【導(dǎo)讀】強(qiáng)學(xué)生的繪圖能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。接線方案確定,進(jìn)行短路電流計(jì)算，選擇主要電氣設(shè)備及母線。水輪發(fā)電機(jī)組6臺(tái)：?jiǎn)螜C(jī)容量135MW；出口電壓：；發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗：；額定功率因數(shù)：。機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)：Tmax=4500小時(shí)。發(fā)電機(jī)出口處主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間取秒。環(huán)境溫度：最高溫度35℃，年平均氣溫15℃。送入110kV系統(tǒng)功率210MW,剩余功率全部送入220kV系統(tǒng)。110kV出線6回，220kV出線2回。院關(guān)于本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文格式》要求。編制畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容及結(jié)構(gòu)規(guī)范：。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)；說(shuō)明書(shū)的論述要流暢，結(jié)論要正確，要求打印?？煽啃?、靈活性和經(jīng)濟(jì)性是電氣主接線設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足的三項(xiàng)基本要求。3．維護(hù)及檢修方便。慮采用三繞組變壓器。在大容量發(fā)電廠中，自耦變壓器長(zhǎng)被用于高壓系統(tǒng)。小發(fā)電廠中，可用三繞組變壓器作為125MW及以下發(fā)電機(jī)的升壓變壓器。當(dāng)中壓為中性點(diǎn)不直接接地電網(wǎng)時(shí)，只能選用普通三繞組變壓器。

　　

【正文】 及自動(dòng)化系統(tǒng)復(fù)雜化，投資費(fèi)用較大，一般為了節(jié)省斷路器及設(shè)備間隔，當(dāng)出線達(dá)到 5 個(gè)回路以上時(shí)，才增設(shè)專(zhuān)用的旁路斷路器 。 可以輪流檢修一組 母線而不致使供電中斷；一組母線故障后能迅速恢復(fù)供電；檢修任一 進(jìn)出線 的母線 隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，只需斷開(kāi) 該回路及 與 此隔離開(kāi)關(guān)相連的 一 組母線， 所有 其它 回 路均可 不停電地轉(zhuǎn)移到 另一組母線 上 繼續(xù) 運(yùn)行 。 另外，雙母接線在擴(kuò)建時(shí)也比較方便，施工時(shí)可不必停電。 經(jīng)濟(jì)性 所用設(shè)備增多， 增加了投資和占地面積 ，對(duì)于只有兩回出線的 220kV側(cè)來(lái)說(shuō)，不宜采用。 雙母線接線比雙母線帶旁路母線接線節(jié)省了 一臺(tái) 斷路器 、一條 母線 和數(shù)臺(tái)隔離開(kāi)關(guān)，故 大大節(jié)省了投資。 110kV 單母線分段帶旁路母線 雙母 線 帶旁路母線 接線 技術(shù)性 不設(shè)專(zhuān)用的旁路母線，而由分段斷路器兼任。正常運(yùn)行時(shí)，旁母處于無(wú)電狀態(tài)，運(yùn)行于單目分段狀態(tài)。 當(dāng)欲 檢修 某 出線斷路器 時(shí)，分段斷路器要退出分段功能，臨時(shí)擔(dān)任旁路斷路器工作，可靠性和靈活性不太高。 運(yùn)行方便靈活， 但投資較大。 當(dāng)線路（主變壓器）斷路器檢修時(shí)，仍可以繼續(xù)供電，但旁路的倒換操作比較復(fù)雜，增加了誤操作的機(jī)會(huì)，也使保護(hù)及自動(dòng)化 系統(tǒng)復(fù)雜化 。 但是110kV出線較多，且在系統(tǒng)中所占地位較重，故可靠性 、靈活性 要求 高。 經(jīng)濟(jì)性 單母線分段帶旁路母線接線比雙母線 帶旁路母線接線 投資 較少 。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 59 頁(yè) 綜上所述，通過(guò) 技術(shù)性和經(jīng)濟(jì) 性對(duì)每個(gè)電壓等級(jí)電氣主接線方案的比較，方案二的可靠性、靈活性比方案一要高，而經(jīng)濟(jì)性上相差不多，故 綜合分析，選用方案二為最終設(shè)計(jì)方案，即 220kV采用雙母線接線 和 110kV采用雙母帶旁路母線 形式。 發(fā)電機(jī) 的選擇 由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可得已知數(shù)據(jù)：發(fā)電機(jī)額定有功功率 135NP MW? , ?? 選擇水輪發(fā)電機(jī)組如下 ，附上水輪發(fā)電機(jī)的技術(shù)參數(shù) 。 表 水輪發(fā)電機(jī)的技術(shù)參數(shù) 發(fā)電機(jī)型號(hào) 額定容量（ MW） 額定電壓 （ kV） 額定功率因數(shù) （ cosφ） 次暫態(tài)電抗 SF135－ 36/9200 135 變壓器 的選擇 單元接線 的主變壓器選擇 采用發(fā)電機(jī) — 雙繞組變壓器單元接線時(shí)，變壓器容量應(yīng)按發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組廠用負(fù)荷后，留有 10%的裕度來(lái)確定。 綜上所述，本設(shè)計(jì)可 選用 3 臺(tái) SFP9—180000/110 和 3 臺(tái) SFP10—180000/220 雙繞組變壓器 。 技術(shù)參數(shù)如下表所示： 表 單元接線的主 變壓器型號(hào)參數(shù) 安裝地點(diǎn) 變壓器型號(hào) 額定容量 （ kVA） 額定電壓（ kV） 聯(lián)結(jié)組 標(biāo)號(hào) 阻抗電壓 （ %） 高壓 低壓 110kV側(cè) SFP9180000/110 180000 121 YN,d11 220kV側(cè) SFP10180000/220 180000 242 YN,d11 13 聯(lián)絡(luò)變壓器一般選用三繞組變壓器 ,其第 三繞組可接發(fā)電廠廠用啟動(dòng) /備用變壓器；并可接大功率無(wú)功設(shè)備。 聯(lián)絡(luò)變壓器的臺(tái)數(shù)一般只裝設(shè)一臺(tái)，最多不超過(guò)兩臺(tái)。這是考慮到布置和引線的方便。聯(lián)絡(luò)變壓器容量應(yīng)能滿(mǎn)足兩種電壓網(wǎng)絡(luò)在各種不同運(yùn)行方式下有功功率和無(wú)功功率交換。 本設(shè)計(jì)中 110kV和 220kV系統(tǒng)用三繞組自耦變壓器相 連 。技術(shù)參數(shù)如下表所示： 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 59 頁(yè) 表 聯(lián)絡(luò)變壓器 型號(hào)參數(shù) 名稱(chēng) 三相自耦變壓器 額定 電 壓（ kV） 阻抗電壓 （ %） 變壓器 型號(hào) OSFPSZ9120200/220 高 壓 中壓 低壓 高 中 高 低 中 低 容量 比 100/100/100 220177。 8 % 121 20 3 短路電流的計(jì)算 短路的類(lèi)型 短路故障分為對(duì)稱(chēng)短路和不對(duì)稱(chēng)短路。三相短路是對(duì)稱(chēng)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(chēng)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)，選擇最嚴(yán)重的一種，三相短路計(jì)算。 短路計(jì)算的目的 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)，都要用可能流經(jīng)該設(shè)備的最大短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)和動(dòng)穩(wěn)定校驗(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。 短路計(jì)算的步驟 一般 三相短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)和電動(dòng)力最大，所以只對(duì)三相短路短路電流進(jìn)行計(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) ),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） 查運(yùn)算曲線 ,得到各電源送至短路點(diǎn)電流的標(biāo)幺值 ； （ 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 。 短路 電流的 計(jì)算結(jié)果 系統(tǒng)的等值電 路圖如下： 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 共 59 頁(yè) f 2X S1X A T1X A T2220 kV110 kVX A T3S 2X S2X Lf 1G 1X T1G 2f 3G 3X T2X GG 4 G 5 G 6S 1f 4X T2 X T2X T2X GX GX G X GX GX T1 圖 系統(tǒng)的等值電路圖 短路電流計(jì)算結(jié)果 ( ),100 avdd UUM V AS ?? ： 表 短路電流計(jì)算結(jié)果 短路點(diǎn) 短路位置 短路電流（ kA） 沖擊電流（ kA） 基準(zhǔn)電壓(kV) fI?? (2)fI (4)fI 1f 110kV側(cè)發(fā)電機(jī)1G 出口 2f 110kV母線處 115 3f 220kV側(cè)發(fā)電 機(jī) 3G 出口 4f 220 kV母線處 230 4 導(dǎo)體與電氣設(shè)備的選擇 電氣設(shè)備選擇的一般條件 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 共 59 頁(yè) 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 （ 1） 額定電壓 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 NU 不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓SNU的條件選擇，即 SNN UU ? （ 2） 額定電流 電氣設(shè)備的額定電流 NI 是指在額定環(huán)境溫度 0? 下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流。 NI 應(yīng)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 maxI ，即 maxIIN ? （ 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＋ 20oC ，相對(duì)濕度為 90％的環(huán)境下長(zhǎng)期正常運(yùn)行。當(dāng)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) 2020m 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(hù)內(nèi)式；配電裝置為室外布置時(shí)，設(shè)備應(yīng)選戶(hù)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） tI 及允許持續(xù)時(shí)間 t。熱穩(wěn)定條件為 2tkIt Q? 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 共 59 頁(yè) 式中 2tIt— — 設(shè)備允許承受的熱效應(yīng)， 2kAS? 。 kQ— — 所在回路的短路電流熱效應(yīng)， 2kAS? 。 （ 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 maxi ，動(dòng)穩(wěn)定條件為 max shii? 式中 shi — — 所在回路的沖擊短路電流， kA； maxi —— 設(shè)備允許的動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值）， kA。 具體 電氣 設(shè)備的選擇 及結(jié)果 本設(shè)計(jì)要求選擇的設(shè)備有斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、 避雷器以及母線等。根據(jù)電氣設(shè)備選擇的一般原則，按照正常運(yùn)行情況選擇設(shè)備，按短路情況校驗(yàn)設(shè)備。同時(shí)兼顧今后的發(fā)展，選用性?xún)r(jià)比高，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，技術(shù)成熟的設(shè)備，盡量減少選用設(shè)備的類(lèi)型，以減少備品備件，也有利于運(yùn)行、檢修等工 作。 斷路器 （ 1） 額定電壓和電流選擇 SNN UU ?， maxIIN ? 式中 NU 、SNU― 分別為電氣設(shè)備和 安裝處 電網(wǎng)的額定電壓， kV NI 、 maxI ― 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 ， A （ 2） 校驗(yàn)開(kāi)斷電流 ktbr II ? 式中 brI ― 斷路器的額定開(kāi)斷電流， kA ktI ― 斷路器實(shí)際開(kāi)斷瞬間的短路 全電流有效值 ， kA 當(dāng)斷路器的 brI 較系統(tǒng)短路電流大很多時(shí)，簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)可用 IIbr? 進(jìn)行選擇， I 為短路電流值。 （ 3） 校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和 熱穩(wěn)定 2 kIt Q? ， shes ii ? kQ ― 短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)； tI 、 t― 電氣設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間。