某小水電站的電氣部分的初步設(shè)定畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 站是小型水電站，干式變壓器和油浸式變壓器相比較，雖然干式變壓器的本體價(jià)格較油浸變壓器高，但是干式變壓器的冷卻介質(zhì)及絕緣介質(zhì)都是空氣，而不是變壓器油，不需要像油浸變壓器那樣安裝在單獨(dú)的防爆間隔內(nèi)，也不需要排油措施。因此本水電站的廠用變壓器用干式變壓器較合適。 8 廠用變壓器連接組別的選擇 由于 Yyn0 接線的結(jié)構(gòu)比較簡單，消耗的材料也比 較少，所以本水電站的廠用變壓器連接組別采用 Yyn0。 廠用變 壓器 的型號(hào) 根據(jù)計(jì)算的容量和電壓等級(jí)初步選擇變壓器型號(hào) 側(cè)廠用變壓器： 表 13 廠用變壓器的參數(shù) 型號(hào) 額定電壓 (kV) 額定容量 （ KVA） 連接 組別 損耗 （ KW） 阻抗 電壓 空載 電流 高壓 低壓 空載 負(fù)載 SG3200/6 6 200 Yyn0 3 % % 35kV 側(cè)廠用變壓器： 表 14 35KV 廠備用變壓器的參數(shù) 型號(hào) 額定電壓 (kV) 額定 容量 （ KVA） 連接 組別 損耗 （ KW） 阻抗 電壓 空載 電流 高壓 低壓 空載 負(fù)載 SCB10200/35 35 200 Yyn0 6% % 廠用變壓器的引接點(diǎn) 本 水電站 廠用變壓器分別從兩個(gè) 地方 引接 ，一個(gè)接到發(fā)電機(jī)出口 母線 上 ，另外一個(gè)接到 35kV 母線上。正常運(yùn)行時(shí) 廠用變壓器承擔(dān)全部自用負(fù)荷， 35kV 廠用變壓器停用，當(dāng) ，則備用變壓器擔(dān)負(fù)全部自用負(fù)荷。 9 第 2 章 電氣 主接線的選擇 電氣主接線的基本要求 （ 1）保證必要的可靠性和電能的質(zhì)量。當(dāng)主電路發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)在電路結(jié)構(gòu)上使故障的影響限制在一定范圍內(nèi)，不致造成事故的擴(kuò)大。對(duì)主接線可靠性的保證有助于提高和保障事故狀態(tài)下的電能質(zhì)量。 （ 2）主接線簡單清晰，操作簡便。水電站多處山區(qū)，地形復(fù)雜，電氣設(shè)備布置及進(jìn)出線走廊均受一定限制。應(yīng)盡可能簡化接線，并盡量減少電壓等級(jí)和進(jìn)出線回路數(shù)，力求設(shè)備切換所需的操作步驟減少，以減少可能因誤操作而造成事故。 （ 3）具有必要的運(yùn)行靈活性。主接線在正常情況下應(yīng)能滿足所需要的各種運(yùn)行方式；在發(fā)生故障時(shí) 要便于采取相應(yīng)的事故運(yùn)行措施；在設(shè)備檢修時(shí)應(yīng)盡量不中斷供電或縮小停電范圍和縮短停電時(shí)間。 （ 4）考慮發(fā)展的可能性和分期工程過渡。多數(shù)水電站按流域規(guī)劃和水能計(jì)算的最優(yōu)規(guī)模作一次性開發(fā)，其最終裝機(jī)容量不能任意擴(kuò)展。 （ 5）技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理。在考慮主接線的可靠性時(shí)，應(yīng)盡量采用已成熟的先進(jìn)技術(shù)和新型電氣設(shè)備。 電氣 主接線的特點(diǎn) （ 1）水電站一般距負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，在發(fā)電機(jī)電壓側(cè)很少接有大功率用戶，而用電較高電壓送點(diǎn)，故主變壓器容量多按機(jī)主容量確定。 （ 2）除徑流水電站外，其余電站大都擔(dān)負(fù)系統(tǒng)調(diào)峰，調(diào)頻和事 故備用，利用小時(shí)數(shù)一般較低，因此開停機(jī)頻繁。 （ 3）水電站開機(jī)程序比較簡單，機(jī)組起動(dòng)迅速，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 （ 4）水電站規(guī)模確定后，一般不考慮擴(kuò)建。但規(guī)劃設(shè)計(jì)中明確分期建設(shè)的電站，則在主接線設(shè)計(jì)中應(yīng)予以考慮。 （ 5）水電站多處山區(qū)，地形復(fù)雜，電氣設(shè)備布置及進(jìn)出線走廊均受一定限制，應(yīng)盡可能簡化接線 ，避免在水電站設(shè)置復(fù)雜的變電樞紐（階梯除外），并盡量減少電壓等級(jí)和進(jìn)出線回路數(shù)。 （ 6）在同一河流上的階梯水電站和地理位置相近的幾個(gè)水電站，它們之間既有電的聯(lián)系，又有水的聯(lián)系，設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)。 （ 7）主接線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮并妥善解決近區(qū)負(fù)荷的供電問題。 （ 8）水電站的站用負(fù)荷較小，工作電源一般不從高壓側(cè)引接。備用電源可引自地區(qū)配電網(wǎng)，或保留施工變電所來解決問題。 10 電氣主接線的選擇 方案一 ： 35KV 采用單母線接線， 采用單母線接線，如圖 21。 圖 21 優(yōu)點(diǎn)：（ 1）接線簡單清晰，設(shè)備少， 運(yùn)行時(shí) 操作方便，投資少，便于擴(kuò)建 ； （ 2）變壓器數(shù)量少，投資省，電能 損失小； （ 3） 隔離開關(guān)僅在檢修時(shí)用來隔離電源，誤操作的可能性小，適應(yīng)性強(qiáng)，主變壓器負(fù)荷變化不完全影響發(fā)電機(jī)的發(fā)電容量； 缺點(diǎn)：（ 1） 該電氣主接線的工作 可靠性 和 靈活性 較 差； （ 2）母線范圍（各回路斷路器觸頭以內(nèi)的母線電路）內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，與母線相連的所以有電源回路均需切除，全部負(fù)載中斷供電，直至故障排除； （ 3）母線或任一母線隔離開關(guān)需停電檢修，全部回路停止供電； （ 4）某一回路的設(shè)備（斷路器后線路隔離開關(guān)）需檢修時(shí)，該回路應(yīng)停止供電； 11 方案二： 35KV 采用單外僑接線， 采用單母線分段接線 ，如圖 22 圖 22 優(yōu)點(diǎn)：（ 1）接線簡單，高壓斷路器數(shù)量少，進(jìn)出線減少 ，且線路的運(yùn)行變壓器的干擾； （ 2）一臺(tái)主變壓器回路故障或檢修，不影響線路和另一臺(tái)變壓器運(yùn)行； （ 3）當(dāng)任意一段母線及其所接隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，只需短時(shí)間停機(jī)，帶分段隔離開 關(guān)拉開后，仍保持另一段母線所接機(jī)組送電，可靠性與靈活性比單母高。 缺點(diǎn)：（ 1）一回出線故障或檢修，電站一半功率需暫停輸出，帶線路隔離開關(guān)拉開后，全部功率可由另一半回路送出； （ 2）橋連斷路器檢修時(shí)，二回出線需解列運(yùn)行，如有 穿越功率通過將受影響； （ 3）分段隔離開關(guān)故障或檢修需全場(chǎng)停機(jī)。 12 方案三： 35KV 采用單母線分段接線， 采用擴(kuò)大單元接線 ，如圖 23 圖 23 優(yōu)點(diǎn)：（ 1）接線簡單清晰， 減少了變壓器及斷路器的數(shù)量，配電裝置簡單，減小投資和運(yùn)行費(fèi)用，占地面積小， 運(yùn)行維護(hù)方便； （ 2）減少主變壓器高壓側(cè)出線，簡化高壓側(cè)接線和布置，整個(gè)電氣接線投資較省； （ 3） 當(dāng)任意一段母線及其所接隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，另一段母線的機(jī)組可繼續(xù)向電網(wǎng)送電，可靠性與靈活性比單母高 缺點(diǎn)：（ 1）兩臺(tái)機(jī)組接一臺(tái)主變壓器， 故障影響范圍較大，主變壓器故障或檢修時(shí)，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)容量不能送出，可靠性略差。 （ 2） 在母線和母線隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)，各支路必須停止工作；引出線的斷路器檢修時(shí)，該支路要停止供電。 13 主接線的比較與確定 （ 1）主接線技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較： （ 2）主接線的確定 由于水電站裝機(jī)容量為 2 1500+2600kw，并且電站在系統(tǒng)中不占很重要的地位，即使裝機(jī)臺(tái)數(shù)很多，經(jīng)論證后采用一臺(tái)變壓器以 35KV 升壓送電在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上也是合理的。電站因年運(yùn)小時(shí)數(shù)不大，三臺(tái)機(jī)滿發(fā)的機(jī)會(huì)少，經(jīng)常出現(xiàn)一臺(tái)或兩臺(tái)發(fā)電機(jī)，此時(shí)電站可選擇某臺(tái)主變壓器停止運(yùn)行，從而降低了主變壓器的損耗，減小電站運(yùn)行費(fèi)用，所以當(dāng)選取兩臺(tái)主變壓器時(shí)，電站的投資成本將增大（現(xiàn)對(duì)于一臺(tái)主變壓器而言），而且變壓器的占地面積也相應(yīng)增大。 綜上所述：我們?cè)O(shè)計(jì)的主接線采用方案一。 項(xiàng)目 方案一 方案二 方案三 可靠性 在變壓器側(cè)隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)，變壓器停止工作，發(fā)電機(jī)停機(jī)；引出線的斷路器檢修時(shí)，該支路要停止供電，可靠性差。 在變壓器側(cè) 隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)，該支路變壓器停止工作，線路經(jīng)跨條連接，恢復(fù)供電；引出 線的斷路器檢修時(shí)，該支路要停止供電，可靠性好。 在 變壓器側(cè) 隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)，該支路變壓器停止工作，經(jīng)母聯(lián)合閘，給線路供電；引出線的斷路器檢修時(shí)，該支路要停止供電，可靠性較好。 靈活性 調(diào)度靈活，檢修變壓器兩側(cè)設(shè)備時(shí)，要停機(jī)，擴(kuò)建麻煩，靈活性差 調(diào)度靈活，檢修一臺(tái)變壓器兩側(cè)設(shè)備時(shí)，不影響線路供電，擴(kuò)建方便，靈活性好 調(diào)度靈活，檢修一臺(tái)變壓器兩側(cè)設(shè)備時(shí)，不影響線路供電，擴(kuò)建方便，靈活性好 經(jīng)濟(jì)性 投資省，站地面積小，電能損失少 投資較大，站地面積小，電能損失大 投資較大，站地面積小，電能損失大 14 第 3 章 短路電流的計(jì)算 概 述 電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備，在運(yùn)行中必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障發(fā)生故障是發(fā)生各種形式的短路，因?yàn)樗鼈儠?huì)遭到破壞對(duì)用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。 所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導(dǎo)體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生短路主要有三相短路、兩相短路和單相短路。 電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機(jī)會(huì)最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短 路來計(jì)算短路電流，并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。 一、短路電流計(jì)算的目的 在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。 在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。 在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件檢驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)地的安全距離。 在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。 按接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電 流。 二、短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后 5~10 年）。確定短路電流計(jì)算時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫姍C(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。 選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)按選擇在正常接線方式時(shí)短路電流為最大的地 點(diǎn)。 導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗(yàn)算。 15 各元件參數(shù)的計(jì)算 一、基準(zhǔn)值的選取 100BS MVA? ； B avUU? 表 31 基準(zhǔn)值 表 額定電壓UN ( kV) 6 35 基準(zhǔn)電壓UB ( kV) 37 二、計(jì)算各元件參數(shù) 系統(tǒng)如圖 31所示 ： 圖 31 計(jì)算各元件參數(shù)的標(biāo)幺值 100BS MVA? ； B avUU? 發(fā)電機(jī) 1：1* 1000 . 2 1 1 1 . 91 . 5 / 0 . 8 5Bd NSS? ? ? ? ? ? ? 發(fā)電機(jī) 2：2* 1000 . 2 1 1 1 . 91 . 5 / 0 . 8 5Bd NSS? ? ? ? ? ? ? 發(fā)電機(jī) 3：3* 1000 . 2 1 6 . 8 72 . 6 / 0 . 8 5Bd NSS? ? ? ? ? ? ? 16 變壓器 4：4* % 7 .5 1 0 0 1 .1 91 0 0 1 0 0 6 .3k BNU SS? ? ? ? ? ? 線路 5和線路 6：5 * 6 * 22 1000 . 4 7 . 9 0 . 2 337BL avSL U? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 變壓器 7:7* % 1 2 . 1 1 0 0 0 . 1 11 0 0 1 0 0 1 1 0k BNU SS? ? ? ? ? ? 發(fā)電機(jī) 8：8* 1000 . 3 3 1 . 2 22 3 / 0 . 8 5Bd NSS? ? ? ? ? ? ? 線路 9：9* 22 1000 . 4 7 7 0 . 2 3110BL avSL U? ? ? ? ? ? ? ? ? 發(fā)電機(jī) 10：1 0 * 1000 . 3 5 0 . 6 54 6 / 0 . 8 5Bd NSS? ? ? ? ? ? ? 畫等值電路圖 ： 圖 32 化簡等值電路圖 把串聯(lián)支路相加，并聯(lián)支路并聯(lián)得： 11 * 7* 9 * 10 * ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 2 * 5 * 6 *1 1 1 0 . 2 3 0 . 1 22 2 2? ? ? ? ? ? ? ?13 *1 * 2 * 3 *11 1 1 11 1 111. 9 11. 9 7? ? ? ?? ? ? ????? ???? ??? ? ??? 17 化簡得如圖 33： 圖 33 繼續(xù)簡化： 8 * 1 1 *1 4 * 1 2 *8 * 1 1 *1 . 2 2 0 . 9 9 0 . 1 2 0 . 6 71 . 2 2 0 . 9 9? ? ? ?? ? ? ?