3x34MW水利水力發(fā)電廠課程設(shè)計(jì)

前言1.課程設(shè)計(jì)的目的：發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)電電氣工程專業(yè)基礎(chǔ)課程后的一次綜合性訓(xùn)練，通過(guò)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐達(dá)成：（1）鞏固“發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)”、“電力系統(tǒng)分析”等課程的理論知識(shí)。（2）熟悉國(guó)家能源開發(fā)策略和有關(guān)的技術(shù)規(guī)范、規(guī)定、導(dǎo)則等。（3）掌握發(fā)電廠（或變電所）電氣部分設(shè)計(jì)的基本方法和內(nèi)容。（4）學(xué)習(xí)工程設(shè)計(jì)說(shuō)明書的撰寫。（5）培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的工作能力和實(shí)際工程設(shè)計(jì)的基本技2.課程設(shè)計(jì)的任務(wù)規(guī)定：（1）分析原始資料（2）設(shè)計(jì)主接線（3）計(jì)算短路電流（4）電氣設(shè)備選擇3.設(shè)計(jì)成果：（1）完整的主接線圖一張（2）設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份目錄前言 1第一部分設(shè)計(jì)說(shuō)明書 4第一章對(duì)原始資料的分析 41.1主接線設(shè)計(jì)的基本規(guī)定 6第二章電氣主接線設(shè)計(jì) 62.1原始資料的分析 62.2電氣主接線設(shè)計(jì)依據(jù) 62.3主接線設(shè)計(jì)的一般環(huán)節(jié) 62.4發(fā)電機(jī)電壓（主）接線方案10KV側(cè) 62.5主接線方案的擬定 92.6水輪發(fā)電機(jī)的選擇 112.7變壓器的容量 122.8主變的選擇 132.9相數(shù)的選擇 132.10繞組的數(shù)量和鏈接方式的選擇 132.11普通型與自耦型的選擇 132.12各級(jí)電壓中性點(diǎn)運(yùn)營(yíng)方式選擇 14第三章短路電流計(jì)算 153.1短路電流計(jì)算的基本假設(shè) 153.2電路元件的參數(shù)計(jì)算 153.3網(wǎng)絡(luò)變換與簡(jiǎn)化方法 153.4短路電流實(shí)用計(jì)算方法 15第四章電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn) 164.1電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)定 164.1.1按正常工作條件選擇 164.1.2按短路條件校驗(yàn) 174.2斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn) 18第二部分設(shè)計(jì)計(jì)算書 18第五章短路電流計(jì)算過(guò)程 205.1阻抗元件標(biāo)么值計(jì)算 20第六章電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)部分計(jì)算 206.1斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn) 206.1.1機(jī)端斷路器和隔離開關(guān)（10.5KV）的選擇和校驗(yàn) 206.1.2主變壓器出口斷路器和隔離開關(guān)（220KV）的選擇和校驗(yàn) 216.1.3220kV出線斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn) 226.2導(dǎo)體、電纜的選擇和校驗(yàn) 226.2.1220kv母線的選擇校驗(yàn) 22個(gè)人總結(jié) 23參考文獻(xiàn) 23第一部分設(shè)計(jì)說(shuō)明書原始資料63×34MW水利水力發(fā)電廠電氣初設(shè)計(jì)水電廠裝機(jī)容量3×34MW，機(jī)組4500小時(shí)。，本地年平均最高氣溫30℃，海拔600m，地震烈度6級(jí)。土壤電阻率400Ω·m，無(wú)其他特殊環(huán)境條件。（1）主變壓器采用SFPL7-40000型，采用Y0/△-11接線方式，低壓側(cè)電壓10.5KV，高壓側(cè)242±2×2.5%。（2）發(fā)電機(jī)額定電壓10.5kV，5，次暫態(tài)電抗（標(biāo)么值）。（3）繼電保護(hù)：主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0.08s，后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間3s，斷路器采用SW6－220型，動(dòng)作時(shí)間0.6s，固有分閘時(shí)間0.06s。（4）廠用電：無(wú)高壓廠用電氣設(shè)備。（5）接入系統(tǒng)：一回220kV,14km架空線路接入樞紐變電所，系統(tǒng)容量按無(wú)限大考慮，地區(qū)變電所母線最大短路電流27KA（周期分量，并計(jì)入十年發(fā)展），線路阻抗0.4Ω/km。第一章對(duì)原始資料的分析根據(jù)原始資料，本電廠是中小型發(fā)電廠，基本不承擔(dān)負(fù)荷。重要與220KV系統(tǒng)相連，由資料我們可知，10kV側(cè)可以直接承擔(dān)廠用供電，還可以供附近工廠用電。這里有兩電壓等級(jí)，分別是10kV，220kV，由10kV升高為220kV通過(guò)一回架空線與220kV系統(tǒng)相連。1主接線設(shè)計(jì)的基本規(guī)定主接線設(shè)計(jì)的合理性直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的可靠性，靈活性及對(duì)電器的選擇、配電裝置、繼電保護(hù)、自動(dòng)控制裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)(電氣一次部分）》中有關(guān)規(guī)定：“變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件擬定。并綜合考慮供電可靠、運(yùn)營(yíng)靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過(guò)渡或擴(kuò)建等規(guī)定”。主接線設(shè)計(jì)的基本規(guī)定如下：1可靠性所謂可靠性是指主接線能可靠的運(yùn)營(yíng)工作，以保證對(duì)用戶不間斷供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)營(yíng)實(shí)踐，通過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)實(shí)踐的考驗(yàn)，對(duì)以往所采用的主接線，優(yōu)先采用。主接線的可靠性是它的各組成元件，涉及一、二次設(shè)備部分在運(yùn)營(yíng)中可靠性的綜合。同時(shí)，可靠性不是絕對(duì)的而是相對(duì)的。也許一種主接線對(duì)某些變電所是可靠的，而對(duì)另一些變電所也許就不是可靠的。評(píng)價(jià)主接線方式可靠的標(biāo)志是：（1）線路、母線（涉及母線側(cè)隔離刀閘）等故障或檢修時(shí)，停電范圍的大小和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，能否保證對(duì)一類、二類負(fù)荷的供電。（2）線路、斷路器、母線故障和檢修時(shí)，停運(yùn)線路的回?cái)?shù)和停運(yùn)時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電。（3）變電所所有停電的也許性。（4）大型機(jī)組忽然停電，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)的影響與后果。2靈活性電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)營(yíng)方式的轉(zhuǎn)換，靈活性重要涉及以下幾個(gè)方面：（1）操作的方便性：電氣主接線應(yīng)當(dāng)在滿足可靠性的條件下，接線簡(jiǎn)樸，操作方便，盡也許地使操作環(huán)節(jié)少，以便于運(yùn)營(yíng)人員掌握，不致在操作過(guò)程中出差錯(cuò)。（2）調(diào)度的方便性：電氣主接線在正常運(yùn)營(yíng)時(shí)，要能根據(jù)調(diào)度規(guī)定，方便地改變運(yùn)營(yíng)方式，并且在發(fā)生事故時(shí)，要能盡快地切除故障，使停電時(shí)間最短，影響范圍最小，不致過(guò)多地影響對(duì)用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。（3）擴(kuò)建的方便性：對(duì)將來(lái)要擴(kuò)建的發(fā)電廠，其接線必須具有擴(kuò)建的方便性。特別是火電廠，在設(shè)計(jì)主接線時(shí)應(yīng)留有發(fā)展擴(kuò)建的余地。設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮最終接線的實(shí)現(xiàn)，還要考慮到從初期接線到最終接線的也許和分段施工的可行方案，使其盡也許地不影響連續(xù)供電或在停電時(shí)間最短的情況下，將來(lái)能順利完畢過(guò)渡方案的實(shí)行，使改造工作量最少。3經(jīng)濟(jì)性主接線的經(jīng)濟(jì)性和可靠性之間經(jīng)常存在矛盾，所以應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。經(jīng)濟(jì)性重要從以下幾個(gè)方面考慮：（1）節(jié)省一次投資。主接線應(yīng)簡(jiǎn)樸清楚，并要適當(dāng)采用限制短路電流的措施，以節(jié)省開關(guān)電器數(shù)量、選用價(jià)廉的電器或輕型電器，以便減少投資。（2）占地面積少。主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置布置發(fā)明節(jié)約土地的條件，盡也許使占地面積少；同時(shí)應(yīng)注意節(jié)約搬遷費(fèi)用、安裝費(fèi)用和外匯費(fèi)用。對(duì)大容量發(fā)電廠或變電站，在也許和允許條件下，應(yīng)采用一次設(shè)計(jì)，分期投資、投建，盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。（3）電能損耗少。在發(fā)電廠或變電站中，電能損耗重要來(lái)自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理地選擇變壓器的形式、容量和臺(tái)數(shù)，盡量避免兩次變壓而增長(zhǎng)電能損耗。第二章電氣主接線設(shè)計(jì)2.1原始資料分析根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書所提供的資料可知：該水電站為典型的小水電，不擔(dān)任重要負(fù)荷的供電，對(duì)設(shè)計(jì)的可靠性、安全性、靈活性等沒(méi)有很嚴(yán)格的規(guī)定，擬定1～2臺(tái)變壓器。，周邊的環(huán)境和氣候?qū)υO(shè)備的選擇的制約也不大。綜上，在設(shè)計(jì)中要充足分析所給的原始資料，同時(shí)結(jié)合實(shí)際的情況，做到設(shè)計(jì)的方案具有可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等。2.2電氣主接線設(shè)計(jì)依據(jù)電氣主接線設(shè)計(jì)是水電站電氣設(shè)計(jì)的主體。它與電力系統(tǒng)、樞紐條件、電站動(dòng)能參數(shù)以及電站運(yùn)營(yíng)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性等密切相關(guān)，并對(duì)電氣布置、設(shè)備選擇、繼電保護(hù)和控制方式等都有較大的影響，必須緊密結(jié)合所在電力系統(tǒng)和電站的具體情況，全面地分析有關(guān)影響因素，對(duì)的解決它們之間的關(guān)系，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理地選定接線方案。2.3主接線設(shè)計(jì)的一般環(huán)節(jié)1、對(duì)設(shè)計(jì)依據(jù)和基礎(chǔ)資料進(jìn)行綜合分析。2、擬定主變的容量和臺(tái)數(shù)，擬定也許采用的主接線形式。3、論證是否需要限制短路電流，并采用合理的措施。4、對(duì)選出來(lái)的方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)綜合比較，擬定最佳主接線方案。2.4發(fā)電機(jī)電壓（主）接線方案10KV側(cè)根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的規(guī)范和成熟的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，聯(lián)系本小水電站的工程實(shí)際，滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的前提下，發(fā)電機(jī)電壓接線可采納的接線方式有以下三種：（一）單母線接線（圖2.1）圖2.1（1）優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備少，接線清楚，經(jīng)濟(jì)性好，操作簡(jiǎn)樸方便，不易誤操作，便于采用成套配電裝置，并且母線便于向兩端延伸，方便擴(kuò)建。（2）缺陷：可靠性偏差，母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)，所有回路都要停止工作，也就是要導(dǎo)致全廠長(zhǎng)期停電。調(diào)度是很不方便，電源只能并列運(yùn)營(yíng)，不能分裂運(yùn)營(yíng)，并且線路側(cè)發(fā)生短路時(shí)，有較大的短路電流。（3）一般合用范圍：一般只用在出現(xiàn)回路少，并且沒(méi)有重要負(fù)荷的發(fā)電廠。（二）單元接線（圖2.2）圖2.2單元接線示意圖（1）優(yōu)點(diǎn)：發(fā)電機(jī)與主變壓器容量相同，接線最簡(jiǎn)明清楚，故障影響范圍最小，運(yùn)營(yíng)可靠、靈活；發(fā)電機(jī)電壓設(shè)備最少，布置最簡(jiǎn)樸方便，維護(hù)工作量也最小；繼電保護(hù)簡(jiǎn)樸。（2）缺陷：主變壓器與高壓斷路器數(shù)量多，增長(zhǎng)布置場(chǎng)地與設(shè)備的投資；主變壓器高壓側(cè)出線回路多，布置復(fù)雜，對(duì)簡(jiǎn)化高壓側(cè)接線不利；主變壓器故障時(shí)影響機(jī)組送電。（3）一般合用范圍：?jiǎn)螜C(jī)容量一般在100MW及以上機(jī)組，且臺(tái)數(shù)在6臺(tái)及以下者；單機(jī)容量在45MW～80MW之間，經(jīng)經(jīng)濟(jì)比較采用其它接線方式不合適時(shí)。（三）擴(kuò)大單元接線（圖2.3）圖2.3擴(kuò)大單元接線示意圖（1）優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)樸清楚，運(yùn)營(yíng)維護(hù)方便；與單元接線比較，減少主變壓器臺(tái)數(shù)及其相應(yīng)的高壓設(shè)備，縮小布置場(chǎng)地，節(jié)省投資；與單元接線比較，任一機(jī)組停機(jī)，不影響廠用電源供電，本單元兩臺(tái)機(jī)組停機(jī)，仍可繼續(xù)有系統(tǒng)主變壓器倒送；減少主變壓器高壓側(cè)出線，可簡(jiǎn)化布置和高壓側(cè)接線。（2）缺陷：主變壓器故障或檢修時(shí)，兩臺(tái)機(jī)組容量不能送出；增長(zhǎng)兩臺(tái)低壓側(cè)斷路器，且增大發(fā)電機(jī)電壓短路容量，對(duì)大型變壓器低壓側(cè)可用分裂線圈以限制短路容量。（3）一般合用范圍：適應(yīng)范圍較廣，能較好的適應(yīng)水電站布置的特點(diǎn)，只要電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)和水庫(kù)調(diào)節(jié)性能允許，一般都可使用；當(dāng)水電站只有一個(gè)擴(kuò)大單元時(shí)，除滿足系統(tǒng)允許條件外，應(yīng)注意避免在主變壓器回路故障或檢修時(shí)導(dǎo)致大量棄水、損失電能和影響下游供水，同時(shí)還應(yīng)考慮有可靠的外來(lái)廠用電源。(四)關(guān)于單元接線中裝設(shè)斷路器問(wèn)題單元接線的發(fā)電機(jī)電壓回路中，具有下列情況之一者，可考慮裝設(shè)斷路器：（1）擔(dān)任尖峰負(fù)荷的水電站，經(jīng)常有也許全廠停機(jī)，而機(jī)組啟動(dòng)、排水、照明等需通過(guò)變壓器向廠用變倒送電，此時(shí)，可在接有廠用變壓器的單元中裝設(shè)斷路器。（2）在單元回路分支線上接有近區(qū)負(fù)荷者。（3）當(dāng)單元之間規(guī)定設(shè)立聯(lián)絡(luò)母線時(shí)，應(yīng)考慮加裝發(fā)電機(jī)電壓斷路器。綜合考慮該單元接線不需要裝設(shè)斷路器2.5主接線方案擬定（一）主接線方案初步比較：由以上三種接線方案的優(yōu)缺陷分析和接線示意圖，本著可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的原則，結(jié)合電廠實(shí)際綜合分析，可以得出：?jiǎn)文妇€和擴(kuò)大單元接線相比較，其可靠性和靈活性都很相近，廠用電都是在發(fā)電機(jī)10.5KV側(cè)取得，然而本電站只有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)，比較特殊，所以單母線和擴(kuò)大單元接線形式相近。從接線圖中可以明顯地看出單母線接線低壓側(cè)多用三個(gè)（三相）斷路器和三個(gè)（三相）隔離開關(guān)，增長(zhǎng)了一次投資，同時(shí)也增長(zhǎng)了其繼電保護(hù)的復(fù)雜限度。所以可以明顯淘汰單母線接線方案,從而保存擴(kuò)大單元接線（方案1）和單元接線方案（方案2）。（二）主接線方案的擬定技術(shù)比較：方案的技術(shù)特性分析，一般從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：1、供電的可靠性；2、運(yùn)營(yíng)上的安全和靈活性；3、接線和繼電保護(hù)的簡(jiǎn)化；4、維護(hù)與檢修的方便等。需要說(shuō)明的是：在比較接線方案是，應(yīng)估計(jì)到接線中發(fā)電機(jī)、變壓器、線路、母線等的繼電保護(hù)能否實(shí)現(xiàn)及其復(fù)雜限度。然而經(jīng)驗(yàn)表白，對(duì)任何接線方案都能實(shí)現(xiàn)可靠的繼電保護(hù)，由于一次設(shè)備投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二次設(shè)備的投資，所以即使某個(gè)別元件保護(hù)復(fù)雜化，也不能作為不采用較經(jīng)濟(jì)接線方案的理由。從供電的可靠性看：對(duì)于方案2，廠用電從兩臺(tái)發(fā)電機(jī)上取得，即使檢修其中一臺(tái)變壓器和兩機(jī)組停機(jī)電廠也不會(huì)停電，然而兩臺(tái)變壓器同時(shí)故障的也許性非常小。相比方案1，若檢修變壓器電廠就會(huì)停電，否則要此外接入廠用電源，這樣投資就增長(zhǎng)了。這樣，方案2的可靠性相對(duì)高些。從運(yùn)營(yíng)安全和靈活性看：方案2的變壓器的短路容量比方案1小，對(duì)變壓器和發(fā)電機(jī)的絕緣水平規(guī)定相對(duì)較低，安全性相對(duì)較高，其靈活性也比較好。從接線和繼電保護(hù)看：方案1的接線和繼電保護(hù)都相對(duì)方案2較復(fù)雜。從維護(hù)與檢修看：方案1的維護(hù)相比方案2較復(fù)雜，方案1的檢修相比方案2較方便。10kV接線方式單母線單元接線擴(kuò)大單元接線斷路器數(shù)846隔離開關(guān)數(shù)1186方案：最后選定擴(kuò)大單元接線2.6水輪發(fā)電機(jī)的選擇在我國(guó)，水電站容量為20～80MVA的發(fā)電機(jī)額定電壓取10.5kV，容量為20～170MVA的發(fā)電機(jī)功率因數(shù)取0.8～0.85。因此可以選發(fā)電機(jī)型號(hào)SF25-16/410，其參數(shù)如下表：表2.1.發(fā)電機(jī)SF25-16/410參數(shù)表型號(hào)額定容量功率因數(shù)額定電壓（V）額定電流（A）次暫態(tài)電抗（MVA）（MW）SF25-16/41031.25250.81050017200.26（1）主變壓器采用SFPL7-40000型，采用Y0/△-11接線方式，低壓側(cè)電壓10.5KV，高壓側(cè)242±2×2.5%。（2）發(fā)電機(jī)額定電壓10.5kV，5，次暫態(tài)電抗（標(biāo)么值2.7變壓器容量1、主變?nèi)萘康臄M定廠用電變壓器容量的選擇和校驗(yàn)應(yīng)符合下列原則:a）滿足在各種運(yùn)營(yíng)方式下，也許出現(xiàn)的最大負(fù)荷。b）一臺(tái)廠用電變壓器計(jì)劃?rùn)z修或故障時(shí)，其余廠用電變壓器應(yīng)能擔(dān)負(fù)I、Ⅱ類廠用電負(fù)荷或短時(shí)擔(dān)負(fù)廠用電最大負(fù)荷。但可不考慮一臺(tái)廠用電變壓器計(jì)劃?rùn)z修時(shí)另一臺(tái)廠用電變壓器故障或兩臺(tái)廠用電變壓器同時(shí)故障的情況。c）保證需要自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)在故障消除后電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)所連接的廠用電母線電壓不低于額定電壓的60%--65%。d）裝設(shè)兩臺(tái)互為備用的廠用電電源變壓器時(shí)，每臺(tái)廠用電變壓器的額定容量應(yīng)滿足所有I、n類負(fù)荷或短時(shí)滿足廠用電最大負(fù)荷的需要。e）裝設(shè)三臺(tái)廠用電電源變壓器互為備用或其中一臺(tái)為明備用時(shí)，計(jì)及負(fù)荷分派不均勻等情況，每臺(tái)的額定容量宜為廠用電最大負(fù)荷的50%--60%。f）裝設(shè)3臺(tái)以上廠用電電源變壓器時(shí)，應(yīng)按其接線的運(yùn)營(yíng)方式及所連接的負(fù)荷分析擬定。g）廠用電配電變壓器容量選擇應(yīng)滿足所連接的最大負(fù)荷需要。h）廠用電變壓器不宜采用逼迫風(fēng)冷時(shí)連續(xù)輸出容量作為額定容量選擇的依據(jù)，但對(duì)不經(jīng)常運(yùn)營(yíng)或經(jīng)常短時(shí)運(yùn)營(yíng)的廠用電配電變壓器應(yīng)充足運(yùn)用其過(guò)負(fù)荷能力。2.8主變的選擇該水電站遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，水電站的廠用電很少（0.2%），且沒(méi)有地區(qū)負(fù)荷，因此，選擇主變壓器的容量應(yīng)大體等于與其連接的發(fā)電機(jī)容量。水電廠多數(shù)擔(dān)任峰荷，為了操作方便，其主變壓器經(jīng)常不從電網(wǎng)切開，因此規(guī)定變壓器空載損耗盡量小。2.9相數(shù)的選擇主變采用三相或單相，重要考慮變壓器的可靠性規(guī)定及運(yùn)送條件等因素。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)有關(guān)規(guī)定，當(dāng)運(yùn)送條件不受限制時(shí)，在330KV及以下的電廠及變電所均選用三相變壓器。由于三相變壓器比相同容量的單相變壓器具有節(jié)省投資，占地面積小，運(yùn)營(yíng)過(guò)程損耗小的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)本電廠的運(yùn)送地理?xiàng)l件不受限制，因而選用三相變壓器。2.10繞組數(shù)量和連接方式的選擇（1）繞組數(shù)量選擇：根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定：“最大機(jī)組容量為125MW及以下的發(fā)電廠，當(dāng)有兩種升高電壓向用戶供電與或與系統(tǒng)相連接時(shí)，宜采用三繞組變壓器。結(jié)合本電廠實(shí)際，因而采用雙繞組變壓器。（2）繞組連接方式選擇：我國(guó)110KV及以上的電壓，變壓器繞組都采用連接，35KV一下電壓，變壓器繞組都采用連接。結(jié)合很電廠實(shí)際，因而主變壓器接線方式采用連接，根據(jù)題目規(guī)定的2.11普通型與自偶型選擇根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定：“在220KV及以上的電壓等級(jí)才宜優(yōu)先考慮采用自偶變壓器。自偶變壓器一般作為聯(lián)絡(luò)變壓器和連接兩個(gè)直接接地系統(tǒng)。從經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，結(jié)合本電廠實(shí)際，選用普通型變壓器。根據(jù)題目給定變壓器型號(hào)SFPL7-40000采用Y0/△-11接線方式，低壓側(cè)電壓10.5KV，高壓側(cè)242±2×2.5%。查《變壓器常用技術(shù)數(shù)據(jù)與故障監(jiān)測(cè)及實(shí)驗(yàn)新技術(shù)實(shí)用手冊(cè)》重要技術(shù)參數(shù)如下：

額定容量：40000/40000（KVA）

額定電壓：高壓—242±2×2.5%；低壓—10.5（KV）

連接組標(biāo)號(hào)：Ynd11

空載損耗：51(KW)

短路損耗：12~14（KW）

空載電流（%）：0.7

所以一次性選擇兩臺(tái)SFPL7-40000型變壓器為主變。表2.2電力變壓器技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定容量（KVA）額定電壓（KV）空載電流（%）空載損耗KW負(fù)載損耗KW高壓低壓SFP7—4000040000220(242)±2×2.5%10.50.7522542.12各級(jí)電壓中性點(diǎn)運(yùn)營(yíng)方式選擇運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)表白，中性點(diǎn)運(yùn)營(yíng)方式的對(duì)的與否關(guān)系到電壓等級(jí)、絕緣水平、通信干擾、接地保護(hù)方式、運(yùn)營(yíng)的可靠性、系統(tǒng)接線等許多方面。目前，我國(guó)電力系統(tǒng)中普遍采用的中性點(diǎn)運(yùn)營(yíng)方式有中性點(diǎn)直接接地、中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地等方式接地。隨著電力網(wǎng)電壓等級(jí)的升高，對(duì)絕緣的投資大大增長(zhǎng)，為了減少設(shè)備造價(jià)，可以采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。目前，我國(guó)對(duì)110kV及以上電力系統(tǒng)一般都采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是：?jiǎn)蜗嘟拥貢r(shí)，其中性點(diǎn)電位不變，非故障相對(duì)地電壓接近相電壓（也許略有增大），因此減少了絕緣投資。3～10kV電力網(wǎng)中，當(dāng)單相接地電流小于30A時(shí)，采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)營(yíng)方式。發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)均采用非直接接地方式，本設(shè)計(jì)方案采用的是單元接線，所以按規(guī)程應(yīng)當(dāng)采用經(jīng)消弧線圈接地方式。綜上所述，2200kV側(cè)采用中性點(diǎn)直接接地方案，10.5KV側(cè)采用不接地方案，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)采用經(jīng)消弧線圈接地方案。第三章短路電流計(jì)算3.1短路電流計(jì)算的基本假設(shè)（1）短路過(guò)程中各發(fā)電機(jī)之間不發(fā)生搖擺，并認(rèn)為所有發(fā)電機(jī)的電勢(shì)都相同電位。（2）負(fù)荷只作近似估計(jì)，或當(dāng)作恒定電抗，或當(dāng)作某種臨時(shí)附加電源，視具體情況而定。（3）不計(jì)磁路飽和。系統(tǒng)各元件的參數(shù)都是恒定的，可以用疊加原理。（4）對(duì)稱三相系統(tǒng)。出不對(duì)稱短路故障處不對(duì)稱之外，實(shí)際系統(tǒng)都是對(duì)稱的。（5）忽略了高壓線的電阻電容，忽略變壓器的電阻和勵(lì)磁電流，這就是說(shuō)，發(fā)電機(jī)、輸電、變電和用電的元件均勻純電抗表達(dá)。（6）金屬性短路，即不計(jì)過(guò)度電阻的影響，認(rèn)為過(guò)渡電阻為零的短路情況。3.2電路元件的參數(shù)計(jì)算選取基準(zhǔn)容量為100MVA，歸算到220KV側(cè)進(jìn)行標(biāo)么值計(jì)算。具體的計(jì)算過(guò)程詳見設(shè)計(jì)計(jì)算書。3.3網(wǎng)絡(luò)變換與簡(jiǎn)化方法綜合運(yùn)用Y—變換，網(wǎng)絡(luò)中間點(diǎn)消去法，對(duì)該電廠的接線與外界接線進(jìn)行變換和簡(jiǎn)化。具體的計(jì)算過(guò)程詳見設(shè)計(jì)計(jì)算書。3.4短路電流實(shí)用計(jì)算方法在工程計(jì)算中短路電流的計(jì)算常采用實(shí)用曲線法，其計(jì)算環(huán)節(jié)如下：（1）選擇計(jì)算短路點(diǎn)；（2）畫等值網(wǎng)絡(luò)圖；A、選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓。B、一方面去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷分支。線路電容、各元件的電阻，發(fā)電機(jī)電抗用次暫態(tài)電抗。C、將各元件電抗換算為同一基準(zhǔn)的標(biāo)么值電抗。D、匯出等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號(hào)。E、化簡(jiǎn)等值網(wǎng)絡(luò)：為計(jì)算不同短路點(diǎn)的短路電流值，需要將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡(jiǎn)為短路點(diǎn)為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電流與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗以及無(wú)限大電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。（3）求出計(jì)算電抗，式中為第i臺(tái)等值發(fā)電機(jī)的額定容量。（4）由運(yùn)算曲線查出個(gè)電源供應(yīng)的短路電流周期分量標(biāo)么值（運(yùn)算曲線只作到）。（5）計(jì)算無(wú)限大功率的電源供應(yīng)的短路電流周期分量。（6）計(jì)算短路電流周期分量有名值和短路容量。（7）計(jì)算沖擊電流。（8）繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表（表13.1）。具體的計(jì)算過(guò)程詳見設(shè)計(jì)計(jì)算書。第四章電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)4.1電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)定選擇與校驗(yàn)電氣設(shè)備時(shí)，一般應(yīng)滿足正常工作條件及承受短路電流的能力，并注意因地制宜，力求經(jīng)濟(jì)，同類設(shè)備盡量減少品種，同時(shí)考慮海拔、濕熱帶、污穢地區(qū)等特殊環(huán)境條件。本設(shè)計(jì)重要考慮溫度和海拔兩個(gè)環(huán)境因素。4.1.1按正常工作條件選擇1、電器、電纜允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運(yùn)營(yíng)電壓，即；電器、導(dǎo)體長(zhǎng)期允許電流不得小于該回路的最大連續(xù)工作電流，即。在計(jì)算發(fā)電機(jī)變壓器回路最大連續(xù)工作電流時(shí)，應(yīng)按額定電流增長(zhǎng)5%。這是考慮到在電壓減少5%時(shí)，為保證功率輸出額定，則電流允許超5%。在選擇導(dǎo)體、電器時(shí)，應(yīng)注意環(huán)境條件：2、110KV及以下電器，用于海拔不超過(guò)2023米4.1.2按短路條件校驗(yàn)涉及動(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。1、短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)式中：—電器設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流及相—短路電流產(chǎn)生的熱脈沖計(jì)算用下式：式中：、、—分別為短路發(fā)生瞬間、短路切除時(shí)間、短路切除時(shí)間的短路電流周期性分量（KA）—短路切除（連續(xù)）時(shí)間，為繼電保護(hù)時(shí)間與斷路器的全開斷時(shí)間之和（S）T—短路電流非周期分量等效時(shí)間，對(duì)于發(fā)電機(jī)出口可取0.15～0.2S，發(fā)電廠升壓母線取0.08～0.1S，一般變電所取0.05S。若切除時(shí)間大于1S,只需考慮周期分量。2、短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)一般采用短路沖擊電流峰值，當(dāng)回路的沖擊系數(shù)與設(shè)備規(guī)定值不同，并且沖擊電流值接近于設(shè)備極限通過(guò)電流峰值時(shí)，需要校驗(yàn)短路全電流有效值。校驗(yàn)條件：或式中：—短路沖擊電流峰值（KA）；—短路全電流有效值（KA）；—電器允許極限通過(guò)電流峰值（KA）；—電器允許的極限通過(guò)電流有效值（KA）。3、電器的開斷電流校驗(yàn)時(shí)，電器的開斷計(jì)算時(shí)間取主保護(hù)時(shí)間及斷路器固有分閘時(shí)間之和。這里，我們按最壞的情況考慮，主保護(hù)失靈，機(jī)端斷路器取后備保護(hù)時(shí)間2S，其余的取4S。4、《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》“用熔斷保護(hù)的導(dǎo)體和電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定，除用有限流作用的熔斷器保護(hù)者外，導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定仍應(yīng)驗(yàn)算。”4.2斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)條件斷路器可按下表進(jìn)行選擇和校驗(yàn)項(xiàng)目額定電壓額定電流開斷電流短路關(guān)合電流熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定斷路器應(yīng)滿足規(guī)定應(yīng)滿足規(guī)定隔離開關(guān)可按下表進(jìn)行選擇和校驗(yàn)額定電壓額定電流熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定隔離開關(guān)應(yīng)滿足規(guī)定應(yīng)滿足規(guī)定第二部分設(shè)計(jì)計(jì)算書第五章短路電流計(jì)算過(guò)程1.阻抗元件標(biāo)么值計(jì)算一、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)圖二、把個(gè)參數(shù)歸算到220KV側(cè)，取平均電壓，。計(jì)算標(biāo)么值如下：發(fā)電機(jī)：變壓器：短路點(diǎn)編號(hào)平均電壓計(jì)算阻抗短路電流發(fā)電機(jī)1、210.5KV0.45標(biāo)幺值有名值8.38672.114KA發(fā)電機(jī)310.5KV17.465.1941.304母線230KV3.921697.8724.57KA第六章電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)部分計(jì)算6.1斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)6.1.1機(jī)端斷路器和隔離開關(guān)（10.5KV）的選擇和校驗(yàn)發(fā)電機(jī)最大連續(xù)工作電流為：短路切除時(shí)間為，，故應(yīng)不計(jì)非周期分量。表中列出斷路器、隔離開關(guān)的有關(guān)參數(shù)，并與計(jì)算數(shù)據(jù)比較。斷路器、隔離開關(guān)選擇結(jié)果表計(jì)算數(shù)據(jù)ZN12-10型斷路器GN2—10型隔離開關(guān)

10kV

10kV

10kV

3150A

3150A

3150A

2.114kA

50

kA

5.3907kA

125kA13.67[（KA）.S]

7500

10000

5.3907kA

125kA

125kA由表中數(shù)據(jù)對(duì)比均滿足校驗(yàn)條件，因此機(jī)端斷路器可選ZN12-10型斷路器型斷路器、機(jī)端隔離開關(guān)可選GN2—10型隔離開關(guān)。6.1.2主變壓器出口斷路器和隔離開關(guān)（220KV）的選擇和校驗(yàn)主變壓器出口最大連續(xù)工作電流為：據(jù)題目規(guī)定，選用SW6-220型斷路器，隔離開關(guān)選用GW4-220型變壓器出口短路時(shí)，則流過(guò)變壓器出口斷路器的短路電流為：斷路器、隔離開關(guān)選擇結(jié)果表計(jì)算數(shù)據(jù)LW6-220型斷路器GW7—220D型隔離開關(guān)

220kV

220kV

220kV

316A

3150A

1000A

24.57kA

50kA

62.65kA

1847.2[（KA）.S]

2976.75[（KA）.S]

62.56kA

125kA

80kA由表中數(shù)據(jù)對(duì)比均滿足校驗(yàn)條件，因此主變壓器出口斷路器可選LW6-220型斷路器、主變壓器出口隔離開關(guān)可選GW7—220D型隔離開關(guān)。6.1.3.220KV出線短路器和隔離開關(guān)此處發(fā)生短路和變壓器220KV側(cè)同樣故型號(hào)選擇同樣，斷路器、隔離開關(guān)選擇結(jié)果表計(jì)算數(shù)據(jù)LW6-220型斷路器GW7—220D型隔離開關(guān)

220kV

220kV

220kV

316A

3150A

1000A

24.57kA

50kA

62.65kA

1847.2[（KA）.S]

2976.75[（KA）.S]

62.56kA

125kA

80kA由表中數(shù)據(jù)對(duì)比均滿足校驗(yàn)條件，因此主變壓器出口斷路器可選LW6-220型斷路器、主變壓器出口隔離開關(guān)可選GW7—220D型隔離開關(guān)。6.2導(dǎo)體、電纜的選擇和校驗(yàn)6.2.1220kv母線的選擇校驗(yàn)1、按連續(xù)工作電流選擇流過(guò)母線的最大長(zhǎng)期工作電流選擇母線截面。最大工作電流為：選用50x5的鋁線，平放時(shí)=637A，周邊環(huán)境為30時(shí)（按本地年最高溫度），則溫度修正系數(shù)為：K=2、熱穩(wěn)定校驗(yàn)?zāi)妇€保護(hù)時(shí)間3s斷路器全斷開時(shí)間0.06s短路連續(xù)時(shí)間3.06s周期分量的熱效應(yīng)：[(kA).S]正常運(yùn)營(yíng)時(shí)導(dǎo)體溫度：由，查表得C=99，則滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體的截面為故滿足熱穩(wěn)定規(guī)定。個(gè)人總結(jié)在對(duì)發(fā)電廠一次系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)發(fā)電廠的配電裝置布置、防雷保護(hù)、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置