【正文】 發(fā)電機 變壓器單元接線 300MW 發(fā)電機組大都采用發(fā)電機 雙繞組 變壓器單元接線，如圖 所示。由于省去了高壓配電裝置，明顯地減少了設(shè)備檢修工作量，以及因不設(shè)發(fā)電機電壓級母線，在發(fā)電機出口可不裝斷路器，而在發(fā)電機和變壓器之間采用分相封閉母線，使得在發(fā)電機和變壓器低壓側(cè)短路的幾率和短路電流相對減小，避免了由于額定電流或短路電流過大，使得選擇出口斷路器時，受制造條件或價格甚高等原因造成的困難。 Q SQ FT圖 發(fā)電機 雙繞組變壓器單元接線 風(fēng)江水電站工程設(shè)計說明書 8 5 廠用電系統(tǒng)設(shè)計 廠用電接線的設(shè)計原則 廠用電接線是否合理，對保證廠用負荷的連續(xù)供電和發(fā)電廠安全經(jīng)濟運行至關(guān)重要。因此，必須對廠用電系統(tǒng)設(shè)計予以重視。 廠用電壓等級的確定 容量為 300MW及以上的機組，高壓供電網(wǎng)絡(luò)可采用 6kV一級廠用電壓或 3kV、10kV 兩級廠用電壓，本設(shè)計 300MW 機組低壓供電網(wǎng)絡(luò)通常為 (380/220V)。而低壓廠用工作電源，由高壓廠用母線通過低壓廠用變壓器引接。為了保證廠用電系統(tǒng)的供電可靠性和經(jīng)濟性，高壓廠用母線均采取按機組分段的原則，即將高壓廠用母線按機組臺數(shù)分成若干獨立段，凡屬同一臺機組的廠用負荷均接在同一段母線上，與機組同組的汽輪機的廠用負荷一般也接在該段母線上，而該段母線由其對應(yīng)的發(fā)電機組供電。 器的選擇 額定電壓的確定 廠用變壓器的額定電壓應(yīng)根據(jù)廠用電系統(tǒng)的電壓等級和電源引接處的電壓確定，變壓器一、二次額定電壓必須與引接電源電壓和廠用網(wǎng)絡(luò)電壓相一致。 風(fēng)江水電站工程設(shè)計說明書 9 臺數(shù)和型式的選擇 當(dāng)機組容量增大至 300MW 及以上等級時，對于廠用工作變壓器的設(shè)置有以下兩種方式： (1) 采用一臺大容量分裂變壓器。 (2) 采用兩臺較 小相同容量的分裂變壓器。 目前，國內(nèi) 300MW 機組的廠用高壓工作電源，都采用了較小的兩臺同容量分裂變壓器并列運行的方式。其接線組別選用 d， yn1,yn1常規(guī)接線。為使提供的電壓穩(wěn)定，可采用三繞組分裂式有載調(diào)壓變壓器。這樣當(dāng)備用變壓器代替廠用高壓變壓器時，可以短時并列運行，避免廠用電源的斷電。因此，對廠用工作變壓器的容量應(yīng)按廠用電高壓計算負荷的 110%與廠用電低壓計算負荷之和進行選擇；而廠用低壓工作變壓器的容量應(yīng)留有 10%左右的裕度。 對廠用高壓分裂組變壓器 ,其各繞組容量應(yīng)按下式計算 計算負荷 LHC SSS ?? () 高 壓 繞 組 1tsS ≥ rC SS ?? () 低壓繞組 2tsS ≥ CS () 風(fēng)江水電站工程設(shè)計說明書 10 式中 HS —— 廠用電高壓計算負荷之和； LS —— 廠用電低壓計算負荷之和； CS —— 廠用變壓器分裂繞組計算負荷， kV A。廠用工作變壓器常采用分裂繞組變壓器，正常工作時，其 電抗較小，可改善廠用電動機的自啟動能力；而分裂繞組出口短路時，則電抗較大，可有效地限制短路電流。分段斷路器可以保證低壓廠用電源的互為備用，提高運行可靠性。 Q F D 1 1 Q F D 1 2 圖 低壓廠用電系統(tǒng)接 風(fēng)江水電站工程設(shè)計說明書 11 器的型號選擇 為滿足場地布置及防火的要求， 廠用變壓器 應(yīng)選用環(huán)氧樹脂澆注的干式變壓器，因其容量為 630KVA，查 《電力工程電氣設(shè)備手冊》得。 根據(jù)風(fēng)江水電站機組全部投運后 %（ ）的廠用電率運行情況看，此廠用變壓器的選擇能夠保證電站在正常情況下滿足全場出現(xiàn)的最大負荷。 本次設(shè)計，進行短路電流計算主要是為了導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇。 (2) 系統(tǒng)中所有發(fā)電機都在額定負荷下運行。 (4) 非無限大容量電源供電時，發(fā)電機的等值電抗為 39。 (5) 發(fā)電機電動勢均采用次暫態(tài)電動勢 39。認為 E 在短路瞬間不變，即 ? ?39。039。0 ?? ?EE 。 (8) 不考慮短路點的電弧阻抗。 風(fēng)江水電站工程設(shè)計說明書 13 接線方式 計算短路電流 所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，即最大運行方式。對 3/2 接線主系統(tǒng)，最大運行方式應(yīng)是將每一串中的 3臺斷路器都投入工作。通常三相短路時的短路電流最大，若其他類型短路較三相短路嚴(yán)重時，則應(yīng)按最嚴(yán)重的情況計算。 短路計算點 在計算電路圖中，同電位各短路點的短路電流值均相等，但通過各支路的短路電流將隨著短路點的位置不同而不同。例如：兩側(cè)均有電源的斷路器，如發(fā)電廠與系統(tǒng)相聯(lián)系的出線斷路器和發(fā)電機、變壓器回路的斷路器，應(yīng)比較斷路器前、后短路時通過斷路器的電流值，擇其大者為計算短路點；母聯(lián)斷路器應(yīng)考慮當(dāng)采用該斷路器向備用母線充電時，備用母線故障流過該備用母線的全部短路電流；帶電抗器的出線回路由于干式電抗器工作可 靠性較高，且斷路器與電抗器間的連線很短，故障幾率小，電器一般可選電抗器后為計算短路點，這樣出線可選用輕型斷路器，以節(jié)約投資。 短路電流計算方法 在工程設(shè)計中，短路電流計算均采用實用計算法，即在一定假設(shè)的條件下，計算出短路電流的各個分量。39。dX 表示，略去非短路點的負荷，只計短路點附近大容量電動機的反饋電流； (4) 繪出等值網(wǎng)絡(luò)，并將各元件電抗統(tǒng)一編號； (5) 網(wǎng)絡(luò)化簡，在離短路點的電氣距離很近時，可將同一類型的發(fā)電機 進行合并，但無限大容量電源應(yīng)單獨考慮； (6) 求轉(zhuǎn)移電抗 sknk XX 、 (分別是等值電源和無限大容量電源對短路點的轉(zhuǎn)移電抗 )； (7) 求計算電抗 jsX ，即將前面求出各等值電源的轉(zhuǎn)移電抗按各相應(yīng)等值電源的容量進行歸算； (8) 由計算電抗分別查出 0、 4s 時各等值電源供出的三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)么值 tnI? ，由無限大容量電源供給的三相短路電流不衰減，其周期分量有效值的標(biāo)么值 sks XI /1?? ； (9) 計算短路電流周期分量有值 39。 計算公式 元件參數(shù)計算 GNBdG SSXX ?? 式中 GX? —— 發(fā)電機電抗標(biāo)么值； dX —— 發(fā)電機次暫態(tài)電抗； BS —— 基準(zhǔn)容量 (一般取 100 或 1000)， AMV? ； NGS —— 發(fā)電機的額定容量， AMV? 。 A。 網(wǎng)絡(luò)變換 211221 XX XEXEE ???? 2121 XX XXX ??? 式中 ?E —— 合并后的等值電源 ?X —— 合并后的等值電抗 (a) 變換 前的網(wǎng)絡(luò) (b)變換后的網(wǎng)絡(luò) 圖 網(wǎng)絡(luò)變換圖 Y/Δ網(wǎng)絡(luò)變換如圖所示： 1?E 2?E ??E 1?X 2?X ??X 風(fēng)江水電站工程設(shè)計說明書 16 (a) Y 形網(wǎng)絡(luò) (b) Δ形網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)變換圖 Y Y/Δ變換 3212112 XXXXXX ??? 1323223 XXXXXX ??? 2131331 X XXXXX ??? Δ / Y 變換 31231231121 XXX XXX ??? 31231223122 XXX XXX ??? 31231231233 XXX XXX ??? 計算電抗 )/( 111 BNkjs SSXX ?? )/( 222 BNkjs SSXX ?? ? ? 式中 kX1 、 kX2 ? —— 等值電源 2? 短路點的轉(zhuǎn)移電抗 1?NX 、 2?NX ? —— 等值電源 2? 的額定容量， AMV? 。 短路的沖擊電流 39。impIk?shi 式中 39。 電流分布系數(shù)及轉(zhuǎn)移電抗 用單位電流法可以比較方便地求得開式網(wǎng)絡(luò)各支路的電流分布系數(shù)和轉(zhuǎn)移抗。在此網(wǎng)絡(luò)中可使 11??I 為單位電流，則有 212112 // XXXXII ?? ， 24 III ?? ? ? 344113 / XXIXII ?? ， 34 IIIk ?? 根據(jù)電流分布系數(shù)的定義，各支路的電流分布系數(shù)為 kk IIIC /1/11 ?? kIIC /22 ? 風(fēng)江水電站工程設(shè)計說明書 18 kIIC /33 ? (a) 網(wǎng)絡(luò)圖 (b)等值網(wǎng)絡(luò) 圖 用單位電流法求電流分布系數(shù) 從而得各支路的轉(zhuǎn)移電抗為 11 /CXX kk ?? 22 /CXX kk ?? 33 /CXX kk ?? 式中 ? ? 53421 //// XXXXXX k ???? 為短路回路總等值電抗。取 MVASB 100? ， navB UU ?? ，計算各元件電抗的標(biāo)么值 21 ????? ?? NBdGG SSXXX ? ? %21 ????? ??NBkTT SSUXX ????TX ????TX 1?E 2?E 3?E 1X 2X 3X 4X 5X 1X 2X 3X 4X 5X kE 1?I 2?I 3?I kI? 風(fēng)江水電站工程設(shè)計說明書 19 取 1??E ，并將各元件電抗編號，做出等值網(wǎng)絡(luò)如圖 所示。 圖 短路電流計算等值網(wǎng)絡(luò) 220kV 母線短路 (k1) 等值網(wǎng)絡(luò)化簡及進一步化簡分別如圖 (a)和 (b)所示。 等值電抗 8X 為 1 3 ????? XXX 系統(tǒng) S和發(fā)電機 G2對短路點 K2的轉(zhuǎn)移 (利用星 — 三角變換 )分別為 風(fēng)江水電站工程設(shè)計說明書 21 (a)網(wǎng)絡(luò)化簡 (b)進一步化簡 圖 等值網(wǎng)絡(luò)化簡 0 4 0 1 1 4141 ???????? X XXXXX Sk 84842 ???????? X XXXXX k 發(fā)電機 G1和 G2對短路點 K2的計算電抗分別為 2 006 670 ???? BNGjs SSXX 066 711 ???? BNGkjs SSXX 根據(jù)運算曲線，分別查 t 為 0、 4s時，發(fā)電機 G1和 G2供給的短路電流周期分量有效值的標(biāo)么值 ? ? * ?I , ? ? * ?I , ? ? * ?I ? ? * ?I , ? ? * ?I , ? ? * ?I 由系統(tǒng)供給的短路電流周期分量不衰減，其有效值的標(biāo)么值為 11* ??? sks XI 固有效值 ss II *? , ? ?kAUSII kavBsB ????? ?? 歸算至短路點處電壓級 G1 和 G2的額定電流為 ? ?kAUSIIkavNGNGNG 112 ?????? sG 2G 1G 2K 2 K 2sG 1 風(fēng)江水電站工程設(shè)計說明書 22 于是短路點 K2不同時刻短路電流周期分量的有 效值分別為 ? ? ? ?? ? ? ?? ?? ?kAIIIIIIIIIISNSNGNG)(120*10*220*110*?