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3.2变压器的选择10
3.2.11T变压器高压侧为38.5KV,低压侧为6.3KV10
3.2.22T变压器选择11
3.2.33T变压器的选择11
3.2.44T为厂用变压器12
3.2.55T为厂用变压器12
3.2.6最终选定变压器13
3.3发电机的选择13
第4章短路电流计算14
4.1短路电流计算目的、规定和步骤14
4.1.1短路电流计算的主要目的14
4.1.2短路电流计算一般规定14
4.1.3计算步骤14
4.2短路电流的计算15
4.2.1等值网络的绘制和短路点选择15
4.2.2网络参数的计算15
4.2.3短路电流的计算15
4・3短路电流计算成果表23
第5章电气一次设备的选择计算24
5.1母线的选择24
5.1.16.3kV母线的选择24
5.1.210kV母线的选择25
5.1.335kV母线的选择26
5.1.4最终确定母线27
5.2电缆的选择27
5.2.1发电机机端引出线电缆28
5.2.2主变低压侧电缆29
5.2.3主变高压侧电缆30
5.2.4电缆最终确定31
5.3断路器的选择31
5.3.1断路器选型31
5.3.21号,2号,3号,4号断路器的选择31
5.3.35号,6号断路器的选择33
5.3.47号断路器的选择33
5.3.58号,9号,11号断路器的选择33
5.3.610号,12号,13号,14号,15号断路器的选择34
5.3.716号,17号断路器的选择34
5.3.8断路器参数表35
5.4互感器的选择36
5.4.1主接线中互感器配置36
5.4.2电流互感器的选择37
5.4.3电压互感器的选择43
第6章结论46
6.1水电站电气部分设计•结论46
6.2设计要点知识总结46
6・3心得与收获46
参考文献47
附录48
致谢49
第1章前言
仁1设计题目
某小型水电站装机容量为:
4X9000KW,机端电压为6.3KV,有两个升高电压等级35KV/1OKV,其中35KV出线一回与电力系统相连(上网),距离为55Km。
10KV出线四回,向近区负荷供电。
I区:
1500KW,距电站20km;
II区:
1200KW,距电站10km:
II【区:
600KW,距电站25km:
IV区:
400KW,距电站8km。
功率因数:
cos0=O.85
气象及地质条件:
最高气温:
40°
C
最低气温:
2°
C
年平均气温:
25°
最大风速:
20,%
年雷暴日:
30外
地震烈度:
VII级
海拔高度:
350米
根据以上资料,设计出了一方面能使重要用户的供电可靠性得到保证,另一方面可以把多余的电能输入电网,使其能够得到系统负荷的充分合理利用,从而充分利用水资源的电站。
仁2水电站电气部分研究的背景
地方中小型水电站的电气主接线选择,以及一次设备和二次设备的选择等等,应本着具体问题具体分析的原则,根据变电站在电力系统中的地位和作用、负荷性质、出线回路数、设备特点、周圉环境及变电站规划容量等条件和具体情况,在满足供电可靠性、功能性、具有一定灵活性、还拥有一定发展裕度的前提下,尽量选择经济、
简便实用的电气主接线以及一次设备和二次设备。
如终端变电站,我们可根据其进线回路数较少的特点,选择线路变压器组接线,或者是桥型接线;
中间变电站,我们可根据其交换系统功率和降压分配功率的双重功能的特点,选择单母线接线、单母线分段、单母线带旁路接线等形式。
总之,电力网络的复杂性和多样性决定了我们不能教条地选择电站的电气主接线、一次设备、二次设备等等,要具体问题具体分析,选择具有自己特色的电气主接线和设备。
发电厂电气主接线的论证,电气一次设备及二次设备的选择,厂房、配电装置布置,自动装置选择和控制方式对电厂设计的安全性及经济性起着重要作用。
同时对电力系统运行的可靠性,灵活性和经济性起决定性作用。
仁3本课题的研究意义
1.3.1电站电气主接线的论证意义
1•电气主接线图是电厂设计•的重要部分。
同时也是运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据,了解电路中各种电气设备的用途,性能及维护,检查项LI和运行操作的步骤等都离不开对电气主接线的掌握。
2•电气主接线表明了发电机,变压器,断路器和线路等电气设备的数量,规格,连接方式及可能的运行方式。
电气主接线直接关系着全厂电气设备的选择,配电装置的布置。
继电保护和自动装置的确定。
是发电厂电气部分投资大小的决定性因素。
3.由于电能生产的特点是:
发电,变电,输电和用电是在同一时刻完成的,所以主接线的好坏,直接关系着电力系统的安全,稳定,灵活和经济运行,也直接影响到生产和生活。
电气主接线的拟订是一个综合性问题,必须在满足国家有关技术经济政策的前提下,力求使其技术先进,经济合理,安全可靠。
1.3.2电气一次设备和二次设备选择及计算的意义
为了满足生产和保证电力系统运行的安全稳定性和经济性,发电厂和变电站中安装有各种电气一次设备和二次设备,其主要任务是启动机组、调试负荷、切换设备和线路、监视主要设备的运行状态、发生异常故障时及时处理等。
1.3.3短路电流计算的意义
导体通过短路电流产生的热量,全部用于使温度升高。
导体发热对电气设备的影响很大,会导致绝缘材料的绝缘性能降低,使金属材料的机械强度下降,使导体接触部分的接触电阻增加,因此短路电流计算的意义很大。
1.3.4本课题研究的现实意义
21世纪初20年,是我国电力发展的关键时期,重点是在加强电厂建设,同时继续加强电网建设,加快结构调整。
为国民经济各部门和人民生活供给充足、可靠、优质、廉价的电能,是电力工业的基本任务。
厂网分开,竞价上网,实现高度自动化,西电东送,南北互送,走向联合电系统,是电力工业的发展方向。
这是一项全局性的庞大系统工程。
为实现这一LI标,还有很多事要做且依赖于以各方面相关技术的全面进步。
1•做好电力规划,加强电厂、电网建设;
2•电力工业的现代化;
3.联合电力系统;
4.洁净煤发电技术;
5•绿色能源的开发和利用。
1-4本课题的来源
实际水电站电气部分的设讣
仁5论文设计的主要内容
这次毕业设计的主要内容是对水电站主接线方案的设计及论证,主要设备的选择,短路电流计算,一次设备的选择计算。
第2章主接线方案确定
2.1电气主接线释名
发电厂的主接线是由发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线、电缆等电气设备按设讣要求连接起来,表示生产汇集和分配电能的电路,电气主接线中的设备用标准的图形符号和文字符号表示的电路图称为电气主接线图。
因此电气主接线的设讣必须根据电力系统,发电厂及变电站的具体情况,全面分析通过技术,经济的比较,合理地选择主接线。
电气主接线须满足以下要求:
1、根据发电厂、变电站在电力系统中的地位、作用和用户性质,保证必要的供电可靠性和电能质量的要求。
2、应力求接线简单、运行灵活和操作简便。
3、保证运行、维护和检修的安全和方便。
4、应尽量降低投资,节省运行费用。
5、满足扩建的要求,实现分期过渡。
2.2主接线方案的拟定
结合原始资料,根据其要求初步拟定以下三种方案。
2.2.1方案一
见图2-1,方案说明:
该水电站有两个升高电压等级,分别为35KV和10KV,故可考虑用两台三绕组变压器,发电机出口端采用单母线接线,35KV侧线路用单母线连接;
10KV侧线路采用旁路断路器兼作分段断路器的接线形式,厂用变可以考虑两台,分别接于6.3KV母线和35KV母线上山。
2.2.2方案二
见图2-2,方案说明:
该方案在发电机端接线采用双母线分段接线形式,发电机发出的电一部分经1号、2号变压器升至35KV,35KV线路釆用单母线接线。
一部分经3号变压器,高压侧连接35KV母线,中压侧向10KV母线供电,厂用变压器分别接于6.3KV母线和35KV母线上山。
2.2.3方案三
见图2・3,方案说明:
该方案1号、2号、3号、4号发电机出口端接成单母线接线方式,经1号、2号变压器升至35kV,35kV侧线路米用单母线接线,经3号变压
器升至10kV向近区供电,厂用变压器分别接于6.3kV母线和35kV母线上⑴。
VLi
VLl
图2-3方案三
2.2.4方案比较说明
方案一:
采用两台三绕组变压器,16台断路器,此方案的供电可鼎性较高,但变压器中压侧长期处于轻载状态,损耗较大,因而经济性较差[讥
方案二:
接线中采用两台双绕组变压器和一台三绕组变压器,15台断路器,其经济性较差川。
方案三:
釆用三台双绕组变压器,15台断路器,此方案接线简单、经济、保护配置也更为简便⑴。
2.3方案确定
因为此水电站属于小型电站,没必要运用复杂且昂贵的接线方案,在满足供电可靠性和电能质量的要求得前提下选择接线简单、运行灵活和操作简便的主接线,同时应尽量降低投资,节省运行费用,满足扩建的要求,实现分期过渡。
通过比较,得出设计的方案三较为合理。
方案三的详尽图解如下(图2-4):
更为详尽的设备参数及型号见附图1-01O
WL5
WLlVL2WL3WL4
4X9000KW
图2-4方案三
第3章主要设备的选择
3.1导线的初步选择
3.1.1与系统相连导线的选择
曲公式Pmax=yj3UICOS(p得:
=698.6A
也__4x9000
』3UIcos。
V3x35x0.85
根据额定载流量选择导线:
III《电力工程电气设计手册》P.2查得,标准导线截面积LGJ-300的额定载流量
Ie=735A>
698.6Ao
・••选取导线LGJ-300(r=0.11Q/km,x=0.399Q/km)⑵⑶㈣。
3.1.2连接近区负荷导线的选择(按电压损耗选择)
1.1区:
片=1500kw,取X]=0.400/灯w,人=20Mi
S严旦二空=1764.75cos00.85
0=Js;
_用=71764.72-15002=929.6Kvar
929・6x0.40x20
10
=0.7437KV
At/rI=10%(/r-At/d=10%x10-0.7437=0.2563ATV
=31.5x1.5x20_36&
7]〃肿
10x0.2563
根据《电力工程电气设计手册》丹】2和《电力线路技术手册》P647查得,取标准
导线LGJ-300(r=0.105Q/km,x=0.399Q/km)⑷⑸。
2.I[区:
巴=1200kw,取X2=0.40Q/to,/2=10km
5=j^=1200=14118^acos。
0.85
Q2=y]s;
-P;
=^1411.82-12002=743.8Kvar空kJ43.8x0.40x—02975KVx2Un10
△匕2i°
%S一△匕2=1°
%X10-0.2975=0.7025KU
咐/“.2xlO=53伽〃f
「UN•HU亡10x0.7025
根据《电力系统分册》卩氐查得相应数据,我们可以取标准导线LGJ-50(=0.63
Q/km,x=0.406Q/km)⑵冋。
3.III区:
4=600如取X3=0.40Q/to,l3=25km
S3=-=—=705.9KW
0=yjs;
-P;
=a/705.92-6002=371.9A:
var△5=^J7®
0.40x25=037]9kf
cos©
51°
△匕3=10%/-旳3=10%xl0—0.3719=0.6281KV
=pPJ、=31・5x0.6x25=7523〃肿
5•△匕310x0.6281
根据《电力工程电气设计手册》查得,我们可以取标准导线LGJ-95(r=0.332
Q/km,x=0.397Q/km)|2|o
4.IV区:
&
=400如取X4=0.A0Q/kmyZ4=Skm
S4==—=470.6KUA
cos(p0.85
04=Js:
-可=a/470.62-4002=247.9Kvar
旳厂皿=247.9xO.4OxJoo793k\/"
510
△匕4=10%/-△Uz=10%x10-0.0793=0.9207KV=型=31.5x0.4x8=]。
95〃肿
UN.HU210x0.9207
根据《电力工程电气设计手册》Am查得,我们可以取标准导线LGJ-25(=1.26
Q/km,x=0.399Q/km)卩】。
3.1.3导线的确定
通过以上的校验和计算,在满足供电要求的前提下,最终确定各段导线的型号,具体情况如下:
见表3-1
名称
连接系统
I区
II区
II【区
IV区
导线型号
LGJ-300
LGJ-50
LGJ-95
LGJ-25
3.2变压器的选择
3.2.11T变压器高压侧为38.5KV,低压侧为6.3KV
根据《发电厂及变电站电气设备》戸06,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:
4X9000
0.85
=42353KUA
=70%(Z5Gr一近min)
工S近
SlT=70%(工込-x5iimin)=70%X42353=29647KUA
表3-21T变压器主要技术参数
参数
型号
S9-31500
额定容量
31500KVA
高压侧
38.5KV
高压分接范围
±
2X2.5%
低压侧
6.3KV
联接组标号
YNdll
空载损耗
25000KW
负载损耗
119000KW
空载电流(%)
0.4
短路阻抗(%)
8.0
上网查得:
上海尼格自动化设备有限公司变压器:
S9-31500/38.5,其主要技术参数见3・2表。
3.2.22T变压器选择
与1T变圧器相同。
3.2.33T变压器的选择
向近区负荷供电,其高压侧为10.5KV,低压侧为6.3KVo
根据《发电厂及变电站电气设备》戸06,“主变容量按所送最大的视在功率确定”,
原则选定:
^3T=工S近max
1500+1200+600+400_
S近max
==4353KH4
S3T=4353KVA
上海尼格自动化设备有限公司,变压器SZ9-4000/10,(选取容量4000KVA变压器的理山:
实际的最大容量为4000KVA,变压器的容量为4000KVA,变压器过载&
8%,对油浸式变压器影响不大,假如选取大一个等级的变压器S9-5000/10,而实际运行的最大容量为4353KVA,必会造成变压器的长期轻载运行,增加损耗)。
其主要技术参数见3・3表:
表3-33T变压器主要技术参数
SZ9-4000
高压
10.5KV
3X2.5%
低压
6.3KV
Ydll
4800W
30700W
0.9
7.0
3.2.44T为厂用变压器
其高压侧为6.3KV,低压侧为0.4KVo
根据《发电厂及变电站电气设备》P121,“中小型水电站的自用电一般只占总容量的0.5%-3%,原则选定。
=2%Z5=2%x^r=847^
表3-44T变压器主要技术参数
SZ9-800
4X2.5%
0.4KV
Yyno
1330W
9350W
1.2
4.5
3.2.55T为厂用变压器
表3-55T变压器主要技术参数
S9-800
38.5KV
2X2.5%
1230W
9900W
1.05
6.5
上网查得,上海尼格自动化设备有限公司变压器:
SZ9-800/6.3,变压器过载5.9%,对油浸式变压器影响不大。
主要技术参数如表3-4所示。
其高压侧为38.5KV,低压侧为0.4KVo
9000x4
S、t=2%Ss.=2%x=S47KVA
S9-800/38.5,变压器过载&
8%,对油浸式变压器影响不大。
我们可以根据需要来选择这个型号的变压器,并且保证此型号的变压器所有的参数都在线路使用范围内。
其主要技术参数如表5-3所示。
3.2.6最终选定变压器
见表3-6所示。
表3-6变压器的选择⑹
变压器
IT、2T
S9-31500/38.5
3T
SZ9-4000/10.5
4T
SZ9-800/6.3
5T
S9-800/38.5
3.3发电机的选择
根据题U提供的容量为P=9000KW机组,我们可以查《电力系统》Pi37表6・3得
X爲=0.2。
根据需求来选择发电机的型号和容量。
表3-7发电机参数表(⑴
型式
水轮机型号
适应水头范围
适应流量范围
混流式
HL90-LJ-110
161.6〜219.4
3.08〜3.58
功率KW
转速r/min
水轮发电机型号
额定出力9000KW
4236〜6621
750
SF4000〜6300-8
4000〜6300
通过查询书籍以及网上资料来搜集关于发电机的一些相关资料,在满足题U要求
的情况下选择发电机。
第4章短路电流计算
4.1短路电流计算目的、规定和步骤
4.1.1
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•分析汁算送电线路对通讯设施的影响。
4.1.2短路电流计算一般规定
1.计算的基本情况
1)系统中所有电源均在额定负荷下运行;
2)所有同步电机都自动调整励磁装置;
3)短路的所有电源电动势相位相同。
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
选取母线为短路计算点。
4.1.3计算步骤
1•选择短路点;
2.绘出等值网络,并将各元件电抗统一编号;
3•化简等值网络,求出各电源与短路点之间的电抗,即转移电抗;
4.计算电抗Xjs;
5.山运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量的标幺值;
6.计算无限大容量的电源供给的短路电流周期分量的标幺值;
7•计算短路电流周期分量有名值;
8•计•算短路电流的周期分量;
9•绘制短路电流计算结果表。
4.2短路电流的计算
4.2.1等值网络的绘制和短路点选择
具体情况见图4・1所示。
图4-1等值网络的绘制和短路点选择
4.2.2网络参数的计算
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S尸100MI久将各级电压的平均额定电压取为基准电压,即
4.2.3短路电流的计算
图4-2占点短路等值电路图
1./点短路,其等值电路图见图4・2。
x.==x.=x:
=0.2x"
°
°
=1.89
-»
%,85
整x空二上x型=0.25
5610010031.5
x二刃企=0.399x55x1^=1.60
UB2372
心二听二0.47
九=x8+(x5||x6)=1.725
系统侧提供短路电流⑼⑺:
(3)I
Sb
_Lx-J°
()-=5.31/G4
1.72573x6.3
发电机侧提供短路电流⑹:
36/
=0.47x/0-85=0.47x0.424=0.20Sr100
当©
=0.20时,查《电力工程电气设计手册》P132曲线表得各时刻电流标幺
值。
r=0.2/02=3.85
各时刻短路电流的有名值为⑹:
S36/
“⑶=/0=5.55xl°
2=5.55x3.88=24.54/G4
V3x6.3
S3皆
(3)
0.2F
/0J=3.85xf'
=3.85x3.88=14.94/C4
亠®
b75x6.3
⑶=/^2^=3.55xL(I85=3.55x3.88=13.17KA
S39/
3x6.3
⑶=丄二=
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