水電站畢業(yè)設(shè)計(jì)論文范本

1、河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書摘 要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)原始資料進(jìn)行一個(gè)發(fā)電廠主接線的初步設(shè)計(jì),并對(duì)其一次設(shè)備進(jìn)行選擇,進(jìn)而對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行規(guī)劃和對(duì)配電裝置進(jìn)行規(guī)劃。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括:電氣主接線設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算、主要電氣設(shè)備選擇、校驗(yàn)及配電裝置初步設(shè)計(jì)和繼電保護(hù)的規(guī)劃等。主要的電氣設(shè)備選擇有:主變壓器、高壓廠用變壓器、高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器及母線等的選擇。電氣主接線是發(fā)電廠的主要環(huán)節(jié),故本文對(duì)數(shù)個(gè)電氣主接線方案進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較,確定了一個(gè)較佳方案,并根據(jù)此方案對(duì)全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)的規(guī)劃等,進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和說(shuō)明。本設(shè)計(jì)包

2、括六部分:電氣主接線選擇,電氣設(shè)備選擇,短路電流計(jì)算,配電裝置規(guī)劃,繼電保護(hù)規(guī)劃及其整定。關(guān)鍵詞:發(fā)電廠； 主接線； 短路電流； 電氣設(shè)備； 配電裝置； 繼電保護(hù)ABSTRACTThis graduation project topic is s according to the first hand information designs a electric power plant, and mainly carries on the design to its equipment. Then design the power distribution equipment and rela

3、y protection planning. Designs the main content to include: The electrical host wiring design, the wiring design, the short-circuit current computation, the main electrical equipment choice , the verification and the power distribution equipment preliminary design and relay protection planning and s

4、o on. The main choice electrical equipment includes: The main transformer, the high-pressured factory use the transformer, the high-pressured circuit breaker, the isolator, the current transformer ,the voltage transformer, the arrester and the generatrix and so on.Main electrical scheme is the main

5、part of substation, so this thesis synthetically compares several main electrical schemes from technical and economic aspects and picks up one preferable scheme. According to the chosen scheme, detailed design and instruction are carried out about the electric apparatus selection, distribution equip

6、ment arrangement, relay protection, and so forth.This thesis consist of six parts:main electrical scheme select,main choice electrical equipment,short-circuit current calculation,distribution equipment arrangement, relay protection and verification on the selection short dot.Key words: electric powe

7、r plant; electrical main wiring; short-circuit current; electrical equipment; the power distribution equipment; relay protectionII目錄1 前言11.1 設(shè)計(jì)要求11.2 設(shè)計(jì)依據(jù)12 電氣主接線設(shè)計(jì)22.1 電氣主接線概述22.2 發(fā)電機(jī)出口接線形式的選擇22.3 220KV側(cè)接線形式的選擇43 主變及廠用變的選擇83.1 變壓器選擇概述83.2 主變選擇83.3 廠用變選擇94 短路電流計(jì)算104.1 短路點(diǎn)的選取104.2 三相對(duì)稱短路計(jì)算104.3 不對(duì)稱短路

8、計(jì)算155 電氣設(shè)備的選擇205.1 斷路器的選擇205.2 隔離開關(guān)的選擇245.3 母線的選擇275.4 電流互感器的選擇325.5 電壓互感器的選擇365.6 絕緣子和穿墻套管的選擇395.7 高壓熔斷器的選擇415.8 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地設(shè)備的選擇425.9 避雷器的選擇435.10 廠用電高壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇446 繼電保護(hù)規(guī)劃486.1 繼電保護(hù)概述486.2 變壓器縱差保護(hù)計(jì)算507 配電裝置規(guī)劃537.1 配電裝置概述537.2 配電裝置設(shè)計(jì)54總結(jié)57致謝58參考文獻(xiàn)59附錄601 前言1.1 設(shè)計(jì)要求通過(guò)初步設(shè)計(jì),查閱資料,了解及掌握電力行業(yè)的發(fā)展動(dòng)向和新技術(shù),重溫和鞏固已學(xué)

9、的理論知識(shí),進(jìn)行包括電氣主接線設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備選擇和配電裝置設(shè)計(jì)等內(nèi)容的設(shè)計(jì)。1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)(1)電站地理位置及自然環(huán)境條件:水電站位于XX省XX市XX縣境內(nèi)黃河干流上,為黃河龍青段規(guī)劃的第19個(gè)梯級(jí),為黃河小三峽“小峽、大峽、烏金峽”最上一級(jí)電站,水電站壩址位于小峽峽谷出口處,平均海拔1700米,多年平均氣溫7.2,極端最高氣溫38.3,極端最低氣溫 -25.4,多年平均相對(duì)濕度63%。(2)電站基本參數(shù):裝機(jī)容量:4X57.5MW；枯水年枯水期平均出力:80MW；年利用小時(shí)數(shù):4156h；多年平均年發(fā)電量:9.56億kWh。(3)電站運(yùn)行方式:樞紐主要任務(wù)是發(fā)電,擔(dān)任的是基荷

10、。兼有灌溉、旅游等效益,電站可進(jìn)行日調(diào)節(jié)。(4)電站接入系統(tǒng)方式:電站以220 kV一級(jí)電壓接入蘭州電網(wǎng),其正常運(yùn)行方式為單母分段固定連接；4回220 kV出線中,2回出線送蘭州和平變電站(簡(jiǎn)稱峽和雙回線),2回出線送蘭州北部開關(guān)站(簡(jiǎn)稱峽開雙回線)。2 電氣主接線設(shè)計(jì)2.1 電氣主接線概述在發(fā)電廠中,發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電抗器、電容器、互感器、避雷器等高壓電氣設(shè)備,以及將它們連接在一起的高壓電纜和母線,構(gòu)成了電能生產(chǎn)、匯集和分配的電氣主回路。這個(gè)電氣主回路被稱為電氣一次系統(tǒng),又叫做電氣主接線。用規(guī)定的設(shè)備圖形和文字符號(hào),按照各電氣設(shè)備實(shí)際的連接順序而繪成的能夠全面表示電氣主接線

11、的電路圖,稱為電氣主接線圖。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及發(fā)電廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方法的擬定將會(huì)產(chǎn)生直接影響。對(duì)電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求是可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。(1)可靠性要求供電可靠性是指能夠長(zhǎng)期、連續(xù)、正常地向用戶供電的能力。電氣主接線要能保證在正常運(yùn)行、檢修和事故時(shí),都不能導(dǎo)致一類負(fù)荷停電,一般負(fù)荷盡量減少停電時(shí)間。為此,應(yīng)考慮設(shè)備的備用,并有適當(dāng)?shù)脑６?此外,選用高質(zhì)量的設(shè)備也能提高可靠性。(2)靈活性要求滿足調(diào)度時(shí)的靈活性要求,靈活地投入和切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路,靈活地調(diào)配電源和負(fù)荷,滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行的需要；滿足檢修時(shí)的靈活性要

12、求,在某一設(shè)備需要檢修時(shí),應(yīng)能方便地將其退出運(yùn)行,并使該設(shè)備與帶電運(yùn)行部分有可靠的安全隔離,保證檢修人員檢修時(shí)方便和安全；滿足擴(kuò)建時(shí)的靈活性要求,從初期的主接線過(guò)渡到最終的主接線,每次過(guò)渡都應(yīng)比較方便,改建的工程不大。(3)經(jīng)濟(jì)性要求在主接線滿足必要的可靠性和靈活性的前提下,應(yīng)盡量做到經(jīng)濟(jì)合理。努XX省投資,高壓設(shè)備的數(shù)量力求較少,不必有多余的設(shè)備,減少出線電纜的截面,繼電保護(hù)和二次回路不過(guò)分復(fù)雜,XX省二次設(shè)備和控制電纜,主變壓器的型號(hào)、容量、臺(tái)數(shù)的選擇要經(jīng)濟(jì)合理,盡量少占土地。2.2 發(fā)電機(jī)出口接線形式的選擇方案一如圖2-1所示。圖2-1 發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器單元接線優(yōu)點(diǎn):接線簡(jiǎn)單,開關(guān)設(shè)備

13、少,操作簡(jiǎn)便,故障可能性小,可靠性高；由于沒(méi)有發(fā)電機(jī)電壓母線,可減少母線短路檢修帶來(lái)的問(wèn)題；配電裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,占地少,XX省。缺點(diǎn):單元中任一元件故障或檢修都會(huì)影響整個(gè)單元的工作。本次設(shè)計(jì)用到4個(gè)單元采用了較多的變壓器和斷路器,不經(jīng)濟(jì)。適用范圍:這種接線在大、中、小型機(jī)組均可采用,本次設(shè)計(jì)的單機(jī)容量為57.5MW正可適用,在發(fā)電機(jī)組數(shù)目不是太多的情況下可采用。方案二如圖2-2所示。 圖2-2 發(fā)電機(jī)變壓器擴(kuò)大單元接線優(yōu)點(diǎn):該種接線與單元接線相比,可減少變壓器和斷路器的臺(tái)數(shù),以XX省配電裝置的占地面積。缺點(diǎn):發(fā)電機(jī)出口短路電流太大,不易選擇斷路器,主變的容量也太大,可能會(huì)受到制造或運(yùn)輸方面的問(wèn)題

14、,此時(shí)需要采用分裂繞組的變壓器,而分裂繞組變壓器在水電站中很少采用。適用范圍:用于機(jī)組數(shù)目較多時(shí),單元接線很不經(jīng)濟(jì)時(shí)才考慮。方案一中采用單元接線,投資大了點(diǎn),多用了兩臺(tái)變壓器,但本次設(shè)計(jì)機(jī)組數(shù)目較少僅有4臺(tái),用單元接線很適合,而方案二采用擴(kuò)大單元接線,投資小,但用于機(jī)組數(shù)比較多時(shí),且易受設(shè)備選擇的困難。由于本次設(shè)計(jì)的是中小型水電廠,又沒(méi)有近區(qū)負(fù)荷,綜合比較,采用方案一較適合。2.3 220KV側(cè)接線形式的選擇方案一:雙母線接線如圖2-3所示。圖2-3 雙母線接線優(yōu)點(diǎn):運(yùn)行方式靈活,既可采用將電源和出線均衡地分配在兩組母線上,母聯(lián)斷器合閘的雙母線同時(shí)運(yùn)行方式；也可以采用任意一組母線工作,另一組母

15、線備用,母聯(lián)斷路器斷開的單母線運(yùn)行方式。檢修母線時(shí)不中斷供電,只需將欲檢修母線上所有回路通過(guò)倒閘操作均換接至另一組母線。故障時(shí),也只需將接于該母線上的所有回路均換接至另一組母線,便可迅速地全面恢復(fù)供電。檢修一回路母線隔離開關(guān)時(shí),只中斷該回路,這時(shí),可將其他回路均換接至另一組母線上,繼續(xù)運(yùn)行,然后停電檢修該母線隔離開關(guān)；如果允許對(duì)隔離開關(guān)帶電檢修,則該回路也可不停電。檢修任一出線斷路器時(shí),可用母聯(lián)斷路器代替其工作。由此可見(jiàn),該接線大大提高了供電的可靠性,而且擴(kuò)建方便,向雙母線左右任意方向擴(kuò)建均不會(huì)影響兩組母線的電源和負(fù)荷自由組合分配,在施工過(guò)程中不會(huì)造成原有回路停電。缺點(diǎn):增加了電氣設(shè)備的投資,

16、并增加了綜合投資和年運(yùn)行費(fèi)用。方案二:單母線分段接線如圖2-4所示。圖2-4 單母線分段接線優(yōu)點(diǎn):用斷路器把母線分段后,重要負(fù)荷可分別從兩段母線上各引出一條供電線路,就保證了足夠的供電可靠性。當(dāng)一段母線發(fā)生故障,分段斷路器自動(dòng)將故障切除,保證正常段母線不間斷供電和不致使大面積停電。而且單母線分段接線接線簡(jiǎn)單,經(jīng)濟(jì)方便,可靠性適中。當(dāng)220kV配電裝置總出線回路數(shù)為34回時(shí)適用。缺點(diǎn):單母分段供電沒(méi)有單母分段兼旁母可靠性高。當(dāng)任一段母線或某一臺(tái)母線隔離開關(guān)故障及檢修時(shí),自動(dòng)或手動(dòng)跳開分段斷路器,僅能保證一半線路的供電,擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。方案三:單母線分段兼旁母接線如圖2-5所示。 圖2

17、-5 單母線分段帶旁母接線優(yōu)點(diǎn):當(dāng)檢修任一出線斷路器時(shí),可不中斷該路的供電,即合上旁路斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)后再合上該斷路器,使旁路母線帶電,再合上欲檢修的出線斷路器所在回路的旁路隔離開關(guān),然后斷開被檢修的斷路器及其兩側(cè)的隔離開關(guān),對(duì)其進(jìn)行檢修,在正常運(yùn)行情況下,旁路母線不帶電,主接線系統(tǒng)可并列運(yùn)行也可分列運(yùn)行,運(yùn)行方式比較靈活,這種接線方式廣泛應(yīng)用于出線回路不多的場(chǎng)合。缺點(diǎn):配電裝置布置稍復(fù)雜,多裝了價(jià)高的斷路器和隔離開關(guān),增加了投資。這種接線除非供電可靠性有特殊需要時(shí)才應(yīng)用。方案比較:由于本次設(shè)計(jì)的水電廠主要任務(wù)時(shí)發(fā)電,擔(dān)任的是基荷。兼有灌溉,旅游等效益,所以設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)電氣主接線的可靠性要求最高

18、。方案二采用單母線分段接線,不僅增加了分段設(shè)備的投資和占地面積,而且某回路斷路器檢修時(shí)該回路停電,不能滿足供電可靠性的要求,方案三采用分段單母線帶旁母的接線形式,這種接線形式,不僅增加了投資,而且布置方式比較復(fù)雜,只有在對(duì)供電可靠性有特殊要求的情況下才應(yīng)用,根據(jù)設(shè)計(jì)要求,四臺(tái)小容量的發(fā)電機(jī),四個(gè)回路,不需要這種要求很高的接線形式,而方案一中采用的雙母線接線形式,雖然增加了電氣設(shè)備的投資,但是考慮到它的運(yùn)行可靠性和靈活性,對(duì)出線為四條回路且在系統(tǒng)中占有重要位置的配電裝置正好適用。綜上所述,本設(shè)計(jì)的220KV側(cè)的接線形式采用方案一。經(jīng)以上分析最終確定發(fā)電廠主接線形式如圖2-6所示。圖2-6 發(fā)電廠

19、電氣主接線3 主變及廠用變的選擇3.1 變壓器選擇概述(1)臺(tái)數(shù)選擇:接于發(fā)電機(jī)電壓母線與升高電壓母線之間的主變壓器一般說(shuō)來(lái)不少于2臺(tái),但對(duì)主要向發(fā)電機(jī)電壓供電的地方電廠、系統(tǒng)電源主要作為備用時(shí),可以只裝一臺(tái),本設(shè)計(jì)為單元接線,故選擇一臺(tái)主變。(2)容量選擇:發(fā)電機(jī)與主變壓器為單元接線時(shí),主變壓器的容量可按發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后,留有10%的裕度選擇。(3)型式選擇 相數(shù)的確定:容量為300MW及以下機(jī)組單元接線的變壓器和330kV及以下電力系統(tǒng)中,一般都應(yīng)選用三相變壓器。 繞組數(shù)的確定:只有一種升高電壓向用戶供電或與系統(tǒng)連接的發(fā)電廠,以及只有兩種電壓的變電所,采用雙繞組變壓器

20、。 繞組接線組別的確定:變壓器的繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致。否則,不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接有星形“Y”和三角形“D”。在發(fā)電廠和變電站中,一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列以要求限制3次諧波對(duì)電源等因素。根據(jù)以上原則,主變一般是Y,d11常規(guī)接線。 調(diào)壓方式:通常,對(duì)于220kV及以上的降壓變壓器也僅在電網(wǎng)電壓有較大變化的情況時(shí)使用有載調(diào)壓,一般均采用無(wú)激磁調(diào)壓,分接頭的選擇依據(jù)具體情況定。 冷卻方式: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)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)

21、點(diǎn)。但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。3.2 主變選擇主變壓器的選擇必須先要確定低壓側(cè)的電壓值,要首先確定發(fā)電機(jī)的型號(hào),根據(jù)發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量為57.5MW查電氣工程手冊(cè)選擇發(fā)電機(jī)型號(hào)為TS854/184-44其參數(shù)見(jiàn)表3-1。表3-1 發(fā)電機(jī)型號(hào)參數(shù)表發(fā)電機(jī)型號(hào)額定容量(MW)功率因數(shù)額定電壓(KV)電抗TS854/184-4457.50.8510.50.193本設(shè)計(jì)選用四臺(tái)相同的變壓器,根據(jù)變壓器容量和發(fā)電機(jī)的容量的關(guān)系式: (3-1)式中,變壓器容量；發(fā)電機(jī)的容量； 廠用電率；發(fā)電機(jī)功率因數(shù)。根據(jù)上述式子可以計(jì)算出,據(jù)此可

22、以選出變壓器的型號(hào)為:SFP790000/220,其參數(shù)見(jiàn)表3-2。表3-2 主變壓器型號(hào)參數(shù)表變壓器型號(hào) 額定容量(kVA) 額定電壓(kV)連接組別阻抗電壓(%)高壓低壓9000024222.5%10.5YN,d1112.53.3 廠用變選擇廠用變壓器有油浸式和干式兩種。環(huán)氧澆注干式變壓器具有體積小XX省空間；阻燃能力強(qiáng),無(wú)污染；防潮性能好,局部放電量小,安全性好；損耗低；重量輕,安裝方便,免維修等優(yōu)點(diǎn)。另外,干式變壓器可裝設(shè)溫度控制和溫度顯示裝置,可以直觀顯示繞組溫度,并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)。故本設(shè)計(jì)廠用電變壓器形式選用干式。本設(shè)計(jì)中廠用變壓器按發(fā)電機(jī)容量的1%來(lái)選擇即 (3-2)故選擇型

23、號(hào)SCB-800/10,其具體參數(shù)見(jiàn)表3-3。 表3-3 廠用變壓器型號(hào)參數(shù)表變壓器型號(hào)額定容量(kVA) 額定電壓(kV)連接組別阻抗電壓(%)高壓低壓SCB-800/10100010.50.4Dynll54 短路電流計(jì)算4.1 短路點(diǎn)的選取一般選取各線段始末端作為短路計(jì)算點(diǎn),線路的始端最大三相短路電流常用來(lái)校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)熱穩(wěn)定性,并作為上一級(jí)繼電保護(hù)的整定參數(shù)之一,線路末端的最小兩相短路電流常用來(lái)校驗(yàn)相關(guān)繼電保護(hù)的靈敏度。 綜合考慮,本設(shè)計(jì)選取兩個(gè)短路點(diǎn)來(lái)計(jì)算,一個(gè)是發(fā)電機(jī)出口處(f1點(diǎn)),一個(gè)是母線處(f2點(diǎn)),選取結(jié)果如圖4-1所示。圖4-1短路點(diǎn)的選取結(jié)果圖4.2 三相對(duì)稱短路計(jì)算

24、 1、發(fā)電機(jī)出口處三相短路計(jì)算取,為各電壓等級(jí)平均額定電壓,求出各元件電抗標(biāo)幺值。發(fā)電機(jī): (4-1) 變壓器: (4-2)系統(tǒng): (4-3)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)得出點(diǎn)的短路電抗圖,如圖4-2所示。 圖4-2 點(diǎn)的短路電抗圖進(jìn)一步化簡(jiǎn)為:圖4-3 點(diǎn)的短路電抗化簡(jiǎn)圖 (4-4)(1)計(jì)算發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)對(duì)點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。 (4-5) (4-6) (4-7)(2)計(jì)算發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)對(duì)點(diǎn)的計(jì)算電抗,系統(tǒng)作為無(wú)限大功率母線不必查運(yùn)算曲線,故可僅計(jì)算發(fā)電機(jī)的計(jì)算電抗。 (4-8) (4-9)(3),和送出的短路電流標(biāo)幺值為: (4-10)用查運(yùn)算曲線得: (4-11) (4-12)用查運(yùn)算曲線得: (4-13) (4-

25、14) (4-15) (4-16) (4-17) (4-18)(4)計(jì)算各短路電流有名值。系統(tǒng)送至短路點(diǎn)的電流為: (4-19)發(fā)電機(jī)送至短路點(diǎn)的電流為: (4-20) (4-21) (4-22) (4-23) (4-24) (4-25)發(fā)電機(jī)(除發(fā)電機(jī)之外的所有發(fā)電機(jī)總和)送至短路點(diǎn)的電流為: (4-26)(5)短路點(diǎn)處總的短路電流為: (4-27) (4-28) (4-29) (4-30) (4-31) (4-32)2、母線處三相短路計(jì)算經(jīng)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)得出點(diǎn)的短路電抗圖,如圖4-4所示。圖4-4 點(diǎn)的短路電抗圖 (4-33)四臺(tái)發(fā)電機(jī)連接到同一個(gè)母線上則可以合并成一臺(tái)等值發(fā)電機(jī)。(1)計(jì)算等值

26、發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)對(duì)點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。 (4-34) (4-35)(2)計(jì)算等值發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)對(duì)點(diǎn)的計(jì)算電抗:系統(tǒng)作為無(wú)限大功率母線不必查運(yùn)算曲線,故可僅計(jì)算等值發(fā)電機(jī)的計(jì)算電抗: (4-36)(3)和送出的短路電流標(biāo)幺值為: (4-37)用查運(yùn)算曲線得 (4-38) (4-39) (4-40) (4-41) (4-42) (4-43)(4)計(jì)算各短路電流有名值。系統(tǒng)送至短路點(diǎn)的電流為: (4-44)送至短路點(diǎn)的電流為: (4-45) (4-46) (4-47) (4-48) (4-49) (4-50)(5)短路點(diǎn)處總的短路電流為: (4-51) (4-52) (4-53) (4-54) (4-55) (

27、4-56)表4-1 點(diǎn)短路電流計(jì)算結(jié)果系統(tǒng)S31.3431.3431.3431.3431.3431.34G114.7811.3711.3311.3211.2811.25G21.021.021.021.021.021.02G31.021.021.021.021.021.02G41.021.021.021.021.021.02總電流49.9445.7745.7345.7245.6845.65表4-2 點(diǎn)短路電流計(jì)算結(jié)果系統(tǒng)S12.5512.5512.5512.5512.5512.55G11.040.740.700.630.560.51G21.040.740.700.630.560.51G31.04

28、0.740.700.630.560.51G41.040.740.700.630.560.51總電流16.7115.5015.3415.0614.7914.604.3 不對(duì)稱短路計(jì)算1、發(fā)電機(jī)出口處不對(duì)稱短路計(jì)算(1)正序網(wǎng)絡(luò)圖化簡(jiǎn)如圖4-5所示。圖4-5 點(diǎn)的短路正序電抗圖進(jìn)一步化簡(jiǎn)為:圖4-6 點(diǎn)的短路正序電抗化簡(jiǎn)圖 (4-57) (4-58) (4-59) (4-60)于是正序等值電抗為: (4-61)(2)負(fù)序網(wǎng)絡(luò)同正序網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)過(guò)程,并且負(fù)序等值電抗與正序等值電抗相同即 (4-62) (3)零序網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)由于變壓器接線形式為:,發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地,考慮到消弧線圈的電抗值較小,可以忽

29、略不計(jì),于是得零序等值電抗為:。發(fā)生單相短路時(shí),根據(jù)正序增廣網(wǎng)絡(luò)的概念可得: (4-63) (4-64) (4-65)點(diǎn)發(fā)生兩相短路時(shí),根據(jù)正序等效定則的概念可得: (4-66) (4-67) (4-68)有名值為: (4-69)點(diǎn)發(fā)生兩相短路接地時(shí) (4-70) (4-71) (4-72)有名值為: (4-73)2、母線處不對(duì)稱短路計(jì)算(1)正序網(wǎng)絡(luò)圖化簡(jiǎn)如圖4-7所示。圖4-7 點(diǎn)的短路正序電抗圖進(jìn)一步化簡(jiǎn)為:圖4-8 點(diǎn)的短路正序電抗化簡(jiǎn)圖 (4-74) (4-75)(2)負(fù)序網(wǎng)絡(luò)同正序網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)過(guò)程,并且負(fù)序等值電抗與正序等值電抗相同即 (4-76)(3)零序網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)如圖4-9所示。圖4

30、-9 點(diǎn)的短路零序電抗圖進(jìn)一步化簡(jiǎn)為:圖4-10 點(diǎn)的短路零序電抗化簡(jiǎn)圖 (4-77) (4-78)點(diǎn)發(fā)生單相短路時(shí),根據(jù)正序增廣定則的概念可得: (4-79) (4-80) (4-81)有名值為: (4-82)點(diǎn)發(fā)生兩相短路時(shí),根據(jù)正序等效定則的概念可得: (4-83) (4-84) (4-85) 有名值為: (4-86)點(diǎn)發(fā)生兩相短路接地時(shí) (4-87) (4-88) (4-89)有名值為: (4-90)表4-3 不對(duì)稱短路計(jì)算結(jié)果短路類型f1點(diǎn)(kA)f2點(diǎn)(kA)單相短路017.17兩相短路30.2412.48兩相短路接地30.249.445 電氣設(shè)備的選擇5.1 斷路器的選擇高壓斷路

31、器是電力系統(tǒng)中最重要的開關(guān)設(shè)備,它既可以在正常情況下接通或斷開電路,又可以在系統(tǒng)故障情況下自動(dòng)地迅速斷開電路,斷開電路時(shí)會(huì)在斷口處產(chǎn)生電弧,為此斷路器設(shè)有專門的滅弧裝置,滅弧能力是斷路器的核心性能。其選擇的好壞,不但直接影響變電所正常狀態(tài)下運(yùn)行,而且也影響在故障條件下是否能可靠地分析。斷路器的選擇內(nèi)容包括:(1)選擇型式；(2)選擇額定電壓；(3)選擇額定電流；(4)校驗(yàn)開斷能力；(5)校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定；(6)校驗(yàn)熱穩(wěn)定。1、母線側(cè)斷路器選擇(1)按額定電壓選擇,斷路器的額定電壓不小于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓,即 (5-1)(2)按額定電流選擇,斷路器綜合修正后的長(zhǎng)期允許電流不得低于所在回路的各種運(yùn)行方

32、式下的最大持續(xù)工作電流,即 (5-2)式中,-綜合修正系數(shù)； -電氣設(shè)備所在回路的最大持續(xù)工作電流。當(dāng)僅計(jì)及環(huán)境溫度修正時(shí)值的計(jì)算如下: (5-3)其中為環(huán)境實(shí)際溫度,本設(shè)計(jì)中帶入上式得 (5-4)所以, (5-5)(3)初步選擇斷路器的型號(hào)為:,其參數(shù)見(jiàn)表5-1。表5-1 母線側(cè)斷路器的參數(shù)型號(hào)額定電壓額定電流額定開斷電流動(dòng)穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流(3s)(s)(s)220kV2500A50kA150kA100kA0.150.03(4)額定開斷電流校驗(yàn),為保證斷路器能可靠地開斷短路電流,一般情況下,原則上額定開斷電流 不應(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間的短路全電流有效值,即 (5-6)而 (5-7)式中,-開斷

33、計(jì)算時(shí)間,一般取0.2；-短路電流非周期分量的衰減時(shí)間,一般取0.25s。所有值代入可以求得: (5-8)由已知參數(shù)可知滿足要求。(5)熱穩(wěn)定校驗(yàn),斷路器滿足熱穩(wěn)定的條件為: (5-9)式中,-制造廠規(guī)定的允許通過(guò)電器的熱穩(wěn)定電流,查表5-1； -制造廠規(guī)定的允許通過(guò)電器的熱穩(wěn)定時(shí)間,查表5-1； -短路電流通過(guò)電器時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng),。由已知數(shù)據(jù)計(jì)算可得: (5-10)又 (5-11)其中,； -后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間,取3.82s； -斷路器固有分閘時(shí)間,為0.03s； -斷路器開斷時(shí)的電弧持續(xù)時(shí)間,為0.15s。將前述短路電流計(jì)算結(jié)果代入可求得:(5-12)由以上計(jì)算結(jié)果可知熱穩(wěn)定滿足。(6)動(dòng)

34、穩(wěn)定校驗(yàn),斷路器滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為: (5-13)式中,-電器允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值,查表5-1； -短路沖擊電流幅值,。一般高壓電路短路時(shí),;發(fā)電機(jī)端母線短路時(shí),。 (5-14)由已知數(shù)據(jù)可知,動(dòng)穩(wěn)定滿足要求。其斷路器的選擇見(jiàn)表5-2:表5-2 母線側(cè)斷路器的選擇結(jié)果計(jì)算和設(shè)備數(shù)據(jù)項(xiàng)目及條件計(jì)算數(shù)據(jù)LW2-220斷路器電壓UNUNs(kV)UNs220UN220電流INImax(A)Imax248IN2500額定開斷電流INbrI(kA)I19.76INbr31.5熱穩(wěn)定QNQk(kA2s)Qk267.93969動(dòng)穩(wěn)定iesish (kA)ish42.6ies1502、發(fā)電機(jī)出口側(cè)斷路器選

35、擇(1)按額定電壓選擇,斷路器的額定電壓不小于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓,即 (5-15)(2)按額定電流選擇,斷路器綜合修正后的長(zhǎng)期允許電流不得低于所在回路的各種運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流,即 (5-16)式中,-綜合修正系數(shù)；-電氣設(shè)備所在回路的最大持續(xù)工作電流。當(dāng)僅計(jì)及環(huán)境溫度修正時(shí)值的計(jì)算如下: (5-17)其中為環(huán)境實(shí)際溫度,本設(shè)計(jì)中帶入上式得: (5-18)所以, (5-19)(3)初步選擇斷路器的型號(hào)為:,其參數(shù)見(jiàn)表5-3:表5-3 發(fā)電機(jī)出口側(cè)斷路器的參數(shù)型號(hào)額定電壓額定電流額定開斷電流動(dòng)穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流(5s)(s)(s)10kV5000A105kA300kA120kA0.15

36、0.65(4)額定開斷電流校驗(yàn):為保證斷路器能可靠地開斷短路電流,一般情況下,原則上額定開斷電流不應(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間的短路全電流有效值,即.而 (5-20)式中,-開斷計(jì)算時(shí)間,一般取0.2；-短路電流非周期分量的衰減時(shí)間,一般取0.25。所有值代入可以求得: (5-21)由已知參數(shù)可知滿足要求。(5)熱穩(wěn)定校驗(yàn),斷路器滿足熱穩(wěn)定的條件為: (5-22)式中,-制造廠規(guī)定的允許通過(guò)電器的熱穩(wěn)定電流,查表5-3； -制造廠規(guī)定的允許通過(guò)電器的熱穩(wěn)定時(shí)間,查表5-3； -短路電流通過(guò)電器時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng),。由已知數(shù)據(jù)計(jì)算可得: (5-23)又 (5-24)其中,； -后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間,取3.2s；

37、 -斷路器固有分閘時(shí)間,為0.15s； -斷路器開斷時(shí)的電弧持續(xù)時(shí)間,為0.65s。將前述短路電流計(jì)算結(jié)果代入可求得: (5-25)由以上計(jì)算結(jié)果可知熱穩(wěn)定滿足。(6)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)看,斷路器滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為: (5-26)式中,-電器允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值,查表5-2； -短路沖擊電流幅值,。一般高壓電路短路時(shí),;發(fā)電機(jī)端母線短路時(shí),。 (5-27)由已知數(shù)據(jù)可知,動(dòng)穩(wěn)定滿足要求。10KV側(cè)斷路器的選擇見(jiàn)表5-4。表5-4 10kV側(cè)斷路器的選擇結(jié)果 計(jì)算和設(shè)備數(shù)據(jù)項(xiàng)目及條件計(jì)算數(shù)據(jù)SN4-10G斷路器電壓UNUNs(kV)UNs10.5UN10.5電流INImax(A)Imax3905IN

38、5000額定開斷電流INbrI(kA)I40.7INbr105熱穩(wěn)定QNQk(kA2s)Qk1420720000動(dòng)穩(wěn)定iesish (kA)ish92.54ies300斷路器的全型號(hào)表示的含義:S少油式、D多油式、Z真空式、G改進(jìn)式、LSF6式、N戶內(nèi)式、W戶外式5.2 隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)俗稱刀閘,它主要是隔離高壓電源,以保證其他設(shè)備和線路的安全檢修其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)斷開后有明顯可見(jiàn)的斷開間隙,而且斷開間隙的絕緣及相間絕緣都是足夠可靠的,能充分保障人身和設(shè)備的安全。但是隔離開關(guān)沒(méi)有專門的滅弧裝置,因此它不允許帶負(fù)荷操作。然而可通斷一定的小電流。隔離開關(guān)按安裝地點(diǎn),分戶內(nèi)式和戶外式兩大類。隔離開關(guān)沒(méi)

39、有滅弧裝置,故無(wú)開斷電流技術(shù)數(shù)據(jù)。隔離開關(guān)的選擇方法可參照斷路器,其內(nèi)容包括:(1)選擇型式；(2)選擇額定電壓；(3)選擇額定電流；(4)校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定；(5)校驗(yàn)熱穩(wěn)定。1、220KV側(cè)隔離開關(guān)選擇(1)按額定電壓選擇:隔離開關(guān)的額定電壓不小于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓,即 (5-28)(2)按額定電流選擇:隔離開關(guān)綜合修正后的長(zhǎng)期允許電流不得低于所在回路的各種運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流,即 (5-29)式中,-綜合修正系數(shù)； -電氣設(shè)備所在回路的最大持續(xù)工作電流。當(dāng)僅計(jì)及環(huán)境溫度修正時(shí)值的計(jì)算如下: (5-30)其中為環(huán)境實(shí)際溫度,本設(shè)計(jì)中帶入上式得: (5-31)所以 (5-32)(3)初步選

40、擇隔離開關(guān)的型號(hào)為:,其參數(shù)見(jiàn)表5-5。(4)熱穩(wěn)定校驗(yàn),隔離開關(guān)滿足熱穩(wěn)定的條件為: (5-33)式中,-制造廠規(guī)定的允許通過(guò)電器的熱穩(wěn)定電流； -制造廠規(guī)定的允許通過(guò)電器的熱穩(wěn)定時(shí)間； -短路電流通過(guò)電器時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng),。由已知數(shù)據(jù)計(jì)算可得: (5-34)又 (5-35)其中,取4s；將前述短路電流計(jì)算結(jié)果代入可求得:(5-36)由以上計(jì)算結(jié)果可知熱穩(wěn)定滿足。(5)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn),隔離開關(guān)滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為: (5-37)式中,-電器允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值； -短路沖擊電流幅值,。一般高壓電路短路時(shí),；發(fā)電機(jī)端母線短路時(shí)。 (5-38)由已知數(shù)據(jù)可知,動(dòng)穩(wěn)定滿足要求。2、發(fā)電機(jī)出口側(cè)隔離開

41、關(guān)選擇(1)按額定電壓選擇,隔離開關(guān)的額定電壓不小于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓,即 (5-39)(2)按額定電流選擇,隔離開關(guān)綜合修正后的長(zhǎng)期允許電流不得低于所在回路的各種運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流,即 (5-40)式中,-綜合修正系數(shù)； -電氣設(shè)備所在回路的最大持續(xù)工作電流。當(dāng)僅計(jì)及環(huán)境溫度修正時(shí)值的計(jì)算如下: (5-41)其中為環(huán)境實(shí)際溫度,本設(shè)計(jì)中帶入上式得: (5-42)所以 (5-43)(3)初步選擇隔離開關(guān)的型號(hào)為:,其參數(shù)見(jiàn)表5-5。(4)熱穩(wěn)定校驗(yàn),隔離開關(guān)滿足熱穩(wěn)定的條件為: (5-44)式中,-制造廠規(guī)定的允許通過(guò)電器的熱穩(wěn)定電流； -制造廠規(guī)定的允許通過(guò)電器的熱穩(wěn)定時(shí)間； -

42、短路電流通過(guò)電器時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng),。由已知數(shù)據(jù)計(jì)算可得: (5-45)又 (5-46)其中,取4s。將前述短路電流計(jì)算結(jié)果代入可求得: (5-47)由以上計(jì)算結(jié)果可知熱穩(wěn)定滿足。(5)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn),隔離開關(guān)滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為: (5-48)式中,-電器允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值,查表5-5； -短路沖擊電流幅值,。一般高壓電路短路時(shí),;發(fā)電機(jī)端母線短路時(shí),。 由已知數(shù)據(jù)可知,動(dòng)穩(wěn)定滿足要求。3、主變壓器中性點(diǎn)隔離開關(guān)選擇(1)按額定電壓選擇,隔離開關(guān)的額定電壓不小于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓,即 (5-49)(2)按額定電流選擇,隔離開關(guān)綜合修正后的長(zhǎng)期允許電流不得低于所在回路的各種運(yùn)行方式下的最大持續(xù)

43、工作電流,即 (5-50)式中,-綜合修正系數(shù)； -電氣設(shè)備所在回路的最大持續(xù)工作電流。當(dāng)僅計(jì)及環(huán)境溫度修正時(shí)值的計(jì)算如下: (5-51)其中為環(huán)境實(shí)際溫度,本設(shè)計(jì)中帶入上式得: (5-52)所以 (5-53)(3)初步選擇隔離開關(guān)的型號(hào)為:,其參數(shù)見(jiàn)表5-5。表5-5 隔離開關(guān)選擇結(jié)果安裝地點(diǎn)型號(hào)額定電壓額定電流熱穩(wěn)定電流動(dòng)穩(wěn)定電流220kV母線GW7-220(D)220kV2500A160kV (4s)55kA發(fā)電機(jī)出口GN10-10T10kV4000A80kA (5s)160kA主變中性點(diǎn)GW13-110110kA630A16kV(4s)55kA隔離開關(guān)的型號(hào)表示的含義:W戶外式、N戶內(nèi)式、D帶接地刀閘式、G改進(jìn)式5.3 母線的選擇發(fā)電廠屋內(nèi)和屋外配電