3x34mw水利水力發(fā)電廠課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　1.課程設(shè)計(jì)的目的：</p><p>　　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，通過課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐達(dá)到：</p><p>　　（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)。</p><p>　?。?）熟

2、悉國家能源開發(fā)策略和有關(guān)的技術(shù)規(guī)范、規(guī)定、導(dǎo)則等。</p><p>　　（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。</p><p>　?。?）學(xué)習(xí)工程設(shè)計(jì)說明書的撰寫。</p><p>　?。?）培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的工作能力和實(shí)際工程設(shè)計(jì)的基本技</p><p>　　2.課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求：</p>

3、<p><b>　?。?）分析原始資料</b></p><p><b>　?。?）設(shè)計(jì)主接線</b></p><p><b>　?。?）計(jì)算短路電流</b></p><p><b>　?。?）電氣設(shè)備選擇</b></p><p><b>

4、;　　3.設(shè)計(jì)成果：</b></p><p>　?。?）完整的主接線圖一張</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)說明書一份</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p>　　第一部分 設(shè)計(jì)說明書4</

5、p><p>　　第一章 對(duì)原始資料的分析4</p><p>　　1.1 主接線設(shè)計(jì)的基本要求6</p><p>　　第二章 電氣主接線設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.1 原始資料的分析6</p><p>　　2.2 電氣主接線設(shè)計(jì)依據(jù)6</p><p>　　2.3 主接線設(shè)計(jì)的一般步驟

6、6</p><p>　　2.4 發(fā)電機(jī)電壓（主）接線方案10KV側(cè)6</p><p>　　2.5 主接線方案的擬定9</p><p>　　2.6 水輪發(fā)電機(jī)的選擇11</p><p>　　2.7 變壓器的容量12</p><p>　　2.8 主變的選擇13</p><p>　　2.9

7、 相數(shù)的選擇13</p><p>　　2.10 繞組的數(shù)量和鏈接方式的選擇13</p><p>　　2.11 普通型與自耦型的選擇13</p><p>　　2.12 各級(jí)電壓中性點(diǎn)運(yùn)行方式選擇14</p><p>　　第三章 短路電流計(jì)算15</p><p>　　3.1 短路電流計(jì)算的基本假設(shè)15<

8、;/p><p>　　3.2 電路元件的參數(shù)計(jì)算15</p><p>　　3.3 網(wǎng)絡(luò)變換與簡化方法15</p><p>　　3.4 短路電流實(shí)用計(jì)算方法15</p><p>　　第四章 電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)16</p><p>　　4.1 電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)定16</p><p>

9、;　　4.1.1 按正常工作條件選擇16</p><p>　　4.1.2 按短路條件校驗(yàn)17</p><p>　　4.2 斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)18</p><p>　　第二部分 設(shè)計(jì)計(jì)算書18</p><p>　　第五章 短路電流計(jì)算過程20</p><p>　　5.1 阻抗元件標(biāo)么值計(jì)

10、算20</p><p>　　第六章 電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)部分計(jì)算20</p><p>　　6.1 斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)20</p><p>　　6.1.1 機(jī)端斷路器和隔離開關(guān)（10.5KV）的選擇和校驗(yàn)20</p><p>　　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)21</p>

11、<p>　　6.1.3 220kV出線斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)22</p><p>　　6.2 導(dǎo)體、電纜的選擇和校驗(yàn)22</p><p>　　6.2.1 220kv母線的選擇校驗(yàn)22</p><p><b>　　個(gè)人總結(jié)23</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23&

12、lt;/b></p><p>　　第一部分 設(shè)計(jì)說明書</p><p><b>　　原始資料6</b></p><p>　　3×34MW水利水力發(fā)電廠電氣初設(shè)計(jì)</p><p>　　水電廠裝機(jī)容量3×34MW，機(jī)組4500小時(shí)。，當(dāng)?shù)啬昶骄罡邭鉁?0℃，海拔600m，地震烈度6級(jí)。土壤電阻率4

13、00Ω·m，無其他特殊環(huán)境條件。</p><p>　?。?）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%。</p><p>　?。?）發(fā)電機(jī)額定電壓10.5kV，5，次暫態(tài)電抗（標(biāo)么值）。</p><p>　?。?）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

14、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。</p><p>　?。?）廠用電：無高壓廠用電氣設(shè)備。</p><p>　?。?）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。</p><p>　　第一章 對(duì)原

15、始資料的分析</p><p>　　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。主要與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通過一回架空線與220kV系統(tǒng)相連。</p><p>　　1主接線設(shè)計(jì)的基本要求</p><p>　　主接線設(shè)

16、計(jì)的合理性直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，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)等條件確定。并綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴(kuò)建等要求”。主接線設(shè)計(jì)的基本要求如下：</p>

17、<p><b>　　1可靠性</b></p><p>　　所謂可靠性是指主接線能可靠的運(yùn)行工作，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)行實(shí)踐，經(jīng)過長期運(yùn)行實(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，包括一、二次設(shè)備部分在運(yùn)行中可靠性的綜合。同時(shí)，可靠性不是絕對(duì)的而是相對(duì)的?？赡芤环N主接線對(duì)某些變電所是可靠的，而對(duì)另一些變電所可能就不是可靠的

18、。評(píng)價(jià)主接線方式可靠的標(biāo)志是：</p><p>　?。?）線路、母線（包括母線側(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)間的長短，能否保證對(duì)一類、二類負(fù)荷的供電。</p><p>　?。?）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)間的長短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電。</p><p>　　（3）變電所全部停電的可能性。</p>

19、<p>　?。?）大型機(jī)組突然停電，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響與后果。</p><p><b>　　2靈活性</b></p><p>　　電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換，靈活性主要包括以下幾個(gè)方面：</p><p>　　（1）操作的方便性：電氣主接線應(yīng)該在滿足可靠性的條件下，接線簡單，操作方便，盡可能地使操

20、作步驟少，以便于運(yùn)行人員掌握，不致在操作過程中出差錯(cuò)。</p><p>　?。?）調(diào)度的方便性：電氣主接線在正常運(yùn)行時(shí)，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便地改變運(yùn)行方式，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，不致過多地影響對(duì)用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。</p><p>　　（3）擴(kuò)建的方便性：對(duì)將來要擴(kuò)建的發(fā)電廠，其接線必須具有擴(kuò)建的方便性。尤其是火電廠，在設(shè)計(jì)主接線

21、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可能和分段施工的可行方案，使其盡可能地不影響連續(xù)供電或在停電時(shí)間最短的情況下，將來能順利完成過渡方案的實(shí)施，使改造工作量最少。</p><p><b>　　3 經(jīng)濟(jì)性</b></p><p>　　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

22、。經(jīng)濟(jì)性主要從以下幾個(gè)方面考慮：</p><p>　?。?）節(jié)省一次投資。主接線應(yīng)簡單清晰，并要適當(dāng)采取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，以便降低投資。</p><p>　?。?）占地面積少。主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積少；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，在可能和允許條件下，應(yīng)采取一次設(shè)計(jì)

23、，分期投資、投建，盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　?。?）電能損耗少。在發(fā)電廠或變電站中，電能損耗主要來自變壓器，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加電能損耗。</p><p>　　第二章 電氣主接線設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 原始資料分析</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書所提供的資料可知：該水電

24、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、靈活性等沒有很嚴(yán)格的要求，擬定1～2臺(tái)變壓器。，周圍的環(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)中要充分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。</p><p>　　2.2 電氣主接線設(shè)計(jì)依據(jù)</p><p>　　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

25、站動(dòng)能參數(shù)以及電站運(yùn)行的可靠性、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，正確處理它們之間的關(guān)系，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理地選定接線方案。</p><p>　　2.3 主接線設(shè)計(jì)的一般步驟</p><p>　　1、對(duì)設(shè)計(jì)依據(jù)和基礎(chǔ)資料進(jìn)行綜合分析。</p><p>　

26、　2、確定主變的容量和臺(tái)數(shù)，擬定可能采用的主接線形式。</p><p>　　3、論證是否需要限制短路電流，并采取合理的措施。</p><p>　　4、對(duì)選出來的方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)綜合比較，確定最佳主接線方案。</p><p>　　2.4 發(fā)電機(jī)電壓（主）接線方案10KV側(cè)</p><p>　　根據(jù)我國現(xiàn)行的規(guī)范和成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，聯(lián)系本小水電站

27、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：</p><p>　　（一）單母線接線（圖2.1）</p><p><b>　　圖2.1</b></p><p>　?。?）優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備少，接線清晰，經(jīng)濟(jì)性好，操作簡單方便，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。</p&g

28、t;<p>　?。?）缺點(diǎn)：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，也就是要造成全廠長期停電。調(diào)度是很不方便，電源只能并列運(yùn)行，不能分裂運(yùn)行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時(shí)，有較大的短路電流。</p><p>　?。?）一般適用范圍：一般只用在出現(xiàn)回路少，并且沒有重要負(fù)荷的發(fā)電廠。</p><p>　　（二）單元接線（圖2.2）</p><

29、p>　　圖2.2 單元接線示意圖</p><p>　　（1）優(yōu)點(diǎn)：發(fā)電機(jī)與主變壓器容量相同，接線最簡明清晰，故障影響范圍最小，運(yùn)行可靠、靈活；發(fā)電機(jī)電壓設(shè)備最少，布置最簡單方便，維護(hù)工作量也最??；繼電保護(hù)簡單。</p><p>　?。?）缺點(diǎn)：主變壓器與高壓斷路器數(shù)量多，增加布置場地與設(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)簡化高壓側(cè)接線不利；主變壓器故障時(shí)影響機(jī)組送電。&

30、lt;/p><p>　?。?）一般適用范圍：單機(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)。</p><p>　　（三）擴(kuò)大單元接線（圖2.3）</p><p>　　圖2.3 擴(kuò)大單元接線示意圖</p><p>　?。?）優(yōu)點(diǎn)：接線簡單清晰，運(yùn)行維護(hù)方便；與單元接線比

31、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，可簡化布置和高壓側(cè)接線。</p><p>　?。?）缺點(diǎn)：主變壓器故障或檢修時(shí)，兩臺(tái)機(jī)組容量不能送出；增加兩臺(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。</p><p

32、>　　（3）一般適用范圍：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)行和水庫調(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)造成大量棄水、損失電能和影響下游供水，同時(shí)還應(yīng)考慮有可靠的外來廠用電源。</p><p>　　(四) 關(guān)于單元接線中裝設(shè)斷路器問題</p><p>　　單元接線的發(fā)電機(jī)電壓回路中，

33、具備下列情況之一者，可考慮裝設(shè)斷路器：</p><p>　?。?）擔(dān)任尖峰負(fù)荷的水電站，經(jīng)常有可能全廠停機(jī)，而機(jī)組啟動(dòng)、排水、照明等需通過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。</p><p>　　（2）在單元回路分支線上接有近區(qū)負(fù)荷者。</p><p>　　（3）當(dāng)單元之間要求設(shè)置聯(lián)絡(luò)母線時(shí)，應(yīng)考慮加裝發(fā)電機(jī)電壓斷路器。</p&g

34、t;<p>　　綜合考慮該單元接線不需要裝設(shè)斷路器</p><p>　　2.5 主接線方案擬定</p><p>　?。ㄒ唬┲鹘泳€方案初步比較：</p><p>　　由以上三種接線方案的優(yōu)缺點(diǎn)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：</p><p>　　單母線和擴(kuò)大單元接線相比較，其可

35、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)，增加了一次投資，同時(shí)也增加了其繼電保護(hù)的復(fù)雜程度。所以可以明顯淘汰單母線接線方案,從而保留擴(kuò)大單元接線（方案1）和單元接線方案（方案2）。</p><p>　　（二）主接線方案的確定</p>

36、;<p><b>　　技術(shù)比較：</b></p><p>　　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：</p><p><b>　　1、供電的可靠性；</b></p><p>　　2、運(yùn)行上的安全和靈活性；</p><p>　　3、接線和繼電保護(hù)的簡化；</p>

37、<p>　　4、維護(hù)與檢修的方便等。</p><p>　　需要說明的是：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)雜程度。然而經(jīng)驗(yàn)表明，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。</p><p>　　從供電的可靠性看：對(duì)于方案2，廠用電

38、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)故障的可能性非常小。相比方案1，若檢修變壓器電廠就會(huì)停電，否則要另外接入廠用電源，這樣投資就增加了。這樣，方案2的可靠性相對(duì)高些。 </p><p>　　從運(yùn)行安全和靈活性看：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)的絕緣水平要求相對(duì)較低，安全性相對(duì)較高，其靈活性也比較好。</p><p>

39、　　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。</p><p>　　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。</p><p>　　方案：最后選定擴(kuò)大單元接線</p><p>　　2.6 水輪發(fā)電機(jī)的選擇</p><p>　　在我國，水電站容量為20～80MVA的發(fā)電機(jī)額定電壓取10.5k

40、V，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：</p><p>　　表2.1 .發(fā)電機(jī)SF25-16/410參數(shù)表</p><p>　?。?）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%。</p><p

41、>　?。?）發(fā)電機(jī)額定電壓10.5kV，5，次暫態(tài)電抗（標(biāo)么值</p><p><b>　　2.7變壓器容量</b></p><p>　　1、主變?nèi)萘康拇_定 </p><p>　　廠用電變壓器容量的選擇和校驗(yàn)應(yīng)符合下列原則:</p><p>　　a）滿足在各種運(yùn)行方式下，可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷。</p>

42、<p>　　b）一臺(tái)廠用電變壓器計(jì)劃檢修或故障時(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)劃檢修時(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。</p><p>　　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%。</p><p>　　d）裝設(shè)兩臺(tái)互為備用的

43、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。</p><p>　　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)荷分配不均勻等情況，每臺(tái)的額定容量宜為廠用電最大負(fù)荷的50%--60%。</p><p>　　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)行方式及所連接的負(fù)荷分析確定。</p><

44、p>　　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。</p><p>　　h）廠用電變壓器不宜采用強(qiáng)迫風(fēng)冷時(shí)持續(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)行或經(jīng)常短時(shí)運(yùn)行的廠用電配電變壓器應(yīng)充分利用其過負(fù)荷能力。</p><p><b>　　2.8主變的選擇</b></p><p>　　該水電站遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，水電站的廠用電很

45、少（0.2%），且沒有地區(qū)負(fù)荷，因此，選擇主變壓器的容量應(yīng)大致等于與其連接的發(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，因此要求變壓器空載損耗盡量小。</p><p><b>　　2.9相數(shù)的選擇</b></p><p>　　主變采用三相或單相，主要考慮變壓器的可靠性要求及運(yùn)輸條件等因素。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)有關(guān)規(guī)定，當(dāng)運(yùn)輸條件不受限制時(shí)，在33

46、0KV及以下的電廠及變電所均選用三相變壓器。因?yàn)槿嘧儔浩鞅认嗤萘康膯蜗嘧儔浩骶哂泄?jié)省投資，占地面積小，運(yùn)行過程損耗小的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)本電廠的運(yùn)輸?shù)乩項(xiàng)l件不受限制，因而選用三相變壓器。</p><p>　　2.10繞組數(shù)量和連接方式的選擇</p><p>　?。?）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

47、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。</p><p>　?。?）繞組連接方式選擇：我國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)題目要求的</p><p>　　2.11普通型與自偶型選擇</p><p>　　根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定：“

48、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。</p><p>　　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%。</p><p>　　查《變壓器常用技術(shù)數(shù)據(jù)與故障監(jiān)測及實(shí)驗(yàn)新

49、技術(shù)實(shí)用手冊(cè)》主要技術(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。 </p><p>　　表2.2 電力變壓器技術(shù)參數(shù)</p>&l

50、t;p>　　2.12 各級(jí)電壓中性點(diǎn)運(yùn)行方式選擇</p><p>　　運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，中性點(diǎn)運(yùn)行方式的正確與否關(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)行的可靠性、系統(tǒng)接線等許多方面。目前，我國電力系統(tǒng)中普遍采用的中性點(diǎn)運(yùn)行方式有中性點(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。</p><p>　　隨著電力網(wǎng)電壓等級(jí)的升高，對(duì)絕緣的投資大大增加，為了降低設(shè)備造價(jià)

51、，可以采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。目前，我國對(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：單相接地時(shí)，其中性點(diǎn)電位不變，非故障相對(duì)地電壓接近相電壓（可能略有增大），因此降低了絕緣投資。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)行方式。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)該采用經(jīng)消弧線圈接地方式。</p><p>　　綜上所述，2200

52、kV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。</p><p>　　第三章 短路電流計(jì)算</p><p>　　3.1 短路電流計(jì)算的基本假設(shè)</p><p>　　（1）短路過程中各發(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。</p><p>　　（2）負(fù)荷只作近似估計(jì)，或當(dāng)作恒

53、定電抗，或當(dāng)作某種臨時(shí)附加電源，視具體情況而定。</p><p>　　（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。</p><p>　?。?）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。</p><p>　?。?）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，發(fā)電機(jī)、輸電、變電和用電的元件均勻純電抗表示。<

54、;/p><p>　?。?）金屬性短路，即不計(jì)過度電阻的影響，認(rèn)為過渡電阻為零的短路情況。</p><p>　　3.2 電路元件的參數(shù)計(jì)算</p><p>　　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。</p><p>　　具體的計(jì)算過程詳見設(shè)計(jì)計(jì)算書。</p><p>　　3.3 網(wǎng)絡(luò)變換與簡化方法

55、</p><p>　　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)行變換和簡化。</p><p>　　具體的計(jì)算過程詳見設(shè)計(jì)計(jì)算書。</p><p>　　3.4 短路電流實(shí)用計(jì)算方法</p><p>　　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)算步驟如下：</p><p>　?。?）選擇計(jì)算

56、短路點(diǎn)；</p><p>　?。?）畫等值網(wǎng)絡(luò)圖；</p><p>　　A、選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓。</p><p>　　B、首先去掉系統(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。</p><p>　　C、將各元件電抗換算為同一基準(zhǔn)的標(biāo)么值電抗。</p><p>　　D、匯出等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元

57、件電抗統(tǒng)一編號(hào)。</p><p>　　E、化簡等值網(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)移電抗以及無限大電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。</p><p>　?。?）求出計(jì)算電抗，</p><p>　　式中為第i臺(tái)等值發(fā)電機(jī)的額定容量。</p><p>　?。?）由

58、運(yùn)算曲線查出個(gè)電源供給的短路電流周期分量標(biāo)么值（運(yùn)算曲線只作到）。</p><p>　　（5）計(jì)算無限大功率的電源供給的短路電流周期分量。</p><p>　　（6）計(jì)算短路電流周期分量有名值和短路容量。</p><p>　?。?）計(jì)算沖擊電流。</p><p>　　（8）繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表（表13.1）。</p><

59、p>　　具體的計(jì)算過程詳見設(shè)計(jì)計(jì)算書。</p><p>　　第四章 電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)</p><p>　　4.1 電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)定</p><p>　　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)主要考慮溫度和海拔兩個(gè)環(huán)境因素。

60、</p><p>　　4.1.1 按正常工作條件選擇</p><p>　　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)行電壓，即；電器、導(dǎo)體長期允許電流不得小于該回路的最大持續(xù)工作電流，即。</p><p>　　在計(jì)算發(fā)電機(jī)變壓器回路最大持續(xù)工作電流時(shí)，應(yīng)按額定電流增加5%。這是考慮到在電壓降低5%時(shí)，為確保功率輸出額定，則電流允許超5%。</p&g

61、t;<p>　　在選擇導(dǎo)體、電器時(shí)，應(yīng)注意環(huán)境條件：</p><p>　　2、110KV及以下電器，用于海拔不超過2000米時(shí)，可選用一般產(chǎn)品。</p><p>　　4.1.2 按短路條件校驗(yàn)</p><p>　　包括動(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。</p><p><b>　　1、短路熱穩(wěn)定校

62、驗(yàn)</b></p><p>　　式中：—電器設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流及相</p><p>　　—短路電流產(chǎn)生的熱脈沖</p><p><b>　　計(jì)算用下式：</b></p><p>　　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）</p><p&

63、gt;　　—短路切除（持續(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）</p><p>　　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。</p><p><b>　　2、短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p>　　

64、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，而且沖擊電流值接近于設(shè)備極限通過電流峰值時(shí)，需要校驗(yàn)短路全電流有效值。</p><p><b>　　校驗(yàn)條件：</b></p><p><b>　　或</b></p><p>　　式中：—短路沖擊電流峰值（KA）；</p><p>

65、;　　—短路全電流有效值（KA）；</p><p>　　—電器允許極限通過電流峰值（KA）；</p><p>　　—電器允許的極限通過電流有效值（KA）。</p><p>　　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。</p>&

66、lt;p>　　4、《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》</p><p>　　“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?！?lt;/p><p>　　4.2 斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)條件</p><p>　　斷路器可按下表進(jìn)行選擇和校驗(yàn)</p><p>　　隔離開關(guān)可按下表進(jìn)行選擇和校驗(yàn)

67、</p><p>　　第二部分 設(shè)計(jì)計(jì)算書</p><p>　　第五章 短路電流計(jì)算過程</p><p>　　1.阻抗元件標(biāo)么值計(jì)算</p><p><b>　　一、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)圖</b></p><p>　　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：</p>

68、<p><b>　　發(fā)電機(jī)： </b></p><p><b>　　變壓器： </b></p><p>　　第六章 電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)部分計(jì)算</p><p>　　6.1 斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)</p><p>　　6.1.1 機(jī)端斷路器和隔離開關(guān)（10.5KV）的選擇和校驗(yàn)&

69、lt;/p><p>　　發(fā)電機(jī)最大持續(xù)工作電流為：</p><p>　　短路切除時(shí)間為，，故應(yīng)不計(jì)非周期分量。</p><p>　　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。</p><p>　　斷路器、隔離開關(guān)選擇結(jié)果表</p><p>　　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

70、器型斷路器、機(jī)端隔離開關(guān)可選GN2—10型隔離開關(guān)。</p><p>　　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)</p><p>　　主變壓器出口最大持續(xù)工作電流為：</p><p>　　據(jù)題目要求，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)，則流過變壓器出口斷路器的短路電流為：</p>&l

71、t;p>　　斷路器、隔離開關(guān)選擇結(jié)果表</p><p>　　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)。</p><p>　　6.1.3. 220KV 出線短路器和隔離開關(guān)</p><p>　　此處發(fā)生短路和變壓器220KV側(cè)一樣故型號(hào)選擇一樣，斷路器、隔離開關(guān)選擇結(jié)果表

72、</p><p>　　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)。</p><p>　　6.2 導(dǎo)體、電纜的選擇和校驗(yàn)</p><p>　　6.2.1 220kv母線的選擇校驗(yàn)</p><p>　　1、按持續(xù)工作電流選擇流過母線的最大長期工作電流選擇母線

73、截面。</p><p>　　最大工作電流為： </p><p>　　選用50x5的鋁線，平放時(shí)=637A，周圍環(huán)境為30時(shí)（按當(dāng)?shù)啬曜罡邷囟龋瑒t溫度修正系數(shù)為：</p><p><b>　　K=</b></p><p><b>　　2、熱穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p&

74、gt;　　母線保護(hù)時(shí)間3s斷路器全斷開時(shí)間0.06s短路持續(xù)時(shí)間3.06s</p><p><b>　　周期分量的熱效應(yīng)：</b></p><p><b>　　[(kA).S]</b></p><p>　　正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度：</p><p>　　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

75、為</p><p><b>　　故滿足熱穩(wěn)定要求。</b></p><p><b>　　個(gè)人總結(jié)</b></p><p>　　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、同期系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)均做了初步簡單的設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程是一次將理論與實(shí)際相結(jié)合的初步過程，起到學(xué)以致用，鞏固和加

76、深對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的理解，樹立工程設(shè)計(jì)的觀念，提高了電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力的作用。</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組.水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè).電氣二次.北京.水利電力出版社，1989.8</p><

77、p>　　[2] 水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組.水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè).電氣二次.北京.水利電力出版 社，1989.8 </p><p>　　[3] 水利電力部西部電力設(shè)計(jì)院編.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè).電氣一次部分.水利電力出版社，1989.12</p><p>　　[4] 水利電力部西部電力設(shè)計(jì)院編.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè).電氣二次部分.水利電力出版社，1989.12</p&g

78、t;<p>　　[5] 許建安主編.中小型水電站設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:水利水電出版社，2002</p><p>　　[6] 劉天琪，邱曉燕編著.電力系統(tǒng)分析理論.北京：科學(xué)出版社，2005</p><p>　　[7] 熊信銀主編，朱永利副主編.發(fā)電廠電氣部分.第三版.北京：中國電力出版社，2004.9</p><p>　　[8] 賀家珍，宋從矩合編.電力系統(tǒng)

79、繼電保護(hù)原理.第三版.北京：中國電力出版社，1994.10</p><p>　　[9] 應(yīng)敏華，程乃蕾主編，常美生編寫.供用電工程.北京：中國電力出版社，2006.9</p><p>　　[10] 卓樂友編著.電力工程電氣設(shè)計(jì)200例.北京：中國電力出版社，2004</p><p>　　[11] 水力水電電氣信息網(wǎng)組織編寫.水電站電氣主接線圖冊(cè).北京：中國水力水電出

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