低水头径流式水电站的设计

=
0.89
稳态短路电流： I¥ = I¥ * ×I j = 1.19 ´
100 = 1.39(kA) 3 ´ 37
冲击短路电流： Iim = 2.55I¥ = 2.55 ´1.86 = 3.54(kA)
有限大容量：
X C1* =
X1
*
×
SNS Sj
=
21´
1 100
= 0.21
t = 0s
I ¢¢* = 5.21
I1¢¢* = 3.23
11
I1¢¢ = I1¢¢* ´
S N S = 3.23 ´ 3Uav
10 = 0.504(kA) 3 ´ 37
t=2s
I 2¢¢* = 3.17
I 2¢¢ = I 2¢¢ * ´
S N S = 3.17 ´ 3Uav
10 = 0.495(kA) 3 ´ 37
t=4s
I3¢¢* = 3.12
额
定
计
容
算
电
量
抗
（MV·A）
¥ 0.655
2
0.21
¥
0.28
10
0.2475
T=0s
I ¢¢ * I ¢¢
1.5267 5.526
3.57 4.43
2.38 5.064 7.444 5.5706 0.691 6.2616
T=1s
I1¢¢* I1¢¢
1.5267 3.563
3.57 3.23
2.38 3.265 5.645 5.5706 0.504 6.0746
X j * = 0.37
35 KV K2
6.3KV
X
*
2
=
0.75
X1* = 21
当 K 2 点发生短路时 无限大容量
X S2* = 0.37
I¥* =
1 Xå2
*
=
1 0.37
=
2.7
稳态短路电流： I¥ = I¥ * ×I j = 2.7 ´
100 = 4.21(KA) 3 ´ 37
冲击短路电流： Iim = 2.55I¥ = 2.55 ´ 4.21 = 10.74(KA)
通过本毕业设计，初步掌握一个小型水电站工程设计的思想、内容、方法 和步骤。 1.3 有关的原始资料
该低水头径流式水电站，装机容量 5×1600 kw，年利用小时数 4833h，发电 机的型号为 SF1600-60/4850，发电机额定电压为 6.3kv。电站取大输送功率为 8000 kw。根据网络规划和业主意向，电站出线等级为 35kv，共三回路，一回 路送到 9km 水电网，一回路送到工业区，一回路备用。其输电导线型号为 LGJ-120。 1.4 设计的总体要求 集中布置，明确要求，提倡讨论，独立完成，严禁抄袭，严禁拷贝现象。
方案二
工业
备用
TI
T2
6.3KV
G
G
G
G
G
~
~
~
~
~
方案三
电网
工业
备用
T1
T2
T3
T4
T5
G
G
G
G
G
~
~
~
~
~
4
电网 35KV
方案四
工业
备用
TI
T2
6.3KV
G
G
~
~
G
G
G
~
~
~
电网 35KV
方案五
工业
备用
TI
T2
T3
T4
T5
6.3KV
.
.
.. .
. . .. .
G
G
G
G
G
~
~
~
~
~
5
方案一：发电机电压接线采用单母线不分段，设置一台变压器，其容量为 10000KW。35KV 线路采用单母线不分段。
关键词：
水电站，电气主接线，短路电流，厂用电
1
1 绪论
1.1 设计题目 低水头径流式水电站电气设计
1.2 设计目的 毕业设计是完成本专业教学计划的最后一个重要的教学环节，是对各门课
程的综合运用和提高。通过毕业设计，巩固和加深学生所学专业理论知识，锻 炼学生分析和解决实际工程问题能力。培养和提高学生综合使用技术规范、技 术资料，进行有关计算、设计、绘图和编写技术文件的初步技能，为今后参加 水电站和变电所电气设计、安装、运行、检修、试验打下基础。
I ¢¢ = I ¢¢ * × SNS = 5.21´ 1 = 0.48(kA)
3U av
3 ´ 6.3
t = 1s
I
²
1
*
=
3.563
I
²
1
=
I ¢¢ *×
S NS = 3.563 ´ 3U av
10 = 3.265(kA) 3 ´ 6.3
t = 2s
I
²
2
*
=
3.378
I 2² = I ¢¢ * ×
有限大容量短路电流：
X S3* = X1 * + X 2 * = 21 + 0.75 = 21.75
Xc* =
X
S3
*
×
SN S Sj
=
21.75
´
1 100
= 0.22
t=0s
I ¢¢* = 5
I ¢¢ = I ¢¢ * ´ SN S = 5 ´ 1 = 0.08(kA)
3Uav
3 ´ 37
t=1s
t
2
12
+
I
2 zt
×t
=
5.064 2
+ 10 ´ 3.0962 12
+ 2.9642
´4
=
43.43
Qf1 = TI ¢¢2 = 0.15 ´ 5.0642 = 3.85
Qk1 = Qz + Qf = 47.28
k2 短路：当 t = 4s时 .
QZ2
=
I ¢¢2
+
10I
2 z
×
t 2
12
+
I
2 zt
T=2s
I 2¢¢ * I 2¢¢
1.5267 3.378
3.57 3.17
2.38 3.096 5.476 5.5706 0.495 6.0656
T=4s
I3¢¢ * I3¢¢
1.5267 3.234
3.57 3.12
2.38 2.964 5.344 5.5706 0.487 6.0576
T=0s 冲击短路
2
2 电气一次部分设计
2.1 电气主接线方案的拟定 分析设计原始资料，全面考虑所设计电站在系统中所处地位、所供负荷性
质、地理位置以及电站本身的总容量和机组台数，拟出二至三个可行的方案， 进行一般的技术经济比较，通过论证，确定一个合理的主接线方案。
方案一
电网
工业
备用
35
1
6.3
~~ ~~~
3
电网 35KV
I4′=5.5706+0.487=6.0576（KA）
短路冲击电流: iim = 2 × kim × I ¢¢ = 2 ´1.8 ´ 0.691 = 1.759(kA) 总的冲击电流：i=14.205+1.759=15.964(KA) k1 短路：当 t = 4s 时.
Q Z1
=
I ¢¢2
+
10I
2 Z
´
100 372
=
0.37
2.3.1 当 6.3KV 母线即 k1 点发生三相短路时：
Fra Baidu bibliotek
35kV 6．3kV
k1
X j * = 0.37
X 2* = 0.75
X 1*
=
42 2
=
21
当 K1 发生短路时 无限大容量
X S1* = 0.37 + 0.75 = 1.12
9
X¥* =
1 X S1 *
=
1 1.12
变压器： P = 2 ´ 0.4 = 0.8MW
经查表选择 SFL1-1000/35 型号
查得U K % = 7.5
线路：
X
T
*
=
UK % 100
´
Sj Sn
=
7.5 100
´
100 ´ 8000
103 0.8
= 0.75
35kv 选择 X 0 = 0.85
X
j*=
X
0
L
Sj
U
2 av
=
0.85
´1.5
在教师指导下，力求合理选择短路点，以避免过多的重复工作量。按个别变化
7
法，用运算曲线计算短路电流
短路电流计算条件 为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内
适应电力系统发展的需要，作校验用的短路电流应按下列条件确定。 （1）容量和接线按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规
I3¢¢ = I3¢¢ *´
S N S = 3.12 ´ 3Uav
10 = 0.487(kA) 3 ´ 37
t=0s
I1′=5.5706+0.691=6.2616（KA）
t=1s
I2′=5.5706+0.504=6.0746（KA）
t=2s
I3′=5.5706+0.495=6.0656（KA）
t=4s
2.2 变压器容量的确定
因为发电机的容量为 1600KW，所以变压器的容量应大于等于 8000KW。
变压器的选择
型号
额定容量 （KVA）
额定电压（KV）
高压
低压
阻抗电压 （%）
连接组
SL7-10000/35 10000
35
6
7.5
Y/△-11
2.3 电气一次短路电流计算 对选定的主接线方案，按电气设备选择、校验的需要进行短路电流的计算。
S NS = 3.378 ´ 3U av
10 = 3.096(kA) 3 ´ 6.3
t = 4s
I
²
3
*
=
3.23
I
²
3
=
I ¢¢ *×
SNS = 3.23 ´ 3U av
1 = 0.3(kA) 3 ´ 6.3
t=0s
I1′=2.38+5.064=7.444（KA）
t=1s
I2′=2.38+3.265=5.645（KA）
方案一
电网
工业
备用
35
1
6.3
~~ ~~~
方案二：发电机电压接线采用单母线不分段，设置 2 台变压器，其容量为 10000KW，35KV 线路采用单母线分段。
电网 35KV
方案二
工业
备用
TI
T2
6.3KV
（1）供电可靠性 方案一供电可靠性较差
G
G
G
G
G
~
~
~
~
~
6
方案二供电可靠性较好 （2）运行上的安全和灵活性
t=2s
I3′=2.38+3.096=5.476（KA）
t=4s
I4′=2.38+2.964=5.344（KA）
短路冲击电流： iim = 2 × kim × I ¢¢ = 2 ´1.9 ´ 0.48 = 1.29(kA) 总的冲击电流：i=1.29+3.54= 4.83(KA)
10
2.3.2 当 35KV 母线即 k2 点发生三相短路时：
电流
（kA） 6.069 13.605 19.674 14.205 1.759 15.964
13
3 高压电气设备的选择
3.1、高压电气设备选择的一般条件 电气设备选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一，在选择时应根据实
际工作特点，按照有关设计规范的规定，在保证供配电安全可靠的前提下，力 争做到技术先进，经济合理。为了保障高压电气设备的可靠运行，高压电气设 备选择与校验的一般条件，按正常工作条件包括：电压、电流、频率、开断电 流等选择；按短路条件包括动稳定、热稳定校验；按环境工作条件如温度、湿 度、海拔等选择。 3.1.1 额定电压和最高工作电压
方案一母线或母线侧隔离开关故障或检修时，整个配电装置必须退出运 行，而任何一个断路器检修时，其所在回路也必须退出运行，灵活性也较 差。 方案二单母线分段接线便于分别对各母线段进行检修，减少了母线检修时 的停电范围，提高了运行的灵活性。 （3）接线简单、明显维护和检修方便 很显然方案一最简单、明显维护和检修方便。 （4）经济方面的比较 方案一最经济。 综合比较：选方案二最合适。
电网
工业
备用
K2
6 0.75
1 10.5
2 10.5
7 0.75
K1
3
10.5
4
5
10.5
10.5
选取基准值: S j= 100MV × A
发电机：有阻尼绕组的水轮发电机 X ¢¢ = 21
U j = U av
8
X
d¢¢
*
=
X ¢¢ 100
´
P
Sj cosj
=
21 100
´
100 0.4 0.8
= 42
低水头径流式水电站电气设计
摘要：
水电站电气一次部分设计是水电站整体设计的重要组成部分，本设计进行了水 电站的电气部分设计。设计的内容包括电气主接线方案的拟定与比选，主变压 器的选择，最优电气主接线方案的短路电流计算，主要的电气一次设备参数和 型号的确定及动稳定、热稳定的校验；110KV 与 220KV 开关站的配电装置的设 计；确定厂用电的电压等级、厂用电源的取得方式及选择厂用电接线方式，并 统计和计算厂用电负荷，选择厂用变压器，并进行了厂用电动机的自启动校验； 绘制了电气主接线图、开关站的平面图和断面图、厂用电接线等相关图纸。 限于毕业设计的具体要求和设计时间的限制，对某些方面分析较少，这有待于 在今后的学习和工作中继续进行研究
×t
=
0.6912
+ 10 ´ 0.4952 12
+ 0.4872
´4
= 1.05
Qf2 = TI ¢¢2 = 0.08 ´ 0.6912 = 0.04
12
Qk1 = Qz 2 + Qf2 = 1.09 2.3.3 短路电流计算成果表
短 路 点
6kV 母线
35kV 母线
分 支 回 路
大电网 水电站 合计 大电网 水电站 合计
划（一般为本工程建成后 5～10 年）：其接线应采用可能发生最大短路电流的正 常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式。（如切换厂用变 压器时的并列）。
（2）短路种类一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相短路严重时， 即应按最严重的情况验算。
（3）计算短路点选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。 短路电流的计算
高压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额 定电压，故所选电气设备允许最高工作电压 Ualm 不得低于所接电网的最高运行 电压。一般电气设备允许的最高工作电压可达 1.1~1.15UN，而实际电网的最高 运行电压 Usm 一般不超过 1.1UNs 因此在选择电气设备时，一般可按照电气设备 的额定电压的额定电压 UN 不低于装置地点电网额定电压 UNs 的条件选择，即