【導讀】風江水電站電氣部分設計。風江水電站工程設計說明書

　　

【正文】 負荷均勻分布在各相上，然后按各相負荷大小，按照所接儀表的準確級和容量，選擇互感器的準確級和額定容量。 并聯(lián)電抗器的選擇 單機容量為 300MW 的發(fā) 電廠中，通常在高壓母線上并聯(lián)電抗器，以補償高壓輸電網(wǎng)的電容和吸收其無功功率，解決 220kV 母線電壓偏高問題，并能提高線路的功率因數(shù)，降低超高壓輸電線路的電能損耗和有利于自動重合閘。并聯(lián)電抗器是超高壓電網(wǎng)中普遍采用的重要電氣設備。 超高壓并聯(lián)電抗器按結構可分為油浸電抗器和干式空芯電抗器，且每種電抗器又分三相電抗器和由單相組成的三相電抗器。目前，超高壓系統(tǒng)并聯(lián)電抗器采用油浸式較多。 風江水電站工程設計說明書 31 并聯(lián)電抗器的額定電壓應不低于裝置點電網(wǎng)的額定電壓，即 NsN UU ? 并聯(lián)電抗器的容量必須使系統(tǒng)同期并列點的工頻穩(wěn)態(tài)電位升高有所限制；當母線電壓升高時，并聯(lián)電抗器應使電壓降低；降低潛工電流，提高單相快速重合閘的成功率。 高壓開關柜的選擇 高壓開關柜主要用來接受和分配電能，同時亦對電路和設備起保護、控制和監(jiān)測的作用。開關柜由柜體和裝于柜內(nèi)的主開關 (斷路器 )、隔離開關、接地開關、互感器、避雷器、母線等一次元件及控制、測量、保護裝置等二次元件組成。 種類和型式的選擇 高壓開 關柜按主開關的安裝方式分固定式和移開式，由于固定式開關柜檢修、調(diào)試不方便，現(xiàn)已很少采用，而多采用移開式；按隔室結構分鎧裝型、間隔型和箱型，其中鎧裝型具有單獨的隔板，且防護等及不低于 IP2X，當柜內(nèi)某一隔室發(fā)生短路故障時，可將故障限制在該隔室內(nèi)而不使故障擴大，因而可靠性比較高，應用也較多；按開關柜的主母線系統(tǒng)分單母線、單母線帶旁路母線和雙母線。 主開關的選擇 開關柜內(nèi)主開關可以是少油、真空、 SF6斷路器和 FC 等， 200MW 以上機組為使主廠房無油化，少油斷路器已不采用， SF6斷路器裝在室內(nèi)需防 SF6氣體泄露等措施，用得較少，目前用真空斷路器和 FC 回路較多。 額定電壓和額定電流的選擇 高壓開關柜的額定電壓和額定電流應滿足 NU ≥ NsU ， NI ≥ maxI 式中 NsU —— 開關柜裝置地點的電網(wǎng)額定電壓， kV； maxI —— 開關柜裝置回路的最大持續(xù)工作電流， A。 對廠用配置的開關柜 NNUSI ? 式中 NS —— 分裂變壓器一個分裂繞組的容量， MV A； 風江水電站工程設計說明書 32 NU —— 分裂變壓器的分裂繞組額定電壓， kV。 防護等級的選擇 開關柜由固定的柜體 (金屬外殼 )和真空斷路器手車組成，為防止人體接近其帶電部分和觸及其運動部分免受傷害， 現(xiàn)行標準規(guī)定開關柜外殼的最低防護等級為 IP2X，此外更高的防護等級還有 IP3X、 IP4X、 IP5X。同時對于每個隔室應有壓力釋放通道，以保護人身安全，防止故障擴大。 開斷和關合短路電流的選擇 開關柜短路開斷、關合電流實際就是斷路器的額定開斷、關合短路電流，選擇方法同斷路器一樣，即 NbrI ≥ 39。I ， NclI ≥ shi 短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗 校驗式為 tIt2 ≥ kQ 、 esi ≥ shi 其中，短路的沖擊電流 shi 應是 6KV 廠用母線短路時，流經(jīng)廠用高壓變壓器或備用 /啟動變壓器短路沖擊電流的較大者。 裸導體的選擇 220KV 母線的選擇 220KV 配電裝置中的導線 選擇考慮電暈現(xiàn)象的影響，宜采用擴徑導線或鋁合金絞線組成的分裂導線，分裂間距可取 200～ 400m。如采用空心擴軟導線組成的分裂導線，對雙分裂間距一般取 400m。 導體截面可按長期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟電流密度選擇。對年負荷利用小時數(shù)大 (通常指 maxT 5000h)，傳輸容量大，長度在 20m以上的導體，如發(fā)電機、變壓器的連接導體，其截面一般按經(jīng)濟電流密度選擇；而對 220kV 擴徑導線，由于經(jīng)濟電流密度選取的困難，可按長期允許電流來選擇，即 maxI ≤ 1aKI 式中 maxI —— 導體所在回路中最大持續(xù)工作電流， A； 風江水電站工程設計說明書 33 1aI —— 在額定環(huán)境溫度 C?? 250 ?? 時導體允許電流， A； K —— 與實際環(huán)境溫度和海拔有關的綜合校正系統(tǒng)。 當導體允許最高溫度為 C?70? 和不計日照時， K值可用下式計算 ????? ???11aaK 式中， 1a? 、 ? 分別為導體長期發(fā)熱允許最高溫度和導體安裝地點實際環(huán)境溫度。 封閉母線的選擇 對功率為 200MW 及以上的發(fā)電機引出線、廠用電源等分支線，為避免相間短路和減少導體對鄰近鋼構的感應發(fā)熱，宜采用全連式分相封閉母線；對廠用高壓變壓器高壓側不設斷路器，為提高廠用電 系統(tǒng)的供電可靠性，由廠用高壓變壓器低壓側至廠用高壓配電裝置宜采用共箱封閉母線。如選定型產(chǎn)品，將提供有關的額定電壓、電流和動穩(wěn)定等參數(shù)，可按電氣設備選擇的一般原則進行選擇和校驗。如選用非定型封閉母線，應進行導體和外殼發(fā)熱，應力及絕緣子抗彎的計算，并進行共振校驗。為達到設計目的，這里只選定型產(chǎn)品。 電暈電壓校驗 對 110kV 及以上裸導體（包括擴徑導線）需要按晴天不發(fā)生全面電暈條件校驗，即裸導體的臨界相電壓 crU 應大于最高工作相電壓 maxU 。對分裂導線，電暈臨界相電壓應按下式計算 eqmcr rDdrnrrmU lg12 9 8 ??? ????????? ?? 式中 m —— 導線光滑系數(shù) ,對絞線取 ； ? —— 空氣的相對密度，晴天一般取 1； r —— 導線的半徑， cm； n —— 導線的分裂數(shù)； ? —— 與 n有關的常數(shù)， n 取 2 時， ? 也取 2； d —— 分裂間距， cm； mD —— 三相導線的幾何平均距離， cm； 風江水電站工程設計說明書 34 eqr —— 分裂導線的等值半徑， cm。 對一字排列的中間相導線的電暈臨界相電壓較上式的 crU 低 5%。 對雙分裂導線的等值半徑 eqr 為 rdreq? 熱穩(wěn)定校驗 計及集膚效應系數(shù) fK 的影響時，由短路熱穩(wěn)定決定的導體最小截面為 fk KQCS 1m in ? 式中 C —— 熱穩(wěn)定系數(shù)，其值見附表所示； kQ —— 短路熱效應， sA2 ； fK —— 集膚效應系數(shù)，一般取 1。 由于所選母線為軟導線，固不必進行動穩(wěn)定校驗。 風江水電站工程設計說明書 35 8 變壓器的選擇計算 已知： MWPGN 300? , ?? ， %5?pK ,得主變壓器的容量為 ? ? )( 3 AkVS Bj ??????? 根據(jù)《電工設備手冊》，可選 220kV 變壓器型號： SFPS7240000/220，具體參數(shù)如表 1所示。 表 1 220kV 變壓器 型號 額定容量（ KVA） 額定電壓（ KV） 連接組別 空載電流（ %） 高壓 中壓 低壓 SFPS7240000/220 240000 220 110 10.5 YN,d11 0.6 重量 （ t） 阻抗電壓（ %） 損耗（ KW） 高低 高中 中低 空載 短路 268 12 22 7 220 800 主變壓器是由這三臺單相變壓器組成的三相變壓器，其額定容量為AkV ?? 2400003 。 風江水電站工程設計說明書 36 9 總 結 電氣工程及其自動化專業(yè)的畢業(yè)設計是培養(yǎng)學生綜合運用大學五年所學理論知識，獨立分析和解決工程實際問題的初步能力的一個重要環(huán)節(jié)。本次設計是根據(jù)“電力系統(tǒng)及自動化專業(yè)”畢業(yè)任務書的要求，綜合所學的專業(yè)知識及《電力工程電氣設計手冊》、《電力工程電氣設備手冊》等書籍的有關內(nèi)容，在指導教師的幫助下，通過本人的精心設計論證完成的。整個設計過程中，全面細致的考慮工程設計的經(jīng)濟性、系統(tǒng)運行的可靠性、靈活性等諸多因素，最終完成本設計方案。 此設計主要是圍繞著“短路電流的計算 — 設備的選擇 — 圖紙的繪制”幾個步驟來完成。在設計期 間，是我對大學所學的專業(yè)知識的概括與總結，并很好的結合起來綜合應用。學習了關于電力工程設計、技術問題研究的程序和方法等，在搜索資料、查閱文獻、方案比較、設計圖紙等方面都取的了更大的進步，得到了更進一步的鍛煉，對我國的電力工業(yè)建設的政策觀念及發(fā)展前景都有了初步的了解。 風江水電站工程設計說明書 37 10 致謝 在這篇畢業(yè)論文得以完成行將脫稿之際，我向所有關心和幫助我的老師、同學和朋友表示衷心的感謝！ 首先向老師表示最真誠的感謝和敬意！老師 治學嚴謹，學識淵博，品德高尚，平易近人，無論是 在理論學習階段，還是在論文的選題、資料查詢、開題、研究和撰寫的每一個環(huán)節(jié)，無不得到 老 師的悉心指導和幫助 ， 在我學習期間不僅傳授了做學問的秘訣，還傳授了做人的準則 ， 這些都將使我終生受益。我愿借此機會向 老師 表示衷心的感謝！ 最后，我要感謝我的母校，是她教育和培養(yǎng)了我。 此次畢業(yè)設計或許是我五年大學生活中短時間受益最深的環(huán)節(jié)。通過本次設計，我對工程設計的步驟有了一個初步的認識，在理論及實踐上均上了一個新臺階，更重要的是使我對自己在處理各方面問題時有一個較全面的認識，不可否認會對以后的工作及學習起到積極的作用，使我更加 堅定了走向成功的信念，使我在最后告別母校之際豪情萬丈！ 在此 ,向一直以來辛勤工作的恩師致敬！向諸位老師致敬 ! 風江水電站工程設計說明書 38 11 參考文獻 [1] 陳躍 .電氣工程專業(yè)畢業(yè)設計指南電力系統(tǒng)分冊 .中國水利水電出版社 2020 [2] 卓樂友 .電力工程電氣設計手冊電氣一次部分 .中國電力出版社 .2020 [3] 姚春球 .發(fā)電廠電氣部分 .中國電力出版社 .2020 [4] 傅知蘭 .電力系統(tǒng)電氣設備選擇與實用計算 .中國電力出版社 .2020 [5] 戈東方 .電力工程電氣設備手冊 .電氣一次部分 .中國電力出版社 .1998 [6] 阮全榮 ,康本賢 ,魏廣性 .水電站電氣主接線圖冊 .中國水利水電出版社 2020 [7] 陳學庸 .電力工程電氣設備手冊電氣二次部分 .中國電力出版社 2020 [8] 卓樂友 .電力工程電氣設計手冊電氣二次部分 .中國電力出版社 .2020 [9] 張希泰 ,陳康龍 .二次回路識圖及故障查找與故障與處理指南 ,中國水利水電出版社 .2020 [10] 林暉 .周寧水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) .河海大學工程碩士專業(yè)學位論文 .2020 [11] 路永明 .計算機監(jiān)控系統(tǒng)在水電站的設計與運用 .吉林大學碩士學位論 文 .2020 [12] 中華人民共和國水利部 .水電站廠房設計規(guī)范 .北京：中國水利水電出版社， 2020 年 5月 [13] 韓菊紅、溫新麗、馬躍先 .水電站 .：黃河水利出版社， 2020 年 7月 .1～31， 49～ 104， 133～ 140， 221～ 257 [14] 索麗生、任旭華、胡明 .水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計指南 . 北京：中國水利電力出版社， 1998 年 7 月 .29～ 38， 158～ 196 [15] 郭雪莽主編 .課程設計和畢業(yè)設計指南 .北京：中央廣播電視大學出版社， ～ 5