1、畢業設計（論文）題 目 水電站電氣部分設計 專 業 熱能與動力工程 班 級 學 生 指導教師 2013年 摘 要水電站電氣一次部分設計是水電站整體設計的重要組成部分，本設計進行了石泉水電站的電氣部分設計。設計的內容包括電氣主接線方案的擬定與比選，主變壓器的選擇，最優電氣主接線方案的短路電流計算，主要的電氣一次設備參數和型號的確定及動穩定、熱穩定的校驗；110kv與220kv開關站的配電裝置的設計；確定廠用電的電壓等級、廠用電源的取得方式及選擇廠用電接線方式，并統計和計算廠用電負荷，選擇廠用變壓器，并進行了廠用電動機的自啟動校驗；繪制了電氣主接線圖、開關站的平面圖和斷面圖、廠用電接線等相關圖紙。

2、限于畢業設計的具體要求和設計時間的限制，對某些方面分析較少，這有待于在今后的學習和工作中繼續進行研究。關鍵詞：水電站，電氣主接線，短路電流，廠用電abstract the main electric design is a significant part of the overall design for the hydropower station. this graduation design has carried on the design of the electrical part of shiquan hydropower station. its main contents

3、are: first to formulate three power plant main electrical wirings and then determine the best one; to determine the main transformer; to carry on the short-circuit current computation of the best power plant main electrical wiring; first to choose the main electrical equipments (including model and

4、parameter) and then to checkout their performance (including the heat withstand and the dynamic stability ); to determine the the overall arrangement of power distribution equipment in the 110kv and 220kv switch yard; to determine the voltage level and supply source of the auxiliary power and choice

5、 of auxiliary power wiring, and statistics and calculation of plant load, select the auxiliary transformer,and check the electromotors starting performance; to draw the diagrams of main electrical wiring, the diagram of auxiliary power wiring, a the floor plan and sectional diagrams of the switching

6、 station.keywords: hydropower station ,main electrical wiring ,short circuit current, auxiliary power目 錄目 錄.iii第1章 前言. 11.1 設計項目.11.2 本課題的研究意義.11.3 課題來源 .21.4 本課題研究現狀.21.5 本論文設計的主要內容 .3第2章 電氣主接線設計. 42.1 石泉水電站供電負荷概括.42.2 電氣主接線設計的基本要求.42.3 電氣主接線方案擬定.52.3.1 方案一. 52.3.2 方案二. 52.3.3 方案三. 62.4 電氣主接線方案比較與確

7、定.72.4.1 經濟方面比較. 72.4.2 技術方面比較. 82.4.3 電氣主接線方案確定. 112.5 主變壓器的選擇.122.5.1 1#與2#主變壓器的選擇.122.5.2 3#主變壓器的選擇. 132.5.3 4#主變壓器的選擇. 142.5.4 主變壓器匯總. 15第3章 短路電流計算. 173.1 短路電流計算的一般規定.173.2 短路電流計算.183.2.1 短路計算點的選擇. 183.2.2 計算各元件的電抗標幺值并繪制等值電路圖. 193.2.3 短路計算點k1.213.2.4 短路計算點k2.273.2.5 短路計算點k3.313.2.6 短路計算點k4.353.2

8、.7 短路計算點k5.393.3 短路電流計算結果匯總.43第4章 高壓電氣設備選擇. 474.1 電氣設備選擇的一般條件.474.2 斷路器的選擇.484.3 隔離開關的選擇.564.4 電壓互感器的選擇.634.5 電流互感器的選擇.664.6 高壓熔斷器的選擇.744.7 避雷器的選擇.764.8 電纜的選擇.814.9 母線的選擇.84第5章 配電裝置的總體布置. 88 5.1 配電裝置概述.885.2 110kv開關站. 905.3 220kv開關站. 91第6章 廠用電設計.926.1 電站樞紐概況.926.2 負荷統計.926.3 廠用電系統的特點與設計原則.956.4 廠用電源

9、與廠用電壓的選擇.976.5 廠用電接線.996.6 廠用變壓器的選擇.1016.7 電動機自啟動校驗.103第7章 結論.1097.1 石泉水電站電氣部分設計結論.1097.2 設計要點知識總結.109致謝. 111參考文獻. 112第1章 前 言1.1 設計項目 石泉水電站電氣部分設計，由于時間倉促，本次設計僅涉及到電氣一次部分，對電氣二次部分考慮的相對較少一些。 石泉水電站裝機容量為：345+245mw，機端電壓為10.5kv，有兩個升高電壓等級220kv/110kv。 氣象及地質條件：海拔高度400 m多年平均氣溫14.6 極端最高氣溫41.4 極端最低氣溫- 10.2 相對濕度74%

10、地震設防裂度7 度 根據以上資料，設計出了一方面能使重要用戶的供電可靠性得到保證，另一方面可以把多余的電能輸入電網，從而充分利用水資源的水電站電氣一次部分。1.2 本課題的研究意義第一、電氣主接線圖是電廠設計的重要部分。同時也是運行人員進行各種操作和事故處理的重要依據，了解電路中各種電氣設備的用途，性能及維護，檢查項目和運行操作的步驟等都離不開對電氣主接線的掌握。第二、電氣主接線表明了發電機，變壓器，斷路器和線路等電氣設備的數量，規格，連接方式及可能的運行方式。電氣主接線直接關系著全廠電氣設備的選擇，配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是發電廠電氣部分投資大小的決定性因素。第三、通過設計

11、工作，我會受到理論聯系實際的綜合訓練，培養運用所學理論知識和基本技能來解決工程實際問題的能力；還會了解、掌握工程設計全過程，提高工程實踐能力。第四、可以提高個人綜合素質。例如，對設計質量的不懈追求，有助于探求真理、嚴謹求實的工作作風和學習態度養成；對多種工程技術方案的論證比較，能夠提高個人科學認識、分析問題的能力。第五、由于電能生產的特點是：發電，變電，輸電和用電是在同一時刻完成的，所以主接線的好壞，直接關系著電力系統的安全，穩定，靈活和經濟運行，也直接影響到生產和生活。第六、考慮到石泉水電廠是上世紀的一個老電廠，已經運行有40年有余。在這40年里，隨著全球經濟的迅猛發展，全球用電需求隨之加大

12、，進而促進了電力工業的發展，我國在這40年里，特別是改革開放以來，對電力工業加大了投入，輸變電設備的制造水平和質量都有所提高，對電氣設計也有了一些新的研究方法，石泉電廠電氣設計在運行中也顯現出了不少的問題，所以有必要采用新的方法與技術進行再設計，力求做到電氣設計可靠、靈活、經濟的要求，如果可能，實現無人值班，少人值守也是可以的。1.3 課題來源 本著畢業設計課題應與科學研究、技術開發、經濟建設和社會發展緊密結合的原則，在調查研究、閱讀學科文獻資料的基礎上，積極與專業老師交流，結合個人興趣愛好，并廣泛征求意見后，我選擇“石泉水電站電氣部分設計”作為畢業設計的研究課題。本課題屬于工程設計類題目。1

13、.4 本課題研究現狀 21世紀初20年，是我國電力發展的關鍵時期，重點是在加強電廠建設，同時繼續加強電網建設，加快結構調整。為國民經濟各部門和人民生活供給充足、可靠、優質、廉價的電能，是電力工業的基本任務。廠網分開，競價上網，實現高度自動化，西電東送，南北互送，走向聯合電系統，是電力工業的發展方向。這是一項全局性的龐大系統工程。為實現這一目標，還有很多事要做且依賴于以各方面相關技術的全面進步。1.5 本論文設計的主要內容 本論文主要對石泉水電站的電氣一次部分進行了設計，主要內容包括電氣主接線方案的擬定與比選，最終將原始電氣主接線改進型方案確定為最優方案；然后在最優方案的基礎上，經過仔細的分析論

14、證，選取了6個短路點進行了短路電流計算，確定出本電站的短路水平。緊接著根據短路電流計算結果，選取了主要的電氣一次設備，確定了其型號及關鍵的參數，并根據相關要求，對所選的設備進行了動穩定與熱穩定的校驗，所選擇的主要電氣一次設備包括：斷路器（包括發電機出口斷路器）、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器、電纜、開關站母線。廠用電也進行了設計，結合石泉水電站水利樞紐的情況，在進行負荷分析與統計的基礎上確定了其廠用電的供電電壓，供電方式，供電電源引接方式，供電接線方式等，并選擇了廠用電變壓器。最后還進行了廠用電動機的自啟動校驗。最后，在以上分析計算的基礎上，繪制了電氣主接線的最優方案圖與比選方案圖，

15、開關站的平面布置圖及其必要的斷面圖，廠用電的接線圖等相關圖紙。至此，整個畢業設計告于段落。 第2章 電氣主接線設計2.1 石泉水電站供電負荷概況 圖2.1 石泉水電站的供電對象 石泉水電站發出的電力除少部分供給廠用電自身用電及近區用電外，其余電力主要供給四個地方，如圖1所示。（1）洋縣變電所：以220 kv高壓送電，送電距離達86 km。洋縣變電所配置兩臺變壓器，單臺容量分別為120 mva及90mva。（2）古堰變電所:以110 kv供電，供電距離4 km。該變電所配置有一臺容量為20 mva的變壓器。（3）漢陰變電所：以110 kv供電，供電距離35 km。該變電所配置有兩臺容量分別為20

16、 mva和10 mva的變壓器。（4）茶鎮變電所:以110 kv供電，供電距離16 km。該變電所配置有一臺容量為10 mva的變壓器。從上可以看出，該電站以兩種電壓供電，加之電站所采用發電機的機端電壓為10.5 kv,則該電站的高壓部分共有三個電壓等級，對著三個電壓等級應分別進行考慮。其中負荷（2）、（3）、（4）對應的變電所中均接有牽引變電所，對鐵路交通運輸比較重要，設計時要特別考慮.12.2 電氣主接線設計的基本要求(1)滿足用戶或電力系統的供電可靠性和電能質量的要求。(2)接線簡單、清晰、操作維護方便;(3)接線應具有一定的靈活性。(4)滿足電站初期發電及最終規模的運行要求，還應考慮便

17、于分期過 渡。技術先進，經濟合理。22.3 電氣主接線方案擬定 根據石泉水電站的裝機容量和供電范圍及容量，在滿足電氣主接線的要求的情況下，暫時擬定三個方案。2.3.1 方案一 圖2.2 方案一 如圖2所示，方案一中，110 kv高壓側母線采用了3/2接線，具有高度的可靠性，220 kv高壓側母線采用單母線接線形式，可靠性一般，1#和2#機組均以單元接線的形式接入110 kv母線，3#機組也以單元接線的形式接入一臺自耦變壓器的低壓側，該自耦變壓器用于連接110 kv與220 kv系統。4#和5#機組以擴大單元接線的形式接入220 kv系統。2.3.2 方案二 圖2.3 方案二如圖3所示，在方案二

18、中，針對漢陰變，石堰變，茶鎮變等負荷，考慮到由于其輸電距離較近，變壓器切換頻繁且供電負荷有差異，容易產生穿越功率等因素，所以110 kv系統采用了擴大型外橋接線方式，同時為了在檢修線路或變壓器回路斷路器時不中斷線路或變壓器的正常運行，特意裝設了兩條斷開的跨條（如圖3 中虛線所示），還有為了輪流停電檢修任何一組隔離開關，在跨條的兩端各裝設兩組隔離開關。對于220 kv 系統仍采用了單母線接線方式，兩回進線，一回出線。對于110 kv與220 kv兩系統之間的聯系，沒有設置專用的聯絡變壓器，而是采用了兩臺三繞組變壓器。針對發電機的連接方式，13#機組的電壓采用了單母線接線方式，45#機組也采用了單

19、母線接線方式，兩發電機母線通過母線斷路器進行連接。2.3.3 方案三圖2.4 方案三 1如圖4所示，這是目前石泉水電站所采用的電氣主接線，其中110 kv高壓母線采用了雙母線接線方式，220 kv高壓側母線采用了單母線接線方式，兩回進線，一回出線。對于兩系統之間的聯系設置了一臺專用的自耦變壓器用于聯絡兩系統。對于發電機變壓器組的連接方式，同方案一。2.4 電氣主接線方案比較與確定2.4.1 經濟方面比較由于缺乏設計的實際經驗，所以只對關鍵的，花費較大的電氣設備進行比較，在這里僅對變壓器臺數，短路器個數，隔離開關個數和母線條數進行統計，統計表如下： 表2-1 關鍵電氣設備統計表 項目 方案一方案

20、二方案三變壓器臺數三臺雙繞組變壓器，一臺自耦變壓器兩臺三繞組變壓器三臺雙繞組變壓器，一臺自耦變壓器斷路器臺數15臺16臺12臺隔離開關個數34個27個29個母線條數一條110 kv 母線，一條220 kv母線兩條10 kv母線一條110 kv 母線，一條220 kv母線 從統計結果來看，方案二在設備投資方面最為經濟，方案三次之，方案一最差勁。2.4.2 技術方面比較 （1）方案一優缺點 優點： 正常運行時，兩組母線和每串上的三臺斷路器都同時工作，形成多環路供電方式。運行調度十分靈活，具有很高的可靠性。由于每個回路都是經過兩臺斷路器供電，所以任何一個斷路器檢修時，所有回路都不會停電。任一組母線故

21、障或檢修時，只斷開與此母線相連的所有斷路器，所有回路可通過另一組母線繼續運行。 在某一串中間斷路器故障，致使兩側斷路器跳閘，或者檢修與事故相重迭等苛刻情況下，也只是造成一會出線停運。甚至在一組母線檢修另一組母線故障或兩組母線同時故障的極端情況下，也不會中斷供電，所以可靠性極高。3 方案一中的隔離開關僅起到隔離電壓的作用，不帶電操作，切換靈活。 變壓器臺數多，采用單元接線，清晰明了，不容易因變壓器或與之相連的斷路器故障而造成窩電現象。 采用自耦變壓器來聯絡兩種高壓電力系統，相比采用三繞組變壓器來聯絡兩個高壓電力系統較為經濟。因為采用三繞組變壓器來聯絡時，其損耗較大，尺寸、重量及投資均較自耦變壓器

22、多，而且其容量常常會受到運輸條件和制造條件的限制。采用自耦變壓器可以規避這些問題，而且可以將部分機組接在中壓側（110kv）,充分利用自耦變壓器的通過容量向高壓側送電，節省了變壓器和開關設備的投資。4 電源進線和饋線采用了交叉布置的形式，大大提高了供電的可靠性，不會因為某一串與母線解裂而導致某一線路供電中斷。5缺點： 由于一個回路連接著兩臺斷路器，一臺中間聯絡斷路器又連接著兩個回路，所以中間聯絡斷路器的動作次數較多，檢修頻繁。繼電保護和二次接線更復雜，例如保護接地和電流的測量問題、重合閘問題、失靈保護問題及互感器的配置問題。 一個半斷路器接線各元件之間聯系比較緊密，各元件之間可通過中間斷路器，

23、母線斷路器溝通。如在系統發生故障時，為保障系統的穩定安全運行，要將系統分成幾個互不連接的部分，則在接線上不容易實現。不如雙母線分段接線可通過母聯或分段斷路器，方便地實現系統接線的分割。3但是由于本設計中的一個半路器接線只有三回出線，不存在以上問題，所以不予考慮。自耦變壓器的阻抗較小，使用中必須將其中性點直接接地，從而增大了單相接地電流，這會對斷路器，繼電保護和通信造成干擾。6而且，器中壓側沒有抽頭，運行時調壓困難；當中壓側負荷變化較大時，為了保證高壓系統的電壓水平，中壓側的電壓會偏移過大。 （2）方案二優缺點 優點： 采用三繞組變壓器來進行兩高壓系統的聯系，三繞組變壓器兩升高電壓側之間的阻抗較

24、大，且中性點可不直接接地，有利于限制系統短路電流及解決繼電保護，通信干擾等問題。4 接線清晰明了，配電裝置少，占地面積小。 兩側橋臂在高壓側及低壓側均有聯系，形成一個封閉環形網絡，變壓器的故障或檢修不影響任何一臺機組的運行。 接線簡單，高壓斷路器數量少，為進出線數減一， 一臺主變壓器回路故障，只開斷一臺斷路器，不影響線路和另一合主變壓器運行。7缺點： 環形網絡易斷開，可靠性不高。系統高壓側的穿越功率至少要經過兩臺斷路器，是斷路器的動作次數增加，增大器運行費用。 變壓器的數量太少，需要將變壓器的容量選的大很多，已形成暗備用，否則容易造成當一臺主變故障時，電站發出的電送不出去，造成窩電現象。另一方

25、面，大容量的三繞組變壓器在運輸及制造方面存在限制。再者，暗備用容量不經常使用，造成極大的浪費。由于發電機母線上所連接的機組臺數較多，對限制斷路電流極為不利，造成斷路器選擇困難。當低壓側的發電機母線故障時，影響范圍較大，至少兩臺機組停運。 橋連斷路器故障全廠停電。 （3）方案三優缺點 優點： 線路故障斷路器拒動或母線故障只停一條母線及所連接的元件。將非永久性故障元件切換到無故障母線，可迅速恢復供電。 檢修任一元件的母線隔離開關，只停該元件和一條母線，其他元件切換到另一母線，不影響其他元件供電。 可在任何元件不停電的情況下輪流檢修母線，只需將要檢修的母線上的全部元件切換到另一母線即可。 斷路器檢修

26、可加臨時跨條，將被檢修斷路器旁路，用母聯斷路器代替被檢修斷路器，減少停電時間。 運行和調度靈活。根據系統運行的需要，各元件可靈活地連接到任一母線上，實現系統的合理接線。 擴建方便。一般情況下，雙母線接線配電裝置在一期工程中就將母線構架一次建成，近期擴建間隔的母線也安裝好。在擴建新元件施工時，對原有元件沒有影響。但是考慮到石泉水電站的實際情況，擴建的可能性不大，所以該優點沒有實際的用途。 接線清晰。缺點： 當母線或母線隔離開關故障檢修時，倒閘操作復雜隔離開關操作閉鎖接線復雜。保護和測量裝置的電壓取自母線電壓互感器二次側復雜。母線聯絡斷路器故障，整個配電裝置將全停。容易發生誤操作。需經過切換。電壓

27、回路接線由于采用了自耦變壓器來聯絡兩個高壓系統，所以具有與方案一相似的缺點。隔離開關數量多，切換母線操作過程比較復雜，容易造成誤操作，而且不利于實現自動化和遠動化。2.4.3 電氣主接線方案確定從經濟性，可靠性，靈活性等各方面綜合考慮，方案二雖然經濟性較好，但可靠性不高，當聯絡斷路器故障時甚至可能造成全廠停機，所以不宜采用。方案三的電氣設備投資雖然適中，靈活性也可以滿足要求，但是隔離開關帶電倒閘操作，容易產生誤操作，而且當母聯斷路器發生故障時，也會造成全廠停電，所以也不宜選用。方案一雖然電氣設備投資較大，但是可靠性極高，靈活性極好，幾乎不會出現全廠停電。所以綜合考慮之后，選取方案一作為最佳方案

28、。2.5 主變壓器的選擇2.5.1 1#與2#主變的選擇 （1）容量根據姚春球的發電廠電氣部分，在單元接線中，主變容量按發電機額定容量扣除本機組廠用電負荷后，留10%的裕度選擇：=57 mva （2-1）其中： ：發電機的額定功率； ：廠用電率，對水電廠約為0.2%2%； ：發電機的額定功率因數，此處取為0.85；5 （2）相數由于該變壓器用于110 kv系統，其電壓等級和容量都不是很大，考慮到一臺三相式變壓器較三臺單相式變壓器的投資小，占地少，損耗小，同時配電裝置也簡單，運行維護方便等優勢，且該對應容量下三相變壓器的制造，運輸條件限制較少，在進行技術經濟比較后，優先選取三相式變壓器。 （3）

29、繞組數 由于采用了單元接線，所以選用雙繞組。 （4）繞組接線組別 變壓器的繞組接線方式必須使得其線電壓與系統線電壓的相位一致，否則不能并列運行。根據我國電力變壓器所采用的接線方式：110 kv及以上電壓側均為“yn”,即中性點引出直接接地。同時考慮到系統或機組同步并列要求及限制三次諧波對電源的影響等因素，并結合電力設備選型手冊已有生產能力變壓器的現狀，確定其繞組接線組別為：d11。 （6）調壓方式 考慮到石泉水電廠在系統中擔任調峰，調頻，事故備等作用，其出力變化大，電力潮流變化大計電壓偏移大等特點，同時考慮到牽引變電所供電斷續性等特點，所以擬采用有載調壓變壓器，但是因為選不到對應容量下合適的變

30、壓器，所以放棄使用有載調壓方式。 （7）主變型號確定 結合以上要求，選取主變型號為：sspl63000/110,其冷卻方式為強迫油循環風冷。82.5.2 3#主變的選擇 （1）容量聯絡變壓器選擇選擇時應當滿足下列條件;其容量應滿足在各種運行方式下的功率交換。其容量一般不應小于所聯絡的兩種母線上最大一臺機組的容量，以保證最大一臺機組故障或檢修時，通過聯絡變壓器來滿足本側負荷的需求；同時也可在線路檢修或故障時，通過聯絡變壓器將剩余功率送入另一側系統。4基于以上的兩點要求，按最糟糕的情況考慮，即當220 kv出線故障時，保證4#和5#機組的出力能夠送入110 kv電網。在擴大單元接線中，主變容量按發

31、電機額定容量扣除本機組廠用電負荷后，留10%的裕度選擇： =114 mva 其中： ：發電機的額定功率； ：廠用電率，對水電廠約為0.2%2%； ：發電機的額定功率因數，此處取為0.85； （2）相數 由于該變壓器用于110 kv系統，其電壓等級和容量都不是很大，考慮到一臺三相式變壓器較三臺單相式變壓器的投資小，占地少，損耗小，同時配電裝置也簡單，運行維護方便等優勢，且該對應容量下三相變壓器的制造，運輸條件限制較少，在進行技術經濟比較后，優先選取三相式變壓器。 （3）結構形式 由于用于發電廠中，主要由低壓側及中壓側向高壓側輸送功率，所以高低，中高之間的阻抗不宜過大，否則傳輸功率時損失較大，所以

32、宜采用降壓相結構，其繞組排列順序為：鐵芯低壓繞組中壓繞組高壓繞組，由于功率傳輸方向主要為中壓側到高壓側，此種排列順序時，高中壓繞組相距較近，阻抗小，傳輸功率時損失小。7 （4）主變型號確定 結合以上要求，選取主變型號為：sspsol120000/220,其冷卻方式為強迫油循環水冷，其中性點接到方式采用直接接地，繞組接線組別為：yn(自耦)d-12-11。82.5.3 4#主變的選擇 （1）容量在擴大單元接線中，主變容量按發電機額定容量扣除本機組廠用電負荷后，留10%的裕度選擇： =114 mva 其中： ：發電機的額定功率； ：廠用電率，對水電廠約為0.2%2%； ：發電機的額定功率因數，此處

33、取為0.85； （2）相數由于該變壓器用于220 kv系統，其電壓等級和容量都不是很大，考慮到一臺三相式變壓器較三臺單相式變壓器的投資小，占地少，損耗小，同時配電裝置也簡單，運行維護方便等優勢，且該對應容量下三相變壓器的制造，運輸條件限制較少，在進行技術經濟比較后，優先選取三相式變壓器。 （3）繞組數 由于采用了擴大單元接線，所以選用雙繞組。 （4）繞組接線組別 變壓器的繞組接線方式必須使得其線電壓與系統線電壓的相位一致，否則不能并列運行。根據我國電力變壓器所采用的接線方式：110 kv及以上電壓側均為“yn”,即中性點引出直接接地。同時考慮到系統或機組同步并列要求及限制三次諧波對電源的影響等

34、因素，并結合電力設備選型手冊已有生產能力變壓器的現狀，確定其繞組接線組別為：d11。 （5）調壓方式 考慮到石泉水電廠在系統中擔任調峰，調頻，事故備等作用，其出力變化大，電力潮流變化大計電壓偏移大等特點，同時考慮到牽引變電所供電斷續性等特點，所以擬采用有載調壓變壓器，但是因為選不到對應容量下合適的變壓器，所以放棄使用有載調壓方式。 （6）主變型號確定 結合以上要求，選取主變型號為：sfpl120000/220,其冷卻方式為強迫油循環水冷。82.5.4 主變壓器匯總表2-2 主變壓器參數 編號型號接線組別額定容量冷卻方式接地方式有載調壓短路阻抗% 1#sspl63000/110d1163mva強

35、迫油循環水冷。經刀閘接地否10.122#sspl63000/110d1163mva強迫油循環水冷。經刀閘接地否103#sspsol120000/220yn(自耦)d-12-11120mva強迫油循環水冷。直接接地 否高中10高低5.9中低8.84#sfpl120000/220d11120mva強迫油循環水冷。經刀閘接地 否13.04第3章 短路電流計算3.1 短路電流計算的一般規定 （1）計算的基本情況短路過程是一種暫態過程。影響電力系統的因素很多，若在實際計算中把所有的因素都考慮進來，將是復雜而沒有必要的。因此，在滿足工程要求的前提下，為了簡化計算，可采用一些合理的假設，以便對短路電流進行計

36、算： 認為在短路過程中，所有發電機電勢的相位及大小均相同，亦即在發電機之間沒有電流交換，發電機供出的電流全部是流向短路點的，而所有負荷之路則認為已斷開。 不計及磁路飽和及磁滯損失忽略不計。這樣，系統中各元件的感抗便都是恒定的，可以運用疊加原理。 不計及變壓器勵磁電流。 系統中所有元件只計入電抗。但在計算短路電流非周期分量衰減時間常數，或者計算電壓為1 kv以下低壓系統短路電流時，則必須計及元件的電阻。 短路為金屬性短路，即不計短路點過度電阻的影響。 認為三相系統是對稱的。對于不對稱短路，可應用對稱分量法，將每序對稱網絡簡化成單相短路進行計算。以上的六點假設使短路電流計算結果稍微偏大一些，但最大

37、誤差一般不超過10%15%，這對工程準確度來說是允許的。 （2）接線方式計算短路電流所用的接線方式，應是可能發生最大短路電流的正常接線方式(即最大運行方式)，而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 （3）計算容量 應按工程設計的規劃容量計算，并考慮電力系統的遠景發展規劃，一般取工程建成后的5一10年。 （4）短路種類一般按三相短路計算。若發電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統及自藕變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路情況嚴重時，則應按嚴重情況進行校驗。 （5）短路計算點 在正常接線方式時，通過設備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。73.2 短路電流計算 圖3.1 電力

38、系統原始網絡圖3.2.1 短路計算點的選擇 結合所選電氣主接線的最優方案與石泉水電廠的實際情況，此次短路計算你選定六個短路點（如圖1所示），分別為110 kv 母線 k1、220 kv 母線k2、4號主變低壓側（即4#和5#機組擴大單元接線的發電機母線）k3、3#發電機出口k4、1#主變低壓側k5，4#或5#發電機出口k6。進行短路電流計算時，按照電站最大運行方式進行（即電站所有的的機組均在額定出力下運行，所有變壓器均投入并列運行），所有的斷路器均處于閉合狀態。 各個短路計算點選擇的依據分別是： k1、k2點：為選擇110 kv 及220 kv母線時進行前期準備，并為所選母線的動穩定與熱穩定校

39、驗提供依據，同時為與母線相連的斷路器的選擇提供依據。 k3點：由于采用了擴大單元接線，該處顯得比較重要，有必要進行單獨計算，以便與其他短路點進行短路電流比較，同時為4#和5#發電機出口斷路器的選擇提供依據。 k4點：由于該該處與自耦變壓器相連，自耦變壓器高壓的一、二次側有電與磁的聯系，在運行時，兩種升高電壓均系中性點直接接地，短路電流較大，有必要進行計算。 k5點：該點取在1#或2#機組的出口效果是一樣的（因為1#與2#機組及主變的配置完全一樣），所以只選取一個，選取的目的主要是為了與其他4處的短路電流進行比較，分析其短路影響情況。 k6點：該點取在4#或5#機組的出口效果也是一樣的，同k5點

40、，所以也只取一個，選取的目的主要是為了選擇4#與5#發電機出口斷路器。其計算過程可借用k3點的。3.2.2 計算各元件的電抗標幺值并繪制等值電路圖在標么值計算中，為簡化起見，電抗標么值的下角標省去符號“*” 。同時考慮到輸電線路較短，可能導致直連電抗較小，所以擬將系統的阻抗計算在內，方法為：將系統側視為由變壓器供電，器短路阻抗統一暫取為10.圖3.2 等值電路圖 基準值取=100mva，= 則網絡中各元件的電抗標么值計算如下:（石茶線） （3-1）=0.1100/10=1 （3-2）（石漢線）=0.1100/30=0.333（石堰線）=0.1100/20=0.5（石洋線）=0.1100/210

41、=0.048（1#與2#變壓器） （3-3） 對于3#自耦變壓器計算較麻煩，參照馮金光的發電廠電氣部分求得各個繞組的短路電壓百分數: （3-4） 進而求得3#變壓器的高中低各惻的電抗標幺值：（高壓側） （3-5）（12中壓側；13低壓側） （4#主變） （1#3#發電機） （3-6） （4#5#發電機）3.2.3 短路計算點k1 （1）k1 點等值電路圖的化簡圖3.3 k1點等值電路圖化簡（一） 可以將電源g1和g2進行合并，繼續進行化簡,其中： 圖3.4 k1點等值電路圖化簡（二） =0.172 （3-7） =0.397 圖3.5 k1點等值電路圖化簡（三）=0.297 =0.685 ; =

42、0.611首先視所有電源均為有限容量系統，計算各個電源與短路點之間的直連電抗（又稱“轉移電抗”）分別換算為以各自的電源容量為基準容量的新標幺值，即“計算電抗” 。 （3-8） （3-9） 由計算結果發現，七個電源均可按有限容量算。另外，根據石泉水電站出線的實際現狀，可將s1、s2、s3、s4視為火電系統。 （2）計算各電源供給短路點k1的短路電流有限容量系統電源根據計算電抗查運算曲線，可求出各個時刻的短路電流標幺值，進而求得其有名值；無窮大電源系統直接根據其轉移電抗直接計算。4 電源s1供給的短路電流 電流基準值（以電源容量為基準容量，以短路點的平均電壓為基準電壓）： ka （3-10）根據水

43、電站機電設計手冊一次分冊，在汽輪發電機短路電流運算曲線上分別查得t=0s, t=2.0 s，t= 4.0 s 對應時刻的短路電流周期分量的標幺值 。則對應時刻的短路電流周期分量的有名值 。計算結果見下表：表3-1 時刻t/s02.04.0標幺值 102.92.5有名值it/ka0.5000.1450.125 電源s2供給的短路電流 電流基準值（以電源容量為基準容量，以短路點的平均電壓為基準電壓）： ka 根據水電站機電設計手冊一次分冊，在汽輪發電機短路電流運算曲線上分別查得t=0s, t=2.0 s，t= 4.0 s 對應時刻的短路電流周期分量的標幺值 。則對應時刻的短路電流周期分量的有名值

44、。計算結果見下表：表3-2 時刻t/s02.04.0標幺值 8.22.82.5有名值it/ka1.2380.4230.378 電源s3供給的短路電流 電流基準值（以電源容量為基準容量，以短路點的平均電壓為基準電壓）： ka （3-11）根據水電站機電設計手冊一次分冊，在汽輪發電機短路電流運算曲線上分別查得t=0s, t=2.0 s，t= 4.0 s 對應時刻的短路電流周期分量的標幺值 。則對應時刻的短路電流周期分量的有名值 。計算結果見下表：表3-3 時刻t/s02.04.0標幺值 102.92.5有名值it/ka1.0000.2900.250 電源s4供給的短路電流 電流基準值（以電源容量為

45、基準容量，以短路點的平均電壓為基準電壓）： ka根據水電站機電設計手冊一次分冊，在汽輪發電機短路電流運算曲線上分別查得t=0s, t=2.0 s，t= 4.0 s 對應時刻的短路電流周期分量的標幺值 。則對應時刻的短路電流周期分量的有名值 。計算結果見下表：表3-4 時刻t/s02.04.0標幺值 4.62.52.42有名值it/ka4.8482.6352.511 電源g6供給的短路電流 電流基準值（以電源容量為基準容量，以短路點的平均電壓為基準電壓）： ka根據水電站機電設計手冊一次分冊，在水輪發電機短路電流運算曲線上分別查得t=0s, t=2.0s，t= 4.0 s 對應時刻的短路電流周期分量的標幺值 。則對應時刻的短路電流周期分量的有名值 。計算結果見下表：表3-5 時刻t/s02.04.0標幺值 4.13.13.07有