水电厂电气部分的设计.doc

目录一、题目二、原始资料三、水电站电气部分研究的背景四、电气主接线的设计1）、电气主接线须满足以下要求2）、主接线方案的拟定3）、方案比较五、导线的初步选择和变压器的选择1）、与系统相连45km导线的选择2）、变压器的选择六、短路电流计算七、电气一次设备的选择计算1）、6.3KV母线的选择2）、110kV母线的选择3）、断路器和隔离开关的选则八、发电机机端电缆的选择九、 参考文献一、题目：215MW水力发电厂电气一次部分设计二、原始资料：1、待设计发电厂类型： 水力发电厂 ；2、发电厂一次设计并建成，计划安装215 MW 的水力发电机组，利用小时数 4000 小时/年。3、待设计发电厂接入系统电压等级为110kV， 距系统110kV发电厂45km；出线回路数为4回；4、电力系统的总装机容量为 600 MVA、归算后的电抗标幺值为 0.3，基准容量Sj=100MVA；5、发电厂在电力系统中所处的地理位置、供电范围示意图如下所示。 6、低压负荷：厂用负荷（厂用电率） 1.1 %；7、高压负荷： 110 kV 电压级，出线 4 回，为 I 级负荷，最大输送容量60 MW， cos = 0.8 ；8、环境条件：海拔 1000m；本地区污秽等级2 级；地震裂度216.5A。所以选取导线LGJ-50/8（r=0.65/km，x=0.4/km）。2）、变压器的选择1、 1T和2T变压器高压侧为110KV,低压侧为6.3KV根据发电厂及变电站电气设备，接于发电机汇流主母线上的主变，其输送容量应为该母线上发电机的总容量扣除接在该母线上的近区负荷的最小值，原则选择变压器，由于油浸式变压器有30%的过载能力。所以有以下计算：查发电厂电气部分课程设计表322 110KV双绕组变压器技术参数1得 表一 1T和2T变压器主要技术参数名称参数型号额定容量高压侧高压分接范围低压侧联接组标号空载损耗短路损耗空载电流（%）阻抗电压（%）SF7-31500/11031500KVA110KV22.5%6.3KVYNd1138.5KW148KW0.810.52）、3T为厂用变压器其高压侧为6.3KV，低压侧为0.4KV。根据发电厂及变电站电气设备及根据要求厂用电率为1.1%，则 表二 3T变压器主要技术参数名称参数型号高压高压分接范围低压联接组标号空载损耗短路损耗空载电流（%）阻抗电压（%）SZ6-4006.3KV42.5%0.4KVYyno870W4200W343）、最终选定变压器表三 变压器的选择变压器型号阻抗电压（%）1T、2T3TSF7-31500/110SZ6-400/6.310.54六、短路电流计算1）、 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。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）、短路计算点分别选取高压和低压母线为短路计算点。5）、计算过程短路电流的计算采用标幺值进行近似计算，取统一基准容量Sj=100MVA，将各级电压的平均额定电压取为基准电压，即Uj=UV。1、短路时短路电流计算，取=0.21。系统侧短路电流为：发电机侧短路电流为：当时，查电力工程电气设计手册P132Error! No bookmark name given.曲线表得各时刻电流标幺值。 各时刻短路电流的有名值为： 点短路时，各时刻短路电流的有名值为：发电厂高压侧=1.85，对应系统侧：发电机侧：d1点：2、 d2点短路，取=0.21。系统侧提供短路电流：发电机侧提供短路电流：当时，查电力工程电气设计手册曲线表得各时刻电流标幺值。 各时刻短路电流的有名值为：d2点短路时，零时刻的短路电流：取发电机机端=1.90，对应。系统侧：发电机侧：d2点短路时：经上面d1、d2点短路电流计算，可以得到如表四所示不同短路点短路电流值。表四 短路电流短路点短路电流短路短路（KA）5.3734.22（KA）3.1820.60（KA）2.0412.72七、电气一次设备的选择计算1）、6.3KV母线的选择选型：考虑到水电站一般处于较偏僻的地方，电站厂房位于河流边，且空间较狭窄。为了节约空间，同时满足机械强度的要求，站内所有母线选铝母线-LMY。1. 母线最大持续工作电流为：按经济电流密度选择，查电力工程电气设计手册P336，由图8-1查得，。查发电厂电气部分附表2，选用槽形铝导体，截面尺寸为：，即LMY-175-80-8-12，槽形母线，其集肤效应系数，。当周围环境温度为18时，温度修正系数。2. 热稳定校验正常时运行的最高温度：查电气工程电气手册得C=101，满足短路时发热的最小导体截面为：满足热稳定要求。3. 动稳定校验已知冲击电流的有效值。查发电厂电气部分附表2得h=175mm；P203导体水平放置时选取的跨距一般不超过1.5-2m，取L=1.7m。双槽形导体间作用力：查发电厂电气部分附表2得，。则条间应力为：满足动稳定要求。(导体相间允许应力，其值查发电厂电气部分可得)2）、110kV母线的选择1. 流过母线最大持续工作电流为：查发电厂电气部分附表，选用LMY-254。矩形母线其集肤效应系数，周围环境温度为18时，温度修正系数K=1.07。2.热稳定校验：正常运行时导体最高温度：查发电厂电气部分表得C=99。满足短路时发热的最小导体截面为：满足热稳定要求。3.动稳定校验：已知查发电厂及变电站电气设备表得相间距离a=400mm，跨距l=1.2m。母线相间应力为：母线的截面系数：所以满足动稳定校验3）、断路器和隔离开关的选则1、选择高压断路器的类型 根据环境条件、适用技术条件及各种断路器的不同特点进行选择。由于真空断路器、断路器在技术性能和运行维修方面有明显优势，目前在系统中应用十分广泛，10KV及以下一般选用真空断路器，35KV及以上多选用断路器。同时需要安装地点选在屋外时或户外式。2、断路器选择条件a) 额定电压和电流选择：，b) 开断电流选择：断路器的额定开断电流不小于断路器出头分离瞬间实际开端的短路电流周期分量有效值来选择，即应满足。当断路器的较系统短路电流大很多时，简化计算可用进行选择。c) 短路关合电流的选择：为了保证断路器在关合短路电流时的安全，断路器的额定关合电流。d) 短路热稳定和动稳定校验：，3、隔离开关的选择（1）参数选择项目参数技术参数正常工作条件电压、电流、频率、机械负荷短路稳定性动稳定电流、热稳定电流和持续时间承受过电压能力对地和断口间的绝缘水平、泄漏比距操作性能分和小电流、旁路电流和母线环流，单柱式隔离开关的接触区，操作结构环境参数环境环境温度、海拔高度、相对湿度、污秽环境保护电磁干扰（2）型式选择 隔离开关的型式，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合技术经济比较后确定。4、1号,2号，3号，4号断路器及隔离开关的选择流过断路器的持续工作电流：通过断路器的短路电流为：短路时电流最大冲击值：短路电流热效应：选择ZN12-10户内手车式高压真空断路器，设备部分参数如下表五：计算数据ZN12-10GN2-106.3KV10KV10KV1804.22A2000A2000A12.72KA50KA34.22KA125KA34.22KA125KA855、5号,6号7号断路器的选择流过断路器的持续工作电流：通过断路器的短路电流为：短路时电流最大冲击值：短路电流热效应：选择SW4-110/1000断路器，设备部分参数如下表：表六 断路器、隔离开关选择结果表计算数据SW4-110/1000GW4-110(D)110KV110KV110KV206.67A1000A630A2.04KA18.14KA5.37KA55KA5.37KA55KA55八、发电机机端电缆的选择1.长期流过的负荷电流为：查发电厂及变电站电气设备表，多根铝芯电缆型电缆4条，I=284A2. 按长期发热允许电流校验当实际温度为20，额定环境温度为35，正常发热允许最高温度为65时当两根电缆间距为200mm,并列敷设时，查电力电缆施工手册附录表得修正系数K=0.87故两根电缆允许载流量为：3. 热稳定校验短路前电缆最高运行温度：查发电厂电气部分P182表6-9得C=91。热稳定所需要最小截面为：故选择4根电缆满足要求3。九、 参考文献1 熊信银发电厂电气部分M北京：中国电力出版社，2004：28-2102 陈怡、蒋平、万秋兰电力系统分析M北京：中国电力出版社，2005：1-733 弋东方电力工程电气设计