电力系统及其自动化毕业设计
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毕业设计
题 专 目 宝兴水电站电气部分设计 业 电力系统及其自动化
宝兴水电站电气设计主要原始数据： 发电机参数： 65MW×3+45MW×2, cosφ=0.85, Xd”=0.186,10.5kV, 系统 参数：220kV出线四回， 正序阻抗（标幺值）： 0.0356,110kV出线四回。
第一章 主接线设计
I” 28.04 0.72 0.72 0.72 0.18 0.18 30.56 4.59 2.22 2.22 0.42 0.42 9.87 22.38
Ifz” 39.65 1.02 1.02 1.02 0.25 0.25 43.21 7.95 3.14 3.14 0.59 0.59 15.41 31.65
0’时短路电流分量(kA)及 短路容量(MVA)
I” 32.38 Ifz” 45.79 Sd” 12955.24
0．1’时短路电流分量(kA) 及短路容量(MVA)Fra Baidu bibliotek
I” 32.38 Ifz” 18.59 Sd” 12955.24
短路冲 全电流 击电流 (kA) (kA)
ich 84.85 ICH 50.51
型号
陡坡冲击残 压（kv） 582 291
FCZ-220J Y10W5-110/260
Y5WS5-17/50L
Y5WS5-17/50L Y5WS5-17/50L
10
10 10
17
17 17
8.6
8.6 8.6
50
50 50
51.8
51.8 51.8
第四章 厂用电接线的设计
宝兴电厂装有3台65MW机组和2台 45MW机组，均采用发电机-双绕组变压器 单元接线，属于中型水电站。因此，厂用 电采用380V一级电压。 接线如附图
0.201
0.201 30.124 4.739 2.918 2.918 0.625 0.625 11.825 19.080
0.115
0.115 19.274 3.967 2.442 2.442 0.523 0.523 9.897 15.907
80.42
80.42 12064.73 90.496 55.722 55.722 93.667 93.667 389.274 364.352
0’时短路电流分量(kA)及 短路容量(MVA)
0．1’时短路电流分量(kA) 短路冲 全电流 及短路容量(MVA) 击电流 (kA) (kA)
I” 28.04 0.69 0.69 0.69 0.18 0.18 30.47 4.59 2.22 2.22 0.42 0.42 9.87 21.63 Ifz” 10.09 0.40 0.40 0.40 0.10 0.10 11.49 3.84 1.86 1.86 0.35 0.35 8.26 18.10 Sd” 11218.11 276.07 276.07 276.07 72.02 72.02 12190.36 87.67 42.40 42.40 8.02 8.02 188.51 413.13 ich 73.46 1.89 1.89 1.89 0.47 0.47 80.07 12.33 5.97 5.97 1.13 1.13 26.53 60.20 ICH 43.74 1.12 1.12 1.12 0.28 0.28 47.66 7.43 3.60 3.60 0.68 0.68 15.99 36.26
型号 额定容量 高 SFPST240000/220 240000 220 额定电压 中 110 低 10.5 U1-2% 24.0 阻抗电压 U1-3% 14.0 U2-3% 9.0
1.2.3 双绕组变压器的选择
型号 额定容量 高 SFP7-90000/220 90000 220 额定电压 低 10.5 额定容 量 Ud% 12.5
16010
81
3.4 电流互感器的选择
型号
LCWB-220 LCW-110 LMZ1-20 LMZJ1-20 LMZJ1-20
额定电流比（A） 准确级次
2×1000/5 2×2000/5 6000~12000/5 3000/5 3000/5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
1s热稳定电流
60 15 80 74 74
3.2 隔离开关的选择
型号 GW4-220/2000
GW4-110/2000 GN10-20/12000 GN10-20-8000 GN10-20-8000 额定电压 （KV） 额定电流 （A） 极限通过电流 热稳定电流 （KA） （KA）
220
110 20 20 20
2000
2000 12000 8000 8000
1.91
1.91 1.91 0.37 0.37 91.32 13.67 0.65 0.65 2.74 2.74 20.45 73.41
1.14
1.14 1.14 0.22 .022 54.172 8.23 0.39 0.39 1.65 1.65 12.31 44.05
4.905 4.905 3.395 3.395 16.6 4.905
2.592 2.592 6.649 6.649 18.482 0.278
0.24 0.24 1.02 1.02 7.6 27.19
第三章 电气设备的选择
3.1断路器的选择
型号 SFM220220/3150 KW1 SN5-20G SN5-20G SN5-20G 额定电压 （KV） 220 110 20 20 20 额定电流 （A） 3150 2000 12000 6000 6000 额定开断电 极限通过电 热稳定电流 流（KA） 流（KA） （KA） 50 21 87 87 87 100 55 173 173 173 50 21 173 173 173
0.65 0.65 0.14 0.14 34.61 5.08 0.24 0.24 1.02 1.02 7.6 21.91
0.37
0.37 0.37 0.08 0.08 19.86 4.25 0.20 0.20 0.85 0.85 6.35 18.34
260.07
260.07 260.07 56.01 56.01 13847.47 97.01 4.58 4.58 19.52 19.52 145.21 418.48
1.2 设备的选择
1.2.1 发电机的选择
型号 额定功率 功率因数 额定电压 次暂态电抗 零序电抗 SF65-28/640 65MW Cosφ =0.85 10.5kV 0.212 0.092 SF45-56/900 45MW Cosφ =0.85 10.5kV 0.183 0.085
1.2.2 三绕组变压器的选择
0.566
0.566 80.017 12.734 7.841 7.841 1.679 1.679 31.774 68.535
0.337
0.337 47.644 7.672 4.724 4.724 1.012 1.012 19.144 41.294
4.905 4.905 3.395 3.395 14.98 4.905
1.822 1.822 5.411 5.411 14.466 0.212
2.918 2.918 0.625 0.625 11.825 25.506
单相短路计算表格
短 路 点 短路平 均电压 Up(kv) S G1 G2 d1 220 G3 G4 G5 小计 S G2 G3 d4 10.5 G4 G5 小计 G1 4.905 4.905 3.395 3.395 16.6 4.905 4.977 4.977 12.434 12.434 34.822 0.527 0.191 0.191 0.191 0.132 0.132 0.837 0.840 0.840 0.840 2.133 2.133 6.786 电源 名称 基准 电流 (kA) Ij Xjs 计算 电抗
Sd ”
11238.91 221.66 221.66 221.66
ich
73.596 1.763 1.763 1.763
ICH
43.82 1.050 1.050 1.050
0.191 0.191 0.191
0.318 0.318 0.318
0.673 0.673 0.673
G4
G5 小计 S G2 d4 10.5 G3 G4 G5 小计 G1
1.03
1.03 1.03 0.20 0.20 49.28 7.18 0.34 0.34 1.44 1.44 10.74 28.45
292.07
292.07 292.07 56.01 56.01 13943.47 97.01 4.58 4.58 19.52 19.52 145.21 519.33
0.65
1.1主接线方式的拟定 方案一 :
方案二:
方案三：
方案四:
至厂用
方案五:
至厂用
方案比较：
首先，通过分析原始资料，宝兴水电站属于 中型水电站性的可靠性要求较高，方案一五台发 电机以单元接线的方式分别接在两台主变上，但 若其中一台变压器故障，则该变压器所连接的发 电机也需停止工作，该方案可靠性不高，故首先 排除方案一。方案二\三中五台变压器全接在 110kV\10.5一条母线上，可靠性也不高，也将其 排除。 其次考虑经济性，方案五中10.5kV使用双母 接法，没有必要，经济性太差，故最终选择方案 四。
Up(kv)
S G1 G2 d1 220 G3
Ij
Xjs
I”
28.090
Ifz”
39.725 0.952 0.952 0.952
Sd ”
11238.91 296.28 296.28 296.28
I”
28.090 0.544 0.544 0.544
Ifz”
18.090 0.318 0.318 0.318
G1
d1 220 G2 G3 G4 G5 小计 S G2 G3 d4 10.5 G4 G5 小计 G1
0.191
0.191 0.191 0.132 0.132 0.837
0.442
0.442 0.442 1.139 1.139 3.604
0.73
0.73 0.73 0.14 0.14 34.85 5.08
0 .1 3
辅助绕 组 0.1 0.1 0.113 0.113 0.13
JCC-220 JCC-110 JSJW-15 JSJW-15 JSJW-15
2000 2000 960 960 960
110
3
0 .1
3
20 20 20
0.1 0.1 0.1
3.6避雷器的选择
系统额 持续运 额定电 雷电冲击 定电压 行电压 压（kv） 残压（kv） （kv） （kv） 220 110 200 100 146 73 520 260
Sd” 11218.11 288.07 288.07 288.07 72.02 72.02 12226.36 87.67 42.40 42.40 8.02 8.02 188.51 427.46
两相短路计算表格
短 短路平 路 均电压 点 Up(kv) S
电源 名称
基准 电流 (kA)
Ij
计算 电抗
Xjs
100
80 145 145 145
40
31．5 80 80 80
3.3 母线的选择
截面尺寸 h b t r
双槽导体 截面
集肤效应系 数
导体载流 量
截面系 数
75
35
55
5.5
6.5
6
10
1390
2740
3.17
1.085
2620
4620
3.17
9.5
125
250
115
12.5 10
15000
1.563
SFP7-63000/110
63000
110
10.5
10.5
第二章 短路电流计算
三相短路计算表格
短 路 点 短路平 均电压 电源 名称 基准 电流 (kA) 计算电 抗 0’时短路电流分量(kA)及短路 容量(MVA) 0．1’时短路电流分量(kA)及 短路容量(MVA) 短路冲 击电流 (kA) 全电流 (kA)
动稳定电流
100 52.5 120 100 100
3.5电压互感器的选择
额定电压（kV） 型号 初级 绕组
220 3
二次负荷（VA） 0.1级 0.5级 150 150 120 120 120 500 500 200 200 200 3级 1000 1000 480 480 480 最大容量
次级 绕组
0.132
0.132 0.837
0.944
0.944 2.842
0.216
0.216 30.541 4.739
0.305
0.305 43.191 7.702 4.127 4.127 0.884 0.884 17.724 36.071
86.42
86.42 12300.59 90.496 55.722 55.722 93.667 93.667 389.274 487.063
题 专 目 宝兴水电站电气部分设计 业 电力系统及其自动化
宝兴水电站电气设计主要原始数据： 发电机参数： 65MW×3+45MW×2, cosφ=0.85, Xd”=0.186,10.5kV, 系统 参数：220kV出线四回， 正序阻抗（标幺值）： 0.0356,110kV出线四回。
第一章 主接线设计
I” 28.04 0.72 0.72 0.72 0.18 0.18 30.56 4.59 2.22 2.22 0.42 0.42 9.87 22.38
Ifz” 39.65 1.02 1.02 1.02 0.25 0.25 43.21 7.95 3.14 3.14 0.59 0.59 15.41 31.65
0’时短路电流分量(kA)及 短路容量(MVA)
I” 32.38 Ifz” 45.79 Sd” 12955.24
0．1’时短路电流分量(kA) 及短路容量(MVA)Fra Baidu bibliotek
I” 32.38 Ifz” 18.59 Sd” 12955.24
短路冲 全电流 击电流 (kA) (kA)
ich 84.85 ICH 50.51
型号
陡坡冲击残 压（kv） 582 291
FCZ-220J Y10W5-110/260
Y5WS5-17/50L
Y5WS5-17/50L Y5WS5-17/50L
10
10 10
17
17 17
8.6
8.6 8.6
50
50 50
51.8
51.8 51.8
第四章 厂用电接线的设计
宝兴电厂装有3台65MW机组和2台 45MW机组，均采用发电机-双绕组变压器 单元接线，属于中型水电站。因此，厂用 电采用380V一级电压。 接线如附图
0.201
0.201 30.124 4.739 2.918 2.918 0.625 0.625 11.825 19.080
0.115
0.115 19.274 3.967 2.442 2.442 0.523 0.523 9.897 15.907
80.42
80.42 12064.73 90.496 55.722 55.722 93.667 93.667 389.274 364.352
0’时短路电流分量(kA)及 短路容量(MVA)
0．1’时短路电流分量(kA) 短路冲 全电流 及短路容量(MVA) 击电流 (kA) (kA)
I” 28.04 0.69 0.69 0.69 0.18 0.18 30.47 4.59 2.22 2.22 0.42 0.42 9.87 21.63 Ifz” 10.09 0.40 0.40 0.40 0.10 0.10 11.49 3.84 1.86 1.86 0.35 0.35 8.26 18.10 Sd” 11218.11 276.07 276.07 276.07 72.02 72.02 12190.36 87.67 42.40 42.40 8.02 8.02 188.51 413.13 ich 73.46 1.89 1.89 1.89 0.47 0.47 80.07 12.33 5.97 5.97 1.13 1.13 26.53 60.20 ICH 43.74 1.12 1.12 1.12 0.28 0.28 47.66 7.43 3.60 3.60 0.68 0.68 15.99 36.26
型号 额定容量 高 SFPST240000/220 240000 220 额定电压 中 110 低 10.5 U1-2% 24.0 阻抗电压 U1-3% 14.0 U2-3% 9.0
1.2.3 双绕组变压器的选择
型号 额定容量 高 SFP7-90000/220 90000 220 额定电压 低 10.5 额定容 量 Ud% 12.5
16010
81
3.4 电流互感器的选择
型号
LCWB-220 LCW-110 LMZ1-20 LMZJ1-20 LMZJ1-20
额定电流比（A） 准确级次
2×1000/5 2×2000/5 6000~12000/5 3000/5 3000/5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
1s热稳定电流
60 15 80 74 74
3.2 隔离开关的选择
型号 GW4-220/2000
GW4-110/2000 GN10-20/12000 GN10-20-8000 GN10-20-8000 额定电压 （KV） 额定电流 （A） 极限通过电流 热稳定电流 （KA） （KA）
220
110 20 20 20
2000
2000 12000 8000 8000
1.91
1.91 1.91 0.37 0.37 91.32 13.67 0.65 0.65 2.74 2.74 20.45 73.41
1.14
1.14 1.14 0.22 .022 54.172 8.23 0.39 0.39 1.65 1.65 12.31 44.05
4.905 4.905 3.395 3.395 16.6 4.905
2.592 2.592 6.649 6.649 18.482 0.278
0.24 0.24 1.02 1.02 7.6 27.19
第三章 电气设备的选择
3.1断路器的选择
型号 SFM220220/3150 KW1 SN5-20G SN5-20G SN5-20G 额定电压 （KV） 220 110 20 20 20 额定电流 （A） 3150 2000 12000 6000 6000 额定开断电 极限通过电 热稳定电流 流（KA） 流（KA） （KA） 50 21 87 87 87 100 55 173 173 173 50 21 173 173 173
0.65 0.65 0.14 0.14 34.61 5.08 0.24 0.24 1.02 1.02 7.6 21.91
0.37
0.37 0.37 0.08 0.08 19.86 4.25 0.20 0.20 0.85 0.85 6.35 18.34
260.07
260.07 260.07 56.01 56.01 13847.47 97.01 4.58 4.58 19.52 19.52 145.21 418.48
1.2 设备的选择
1.2.1 发电机的选择
型号 额定功率 功率因数 额定电压 次暂态电抗 零序电抗 SF65-28/640 65MW Cosφ =0.85 10.5kV 0.212 0.092 SF45-56/900 45MW Cosφ =0.85 10.5kV 0.183 0.085
1.2.2 三绕组变压器的选择
0.566
0.566 80.017 12.734 7.841 7.841 1.679 1.679 31.774 68.535
0.337
0.337 47.644 7.672 4.724 4.724 1.012 1.012 19.144 41.294
4.905 4.905 3.395 3.395 14.98 4.905
1.822 1.822 5.411 5.411 14.466 0.212
2.918 2.918 0.625 0.625 11.825 25.506
单相短路计算表格
短 路 点 短路平 均电压 Up(kv) S G1 G2 d1 220 G3 G4 G5 小计 S G2 G3 d4 10.5 G4 G5 小计 G1 4.905 4.905 3.395 3.395 16.6 4.905 4.977 4.977 12.434 12.434 34.822 0.527 0.191 0.191 0.191 0.132 0.132 0.837 0.840 0.840 0.840 2.133 2.133 6.786 电源 名称 基准 电流 (kA) Ij Xjs 计算 电抗
Sd ”
11238.91 221.66 221.66 221.66
ich
73.596 1.763 1.763 1.763
ICH
43.82 1.050 1.050 1.050
0.191 0.191 0.191
0.318 0.318 0.318
0.673 0.673 0.673
G4
G5 小计 S G2 d4 10.5 G3 G4 G5 小计 G1
1.03
1.03 1.03 0.20 0.20 49.28 7.18 0.34 0.34 1.44 1.44 10.74 28.45
292.07
292.07 292.07 56.01 56.01 13943.47 97.01 4.58 4.58 19.52 19.52 145.21 519.33
0.65
1.1主接线方式的拟定 方案一 :
方案二:
方案三：
方案四:
至厂用
方案五:
至厂用
方案比较：
首先，通过分析原始资料，宝兴水电站属于 中型水电站性的可靠性要求较高，方案一五台发 电机以单元接线的方式分别接在两台主变上，但 若其中一台变压器故障，则该变压器所连接的发 电机也需停止工作，该方案可靠性不高，故首先 排除方案一。方案二\三中五台变压器全接在 110kV\10.5一条母线上，可靠性也不高，也将其 排除。 其次考虑经济性，方案五中10.5kV使用双母 接法，没有必要，经济性太差，故最终选择方案 四。
Up(kv)
S G1 G2 d1 220 G3
Ij
Xjs
I”
28.090
Ifz”
39.725 0.952 0.952 0.952
Sd ”
11238.91 296.28 296.28 296.28
I”
28.090 0.544 0.544 0.544
Ifz”
18.090 0.318 0.318 0.318
G1
d1 220 G2 G3 G4 G5 小计 S G2 G3 d4 10.5 G4 G5 小计 G1
0.191
0.191 0.191 0.132 0.132 0.837
0.442
0.442 0.442 1.139 1.139 3.604
0.73
0.73 0.73 0.14 0.14 34.85 5.08
0 .1 3
辅助绕 组 0.1 0.1 0.113 0.113 0.13
JCC-220 JCC-110 JSJW-15 JSJW-15 JSJW-15
2000 2000 960 960 960
110
3
0 .1
3
20 20 20
0.1 0.1 0.1
3.6避雷器的选择
系统额 持续运 额定电 雷电冲击 定电压 行电压 压（kv） 残压（kv） （kv） （kv） 220 110 200 100 146 73 520 260
Sd” 11218.11 288.07 288.07 288.07 72.02 72.02 12226.36 87.67 42.40 42.40 8.02 8.02 188.51 427.46
两相短路计算表格
短 短路平 路 均电压 点 Up(kv) S
电源 名称
基准 电流 (kA)
Ij
计算 电抗
Xjs
100
80 145 145 145
40
31．5 80 80 80
3.3 母线的选择
截面尺寸 h b t r
双槽导体 截面
集肤效应系 数
导体载流 量
截面系 数
75
35
55
5.5
6.5
6
10
1390
2740
3.17
1.085
2620
4620
3.17
9.5
125
250
115
12.5 10
15000
1.563
SFP7-63000/110
63000
110
10.5
10.5
第二章 短路电流计算
三相短路计算表格
短 路 点 短路平 均电压 电源 名称 基准 电流 (kA) 计算电 抗 0’时短路电流分量(kA)及短路 容量(MVA) 0．1’时短路电流分量(kA)及 短路容量(MVA) 短路冲 击电流 (kA) 全电流 (kA)
动稳定电流
100 52.5 120 100 100
3.5电压互感器的选择
额定电压（kV） 型号 初级 绕组
220 3
二次负荷（VA） 0.1级 0.5级 150 150 120 120 120 500 500 200 200 200 3级 1000 1000 480 480 480 最大容量
次级 绕组
0.132
0.132 0.837
0.944
0.944 2.842
0.216
0.216 30.541 4.739
0.305
0.305 43.191 7.702 4.127 4.127 0.884 0.884 17.724 36.071
86.42
86.42 12300.59 90.496 55.722 55.722 93.667 93.667 389.274 487.063