水电站电气主接线及电气设备布置设计

/目录设计说明书 1第一章电气主接线设计 11.1主接线设计基本要求和设计原则 11.2各方案比较 2其次章变压器选择 52.1主变压器选择 5主变压器容量和台数确定 5主变压器型式选择 5绕组连接方式选择 5调压方式和阻抗选择 62.2自耦变压器的选择 6第三章短路电流计算 83.1短路电流计算目的 83.2短路电流计算一般规定 83.3短路电流计算结果 8第四章电气设备选择 104.1电气设备选择原则 104.2电气设备选择说明 11断路器和隔离开关选择 11母线的选择说明 12绝缘子选择 12电流互感器和电压互感器选择 13第五章配电装置及总平面布置设计 145.1配电装置设计原则 145.2总平面设计 16计算书 18第一章短路电流计算 18其次章电气设备选择计算 312.1断路器和隔离开关选择计算 312.2母线选择计算 332.3绝缘子选择计算 342.4电流互感器和电压互感器选择计算 35参考文献 38致谢 39设计说明书第一章电气主接线设计1.1主接线设计基本要求和设计原则电气主接线是水电站由高压电气设备通过连线组成的接收和支配电能的电路。电气主接线依据水电站在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足运行牢靠、简洁灵敏、操作便利、易于维护检修、利于远方监控和节约投资等要求。在电气主接线设计时，综合考虑以下方面：保证必要的供电牢靠性和电能质量平安牢靠是电力生产的首要任务，保证供电牢靠和电能质量是对主接线最基本的要求。在设计时，除对主接线形式予以定性评价外，对于比较重要的水电站须要进行定量分析和计算。本次设计水电站虽然是一个中型水电站，但是由于担负了许多工业企业，及农业抗旱排涝等供电任务，因而必需满足必要的供电牢靠性。具有经济性在主接线设计时，主要冲突往往发生在牢靠性和经济性之间。欲使主接线牢靠、灵敏，将导致投资增加。所以必需把技术和经济两者综合考虑，在满足供电牢靠、运行灵敏便利的基础上，尽量使设备投资费用和运行费用为最少。具有确定的灵敏性和便利性，并能适应远方监控的要求。主接线应能适应各种运行状态，并能灵敏地进行方式的转换。不仅正常运行时能平安牢靠地供电，而且无论在系统正常运行还是故障或设备检修时都能适应远方监控的要求，并能灵敏、简洁、快速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。明显，困难地接线不会保证操作便利，反而使误操作机率增加。但是过于简洁的接线，则不愿定能满足运行方式的要求，给运行造成不便，甚至增加不必要的停电次数和停电时间。具有发展和扩建的可能性随着经济的发展，已投产的水电站可能须要扩大机组容量，从主变压器的容量、数量到馈电线路数均有扩建的可能，有的甚至须要升压，所以在设计主接线时应留有发展余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到分期过渡接线的可能和施工的便利。依据以上几点，对水电站的主接线拟定以下几种方案。1.2各方案比较方案Ⅰ本方案接受了四个单元接线，220kv侧接受了双母线接线，而110kv侧接受了单母线接线。同时自耦变压器作为两个高电压等级的联络变压器，并兼作厂用电变压器。图1.1方案Ⅰ简图优点：主变压器和发电机容量相同，故障影响范围小，牢靠性高接线简洁、清晰，运行灵敏发电机电压设备最少，布置简洁，维护工作量小继电爱惜简洁缺点：主变压器和高压电气设备增多，高压设备布置场地增加，整个接线投资大适用范围：对牢靠要求很高的大型电站接受，而小型电站只在一些特殊状况下接受，如分期建设的电站，二期又只有一台机组时。方案Ⅱ本方案接受了四个单元接线，220kv侧、110kv侧均接受双母线接线方式。同时自耦变压器作为两个高电压等级的联络变压器，并兼作厂用电变压器。图1.2方案Ⅱ简图优点：(1)双母线接线的供电牢靠性较高，可以轮番检修一组母线而不致使供电中断，检修任一组母线上的隔离开关也不须要中断供电(2)调度灵敏，各个电源和各回路负荷可以随意支配到一组母线上，能灵敏适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变更的须要。(3)扩建性也特殊好，可以向母线左右方向随意扩建，且施工过程也不会停电缺点：增加了电气设备的投入，且设备设计及布置较困难。适用范围：在电网中占有重要地位的大中型电站接受方案Ⅲ本方案接受了四个单元接线，220kv侧接受单母线分段接线，110kv侧接受了单母线接线方式。同时自耦变压器作为两个高电压等级的联络变压器，并兼作厂用电变压器。图1.3方案Ⅲ简图优点：接线简洁明白，运行便利投资费用较低，经济性较好缺点：发电机电压配电装置元件多，增加检修工作量母线或母线所连接的隔离开关故障或检修时，需全厂停电，牢靠性及灵敏性较差适用范围：一般小型电站接受综合分析上述三种方案，再结合该水电站为中型水电站的实际状况，拟定的主接线应以经济性为主，但其牢靠性也须要考虑，方案Ⅰ和方案Ⅱ最能满足这两项要求，故最终选定方案Ⅰ和方案Ⅱ为最终比较方案。方案Ⅱ的牢靠性比方案Ⅰ高，但经济性上方案Ⅰ要优于方案Ⅱ。故在达到确定牢靠性前提下，选择方案Ⅰ。其次章变压器选择2.1主变压器选择主变压器的选择主要包括变压器的容量、变压器的台数、变压器的型式、绕组连接方式、变压器的调压方式和对变压器的阻抗选择。主变压器容量和台数确定就中小型水电站来说，一般接在发电机电压侧的近区和厂用电负荷很小，有的电站甚至没有近区负荷，此时主变压器的容量可依据所连接的水轮发电机容量来选择。假如发电机电压侧接有较大的近区负荷，则主变压器的容量可依据发电机电压侧最小负荷时，能将电站全部剩余的有功功率和无功功率送出去进行选择，考虑到电站的近区用电负荷有一个发展过程，一般难以精确确定，因此在选择主变压器容量时，要考虑适当留有余地。对于有重要负荷的水电站，应考虑当一台主变故障或检修停运时，其余主变容量在计及过负荷实力后的允许时间内，应能保证用户的一级和二级负荷。因为单台发电机容量为150MW由算出：S=187.5MVA取容量略大于S的变压器综合考虑容量应选容量为200MVA的四台主变压器主变压器型式选择变压器接受三相或单相，主要考虑变压器的制造条件、牢靠性及运输条件等因素，在不受运输条件限制时，330kV及以下的水电站均应选用三相变压器，最大机组容量为125MW及以下的发电厂多接受三绕组变压器，而机组容量为220MW以上的发电厂接受发电机-双绕组变压器单元接线接入系统，本水电站容量为4×150MW，故选用三相双绕组变压器。绕组连接方式选择变压器绕组的连接方式必需和系统电压相位一样，否则，不能并列运行，电力系统接受的绕组连接方式只有星形和三角形，如何组合要依据具体工程来确定，我国ll0kV及以上电压变压器绕组都接受Y0连接，35kV接受Y连接，35kV以下电压等级、变压器绕组都接受△连接，所以本水电站主变压器绕组连接方式为Y0／△。调压方式和阻抗选择变压器通过调压方式分为两类：无励磁调压和有载调压。有载调压它的调整范围较大，一般在15%以上，而且，既可向系统传输功率，又可从系统倒送功率。无励磁调压变压器调压范围较小，为±5%，但其经济性较好，故选用无励磁调压变压器。对于三绕组变压器目前在制造上有两种基本的组合方式，即“升压结构”和“降压结构”。“升压型”的绕组排列依次为自铁芯向外依次为中、低、高，所以变压器中压侧阻抗最大。“降压型”的绕组排列依次为自铁芯向外依次为低、中、高，所以高、低压侧阻抗最大。依据以上综合比较，所选主变压器的特性参数如表2.1。表2.1主变压器特性参数主变型号额定电压(KV)空载电流空载损耗负载损耗阻抗电压高压低压SSP3-200000/220242±2×2.5%10.50.9%123.5kw443kw13.8SFP7-200000/110121±2×2.5%10.50.5%99.4kw410kw10.52.2自耦变压器的选择水电站的厂用电是水电站的重要负荷，因此，在厂用电设计时应依据运行牢靠、检修和维护便利的要求，考虑水电站发展规划，妥当解决分期建设引起的问题，主动慎重地接受经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证水电站平安，经济的运行。选用自耦变压器作为两级上升电压之间的联络变压器，同时兼作厂用变压器，其低压绕组兼作厂用电的备用电源和启动电源。所选主变容量为200MVA，故自耦变压器取容量为200MVA。水电站的厂用电负荷按装机容量的0.5%考虑。S=0.5%×750MVA=3.75MVA选出水电站自耦变压器特性参数如下表2.2。表2.2所用自耦变压器特性参数型号额定容量/KVA额定电压/KV空载电流空载损耗负载损耗阻抗电压OSFPS7-200000/220200000/200000/100000高压242±2×2.5%0.22%62kw320kw8.7中压12132低压10.520.5第三章短路电流计算3.1短路电流计算目的在水电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。在选择电气设备时，为保证在正常运行和故障状况下都能平安、牢靠地工作，须要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断实力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定值；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。3.2短路电流计算一般规定1、电力系统中全部电源均在额定负荷下运行；2、短路种类：一般以三相短路计算；3、接线方式应是可能发生最大短路电流的正常方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。4、短路电流计算点：在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点。5、计算容量：应按工程设计规划容量计算，并考虑系统发展规划。3.3短路电流计算结果确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式。故确定以220KV主母线，110KV主母线，220KV侧发电机出口处，110KV侧发电机出口处为三相短路电流计算点。水电站短路电流计算结果如表3.1。表3.1短路电流计算结果表短路类型短路点短路点位置短路电流周期重量短路冲击电流各时刻短路电流(KA)有效值I（KA）最大值i（KA）0s0.1s1s2s4s三相短路d1220KV母线7.0246.8707.0017.1247.26810.95718.403d2110kV母线3.453.2393.2933.3443.405.3829.039d3220KV侧发电机2.6272.3992.3542.3442.3354.0986.883d4110KV侧发电机3.6943.2083.223.2413.2275.7639.678第四章电气设备选择4.1电气设备选择原则电气设备的选择是水电站电气设计的主要内容之一。正确的选择电气设备是使电气主接线和配电装置达到平安、经济运行的重要条件。在进行电气设备选择时必需符合国家有关经济技术政策。技术要先进，经济要合理，平安要牢靠，运行要灵敏，而且要符合现场的自然条件要求。所选设备正常时应能牢靠工作，短路时应能承受多种短路效应。电气设备的选择应遵循以下两个原则：一.按正常工作状态选择。按正常工作状态选择的具体条件：（1）额定电压：电气设备的最高允许工作电压不得低于装设回路的最高运行电压。一般220KV及以下的电气设备的最高允许工作电压为1.15Ue。所以一般可以依据电气设备的额定电压Ue不低于装设地点的电网的额定电压Uew:Ue≥Uew。（2）额定电流：所选电气设备的额定电流Ie不得低于装设回路最大持续工作电流Imax:Ie≥Imax。计算回路的Imax应当考虑回路中各种运行方式下的在持续工作电流：变压器回路考虑在电压降低5％时出力保持不变，所以Imax＝1.05Iet;母联断路器回路一般可取变压器回路总的Imax；出线回路应当考虑出线最大负荷状况下的Imax。二.按短路状态校验。按短路状态校验的具体条件：（1）.热稳定校验：当短路电流通过所选的电气设备时，其热效应不应当超过允许值：Qy≥Qd（2）.动稳定校验：所选电气设备通过最大短路电流值时，不应因短路电流的电动力效应而造成变形或损坏：ich≦idw。4.2电气设备选择说明断路器和隔离开关选择一、断路器选择高压断路器是主系统的重要设备之一。它的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备和线路接入电路或退出运行，起着限制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，能起爱惜作用。断路器选择和校验的原则是：按正常工作状态选择，按短路状态校验。选择断路器时应满足以下基本要求：①.在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应当具有足够的热稳定性和动稳定性。②.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。③.应有足够的断路实力和尽可能短的分段时间。④.应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简洁、体积小、重量轻、安装维护便利。考虑到牢靠性和经济性，便利运行维护和实现水电站设备的无由化目标，且由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。故在220KV侧110KV侧和10KV侧皆接受六氟化硫断路器，其灭弧实力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、运用寿命和检修周期长而且运用牢靠，不存在担忧全问题。二、隔离开关选择隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。选择隔离开关时应满足以下基本要求：①.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否和电网隔开。②.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的状况下，不致引起击穿而危及工作人员的平安。③.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。④.隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。⑤.隔离开关的结构简洁，动作要牢靠。⑥.带有接地刀闸的隔离开关，必需装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。母线的选择说明一、母线型号的选择①.矩形铝母线：220KV及以下的配电装置中，35KV及以下的配电装置一般都是选用矩形的铝母线。铝母线的允许载流量较铜母线小，但价格较便宜，安装，检修简洁，连接便利。故在35KV及以下的配电装置中，首先应选用矩形铝母线。②.矩形铜母线：在化工厂旁边的屋外配电装置中，或持续工作电流较大时，可选用铜母线，但铜母线的价格较贵。③.管形母线：在110KV、220KV的配电装置中，可选用铝锰合金的管形母线，由于母线跨距和短路容量较大，管形母线截面除应满足载流量和机械强度要求外。其形态应有利于提高电晕起始电压和避开微风振动。户外配电装置运用管形母线，具有占地面积小，架构简明，布置清晰等优点。二、母线截面的选择①.一般要求：裸导体应依据具体状况，按下列技术条件分别进行选择或校验：工作电流；经济电流密度；电晕；动稳定或机械强度；热稳定。裸导体尚应按下列运用环境条件校验：环境温度；日照；风速；海拔高度。②.按回路持续工作电流选择：。式中代表导体回路持续工作电流；代表相应于导体在某一运行温度、环境条件及安装方式下长期允许的载流量。绝缘子选择在发电厂的各级电压配电装置中，高压电器的连接、固定和绝缘，是由导电体、绝缘子和金具来实现的。所以，绝缘子必需有足够的绝缘强度和机械强度，耐热、耐潮湿。选择户外式绝缘子可以增长沿面放电距离，并能在雨天阻断水流，以保证绝缘子在恶劣的气候环境中牢靠的工作。穿墙套管用于母线在屋内穿过墙壁和天花板以及从屋内向屋外穿墙时运用，6～35KV为瓷绝缘，60～220KV为油浸纸绝缘电容式。电流互感器和电压互感器选择(1)电流互感器选择①．种类和型式的选择：选择电流互感器时，应依据安装地点的安装方式选择其型式。②．一次回路额定电压和电流的选择。一次回路额定电压和电流应满足。③．热稳定校验：。④．动稳定性校验：或。(2)电压互感器选择电压互感器配置原则：①除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同步，测量仪表和爱惜装置。②35KV及以上输电线路，为了监视线路有无电压，进行同步和设置重合闸，装设一台单相电压互感器。③变压器低压侧有时为了满足同期或继电爱惜的要求，设有一组电压互感器。电压互感器选择说明：①种类和型式选择。在6～35KV屋内配电装置中，一般接受油浸式或浇注式电压互感器；110～220KV配电装置特殊是母线上装设的电压互感器，通常接受串级式电磁式电压互感器；当容量和精确级满足要求时，多在出线上接受电容式电压互感器。②一次额定电压和二次额定电压的选择。3～35KV电压互感器一般经隔离开关和熔断器接入高压电网，。110KV及以上的互感器牢靠性较高，电压互感器只经过隔离开关和电网连接。第五章配电装置及总平面布置设计5.1配电装置设计原则依据《高压配电装置设计技术规程》SDJ5—85第条高压配电装置的设计必需细致贯彻国家的技术经济政策，并应依据电力系统条件、自然环境特点和运行、检修等要求，合理地制订布置方案和选用设备，并主动慎重地接受新布置、新设备和新材料，使设计做到技术先进、经济合理、运行牢靠、维护便利。(1)设计原则和要求：节约用地；行平安和操作巡察便利；便于检修和安装；节约“三材”(2)平安净距（相间相对地）依据《高压配电装置设计技术规范》SDJ5—85第条：屋外配电装置电气设备外绝缘体最低部位距地小于2.5m时，应装设固定遮拦。第条：屋外配电装置运用软导体时，带电部分至接地部分之间的电气距离应按规程选择，校验。第条：电气设备外绝缘最低部位，距地小于2.3m时，应装设固定遮拦。第条：配电装置的相邻带电部分的额定电压。第条：屋外配电装置的上面或下面，不应有照明，通信和信号线路架空跨越穿过屋内配电装置。带电部分的上面不应敷设照明和动力线路。(3)型式选择配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，它是依据主接线的连接方式，由开关电器、爱惜和测量电器、母线和必要的帮助设备组建而成，用来接受和支配电能的装置。按电器装设地点不同，可分为屋内和屋外；按组装方式，又可分为装配式和成套式。屋内式特点：①占地面积小②室内进行，不受气候影响③污秽空气影响小④房屋建筑投资较大屋外式特点：①土建工作量和费用小，建设周期短②扩建便利③相邻设备之间距离大，便于带电作业④占地面积大⑤受外界环境影响，须加强绝缘⑥不良气候对设备修理和操作有影响成套配电装置特点：①电器布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑②电器元件已在工厂组装成一体，大大削减现成安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁③运行牢靠性高，维护便利④耗用钢材较多，造价较高配电装置的型式选择，应考虑所在地区的地理状况及环境条件，因地制宜，节约用地，逼供结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。一般状况下，在大、中型发电厂和变电所中，35kV及以下的配电装置宜接受屋内式；110kV及以上多为屋外式。当在污秽地区或市区建110kV屋内和屋外配电装置的造价相近时，宜接受屋内型。（4）配电装置设计基本步骤①依据配电装置的电压等级、电器的型式、出线多少和方式，有无电抗器，地形、环境条件等因素选择配电装置的型式。②拟定配电装置的配置图。③依据所选设备的外形尺寸、运输方法、检修及巡察的平安和便利等要求，遵照规程参考典型设计绘制图。选择配电装置的型式，应考虑所在地区的地理状况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。（5）各种配电装置特点屋外配电装置的型式除和主接线有关，还和场地位置、面积、地质、地形条件及总体布置有关，并受材料供应、施工、运行和检修要求等因素的影响和限制。一般中型配电装置国内接受较多，施工、检修和运行都比较便利，抗震实力较好，造价比较低。缺点是占地面积较大。高型配电装置的最大优点是占地面积少，一般比一般中型节约用地50%左右。但耗用钢材多，检修运行不及中型便利。一般在下列状况下宜接受高型：①在高产农田或地少人多的地区②地形条件限制③原有装置需改、扩建而场地受限制。（6）各电压级配电装置的确定220kV配电装置接受屋外半高型配电装置，接受双列布置；110kV配电装置接受屋外半高型配电装置，接受双列布置；10kV配电装置接受屋内小车式配电装置。5.2总平面设计发电站的总平面布置必需全面贯彻现行的各项技术经济的政策细心设计，努力创新，因地制宜，合理布置，充分利用荒地，坡地，劣地，不占或少占良田，细致做好技术经济论证，选择最佳设计方案，提高经济效益，为平安运行创建条件。主变压器的布置：厂房上游侧进水高压管道的上面空地较大时，主变压器可布置在这里，主变平台下面可设置发电机电压开关室。这样距离发电机最近，又不增加开挖量。但这样布置发电机出线要从上游侧引出，而上游侧往往是水力机械、帮助设备的管道集中的地方。因此要解决好机电交叉和干扰问题。对于河谷狭窄，大坝较高的水电站，接受这种布置方式时，还应解决好变压器的通风散热问题。假如厂房靠近坝体，厂坝之间没有空地时，则可适当加宽尾水平台，将主变压器布置在尾水平台上，平台下面设置开关室。发电机出线从下游侧引出，这样可避开机电交叉。但增加了尾水平台水下部分的混凝土工程量，比在上游侧加长钢管段长度的投资大。中心限制室及副厂房的布置：当厂坝之间布置变压器还有余地时，可布置中心限制室；副厂房则布置在靠进厂公路的主厂房的一端。当中心限制室在厂坝之间布置不下时，则布置在主厂房的一端，并尽量靠近发电机层。前者中心限制室离发电机近，可以缩短限制电缆，并便于巡察，但不易做到自然采光。后者通风采光条件好，但至各机组距离稍远。当主变压器位于尾水平台上时，中心限制室及副厂房可布置在主厂房上游侧坝坡间。开关站的布置：开关站位置应尽量靠近主变压器，且交通运输和进出线便利。坝后式电站的开关站一般布置在厂房侧的岸上，避开放在溢流坝段一侧的岸上。进出线应避开跨越溢流区段上空，以防泄洪时泥雾影响线路的正常工作。假如大坝两岸地形陡峻，或开关站占地面积不大时，可在非溢流段的坝坡上作阶梯式布置，也可以部分或全部布置在主厂房顶上。母线和电缆的布置：发电机至开关室以及开关室至主变压器的连接母线，其布置和主变压器、开关室的位置以及开关室的布置方式有关。当开关室至主变压器低压侧有一段水平距离时，常用母线廊道布置其间的连接线。在廊道内，三相母线可垂直或水平布置。水电站中的电力电缆和限制电缆，应依据电站的总体布置，妥当地选择电缆敷设的路径，尽量使路程短和避开和其他管路交叉。敷设方式接受电缆隧道、电缆沟和电缆竖井。电缆竖井内应设置楼梯和修理平台。母线廊道、母线竖井、电缆隧道、电缆竖井和电缆层中，应留意通风、防潮、防渗水等。计算书第一章短路电流计算所选主接线为方案一，简化图如下图所示图1.1主接线简化图等值电路如图1.2所示。取S=100MVA，求得各元件电抗标幺值为：发电机=X()=0.25×=0.167220kv侧变压器x=xS/U=×=×=0.115110kv侧变压器xS/U=×=×=0.088自耦变压器x=(8.7+64-41)×=0.132x=(8.7+41-64)×=-0.060线路x=x=0.4×100×=0.076系统x=x=0.4×=0.008图1.2电气主接线等值电抗图(2)短路电流计算对d点进行短路点计算，简化如图1.3图1.3d点短路电抗简化图x==0.141x=+x+x=0.20x==0.046故短路时经系统流出电流为I==×=5.46(KA)且有x=x=0.141×=0.423x=x=0.20×=0.60查水轮机运算曲线t=0st=0.1st=1st=2st=4sI2.632.302.402.532.68I1.81.661.872.052.26220kv侧I=I=2.63×=0.660(KA)I=I=2.30×=0.577(KA)I=I=2.40×=0.602(KA)I=I=2.53×=0.635(KA)I=I=2.68×=0.673(KA)110kv侧I=I=1.8×=0.904(KA)I=I=1.66×=0.833(KA)I=I=1.87×=0.939(KA)I=I=2.05×=1.029(KA)I=I=2.26×=1.135(KA)由I=I+I+I得t=0st=0.1st=1st=2st=4sI7.0246.877.0017.1247.268i==2.62×7.024=18.403(KA)I=I=1.56×7.024=10.957(KA)对d点进行短路点计算,简化图如图1.5所示：图1.5d点短路电抗简化图x=x=0.141x==0.128x=x+x=0.072x=x=0.046对x、x、x进行Y/△变换x=x+x+=0.141+0.072+=0.434x=x+x+=0.046+0.072+=0.141故短路时经系统流出电流为I==×=1.78(KA)且有x=x=0.434×=1.302x=x=0.128×=0.384查水轮机运算曲线t=0st=0.1st=1st=2st=4sI0.810.7980.8880.8880.888I2.9222.5082.5692.6712.782220kv侧I=I=0.81×=0.203(KA)I=I=0.798×=0.20(KA)I=I=0.888×=0.223(KA)I=I=0.888×=0.223(KA)I=I=0.888×=0.223(KA)110kv侧I=I=2.922×=1.467(KA)I=I=2.508×=1.259(KA)I=I=2.569×=1.290(KA)I=I=2.671×=1.341(KA)I=I=2.782×=1.397(KA)由I=I+I+I得t=0st=0.1st=1st=2st=4sI3.453.2393.2933.3443.40i==2.62×3.45=9.039(KA)I=I=1.56×3.45=5.382(KA)对d点进行短路点计算，简化图如图1.6所示：图1.5d点短路电抗简化图x==0.167x=+x=0.282x=x=0.20x=x=0.115x=x=0.046对x、x、x、x进行网络变换∑Y==3.546+5+8.696+21.739=38.981x=xx∑Y=0.282×0.115×38.981=1.264x=xx∑Y=0.20×0.115×38.981=0.897x=xx∑Y=0.046×0.115×38.981=0.206故短路时经系统流出电流为I==×=1.219(KA)且有x=x=0.167×=0.25x=x=1.264×=1.896x=x=0.897×=2.691查水轮机运算曲线t=0st=0.1st=1st=2st=4sI4.2903.3753.1743.1333.098I0.5500.5520.5720.5720.572I0.3850.3870.3880.3880.388220kv侧I=(I+I)=4.840×=1.215(KA)I=(I+I)=3.927×=0.986(KA)I=(I+I)=3.746×=0.940(KA)I=(I+I)=3.705×=0.930(KA)I=(I+I)=3.670×=0.921(KA)110kv侧I=I=0.385×=0.193(KA)I=I=0.387×=0.194(KA)I=I=0.388×=0.195(KA)I=I=0.388×=0.195(KA)I=I=0.388×=0.195(KA)由I=I+I+I得t=0st=0.1st=1st=2st=4sI2.6272.3992.3542.3442.335i==2.62×2.627=6.883(KA)I=I=1.56×2.627=4.098(KA)对d点进行短路点计算，简化如图1.7所示：图1.7d点短路电抗简化图x=x=0.141x==0.072x=x+x=0.255x=x=0.088x=x=0.167x=x=0.046对x、x、x进行Y/△变换x=x+x+=0.141+0.072+=0.434x=x+x+=0.046+0.072+=0.141对x、x、x、x进行网络变换，二次简化图如图1.8图1.8d点短路电抗二次简化图∑Y==3.922+11.364+2.304+7.092=24.682x=xx∑Y=0.434×0.088×24.682=0.943x=xx∑Y=0.255×0.088×24.682=0.554x=xx∑Y=0.141×0.088×24.682=0.306故短路时经系统流出电流为I==×=0.820(KA)且有x=x=0.943×=2.829x=x=0.167×=0.251x=x=0.554×=0.831查水轮机运算曲线t=0st=0.1st=1st=2st=4sI0.3640.3650.3660.3660.366I4.2903.3753.1743.1333.098I1.2541.1991.4231.5071.513220kv侧I=I=0.364×=0.091(KA)I=I=0.365×=0.092(KA)I=I=0.366×=0.092(KA)I=I=0.366×=0.092(KA)I=I=0.366×=0.092(KA)110kv侧I=(I+I)=5.544×=2.783(KA)I=(I+I)=4.574×=2.296(KA)I=(I+I)=4.597×=2.308(KA)I=(I+I)=4.64×=2.329(KA)I=(I+I)=4.611×=2.315(KA)由I=I+I+I得t=0st=0.1st=1st=2st=4sI3.6943.2083.223.2413.227i==2.62×3.694=9.678(KA)I=I=1.56×3.694=5.763(KA)短路电流计算结果如表1.1表1.1短路电流计算结果表短路类型短路点短路点位置短路电流周期重量短路冲击电流各时刻短路电流(KA)有效值I（KA）最大值i（KA）0s0.1s1s2s4s三相短路d1220KV母线7.0246.8707.0017.1247.26810.95718.403d2110kV母线3.453.2393.2933.3443.405.3829.039d3220KV侧发电机2.6272.3992.3542.3442.3354.0986.883d4110KV侧发电机3.6943.2083.223.2413.2275.7639.678其次章电气设备选择计算2.1断路器和隔离开关选择计算一，断路器选择计算依据额定电压、额定电流、开断电流、短路关合电流初步选择：表2.1断路器的特性参数型号额定电压额定电流额定开断电流热稳定电流动稳定电流峰值短路关合电流峰值全开断时间/sLW6-220220KV3150A31.5KA50/3s125KA125KA0.06LW6-110110KV3150A31.5KA50/3s125KA125KA0.06HB1212KV2500A40KA40/4s100KA100KA0.075220KV侧断路器的选择：LW6-220型SF6型断路器。热稳定性校验：取继保装置后备爱惜动作时间tpr=0.6s，短路计算时间tk=tpr+tbr=0.66s又查短路电流周期重量等值时间曲线有tp＝0.45s。因故应考虑非周期重量热效应非周期重量的等值tnp＝0.05＝0.05s。热效应为：×（0.45＋0.05）＝24.668因为所以所选断路器热稳定性满足要求。动稳定性校验： 因为：。所以其动稳定性也满足要求。所以该型号断路器满足要求。110KV侧断路器选择：依据额定电压、额定电流、开断电流、短路关合电流初步选择：LW6-110型SF6断路器。热稳定性校验：取继保装置后备爱惜动作时间tpr=0.6s，短路计算时间tk=tpr+tbr=0.66s又查短路电流周期重量等值时间曲线有tp＝0.45s。因故应考虑非周期重量热效应非周期重量的等值tnp＝0.05＝0.05s。热效应为：×（0.45＋0.05）＝5.951因为所以所选断路器热稳定性满足要求。动稳定性校验： 因为：。所以其动稳定性也满足要求。所以该型号断路器满足要求。发电机侧断路器选择：依据额定电压、额定电流、开断电流、短路关合电流初步选择：HB12型SF6断路器。热稳定性校验：取继保装置后备爱惜动作时间tpr=0.6s，短路计算时间tk=tpr+tbr=0.66s又查短路电流周期重量等值时间曲线有tp＝0.45s。因故应考虑非周期重量热效应非周期重量的等值tnp＝0.05＝0.05s。热效应为：×（0.45＋0.05）＝6.822因为所以所选断路器热稳定性满足要求。动稳定性校验： 因为：。所以其动稳定性也满足要求。所以该型号断路器满足要求。二、隔离开关选择计算隔离开关的选择条件基本上同断路器的选择条件。初步选择的隔离开关型号和参数如下：表2.2隔离开关特性参数型号额定电压额定电流短时耐受电流峰值耐受电流GW4-220D/600220KV600A50/4s50KAGW4-110D/630110KV630A50/4s50KAGN2-20/400-1020KV400A10/10s50KA220KV侧隔离开关：初步选择GW4-220D/600型隔离开关热稳定性校验：因为：满足。动稳定性校验：满足。110KV侧隔离开关：初步选择GW4-110D/630型隔离开关热稳定性校验：因为：满足。动稳定性校验：满足。所以该型号隔离开关满足要求。发电机侧隔离开关：初步选择GN2-20/400-10型隔离开关热稳定性校验：因为：满足。动稳定性校验：满足。所以该型号隔离开关满足要求。2.2母线选择计算所初选母线的主要技术参数图2.3母线特性参数类型型号母线尺寸导体截面允许最高温度时载流量220KV母线LF-21Y铝锰合金管形30/25mm216mm2565KA110KV母线LF-21Y铝锰合金管形50/45mm273mm2850KA220KV侧母线：初步选择LF-21Y铝锰合金管形按导体长期发热允许电流选择母线截面，其中K为校正系数取0.8（计日照，屋外管形导体，40摄氏度，海拔1000米以下）。满足要求。热稳定性校验：小于S＝273,满足。动稳定性校验：三相短路时母线所受电动力（l=200cm，a=150cm）。＝77.96N母线所受的最大弯矩：M=F×l/10=77.96×200/10＝1559.3N应力σ＝M/W＝1559.3/（0.1×（D4-d4）/D）=89.95N/cm2最大允许应力σal=8820N/cm2大于σ=89.95N/cm2满足要求。所以选择型号的母线满足要求。110KV侧母线：初步选择LF-21Y铝锰合金管形按导体长期发热允许电流选择母线截面，其中K为校正系数取0.8（计日照，屋外管形导体，40摄氏度，海拔1000米以下）。满足要求。热稳定性校验：小于S＝273,满足。动稳定性校验：三相短路时母线所受电动力（l=200cm，a=150cm）。＝10.306N母线所受的最大弯矩：M=F×l/10=10.306×应力σ＝M/W＝206.12/（0.1×（D4-d4）/D）=47.95N/cm2最大允许应力σal=8820N/cm2大于σ=47.95N/cm2满足要求。所以选择型号的母线满足要求。2.3绝缘子选择计算初选绝缘子和穿墙套管的主要技术参数图2.4绝缘子特性参数电压等级220kV110kV10kV绝缘子ZS-220/10KZS-110/1200ZA-10220kV户外支柱绝缘子选用ZS-220/10K支柱绝缘子，其参数如下：额定电压UN=220kV，绝缘子高度H1=1200mm，机械破坏负荷Fy=15759N动稳定校验：Fmax≤0.6Fy；Fmax=（1.732KLi2ch/a）×10-7；其中L=2m；a=2.2m；得Fmax=（1.732×2×18.4032/2.2）×10-7=100.35N；0.6Fy=0.6×15759=9450.6N。因为（Fmax=100.35N）≤（0.6Fy=9450.6N）所以能满足动稳定要求。因此，所选择的ZS-220/10K绝缘子满足要求。110kV户外支柱绝缘子选用ZS-110/1200支柱绝缘子，其参数如下：额定电压UN=110kV，绝缘子高度H1=1200mm，机械破坏负荷Fy=14751N动稳定校验：Fmax≤0.6Fy；Fmax=（1.732KLi2ch/a）×10-7；其中L=2m；a=2.2m；得Fmax=（1.732×2×9.0392/2.2）×10-7=25.135N；0.6Fy=0.6×14751=8850.6N。因为（Fmax=25.135N）≤（0.6Fy=8850.6N）所以能满足动稳定要求。因此，所选择的ZS-110/1200绝缘子满足要求。10kV户外支柱绝缘子选用ZA-10支