大金坪水电站电气部分设计

1、xx 大学大学毕业设计（论文）毕业设计（论文）题题 目：目： 大金坪水电站电气部分设计大金坪水电站电气部分设计 学学 院：院： 电子信息学院电子信息学院 专业班级：专业班级：电气工程及其自动化电气工程及其自动化 20xx 级级 xx 班班指导教师：指导教师： xxxx 职称：职称： 副教授副教授 学生姓名：学生姓名： xx 学学 号：号： 4090304xxxx xx 大学本科毕业设计（论文）摘摘 要要我国的水能资源居世界第一，通过水电厂将水能转化为电能，必将为国民经济的发展提供强大动力，因此水电厂电气部分的设计工作显得非常重要，只有设计出合理的方案才能使电站综合效益最大化。通过对大金坪水电厂

2、原始资料的分析，并结合实际情况确定本站电气主接线采用扩大单元接线。利用水轮发电机短路电流运算曲线计算短路电流；依据电气设备手册选择变压器、母线、断路器、隔离开关等电气设备，同时对所选设备进行必要的校验；绘制出相应的电气主接线图和厂用电接线图；对发电机、变压器、线路等设备做了继电保护介绍以及对全厂防雷保护和接地进行设计，最后对电厂进行了自动化设计。关键词：电气主接线，短路电流，电气设备选择与校验，保护，自动化。xx 大学本科毕业设计（论文）abstractthe amount of water resources in our country is the biggest one in the

3、world. it will be a strong driving force for the development of the national economy that turns the water into electrical energy through hydropower station. so the design work of part of the hydropower plant electrical is very important and only the reasonable solution is necessary to maximize compr

4、ehensive benefits for the power station. it is determining that the main electrical wiring uses the expanded unit connection through the analysis of raw data of da jin ping hydropower station and the connecting with the actual situation . hydro-generator curve of short circuit current calculation is

5、 used to calculate short circuit current; based on electrical equipment manual selecting transformer, bus, circuit breakers, isolating switches and other electrical equipment, and it is necessary to check the selected equipment calibration; and then map out the corresponding electric main wiring dia

6、gram and auxiliary power wiring diagram; for generators, transformers, lines and other equipment, the relay protection is introduced as well as to design the corresponding lightning protection and grounding design. finally, the power plant automation design is carried out.keywords: main electrical c

7、onnection, short-circuit current, electrical equipment selection and calibration, protection, automation.xx 大学本科毕业设计（论文）目 录第 1 章 绪 论.11.1 水电站概述 .11.1.1 水电厂的分类 .11.1.2 水电厂的特点 .21.2 大金坪水电站概况 .21.2.1 厂址概况 .21.2.2 电站的性质 .21.2.3 电站的建设规模 .21.24 发电机介绍 .21.3 主变压器的选择 .31.3.1 主变压器选择 .3第 2 章 电气主接线设计.52.1 水电站电气

8、部分研究的背景 .52.2 电站电气主接线的论证意义 .52.3 分析原始资料 .62.4 主接线方案的拟定与选择 .62.5 电气主接线设计基本要求 .62.6 发电机与变压器组合方式 .72.6.1 可选接线方案 .72.6.2 方案比较 .82.6.3 方案选择 .82.7 220kv 侧接线 .92.7.1 方案选择 .92.7.2 方案比较 .92.8 厂用电设计原则 .10第 3 章 短路概述及短路电流计算.123.1 短路概述及危害 .123.2 短路电流计算的一般规定 .12xx 大学本科毕业设计（论文）3.3 短路电流计算的主要目的 .133.4 短路电流计算步骤 .133.

9、5 计算过程 .143.5.1 d-1 点短路计算 .153.5.2 d-2 点短路计算 .173.5.3 d-4 点短路电流计算 .203.6 计算结果 .23第 4 章 电气设备的选择.244.1 13.8kv 发电机电压设备选择 .244.1.1 断路器选择 .244.1.2 第一台发电机出口母线选择 .254.1.3 第二、三台机组母线选择 .264.1.4 熔断器选择 .274.1.4 厂用变进线柜选择 .2842 发电机及其中性点设备选择 .284.2.1 消弧线圈选择 .284.2.2 隔离开关选择 .294.3 主变压器中性点设备选择 .304.3.1 避雷器选择 .304.3

10、.2 隔离开关选择 .304.3.3 电流互感器选择 .304.4 220kv 设备选择 .324.4.1 gis 设备选择 .324.4.2 母线选择 .344.4.3 电压互感器选择 .354.4.4 避雷器选择 .364.4.5 高频阻波器选择 .374.5 厂用电设备选择 .374.5.1 高压开关柜选择 .37xx 大学本科毕业设计（论文）4.5.2 低压开关柜选择 .374.6 厂内变压器选择 .384.6.1 变压器选择 .394.6.2 厂用变压器选择 .39第 5 章 电气设备布置及继电保护.415.1 电气设备布置 .415.1.1 发电机及发电机电压设备布置 .415.1

11、.2 厂用电气设备布置 .415.1.3 主变压器布置 .415.1.4 220kvgis 开关站及出线布置 .415.2 继电保护及安全自动装置 .415.2.1 变压器保护 .415.2.2 发电机保护 .425.2.3 线路保护 .435.2.3 母线保护 .445.3 电气设备防雷、接地系统 .445.3.1 防雷保护装置 .445.3.2 接地系统 .44第 6 章 电站自动化.456.1 发电厂自动化系统新技术与趋势 .456.2 自动化系统基本结构 .456.3 系统功能 .466.3.1 数据的采集与处理 .466.3.2 人机联系子系统功能 .466.3.3 报表与打印功能

12、.466.3.4 指令控制与调节功能 .466.3.5 系统运行方式设定功能 .476.3.6 自动发电控制（agc）技术.476.3.7 自动电压控制(avc).47xx 大学本科毕业设计（论文）6.3.8 运行指导功能 .486.3.9 系统自诊断功能 .486.3.10 系统数据库功能 .486.3.11 数据通信功能 .486.3.12 系统开发与维护功能 .486.4 监控对象 .486.5 系统结构 .49第 7 章 结 论.50附 图.51参考文献.52致 谢.53xx 大学本科毕业设计（论文）0第 1 章 绪 论1.1 水电站概述水力发电厂简称水电厂，又称水电站，是把水的势能和

13、动能转换成电能的工厂。它的基本生产过程是：从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能转变成机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转换成电能。水电厂的发电容量取决于水流的水位落差和水流的流量，即： （1-1）9 8.pqh式中：为水电厂的发电量（kw） ；为通过水轮机的水流量；为作用于水pq3/msh电厂的水位落差。我国是世界上水能资源最丰富的国家，蕴藏量为 6.76 亿 kw，年发电量亿 kwh。优先开发水电，这是一条国际性的经验，是发展能源的客观41 9210.规律。由于天然水能存在的状况不同，开发利用的方式也各异，因此水电厂的形式也是多种多样的。1.1.1 水

14、电厂的分类（1）按集中落差的方式分 1）堤坝式水电长。a坝后式水电厂。b河床式水电厂。2）引水式水电站。3）混合式水电站。而水电厂的水头则由这两部分落差共同形成，这种集中落差的方式称为混合开发模式，由此而修的是电站称为混合式水电站，它兼有堤坝式和引水式两种水电厂的特点。（2）按径流的调节程度分1）无调节水电厂。2）有调节水电厂。xx 大学本科毕业设计（论文）1a.日调节水电厂。b.年调节水电厂。c.多年调节水电厂。1.1.2 水电厂的特点（1）可综合利用水能资源。（2）发电成本低。（3）运行灵活。（4）水能可储蓄和调节。（5）水力发电不污染环境。（6）水电厂建设投资较大，工期较长。（7）水电厂

15、建设和发电都受到气象条件限制，因而发电不均衡。（8）由于水库的兴建、土地淹没、移民搬迁，给农业生产带来一些不利，在一定程度上破坏自然界的生态平衡。抽水蓄能电站再此不做相关介绍1.2 大金坪水电站概况1.2.1 厂址概况大金坪水电站位于四川省石棉县境内大渡河右岸一级支流松林河上，属于引水式水电站，坝址分别位于湾坝河、洪坝河，厂房位于小金坪附近的松林河漫滩上。1.2.2 电站的性质电站属于“两坝一厂”结构，它从松林河干流湾坝河、洪坝河联合引水到松林河干流建厂发电的长隧洞引水式电站。1.2.3 电站的建设规模洪坝河水库正常蓄水 1212.00m，最大坝高 34.0m，总库容 142 万立方米，为日调

16、节水库。电站设计水头 185m，装机容量 129mw，保证出力 28.6mw，年发电量 6.32亿 kwh，年利用小时数 4900h。1.24 发电机介绍根据原始资料选定发电机的技术参数如表 1-1 示：xx 大学本科毕业设计（论文）2表 1-1 发电机技术参数表规格型号额定容量（mw）额定电压（kv）额定电流（a）额定功率因数额定频率（hz）额定转速（r/min）飞轮转速（r/min）2gb()2tmsf43-14/42504313.821160.8550428.67446801.3 主变压器的选择1.3.1 主变压器选择（1）单元接线的主变压器的容量确定原则单元接线的主变压器容量因按下列条

17、件中较大者选择：1）发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有 10%的裕度;2）按发电机的最大连续容量，扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组平均温升在标准环境温度下或冷却水温度不超过 65的条件选择。表 1-2 变压器技术参数表型号额定容量(kva)额定电压（kv）频率（hz）连接组别阻抗电压冷却方式相数df-20000/ 22032000042322 51823/. %/.50yn，d1113%onaf/onan单相dfp-40000/22034000042322 51823/. %/.50yn，d1113%ofaf/odaf单相注：调压方式-高压侧线端设无励磁分接关；df-单相油侵

18、风冷；dfp-强迫油循环风冷；onaf-油侵风冷；onan-油侵自冷；ofaf-强迫油循环风冷；odaf-强迫导向油循环风冷。（2）采用扩大单元接线时应尽可能采用分裂绕组变压器。根据原始资料主变压器的选择如下：xx 大学本科毕业设计（论文）3本电站主变压器选用单相变压器。选择单相变压器的原因是由于道路运输限制为60t，而 220kv 60mva 三相变压器运输重量已大大超过此限制，因此只能选择使用单相变压器。其参数见表 1-2。主变压器中性点接地方式为直接接地，绝缘水平为分级绝缘，每台主变中性点设置一台型避雷器和一台的型隔离开关。在这里采1 55144320./y w 110kv8110gw

19、用中性点直接接地方式是为了降低电气设备绝缘水平，免除由于单相接地后继续运行而形成的不对称性。所谓分级绝缘指的是为了降低变压器的成本，变压器中性点绝缘按变压器额定电压低一个电压等级绝缘来考虑，其主要用于 110kv 及以上电压等级的大电流接地系统。其技术参数见表 1-2。xx 大学本科毕业设计（论文）4第 2 章 电气主接线设计2.1 水电站电气部分研究的背景中大型水电站的电气主接线选择，以及一次设备和二次设备的选择等等，应本着具体问题具体分析的原则，根据水电站在电力系统中的地位和作用、负荷性质、出线回路数、设备特点、周围环境及变电站规划容量等条件和具体情况，在满足供电可靠性、功能性、具有一定灵

20、活性、还拥有一定发展裕度的前提下，尽量选择经济、简便实用的电气主接线以及一次设备和二次设备。如终端变电站，我们可根据其进线回路数较少的特点，选择线路变压器组接线，或者是桥型接线；中间变电站，我们可根据其交换系统功率和降压分配功率的双重功能的特点，选择单母线接线、单母线分段、单母线带旁路接线等形式。总之，电力网络的复杂性和多样性决定了我们不能教条地选择电站的电气主接线、一次设备、二次设备等等，要具体问题具体分析，选择具有自己特色的电气主接线和设备。2.2 电站电气主接线的论证意义（1）电气主接线图是电厂设计的重要部分。同时也是运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据，了解电路中各种电气设备的用途

21、，性能及维护，检查项目和运行操作的步骤等都离不开对电气主接线的掌握。（2）电气主接线表明了发电机，变压器，断路器和线路等电气设备的数量，规格，连接方式及可能的运行方式。电气主接线直接关系着全厂电气设备的选择，配电装置的布置。继电保护和自动装置的确定。是发电厂电气部分投资大小的决定性因素。（3）由于电能生产的特点是：发电，变电，输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线的好坏，直接关系着电力系统的安全，稳定，灵活和经济运行，也直接影响到生产和生活。电气主接线的拟订是一个综合性问题，必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，力求使其技术先进，经济合理，安全可靠xx 大学本科毕业设计（论文）52.3 分

22、析原始资料（1）工程情况，包括发电厂类型，设计规划容量，单机容量及台数，最大负荷利用小时数及可能的运行方式等。（2）电力系统情况，包括电力系统近期及远景发展规划（5-10 年） ，变电站在电力系统中的位置和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。（3）负荷情况，包括负荷的性质及地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。（4）环境条件，包括当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素，对主接线中电器的选用和配电装置的事实均有影响。（5）设备供货情况。这往往是设计能否成立的重要条件，为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力和

23、供货情况、价格等资料汇集并比较分析比较。2.4 主接线方案的拟定与选择（1）主接线选择根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定出若干个主接线方案。因为对出线回路数、电压等级、变压器台数、容量及母线结构等考虑不同，会出现多种接线方案。应依据对主接线的基本要求，结合最新技术，确定最优的技术合理、经济可行的主接线方案。（2）短路电流计算和主要设备选择按不同电压等级各类电气设备选择与校验的要求，确定电气主接线的各短路计算点，进行短路电流计算，并合理选择电气设备。（3）绘制电气主接线图将最终确定的电气主接线按工程要求绘制施工图。2.5 电气主接线设计基本要求电气主接线基本要求可概括为以下三词

24、：“可靠、简单、经济” 。xx 大学本科毕业设计（论文）6（1）可靠性可靠性是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。但电气主接线的可靠性不是绝对的。它受电站在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因数影响。（2）灵活性灵活性主要是指电气主接线能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几方面：操作的方便性、调度的方便性、扩建的方便性。（3）经济性经济性主要考虑以下几个方面：节省一次投资、占地面积少、电能损耗小。2.6 发电机与变压器组合方式2.6.1 可选接线方案图 2-1 变压器发电机方案接线图方案：单元接线方案：扩大单

25、元接线方案：联合单元接线方案接线图见图 2-1。xx 大学本科毕业设计（论文）72.6.2 方案比较（1）方案单元接线：1）可靠性：a.接线最简单清晰，故障影响小，运行可靠b.简化高压侧接线2）灵活性：接线布置简单清晰，运行维护方便。（2）方案扩大单元接线：1）可靠性：a.扩大单元中任一机组停机，不影响厂用电源供电。b.主变压器故障或检修时，两台机组电量不能送出。2)灵活性：接线布置简单清晰，运行维护方便（3）方案联合单元接线：1）可靠性：一台主变压器故障或检修，接本单元的全部机组需短时停机，通过隔离开关操作后，另一台机组仍可继续投入运行。2）灵活性：a通过操作本单元设备可将本单元电量一半送出

26、。b接线比较复杂，对运行不利。2.6.3 方案选择图 2-2 电气主接线结构简图xx 大学本科毕业设计（论文）8根据大金坪水电站装机三台，出线一回及厂房布置的特点，在保证电站发电可靠性及灵活性的前提下，发电机与变压器组合方式采用单元接线与扩大单元接线的接线方式，同时投资最省。结构简图见图 2-2，电气主接线图见附图 1。2.7 220kv 侧接线2.7.1 方案选择根据电站接入系统方式及目前推荐的发电机变压器组合方式，初步拟定以下三种接线进行比较：方案：单母接线（出线不设断路器）方案：单母线接线方案：三角形接线接线方案见图 2-3：图 2-3 220kv 侧方案接线图2.7.2 方案比较（1）

27、方案接线主要特点：1）接线简单明了，运行方便。2）配电装置投资小，并便于扩建。3）母线或母线所联接的断路器故障或检修，需全厂停电。xx 大学本科毕业设计（论文）94）出线不设断路器，节省一、二次设备投资。（2）方案接线的主要特点与方案的（1）（3）相同，但增加了出线断路器。（3）方案接线的主要特点：1）接线成闭合环形，没有母线，充分利用每一回双断路器的特点，任何一台断路器检修，不影响回路供电，可靠性高、操作方便灵活。2）正常进行操作由断路器进行，简单方便，便于实现自动化、远动化，且不设母线继电保护。隔离开关只作为断路器或进出线回路检修时隔离之用，减少误操作可能性。3）每一出线回路都连接着两组断

28、路器，每一组断路器又接着两个回路，因而使继电保护和控制回路相对而言比较复杂。4）任一组断路器检修，都成开环运行，从而降低接线的可靠性。（4）方案选择根据大金坪水电站 220kv 出线一回的特点，电站高压侧接线应简单、清晰，便于施工和运行操作。通过上述比较，及该电站出线路长度仅 6km 左右，方案不仅能满足技术要求，在经济上也较为合理，故在此采用方案，即：单母线接线（出线不设断路器）2.8 厂用电设计原则厂用电接线的设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，积极慎重地采用成熟地新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证机组安全经济地运行。其具体有如下一些要求：（1）接线方式和电

29、源容量，应充分考虑厂用设备在正常、事故、检修、启动、停运等方式下地供电要求，并尽可能地使切换操作简便，使启动（备用）电源能迅速投入。（2）尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，避免引起全厂停电故障。各台机组的厂用电系统应独立，以保证在一台机组故障停运或其辅助机发生电气故障时，不影响其他机组的正常运行。（3）充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别注意xx 大学本科毕业设计（论文）10对公用厂用负荷的影响。要方便过渡，尽少改变接线和更换设备。根据本站厂房供电情况，本站的厂用电采用两级电压供电，即 10kv 和 0.4kv。厂用 10kv 接线采用单母线分段接线，电源分别取自 1

30、#机组出口和 2#机组、3#机组组合的扩大单元母线。厂用 0.4kv 低压母线分三段，分别由三台厂用变供给电源。其中两回分别引自10kv、段母线，电站正常工作时，由此两回供电；另一回作为电站失去厂用电源时，外电源经备用厂用变供电。坝区变电所进线两回，一回从厂房 10kv 厂用母线，经过 10kv 电缆引出主厂房，在经架空线至坝区变电所厂用变，此外考虑从地方网引进一回 10kv 电源至 800kva备用厂用变。正常工作时，首部枢纽厂用负荷由电站供电，当厂用变失电时，则由外来电源备用厂用变供电。此外，由于扩大单元接线厂用变压器回路的短路电流一般较大，为了保证此回路的设备安全，通过以往大中型电站设计

31、的经验及有关生产厂家的提供的帮助，采用高压限流熔断器与真空断路器组合的方式进行保护较为安全。即采用高压限流熔断器开断和抑制短路电流，正常开断和操作用真空断路器，此时的断路器不用开断短路电流，因此可以选用较小开断能力的真空断路器。根据上述分析，结合本水电站为中大型水电站，厂用电接线简图见图 2-4，厂用电接线设计见附图 2。图 2-4 厂用电接线简图xx 大学本科毕业设计（论文）11第 3 章 短路概述及短路电流计算3.1 短路概述及危害短路是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性点）之间的链接。在正常运行时，除中性点外，相与相或相与地之间是绝缘的。电力系统的运行经验表明，单相短

32、路接地占大多数。三相短路时三相回路依旧是对称的，故称为对称短路；其他几种短路均使三相回路不对称，故称为不对称短路。上述各种短路均是指在同一地点短路，实际上也可能是在不同地点同时发生短路。短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害。在发生短路时，由于电源供电回路的阻抗减小以及突然短路时的暂态过程，使短路回路中的短路电流值大大增加，可能超过该回路的额定电流许多倍。短路点距发电机的电气距离越近，短路电流越大。短路点的电弧可能烧坏电气设备。短路电流通过电气设备中的导体时，其热效应会引起导体或其绝缘的损坏；另一方面，导体也会受到很大的电动力的冲击，使导体变形，甚至损坏。短路还会引起电网中电压降低，特

33、别是靠近短路点处的电压下降的最多，结果可能使部分用户的供电受到破坏。系统中发生了短路相当于电网的结构发生了改变，必然引起系统中功率分布的变化，则发电机输出功率也相应的变化。但是发动机的输入功率是由原动机的进汽量或进水量决定的，不可能立即发生相应变化，因而发电机的输入和输出功率不平衡，发电机的转速将变化，这就有可能引起并列运行的发动机失去同步，破坏系统的稳定，引起大片地区停电。这是短路引起的最严重的后果。不对称接地短路所引起的不平衡电流产生的不平衡磁通，会在邻近的平行的通信线路内感应出相当大的感应电动势，造成对通信系统的干扰，甚至危及设备和人身安全。3.2 短路电流计算的一般规定（1）计算的基本

34、情况1）系统中所有电源均在额定负荷下运行。2）所有同步电机都自动调整励磁装置。3）短路的所有电源电动势相位相同。xx 大学本科毕业设计（论文）12（2）接线方式计算短路电流所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线式。（3）短路种类一般按三相短路计算。（4）短路计算点选取母线为短路计算点。3.3 短路电流计算的主要目的（1）电气主接线的比较与选择。（2）选择断路器汇流母线等电气设备，并对这些设备提出技术要求。（3）为继电器保护的设计以及调试提供依据。（4）评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施。（5）分析计算送电线路对通讯设施的影响。3.4 短路电流计算步骤图 3-1 单线接线图x

35、x 大学本科毕业设计（论文）13（1）计算步骤1）取功率基准值，并取各级电压基准值等于该级的平均额定电压。bs2）计算各元件电抗标幺值，并给系统制订等值网络图。3）选择短路点。4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。5）计算短路容量，短路电流冲击值。6）列出短路电流计算结果。（2）短路电流计算单线接线图见图 3-1。（3）短路电流计算阻抗图见图 3-2。3.5 计算过程图 3-2 计算阻抗图基准容量，基准电压取各电压等级的平均额定电压，即:bs= 100mva (3-1)1.05bnuuxx 大学本科

36、毕业设计（论文）14各元件标幺值计算： (3-2)4%131000.21610010060sbnusxs (3-3)%131000.10831001001205sbnusxs (3-4)11000.20.3953430.85dbnsxxs (3-5)61000 01466850.bsxs123xxx3.5.1 d-1 点短路计算d-1 点等值网络化简图见图 3-3。图 3-3 d-1 点短路等值网络化简图14410 21670 39530 612.xxx155230 10830 3059720 30595/ /./.xxxx（1）系统侧提供的短路电流：xx 大学本科毕业设计（论文）151611

37、10017 190 014633230ka.bdbsixu（2）发电机侧提供的短路电流即、侧短路电流计算15x14x1）侧短路电流计算：14x的计算电抗转换到发电机额定容量侧的计算值：14x14140.612 430.85 1000.31gjsbsxxs则查电力工程手册表水轮机曲线表得各时刻短路电流标幺值：134p，03 6.i0 22 9.i22 85.i42 95.i转换成有名值为：0 140430 853 60 463323k0a（）/.bsiiu0 2 140 2430 852 90 3 k733230a. （）./.bsiiu2 142430 852 850 36332a30k（）/

38、.bsiiu4 144430 852 950 37332a30k（）/.bsiiu2）侧短路计算：15x的计算电抗转换到发电机额定容量侧的计算值，即：15x15150 312430 851000 31.gjsbsxxs则查电力工程手册表水轮机曲线表得各时刻短路电流标幺值。134p，03 6.i0 22 9.i22 85.i42 95.i转换为有名值为：xx 大学本科毕业设计（论文）160 1504320 853 60 91333k2 0a（）/.bsiiu0 2 150 24320 852 90 73k43a230. （）./.bsiiu2 1524320 852 850 723323a0k（

39、）/.bsiiu4 1544320 852 950 753323a0k（)/.bsiiu则 d-1 短路电流为：0 10 140 1510 460 9117 1918ka56()().ddiiii0 2 10 2 140 2 1510 370 7417 198 3ka1. (). ().ddiiii2 12 142 1510 360 7217 1918ka28（）（）.ddiiii4 14 144 1510 370 7517 1918ka33（）（）.ddiiiid-1 短路时冲击电流为：0d122 6818 5649 7ka.chmiki全电流最大有效值为：0 11 621 6218 323

40、0a1k.chdiid-1 点短路电流热效应计算： (3-6)22221012/ztzztztiiiqt其中 t 取 4s222218 561018 2818 331241340 6kas(.) /.ztq3.5.2 d-2 点短路计算d-2 点短路计算等值网络化简图见图 3-4。转移电抗计算：7140 21670 39530 6016.xxxxx 大学本科毕业设计（论文）17图 3-4 d-2 点短路等值网络化简图280 39530 19822.xx759756xxxxxx0 10830 60160 10830 60160 0146.5 172.6510657xxxxxx0 10830 01

41、460 10830 01460 6016.0 126.计算电抗转换到发电机额定容量侧计算：99435 1722 620 85100.njsbsxxs884320 1980 20 85100.njsbsxxsxx 大学本科毕业设计（论文）18（1）系统侧提供的短路电流计算：2101110031 620 12k63313 8a1 05.bdbsixu（2）根据计算电抗的值查电力工程电气手册曲线表求取发电机侧提供的短路电流1）对应的短路电流为：9 jsx，0 90 51( ).i0 2 90 51. ( ).i2 90 51( ).i4 90 51( ).i对应各时刻短路电流有名值计算：0 90 9

42、430 850 511 033313 81 05ka( )( )/.nbsiiu0 2 90 2 9430 850 511 033313 81 0k5a. ( ). ( )/.nbsiiu2 92 9430 850 511 033313 81 05ka( )( )/.nbsiiu4 94 9430 850 511 033313 81 05ka( )( )/.nbsiiu2）对应的短路电流为：8 jsx，。0 85 55( ).i0 2 85 2. ( ).i2 83 6( ).i4 83 26( ).i对应各时刻短路电流有名值计算：0 80 82430 855 5k524 643313 81

43、05a( )( )/.nbsiiu0 2 80 2 82430 855 223 093313 81 0ka5. ( ). ( )/.nbsiiu2 82 82430 853 615 983313 81 05ka( )( )/.nbsiiu4 84 82430 853 2k614 473313 81 05a( )( )/.nbsiiu则 d-2 点短路时各时刻短路电流有名值为：xx 大学本科毕业设计（论文）190 20 80 9224 641 0331 625a29k7( )( ).ddiiii0 2 20 2 80 2 9223 091 0331k6255 74 a. ( ). ( ).ddi

44、iii2 22 82 9215 981 0331 624a63k8( )( ).ddiiii4 24 84 9214 471 0331 624a12k7( )( ).ddiiiid-2 短路时对应的短路冲击电流、全电流计算：对于系统侧：ch1222 6831 6284 74ka.mdiki121 621 6231 6251 2a2k.chdii对于发电机侧：ch2022 6825 6768 7a9k.miki221 621 621 03+24 64ka41 59.（.）.chdii所以 d-2 点短路时对应的短路冲击电流、全电流计算结果如下：1284 74ka68 79153 53.chchc

45、hiii1251 2241 5992 81ka.chchchiiid-2 点短路电流热效应计算： （3-7）222/21012tztztztztiiiq其中 t 取 4s，则:222257 291048 6347 121249717 07ska(.) /.ztq3.5.3 d-4 点短路电流计算d-4 短路计算等值网络化简图见图 3-5。转移电抗计算：7523/ /0.10830.3953/ 20.30595xxxx4694670.2167 0.01460.21670.01460.2310.30595xxxxxxxx 大学本科毕业设计（论文）204784760.2167 0.305950.21

46、670.305954.830.0146xxxxxx图 3-5 d-4 点短路计算网络化简图计算计算电抗换算到发电机额定容量侧：882 43/0.854.834.89100njsbsxxs1143/0.850.39530.2100njsbsxxs查电力工程电气手册水轮机曲线表可得：对于：8 jsx00.2240.2iiii对于：1jsx，05 5.i0 25 2.i23 6.i43 26.i（1）系统侧短路电流计算：491110023 270 23131 0531 0513ka8.bdnsixu（2）发电机侧短路电流计算：xx 大学本科毕业设计（论文）21对于侧短路电流有名值计算如下：8 jsx

47、0 8js)00 2 42430 850 28 0 ka63313 81 05(./.nbsiiiu对于侧短路电流有名值计算如下：1jsx0 1js)0430 855 511 093313 81 0k5a(/.nbsiiu0 2 1js0 2430 855 210 513313 81 05ka. (）./.nbsiiu2 1js2430 853 67 273313 81 05ka（）/.nbsiiu4 1js4430 853 266 593313 85k1 0a（）/.nbsiiu则 d-4 点短路时各时刻短路电流有名值计算如下：00 8js0 1js40 80611 0923 2732 ka

48、52（）（）.diiii0 20 2 8js0 2 1js40 80610 5123 27349k5a. （）. （）.diiii22 8js2 1js40 8067 2723 2731 3a5k（）（）.diiii44 8js4 1js40 8066 5923 2730 6a7k（）（）.diiiid-4 点短路时对应的短路冲击电流、短路全电流计算如下：对于系统侧：1422 6823 27k62a36.chmdiki141 621 6223 2737 6a9k.chdii对于发电机侧：2022 680 80611 0k91 88 a3.（.）.chmiki101 621 620 80611

49、0919 27ka.（.）.chii则 d-4 短路时对应的短路冲击电流、短路全电流计算结果如下：1262 3631 8894 24ka.chchchiiixx 大学本科毕业设计（论文）221237 6919 2756 96ka.chchchiiid-4 点短路电流热效应计算： （3-8）222/21012tztzztztiiiq其中 t 取 4s222235 221031 3530 671244003 1kas(.) /.ztq3.6 计算结果短路计算结果见表 3-6：表 3-6 短路计算结果项目短路点t=0s（）kat=0.4s（）kat=2s（）kat=4s（）kachi（）kachi（

50、）kaztq（）2kas 1d18.5618.318.2818.3649.730.11340.62d57.2955.7448.6347.12153.5392.819717.074d35.2234.5931.3530.6794.2456.964003.1xx 大学本科毕业设计（论文）23第 4 章 电气设备的选择电气设备选择的一般原则电气设备选择的一般原则（1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况的要求，并考虑发展前景；（2）应按当地环境条件校验；（3）应力求技术先进和经济合理；（4）应与工程建设标准协调一致；（5）同类设备应尽量减少品种；（6）选用新产品应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格

51、。特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经过上级批准。4.1 13.8kv 发电机电压设备选择4.1.1 断路器选择（1）频率的要求。根据我国的频率要求选择为 50hz。（2）额定电流额定电压选择。其原则是： (4-1)nsnuu (4-2)nsnii式中:、分别代表断器和电网的额定电压（kv） ；、代表断路器的额定电nusnunisni压和电网的最大负荷电流（ka） 。又的值为 13.8kv，则的值为：snusni1 051 052 28331k80 85a3.cos.nnsnnssiu所以选择 sn5-20g 型的断路器。（3）开断电流校验。其原则是对于中大型发电厂应按照短路全电流进行

52、校验。dixx 大学本科毕业设计（论文）24其公式如下： （4-3）35 22ka.nbrdii式中：是冲击系数，其取值范围是 1.8 1.9。kch所以满足条件。（4）断路器的额定关合流不应小于短路冲击电流值。其计算公式如下： （4-4）nclshii式中：代表短路电流最大冲击值；代表额定关合电流。又，shincli94 64ka.shi。125kancli所以满足条件。（5）短路热稳定校验。 （4-5）tkqq （4-6）22221012/dtktkkiiiqt式中，。231katki30 67ka.tkit4s则。3627 04kas.kq所以满足条件。 表 4-1 所选各设备技术数据与

53、计算数据设备参数sn5-20g计算数据)(kvun20)(kvun13.8)(ain6000)(maxai2280)(kainbr105)( kaid35.22)(kaies125)(kaies94.64注：sn-户内少油式断路器；zn-户内真空式断路器；ln-户内六氟化硫式断路器；g-改进型断路器。综合上述条件选择 sn5-20g 型号的断路器。技术参数见表 4-1。xx 大学本科毕业设计（论文）254.1.2 第一台发电机出口母线选择（1）按回路持续工作电流选择： （4-7）mgii432 12ka3313 80 85.cos.gnpiu式中：为回路持续工作电流，为母线额定电流。gimi所

54、以取母线型号为：lf-21y-100/90 满足条件。（2）热稳定要求最小截面校验：3210193 09.m mminaistc其中为三相短路电流周期分量稳态值，其值为 30.67ka；c 为热稳定系数，其i值为 87；为假象时间（一般为 0.2-0.3s）,在这里取值为 0.3。at又导体面积为：210090900m msminss所以满足条件。（3）按电晕电压校验：查表变电设备合理选择与运行检修11-16 得晴天不可出现可见电晕要求管形母线最小截面积为 30mm，选择的母线型号截面积为 100mm，故满足要求。4.1.3 第二、三台机组母线选择（1）按回路持续工作电流选择： （4-8）23

55、23mgii2434 24313 80 83a5k.cos.gnpiu所以选择母线为：槽型铝母线，其截面参数h=125mm,b=65mm,c=6.5mm,r=10mm。（2）热稳定要求最小截面校验：xx 大学本科毕业设计（论文）263210296 65.m mminaistc其中为三相短路电流周期分量稳态值，其值为 47.12ka；c 为热稳定系数，其i值为 87；为假象时间（一般为 0.2-0.3s）,在这里取值为 0.3。at又导体面积为：2125658125s m mminss所以满足条件。（3）电晕电压校验：同上查表可知出现可见电晕要求管形母线最小截面积为30mm，选择的母线型号截面积

56、为：30mm，所以满足要求。4.1.4 熔断器选择（1）电压选择： （4-9）nsnuu又13 8kv.snu所以取。k0 v2nu（2）额定电流选择：1）熔管额定电流选择： （4-10）ftnfsnii为熔管额定电流，为熔体额定电流。ftnifsni2）熔体定电流选择： （4-11）fsnncikik 为可靠系数;为回路最大工作电流,在这里其值很小，认为其值为 0.5ka。nci（3）开断电流校验： （4-12）brnii又：，。2 ka352.ibr41a4k8.nixx 大学本科毕业设计（论文）27所以满足条件。所以选择的熔断器型号为：rn2-20，其技术参数见表 4-2。4.1.4 厂

57、用变进线柜选择其技术选择的参数为：，。k24 vnur630aib =a16ki表 4-2 所选熔断器技术参数熔断器型号额定电压v)(knu额定电流（a）最大开断电流（ka）过电压倍数（额定电压倍数）nu额定开断容量（wva）rn2-20200.5502.51000注：r-熔断器；n-户内；w-户外。42 发电机及其中性点设备选择4.2.1 消弧线圈选择（1）额定电压选择 （4-13）nsnuu由于消弧线圈接在发电机中性点处，所以电压降一个等级，选择 6kv。（2）容量和分接头选择： （4-14）3efcuqki （4-15）3310efefcic u92 5101 183 10 08ef.f

58、(.)sfefkscu式中 k 为系数，过补偿时取值为 1.35，k 为与绝缘材料有关的系数，电机温度为15-20时，取值为 0.0187；为发电机定子线圈的电容（f） 。efc为发电机定子线圈的电容电流（a） ，其值为：ci632f1 1913 8101 79ka.cixx 大学本科毕业设计（论文）28为发电机视在功率（mva）,其值为：efs430 8550 58/.m wefs则：319 26kva.efcuqki发电机额定电压（kv） ，efu选取容量为 87.5kva选择型号为 xdji-87.5/6，其技术参数见表 4-3。（3）中性点位移电压校验：13 810%0 10 7938

59、ka3.eeuuu式中为位移电压，其计算式为：eu22220 00813 80 5917 v330k040 1.()( .)bdeuudv式中，在这里取其值为 10%。clciivieuu所以满足条件。表 4-3 所选消弧线圈技术参数型号系统电压（kv）容量（kva）消弧线圈电压（kv）电流（a）xdji-87.5/6687.53.6312.5-25注：x-消弧线圈；d-单相；j-油侵式。4.2.2 隔离开关选择表表 4-4 所选隔离开关技术参数所选隔离开关技术参数设备参数)(kvun)(ain)(kainbr)(kaiesgn2-1010200010070注：gn-户内型隔离开关；gw-户外

60、型隔离开关；d-带接地开关；cs-手动操作机构。xx 大学本科毕业设计（论文）29隔离开关与断路器相比，在额定电压、电流的选择及短路动、热稳定校验的项目相同。但它与断路器有所区别，它不用来接通和切除短路电流，所以不需要进行开断电流和短路关合电流的校验。选择情况如下：发电机中性点隔离开关选择型号为：单极 gn2-10，技术参数见表 4-4。4.3 主变压器中性点设备选择4.3.1 避雷器选择其选择型号为:y1.5w-144/320，其技术参数见表 4-5。表 4-5 所选避雷器技术参数避雷器型号额定电压v)(knu持续运行参考电压（kv）标称放电电流下残压（kv）陡坡冲击残压（kv）方波冲击耐受