110kV新安江水電站電氣一次及發(fā)電機(jī)保護(hù)

1、目錄摘 要IIIAbstractIV第一章 緒論11.1選題背景及意義11.2研究動態(tài)11.3變電所的概念及任務(wù)21.3.1變電所的組成21.3.2變電所的分類31.4 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容3第二章 電氣主接線設(shè)計(jì)與站用電設(shè)計(jì)52.1 電氣主接線設(shè)計(jì)52.1.1 設(shè)計(jì)原則52.1.2 各方案比較62.2 站用電設(shè)計(jì)原則10第三章 短路電流計(jì)算123.1短路電流（short-circuit current）的危害與防范123.1.1短路電流的危害123.1.2防范措施123.2 短路電流計(jì)算133.2.1計(jì)算短路電流的目的133.2.2計(jì)算短路電流時的一般規(guī)定143.3對稱短路電流的計(jì)算143.4 非對

2、稱短路電流計(jì)算25第四章 電器主設(shè)備選擇36第五章 發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)原理設(shè)計(jì)及保護(hù)原理535.1 初步分析535.2 對F1 的保護(hù)整定計(jì)算545.3 對F5的保護(hù)整定計(jì)算57小 結(jié)62致 謝63參考文獻(xiàn)64摘 要電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送和分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。本論文主要對110kV中江水電站進(jìn)行電氣一次及發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)。110kV中江水電站的總裝機(jī)功率為545=225MW,共四回110kv出線與系統(tǒng)相連。電氣一次部分,首先是根據(jù)所給出的原始資料擬定四種電

3、氣主接線方案.然后對這四種方案進(jìn)行可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性比較后，保留一種較合理的方案，并對其進(jìn)行短路電流計(jì)算；接著是根據(jù)短路電流計(jì)算結(jié)果進(jìn)行主要電氣設(shè)備的選型以及校驗(yàn)，包括斷路器、隔離開關(guān)、母線、絕緣子等。發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)是對5臺發(fā)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)保護(hù)類型的配置，保護(hù)的整定計(jì)算及校驗(yàn)。關(guān)鍵詞：電氣主接線，短路電流計(jì)算，設(shè)備選型，繼電保護(hù)AbstractThe electrical energy is the modern industry production primary energy and the power. Power is easy to convert from other f

4、orms of energy from, and easy conversion to other forms of energy to supply with; power transmission and distribution is simple and economic, and easy to control, regulation and measurement, is conducive to automation of the production process.The dissertation mainly designs the primary system and t

5、he generator ralay protection of ZhangJiang hydro-electric power. The total power of Zhi Gang La Ka hydro-electric power is 545MW=225MW,connecting to system with 4 outline.For electric primary system, firstly draw up 4 drafts of main connection lines according to the firsthand information and datum.

6、 Then compare the 4 drafts from these aspects such as reliability, flexibility and economy. Finally the economy of these plans are compared and main electrical connection plan is determined. Then the short circuit current calculation is carried on. And main electric equipments including circuit-brea

7、kers、disconnectors、bus、insulator etc are choosed according to the result of short circuit current calculation.Generator relay protection contains choosing the protection style of the 5 generator, setting calculation as well as the verification.KEY WORDS: Main electrical connection, short circuit cur

8、rent calculation, Equipment selection, Generator relay protection 第一章 緒論1.1選題背景及意義電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，是能量的一種表現(xiàn)形式，電力已成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的動力，并廣泛應(yīng)用到一切生產(chǎn)部門和日常生活方面。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的高壓輸送和分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對能源的需求量也越來越大，然而能源的不足與需求之間的矛盾在近幾年不斷惡化，國家急需電力事業(yè)的發(fā)展，為我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供保障。

9、就我國目前的電力能源結(jié)構(gòu)來看，我國主要是以火電為主，但是火電由于運(yùn)行過程中污染大，在煤炭價格高漲的今天，火電的運(yùn)行成本也較高，受鍋爐和其他火電站用電設(shè)備的影響，其資源利用率較低，一般熱效率只有30%-50%左右。與之相比水電就有很多明顯的優(yōu)勢。因此，關(guān)于電力系統(tǒng)水電站設(shè)計(jì)方面的論文研究就顯得格外重要。1.2研究動態(tài)1878年法國建成世界第一座水電站。20世紀(jì)30年代后，水電站的數(shù)量和裝機(jī)容量均有很大發(fā)展。80年代末，世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，如瑞士和法國的水能資源已幾近全部開發(fā)。20世紀(jì)世界裝機(jī)容量最大的水電站是巴西和巴拉圭合建的伊泰普水電站，裝機(jī)1260萬千瓦。世界第一座抽水蓄能電站是瑞士于1

10、879年建成的勒頓抽水蓄能電站。世界裝機(jī)容量最大的抽水蓄能電站是1985年投產(chǎn)的美國巴斯康蒂抽水蓄能電站。世界第一座潮汐電站于1913年建于德國北海之濱。最大的潮汐電站是法國建于圣瑪珞灣的朗斯潮汐電站，裝機(jī)24萬千瓦。日本在1978年建成的海明號波浪發(fā)電試驗(yàn)船則是世界上第一座大型波能發(fā)電站。中國大陸最早建成的水電站是云南省昆明市郊的石龍壩水電站(1912) ，電站一廠于1910年7月開工，1912年4月發(fā)電，最初裝機(jī)容量為480 kW。中國1988年竣工的湖北葛洲壩水利樞紐，裝機(jī)271.5萬千瓦。中國1986年在浙江省建成試驗(yàn)性的江廈潮汐電站，裝機(jī)3200千瓦。中國的廣州抽水蓄能電站，一期工程

11、裝機(jī)120萬千瓦，計(jì)劃在90年代完工。1994年已開工興建的三峽水利樞紐建成后，裝機(jī)容量為1786萬千瓦，到目前為止已經(jīng)成為世界上最大的水電站。1.3變電所的概念及任務(wù)變電所是指電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場所。為保證電能的質(zhì)量以及設(shè)備的安全，在變電所中還需進(jìn)行電壓調(diào)整、潮流（電力系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)和支路中的電壓、電流和功率的流向及分布）控制以及輸配電線路和主要電工設(shè)備的保護(hù)。1.3.1變電所的組成變電所由主接線，主變壓器，高、低壓配電裝置，繼電保護(hù)和控制系統(tǒng)，所用電和直流系統(tǒng)，遠(yuǎn)動和通信系統(tǒng)，必要的無功功率補(bǔ)償裝置和主控制室等組成 。其中主接線、主變壓器、高低壓配電裝置等屬于

12、一次系統(tǒng)；繼電保護(hù)和控制系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、遠(yuǎn)動和通信系統(tǒng)等屬二次系統(tǒng)。主接線是變電所的最重要組成部分，決定著變電所的功能、建設(shè)投資、運(yùn)行質(zhì)量、維護(hù)條件和供電可靠性。主變壓器是變電所最重要的設(shè)備，它的性能與配置直接影響到變電所的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。1.3.2變電所的分類按用途可分為電力變電所和牽引變電所（電氣鐵路和電車用）。電力變電所又分為輸電變電所、配電變電所和變頻所。按其在電力系統(tǒng)中的地位可分為樞紐變電所、中間變電所和終端變電所。1)樞紐變電站它位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個部分，匯集多個電源，電壓為330-500的變電所，稱為樞紐變電站。全站停電后，將會引起系統(tǒng)解列，

13、甚至出現(xiàn)癱瘓。2)中間變電站高壓側(cè)以交換潮流為主，起系統(tǒng)交換功率的作用，或使長距離輸電線路分段，一般匯集2-3個電源，電壓為220-330kV，同時又降壓供給當(dāng)?shù)赜秒?，這樣的變電站主要起中間環(huán)節(jié)的作用。全站停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。3)地區(qū)變電站高壓側(cè)電壓一般為110-220kV，向地區(qū)用戶供電為主的變電站，這是一個地區(qū)或城市的主要變電站。全站停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。4)終端變電站在輸電線路的終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，高壓側(cè)電壓多為110kV，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電站。全站停電后，只是用戶受到損失。1.4 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題來源于四川省中江水電站。主要針對水電站在電力系統(tǒng)的

14、地位，擬定本電站的電氣主接線方案，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定推薦方案，對其進(jìn)行短路電流的計(jì)算，對電站所用設(shè)備進(jìn)行選擇，然后對各級電壓配電裝置及總體布置設(shè)計(jì)。并且對其發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過本論文的研究，可以使水電站安全可靠的在系統(tǒng)中運(yùn)行，保證其持續(xù)可靠的供電。也提高了自己對電力系統(tǒng)的認(rèn)識，培養(yǎng)出自己工程設(shè)計(jì)的觀念，是對大學(xué)幾年間所學(xué)理論知識與實(shí)踐的融合。第二章 電氣主接線設(shè)計(jì)與站用電設(shè)計(jì)2.1 電氣主接線設(shè)計(jì)2.1.1 設(shè)計(jì)原則電氣主接線是由高壓電氣設(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)變電站在電力系統(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、

15、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(jì)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。中江水電站雖然是一個中小型水電站，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(jì)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

16、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，使停電時間最短，影響范圍最小。 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，所以在設(shè)計(jì)主接線時應(yīng)留有發(fā)展余地，要考慮分期過渡接線和最終接線的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)以上幾點(diǎn)，對中江水電站的主接線擬定以下幾種方案。2.1.2 各方案比較方案I本方案采用了兩個擴(kuò)大單元接線和一個單元接線，110kV側(cè)采用了雙母接線。雙母接線的供電可靠性較高，可以輪流檢修一組母線而不致

17、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，且調(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。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，只是雙母接線多了一臺旁路斷路器，投資有所增加。圖1.1 電氣主接線方案方案II本方案采用了兩個擴(kuò)大單元接線和一個單元接線與110kV側(cè)直接相連。110kV側(cè)為單母分段帶專用旁路斷路器的旁路母線接線方式。其特點(diǎn)是：擴(kuò)大單元接線接線方式簡單清晰，運(yùn)行維護(hù)方便，且減少了主變壓器高壓側(cè)出現(xiàn)，簡化了高壓側(cè)接線和布置，使整個電氣接線設(shè)備較省。單元接線的接線簡單、清晰、運(yùn)行靈活

18、、維護(hù)工作量少且繼電保護(hù)簡單，但由于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，整個電氣接線投資也增大。其110kV側(cè)的單母分段帶專用旁路斷路器的母線接線方式中,由于增加了分段其全站停電的可能性為0，且任一臺斷路器檢修時都不會引起停電，其供電可靠性較高圖1.2 電氣主接線方案方案III本方案采用了兩個擴(kuò)大單元接線，一個單元接線，110kV側(cè)采用了雙母帶旁母的接線方式。此種接線方式大大提高了供電的可靠性，但是由于有了專用的旁路母線，多裝了價高的斷路器和隔離開關(guān)，大大增加了投資，此種接線方式對于供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的，但是對于供電可靠性要求不是很高的中小型水電站來說不是很適用

19、。圖1-3 電氣主接線方案方案IV本方案采用了一個發(fā)電機(jī)單母接線和兩個單元接線，110kV側(cè)采用雙母接線的方式。發(fā)電機(jī)單母接線使主變壓器數(shù)量減少，投資節(jié)省，接線簡單明了，運(yùn)行方便，但是發(fā)電機(jī)電壓配電裝置元件多，增加檢修工作量，母線或與母線所相連的隔離開關(guān)故障或檢修時，三臺發(fā)電機(jī)都要停電，可靠性及靈活性較差。圖1.5 電氣主接線方案IV綜合分析上述四種方案，再結(jié)合該水電站為中小型水電站的實(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，方案一和方案二最能滿足這兩項(xiàng)要求。因?yàn)榉桨傅牡刃ё杩箞D與方案相同，故方案的短路電流計(jì)算結(jié)果與方案也相同，故所需電氣設(shè)備應(yīng)相同。而由方案和方案所需的斷路器

20、和隔離開關(guān)數(shù)目可看出，兩方案的隔離開關(guān)臺數(shù)相同，但方案比方案多一臺斷路器，所以方案比方案投資較大，且由于方案是雙母接線，其可靠性又比方案的單母分段帶旁母可靠性高、同時運(yùn)行操作簡單。綜合考慮方案比方案即經(jīng)濟(jì)又可靠，故選擇方案為最終主接線方案。因?yàn)榉桨傅牡刃ё杩箞D與方案相同，故方案的短路電流計(jì)算結(jié)果與方案也相同。2.2 站用電設(shè)計(jì)原則站用電接線的設(shè)計(jì)應(yīng)按照運(yùn)行、檢修和施工的要求，考慮全站發(fā)展規(guī)劃，積極慎重地采用成熟地新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計(jì)達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)，保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。其具體有如下一些要求： 接線方式和電源容量，應(yīng)充分考慮站用設(shè)備在正常、事故、檢修、啟動、停運(yùn)等方式下地供電要求，并

21、盡可能地使切換操作簡便，使啟動（備用）電源能迅速投入。 盡量縮小站用電系統(tǒng)的故障影響范圍，避免引起全站停電故障。各臺機(jī)組的站用電系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立，以保證在一臺機(jī)組故障停運(yùn)或其輔助機(jī)發(fā)生電氣故障時，不影響其他機(jī)組的正常運(yùn)行。 充分考慮電站分期建設(shè)和連續(xù)施工過程中站用電系統(tǒng)的運(yùn)行方式，特別主要對公用站用負(fù)荷的影響。要方便過渡，盡少改變接線和更換設(shè)備。根據(jù)上述要求，結(jié)合本水電站為中小型水電站，以及站用電分為6kV和380kV兩個電壓等級的實(shí)際情況，其站用電設(shè)計(jì)祥見附錄：第三章 短路電流計(jì)算 3.1短路電流（short-circuit current）的危害與防范短路電流定義：在電路中，由于短路而在電氣元件

22、上產(chǎn)生的不同于正常運(yùn)行值的電流電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，相與相之間或相與地（或中性線）之間發(fā)生非正常連接（即短路）時流過的電流。其值可遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定電流 ，并取決于短 路點(diǎn)距電源的電氣距離。3.1.1短路電流的危害短路電流的危害電力系統(tǒng)中出現(xiàn)短路故障時，系統(tǒng)功率分布的忽然變化和電壓的嚴(yán)重下降，可能破壞各發(fā)電廠并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使整個系統(tǒng)解列，這時某些發(fā)電機(jī)可能過負(fù)荷，因此，必須切除部分用戶。短路時電壓下降的愈大，持續(xù)時間愈長，破壞整個電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的可能性愈大。短路電流的限制措施為保證系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，減輕短路造成的影響，除在運(yùn)行維護(hù)中應(yīng)努力設(shè)法消除可能引起短路的一切原因外，還應(yīng)盡快地切除短路故障部

23、分，使系統(tǒng)電壓在較短的時間內(nèi)恢復(fù)到正常值。 3.1.2防范措施 一是做好短路電流的計(jì)算，正確選擇及校驗(yàn)電氣設(shè)備，電氣設(shè)備的額定電壓要和線路的額定電壓相符。二是正確選擇繼電保護(hù)的整定值和熔體的額定電流，采用速斷保護(hù)裝置，以便發(fā)生短路時，能快速切斷短路電流，減少短路電流持續(xù)時間，減少短路所造成的損失。三是在變電站安裝避雷針，在變壓器四周和線路上安裝避雷器，減少雷擊損害。 四是保證架空線路施工質(zhì)量，加強(qiáng)線路維護(hù)，始終保持線路弧垂一致并符合規(guī)定。五是帶電安裝和檢修電氣設(shè)備，注重力要集中，防止誤接線，誤操作，在帶電部位距離較近的部位工作，要采取防止短路的措施。 六是加強(qiáng)治理，防止小動物進(jìn)入配電室，爬上電

24、氣設(shè)備。七是及時清除導(dǎo)電粉塵，防止導(dǎo)電粉塵進(jìn)入電氣設(shè)備。八是在電纜埋設(shè)處設(shè)置標(biāo)記，有人在四周挖掘施工，要派專人看護(hù)，并向施工人員說明電纜敷設(shè)位置，以防電纜被破壞引發(fā)短路。九是電力系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)人員應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)規(guī)程，嚴(yán)格遵守規(guī)章制度，正確操作電氣設(shè)備，禁止帶負(fù)荷拉刀閘、帶電合接地刀閘。線路施工，維護(hù)人員工作完畢，應(yīng)立即拆除接地線。要經(jīng)常對線路、設(shè)備進(jìn)行巡視檢查，及時發(fā)現(xiàn)缺陷，迅速進(jìn)行檢修。3.2 短路電流計(jì)算3.2.1計(jì)算短路電流的目的(1)在選擇電氣主接線時，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，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。(2)在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在

25、正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。(3)設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置，需按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線相間和相對地的安全距離。(4)在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。(5)接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。3.2.2計(jì)算短路電流時的一般規(guī)定計(jì)算導(dǎo)體和電器時所用的短路電流，一般有以下規(guī)定：(1)計(jì)算的基本情況電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行；短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；所有電源的電動勢相位角相同；正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運(yùn)行；應(yīng)考慮對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。(2)接線方式計(jì)算短路電流

26、時所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不能用僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。(3)計(jì)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。(4)短路計(jì)算點(diǎn)對于帶電抗器的610kV 出線與廠用分支回路，在選擇母線至母線隔離開關(guān)之間的引線、套管時，短路計(jì)算點(diǎn)應(yīng)該取在電抗器前。選擇其余的導(dǎo)體和電器時，短路計(jì)算點(diǎn)一般取在電抗器后。3.3對稱短路電流的計(jì)算發(fā)電機(jī)，變壓器及系統(tǒng)的主要參數(shù)如下：發(fā)電機(jī)參數(shù)：45MW，cos，額定電壓10.5kV變壓器參數(shù)：3臺，1T:50MVA, 2T: , 100MV系統(tǒng)參數(shù)：110kV出線四回，正序阻抗（標(biāo)么值）：0.91716，零

27、序阻抗（標(biāo)么值）1.1235，三相短路容量：2543MVA，單相短路容量：2529.9MVA。方案的系統(tǒng)正序阻抗網(wǎng)絡(luò)等值圖為1：圖3.1 正序阻抗網(wǎng)絡(luò)等值圖取基準(zhǔn)值：，時，, ，5.020kA,45MW功率因素為0.95的機(jī)組容量為; 發(fā)電機(jī):=0.23變壓器:= 系統(tǒng)阻抗：對點(diǎn)進(jìn)行短路計(jì)算2：網(wǎng)絡(luò)簡化如下：圖3.2 網(wǎng)絡(luò)簡化圖 繼續(xù)簡化上圖：圖3.3 網(wǎng)絡(luò)簡化圖再化簡得：圖3.4 網(wǎng)絡(luò)簡化圖三相短路電流周期分量計(jì)算：系統(tǒng)A側(cè)：B側(cè)（）的計(jì)算電抗為由計(jì)算電抗查水輪機(jī)短路電流運(yùn)算曲線得： 10.5kV側(cè)額定電流為：因此： C側(cè)（）的計(jì)算電抗為：由計(jì)算電抗查短路電流運(yùn)算曲線得： 其10.5kV側(cè)的

28、額定電流為：因此： 所以，點(diǎn)的三相短路電流為：點(diǎn)三相短路沖擊電流及全電流最大有效值計(jì)算:(1).系統(tǒng)A側(cè)和三電源B側(cè)的值采用遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)地點(diǎn)發(fā)生短路時的數(shù)值，則1.80，0.97=1.80(16.036+5.876)=55.779KA (16.036+5.876) (2)C側(cè)二電源的，值采用發(fā)電機(jī)機(jī)端短路時的值，故1.90，0.931.9026.49871.200KA26.498(3) 總的沖擊電流及全電流為：55.77971.200126.979KA=33.3666+35.608=68.974KA點(diǎn)短路電流熱效應(yīng)計(jì)算：其中t取4S=6491.953k點(diǎn)短路電流計(jì)算.網(wǎng)絡(luò)簡化如下，并結(jié)合其正序阻

29、抗圖得，圖3.5 點(diǎn)正序阻抗網(wǎng)絡(luò)圖 三相短路電流周期分量計(jì)算：系統(tǒng)A側(cè)：B側(cè)（）的計(jì)算電抗為：由計(jì)算電抗查水輪機(jī)短路電流運(yùn)算曲線得： 其110kV側(cè)得額定電流為：因此： C側(cè)（）的計(jì)算電抗為：由計(jì)算電抗查水輪機(jī)短路電流運(yùn)算曲線得： 其110kV側(cè)得額定電流為：因此： 所以，點(diǎn)的三相短路電流為：點(diǎn)三相短路沖擊電流及全電流最大有效值計(jì)算：因?yàn)辄c(diǎn)在發(fā)電站高壓側(cè)母線上，所以1.80，0.97=7.426短路電流熱效應(yīng)計(jì)算：其中t取4s= =202.001 k對點(diǎn)短路電流計(jì)算：網(wǎng)絡(luò)簡化如下圖，并結(jié)合其正序阻抗圖，得：圖3.6 正序阻抗網(wǎng)絡(luò)等值圖 繼續(xù)簡化得：圖3.7 網(wǎng)絡(luò)簡化圖三相短路電流周期分量計(jì)算：

30、系統(tǒng)A側(cè)：B側(cè)（）的計(jì)算電抗為：由計(jì)算電抗查水輪機(jī)短路電流運(yùn)算曲線得： 10.5kV側(cè)的額定電流為：因此： C側(cè)的計(jì)算電抗為：由計(jì)算電抗查水輪機(jī)短路電流運(yùn)算曲線得： 10.5kV側(cè)的額定電流為：因此： 所以，點(diǎn)的三相短路電流為：點(diǎn)三相短路沖擊電流及全電流最大有效值計(jì)算：A側(cè)和B側(cè)采用遠(yuǎn)離發(fā)電站地點(diǎn)，故1.80，0.97 C側(cè)采用發(fā)電機(jī)機(jī)端，故1.90，0.93 所以，總的和為：39.19433.68272.876kA =23.445+20.774=44.219Ka短路電流熱效應(yīng)計(jì)算： 其中t取4s = =2442.920 k3.4 非對稱短路電流計(jì)算該系統(tǒng)的負(fù)序阻抗與正序阻抗圖相比只是發(fā)電機(jī)出

31、口端的負(fù)序阻抗是正序阻抗的1.45倍，故負(fù)序阻抗如下3：圖3.8負(fù)序阻抗網(wǎng)絡(luò)圖該系統(tǒng)的零序阻抗為，由原始資料可知線路的零序阻抗為1.1235，故其零序阻抗圖為：圖3.9零序阻抗網(wǎng)絡(luò)圖（一） 正序網(wǎng)絡(luò)的變換4 短路點(diǎn)等效后的正序阻抗圖為：圖3.10 點(diǎn)正序阻抗網(wǎng)絡(luò)圖短路點(diǎn)等效后的正序阻抗圖為：圖3.11 點(diǎn)正序簡化圖短路點(diǎn)等效后的正序阻抗圖為;圖3.12 點(diǎn)正序簡化圖(二).負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的變換短路點(diǎn)等效后的負(fù)序阻抗圖為：圖3.13 點(diǎn)負(fù)序阻抗等值圖再簡化得,圖3.14 點(diǎn)負(fù)序簡化圖短路點(diǎn)等效后的負(fù)序阻抗圖為：圖3.15 點(diǎn)負(fù)序簡化圖 短路點(diǎn)等效后的負(fù)序阻抗圖為：圖3.16 點(diǎn)負(fù)序簡化圖 再化簡得：圖

32、3.17 點(diǎn)負(fù)序簡化圖 （三）零序網(wǎng)絡(luò)的變換：短路點(diǎn)等效后的零序阻抗圖為：圖3.18 點(diǎn)零序簡化圖 再化簡為：圖3.19 點(diǎn)零序簡化圖短路點(diǎn)等效后的零序阻抗圖為：圖3.20 點(diǎn)零序簡化圖短路點(diǎn)等效后的零序阻抗圖為：圖3.21 點(diǎn)零序簡化圖 再化簡得：圖3.21 點(diǎn)零序簡化圖不對稱短路電流計(jì)算（一）點(diǎn)短路正序綜合阻抗 負(fù)序綜合阻抗 零序綜合阻抗 1. 單相短路電流正序電流的標(biāo)么值 正序電流的有名值 單相短路電流 2. 單相短路電流正序電流的標(biāo)么值 正序電流的有名值 兩相短路電流 3. 兩相接地短路電流正序電流的標(biāo)么值 正序電流的有名值 兩相接地短路電流 (二) 點(diǎn)短路正序綜合阻抗 負(fù)序綜合阻抗

33、零序綜合阻抗 1. 單相短路電流正序電流的標(biāo)么值 正序電流的有名值 單相短路電流 2. 單相短路電流正序電流的標(biāo)么值 正序電流的有名值 兩相短路電流 3. 兩相接地短路電流正序電流的標(biāo)么值 正序電流的有名值 兩相接地短路電流 (三) 點(diǎn)短路正序綜合阻抗 負(fù)序綜合阻抗 零序綜合阻抗 1. 單相短路電流正序電流的標(biāo)么值 正序電流的有名值 單相短路電流 2. 單相短路電流正序電流的標(biāo)么值 正序電流的有名值 兩相短路電流 3. 兩相接地短路電流正序電流的標(biāo)么值 正序電流的有名值 兩相接地短路電流 不對稱短路計(jì)算結(jié)果如下：表3.1不對稱短路電流計(jì)算結(jié)果短路點(diǎn)單相短路電流(kA)兩相短路電流(kA)兩相接

34、地短路電流(kA)34.8067.92321.11436.0015.82521.33439.9627.85423.947第四章 電器主設(shè)備選擇其方案I接線方式如下圖：圖4.1 方案主接線圖斷路器和隔離開關(guān)的選擇5對D1D4斷路器和G1G4隔離開關(guān)的選擇A.對10.5kV D1D4斷路器的選擇（1）按額定電壓選擇：斷路器的額定電壓不小于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓，即（2）按額定電流選擇 斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負(fù)荷電流，即（3）按開斷電流選擇 若在D1D4上側(cè)短路時流過D1D4的短路電流為F1流過的短路電流，即為26.498/213.249kA，而在D1D4下側(cè)短路時流過D1D4的短路電

35、流為系統(tǒng)和F2F5的短路電流之和，即16.0365.87613.24935.161kA，故應(yīng)按D1D4下側(cè)短路時來選擇設(shè)備，其短路電流為35.161kA。 斷路器的額定開斷電流不應(yīng)小于斷路器開斷瞬間的短路電流周期分量。即（4）按動穩(wěn)定電流選擇 電器允許通過的動穩(wěn)定電流不小于短路沖擊電流，即（5）按熱穩(wěn)定度校驗(yàn)代入上式，得 則B.對10.5kV G1G4隔離開關(guān)的選擇（1）按額定電壓選擇： （2）按額定電流校驗(yàn)： （3）按動穩(wěn)定度校驗(yàn)： （4）按熱穩(wěn)定度校驗(yàn)： 選擇D1D4為型斷路器選擇G1G4為型隔離開關(guān)表4.1 所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)101010300030002735

36、43335.1613938.1413016094.58由上表可知所選斷路器和隔離開關(guān)的技術(shù)參數(shù)能滿足對D5，D6斷路器和G6G9隔離開關(guān)選擇A對110kV D5，D6斷路器的選擇（1）按額定電壓選擇：斷路器的額定電壓不小于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓，即（2）按額定電流選擇 斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負(fù)荷電流，即（3）按開斷電流選擇 若在D5，D6上側(cè)短路時流過D5，D6的短路電流為F1和F2流過的短路電流為1.445kA，而在D5，D6下側(cè)短路時流過D5，D6的短路電流為系統(tǒng)和F3F5的短路電流之和，即3.8322.1495.981kA，故應(yīng)按D5，D6下側(cè)短路時來選擇設(shè)備，其短路電流為

37、5.981kA。 斷路器的額定開斷電流不應(yīng)小于斷路器開斷瞬間的短路電流周期分量。即（4）按動穩(wěn)定電流選擇 電器允許通過的動穩(wěn)定電流不小于短路沖擊電流，即（5）按熱穩(wěn)定度校驗(yàn) 代入上式，得 則B.對110kV G6G9隔離開關(guān)的選擇（1）按額定電壓選擇： （2）按額定電流選擇： （3）按動穩(wěn)定選擇： （4）按熱穩(wěn)定度校驗(yàn)： 選擇D5，D6為SW6110型斷路器選擇G6G9為GW4110D型隔離開關(guān)表4.2 所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)SW6110GW4110D計(jì)算數(shù)據(jù)110110110120012005223155981132425808015225由上表可知所選斷路器和隔離開關(guān)的技術(shù)參

38、數(shù)能滿足對10.5kV G5斷路器的選擇（1）按額定電壓選擇： 斷路器的額定電壓不小于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓，即（2）按額定電流選擇 斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負(fù)荷電流，即（3）按動穩(wěn)定電流選擇 若在G5上側(cè)短路時流過G5的短路電流為F5流過的短路電流為12.535kA，而在G5下側(cè)短路時流過G5的短路電流為系統(tǒng)和F1F4的短路電流之和，即9.1256.37615.501kA，15.50112.535，故按G5下側(cè)短路時來選擇設(shè)備，其短路電流為15.501kA。 電器允許通過的動穩(wěn)定電流不小于短路沖擊電流，即（4）按熱穩(wěn)定度校驗(yàn)： 其中 代入上式得則表4.3 所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計(jì)算

39、數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)GN210計(jì)算數(shù)據(jù)101030002735101150010041649由上表可知所選斷路器和隔離開關(guān)的技術(shù)參數(shù)符合要求對D7斷路器和G10,G11隔離開關(guān)選擇.A 對110kV側(cè)D7斷路器的選擇（1）按額定電壓選擇：斷路器的額定電壓不小于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓，即（2）按額定電流選擇 斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負(fù)荷電流，即INImax kA（3）按開斷電流選擇 若在D7上側(cè)短路時流過D7的短路電流為F5流過的短路電流，即為2.1491.4450.704kA，而在D7下側(cè)短路時流過D7的短路電流為系統(tǒng)和F1F4的短路電流之和，即3.83221.4456.722kA，故應(yīng)按

40、D7下側(cè)短路時來選擇設(shè)備，其短路電流為6.7221kA。 斷路器的額定開斷電流不應(yīng)小于斷路器開斷瞬間的短路電流周期分量。即Id6.722kA（4）按動穩(wěn)定電流校驗(yàn)： 電器允許通過動穩(wěn)定電流ies 不小于短路沖擊電流ish 即iesish =6.72217.111kA（5）按熱穩(wěn)定校驗(yàn)：Qk=其中6.722kA, =3.832+21.301=6.434kA =3.832+21.335=6.502kA帶入上式得，Qk167.1kA2.s,則 Qt Qk =167.1 kA2.sB 對110kV側(cè)G10，G11 隔離開關(guān)的選擇：1、按額定電壓選擇：UN110 kV. 2、按額定電流選擇：IN0.26

41、1A；3、按動穩(wěn)定校驗(yàn)： iesish =17.11kA4、按照熱穩(wěn)定校驗(yàn) QtQk 167.1 kA2.s,選擇D7為SW6-110型斷路器選擇G10G11 為GW4110D型隔離開關(guān)表4.4 所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)SW6-110GW4110D計(jì)算數(shù)據(jù)UN （kV）110110UN （kV）110IN （A）12001000Imax（A）261INbr(kA)31.5-Id(kA)6.722It2t31.524=396925242500Qk(kA2.s)167.1ies(kA)8080ish(kA)17.11由上表可知所選斷路器隔離開關(guān)符合技術(shù)參數(shù)要求對于D8D11斷路器，和G

42、12G23 隔離開關(guān)的選擇A 對110kV 側(cè)D8D11斷路器選擇：（1） 按額定電壓選擇：斷路器的額定電壓不小于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓，即UN110 kV；（2）按額定電流選擇： 斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負(fù)荷電流，即INImax0.326 kA（3）按開斷電流選擇：若在D8D11下側(cè)短路電流時流過D8D11的短路電流為系統(tǒng)側(cè)短路電流即為3.832kA,而在D8D11上側(cè)短路時流過D8D11短路電流為5臺發(fā)電機(jī)短路電流之和，即為1.4452.1493.549kA，3.8323.594，所以 按照D8D11下側(cè)短路的短路電流來選擇設(shè)備，其短路電流為3.832kA斷路器的額定開斷電流不

43、應(yīng)小于斷路器開斷瞬間的短路電流周期分量。即斷路器額定開斷電流INbrId3.832kA（4）按動穩(wěn)定電流校驗(yàn)： 電器允許通過動穩(wěn)定電流ies 不小于短路沖擊電流ish 即iesish =3.8329.756kA（5）按熱穩(wěn)定校驗(yàn)：Qk= 其中=3.832kA 帶入上式得Qk=58.739 kA2.s 則QtQk=58.739 kA2.sB. 對G12G23隔離開關(guān)的選擇：1、 按額定電壓選擇：UN110 kV； 2、按額定電流選擇：INImax0.326 kA 3、按動穩(wěn)定電流校驗(yàn)iesish =9.756kA4、按熱穩(wěn)定校驗(yàn)：QtQk=58.739 kA2.s選擇D8D11為SW4-110型

44、斷路器選擇G12G23為GW4110型隔離開關(guān)表4.5 所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)SW4-110GW4110計(jì)算數(shù)據(jù)UN （kV）110110UN （kV）110IN （A）1000630Imax（A）326INbr(kA)18.4-Id(kA)3.832It2t31.524=396920241600Qk(kA2.s)58.739ies(kA)5550ish(kA)9.756 對D12斷路器和G24,G25隔離開關(guān)選擇.A. 對母聯(lián)斷路器D12的選擇：（1）按額定電壓選擇：斷路器的額定電壓不小于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓，即UN110 kV；（2）按額定電流選擇 斷路器的額定電流不小于流過

45、斷路器的長期負(fù)荷電流，即INImax kA（3）按開斷電流選擇：若在D12上，下側(cè)短路時，其短路電流都是7.426kA，斷路器的開斷電流INbr不應(yīng)小于斷路器開斷開斷瞬時的短路電流周期分量。即斷路器額定開斷電流INbrId7.426kA（4）按動穩(wěn)定電流校驗(yàn)： 電器允許通過動穩(wěn)定電流ies 不小于短路沖擊電流ish 即iesish =7.42618.9kA（5）按熱穩(wěn)定校驗(yàn)：Qk=其中7.426kA =7.069kA =7.152kA 帶入上式得Qk=202.001 kA2.s 則QtQk=202.001 kA2.sB. 對母聯(lián)隔離開關(guān)G24G25的選擇：1、按額定電壓選擇：UN110 kV；

46、 2、按額定電流選擇：INImax261 kA 3、按動穩(wěn)定電流校驗(yàn)iesish =18.9kA4、按熱穩(wěn)定校驗(yàn)：QtQk=202.001kA2.s選擇D12為SW6-110型斷路器選擇G24G25為GW4110D型隔離開關(guān)表4.6 所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)SW6-110GW4110D計(jì)算數(shù)據(jù)UN （kV）110110UN （kV）110IN （A）12001000Imax（A）261INbr(kA)31.5-Id(kA)7.426It2t31.524=396925242500Qk(kA2.s)200.001ies(kA)8080ish(kA)18.9對方案所選斷路器，隔離開關(guān)匯總

47、如下：表4.7 方案所選各斷路器隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)斷路器斷路器型號隔離開關(guān)隔離開關(guān)型號SW6110GW4110DSW4110GW4110SW6110GW4110DGN210電流互感器的選擇6（1）110kV側(cè)電流互感器的選擇型號的選擇選擇LVQB-110型S氣體絕緣電流互感器，其參數(shù)如下：表4.8 所選電流互感器技術(shù)數(shù)據(jù)電流互感器額定電壓額定電流短時熱穩(wěn)定電流（kA）耐受沖擊電流LVQB-110110150050115按額定電流選擇根據(jù)該水電站主變壓器容量為2 50100200MVA，其額定電壓為110kV，則主變壓器110kV側(cè)的工作電流為，所選電流互感器一次額定電流為1500A，滿足該水電站

48、一次負(fù)荷電流變化的要求。按動穩(wěn)定校驗(yàn)LVQB-110型電流互感器的動穩(wěn)定電流為115kA,大于該水電站110kV側(cè)短路時的沖擊電流,滿足動穩(wěn)定要求。按熱穩(wěn)定校驗(yàn) LVQB-110型電流互感器熱穩(wěn)定電流為50kA，大于該水電站110kV,側(cè)短路時的穩(wěn)定電流7.152kA，滿足熱穩(wěn)定要求。（2）10.5kV發(fā)電機(jī)出口處電流互感器的選擇型號的選擇選擇LZZBJ9-12/175b/2s型電流互感器，其參數(shù)如下：表4.9 所選電流互感器技術(shù)數(shù)據(jù)電流互感器額定電壓額定電流短時熱穩(wěn)定電流（kA）耐受沖擊電流LZZBJ9-12/175b/2s10.5315080160按額定電流選擇根據(jù)發(fā)電機(jī)的容量47.368

49、MVA,其額定電壓為10.5kV，則發(fā)電機(jī)出口處的工作電流為，所選電流互感器一次額定電流為3150A，滿足該水電站一次負(fù)荷電流變化的要求。按動穩(wěn)定校驗(yàn)LZZBJ9-12/175b/2s型電流互感器的動穩(wěn)定電流為160kA,大于該水電站發(fā)電機(jī)出口處的沖擊電流，滿足動穩(wěn)定要求。按熱穩(wěn)定校驗(yàn)LZZBJ9-12/175b/2s型電流互感器熱穩(wěn)定電流為80kA，大于該水電站發(fā)電機(jī)出口處的熱穩(wěn)定電流39.912 kA電壓互感器的選擇 型號的選擇110kV側(cè)選擇WVB110-20(H)型電壓互感器10.5kV側(cè)選擇JDZX10-12BG型電壓互感器其各參數(shù)如下：表4.10 所選電壓互感器技術(shù)數(shù)據(jù)電壓等級選擇

50、型號額定電壓額定絕緣水平110kVWVB110-20(H)一次/二次選擇最高電壓126kV選擇絕緣耐壓185kV額定雷電沖擊電壓450kV10.5kVJDZX10-12BG選擇最高電壓12kV選擇絕緣耐壓185kV額定雷電沖擊電壓450kV避雷器的選擇7110kV側(cè)避雷器的選擇(1) 避雷器型號的選擇：選擇Y10W5-110/260型無間隙氧化鋅避雷器。其參數(shù)為：表4.11 所選避雷器技術(shù)數(shù)據(jù)型號系統(tǒng)額定電壓（kV）避雷器額定電壓（kV）避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓（kV）雷電沖擊電流下殘壓（峰值）不大于（kV）陡波沖擊電流下殘壓（峰值）不大于（KV）Y10W5-110/26011010073260291(2) 按額定電壓選擇：110kV系統(tǒng)最高電壓為126kV，避雷器相對地電壓為0.750.75 ,所選避雷器額定電壓為110kV大于94.5kV，滿足額定電壓要求。(3) 按持續(xù)運(yùn)行電壓選擇：110kV系統(tǒng)相電壓為126/,所選避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓有效值為73kV，大于72.75kV，故滿足持續(xù)運(yùn)行電壓要求。(4) 按雷電沖擊殘壓選擇：110kV變壓器額定電流沖擊（內(nèi)外絕緣）耐受電壓（峰值）450kV，避雷器標(biāo)稱放電電流引起的雷電沖擊殘壓為：,所選避雷器雷電沖擊電流下殘壓（峰值）不大于260kV，該值小于321kV,故滿足雷電沖擊殘壓的要求。(5) 按陡波沖擊電流選擇：110kV變壓