畢業(yè)設計---某水電廠電氣主接線設計

1、<p>　　某水電廠電氣主接線設計 </p><p>　　摘 要：電站是電力系統的重要組成部分，它直接影響整個電力系統的安全與經濟運行，是聯系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關系著全廠（所）電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。</p><p>　

2、　本次任務是電站的電氣設計，首先，根據主接線的經濟可靠、運行靈活的要求選擇各個電壓等級的接線方式，在技術方面和經濟方面進行比較，選取靈活的最優(yōu)接線方式。</p><p>　　其次進行短路電流計算，根據各短路點計算出各點短路穩(wěn)態(tài)電流和短路沖擊電流，從三相短路計算中得到當短路發(fā)生在各電壓等級的工作母線時，其短路穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流的值。</p><p>　　最后，根據各電壓等級的額定電壓和最大持

3、續(xù)工作電流進行設備選擇，然后進行校驗。</p><p>　　關鍵詞：電氣主接線；變壓器選擇；短路計算；設備選擇。</p><p>　　Abstract: The power plant is the electrical power system important constituent,it directly affects the entire electrical power sy

4、stem the securityand the economical movement, is relates the power plant and user'smiddle link, is playing the transformation and the assignmentelectrical energy role. The electrical host wiring is the power planttra

5、nsformer substation key link, the electrical host wiring draws updirectly is relating the entire factory the electrical equipment choice, the power distri</p><p>　　Keywords: Electrical main wiring; Transfor

6、mer choice; Short-circuits thecomputation; Equipment choice</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　經過兩年的系理論知識的學習，及各種實習操作，還有老師精心培育下，對電力系統各部分有了初步的認識與了解。</p><p>　　在認真閱讀任務書，分析材料，參考閱讀《發(fā)

7、電廠電氣部分課程設計參考資料》、《電力網及電力系統》、《發(fā)電廠一次接線》和《電氣設備》以及《高電壓技術》等參考書籍，在指導老師的指導下，經過周密的計算，完成了此次畢業(yè)設計。</p><p>　　八周的畢業(yè)設計，使我了解設計的要求，及設計內容，更加深刻了解課本中的內容，使知識與理論相結合，使基礎知識與實際操作緊密聯系。尤其對主接線，電氣設備以及導本選擇方法進一步掌握。</p><p>　　由

8、于水平所限，設計書中難免出現錯誤和不妥之處，希望指正。</p><p>　　1、電氣主接線方案比較與選擇</p><p>　　1.1 發(fā)電機出口處電氣主接線方案比較</p><p>　　方案1： 單母線接線 </p><p>　　優(yōu)點：在變壓器內部或者二次側母線出現故障時，可以通過繼電保護裝置

9、動作于兩側的斷路器跳閘，斷開隔離開關后進行檢修。</p><p>　　缺點：斷路器數量較多，設備投資增大，而且運行維護比較復雜。</p><p><b>　　單母線接線</b></p><p><b>　　方案Ⅱ：雙母線接線</b></p><p><b>　　優(yōu)點：</b>&

10、lt;/p><p>　　①供電可靠。通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復供電；檢修任一回路的母線隔離開關，只停該回路。</p><p>　?、谡{度靈活。各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應系統中各種運行方式調度和潮流變化的需要。</p><p>　　③擴建方便。向雙母線的左右任何一個方向

11、擴建，均不影響兩組母線的電源和負荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。當有雙回路架空線時，可以順序布置，以致使連接不同的母線段時，不會如單母線分段那樣導致出現交叉跨越。</p><p>　?、鼙阌谠囼?。當個別回路需要單獨進行試驗時，可以將該回路分開，單獨接至一組母線上。</p><p><b>　　缺點：</b></p><p>　?、僭黾右唤M母

12、線和使用每回路就需要增加一組母線隔離開關。</p><p>　?、诋斈妇€故障或檢修時，隔離開關作為倒換操作電器，容易誤操作。為了避免隔離開關誤操作，需要在隔離開關和斷路器之間裝設連鎖裝置。</p><p><b>　　雙母線接線</b></p><p><b>　　方案比較</b></p><p>

13、<b>　　1.可靠性</b></p><p>　　方案Ⅰ：供電安全可靠，接線簡單清晰，維護方便，占地面積小，電氣元件少，節(jié)省投資。缺點時當母線發(fā)生故障時，將使發(fā)電站的發(fā)電量不能送入系統。</p><p>　　方案Ⅱ：供電安全可靠，接線清晰，運行方便靈活，任何一條母線故障，電站仍能將所發(fā)電量100％送入系統。但當母線或隔離開關檢修或故障時，倒閘操作復雜。</p&

14、gt;<p><b>　　2.經濟性</b></p><p>　　方案Ⅰ電氣元件較少，占地面積小，土石方工程量較方案Ⅱ小，因而投資成本及運行維護費用較方案Ⅱ低。</p><p><b>　　3.靈活性</b></p><p>　　方案Ⅱ無論是在運行還時在擴建上都較方案Ⅰ靈活。</p><p

15、>　　綜合供電安全可靠、運行靈活性和經濟性等方面的具體情況，考慮到該水電站承擔一般的普通負荷，一般可靠性就可以滿足要求，故推薦方案Ⅰ作為該水電廠的發(fā)電機出口處的電氣主接線方案。</p><p>　　1.2 110kV處電氣主接線方案比較 </p><p><b>　　方案Ⅰ </b></p><p><b>　　單母線接線<

16、;/b></p><p>　　優(yōu)點：接線簡單 操作方便 設備少 經濟性好 母線方便向兩端延伸,擴建方便.</p><p>　　缺點：可靠性差,母線或廠升壓變壓器檢修或故障時所有發(fā)電機必須停止工作.</p><p>　　調度不方便,發(fā)電機只能并列運行,不能分列運行,并且線路側發(fā)生短路時,會有較大的短路電流.</p><p><b&g

17、t;　　雙母線接線</b></p><p><b>　　方案Ⅱ </b></p><p><b>　　單母線分段接線 </b></p><p>　　優(yōu)點：供電可靠.可以輪流檢修一組母線而不致供電中斷或一組故障后,能夠迅速恢復供電 調度靈活.各個電源和各回負荷可以任意分配到某一組母線上,能夠靈活的適應電力系統中

18、各種運行方式的調度和潮流變化需要.如一組備用一組運行.兩組同時工作.擴建方便. 可以向母線左右任何方向擴建,均不會影響到兩組母線的的電源和負荷的自由分配,在施工中也不會造成原有回路停電.</p><p>　　缺點：在故障和檢修時操作復雜 增加了一條母線和數臺斷路器和隔離開關配電裝置投資較大 </p><p><b>　　單母線分段接線</b></p>&

19、lt;p><b>　　方案比較</b></p><p>　　方案Ⅱ有較高的可靠性,但它適合用于35KV到60KV出線超過8回,和連接電源較大或者負荷較大時,與本設計的實際情況不太相符. 由于本設計的是小型水電站且單機量較小,可靠性要求不是太高.用方案Ⅰ足以滿足要求.且從經濟性上方案Ⅰ要比方案Ⅱ投資少.所以選擇方案Ⅰ. </p><p>　　1.3 35kV處電氣

20、主接線方案比較</p><p><b>　　方案Ⅰ </b></p><p><b>　　單母線接線</b></p><p>　　優(yōu)點：接線簡單、操作方便、設備少、經濟性能好，并且母線便于向兩端延伸，擴建方便。</p><p>　　缺點：可靠性差，母線或母線隔離開關檢修或故障時，所有的回路都要停止

21、工作，造成向系統供電中斷</p><p><b>　　方案Ⅱ</b></p><p><b>　　單母線分段接線 </b></p><p>　　優(yōu)點：可以提高供電可靠性和靈活性當一器可以將故障段隔 </p><p>　　缺點：增加了一個分段斷路器的投資.</p><p>&l

22、t;b>　　方案比較</b></p><p>　　母線既可保證電源的并列運行，也能當電站出現故障時可使任一條出線從任一個電源獲得電能。綜合考慮后選用方案 Ⅱ： 單母線分段接線方式</p><p>　　1.4廠用電接線方案</p><p>　　在發(fā)電機出口母線兩端分別接入兩臺廠用電變壓器,為本廠提供生產用電.兩臺變壓器采用同型號等容量的.互為備用的暗

23、備用方式為水電廠提供用電.</p><p><b>　　廠用電接線</b></p><p><b>　　最終主接線圖如下：</b></p><p><b>　　2 變壓器的選擇</b></p><p>　　2.1 主變壓器的選擇</p><p>　　2.

24、1.1 主變壓器臺數的選擇</p><p>　　考慮到電站在電力系統中的重要性以及運輸、制造條件，經技術經濟等因素，故主變壓器臺數確定為一臺。</p><p>　　2.1.2 主變壓器容量的選擇</p><p><b>　　考慮原則：</b></p><p>　　1）當發(fā)電機電壓母線上負荷最小時，能將發(fā)電機電壓母線上的剩

25、余有功和無功容量送入系統，但不考慮稀有的最小負荷情況。</p><p>　　2）當發(fā)電機電壓母線上最大一臺發(fā)電機組停運時，能由系統供給給發(fā)電機電壓的最大負荷。在電廠分期建設過程中，在事故斷開最大一臺發(fā)電機組的情況下，通過變壓器向系統取得電能時，可考慮變壓器的允許過負荷和限制非重要負荷。</p><p>　　3）根據系統經濟運行的要求（如充分利用豐水季節(jié)的水能），而限制本廠輸出功率時，能供給

26、給發(fā)電機電壓的最大負荷。</p><p>　　4）按上述條件計算時，應考慮負荷曲線的變化和逐年負荷的發(fā)展。特別應注意發(fā)電廠初期運行，當發(fā)電機電壓母線負荷不大時，能將發(fā)電機電壓母線上的剩余容量送入系統。</p><p>　　由任務書的原始資料及主要參數知：</p><p>　　廠用電率按裝機容量的2％計算，則</p><p>　　按上述之考慮原

27、則有：</p><p>　　考慮到單元接線的主變壓器應該按照發(fā)電機額定容量扣除本機的廠用負荷后，留有10%的裕度；擴大單元接線應盡可能采用分裂繞組變壓器。</p><p>　　2.1.3 主變壓器相數的選擇</p><p><b>　　考慮原則:</b></p><p>　　1）當不受運輸條件限制時，在容量330MW及以

28、下機組單元接線的主變壓器和330kV及以下的發(fā)電廠和變電站，均應選擇三相變壓器。</p><p>　　2）當發(fā)電廠與系統連接的電壓為500kV時，宜經技術經濟比較后，確定選用三相變壓器或單相變壓器。對單機容量為300MW，并直接升壓到500kV的 ，宜選用三相變壓器。</p><p>　　由任務書的原始資料及主要參數知，該水電廠，容量為6000KW×2，電壓等級為110KV和35

29、kV?？紤]以上原則，故選用三相制主變壓器。</p><p>　　2.1.4 主變壓器繞組數量和連接方式的選擇</p><p>　　擴大單元接線的主變壓器，應優(yōu)先考慮選用雙繞組變壓器，可以大大限制短路電流。而且該主變壓器只連接兩個電壓等級，綜合考慮后選用雙繞組變壓器。</p><p>　　連接方式選用YN，d11的常規(guī)接線。</p><p>　

30、　綜合以上分析，查《電力工程電氣設計手冊 電氣一次部分》，選擇</p><p>　　SF9-31500/110型變壓器作為主變壓器，具體參數見下表1。</p><p>　　表1 SF9-31500/35型變壓器參數表</p><p>　　SF9-31500/110型變壓器作為主變壓器，具體參數見下表2。</p><p>　　表2 SF9-3

31、1500/110型變壓器參數表</p><p><b>　　3 短路電流計算</b></p><p>　　主要參照《小型水電站 電氣一次回路部分》下冊和《電力工程電氣設計手冊》上的方法和公式進行計算。原始數據取值主要參考畢業(yè)設計任務書上的數據以及廠家資料。計算用接線圖和原始數據見圖2。</p><p>　　采用標么制進行計算，基準容量取，基準

32、電壓取用各級的平均電壓，即</p><p><b>　　式中 —平均電壓</b></p><p><b>　　—額定電壓</b></p><p>　　當基準容量與基準電壓選定后，按下式可求得基準電流與基準電抗。</p><p>　　基準電流 </p><p

33、>　　基準電抗 </p><p>　　按上述格式，經計算，各項基準值如表5所示。</p><p>　　表5 短路計算基準值</p><p>　　注：數據來源《電力工程電氣設計手冊 電氣一次部分》</p><p>　　3.1 計算各元件的電抗標么值并繪制等值電抗圖</p><p>　　本次

34、計算目的只在于正確選擇設備，所以只進行對稱分量的短路計算，因此，只需要計算正序電抗。因為是計算在最大運行方式下，發(fā)生最嚴重的短路事故，所以三臺發(fā)電機接于同一母線上。</p><p>　　3.1.1 水輪發(fā)電機的電抗標么值</p><p>　　由《小型水電站 電氣一次回路部分》下冊 查得公式（3-1）</p><p><b>　?。?-1） <

35、/b></p><p>　　式中 ——發(fā)電機的額定容量（）</p><p>　　——發(fā)電機縱軸次暫態(tài)電抗</p><p>　　——發(fā)電機縱軸次暫態(tài)電抗標么值</p><p>　　由公式（3-1）及任務書所給的原始參數可計算出2臺發(fā)電機的電抗標么值：</p><p>　　3.1.2 主變壓器的電抗標么值&

36、lt;/p><p>　　由前面得到的變壓器型號S9-31500/110型變壓器的阻抗電壓百分數為：10.5</p><p>　　由《小型水電站 電氣一次回路部分》下冊查得公式（3-2）</p><p><b>　　（3-2） </b></p><p>　　式中 ——變壓器電抗標么值</p><

37、p>　　——變壓器額定容量（）</p><p>　　由公式（3-2）得主變壓器電抗標么值</p><p>　　3.1.3 架空線路的電抗標么值</p><p>　　查《水電站機電設計手冊 電氣二次》 P518 表7-17所列平均值選取，然后用每條線路的長度乘以每公里的標么值即得該線路得電抗標么值。</p><p>　　計算得架空線路得

38、正序電抗標么值如表所示。</p><p>　　表 2. 線路電抗標么值</p><p>　　注：數據來源《水電站機電設計手冊 電氣二次》</p><p>　　3.1.4某水電廠主變的電抗標么值</p><p>　　按上列計算結果繪制正序電抗等值圖如圖8所示。</p><p>　　圖8 正序電抗等值圖</p>

39、;<p>　　3.2 按短路點進行網絡變換</p><p>　　3.2.1 按點短路化簡計算</p><p><b>　　對圖8進行化簡。</b></p><p>　　化簡結果如圖9所示。</p><p>　　圖9 點短路的等值圖</p><p>　　無限大容量電源的三相短路電流計算

40、： </p><p>　　由《小型水電站 電氣一次回路部分》 P68 查得公式（3-3）、（3-4）</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　（3-4）</b></p><p>　　式中 ——按基準值歸算的無限大電源的等值電抗</p>&

41、lt;p>　　——無限大電源短路瞬間的短路電流標么值</p><p>　　——無限大電源三相短路的周期性短路電流的標么值</p><p>　　由公式（3-3）、（3-4）及前面計算結果得到其計算結果</p><p>　　發(fā)電機F1—F2的計算</p><p>　　由《小型水電站 電氣一次回路部分》 P70 查得公式（3-5）、（3-6

42、）</p><p>　　由《小型水電站 電氣一次回路部分》 P65 查得公式（3-7）、（3-8）</p><p><b>　　（3-5）</b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　?。?-7）</b></p><p

43、><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中 ——發(fā)電機的計算電抗</p><p><b>　　——次暫態(tài)短路電流</b></p><p><b>　　——短路沖擊電流值</b></p><p>　　——最大短路全電流最大有效值</p>

44、<p>　　——沖擊系數,取1.8</p><p>　　由公式（3-5）、（3-6）、（3-7）、（3-8）得</p><p>　　發(fā)電機側計算電抗 </p><p>　　查《電力工程電氣設計手冊 電氣一次部分》 P137 水輪發(fā)電機運算曲線數字表得：</p><p>　　t=0s 時 </p>

45、<p>　　t=0.2s 時 </p><p>　　t=4s 時 </p><p><b>　　額定電流： </b></p><p><b>　　短路電流： </b></p><p><b>　　沖擊電流： </b></p>

46、<p>　　最大短路全電流最大有效值：</p><p><b>　　短路容量：</b></p><p>　　3.2.2 按點短路化簡計算</p><p><b>　　對圖8進行化簡。</b></p><p>　　化簡結果如圖10所示。</p><p>　　圖10

47、d2點短路的等值圖</p><p>　　無限大容量電源的三相短路電流計算，由公式（3-3）、（3-4）及表5得</p><p>　　發(fā)電機F1—F2的計算</p><p>　　由公式（3-5）、（3-6）、（3-7）、（3-8）得</p><p><b>　　發(fā)電機側計算電抗</b></p><p&g

48、t;　　查《電力工程電氣設計手冊 電氣一次部分》 P137 水輪發(fā)電機運算曲線數字表得</p><p>　　t=0s 時 </p><p>　　t=0.2s 時 </p><p>　　t=4s 時 </p><p><b>　　額定電流 </b></p>

49、;<p><b>　　短路電流 </b></p><p><b>　　沖擊電流 </b></p><p>　　最大短路全電流最大有效值</p><p><b>　　短路容量</b></p><p>　　4 電氣設備的選擇和校驗</p><

50、;p>　　高壓電氣設備選擇的一般原則：</p><p>　　1）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展。</p><p>　　2）應按當地環(huán)境條件校核。</p><p>　　3）應力求技術先進和經濟合理。</p><p>　　4）與整個工程的建設標準應協調一致。</p><p>　　5）同

51、類設備應盡量減少品種。</p><p>　　6）選用的新產品均應具有可靠的試驗數據，并經正是鑒定合格。在特殊情況下，選用未經正式鑒定的新產品時，應經上級批準。</p><p>　　4.1 高壓斷路器、隔離開關的選擇和校驗</p><p>　　4.1.1 發(fā)電機出口處</p><p><b>　　短路編號 </b><

52、/p><p><b>　　電網的額定電壓 </b></p><p><b>　　最大持續(xù)工作電流</b></p><p><b>　　額定電流： </b></p><p><b>　　由于，</b></p><p><b>

53、;　　則</b></p><p>　　根據發(fā)電機回路的. 及設備的安裝要求，查《電力工程電氣設備手冊 電氣一次部分》上冊，選擇SN10-10II/1000型斷路器和GN-10T/1000-75型隔離開關滿足設計要求。</p><p>　　初選SN10-10II/1000型斷路器,其主要技術數據如下:</p><p>　　初選GN-10T/1000-75

54、型隔離開關,其主要技術數據如下:</p><p><b>　　設備的校驗 </b></p><p>　　考慮到主保護有死區(qū)或拒動，取后備保護動作時間。</p><p>　　后備保護動作時間 </p><p>　　斷路器固有分閘時間 </p><p>　　斷路器開斷時電弧持續(xù)時間

55、</p><p>　　短路計算時間 </p><p><b>　　短路計算電抗 </b></p><p>　　根據短路計算電抗查短路電流計算表，并換算成有名值有</p><p>　　由于，不計非周期熱效應。短路電流的熱效應等于周期分量熱效應，即</p><p><b>　　沖擊

56、電流 </b></p><p><b>　　計算和校驗結果見表</b></p><p>　　表 3. 發(fā)電機出口處斷路器、隔離開關選擇結果表</p><p>　　注：數據來源《發(fā)電廠電氣部分 第三版》和4.1.1中計算結果</p><p>　　4.1.2 主變壓器低壓側</p><p

57、><b>　　短路編號 </b></p><p><b>　　電網的額定電壓 </b></p><p>　　最大持續(xù)工作電流，考慮變壓器可能過負荷運行</p><p>　　由短路計算得0s時短路電流 </p><p><b>　　短路沖擊電流 </b></p

58、><p>　　由此可得，應該選用在點短路時，無限大系統和發(fā)電機通過主變低壓側斷路器和隔離開關得短路電流來計算。</p><p>　　根據發(fā)電機回路的. 及設備的安裝要求，查《電力工程電氣設備手冊 電氣一次部分》上冊，選擇SN10-10III/2000型斷路器和GN2-10/2000-85型隔離開關滿足設計要求。</p><p>　　初選SN10-10III/2000型

59、斷路器,其主要技術數據如下:</p><p>　　初選GN2-10/2000-85型隔離開關,其主要技術數據如下:</p><p><b>　　設備的校驗</b></p><p>　　考慮到主保護有死區(qū)或拒動，取后備保護動作時間。</p><p>　　后備保護動作時間 </p><p>　　

60、斷路器固有分閘時間 </p><p>　　斷路器開斷時電弧持續(xù)時間 </p><p>　　短路計算時間 </p><p>　　短路計算電抗 </p><p>　　根據短路計算電抗查短路電流計算表，并換算成有名值有</p><p>　　由于，不計非周期熱效應。短路電流的熱效應等于周期分量熱效應，即

61、</p><p><b>　　沖擊電流 </b></p><p><b>　　計算和校驗結果見表</b></p><p>　　表4. 主變壓器低壓側斷路器、隔離開關選擇結果表</p><p>　　注：數據來源《發(fā)電廠電氣部分 第三版》和4.1.2中計算結果</p><p&

62、gt;　　4.1.3主變壓器高壓側</p><p>　　根據的短路電流來選擇設備，的短路電流等于無限大容量和發(fā)電機的短路電流之和。</p><p><b>　　電網的額定電壓 </b></p><p>　　最大持續(xù)工作電流，考慮變壓器可能過負荷運行</p><p>　　由短路計算得 0s時短路電流 </p&

63、gt;<p><b>　　短路沖擊電流 </b></p><p>　　查《電力工程電氣設備手冊 電氣一次部分》上冊，選擇SW11-110型斷路器和GW4-110高壓隔離開關滿足設計要求。 </p><p>　　初選SW4-110型斷路器,其主要技術數據如下:</p><p>　　初選GW4-110型隔離開關,其

64、主要技術數據如下:</p><p><b>　　設備的校驗 </b></p><p>　　考慮到主保護有死區(qū)或拒動，取后備保護動作時間。</p><p>　　后備保護動作時間 </p><p>　　斷路器固有分閘時間 </p><p>　　斷路器開斷時電弧持續(xù)時間 </p&

65、gt;<p>　　短路計算時間 </p><p>　　短路計算電抗 </p><p>　　根據短路計算電抗查短路電流計算表，并換算成有名值有</p><p>　　由于，不計非周期熱效應。短路電流的熱效應等于周期分量熱效應，即</p><p><b>　　沖擊電流 </b></p>

66、<p>　　表 5. 主變壓器高壓側斷路器、隔離開關選擇結果表</p><p>　　注：數據來源《發(fā)電廠電氣部分 第三版》和4.1.3中計算結果</p><p>　　4.2 電流互感器的選擇和校驗</p><p>　　4.2.1 發(fā)電機出口處電流互感器的選擇</p><p>　　設計該電流互感器采用完全星形接線，電流互感器由電

67、流表、功率表和電能表各一支，電流互感器的負荷統計表見表12，其最大負荷為。</p><p>　　表12 電流互感器負荷（）</p><p>　　由4.1.1中的計算得</p><p>　　查《水電廠電氣主系統》 P185 得</p><p>　　電流互感器的選擇條件： L=40m</p><p>　　

68、依據以上選擇理論，查《水電廠電氣主系統》附表8，選擇LA-10型電流互感器，變比為800/5，由于該電表互感器裝于發(fā)電機出口處，故其準確級不應低于0.5級，所以取準確級為0.5級，其二次負荷額定阻抗為，動穩(wěn)定倍數，熱穩(wěn)定倍數。</p><p>　　選擇電流互感器連接導線截面。已知：0.5級準確級的允許最大負荷,則</p><p><b>　　最大相負荷阻抗</b>&l

69、t;/p><p><b>　　接觸電阻 </b></p><p>　　所以 連接導線電阻不得超過0.8-（0.058+0.1）=0.642（）。倘若按機械強度要求的最小截面，初選標準截面為1.5的銅線，其接線電阻為：</p><p>　　顯然。用1.5銅線，電流互感器負荷已超過額定值。不滿足要求。</p><p>　

70、　滿足準確級額定容量要求的連接線允許最小截面積為</p><p>　　則選用標準截面為的銅線。其接線電阻為</p><p>　　此時，二次負荷,滿足0.5級的允許最大負荷的要求。</p><p>　　校驗電流互感器的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。</p><p>　　4.2.2 變壓器低壓側電流互感器的選擇</p><p>　　設計

71、該電流互感器采用完全星形接線，電流互感器由電流表、功率表和電能表各一支，電流互感器的負荷統計表見表13，其最大負荷為。</p><p>　　表13 電流互感器負荷（）</p><p>　　由4.1.2中的計算得</p><p>　　查《水電廠電氣主系統》 P185 得</p><p>　　電流互感器的選擇條件： L=40m&

72、lt;/p><p>　　依據以上選擇理論，查《水電廠電氣主系統》附表8，選擇LMC-10型電流互感器，變比為2000/5 ，由于該電表互感器裝于主變等重要回路，故其準確級不應低于0.5級，所以取準確級為0.5級，其二次負荷額定阻抗為，熱穩(wěn)定倍數，動穩(wěn)定倍數。</p><p>　　選擇電流互感器連接導線截面。已知：0.5級準確級的允許最大負荷,則</p><p>　　最大

73、相負荷阻抗 </p><p>　　接觸電阻 </p><p><b>　　連接導線電阻</b></p><p><b>　　選用銅線，則</b></p><p>　　滿足準確級額定容量要求的連接線允許最小截面積為</p><p>　　則選用標準截面為的

74、銅線。其接線電阻為</p><p>　　此時，二次負荷,滿足0.5級的允許最大負荷的要求。</p><p>　　校驗電流互感器的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。</p><p>　　滿足熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定的設計要求。</p><p>　　4.2.2 變壓器高壓側電流互感器的選擇</p><p>　　設計該電流互感器采用完全星形接線，電流互

75、感器由電流表、功率表和電能表各一支，電流互感器的負荷統計表見表14，其最大負荷為。</p><p>　　表14 電流互感器負荷（）</p><p>　　由4.1.3中的計算得</p><p>　　查《水電廠電氣主系統》 P185 得</p><p>　　電流互感器的選擇條件： L=40m</p><p&g

76、t;　　依據以上選擇理論，查《水電廠電氣主系統》附表8，選擇LCWD-110型電流互感器，變比為300/5，由于該電表互感器裝于主變等重要回路，故其準確級不應低于0.5級，所以取準確級為0.5級，其二次負荷額定阻抗為，熱穩(wěn)定倍數，動穩(wěn)定倍數。</p><p>　　選擇電流互感器連接導線截面。已知：0.5級準確級的允許最大負荷,則</p><p>　　最大相負荷阻抗 </p>

77、;<p>　　接觸電阻 </p><p><b>　　連接導線電阻</b></p><p><b>　　選用銅線，則</b></p><p>　　滿足準確級額定容量要求的連接線允許最小截面積為</p><p>　　則選用標準截面為的銅線。其接線電阻為</p>

78、;<p>　　此時，二次負荷,滿足0.5級的允許最大負荷的要求。</p><p>　　校驗電流互感器的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。</p><p>　　滿足熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定的設計要求。</p><p>　　4.3 電壓互感器的選擇和校驗</p><p>　　電壓互感器的選擇原則：</p><p>　?。?）種類和型式選

79、擇。應根據裝設地點和使用條件進行選擇電壓互感器的種類和型式。</p><p>　　1）在6～35kV屋內配電裝置中，一般采用油浸式或澆注式電壓互感器；110～220kV配電裝置特別是母線上裝設的電壓互感器，通常采用串級式電磁式電壓互感器；當容量和準確級滿足要求時，通常多在出線上采用電容式電壓互感器。</p><p>　　2）三相式電壓互感器投資省，但僅20kV以下才有三相式產品。三相五柱式

80、電壓互感器廣泛用于3～15kV系統，而對三相三柱式互感器，為避免電網單相接地時，因零序磁通的磁阻過大，致使過大的零序電流燒壞互感器，則互感器的一次側三相中性點不允許接地。</p><p>　?。?）一次額定電壓和二次額定電壓的選擇。3～35kV電壓互感器一般經隔離開關和熔斷器接入高壓電網。110kV及以上的互感器可靠性高，電壓互感器只經過隔離開關與電網連接。</p><p>　　電壓互感器

81、二次繞組額定電壓通常是供額定電壓為110V的儀表和繼電器的電壓繞組使用。顯然，單個單相式電壓互感器的二次繞組電壓為100V，而其余可獲得相間的接線方式，二次繞組電壓為；電壓互感器開口三角形的輔助繞組電壓用于35kV及以下中性點不接地系統的電壓為，而用于110kV及以上的中性點接地系統的為100V.</p><p>　　（3）容量和準確級選擇。根據儀表和繼電器接線要求選擇電壓互感器的接線方式，并盡可能將負荷均勻分布

82、在各相上，然后計算各相負荷大小，按照所接儀表的準確級和容量?；ジ衅鞯念~定二次容量，應該不小于電壓互感器的二次負荷，即</p><p><b>　　。</b></p><p>　　4.3.1 6.3kV出線上電壓互感器的選擇和校驗</p><p>　　查閱相關資料后，這次設計選用JDZJ1－10型油浸式電壓互感器，其主要電氣參數如下：</p

83、><p><b>　　一次線圈： </b></p><p><b>　　二次線圈：</b></p><p>　　額定容量（0.5級）： </p><p><b>　　最大容量： </b></p><p><b>　　額定電壓比：</b>

84、</p><p><b>　　一次回路電壓的選擇</b></p><p>　　為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準確等級下運行，電壓互感器所接電網電壓應在范圍內變動：</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　4.3.2 110kV出線上電壓互感器的選擇和校驗</p>

85、;<p>　　查閱相關資料后，這次設計選用JDCF－110型電壓互感器，其主要電氣參數如下：</p><p><b>　　一次線圈： </b></p><p><b>　　二次線圈：</b></p><p><b>　　輔助繞組：</b></p><p>　　額定

86、容量（1級）： </p><p><b>　　最大容量： </b></p><p><b>　　額定電壓比：</b></p><p><b>　　一次回路電壓的選擇</b></p><p>　　為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準確等級下運行，電壓互感器所接電網電壓應在范圍內變動

87、：</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　4.4 導線的選擇和校驗</p><p>　　4.4.1 主變壓器低壓側導線的選擇與校驗</p><p>　　查《小型水電站 下冊 電氣一次回路部分》 P166得</p><p>　　按持續(xù)工作電流選擇母線截面得要求是：

88、</p><p>　　式中 ——通過母線得持續(xù)工作電流</p><p>　　——所選母線截面得長期允許載流量</p><p>　　（按實際環(huán)境溫度為35℃取值）</p><p>　　由任務書所給原始參數和資料得：</p><p>　　除以上因素外，還應按經濟電流密度選擇。查《小型水電站 下冊 電氣一次回路部分》

89、P168得：</p><p>　　查《發(fā)電廠電氣主系統》 P201 圖6-17得：</p><p>　　鋁芯導體 則</p><p>　　由上述計算，查《供電技術》附表16，選用1條矩形鋁導體，豎放允許電流為2120A，集膚效應系數。當環(huán)境溫度為＋35℃時，查《水電廠電氣主系統》附表3得溫度修正系數K＝0.88，絕緣子跨距1.2m，母線頻率系數，鋁導體彈性

90、模量，相間距離a=0.75m，則</p><p>　　熱穩(wěn)定校驗。正常運行時母線溫度</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　查《水電廠電氣主系統》表6-9，得C＝91，則滿足短路時發(fā)熱得最小導體面積為</p><p><b>　　滿足熱穩(wěn)定要求。</b></p>

91、<p>　　動穩(wěn)定校驗。母線自振頻率由以下求得</p><p>　　可見，對該母線可不計共振影響。取發(fā)電機出口短路時，沖擊系數，則</p><p>　　母線相間應力計算如下</p><p>　　查《水電廠電氣主系統》P202，得硬鋁的，滿足動穩(wěn)定的要求。</p><p>　　4.4.2 主變壓器高壓側導線的選擇與校驗</p&g

92、t;<p>　　1、按最大工作電流選擇導線截面S</p><p>　　查《小型水電站 下冊 電氣一次回路部分》 P166得</p><p>　　按持續(xù)工作電流選擇母線截面得要求是： </p><p>　　式中 ——通過母線得持續(xù)工作電流</p><p>　　——所選母線截面得長期允許載流量</p>&l

93、t;p>　?。ò磳嶋H環(huán)境溫度為35℃取值）</p><p>　　由任務書所給原始參數和資料得：</p><p>　　除考慮上述因素外，還應按經濟電流密度選擇。查《小型水電站 下冊 電氣一次回路部分》 P168得：</p><p>　　查《發(fā)電廠電氣主系統》 P201 圖6-17得：</p><p>　　鋁芯導體 則 </p

94、><p>　　由上述計算，查《供電技術》附表16，選用3條矩形鋁導體，豎放允許電流為425A，集膚效應系數。當環(huán)境溫度為＋35℃時，查《水電廠電氣主系統》附表3得溫度修正系數K＝0.88，絕緣子跨距1.2m，母線頻率系數，鋁導體彈性模量，相間距離a=0.75m，則</p><p>　　熱穩(wěn)定校驗。正常運行時母線溫度</p><p>　　查《水電廠電氣主系統》表6-9，得

95、C＝98，則滿足短路時發(fā)熱得最小導體面積為</p><p><b>　　滿足熱穩(wěn)定要求。</b></p><p>　　動穩(wěn)定校驗。母線自振頻率由以下求得</p><p>　　可見，對該母線可不計共振影響。取發(fā)電機出口短路時，沖擊系數，則</p><p>　　母線相間應力計算如下</p><p>　

96、　查《水電廠電氣主系統》P202，得硬鋁的，滿足動穩(wěn)定的要求。</p><p>　　4.5 電抗器的選擇和校驗</p><p>　　額定電壓和額定電流的選擇。</p><p>　　查《水電廠電氣主系統》P196以及《電力工程電氣設計手冊 電氣一次部分》P252得，電抗器的定電壓和電流滿足得條件為：</p><p>　　對于發(fā)電廠母線分段回路的

97、電抗器，應根據母線上事故切斷最大一臺發(fā)電機時，可能通過電抗器的電流選擇。一般取該臺發(fā)電機額定電流的50％～80％。</p><p>　　由任務書原始資料和前述之計算可得：</p><p><b>　　電抗百分值得選擇。</b></p><p>　　查《電力工程設計手冊 電氣一次部分》P428，選擇NKL-10-1000-6型電抗器。</p

98、><p>　　按將短路電流限制到一定數值的要求來選擇，設要將電抗器后的短路電流限制到，查《發(fā)電廠電氣主系統》P197得:</p><p><b>　　式中，——基準電流</b></p><p><b>　　——基準電壓</b></p><p>　　——電源至電抗器前得系統電抗標么值</p>

99、<p>　　正常運行時電壓損失校驗。</p><p>　　查《水電廠電氣主系統》P197得：</p><p>　　將數據代入上式，計算得:，滿足要求。</p><p>　　4.6 避雷器的選擇和校驗</p><p>　　防雷的設備主要有接閃器和避雷器。其中，接閃器就是專門用來接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃的金屬稱為避雷針。接

100、閃的金屬線稱為避雷線，或稱架空地線。接閃的金屬帶稱為避雷帶。接閃的金屬網稱為避雷網。　　避雷器是用來防止雷電產生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內，以免危及被保護設備的絕緣。避雷器應與被保護設備并聯，裝在被保護設備的電源側。當線路上出現危及設備絕緣的雷電過電壓時，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過電壓對大地放電，從而保護了設備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式等?！　》览状胧?）架空線路的防雷措施　

101、　1）架設避雷線 這是防雷的有效措施，但造價高，因此只在66KV及以上的架空線路上才沿全線裝設。35KV的架空線路上，一般只在進出變配電所的一段線路上裝設。而10KV及以下的線路上一般不裝設避雷線?！　?）提高線路本身的絕緣水平 在架空線路上，可采用木橫擔、瓷橫擔或高一級的絕緣子，以提高線路的防雷水平，這是10KV及以下架空線路防雷的基本措施。　　3）利用三角形排列的頂線兼作防雷保護線 由于3～10KV的線路是中性點不接地系統，因此

102、可在三角</p><p>　　4）裝設自動重合閘裝置 線路上因雷擊放電而產生的短路是由電弧引起的。在斷路器跳閘后，電弧即自行熄滅。如果采用一次ARD，使斷路器經0.5s或稍長一點時間后自動重合閘，電弧通常不會復燃，從而能恢復供電，這對一般用戶不會有什么影響?！　?）個別絕緣薄弱地點加裝避雷器 對架空線路上個別絕緣薄弱地點，如跨越桿、轉角桿、分支桿、帶拉線桿以及木桿線路中個別金屬桿等處，可裝設排氣式避雷器或保護間

103、隙。</p><p>　?。?）變配電所的防雷措施　　1）裝設避雷針 室外配電裝置應裝設避雷針來防護直接雷擊。如果變配電所處在附近高建（構）筑物上防雷設施保護范圍之內或變配電所本身為室內型時，不必再考慮直擊雷的保護?！　?）高壓側裝設避雷器 這主要用來保護主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞了變電所的這一最關鍵的設備。為此要求避雷器應盡量靠近主變壓器安裝。閥式避雷器至3～10KV主變壓器的最大電

104、氣如下表?！　”芾灼鞯慕拥囟藨c變壓器低壓側中性點及金屬外殼等連接在一起。在每路進線終端和每段母線上，均裝有閥式避雷器。如果進線是具有一段引入電纜的架空線路，則在架空線路終端的電纜頭處裝設閥式避雷器或排氣式避雷器，其接地端與電纜頭外殼相聯后接地?！　?）低壓側裝設避雷器 這主要用在多雷區(qū)用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。當變壓器低壓側中性點不接地時（如IT系統），其中性點可裝設閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護間

105、隙。</p><p>　　接地與接地裝置　　電氣設備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導體，稱為接地體，或稱接地極。專門為接地而人為裝設的接地體，稱為人工接地體。兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎等，稱為自然接地體。連接接地體與設備、裝置接地部分的金屬導體，稱為接地線。接地線在設備、裝置正常運行情況下是不載流的，但在故障情況下要

106、通過接地故障電流?！　〗拥鼐€與接地體合稱為接地裝置。由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個整體，稱為接地網。其中接地線又分為接地干線和接地支線。接地干線一般應采用不少于兩根導體在不同地點與接地網連接。</p><p><b>　　滅弧電壓： </b></p><p>　　工頻放電電壓下限： </p><p>　　工頻放電電

107、壓下限： </p><p>　　5kA時得殘壓： </p><p>　　按上述原則，查《電力工程設計手冊 電氣一次部分》，在110kV線路上選擇Y10W5-1008/281型避雷器。</p><p>　　4.7 絕緣子的選擇和校驗</p><p><b>　　絕緣子的選擇原則：</b></p>

108、<p>　　絕緣子的產品額定電壓大于或等于所在電網電壓，即 </p><p>　　依據以上原則，查《水電廠電氣主系統》附表4，選擇ZC-10型支柱式絕緣子，其額定電壓為10kV，絕緣子高度為225mm，機械破壞負荷為12250N。</p><p>　　查《電力工程設計手冊 電氣一次部分》，選擇ZC-10，ZS-110/3型絕緣子。</p><p>

109、<b>　　動穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　查《水電廠電氣主系統》P209得， </p><p>　　查4.5，4.6中得相關計算結果，并代入上式，可得ZC-10型、ZS-110/3型絕緣子，滿足動穩(wěn)定之要求。</p><p>　　4.8 高壓熔斷器的選擇與校驗</p><p>　　高壓熔斷器得選擇原則：<

110、/p><p><b>　　額定電壓的選擇</b></p><p>　　對于一般得高壓熔斷器，其額定電壓必須大于或等于電網得額定電壓。</p><p><b>　　額定電流的選擇</b></p><p>　　額定電流包括熔斷器管得額定電流和熔體得額定電流。</p><p><

111、b>　　熔管額定電流的選擇</b></p><p>　　為了保證熔斷器殼不致損壞高壓熔斷器的熔管額定電流應大于或等于熔體的額定電流，即。</p><p><b>　　熔體額定電流的選擇</b></p><p>　　為了防止熔體在通過變壓器勵磁涌流和保護范圍以外的短路及電動機自啟動等沖擊電流式誤動，保護35kV及以下電力變壓器的

112、高壓熔斷器，其熔體的額定電流應根據電力變壓器回路最大工作電流按來選擇。式中K為可靠系數，不計電動機自啟動時K=1.1～1.3，考慮自啟動K＝1.5～2.0。</p><p>　　保護電力電容的高壓熔斷器的熔體，當系統電壓升高或波形畸變引起回路電流涌流時不應熔斷，其熔體的額定電流應根據電容器回路的額定電流按來選擇。式中K為可靠系數，對限流式高壓熔斷器，當一臺電力電容器時K＝1.5～2.0，當一組電力電容器時K＝1.

113、3～1.8。</p><p><b>　　熔斷器開斷電流校驗</b></p><p>　　查《水電廠電氣主系統》P200得，校驗式為 </p><p>　　查《電力工程電氣設計手冊 電氣一次部分》，選擇RN2-10型高壓熔斷器，滿足上述之要求。</p><p><b>　　致 謝</b&g

114、t;</p><p>　　經過將近一個月的努力，在老師的指導下和同學們的討論下，某水電廠電氣主接線設計終于完成了，在此對老師和同學們給予我的幫助表示衷心的感謝。</p><p>　　在畢業(yè)設計過程中，衷心的感謝在本次設計中xx老師的指導，xx老師在百忙之中對我的設計給予了細致的指導和建議,對我的輔導耐心認真，而且百問不煩，并給我們提供了大量有關資料和文獻，使我的這次設計能順利完成。<

115、/p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1． 《全國最新機電設備目錄大全》主編：魏琦 水利電力出版社 1998年11月第1版.</p><p>　　2． 西門子《電氣安裝技術手冊》上冊 供電與配電 作者：[德]Gunter G . Seip 胡明忠 譯 中國建筑工業(yè)出版社 1996年8月第1版.</p>

116、<p>　　3． 《電力系統工程基礎》主編：熊信銀 張步涵 華中科技大學出版社 2003年產月第1版.</p><p>　　4． 《供電技術》第3版 于健明 同向前 蘇文成 編 機械工業(yè)出版社2006年3月第3版.</p><p>　　5. 《發(fā)電廠變電所電氣接線和布置》 西北電力設計院 編</p><p>　　6. 《發(fā)電廠變電所電氣部分的

117、計算和接線》 水利電力出版社 翟東群等 編譯</p><p>　　7. 《發(fā)電廠電氣部分》 中國電力出版社 熊信銀 朱永利 編</p><p>　　8. 《電力系統分析》 高等教育出版社 孟祥萍 高燕 編</p><p>　　9. 《電力系統繼電保護原理》中國電力出版社 張保會 尹項根 編</p><p>　　10.

118、 《電力系統自動裝置》中國電力出版社 楊冠城 編</p><p>　　11. 《小型電站》 水利電力出版社 江西水利設計院編寫</p><p>　　12. 《電站配套設備產品手冊》 水利電力出版社 能源部電力機械局 編</p><p>　　13. 《小型水電站電氣一次部分》水利電力出版社</p><p>　　14. 《水電站

119、電氣主接線圖冊》 中國水利電力出版社 水利水電電氣信息網組織編寫</p><p>　　15. 《中小型水電站電氣設備運行》 中國水利水電出版社 趙福祥 編</p><p>　　16. 《水力發(fā)電廠機電設計規(guī)范》 中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布 DL/T5186-2004，ISC 27。140 中華人民共和國電力行業(yè)標準</p><p>　　1