【正文】 暗備用減少了廠用變壓器的數(shù)量，也相應(yīng)節(jié)約了占地和費(fèi)用。 廠用變壓器型式的選擇 廠變?nèi)萘康挠?jì)算本次設(shè)計(jì)為小型水電站的設(shè)計(jì)，總裝機(jī)容量為 180MW，所以采用一級(jí)廠用電壓380V/220V。選擇 2 臺(tái)廠用變壓器，互為暗備用，選擇油浸式變壓器，每臺(tái)可按帶 70%的容量來(lái)選擇。= =(MVA))1/(%70cos????nPKSNGN??華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)10 廠變的選擇根據(jù)容量，可選擇 2 臺(tái)廠用變壓器的型式如下表 121：表 121 廠用變壓器的型號(hào)及其基本參數(shù)型號(hào) 容量（ kVA）高壓（kV）低壓（ kV）連接組 空載損耗（ kW）阻抗電壓（ %）SCB101600 1600 10177。5% Y,yn0 3 短路電流的計(jì)算 短路的類型及短路計(jì)算 短路電流計(jì)算的基本假設(shè)電力系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，要精確地計(jì)算短路電流是相當(dāng)復(fù)雜的，但在一般工程實(shí)用計(jì)算中，按照下列假設(shè)條件，可以簡(jiǎn)化計(jì)算，并在計(jì)算精度允許的范圍內(nèi)：(1) 水電站與地區(qū)電網(wǎng)的所有電源都在額定出力下運(yùn)行。(2) 所有電站的發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的相位角均相同。(3) 電對(duì)于高壓網(wǎng)絡(luò)，一般只計(jì)入所有元件的電抗值。(4) 變壓器的勵(lì)磁電流略去不計(jì)。(5) 假定故障點(diǎn)無(wú)阻抗，即發(fā)生金屬性短路。(6) 計(jì)算架空線路或電纜的電抗時(shí)，采用各個(gè)電壓級(jí)的平均額定電壓。(7) 網(wǎng)絡(luò)為對(duì)稱的三相系統(tǒng)。(8) 電力系統(tǒng)中的所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行。(9) 同步發(fā)電機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置。 短路的類型短路故障分為對(duì)稱短路和不對(duì)稱短路。三相短路是對(duì)稱短路，造成的危害最為嚴(yán)重，但發(fā)生的機(jī)會(huì)較少。其它的短路都是不對(duì)稱短路，其中單相短路發(fā)生的機(jī)會(huì)最多，約占短路總數(shù)中的 70％以上。所以在做短路計(jì)算時(shí)，選擇四種短路計(jì)算。華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)11 短路電流的計(jì)算目的為了保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，在設(shè)計(jì)選擇電氣設(shè)備時(shí)，要用可能流經(jīng)該設(shè)備的最大短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)，以保證該設(shè)備在運(yùn)行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和電動(dòng)力的巨大沖擊。同時(shí)，為了盡快切斷電源對(duì)短路點(diǎn)的供電，繼電保護(hù)裝置將自動(dòng)地使有關(guān)斷路器跳閘。繼電保護(hù)裝置的整定和斷路器的選擇，也需要準(zhǔn)確的短路電流數(shù)據(jù)。 短路電流的計(jì)算步驟為了簡(jiǎn)化計(jì)算，又滿足工程準(zhǔn)確度的要求，短路電流計(jì)算采用工程上通用的實(shí)用計(jì)算法。計(jì)算過(guò)程全部用標(biāo)么值，并利用運(yùn)算曲線對(duì)短路電流進(jìn)行計(jì)算。一般情況下，發(fā)生三相金屬性短路時(shí)，電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)和電動(dòng)力最大，但在大接地系統(tǒng)中單相接地電流可能大于三相短路，所以應(yīng)按各種金屬性短路進(jìn)行短路電流計(jì)算。計(jì)算步驟如下：(1) 畫(huà)出以標(biāo)幺值電抗表示的等值電路圖；(2) 網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn) (消去中間節(jié)點(diǎn)) 及用單位電流法，得到各電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗；(3) 求各電源到短路點(diǎn)的計(jì)算電抗；(4) 對(duì)于發(fā)電機(jī)查運(yùn)算曲線得到各電源送至短路點(diǎn)電流的標(biāo)幺值，對(duì)于無(wú)限大功率系統(tǒng)不必查運(yùn)算曲線；(5) 求各電源送至短路點(diǎn)電流的有名值之和，即為短路點(diǎn)的短路電流。華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)12 短路電流計(jì)算結(jié)果 系統(tǒng)等值電路圖圖 131 系統(tǒng)等值電路圖 短路電流計(jì)算結(jié)果本次設(shè)計(jì)中短路電流的計(jì)算包括兩種單元接線方式下的發(fā)電機(jī)出口短路點(diǎn) kk2 短路，110kV 母線處 k3 點(diǎn)短路，35kV 側(cè) k4 點(diǎn)短路的短路電流計(jì)算。( ，電MVASB10?壓基準(zhǔn)值 為各級(jí)平均額定電壓 。)BUavU(1) 三相對(duì)稱短路短路電流的計(jì)算結(jié)果三相對(duì)稱短路各電源送至短路點(diǎn)電流計(jì)算結(jié)果如表 131：表 131 三相短路短路電流計(jì)算結(jié)果不同時(shí)刻的短路電流有效值（kA）短路點(diǎn) 電源t=0s t= t= t=2s t=4s基準(zhǔn)電壓(kV)G1 k1 GG G 4 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)13S1 S2 GG 2 G3 G4 S1 k2S2 GG G G4 S1 S2 115GG 2 GG 4 S1 k4S2 37(2) 不對(duì)稱短路電流的計(jì)算結(jié)果在本次設(shè)計(jì)中只需計(jì)算 k3 點(diǎn)處的不對(duì)稱電流，其結(jié)果如下表 132：表 132 不對(duì)稱短路短路電流計(jì)算結(jié)果不同時(shí)刻的短路電流有效值（kA）短路情況t=0s t= t= t=2s t=4s基準(zhǔn)電壓(kV)單相短路 兩相短路 兩相短路接地 1154 導(dǎo)體與電氣設(shè)備的選擇 電氣設(shè)備選擇的一般條件 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備(1) 電壓條件在選擇電氣設(shè)備時(shí)，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓 不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電NU華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)14壓 的條件選擇，即SNUNSU?(2) 電流條件電氣設(shè)備的額定電流 是指在額定環(huán)境溫度 下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流。 應(yīng)NI0?NI不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流 ，即maxImaxIN?(3) 環(huán)境條件對(duì)設(shè)備選擇的影響①溫度和濕度一般高壓電氣設(shè)備可在溫度為＋20 ，相對(duì)濕度為 90％的環(huán)境下長(zhǎng)期正常運(yùn)行。當(dāng)oC環(huán)境的相對(duì)濕度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)選用型號(hào)后帶有“TH” 字樣的濕熱帶型產(chǎn)品。②污染情況安裝在污染嚴(yán)重，有腐蝕性物質(zhì)﹑煙氣﹑粉塵等惡劣環(huán)境中的電氣設(shè)備，應(yīng)選用防污型產(chǎn)品或設(shè)備布置在室內(nèi)。③海拔高度一般電氣設(shè)備的使用條件為不超過(guò) 1000m。當(dāng)用在高原地區(qū)時(shí)，由于氣壓較低，設(shè)備的外絕緣水平將相應(yīng)降低。因此，設(shè)備應(yīng)選用高原型產(chǎn)品或用外絕緣提高一級(jí)的產(chǎn)品?，F(xiàn)行電壓等級(jí)為 110kV 及以下的設(shè)備，其外絕緣都有一定的裕度，實(shí)際上均可使用在海拔不超過(guò) 2022m 的地區(qū)。④安裝地點(diǎn)配電裝置為室內(nèi)布置時(shí)，設(shè)備應(yīng)選戶內(nèi)式；配電裝置為室外布置時(shí)，設(shè)備應(yīng)選戶外式。此外，還應(yīng)考慮地形、地質(zhì)條件以及地震影響等。 按短路狀態(tài)校驗(yàn)設(shè)備(1) 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)通常制造廠直接給出設(shè)備的熱穩(wěn)定電流(有效值) 及允許持續(xù)時(shí)間 t。熱穩(wěn)定條件為：tI2tkIQ?華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)15式中　 設(shè)備允許承受的熱效應(yīng)， ；2tI—??SKA?2 所在回路的短路電流熱效應(yīng)， 。kQ(2) 短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)制造廠一般直接給出設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定峰值電流 ，動(dòng)穩(wěn)定條件為：maxiaxshi?式中　 所在回路的沖擊短路電流，kA ；shi— ——設(shè)備允許的動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值） ，kA 。max 導(dǎo)體的選擇 導(dǎo)體的選擇步驟(1) 確定導(dǎo)體的材料、截面形狀、布置方式。①材料②導(dǎo)體通常由銅、鋁、鋁合金制成，載流導(dǎo)體一般使用鋁或鋁合金材料，銅導(dǎo)體只用在持續(xù)電流大，且出線位置特別狹窄或污穢對(duì)鋁有嚴(yán)重腐蝕的場(chǎng)所。③截面形狀硬導(dǎo)體截面常用的有矩形、槽形和管性。其中槽形導(dǎo)體機(jī)械強(qiáng)度好，載流量大集膚效應(yīng)系數(shù)較小，一般用于 4000～8000kA 的配電裝置中。④布置方式導(dǎo)體的布置方式應(yīng)根據(jù)載流量的大小，短路電流水平和配電裝置的具體情況而定。(2) 選擇導(dǎo)體的截面積導(dǎo)體截面積可按最大長(zhǎng)期工作電流長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。發(fā)電廠的主母線和引下線以及持續(xù)電流較小，年利用小時(shí)數(shù)較低的其他回路的導(dǎo)線，一般按最大長(zhǎng)期工作電流選擇；而發(fā)電機(jī)出口母線，以及年平均負(fù)荷較大且長(zhǎng)度較長(zhǎng)的回路的導(dǎo)線，則應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。(3) 母線的校驗(yàn)①校驗(yàn)熱穩(wěn)定滿足熱穩(wěn)定要求的導(dǎo)體最小截面積 ，只需實(shí)際選用的導(dǎo)體截面積min1fkSKQC?華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)16，導(dǎo)體便是熱穩(wěn)定的。minS?②校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定各種形狀的硬導(dǎo)體通常都安裝在支柱絕緣子上，短路沖擊電流產(chǎn)生的電動(dòng)力將使導(dǎo)體發(fā)生彎曲，因此，導(dǎo)體應(yīng)按彎曲情況進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算。而軟導(dǎo)體不必進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。 發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)體的選擇結(jié)果本次設(shè)計(jì)根據(jù)具體條件，選擇槽形母線，其選擇參數(shù)如表 141：表 1 41 發(fā)電機(jī)引出裸導(dǎo)體的參數(shù)截面尺寸（mm）h b c r雙槽導(dǎo)體截面 S( )2m慣性矩Iy（ 4）截面系數(shù)（yW2m）集膚效應(yīng)系數(shù) sK載流量 (A) 共振允許最大距離(cm)150 65 7 10 3570 68 5650 427 絕緣子和穿墻套管的選擇 絕緣子和穿墻套管的選擇步驟(1) 絕緣子和穿墻套管的型式①屋外支持絕緣子一般采用棒式支持絕緣子。屋外支持絕緣子需倒裝時(shí)，宜用懸掛式支持絕緣子。②屋內(nèi)支持絕緣子一般采用聯(lián)合膠合裝的多棱式支持絕緣子。③穿墻套管一般采用鋁導(dǎo)體穿墻套管，對(duì)鋁有明顯腐蝕的地區(qū)例外。④在污穢地區(qū)，應(yīng)盡量選用防污盤(pán)形懸式絕緣子。按電壓條件選擇支柱絕緣子和穿墻套管支柱絕緣子和穿墻套管的額定電壓應(yīng)滿足下式要求 NSU?式中 ——支柱絕緣子或穿墻套管的額定電壓， kV；NU ——所在電網(wǎng)的額定電壓，kV。S(3) 穿墻套管的熱穩(wěn)定校驗(yàn)穿墻套管的熱穩(wěn)定應(yīng)滿足下式華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)17kQtI?2式中 It——允許通過(guò)穿墻套管的熱穩(wěn)定電流； t——允許通過(guò)穿墻套管的熱穩(wěn)定時(shí)間。(4) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)按短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)支持絕緣子和穿墻套管，要求為 ?式中 FP——支柱絕緣子的抗彎破壞負(fù)荷， N，可從有關(guān)設(shè)計(jì)或產(chǎn)品手冊(cè)中查得；因?yàn)?是使其破壞的值，乘 后，才是保證安全的值。P F——作用在支柱絕緣子上的相間電動(dòng)力，N 。 絕緣子和穿墻套管的選擇結(jié)果(1) 發(fā)電機(jī)出口電壓絕緣子的選擇結(jié)果表 142 發(fā)電機(jī)出口電壓支柱絕緣子型號(hào)及其參數(shù)型號(hào) 額定電壓（ kV） 絕緣子高度（mm） 機(jī)械破壞負(fù)荷（kN）ZL10/8 10 170 8(2) 發(fā)電機(jī)出口電壓穿墻套管的選擇結(jié)果表 143 發(fā)電機(jī)出口電壓穿墻套管型號(hào)及其參數(shù)型號(hào)額定電壓（kV ）母線型套管內(nèi)徑(mm)套管長(zhǎng)度(mm)機(jī)械破壞負(fù)荷（kN）熱穩(wěn)定電流（kA）不少于 5sCM1216010 160 488 8 高壓斷路器的選擇 高壓斷路器的選擇步驟(1) 選擇型式斷路器型式的選擇，應(yīng)在全面了解其使用環(huán)境的基礎(chǔ)上，結(jié)合產(chǎn)品的價(jià)格和已運(yùn)行設(shè)備的使用情況加以確定。在我國(guó)不同的電壓等級(jí)的系統(tǒng)中，選擇斷路器的大致情況是：華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)18電壓等級(jí)在 35kV 及以下的可選用戶內(nèi)式少油斷路器、真空斷路器或 SF6 斷路器；35kV 的也可選用戶外式多油斷路器、真空斷路器或 SF6 斷路器；電壓等級(jí)在 110～330kV范圍，可選用戶外式少油斷路器或 SF6 斷路器；500kV 電壓等級(jí)則一般選用戶外式 SF6 斷路器。(2) 選擇額定電壓所選斷路器的額定電壓應(yīng)大于或等于安裝處的電網(wǎng)的額定電壓，即 SNU?式中 、 ——分別為電氣設(shè)備和安裝處電網(wǎng)的額定電壓，kV 。NUS(3) 選擇額定電流斷路器的長(zhǎng)期允許電流應(yīng)滿足式 )(maxAIKINal??式中 、 ——分別為電氣設(shè)備的額定電流和所在回路的最大長(zhǎng)期工作電流，NImaxA。(4) 校驗(yàn)開(kāi)斷能力為保證斷路器能可靠地開(kāi)斷短路電流，一般情況下，原則上額定開(kāi)斷電流 不應(yīng)小NbrI于實(shí)際開(kāi)斷瞬間的短路全電流有效值 ，即 。kI)(kAINbr? 而 abrabr TtTtptk eIII ??????21)2(2 ?RXTa? 式中 ——短路電流周期分量的起始值，kA；I ——開(kāi)斷瞬間短路電流周期分量的有效值，可近似取 ，kA；斷路pt Ipt?器的額定開(kāi)斷電流，kA ——開(kāi)斷計(jì)算時(shí)間， S；brt ——短路電流非周期分量的衰減時(shí)間常數(shù)，愈靠近電源愈大，反之愈??；aT ， ——電源至短路點(diǎn)的等效總電抗和等效總電阻。?XR華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)19(5) 校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定滿足動(dòng)穩(wěn)定要求的條件是： shei?式中 ——短路沖擊電流幅值；shi ——電氣設(shè)備允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值。es(6) 校驗(yàn)熱穩(wěn)定滿足熱穩(wěn)定要求的條件是： ，2kItQ?式中 ——短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；kQ 、 t——電氣設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間。I 高壓斷路器的選擇結(jié)果(1) 接三繞組變壓器的發(fā)電機(jī)出口斷路器選擇結(jié)果如表 144：表 144 發(fā)電機(jī)出口斷路器型號(hào)及其參數(shù)型號(hào)額定電壓(kV)額定電流(kA)額定開(kāi)斷電流(kA)熱穩(wěn)定電流 (4s)(kA)動(dòng)穩(wěn)定電流(kA)ZN2210/31504010 40 40 100(2) 35 kV 級(jí)高壓斷路器的選擇結(jié)果如表 145：表 145 35 kV 級(jí)高壓斷路器型號(hào)及其參數(shù)型號(hào)額定電壓(kV)額定電流(kA)額定開(kāi)斷電流(kA)熱穩(wěn)定電流(4s) (kA)動(dòng)穩(wěn)定電流(kA)LN235Ⅲ/125025 35 25 25 63(3) 110kV 級(jí)高壓斷路器的選擇結(jié)果如表 146：表 146 110kV 級(jí)高壓斷路器型號(hào)及其參數(shù)型號(hào)額定電壓(kV)額定電流(kA)額定開(kāi)斷電流(kA)熱穩(wěn)定電流(3s) (kA)動(dòng)穩(wěn)定電流(kA)OFPI110/1250110 8