水力发电厂电力图设计.doc

1、11 绪 论1 1 原 始 资 料1.1.1 水 力 发 电 厂（ 1） 水 轮 发 电 机 组 4 台 ： 4*125MW； 出 口 电 压 ： 15.75KV；（ 2） 机 组 年 利 用 小 时 数 ： Tmax=4200 小 时 。（ 3） 厂 用 电 率 ： 15%。（ 4） 发 电 机 出 口 主 保 护 动 作 时 间 取 0.2 秒 。（ 5） 环 境 温 度 ： 最 高 温 度 35 度 ， 年 平 均 气 温 15 度 。1.1.2 电 力 负 荷向 110KV 系 统 输 送 功 率 240MW， 年 利 用 小 时 数 ： 4000 小 时 ； 剩余 功 率 全 部 送

2、 入 系 统 ， 年 利 用 小 时 数 ： 4200 小 时 。 功 率 因 数 均 取0.85。1.1.3 发 电 厂 出 线110KV 架 空 出 线 6 回 ， 220KV 架 空 出 线 4 回 。1.1.4 电 力 系 统 情 况110KV 系 统 容 量 为 无 穷 大 ， 选 基 准 容 量 100MVA， 归 算 到 发 电 厂110KV 母 线 ， 系 统 供 给 的 短 路 容 量 为 3400MVA； 发 电 厂 与 相 距150KM 的 220KV 变 电 站 两 回 连 接 ， 220KV 系 统 容 量 为 2500MVA。1.2 设 计 的 任 务 与 要 求1

3、.2.1 设 计 的 任 务（ 1） 发 电 机 和 变 压 器 的 选 择表 1-1 水 轮 发 电 机 的 型 号 参 数发电机型号额定容量(KVA)额定电压(KV)额定功率因数(KW)电抗(标幺值) 时间常数2*GDTmXddXd0T0dTs1280/180-60 150 15075 0.851.036 0.314 0.218 7.27 7.1352000注 ： 发 电 机 参 数 如 上 表 ， 要 求 选 择 发 电 机 的 主 变 ， 联 络 110KV和 220KV 的 联 络 变 压 器 的 型 号 。（ 2） 电 气 主 接 线 选 择2注 ： 水 电 发 电 厂 的 发 电

4、 机 -变 压 器 接 线 方 式 通 常 采 用 单 元 接 线 的 方式 ， 注 意 主 变 压 器 容 量 应 当 与 发 电 机 容 量 向 匹 配 。 110KV 和 220KV电 压 级 用 自 耦 变 压 器 联 接 ， 相 互 交 换 功 率 ， 接 线 方 式 220KV 采 用 双母 线 接 线 ， 110KV 采 用 双 母 线 接 线 。（ 3） 短 路 电 流 的 计 算在 满 足 工 程 要 求 的 前 提 下 ， 为 了 简 化 计 算 ， 对 短 路 电 流 进 行 近 似 计算 法 。 结 合 电 气 设 备 选 择 ， 选 择 短 路 电 流 计 算 点 ，

5、 求 出 各 电 源 提 供 的 起始 次 暂 态 电 流 ， 冲 击 电 流 ， 计 算 短 路 电 流 热 效 应 所 需 不 同 时 刻 的IshI电 流（ 4） 电 气 设 备 的 选 择要 求 选 择 ： 220KV 侧 出 线 断 路 器 、 隔 离 开 关 、 电 流 互 感 器 ， 母 线 截面 和 电 压 互 感 器 。注 ： 电 气 设 备 的 选 择 包 括 选 择 和 校 验 ， 而 校 验 则 需 要 结 合（ 3） 的 短 路 电 流 计 算 的 结 果 。（ 5） 绘 制 发 电 厂 电 气 主 接 线 图要 求 ： 每 人 手 工 绘 制 电 气 主 接 线 图

6、 （ A2） 一 张 。1.2.2 设 计 的 要 求（ 1） 短 路 计 算 及 电 气 设 备 选 择 计 算 方 法 应 当 正 确 。（ 2） 主 接 线 图 形 符 号 、 线 条 及 标 题 栏 符 合 规 范 ， 接 线 正 确 ， 图 面 布局 合 理 ， 参 数 标 注 正 确 ， 图 形 清 晰 美 观 。（ 3） 论 文 格 式 符 合 要 求 ， 结 构 严 谨 ， 逻 辑 性 强 ， 层 次 分 明 ， 纹 理 通顺 ， 无 错 别 字 ， 要 求 手 写 ， 20 页 左 右 ， 统 一 使 用 A4 纸 张 。32 主 接 线 方 案 的 选 择2.1 主 接 线

7、 方 案 的 选 择 对 电 气 主 接 线 的 基 本 要 求 ， 概 括 的 说 应 该 包 括 可 靠 性 、 灵 活 性 和 经济 性 三 方 面 ， 下 面 简 要 分 析 一 下 。 可 靠 性 可 靠 安 全 是 电 力 生 产 的 首 要 任 务 ， 保 证 供 电 可 靠 是 电 气 主 接 线 最 基本 要 求 。 它 可 以 从 以 下 几 方 面 考 虑 ： 发 电 厂 或 者 变 电 所 在 电 力 系 统 中 的 地 位 和 作 用 ； 发 电 厂 和 变 电 所 接 入 电 力 系 统 的 方 式 ； 发 电 厂 和 变 电 所 的 运 行 方 式 及 负 荷 性

8、 质 ； 设 备 的 可 靠 性 程 度 直 接 影 响 着 主 接 线 的 可 靠 性 ； 长 期 实 践 运 行 经 验 的 积 累 是 提 高 可 靠 性 的 重 要 条 件 。 灵 活 性 主 接 线 应 满 足 在 调 度 、 检 修 及 扩 建 时 的 灵 活 性 。 调 度 时 ， 应 操 作 方 便 的 基 本 要 求 ， 既 能 灵 活 的 投 入 或 切 除 某 些 机组 、 变 压器 或 线 路 ， 调 配 电 源 和 负 荷 ， 又 能 满 足 系 统 在 事 故 运 行 方 式 、 检 修运 行 方 式及 特 殊 运 行 方 式 下 的 调 度 要 求 ； 检 修 时

9、 ， 可 以 方 便 地 停 运 断 路 器 、 母 线 及 其 继 电 保 护 设 备 ， 进 行安 全 检 修 而 不 致 影 响 电 力 网 的 运 行 和 对 用 户 的 供 电 ； 扩 建 时 ， 可 以 容 易 地 从 初 期 接 线 过 渡 到 最 终 接 线 。 在 不 影 响 连 续供 电 或 停 电 时 间 最 短 的 情 况 下 ， 投 入 新 装 机 组 、 变 压 器 或 线 路 而 不 互 相干 扰 ， 并 且 对 一 次 和 二 次 部 分 的 改 建 工 作 量 最 少 。 经 济 性 主 接 线 应 在 满 足 可 靠 性 和 灵 活 性 的 前 提 下 作

10、到 经 济 合 理 。 一 般 从 以下 几 方 面 考 虑 。 投 资 省 ； 占 地 面 积 少 ； 4 电 能 损 耗 少 。 此 外 ， 在 系 统 规 划 设 计 中 ， 要 避 免 建 立 复 杂 的 操 作 枢 纽 ， 为 简 化 主接 线 ， 发 电 厂 、 变 电 所 接 入 系 统 的 电 压 等 级 一 般 不 超 过 两 种 。 发 电 、 供电 可 靠 性 是 发 电 厂 生 产 的 首 要 问 题 ， 主 接 线 的 设 计 首 先 应 保 证 其 满 发 、满 供 、 不 积 压 发 电 能 力 ， 同 时 尽 可 能 减 少 传 输 能 量 过 程 中 的 损

11、失 ， 以 保证 供 电 连 续 性 。 为 此 ， 对 大 、 中 型 发 电 厂 主 接 线 的 可 靠 性 ， 应 从 以 下 几方 面 考 虑 ： 断 路 器 检 修 时 ， 是 否 影 响 连 续 供 电 ； 线 路 、 断 路 器 或 母 线 故 障 ， 以 及 在 母 线 检 修 时 ， 造 成 馈 线 停 运 的回 路 数 多 少 和 停 电 时 间 的 长 短 ， 能 否 满 足 重 要 的 ， 类 负 荷 对供 电 的 要 求 ； 本 发 电 厂 有 无 全 厂 停 电 的 可 能 性 ； 大 型 机 组 突 然 停 电 对 电 力 系 统 稳 定 运 行 的 影 响 与

12、产 生 的 后 果 等 因素 。 所 以 对 大 、 中 型 发 电 厂 电 气 主 接 线 ， 除 一 般 定 性 分 析 其 可 靠 性 外 ，尚 需 进 行 可 靠 性 的 定 量 计 算 。 主 接 线 还 应 具 有 足 够 的 灵 活 性 ， 能 适应 多 种 运 行 方 式 的 变 化 ， 且 在 检 修 、 事 故 等 特 殊 状 态 下 操 作 方 便 、调 度 灵 活 、 检 修 安 全 、 扩 建 发 展 方 便 。 主 接 线 的 可 靠 性 与 经 济 性 综合 考 虑 、 辨 证 统 一 ， 在 满 足 技 术 要 求 的 前 提 下 ， 尽 可 能 投 资 省 、

13、 占 地 面积 少 、 电 压 损 耗 少 、 年 费 用 （ 投 资 与 运 行 ） 为 最 小 。 根 据 对 原 始资 料 的 分 析 ， 选 择 双 母 线 接 线 。双 母 线 具 有 较 高 的 可 靠 性 ， 广 泛 用 于 以 下 情 况 ： 进 出 线 回 数 较 多 、容 量 较 大 、 出 线 带 电 抗 器 的 610KV 配 电 装 置 ； 3560KV 出 线 数 超 过8 回 ， 或 者 连 接 电 源 较 大 、 负 荷 较 大 时 ； 110KV 出 线 数 为 6 回 以 上时 ， 220KV 出 线 数 为 4 回 时 。 本 设 计 中 110KV 出

14、线 数 为 6 回 ，220KV 出 线 数 为 4 回 ， 因 此 使 用 双 母 线 接 线 方 案 具 有 适 用 性 和 合 理 性 。2.2 双 母 线 接 线 特 点双 母 线 有 两 组 母 线 ， 并 且 可 以 互 为 备 用 。 每 一 电 源 和 出 线 回 路 都 设5有 一 台 断 路 器 ， 有 两 组 母 线 隔 离 开 关 ， 可 分 别 与 两 组 母 线 连 接 。 两 组 母线 之 间 的 联 络 ， 通 过 母 线 联 络 断 路 器 （ 简 称 母 连 断 路 器 ） QFC 来 实现 。 双 母 接 线 与 单 母 接 线 相 比 ， 投 资 有 所

15、 增 加 ， 但 是 使 运 行 的 可 靠 性和 灵 活 性 大 为 提 高 。 有 以 下 特 点 ：（ 1） 供 电 可 靠 。 通 过 两 组 母 线 隔 离 开 关 的 倒 换 操 作 ， 可 以 轮 流 检 修一 组 母 线 而 不 至 使 供 电 中 断 ； 一 组 母 线 故 障 后 ， 能 迅 速 恢 复 供 电 ； 检 修任 一 回 路 的 母 线 隔 离 开 关 时 ， 只 需 断 开 此 隔 离 开 关 所 属 的 一 条 电 路 和 与此 隔 离 开 关 连 接 的 该 组 母 线 ， 其 他 电 路 均 可 通 过 另 外 一 组 母 线 继 续 运 行 ，但 其

16、操 作 步 骤 必 须 正 确 。（ 2） 调 度 灵 活 。 各 个 电 源 和 各 回 路 负 载 可 以 任 意 分 配 到 某 一 组 母 线上 ， 能 灵 活 的 适 应 电 力 系 统 中 各 种 运 行 方 式 调 度 和 潮 流 变 化 的 需 要 ； 通过 倒 换 操 作 可 以 组 成 各 种 运 行 方 式 。（ 3） 扩 建 方 便 。 向 双 母 线 左 右 任 何 方 向 扩 建 ， 均 不 会 影 响 两 组 母 线的 电 源 和 负 荷 自 由 组 合 分 配 ， 在 施 工 过 程 中 也 不 会 造 成 原 有 回 路 停 电63 短 路 计 算3.1 主

17、变 压 器 的 选 择3.1.1 主 变 压 器 的 选 择 方 法（ 1） 主 变 压 器 的 电 压 确 定 变 压 器 对 于 负 荷 侧 的 电 压 ， 可 根 据 给 定 的 负 荷 送 电 电 压 来 确 定 ，若 未 规 定 具 体 电 压 ， 则 可 根 据 负 荷 量 与 送 电 距 离 即 负 荷 距 离 来 确 定 负 荷的 允 许 送 电 电 压 ， 继 而 确 定 变 压 器 高 压 侧 电 压 。 变 压 器 与 系 统 联 系 侧 的 电 压 可 根 据 本 厂 接 入 电 网 的 电 压 来 确 定 ，若 未 明 确 规 定 时 ， 可 按 本 厂 发 电 机

18、的 功 率 和 功 率 因 数 来 确 定 。 110KV 和 220KV 之 间 需 要 交 换 功 率 时 需 联 络 变 ， 选 取 联 络 变 压器 。（ 2） 主 变 容 量 的 确 定 主 变 容 量 应 能 满 足 本 厂 供 给 最 大 负 荷 的 要 求 ， 扣 除 厂 变 1.5%，又 留 有 10%的 余 量 ， 及 系 统 要 求 的 交 换 功 率 同 时 还 应 考 虑 5-10 年的 发 展 情 况 及 网 络 的 功 率 损 失 。 （ 3） 主 变 的 台 数 的 确 定 由 于 本 厂 采 用 发 电 机 变 压 器 单 元 接 线 ， 故 有 二 台 ，

19、联 络 变 一 台 。（ 4） 变 压 器 结 构 型 式 的 选 择 当 具 有 三 个 电 压 等 级 时 ， 如 果 通 过 主 变 各 侧 的 功 率 达 到 变 压 器 额 定容 量 的 15%以 上 ， 一 般 应 选 择 三 绕 组 结 构 ， 变 压 器 各 侧 的 容 量 比 可 根 据各 侧 负 荷 情 况 来 选 定 。 本 设 计 中 只 有 两 个 电 压 等 级 ， 因 此 只 需 选 择 双 绕组 变 压 器 （ 5） 变 压 器 的 型 式 根 据 变 压 器 的 容 量 ， 使 用 条 件 ， 冷 却 方 式 及 系 统 要 求 情 况 ， 选 择 国家 生

20、产 的 标 准 产 品 。由 原 始 资 料 提 供 的 发 电 机 参 数 知 ： 水 轮 机 发 电 额 定 容 量4*150MVA ； 发 出 功 率 4*125MW； 额 定 电 压 15.75KV ； 额 定 功 率 因数 0.85 ； 电 抗 （ 标 幺 值 ） =0.218 。dX7厂 备 用 率 为 ： 1.5%水 力 发 电 厂 的 发 电 机 -变 压 器 接 线 方 式 通 常 采 用 单 元 接 线 的 方 式 。3.1.2 110KV 侧 主 变 压 器 选 择由 于 电 压 变 比 为 15.75KV/110KV，考 虑 单 元 接 线 中 的 主 变 压 器 容

21、量 应 按 发 电 机 额 定 容 量 扣 除 本 机S组 的 厂 用 负 荷 后 留 有 10%的 裕 度 选 择 1.1则 容 量 为 .*()/cosSPNG发 电 机 容 量 ， MWGNP发 电 机 功 率 因 数cos厂 备 用 率PK所 以 可 以 得 到 容 量 S=162.5KVA ， 考 虑 变 比 15.75KV/110KV 选择 变 压 器 如 表 3-1：表 3-1 110kV 侧 主 变 型 号变压器型号 高压(KV) 低压(KV)空载损耗Po(KW)短路损耗Pk(KW)阻抗电压Uk(%)连接组标号SF11-180000/110 110 10.5 91.8 514.

22、9 14 Ynd113.1.3 220KV 侧 主 变 压 器 选 择由 于 电 压 变 比 为 15.75KV/220KV，考 虑 单 元 接 线 中 的 主 变 压 器 容 量 应 按 发 电 机 额 定 容 量 扣 除 本 机S组 的 厂 用 负 荷 后 留 有 10%的 裕 度 选 择 1.1容 量 为 .*()/cosSPNG发 电 机 容 量 ， MWGNP发 电 机 功 率 因 数cos厂 备 用 率PK所 以 可 以 得 到 容 量 S=162.5KVA ， 考 虑 变 比 15.75KV/110KV 选择 变 压 器 如 表 3-2：表 3-2 220kV 侧 主 变 型 号

23、8变压器型号 高压(KV) 低压(KV)空载损耗Po(KW)短路损耗Pk(KW)阻抗电压Uk(%)连接组标号SF11-180000/220 242 2*2.5%10.5 128 495 13 Ynd113.2 联 络 变 压 器 的 选 择3.2.1 连 接 两 种 升 高 电 压 母 线 的 联 络 变 压 器 容 量 的 确 定 原 则 （ 1） 联 络 变 压 器 容 量 应 能 满 足 两 种 电 压 网 络 在 各 种 不 同 运 行 方 式下 ， 网 络 间 的 有 功 功 率 和 无 功 功 率 的 交 换 。 （ 2） 联 络 变 压 器 容 量 一 般 不 应 小 于 接 在

24、 两 种 电 压 母 线 上 最 大 一 台机 组 的 容 量 ， 以 保 证 最 大 一 台 机 组 故 障 或 检 修 ， 通 过 联 络 变 压 器 来 满 足本 侧 负 荷 的 要 求 ， 同 时 ， 也 可 在 线 路 检 修 或 故 障 时 ， 通 过 联 络 变 压 器 将剩 余 容 量 送 入 另 一 系 统 。3.2.2 联 络 变 压 器 的 型 式 联 络 变 压 器 为 了 布 置 和 引 线 方 便 ， 通 常 只 选 一 台 ， 其 第 三 绕 组 ， 即低 压 绕 组 兼 作 厂 用 备 用 电 源 或 引 接 无 功 补 偿 装 置 该 发 电 厂 的 联 络变

25、 压 器 高 中 压 绕 组 分 别 接 于 220KV 和 110KV 母 线 ， 其 低 压 绕 组 作 为厂 用 备 用 电 源 ， 由 于 穿 越 本 厂 功 率 为 162MVA， 所 选 联 络 变 容 量 大 于162MVA 既 可 满 足 。 本 设 计 中 联 络 变 压 器 选 用 自 耦 变 压 器联 络 变 压 器 的 型 号 及 参 数 如 表 3-3表 3-3 联 络 变 型 号 及 参 数阻抗电压 Uk(%)变压器型号 高压(KV) 中压(KV) 低压(KV) 容量（KVA）高低高中中低OSFP37-180000/220 220 121 10.5 180/180/

26、180 10 12 1693.3 电 路 等 值 电 路 图 如 图 3-1 所 示1S 2S1G 4G32Xd 1Xdd1t 2tttIXIIXl图 3-1 等值电路图3.4 电 路 参 数 计 算选 取 基 准 容 量 为 100MVA， 基 准 电 压 为 Uav.v(1) 水 轮 发 电 机 参 数 计 算 ：*.28.4510dNSX（ 2） 220KV 侧 主 变 压 器 参 数 计 算 ：(%)31*.72180dNSUkt（ 3） 110KV 侧 主 变 压 器 参 数 计 算 ：()42*.7180dNSkXt(4) 联 络 变 压 器 参 数 计 算 ：10(12)(13)(23)1(%)062UkUkkUk(12)(23)(13)()12609kkkk(13)(23)(12)3(%)106272UkUkkUk()310*.8dINSkX(%)9.510dIU()710*.398dINSkX（ 5） 线 路 阻 抗 参 数 计 算 ：1110*.45.57228dNSlL（ 6） 无 穷 大 系 统 阻 抗 参 数 计 算 ：10.34dNSXI2.25dI3.5 电 路 等 值 化 简 :将 发 电 机 支 路 G1 与 G2 合 并 ， G3 与 G4 合 并 ， 与 合IXI并 ， 可 以 得 到 简 化 电 路 图 如 图 3-2 所 示