发电厂主接线设计

一、题目分析 (1)

二、电气主接线方案比较 (1)

三、短路电流计算 (4)

四、电气设备的选择 (12)

五、电气主接线图 (22)

一、题目分析

某水库电站是一座以灌溉为主，兼顾发电的季节性电站，冬、春季有三个多月因水库不放水或放水量少，电站停止运行不发电。电站设计容量为三台立式机组，总装机2000KW （2 ×800KW+1 ×400KW ），装机年利用小时为3760h ，多年平均发电量为752 万KW.h 。根据金塔县的用电负荷情况，该电站距城南变电所较近，因此，除厂用电外全部电能就近送至城南35KV 变电所联入系统。

鉴于以上特点，本电站电气主接线采用三台发电机两台变压器，高压侧送电电压为35KV，一回出线。

二、电气主接线方案比较

方案一：3台发电机共用一根母线，采用单母线接线不分段；

设置一台变压器；

方案二：1、2号发电机-变压器扩大单元接线；3号发电机-变压器单元接线；

设置了2台变压器;

35KV线路采用单母线接线不分段。

电气主接线方案比较：

（1）供电可靠性

方案一供电可靠性较差；

方案二供电可靠性较好。

（2）运行上的安全和灵活性

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；

方案二1、2号发电机-变压器扩大单元接线与3号发电机-变压器单元接线相配合，使供电可靠性大大提高，提高了运行的灵活性。

（3）接线简单、维护和检修方便

很显然方案一最简单、维护和检修方便。

（4）经济方面的比较

方案一最经济。

各种方案选用设备元件数量及供电性能列表：

综合比较：选方案二最合适。

经过综合比较上述方案，本阶段选用方案二作为推荐方案。

2、变压器容量及型号的确定： 1、1T S =

COS P ∑=

KVA 20008.0800

2=? 经查表选择SF7-8000/35型号，其主要技术参数如下：

2、KVA COS P S T 5008

.04002===

∑θ

经查表选择SL7-4000/35型号, 其主要技术参数如下：

三、短路电流计算 3.1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。

3.2短路电流计算书短路点的选择：

因本设计电压等级不多，接线简单，一个单母线接线，一个发电机-变压器组单元接线，两条母线：6.3KV 和35KV ，故在6.3KV 母线、3号发电机出口处及35KV 母线各选取一点作为短路计算点，分别为k1、k2、k3。

发电机，变压器及系统的主要参数如下：

1、发电机参数：2?800KW+1?400KW ，cos θ=0.8，*Xd =0.2，额定电压6.3kV

2、变压器参数：2台， 1T:%5.6%=d U 2000KVA,

2T:%5.6%=d U , 500KVA

3、线路参数：一回35kV 出线经过50km ，接入变电所。

X 3

选取基准值:

A MV S j ?=100 Up U j =

发电机G1: 208.0800101002.0.3

2*1*=??===N

d S S X X X

发电机G2: 408

.0400101002.0.

*3*=??==N

d S S X X 变压器T1:N j d S S U X .

100%*

4==25.32000101001005.63

=?? 变压器T2:=*

N j d S S U .100%=1350010100100

5.63

=?? 线路：46.137100

504.02

1*6=?

?==j

j U S L X X

3.2.1当k1点发生三相短路时：

312102

202*1*7===

X X 531340*5*3*8=+=+=X X X

01.153

146.1125.31111*8*6*41=++=++=

∑X X X Y 所以，∑=??=?

?=79.401.146.125.31*6*4*9Y X X X 97.17301.15325.31*8*4*10=??=?

?=∑Y X X X

① ∞S 单独作用下，21.079

.411*9*===

∞X I 稳态短路电流: KA U S I I j j

94.13

.631010021.033

*=???=?=∞∞

冲击短路电流: KA I i 90.492.155.255.2sh =?=?=∞ ② 12G 作用下，2.0101008.08002103

*7*

7=???=?=j j S S X X ＜3 所以，12G 为有限大容量系统。 a 、 t=0s ， 526.5*=I

KA U S I I j

j 01.1103.638.0800

2526.533

'=????

KA I K i 72.201.19.122''sh sh =??==

b 、 t =2s ， 378.3*=I

KA U S I I j

j Z 62.0103.638.0800

2378.333

*2=????

c 、 t=4s ， 234.3*=I

KA U S I I j

j Z 59.0103.638.0800

2234.333

*4=????

③ 3G 作用下，86.0101008.0400

97.1733

*10*

10=??=?=j j S S X X ＜3 所以，3G 为有限大容量系统。 a 、 t=0s ， 436.1*=I

KA U S I I j

j 066.03

.638.0800

436.13*''=??

KA I K i 177.0066.09.122''sh sh =??== b 、

t=2s ， 7494.1*=I

KA U S I I j

j Z 08.03

.638.0400

7494.13*2=??

= c 、t=4s ， 8076.1*=I

KA U S I I j

j Z 083.03

.638.0400

8076.13*4=??

3.2.2当k2点发生三相短路时：

网络简化图如下

25.1325.3102

*4*

1*7=+=+=

X X X 84.025

.13146.11131111*7*6*52=++=++=

∑X X X Y 69.14484.025.13132*7*5*8=??=??=∑Y X X X 94.1584.046.1132*6*5*9=??=??=∑Y X X X

12G 3G 8

X 8

X 3

X 12G 3G 8S 9

X 8X 3X 1238

① ∞S 单独作用下，063.01

9*==

∞X I 稳态短路电流: KA U S I I j j

577.03

.6310100063.033

*=???=?=∞∞

冲击短路电流:

I i 47.1577.055.255.2sh =?=?=∞

② 12G 作用下，89.2101008.0800269.1443

*8*

8=???=?=j j S S X X ＜3 所以，12G 为有限大容量系统。 a 、 t=0s ， 845.0*=I

KA U S I I j

j 155.03

.638.0800

2845.03*'

'=???

KA I K i 405.0155.085.122''sh sh =??==

b 、 t =2s ， 933.0*=I

KA U S I I j

j Z 171.03

.638.0800

2933.03*2=???

= c 、 t=4s ， 933.0*=I

KA U S I I j

j Z 171.03

.638.0800

2933.03*4=???

= ③ 3G 作用下，2.0101008.0800

403

*3*

3=??=?=j j S S X X ＜3 所以，3G 为有限大容量系统。 a 、 t=0s ， 526.5*=I

KA U S I I j

j 253.03

.638.0400

526.53*'

'=??

KA I K i 663.0253.085.122''sh sh =??==

b 、t=2s ， 378.3*=I

KA U S I I j

j Z 155.03

.638.0400

378.33*2=??

= c 、t=4s ， 234.3*=I

KA U S I I j

j Z 148.03

.638.0400

234.33*4=??

3.2.3当k3点发生三相短路时：网络简化图如下：

25.1325.3102

*4*

1*7=+=+=

X X X 521240*5*3*8=+=+=X X X

① ∞S 单独作用下，685.046

.111*6*===

∞X I 稳态短路电流: KA U S I I j

j 06.137

3100

685.03*=??

=∞∞ 冲击短路电流: KA I i 703.206.155.255.2sh =?=?=∞ ② 12G 作用下，265.0101008.0800

225.133

*7*

7=???=?=j j S S X X ＜3 所以，12G 为有限大容量系统。 a 、 t=0s ， 064.4*=I

KA U S I I j

j 127.037

32000

064.43*''=??

= KA I K i 34.0127.09.122''sh sh =??==

b 、 t =2s ， 069.3*=I

KA U S I I j

j Z 096.037

32000

069.33*2=??

= c 、 t=4s ， 056.3*=I

KA U S I I j

j Z 095.037

32000

056.33*4=??

= ③ 3G 作用下，26.0101008.0400

523

*8*

8=??=?=j j S S X X ＜3 所以，3G 为有限大容量系统。 a:t=0s ， 1415.4*=I

KA U S I I j

j 032.037

3500

1415.43*'

'=??

= KA I K i im im 087.0032.09.122''=??==

b:t=2s ， 091.3*=I

KA U S I I j

j Z 024.037

3500

091.33*2=??

= C:t=4s ， 0705.3*=I

KA U S I I j

j Z 024.037

3500

0705.33*4=??

3.2.4短路电流计算成果表

四、电气设备的选择

4.1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，

①按正常工作条件包括：电压、电流、频率、开断电流等进行选择；

A 额定电压和最高工作电压：

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U alm 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1.1~1.15U N ，而实际电网的最高运行电压U sm 一般不超过1.1U Ns 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U N 不低于装置地点电网额定电压WN U 的条件选择，即 U N ≥WN U B 额定电流

电气设备的额定电流I N 是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许通过电流。I N 应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流I g.max ，即 I N ≥max ?g I 。

② 按短路条件包括动稳定、热稳定进行校验。

4.2 #

1、#

2发电机回路电气设备的选择 ⑴ 选择计算的条件：

1、短路点的选择：以k1点三相短路电流计算结果为依据，短路电流为系统和发电机G3提供的短路电流合计值。

2、短路计算时间：s t t b js 2.32.0=+=，取4s ；

3、最大持续工作电流：A I I GN g 2.968

.03.63800

05.105.1max =???==?

4、短路电流热效应：

[]

S KA Q k ?=-+-?+-=

2222985.15)59.0593.2()62.0620.2(10)01.1996.2(12

⑵ 断路器的选择

根据KV U WN 6=和A I g 2.96max =?，初选ZN28-10/630型真空断路器，其主要技术参数如下：

1、按额定短路开断电流选择

KA I 986.1066.092.1'

'=+=＜KA I kd 20=

2、按额定短路关合电流选择

KA i 077.572.2797.7sh =-=＜KA i dw 50= 3、按热稳定校验

S KA Q k ?=2985.15＜S KA t I r ?=?=?2

1600420

4、按动稳定校验

KA i 077.572.2797.7sh =-=＜KA i dw 50= 故ZN28-10/630型真空断路器符合条件。 ⑶ 电流互感器的选择

根据电流互感器的用途、持续工作电流、工作电压等条件，查手册电流互感器可选用LZZBJ9-10,400/5,0.5/5P10这一型号。可供给测量和差动保护装置用； 1、热稳定校验

S KA Q k ?=2985.15＜S KA t I r ?=?=?2

2025145

2动稳定校验

KA i 077.5sh =＜112.5KA

4.3 #

1、#

2发电机电压互感器回路设备选择（1）电压互感器的选择

根据电压互感器的用途及工作电压等条件，查手册，选用JDZX9-6,

KV 31

.0/31.0/

单

相三绕组电压互感器三台，连接成>//00Y Y 接线，可满足测量、保护和绝缘监察的需要。

4.4 发电机-变压器组回路设备的选择 ⑴ 选择计算条件：

1、短路点的选择：以k2点三相短路电流计算结果为依据，短路电流为系统和发电机12G 提供的。

2、短路计算时间：s t t b js 2.32.0=+=，取4s ；

3、最大工作电流：A I I TN g 2.968

.03.63800

05.105.1max =???=?=?

4、短路电流热效应： ()()()[]

S KA Q K ?=-+-?+-=

222223.2148.0896.0155.0903.010253.0985.012

⑵ 隔离开关的选择

根据KV U WN 6=和A I g 2.96max =?，初选200/108T GN -型隔离开关，其主要技术参数如下：

1、热稳定校验

S KA Q k ?=223.2＜S KA t I r ?=?=?222

400410

2、动稳定校验

KA i 875.1663.0538.2sh =-=＜KA i dw 5.25=

⑶电流互感器的选择

根据电流互感器的用途，持续工作电流、工作电压及安装于户内等条件，查手册可选用LZZBJ9-10,400/5A ，0.5/5P10这一型号，可供给测量和差动保护装置用。 1、按热稳定校验 Q K =2.23KA 2

?S ＜I r 2

?t=452×1=2025 KA 2?S

2、按动稳定校验

sh i =1.875KA ＜112.5KA

⑷电压互感器回路设备的选择 1、电压互感器的选择

根据电压互感器的用途、装置于KYN8000-10型高压开关柜及工作电压等条件,查资料，可选用JDZX9-6,

6 /

31.03

.0/KV 单相绕组电压互感器三台，连接成Y 0/ Y 0/>接线，可满足测量、保护和绝缘监察的需要。

4.5 6.3KV 侧电压互感器回路设备选择 1、电压互感器的选择

根据母线电压互感器的用途，及工作电压等条件,查资料，可选用JDZX9-6,

/31.03

.0KV 单相绕组电压互感器三台，连接成Y 0/ Y 0/△接线，可满足测量、保护和绝缘监察的需要。