【正文】 110kV側(cè)、變壓器回路斷路器的選擇結(jié)果 型號 額定 電壓(kV) 額定 電流(A) 額定開斷電流(kA) 動穩(wěn)定電流(kA) 熱穩(wěn)定電流(kA) 固有分閘時間(s) OFPI－ 110 110 1250 80 (3s) 表 43 發(fā)電機(jī)出口斷路器的選擇結(jié)果 華北水利水電畢業(yè)設(shè)計 21 型號 額定 電壓(kV) 額定 電流(A) 額定開斷電流(kA) 動穩(wěn)定電流(kA) 熱穩(wěn)定電流(kA) 固有分閘時間(s) SN5－ 20G 20 6000 105 300 120(5s) 斷路器的全型號表示的含義 :S─少油式、 D─多油式、 Z─真空式、 G─改進(jìn)式、 L─ SF6 式、 N─戶內(nèi)式、 W─戶外式 隔離開關(guān)的選擇 隔離開關(guān)俗稱刀閘，它主要是隔離高壓電源，以保證其他設(shè)備和線路的安全檢修其 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)斷開后有明顯可見的斷開間隙，而且斷開間隙的絕緣及相間絕緣都是足夠可靠的，能充分保障人身和設(shè)備的安全。 斷路器的選擇 高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護(hù)設(shè)備，高壓斷路器的功能是接通和斷開正常工作電流、過負(fù)荷電流和故障電流，它是開關(guān)電器中最為完善的一種設(shè)備。 用正序增廣網(wǎng)絡(luò)來計算不對稱短路電流，其主要步驟如下： 華北水利水電畢業(yè)設(shè)計 17 1） 根據(jù)本電廠主接線圖畫出電力系統(tǒng)電氣接線圖，確定所用的短路計算點(diǎn)； 2） 計算各電氣元件的正序、負(fù)序、零序電抗的標(biāo)幺值，根據(jù)不同短路電流類型做出正序增廣網(wǎng)絡(luò)，由正序等效定原則確定 ZΔ 和 M 值； 3） 求出故障短路電流的值，)1()1( 0)1( , ffff MIIZZUI ??? ??； ZΔ 為正序增廣網(wǎng)絡(luò)中附加阻抗， M 為故障短路電流對正序分量的倍數(shù)。其他種類的短路都屬于不對稱短路，產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的相間絕緣或相對地絕緣損壞。 表 23 廠用變壓器參數(shù) 變壓器型號 額定容量（ kVA） 額定電壓（ kV） 連接組 阻抗電壓（ %） 高壓 低壓 7 1250 ? ?? 1250 Y,d11 9 1250 ? ?? 1250 6 Y,yno 3 短路電流計算 短路電流概述 在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，時常會發(fā)生故障，其中大多數(shù)是短路。但它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護(hù)工作量較大。發(fā)電廠的三繞組變壓器 （包括自耦變壓器），一般為低壓側(cè)向高、中壓側(cè)供電，應(yīng)選擇升壓型。同時配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也增加了維修工作量。本設(shè)計為單元接線選擇一臺主變。而方案二采用擴(kuò)大單元接線，投資小，但用于機(jī)組數(shù)比較多時，且易受設(shè)備選擇的困難。 華北水利水電畢業(yè)設(shè)計 4 2）年運(yùn)行費(fèi)小。 （ 2） 靈活性 靈活性主要包含以下幾個方面： 1）調(diào)度靈活，操作方便。 本設(shè)計分為兩部分：第一部分為設(shè)計說明書，說明書中介紹了主接線形式、所選電氣設(shè)備型號、技術(shù)參數(shù)、繼電保護(hù)規(guī)劃、配電裝置規(guī)劃等。 電氣主接線是發(fā)電廠的主要環(huán)節(jié)，因此本設(shè)計對數(shù)個電氣主接線方案進(jìn)行了技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較，確定一個最優(yōu)方案，并根據(jù)此方案對 全 廠 電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù) 的規(guī)劃等，進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計和說明 。電氣主接線屬可修復(fù)系統(tǒng)，其可靠性用可靠度表示，即 主接線無故障所占的比例。主接線應(yīng)簡單清晰，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備投資；應(yīng)適當(dāng)限制短路電流，以便選擇輕型電氣設(shè)備；應(yīng)使控制、保護(hù)方式不過于復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)省二次設(shè)備和電纜的投資。綜上比較，方案一中采用單元接線，投資大了點(diǎn)，多用了兩臺變壓器，但本次設(shè)計機(jī)組數(shù)目較少僅有 4 臺，用單元接線很適合。 主變壓器臺數(shù)的選擇 接于發(fā)電機(jī)電壓母線與升高電壓母線之間的主變壓器一般說來不少于 2臺，但對主要向發(fā)電機(jī)電壓供電的地方電廠、系統(tǒng)電源主要作為備用時，可以只裝一臺。因?yàn)閱蜗嘧儔浩鹘M相對投資大，占地多，運(yùn)行損耗也較大。 （ 4）結(jié)構(gòu)形式選擇 三繞組變壓器 （包括自耦變壓器） ，在結(jié)構(gòu)上有兩種基本形式，即升壓型和降壓型。 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻，適用于容量為 120210kVA 以上的變壓器， 雖然散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計的廠用變壓器的容量按電廠總裝機(jī)容量的 1%選定。三相短路是對稱性短路，造成的危害最為嚴(yán)重，但發(fā)生三相短路的機(jī)會較少。 4） 求出計算電抗 ijsX ，BGNifijs SSXX ? ，由 ijsX 查運(yùn)算曲線 ,求出各短路計算點(diǎn)不通時刻的三相短路電流，并計算出相應(yīng)的三相短路電流有名值。 為了保證各 電器元件在運(yùn)行中的可靠性及安全性，在選擇它們時的基本條件是相同的，這些設(shè)備的任務(wù)是保證發(fā)電廠安全、可靠的供電，即按正常工作條件選擇，按短路條件校驗(yàn)其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，并且在此前提下，適當(dāng)?shù)亓粲性６?，力求在?jīng)濟(jì)上華北水利水電畢業(yè)設(shè)計 20 進(jìn)行節(jié)約。 斷路器的選擇內(nèi)容包括：（ 1）選擇型式；（ 2）選擇額定電壓；（ 3）選擇額定電流；（ 4）額定開斷電流校驗(yàn)；（ 5）校驗(yàn)動穩(wěn)定；（ 6）校驗(yàn)熱穩(wěn)定。其中主母線匯集和分配電能的作用。 （ 4）使二次設(shè)備與高壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證設(shè)備和人身安全。電壓互感器的配置原則為工作母線和備用母線都應(yīng)裝一組三繞組電壓互感器，母線如分段應(yīng)在各分段上安裝一組三繞組電壓互感器。 電壓互感器的選擇結(jié)果如下表所示： 表 412 220kV 側(cè) 電壓互感器的選擇結(jié)果 型號 額定 變比 額定容量（ ） 最大容量（ VA） YDR220 100/3100/3220210 150 2021 JSJW15 3100/3100/313800 120 960 JCC5220 100/3100/3220210 300 2021 表 413 110kV 側(cè) 電壓互感器的選擇結(jié)果 型號 額定 變比 額定容量（ ） 最 大容量（ VA） YDR110 100/3100/3110000 150 1200 JSJW15 3100/3100/313800 120 960 JCC6110 100/3100/3110000 300 2021 表 414 發(fā)電機(jī)出口回路及其中性點(diǎn)電壓互感器的選擇結(jié)果 華北水利水電畢業(yè)設(shè)計 27 型號 額定 變比 額定容量（ ） 最大容 量（ VA） JSJW15 3100/3100/313800 120 960 JDJ735 100/335000 150 1000 電壓互感器的型號的表示和含義： J、 Y─電壓互感器、 D─單相、 S─三相、 W─五柱三繞組、 R─電容型、 G─干式、 Z─環(huán)氧澆注絕緣、 F─測量和保護(hù)二次繞組分開 避雷器的選擇 避雷器可分為普通閥式避雷器、金屬氧化物避雷器、磁 吹式避雷器。發(fā)電機(jī)繞組發(fā)生單相接地故障時，接地點(diǎn)流過的電流是發(fā)電機(jī)本身及其引出回路連接單元件的對地電容電流。 電力系統(tǒng)各電氣元件之間通常用斷路器互相連接，每臺斷路器都裝有相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置，當(dāng)發(fā)生故障時可以向斷路器發(fā)出跳閘脈沖，切除故障部分，其余部分仍能正常運(yùn)行。 電機(jī) （ 1）縱差動保護(hù) 發(fā)電機(jī)的縱差動保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子線圈及其引出線得相間短路，是發(fā)電機(jī)的華北水利水電畢業(yè)設(shè)計 31 主保護(hù)。該保護(hù)同時也為發(fā)電機(jī)主保護(hù)的后備保護(hù)。發(fā)電機(jī)失磁后，對電力系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)本身都會產(chǎn)生不利影響。 對于發(fā)電機(jī)變壓器組，當(dāng)發(fā)電機(jī)和變壓器之間有斷路器時，變壓器應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動保護(hù)，當(dāng)發(fā)電機(jī)和變壓器之間沒有斷路器時， 100MW 及以下的發(fā)電機(jī)，可只裝設(shè)發(fā)電機(jī)變壓器組共用的縱聯(lián)差動保護(hù)。母線完全電流差動保護(hù)常用作單母線或只有一組母線經(jīng)常運(yùn)行的雙母線保護(hù)。為了快速切除高壓遠(yuǎn)距離輸電線路上的故障，必須采用高頻保護(hù)。 （ 1）定子回路 水電 廠中單機(jī)容量為 10MW 及以上的發(fā)電機(jī)，水輪發(fā)電機(jī)允許在較大的不平衡負(fù)荷下運(yùn)行，所以在控制室應(yīng)裝設(shè)一只定子電流表，定子電壓表 1 只，定子絕緣電壓表1只，有功和無功功率表各 1只，有功和無功電能表各 1只。 （ 1）各電壓級的每段主母線，均應(yīng)裝設(shè)母線電壓表。 ?? 類負(fù)荷指允許短時停電，但較長時間停電有可能損壞設(shè)備或影響機(jī)組正常運(yùn)行的負(fù)荷。 （ 2） 盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障影響范圍，避免引起全廠停電事故。 1） 高壓廠用工作電源的引接。在正常運(yùn)行的情況下， 這些輔助設(shè)備由 電源供電，只有當(dāng)工作電源 消失后才自動切換為啟 動電源供電，因此，啟動電源實(shí)質(zhì)上是兼做事故備用電源，故稱啟動 /備用電源。明備用是專門設(shè)置的備用變壓器。在現(xiàn)場組裝的配電裝置，又稱為裝配式。配電裝置少占地，不占良田和避免大量開挖石方； （ 2）保證運(yùn)行可靠； （ 3）保證人身安全和防火要求； （ 4） 安裝、運(yùn)輸、維護(hù)、巡視、操作和檢修方便； （ 5） 在保證安全前提下，布置緊湊，力求節(jié)省材料和降低造價； （ 6）便于分期建設(shè)和擴(kuò)建。 配電裝置設(shè)計 大、中型發(fā)電廠中， 35kV及以下的配電裝置普遍采用屋內(nèi)配電裝置，成套配電裝置也大多放于屋內(nèi)； 110kV 及以上多為屋外配電裝置。三層式我國已很少采用。半高型布置時抬高母線，在母線下布置斷路器、電流互感器及隔離開關(guān)等，布置較集中，節(jié)省占地面積，但檢修條件較差。必須考慮在發(fā)電初期盡量避免與施工設(shè)施的干擾交叉，必要時還應(yīng)考慮分期過渡的方案。但管形母線容易產(chǎn)生微風(fēng)共振和存在端部放電效應(yīng)，對基礎(chǔ)不均勻下沉比較敏感。軟母線可選用較大的擋距，但擋距較大，導(dǎo)線垂弧較大，因而導(dǎo)線相間及對地距離就要增加，母線及跨越線構(gòu)架的寬度要增大。必須注意合理布置，保證電氣安全凈距，同時還要考慮帶電維修的可能性。 高型和半高型配電裝置的母線和電器分別裝在幾個不 同高度的水平面上，并且重疊布置。隨著新設(shè)備和新技術(shù)的應(yīng)用，運(yùn)行、檢修經(jīng)驗(yàn)的不斷豐富，配電裝置的結(jié)構(gòu)和形式也在不斷地發(fā)展、更新。 配電裝置的整個結(jié)構(gòu)尺寸，是綜合考慮設(shè)備外形尺寸 、檢修和運(yùn)輸?shù)陌踩嚯x等因素而決定的。但 35kV 及以下電壓等級可采用價格較低的戶內(nèi)型設(shè)備，減少一些設(shè)備投資。暗備 用是不另設(shè)專門的備用變壓器，工作變壓器互為備用，所以要將每臺工作變壓器的容量加大，正常運(yùn)行時均在不滿載狀態(tài)運(yùn)行。 2） 電壓廠用備用電壓的引接。電源廠用工作變壓器 (不能用電抗器 )一般對應(yīng)的高壓廠用母線段上引接。 廠用電壓等級的確定 水電廠 中水輪發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備使用的電動機(jī)容量不大，機(jī)組廠用電通常只設(shè)380/220V 廠用低壓電壓，由三相四線制同時供動力和照明用電；水電廠中的壩區(qū)和水利樞紐可能有大型機(jī)械，需另設(shè)專用的壩區(qū)變壓器，以 6kV 或 10kV 供電；水電廠中還可能設(shè)有低壓公用廠用電系統(tǒng)。 事故保安負(fù)荷指 200MW 及以上機(jī)組在事故停機(jī)過程中及停機(jī)后的一段時間內(nèi)仍必須保證供電，否則可能引起主設(shè)備損壞、重要的自動控制裝置失靈或危及人身安全的負(fù)荷。 6. 廠用電部分電氣設(shè)計 廠用負(fù)荷分類 根據(jù)廠用負(fù)荷在發(fā)電廠運(yùn)行中所起的作用及其供電中斷對人身、設(shè)備及生產(chǎn)所造成的影響程度，將其分為下列五類。 （ 1）雙繞組變壓器，高壓側(cè)裝設(shè)電流表、有功和無功功率表、有功和無功電能表個一只，當(dāng)雙繞組變壓器與發(fā)電機(jī)組成單元接線時，低壓側(cè)不必另裝儀表，運(yùn)行中的華北水利水電畢業(yè)設(shè)計 35 電氣量可用發(fā)電機(jī)定子回路的儀表讀取。光纖通道通信容量大，不受電磁干擾，在經(jīng)濟(jì)上也可以與導(dǎo)引線通道競爭， 近年來光纖通道成為短線路縱聯(lián)保護(hù)的主要通道形式。此時，通過故障元件的保護(hù)作用于同一發(fā)電廠或變電所相鄰元件斷路器，使之跳閘切除故障的線路，以較短的時限切除同一發(fā)電廠或變電所內(nèi)其他有關(guān)的斷路器，以便盡快地把停電范圍限制到最小。負(fù)序電流保護(hù)和單相式低電壓啟動的過電流保護(hù)，華北水利水電畢業(yè)設(shè)計 33 可用于 63MVA 及以上的升壓變壓器。其中輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳開變壓器各側(cè)電源斷路器。 100MW 及以上發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)利用基波零序電壓和三次諧波電壓構(gòu)成的發(fā)電機(jī)定子100%接地保護(hù)。對發(fā)電機(jī)定子繞組的匝間短路故障，必須裝設(shè)專用保護(hù)。根據(jù) 保護(hù)范圍和裝置的不同有近后備和遠(yuǎn)后備兩種方式。在現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)中，如果沒有繼電保護(hù)裝置，就無法維持電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在電壓為 3～ 110kV 高壓裝置中，主要作為小功率電力線路、配電變壓器、電力電容器、電壓互感器等設(shè)備的保護(hù)。 380kV 的電壓互感器可經(jīng)熔斷器直接接入電網(wǎng)，而不用隔離開關(guān)。當(dāng)需要將在運(yùn)行中的電流互感器二次回路的儀表斷開是，必須先用導(dǎo)線或?qū)Ｓ枚搪愤B接片將二次繞組的端子短