2x12000kw火电厂电气部分设计_毕业设计.doc

2x12000kw 火电厂电气部分设计火电厂电气部分设计 前言前言 是高职高专院校发电厂及电力系统专业的主干专业课部分之一, 是理论和实践并重的专业课程,具有实践性强应用性广的特点,本次设 计的题目是 2x12000kw 火电厂电气部分设计,设计任务是:设计发电 厂主接线,并论证设计的主接线是最佳方案,选择主变压器的台数及容 量,设计发电厂厂用电接线,并选择厂用变压器的台数及容量,计算短 路电流,选择导体和主要电气设备,电站防雷装置设计和继电保护配置. 此次设计的发电厂一方面供电给县办企业和农业用电,另一方面 还向电力系统送电且拥有 I,II 类重要负荷, 所以发电厂是电力系统的 重要组成部分,也直接影响着整个电力系统的安全与运行,在发电厂中,一 次接线和二次接线都是其电气部分的重要组成部分,本次设计中主要 针对了一次接线的设计,从主接线方案的确定到厂用电的设计,从短路 电流的计算到电气设备的选择以及配电装置的布置,都做了较为详尽 的阐述,二次接线则以继电保护配置的选择为专题做了深入细致的介 绍.且在设计过程中,综合考虑了经济性.可靠性和可发展性等多方面 因素,在确保可靠性的前提下力争经济性。 本次设计所要求的基本理论,基本知识和基本技能是本专业学生 毕业后从事电力行业运行,维护,检修,管理工作所必备的专业基础. 编者 目录目录 前言前言 第第 1 章章 发电厂电气主接线设计及主变压器的选择发电厂电气主接线设计及主变压器的选择 1.1 原始资料分析6 1.2 主变压器的选择6 1.2.1 主变压器容量的选择6 1.2.2 主变压器台数的选择6 1.2.3 主变压器型号的选择及校验6 1.2.4 主变压器相数、绕组、连接方式的选择7 1.3 主接线的设计7 1.3.1 设计步骤7 1.3.2 初步设计方案7 1.3.3 最优方案确定9 第第 2 章章 发电厂厂用电接线设计及厂用变压器选择发电厂厂用电接线设计及厂用变压器选择 2.1 厂用变压器容量及台数的选择10 2.2 负荷的分类与统计11 2.3 厂用电接线设计11 第第 3 章章 计算短路电流计算短路电流 3.1 短路电流计算的目的与步骤12 3.1.1 短路电流计算的目的12 3.1.2 计算步骤12 3.2 主变压器的参数计算及短路点的确定12 3.2.1 变压器、发电机、线路参数确定12 3.2.2 短路点的确定14 3.2.3 各短路点的短路计算15 3.3 厂用电短路电流计算及等值电路图20 3.4 绘制短路电流计算结果表25 第第 4 章章 选择导体选择导体 4.1 母线的选择25 4.1.1 6KV 母线选择及校验25 4.1.2 10KV 母线选择及校验26 4.1.3 110KV 母线选择及校验27 4.2 架空线选择及校验28 4.2.1 6KV 架空线选择及校验28 4.2.2 10KV 架空线选择及校验28 4.2.3 35KV 架空线选择及校验29 4.2.4 110KV 架空线选择及校验29 4.3 10KV 电缆选择及校验29 第第 5 章章 高压电气设备的选择及校验高压电气设备的选择及校验 5.1 变压器侧高压开关和电气设备选择及校验30 5.1.1 高压隔离开关和断路器的选择及校验30 5.1.2 高电压互感器选择及校验33 5.1.3 高压电流互感器选择及校验36 5.2 出线回路高压开关和电气设备选择及校验39 5.2.1 高压隔离开关和断路器的选择及校验39 5.2.2 高压电流互感器选择及校验40 第第 6 章章 电站防雷装置设计电站防雷装置设计 6.1 发电厂防雷设备的选择41 6.1.1 水塔的防雷41 6.1.2 烟囱的防雷41 6.1.3 厂房内电气设备的防雷41 6.1.4 变压器的防雷41 6.2 出线端的防雷措施41 6.3 变压台的防雷措施42 第第 7 章继电保护配置章继电保护配置 7.1 变压器的继电保护42 7.1.1 瓦斯保护42 7.1.2 过电流保护42 7.1.3 纵联差动保护43 7.1.4 过负荷保护43 7.1.5 零序（接地）保护43 7.2 发电机的继电保护43 7.2.1 纵联差动保护44 7.2.2 过电流保护44 7.2.3 定子绕组单相接地保护44 7.2.4 匝间短路保护44 7.2.5 转子一点接地保护44 7.2.6 失磁保护44 7.2.7 定子过电压保护44 7.2.8 定子过负荷保护45 7.3 线路的继电保护45 7.3.1 线路相间短路的电流电压保护45 7.3.2 线路的接地保护45 7.3.3 线路的距离保护46 附图 1 发电厂电气主接线 图47 附图 2 发电厂厂用电接线 图47 附图 3 高压出线断面 图48 附表 主要电气设备表49 参考文献50 第第 1 章章 发电厂电气主接线设计及主变压器的选择发电厂电气主接线设计及主变压器的选择 1.1 原始资料分析原始资料分析 资料分析：查电力工程电气设计手册 （上册） ，知小型容量电厂一般 指总容量在 200MW 以下，安装的单机容量一般不超过 30MW，而本设计电厂 总容量 2x12MW,在 200MW 以下，单机容量小于 30MW，为小型凝汽式火电厂。 从负荷特点及电压等级可知，它有三个电压等级，110KV 与系统有四回馈线， 是电厂向系统送电的主干线路是一级负荷；35KV 架空线有 2 回馈线，是电厂 与地方电力网的连接线是二级负荷；10KV 侧共六回出线，其电压等级与发电 机端相符，采用直馈线为宜是是二级负荷。 1.2 主变压器的选择主变压器的选择 1.2.1 主变压器容量的选择主变压器容量的选择 据电力电气一次部分的公式 P供=P发(1Xehy)=12(10.1)=10.8MV P负=P供(1Xwt)=10.8(10.1)=9.72MV ST=P负/cos=9.72/0.8=12.15MV=12150KVA 注：Xehy凝汽式火电厂用电率8%10% Xwt网损率5%10% 1.2.2 主变压器台数的选择主变压器台数的选择 发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台，对装设两台变压器的发 电厂，当其中一台主变压器退出运行时，另一台变压器应能承担 70%的容量。 本设计电站为小型凝汽式火电厂，为了满足运行的可靠性和灵活性，其主 变压器共用 2 台，为保证发电机电压出线供电可靠性，接在发电机电压母线上 的主变压器满足用电负荷的可靠性要求。 1.2.3 主变压器型号的选择及校验主变压器型号的选择及校验 本设计有 3 个电压等级，两种升高电压。最高电压为 110KV，且最大机组 容量为 2X12=24MW，满足要求故选择两台三相三绕组主变压器，查课本电 气设备实用手册 （注：周文俊主编、中国水利水电出版社、上册）P209。选其 型号为：SFSL712500/110 额定容量 SNT=12500KVA 额定电压：高压 110KV、中压 35KV、低压 10.5KV。短路损耗PK=87KW ,空载损耗： P0=23KW，阻抗电压 UK% 高低：10.5、高中：17.5、中低：6.5 空载电 流 I%：1.2 连接组标号：YN,yn0,d11。 检验计算负荷：S总=2X4+1X2+1.5X3+1X3=17500KVA 任一台变压器单独工作时应满足全部总计算负荷 70%的需要。本设 计中 SNT=12500KVAS总=17500X0.7=12250KVA，满足全部总计算 负荷 70%的需要。 任一台变压器单独工作满足一、二类负荷的需要。 本设计 SNT=12500KVAS(I+II)=2000X4+1000X2=10000KVA 满足重要 负一、二级的需要。以上主变压器容量的选择，同时能满足两个条件的需 要，选择校验结果合格。 1.2.4主变压器绕组、连接方式的选择主变压器绕组、连接方式的选择 依据电力工程电气设计手册P216,当不受运输条件限制时，在 330KV 及以下的发电厂均选用三相变压器，依据电力电气一次部分P97，当电厂有 三个电压等级时，一般可考虑采用三绕组变压器或自藕变压器。但中压侧电压 为 110KV 及以下时，多采用自藕变压器。依据电力工程电气设计手册 P216，最大机组容量为 125MW 及以下的发电厂，当有两种升高电压向用户供 电或与系统连接时，为满足电网在不同功率运行状况下的潮流分布要求提高供 电的可靠性和灵活性，减少电能损耗，宜采用三绕组变压器， （每个绕组的通过 容量应达到变压器额定容量的 15%及以上） 。两种升高电压的三绕组变压器一般 不超过两台。 （因为三绕组变压器比同容量双绕组变压器价格高 40%50%） 。运 行检修比较困难，台数过多时会造成中压侧短路容量过大，且屋外配电装置布 置复杂，故对其使用给予限制绕组连接方式。我国 110KV 系统及以上电压，变 压器绕组采用 Y 连接，35KV 采用 Y，其中性点多通过消弧线圈接地，35KV 及 以下电压采用连接。 1.3主接线的设计主接线的设计 1.3.1设计步骤设计步骤 电气主接线设计，一般分以下几步： （1） 拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基 础上，拟定出若干可行方案，内容包括主变压器型号、台数和容量、以 及各级电压配电装置的接线方式等，并依据对主接线的要求，从技术上 论证各方案的优、缺点。 （2） 对 3 个技术上比较好的方案进行经济计算。 （3） 对 3 个方案进行全面的技术，经济比较，确定最优的主接线方案。 （4） 绘制最优方案电气主接线图。 1.3.2 初步方案设计初步方案设计 在对原始资料分析的基础上，结合对电气接线的可靠性和灵活性及经济 性等基本要求，综合考虑，在满足技术，积极政策的前提下力争使其技术先 进，供电安全可靠，经济合理的主接线方案。 发电、供电可靠性是发电厂生产的首要问题，主接线的设计，首先应保 证其满足，不积压发电能力，同时尽可能减少传输能量过程中的损耗，以保 证供电的连续性，因而根据对原始资料分析，现拟定以下三个主接线方案。 方案一、 采用两台三相三绕组主变压器并联运行，发电机电压侧采用正常运行时 互为备用，而 35KV 高压侧采用变压器线路单元接线，1110KV 侧采用单母 线分段。10KV 侧也采用单母线分段与发电机电压侧相接。 （注：为限制短路 电流过大，在分段断路器 DQF 处加设电抗器） 方案二、 采用 2 台三相三绕组变压器并列运行，35KV 侧两回馈线采用变压器线 路单元接线。110KV 和 10KV 均采用单母线接线，两台发电机接在 10KV 侧 电压母线上。 方案三、 两台三相三绕组变压器并列运行，35KV 侧考虑用内桥接线，10KV 侧也 采用单母线与发电机电压侧相接，110KV 采用单母线分段，如图所示 。 1.3.2 最优方案确定最优方案确定 三种方案在技术上是可行的，根据本设计要求分析，10KV 电压侧出线回 路多，且有直线馈线，电压较低，宜采用屋内配电，其负荷为二、三级负荷， 因此采用单母线分段的接线形式，查其电力工程电气设计手册一次部分P47 知，单母线分段接线可有两个电源供电，断路器检修或母线故障尽量减少停运 的回路数和停运时间，满足供电可靠性，且适用范围 610KV 配电装置的出线 回数为 6 回及以上时；3563KV 配电装置的出线回数为 48 回时； 110KV220KV 配电装置出线回数为 34 回，两台 12MW 机组分别接在两段母 线上，剩余功率通过主变压器送往高一级电压 35KV 和 110KV。由于 12MW 机 组均接于 10KV 母线上，可选择轻型设备，在分段处（DQF）加装母线电抗器。 根据设计要求，为满足可靠性和灵活性，35KV 电压级出线 2 回，且有 2 台 主变压器，各台变压器的 35KV 侧采用变压器线路单元接线（桥型接线用于 具有两路电源的工厂，为了使接线简单） 。 110KV 电压级，出线回路 4 回，且是电厂向系统送电的主干线路，一级负 荷对于二级负荷一般要求有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能 保证对全部一级负荷不间断供电，为保证任一母线或断路器故障检修时，不会 停止对用户连续供电 ，且满足手册单母线分段接线适用范围，即 110220KV 配电装置出线回路为 3 回时，用断路器把母线分段后，对重要用户 可以从不同引出两个回路，有两个电源供电，即采用单母线分段。 （每段母线上 发电机容量为 12MW 时，一般采用单母线分段接线。 比较：综上分析所述，根据设计要求，比较三种主接线方案，遵循了可 靠性、灵活性、经济性的要求，在确保可靠性、灵活性的同时，兼顾了经济 性。主接线方案一 10KV 采用单母线分段，35KV 变压器线路单元接线：接 线最简单，设备少，不需要高压配电装置；适用于只有一台变压器和一回线 路时，每台主变都有 35KV 侧，且共只有 110KV 侧 2 回路。110KV 采用单母 线分段是比较合理的。在可靠性方面该主接线简单清晰，设备少，无论检修 母线或设备故障检修，均不致造成全厂停电，每一种电压级中均有两台变压 器联系，保证在变压器中损耗最小。在灵活性方面，运行方式比较合理，调 度灵活，各种电压级接线都便于扩建和发展（在经济性方面，投资少，占地 面积少） ，故方案一较合理。 发电机和变压器型号参数如下： 发电机 G1，G2 QF2122 变压器 T1、T2， SFSL712500/110，UK（12）%=17.5UK（23）% =6.5UK（31）%=10 第二章第二章发电厂厂用电接线设计及厂用变压器选择发电厂厂用电接线设计及厂用变压器选择 2.1厂用变压器容量及台数的选择厂用变压器容量及台数的选择 1、厂用变压器型式选择 由于本设计电厂是小型凝气式火电厂，尘埃较多，且考虑到经济性，故选用 油侵式双绕组变压器。 2、厂用变压器容量选择 厂用变压器容量选择的基本原则： （1） 变压器原副边电压必须与引接电源电压和厂用网络电压一致； （2） 变压器容量必须满足厂用机械从电源获得足够的功率； （3） 厂用高压备用变压器或起动变压器应与最大一台高压厂用工作变压器容 量相同，当装设两台厂用变时，对油侵式变压器，每台可带 70%的计算 负荷来选择，其中同主变停止运行时，另一台厂用变压器暂时过负荷 30%。 根据本设计要求，有 6KV 厂用电负荷和 380/220V 厂用电负荷，又因变 压器是发电装置，故求计算负荷时变压器不乘 70%。 6KV PT 厂=（290X2+220X2+220X2+160X2+120X2）X70%+400 =1414+400 =1814(KV) ST=PT 厂/cos=1814/0.8=2267.5（KVA） 查电气设备实用手册 （周文俊主编、中国水利水电出版社上册） P182，应选 610KV 级铝绕组配电及电力变压器，SL72500/10 额定电压： 高压 10.5、低压 6.3 或 3.15KV 连接组标号 Y，d11 短路损耗PK=23KV 空载损耗P0=3.65 空载电流 I%=1 阻抗电压 UK%=5.5。380/220V 级时， 设计给出 ST= P/cos=400/0.8=500KVA。同上，查手册应选 610KV 级 SL7500/10 额定电压：高压 6.3KV、低压 0.4KV PK=6.9KV P0=1.08 I%=1.9 UK%=4 连接组标号 Y,Yn0 3、台数选择 根据设计要求，厂用电负荷有两个电压级即 6KV 和 380/220V，为保证对 用电负荷可靠性和连续供电，使发电厂主机安全运转，采用 3 台厂用变压器， 据设计要求 6KV 厂用变压器安装 2 台，互为备用，380/220V 采用一台，故根 据厂用负荷的分类统计设计手册厂用电接线共用 4 台变压器。 2.2负荷的分类与统计负荷的分类与统计 发电厂在电力生产过程中，有大量的电动机械，用以保证主要设备和辅助 设备的正常运行，这些电动机及全厂的运行操作、实验、修照明等用电设备的 总耗电量统称厂用电或自用电。 查设计手册知厂用负荷，按其用电设备在生产中的作用和突然中断供电 时造成危害程度分为四类： （1）I 类厂用负荷：短时停电会造成设备损坏，危及人身安全，主机停运 或发电量大幅度下降的负荷，如：给水泵、凝结水泵、送风机、循 环水泵等。通常都设有两套设备互为备用，分别接在两个独立的电 源母线上。 （2）II 类厂用负荷：允许短路时停电，恢复供电后，不制造成产生紊乱 的厂用负荷，如火电厂的工业水泵，疏水泵、输煤设备和化学水处 理设备等，一般应由两段母线供电，并采用手动切换。 （3）III 类厂用负荷：较长时间停电，不会影响生产，仅造成生产上的不 方便者，如实验室中央修配厂，油处理室等负荷，通常由一个电源 供电。 （4）事故保安负荷，指在停机过程中及停机后一段时间内仍应保证供电 的负荷，否则将引起主要设备损坏，重要的自动控制装置失灵或推 迟恢复供电，甚至可能危及人身安全的负荷称为事故保安负荷。它 分为直流保安啊负荷，如发电机组的直流润滑油泵等，其直流电源 由蓄电池组成供电，交流保安负荷，如盘车电动机，实时控制用的 电子计算机等。 2.3厂用电接线设计厂用电接线设计 厂用电接线的设计原则基本上与主接线的设计原则相同，首先应保证对厂 用电负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转，其次接线应能灵活地适应 正常，事故，检修等各种运行方式的要求，还应适当注意经济性和发展的可能 性，并积极慎重的采用新技术、新设备，使其具有可行性和先进性，其拟定方 案如下图。 据设计要求知有两个厂用供电电压等级即 6KV 和 380/220V，由以上负荷 统计分析知，6KV 厂用电负荷都是 I 类负荷，应采用单母线分段其母线上分别 设一台型号相同的变压器互为备用，以保证对 I 类负荷的可靠供电；而 380/220V 厂用电负荷为 II 类负荷和 III 类负荷，在满足技术要求时，考虑到其 经济性可采用一台厂用变压器；其设计如下图（为了减少绝缘设备的投资，从 6KV 母线上引出） 。 第三章第三章 计算短路电流计算短路电流 3.1 短路电流计算的目的与步骤短路电流计算的目的与步骤 3.1.1 短路电流计算的目的短路电流计算的目的 在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。 其计算的目的主要有以下几个方面： （1） 在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线 是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流 计算。 （2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能 安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的 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 验开关设备的开断能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；计算短路电流冲 击值，用以校验设备动稳定。 （3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和 相相对地的安全距离。 3.1.2 短路电流计算步骤短路电流计算步骤 （1）选择计算短路点。 （2）画等值网络图。 首先去掉系统中的所有分支、线路电容、各元件的电阻。 选取基准容量 Sb 和基准电压 Ub（一般取各级的平均电压） 。 将各元件的电抗换算为同一基准的标幺值的标幺电抗。 绘制等值网络图，并将各元件电抗统一编号。 （3）化简等值网络：为计算不同短路点的短路值，需将等值网络分别化简 为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即 转移电抗 Xnd. （4）求计算电抗 Xjs. （5）由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值。 （6）计算无限大容量（或 Xjs3.45）的电源供给的短路电流周期分量。 （7）计算短路电流周期分量有名值和短路容量。 3.2 主变压器的参数计算及短路点的确定主变压器的参数计算及短路点的确定 3.2.13.2.1 变压器参数计算变压器参数计算 据设计要求知 110KV 和 35KV 是无限大容量系统 u=1 10KV 为地方系统用 电不计算短路电流。取基准容量为=100MVA,基准电压=1.05 SBuBuavuN 主变压器电抗10.5 17.5 6.5 uk13uk12uk23 1.各绕组的电抗电压百分比： =（）=（17.5+10.5-6.5）=10.75 uk1 2 1 uk13uk12uk23 2 1 =（）=（17.5+6.5-10.5）=6.75 uk2 2 1 uk23uk12uk13 2 1 =（）=（10.5+6.5-17.5）=-0.25 uk3 2 1 uk13uk23uk12 2 1 2.各绕组电抗（有名值）=110KV =12500KVA=12.5MVA uNSN =104.06（） xT1 S uu N Nk 100 % 2 1 5 . 12100 75.10 110 2 =65.34（） xT 2 S uu N Nk 100 % 2 2 5 . 12100 75 . 6 110 2 =-2.42（） xT3 S uu N Nk 100 % 2 3 5 . 12100 25 . 0 110 2 3.各绕组标么值（基准标么值） =104.06=0.78 xT 1xT1 u S B B 2 1 5 . 115 2 100 =65.34=4.84 xT 2xT 2 u S B B 2 275.36 2 100 =2.42=2.2 xT 3xT3 u S B B 2 3 5 . 10 2 100 4发电机电抗标幺值 =% =0.1426=0.95 xGxd cos/p sb 15 100 5.线路电抗标幺值 =0.410=0.3= x 9x0 u S L B B KV235 75.36 2 100 x 10 =0.420=0.06= x 13x0 u S L B B KV2110 5 . 115 2 100 x 14x15x16 3.2.2 短路点的确定短路点的确定 选择通过导体和电气的短路电流是最大的那些点为短路计算点。 如图 1 所示若假设有,，5 个短路点。 k1k2k3k4k5 （10KV 侧）若短路时，提供其短路电流有+；若点短路时， k4IG1IT1IT 2k1 提供其短路电流有+2 个系统则有点大于点的短路电流。 IG1IG2IT1IT 2Ik1k4 故选点为短路计算点。 k1 （35KV 侧）若点短路时，短路电流有， + + k2IG1IG2IT1IKV系统左边35 。 IKV系统110 （110KV 侧）短路时，提供其短路电流有 + + k3IG1IG2IT1IT 2IKV系统35 ；点短路时，则有提供其短路电流有。则知大于， IKV系统110k5IKV系统110k3k5 为短路电流计算点。 k3 综上所述短路点选择点点点。点是用来选择 10KV 母线上的 k1k2k3k1 出现回路上的断路器和变压器与 10KV 相连的断路器和发电机组与 10KV 相连的 断路器设备（发电机机端电压的断路器） ，点用来选 35KV 出线回路上的断路 k2 器。点用来选 110KV 侧出线回路上的断路器和与之相连的开关设备。 k3 0.93 11 9 0.3 3 4.845 0.78 7 2.2 1 0.95 2 0.95 8 2.2 6 0.78 12 0.93 17 0.5 18 0.5 19 0.5 20 0.5 10 0.3 13 0.06 14 0.06 15 0.06 16 0.06 4.84 4 k2 k3 k1 E1E2 图1 21 1.23 3 4.84 4 4.84 22 1.23 25 0.39 26 0.015 27 0.125 23 1.1 K2 K1 K3 0.475 24 A35KV 110KV 10KV 35KV D C B 图1 =+=0.93+0.3=1.23 =+=0.93+0.3=1.23 x 21x11x9x22x12x10 =2.2/2=1.1 =0.95/2=0.475 x 23x7x8x24x1x2 =0.78/2=0.39 x 25x5x6 =0.06/4=0.015 = x 26x13x14x15x16x27x17x18 =0.5/4=0.125 x9 1x20 3.2.3 各短路点的短路计算各短路点的短路计算 （1） 相对 K1 点简化电路并计算 相对点三相短路电流及短路容量，其简化电路如图 2 k1 29 0.53 110KV C 31 6.07 28 6.07 24 0.475 23 1.1 10KVB K1 D 35KV A 35KV 图2 =+=1.23+4.84=6.07 x 31x22x4 对，支路进行星网变换求得各电源点对的转移电抗。 x28x31x29x23k1 =(1/+1/+1/+1/)=1.16.073.1=20.9 xAKx23x28x28x29x31x23 =(1/+1/+1/+1/)=1.16.073.1=20.9 xDKx23x31x28x29x31x23 =(1/+1/+1/+1/)=1.10.533.1=1.8 xCKx23x29x28x29x31x23 点计算电抗=0.47530100=0.143.45 是有限容量系统。 k1xJSBx24 S S B G 求短路电流周期分量标幺值：则 10KV 电压级查设计手册汽轮发电机组运算 曲线，t=1s,110KV 和 35KV 是无限大容量= I xJS 1 10KV =3.2 IB 35KV =0.05 =0.05 IA xA 1 9 .20 1 ID xD 1 9 . 20 1 110KV =0.56 IC xC 1 8 . 1 1 三相短路电流周期分量=（+） Ik )3( 1 u S B B 3 3 IAIBICID =(0.05+0.05+0.56+3.2)=21.2(KA) 5 .10732 . 1 100 三相短路电流次暂态电流及短路稳态电流为=21.2（KA） Ik )3( 1I )3( I )3( 三相电流冲击瞬时值为=1.8=2.5521.2=54.06（KA） ish )3( 3 2 I )3( 三相短路冲击电流有效值为=1.52=1.5221.2=32.22（KA） Ish )3( 1I )3( 点的三相短路容量=10.521.2=385.5（MVA） k1SB )3( 1uB3 3 Ik )3( 1 3 (2). 相对 K2 点简化电路并计算 =+=1.2+4.84=6.07 x 28x21x3 =+=0.38+0.015+0.125=0.53 x 29x25x26x27 =+=0.475+1.1=1.575， x 30 x23x24 对，支路进行星网变换求得各电源对的转移电抗如图 3 x28x29x30 x4k2 6.07 28 22 1.23 4 4.84 29 0.53 30 1.575 35KV A C 110KV 10KVB D35KV K2 图3 35KV =(1/+1/+1/+1/) xAKx4x28x28x29x30 x4 =4.846.07(1/6.07+1/0.53+1/1.575+1/4.84)=85.2 10KV =(1/+1/+1/+1/)=4.841.5752.9=22.1 xBKx4x30 x28x29x30 x4 110KV =(1/+1/+1/+1/)=4.840.532.9=7.4 xCKx4x29x28x29x30 x4 点计算电抗 =P/cos=12/0.8=15KV k2SG =22.1=6.63.45 是无限大容量系统 xJSBxBK S S B G 100 215 求短路电流周期分量标么值。35KV 和 110KV 电压级是无限大容量系统，点 k2 短路时的等值电源支路按= I )3( xAK 35KV =1/85.2=0.01 =1/1.23=0.8 IA xAK 1 IG x22 1 110KV =1/7.4=0.14 IC xCK 1 10KV =1/6.6=0.15 IB xJSB 1 有名值 35KV 侧，=36.75KV(三相短路电流周期分量) UB2 =+ Ik )3( 2 u S I B B A 3 2 u S I B B 3 2 u S I B B C 3 2 u S I B B B 3 2 = =(0.01+0.8+0.143+0.15)=1.7(KA) 75.363 100 三相短路电流次暂态及短路稳态电流及短路稳态电流为无限大容量电源系统发 生三相短路时短路电流周期分量的幅值始终不变 =1.7（KA） Ik )3( 2I )3( I )3( 三相短路冲击电流瞬时值为=1.8=2.551.7=4.32（KA） ish )3( 2 2 I )3( 三相短路电流有限值为=1.52=1.521.7=2.58(KA) Ish )3( 2I )3( 点的三相短路容量为=36.751.7=108.2（KVA） k2SB )3( 2 3uB2 Ik )3( 2 3 （3）. 相对 K3 点简化电路并计算 求点三相短路电流及短路容量 k3 =+=0.015+0.125=0.14 x32x26x27 对，支路进行星网变换得各电源点对点转移电抗 x28x31x25x30k3 等值电路图如图 4 30 1.575 28 6.07 31 6.07 25 0.39 22 0.14 10KV B 110KV K3 C 35KV D35KV A 图4 (35KV) = xAKx25x28 (1/+1/+1/+1/)=0.396.07(1/6.07+1/6.07+1/0.39+1/1.575) x28x25x31x30 =0.396.073.5=8.29 = xDKx25x28 (1/+1/+1/+1/)=0.396.07(1/6.07+1/6.07+1/0.39+1/1.575) x31x25x31x30 =0.396.073.5=8.29 (10KV) = xBKx25x30 (1/+1/+1/+1/)=0.391.5753.5=2.15 x28x25x31x30 点计算电抗为=2.15=0.653.45 是有限容量 k3xJSBxBk S S B G 100 215 查曲线求短路电流周期分量标幺值。110KV 和 35KV 是无限大容量=查 I xJS 1 设计手册汽轮发电机 t=0.2s 时，=1.23 IB 35KV =0.12 =0.12 IA xAK 1 29 . 8 1 ID xD 1 29. 8 1 110KV = =7.14 IC x32 1 14 . 0 1 三相短路电流周期分量=115.5KV(有名值) UB1 =（+） Ik )3( 3 u S B B 3 1 IAIBICID =（0.12+0.12+1.23+7.14）=4.3（KA） 5 . 1153 100 三相短路电流次暂态及短路稳态电流为 =4.3KA Ik )3( 3I )3( I )3( 三相短路冲击电流瞬时值为=1.8=1.84.3=10.9（KA） ish )3( 3 2 I )3( 2 三相短路冲击电流有效值=1.524.5=6.5(KA) Ish )3( 3 3 I )3( 点的三相短路容量为 k1 =115.54.3=860.2(MVA) SB )3( 3 3 3.3 厂用电短路电流计算及等值电路图厂用电短路电流计算及等值电路图 取基准容量为=100MVA,基准电压=1.05 SBuBuavuN 等值电路图如图 5 11 0.93 0.3 9 4.84 3 0.78 5 2.2 7 2.2 8 4.84 4 0.78 6 0.3 10 0.93 12 0.5 17 0.5 18 0.06 13 0.06 14 0.5 19 0.06 15 0.5 20 0.06 16 2 21 0,95 1 0.95 2 2 22 110kv 10kv 6kv k4 图5 35kv 23 0.62 2.42 24 0.39 25 0.14 27 1.1 26 2 21 0.46 28 110kv 10kv 6kv k4 图7 35kv A B c =2.2() =2.2=2 x21x22 SS uu NB Nk 2 % 5 . 2100 5 . 5 10 2 u S x B B 2 2 21 5 . 10 2 100 =0.62 x 23x11x9x12x10 2 3 . 093 . 0 =2.42 =0.39 x 24x3x4 2 84. 4 x 25x5x6 2 78. 0 =1.1 x 26x7x8 2 2 . 2 =+=+=0.46 x 27x13x14x15x16x17x18x19x20 4 06. 0 4 5 . 0 =0.46 =+=0.62+2.42=3.04 x 28x1x2x22 295. 095. 0 295. 095. 0 x 29x23x24 =+=0.39+0.14=0.53 x 30 x25x27 若点短路时各电源点都单独计算对，支路进行 Y变换。 K4x29x30 x26 等值电路图如图 6 31 10.4 1.8 32 2 21 0.46 28 A 35KV C 110KV 10KV B K4 6KV 图6 =+=1.1+3.04+=10.4 x 31x26x29 x xx 30 2926 53 . 0 04 . 3 1 . 1 =+=1.1+0.53+=1.8 x 32x26x30 x xx 29 2926 04 . 3 53 . 0 1 . 1 然后再对，支路进行星网变换求得各电源对的转换电抗 x32x31x28K4 等值电路图如图 7 XAK* 68.64 11.9 XCK* 3.04 XBK* A 35KV C 110KV B 10KV K4 图7 = (1/+1/+1/+1/) xAKx21x31x31x32x21x28 =210.4（1/10.4+1/1.8+1/2+1/0.46）=210.43.3=68.64 =（1/10.4+1/1.8+1/2+1/0.46）=21.83.3=11.9 xCKx21x32 =（1/10.4+1/1.8+1/2+1/0.46）=20.463.3=3.04 xBKx21x28 计算电抗：=3.04=0.91 xJSBxBk S S B G 100 215 3.45 知其不是无限大容量系统，故查曲线短路电流周期分量标幺值。 xJSB 查电力系统基础P293 附录 汽轮机若当点短路时，t=0.1s K4 10KV =1.1 10KV 和 35KV 是无限大系统则= IBI x 1 35KV =0.01 IA xAK 1 64.68 1 110KV =0.08 IC xCK 1 9 . 11 1 则短路电流周期分量=6.3KV(有名值) uB =（+） Ik )3( 4 u S B B 3 IAIBIC =(1.1+0.01+0.08)=10.9(KA) 3 . 6732 . 1 100 三相短路电流次暂态电流及短路稳态电流。 =10.9（KA） Ik )3( 4I )3( I )3( 三相短路冲击电流瞬时值为 =1.8=2.5510.9=27.7(KA) ish )3( 4 2 I )3( 三相短路冲击电流有效值=1.52=1.5210.9=16.6(KVA) Ish )3( 4I )3( 若点的三相短路容量为 K4 = =6.310.9=118.9(MVA) SB )3( 4 3 uB4Ik )3( 4 3 3.3绘制短路电流计算结果表 将计算结果列入下表 三相短路电流及短路容量计算结果 短路电流计容 量(KA)/(MV.A) I )3( I )3( IK )3( ish )3( Ish )3( sB )3( 10KVK )3( 121.221.221,254.0632.22385.5 35KVK )3( 21.71.71.74.322.58108.2 110KVK )3( 34.34.34.310.96.5860.2 6KVK )3( 410.910.910.927.716.6118.9 第四章第四章 导体的选择导体的选择 4.1 母线的选择母线的选择 4.1.1 6KV 母线选择及校验母线选择及校验 若假设 6kv 母线采用三相水平排列，平放，跨度矩数大于 2，L=100cm,a=25cm,最大工作电流按 6kv 侧变压器计算= Imax UN3 sN =240.6A = =10.9KA =27700A 6732 . 1 2500 IK )3( 4I )3( I )3( iSh )3( 4 =16.6KA Ish )3( 4 根据电流情况查电力电气一次部分课本 P294 页附表 1，初步选定截面 面积 S=404 型矩形铝母线，其长期允许电流为=456A (=70， IN Qy =45) Qo 因实际环境温度 Q=41.7 则查电力电气一次部分课本 P295 页 Qo 附表 3 环境温度校正系数=0.74。故=0.74456=337.4A=大于 kokoINIy =240.6A 满足发热条件。假设短路电流通过时间 t=1s, Imax 校验热稳定：由短路热效应公式为 QK =(+10+)T/12=101010.910.9 QK I 2)3( IK 2)3( 4I 2)3( 12=118.81(KAS),查课本电力一次部分P192 导体最高允许温度热稳定 系数 C=97，由公式计算母线的最小允许截面 =10=10=112.4因 S=404=160112.4 Smin C QK 97 81.118 故热稳定合格。 校验动稳定 单位档矩点动力 F=1.73227700=531.6（3ish 2)3( 4 a 1 10 7 25 . 0 1 10 7 ） M N 最大弯矩 M=53.2(NM) 10 FL 10 16 .531 截面系数 W=/6=1.1(m) bh 2 6 004 . 0 04. 0 2 10 6 计算应力 max=52.3/（1.1）=48.4Nm W M 10 6 查电力电气一次部分P196 知铝的允许应力 =70Nm 10 6 max=48.4Nm故动稳定合格 10 6 4.1.210KV 母线选择及校验母线选择及校验 10KV 屋内配电装置，母线采用三相水平排列，相间距离 a=25cm，相同两 个相邻绝缘子距离 L=100cm，跨距数大于 2， 10KV 母线的选择，35kv 及以下 电压等级一般采用矩形母线，选用铝质截面矩形，按经济电流密度选择母线截 面，最大工作电流按变压器的额定电流计算 Imax=SN/UN=12500/（1.732X10）=721A，当 Tmax=3000h，查课本电力电3 气一次部分P195 得 J=1.08，母线经济截面为 S经=ImaxJ=721/1.08=668(mm) 查电力工程电气设