水电站初步技术设计.doc

毕 业 设 计 设计题目：八盘溪 水电站初步技术设计 （发电机和电气部分） 设计任务指导书设计任务指导书 第一部分 设计原始资料 一、电站地理位置：位于华南地区北江流域。 二、枢纽任务：以防洪为主，兼顾减淤、防凌，供水与发电。 三、水电站设计保证率：90%。 四、水能开发方式：坝式开发，电站为岸边引水式地下厂房。 五、地质概况：建坝位置河道开阔覆盖层 30-40 米。山体为砂岩断层相对较少 六、水能规划主要参数 1、水库调节性能及参数：水库调节性能：不完全年调节 总 库容：136.4 亿立方米 正常蓄水位：255.0 米 有效 防洪库容：40.5 亿立方米 设计洪水位：267.3 米 调水 调沙库容：10.0 亿立方米 校核洪水位：268.0 米 死水位：235.0 米 2、 总装机容量：p 总=1200mw 保证出力：400mw 3、 水轮机工作水头 最大水头 hmax=120m平均水头 hav=95m 设计水头 hr=90m最小水头 hmin=80.0 4、 水库运行水位 7-9 月按死水位运行， 10-6 月按正常高水位运行。 5、 引水系统水头损失 h=2.97*10-5q 2 ， q 为单机流量 6、 坝下游牲征水位 洪水尾水位： 139.36m洪水尾水位：139.49正 常尾水位： 134.72最低尾水位：133.64 7、 泥沙条件 时段（年）第 13 年第 410 年第 1114 年 过机泥沙 kg/m3 7.421.535.3 七、交通：交通便利，坝址下游有铁路干线经过。 八、本电站采用 8 台 hl180 水轮机，发电机型号：sf150-20/1136；额定转速 n=150r/min. 1、本电站承担蜂荷任务备用，汛期担负基荷。 2、本电站有 500kv 和 220kv 两极电压接入系统。其中 500kv 电压一回，220kv 电 2 压八回。 3、短路电流计算参数基 淮容量：100mva 系统等值电抗母线运行电压 500kv正序电抗：0.0063 零序电抗：0.0183 正序 525kv 最高 550kv 220kv正序阻抗：0.0078 零序阻抗：0.0146 正序 217kv 最高 242kv 发电机 x”d 5a 须设置中性点消弧线圈。 表 3-73-7 2避雷器的选择 zno 避雷器是当前最先进的过电压保护设备，较传统的避雷器，其具有动作迅速，残压低，通 流容量大，实际上无续流，结构简单，可靠性高，维护简便等优点，故本电站采用 zno 避雷器。 避雷器的配置原则： （1）配电装置的每组母线均应装设避雷器。 （2）330kv 及以上变压器须装置避雷器。 （3）直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时。 （4）不接地和经消弧线圈接地系统的中性点一般不必装设，但多雷区且单进线变压器中性点需 装设。 本站选择的避雷器，型号及具体参数： 表 3-83-8 18 （查电气设备实用手册 ） 注：500kv 侧变压器中性点安设的避雷器可选择与 220kv 母线上安设的型号一致，以方便更换 检修。 厂用电的确定 本电站共有六台机运行，平时四台机投入，汛期全部投入，发电机与变压器采用单元接线。于 是，选择厂用工作电源从发电机出口引接，设置厂用变压器四台，每台容量为 1323.5kva，厂型号 为 sg-1800/15。厂用设备电源从联络变压器的第三绕组引接。另外，考虑到在严重事故情况下可 能造成全厂停电，选择 10kv 施工电源，保证全厂用电。 厂用变压器型号及参数： 表 3-93-9 （查电力工业常用设备手册 ） 四、二次回路的初步规划 电压互感器的配置 根据测量，周期，保护等需要，分别装设相应互感器。110kv 及以上线路，为节约投资和占地， 载设通信和电压测量可共用耦合电容，故一般选择电容分压式电压互感器。 依额定电压及户外布置要求选择： 表 3-103-10 19 电流互感器的配置 在所有支路应按测量及继电保护要求，装设相应电流互感器，依额定电压及工作电流选择结果： 表 3-113-11 （查电力工业常用设备手册 ， 电气设备实用手册 ） 注：500kv 线路电流互感器因资料不全未选出合适型号。 20 厂 用 电 厂 用 电 厂 用 电 厂 用 电 图 1 双母线单断路器接线 21 厂 用 电 厂 用 电 厂 用 电 厂 用 电 图 2 双母线带旁路母线接线 22 第二部分第二部分 设计计算书设计计算书 第一章第一章 水轮发电机部分水轮发电机部分 1 1水轮发电机部分计算水轮发电机部分计算 1.11.1 水轮发电机的工作参数及类型的确定水轮发电机的工作参数及类型的确定 1.1.11.1.1 发电机工作参数发电机工作参数 1额定有功功率：pn=150mw（水轮机部分计算已知） 2额定电压：un= 15.75kv （备注：查水电设计手册电气一次p156 表 4-5） 3额定功率因数：cos=0.85 n (备注：查水电设计手册电气一次p157 表 4-6) 4额定视在功率：sn=pn/ cos=176.5mva n 550 n fhz 6发电机磁极对数: : p=20 对 (备注: :查水轮机p326 表 9-9) 7额定转速: (水轮机部分计算已知)150 /min er nnr 8飞逸转速: ， （飞逸系数） 则 270 /min ffe nk nr f k/1.8 ffe knn (备注: 水轮机p63 式 3-20) 23 1.1.21.1.2 发电机类型的确定发电机类型的确定 1发电机定子铁芯的内径 di及长度 lt 的计算: 极距 和飞逸线速度vf确定: 4 1 () 2 n kscm p k1系数取 k1=9；sn视在功率 176500kva；p磁极对数 20 4 917650073.349 220 cm (备注:水电设计手册电气一次p178 式 4-42) () 1.873.349132.028/ ff f vkcm vm s kf飞逸系数 1.9 (备注:水电设计手册电气一次p178 式 4-43) 定子铁芯内径 di的确定: 2 () 2 20 73.349 933.787 3.14 p dcm i dcm i (备注:水电设计手册电气一次p178 式 4-44) 电几常数 c1或电机利用系数 c 及定子铁芯长度 lt的确定: c=6.4510-6；c1=15.5104 (备注: 参数取自水电设计手册电气一次p179 表 4-10) 则： () n s lcm t cd ne i 62 176500 6.45 10933.787150 195.33 cm (备注:水电设计手册电气一次p178式 4-46) 2发电机类型的确定: 由发电机型式的选择条件: ， ne额定转速 150r/min。 933.787 0.0310.025 150 195.333 di n l et (备注:水电设计手册电气一次p151式 4-1) 24 因此本电站采用伞式机组。 1.21.2 水轮发电机冷却方式及励磁方式的确定水轮发电机冷却方式及励磁方式的确定 1.2.11.2.1 水轮发电机的冷却方式水轮发电机的冷却方式 考虑空冷方式是目前国内大中型机组普遍采用的冷却方式，且空冷发电机结构简单经济、维护 方便，适用于各级容量机组，因此本点站决定采用空冷式水轮发电机。 1.2.21.2.2 发电机励磁方式发电机励磁方式 考虑目前可控硅励磁系统技术的优越性及可靠性，且造价便宜，对厂房高度要求低，故本电站 采用静止可控硅自并励的励磁方式。 1.31.3 水轮发电机主要外形尺寸的计算水轮发电机主要外形尺寸的计算 （以下各式均选自水电站设计手册水力机械p160p163） 1.3.11.3.1 平面尺寸计算平面尺寸计算 1定子铁芯外径 da（机座号）： 当mm150166.7 /min,1.2933.7871.273.34910218 eai nrdd时 2定子机座外径 d1： 当 1 136.4166.7 /min,1.181.18 1021812057 ea nrddmm时 3风罩内径 d2： 当 1 1765002000 2.412057240014457 n skvakvadmmm 2 时, d 4转子外径 d3： d3=di2，单边空气间隙，初步估算时可忽略不计。 所以 d3di= 9338（mm） 5下机架最大跨度 d4： 当 sn100000kva 时，d4= d5+1.2m 25 d5水轮机机坑直径查表由于 hl200-lj-470 为非标准直径转轮，利用线性内差法求得 d5= 7000mm，则：d4=7000+1200= 8200（mm） （备注：水电站设计手册水力机械p162 表 3-6） 1.3.21.3.2 轴向尺寸计算轴向尺寸计算 1定子机座高度 h1：（已知 ne= 150r/min） 当 214ne125r/min 时 h1= lt+2+200mm lt定子铁芯长度 1953mm 则：h1=1953+2733+200= 3619mm 极距 733mm 2上机架高度 h2： 伞式非承载机架：h2=0.10di=0.109338= 933.8mm 3下机架高度 h3： 伞式承载机架：h3=0.209338= 1867.6mm 4顶子支座支承面至下机架支承面之间距离 h4： 伞式承载机架：h4=0.25di=93380.25= 2334.5mm 5下机架支承面至主轴法兰面之间的距离 h5：取 h5= 1000mm 6转子磁轭轴向高度 h6： 由于发电机采用空冷方式有冷却风扇， 所以 h6=lt+800mm=1953+800= 2753mm。 7发电机主轴高度 h7： h7=（0.70.9）h ， （h发电机总高） 取 h7=0.8h= 8709.8mm。 8定子铁芯水平中心线至主轴法兰底面距离 h8： h8=0.46h1+ h4+ h5 =0.463619+2334.5+1000= 4999.2mm 9定子机座支承面到发电机顶部高度 h9： h9= h1+ h2+h1111+h1010=3619+933.8+2100+900= 7552.8mm 10发电机总高度 h： h= h4+ h5+ h9=2334.5+1000+7552.8= 10887.3mm 26 1.41.4 水轮发电机重量估算水轮发电机重量估算 1.4.11.4.1 发电机总重发电机总重 g gf f 按式 估算。 23 1 n f e s gk n 式中：发电机总重（t） ；sn发电机额定容量 176500kva； f g ne发电机额定转速 150r/min；k1系数伞式机组取 k1=9。 23 176500 91003( ) 150 f gt （备注：水电站设计手册水力机械p164 式 3-6） 1.4.21.4.2 水轮发电机转子重量水轮发电机转子重量 g gz z 按发电机总重量的 1/2 估算：所以，gz= 0.5gf =501.5（t） 1.4.31.4.3 发电机飞轮力矩发电机飞轮力矩 gdgd2 2 按式 gd2=k2di3.5lt（） 2 mt k2经验系数取 k2= 5.2；di9.338m；lt-1.953m 所以：gd2=5.29.3383.51.953=25.27103（） 2 mt （备注：水电站设计手册水力机械p164 式 3-7） 水轮发电机型号：sf15060/1280 27 d2 d1 d3 d4 d5 h1 h2 h3 h4h5 h6 h7 h8 sf150-60/1280 水轮发电机外形尺寸示意图 28 第二章第二章 电气部分电气部分 2.12.1 变压器选择变压器选择 2.1.12.1.1 主变及联络变的选择主变及联络变的选择 1220kv 侧：已知发电机单机容量为：176470.6 kva。因主接线采用单元接线故所需变压器容 量为 176470.6 kva。查电力系统设计手册可选择变压器型号： sfp7-240000220。 2 500kv 侧：采用三角形接线，选用两台自耦变压器，额定容量为 176470.6kva，查电力系 统设计手册可选择变压器型号：odfpsz-250000/500 2.1.22.1.2 厂用变压器的选择厂用变压器的选择 根据设计任务书要求厂用变按装机容量的 0.5%选定，可确定厂用变容量为： sj =（kva） ， 4 120 10 0.5%7058 0.85 kw 共设置厂变 4 台，每台容量为： =1765（kva） ， 1 7058 4 s 29 查电力工业常用设备手册选择厂用变型号为：sg-180015 。 2.22.2 短路电流计算短路电流计算 2.2.12.2.1 绘制等值电路图绘制等值电路图 取 =100mva ， =upj ， 电源电势标幺制： d s d u0 . 1 75.15 75.15 * g e 100 0.220.125 1500.85 d gg nn s xx pcos 1 1 %20.2100 0.081 100100250 dk t n su x s 1 2 %2.4100 0.00960 100100250 dk t n su x s 1 3* %15.4100 0.062 100100250 kd t n us x s 3 %14100 0.058 100100 240 kd t n us x s 将各电抗按顺序编号（省去*号） 等值电路图如下： 30 2 d d3 1 d x 0.062 18 x 0.062 17 x 0.081 16 x 0.081 15 14 13 12 11 10 9x 0.058 x 0.058 x 0.058 x 0.058 x 0.0580.058 x 0.125 x8 0.125 x7 0.125 x6 0.125 x5 0.125 x4 0.125 x3 0.125 x1 0.125 x2 s8s7s6s5 s4s3s2 s1 500kv 220kv 图图 3-13-1 2.2.22.2.2 计算三相短路时的短路电流计算三相短路时的短路电流 短路点的选择如图所示： 1 当 d1 点发生三相短路时 （1）化简等值电路为： 1939 0.0580.1250.183xxx 2019 10.058 0.031 66 xx 21115 0.1250.0810.206xxx 93 66 150/0.851058ssmva 等值电路图如下： 31 d1 x 0.031 20 x 0.026 22x 0.026 21 图图 3-23-2 21 23 0.206/20.103 2 x x 1012 150 2 353 0.85 sssmva 则网络可化简为： s9s10 d1 图图 3-33-3 （2）将转移电抗化为个电源到短路点的计算电流： 32 9 920 10 1023 1058 0.0310.33 100 353 0.1030.36 100 ca d ca d s xsx s s xsx s （） （） （3）电流 s9供给在短路点处产生的短路电流 电流基准值 （ka） 9 9000.85 2.66 3230 d i 查发电厂电气部分附录十二水轮发电机运算曲线： t = 0s ， 时，0.33 ca x （ka）3.4i 3.4 2.669.04i t = 0.2s ， 时， 0.33 ca x （ka） 0.2 2.76i （）0.2 2.76 2.667.34i （） t = 4s ， 时，0.33 ca x （ka）2.92i2.92 2.667.77i （4）电源 s10供给在短路点处产生的短路电流 电流基准值 （kv） 10 353 0.89 3230 d i 查附录十二水轮发电机运算曲线： t = 0s ， 时，0.36 ca x （kv）3.1i 3.1 0.892.76i t = 0.2s ， 时，0.36 ca x （kv） 0.2 2.56i （）0.2 2.56 0.892.28i （） t = 4s ， 时，0.36 ca x （kv）2.84i2.84 0.892.53i （5）求短路点总的三相短路电流 （ka） 1 9.042.7611.8 d i 33 （ka） 10.2 7.342.289.62 d i （） （ka） 1 7.772.5310.3 d i （6）求短路点的短路容量 （mva） 1 3 11.8 2204496 d s （7）求三相短路冲击电流 取 ksh=1.8 ish=（ka）2 1.8 11.829.95 2当 d2点发生三相短路时， （1）化简等值电路为： 39 20 0.0580.125 0.031 66 xx x 21216 0.1250.0810.206xxx 9 1058s 网络可化简为： d2 x 0.125 1 x 0.081 15 x 0.031 20x 0.206 21 s1 s9 s2 图图 3-43-4 将 s2、s9 合并 1029 1234sssmva 2120 22 2120 0.206 0.031 0.207 0.2060.031 x x x xx 34 232215 0.0270.0810.108xxx x 0.125 1x 0.108 23 s1 s10 d2 图图 3-53-5 （2）将转移电抗化为各电源到短路点的计算电抗： 1 11 176.47 0.1250.22 100 ca d s xsx s （） 10 1023 1234 0.1081.33 100 ca d s xsx s （） （3）电流 s1 供给在短路点处产生的短路电流，先求以电源 s1 容量为基准容量，以短路点平 均电压为基准电压的电流基准值。 1 150/0.85 6.45() 3 15.75 d ika 查发电厂电气部分附录十二水轮发电机运算曲线： t = 0s ， 时，0.22 ca x （ka）5.04i 5.04 6.4532.51i t = 0.2s ， 时， 0.22 js x （ka） 0.2 3.64i （）0.2 3.64 6.4523.48i （） t = 4s ， 时，0.22 js x （ka）3.2i3.2 6.4520.64i （4）电源 s10供给在短路点处产生的短路电流 35 查曲线，对应。1.33 ca x t = 0s 时， （ka）0.8i 1234 0.81.08 45.2936.23 3 15.75 i t = 0.2s 时， （ka） 0.2 0.8i （）0.2 0.8 45.2936.23i （） t = 4s 时， （ka）0.88i0.88 45.2939.86i （5）求短路点总的三相短路电流 （ka） 2 35.51 36.2368.74 d i （ka） 20.2 23.4836.2359.71 d i （） （ka） 2 20.6439.8660.5 d i （6）求短路点的短路容量 （mva） 2 368.74 15.751873 d s （7）求三相短路冲击电流 取 ksh=1.9 ish=（ka）2 1.9 68.74184.15 3当 d3点发生三相短路时 (1)化简等值电路为： 1939 20 21115 21 23 93 1012 0.183 0.031 0.206 0.103 2 61058() 353() xxx x xxx x x ssmva sssmva 36 等值电路图如下： 3 0.062 18 0.062 17 10 9 0.103 23 0.031 20 图图 3-63-6 17 24 2320 25 2320 11109 0.062 0.031 22 0.031 0.103 0.024 0.031 0.103 353 10581411() x x x x x xx sssmva 则网络可化简为： 37 x 0.024 25 d3s11 图图 3-73-7 （2）将转移电抗化为各电源到短路点的计算电抗： 11 25 1411 0.0240.34 100 ca d s xx s （3）电流 s11 供给在短路点处产生的短路电流 查曲线，对应。0.34 ca x t = 0s 时， （ka）3.29i 1411 3.293.29 1.555.1 3 525 i t = 0.2s 时， （ka） 0.2 2.79i （）0.2 2.79 1.554.32i （） t = 4s 时， （ka）2.88i2.88 1.554.64i （4）求短路点总的三相短路电流 （ka） 3 5.1 d i （ka） 30.2 4.32 d i （） （ka） 3 4.46 d i （5）求短路点的短路容量 （mva） 3 3 5.1 5254632 d s （7） 求三相短路冲击电流 ish=（ka）2 1.8 5.112.94 38 2.2.32.2.3 计算单相短路时的短路电流计算单相短路时的短路电流 1 当点发生单相短路时的短路电流计算 1 d （1）负序网络及化简 1 1939 20 21115 100 0.2230.126 150/0.85 0.1260.0580.284 0.284 0.048 6 0.1260.0810.207 x xxx x xxx 网络可化简为：图图 3-83-8 0.048 20 0.207 22 0.207 21 d1 图图 3-83-8 21 23 0.207 0.104 22 x x 网络可化简为图图 3-93-9 39 0.048 20 0.104 23 d1 图图 3-93-9 2320 2 2320 0.104 0.048 0.033 0.1040.048 x x x xx (2)零序网络及化简 1517 19 1517 219 21 27 0.081 0.062 0.035 0.081 0.062 0.058 0.009 6 x x x xx xx x x 28 0.035 0.018 2 x 网络可化简为： x 0.009 27x 0.018 28 d1 40 图图 3-103-10 0 0.009 0.018 0.006 0.0090.018 x (3)(3) 点发生单相短路时的短路电流,单相短路时的附加电抗 1 d (1) 20 0.0330.0060.039xxx 作出正序增广网络并化成各电源到新的短路点的转移电抗，再求出计算电抗： x 0.039 x 0.103 23x 0.031 20 s10 s9 d1 d1 图图 3-113-11 (1) 20 (1) 23 0.031 0.039 0.031 0.0390.082 0.103 0.103 0.039 0.1030.0390.27 0.031 x x 网络可化简为： 41 x 0.27 23 x 0.082 20 s10 s9 d1 图图 3-123-12 9 10 1058 ()0.0820.87 100 353 ()0.270.95 100 ca ca xs xs 查附录十二水轮发电机运算曲线： t = 0s ， 时，0.87 ca x （ka）1.24i 1058 1.243.3 3230 i 查附录十二水轮发电机运算曲线： t = 0s ， 时，0.95 ca x （ka）1.15i 353 1.151.02 3230 i “(1)(1) 1 3 (3.3 1.02)12.96() d imika 2 计算当 d2 点发生单相短路时的短路电流 （1）负序网络及化简 42 1 19 20 21 0.126 0.284 0.284 0.048 6 0.1260.0810.207 x x x x 网络可化简为： x 0.048 20 x 0.207 21 x 0.062 15 x 0.126 1 d2 图图 3-133-13 由 y转换 2115 222115 20 2015 232015 21 0.207 0.062 0.2070.0620.536 0.048 0.048 0.062 0.0480.0620.124 0.207 x x xxx x xx xxx x 进一步化简 2122 24 2122 0.126 0.536 0.102 0.1260.536 x x x xx 则 2423 2 2423 0.102 0.124 0.056 0.1020.124 xx x xx (2)零序网络及化简 1 100 0.1020.058 150/0.85 x 43 x 0.058 1 d2 图图 3-143-14 0 0.058x (3)当 d2 发生单相短路时的附加电抗 (1) 20 0.0560.0580.114xxx 作出正序增广网络并化成各电源到新的短路点的转移电抗，再求出计算电抗： x 0.32 23x 0.37 1 x 0.114 x x 0.108 23x 0.125 1 d2 d2 s2s1 s2 s1 图图 3-153-15 44 (1) 1 (1) 23 0.125 0.114 0.1250.1140.37 0.108 0.108 0.114 0.1080.1140.32 0.125 x x 1 10 176 ( )0.370.65 100 1234 ()0.323.95 100 ca xs xca s 太大，由 s10 供给短路点处的短路电流可忽略 10 () ca xs 查附录十二水轮发电机运算曲线： t = 0s ， 时，0.65 ca x （ka）1.68i 176 1.6810.85 3 15.75 i “(1)(1) 2 3 10.8532.55() d imika 3 当点发生单项短路的短路计算 3 d （1） 负序网络及化简 1 1939 20 21115 21 22 100 0.2330.126 15010.85 0.284 0.284 0.048 6 0.207 0.104 2 x xxx x xxx x x 网络可化为： 45 x 0.062 18 x 0.104 22x 0.048 20 x 0.062 17 d3 图图 3-163-16 18 17 23 1718 0.031 x x x xx 网络可化为： x 0.031 23 x 0.104 22x 0.048 20 d3 图图 3-173-17 由 y转化 46 24 25 2425 2 2425 0.048 0.031 0.0480.0310.093 0.104 0.104 0.031 0.1040.0310.202 0.048 0.093 0.202 0.064 0.2020.093 x x xx x xx （2）零序网络及化简 9 19 0.058 0.058 0.01 6 x x 则网络可化简为： 47 x 0.01 19 x 0.081 16 x 0.081 15 x 0.062 18 x 0.062 17 d3 图图 3-183-18 17 20 15 21 2119 22 2119 0 0.062 0.031 22 0.081 0.041 22 0.041 0.01 0.008 0.041 0.01 0.081 0.0310.039 x x x x x x x xx x (3)d3 点发生短路时的附加电抗 (1) 20 0.0640.0390.103xxx 作出正序增广网络并化成各电源到新的短路点的转移电抗，再求出计算电抗： x 0.103 x 0.024 25 d3 s11 图图 3-193-19 48 1 25 0.0240.1030.127 1411 0.1271.79 100 ca x x 查附录十二水轮发电机运算曲线： t = 0s ， 时，1.79 ca x （ka）0.61i 1411 0.610.95 3 525 i 故障系数 m=3 “(1)(1) 3 3 0.952.85() d imika 2.32.3 主要电气设备的选择及检验计算主要电气设备的选择及检验计算 2.3.12.3.1 断路器及隔离开关的选择校验断路器及隔离开关的选择校验 一、断路器的选择校验 1500kv 侧 工作电压： （kv）500 g u 工作电流： （a）214 85 . 0 5003 150 05 . 1 3 05 . 1 05 . 1 max nn n ng cosu p ii 初选 dl 型号为： fa4500，ie=3150（a） （1）校验断路器的开断能力 d2短路时，通过该侧断路器的电流最大，故 （ka） （ka） 满足要求。40 de i 2 5.1 d i （2）校验动稳定性 （设备允许的动稳定电流峰值）= 125（ka） ，（ka） max i12.94 sh i 满足要求。 max i sh i （3）校验热稳定性 （ka）48003402 2 tie 取 ， hgbjs ttttstb3sth032 . 0 49 则 stjs3032 . 0 03 . 0 3 因为 1s 故不考虑非周期分量的热效应 js t 所以 js t t d t i i i q js js 12 2 10 2 2 2 3 12 2 1021.22 2 2 2 js js t t i i tit 2 故满足热稳定性。 2220kv 侧 工作电压： （kv）220 g u 工作电流： （a）486 85 . 0 2203 150 05 . 1 3 05 . 1 05 . 1 max nn n ng cosu p ii 初选 dl 型号为： sw7-220，ie=3150（a） （1）校验断路器的开断能力 d1短路时，通过该侧断路器的电流最大，故 （ka） （ka） ，满足要求。21 de i 1 11.8 d i （2）校验动稳定性 （设备允许的动稳定电流峰值）= 55（ka） ，（ka） max i29.95 sh i ，满足要求。 max i sh i （3）校验热稳定性 （ka） 22 2141764 e it 取 ， hgbjs ttttstb3sth032 . 0 则 stjs3032 . 0 03 . 0 3 因为 1s 故不考虑非周期分量的热效应 js t 所以 js t t d t i i i q js js 12 2 10 2 2 2 3 12 2 1025.49 2 2 2 js js t t i i tit 2 故满足热稳定性。 以上型号查自 发电厂电气部分 p226 注：母联断路器的 220kv 进出线侧断路器（即上述型号）选择一致。 50 二、隔离开关的选择 1500kv 侧 工作电压： （kv）500 g u 工作电流： （a）214 85 . 0 5003 150 05 . 1 3 05 . 1 05 . 1 max nn n ng cosu p ii 初选 dl 型号为： gw6500d，ie=3150（a） 查发电厂电气部分p227 （1）校验动稳定性 （设备允许的动稳定电流峰值）= 80（ka） ，（ka） max i12.94 sh i ，满足要求。 max i ch i （2）校验热稳定性 （ka）48003402 2 tie 取 ， hgbjs ttttstb3sth032 . 0 则 stjs3032 . 0 03 . 0 3 因为 1s 故不考虑非周期分量的热效应 js t 所以 js t t d t i i i q js js 12 2 10 2 2 2 3 12 2 1021.22 2 2 2 js js t t i i tit 2 故满足热稳定性。 2220kv 侧 工作电压： （kv）220 g u 工作电流： （a）486 85 . 0 2203 150 05 . 1 3 05 . 1 05 . 1 max nn n ng cosu p ii 初选 dl 型号为： gw6220g，ie=1000（a） 查发电厂电气部分p228 （1）校验动稳定性 （设备允许的动稳定电流峰值）= 50（ka） ，（ka） max i29.95 sh i 基本满足要求。 51 （2）校验热稳定性 （ka） 22 2131323 e it 取 ， hgbjs ttttstb3sth032 . 0 则 stjs3032 . 0 03 . 0 3 因为 1s 故不考虑非周期分量的热效应 js t 所以 js t t d t i i i q js js 12 2 10 2 2 2 3 12 2 1025.49 2 2 2 js js t t i i tit 2 故满足热稳定性。 2.3.22.3.2 载流导体及绝缘子的选择载流导体及绝缘子的选择 一、220kv 母线及绝缘子的选择校验 1母线按经济电流密度选择母线截面 依据最小负荷年利用小时=6350h，查发电厂电气部分p64 图 3-11，经济密度 max t j=0.68（a/min2） ，所以 （mm2） ，由发电厂电气部分附表 1-5，选 486 714.7 0.68 g e i s j 择矩形硬铝母线尺寸为 1008（mm2）三相水平布置，母线竖放。 （1） 校验热稳定 满足热稳定要求的母线最小截面积： （mm2） ， c=97 6 11 1.05 311 103323 97 minfk skq c 由发电厂变电站电气部分 p74 查得： s smin ， 故满足要求。 （2） 校验动稳定 单位长度三相母线受到的相间带电动力： ，取 a=4m，shi a f 2 1 173 . 0 则 （n/m） 2 1 0.17329.9539 4 f 母线受到的最大相间应力： （pa） 2 2 6 6 391 143 10 1010 1.067 10 p f l w 52 查电气一次 ，=1.067（cm3） ，取 l=1m。w 因为（硬铝母线最大允许应力） ，反求满足动稳定的最大允许跨距。 al （m） 66 max 107.67.6 70 101.067 1044.3 29.95 al ala sh w lw fi 查发电厂电气部分水平放置矩形母线要求绝缘子跨支不得超过 1.52.0m，一般等于一个 配电间隔，故满足要求，可取 l=1.8m。 （3）母线的共振校验 固有频率： （hz） 4 2 1120.231 1121.55 10123 57 i mi i r f 查设计手册电气二次p256，导体的惯性半径 ri=0.289，与导体有关的系数， 4 1055 . 1 i 对于每相矩形导体片间的共振频率范围为 35135hz，135hz，=1，故可不考虑母线共振问 m f 题。 2绝缘子 依工作电压及户外布置要求选定型号为 zs-220。 ue=220kv，绝缘子高度 h=2100mm，机械破坏负荷为 400kg 。 短路时作用在绝缘子上的电动力： （kg） 2 2 22 29.951.2 1.76 101.76 109.47 2 chp i l p a （kg）2404006 . 06 . 0 xu p 由于 p0.6pxu ，故该绝缘子满足热稳定要求。 二、发电机出口母线选择及校验 为避免大发电机出口短路这种严重故障，出口母线采用分相式全封闭母线。 计算回路中持续工作电流： （a） ，取 ig=10000a 6 . 6792 1075.153 1015005 . 1 3 05 . 1 3 3 cosu p i n n g 导体截面积： （mm2）1386617819014 . 3 22 m s 外壳截面积： （mm2）1590041942514 . 3 22 k s 1导体散热计算 （1） 辐射散热导体外表面和外壳内表面的相当黑度系数 53 8 . 0 1 85 . 0 1 888 . 0 14 . 3 38 . 0 14 . 3 85 . 0 1 1 1 11 1 ）（ ）（ knkfn mf m n u u 其中，取 0.85，。 knm ， mmf du kkfn du 则导体对外壳的辐射散热为： mf km nmf u tt q 44 100100 7 . 5）（）（ （w/m）25438 . 0 4 . 3 100 65273 100 90273 8 . 07 . 5 44 ）（）（ （3）对流散热 定性尺寸：（m）254 . 0 2 508 . 0 2 38 . 0 888 . 0 定性温度： （） 5 . 77 2 6590 x t 用插入法查水电站设计手册电气一次 p274 表 7-21，得在定性温度下空气的物理参数： （kcal/） ， （m2 ） ，（1/） ， 2 1060 . 2 hm 6 1082.20 v 3 1085 . 2 ， （-普朗特尔准则数） 。6925 . 0 r p r p 葛拉晓夫准则数： 2 v ttg g km r ）（ 7 26 33 10642 . 2 1082.20 6590254 . 0 81 . 9 1085 . 2 ）（ ）（ 努谢尔特准则数： 34.1110642 . 2 6925 . 0 4 . 04 . 0 2 . 072 . 0 ）（）（ rru gpn 导体对外壳的对流散热： （w/m）48.63 38 . 0 888 . 0 ln 65901060 . 2 34.1131 . 7 ln 31 . 7 2 ）（ ）（ ）（ ）（ m k kmu md d d ttn q 2外壳散热计算 （1）辐射散热计算 22 4 . 2 9 . 0 2 11 sin a d sin k f 外壳对周围空间的辐射散热： 54 kf f ok kkf u tt q 90 1 100100 7 . 5 44 ）（）（ （w/m） 9 . 35614 . 3 9 . 0 90 22 1 100 40273 100 65273 85 . 0 7 . 5 44 ）（）（ （2）对流散热的计算 定性尺寸：=0.9（m） k d 定性温度： 5 . 52 2 4065 t 插入法查得在定性温度下空气的物理参数：， （kcal/） 2 10445 . 2 hm （m2 ） ，（1/） ，则： 6 1021.18 v 3 10072 . 3 6975 . 0 r p 葛拉晓夫准则数： 2 v ttg g km r ）（ 8 26 33 1056.16 1021.18 40659 . 081 . 9 10072 . 3 ）（ ）（ 努谢尔特准则数： 3 1 6 1 102 . 0 384 . 0 36 .