電。3）發(fā)電廠或變電所全部停電的可能性。4）大型機(jī)組突然停運(yùn)時(shí)，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響與后果.1）操作的方便性。2）調(diào)度方便性。主接線能適應(yīng)系統(tǒng)或本廠所的各種運(yùn)行方式3）擴(kuò)建方便性。具有初期終期擴(kuò)建的靈活方便性。1）投資省 設(shè)備少且廉價(jià)（接線簡單且選用輕型斷路器）。2）占地面積少 一次設(shè)

10、計(jì)，分期投資,盡快發(fā)展經(jīng)濟(jì)效益。3）電能損耗少 合理選擇變壓器的容量和臺(tái)數(shù)，避免兩次變壓 正確處理可靠性和經(jīng)濟(jì)性的矛盾 一般在滿足可靠性的前提條件下，提高主接線的經(jīng)濟(jì)性。分析主接線的特點(diǎn)，注意按基本要求進(jìn)行.電氣主接線設(shè)計(jì)的原則原則以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能的節(jié)省投資，就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。雙母線接線和雙母線分段接線雙母線接線 優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：( I; y$ c/ u1 T* V6 ( ?; L

11、i1、檢修任一組母線可不中斷供電；2、檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時(shí)，只斷開該回路；( K( t3 & h( W( v) F3、當(dāng)工作母線故障時(shí)，可將全部回路轉(zhuǎn)移到備用母線上，從而使各回路! a% 7 k* L0 E7 N迅速恢復(fù)供電；! s- x! Z# M8 / w c9 & I4、檢修任一回路斷路器時(shí)，可將被檢修的斷路器位置用“跨條”連接后，+ s % I+ n+ + Z8 A3 U1 e用母聯(lián)斷路器代替被檢修的斷路器不至使該回路長時(shí)間中斷供電；5、在個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可將該回路單獨(dú)接至備用母線上；! z1 I8 N8 l& g3 a+ 7 G6、便于擴(kuò) 對(duì)于，110K220KV

12、 輸送功率較多，送電距離較遠(yuǎn)，其斷路器或母線檢修時(shí)，需要停電，而斷路器檢修時(shí)間較長，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定，110KV220KV 雙母線接線的配電裝置中，當(dāng)出線回路數(shù)達(dá) 7 回，（110KV）或 5 回（220KV）時(shí)，一般應(yīng)裝設(shè)專用旁路斷器和旁路母線。7 e7 r a3 u+ J y0 32 雙母線分段接線 雙母線分段，可以分段運(yùn)行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個(gè)元件可完全分別接到不同的母線上，對(duì)大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護(hù)方式和操作運(yùn)行方面都不會(huì)發(fā)生問題。而較容易實(shí)現(xiàn)分階段的擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢

13、修時(shí)要停運(yùn)線路，占地面積較大，一般當(dāng)連接的進(jìn)出線回路數(shù)在 11 回及以下時(shí)，母線不分段。綜上幾種主接線的優(yōu)缺點(diǎn)和可靠性及經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)設(shè)計(jì)的原始資料可知該發(fā)電廠選擇雙母線接線方式。為了保證雙母線的配電裝置，在進(jìn)出線斷路器檢修時(shí)（包括其保護(hù)裝置和檢修及調(diào)試），不中斷對(duì)用戶的供電，可增設(shè)旁路母線，或旁路斷路器。 根據(jù)設(shè)計(jì)所給的參數(shù)，該發(fā)電廠總裝機(jī)容量為（3125）=375mw,容量為125mw,屬于地方性小型發(fā)電廠（總裝機(jī)容量為 450MW），考慮一次開發(fā)建成，擴(kuò)建和后期開發(fā)的可性較小。電能通過 130kM 線路送入大系統(tǒng)。最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 5000 小時(shí)/年，在整個(gè)電力系統(tǒng)中擔(dān)任腰荷，且因在系

14、統(tǒng)中的作用不是很重要，故在主接線設(shè)計(jì)方面，應(yīng)要保證所發(fā)電能全部送出，不窩電的可靠性同時(shí)，考慮有足夠的運(yùn)行靈活性和投資的經(jīng)濟(jì)性。發(fā)電機(jī)接入系統(tǒng)方案比較輸送距離根據(jù)題目所給輸送距離 130kM，輸送容量 300MW，查發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)守則 P46額定電壓（kv)輸送容量(MW)輸送距離(km)110105050150220100500100300所以所出電壓為kv 確定出線回路數(shù)由于電廠的總?cè)萘繛椋?75MVA），Tmin=5000 小時(shí)/年，線路傳輸?shù)墓β什淮螅瑫r(shí)考慮系統(tǒng)情況，參照已投運(yùn)的相同容量的電廠與系統(tǒng)連接情況并查資料 P.46附錄 附表16、17 18 P52附錄 附表133作出如下方

15、案：回路數(shù)=輸送容量/經(jīng)濟(jì)容量取接近的整數(shù)值可靠系數(shù)=經(jīng)濟(jì)容量回?cái)?shù)數(shù)/輸送容量輸送容量=450（100%1.2%)導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)對(duì)照表方案導(dǎo)線型號(hào)經(jīng)濟(jì)輸送容量回路數(shù)投資K備注方案1LGJ300105MVA335=151,05方案2LGJ400141VA33方案3LGJ50022 方案比較：在以上三個(gè)方案中，方案1中，K1.2而但出線增加,投資增加，方案 3 由于只選用兩條線路，若出現(xiàn)一條線路故障的情況時(shí),另一條線路在持續(xù)發(fā)熱情況下輸送 60MVA，經(jīng)濟(jì)輸送容量 176.41MVA，并且 Tmax=5000小時(shí)可以利用枯水季節(jié)對(duì)線路進(jìn)行檢修,如選擇 3 回出線則Kp=3176/=可靠性雖然增加 ,但投

16、資大大增加,并且不利于檢修和擴(kuò)建,所以選擇以下導(dǎo)線,并選擇兩回出線。導(dǎo)體在持續(xù)發(fā)熱情況下輸送容量MVA經(jīng)濟(jì)輸送容量MVA導(dǎo)線型號(hào)面積mm2500載流量220KV經(jīng)載流量35kv220kvLGJQ360所以：導(dǎo)線選擇的結(jié)果為：額定電壓（Kv）輸送容量（MW）輸送距離 kM110105050150大電機(jī)與變壓器的連接關(guān)系由設(shè)計(jì)任務(wù)可知，待開發(fā)電廠機(jī)組臺(tái)數(shù)為 4 臺(tái)，單機(jī)容量 75MW。顯然，可以采用的接線方式有：1 機(jī)1 變單元接線形式；的擴(kuò)大單元接線形式（如下表）。發(fā)電機(jī)與變壓器間的連接關(guān)系序號(hào)可能的接線方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)備注1單元接線1 機(jī)1 變可靠性高 操作維護(hù)靈活設(shè)備多，占地多，投資大經(jīng)濟(jì)性較差

17、2擴(kuò)大單元接線2 機(jī)1 變又靈活性、設(shè)備減少、投資較少一變停可能影響兩機(jī)兼顧，可靠性差 高壓側(cè)選擇的接線的形式 待開發(fā)電廠屬于中小型水電廠，對(duì)應(yīng)于機(jī)組數(shù)較多的特點(diǎn)，參考相關(guān)的設(shè)計(jì)和規(guī)定，可以考慮的母線形式有：單母分段，雙母線和雙母線帶旁路三種形式。 主接線選擇方案名稱優(yōu)點(diǎn)適用范圍單母線分段斷路器把母線分段，對(duì)重要用戶可從不同段進(jìn)行供電，即兩個(gè)電源供電當(dāng)一母線段發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)切除故障段，保證正常段母線繼續(xù)間斷，不使重要用戶停電，由此提高供電的可靠性和靈活性。1)6-10kV 配電裝置出線回路數(shù)為 6回；2）35-63kV 配電裝置出線回路數(shù)為48 回；3）110-220kV 配電裝置出

18、線回?cái)?shù)為 34 回；雙母線帶母聯(lián)供電可靠，輪流檢修母線時(shí)，不會(huì)對(duì)用戶停止供電，工作母線發(fā)生故障時(shí)，能利用備用母線使無故障電路能迅速恢復(fù)工作，調(diào)度靈活，便于擴(kuò)建。1)6-10kV 配電裝置當(dāng)短路電流較大，出現(xiàn)需要帶電抗器；2）110kV-220kV 配電裝置出線回路數(shù)為 5 回及以上時(shí)；或 110220kV配電裝置在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路數(shù)在 ；4 回及以上。雙母線加裝旁路母線則可避免檢修斷路器時(shí)造成短時(shí)停電，運(yùn)行操作方便，不影響雙母線正常運(yùn)行進(jìn)出線斷路器檢修時(shí)，由專用旁路斷路器代替，通過旁路母線供電主接線的初步方案 由以上發(fā)電機(jī)和變壓器的連接方式和母線的形式，可以初步確定可以采用的主接線方

19、案如下：電氣主接線方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較在上一節(jié)楚萱的基礎(chǔ)上，對(duì)方案1和方案2進(jìn)行進(jìn)一步比較，列表如下，方案比較項(xiàng)目方案方 案 I方 案 II可靠性通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致供電中斷；一組母線故障后能迅速恢復(fù)供電；任一線路故障不影響機(jī)組功率外送；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路；供電方式靈活可靠性較高，檢修任一條母線不會(huì)影響機(jī)組或線路的正常運(yùn)行；檢修任一個(gè)母線上的隔離開關(guān)不影響機(jī)組或線路的正常運(yùn)行；一組母線故障可以迅速恢復(fù)供電；間隔相對(duì)較多，發(fā)生誤操作的可能性增加。靈活性各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一母線上，能夠靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變

20、化的需要；便于擴(kuò)建和發(fā)展；保護(hù)配置相對(duì)簡單。調(diào)度靈活，各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意的分配到某一組母線上；能靈活適應(yīng)電力系統(tǒng)各種方式調(diào)度和潮流變化的需要；保護(hù)配置相對(duì)復(fù)雜。經(jīng)濟(jì)性設(shè)備少，投資少，年運(yùn)行費(fèi)用少；占地面積相對(duì)小。投資多，設(shè)備數(shù)量多，年運(yùn)行費(fèi)用高；占地面積相對(duì)大一些；保護(hù)設(shè)置相對(duì)復(fù)雜，增加投資費(fèi)用。由上表可以看出，方案 I 較適合待開發(fā)的電廠。本設(shè)計(jì)確定其為最優(yōu)主接線方案。繪制電氣主接線圖(另見附頁)草圖如下：最優(yōu)電氣主接線方案的確定和設(shè)計(jì)圖繪制主變和廠用變的選擇發(fā)電機(jī)的選擇及主要參數(shù)由所給發(fā)電機(jī)的容量為MVA,查資料(四)15，查得發(fā)電機(jī)為編號(hào)型號(hào)容量（MW)額定電壓（W)Cos%*

21、%*%*QFSS/1252發(fā)電技術(shù)數(shù)據(jù)為：發(fā)電機(jī)型號(hào)QFSS/1252額定容量PN=125MW動(dòng)率因數(shù)額定電壓KV變壓器的選擇及主要參數(shù)：變壓器選擇規(guī)則：變壓器相數(shù)的選擇變壓器有三相變壓器和單相變壓器。在330KV及以下的發(fā)電廠和變電所，一般選用三相變壓器。單相變壓器組是由三個(gè)單相的變壓器組成，造價(jià)高、占地多、運(yùn)行費(fèi)用高。只有受變壓器的制造和運(yùn)輸條件限制時(shí)，才考慮用單相變壓器組。對(duì)于500KV發(fā)電廠和變電所，應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證來確定選用三相變壓器還是單相變壓器組。在本設(shè)計(jì)中，電壓等級(jí)是220KV，因此選用三相變壓器壓器。繞組數(shù)的選擇 發(fā)電廠的最大機(jī)組容量為125MW及以下時(shí)，若以兩種升高電壓向

22、用戶供電或與電力系統(tǒng)連接時(shí)，一般采用三繞組變壓器，其第三繞組接發(fā)電機(jī)。但是各繞組通過的功率應(yīng)該達(dá)到該變壓器容量的15%，否則不如采用兩臺(tái)雙繞組變壓器經(jīng)濟(jì)合理。發(fā)電廠的容量為200MW及以上的機(jī)組時(shí)，一般采用發(fā)電機(jī)-雙繞組變壓器單元接線形式接入系統(tǒng)。采用擴(kuò)大單元接線的變壓器，適宜采用低壓分裂繞組的變壓器，可以大大限制短路電流。根據(jù)以上選擇原則，并結(jié)合主接線采用發(fā)電機(jī)-變壓器單元接線形式，選用雙繞組變壓器。調(diào)壓方式選擇變壓器的調(diào)壓方式分帶負(fù)荷切換的有載（有勵(lì)磁）調(diào)壓方式和不帶負(fù)荷切換的無載（無勵(lì)磁）調(diào)壓方式兩種。在能滿足電壓正常波動(dòng)情況下一般采用無載調(diào)壓方式。對(duì)于接于出力變化大的發(fā)電廠的主變壓器，

23、要求變壓器的二次電壓維持在一定的水平，應(yīng)該采用有載調(diào)壓方式。由此，在設(shè)計(jì)中采用無載調(diào)壓方式，發(fā)電機(jī)可以通過發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)壓來調(diào)壓。繞組聯(lián)結(jié)方式變壓器繞組的聯(lián)結(jié)方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)中變壓器繞組采用的聯(lián)結(jié)方式有星形和三角形兩種，高壓繞組為星形聯(lián)結(jié)時(shí)，用符號(hào)Y表示，如果將中性點(diǎn)引出則用YN表示，對(duì)于中、低壓繞組則用y及yn表示；高壓繞組為三角形聯(lián)結(jié)時(shí)，用符號(hào)D表示，低壓繞組用d表示。三角形聯(lián)結(jié)的繞組可以消除三次諧波的影響，而若采用全星形的變壓器用于中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)中時(shí)，三次諧波沒有通路，將引起正弦波電壓畸變，使電壓波的峰值增大，危急變壓器的絕緣，并對(duì)繼電保護(hù)整定

24、的準(zhǔn)確性和靈敏性有影響。我國110KV及以上的電壓等級(jí)均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中性點(diǎn)都需要選擇YN的聯(lián)結(jié)方式，對(duì)于110KV變壓器的35KV側(cè)也采用yn的聯(lián)結(jié)方式，以便接入消弧線圈，而610KV側(cè)采用d形。因此，變壓器高壓側(cè)采用YN，低壓側(cè)采用d形聯(lián)結(jié)方式。容量的選擇有原始資料可知，110kv的中壓側(cè)主要受動(dòng)率繞組率，而10kv主要用于廠用電及無功補(bǔ)償裝置，所以容量比選擇為100/100/50. 主變壓器的冷卻方式的選擇 主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。 自然風(fēng)冷卻：一般只適用于小容量變壓器。 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器

25、本體尺寸等優(yōu)點(diǎn)。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護(hù)工作量較大。所以，選擇強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。主變選擇結(jié)果 按設(shè)計(jì)方案，采用四臺(tái)相同容量的主變，主變低壓側(cè)的電壓 10.5kV。查設(shè)計(jì)手冊(cè)P.214 主變壓器選擇要求，此按發(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組的廠用電負(fù)荷后，留 10%的裕度，機(jī)組的廠用電按機(jī)組容量的 1%考慮.所以, 發(fā)電機(jī)容量:S=Nf /cos=125/0.85=MVA 主變壓器容量:S=(125-125*1.05=MVA 查資料 P.189 附表 1-4 初步選用的變壓器為 型號(hào)SFP7-120000/220額定容量 SN120MVA額定電壓高壓側(cè)24222.

26、4%額定電壓低壓側(cè)連接組別空載損耗（KW）150負(fù)載損耗（KW）600空載電流（%）阻抗電壓（%） 14 廠用電的設(shè)計(jì) 水電站廠用電設(shè)計(jì)應(yīng)按照運(yùn)行、檢修和施工的要求，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃，使設(shè)計(jì)達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)，保證機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)和滿發(fā)地運(yùn)行。在運(yùn)行過程中，應(yīng)采取合理手段實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能增效的目的。 本廠屬于中小容量的水力發(fā)電廠，按發(fā)電廠電氣部分P.69：對(duì)中小型水電廠通常母線分兩段，只分為兩段，由兩臺(tái)廠用電以暗備用的方式向兩段廠用母線供電。又由資料 3 ，參照螺絲灣水電站電氣一次設(shè)計(jì)，本廠設(shè)計(jì)廠用電電壓可以采用 400V 兩段。從機(jī)組出口引接，高壓側(cè)電壓為 13.8kV。由于水電廠一

27、般壩區(qū)用電都比較遠(yuǎn)，故必要時(shí)可以考慮從 13.8kV的機(jī)組出口單獨(dú)引接兩路電源供給。1、廠用電變壓器容量選擇：由設(shè)計(jì)參數(shù)，廠用電率=1.4%，考慮到廠用電為暗備用，當(dāng)一臺(tái)機(jī)故障時(shí)另一臺(tái)機(jī)有足夠的容量承擔(dān)負(fù)荷。SN =300/0.851.0%=MVA查資料 P.169 附表 2116P.121 附表 322：初步選用的廠變壓器為： 附表7型號(hào)容量（KV) 電壓KV空載損耗負(fù)載損耗阻抗電壓（%）空載電流（%）連接組別高壓低壓 KVSL740004000355650320071Y,d112、關(guān)于廠用電工作電源、備用電源的說明：廠用電正常工作時(shí)由10T、11T分別供6.3KV I、 II段，低壓保持分

28、段運(yùn)行；在6.3KV任一段出現(xiàn)故障失去電源時(shí)由另一段自動(dòng)聯(lián)絡(luò)供電；在全廠機(jī)組停運(yùn)時(shí)，廠用電6.3KV I、II段可以分別由系統(tǒng)1T或3T供給。3、廠用電設(shè)計(jì)如下：第二章 短路電流計(jì)算 21 短路電流的概述一、 短路電流計(jì)算的目的意義短路電流計(jì)算的目的是為了正確的選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，進(jìn)而 進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。短路電流計(jì)算，首先需要繪制計(jì)算 電路圖。再在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算所考慮的各元件的額定參 數(shù)都標(biāo)出來，并將各元件依次編號(hào)，然后確定短路計(jì)算節(jié)點(diǎn)。短路 電流計(jì)算節(jié)點(diǎn)要選擇得使將要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可 能的短路電流通過。其次，根據(jù)所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路 圖，并計(jì)算電路

29、中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被 計(jì)算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件標(biāo)出來，并標(biāo)明其序號(hào)和阻 抗值，然后將等效電路化簡。對(duì)于工廠供電系統(tǒng)來說，因?yàn)閷㈦娏?系統(tǒng)當(dāng)作無限大容量電源，且短路電路也比較簡單，所以一般只需 采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，得出其等效總阻抗。最 后計(jì)算短路電流和短路容量。 短路是指電力系統(tǒng)正常運(yùn)行之外的相與相或相與地之間的“短接”三相系統(tǒng)中發(fā)生的短路有 4 種基本類型：三相短路，兩相短路，單相對(duì)地短路和兩相對(duì)地短路。其中，除三相短路時(shí)，三相回路依舊對(duì)稱，因而又稱對(duì)稱短路外，其余三類均屬不對(duì)稱短路。在中性點(diǎn)接地的電力網(wǎng)絡(luò)中，以一相對(duì)地的短路故障最多，約占全

30、部故障的90%。在中性點(diǎn)非直接接地的電力網(wǎng)絡(luò)中，短路故障主要是各種相間短路。二、 計(jì)算短路電流的目的計(jì)算短路電流的目的是為了限制短路的危害和縮小故障的影響范圍。在變電所和供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，基于如下用途必須進(jìn)行短路電流的計(jì)算： （1）選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性。 （2）選擇和整定繼電保護(hù)裝置，使之能正確的切除短路故障。 （3）確定合理的主接線方案、運(yùn)行方式及限流措施。 （4）保護(hù)電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下不損壞，盡量減少因短路故障產(chǎn)生的危害。 三、 短路計(jì)算條件 系統(tǒng)阻抗高壓電器中的短路電流時(shí),只需考慮發(fā)電機(jī)、變壓器、的電抗器,而忽略其電阻;

31、對(duì)于架空線和電纜,只有當(dāng)其電阻大于電抗1/3時(shí)才需計(jì)入電阻,一般也只計(jì)電抗而忽略電阻. 3. 短路電流計(jì)算公式或計(jì)算圖表,都以三相短路為計(jì)算條件.因?yàn)閱蜗喽搪坊蚨喽搪窌r(shí)的短路電流都小于三相短路電流.能夠分?jǐn)嗳喽搪冯娏鞯碾娖?一定能夠分?jǐn)鄦蜗喽搪冯娏骰蚨喽搪冯娏? 四、 短路計(jì)算一般規(guī)定 1.驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃內(nèi)容計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景規(guī)劃（一般為本期工程建成后 5-10 年）。確定短路電流時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列的接線方式。 2.選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)

32、中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫妱?dòng)機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。 3.選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗值回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)選擇在正常接線方式時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)。對(duì)帶電抗器的 6-10 kV 出線與廠用分支線回路，除其母線與母線隔離開關(guān)之間隔板前的引線和套管的計(jì)算短路點(diǎn)應(yīng)該選擇在電抗器前外，其余導(dǎo)體和電器的計(jì)算短路點(diǎn)一般選擇在電抗器后。導(dǎo)體和電器的動(dòng)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。若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路，或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)及自偶變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重情。22短路電流計(jì)算的過程在本設(shè)計(jì)中，按設(shè)計(jì)要求，短流電流將計(jì)算三相短路電流。

33、短路電流計(jì)算時(shí)間為0S、0.1S、0.2S、2S、4S()短路電流的計(jì)算方法（運(yùn)算曲線法） 本次設(shè)計(jì)課題中短路電流計(jì)算是應(yīng)用運(yùn)算曲線進(jìn)行的標(biāo)么值的近似計(jì)算，其基本計(jì)算步驟為：1.網(wǎng)絡(luò)化簡，得到各電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗；2.求各電源的計(jì)算電抗（將各轉(zhuǎn)移阻抗按各發(fā)電機(jī)額定功率歸算）；3.查運(yùn)算曲線，得到以發(fā)電機(jī)額定功率為基準(zhǔn)值的各電源送至短路點(diǎn)電流的標(biāo)么值；4.求（3）中各電流的有名值之和，即為短路點(diǎn)的短路電流；5.在要求提高計(jì)算準(zhǔn)確度的情況下，可進(jìn)行有關(guān)的修正計(jì)算；短路電流計(jì)算過程短路計(jì)算系統(tǒng)圖：網(wǎng)絡(luò)等值電路如圖21所示。 取 SB100MVA，電壓基準(zhǔn)值為各段的平均額定電壓：230kV、10.

34、5kV、6.3kV。求出各元件的電抗標(biāo)么值：發(fā)電機(jī) 1G、2G、3G：X SKIPIF 1 0 =X SKIPIF 1 0 =X SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 主變壓器T1、T2： 系統(tǒng) S： SKIPIF 1 0 X SKIPIF 1 0 =X SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 線路 L: X SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 45 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 求點(diǎn)d SKIPIF 1 0 的短路電流（1）網(wǎng)絡(luò)化簡如圖22所示。求轉(zhuǎn)移電抗X:系統(tǒng)S: X SKIPIF 1 0 =X SKIPIF 1 0 +X SKIPI

35、F 1 0 發(fā)電機(jī)1G、2G、3G: X SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 X SKIPIF 1 0 + SKIPIF 1 0 X SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 0.087+ SKIPIF 1 0 （2）求個(gè)電源的計(jì)算電抗X SKIPIF 1 0 :系統(tǒng)S： X SKIPIF 1 0 =X SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 =1.243發(fā)電機(jī)1G、2G、3G：X SKIPIF 1 0 =X SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 =0.56473（3）求短路電流標(biāo)幺值I SKIPIF 1 0 :查設(shè)計(jì)手冊(cè)

36、p138頁及139頁運(yùn)算曲線表48及表49得各電源在0S、2S、4S時(shí)的短路電流標(biāo)幺值：表21各電源供給的短路電流標(biāo)幺值電 源 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 I SKIPIF 1 0 I SKIPIF 1 0 發(fā)電機(jī)1G、2G、3G計(jì)算基準(zhǔn)電流I SKIPIF 1 0 求出短路點(diǎn)總短路電流I:系統(tǒng)S：I SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 發(fā)電機(jī)1G、2G、3G：I SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 短路電流=基準(zhǔn)電流電流標(biāo)幺值表22 各電源供給的短路電流有效值電 源基準(zhǔn)電流I SKIPIF 1 0 （KA） 短路電流I (KA) I SKIPIF 1

37、0 I SKIPIF 1 0 I SKIPIF 1 0 系統(tǒng)S發(fā)電機(jī)1G、2G、3G 短路總電流I(KA)求沖擊電流i SKIPIF 1 0 :查設(shè)計(jì)手冊(cè)P142表415，取K SKIPIF 1 0 i SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 k SKIPIF 1 0 I SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 求短路電流全電流最有效值I SKIPIF 1 0 : I SKIPIF 1 0 =I SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 2、求d SKIPIF 1 0 點(diǎn)的短路電流網(wǎng)絡(luò)花簡如圖23所示。求轉(zhuǎn)移電抗X:x SKIPIF 1 0 =x SKIPIF 1 0 +x

38、SKIPIF 1 0 X SKIPIF 1 0 =X SKIPIF 1 0 + SKIPIF 1 0 X SKIPIF 1 0 =0.156+ SKIPIF 1 0 系統(tǒng)S:X SKIPIF 1 0 =X SKIPIF 1 0 +X SKIPIF 1 0 + SKIPIF 1 0 =0.156+0.07+ SKIPIF 1 0 發(fā)電機(jī)1G、2G： X SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 X SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 發(fā)電機(jī)3G: X SKIPIF 1 0 =X SKIPIF 1 0 +X SKIPIF 1 0 + SKIPIF 1 0 =0.156+0.180+ SKIPIF 1 0 求各電源的計(jì)算電抗X SKIPIF