[工学]发电厂课程设计水电厂部分_火电可参考

参考

[工学]发电厂课程设计水电厂部分_火电可参考 课 程 设 计 用 纸 教师批阅 1 绪 论 1.1电力系统概述 由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。 它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。

由于电源点与负荷 中心多数处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费平衡。

因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约 了电力系统的结构和运行。 据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、 控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。 电能是一种清洁的二次能源。

由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。

因此，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。

绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。

到2010年底，我国发电机装机容量达9.62亿千瓦（美国为10亿千瓦）；发电量达42065亿度，居世界第1位。 工业用电量已占全部用电量的50～70%，是电力系统的最大电能用户，供配电系统的任务就是企业所需电能的供应和分配。

电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术。

电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一，故而对于其设计具有重要的意义。 . 1.2 中型水电站电气一次部分设计任务书 课题内容（原始资料） 1、建水电厂目的：

为了利用某地区水利资源和满足周围用电需要，拟建一个小水电站，向周围地区供电，并 与220kV电力系统相连。 2、拟建水电厂情况 （1）发电机 额定电压：

10.5kV，额定容量（2×15+2×12.5）万KW；额定功率因数:0.85；电抗:x=0.38， x =0.35，x?=0.32。 水电厂厂用电率为1~2%。

（2）系统 水电厂通过共6回220kV线路，其中2回与系统相连，系统容量2800MVA，xs= xs =x s?=0.32。

（3）负荷资料：

110kV线路9回，其中备用2回，最大负荷利用时间为5000h，负荷情况如下表1所示 ：

表1 110kV线路负荷情况 110kV负荷同时系数为0.82。 10kV线路共12回线路，其中2回备用，最大负荷利用时间为5500h，负荷负荷情况如 下表2所示：

表2 10kV线路的负荷情况 10kV负荷同时系数为0.82。 110kV负荷与10kV负荷同时系数0.85。 0.4kV负荷如下表3所示。

表3 0.4kV负荷情况 其余水电厂自用负荷为10.5kV负荷，其中2回线至4km外的大坝（最大容量1000kW，功 率因数0.8），2回线至4.5km外船闸（最大容量1200kW，功率因数0.8），1回线备用。 （6）保护：

各电器主保护动作时间为0，后备保护的动作时间为4秒。 3、地区自然条件 年最高气温： 41℃；年最低气温： -3℃；年平均气温： 20℃ 二、课题任务要求：

根据所学的知识、参考文献和给定的课题内容（原始资料）对2×15+4×5万KW水电站的 电气一次部分进行设计。 按时完成设计任务书规定的内容，对设计中所出现的

问题进行综 合分析并加以解决；按设计要求撰写课程设计论文报告书，文字通顺，排版合理，图纸符合国 家规范。 具体为：

1．确定水电厂电气主接线（进行3～4种方案比较论证） 2．确定水电厂主变压器的台数和容量 3．确定水电厂自用电接线（进行2～3种方案比较论证） 4．确定水电厂自用变压器的台数和容量 5．确定各电压级配电置 6．短路电流计算 7．确定各电压级各主要的电气设备 8．确定电压互感器和电流互感器的配置 三、课题完成后应提交的文件(或图表、设计图纸) 1.课程设计论文一份（打印件），论文中应包含有：

设计任务书、设计说明书（各电压级各主要的电气设备结果表、短路电流计算结果表）计 算说明书（负荷计算、各支路最大负荷电流计算、短路电流计算等）、绘制的各种图纸（电气主 接线图和110kV配电装置的配置图）和总结等 2.参考文献 四、主要参考文献与外文翻译文件 [1]山西电业局.电气工程设计手册（上、下）.［TM］，北京：

中国水利电力出版社，1998 [2]熊信银.发电厂电气部分［.TM］, 北京：

中国电力出版社，2001 [3]陈跃.电气工程专业毕业设计指南??电力系统分册.［TM］，北京：

中国水利电力出版社 ，2003 [4]丁山.变电所设计（10～

220kV）［TM］，辽宁：

辽宁科学技术出版社 ，1993 [5]王川波，徐绪椿.发变电站一次系统.［TM］，北京：

中国水利电力出版社，1998 ［6］傅知兰.电力系统电气设备选择与实用计算.[TM]，北京：

中国电力出版社，2004 ［7］卓乐友.电力电力工程电气设计200例.[TM]，北京：

中国电力出版社，2004 [8] 宋继成. 220~500kV 变电所电气接线设计.[TM]，北京：

中国电力出版社，2004 五、同组设计者 六、课程设计（论文）工作进度计划表 学生送交全部文件日前 学生（签名） 2 水力发电厂电气主接线的确定 2.1 概 述 电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。

主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。

并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。

因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线的方案。 发电厂的电气主接线是保证电力网安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置、选择、自动化水平和二次回路设

计的原则和基础。

2.2 电气主接线的选择 电气主接线是发电厂、变电所电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。 主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。 因此，必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案，决定于电压等级和出线回路数。

电气主接线是由高压电气设备连成的接收和分配电能的电路，是发电厂和变电所最重要的组成部分之一，对安全可靠供电至关重要。

因此设计的主接线必须满足如下要求：

(1) 满足对用户供电必要的可靠性和电能质量的要求； (2) 接线简单、清晰，操作简便； (3) 必要的运行灵活性和检修方便； (4) 投资少，运行费用低； (5) 具有扩建的可能性。 发电厂的主接线的基本环节是电源（发电机或变压器）和引出线。

母线（又称汇流母线）是中间环节，它起着汇总和分配电能的作用。

由于多数情况下引出线数目要比电源数目多好几倍，故在二者之间采用母线连接既有利于电能交换，还可以使接线简

单明了和运行方便。

2.2.1主接线的设计 1、课程设计的技术背景和设计依据 （1）电厂规模：

装机容量: 装机2+2台，容量分别为150 MW以及125MW, UN=10.5KV； 气象条件：

年最高温度42度，平均气温19度，气象条件一般，无特殊要求 厂用电率： 1~2%。

（2）原始数据初步处理： 发电机：

2150MW 2125MW 系统：

2回220kv系统相连 系统容量2800MVA 0.4kv负荷： 10kv负荷： 同时系数为： 0.82 110kv负荷：

同时系数为0.82 110kv与10kv同时系数为0.85 所有负荷计算: (3) 各电压级情况： a.220KV电压等级：

出线6回，其中2回与系统相连，其中220KV系统容量为2800MVA。

b.110KV电压等级：

出线9回，其中2回为备用；总最大负荷为167.3MVA，为

Ⅰ和Ⅱ类负荷，负荷利用小时数5000h。 c.10KV电压等级：

出线12回，其中2回为备用；总最大负荷为8.5MVA，为Ⅰ和Ⅱ类负荷，负荷利用小时数5500h。

2、主接线的方案 220KV电压等级的方案选择。 220kv部分的接线方式，拟选择如下一些接线方式： (1) 双母线（如图2.1）：

双母线接线有2组母线，并且可以互为备用。 它的特点是：

供电可靠，调度灵活，扩建方便，能广泛用于出线带电抗器6-10KV配电装置；35-60KV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110KV-220KV出线为4回及以上时。 图2.1 双母线接线方式 (2)双母线分段（如图2.2）： 用于缩小母线故障的停电范围，分段短路器将母线分为WI段和WII段，每段工作母线用各自的母线断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀的分布在两段工作母线上。 优点是可靠性比双母线接线更高，并且具有很高的灵活性。

图2.2双母线分段接线 (3) 双母线带专用旁路(如图2.3)： 用旁路断路器代替检修中的回路工作，使该回路不致停电。 图2.3双母线带旁母接线 所以，综合了可靠性，灵活性和经济性三方面来看，220KV部分的母线接线方式还是选择

双母线带专用旁路母线分段接线方式。 发电机侧(10.5kv)主接线的设计 推荐方案： 双母线分段接线 单元接线： （1）优点：

①接线简化,使用的电器最少,操作简便,降低故障的可能性,提高了工作的可靠性; ②配电装置简单,投资少,占地小; ③发电机出口短路电流小; ④继电保护简单. （2）缺点： 任一元件故障或检修全停,检修时灵活性差 （3）适用范围： ①台数不多的大(b接线除外)中型区域发电厂; ②分期投产或装机容量不等的无机压负荷的小型水电站。 扩大单元接线： （1）优点：

比单元接线少接一台主变压器，从而更加简单经济，并节省配电装置占地面积，一发电机停电不影响厂用电，厂用供电较可靠和灵活。 （2）缺点：

主变压器故障或检修要全停 （3）适用范围：

系统有备用容量时大中型水电厂有2～4台发电机，单机容量仅为系统容量的1%~2%或更小，而电厂的升高压等级又较高的情况。

其接线图如下图2.3.1所示：

图2.3.1 单元接线和扩大单元接线混合接线 备用方案1：

采用单母线分段接线 ⑴优点：

①具有不分段单母线简单，清晰，经济，方便等优点； ②缩小了母线故障和母线检修时的停电范围（停一半）； ③提高了供电可靠性，灵活性。 ⑵缺点：

①当一段母线或母线侧隔离开关故障或检修时，该母线的回路都要在检修期间停电。

②当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。 ⑶适用范围：

分段的数目，取决于电源数量和容量。

段数分得越多，故障时停电范围越小，但使用断路器的数量亦越多，且配电装置和运行也越复杂，通常以2~3段为宜。 这种接线广泛用于中、小容量发电厂和变电站的6~10kv接线中。

接线图如下图2.3.2：

图2.3.2 单母线分段接线 备用方案2：

采用单母线接线 ⑴优点: 简单,经济. ①接线简单(设备少),清晰,明了; ②布置,安装简单,配电装置建造费用低; ③断路器与隔离开关间易实现可靠的防误闭锁, 操作安全,方便,母线故障的几率低; ④易扩建和采用成套式配电装置. ⑵缺点: 不够可靠灵活. ①主母线,母隔故障或检修,全厂停电; ②任一回路断路器检修,该回路停电. ⑶适用范围 ①小型骨干水

电站4台以下或非骨干水电站发电机电压母线的接线; ②6～10kV出线(含联络线)回路≤5回; ③35kV出线(含联络线)回路≤3回; ④110kV出线(含联络线)回路≤2回. 接线图如下图2.3.3：

图2.3.3 单母线接线 升高压侧（110kv）主接线的设计： 电压等级为110kv，9回出线。 推荐方案：

双母线分段接线 优点：

1、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，由两个电源供电。

2、当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。 缺点：

1、每一回路都增加了一组隔离开关，使配电装置的构架及占地面积、投资费用都相应增加； 2、由于配电装置的复杂，在改变运行方式倒闸操作时容易发生误操作，且不宜实现自动化； 3、当母线故障时，须短时切除较多的电源和线路，这对特别重要的大型发电厂和变电站是不允许的。 适用范围：

110-220KV配电装置的出线回路数为6回以上。 其接线图如下图2.4.1所示： 图2.4.1 双母线分段图 备用方案1：

内桥接线 接线方式：

桥断路器位于线路断路器内侧. （1）优点 ：

①接线简单,经济(断路器最少); ②布置简单占地小,可发展为单母线分段接线; ③线路投,切灵活,不影响其它电路的工作. （2）缺点 ①变压器投切操作复杂,故障检修影响其它回路; ②桥断路器故障检修全厂分列为两部分; ③出线断路器故障检修该回路停电. （②和③可通过设外跨条提高灵活性. ） （3）适用范围 双线双变的水电站,变电所35～220kV侧: 线路较长(故障多),而主变年负荷利用小时数高(不经常切换)且无功率穿越的场合. 其接线图如下图2.4.2所示： 图2.4.2 内桥形接线图 备用方案2： 外桥形接线 接线方式：

桥断路器位于线路侧. 外桥接线在运行中的特点与内桥接线相反，适用于线路较短和变压器需要经常切换的情况。 当系统中有穿越功率通过主接线为桥形接线的发电厂或变电站高雅侧时，货者桥形接线的2条线路接入环形电网时，都应该采用外桥接线。

因为如果采用内桥接线，穿越功率将通过3台断路器，节点保护配置复杂，并且其中任何一台断路器断开时都将使穿越功率无法通过，或使环形电网必须开环运行。 其接线图如下图2.4.3所示：

图2.4.3外桥形接线图 2.2.2方案的选择 本设计最终采用了

两个扩大单元接线和一个单元接线与110kv侧直接相连。 110kv侧为双母分段接线方式。 其特点是：

接线方式简单清晰，运行维护方便，且减少了主变压器高压侧出现，简化了高压侧接线和布置，使整个电气接线设备较省。

接线简单、清晰、运行灵活、维护工作量少且继电保护简单。

其220kv侧的双母带专用旁路母线分段接线方式增加了供电的可靠性，并且节省断路器和隔离开关等设备，从而经济性更加好，并且便于电厂的扩建。

10kv供电网直接连接于发电机出口侧，不经过主变，简化设计，节省一次设计费用。 其最终电路图如下图所示：

见附录 3 主变压器的选择 3.3.1具有发电机电压母线的主变压器 （1）选择原则 a、主变压器容量一般按发电厂变电站建成后5~10年的规划负荷选择，并应考虑变压 器正常工作和事故时过负荷能力，进行综合分析和合理选择。 b、当发电机全部投入运行时，在满足发电机电压供电的日最小负荷，并扣除常用负 荷后，主变压器应能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统。

c、当接在发电机电压母线上的最大一台机组检修或者因

供热机组热负荷变动而需要限 制本厂功率时，主变压器应能从电力系统倒送功率，保证发电机电压母线上最大负荷 的需要。

d、如果发电机母线上接有2台或以上的主变压器是，当其中容量最大的一台因故退 出运行时，其他主变压器应能输送母线剩余功率的70%以上。

e、当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，能由系统供给发电机电压的最大 负荷。

在电厂分期建设过程中，在事故断开最大一台发电机组的情况下，通过变压器 向系统取得电能时，可以考虑变压器的允许过负荷能力和非重要负荷。

该水电站远离负荷中心，水电站的厂用电很少（1~2%），且地区负荷用电量较少，因此，选择主变压器的容量应大致等于与其连接的发电机容量。

水电厂多数担任峰荷，为了操作方便，其主变压器经常不从电网切开，因此要求变压器空载损耗尽量小。

（2）容量确定 根据选择原则和已确定选用三台主变压器，主变压器总容量可取最大负荷PMAX的1.6倍，且计及每台变压器有40%的过负荷能力，当一台变压器单独运行时能满足70%的负荷的电力需要。

计算所有负荷大小（负荷不考虑同时系数，对于系统主变，考虑同时系数）：

220KV用户由于设计任务书里面没有具体提及负荷的大小以及相关负荷情况，这里我们将4台发电机全部供给已知负荷后剩下的全部供给到220KV的网络。

故此220KV剩下容量为372.45MVA全部供给系统。 在接线方式里面选择里面，两台发电机直接连接到变压器然后供给母线，这两个双绕组变压器容量选取为发电机容量，因为两台发电机供给负荷完全足够，所以我们选取两台直接供给220KV网络。

这里我们选取双绕组变压器120MVA，型号SFP1-120000/220 通过查表可以选择两台(T1 T2)SFP1-120000/220型号的变压器，具体参数见下表； 型号 联结组别 高压(kv) 低压(kv) 空载损耗（KW） 负载损耗（KW） 空载电流（%） T1 SFP1-120000/220 YN,d11 242 10.5 118 385 13 110KV侧变压器选取：

我们根据上面的容量分析，两台发电机供给110KV和10KV网络负荷之后，还剩下负荷，这个剩余的负荷我们依然送到220KV网络里面去，考虑到连接三个电压等级，这里我们选取两个三绕组变压器来负荷我们的设计，通过容量的计算，我们选取发电机容量大小的1： 1：

1比例的三绕组变压器两台(T3 T4)，型号SFPS-150000/220，参数见下表：

型号 中压 （kv） 高压(kv) 低压(kv) 空载损耗（KW） 阻抗电压（%） 高中 高低 中低 T3 SFPS-150000/220 121 242 10.5 168 23.5 14.5 8 （1）相数的选择 变压器的相数有单相和三相，主变压器是采用三相还是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。

规程上规定，当不受运输条件时，在330KV及以下的发电厂及变电站，均选用三相变压器。

同时，因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，而不作考虑。

结合实际，本次设计发电厂应选用三相变压器。 （2）绕组数和连接方式： 绕组的形式主要有双绕组和三绕组。

规程上规定在选择绕组形式时，一般应优先考虑三绕组变压器。

因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备，比两台双绕组变压器都较少。

但三绕组变压器的每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15%及以上，否则绕组未能充分利用发不如选用两台双绕组变压器在经济上更加合理。

同时三绕组变压器比同容量的双变压器价格要贵40%~50%，对深入引进负荷中心，具有直接从高压变为低压供电条件的变电站，为简化电压等级或减少重复降压容量，

可采用双绕组变压器。

根据本发电厂的条件、占地面积及经济性，应该选用双三绕组变压器。

（2）绕组连接方式选择：

我国110KV及以上的电压，变压器绕组都采用连接，35KV一下电压，变压器绕组都采用连接。

结合很电厂实际，因而主变压器接线方式采用连接。 （3）普通型还是自耦型 在大型电力系统和降压变电站中，普通的三绕组变压器应用范围有限、当主网电压为110~220KV而中伏网为35KV时使用，这主要是由于它们的中性点具有不接地方式的缘故，当中压侧为110KV及以上电压时，降压变压器和联络变压器多采用自耦，应自耦变压器的高、中压绕组构成直接的电气联系，而有巨大的经济优势。 自耦变压器较电压比和容量相同的普通三绕组变压器便宜，价格只有后者的65%~75%左右。

自偶变压器一般作为联络变压器和连接两个直接接地系统。

从经济性的角度出发，结合本电厂实际，选用普通型变压器。

（4）调压方式 为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过变压器的分接开关切换，改变变压器高压绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。

切换方式有两种：

一种是不带电切换，称为五激磁调压，调压范围通常在±2×2.5%以内，应视具体工程情况决定。

另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30%。 但由于有载调压变压器结构复杂，价格昂贵，只有在以下范围选用：

a、 接于出力大的发电厂的主变压器，特别是潮流方向不固定，且要求变压 器二次电压维持在一定水平时。

b、 接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证供电质量，要求母线电压恒定时。 通常，发电厂主变压器很少有采用有载调压，因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压，因此本发电厂采用无激励磁调压。

4．厂用电的接线与厂用变的选择 4.1 厂用电的选择： 水电厂厂用电接线采用单母线分段接线形式。

对中、小型水电厂通常厂用母线只分为两段，由两台厂用变压器以暗备用方式给两段厂用母线供电；对大容量水电厂，厂用母线则按机组台数分段，每段由单独厂用变压器供电，并设置专用备用变压器。

为了供给厂用坝区闸门及水利枢纽防洪、灌溉取水、船闸或升船机、筏道、鱼梯等设施用电，可设专用坝区变压器，按其距主厂房远近、负荷大小以及发动机电压等条件可采用

6kV或10kV电压供电，其余厂用电负荷以380/220V供电。 如下图所示：

此小型水电厂厂用母线直接从10.5KV母线引出，并且只分两段，负荷平均分配在两段母线上。

在再经过降压变压器后，在0.4KV母线上采用单母线分段，平均分配负荷功率；负荷直接从低压母线上引出。 本发电厂厂用电接线方案如下：

10.5KV母线 发电机厂用电接线 五，厂用变压器选择： 厂用变压器的选择主要考虑高压厂用工作变压器和启动备用变压器的选择，其选择内容包括变压器的台数、型式、额定电压、容量和阻抗。

为了正确选择厂用变压器容量，首先对厂用主要用电设备的容量、数量及其运行方式有所了解，并予以分类和统计，最后确定厂用变压器容量等。

为了合理正确的选择厂用变压器容量，需对每段母线上引接的电动机台数和容量进行统计和计算。

厂用变压器的额定电压应根据厂用电系统的电压等级和电源引接处的电压确定，变压器一、二次额定电压必须与引接电源电压和厂用网络电压相一致。

厂用变压器的容量必须满足厂用电机械从电源获得足够的功率。

因此，对高压厂用电工作变压器的容量应按高压厂用计算

负荷的110%与低压厂用计算负荷之和进行选择；而低压厂用工作变压器的容量应留有10%左右的裕度。 容量选择：

首先将厂用电分成1000KW和1200KW两个部分，根据负荷的功率因数，得1250KVA和1500KVA;因此选择两台主变压器型号为:SCB10—1600/10 编号 数量 型号 额定容量(kVA) 高压(kv) 低压(kv) 空载电流(%) 空载损耗(w) 负载损耗(w) 阻抗电压(%) T 2 S7-1600/10 1600 10.5 0.4 1.3 2650 16500 4.5 4 水力发电厂短路电流计算 4.1 概 述 电力系统运行有三种状态：

正常运行状态、非正常运行状态和短路故障。

在供电系统的设计和运行中，还要考虑到可能发生的故障以及不正常运行情况。

对供电系统危害最大的是短路故障。

短路电流将引起电动力效应和发热效应以及电压的降低等。

因此，短路电流计算是电气主接线的方案比较、电气设备及载流导体的选择、节地计算以及继电保护选择和整定的基础。

短路就是指不同电位导电部分之间的不正常短接。 如电力系统中，相与相之间的水中性点直接节地系统中的相与地之间的短接都是短路。

为了保证电力系统的安全、可靠运行，在电力系统设计和运行分析中，一定要考虑系统等不正常工作状态。 4.2 各系统短路电流的计算 4.2.1短路计算的基本假定和计算方法 1．基本假定 （1）正常工作时，三相系统对称运行。

（2）所有电源的电动势相位角相同。

（3）系统中的电机均为理想电机，不考虑电磁饱和、磁滞、涡流及导体肌肤效应等影响；转子结构完全对称； （4）短路发生在短路电流为最大的瞬间； （5）不考虑短路电的电弧阻抗和变压器的励磁电流。

2．短路电流计算的方法 对应系统最大运行方式下，按无限大容量系统，进行相关的短路点的三项短路电流计算，求得I//、ish值。

I// —— 三相短路电流； ish —— 三相短路冲击电流。 4.2.2电抗图及电抗计算 由550MW水电厂电气主接线图，和设计任务书中给出的相关参数，可画出系统的等值电抗图如图4-1所示。

图4-1 系统等值电抗图 选取基准容量为 Sj —— 基准容量； Uj —— 基准电压； 以下均采用标幺值计算方法。 1．发电机的电抗 =0.28 2．对于变压器的电抗值计算 公式：

双绕组变压器：

三绕组变压器的计算： 由上述公式得：

=15 =8.5 =-0.5 三绕组电抗标幺值：

3短路点的选择、短路电流以及冲击电流的计算 无限大容量电力系统是指容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当用户供电系统发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压基本不变，可将该电力系统视为无限大容量电力系统。

但是，在实际电力系统中，他的容量和阻抗都有一定的数值，一次，当用户供电系统发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压相应的有所变动。

但一般的供电系统，由于它是在小容量线路上发生短路，电力系统母线电压基本不变，因此，电力系统可视为无限大容量电力系统。

由于无限大容量电力系统的三相短路电流是对称的，所以他的变化规律只需考虑一相的。

短路点的选择应选择通过导体和电器的短路电流为最大的那些点作为短路计算点。

首先，应在四个电压等级的母线上选择四个短路计算点a、b、c。

这里我们将网络中得两台相同的并联运行的发电机合并为一台，这样算转移电抗就是两台机组的等值电抗 1、220KV

母线短路数据如下表： 等值电路如下图： =0.26KA 0秒时：

4秒时: 2、110KV母线短路数据如下表： =0.5KA 0秒时： 4秒时：

3、10．5KV母线短路数据如下表： =5.5KA 0秒时： 4秒时：

4、125MVA发电机出口短路数据如下表： =8.08KA 0秒时： 4秒时：

5、150MVA发电机出口短路数据如下表： =9.7KA 0秒时： =3.494 4秒时：

由上式可以看出，在10KV母线短路会产生较大的短路电流。

因此应该加入电抗器来短路电流。 详细选择见设备选择。

5 导线选择 >1s 根据上面计算的计算电抗查表可得导线选择和校验 a 10.5kV母线校验，10.5KV母线最大负荷电流： 槽型导线具有机械强度高、载流能力大等优点，一般适用

于发电机引出线与主变压器之间母线桥连接。

我们的10.5KV母线直接接发电机出口后与主变相连，故这里我们选用槽型导线。 按经济电流密度选择：

查询经济电流密度曲线可得J=0.9（A/mm2） （mm2） 根据上面计算选择铝锰合金圆管型导体（mm2） (《电力工程电气设备手册 电气一次部分》Page 1994) 电晕电压校验： 裸导线临界电压最高工作电压 母线热稳定校验，这里我们校验主保护拒动时候后备保护动作的热校验，设计任务书里面后备保护动作时间4S 根据任务书上面数据： 年最高温度：

导体长期发热允许最高温度 环境温度为20度时，修正系数 K=1.05 度 查表得此条件下热稳定系数为C=；极肤系数Kf=1.8 热稳定性符合要求 动稳定校验 m= =4.6HZ>180HZ 可见，可以不计共振的影响 = 1s 根据上面计算的计算电抗查表可得 根据任务书上面数据： 年最高温度：

导体长期发热允许最高温度 环境温度为20度时，修正系数 K=1.05 度 查表得此条件下热稳定系数为C=；极肤系数Kf=1.8 热稳定性符合要求 动稳定校验 m= =4.6HZ>180HZ 可见，可以不计共振的影响 = 1s 根据上面计算的计算电抗查表可得 根据任务书上面数据：

年最高温度：

导体长期发热允许最高温度 环境温度为20度时，修正系数 K=1.05 度 查表得此条件下热稳定系数为C=；极肤系数Kf=1.8 热稳定性符合要求 动稳定校验 m= =4.6HZ>180HZ 可见，可以不计共振的影响 = 在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。

在发电厂和变电所中，采用的电气设备种类很多，其作用和工作条件并不一样，具体选择的方法也不同，但对他们的基本要求都是相同的。

电气设备的选择的一般要求是： （1） 满足工作要求。

应满足正常运行、检修以及短路过电压情况下的工作要求。

（2） 适应环境条件。 阴干当地的环境条件进行校验。 （3） 先进合理。

应力求技术先进和经济合理。 （4） 整体协调。

应与整个工程的建设标准协调一致。 （5） 适应发展。

应适当考虑发展，留有一定的裕量。

电气设备能安全、可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，斌干短路条件来校验其动稳定和热稳定。 5.2 电气设备的选择 5.2.1系统各个回路的最大工作电流 (1)发电机回路: (2) 10KV侧各个回路的最大工作电流 (3) 110KV侧各个回路的最大工作电流 (4)0.4KV侧回路最大工作电流 5.2.2电气设备的选择 电抗器的选择：

初选型号，按正常工作电压和最大工作电流选择XKK-10-600-4 =10.5Kv =600A L=0.294 mH =0.12+0.4=0.52 =0.58 =（0.58-0.52） 所以采用

12%电抗器

NK2-10.5K/12000-12型电抗器 =12% =150kA 300Ka =0.1 满足热稳定 电压损失和残压分别为 断路器选择：

断路器是在电力系统正常运行和故障情况下用作断开或接通电路中的正常工作电流及开断故障电流的设备。 开关电器在合闸状态下，靠触头接通电路。

当断开电路时，在开关的触头之间可以看到强烈而刺眼的亮光。

这是由于在触头之间产生了放电，这种放电称为电弧。 此时触头虽以分开，但是电流通过触头间的电弧仍继续流通，也就是说，电路并未真正断开，要使电路真正断开，必须将电弧熄灭，高压断路器具有能熄灭电弧的装置，它能用来断开或闭合电路中的正常工作电流，也用来断开电路中的

过负荷或短路电流。

所以它是电力系统中最重要的开关电器。 对它的基本要求是：

具有足够的开断能力，尽可能短的动作时间和高的工作可靠性；结构简单，便于操作和检修，具有防火和防暴性能，尺寸小，重量轻，价格低等。

SF6断路器和真空断路器目前应用广泛，少油断路器因其成本低，结构简单，依然被广泛应用于不需要频繁操作及要求不高的各级高压电网中，压缩空气断路器 和多油断路器已基本淘汰。

由于SF6气体的电气性能好，所以SF6断路器的断口电压较高。

在电压等级相同、开断电流和其他性能相接近的情况下，SF6断路器比少油断路器串联断口数要少，可是制造、安装、调试和运行比较方便和经济。 SF6断路器的特点是：

（1）灭弧能力强，介质强度高，单元灭弧室的工作电压高，开断电流大然后时 间短； （2）开断电容电流或电感电流时，无重燃，过电压低； （3）电气寿命长，检修周期长，适于频繁操作； （4）操作功小，机械特性稳定，操作噪音小。

隔离开关是电力系统中应用最多的一种高压电器，它的

主要功能是：

（1） 建立明显的绝缘间隙，保证线路或电气设备修理时人身安全； （2） 转换线路、增加线路连接的灵活性。 在电网运行情况下，为了保证检修工作电安全进行，除了使工作点与带电部分隔离外，还必须采取检修接地措施防止意外带电。

为此，要求在高压配电装置的母线