畢業(yè)設(shè)計(jì) xx水電廠電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)論文</b></p><p><b>　　XX水電廠一次設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1電力系統(tǒng)概述1</

2、p><p>　　1.2XX水電站一次部分設(shè)計(jì)任務(wù)書2</p><p>　　2XX水電站電氣主接線的確定4</p><p>　　2.1概 述4</p><p>　　2.2電氣主接線的選擇4</p><p>　　2.3主接線的設(shè)計(jì)6</p><p><b>　　3主變的

3、選擇9</b></p><p>　　3.1變壓器的選型9</p><p>　　3.2主變參數(shù)分析9</p><p>　　4短路電流計(jì)算12</p><p>　　4.1概 述12</p><p>　　4.2各系統(tǒng)短路電流的計(jì)算13</p><p>　　5水電站

4、一次設(shè)備的選擇17</p><p>　　5.1選擇電氣一次設(shè)備遵循的條件17</p><p>　　5.2電氣設(shè)備的選擇19</p><p>　　6、主要高壓電氣設(shè)備的選擇結(jié)果匯總表23</p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1電力系統(tǒng)概述</p&

5、gt;<p>　　由發(fā)電、變電、輸電、配電和崩電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動(dòng)力裝置（主要包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等)轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到并負(fù)荷中心。由于電源點(diǎn)與負(fù)荷中心多數(shù)處于不同地區(qū)，也無法大量?jī)?chǔ)存，電能生產(chǎn)必須時(shí)刻保持與消費(fèi)下衡。同此，電能的集中開發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應(yīng)與負(fù)荷的隨機(jī)變化，就制約了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行。據(jù)此

6、，電力系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其功能，就需在再個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次設(shè)置相麻的信息與控制系統(tǒng)，以便劉電能的生產(chǎn)和輸運(yùn)過程進(jìn)行測(cè)最、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信利調(diào)度，確保用戶獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。</p><p>　　電能是一種清潔的二次能源。由于電能不僅便于輸送和分配，易于轉(zhuǎn)換為其它的能源，而且便于控制、管理和訓(xùn)度，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。因此，電能己廣泛施用于國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生產(chǎn)利人民生活的擇個(gè)方面。絕人多數(shù)電能都由電力系統(tǒng)中發(fā)電廠提供，

7、電力工業(yè)已成為我國實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，得到迅猛發(fā)展。到2003年底，我國發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量達(dá)38450萬千瓦，發(fā)電量達(dá)19080億度，居世界第2位。工業(yè)用電量己占傘部用電量的50～70％，是電力系統(tǒng)的最大電能用戶，供配電系統(tǒng)的任務(wù)就是企業(yè)所需電能的供應(yīng)和分配。電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，使高效、無污染、使用方便、易于訓(xùn)控的電能得到廣泛應(yīng)用，推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)符合領(lǐng)域的變化，開創(chuàng)了電力時(shí)代，發(fā)生了第二次技術(shù)革命。電力系統(tǒng)的規(guī)模和技術(shù)水準(zhǔn)已成為一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水

8、下的標(biāo)志之一。</p><p>　　1.2XX水電站一次部分設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　一、目的與意義</b></p><p>　　發(fā)電廠電氣一次部分直接關(guān)系到發(fā)電廠投資的大小、運(yùn)行的靈活性、經(jīng)濟(jì)性以及供電的可靠性，發(fā)電廠電氣一次部分設(shè)計(jì)是發(fā)電廠設(shè)計(jì)的最主要設(shè)計(jì)工作之一。同時(shí)，發(fā)電廠電氣一次部分設(shè)計(jì)綜合了電氣工程專業(yè)眾多的專業(yè)課以

9、及專業(yè)基礎(chǔ)課。因此，發(fā)電氣一次部分設(shè)計(jì)可以鍛煉學(xué)生綜合應(yīng)運(yùn)所學(xué)知識(shí)提出問題、解決問題的能力。</p><p>　　發(fā)電廠電氣一次部分設(shè)計(jì)的主要目的在于使學(xué)生通過此次課程設(shè)計(jì)，在如下幾個(gè)方面得到充分的訓(xùn)練。</p><p>　　1、結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)內(nèi)在聯(lián)系的理解，并能靈活地加以綜合應(yīng)用。</p><p>　　2、根據(jù)所學(xué)的知識(shí)及課程設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)會(huì)提出問

10、題、解決問題，最終將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力</p><p>　　3、通過課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐，熟悉工程設(shè)計(jì)的全過程，掌握工程設(shè)計(jì)的思想、方法、手段，樹立必要的工程概念，培養(yǎng)一絲不茍的求實(shí)態(tài)度。</p><p>　　4、掌握資料的收集、工程計(jì)算、工程技術(shù)圖紙的繪制標(biāo)準(zhǔn)以及繪制方法，設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫等。</p><p><b>　　二、原始資料</b></p

11、><p>　　XX水電站工程設(shè)計(jì)正常蓄水位75.0 m，額定水頭5.28 m，加權(quán)平均水頭6.20m，電站安裝三臺(tái)燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組的額定容量為5.22 MW，發(fā)電機(jī)出口的額定電壓為10.5 kV，額定功率因數(shù)為0.9，額定頻率為50 Hz。電站年發(fā)電量為4576.6萬kW.h，年利用小時(shí)數(shù)為2924h，廠用電耗電率約為4.72%。</p><p>　　根據(jù)業(yè)主提供的系統(tǒng)資料和要

12、求，電站采用35 kV電壓送出，35 kV出線回路數(shù)一回，接至三江口水電站升壓站，送電距離約6 km，導(dǎo)線型號(hào)為LGJ-150。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括水電站電氣一次部分的主要內(nèi)容。課程設(shè)計(jì)完后所提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文應(yīng)包括如下內(nèi)容。</p><p>　　1、負(fù)荷計(jì)算及主要變壓器的選擇

13、；</p><p>　　2、主接線方案設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、比較與選擇；</p><p>　　3、短路設(shè)計(jì)計(jì)算過程及結(jié)果匯總表；</p><p>　　4、主要高壓電氣設(shè)備的選擇、校驗(yàn)計(jì)算及結(jié)果匯總表。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求及注意事項(xiàng)</b></p><p>　　附件一中水電站運(yùn)行方式：豐水季

14、節(jié)3臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，枯水季節(jié)考慮1臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。</p><p>　　水電站電氣主接線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)至少考慮三種待選方案，經(jīng)過技術(shù)性（主要是供電可靠性、運(yùn)行靈活性）、經(jīng)濟(jì)性(主要是設(shè)備投資)比較后，確定推選方案。</p><p>　　對(duì)于推選方案，要進(jìn)行詳細(xì)的短路計(jì)算（包括三項(xiàng)對(duì)稱短路、單相接地短路計(jì)算），短路電流計(jì)算結(jié)果應(yīng)匯總成表。其他待選方案不進(jìn)行短路計(jì)算、電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)等工作，但要給出電

15、氣主接簡(jiǎn)圖。</p><p>　　對(duì)于推選方案的電氣主接線圖，應(yīng)在圖中著名電器設(shè)備的型號(hào)、規(guī)格、參數(shù)等技術(shù)數(shù)據(jù)（相同設(shè)備課只在一處注明）。</p><p>　　各種電壓等級(jí)斷路器盡量不要選用油開關(guān)。</p><p>　　電氣設(shè)備的選擇結(jié)果應(yīng)以表格的形式給出。</p><p>　　圖紙要求AutoCAD繪制，圖紙的圖幅、圖框、會(huì)簽表、文字符號(hào)應(yīng)

16、符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。</p><p>　　2XX水電站電氣主接線的確定</p><p><b>　　2.1概述</b></p><p>　　電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身的運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)。并且對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置、繼電保護(hù)

17、和控制方式的擬定有較大的影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主接線的方案。</p><p>　　電氣主接線設(shè)計(jì)的一般步驟</p><p>　　1、根據(jù)發(fā)電機(jī)的額定電壓、站用電的電壓等級(jí)以及開網(wǎng)的情況（包括電壓等級(jí)及地點(diǎn)）等，綜合考慮后確定電站的輸電電壓等級(jí)及出線回路路線；</p><p>　　2、根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際

18、情況及電站可能的最大輸出功率，經(jīng)分析比較后確定聯(lián)絡(luò)變壓器（或主變壓器）與發(fā)電機(jī)組的組合方式，并確定變壓器容量和臺(tái)數(shù)。</p><p>　　3、擬定2—3個(gè)可行的接線方案，并同時(shí)列出各方案中的主要電氣設(shè)備（如變壓器、開關(guān)柜及電抗器等），進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，并從供電的可靠性、供電質(zhì)量、運(yùn)行和維護(hù)的方便性以及建設(shè)速度等方面，進(jìn)行充分的技術(shù)比較，最后確定一個(gè)最合理的方案。</p><p>　　4、對(duì)確定

19、的接線方案，一般考慮并網(wǎng)運(yùn)行，按正常運(yùn)行（包括最大和最小運(yùn)行方式）和短路故障條件選擇和校驗(yàn)主要設(shè)備，并盡可能考慮繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置等方面要求。</p><p>　　2.2電氣主接線的選擇</p><p>　　電氣主接線是發(fā)電廠變電所電氣設(shè)計(jì)的重要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電

20、裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主接線方案。電氣主接線是由高壓電氣設(shè)備邊成的接收和分配電能的電路，是發(fā)電廠和變電所最重要的組成部分之一，對(duì)安全可靠供電至關(guān)重要。因此，設(shè)計(jì)的主接線必須滿足如下要求：</p><p>　　滿足對(duì)用戶供電必要的可靠性和電能質(zhì)量的要求；</p><p>　　接線簡(jiǎn)單、清晰，

21、操作簡(jiǎn)單；</p><p>　　必要的運(yùn)行靈活性和檢修方便；</p><p>　　投資少，運(yùn)行費(fèi)用低；</p><p><b>　　具有擴(kuò)建的可能性。</b></p><p>　　發(fā)電廠的主接線的基本環(huán)節(jié)是電源（發(fā)電機(jī)或變壓器）和引出線。母線（又稱匯流母線）是中間環(huán)節(jié)，它起著匯總和分配電能的作用。由于多數(shù)情況下引出線數(shù)目

22、要比電源數(shù)目多好倍，故在二者之間采用母線連接既有利于電能交換，還可以使接線簡(jiǎn)單明了和運(yùn)行方便。</p><p>　　2.3主接線的設(shè)計(jì)</p><p>　　1、課程設(shè)計(jì)的技術(shù)背景和設(shè)計(jì)依據(jù)</p><p><b>　?。?）電廠規(guī)模：</b></p><p>　　裝機(jī)容量：裝機(jī)3臺(tái)，容量均為5.22MW，UN=10.5

23、KV</p><p>　　氣象條件：最高溫度為40.9℃，年平均氣溫為16.7℃，氣象條件一般，無特殊要求</p><p>　　廠用電率：4.72%</p><p><b>　　（2）出線回?cái)?shù)：</b></p><p>　　35KV電壓等級(jí)：出線1回，接至三江口水電站升壓站，送電距離約6 km。</p>&

24、lt;p>　　2、電氣主接線方案比較</p><p>　?。?）發(fā)電機(jī)電壓側(cè)接線</p><p>　　發(fā)電機(jī)電壓側(cè)接線擬定如下三種接線方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。</p><p>　　方案一：三機(jī)一變單母線</p><p>　　選用一臺(tái)容量為20000 kVA的升壓變。發(fā)電機(jī)電壓側(cè)采用單母線接線，即三臺(tái)發(fā)電機(jī)組與一臺(tái)主變壓器組成單母線接線形式

25、。</p><p>　　方案二：三機(jī)二變又母線</p><p>　　選用兩臺(tái)容量分別為8000 kVA和16000KVA的升壓變。發(fā)電機(jī)電壓側(cè)采用單母線斷路器分?jǐn)嘟泳€形式，正常情況下母聯(lián)斷路器斷開運(yùn)行。 </p><p>　　方案三：三機(jī)三變單元接線。</p><p>　　全廠總共分成三個(gè)單元，每臺(tái)發(fā)電機(jī)分別經(jīng)一臺(tái)12500kVA的變<

26、/p><p>　　壓器由6.3kV升壓至110kV。</p><p>　　從經(jīng)濟(jì)上比較，方案二、三的投資較大，占地面積廣。</p><p>　　從靈活性和可靠性比較，方案二的可靠性和靈活性最高。</p><p>　　經(jīng)過綜合比較上述方案（見比較表2-1），本階段選用方案一：“即發(fā)電機(jī)電壓側(cè)采用三機(jī)一變單母線接線，35kV側(cè)采用線路—變壓器組接線。

27、”作為推薦方案，接線見“電氣主接線圖” 。</p><p>　　表2-1 10.5kV發(fā)電機(jī)電壓側(cè)接線方案比較表</p><p>　?。?）35 kV高壓側(cè)接線方案</p><p>　　根據(jù)業(yè)主提供的資料，電站以35 kV級(jí)電壓送出，出線回路數(shù)1回。高壓側(cè)采用變壓器——線路組接線方案。同時(shí)采用C-GIS40.5kv氣體絕緣金屬封閉開關(guān)柜，占地面積小。</p

28、><p><b>　　3主變的選擇</b></p><p>　　3.1變壓器的選型</p><p>　　電力變壓器(文字符號(hào)為T或TM)，根據(jù)國際電工委員會(huì)的界定，凡是三相變壓器的額定容量住5KVA及以上，單相的在lKVA及以卜的輸變電用變壓器，均成為電力變壓器。電力變壓器是發(fā)電廠和變電所中重要的一次設(shè)備之一，隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的提高和規(guī)模的

29、大，電壓升和降壓的層次增多，系統(tǒng)巾變壓器的總?cè)萘考哼_(dá)發(fā)電機(jī)容量的7-10倍?？梢姡娏ψ儔浩鞯倪\(yùn)行是電力生產(chǎn)中非常重要的環(huán)節(jié)。主變壓器在電氣設(shè)備投資中所占比例較大，同時(shí)與之相適應(yīng)的配電裝置，特別是人容量、高電壓的配電裝置的投資也很人。因此，主變壓器的選擇對(duì)發(fā)電廠、變電所的技術(shù)性影響很大。例如，大型大電廠高、中壓聯(lián)絡(luò)變壓器臺(tái)數(shù)不足(一臺(tái))或者容量小足將導(dǎo)致電站、電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性下降，來聯(lián)絡(luò)變壓器經(jīng)常過載或被迫限制兩級(jí)電網(wǎng)的功率交換。反之，

30、臺(tái)數(shù)過多、容量過大將增加投資并使再己電裝置復(fù)雜化。</p><p>　　3.2主變參數(shù)分析</p><p>　　1、容量的計(jì)算及確定</p><p>　　連接存發(fā)電機(jī)電壓母線與系統(tǒng)間的主變壓器容量，應(yīng)按下列條件計(jì)算：</p><p>　　(1)當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上負(fù)荷最小時(shí)，能將發(fā)電機(jī)電壓母線上的剩余有功和無功容量送入系統(tǒng)，但小考慮稀有的最小

31、負(fù)荷情況。</p><p>　　(2)當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)組停用時(shí)，能由系統(tǒng)供給發(fā)電機(jī)電壓的最大負(fù)荷。在電廠分期建設(shè)過程中，在事故斷開最大臺(tái)發(fā)電機(jī)組的情況下，通過變壓器向系統(tǒng)取得電能時(shí)，可以考慮變壓器的允許過負(fù)荷能力和限制非重要負(fù)荷。</p><p>　　(3)根據(jù)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，而限制本廠的輸出功率時(shí)能供給發(fā)電機(jī)電壓的最大負(fù)荷</p><p>　　

32、(4)按上述條件計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮負(fù)荷曲線的變化和逐年負(fù)荷的發(fā)展。特別注意發(fā)電廠初期運(yùn)行時(shí)當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線負(fù)荷不大時(shí)，能將發(fā)電機(jī)電壓母線上的剩余容量送入系統(tǒng)。</p><p><b>　　具體計(jì)算過程如下：</b></p><p>　　最大容量S=（SG—SGХ4.72%）Х1.1/0.8</p><p>　　=（3Х5.3-3Х5.3Х4.72%

33、）Х1.1/0.8</p><p><b>　　=-20.8MVA</b></p><p>　　根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)算容量及接線方式，應(yīng)選擇一臺(tái)雙繞組的變壓器，容量為20MVA。</p><p><b>　　2、相數(shù)的選擇</b></p><p>　　變壓器的相數(shù)有單相和三相，主變壓器是采用三想還是單相

34、，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運(yùn)輸條件等因素。規(guī)程上規(guī)定，當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330KV，及以下的發(fā)電廠及變電站，均選用三相變壓器。同時(shí)，因?yàn)閱蜗嘧儔浩鹘M相對(duì)來講投資大、占地多、運(yùn)行損耗也較大，而小作考慮。本發(fā)電廠應(yīng)選用三想變壓器。</p><p><b>　　3、繞組數(shù)</b></p><p>　　繞組的形式主要有雙繞組和三繞組。本發(fā)電廠只有兩個(gè)電壓等

35、級(jí)，故選擇雙繞組變壓器。</p><p>　　4、普通型還是自耦型</p><p><b>　　5、中性點(diǎn)接地方式</b></p><p>　　電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式，決定了變壓器中性點(diǎn)的接地方式。本變電站所選用的變?yōu)槠胀ㄐ碗p繞組變壓器，主變壓器的10.5KV側(cè)的中性點(diǎn)采用直接接地方式。</p><p><b>

36、　　6、繞組接線組別</b></p><p>　　變壓器接線必須與系統(tǒng)每年電壓相位一直，否則、不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的組別接線方式只有星行“Y”和二角形“d”兩種。本電廠選用連接組為Y,d11</p><p><b>　　7、調(diào)壓方式</b></p><p>　　為了保證發(fā)電廠或變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)，通過變

37、壓器的分接開關(guān)切換，改變變壓器高壓繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種：一種是不帶電切換，稱為五激磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍通常在±2×2 5％以內(nèi)，應(yīng)視具體工程情況決定。另種足帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，訓(xùn)整范圍可達(dá)30％。但由于有載調(diào)壓，變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，只有在以下范圍選用：</p><p>　　a、接于出力大的發(fā)電廠的主變壓器，特刖是潮流方向不固定，且要求變挑 壓器二次電

38、壓維持在一定水平時(shí)。</p><p>　　b、接于時(shí)而為送端，時(shí)而為受端，具有可逆工作特點(diǎn)的聯(lián)絡(luò)變壓器，為保證供電質(zhì)量，要求母線電壓恒定時(shí)。</p><p>　　通常，發(fā)電廠主變壓器很少有采用有載調(diào)壓，因?yàn)榭梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電壓，同此本發(fā)電廠采用無激勵(lì)磁調(diào)壓。</p><p>　　綜上所述和查有關(guān)變壓器型號(hào)手冊(cè)所選主變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：</p&

39、gt;<p>　　型號(hào)：S10-20000/35</p><p>　　電壓變比：38.5±2x2.5%/10.5kV</p><p>　　額定容量：20000KVA</p><p>　　接線組別：Y，d11</p><p>　　阻抗電壓：Ud%=8</p><p><b>　　4短路

40、電流計(jì)算</b></p><p><b>　　目 的：</b></p><p>　　在發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其目的是：</p><p>　　1、在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等。</p><p>　　2、在選擇載流

41、導(dǎo)體及電器元件時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和短路情況下都能安全，可靠地工作，同時(shí)又力為節(jié)約資金，這就需對(duì)有關(guān)短路電流值進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和開斷能力的檢驗(yàn)。</p><p>　　3、為選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算提供依據(jù)。</p><p>　　4、接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。</p><p><b>　　4.1概述</b></p&

42、gt;<p>　　電力系統(tǒng)運(yùn)行有三種狀態(tài)：正常運(yùn)行狀態(tài)、非正常運(yùn)行狀態(tài)和短路故障。在供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，還要考慮到可能發(fā)生的故障以及不正常運(yùn)行情況。對(duì)供電系統(tǒng)危寄最大的是短路故障。短路電流將引起電動(dòng)力效應(yīng)和發(fā)熱效應(yīng)以及電壓的降低等。因此，短路電流計(jì)算足電氣主接線的方案比較、電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體的選擇、節(jié)地計(jì)算以及繼電保護(hù)選擇和整定的基礎(chǔ)。</p><p>　　短路就是指不同電位導(dǎo)電部分之間的不正常

43、短接。如電力系統(tǒng)中，相與相之間的水中性點(diǎn)直接節(jié)地系統(tǒng)中的相與地之間的短接都是短路。為了保證電力系統(tǒng)的安全、靠運(yùn)行，在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行分析中，一定要考慮系統(tǒng)等不正常工作狀態(tài)。§2-1-2、 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定</p><p>　　按照《高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程SDJ5-85》、《供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》和《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定SDGJ14-86》的有關(guān)條文，對(duì)于驗(yàn)算導(dǎo)體和電器時(shí)所用短路電流，一般有以下

44、規(guī)定。</p><p><b>　　計(jì)算的基本情況：</b></p><p>　　a、電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行；</p><p>　　b、所有同步電機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置（包括強(qiáng)行勵(lì)磁）；</p><p>　　c、短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；</p><p>　　d、所有電源的

45、電勢(shì)相位角相同；</p><p>　　e、應(yīng)考慮對(duì)短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點(diǎn)的電弧電阻。對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時(shí)才予以考慮。</p><p>　　接線方式：計(jì)算短路電流時(shí)所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（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。</p><p>　　計(jì)

46、算容量：應(yīng)按本工程設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般考慮本工程建成后5-10年）。</p><p>　　短路種類，一般按d(3)計(jì)算，若發(fā)電機(jī)出口的d(2)、或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的d(1)或d(11)較d(3)嚴(yán)重情況進(jìn)行校驗(yàn)。</p><p>　　短路計(jì)算點(diǎn)：按正常接線方式時(shí)，通過電器元件的短路電流為最大的地點(diǎn)，稱為短路計(jì)算點(diǎn)。</p><p>

47、;　　4.2各系統(tǒng)短路電流的計(jì)算</p><p>　　4.2.1短路計(jì)算的基本假定和計(jì)算方法</p><p><b>　　1、基本假定</b></p><p>　?。?）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行。</p><p>　?。?）所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同。</p><p>　?。?）系統(tǒng)中的電機(jī)

48、機(jī)均為理想電機(jī)，不考慮電磁飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體集膚效應(yīng)等影響，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱。</p><p>　?。?）短路發(fā)生在短路電流為最大的瞬間。</p><p>　?。?）不考慮短路電流為最大的瞬間。</p><p>　　2、短路電流計(jì)算的方法</p><p>　　對(duì)應(yīng)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下，按無限大容量系統(tǒng)，進(jìn)行相關(guān)的短路點(diǎn)的三項(xiàng)短路電流計(jì)算，求

49、得I〞、ich值。</p><p>　　4.2.2電抗圖及電抗計(jì)算</p><p>　　由電廠電氣主接線圖，和設(shè)計(jì)任務(wù)中給出相關(guān)參數(shù)，可畫出系統(tǒng)的等值電抗圖如4-1所示。</p><p>　　選取基準(zhǔn)容量為Sj=100MVA Uj=10.5KV Z*j=1.1025</p><p>　　以上均采用標(biāo)幺值計(jì)算方法。</p>

50、<p><b>　　1、發(fā)電機(jī)的電抗</b></p><p>　　X*G=0.2*100/5.22=3.83</p><p>　　2、對(duì)于S10-20000/35型雙繞組變壓器的電抗值計(jì)算</p><p>　　UK1=8/100*100/20=0.4</p><p>　　3、短路點(diǎn)的選擇、短路電流以及沖擊電

51、流的計(jì)算</p><p>　　無限大容量電力系統(tǒng)是指容量相對(duì)于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)，當(dāng)用戶供電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓基本不變，叫將該電力系統(tǒng)樅為無限大容量電力系統(tǒng)。但足，在實(shí)際電力系統(tǒng)中，他的容量和電抗都有一定的數(shù)值，因此，當(dāng)用戶供電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓相應(yīng)也有所變動(dòng)。但一般的供電系統(tǒng)，由于它是存小容量線路上發(fā)生短路，電力系統(tǒng)母線電壓基本不變，因此，電

52、力系統(tǒng)可視為無限大容量電力系統(tǒng)。由于無限大容量電力系統(tǒng)的三相短路電流是對(duì)稱的，所以他的變化規(guī)律只需考慮一相的。</p><p>　　短路點(diǎn)的選擇應(yīng)選擇通過導(dǎo)體和電器的短路電流為最大的那些點(diǎn)作為短路計(jì)算點(diǎn)。</p><p>　　首先，應(yīng)在條電壓等級(jí)的母線上選擇二個(gè)短路計(jì)算點(diǎn)dl、d2</p><p>　?。?）35KV母線上短路(d1點(diǎn))的計(jì)算</p>

53、<p><b>　　系統(tǒng)支路：KA</b></p><p><b>　　電站支路：</b></p><p>　　（2）10.5KV短路計(jì)算</p><p>　　(2)10.5KV母線短路的等效值電路如圖</p><p><b>　　系統(tǒng)之路：</b></p&g

54、t;<p><b>　　電站支路：</b></p><p>　　5水電站一次設(shè)備的選擇</p><p>　　5.1選擇電氣一次設(shè)備遵循的條件</p><p>　　電器和導(dǎo)體的選擇設(shè)計(jì)，同樣必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。<

55、;/p><p><b>　　一般原則：</b></p><p>　　1、應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)、安全使用、經(jīng)濟(jì)合理；</p><p>　　2、應(yīng)滿足正常運(yùn)行，檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展；</p><p>　　3、應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核；</p><p>　　4、應(yīng)與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致

56、；</p><p>　　5、選擇的導(dǎo)體品種不宜太多；</p><p>　　6、選用新產(chǎn)品應(yīng)慎重。新產(chǎn)品應(yīng)有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管單位鑒定合格。</p><p>　　按原水電部86年頒布的《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定SDGJ14—86》，對(duì)于倒替和電器選擇設(shè)計(jì)的規(guī)定簡(jiǎn)述如下：</p><p>　　1、選用的電器允許最高工作電壓不得低于該回路的

57、最高運(yùn)行電壓；</p><p>　　2、選用倒替的長期允許電流不得小于該回路的最大持續(xù)工作電流；</p><p>　　3、驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)、熱穩(wěn)定及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按具體工程設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景規(guī)劃（宜為該工程建成后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，不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。</p><

58、;p>　　4、導(dǎo)體和電器的動(dòng)、熱穩(wěn)定及電器的開斷電流，可按三相短路驗(yàn)算；</p><p>　　5、用熔斷器保護(hù)的倒替和電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定；除用有限流作用的熔斷器保護(hù)者外；裸導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定仍應(yīng)驗(yàn)算。用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可不驗(yàn)算動(dòng)、熱穩(wěn)定。</p><p>　　6、驗(yàn)算裸導(dǎo)體短路熱效應(yīng)的計(jì)算時(shí)間，宜采用主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加相應(yīng)的斷路器全分閘時(shí)間，如主保護(hù)有死區(qū)時(shí)，則采用能對(duì)該死

59、區(qū)起作用的后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，并采用相應(yīng)處的短路電流值；電器的短路熱效應(yīng)應(yīng)計(jì)算時(shí)間，宜采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加相應(yīng)的斷路器全分閘時(shí)間。（110KV以下的電力電纜宜采用主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加相應(yīng)的斷路器全分閘時(shí)間）。</p><p><b>　　電網(wǎng)開關(guān)電器的選擇</b></p><p>　　電網(wǎng)配置開關(guān)電器的原則是：在每一條支路的電源側(cè)配置一組開關(guān)電器，這一組開關(guān)電器應(yīng)該具備三

60、種功能：</p><p>　　1、正常操作。能接通與切斷正常負(fù)荷，并應(yīng)該考慮是否需要遠(yuǎn)方操作的要求。</p><p>　　2、事故時(shí)自動(dòng)切斷電器。能在保護(hù)裝置的控制下切斷可能流過該支路的最大短路電流。</p><p>　　3、檢修隔離。專用檢修隔離作用的開關(guān)電器僅在該支路無電流下進(jìn)行操作，具有明顯的斷口并能可靠地防止誤操作。</p><p>

61、<b>　　高壓熔斷器的選擇</b></p><p>　　高壓熔斷器在流過短路電流或較長時(shí)候過電流時(shí)熔斷，以保護(hù)電氣設(shè)備，主要產(chǎn)品有限流式和跌落式熔斷器兩類。</p><p>　　1、對(duì)于限流式熔斷器保護(hù)設(shè)備時(shí)，短路電流沒有達(dá)到其最大值之前就熔斷 ，因而大大減輕電氣設(shè)備所受的危害。其中RN1和RN3供設(shè)備過渡與短路保護(hù)時(shí)用，RN2用于保護(hù)戶內(nèi)式電壓互感器。</p

62、><p>　　2、跌落式熔斷器切斷電流時(shí)，不會(huì)載流，過電壓較低，可以用于小系統(tǒng)中。</p><p><b>　　高壓斷路器的選擇</b></p><p>　　高壓斷路器不但能在正常負(fù)荷下接通和斷開電路，而且在事故的狀態(tài)下也能迅速斷開短路電流，保障其他部分正常工作。對(duì)于電網(wǎng)的容量較小，則可以考慮真空斷路器，它的優(yōu)點(diǎn)是滅弧迅速，觸頭壽命長。小型的發(fā)電站

63、的屋內(nèi)配電裝置也常采用SN型少油斷路器，系采用縱橫氣吹和機(jī)械油吹聯(lián)合作用的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　避雷器的選擇和校驗(yàn)規(guī)則</p><p>　　1、系統(tǒng)長期施加于避雷器上的運(yùn)行電壓Uxg不得超過避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓，理論上，系統(tǒng)長期施加于避雷器的電壓應(yīng)為相電壓。</p><p>　　2、金屬氧化物避雷器的額定電壓Ube應(yīng)不大于電網(wǎng)的工頻過電壓U，通常選取避雷器的暫

64、時(shí)過電壓作為電力系統(tǒng)出的最高工頻過電壓（電網(wǎng)工頻過電壓）；即Ube>U，對(duì)于110-220KV有效接地系統(tǒng)暫時(shí)過電壓U一般不超過,對(duì)于中性點(diǎn)接地處U一般不大于。</p><p>　　3、避雷器的標(biāo)稱放電電流應(yīng)大于或等于流過避雷器的雷電沖擊電流，氧化鋅避雷器長持續(xù)時(shí)間電流沖擊放電能力，表征了避雷器的通流容量，在標(biāo)稱放電電流范圍以內(nèi)，雷電沖擊容量一般可不進(jìn)行校驗(yàn)，流過避雷器的雷電沖擊電流一般按I=（2Uin-U

65、rl）/Z估算。</p><p>　　4、當(dāng)避雷器的額定電壓選定后，避雷器在流過標(biāo)稱放電電流而引起的雷電沖擊殘壓Ubic便是一個(gè)確定的數(shù)值，它與設(shè)備絕緣的全波雷電波耐壓水平BIL比較；應(yīng)滿足絕緣配合的要求，設(shè)備的額定雷電沖擊耐受電壓BIL>=Ks×避雷器雷電保護(hù)水平。對(duì)于110KV系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊水平BIL=450KV，Ks>=1.25避雷器的雷電保護(hù)水平，亦即雷電沖擊電流下的最大殘壓為26

66、8KV。</p><p>　　5、避雷器與被保護(hù)設(shè)備之間存在一個(gè)最大電氣距離，超過此距離，避雷器保護(hù)不到設(shè)備。</p><p>　　5.2電氣設(shè)備的選擇</p><p>　　5.2.1系統(tǒng)各個(gè)回路的最大工作電流</p><p>　　1、35KV側(cè)回路的最大工作電流INmax= x1.05=*1.05=1.56KA</p>

67、<p>　　2、10KV側(cè)各個(gè)回路的最大工作電流</p><p><b>　　(1)出線回路</b></p><p>　　INmax= x1.05=*1.05=0.9766KA</p><p><b>　?。?）發(fā)電機(jī)回路</b></p><p>　　INmax= x1.05=*1.05

68、=0.9766KA</p><p>　　5。2。2電氣設(shè)備的選擇</p><p>　　斷路器是在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和故障情況下用作斷開或接通電路中的正工作電流及開斷故障電流的設(shè)備。開關(guān)電器在合閘狀態(tài)下，靠觸頭接通電路。當(dāng)斷開電路時(shí)，在開關(guān)的觸頭之間可以看到強(qiáng)烈刺眼的亮光。這足由于在觸頭之間產(chǎn)生了放電，這種放電稱為電弧。此時(shí)觸頭雖以分開，但足電流通過觸頭間的電弧仍繼續(xù)流通，也就足說，電路并未

69、真正斷開，要使電路真正斷開，必須將電弧熄滅，高壓斷路器具有能熄滅電弧的裝置，它能用來斷開或閉合電路中的正常工作電流，也用來斷開電路中的過負(fù)荷或短路電流。所以它是電力系統(tǒng)中最重要的電器。對(duì)它的基本要求是：具有足夠的開斷能力，盡可能短的動(dòng)作時(shí)間和高的工作可靠性；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作和檢修，具有防火和防暴性能，尺寸小，重量輕，價(jià)格低等。</p><p>　　sF6斷路器和真空斷路器日前應(yīng)用廣泛，少油斷路器岡其成本低，結(jié)構(gòu)

70、簡(jiǎn)單，依然被廣泛應(yīng)用于不需要頻繁操作及要求不高的再級(jí)高壓電網(wǎng)中，壓縮空氣斷路器和多油斷路器已基本淘汰。</p><p>　　sF6斷路器的特點(diǎn)足：</p><p>　　(1)火弧能力強(qiáng)，介質(zhì)強(qiáng)度高，開斷電流大、時(shí)間短</p><p>　　(2)開斷電容電流或電感電流時(shí)，無暈燃，過電壓低：</p><p>　　(3)電氣壽命長，檢修周期長，適用

71、于頻繁操作：</p><p>　　(4)操作功小，機(jī)械特性穩(wěn)定，操作噪音小。</p><p>　　隔離開關(guān)是電力系統(tǒng)中麻用最多的種高壓電器，它的土耍功能是：</p><p>　　(1)建立明顯的絕緣間隙，保證線路或電氣設(shè)備修理時(shí)人身安全。</p><p>　　(2)轉(zhuǎn)換線路、增加線路連接的靈活性。</p><p>　　

72、在電網(wǎng)運(yùn)行情況下，為了保證檢修工作電安全進(jìn)行，除了使工作點(diǎn)與帶電部分隔離外，還必須采取檢修接地措施防止意外帶電。為此，要求在高壓配電裝置的母線側(cè)和線路側(cè)裝設(shè)帶專門接地刀閘的隔離開關(guān)，以便在檢修母線或線路斷路器時(shí)，使之可靠接地。這種帶接地刀閘的隔離開關(guān)工作方式為：正常運(yùn)行時(shí)，主刀閘閉合，接地刀閘斷開，檢修時(shí)，主刀閘斷丌，接地刀閘閉合。這種工作方式由操作機(jī)構(gòu)之問具有機(jī)械閉鎖的裝置來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　1、35

73、KV側(cè)電氣設(shè)備的選擇</p><p><b>　　變壓器出線回路</b></p><p>　　（1）工作電壓UN=35KV</p><p>　?。?）最大工作電流 Imax=1.56KA</p><p><b>　　參數(shù)選擇：</b></p><p>　　按工作電壓UMax

74、≧UN</p><p>　　按工作電流IN≧Imax=1.56KA</p><p>　　按開斷電流選擇INBr≧3.048KA</p><p>　　按關(guān)合電流選擇INCL≧ish=3.048KA</p><p>　　按熱穩(wěn)定校驗(yàn)，有Qt=I2NBrt≧Qk tk=201.544KA2.S</p><p>　　根據(jù)以上條

75、件選擇如下表5-1</p><p>　　2、10.5KV側(cè)電氣設(shè)備的選擇</p><p><b>　　變壓器回路</b></p><p>　　（1）工作電壓UN=10.5KV</p><p>　?。?）最大工作電流 Imax=0.9766KA</p><p><b>　　參數(shù)選擇：&l

76、t;/b></p><p>　　按工作電壓UMax≧UN</p><p>　　按工作電流IN≧ Imax=0.9766KA</p><p>　　按開斷電流選擇INBr≧43.725KA</p><p>　　按關(guān)合電流選擇INCL≧ish=43.725KA</p><p>　　按熱穩(wěn)定校驗(yàn)，有Qt=I2NBrt≧Q

77、k tk=563.799KA2.S</p><p>　　根據(jù)以上條件選擇如下表5-1</p><p>　　10.5KV母線的選擇</p><p>　　Imax=0.9766KA所以選63*10的單鋁母線，經(jīng)校驗(yàn)得，所選單鋁母線可以滿足環(huán)境溫度要求</p><p><b>　　3.避雷器的選擇</b></p>

78、<p>　　10.5KV側(cè) </p><p>　　4.電流互感器的選擇</p><p>　　10.5KV側(cè) 35KV側(cè) </p><p>　　5.電壓互感器的選擇</p><p>　　10.5KV側(cè)

79、 35KV側(cè) </p><p>　　6、主要高壓電氣設(shè)備的選擇結(jié)果匯總表</p><p><b>　　參考文獻(xiàn):</b></p><p>　　[1]許建安 中小型水電站電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)北京：水利水電出版社 2002</p><p>　　[2]熊信銀，朱永利 發(fā)電廠電氣部分4版