水電站電氣主接線及電氣設(shè)備布置設(shè)計

1、設(shè)計說明書1第一章電氣主接線設(shè)計11.1 主接線設(shè)計基本要求與設(shè)計原則1各方案比較2第二章變壓器選擇52.1 主變壓器選擇5主變壓器容量和臺數(shù)確定5主變壓器型式選擇5繞組連接方式選擇5調(diào)壓方式與阻抗選擇62.2 自耦變壓器的選擇6第三章短路電流計算8短路電流計算目的8短路電流計算一般規(guī)定8短路電流計算結(jié)果8第四章電氣設(shè)備選擇10電氣設(shè)備選擇原則10電氣設(shè)備選擇說明11斷路器與隔離開關(guān)選擇11母線的選擇說明12絕緣子選擇12電流互感器與電壓互感器選擇13第五章配電裝置及總平面布置設(shè)計14配電裝置設(shè)計原則14總平面設(shè)計16計算書18第一章短路電流計算18第二章電氣設(shè)備選擇計算31斷路器與隔離開關(guān)選

2、擇計算31母線選擇計算33絕緣子選擇計算34電流互感器與電壓互感器選擇計算35參考文獻(xiàn)38致謝39設(shè)計說明書第一章 電氣主接線設(shè)計1.1 主接線設(shè)計基本要求與設(shè)計原則電氣主接線是水電站由高壓電氣設(shè)備通過連線組成的接收和分配電能的電路。電氣主接線根據(jù)水電站在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足運(yùn)行可靠、簡單靈活、操作方便、易于維護(hù)檢修、利于遠(yuǎn)方監(jiān)控和節(jié)約投資等要求。在電氣主接線設(shè)計時，綜合考慮以下方面： 保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本的要求。在設(shè)計時，除對主接線形式予以定性評價外，對于比較重要的水電站

3、需要進(jìn)行定量分析和計算。本次設(shè)計水電站雖然是一個中型水電站，但是由于擔(dān)負(fù)了許多工業(yè)企業(yè)，及農(nóng)業(yè)抗旱排澇等供電任務(wù)，因而必須滿足必要的供電可靠性。 具有經(jīng)濟(jì)性在主接線設(shè)計時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。欲使主接線可靠、靈活，將導(dǎo)致投資增加。所以必須把技術(shù)與經(jīng)濟(jì)兩者綜合考慮，在滿足供電可靠、運(yùn)行靈活方便的基礎(chǔ)上，盡量使設(shè)備投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用為最少。 具有一定的靈活性和方便性，并能適應(yīng)遠(yuǎn)方監(jiān)控的要求。主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行方式的轉(zhuǎn)換。不僅正常運(yùn)行時能安全可靠地供電，而且無論在系統(tǒng)正常運(yùn)行還是故障或設(shè)備檢修時都能適應(yīng)遠(yuǎn)方監(jiān)控的要求，并能靈活、簡單、迅速地倒換運(yùn)行方式，使停

4、電時間最短，影響范圍最小。顯然，復(fù)雜地接線不會保證操作方便，反而使誤操作機(jī)率增加。但是過于簡單的接線，則不一定能滿足運(yùn)行方式的要求，給運(yùn)行造成不便，甚至增加不必要的停電次數(shù)和停電時間。 具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，已投產(chǎn)的水電站可能需要擴(kuò)大機(jī)組容量，從主變壓器的容量、數(shù)量到饋電線路數(shù)均有擴(kuò)建的可能，有的甚至需要升壓，所以在設(shè)計主接線時應(yīng)留有發(fā)展余地，不僅要考慮最終接線的實(shí)現(xiàn)，同時還要兼顧到分期過渡接線的可能和施工的方便。根據(jù)以上幾點(diǎn)，對水電站的主接線擬定以下幾種方案。1.2 各方案比較方案本方案采用了四個單元接線，220kv側(cè)采用了雙母線接線，而110kv側(cè)采用了單母線接線。同時自耦

5、變壓器作為兩個高電壓等級的聯(lián)絡(luò)變壓器，并兼作廠用電變壓器。圖1.1 方案簡圖優(yōu)點(diǎn)：(1) 主變壓器與發(fā)電機(jī)容量相同，故障影響范圍小，可靠性高(2) 接線簡單、清晰，運(yùn)行靈活(3) 發(fā)電機(jī)電壓設(shè)備最少，布置簡單，維護(hù)工作量小(4) 繼電保護(hù)簡單缺點(diǎn)：主變壓器與高壓電氣設(shè)備增多，高壓設(shè)備布置場地增加，整個接線投資大適用范圍：對可靠要求很高的大型電站采用，而小型電站只在一些特殊情況下采用，如分期建設(shè)的電站，二期又只有一臺機(jī)組時。方案本方案采用了四個單元接線，220kv側(cè)、110kv側(cè)均采用雙母線接線方式。同時自耦變壓器作為兩個高電壓等級的聯(lián)絡(luò)變壓器，并兼作廠用電變壓器。圖1.2 方案簡圖優(yōu)點(diǎn)：(1)

6、雙母線接線的供電可靠性較高，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷，檢修任一組母線上的隔離開關(guān)也不需要中斷供電(2)調(diào)度靈活，各個電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到一組母線上，能靈活適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。(3)擴(kuò)建性也非常好，可以向母線左右方向任意擴(kuò)建，且施工過程也不會停電缺點(diǎn)：增加了電氣設(shè)備的投入，且設(shè)備設(shè)計及布置較復(fù)雜。適用范圍：在電網(wǎng)中占有重要地位的大中型電站采用方案本方案采用了四個單元接線，220kv側(cè)采用單母線分段接線，110kv側(cè)采用了單母線接線方式。同時自耦變壓器作為兩個高電壓等級的聯(lián)絡(luò)變壓器，并兼作廠用電變壓器。圖1.3 方案簡圖優(yōu)點(diǎn)：(1) 接線簡單明了，

7、運(yùn)行方便(2) 投資費(fèi)用較低，經(jīng)濟(jì)性較好缺點(diǎn)：(1) 發(fā)電機(jī)電壓配電裝置元件多，增加檢修工作量(2) 母線或母線所連接的隔離開關(guān)故障或檢修時，需全廠停電，可靠性及靈活性較差適用范圍：一般小型電站采用綜合分析上述三種方案，再結(jié)合該水電站為中型水電站的實(shí)際情況，擬定的主接線應(yīng)以經(jīng)濟(jì)性為主，但其可靠性也需要考慮，方案和方案最能滿足這兩項要求，故最終選定方案和方案為最終比較方案。方案的可靠性比方案高，但經(jīng)濟(jì)性上方案要優(yōu)于方案。故在達(dá)到一定可靠性前提下，選擇方案。第二章 變壓器選擇主變壓器選擇主變壓器的選擇主要包括變壓器的容量、變壓器的臺數(shù)、變壓器的型式、繞組連接方式、變壓器的調(diào)壓方式和對變壓器的阻抗選

8、擇。主變壓器容量和臺數(shù)確定就中小型水電站來說，一般接在發(fā)電機(jī)電壓側(cè)的近區(qū)和廠用電負(fù)荷很小，有的電站甚至沒有近區(qū)負(fù)荷，此時主變壓器的容量可按照所連接的水輪發(fā)電機(jī)容量來選擇。如果發(fā)電機(jī)電壓側(cè)接有較大的近區(qū)負(fù)荷，則主變壓器的容量可按照發(fā)電機(jī)電壓側(cè)最小負(fù)荷時，能將電站所有剩余的有功功率和無功功率送出去進(jìn)行選擇，考慮到電站的近區(qū)用電負(fù)荷有一個發(fā)展過程，一般難以準(zhǔn)確確定，因此在選擇主變壓器容量時，要考慮適當(dāng)留有余地。對于有重要負(fù)荷的水電站，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變故障或檢修停運(yùn)時，其余主變?nèi)萘吭谟嫾斑^負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)能保證用戶的一級和二級負(fù)荷。因?yàn)閱闻_發(fā)電機(jī)容量為150MW由算出：SMVA 取容量略大于

9、S的變壓器綜合考慮容量應(yīng)選容量為200MVA的四臺主變壓器主變壓器型式選擇變壓器采用三相或單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性及運(yùn)輸條件等因素，在不受運(yùn)輸條件限制時，330kV及以下的水電站均應(yīng)選用三相變壓器，最大機(jī)組容量為125MW及以下的發(fā)電廠多采用三繞組變壓器，而機(jī)組容量為220MW以上的發(fā)電廠采用發(fā)電機(jī)-雙繞組變壓器單元接線接入系統(tǒng)，本水電站容量為4×150MW，故選用三相雙繞組變壓器。 繞組連接方式選擇變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運(yùn)行，電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星形和三角形，如何組合要根據(jù)具體工程來確定，我國ll0kV 及以上電壓變壓器繞

10、組都采用Y0 連接，35kV 采用Y 連接，35kV 以下電壓等級、變壓器繞組都采用連接，所以本水電站主變壓器繞組連接方式為Y0。 調(diào)壓方式與阻抗選擇變壓器通過調(diào)壓方式分為兩類：無勵磁調(diào)壓和有載調(diào)壓。有載調(diào)壓它的調(diào)整范圍較大，一般在15%以上，而且，既可向系統(tǒng)傳輸功率，又可從系統(tǒng)倒送功率。無勵磁調(diào)壓變壓器調(diào)壓范圍較小，為±5%，但其經(jīng)濟(jì)性較好，故選用無勵磁調(diào)壓變壓器。對于三繞組變壓器目前在制造上有兩種基本的組合方式，即“升壓結(jié)構(gòu)”和“降壓結(jié)構(gòu)”?！吧龎盒汀钡睦@組排列順序?yàn)樽澡F芯向外依次為中、低、高，所以變壓器中壓側(cè)阻抗最大。“降壓型”的繞組排列順序?yàn)樽澡F芯向外依次為低、中、高，所以高

11、、低壓側(cè)阻抗最大。根據(jù)以上綜合比較，所選主變壓器的特性參數(shù)如表2.1。表2.1 主變壓器特性參數(shù)主變型號額定電壓(KV)空載電流空載損耗負(fù)載損耗阻抗電壓高壓低壓SSP3-200000/220242±2×2.5%0.9%443kwSFP7-200000/110121±2×2.5%0.5%410kw2.2 自耦變壓器的選擇水電站的廠用電是水電站的重要負(fù)荷，因此，在廠用電設(shè)計時應(yīng)按照運(yùn)行可靠、檢修和維護(hù)方便的要求，考慮水電站發(fā)展規(guī)劃，妥善解決分期建設(shè)引起的問題，積極慎重地采用經(jīng)過鑒定的新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)，保證水電站安全，經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。選

12、用自耦變壓器作為兩級升高電壓之間的聯(lián)絡(luò)變壓器，同時兼作廠用變壓器，其低壓繞組兼作廠用電的備用電源和啟動電源。所選主變?nèi)萘繛?00MVA，故自耦變壓器取容量為200MVA。水電站的廠用電負(fù)荷按裝機(jī)容量的0.5%考慮。S選出水電站自耦變壓器特性參數(shù)如下表2.2。表2.2 所用自耦變壓器特性參數(shù)型號額定容量/KVA額定電壓/KV空載電流空載損耗負(fù)載損耗阻抗電壓OSFPS7-200000/220200000/200000/100000高壓242±2×2.5%0.22%62kw320kw中壓12132低壓第三章 短路電流計算3.1 短路電流計算目的在水電站的電氣設(shè)計中，短路電流計算是

13、其中的一個重要環(huán)節(jié)。在選擇電氣設(shè)備時，為保證在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，需要進(jìn)行全面的短路電流計算。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗(yàn)開關(guān)設(shè)備的開斷能力和確定電抗器的電抗值；計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定值；計算短路電流沖擊值，用以校驗(yàn)設(shè)備動穩(wěn)定。1、電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行；2、短路種類：一般以三相短路計算；3、接線方式應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常方式（即最大運(yùn)行方式），而不能用僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。4、短路電流計算點(diǎn)：在正常接線方式時，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)。5、計算容量：應(yīng)按工程設(shè)計規(guī)劃容量計算，

14、并考慮系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃。短路電流計算結(jié)果確定短路電流計算時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式。故確定以220KV主母線，110KV主母線，220KV側(cè)發(fā)電機(jī)出口處，110KV側(cè)發(fā)電機(jī)出口處為三相短路電流計算點(diǎn)。水電站短路電流計算結(jié)果如表3.1。表3.1 短路電流計算結(jié)果表短路類型短路點(diǎn)短路點(diǎn)位置短路電流周期分量短路沖擊電流各時刻短路電流(KA)有效值I（KA）最大值i（KA）0s1s2s4s三相短路d1220KV母線d2110kV母線d3220KV側(cè)發(fā)電機(jī)d4110KV側(cè)發(fā)電機(jī)第四章 電氣設(shè)備選擇4.1 電氣設(shè)備選擇原則電氣設(shè)備的選擇是水電站電氣設(shè)計的主要內(nèi)容之一。正確的選擇電氣設(shè)備是使電氣

15、主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行電氣設(shè)備選擇時必須符合國家有關(guān)經(jīng)濟(jì)技術(shù)政策。技術(shù)要先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)要合理，安全要可靠，運(yùn)行要靈活，而且要符合現(xiàn)場的自然條件要求。所選設(shè)備正常時應(yīng)能可靠工作，短路時應(yīng)能承受多種短路效應(yīng)。電氣設(shè)備的選擇應(yīng)遵循以下兩個原則：一.按正常工作狀態(tài)選擇。按正常工作狀態(tài)選擇的具體條件：（1）額定電壓：電氣設(shè)備的最高允許工作電壓不得低于裝設(shè)回路的最高運(yùn)行電壓。一般220KV及以下的電氣設(shè)備的最高允許工作電壓為1.15Ue。所以一般可以按照電氣設(shè)備的額定電壓Ue不低于裝設(shè)地點(diǎn)的電網(wǎng)的額定電壓Uew: UeUew。（2）額定電流：所選電氣設(shè)備的額定電流Ie不得低于裝設(shè)

16、回路最大持續(xù)工作電流Imax: IeImax。計算回路的Imax應(yīng)該考慮回路中各種運(yùn)行方式下的在持續(xù)工作電流：變壓器回路考慮在電壓降低5時出力保持不變，所以Imax1.05 Iet;母聯(lián)斷路器回路一般可取變壓器回路總的Imax；出線回路應(yīng)該考慮出線最大負(fù)荷情況下的Imax。二.按短路狀態(tài)校驗(yàn)。按短路狀態(tài)校驗(yàn)的具體條件：（1）.熱穩(wěn)定校驗(yàn)：當(dāng)短路電流通過所選的電氣設(shè)備時，其熱效應(yīng)不應(yīng)該超過允許值：QyQd（2）.動穩(wěn)定校驗(yàn)：所選電氣設(shè)備通過最大短路電流值時，不應(yīng)因短路電流的電動力效應(yīng)而造成變形或損壞：ichidw。4.2 電氣設(shè)備選擇說明斷路器與隔離開關(guān)選擇一、斷路器選擇高壓斷路器是主系統(tǒng)的重要

17、設(shè)備之一。它的主要功能是：正常運(yùn)行時，用它來倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備和線路接入電路或退出運(yùn)行，起著控制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運(yùn)行，能起保護(hù)作用。斷路器選擇和校驗(yàn)的原則是：按正常工作狀態(tài)選擇，按短路狀態(tài)校驗(yàn)。選擇斷路器時應(yīng)滿足以下基本要求：.在合閘運(yùn)行時應(yīng)為良導(dǎo)體，不但能長期通過負(fù)荷電流，即使通過短路電流，也應(yīng)該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。.在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣性。.應(yīng)有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時間。.應(yīng)有盡可能長的機(jī)械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、安裝維護(hù)方便?？紤]到可靠性和經(jīng)濟(jì)性，方便運(yùn)行維護(hù)和實(shí)現(xiàn)水電站設(shè)備的無由化

18、目標(biāo)，且由于SF6斷路器以成為超高壓和特高壓唯一有發(fā)展前途的斷路器。故在220KV側(cè)110KV側(cè)和10KV側(cè)皆采用六氟化硫斷路器，其滅弧能力強(qiáng)、絕緣性能強(qiáng)、不燃燒、體積小、使用壽命和檢修周期長而且使用可靠，不存在不安全問題。二、隔離開關(guān)選擇隔離開關(guān)是高壓開關(guān)設(shè)備的一種，它主要是用來隔離電源，進(jìn)行倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。選擇隔離開關(guān)時應(yīng)滿足以下基本要求：.隔離開關(guān)分開后應(yīng)具有明顯的斷開點(diǎn)，易于鑒別設(shè)備是否與電網(wǎng)隔開。.隔離開關(guān)斷開點(diǎn)之間應(yīng)有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間閃絡(luò)的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全。.隔離開關(guān)應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性、動穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和絕緣強(qiáng)度。.

19、隔離開關(guān)在跳、合閘時的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時的過電壓。.隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)簡單，動作要可靠。.帶有接地刀閘的隔離開關(guān)，必須裝設(shè)連鎖機(jī)構(gòu)，以保證隔離開關(guān)的正確操作。 母線的選擇說明一、母線型號的選擇.矩形鋁母線：220KV及以下的配電裝置中，35KV及以下的配電裝置一般都是選用矩形的鋁母線。鋁母線的允許載流量較銅母線小，但價格較便宜，安裝，檢修簡單，連接方便。故在35KV及以下的配電裝置中，首先應(yīng)選用矩形鋁母線。.矩形銅母線：在化工廠附近的屋外配電裝置中，或持續(xù)工作電流較大時，可選用銅母線，但銅母線的價格較貴。.管形母線：在110KV、220KV的配電裝置中，可選用鋁

20、錳合金的管形母線，由于母線跨距和短路容量較大，管形母線截面除應(yīng)滿足載流量和機(jī)械強(qiáng)度要求外。其形狀應(yīng)有利于提高電暈起始電壓和避免微風(fēng)震動。戶外配電裝置使用管形母線，具有占地面積小，架構(gòu)簡明，布置清晰等優(yōu)點(diǎn)。二、母線截面的選擇.一般要求：裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)具體情況，按下列技術(shù)條件分別進(jìn)行選擇或校驗(yàn)：工作電流；經(jīng)濟(jì)電流密度；電暈；動穩(wěn)定或機(jī)械強(qiáng)度；熱穩(wěn)定。裸導(dǎo)體尚應(yīng)按下列使用環(huán)境條件校驗(yàn)：環(huán)境溫度；日照；風(fēng)速；海拔高度。.按回路持續(xù)工作電流選擇：。式中代表導(dǎo)體回路持續(xù)工作電流；代表相應(yīng)于導(dǎo)體在某一運(yùn)行溫度、環(huán)境條件及安裝方式下長期允許的載流量。絕緣子選擇在發(fā)電廠的各級電壓配電裝置中，高壓電器的連接、固定和

21、絕緣，是由導(dǎo)電體、絕緣子和金具來實(shí)現(xiàn)的。所以，絕緣子必須有足夠的絕緣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度，耐熱、耐潮濕。選擇戶外式絕緣子可以增長沿面放電距離，并能在雨天阻斷水流，以保證絕緣子在惡劣的氣候環(huán)境中可靠的工作。穿墻套管用于母線在屋內(nèi)穿過墻壁和天花板以及從屋內(nèi)向屋外穿墻時使用，635KV為瓷絕緣，60220KV為油浸紙絕緣電容式。 電流互感器與電壓互感器選擇(1) 電流互感器選擇種類和型式的選擇：選擇電流互感器時，應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)的安裝方式選擇其型式。一次回路額定電壓和電流的選擇。一次回路額定電壓和電流應(yīng)滿足。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：。動穩(wěn)定性校驗(yàn)：或。(2) 電壓互感器選擇電壓互感器配置原則：除旁路母線外，一般工作及備

22、用母線都裝有一組電壓互感器，用于同步，測量儀表和保護(hù)裝置。35KV及以上輸電線路，為了監(jiān)視線路有無電壓，進(jìn)行同步和設(shè)置重合閘，裝設(shè)一臺單相電壓互感器。變壓器低壓側(cè)有時為了滿足同期或繼電保護(hù)的要求，設(shè)有一組電壓互感器。電壓互感器選擇說明：種類和型式選擇。在635KV屋內(nèi)配電裝置中，一般采用油浸式或澆注式電壓互感器；110220KV配電裝置特別是母線上裝設(shè)的電壓互感器，通常采用串級式電磁式電壓互感器；當(dāng)容量和準(zhǔn)確級滿足要求時，多在出線上采用電容式電壓互感器。一次額定電壓和二次額定電壓的選擇。335KV電壓互感器一般經(jīng)隔離開關(guān)和熔斷器接入高壓電網(wǎng)，。110KV及以上的互感器可靠性較高，電壓互感器只經(jīng)

23、過隔離開關(guān)與電網(wǎng)連接。第五章 配電裝置及總平面布置設(shè)計5.1 配電裝置設(shè)計原則根據(jù)高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程SDJ585第條高壓配電裝置的設(shè)計必須認(rèn)真貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)條件、自然環(huán)境特點(diǎn)和運(yùn)行、檢修等要求，合理地制訂布置方案和選用設(shè)備，并積極慎重地采用新布置、新設(shè)備和新材料，使設(shè)計做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便。(1) 設(shè)計原則和要求：節(jié)約用地；行安全和操作巡視方便；便于檢修和安裝；節(jié)約“三材”(2)安全凈距（相間相對地）依據(jù)高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)范SDJ585第條：屋外配電裝置電氣設(shè)備外絕緣體最低部位距地小于時，應(yīng)裝設(shè)固定遮攔。第條：屋外配電裝置使用軟導(dǎo)體時，

24、帶電部分至接地部分之間的電氣距離應(yīng)按規(guī)程選擇，校驗(yàn)。第條：電氣設(shè)備外絕緣最低部位，距地小于時，應(yīng)裝設(shè)固定遮攔。第條：配電裝置的相鄰帶電部分的額定電壓。第條：屋外配電裝置的上面或下面，不應(yīng)有照明，通信和信號線路架空跨越穿過屋內(nèi)配電裝置。帶電部分的上面不應(yīng)敷設(shè)照明和動力線路。(3) 型式選擇配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分，它是根據(jù)主接線的連接方式，由開關(guān)電器、保護(hù)和測量電器、母線和必要的輔助設(shè)備組建而成，用來接受和分配電能的裝置。按電器裝設(shè)地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)和屋外；按組裝方式，又可分為裝配式和成套式。屋內(nèi)式特點(diǎn)：占地面積小室內(nèi)進(jìn)行，不受氣候影響污穢空氣影響小房屋建筑投資較大屋外式特點(diǎn)：土

25、建工作量和費(fèi)用小，建設(shè)周期短擴(kuò)建方便相鄰設(shè)備之間距離大，便于帶電作業(yè)占地面積大受外界環(huán)境影響，須加強(qiáng)絕緣不良?xì)夂驅(qū)υO(shè)備維修和操作有影響成套配電裝置特點(diǎn)：電器布置在封閉或半封閉的金屬外殼中，相間和對地距離可以縮小，結(jié)構(gòu)緊湊電器元件已在工廠組裝成一體，大大減少現(xiàn)成安裝工作量，有利于縮短建設(shè)周期，也便于擴(kuò)建和搬遷運(yùn)行可靠性高，維護(hù)方便耗用鋼材較多，造價較高配電裝置的型式選擇，應(yīng)考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，逼供結(jié)合運(yùn)行及檢修要求，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。一般情況下，在大、中型發(fā)電廠和變電所中，35kV及以下的配電裝置宜采用屋內(nèi)式；110kV及以上多為屋外式。當(dāng)在污穢地區(qū)或市區(qū)建

26、110kV屋內(nèi)和屋外配電裝置的造價相近時，宜采用屋內(nèi)型。（4）配電裝置設(shè)計基本步驟根據(jù)配電裝置的電壓等級、電器的型式、出線多少和方式，有無電抗器，地形、環(huán)境條件等因素選擇配電裝置的型式。擬定配電裝置的配置圖。按照所選設(shè)備的外形尺寸、運(yùn)輸方法、檢修及巡視的安全和方便等要求，遵照規(guī)程參考典型設(shè)計繪制圖。選擇配電裝置的型式，應(yīng)考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，并結(jié)合運(yùn)行及檢修要求，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。（5）各種配電裝置特點(diǎn) 屋外配電裝置的型式除與主接線有關(guān)，還與場地位置、面積、地質(zhì)、地形條件及總體布置有關(guān)，并受材料供應(yīng)、施工、運(yùn)行和檢修要求等因素的影響和限制。普通中型配電裝置國

27、內(nèi)采用較多，施工、檢修和運(yùn)行都比較方便，抗震能力較好，造價比較低。缺點(diǎn)是占地面積較大。高型配電裝置的最大優(yōu)點(diǎn)是占地面積少，一般比普通中型節(jié)約用地50%左右。但耗用鋼材多，檢修運(yùn)行不及中型方便。一般在下列情況下宜采用高型：在高產(chǎn)農(nóng)田或地少人多的地區(qū)地形條件限制原有裝置需改、擴(kuò)建而場地受限制。 （6） 各電壓級配電裝置的確定220kV配電裝置采用屋外半高型配電裝置，采用雙列布置；110kV配電裝置采用屋外半高型配電裝置，采用雙列布置；10 kV配電裝置采用屋內(nèi)小車式配電裝置。5.2 總平面設(shè)計發(fā)電站的總平面布置必須全面貫徹現(xiàn)行的各項技術(shù)經(jīng)濟(jì)的政策精心設(shè)計，努力創(chuàng)新，因地制宜，合理布置，充分利用荒地

28、，坡地，劣地，不占或少占良田，認(rèn)真做好技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，選擇最佳設(shè)計方案，提高經(jīng)濟(jì)效益，為安全運(yùn)行創(chuàng)造條件。主變壓器的布置：廠房上游側(cè)進(jìn)水高壓管道的上面空地較大時，主變壓器可布置在這里，主變平臺下面可設(shè)置發(fā)電機(jī)電壓開關(guān)室。這樣距離發(fā)電機(jī)最近，又不增加開挖量。但這樣布置發(fā)電機(jī)出線要從上游側(cè)引出，而上游側(cè)往往是水力機(jī)械、輔助設(shè)備的管道集中的地方。因此要解決好機(jī)電交叉和干擾問題。對于河谷狹窄，大壩較高的水電站，采用這種布置方式時，還應(yīng)解決好變壓器的通風(fēng)散熱問題。如果廠房靠近壩體，廠壩之間沒有空地時，則可適當(dāng)加寬尾水平臺，將主變壓器布置在尾水平臺上，平臺下面設(shè)置開關(guān)室。發(fā)電機(jī)出線從下游側(cè)引出，這樣可避免機(jī)

29、電交叉。但增加了尾水平臺水下部分的混凝土工程量，比在上游側(cè)加長鋼管段長度的投資大。中央控制室及副廠房的布置：當(dāng)廠壩之間布置變壓器還有余地時，可布置中央控制室；副廠房則布置在靠進(jìn)廠公路的主廠房的一端。當(dāng)中央控制室在廠壩之間布置不下時，則布置在主廠房的一端，并盡量靠近發(fā)電機(jī)層。前者中央控制室離發(fā)電機(jī)近，可以縮短控制電纜，并便于巡視，但不易做到自然采光。后者通風(fēng)采光條件好，但至各機(jī)組距離稍遠(yuǎn)。當(dāng)主變壓器位于尾水平臺上時，中央控制室及副廠房可布置在主廠房上游側(cè)壩坡間。開關(guān)站的布置：開關(guān)站位置應(yīng)盡量靠近主變壓器，且交通運(yùn)輸和進(jìn)出線方便。壩后式電站的開關(guān)站一般布置在廠房側(cè)的岸上，避免放在溢流壩段一側(cè)的岸上

30、。進(jìn)出線應(yīng)避免跨越溢流區(qū)段上空，以防泄洪時泥霧影響線路的正常工作。如果大壩兩岸地形陡峻，或開關(guān)站占地面積不大時，可在非溢流段的壩坡上作階梯式布置，也可以部分或全部布置在主廠房頂上。母線和電纜的布置：發(fā)電機(jī)至開關(guān)室以及開關(guān)室至主變壓器的連接母線，其布置與主變壓器、開關(guān)室的位置以及開關(guān)室的布置方式有關(guān)。當(dāng)開關(guān)室至主變壓器低壓側(cè)有一段水平距離時，常用母線廊道布置其間的連接線。在廊道內(nèi)，三相母線可垂直或水平布置。水電站中的電力電纜和控制電纜，應(yīng)根據(jù)電站的總體布置，妥善地選擇電纜敷設(shè)的路徑，盡量使路程短和避免與其他管路交叉。敷設(shè)方式采用電纜隧道、電纜溝和電纜豎井。電纜豎井內(nèi)應(yīng)設(shè)置樓梯和維修平臺。母線廊道

31、、母線豎井、電纜隧道、電纜豎井和電纜層中，應(yīng)注意通風(fēng)、防潮、防滲水等。計算書第一章 短路電流計算（1） 所選主接線為方案一，簡化圖如下圖所示圖1.1 主接線簡化圖等值電路如圖所示。取S=100MVA，求得各元件電抗標(biāo)幺值為：發(fā)電機(jī)=X()=0.25×67220kv側(cè)變壓器 x=xS/U=×=×15110kv側(cè)變壓器xS/U=×=×=0.088自耦變壓器x=(8.7+64-41)×2 x=(8.7+41-64)×0線路x=x=0.4×100×76系統(tǒng)x=x=0.4×08圖1.2 電氣主接線等值電抗

32、圖(2)短路電流計算 對d點(diǎn)進(jìn)行短路點(diǎn)計算d點(diǎn)短路電抗簡化圖 x=41x=+x+x=0.20x=46 故短路時經(jīng)系統(tǒng)流出電流為I=×(KA)且有x=x×x=x×查水輪機(jī)運(yùn)算曲線t=0s t=0.1s t=1s t=2s t=4sII220kv側(cè)I=I×=0.660(KA)I=I×=0.577(KA)I=I×=0.602(KA)I=I×=0.635(KA)I=I×=0.673(KA)110kv側(cè)I=I×=0.904(KA)I=I=×=0.833(KA)I=I7×=0.939(KA)I=I

33、=×=(KA)I=I=×=(KA)由I=I+I+I得t=0s t=0.1s t=1s t=2s t=4sIi=×7.024=18.403(KA)I=I×7.024=10.957(KA)對d點(diǎn)進(jìn)行短路點(diǎn)計算,簡化圖如圖所示：圖1.5 d點(diǎn)短路電抗簡化圖 x=x41 x=28x=x+x72 x=x46 對x、x、x進(jìn)行Y/變換x=x+x+=0.141+0.072+x=x+x+=0.046+0.072+故短路時經(jīng)系統(tǒng)流出電流為I=×=1.78(KA)且有x=x4×x=x=0.128×查水輪機(jī)運(yùn)算曲線t=0s t=0.1s t=1s

34、 t=2s t=4sII220kv側(cè)I=I×=0.203(KA)I=I×=0.20(KA)I=I×=0.223(KA)I=I×=0.223(KA)I=I×=0.223(KA)110kv側(cè)I=I×(KA)I=I×(KA)I=I×(KA)I=I×=(KA)I=I×=(KA)由I=I+I+I得t=0s t=0.1s t=1s t=2s t=4sIi=×3.45=9.039(KA)I= I×3.45=5.382(KA)對d點(diǎn)進(jìn)行短路點(diǎn)計算，簡化圖如圖1.6所示：圖1.5 d點(diǎn)短路電抗

35、簡化圖x=67 x=+ x=0.282 x=x0 x=x=0.115 x= x46對x、x、x、x進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變換Y=x=xx2××x=xx××x=xx××故短路時經(jīng)系統(tǒng)流出電流為I=×=1.219(KA)且有x=x×x=x×x=x×查水輪機(jī)運(yùn)算曲線t=0s t=0.1s t=1s t=2s t=4sIII220kv側(cè)I=(I+I)×=1.215(KA)I=(I+I)×=0.986(KA)I=(I+I)×=0.940(KA)I=(I+I)×=0.930(KA)

36、I=(I+I)×=0.921(KA)110kv側(cè)I=I×=0.193(KA)I=I×=0.194(KA)I=I×=0.195(KA)I=I×=0.195(KA)I=I×=0.195(KA)由I=I+I+I得t=0s t=0.1s t=1s t=2s t=4sIi=×=(KA)I= I×=(KA)對d點(diǎn)進(jìn)行短路點(diǎn)計算：圖1.7 d點(diǎn)短路電抗簡化圖x=x41x=2x=x+x=0.255x=x=0.088x=x=0.167x=x46對x、x、x進(jìn)行Y/變換 x=x+x+=0.141+0.072+ x=x+x+=0.046

37、+0.072+對x、x、x、x圖1.8 d點(diǎn)短路電抗二次簡化圖Y=x=xxY=x=xxY=0.255x=xxY=0.141故短路時經(jīng)系統(tǒng)流出電流為I=×(KA)且有 x=x×x=x×x=x×查水輪機(jī)運(yùn)算曲線t=0s t=0.1s t=1s t=2s t=4sIII220kv側(cè)I=I×=0.091(KA)I=I×=0.092(KA)I=I×=0.092(KA)I=I×=0.092(KA)I=I×=0.092(KA)110kv側(cè)I=(I+I)×=2.783(KA)I=(I+I)×=2.29

38、6(KA)I=(I+I)×=2.308(KA)I=(I+I)×=2.329(KA)I=(I+I)×=2.315(KA)由I=I+I+I得t=0s t=0.1s t=1s t=2s t=4sIi=×=(KA)I= I×=(KA)短路電流計算結(jié)果如表1.1 短路電流計算結(jié)果表短路類型短路點(diǎn)短路點(diǎn)位置短路電流周期分量短路沖擊電流各時刻短路電流(KA)有效值I（KA）最大值i（KA）0s1s2s4s三相短路d1220KV母線d2110kV母線d3220KV側(cè)發(fā)電機(jī)d4110KV側(cè)發(fā)電機(jī)第二章 電氣設(shè)備選擇計算2.1 斷路器與隔離開關(guān)選擇計算一，斷路器選

39、擇計算根據(jù)額定電壓、額定電流、開斷電流、短路關(guān)合電流初步選擇：表2.1 斷路器的特性參數(shù)型號額定電壓額定電流額定開斷電流熱穩(wěn)定電流動穩(wěn)定電流峰值短路關(guān)合電流峰值全開斷時間/sLW6-220220KV3150A50/3s125KA125KALW6-110110KV3150A50/3s125KA125KAHB1212KV2500A40KA40/4s100KA100KA220KV側(cè)斷路器的選擇：LW6-220型SF6型斷路器。熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：取繼保裝置后備保護(hù)動作時間tpr，短路計算時間tk=tpr+tbr又查短路電流周期分量等值時間曲線有tp。因故應(yīng)考慮非周期分量熱效應(yīng)非周期分量的等值tnp0.05

40、 。熱效應(yīng)為：×（）因?yàn)樗运x斷路器熱穩(wěn)定性滿足要求。動穩(wěn)定性校驗(yàn)：因?yàn)椋骸Ｋ云鋭臃€(wěn)定性也滿足要求。所以該型號斷路器滿足要求。110KV側(cè)斷路器選擇：根據(jù)額定電壓、額定電流、開斷電流、短路關(guān)合電流初步選擇：LW6-110型SF6斷路器。熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：取繼保裝置后備保護(hù)動作時間tpr，短路計算時間tk=tpr+tbr又查短路電流周期分量等值時間曲線有tp。因故應(yīng)考慮非周期分量熱效應(yīng)非周期分量的等值tnp0.05 。熱效應(yīng)為：×（）因?yàn)樗运x斷路器熱穩(wěn)定性滿足要求。動穩(wěn)定性校驗(yàn)：因?yàn)椋骸Ｋ云鋭臃€(wěn)定性也滿足要求。所以該型號斷路器滿足要求。發(fā)電機(jī)側(cè)斷路器選擇：根據(jù)額定電壓、

41、額定電流、開斷電流、短路關(guān)合電流初步選擇：HB12型SF6斷路器。熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：取繼保裝置后備保護(hù)動作時間tpr，短路計算時間tk=tpr+tbr又查短路電流周期分量等值時間曲線有tp。因故應(yīng)考慮非周期分量熱效應(yīng)非周期分量的等值tnp0.05 。熱效應(yīng)為：×（）因?yàn)樗运x斷路器熱穩(wěn)定性滿足要求。動穩(wěn)定性校驗(yàn)：因?yàn)椋骸Ｋ云鋭臃€(wěn)定性也滿足要求。所以該型號斷路器滿足要求。二、隔離開關(guān)選擇計算隔離開關(guān)的選擇條件基本上同斷路器的選擇條件。初步選擇的隔離開關(guān)型號與參數(shù)如下：表2.2 隔離開關(guān)特性參數(shù)型號額定電壓額定電流短時耐受電流峰值耐受電流GW4-220D/600220KV600A50/4

42、s50KAGW4-110D/630110KV630A50/4s50KAGN2-20/400-1020KV400A10/10s50KA220KV側(cè)隔離開關(guān)：初步選擇GW4-220D/600型隔離開關(guān)熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：因?yàn)椋簼M足。動穩(wěn)定性校驗(yàn)：滿足。110KV側(cè)隔離開關(guān)：初步選擇GW4-110D/630型隔離開關(guān)熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：因?yàn)椋簼M足。動穩(wěn)定性校驗(yàn)：滿足。所以該型號隔離開關(guān)滿足要求。發(fā)電機(jī)側(cè)隔離開關(guān)：初步選擇GN2-20/400-10型隔離開關(guān)熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：因?yàn)椋簼M足。動穩(wěn)定性校驗(yàn)：滿足。所以該型號隔離開關(guān)滿足要求。2.2 母線選擇計算所初選母線的主要技術(shù)參數(shù)圖2.3 母線特性參數(shù)類型型號母線尺寸導(dǎo)

43、體截面允許最高溫度時載流量220KV母線LF-21Y鋁錳合金管形30/25mm216mm2565KA110KV母線LF-21Y鋁錳合金管形50/45mm273mm2850KA220KV側(cè)母線：初步選擇LF-21Y鋁錳合金管形按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇母線截面，其中K為校正系數(shù)取0.8（計日照，屋外管形導(dǎo)體，40攝氏度，海拔1000米以下）。 滿足要求。熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：小于S273,滿足。動穩(wěn)定性校驗(yàn)：三相短路時母線所受電動力（l=200cm，a=150cm）。N母線所受的最大彎矩：M=F××200/10應(yīng)力M/W×（D4-d4）/D）=89.95N/cm2最大允許應(yīng)

44、力al=8820 N/cm2大于=89.95N/cm2滿足要求。所以選擇型號的母線滿足要求。110KV側(cè)母線：初步選擇LF-21Y鋁錳合金管形按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇母線截面，其中K為校正系數(shù)取0.8（計日照，屋外管形導(dǎo)體，40攝氏度，海拔1000米以下）。 滿足要求。熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：小于S273,滿足。動穩(wěn)定性校驗(yàn)：三相短路時母線所受電動力（l=200cm，a=150cm）。母線所受的最大彎矩：M=F××應(yīng)力×（D4-d42最大允許應(yīng)力al=8820 N/cm2大于2滿足要求。所以選擇型號的母線滿足要求。絕緣子選擇計算初選絕緣子與穿墻套管的主要技術(shù)參數(shù)圖2.4

45、絕緣子特性參數(shù)電壓等級220kV110kV10kV絕緣子ZS-220/10KZS-110/1200ZA-10220kV戶外支柱絕緣子選用ZS-220/10K支柱絕緣子，其參數(shù)如下：額定電壓UN=220kV，絕緣子高度H1=1200mm，機(jī)械破壞負(fù)荷Fy=15759N。動穩(wěn)定校驗(yàn)：Fmax y；Fmax2ch/a）×10-7；其中L=2m；a=2.2m；K=1；得Fmax=（1.732×2×12/2.2）×10-7=N；y=0.6×15759=94。因?yàn)椋‵max=y =9450.6N）所以能滿足動穩(wěn)定要求。因此，所選擇的ZS-220/10K絕緣

46、子滿足要求。110kV戶外支柱絕緣子選用ZS-110/1200支柱絕緣子，其參數(shù)如下：額定電壓UN=110kV，絕緣子高度H1=1200mm，機(jī)械破壞負(fù)荷Fy=14751N。動穩(wěn)定校驗(yàn)：Fmax y；Fmax2ch/a）×10-7；其中L=2m；a=2.2m；K=1；得Fmax=（1.732×2×2/2.2）×10-7；y。因?yàn)椋‵maxy =8850.6N）所以能滿足動穩(wěn)定要求。因此，所選擇的ZS-110/1200絕緣子滿足要求。10kV戶外支柱絕緣子選用ZA-10支柱絕緣子，其參數(shù)如下：額定電壓UN=10kV，絕緣子高度H1=1200mm，機(jī)械破壞負(fù)荷Fy=18516N。動穩(wěn)定校驗(yàn)：Fmax y；Fmax2ch/a）×10-7；其中L=2m；a=2.2m；K=1；得Fmax=（1.732×2×2/2.2）×10-7=31.469N；y=0.6×18516=9。因?yàn)椋‵max=31.469y =9850.6N）所以能滿足動穩(wěn)定要求。因此，所選擇的ZA-10絕緣子滿足要求。2.4