《發(fā)電廠電氣部分》班課程設(shè)計

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1、 《發(fā)電廠電氣部分》 課程設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 二○○ 年 月 日 設(shè) 計 （ 論 文 ） 任 務(wù) （包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求） 一、 設(shè)計內(nèi)容 為了滿足福州某郊縣負荷發(fā)展及電網(wǎng)電力交換的需要，優(yōu)化該縣的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，擬在縣城后山設(shè)計建設(shè)一座110kV降壓變電站。變

2、電站容量為231.5MVA ，電壓等級110/10kV。 二、 設(shè)計原始數(shù)據(jù) 1、電力系統(tǒng)部分 本變電站在電力系統(tǒng)中，為滿足本地區(qū)負荷增長的需要。 2、變電所的技術(shù)要求、設(shè)計參數(shù) （1） 變電所本期建設(shè)規(guī)劃 主變?nèi)萘浚?31.5MVA，電壓等級110/10kV；主變中性點直接接地。 主變型式：三相雙繞組有載調(diào)壓變壓器，有載調(diào)壓范圍在11081.25％/10.5kV 無功補償：12Mvar。 （2） 供電方式及要求 110kV雙回路進線，10kV側(cè)出線本期6回路，遠期14回路。 （3） 負荷數(shù)據(jù)和要求 ①、全區(qū)用電負荷本期為27MW，6回路，每回按4.5MW設(shè)計； 遠期

3、50MW，14回路，每回按3.572MW設(shè)計；最小負荷按70％計算，供電距離不大于5KM。 ②、 負荷同時率取0.85，功率因數(shù)為0.8，年最大利用小時數(shù)Tmax=4250小時/年。 （4） 水文條件 ①、海拔80米 ②、常年最高溫度：40.3℃ ③、常年最低溫度：1.7℃ ④、雷暴日數(shù)62天/年 ⑤、污穢等級為3級。 （5）地理位置和交通情況：地理位置無限制，交通便利。 課程設(shè)計的主要內(nèi)容 三、設(shè)計任務(wù) 此次為變電站電氣一次部分初步設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容主要包括： （1） 主變壓器的選擇；（2）電氣主接線設(shè)計；（3）所用電設(shè)計； （4）短路電流計算；（5）主要電氣設(shè)備的選擇

4、與校驗等； 四、設(shè)計產(chǎn)品 1、設(shè)計說明書（包括計算書） 2、圖紙： （1）、變電站電氣主接線圖； （2）、主要電氣設(shè)備材料匯總表 五、要求 1、按電力工程設(shè)計手冊，有關(guān)的設(shè)計規(guī)范進行。 2、CAD制圖。 六、[參考文獻 1] 范錫普主編．發(fā)電廠電氣部分. 北京：中國電力出版社，2004. [2] 戈東方主編．220kv變電所設(shè)計規(guī)劃. 北京：中國電力出版社，2000. [3] 傅知蘭.電力系統(tǒng)電氣設(shè)備選擇與實用計算. 北京：中國電力出版社，2004. [4] 王士政，馮金光. 發(fā)電廠電氣部分. 北京：中國水利水電出版社，2002. [

5、5] 水利電力部西北設(shè)計院. 電力工程電氣設(shè)計手冊（一）、（二）、（三）. 北京：中國電力出版社，1989. [6] 萵靜康. 供配電系統(tǒng)圖集. 北京：中國電力出版社，2005. [7] 韋鋼．電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)．北京：中國電力出版社，2006. [8] 劉國亭．電力工程CAD．北京：中國水利水力出版社，2006. 目錄 第1章 概述 5 1.1 設(shè)計的依據(jù)． 5 1.2 電力系統(tǒng)概述 5 1.3 110kV變電所各級電壓負荷情況分析． 6 1.4 110kV變電所的自然條件 6

6、 第2章 電氣主接線 7 2.1 電氣主接線設(shè)計的基本要求 7 2.2 主變壓器臺數(shù)、容量、型式的選擇 7 2.3 電氣主接線設(shè)計方案的技術(shù)經(jīng)濟比較與確定 9 2.4 110kV變電所主接線圖 15 第3章 所用電接線設(shè)計 16 3.1 所用電設(shè)計的要求及原則． 16 3.2 所用變的確定及所用變接線的選擇 16 第4章 短路電流計算 19 4.1 短路

7、電流計算的條件 19 4.2 短路電流計算方法和步驟 19 4.3 三相短路電流計算 20 第5章 電氣設(shè)備選擇 25 5.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件 25 5.2 10kV配電裝置電氣設(shè)備選擇 25． 5.3 110kV配電裝置電氣設(shè)備的選型 33 參考文獻 41 第1章 概述 1．1設(shè)計的依據(jù) 1.1

8、.1依據(jù) 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書下達的任務(wù)和原始數(shù)據(jù)設(shè)計。 1.1.2設(shè)計內(nèi)容 為了滿足該縣負荷發(fā)展及電網(wǎng)電力交換的需要，優(yōu)化該縣的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，擬在縣城后山設(shè)計建設(shè)一座250MVA 110/10的降壓變電所，簡稱110kV變電所。 1.2電力系統(tǒng)概述 1.2.1本變電所與電力系統(tǒng)聯(lián)系 #1 #2 #3 #4 #5 #6 10kV 231.5MVA 110kV變電所 電力系統(tǒng)Xx=0.0451,Sj=100MVA 110kV 110kV變DDDIAN 1、接線圖

9、 2、說明 110kV變電所通過兩回110kV線路接至該變電所，再與電力系統(tǒng)相連。由于原始數(shù)據(jù)未提供電力系統(tǒng)XX、Sj及110kV變電所接線路長度L。這里將XX取為0.0451, Sj取為100MVA;按供電半徑不大于5kM要求,110kV線路長度定為4.8kM。 1.2.2 110kV變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用 1、根據(jù)110kV變電所與系統(tǒng)聯(lián)系的情況來看，屬于終端變電所。 2、110kV變電所主要供電給本地區(qū)用戶，用電負荷屬于Ⅱ類負荷。 1.3 110kV變電所各

10、級電壓負荷情況分析 1.3.1供電方式 110kV側(cè)：共有兩回進線，由系統(tǒng)連接雙回線路對110kV變電所供電。 10kV側(cè)：本期出線6回， 由110kV變電所降壓后供電。 1.3.2負荷數(shù)據(jù) 1、全區(qū)用電負荷本期為27MW，共6回出線，每回按4.5MW計； 遠期50MW，14回路，每回按3.572MW設(shè)計； 最小負荷按70％計算，供電距離不大于5kM。 2、負荷同時率取0.85，cosφ=0.8，年最大利用小時數(shù)Tmax=4250小時/年。 3、所用電率取1%。 1.4 110kV變電所的自然條件 1.4.1 水文條件 1、海拔80M 2、常

11、年最高溫度40.3℃ 3、常年最低溫度1.7℃ 4、雷暴日數(shù)——62日/年 5、污穢等級為3級 1.4.2 所址地理位置與交通運輸情況 地理位置不限制，交通便利。 第2章 電氣主接線 2.1 電氣主接線設(shè)計的基本要求 對電氣主接線有以下幾方面的基本要求： 1、根據(jù)系統(tǒng)和用戶的要求，保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量。 2、具有運行、維護的靈活性和方便性。 3、具有經(jīng)濟性：在滿足技術(shù)要求的前提下，力求經(jīng)濟合理。 4、具有將來發(fā)展和擴建的可能性。 2.2 主變壓器臺數(shù)、容量、型式的選擇 2.2.1 主變壓器的選擇原則 1、主變壓器

12、臺數(shù) 1）為了保證供電可靠性，變電所一般裝設(shè)兩臺主變壓器。 2）當(dāng)只有一個電源或變電所可由低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源給重要負荷供電時，可裝設(shè)一臺。 3）對于大型樞紐變電所，根據(jù)工程具體情況，可安裝2至4臺變壓器。 2、主變壓器的容量 1）主變壓器的容量應(yīng)根據(jù)5至10年的發(fā)展規(guī)劃進行選擇，并考慮變壓器正常運行和事故時的過負荷能力。 2）對裝有一臺變壓器的變電所，變壓器的額定容量應(yīng)滿足用電負荷的需要，按下式選擇：Sn≥K∑SM或Sn≥K∑PM／cosφ。式中，Sn—變壓器額定容量（kvA），SM， PM——變電所最大負荷的視在功率和有功功率（kvA，KW），cosφ ——負荷功率因子，K—

13、—負荷同時率，可取0.85。 3）對裝有兩臺變壓器的變電所中，當(dāng)一臺斷開時，另一臺變壓器的容量一般保證70%全部負荷的供電，但應(yīng)保證用戶的一級負荷和大部分二級負荷。每臺變壓器容量一般按下式選擇：Sn≥0.6SM或Sn≥0.6PM/ cosφ。 4）主變壓器容量選擇還應(yīng)考慮周圍環(huán)境溫度的影響。 Sn≥0.6SM/Kθ式中，Kθ——周圍環(huán)境修正系數(shù)。 3、主變壓器的型式 1）一般情況下采用三相式變壓器。 2）具有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到15%Sn以上時，可采用繞組變壓器。 3)主變調(diào)壓方式： 4）冷卻方式： 2.2.2 計算、選擇、校驗 1

14、、總負荷計算 根據(jù)負荷數(shù)據(jù)，近期6回出線，每回按4.5MW計，近期總負荷∑PM=64.5=27MW。 2、主變壓器臺數(shù)、容量選擇計算 1）計算主變?nèi)萘俊芐M ∑SM=∑PM／cosφ= 50/0.8=62.5MVA 選擇主變?nèi)萘?、臺數(shù) a、Sn≥K∑SM=0.8562.5=53.125MVA b、選兩臺主變壓器，則每臺主變?nèi)萘縎n≥K∑SM/2=26.5625MVA。查產(chǎn)品目錄，選每臺主變?nèi)萘縎n=31.5MVA＞26.5625MVA。 c、校驗： 按主變壓器容量選擇原則第3點，要求任一臺主變Sn＞0.7 K∑SM S∑=0.753.125=37.1875MVA，大于所選的

15、主變?nèi)萘?1.5MVA。結(jié)合系統(tǒng)對本變電所的技術(shù)要求，最終選擇110kV變電所主變?nèi)萘縎n=50MVA。 考慮周圍環(huán)境影響： θρ=（θmax+θmin）/2=21℃ Kθ=（20－θρ）/100+1=0.99 0.7S∑ ＝ 0.753.125 =37.5631MVA Kθ 0.99 ∵Sn=50MVA>37.5631MVA 故所選變壓器容量滿足要求。 3、主變型式選擇 按任務(wù)書要求并查110kV變電站設(shè)計指導(dǎo)手冊附錄2-3。近期主變壓器型式選擇SFZ7—31500/11081.25%；列表如下： 型號 額定容量（kVA） 額定電壓（kV） 空載

16、電流（%） 空載損耗(kW) 負載損耗(kW) 阻抗電壓(%) 連接組別 高壓 低壓 SFZ7-31500/110 31500 11081.25% 10.5 1.1 42.2 148 10.5 YN,d11 2.3 電氣主接線設(shè)計方案的技術(shù)、經(jīng)濟比較與確定 2.3.1 各級電壓配電裝置接線方式的擬定 根據(jù)電氣主接線設(shè)計的基本要求及設(shè)計基本原則來擬定各級電壓配電裝置接線方式。 1、10kV電壓母線接線方式 1） 單母線接線 2） 單母分段接線 2、110kV電壓母線接線方式 1） 單母線接線 2） 單母分段接線 3） 橋式接線（因線路故

17、障和操作的機會比變壓器多，選用可靠性較好的內(nèi)橋接線。） 3、主變臺數(shù) 為了保證供電可靠性，裝設(shè)兩臺主變壓器。 2.3.2 110kV變電所可能采用的電氣主接線方式如下： 方案 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 110kV 單母線接線 單母分段接線 單母分段接線 單母線接線 內(nèi)橋接線 內(nèi)橋接線 10kV 單母線接線 單母分段接線 單母線接線 單母分段接線 單母線接線 單母分段接線 主變 2臺 2臺 2臺 2臺 2臺 2臺 110kV變電所主接線方案簡圖如下： 圖二（二） 圖一（一） #4 #6 #5 #3 #2 #1

18、 110kv 10kv T1 T2 L1 L2 ＦＤ #4 #6 #5 #3 #2 #1 T1 T2 L1 L2 ＦＤ 110kv 10kv 方案Ⅰ: 方案Ⅱ： 圖三（三） 10kv ＦＤ #4 #6 #5 #3 #2 #1 T1 T2 L1 L2 110kv #4 #6 #5 #3 #2 #1 T1 T2 L1 L2 ＦＤ 110kv 10kv 圖四（四） 方案Ⅲ： 方案Ⅳ：

19、 ＃1 L1 L2 圖六（六） 10kv ＦＤ T1 T2 110kv #4 #6 #5 #3 #2 L1 L2 圖五（五） 10kv ＦＤ #4 #6 #5 #3 #2 #1 T1 T2 110kv 方案Ⅴ： 方案Ⅵ： 2.3.3 方案的技術(shù)比較 1、六種方案的技術(shù)比較 方案Ⅰ： 110kV電壓母線采用單母線接線，這種接線方式簡單、設(shè)備少、操作方便，但由于110kV變電所為終端變，一旦母線或母線側(cè)

20、隔離開關(guān)故障或檢修，將造成全站停電。順昌變電所地處海滄外商投資區(qū)，全所停電將在經(jīng)濟上及政治上造成較大影響，故不宜采用此接線。 10kV電壓母線采用單母線接線，跟上述一樣，在母線或母線側(cè)隔離開關(guān)故障或檢修時將中斷對用戶的全部供電。且這種接線方式不利于向重要用戶雙電源供電，故不宜采用此接線。 方案Ⅱ： 110kV電壓母線采用單母線分段接線，當(dāng)一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器能自動把故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不至于造成用戶停電。缺點是當(dāng)一段母線或母線側(cè)隔離開關(guān)故障或檢修時，接在該母線上的回路都要在檢修期間停電?？梢钥紤]采用此接線方式。 10kV電壓母線采用單母線分段接線，對重要用戶可

21、以從不同段母線引出兩回路，有兩個電源供電，增加了供電的可靠性。缺點是當(dāng)一段母線或母線側(cè)隔離開關(guān)故障或檢修時，接在該母線上的回路都要在檢修期間停電。可以考慮采用此接線方式。 方案Ⅲ： 110kV電壓母線采用單母線分段接線，根據(jù)上述分析，可考慮采用。 10kV電壓母線采用單母接線，根據(jù)上述分析，不宜采用此接線。 方案Ⅳ： 110kV電壓母線采用單母接線，根據(jù)上述分析，不宜采用此接線。 10kV電壓母線采用單母線分段接線，根據(jù)上述分析，可考慮采用。 方案Ⅴ： 110kV電壓母線采用內(nèi)橋接線，這種接線高壓斷路器數(shù)量少，造價低，容易發(fā)展為單母分段接線。缺點是變壓器的切除和投入教復(fù)雜，需要

22、操作兩臺斷路器并影響一回線路暫時停運。順昌變電所首期負荷較少，引出線數(shù)目不多，考慮到變壓器的故障及操作比線路少，可以考慮采用此接線。 10kV電壓母線采用單母接線，根據(jù)上述分析，不宜采用此接線。 方案Ⅵ： 110kV電壓母線采用內(nèi)橋接線，根據(jù)上述分析，可考慮采用。 10kV電壓母線采用單母線分段接線，根據(jù)上述分析，可考慮采用。 2、選用兩臺主變的優(yōu)缺點 優(yōu)點：可以滿足全部用電負荷的需要，供電可靠性高。 缺點：投資大，占地面積大。 3、從上述分析比較確定兩個較好方案： 方案Ⅱ：110kV電壓母線采用單母線分段接線；10kV電壓母線采 用單母線分段接線。 方案Ⅵ：110kV

23、電壓母線采用內(nèi)橋接線；10kV電壓母線采用單母 線分段接線。 2.3.4 方案的經(jīng)濟比較 1、從電氣設(shè)備數(shù)目及配電裝置比較 方案 項目 方案Ⅱ 方案Ⅵ 10kV配電裝置 單母線分段 單母線分段 110kV配電裝置 單母線分段 內(nèi)橋接線 主變臺數(shù) 2 2 高壓斷路器 110kV 10kV 高壓隔離開關(guān) 110kV 10kV 綜合投資（萬元） 2、計算綜合投資 Z=Z0(1+a/100) Z0——主體設(shè)備投資，包括主變、高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)及配電裝置綜合投資等。 a——附加

24、投資，110kV電壓等級取90%。 主體設(shè)備參考價格如下： 主變壓器每臺投資125萬元 SF6斷路器每臺投資65萬元 GW4-110隔離開關(guān)每臺投資2.5萬元 110kV單母分段投資559.73萬元 內(nèi)橋投資303萬元 方案Ⅱ： 主體設(shè)備投資Z0=2125+565+82.5+559.73=1154.73萬元 綜合投資Z= Z0(1+a/100)=1154.73(1+90/100)=2193.987萬元 方案Ⅵ： 主體設(shè)備投資Z0=2125+365+82.5+303=768萬元 綜合投資Z= Z0(1+a/100)=768(1+90/100)=1459.2萬元

25、3、年運行費用U 年運行費用U=aΔA+ U1 + U2 a——電能電價 ?A——變壓器電能損失 U1——檢修維護費，一般?。?.022——0.042）Z，Z為綜合投資額。 U2——折舊費，一般?。?.05——0.058）Z。 取U1=0.042Z，U2=0.058Z，則年運行費U= aΔA+0.1U 先計算電能損耗?A: ?A=∑［n(?P0+K?Q0)+1/n(?P+ K?Q)(S/SN)2]t ?Q0=I0%（SN/100） ?Q=Ud%（SN/100） 查產(chǎn)品目錄，型號為SFZ7-31500/11081.25%，各參數(shù)如下： 空載電流I0%=1.1 空載損耗?

26、P0=42.2KW 負載損耗?P=148KW 阻抗電壓百分數(shù)Ud%=10.5 ?Q0= I0%（Se/100）=1.1(31500/100)=346.5kvR ?Q= Ud%（Se/100）=10.5(31500/100)=3307.5kvAR 無功經(jīng)濟當(dāng)量K取0.1 ?A=［2(42.2+0.1346.5)+1/2(148+3307.5)(645000.85/0.8)2］4250=674.78萬KW.H 取a=0.4元/KW.H 方案Ⅱ:U=a?A+0.1Z=0.1674.78+0.12197.987=286.88萬元 方案Ⅵ: U=a?A+0.1Z=0.1674.78+0

27、.11459.2=213.4萬元 2.3.5 最佳方案的確定 從技術(shù)上講，110kV電壓母線主接線采用橋式接線，有一臺變壓器故障會影響到線路停電，但變壓器故障的幾率較小，從經(jīng)濟上分析采用橋式接線比采用單母分段接線減少了部分組件，減少了綜合投資額。年運行費用也節(jié)省許多。故優(yōu)先選用110kV母線接線為內(nèi)橋接線。因此，Ⅵ方案為最佳方案即110kV母線采用內(nèi)橋接線，10kV母線采用單母分段接線。 2.4 110kV變電所主接線圖 2.4.1 110kV變電所電氣主接線圖 ＃1 10kV ＦＤ T1 T2 110kV #4 #6 #5

28、#3 #2 L1 L2 2.4.2 110kV變電所電氣主接線特點 1、110kV母線接線 110kV母線采用內(nèi)橋接線，其優(yōu)點是：高壓斷路器少，四個組件只需三臺斷路器。缺點是：1）變壓器的切除和投入較為復(fù)雜，需操作兩臺斷路器并影響一回線路暫時停運。2）連接橋斷路器檢修時，兩個回路需解列運行。3）出線斷路器檢修時，線路要在此期間停運。 2、10kV母線接線 10kV母線采用單母分段接線，其優(yōu)點是：1）用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。2）當(dāng)一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器能自動將

29、故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致于使重要用戶停電。缺點是：1）當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，連接在該段母線的回路都要在檢修期間停電。2）當(dāng)母線為雙回路時，常使架空線出現(xiàn)交叉跨越。3）擴建時需向兩個方向均衡進行。 第3章 所用電接線設(shè)計 3.1 所用電設(shè)計的要求及原則 3.1.1 基本要求： 1. 廠用電接線應(yīng)滿足正常運行的安全、可靠、靈活、經(jīng)濟和檢修維護方便。 2. 盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障范圍，并應(yīng)盡量避免引起全廠停電事故。 3. 充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、起動等運行方式下的供電要求，切換操作簡便。 4. 便于分期擴建或連續(xù)

30、施工，對公用負荷的供電要結(jié)合遠景規(guī)模統(tǒng)籌安排。 3.1.2 設(shè)計原則： 1. 變電站設(shè)計電壓為380/220V。 2. 母線接線方式 A) 大型樞紐變電站采用單母線分段接線； B) 中小型變電站采用單母線接線。 3. 60MVA及以上變電站應(yīng)裝設(shè)兩臺所用變壓器 3.2 所用變的確定 3.2.1 所用電變壓器確定 1. 所用電變壓器臺數(shù)：2臺 2. 所用電變壓器容量： （1）所用電率1% （2）變?nèi)萘?：SN=nSBN=231500KVA=63000 kVA （3）所用電負荷SJS1=1%*∑SN=1%63000=630kVA （4）SN≥Sjs

31、/KtKf=(630/2)/(1.041.05)=288kVA 選擇兩臺SN=315kVA 3. 所用電變壓器的型式 查《110kV變電站設(shè)計指導(dǎo)》附表2-8，選擇干式變壓器SC-315/10。變壓器參數(shù)如下表 型　號 額定容量（kVA） 空載損耗（W） 負載損耗（W） 高　壓(kV) 低　壓 (V) 阻抗電壓(%) SC-315/10 315 750 3300 10 400 6 3.2.2 所用電接線方式： 本變電站所用電母線采用單母線分段接線方式，平時分段運行。為了節(jié)省投資，所用變高壓側(cè)（10kV）采用高壓熔斷器作為保護。 3.2.3

32、 所用電的電源 1. 工作電源 A) 為了滿足供電可靠性，變電所設(shè)計兩臺站用變做為所用電工作電源。 B) 為更可靠保證所用電的不中斷供電，所用電工作電源分別從10kVⅠ、Ⅱ段母線引接，供給接在380V各段母線上的負荷。 2. 備用電源方式： 兩臺所用電源互為備用，備用方式采用暗備用。 3.3 110kV變電所的所用電接線 110kV變電所的所用電接線特點: 110kV變電所所用電接線采用單母分段接線，平時分裂運行，以限制故障范圍，對重要負荷可以從不同段引出兩個回路供電，增加了供電的可靠性。 #1 10kV #22 I母 Ⅱ母 400V Ⅱ母

33、 I母 第4章短路電流計算 4.1 短路電流計算的條件 1、因為系統(tǒng)電壓等級較高，輸電線截面較大，電阻較小，在計算短路電流過程中忽略R，計及X。 2、計算短路電流時所用的接線方式，按可能發(fā)生最大短路電流的正常運行方式，而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 3、計算容量按無窮大系統(tǒng)容量進行計算。 4、短路種類按三相短路進行計算。 5、短路計算點如下： d1—110kV母線短路時的短路計算點 d2—10kV母線并列時母線短路的計算點 d3—10kV母分分列時母線短路的計算點 d4

34、—所用電系統(tǒng)并列運行時母線短路的計算點 d5—所用電系統(tǒng)分列運行時母線短路的計算點 4.2 短路電流計算方法和步驟 4.2.1短路電流的計算方法 在工程設(shè)計中，短路電流的計算通常采用實用運算曲線法。 4.2.2短路電流的計算步驟 1、選擇計算短路點； 2、畫出等值網(wǎng)絡(luò)圖； 1）選取基準(zhǔn)容量Sj和基準(zhǔn)電壓Uj（kV）（一般取各級的平均電壓），計算基準(zhǔn)電流Ij= Sj/Uj（kA）。 2）計算各組件換算為同一基準(zhǔn)值的標(biāo)么電抗。 3）繪制等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各組件統(tǒng)一編號，分子標(biāo)各組件編號，分母標(biāo)各組件電抗標(biāo)么值。 3、化簡等值網(wǎng)絡(luò)圖； 1） 為計算不同短路點的短路電流值

35、，需將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡為以短路點為中心的輻射形的等值網(wǎng)絡(luò)。 2） 求出各電源與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗Xnd。 4、求計算電抗Xjs，即將各轉(zhuǎn)移電抗換算為各電源容量（等值發(fā)電機容量）為基準(zhǔn)的計算電抗Xjs1，Xjs2……； 5、由Xjs1，Xjs2……值從適當(dāng)?shù)倪\算曲線中查出各電源供給的短路電流周期分量標(biāo)么值（運算曲線只作到Xjs=3）； 6、計算無限大容量（Xjs≥3）的電源供給的短路電流周期分量； 7、計算短路電流周期分量有名值和短路容量； 8、計算短路電流沖擊值； 9、繪制短路電流計算結(jié)果表。 4.3三相短路電流計算 一、電力系統(tǒng)與110kV變電所接線圖 11

36、0kV 2315kVA Ud(%)=6 231.5MVA Ud(%)=10.5 d-4 d-5 d-3 d-2 d-1 L=4.8kM X=0.4 Si=100MVA X=0.0451 10kV 400V d-5 d-4 d-3 d-2 d-1 5 0.3333 7 19 6 19 4 0.3333 1 0.0451 3 0.0145 2 0.0145 二、繪制等值電路圖 三、基準(zhǔn)值的

37、計算 短路電流計算，通常采用標(biāo)幺值的近似計算。設(shè)取基準(zhǔn)容量為100MVA，各級基準(zhǔn)電壓，則各級電流及阻抗的基準(zhǔn)值計算如下： 選=100MVA，=115kV，=10.5kV，=0.4kV （依此類推計算） 四、網(wǎng)絡(luò)中各組件阻抗標(biāo)么值計算 1、系統(tǒng)： =0.0451 (已知) 2、線路：==0.44.8(100/1152)=0.0145 3、110kV變壓器： =10.5%(100/31.5)=0.3333 4、10kV變壓器： =6%100/(31510-3)=19 五、化簡等值電路并計算短路電流 1 0.0451 3 0.0145

38、 2 0.0145 Xjs1 1、d-1： 1）、計算電抗標(biāo)幺值：=0.0451+0.0145/2=0.0523 2）、d-1點短路電流標(biāo)幺值：=1/0.0523=19.12 有名值：=19.12100/(115)=9.6kA 3）、短路沖擊電流：= kA 5 0.3333 4 0.3333 1 0.0451 3 0.0145 2 0.0145 Xjs2 2、d-2： 1）、計算電抗標(biāo)幺值：Xjs2=0.0451+(0.0145+0.3333)/2=

39、0.219 2）、d-2點短路電流標(biāo)幺值：=I0.2= I∞=1/0.219=4.566 有名值：I有名=4.566100/(10.5)=25.11kA 3）、短路沖擊電流：icj.有名=2.5525.11=64.03 kA 5 0.3333 4 0.3333 1 0.0451 3 0.0145 2 0.0145 Xjs3 d-3： Xjs3=0.0451+0.0145/2+0.3333=0.3857 =I0.2= I∞=1/0.3857=2

40、.59 I有名=2.59100/(10.5)=14.24KA icj.有名=2.5514.24=36.31KA 5 0.3333 7 19 6 19 4 0.3333 1 0.0451 3 0.0145 2 0.0145 Xjs4 d-4: Xjs4=0.0451+(0.0145+0.3333+19)/2=9.72 =I0.2= I∞=1/9.72=0.103 I有名=0.103100/(0.4)=14.87KA icj.有名=2.5514.87=37.92KA

41、 5 0.3333 7 19 6 19 4 0.3333 1 0.0451 3 0.0145 2 0.0145 Xjs5 d-5: Xjs4=0.0451+(0.0145+0.3333)/2+19=19.22 =I0.2= I∞=1/19.22=0.052 I有名=0.052100/(0.4)=7.5KA icj.有名=2.557.5=19.13KA 六、短路電流計算結(jié)果表: 短路點編號 基準(zhǔn)電壓Ub(kV) 短路地點 計算電抗Xjs(標(biāo)么值)

42、 短路電流 沖擊電流 標(biāo)么值I*” 有名值 I”(kA) 標(biāo)么值 icj* 有名值 icj(kA) d-1 115 110kV母線 0.0523 19.12 9.6 48.756 24.48 d-2 10.5 10kV母線(母合位) 0.219 4.566 25.11 11.64 64.03 d-3 10.5 10kV母線(母分位) 0.3857 2.59 14.24 6.6 36.31 d-4 0.4 400V母線(母合位) 9.72 0.103 14.87 0.2627 37.92 d-5 0.4 40

43、0V母線(母合位) 19.22 0.052 7.5 0.1326 19.13 第5章電氣設(shè)備選擇 5.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件 5.1.1 按正常工作條件選擇 1、允許電壓≥最高工作電壓 2、允許電流≥最高持續(xù)電流 5.1.2 短路狀態(tài)校驗 1、熱穩(wěn)定性： 2、動穩(wěn)定性： 3、短路電流計算條件 為使所選的導(dǎo)體或電器具有可靠性和合理性，作校驗用的短路電流應(yīng)按下列情況確定。 1） 容量和接線；2）短路種類；3）計算短路點。 4、短路計算時間

44、 熱穩(wěn)定短路計算時間tk等于繼電保護動作時間tpr和相應(yīng)斷路器的開斷時間tbr之和, tk= tpr+tbr 5．2 10kV配電裝置電氣設(shè)備選擇 5.2.1 10kV主母線選型 按長期允許電流選擇10kV母線 1、根據(jù)分析可知，10kV母線最大持續(xù)工作電流不超過一臺主變過負荷時的工作電流，故母線最大持續(xù)電流： Igmax=1.0531500/(10.5)=1818.7A 按長期發(fā)熱允許電流選擇截面 Igmax=1818.7A，選擇兩條8010mm矩形導(dǎo)體，三相水平布置，平放 Ial=2185A，Kf=1.3 考慮環(huán)境溫度的修正系數(shù)K K== =0.87 KI

45、al=0.872185=1901A＞Igmax,所選鋁母線滿足長期工作發(fā)熱要求。 2、熱穩(wěn)定校驗： d-3點短路，，，=202.8 取母線正常工作溫度℃，C=87， 熱穩(wěn)定最小截面為： ==186.6mm2。所選截面大于Smin，滿足熱穩(wěn)定要求。 3、動穩(wěn)定校驗 1）=0.080.012700=2.16 kg/m，=410-7 m4 =281.47＞155Hz 母線可不計共振影響。 2）相間應(yīng)力計算： 3）計算條間作用應(yīng)力： ， 75頁，圖3-18得：k12=0.45 臨界跨距： 最大允許跨距： 為了便于安裝：每跨絕緣子間設(shè)兩個襯墊，，滿足要求。

46、 5.2.2 主變壓器低壓側(cè)支母線選型 5.2.3 10kV饋線電纜選型 按長期允許電流選擇10kV饋線電纜 1、根據(jù)負荷數(shù)據(jù)，每回出線電纜負荷為4.5MW。 Igmax=1.054500/(√310.5)=324.8A 查《110kv變電站設(shè)計手冊》附表1-7，選用： 240 mm2，交聯(lián)聚乙烯鋁芯電纜（YJLQ-10/3240），長期允許載流量為375A。 土壤熱阻系數(shù)為80℃.cm/w，θe=25℃。 2、按長期允許電流校驗 電纜載流量修正系數(shù)Kt===0.954 查《110kV變電站設(shè)計手冊》附表1-9，交聯(lián)聚乙烯鋁芯電纜長期允許工作溫度為90℃。土壤熱

47、阻系數(shù)為80℃.cm/w，截面為240 mm2的電纜，載流量的校正系數(shù)k3=1,所以K=Ktk3=0.954 IXU(28℃)= kIe(28℃)=0.954375=357.8＞Ig.max 故所選電纜滿足長期工作發(fā)熱要求 3、熱穩(wěn)定校驗 短路持續(xù)時間td=tfd+tb=0.2＋0.5=0.7S　 ＝/ I∞＝1，由td及β” 查周期分量等值時間曲線得：tjz＝0.6s 由于0.1≤td≤1取tjf＝0.05β” 2=0.05s 等效發(fā)熱時間tj=tjz+tjf=0.6+0.05=0.65s 熱穩(wěn)定性最小截面為：Smin=I∞/C√Kstj=（25.11103/87）√10.6

48、5=232 mm2 所選截面大于Smin，滿足熱穩(wěn)定要求。 4、電壓降校驗 查《110kV變電站設(shè)計手冊》附表1-14： X=0.069 ?u％=173IgmaxL(r cosφ＋rsinφ)/U =173X324.8X2X0.069X0.6/10 =0.47％＜5％ 滿足要求 5.2.4 10kV高壓斷路器選型 1、主變進線斷路器的選型 Igmax=1.0531500/√310.5=1818.7A 短路電流的熱效應(yīng)（KA2S） QK=202.8 U(kV) Igmax(A) I”(kA) ish(kA) ish(kA) Qk(kA2S) 10 1

49、818.7 14.24 36.31 36.31 202.8 計算數(shù)據(jù)表: 額定電壓Ue(kv) 額定電流Ie (A) 額定開斷電流INbr (kA) 額定短路關(guān)合電流 INcl (kA) 動穩(wěn)定電流 ies (kA) I2t(kA2S) 10 2000 40 100 100 4022 查《變電站設(shè)計手冊》附表3-7，選擇ZN5-10/2000-40型高壓斷路器。 由上表可知各項條件均滿足,故所選斷路器合格。 2、10kV分段斷路器的選型（同上） 3、10kV饋線斷路器的選型 Igmax=1.054500/√310.50.8=324.8A 計算

50、數(shù)據(jù)表: U(kv) Igmax(A) I”(KA) ich(KA) ich(KA) Qk(KA2S) 10 324.8 25.11 64.03 64.03 25.1120.25 額定電壓Ue(kv) 額定電流Ie (A) 額定開斷電流IeWS (KA) 動穩(wěn)定電流 (KA) 額定短路關(guān)合電流 (KA) I2t(KA2S) 10 1250 31.5 80 80 31.522 查《變電站設(shè)計手冊》附表3-7，選擇ZN5-10/1250-31.5型高壓斷路器。 由上表可知各項條件均滿足,故所選斷路器合格。 5.2.5 10kV高壓隔離

51、開關(guān)選型 1、主變進線隔離開關(guān)的選型 Igmax=1.0531500/√310.5=1818.7A 計算數(shù)據(jù)表: U(kv) Igmax(A) Qk(KA2S) ich(KA) 10 1818．7 14.2420.3 36.31 選擇GN10-10T/3000型隔離開關(guān),其技術(shù)參數(shù)為： U(kv) Ie(A) Qk(KA2S) 動穩(wěn)定電流 (KA) 10 3000 90 由上表可知各項條件均滿足,故所選隔離開關(guān)符合要求。 2、10kV分段隔離開關(guān)的選型 3、10kV饋線隔離開關(guān)的選型 Igmax=1.054500/√310.50.8=324

52、.8A 計算數(shù)據(jù)表: U(kv) Igmax(A) Qk(KA2S) ich(KA) 10 324．8 25.1120.3 64.03 查《變電站設(shè)計手冊》附表6-8，選擇GN19-10/1000-31.5型隔離開關(guān),其技術(shù)參數(shù)為: U(kv) Ie(A) Qk(KA2S) 動穩(wěn)定電流 (KA) 10 1000 31.524 80 由上表可知各項條件均滿足,故所選隔離開關(guān)符合要求。 4、10kV母線PT及BL隔離開關(guān)的選型 5.2.6 其余電氣設(shè)備型號參見圖紙 5.3 110kV配電裝置電氣設(shè)備的選型 5.3.1 110k

53、V軟母線的選型 1、根據(jù)分析可知，110kV母線最大持續(xù)工作電流不超過兩臺主變的工作電流，故母線最大持續(xù)電流： Igmax=1.05231500/(√3115)=332A 查《110kV變電站設(shè)計手冊》附表1-2選擇 LGJF-240/30型母線 ，主要參數(shù)如下： 計算截面積—275.96；外徑Ф=21.6mm；70℃時長期允許載流量為655A 考慮環(huán)境溫度的修正系數(shù)K： K=0.87 Ixu=K

54、Ie=0.87655=570A＞Igmax,故所選鋁母線滿足長期工作發(fā)熱要求。 2、熱穩(wěn)固校驗 d-1點短路，，，=92.16 取母線正常工作溫度℃，C=87， 熱穩(wěn)定最小截面為：=55mm2。所選截面大于Smin，滿足熱穩(wěn)定要求。 3、電暈電壓校驗： 所選LGJF-240/30型母線外徑Ф=21.6mm，大于LGJF-70/Ф20。故不進行電暈電壓校驗。 5.3.2 主變110kV側(cè)支母線的選型 按長期允許電流選擇主變110kv側(cè)支母線 支母線最大持續(xù)電流： Igmax=1.05231500/(√3115)=332A 查《110kv變電站設(shè)計手冊》附表1-2選擇 L

55、GJF-240/30型母線。校驗同110kV軟母線。 5.3.3 110kV進線的選型 按長期允許電流選擇110kV進線 1、110kV進線最大持續(xù)工作電流不超過兩臺主變的工作電流，故母線最大持續(xù)電流： Igmax=1.05231500/(√3115)=332A 查《110kV變電站設(shè)計手冊》附表1-2選擇 LGJF-240/30型母線 ，主要參數(shù)如下： 計算截面積—275.96；外徑Ф=21.6mm；70℃時長期允許載流量為655A。

56、 考慮環(huán)境溫度的修正系數(shù)K： K=0.87 Ixu=KIe=0.87655=570A＞Igmax,故所選鋁母線滿足長期工作發(fā)熱要求。 2、熱穩(wěn)定校驗 d-1點短路，，，=92.16 取母線正常工作溫度℃，C=87， 熱穩(wěn)定最小截面為：=55mm2。所選截面大于Smin，滿足熱穩(wěn)定要求。 3、電暈電壓校驗： 所選LGJF-240/30型母線外徑Ф=21.6mm，大于LGJF-70/Ф20。故不進行電暈電壓校驗。 5.3.4 110kV高壓斷路器的選型 1、110kV進線斷路器的選型 考慮一條線路停運或檢修時，流過進線斷路器

57、的 Igmax=1.05231500/√3115=332A U(kV) Igmax(A) I”(kA) ich(kA) ich(kA) Qk(kA2S) 110 332 9.6 24.48 24.48 8.420.3 計算數(shù)據(jù)表: 查《變電站設(shè)計手冊》附表3-12，選擇LW11-110/1600-31.5型高壓斷路器。 額定電壓Ue(kV) 額定電流Ie (A) 額定開斷電流IeWS (kA) 動穩(wěn)定電流 (kA) 額定短路關(guān)合電流 (kA) I2t(kA2S) 110 1600 31.5 80 80 31.523 由上表可知各項條件

58、均滿足,故所選斷路器滿足要求。 2、橋斷路器的選型 考慮一條線路停運或檢修時，流過橋斷路器的 Igmax=1.0531500/√3115=166A U(kV) Igmax(A) I”(kA) ich(kA) ich(kA) Qk(kA2S) 110 166 9.6 24.48 24.48 8.420.3 計算數(shù)據(jù)表: 查《變電站設(shè)計手冊》附表3-12，選擇LW11-110/1600-31.5型高壓斷路器。 額定電壓Ue(kV) 額定電流Ie (A) 額定開斷電流IeWS (KA) 動穩(wěn)定電流 (kA) 額定短路關(guān)合電流 (kA) I2t(kA2S)

59、 110 1600 31.5 80 80 31.523 由上表可知各項條件均滿足,故所選斷路器滿足要求。 5.3.5 110kV高壓隔離開關(guān)的選型 1、主變110kV側(cè)隔離開關(guān)的選型 Igmax=1.05231500/(√3115)=332A 計算數(shù)據(jù)表: U(kv) Igmax(A) Qk(KA2S) ich(KA) 110 332 8.420.3 24.48 選擇GW4-110DW型隔離開關(guān),其技術(shù)參數(shù)為： U(kv) Ie(A) Qk(KA2S) 動穩(wěn)定電流 (KA) 110 630 2024 50 由上表可知各項條件均

60、滿足,故所選隔離開關(guān)符合要求。 2、110kv進線隔離開關(guān)的選型 Igmax=1.05231500/√3115=332A 計算數(shù)據(jù)表: U(kv) Igmax(A) Qk(KA2S) ich(KA) 110 332 8.420.3 24.48 選擇GW4-110DW型隔離開關(guān),其技術(shù)參數(shù)為： U(kv) Ie(A) Qk(KA2S) 動穩(wěn)定電流 (KA) 110 630 2024 50 由上表可知各項條件均滿足,故所選隔離開關(guān)符合要求。 3、110kV母分隔離開關(guān)的選型 Igmax=1.0531500/√3115=166A 計算數(shù)據(jù)表: U

61、(kv) Igmax(A) Qk(kA2S) ich(KA) 110 166 8.420.3 21.42 選擇GW4-110DW型隔離開關(guān),其技術(shù)參數(shù)為： U(kv) Ie(A) Qk(kA2S) 動穩(wěn)定電流 (KA) 110 630 2024 50 由上表可知各項條件均滿足,故所選隔離開關(guān)符合要求。 4、110kV母線PT及BL隔離開關(guān)的選型 PT所帶的都是二次負荷，它的工作條件近似于開路。流經(jīng)PT及BL隔離開關(guān)的最大負荷電流很小。因此，選用GW4-110DW型隔離開關(guān)即可。技術(shù)參數(shù)如下： U(kV) Ie(A) Qk(kA2S) 動穩(wěn)定電流 (

62、KA) 110 630 2024 50 5.3.6 其余電氣設(shè)備型號參見圖紙 參考文獻: 1] 范錫普主編．發(fā)電廠電氣部分. 北京：中國電力出版社，2004. [2] 戈東方主編．220kv變電所設(shè)計規(guī)劃. 北京：中國電力出版社，2000. [3] 傅知蘭.電力系統(tǒng)電氣設(shè)備選擇與實用計算. 北京：中國電力出版社，2004. [4] 王士政，馮金光. 發(fā)電廠電氣部分. 北京：中國水利水電出版社，2002. [5] 水利電力部西北設(shè)計院. 電力工程電氣設(shè)計手冊（一）、（二）、（三）. 北京：中國電力出版社，1989. [6] 萵靜康. 供配電系統(tǒng)圖集. 北京：中國電力出版社，2005. [7] 韋鋼．電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)．北京：中國電力出版社，2006. [8] 劉國亭．電力工程CAD．北京：中國水利水力出版社，2006. 32