【文章內(nèi)容簡介】 和方案一的可靠性相當， 又由于所設計發(fā)電廠為火電廠，在電力系統(tǒng)中一般承擔基荷，停開機較少，所以方案三的靈活性也能滿足需求， 所以選擇方案 三 作為最終方案。 xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護設計 10 第三章 短路電流計算 短路電流計算的目的和步驟 短路電流計算的目的 短路是電力系統(tǒng)中常見的、十分嚴重的故障。短路將使系統(tǒng)電壓降低、短路回路電流增大，可能破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和損壞電氣設備。所以電氣設計和運行中都要短路電流進行計算。短路電流計算主要有以下目的： 1) 電氣主接線的比較與選擇。 2) 選擇電氣設備，或?qū)@些設備提出技術(shù)要求。 3) 為繼電保護的設計以及調(diào)試提供依據(jù)。 4) 評價并確定網(wǎng)絡方案，研究限制短路電流的措施。 5) 系統(tǒng)運行和故障情況的分析。 短路電流計算的步驟 1) 繪制相應的電力系統(tǒng)接線圖 2) 選擇計算短路點 3) 繪制等值網(wǎng)絡圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號。 4) 化簡等值網(wǎng)絡：將等值網(wǎng)絡化簡為以短路 點為中心的輻射型等值網(wǎng)絡，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。 5) 求計算電抗 6) 由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量的標幺值。 7) 計算無限大容量的電源供給的短路電流周期分量的標幺值。 8) 計算短路電流周期分量有名值和短路容量。 9) 計算短路電流沖擊值。 10) 繪制短路電流計算結(jié)果表。 電力變壓器 和發(fā)電機 的選擇 在發(fā)電廠或變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器；兩種電壓等級之間交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡變壓器；只供2022屆電氣工程及其自動化（電力）專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 11 本廠（站）用電的變壓器稱為廠（站）用或自用變壓器。 主變壓器容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的選擇除依據(jù)基礎(chǔ)資料外，主要取決于輸送功率的大小、與系統(tǒng)聯(lián)系的緊密程度、運行方式及負荷的增長速度等因素，至少考慮 5～ 10 年負荷發(fā)展的需要。如果變壓器容量選的過大、臺數(shù)過多，則會增加投資，增大占地面積和損耗，不能充分發(fā)揮設備的效益，并增加運行和檢修的工作量；如果容量選的過小、臺數(shù)過少，則可能封鎖發(fā)電廠剩余功率的輸送，或限制變電所負荷的需要，影響系統(tǒng)不同電壓等級之間的功率交換運行的可靠性等。因此，應合理選擇變壓器。 變壓器容量和臺數(shù)的選擇 1. 單元接線的主變 壓器 單元接線時變壓器容量 SN應按發(fā)電機額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有 10％的裕度來選擇。 SN ≈ (1?KP)/cosφG (MVA) （ 31） 式中： PNG—— 發(fā)電機容量，單位 MW； cosφG—— 發(fā)電機額定功率因數(shù)； KP—— 廠用電率。 所以可得 T T T4 的容量為 ： SN=200（ 1— 4％ ） /=248 （ MVA） 2. 具有發(fā)電機電壓母線的主變壓器 1) 當發(fā)電機電壓母線上的負荷最小時，應能將發(fā)電廠的最大剩余功率送入系統(tǒng)，計算中不考慮稀有的最小負荷情況。即 SN ≈ （ ∑PNG (1?KP)/cosφG ?Pmin/cosφ)/n (MVA) （ 32） 式中： ∑PNG為發(fā)電機電壓母線上的發(fā)電機容量之和，單位 MW； Pmin為發(fā)電機電壓母線上的最小負荷，單位 MW； cosφ為負荷功率因數(shù)； n 為發(fā)電機電壓母線上的主變壓器臺數(shù)。 所以可得 T3 的容量為： xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護設計 12 SN=（ 200（ 14％） /— 25/） =195 （ MVA） 2) 當發(fā)電機電壓母線上的負荷最大且其中容量最大的一臺機組退出運行時，主變壓器應能從系統(tǒng)到送功率，以保證發(fā)電機電壓母線上最大負荷的需要。即 SN ≈ （ Pmax/cosφ ?∑PNG′ (1?KP)/cosφG)/n (MVA) （ 33） 式中： PNG′ —— 發(fā)電機電壓母線上除最大一臺機組外，其他發(fā)電機容量之和，單位 MW； Pmax—— 發(fā)電機電壓母線上的最大負荷，單位 MW。 所以可得 T3 的容量為： SN=50/=63 （ MVA） 取較大的值，則 T3 的容量應按照 132MVA 選取。 所以按照設計要求，本次設計應按 248MVA 選擇三臺雙繞組變壓器和按 195MVA 選擇一臺三繞組變壓器。 主變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇 1. 相數(shù)。 采用三相式變壓器。 在 330KV 及以下的發(fā)電廠和變電所中，一般選用三相式變壓器 ， 因為一臺三相式變壓器較同容量的三臺單相式變壓器投資小、占地少、運行損耗也小，同時配電裝置結(jié)構(gòu)簡單，運行維護較方便。 2. 繞組接線組別。變壓器三相繞組的連接方式必須使其線電壓與系統(tǒng)線電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)變壓器采用的繞組連接方式有星形（ Y） 和三角形（△）兩種。因此，主變壓器三相繞組之間的連接方式要根據(jù)具體工程來確定。 3. 結(jié)構(gòu)型式。三繞組變壓器或者自耦變壓器，在結(jié)構(gòu)上有升壓型和降壓型兩種基本型式。發(fā)電廠的三繞組變壓器，一般為低壓側(cè)向高、中壓側(cè)供電，應選用升壓型。 4. 調(diào)壓方式。變壓器的電壓調(diào)整使用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變其變比來實現(xiàn)的。無勵磁調(diào)壓變壓器的分接頭較少，調(diào)壓范圍一般只有 10％（ 177。2%） ， 且分接頭必須在停電的情況下才能調(diào)節(jié)；有載調(diào)壓變壓器的分接頭較多，調(diào)壓范圍可達 30％，且分接頭可在帶負荷的條件下2022屆電氣工程及其自動化（電力）專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 13 調(diào)節(jié)，但其結(jié)構(gòu)復雜，價格 昂貴，在下述情況下采用較為合理。 1) 出力變化大，或發(fā)電機經(jīng)常低功率因數(shù)運行的發(fā)電廠主變壓器。 2) 具有可逆工作特點的聯(lián)絡變壓器。 3) 電網(wǎng)電壓有較大變化的 220KV及以上的降壓變壓器。 4) 電力潮流變化大和電壓偏移大的 110KV變電所的主變壓器。 綜上所述，本次設計采用無勵磁調(diào)壓的變壓器。 5. 冷卻方式。電力變壓器的冷卻方式，隨其型式和容量的不同而異， 主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷、強迫油循環(huán)風冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫導向油循環(huán)冷卻。 選取的 主 變壓器型號參數(shù)如下表： 表 31 雙繞組 變壓器 T T2 型號參數(shù) 型號 容 量（ MVA） 高 壓（ KV） 低 壓（ KV） 連接 組 別 阻抗電壓（％） SFP7250000/110 250 121 YNd11 表 32 變壓器 T4 型號參數(shù) 型號 容 量（ MVA） 高 壓（ KV） 低 壓（ KV） 連接 組別 阻抗電壓（％） SFP7250000/220 250 242177。4％ YNd11 表 33 三繞組自耦 變壓器 T3 型號參數(shù) 型號 容 量（ MVA） 高 壓（ KV） 低 壓（ KV） 連接 組別 阻抗電壓（％） SFPS7240000/220 240 242177。42.5％ YNyn0d11 高中 高低 中低 25 14 9 發(fā)電機的選擇 本次設計任務書中對發(fā)電機的要求為：容量 4200MW，發(fā)電機電壓xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護設計 14 ,cosa=，查閱《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設計指南》得到發(fā)電機參數(shù)如下表 34: 表 34 發(fā)電機型號參數(shù) 廠用高壓變壓器的選擇 對廠用電高壓工作變壓器的容量應按廠用電負荷的 110％選擇。本次設計給出的的電廠廠用電率為 4％，即每臺機組的廠用電為 200/4％=，故廠用高壓變壓器的容量應按 110％ = 選擇 。 對于廠用高壓備用變壓器，應按 4200/4％ 110％ = 選擇 廠用高壓本次設計中選用 6KV。參數(shù)如下： 表 35 廠用高壓變壓器 型號參數(shù) 型號 容 量（ MVA） 高 壓（ KV） 低 壓（ KV） 連接 組別 阻抗電壓（％） SF712022/ 12 177。2％ Yd11 表 36 廠用高壓備用變壓器型號參數(shù) 型號 容 量（ MVA） 高 壓（ KV） 低 壓（ KV） 連接 組別 阻抗電壓（％） SFP750000/220 50 242177。2％ YNd11 12 電力系統(tǒng) 元 件參數(shù)的計算 各元件 正序 參數(shù) 計算 型號 額定容量（ MW） 額定電壓（ KV） 功率因數(shù)cosφ 次暫態(tài)電抗（ Xd“ ） 負序電抗（ X2） QFS2002 200 2022屆電氣工程及其自動化（電力）專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 15 短路電流計算的 正序阻抗圖 如下圖 32所示： 圖 32 短路電流計算等值 正序阻抗圖 為了計算方便，通常取基準容量 Sj=100MVA 基準電壓 一般取各等級的平均電壓 Uj=Uav= 基準電流： /3Ij Sj Uj? 所以可得基準電壓、基準電流計算結(jié)果如下表 37 所示 表 37 Uj（ KV） 115 230 Ij(KA) 計算得各元件 正序 電抗標幺值如下： 發(fā)電機的電抗計算公式為 SeSjXdX ?? 10 039。%39。1 （ 34） 即： X1=X2=X5=X9 =100/235= 雙繞組變壓器的電抗計算公式為 SeSjUdX ?? 100%1 （ 35） 即： X3=X4=100/250= X10=100/250= 三繞組 自耦 變壓器： 高壓端 SeSjUdUdUdX ?????? 100)23%13%12(21)1( （ 36） ＝ 1/2（ 25＋ 14－ 9） /240 ＝ xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護設計 16 中壓端 SeSjUdUdUdX ?????? 100)13%23%12(21)2( （ 37） ＝ 1/2（ 25＋ 9－ 14） /240 ＝ 低壓端 SeSjUdUdUdX ?????? 100)12%23%13(21)3( （ 38） ＝ 1/2（ 14＋ 9－ 25） /240 ＝ 對于低壓端 )3(X 出現(xiàn)等值電抗為負值的現(xiàn)象并不真正表示該繞組有容性漏抗，但由于這一負值電抗的絕對值往往很小，在近似計算中常取其為零 ①。所以 )3(X 的值取為零。 即： X6=0、 X7=、 X8= X11= 各元件負序參數(shù)計算 短路電流計算的負序阻抗圖如下圖 33所示： 圖 33 短路電流計算等值 負序阻抗圖 計算得各元件 負 序電抗標幺值如下： 2022屆電氣工程及其自動化（電力）專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 17 發(fā)電機的電抗計算公式為 SeSjXdX ?? 10039。%39。 （ 39） 即： X22=X12=X15=X19 =100/235= 雙繞組變壓器的 負序 電抗 為 X13=X14= X20= 三繞組 自耦 變壓器： X16=、 X17=、 X18= 系統(tǒng) X21= 各元件 零 序參數(shù)計算 短路電流計算的零序阻抗圖如下圖 34所示： 圖 34 短路電流計算等值 零 序阻抗圖 計算得各元件 零 序電抗標幺值如下： 雙繞組變壓器 : X23=X24= X28= 三繞組 自耦 變壓器： X26=、 X27=、 X25= 廠高壓備用變壓器的零序電抗為 X29＝ SeSjUdX ?? 100%1 = 系統(tǒng)零序電抗為給定值 X30 =。 短路電流計算結(jié)果 短路電流計算結(jié)果如下表 38(a)、表 38(b)和表 39所示。 xxx： xxxx發(fā)電廠電氣一次及變壓器、母線保護設計 18 表 38(a) 三相 對稱短路電流計算結(jié)果 表 38(b) 三相 對稱短路電流計算結(jié)果 表 39 不對稱 短路電流計算結(jié)果 2022屆電氣工程及其自動化（電力）專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 19 第四章 導體和 主要電氣設備選擇 電氣設備選擇的一般 要求 應滿足各種運行、