發(fā)電廠電氣部分畢業(yè)設計

1、<p>　　華 北 水 利 水 電 學 院</p><p>　　畢 業(yè) 設 計 任 務 書</p><p>　　設計題目： 發(fā)電廠電氣部分初步設計</p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班級學號： </p><p>

2、;　　姓 名: </p><p>　　指導教師： </p><p><b>　　一、畢業(yè)設計目的</b></p><p>　　畢業(yè)設計是學生畢業(yè)前的一次綜合性實踐訓練，通過畢業(yè)設計應達到：</p><p>

3、　　1、鞏固運用已有的專業(yè)知識，擴充新的專業(yè)知識；</p><p>　　2、了解工程設計中國家的方針和政策，有關技術規(guī)程、規(guī)定，樹立工程設計必須安全、可靠和經濟的觀點；</p><p>　　3、掌握實際工程設計的基本方法；</p><p>　　4、培養(yǎng)自學能力、分析和解決問題的能力以及組織表達能力；</p><p>　　5、培養(yǎng)嚴肅認真的科學

4、作風。</p><p><b>　　二、主要設計內容</b></p><p>　　1、電氣主接線設計；</p><p><b>　　2、廠用電設計；</b></p><p><b>　　3、短路電流計算；</b></p><p>　　4、導體與電氣設備選

5、擇；</p><p><b>　　5、電氣設備布置；</b></p><p>　　6、初步規(guī)劃二次回路方案。</p><p><b>　　三、重點研究問題</b></p><p>　　1、電氣主接線方案的比較和確定；</p><p>　　2、三相短路電流計算；</p&g

6、t;<p>　　3、各級電壓導體與電氣設備選擇。</p><p>　　四、主要技術指標或主要設計參數</p><p><b>　　1、發(fā)電機參數：</b></p><p>　　水電廠 4×45MW，UGN=10.5kV，cos=0.85，X”d=0.1834</p><p>　　2、發(fā)電廠年最大

7、負荷利用小時數：Tmax=5600小時/年；</p><p>　　3、電廠的運行方式：擔任系統(tǒng)調峰和事故備用任務，七至十月份電廠在基荷運行，十二月至三月?lián)蜗到y(tǒng)峰荷，其他月份擔任系統(tǒng)腰荷。</p><p>　　4、系統(tǒng)負荷特性：以工業(yè)用電為主，主要是冶金、建材、化工工業(yè)等，用電負荷約占系統(tǒng)總負荷的。</p><p>　　5、電站近區(qū)負荷情況：無近區(qū)負荷。</p

8、><p>　　6、升高電壓等級、出線回路數及線路負荷：</p><p>　　110kV出線4回，線路參數為：</p><p>　　線路1（至系統(tǒng)） Pmax=42MW，L=30km</p><p>　　線路2（至系統(tǒng)） Pmax=38MW，L=33km</p><p>　　線路3（至用戶） Pmax=36MW，L=35km

9、</p><p>　　線路4（至用戶） Pmax=44MW，L=28km</p><p>　　35kV出線2回，線路參數為：</p><p>　　線路1（至用戶） Pmax=10MW，L=12km</p><p>　　線路2（至用戶） Pmax=8MW，L=16km</p><p>　　7、廠用電情況：廠用變壓器的容量

10、按電廠總裝機容量的1 %選定，廠用電電壓等級為一級電壓380/220V。</p><p>　　8、氣象資料：本電廠的年平均氣溫為℃，年最高氣溫為36.5℃，年最低氣溫為-0.7℃。</p><p>　　9、本發(fā)電廠的廠址，地勢平坦，交通方便。</p><p><b>　　五、設計成果</b></p><p>　　1、畢業(yè)

11、設計說明書（含計算書）1份；（小四號宋字體、A4打印紙打?。?lt;/p><p><b>　　2、圖紙3張：</b></p><p>　?。?）電氣主接線圖1張（計算機繪制、A1打印紙打?。?；</p><p>　?。?）開關站平面布置圖1張（手工繪制、2#圖紙幅面）；</p><p>　　（3）變壓器保護原理接線圖（展開圖、

12、手工繪制，1#圖紙幅面）。</p><p>　　六、設計時間安排（見表1）</p><p>　　表1 畢業(yè)設計時間安排</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　水力發(fā)電廠是把水的位能和動能轉換成電能的工廠，它的基本生產過程是：從河流高處或其他水庫內引

13、水，利用水的壓力或流速沖動水輪機旋轉，將水能轉變成機械能，然后水輪機帶動發(fā)電機旋轉，將機械能轉變成電能；是為開發(fā)利用水能資源，將水能轉變成電能而修建的工程建筑物和機械、電氣設備的綜合體，是利用水能生產電能的基地。</p><p>　　電氣主接線是發(fā)電廠電氣設計的首要部分，也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠本身的運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關。并且對電氣設備選擇、配電裝置的擬定有較

14、大的影響。本文是對配有4臺45MW水輪發(fā)電機的中型水電廠一次部分的初步設計，主要完成了電氣主接線的設計。包括電氣主接線的形式的比較、選擇；主變壓器、和廠用變壓器容量計算、臺數和型號的選擇；短路電流計算和高壓電氣設備的選擇與校驗。</p><p>　　關鍵詞：水電廠；電氣主接線；短路電流；電氣設備</p><p><b>　　Abstract</b></p>

15、<p>　　Hydroelectric power plant is to water potential and kinetic energy into electric energy plant, and its basic production process: from a height, or other reservoirs in the river water, using water pressure or

16、 flow impulse turbine rotation, the water into mechanical energy , and then rotating turbine driven generator, the mechanical energy into electrical energy; is used for the development of hydropower resources, elect

17、ricity and the water into the building construction and mechanical engineering</p><p>　　An electrical main connection is the most important part of the electrical design of power plants, but also constitutes

18、 an important part of the power system. Determination of the main terminal and power plant on the overall power system reliability of their operation, flexibility and economy are closely related. And selection

19、of electrical equipment, power distribution equipment has a greater impact formulation. This article is equipped with 4 sets of 45MW hydropower plant medium-sized hydro pr</p><p>　　Keywords: Hydroe

20、lectric Power station; Electrical Main Connection; Short-circuit Current; Electrical Equipment</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　畢業(yè)設計是我們畢業(yè)前的最后一個理論與實踐相結合的重要環(huán)節(jié)，是讓學習的知識深化和提高的重要過程，是

21、讓我們運用所學的知識進行一次全面總結和綜合訓練，是素質與工程實踐能力培養(yǎng)效果的全面檢驗。</p><p>　　在馮金光老師的指導和影響下，我養(yǎng)成了認真對待問題的習慣，通過查閱文獻、搜集資料、綜合分析、計算比較等，較好地完成了本次的設計任務，并在此過程中深化了以前所學的知識,提高了對專業(yè)知識的理解和運用能力，為以后的學習和工作打下了良好的基礎。很敬佩馮老師一絲不茍地對待學習和工作的作風，并不厭其煩地指正我們在設計中

22、遇到的錯誤，這對我完成本次畢業(yè)設計有很大的幫助。在此，我對馮老師表達深深的謝意：馮老師，您辛苦了！</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　前 言III<

23、/b></p><p><b>　　第一篇 說明書1</b></p><p>　　1 電氣主接線的設計1</p><p>　　1.1 設計遵循的原則1</p><p>　　1.2 電氣主接線設計的基本要求1</p><p>　　1.2.1 可靠性1</p><p

24、>　　1.2.2 靈活性1</p><p>　　1.2.3 經濟性2</p><p>　　1.3 電氣主接線的選擇2</p><p>　　1.3.1 發(fā)電機與主變的接線方式2</p><p>　　1.3.2 110kV配電裝置的方案2</p><p>　　1.3.3 35kV配電裝置的方案3</

25、p><p>　　1.3.4 電氣主接線的確定3</p><p>　　1.4 發(fā)電廠主變壓器的選擇6</p><p>　　1.4.1 主變壓器臺數、容量的選擇6</p><p>　　1.4.2 主變壓器型式的選擇6</p><p>　　1.4.3 繞組接線組別的選擇6</p><p>　　1

26、.4.4 調壓方式的選擇7</p><p>　　1.4.5 主變壓器的選擇結果7</p><p>　　2 廠用電的設計8</p><p>　　2.1 廠用電的特點及廠用電的引接8</p><p>　　2.1.1 水電站廠用電的特點8</p><p>　　2.1.2 廠用變壓器容量及臺數選擇8</p&g

27、t;<p>　　2.1.3 廠用電源的引接方式8</p><p>　　2.2 廠用變壓器型式的選擇9</p><p>　　2.2.1 廠變容量的計算9</p><p>　　2.2.2 廠變的選擇9</p><p>　　3 短路電流的計算10</p><p>　　3.1 短路的類型及短路計算10

28、</p><p>　　3.1.1 短路電流計算的基本假設10</p><p>　　3.1.2 短路的類型10</p><p>　　3.1.3 短路電流的計算目的10</p><p>　　3.1.4 短路電流的計算步驟10</p><p>　　3.2 短路電流計算結果11</p><p>

29、;　　3.2.1 系統(tǒng)等值電路圖11</p><p>　　3.2.2 短路電流計算結果11</p><p>　　4 導體與電氣設備的選擇13</p><p>　　4.1 電氣設備選擇的一般條件13</p><p>　　4.1.1 按正常工作條件選擇電氣設備13</p><p>　　4.1.2 按短路狀態(tài)校驗設

30、備14</p><p>　　4.2 導體的選擇14</p><p>　　4.2.1 導體的選擇步驟14</p><p>　　4.2.2 發(fā)電機引出導體的選擇結果15</p><p>　　4.3 絕緣子和穿墻套管的選擇15</p><p>　　4.3.1 絕緣子和穿墻套管的選擇步驟15</p>

31、<p>　　4.3.2 絕緣子和穿墻套管的選擇結果16</p><p>　　4.4 高壓斷路器的選擇16</p><p>　　4.4.1 高壓斷路器的選擇步驟16</p><p>　　4.4.2 高壓斷路器的選擇結果18</p><p>　　4.5 高壓隔離開關的選擇18</p><p>　　4.5

32、.1 高壓隔離開關的選擇步驟18</p><p>　　4.5.2 高壓隔離開關的選擇結果19</p><p>　　4.6 電壓互感器及保護熔斷器的選擇19</p><p>　　4.6.1 電壓互感器及保護熔斷器的配置19</p><p>　　4.6.2 電壓互感器的及保護熔斷器的選擇內容20</p><p>

33、　　4.6.3 電壓互感器及保護熔斷器的選擇結果21</p><p>　　4.7 電流互感器的選擇22</p><p>　　4.7.1 電流互感器的選擇內容23</p><p>　　4.7.2 電流互感器的選擇結果24</p><p>　　4.8 避雷器的選擇25</p><p>　　4.8.1 避雷器的配置

34、原則25</p><p>　　4.8.2 避雷器的選擇和校驗25</p><p>　　4.8.3 避雷器的選擇結果26</p><p>　　4.9 消弧線圈的選擇27</p><p>　　4.9.1 消弧線圈的選擇內容27</p><p>　　4.9.2 消弧線圈的確定29</p><p

35、>　　5 電氣設備布置29</p><p>　　5.1 電氣設備布置的基本要求29</p><p>　　5.2 廠內外主要電氣設備布置30</p><p>　　6 二次回路的初步規(guī)劃30</p><p>　　第二篇 計算書32</p><p>　　1 短路電流計算32</p><p

36、>　　1.1 系統(tǒng)等值電路圖及各參數的計算32</p><p>　　1.2 三相對稱短路的短路電流計算33</p><p>　　1.2.1 k1點三相短路的短路電流計算33</p><p>　　1.2.2 k2點三相短路的短路電流計算37</p><p>　　1.2.3 k3點三相短路的短路電流計算40</p>

37、<p>　　1.2.4 k4點三相短路的短路電流計算43</p><p>　　1.3 不對稱短路的短路電流計算45</p><p>　　2 電氣設備的選擇53</p><p>　　2.1 導體及其絕緣子和穿墻套管的選擇53</p><p>　　2.1.1 發(fā)電機出口導體的選擇53</p><p>　

38、　2.1.2 絕緣子和穿墻套管的選擇55</p><p>　　2.2 高壓斷路器的選擇57</p><p>　　2.2.1 發(fā)電機出口（接三繞組變壓器）斷路器的選擇57</p><p>　　2.2.2 35kV級高壓斷路器的選擇58</p><p>　　2.2.3 110kV級高壓斷路器的選擇60</p><p&

39、gt;　　2.3高壓隔離開關的選擇61</p><p>　　2.3.1發(fā)電機出口高壓隔離開關的選擇61</p><p>　　2.3.2 35kV側高壓隔離開關的選擇62</p><p>　　2.3.3 110kV級高壓隔離開關的選擇63</p><p>　　2.4 電壓互感器及保護熔斷器的選擇64</p><p&

40、gt;　　2.4.1 發(fā)電機出口電壓互感器及熔斷器的選擇64</p><p>　　2.4.2 35kV級電壓互感器及熔斷器的選擇66</p><p>　　2.4.3 110kV級電壓互感器的選擇67</p><p>　　2.5 電流互感器的選擇67</p><p>　　2.5.1 發(fā)電機出口電流互感器的選擇67</p>

41、<p>　　2.5.2 發(fā)電機中性點橫差保護用電流互感器選擇69</p><p>　　2.5.3 35 kV側電流互感器的選擇69</p><p>　　2.5.4 110kV側電流互感器的選擇70</p><p>　　2.5.5 變壓器110kV側中性點電流互感器的選擇71</p><p>　　2.6 發(fā)電機中性點消弧線圈

42、的選擇72</p><p>　　2.6.1發(fā)電機電壓回路的電容電流計算72</p><p>　　2.6.2容量及分接頭的選擇73</p><p>　　2.6.3 中性點位移校驗73</p><p>　　2.7 三繞組變壓器35kV側中性點接地方式的選擇73</p><p><b>　　參考文獻75

43、</b></p><p><b>　　附 錄76</b></p><p><b>　　英文翻譯76</b></p><p><b>　　中文翻譯82</b></p><p><b>　　第一篇 說明書</b></p><

44、;p>　　1 電氣主接線的設計</p><p>　　1.1 設計遵循的原則</p><p>　　以老師下達的設計任務書為依據，以國家經濟建設的方針、政策、技術規(guī)定、標準為準繩，結合工程實際情況，根據國家現行的“安全可靠、經濟適用、符合國情”的電力建設與發(fā)展的方針，準確地掌握原始資料，在保證供電可靠、運行靈活、維護方便等基本要求下，力爭節(jié)約投資，降低造價，并盡可能采用先進技術，堅持供電

45、可靠、技術先進、安全使用、經濟美觀的原則。</p><p>　　1.2 電氣主接線設計的基本要求</p><p>　　電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，它反映各設備的作用、連接方式和回路間的相互關系。它的設計對電力系統(tǒng)的安全、經濟運行起著決定的作用。因此，對電氣主接線的基本要求包括可靠性、靈活性和經濟性三個方面。</p><p><b>　　1.2

46、.1 可靠性</b></p><p>　　對于一般技術系統(tǒng)來說，可靠性是指一個元件、一個系統(tǒng)在規(guī)定的時間內及一定條件下完成預定功能的能力。為了向用戶供應持續(xù)、優(yōu)質的電力，主接線首先必須滿足這一可靠要求。主接線的一般要求是：</p><p>　　(1) 斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電。</p><p>　　(2) 斷路器或母線故障，以及母線或母線隔離開

47、關檢修時，盡量減少停運出線的回路數和停運時間，并保證對第一類、第二類負荷的供電。</p><p>　　(3) 盡量避免發(fā)電廠或變電所全部停運的可能性。</p><p><b>　　1.2.2 靈活性</b></p><p>　　(1) 高度靈活，操作方便。應能靈活地投入或切除機組、變壓器或線路，靈活地調配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在正常、事故、檢修及

48、特殊運行方式下的要求。</p><p>　　(2) 檢修安全。應能方便地停運線路、斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不影響系統(tǒng)的正常運行及用戶的供電要求。需要注意的是過于簡單的接線，可能滿足不了運行方式的要求，給運行帶來不便，甚至增加不必要的停電次數和時間；而過于復雜的接線，則不僅增加投資，而且會增加操作步驟，給操作帶來不便，并增加誤操作的機率。</p><p>　　(3) 擴建

49、方便。隨著電力事業(yè)的發(fā)展，往往需要對已投運的發(fā)電廠進行擴建，從發(fā)電機、變壓器直至饋線數均有擴建的可能。所以在設計主接線時，應留有余地，應能容易地從初期過渡到最終接線，使在擴建時一、二次設備所需的改造最少。</p><p><b>　　1.2.3 經濟性</b></p><p>　　方案的經濟性體現在以下三個方面：</p><p>　　(1) 投

50、資省。主接線要力求簡單，以節(jié)省一次設備的使用數量；繼電保護和二次回路在滿足技術要求的前提下，簡化配置、優(yōu)化控制電纜的布置，以節(jié)省二次設備和控制電纜的長度；采取措施，限制短路電流，得以選用價廉的輕型設備，節(jié)省開支。</p><p>　　(2) 占地面積小。主接線的選型和布置方式，直接影響到整個配電裝置的占地面積。</p><p>　　(3) 電能損耗小。經濟合理地選擇變壓器的類型（雙繞組、三

51、繞組、自耦變、有載調壓等）、容量、數量和電壓等級。</p><p>　　1.3 電氣主接線的選擇</p><p>　　1.3.1 發(fā)電機與主變的接線方式</p><p>　　水電廠一般沒有近區(qū)負荷，發(fā)電機與變壓器的接線方式一般可選用單元接線、擴大單元接線。本次設計的水電站共裝有4臺水輪發(fā)電機，總裝機容量為4×45MW，可初步選用發(fā)電機—變壓器單元接線方式。

52、</p><p>　　(1) 發(fā)電機—雙繞組變壓器單元接線方式</p><p>　　變壓器可以是一臺三相雙繞組變壓器或三臺單相雙繞組變壓器。發(fā)電機和變壓器容量配套，兩者不可能單獨運行，所以，發(fā)電機出口一般不裝斷路器，只在變壓器的高壓側裝斷路器，斷路器與變壓器之間不必裝隔離開關。但為了便于發(fā)電機單獨試驗及在發(fā)電機停止工作時由系統(tǒng)供給廠用電，發(fā)電機出口可裝設一組隔離開關。</p>

53、<p>　　(2) 發(fā)電機—三繞組變壓器單元接線</p><p>　　考慮到在電廠啟動時獲得廠用電，以及在發(fā)電機停止工作時仍能保持高、中壓側電網之間的聯(lián)系，在發(fā)電機出口處需裝設斷路器；為了在檢修高、中壓側斷路器時隔離開關帶電部分，其斷路器兩側均應裝設隔離開關。</p><p>　　1.3.2 110kV配電裝置的方案</p><p>　　(1) 分段的單

54、母線接線方式</p><p>　　特點：分段的單母線與不分段的相比較，提高了可靠性和靈活性；兩母線可并列運行也可分裂運行；任一段母線或母線隔離開關檢修，只停該段，其他段可繼續(xù)供電，減小了停電范圍，但當某段母線故障或檢修時仍有停電問題，某回路的斷路器檢修則該回路會停電。</p><p>　　適用性：可用于110kV配電裝置，出線回路數為3～4回時。</p><p>　

55、　(2) 雙母線接線方式</p><p>　　特點：①供電可靠。檢修任一母線時，可以利用母聯(lián)把該母線上的全部回路倒換到另一組母線上，不會中斷供電；檢修任一回路的母線隔離開關時，只需停該回路及與該隔離開關相連的母線；任一母線故障時，可將所有連于該母線上的線路和電源倒換到正常母線上，使裝置迅速恢復工作。②運行方式靈活?？刹捎脙山M母線并列運行方式；兩組母線分裂運行方式；一組母線工作，另一組母線備用 的運行方式。<

56、/p><p>　　適用性：可用于在系統(tǒng)中居重要地位、出線回路數為4回及以上的110kV配電裝置中。</p><p>　　1.3.3 35kV配電裝置的方案</p><p>　　(1) 單母線接線方式</p><p>　　特點：優(yōu)點是簡單清晰、設備少、投資小、運行操作方便，有利于擴建和采用成套配電裝置；缺點是可靠性、靈活性差。</p>

57、<p>　　適用性：可用于35kV配電裝置，出線回路數不超過3回時。</p><p>　　(2) 內橋接線方式</p><p>　　特點：其中一回線路檢修或故障時，其余部分不受影響，操作較簡單；變壓器切除、投入或故障時，有一回路短時停運，操作較復雜；線路側斷路器檢修時，線路需較長時間停運。</p><p>　　適用性：適用于輸電線路較長或變壓器不需經常投

58、、切及穿越功率不大的小容量配電裝置中，即可用于本次設計的35kV的配電裝置中。</p><p>　　1.3.4 電氣主接線的確定</p><p>　　(1) 綜合以上幾條可初步選擇兩種電氣主接線的方案，如下：</p><p>　　①方案一：110kV配電裝置采用分段的單母線接線方式，35kV配電裝置采用單母線接線方式。主接線圖如圖1-1-1。</p>

59、<p>　?、诜桨付?10kV配電裝置采用雙母線接線方式，35kV配電裝置采用內橋接線方式，主接線圖如圖1-1-2。</p><p>　　圖1-1-1 第一種主接線圖方案</p><p>　　圖1-1-2 第二種主接線圖方案</p><p>　　(2) 兩種方案的比較及確定</p><p>　　兩種方案的比較如表1-1-1。<

60、;/p><p>　　表1-1-1 兩種主接線方案的比較</p><p>　　通過表格中對兩種主接線可靠性、靈活性和經濟性的綜合考慮，第二種方案優(yōu)于第一種方案，則最終接線方式選擇方案二。</p><p>　　1.4 發(fā)電廠主變壓器的選擇</p><p>　　1.4.1 主變壓器臺數、容量的選擇</p><p>　　發(fā)電廠中用

61、來向電力系統(tǒng)或用戶輸送電能的變壓器稱為主變壓器。主變壓器臺數、容量和型式的選擇是否合理，對發(fā)電廠的安全經濟運行至關重要，直接影響主接線的型式和配電裝置的結構。它的選擇除依據基礎資料外，主要取決于輸送功率的大小、與系統(tǒng)聯(lián)系的緊密程度、運行方式及負荷的增長速度等因素，并至少考慮5年內負荷的發(fā)展需要。</p><p><b>　　(1) 臺數的選擇</b></p><p>

62、　　根據本設計所選擇的主接線圖，發(fā)電機與變壓器連接方式為單元接線方式，選4臺主變壓器。</p><p><b>　　(2) 容量的選擇</b></p><p>　　單元接線中的主變壓器容量SN應按發(fā)電機額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%的裕度選擇。</p><p><b>　　=</b></p>&l

63、t;p>　　1.4.2 主變壓器型式的選擇</p><p><b>　　(1) 相數的確定</b></p><p>　　在330kV及以下的發(fā)電廠中，一般都采用三相式變壓器。在容量相同的情況下，一臺三相變壓器比由三臺單相變壓器組成的主變壓器組便宜許多，且占地和運行損耗都小，因此凡能采用三相變壓器時都應首先選擇三相變壓器。在本次設計中采用三相式變壓器。</p

64、><p>　　(2) 繞組數的確定</p><p>　　本設計中有兩種升高電壓，兩臺發(fā)電機只與110kV電壓等級通過變壓器聯(lián)系，另兩臺需分別與110 kV和35kV兩種電壓等級相聯(lián)系。所以其中兩臺主變壓器為雙繞組變壓器，另兩臺為三繞組變壓器。</p><p>　　1.4.3 繞組接線組別的選擇</p><p>　　發(fā)電廠中大多數大容量主變壓器都采

65、用Y，d接線或者Y，y，d接線，其低壓側繞組總是接成三角形。110 kV及以上電壓側均為“YN”型式，即有中性點引出并直接接地；35kV作為中高壓側時可采用“Y”，其中性點不接地或經消弧線圈接地，作為低壓側時可能用“Y”或“D”；35kV以下電壓側一般為“D”，也有“Y”方式。</p><p>　　1.4.4 調壓方式的選擇</p><p>　　無載調壓變壓器必須在停電的情況下才能調節(jié)其高

66、壓繞組的分接頭位置，從而改變變壓器的變比達到調節(jié)低壓側電壓的目的。調壓范圍較小，一般在±5％以內。一年中只能調節(jié)1～2次，電力系統(tǒng)中廣泛使用的變壓器大多數是無載調壓變壓器。</p><p>　　有載調壓變壓器具有專用的分接頭切換開關，能夠在不停電的情況下改變分接頭位置進行調壓。調壓的范圍較大，一般為15％以上甚至可達30％，并且可根據負荷大小的變化在一天中調節(jié)好幾次，并可進行自動調節(jié)。有載調壓變壓器價

67、格要貴一些，當負載變化較大，采用無載調壓變壓器電壓質量無法保證時，可以選用有載調壓變壓器。</p><p>　　在發(fā)電廠中，一般情況升壓主變壓器不必采用有載調壓變壓器。但接于出力變化大的發(fā)電機電壓母線的主變壓器，或功率方向常常變化的聯(lián)絡變壓器以及一些廠用高壓變壓器，則常選用有載調壓變壓器，本次設計中采用無載調壓變壓器。</p><p>　　1.4.5 主變壓器的選擇結果</p>

68、;<p>　　變壓器的選擇型式如下表1-1-2和表1-1-3：</p><p>　　表1-1-2 雙繞組變壓器的型號及其參數</p><p>　　表1-1-3 三繞組變壓器的型號及其參數</p><p><b>　　2 廠用電的設計</b></p><p>　　2.1 廠用電的特點及廠用電的引接</p

69、><p>　　2.1.1 水電站廠用電的特點</p><p>　　小型水電站廠用電一般有如下特點：</p><p>　　(1) 廠用電容量所占總容量的比重很小，一般只占全站總裝機容量的1％～3％。</p><p>　　(2) 廠用電中的主要用電負荷是異步電動機，一般容量不超過40kW，額定電壓均為380V。因此小型水電站廠用電電壓采用380/22

70、0V三相四線制，這樣可以同時向電動機（380V）和照明（220V）供電。</p><p>　　(3) 廠用電設備中大部分是經常不運轉的，經常運轉的設備中大多數是屬于斷續(xù)運轉的，經常而又連續(xù)運轉的設備很少，事個廠用電裝置的負荷率和同時率不高。</p><p>　　2.1.2 廠用變壓器容量及臺數選擇</p><p>　　廠用變壓器容量的選擇，應保證在正常情況下滿足全廠

71、廠用電負荷的供電，不應由于過負荷過熱而影響其使用壽命，在一般事故或檢修條件下，應有足夠的務用容量，以保證發(fā)電機組正常運行。</p><p>　　廠用變壓器容量與廠用變壓器臺數及備用容量方式有關。一般小型水電站采用機組自用電與全廠公用供電方式，廠用變壓器的臺數為1～2臺。</p><p>　　當裝設一臺廠用變時，廠用變壓器容量應大于或等于計算負荷，一般不考慮過負荷運行。</p>

72、<p>　　當裝設兩臺廠用變時，對油浸式變壓器，每臺可按帶70%的計算負荷來選擇。其中一臺廠用變壓器停止運行時，另一臺廠用變壓器暫時過負荷30%；對干式變壓器，由于過負荷能力小，每臺變壓器可按帶100%的計算負荷計算，當一臺廠用變壓器故障或檢修時，另一臺變壓器帶全部負荷。</p><p>　　2.1.3 廠用電源的引接方式</p><p>　　(1) 廠用工作電源的引接<

73、/p><p>　　廠用工作電源對可靠性要求很高，工作電源的引接與電氣主接線有密切關系。當主接線具有發(fā)電機電壓母線時，廠用高壓工作電源從機壓母線上引接；當發(fā)電機—變壓器采用單元接線時，廠用高壓工作電源從主變壓器的低壓側引接；當主接線為擴大單元時，廠用高壓工作電源從發(fā)電機出口或主變低壓側引接。</p><p>　　廠用低壓工作電源，一般從廠用廠用高壓母線段上引接；當無高壓廠用母線段時，從發(fā)電機電壓

74、母線上或從發(fā)電機出口直接接入低壓廠用變壓器，以取得380/220V低壓工作電源。</p><p>　　(2) 廠用備用電源的引接</p><p>　　當事故情況下廠用負荷失去了工作電源時，即會自動切換到備用電源上繼續(xù)運行。因此，要求廠用備用電源具有獨立的供電性，并有足夠的容量。最好與系統(tǒng)緊密聯(lián)系，在全廠停電情況下仍能從系統(tǒng)獲得廠用電源。有以下幾種方式：</p><p&g

75、t;　　①從發(fā)電機電壓母線的不同分段上引接廠用備用變壓器。</p><p>　?、趶呐c電力系統(tǒng)聯(lián)系緊密的升高電壓母線上引接廠用高壓備用變壓器，如有兩級與系統(tǒng)聯(lián)系的升高電壓，盡量選用較低一級以節(jié)省投資。</p><p>　?、蹚穆?lián)絡兩級升高電壓的聯(lián)絡變壓器的第三繞組引接廠用備用變壓器。</p><p>　?、軓耐獠侩娋W中引接專用線路（經濟性差極少采用）。</p&

76、gt;<p>　　廠用備用電源分為明備用和暗備用兩種。水電廠（也包括小水電）多采用暗備用，即不設專門的備用變壓器，而是兩個廠用工作變壓器容量選大一些，互為備用。暗備用減少了廠用變壓器的數量，也相應節(jié)約了占地和費用。</p><p>　　2.2 廠用變壓器型式的選擇</p><p>　　2.2.1 廠變容量的計算</p><p>　　本次設計為小型水電站

77、的設計，總裝機容量為180MW，所以采用一級廠用電壓380V/220V。選擇2臺廠用變壓器，互為暗備用，選擇油浸式變壓器，每臺可按帶70%的容量來選擇。</p><p>　　==1.48(MVA)</p><p>　　2.2.2 廠變的選擇</p><p>　　根據容量，可選擇2臺廠用變壓器的型式如下表1-2-1：</p><p>　　表1-

78、2-1 廠用變壓器的型號及其基本參數</p><p><b>　　3 短路電流的計算</b></p><p>　　3.1 短路的類型及短路計算</p><p>　　3.1.1 短路電流計算的基本假設</p><p>　　電力系統(tǒng)中發(fā)生短路時，要精確地計算短路電流是相當復雜的，但在一般工程實用計算中，按照下列假設條件，可以

79、簡化計算，并在計算精度允許的范圍內：</p><p>　　(1) 水電站與地區(qū)電網的所有電源都在額定出力下運行。</p><p>　　(2) 所有電站的發(fā)電機電動勢的相位角均相同。</p><p>　　(3) 電對于高壓網絡，一般只計入所有元件的電抗值。</p><p>　　(4) 變壓器的勵磁電流略去不計。</p><p

80、>　　(5) 假定故障點無阻抗，即發(fā)生金屬性短路。</p><p>　　(6) 計算架空線路或電纜的電抗時，采用各個電壓級的平均額定電壓。</p><p>　　(7) 網絡為對稱的三相系統(tǒng)。</p><p>　　(8) 電力系統(tǒng)中的所有電源都在額定負荷下運行。</p><p>　　(9) 同步發(fā)電機都具有自動調整勵磁裝置。</p&

81、gt;<p>　　3.1.2 短路的類型</p><p>　　短路故障分為對稱短路和不對稱短路。三相短路是對稱短路，造成的危害最為嚴重，但發(fā)生的機會較少。其它的短路都是不對稱短路，其中單相短路發(fā)生的機會最多，約占短路總數中的70％以上。所以在做短路計算時，選擇四種短路計算。</p><p>　　3.1.3 短路電流的計算目的</p><p>　　為了保

82、證電力系統(tǒng)安全運行，在設計選擇電氣設備時，要用可能流經該設備的最大短路電流進行熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定的校驗，以保證該設備在運行中能夠經受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和電動力的巨大沖擊。同時，為了盡快切斷電源對短路點的供電，繼電保護裝置將自動地使有關斷路器跳閘。繼電保護裝置的整定和斷路器的選擇，也需要準確的短路電流數據。</p><p>　　3.1.4 短路電流的計算步驟</p><p>　　為了簡化計算，

83、又滿足工程準確度的要求，短路電流計算采用工程上通用的實用計算法。計算過程全部用標么值，并利用運算曲線對短路電流進行計算。一般情況下，發(fā)生三相金屬性短路時，電流產生的熱效應和電動力最大，但在大接地系統(tǒng)中單相接地電流可能大于三相短路，所以應按各種金屬性短路進行短路電流計算。計算步驟如下：</p><p>　　(1) 畫出以標幺值電抗表示的等值電路圖；</p><p>　　(2) 網絡化簡(消去

84、中間節(jié)點)及用單位電流法，得到各電源對短路點的轉移阻抗；</p><p>　　(3) 求各電源到短路點的計算電抗；</p><p>　　(4) 對于發(fā)電機查運算曲線得到各電源送至短路點電流的標幺值，對于無限大功率系統(tǒng)不必查運算曲線；</p><p>　　(5) 求各電源送至短路點電流的有名值之和，即為短路點的短路電流。</p><p>　　3

85、.2 短路電流計算結果</p><p>　　3.2.1 系統(tǒng)等值電路圖</p><p>　　圖1-3-1 系統(tǒng)等值電路圖</p><p>　　3.2.2 短路電流計算結果</p><p>　　本次設計中短路電流的計算包括兩種單元接線方式下的發(fā)電機出口短路點k1、k2短路，110kV母線處k3點短路，35kV側k4點短路的短路電流計算。(，電壓

86、基準值為各級平均額定電壓。)</p><p>　　(1) 三相對稱短路短路電流的計算結果</p><p>　　三相對稱短路各電源送至短路點電流計算結果如表1-3-1：</p><p>　　表1-3-1 三相短路短路電流計算結果</p><p>　　(2) 不對稱短路電流的計算結果</p><p>　　在本次設計中只需計

87、算k3點處的不對稱電流，其結果如下表1-3-2：</p><p>　　表1-3-2 不對稱短路短路電流計算結果</p><p>　　4 導體與電氣設備的選擇</p><p>　　4.1 電氣設備選擇的一般條件</p><p>　　4.1.1 按正常工作條件選擇電氣設備</p><p><b>　　(1) 電壓

88、條件</b></p><p>　　在選擇電氣設備時，一般可按照電氣設備的額定電壓不低于裝置地點電網額定電壓的條件選擇，即</p><p><b>　　(2) 電流條件</b></p><p>　　電氣設備的額定電流是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設備的長期允許電流。應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流，即</p>

89、;<p>　　(3) 環(huán)境條件對設備選擇的影響</p><p><b>　?、贉囟群蜐穸?lt;/b></p><p>　　一般高壓電氣設備可在溫度為＋20，相對濕度為90％的環(huán)境下長期正常運行。當環(huán)境的相對濕度超過標準時，應選用型號后帶有“TH”字樣的濕熱帶型產品。</p><p><b>　　②污染情況</b>

90、</p><p>　　安裝在污染嚴重，有腐蝕性物質﹑煙氣﹑粉塵等惡劣環(huán)境中的電氣設備，應選用防污型產品或設備布置在室內。</p><p><b>　?、酆０胃叨?lt;/b></p><p>　　一般電氣設備的使用條件為不超過1000m。當用在高原地區(qū)時，由于氣壓較低，設備的外絕緣水平將相應降低。因此，設備應選用高原型產品或用外絕緣提高一級的產品?，F

91、行電壓等級為110kV及以下的設備，其外絕緣都有一定的裕度，實際上均可使用在海拔不超過2000m的地區(qū)。</p><p><b>　?、馨惭b地點</b></p><p>　　配電裝置為室內布置時，設備應選戶內式；配電裝置為室外布置時，設備應選戶外式。此外，還應考慮地形、地質條件以及地震影響等。</p><p>　　4.1.2 按短路狀態(tài)校驗設備

92、</p><p>　　(1) 短路熱穩(wěn)定校驗</p><p>　　通常制造廠直接給出設備的熱穩(wěn)定電流(有效值)及允許持續(xù)時間t。熱穩(wěn)定條件為：</p><p>　　式中　設備允許承受的熱效應，；</p><p>　　所在回路的短路電流熱效應，。</p><p>　　(2) 短路動穩(wěn)定校驗</p><

93、p>　　制造廠一般直接給出設備的動穩(wěn)定峰值電流，動穩(wěn)定條件為：</p><p>　　式中　 所在回路的沖擊短路電流，kA；</p><p>　　——設備允許的動穩(wěn)定電流（峰值），kA。</p><p><b>　　4.2 導體的選擇</b></p><p>　　4.2.1 導體的選擇步驟</p>&l

94、t;p>　　(1) 確定導體的材料、截面形狀、布置方式。</p><p><b>　?、俨牧?lt;/b></p><p>　?、趯w通常由銅、鋁、鋁合金制成，載流導體一般使用鋁或鋁合金材料，銅導體只用在持續(xù)電流大，且出線位置特別狹窄或污穢對鋁有嚴重腐蝕的場所。</p><p><b>　　③截面形狀</b></p&

95、gt;<p>　　硬導體截面常用的有矩形、槽形和管性。其中槽形導體機械強度好，載流量大集膚效應系數較小，一般用于4000～8000kA的配電裝置中。</p><p><b>　?、懿贾梅绞?lt;/b></p><p>　　導體的布置方式應根據載流量的大小，短路電流水平和配電裝置的具體情況而定。</p><p>　　(2) 選擇導體的截

96、面積</p><p>　　導體截面積可按最大長期工作電流長期發(fā)熱允許電流或經濟電流密度選擇。</p><p>　　發(fā)電廠的主母線和引下線以及持續(xù)電流較小，年利用小時數較低的其他回路的導線，一般按最大長期工作電流選擇；而發(fā)電機出口母線，以及年平均負荷較大且長度較長的回路的導線，則應按經濟電流密度選擇。</p><p><b>　　(3) 母線的校驗</

97、b></p><p><b>　　①校驗熱穩(wěn)定</b></p><p>　　滿足熱穩(wěn)定要求的導體最小截面積，只需實際選用的導體截面積，導體便是熱穩(wěn)定的。</p><p><b>　　②校驗動穩(wěn)定</b></p><p>　　各種形狀的硬導體通常都安裝在支柱絕緣子上，短路沖擊電流產生的電動力將使

98、導體發(fā)生彎曲，因此，導體應按彎曲情況進行應力計算。而軟導體不必進行動穩(wěn)定校驗。</p><p>　　4.2.2 發(fā)電機引出導體的選擇結果</p><p>　　本次設計根據具體條件，選擇槽形母線，其選擇參數如表1-4-1：</p><p>　　表1- 4-1 發(fā)電機引出裸導體的參數</p><p>　　4.3 絕緣子和穿墻套管的選擇</p

99、><p>　　4.3.1 絕緣子和穿墻套管的選擇步驟</p><p>　　(1) 絕緣子和穿墻套管的型式</p><p>　　①屋外支持絕緣子一般采用棒式支持絕緣子。屋外支持絕緣子需倒裝時，宜用懸掛式支持絕緣子。</p><p>　?、谖輧戎С纸^緣子一般采用聯(lián)合膠合裝的多棱式支持絕緣子。</p><p>　?、鄞μ坠芤话?/p>

100、采用鋁導體穿墻套管，對鋁有明顯腐蝕的地區(qū)例外。</p><p>　　④在污穢地區(qū)，應盡量選用防污盤形懸式絕緣子。</p><p>　　按電壓條件選擇支柱絕緣子和穿墻套管</p><p>　　支柱絕緣子和穿墻套管的額定電壓應滿足下式要求</p><p>　　式中 ——支柱絕緣子或穿墻套管的額定電壓，kV；</p><p&g

101、t;　　——所在電網的額定電壓，kV。</p><p>　　(3) 穿墻套管的熱穩(wěn)定校驗</p><p>　　穿墻套管的熱穩(wěn)定應滿足下式</p><p>　　式中 It——允許通過穿墻套管的熱穩(wěn)定電流；</p><p>　　t——允許通過穿墻套管的熱穩(wěn)定時間。</p><p><b>　　(4) 動穩(wěn)定校驗

102、</b></p><p>　　按短路動穩(wěn)定校驗支持絕緣子和穿墻套管，要求為</p><p>　　式中 FP——支柱絕緣子的抗彎破壞負荷，N，可從有關設計或產品手冊中查得；因為是使其破壞的值，乘0.6后，才是保證安全的值。</p><p>　　F——作用在支柱絕緣子上的相間電動力，N。</p><p>　　4.3.2 絕緣子和穿墻

103、套管的選擇結果</p><p>　　(1) 發(fā)電機出口電壓絕緣子的選擇結果</p><p>　　表1-4-2 發(fā)電機出口電壓支柱絕緣子型號及其參數</p><p>　　(2) 發(fā)電機出口電壓穿墻套管的選擇結果</p><p>　　表1-4-3 發(fā)電機出口電壓穿墻套管型號及其參數</p><p>　　4.4 高壓斷路器的

104、選擇</p><p>　　4.4.1 高壓斷路器的選擇步驟</p><p><b>　　(1) 選擇型式</b></p><p>　　斷路器型式的選擇，應在全面了解其使用環(huán)境的基礎上，結合產品的價格和已運行設備的使用情況加以確定。在我國不同的電壓等級的系統(tǒng)中，選擇斷路器的大致情況是：</p><p>　　電壓等級在35k

105、V及以下的可選用戶內式少油斷路器、真空斷路器或SF6斷路器；35kV的也可選用戶外式多油斷路器、真空斷路器或SF6斷路器；電壓等級在110～330kV范圍，可選用戶外式少油斷路器或SF6斷路器；500kV電壓等級則一般選用戶外式SF6斷路器。</p><p>　　(2) 選擇額定電壓</p><p>　　所選斷路器的額定電壓應大于或等于安裝處的電網的額定電壓，即</p>&l

106、t;p>　　式中 、——分別為電氣設備和安裝處電網的額定電壓，kV。</p><p>　　(3) 選擇額定電流</p><p>　　斷路器的長期允許電流應滿足式</p><p>　　式中 、——分別為電氣設備的額定電流和所在回路的最大長期工作電流，A。</p><p>　　(4) 校驗開斷能力</p><p>

107、;　　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小于實際開斷瞬間的短路全電流有效值，即。</p><p><b>　　而</b></p><p>　　式中 ——短路電流周期分量的起始值，kA；</p><p>　　——開斷瞬間短路電流周期分量的有效值，可近似取，kA；斷路器的額定開斷電流，kA</p>

108、<p>　　——開斷計算時間，S；</p><p>　　——短路電流非周期分量的衰減時間常數，愈靠近電源愈大，反之愈??；</p><p>　　，——電源至短路點的等效總電抗和等效總電阻。</p><p><b>　　(5) 校驗動穩(wěn)定</b></p><p>　　滿足動穩(wěn)定要求的條件是：</p>

109、<p>　　式中 ——短路沖擊電流幅值；</p><p>　　——電氣設備允許通過的動穩(wěn)定電流峰值。</p><p><b>　　(6) 校驗熱穩(wěn)定</b></p><p>　　滿足熱穩(wěn)定要求的條件是：，</p><p>　　式中 ——短路電流產生的熱效應；</p><p>　　、

110、t——電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間。</p><p>　　4.4.2 高壓斷路器的選擇結果</p><p>　　(1) 接三繞組變壓器的發(fā)電機出口斷路器選擇結果如表1-4-4：</p><p>　　表1-4-4 發(fā)電機出口斷路器型號及其參數</p><p>　　(2) 35 kV級高壓斷路器的選擇結果如表1-4-5：</p>

111、<p>　　表1-4-5 35 kV級高壓斷路器型號及其參數</p><p>　　(3) 110kV級高壓斷路器的選擇結果如表1-4-6：</p><p>　　表1-4-6 110kV級高壓斷路器型號及其參數</p><p>　　4.5 高壓隔離開關的選擇</p><p>　　4.5.1 高壓隔離開關的選擇步驟</p>

112、;<p>　　高壓隔離開關額定電壓、電流的選擇及短路動穩(wěn)定校驗、熱穩(wěn)定校驗與斷路器相同。但由于隔離開關不用接通和切斷短路電流，所以不需要進行校驗開斷電流。</p><p>　　4.5.2 高壓隔離開關的選擇結果</p><p>　　(1) 發(fā)電機出口隔離開關選擇結果如表1-4-7：</p><p>　　表1-4-7 發(fā)電機出口隔離開關型號及其參數<

113、;/p><p>　　(2) 35 kV級高壓隔離開關的選擇結果如表1-4-8：</p><p>　　表1-4-8 35 kV級高壓隔離開關型號及其參數</p><p>　　(3) 110kV級高壓隔離開關的選擇結果如表1-4-9：</p><p>　　表1-4-9 110kV級高壓隔離開關型號及其參數</p><p>　　

114、4.6 電壓互感器及保護熔斷器的選擇</p><p>　　4.6.1 電壓互感器及保護熔斷器的配置</p><p>　　(1) 電壓互感器的配置</p><p>　　在設計中應根據測量、同期、保護等的需要，分別裝設相應的電壓互感器。其具體配置要求如下：</p><p>　　①發(fā)電機。發(fā)電機出口裝設2組電壓互感器。其中一組為三只單相雙繞組電壓互

115、感器，供勵磁調節(jié)裝置用，準確級為0.5級。另外一組為三繞組構成開口三角形接線（可采用單相三繞組或三相五柱式），供測量，同期、繼電保護及絕緣監(jiān)視用。當二次負荷過大時，可增設一組電壓互感器。當發(fā)電機出口與主變低壓側引出時，還應在廠用電支路的連接點上裝設一組三繞組電壓互感器。</p><p>　?、谀妇€。工作母線和備用母線都應裝一組三繞組電壓互感器，而旁路母線可不裝。母線如分段應在各分段上各裝一組三繞組電壓互感器。&l

116、t;/p><p>　?、?5kV及以上線路按對方是否有電源考慮。對方無電源時不裝。有電源時，可裝一臺單相雙繞組或單相三繞組電壓互感器。110kV及以上線路，為了節(jié)約投資和占地，載波通信和電壓測量可共用耦合電容，故一般選用電容分壓式電壓互感器。</p><p>　　(2) 保護熔斷器的配置</p><p>　　高壓熔斷器是一種簡單的保護電器，它由熔體﹑支持金屬體的觸頭和保

117、護外殼三部分組成。用來保護線路﹑變壓器及電壓互感器等電氣設備免受過載和短路電流的損害。當其所在電路的電流超過規(guī)定值并經一定時間后，它的熔體熔化而分斷電流﹑開斷電路，熔斷器主要用來進行短路保護，有的熔斷器具有過負荷保護功能。</p><p>　　但其容量小，保護特性較差，一般僅用于35kV及以下電壓等級，在發(fā)電廠中主要用于電壓互感器短路保護。</p><p>　　4.6.2 電壓互感器的及保

118、護熔斷器的選擇內容</p><p>　　(1) 電壓互感器的選擇內容包括：根據安裝地點和用途確定電壓互感器的結構類型，接線方式和準確級；確定額定電壓比；計算電壓互感器的二次負荷，使其不超過相應準確度的容量。設計中應根據裝設地點和使用條件選擇電壓互感器的種類和型式。</p><p>　?、龠x擇一次額定電壓和二次額定電壓</p><p>　　電壓互感器一次繞組額定電壓，

119、應根據互感器的接線方式來確定。電壓互感器的二次繞組額定電壓通常是供額定電壓為100V的儀表和繼電器的電壓繞組使用。單個單相式電壓互感器的二次繞組電壓為100V，而其余可獲得相間電壓的接線方式，二次繞組電壓為100/V。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(tǒng)的電壓為100/3V，而用于110kV及以上的中性點接地系統(tǒng)為100V。</p><p><b>　?、谶x擇準確級<

120、;/b></p><p>　　電壓互感器應在哪一準確等級下工作，需根據接入的測量儀表，繼電器和自動裝置等設備對準確等級的要求確定，規(guī)定如下：</p><p>　　用于發(fā)電機、變壓器、調相機、廠用饋線、出線等回路中的電度表，所有計算的電度表，其準確等級要求為0.5級。 </p><p>　　供監(jiān)