桐子营水电站断路器选择计算

桐子营水电站断路器选择计算

杨帆

（武汉江汉化工设计有限公司430000）

桐子营水电站位于宣恩县县城以南，离正在建设的宣恩县110kV莲花坝中心变电站20km；莲花坝中心变电站离恩施州220kV旗峰坝变电站45km，离220kV咸丰变电站45km。根据湖北省电力勘测设计院2003年6月完成的《湖北省宣恩县桐子营水利水电枢纽工程可行性接入系统报告》和湖北省电力公司的审查意见，本电站建成后，接入系统运行方式为：一回110kV出线，输送容量为2×12000kW，经20km的110kV线路与宣恩县龙洞水电站110kV升压站母线相连，并由此送入恩施州220kV旗峰坝变电站，与大电网相连。

桐子营水电站选用2台HLA551-LJ-170型混流式立轴水轮机，配2台SF12-18/3600型发电机，发电机额定功率12000kW，额定电压10.5kV，额定功率因数0.8。机组配有WT-80型微机调速器、直径2.5m的主阀和微机可控硅励磁调节器。

桐子营水电站总装机容量24000kW，保证出力2893kW，年利用小时数2442h，多年平均发电量5862万kW.h。

桐子营水电站接线方式：发电机电压侧采用一机一变的单元接线，110kV母线采用单母线，一回110kV出线，不设SF6断路器。主变容量为2×16000kVA

根据推荐的电气主接线和有关资料，对本站可能发生短路的两点：发电机电压出口母线和主变高压侧110kV电压母线进行了三相短路电流同期分量的计算。

各元件短路电流计算如下：

a）桐子营水电站110kV母线三相短路电流为3.416kA，单相短路电流为3.225K。

b）基准值：Sj=100MVUj=1.05Un

c）各元件标幺值：

1）发电机（12000kW）

Sn=P/cosφ=12000/0.8=15000（kVA）=15MVA

X*d=（Xd%/100）*（Sj/Sn）=（21.6/100）*（100/15）=1.44

2）16000kVA变压器（16000kVA=16MVA）

X*b1=（Uk%/100）*（Sj/Sn）=（10.5/100）*（100/16）=0.656

3）31500kVA变压器（31500kVA=31.5MVA）

X*b2=（Uk%/100）*（Sj/Sn）=（10.5/100）*（100/31.5）=0.333

4）110kV线路20km

X*l=X*（Sj/Uj2）=（0.4*20）*（100/1152）=0.060

系统阻抗图如下：

根据阻抗图，经计算得：发电机端的Xjs=1.048×（24/0.8）/100=0.314

查《水轮发电机运算曲线数字表》得I*d=3.37

Ie=24/0.8/√3/10.5=0.151（kA）

发电机端的三相短路电流：I=3.37×0.151=0.508（kA）

对于110kV母线侧，三相短路电流为3.416kA，系统侧的三相短路电流为：

Ixtd=3.416-0.509=2.907（kA）

Xxt∑=Ij/Ixtd=0.502/2.909=0.173

系统的电抗为X*xt=0.173-0.060=0.11

计算结果见表3：