发电厂电气部分限流电抗器的选择

毕业设计（论文）题目：发电厂电气部分设计学院：电子信息学院专业班级：电气工程及其自动化2009级2班指导教师：XXXXX职称：讲师学生姓名： XXXXX学号：XXXXXXXXXXX摘要水力发电厂是把水的位能和动能转换成电能的工厂，它的基本生产过程是：从河流高处或其他水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能转变成机械能，然后水轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。

本文是对总装机容量为2X15+2X35=100MW的中小型水电厂电气部分的初步设计，主要完成了对与电厂一次系统相关方面的设计。

依据丰水期和枯水期两种不同季节水流量的差异，通过任意投切组合4台2种型号水轮发电机，本电厂可以实现对水资源充分利用，将水资源的势能和动能转换成电能，并通过升压变压器将电压升高至35kV和110kV 两种电压等级，分别供给当地负荷以及并入电网系统。

全文共分八大章节，其主要内容包括电气主接线的方案的比较、选择；主变压器容量计算、台数和型号的选择；短路电流计算；高压电气设备的选择与校验；厂用电及其接线设计、厂用变压器容量计算、台数和型号的选择及厂用电动机自启动校验，并作了过电压保护和接地装置配置设计。

其设计的重点在于利用水电厂运算曲线法对可能发生短路的短路点进行三相短路电流计算，以及按照正常工作条件选择电气设备，按照短路状态校验电器设备，从而实现对电气设备的选择等等。

关键词：水电厂，电气主接线，短路电流，电气设备，厂用电ABSTRACTHydraulic power plant is the water potential energy and kinetic energy into electricity energy, basic production process it is: water from river heights or other reservoirs, using the water pressure or velocity impulse turbine rotation, the water energy into mechanical energy, then the turbine drives the generator to spin, and the mechanical energy can be changed into electric energy.This paper is a preliminary design of medium and small hydropower plant electrical parts of the total installed capacity of 2X15+2X35=100MW, and mainly has completed plant design relating with aspects of primary system. Based on the difference between the dry season and the wet season of two different seasonal water flow, through an arbitrary switching combination of 2 types of 4 hydraulic turbine generator, the power plant can realize the full utilization of water resources, converting the potential energy and kinetic energy of water into electrical energy, and the voltage rises to two voltage levels of 35kV and 110kV through the step-up transformer, respectively, for local load and grid system.The full text is divided into eight chapters, the main contents include comparison and selection of main electrical wiring scheme; calculation of main transformer capacity, including model number selection, the number of models and amounts; short-circuit current calculation; selection and validation of high voltage electrical equipment and wiring design; power plant, transformer capacity calculation, selection and plant the number of models and motor self-starting check, and the over-voltage protection and grounding device configuration design. The design focuses on the use of hydropower plant operation curve method for three-phase short-circuit current of short circuit may short-circuit calculation, and in accordance with the normal working condition selection of electrical equipment, in accordance with the short-circuit state check electrical equipment, so as to realize the electrical equipment selection etc.Keywords: hydropower plant, the main electrical wiring, short-circuit current,electrical equipment, power plant目录第1章绪论 (1)1.1 原始资料 (1)1.1.1 设计原始资料 (1)1.1.2 对设计原始资料分析 (3)1.2 机组技术数据的选择 (3)第2章电气主接线的设计 (4)2.1 对电气主接线的基本要求 (4)2.2 电气主接线的基本形式 (5)2.3 电气主接线方案拟定 (6)2.3.1 发电机变压器母线接线形式拟定 (7)2.3.2 35kV电压母线接线形式拟定 (8)2.3.3 110kV电压母线接线形式拟定 (10)第3章主变压器的选择 (12)3.1 主变压器的台数和容量的选择 (12)3.2 主变压器型式的选择 (13)3.3 主变压器的确定 (14)第4章短路电流的计算 (15)4.1 概述 (15)4.2 三相短路电流的计算 (16)4.2.1 无限大容量电源系统供给的短路电流 (16)4.2.2 有限容量电源供给的短路电流 (18)4.3 三相短路短路电流的计算 (19)4.3.1 系统电气设备电抗标幺值计算 (20)4.3.2 K1处短路短路电流计算 (21)4.3.3 K2处短路短路电流计算 (27)4.3.4 K3处短路短路电流计算 (32)4.3.5 K4处短路短路电流计算 (35)第5章电气设备选择 (39)5.1 发电厂主要电气设备 (39)5.2 电气设备选择的一般条件 (39)5.3 断路器的选择 (41)5.3.1 35kV母线断路器的选择 (42)5.3.2 35kV分段断路器的选择 (43)5.3.3 110kV母线断路器的选择 (44)5.3.4 110kV母联断路器的选择 (46)5.3.5 联络变压器侧断路器的选择 (47)5.4 隔离开关的选择 (48)5.4.1 35kV母线隔离开关的选择 (48)5.4.2 35kV分段断路器侧隔离开关的选择 (49)5.4.3 110kV母线隔离开关的选择 (50)5.4.4 110kV母联断路器侧隔离开关的选择 (51)5.4.5 联络变压器侧断路器选择 (52)5.5 互感器在主接线中的配置 (54)5.6 电流互感器的选择 (55)5.6.1 G1、G2发电机出口侧TA的选择 (55)5.6.2 35kV母线侧TA的选择 (56)5.6.3 35kV母线分段处TA的选择 (57)5.6.4 G3、G4发电机出口侧TA的选择 (58)5.6.5 110kV母线侧TA的选择 (59)5.7 电压互感器的选择 (60)5.7.1 发电机出口侧TV的选择 (60)5.7.2 35kV侧TV的选择 (61)5.7.3 110kV侧TV的选择 (61)5.8 限流电抗器的选择 (62)第6章厂用电及其接线 (63)6.1 厂用电概述 (63)6.2 厂用电接线 (64)6.3 厂用变压器的选择 (68)6.4 高、低压厂用变压器串联自启动时母线校验 (71)第7章发电厂过电压保护和接地装置 (74)7.1 过电压保护概述 (74)7.2 避雷针和避雷线 (75)7.2.1 避雷针的设置 (75)7.2.2 避雷线的设置 (76)7.3 避雷器 (77)7.3.1 35kV母线避雷器的配置 (79)7.3.2 110kV母线避雷器的配置 (80)7.4 接地装置 (80)第8章结论 (82)参考文献 (83)致谢 (84)第1章绪论物质、能量和信息是构成客观世界的三大基础。

智慧树知到《发电厂电气部分》章节测试答案￥智慧树知到《发电厂电气部分》章节测试答案第一章1、下列几种类型的发电厂中，哪一种的效率最高（）。

A:低温低压>B:中温中压C:高温高压D:超临界正确答案：超临界~2、下列几种发电厂中，哪种类型的发电厂的效率最高（）。

A:凝气式火电厂B:热电厂C:燃气-蒸汽联合循环、D:垃圾发电厂正确答案：燃气-蒸汽联合循环3、三峡水电站属于（）水电站。

A:引水式)B:坝后式C:河床式D:抽水蓄能正确答案：坝后式<4、抽水蓄能电站的作用有（）。

A:调峰B:填谷C:调频￥D:调相正确答案：调峰,填谷,调频,调相5、下列设备中，属于一次设备的是（）。

A:载流导体`B:继电保护及自动装置C:测量仪表D:控制和信号设备正确答案：载流导体…第二章1、在送电操作时：应该先合隔离开关，后合断路器A:对B:错#正确答案：对2、辅助二次绕组（开口三角形接线）用于大电流接地系统的接地保护时，每相辅助二次绕组的额定电压为100VA:对B:错!正确答案：对3、电压互感器的准确级是根据电压误差的大小划分的。

A:对B:错|正确答案：对4、高压断路器按照灭弧介质不同可分为油断路器，压缩空气断路器，SF6断路器和真空断路器。

A:对B:错(正确答案：对5、开关断开时产生电弧的原因是强电场发射和热电子发射。

A:对B:错《正确答案：对第三章1、对于Ⅰ组母线分段，Ⅱ组母线不分段的双母线分段接线。

如果Ⅰ组母线工作，Ⅱ组母线备用，它具有单母线分段接线特点。

当某段母线故障，可将故障段母线上的所有支路倒至备用母线上，则此时（）A:它具有双母线接线的特点<B:它具有双母线带旁路母线接线的特点C:它具有单母线接线的特点D:它仍然具有单母线分段接线的特点正确答案：D|2、具有三条进线与三条出线时，采用3/2接线和双母线接线比较（）A:3/2接线多用于一台断路器B:3/2接线多用于二台断路器C:3/2接线多用于三台断路器%D:两种接线断路器数量相同正确答案：B3、下列选项不属于多角形接线特点是（）A:接线简单清晰、经济性好<B:供电可靠性高、运行灵活C:检修一台断路器时，需对有关支路停电D:难于扩建正确答案：C\4、合理选择主变压器的（），是电气主接线设计的重要内容。

第一章概述电力网=变电所+送电线路+用户电力系统=发电厂+变电所+输电线路+用户动力系统=电力系统+动力装置1、一次电气设备定义: 通常把生产、变换、输送、分配和使用电能的设备，如发电机、变压器和断路器等称为一次设备。

(1)生产和转换电能的设备。

如发电机、电动机、变压器。

(2)接通或断开电路的开关电器。

如断路器、隔离开关、负荷开关，熔断器、接触器等，它们用于正常或事故时，将电路闭合或断开。

(3)限制故障电流和防御过电压的保护电器。

如限制短路电流的电抗器和防御过电压的避雷器等。

(4)载流导体。

如传输电能的裸导体、电缆等。

(5)接地装置。

无论是电力系统中性点的工作接地，还是保护人身安全的保护接地，均同埋入地中的接地装置相连。

2、二次设备定义:对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和保护的设备,称为二次设备。

(1)仪用互感器，如电压互感器和电流互感器，可将电路中的高电压、大电流转换成低电压、小电流，供给测量仪表和保护装置使用。

(2)测量表计，如电压表、电流表、功率表和电能表等，用于测量电路中的电气参数。

(3)继电保护及自动装置，这些装置能迅速反应系统不正常情况并进行监控和调节或作用于断路器跳闸，将故障切除。

(4)直流电源设备，包括直流发电机组、蓄电池组和硅整流装置等，供给控制、保护用的直流电源和厂用直流负荷、事故照明用电等。

(5)操作电器、信号设备及控制电缆，如各种类型的操作把手、按钮等操作电器实现对电路的操作控制，信号设备给出信号或显示运行状态标志，控制电缆用于连接二次设备。

3、电气接线电气接线--各种电气设备依其电力生产中的作用、功能等要求连接成的电路。

用规定的图形、文字符号描述电气设备，按一次(二次)电路的实际连接而绘制出的电路图。

一般画成单线图形式(局部三线)电气主接线- --由一次设备，如发电机、变压器、断路器等，按预期生产流程所连成的电路(又称为一次主回路，一次主接线)二次接线--由二次设备所连成的电路(或称二次回路)4、配电装置配电装置一根据电气主接线的连接方式和要求，由开关电器、母线、保护和测量设备以及必要的辅助设备和建筑物组建而成的总体电气装置。

发电厂及变电站电气部分一、单项选择题1.屋内配电装置和屋外配电装置是按（A ）。

A.电气设备安装场所的不同区分的B.电气设备安装方式的不同区分的C.电气设备型号的不同区分的D.电气设备尺寸的不同区分的2.下列描述中，不属于对电气主接线的基本要求的是（D ）。

A.可靠性B.灵活性C.经济性D.先进性3.双母线 3/2 断路器接线是属于（C ）。

A.多角形接线B.桥形接线C.具有两组母线的接线D.无母线接线4.下列可限制短路电流的电气设备是（D ）。

A.断路器B.隔离开关C.负荷开关D.电抗器5.厂用电源应不少于（B ）。

A.1 个B.2 个C.3 个D.4 个6.以下哪个不是水电厂的特点（C ）。

A.发电成本低B.年运行小时数低C.启停时间较长D.建设投资大，工期长7.下列哪项不属于一次能源（B ）。

A.煤B.汽油C.石油D.天然气8.以下选项中，不宜做高压厂用电压的是（ A）。

A.380VB.3kVC.6kVD.10kV9.断路器燃弧时间是指（ C）。

A.断路器接到分闸命令至电弧熄灭的时间B.断路器接到分闸命令至触头分离的时间C.断路器触头刚分离至电弧熄灭的时间D.以上均不正确10.在双母线单断路器接线中，利用母联断路器代替出线断路器工作时，用“跨条”将该出线断路器短接，因此该出线（C ）。

A.可不停电B.需要长期停电C.仅短时停电D.断路器可以退出，但无法检修11.既能发电，又能储存能量的是（C ）。

A.火电厂B.水电厂C.抽水蓄能电厂D.核电厂12.下列可用于电度计量计算的互感器变比是（C ）。

A.标准变比B.非标准变比C.标称变比D.实际变比13.电流互感器二次侧严禁（C ）。

A.开路B.短路C.通路D.以上都不对14.对一次设备起控制、保护、测量、监察等作用的设备称为（ B）。

A.监控设备B.二次设备C.辅助设备D.主设备15.下列不属于测量用电流互感器的精度等级是（D ）。

A. 0.2B. 0.5C.1D.D16.限流电抗器一般用于不超过（ B）千伏的电压等级接线中。

电气设备的选择(总25页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March5 电气设备的选择电气设备的选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一。

正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、可靠、经济运行的重要条件。

在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。

尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。

电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。

本设计，电气设备的选择包括：断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择、导线的选择。

电气设备选择的一般原则在变电所中，电气设备的种类很多，它们的工作条件和运行要求各不相同，但选择这些电气设备的基本要求确实一致的。

选择电气设备的一般条件是：保证电气设备在正常工作条件不能可靠工作，而在短路情况下不被破坏。

即按长期工作条件进行选择，按短路情况进行校验。

1.按正常工作条件选择电气设备按正常工作条件选择，主要包括以下几个方面：（1）使用环境条件：主要包括设备的安装地点、环境温度、海拔、相对湿度等，还要考虑防尘、防腐、防爆、防火等要求。

即根据安装地点的坏境不同，可以分为室内型和室外型两种。

（2）额定电压：电气设备的额定电压应要不小于设备安装地点电网的最高工作电压，即：（3）额定电流：电气设备的额定电流应不小于设备正常工作时的最大负荷电流，即：目前，我国生产的电气设备是按环境温度设计的，如果安装地点的实际环境温度，则额定电流应乘以温度校正系数式中，为电气设备长期工作时的最高允许温度；为设备安装地点的实际环境温度。

电气设备的最大长期工作电流，取线路的计算电流或变压器的额定电流。

2.按短路情况进行校验（1）动稳定校验：动稳定是指电气设备承受短路电流力效应的能力，满足动稳定的条件是：或式中，、分别为电气设备允许通过的最大电流峰值和有效值；、分别为设备安装地点短路冲击电流的峰值和有效值。

《发电厂电气部分》练习题及答案一、填空题1、按照获得能源的方法不同，能源分为一次能源、二次能源。

2、按照被利用程度不同，能源分为常规能源、新能源。

3、按照能否再生，能源分为可再生能源、非再生能源。

4、电能是二次（一次/二次）能源。

5、发电厂是将各种一次能源转变成电能的工厂。

6、火电厂能量的转换过程：燃料的化学能→热能→机械能→电能。

7、水力发电厂的能量转换过程：把水的位能和动能转换成电能的工厂。

8、电气一次设备是指直接生产、转换和分配电能的一次设备。

9、电气二次设备是指：对一次设备进行监察、测量、控制、保护、调节的设备。

10、电气主接线是指由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路。

二、问答题1、电能的特点是什么？答：（1）便于大规模生产和远距离输送（2）方便转换与易于控制（3）损耗小（4）效率高（5）无气体和噪声污染2、按照发电厂装机容量不同，发电厂可以分为哪几类？答：①小容量发电厂：指装机容量在100MW范围内的发电厂②中容发电厂：指装机容量在100-250MW范围内下的发电厂③大中容量发电厂：指装机容量在250-1000MW范围内的发电厂④大容量发电厂：指装机容量在1000MW及其以上的发电厂3、火电厂的特点答：(1)布局灵活，装机容量的大小可按需要决定。

(2)一次性建造投资少，仅为同容量水电厂的一半左右。

(3)火电厂耗煤量大，其单位电量发电成本比水电厂要高出3～4倍。

(4)火电厂动力设备繁多，发电机组控制操作复杂。

(5)大型发电机组由停机到开机并带满负荷需要几小时到十几小时乃至几十小时，并附加耗用大量燃料。

(6)火电厂担负急剧升降的负荷时，必须付出附加燃料消耗的代价。

(7)从经济性和供电可靠性考虑，火电厂应当尽可能担负较均匀的负荷。

(8)火电厂对空气和环境的污染大。

4、水电厂的特点答： (1)可综合利用水能资源；(2)发电成本低、效率高；(3)运行灵活；(4)水能可储蓄和调节；(5)不污染环境；(6)建设投资较大，工期较长；(7)建设和生产都受到河流的地形、水量及季节气象条件限制；(8)由于水库的兴建，淹没土地，移民搬迁，给农业生产带来一些不利，还可能在一定程度破坏自然界的生态平衡。

课程名称：发电厂电气部分专业：电气工程及其自动化年级：04级学期：06—07学年第二学期一、填空题（本大题共11小题，每空 1 分，共12 分）1.在电气主接线中，旁路断路器的主要作用是（检修线路断路器时保证该回线路不停电）2.三相输电线路水平布置，流过三相短路电流，（中间）相电动力最大。

3.电气一次设备中，具有开断、接通负荷电流和断开短路电流的开关电器是（断路器）4.目前，在我国占比例最大的发电厂类型是（火力发电厂）5.电气主接线中母线的主要作用是（汇集和分配电能）6.发电厂的厂用电系统的接线通常采用（单母分段）接线形式，并且是按（炉）分段。

7.进行导体短时发热计算的主要目的是确定（导体可能的最高温度）8.电力系统中，进行一次系统和二次系统间联系的主要元件是（互感器）9.屋内配电装置电抗器的布置可以采用垂直布置，布置时应将（ B ）相放在上下两相中间10.可以将一组母线与另一组母线重叠布置的屋外配电装置的类型是（高型）11.（汽轮）发电机可以异步运行15－30分钟二、判断题（本大题共12小题，每小题 1 分，共12 分）1.自耦变压器的效益系数表明其经济效益，效益系数越大，说明其经济效益也越大。

（×）2.内桥式接线比较适合于有穿越功率流经本厂的场合。

（×）3.500kV以上电压等级经常采用3／２接线方式，当串数多于3串以上必须采用交叉接线（×）4.在火电厂中厂用备用电源经常采用暗备用方式，而水电厂经常采用明备用方式。

（×）5.隔离开关只能隔离电压，不能关合非常小的电流（×）6.引起发电机过励磁的直接原因是电压降低、频率上升（×）7.用熔断器保护的电器，其热稳定时间由熔断时间保证，故可不验算热稳定。

（√）8.减弱游离过程，加强去游离过程，有利于电弧的熄灭。

（√）9.断路器开断中性点不接地系统的三相短路，通常后续开断相的工频恢复电压比首先开断相的高。