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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 前言</b></p><p> 1.課程設(shè)計(jì)的目的:</p><p> 發(fā)電廠(chǎng)電氣主系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)電電氣工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程后的一次綜合性訓(xùn)練,通過(guò)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐達(dá)到:</p><p> ?。?)鞏固“發(fā)電廠(chǎng)電氣主系統(tǒng)”、“電力系統(tǒng)分析”等課程的理論知識(shí)。</p><p> (2)熟
2、悉國(guó)家能源開(kāi)發(fā)策略和有關(guān)的技術(shù)規(guī)范、規(guī)定、導(dǎo)則等。</p><p> (3)掌握發(fā)電廠(chǎng)(或變電所)電氣部分設(shè)計(jì)的基本方法和內(nèi)容。</p><p> (4)學(xué)習(xí)工程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)。</p><p> ?。?)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的工作能力和實(shí)際工程設(shè)計(jì)的基本技</p><p> 2.課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求:</p>
3、<p><b> (1)分析原始資料</b></p><p><b> ?。?)設(shè)計(jì)主接線(xiàn)</b></p><p><b> ?。?)計(jì)算短路電流</b></p><p><b> ?。?)電氣設(shè)備選擇</b></p><p><b>
4、; 3.設(shè)計(jì)成果:</b></p><p> (1)完整的主接線(xiàn)圖一張</p><p> ?。?)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份</p><p><b> 目錄</b></p><p><b> 前言1</b></p><p> 第一部分 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)4</
5、p><p> 第一章 對(duì)原始資料的分析4</p><p> 1.1 主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本要求6</p><p> 第二章 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)6</p><p> 2.1 原始資料的分析6</p><p> 2.2 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)依據(jù)6</p><p> 2.3 主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的一般步驟
6、6</p><p> 2.4 發(fā)電機(jī)電壓(主)接線(xiàn)方案10KV側(cè)6</p><p> 2.5 主接線(xiàn)方案的擬定9</p><p> 2.6 水輪發(fā)電機(jī)的選擇11</p><p> 2.7 變壓器的容量12</p><p> 2.8 主變的選擇13</p><p> 2.9
7、 相數(shù)的選擇13</p><p> 2.10 繞組的數(shù)量和鏈接方式的選擇13</p><p> 2.11 普通型與自耦型的選擇13</p><p> 2.12 各級(jí)電壓中性點(diǎn)運(yùn)行方式選擇14</p><p> 第三章 短路電流計(jì)算15</p><p> 3.1 短路電流計(jì)算的基本假設(shè)15<
8、;/p><p> 3.2 電路元件的參數(shù)計(jì)算15</p><p> 3.3 網(wǎng)絡(luò)變換與簡(jiǎn)化方法15</p><p> 3.4 短路電流實(shí)用計(jì)算方法15</p><p> 第四章 電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)16</p><p> 4.1 電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)定16</p><p>
9、; 4.1.1 按正常工作條件選擇16</p><p> 4.1.2 按短路條件校驗(yàn)17</p><p> 4.2 斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇和校驗(yàn)18</p><p> 第二部分 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)18</p><p> 第五章 短路電流計(jì)算過(guò)程20</p><p> 5.1 阻抗元件標(biāo)么值計(jì)
10、算20</p><p> 第六章 電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)部分計(jì)算20</p><p> 6.1 斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇和校驗(yàn)20</p><p> 6.1.1 機(jī)端斷路器和隔離開(kāi)關(guān)(10.5KV)的選擇和校驗(yàn)20</p><p> 6.1.2 主變壓器出口斷路器和隔離開(kāi)關(guān)(220KV)的選擇和校驗(yàn)21</p>
11、<p> 6.1.3 220kV出線(xiàn)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇和校驗(yàn)22</p><p> 6.2 導(dǎo)體、電纜的選擇和校驗(yàn)22</p><p> 6.2.1 220kv母線(xiàn)的選擇校驗(yàn)22</p><p><b> 個(gè)人總結(jié)23</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)23&
12、lt;/b></p><p> 第一部分 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p><b> 原始資料6</b></p><p> 3×34MW水利水力發(fā)電廠(chǎng)電氣初設(shè)計(jì)</p><p> 水電廠(chǎng)裝機(jī)容量3×34MW,機(jī)組4500小時(shí)。,當(dāng)?shù)啬昶骄罡邭鉁?0℃,海拔600m,地震烈度6級(jí)。土壤電阻率4
13、00Ω·m,無(wú)其他特殊環(huán)境條件。</p><p> ?。?)主變壓器采用SFPL7-40000型,采用Y0 /△-11接線(xiàn)方式,低壓側(cè)電壓10.5KV,高壓側(cè)242±2×2.5%。</p><p> ?。?)發(fā)電機(jī)額定電壓10.5kV,5,次暫態(tài)電抗(標(biāo)么值)。</p><p> ?。?)繼電保護(hù):主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0.08s,后備保護(hù)動(dòng)作
14、時(shí)間3s,斷路器采用SW6-220型,動(dòng)作時(shí)間0.6s,固有分閘時(shí)間0.06s。</p><p> ?。?)廠(chǎng)用電:無(wú)高壓廠(chǎng)用電氣設(shè)備。</p><p> ?。?)接入系統(tǒng):一回220kV,14km架空線(xiàn)路接入樞紐變電所,系統(tǒng)容量按無(wú)限大考慮,地區(qū)變電所母線(xiàn)最大短路電流27KA(周期分量,并計(jì)入十年發(fā)展),線(xiàn)路阻抗0.4Ω/km。</p><p> 第一章 對(duì)原
15、始資料的分析</p><p> 根據(jù)原始資料,本電廠(chǎng)是中小型發(fā)電廠(chǎng),基本不承擔(dān)負(fù)荷。主要與220KV系統(tǒng)相連, 由資料我們可知,10kV側(cè)可以直接承擔(dān)廠(chǎng)用供電,還可以供附近工廠(chǎng)用電。這里有兩電壓等級(jí),分別是10kV, 220kV,由10kV升高為220kV通過(guò)一回架空線(xiàn)與220kV系統(tǒng)相連。</p><p> 1主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本要求</p><p> 主接線(xiàn)設(shè)
16、計(jì)的合理性直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,靈活性及對(duì)電器的選擇、配電裝置、繼電保護(hù)、自動(dòng)控制裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)(電氣一次部分)》中有關(guān)規(guī)定:“變電所的電氣主接線(xiàn)應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位,變電所的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線(xiàn)路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。并綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過(guò)渡或擴(kuò)建等要求”。主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本要求如下:</p>
17、<p><b> 1可靠性</b></p><p> 所謂可靠性是指主接線(xiàn)能可靠的運(yùn)行工作,以保證對(duì)用戶(hù)不間斷供電。衡量可靠性的客觀(guān)標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn),對(duì)以往所采用的主接線(xiàn),優(yōu)先采用。主接線(xiàn)的可靠性是它的各組成元件,包括一、二次設(shè)備部分在運(yùn)行中可靠性的綜合。同時(shí),可靠性不是絕對(duì)的而是相對(duì)的??赡芤环N主接線(xiàn)對(duì)某些變電所是可靠的,而對(duì)另一些變電所可能就不是可靠的
18、。評(píng)價(jià)主接線(xiàn)方式可靠的標(biāo)志是:</p><p> ?。?)線(xiàn)路、母線(xiàn)(包括母線(xiàn)側(cè)隔離刀閘)等故障或檢修時(shí),停電范圍的大小和停電時(shí)間的長(zhǎng)短,能否保證對(duì)一類(lèi)、二類(lèi)負(fù)荷的供電。</p><p> ?。?)線(xiàn)路、斷路器、母線(xiàn)故障和檢修時(shí),停運(yùn)線(xiàn)路的回?cái)?shù)和停運(yùn)時(shí)間的長(zhǎng)短,以及能否保證對(duì)重要用戶(hù)的供電。</p><p> (3)變電所全部停電的可能性。</p>
19、<p> ?。?)大型機(jī)組突然停電,對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響與后果。</p><p><b> 2靈活性</b></p><p> 電氣主接線(xiàn)應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài),并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換,靈活性主要包括以下幾個(gè)方面:</p><p> ?。?)操作的方便性:電氣主接線(xiàn)應(yīng)該在滿(mǎn)足可靠性的條件下,接線(xiàn)簡(jiǎn)單,操作方便,盡可能地使操
20、作步驟少,以便于運(yùn)行人員掌握,不致在操作過(guò)程中出差錯(cuò)。</p><p> ?。?)調(diào)度的方便性:電氣主接線(xiàn)在正常運(yùn)行時(shí),要能根據(jù)調(diào)度要求,方便地改變運(yùn)行方式,并且在發(fā)生事故時(shí),要能盡快地切除故障,使停電時(shí)間最短,影響范圍最小,不致過(guò)多地影響對(duì)用戶(hù)的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。</p><p> ?。?)擴(kuò)建的方便性:對(duì)將來(lái)要擴(kuò)建的發(fā)電廠(chǎng),其接線(xiàn)必須具有擴(kuò)建的方便性。尤其是火電廠(chǎng),在設(shè)計(jì)主接線(xiàn)
21、時(shí)應(yīng)留有發(fā)展擴(kuò)建的余地。設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮最終接線(xiàn)的實(shí)現(xiàn),還要考慮到從初期接線(xiàn)到最終接線(xiàn)的可能和分段施工的可行方案,使其盡可能地不影響連續(xù)供電或在停電時(shí)間最短的情況下,將來(lái)能順利完成過(guò)渡方案的實(shí)施,使改造工作量最少。</p><p><b> 3 經(jīng)濟(jì)性</b></p><p> 主接線(xiàn)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性之間經(jīng)常存在矛盾,所以應(yīng)在滿(mǎn)足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理
22、。經(jīng)濟(jì)性主要從以下幾個(gè)方面考慮:</p><p> ?。?)節(jié)省一次投資。主接線(xiàn)應(yīng)簡(jiǎn)單清晰,并要適當(dāng)采取限制短路電流的措施,以節(jié)省開(kāi)關(guān)電器數(shù)量、選用價(jià)廉的電器或輕型電器,以便降低投資。</p><p> ?。?)占地面積少。主接線(xiàn)設(shè)計(jì)要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件,盡可能使占地面積少;同時(shí)應(yīng)注意節(jié)約搬遷費(fèi)用、安裝費(fèi)用和外匯費(fèi)用。對(duì)大容量發(fā)電廠(chǎng)或變電站,在可能和允許條件下,應(yīng)采取一次設(shè)計(jì)
23、,分期投資、投建,盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。</p><p> (3)電能損耗少。在發(fā)電廠(chǎng)或變電站中,電能損耗主要來(lái)自變壓器,應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理地選擇變壓器的形式、容量和臺(tái)數(shù),盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。</p><p> 第二章 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)</p><p> 2.1 原始資料分析</p><p> 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)所提供的資料可知:該水電
24、站為典型的小水電,不擔(dān)任重要負(fù)荷的供電,對(duì)設(shè)計(jì)的可靠性、安全性、靈活性等沒(méi)有很?chē)?yán)格的要求,擬定1~2臺(tái)變壓器。,周?chē)沫h(huán)境和氣候?qū)υO(shè)備的選擇的制約也不大。綜上,在設(shè)計(jì)中要充分分析所給的原始資料,同時(shí)結(jié)合實(shí)際的情況,做到設(shè)計(jì)的方案具有可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等。</p><p> 2.2 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)依據(jù)</p><p> 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)是水電站電氣設(shè)計(jì)的主體。它與電力系統(tǒng)、樞紐條件、電
25、站動(dòng)能參數(shù)以及電站運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性等密切相關(guān),并對(duì)電氣布置、設(shè)備選擇、繼電保護(hù)和控制方式等都有較大的影響,必須緊密結(jié)合所在電力系統(tǒng)和電站的具體情況,全面地分析有關(guān)影響因素,正確處理它們之間的關(guān)系,通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,合理地選定接線(xiàn)方案。</p><p> 2.3 主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的一般步驟</p><p> 1、對(duì)設(shè)計(jì)依據(jù)和基礎(chǔ)資料進(jìn)行綜合分析。</p><p>
26、 2、確定主變的容量和臺(tái)數(shù),擬定可能采用的主接線(xiàn)形式。</p><p> 3、論證是否需要限制短路電流,并采取合理的措施。</p><p> 4、對(duì)選出來(lái)的方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)綜合比較,確定最佳主接線(xiàn)方案。</p><p> 2.4 發(fā)電機(jī)電壓(主)接線(xiàn)方案10KV側(cè)</p><p> 根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的規(guī)范和成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),聯(lián)系本小水電站
27、的工程實(shí)際,滿(mǎn)足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的前提下,發(fā)電機(jī)電壓接線(xiàn)可采納的接線(xiàn)方式有以下三種:</p><p> ?。ㄒ唬﹩文妇€(xiàn)接線(xiàn)(圖2.1)</p><p><b> 圖2.1</b></p><p> ?。?)優(yōu)點(diǎn):設(shè)備少,接線(xiàn)清晰,經(jīng)濟(jì)性好,操作簡(jiǎn)單方便,不易誤操作,便于采用成套配電裝置,并且母線(xiàn)便于向兩端延伸,方便擴(kuò)建。</p&g
28、t;<p> ?。?)缺點(diǎn):可靠性偏差,母線(xiàn)或母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)檢修或故障時(shí),所有回路都要停止工作,也就是要造成全廠(chǎng)長(zhǎng)期停電。調(diào)度是很不方便,電源只能并列運(yùn)行,不能分裂運(yùn)行,并且線(xiàn)路側(cè)發(fā)生短路時(shí),有較大的短路電流。</p><p> (3)一般適用范圍:一般只用在出現(xiàn)回路少,并且沒(méi)有重要負(fù)荷的發(fā)電廠(chǎng)。</p><p> ?。ǘ﹩卧泳€(xiàn)(圖2.2)</p><
29、p> 圖2.2 單元接線(xiàn)示意圖</p><p> (1)優(yōu)點(diǎn):發(fā)電機(jī)與主變壓器容量相同,接線(xiàn)最簡(jiǎn)明清晰,故障影響范圍最小,運(yùn)行可靠、靈活;發(fā)電機(jī)電壓設(shè)備最少,布置最簡(jiǎn)單方便,維護(hù)工作量也最??;繼電保護(hù)簡(jiǎn)單。</p><p> ?。?)缺點(diǎn):主變壓器與高壓斷路器數(shù)量多,增加布置場(chǎng)地與設(shè)備的投資;主變壓器高壓側(cè)出線(xiàn)回路多,布置復(fù)雜,對(duì)簡(jiǎn)化高壓側(cè)接線(xiàn)不利;主變壓器故障時(shí)影響機(jī)組送電。&
30、lt;/p><p> ?。?)一般適用范圍:?jiǎn)螜C(jī)容量一般在100MW及以上機(jī)組,且臺(tái)數(shù)在6臺(tái)及以下者;單機(jī)容量在45MW~80MW之間,經(jīng)經(jīng)濟(jì)比較采用其它接線(xiàn)方式不合適時(shí)。</p><p> ?。ㄈU(kuò)大單元接線(xiàn)(圖2.3)</p><p> 圖2.3 擴(kuò)大單元接線(xiàn)示意圖</p><p> ?。?)優(yōu)點(diǎn):接線(xiàn)簡(jiǎn)單清晰,運(yùn)行維護(hù)方便;與單元接線(xiàn)比
31、較,減少主變壓器臺(tái)數(shù)及其相應(yīng)的高壓設(shè)備,縮小布置場(chǎng)地,節(jié)省投資;與單元接線(xiàn)比較,任一機(jī)組停機(jī),不影響廠(chǎng)用電源供電,本單元兩臺(tái)機(jī)組停機(jī),仍可繼續(xù)有系統(tǒng)主變壓器倒送;減少主變壓器高壓側(cè)出線(xiàn),可簡(jiǎn)化布置和高壓側(cè)接線(xiàn)。</p><p> ?。?)缺點(diǎn):主變壓器故障或檢修時(shí),兩臺(tái)機(jī)組容量不能送出;增加兩臺(tái)低壓側(cè)斷路器,且增大發(fā)電機(jī)電壓短路容量,對(duì)大型變壓器低壓側(cè)可用分裂線(xiàn)圈以限制短路容量。</p><p
32、> ?。?)一般適用范圍:適應(yīng)范圍較廣,能較好的適應(yīng)水電站布置的特點(diǎn),只要電力系統(tǒng)運(yùn)行和水庫(kù)調(diào)節(jié)性能允許,一般都可使用;當(dāng)水電站只有一個(gè)擴(kuò)大單元時(shí),除滿(mǎn)足系統(tǒng)允許條件外,應(yīng)注意避免在主變壓器回路故障或檢修時(shí)造成大量棄水、損失電能和影響下游供水,同時(shí)還應(yīng)考慮有可靠的外來(lái)廠(chǎng)用電源。</p><p> (四) 關(guān)于單元接線(xiàn)中裝設(shè)斷路器問(wèn)題</p><p> 單元接線(xiàn)的發(fā)電機(jī)電壓回路中,
33、具備下列情況之一者,可考慮裝設(shè)斷路器:</p><p> (1)擔(dān)任尖峰負(fù)荷的水電站,經(jīng)常有可能全廠(chǎng)停機(jī),而機(jī)組啟動(dòng)、排水、照明等需通過(guò)變壓器向廠(chǎng)用變倒送電,此時(shí),可在接有廠(chǎng)用變壓器的單元中裝設(shè)斷路器。</p><p> (2)在單元回路分支線(xiàn)上接有近區(qū)負(fù)荷者。</p><p> ?。?)當(dāng)單元之間要求設(shè)置聯(lián)絡(luò)母線(xiàn)時(shí),應(yīng)考慮加裝發(fā)電機(jī)電壓斷路器。</p&g
34、t;<p> 綜合考慮該單元接線(xiàn)不需要裝設(shè)斷路器</p><p> 2.5 主接線(xiàn)方案擬定</p><p> ?。ㄒ唬┲鹘泳€(xiàn)方案初步比較:</p><p> 由以上三種接線(xiàn)方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析和接線(xiàn)示意圖,本著可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的原則,結(jié)合電廠(chǎng)實(shí)際綜合分析,可以得出:</p><p> 單母線(xiàn)和擴(kuò)大單元接線(xiàn)相比較,其可
35、靠性和靈活性都很相近,廠(chǎng)用電都是在發(fā)電機(jī)10.5KV側(cè)取得,然而本電站只有兩臺(tái)發(fā)電機(jī),比較特殊,所以單母線(xiàn)和擴(kuò)大單元接線(xiàn)形式相近。從接線(xiàn)圖中可以明顯地看出單母線(xiàn)接線(xiàn)低壓側(cè)多用三個(gè)(三相)斷路器和三個(gè)(三相)隔離開(kāi)關(guān),增加了一次投資,同時(shí)也增加了其繼電保護(hù)的復(fù)雜程度。所以可以明顯淘汰單母線(xiàn)接線(xiàn)方案,從而保留擴(kuò)大單元接線(xiàn)(方案1)和單元接線(xiàn)方案(方案2)。</p><p> (二)主接線(xiàn)方案的確定</p>
36、;<p><b> 技術(shù)比較:</b></p><p> 方案的技術(shù)特性分析,一般從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析:</p><p><b> 1、供電的可靠性;</b></p><p> 2、運(yùn)行上的安全和靈活性;</p><p> 3、接線(xiàn)和繼電保護(hù)的簡(jiǎn)化;</p>
37、<p> 4、維護(hù)與檢修的方便等。</p><p> 需要說(shuō)明的是:在比較接線(xiàn)方案是,應(yīng)估計(jì)到接線(xiàn)中發(fā)電機(jī)、變壓器、線(xiàn)路、母線(xiàn)等的繼電保護(hù)能否實(shí)現(xiàn)及其復(fù)雜程度。然而經(jīng)驗(yàn)表明,對(duì)任何接線(xiàn)方案都能實(shí)現(xiàn)可靠的繼電保護(hù),由于一次設(shè)備投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二次設(shè)備的投資,所以即使某個(gè)別元件保護(hù)復(fù)雜化,也不能作為不采用較經(jīng)濟(jì)接線(xiàn)方案的理由。</p><p> 從供電的可靠性看:對(duì)于方案2,廠(chǎng)用電
38、從兩臺(tái)發(fā)電機(jī)上取得,即使檢修其中一臺(tái)變壓器和兩機(jī)組停機(jī)電廠(chǎng)也不會(huì)停電,然而兩臺(tái)變壓器同時(shí)故障的可能性非常小。相比方案1,若檢修變壓器電廠(chǎng)就會(huì)停電,否則要另外接入廠(chǎng)用電源,這樣投資就增加了。這樣,方案2的可靠性相對(duì)高些。 </p><p> 從運(yùn)行安全和靈活性看:方案2的變壓器的短路容量比方案1小,對(duì)變壓器和發(fā)電機(jī)的絕緣水平要求相對(duì)較低,安全性相對(duì)較高,其靈活性也比較好。</p><p>
39、 從接線(xiàn)和繼電保護(hù)看:方案1的接線(xiàn)和繼電保護(hù)都相對(duì)方案2較復(fù)雜。</p><p> 從維護(hù)與檢修看:方案1的維護(hù)相比方案2較復(fù)雜,方案1的檢修相比方案2較方便。</p><p> 方案:最后選定擴(kuò)大單元接線(xiàn)</p><p> 2.6 水輪發(fā)電機(jī)的選擇</p><p> 在我國(guó),水電站容量為20~80MVA的發(fā)電機(jī)額定電壓取10.5k
40、V,容量為20~170MVA的發(fā)電機(jī)功率因數(shù)取0.8~0.85。因此可以選發(fā)電機(jī)型號(hào)SF25-16/410,其參數(shù)如下表:</p><p> 表2.1 .發(fā)電機(jī)SF25-16/410參數(shù)表</p><p> (1)主變壓器采用SFPL7-40000型,采用Y0 /△-11接線(xiàn)方式,低壓側(cè)電壓10.5KV,高壓側(cè)242±2×2.5%。</p><p
41、> (2)發(fā)電機(jī)額定電壓10.5kV,5,次暫態(tài)電抗(標(biāo)么值</p><p><b> 2.7變壓器容量</b></p><p> 1、主變?nèi)萘康拇_定 </p><p> 廠(chǎng)用電變壓器容量的選擇和校驗(yàn)應(yīng)符合下列原則:</p><p> a)滿(mǎn)足在各種運(yùn)行方式下,可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷。</p>
42、<p> b)一臺(tái)廠(chǎng)用電變壓器計(jì)劃?rùn)z修或故障時(shí),其余廠(chǎng)用電變壓器應(yīng)能擔(dān)負(fù)I、Ⅱ類(lèi)廠(chǎng)用電負(fù)荷或短時(shí)擔(dān)負(fù)廠(chǎng)用電最大負(fù)荷。但可不考慮一臺(tái)廠(chǎng)用電變壓器計(jì)劃?rùn)z修時(shí)另一臺(tái)廠(chǎng)用電變壓器故障或兩臺(tái)廠(chǎng)用電變壓器同時(shí)故障的情況。</p><p> c)保證需要自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)在故障消除后電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)所連接的廠(chǎng)用電母線(xiàn)電壓不低于額定電壓的60%--65%。</p><p> d)裝設(shè)兩臺(tái)互為備用的
43、廠(chǎng)用電電源變壓器時(shí),每臺(tái)廠(chǎng)用電變壓器的額定容量應(yīng)滿(mǎn)足所有I、n類(lèi)負(fù)荷或短時(shí)滿(mǎn)足廠(chǎng)用電最大負(fù)荷的需要。</p><p> e)裝設(shè)三臺(tái)廠(chǎng)用電電源變壓器互為備用或其中一臺(tái)為明備用時(shí),計(jì)及負(fù)荷分配不均勻等情況,每臺(tái)的額定容量宜為廠(chǎng)用電最大負(fù)荷的50%--60%。</p><p> f)裝設(shè)3臺(tái)以上廠(chǎng)用電電源變壓器時(shí),應(yīng)按其接線(xiàn)的運(yùn)行方式及所連接的負(fù)荷分析確定。</p><
44、p> g)廠(chǎng)用電配電變壓器容量選擇應(yīng)滿(mǎn)足所連接的最大負(fù)荷需要。</p><p> h)廠(chǎng)用電變壓器不宜采用強(qiáng)迫風(fēng)冷時(shí)持續(xù)輸出容量作為額定容量選擇的依據(jù),但對(duì)不經(jīng)常運(yùn)行或經(jīng)常短時(shí)運(yùn)行的廠(chǎng)用電配電變壓器應(yīng)充分利用其過(guò)負(fù)荷能力。</p><p><b> 2.8主變的選擇</b></p><p> 該水電站遠(yuǎn)離負(fù)荷中心,水電站的廠(chǎng)用電很
45、少(0.2%),且沒(méi)有地區(qū)負(fù)荷,因此,選擇主變壓器的容量應(yīng)大致等于與其連接的發(fā)電機(jī)容量。水電廠(chǎng)多數(shù)擔(dān)任峰荷,為了操作方便,其主變壓器經(jīng)常不從電網(wǎng)切開(kāi),因此要求變壓器空載損耗盡量小。</p><p><b> 2.9相數(shù)的選擇</b></p><p> 主變采用三相或單相,主要考慮變壓器的可靠性要求及運(yùn)輸條件等因素。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)有關(guān)規(guī)定,當(dāng)運(yùn)輸條件不受限制時(shí),在33
46、0KV及以下的電廠(chǎng)及變電所均選用三相變壓器。因?yàn)槿嘧儔浩鞅认嗤萘康膯蜗嘧儔浩骶哂泄?jié)省投資,占地面積小,運(yùn)行過(guò)程損耗小的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)本電廠(chǎng)的運(yùn)輸?shù)乩項(xiàng)l件不受限制,因而選用三相變壓器。</p><p> 2.10繞組數(shù)量和連接方式的選擇</p><p> ?。?)繞組數(shù)量選擇:根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定:“最大機(jī)組容量為125MW及以下的發(fā)電廠(chǎng),當(dāng)有兩種升高電壓向用戶(hù)供電與或與系統(tǒng)相
47、連接時(shí),宜采用三繞組變壓器。結(jié)合本電廠(chǎng)實(shí)際,因而采用雙繞組變壓器。</p><p> ?。?)繞組連接方式選擇:我國(guó)110KV及以上的電壓,變壓器繞組都采用連接,35KV一下電壓,變壓器繞組都采用連接。結(jié)合很電廠(chǎng)實(shí)際,因而主變壓器接線(xiàn)方式采用連接,根據(jù)題目要求的</p><p> 2.11普通型與自偶型選擇</p><p> 根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定:“
48、在220KV及以上的電壓等級(jí)才宜優(yōu)先考慮采用自偶變壓器。自偶變壓器一般作為聯(lián)絡(luò)變壓器和連接兩個(gè)直接接地系統(tǒng)。從經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā),結(jié)合本電廠(chǎng)實(shí)際,選用普通型變壓器。</p><p> 根據(jù)題目給定變壓器型號(hào)SFPL7-40000采用Y0 /△-11接線(xiàn)方式,低壓側(cè)電壓10.5KV,高壓側(cè)242±2×2.5%。</p><p> 查《變壓器常用技術(shù)數(shù)據(jù)與故障監(jiān)測(cè)及實(shí)驗(yàn)新
49、技術(shù)實(shí)用手冊(cè)》主要技術(shù)參數(shù)如下: 額定容量:40000/40000(KVA) 額定電壓:高壓—242±2×2.5% ; 低壓—10.5(KV) 連接組標(biāo)號(hào):Ynd11 空載損耗:51(KW) 短路損耗:12~14(KW) 空載電流(%):0.7所以一次性選擇兩臺(tái)SFPL7-40000型變壓器為主變。 </p><p> 表2.2 電力變壓器技術(shù)參數(shù)</p>&l
50、t;p> 2.12 各級(jí)電壓中性點(diǎn)運(yùn)行方式選擇</p><p> 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,中性點(diǎn)運(yùn)行方式的正確與否關(guān)系到電壓等級(jí)、絕緣水平、通信干擾、接地保護(hù)方式、運(yùn)行的可靠性、系統(tǒng)接線(xiàn)等許多方面。目前,我國(guó)電力系統(tǒng)中普遍采用的中性點(diǎn)運(yùn)行方式有中性點(diǎn)直接接地、中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地等方式接地。</p><p> 隨著電力網(wǎng)電壓等級(jí)的升高,對(duì)絕緣的投資大大增加,為了降低設(shè)備造價(jià)
51、,可以采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。目前,我國(guó)對(duì)110kV及以上電力系統(tǒng)一般都采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng),其優(yōu)點(diǎn)是:?jiǎn)蜗嘟拥貢r(shí),其中性點(diǎn)電位不變,非故障相對(duì)地電壓接近相電壓(可能略有增大),因此降低了絕緣投資。3~10kV電力網(wǎng)中,當(dāng)單相接地電流小于30A時(shí),采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)均采用非直接接地方式,本設(shè)計(jì)方案采用的是單元接線(xiàn),所以按規(guī)程應(yīng)該采用經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地方式。</p><p> 綜上所述,2200
52、kV側(cè)采用中性點(diǎn)直接接地方案,10.5KV側(cè)采用不接地方案,發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)采用經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地方案。</p><p> 第三章 短路電流計(jì)算</p><p> 3.1 短路電流計(jì)算的基本假設(shè)</p><p> ?。?)短路過(guò)程中各發(fā)電機(jī)之間不發(fā)生搖擺,并認(rèn)為所有發(fā)電機(jī)的電勢(shì)都相同電位。</p><p> ?。?)負(fù)荷只作近似估計(jì),或當(dāng)作恒
53、定電抗,或當(dāng)作某種臨時(shí)附加電源,視具體情況而定。</p><p> ?。?)不計(jì)磁路飽和。系統(tǒng)各元件的參數(shù)都是恒定的,可以用疊加原理。</p><p> ?。?)對(duì)稱(chēng)三相系統(tǒng)。出不對(duì)稱(chēng)短路故障處不對(duì)稱(chēng)之外,實(shí)際系統(tǒng)都是對(duì)稱(chēng)的。</p><p> ?。?)忽略了高壓線(xiàn)的電阻電容,忽略變壓器的電阻和勵(lì)磁電流,這就是說(shuō),發(fā)電機(jī)、輸電、變電和用電的元件均勻純電抗表示。<
54、;/p><p> ?。?)金屬性短路,即不計(jì)過(guò)度電阻的影響,認(rèn)為過(guò)渡電阻為零的短路情況。</p><p> 3.2 電路元件的參數(shù)計(jì)算</p><p> 選取基準(zhǔn)容量為100MVA,歸算到220KV側(cè)進(jìn)行標(biāo)么值計(jì)算。</p><p> 具體的計(jì)算過(guò)程詳見(jiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)。</p><p> 3.3 網(wǎng)絡(luò)變換與簡(jiǎn)化方法
55、</p><p> 綜合運(yùn)用Y—變換,網(wǎng)絡(luò)中間點(diǎn)消去法,對(duì)該電廠(chǎng)的接線(xiàn)與外界接線(xiàn)進(jìn)行變換和簡(jiǎn)化。</p><p> 具體的計(jì)算過(guò)程詳見(jiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)。</p><p> 3.4 短路電流實(shí)用計(jì)算方法</p><p> 在工程計(jì)算中短路電流的計(jì)算常采用實(shí)用曲線(xiàn)法,其計(jì)算步驟如下:</p><p> (1)選擇計(jì)算
56、短路點(diǎn);</p><p> ?。?)畫(huà)等值網(wǎng)絡(luò)圖;</p><p> A、選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓。</p><p> B、首先去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷分支。線(xiàn)路電容、各元件的電阻,發(fā)電機(jī)電抗用次暫態(tài)電抗。</p><p> C、將各元件電抗換算為同一基準(zhǔn)的標(biāo)么值電抗。</p><p> D、匯出等值網(wǎng)絡(luò)圖,并將各元
57、件電抗統(tǒng)一編號(hào)。</p><p> E、化簡(jiǎn)等值網(wǎng)絡(luò):為計(jì)算不同短路點(diǎn)的短路電流值,需要將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡(jiǎn)為短路點(diǎn)為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò),并求出各電流與短路點(diǎn)之間的電抗,即轉(zhuǎn)移電抗以及無(wú)限大電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。</p><p> ?。?)求出計(jì)算電抗,</p><p> 式中為第i臺(tái)等值發(fā)電機(jī)的額定容量。</p><p> ?。?)由
58、運(yùn)算曲線(xiàn)查出個(gè)電源供給的短路電流周期分量標(biāo)么值(運(yùn)算曲線(xiàn)只作到)。</p><p> ?。?)計(jì)算無(wú)限大功率的電源供給的短路電流周期分量。</p><p> ?。?)計(jì)算短路電流周期分量有名值和短路容量。</p><p> (7)計(jì)算沖擊電流。</p><p> ?。?)繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表(表13.1)。</p><
59、p> 具體的計(jì)算過(guò)程詳見(jiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)。</p><p> 第四章 電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)</p><p> 4.1 電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)定</p><p> 選擇與校驗(yàn)電氣設(shè)備時(shí),一般應(yīng)滿(mǎn)足正常工作條件及承受短路電流的能力,并注意因地制宜,力求經(jīng)濟(jì),同類(lèi)設(shè)備盡量減少品種,同時(shí)考慮海拔、濕熱帶、污穢地區(qū)等特殊環(huán)境條件。本設(shè)計(jì)主要考慮溫度和海拔兩個(gè)環(huán)境因素。
60、</p><p> 4.1.1 按正常工作條件選擇</p><p> 1、電器、電纜允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓,即;電器、導(dǎo)體長(zhǎng)期允許電流不得小于該回路的最大持續(xù)工作電流,即。</p><p> 在計(jì)算發(fā)電機(jī)變壓器回路最大持續(xù)工作電流時(shí),應(yīng)按額定電流增加5%。這是考慮到在電壓降低5%時(shí),為確保功率輸出額定,則電流允許超5%。</p&g
61、t;<p> 在選擇導(dǎo)體、電器時(shí),應(yīng)注意環(huán)境條件:</p><p> 2、110KV及以下電器,用于海拔不超過(guò)2000米時(shí),可選用一般產(chǎn)品。</p><p> 4.1.2 按短路條件校驗(yàn)</p><p> 包括動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開(kāi)斷電流,一般按三相短路驗(yàn)算。</p><p><b> 1、短路熱穩(wěn)定校
62、驗(yàn)</b></p><p> 式中:—電器設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流及相</p><p> —短路電流產(chǎn)生的熱脈沖</p><p><b> 計(jì)算用下式:</b></p><p> 式中:、、—分別為短路發(fā)生瞬間、短路切除時(shí)間、短路切除時(shí)間的短路電流周期性分量(KA)</p><p&
63、gt; —短路切除(持續(xù))時(shí)間,為繼電保護(hù)時(shí)間與斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間之和(S)</p><p> T—短路電流非周期分量等效時(shí)間,對(duì)于發(fā)電機(jī)出口可取0.15~0.2S,發(fā)電廠(chǎng)升壓母線(xiàn)取0.08~0.1S,一般變電所取0.05S。若切除時(shí)間大于1S,只需考慮周期分量。</p><p><b> 2、短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p>
64、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)一般采用短路沖擊電流峰值,當(dāng)回路的沖擊系數(shù)與設(shè)備規(guī)定值不同,而且沖擊電流值接近于設(shè)備極限通過(guò)電流峰值時(shí),需要校驗(yàn)短路全電流有效值。</p><p><b> 校驗(yàn)條件:</b></p><p><b> 或</b></p><p> 式中:—短路沖擊電流峰值(KA);</p><p>
65、; —短路全電流有效值(KA);</p><p> —電器允許極限通過(guò)電流峰值(KA);</p><p> —電器允許的極限通過(guò)電流有效值(KA)。</p><p> 3、電器的開(kāi)斷電流校驗(yàn)時(shí),電器的開(kāi)斷計(jì)算時(shí)間取主保護(hù)時(shí)間及斷路器固有分閘時(shí)間之和。這里,我們按最壞的情況考慮,主保護(hù)失靈,機(jī)端斷路器取后備保護(hù)時(shí)間2S,其余的取4S。</p>&
66、lt;p> 4、《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》</p><p> “用熔斷保護(hù)的導(dǎo)體和電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定,除用有限流作用的熔斷器保護(hù)者外,導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定仍應(yīng)驗(yàn)算?!?lt;/p><p> 4.2 斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇和校驗(yàn)條件</p><p> 斷路器可按下表進(jìn)行選擇和校驗(yàn)</p><p> 隔離開(kāi)關(guān)可按下表進(jìn)行選擇和校驗(yàn)
67、</p><p> 第二部分 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)</p><p> 第五章 短路電流計(jì)算過(guò)程</p><p> 1.阻抗元件標(biāo)么值計(jì)算</p><p><b> 一、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)圖</b></p><p> 二、把個(gè)參數(shù)歸算到220KV側(cè),取平均電壓,。計(jì)算標(biāo)么值如下:</p>
68、<p><b> 發(fā)電機(jī): </b></p><p><b> 變壓器: </b></p><p> 第六章 電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)部分計(jì)算</p><p> 6.1 斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇和校驗(yàn)</p><p> 6.1.1 機(jī)端斷路器和隔離開(kāi)關(guān)(10.5KV)的選擇和校驗(yàn)&
69、lt;/p><p> 發(fā)電機(jī)最大持續(xù)工作電流為:</p><p> 短路切除時(shí)間為,,故應(yīng)不計(jì)非周期分量。</p><p> 表中列出斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的有關(guān)參數(shù),并與計(jì)算數(shù)據(jù)比較。</p><p> 斷路器、隔離開(kāi)關(guān)選擇結(jié)果表</p><p> 由表中數(shù)據(jù)對(duì)比均滿(mǎn)足校驗(yàn)條件,因此機(jī)端斷路器可選ZN12-10型斷路
70、器型斷路器、機(jī)端隔離開(kāi)關(guān)可選GN2—10型隔離開(kāi)關(guān)。</p><p> 6.1.2 主變壓器出口斷路器和隔離開(kāi)關(guān)(220KV)的選擇和校驗(yàn)</p><p> 主變壓器出口最大持續(xù)工作電流為:</p><p> 據(jù)題目要求,選用SW6-220型斷路器,隔離開(kāi)關(guān)選用GW4-220型變壓器出口短路時(shí),則流過(guò)變壓器出口斷路器的短路電流為:</p>&l
71、t;p> 斷路器、隔離開(kāi)關(guān)選擇結(jié)果表</p><p> 由表中數(shù)據(jù)對(duì)比均滿(mǎn)足校驗(yàn)條件,因此主變壓器出口斷路器可選LW6-220型斷路器、主變壓器出口隔離開(kāi)關(guān)可選GW7—220D型隔離開(kāi)關(guān)。</p><p> 6.1.3. 220KV 出線(xiàn)短路器和隔離開(kāi)關(guān)</p><p> 此處發(fā)生短路和變壓器220KV側(cè)一樣故型號(hào)選擇一樣,斷路器、隔離開(kāi)關(guān)選擇結(jié)果表
72、</p><p> 由表中數(shù)據(jù)對(duì)比均滿(mǎn)足校驗(yàn)條件,因此主變壓器出口斷路器可選LW6-220型斷路器、主變壓器出口隔離開(kāi)關(guān)可選GW7—220D型隔離開(kāi)關(guān)。</p><p> 6.2 導(dǎo)體、電纜的選擇和校驗(yàn)</p><p> 6.2.1 220kv母線(xiàn)的選擇校驗(yàn)</p><p> 1、按持續(xù)工作電流選擇流過(guò)母線(xiàn)的最大長(zhǎng)期工作電流選擇母線(xiàn)
73、截面。</p><p> 最大工作電流為: </p><p> 選用50x5的鋁線(xiàn),平放時(shí)=637A,周?chē)h(huán)境為30時(shí)(按當(dāng)?shù)啬曜罡邷囟龋瑒t溫度修正系數(shù)為:</p><p><b> K=</b></p><p><b> 2、熱穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p&
74、gt; 母線(xiàn)保護(hù)時(shí)間3s斷路器全斷開(kāi)時(shí)間0.06s短路持續(xù)時(shí)間3.06s</p><p><b> 周期分量的熱效應(yīng):</b></p><p><b> [(kA).S]</b></p><p> 正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度:</p><p> 由,查表得C=99,則滿(mǎn)足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體的截面
75、為</p><p><b> 故滿(mǎn)足熱穩(wěn)定要求。</b></p><p><b> 個(gè)人總結(jié)</b></p><p> 在對(duì)發(fā)電廠(chǎng)一次系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上,對(duì)發(fā)電廠(chǎng)的配電裝置布置、防雷保護(hù)、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置、同期系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)均做了初步簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程是一次將理論與實(shí)際相結(jié)合的初步過(guò)程,起到學(xué)以致用,鞏固和加
76、深對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的理解,樹(shù)立工程設(shè)計(jì)的觀(guān)念,提高了電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力的作用。</p><p><b> 。</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1] 水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè).電氣二次.北京.水利電力出版社,1989.8</p><
77、p> [2] 水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè).電氣二次.北京.水利電力出版 社,1989.8 </p><p> [3] 水利電力部西部電力設(shè)計(jì)院編.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè).電氣一次部分.水利電力出版社,1989.12</p><p> [4] 水利電力部西部電力設(shè)計(jì)院編.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè).電氣二次部分.水利電力出版社,1989.12</p&g
78、t;<p> [5] 許建安主編.中小型水電站設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:水利水電出版社,2002</p><p> [6] 劉天琪,邱曉燕編著.電力系統(tǒng)分析理論.北京:科學(xué)出版社,2005</p><p> [7] 熊信銀主編,朱永利副主編.發(fā)電廠(chǎng)電氣部分.第三版.北京:中國(guó)電力出版社,2004.9</p><p> [8] 賀家珍,宋從矩合編.電力系統(tǒng)
79、繼電保護(hù)原理.第三版.北京:中國(guó)電力出版社,1994.10</p><p> [9] 應(yīng)敏華,程乃蕾主編,常美生編寫(xiě).供用電工程.北京:中國(guó)電力出版社,2006.9</p><p> [10] 卓樂(lè)友編著.電力工程電氣設(shè)計(jì)200例.北京:中國(guó)電力出版社,2004</p><p> [11] 水力水電電氣信息網(wǎng)組織編寫(xiě).水電站電氣主接線(xiàn)圖冊(cè).北京:中國(guó)水力水電出
80、版社,2004.3</p><p> [12] 賀永華主編.發(fā)電廠(chǎng)及變電站的二次回路.北京:中國(guó)電力出版社,2007</p><p> 發(fā)電機(jī)SF25-16/410參數(shù)表</p><p> 主變壓器采用SFPL7-40000型,采用Y0 /△-11接線(xiàn)方式,低壓側(cè)電壓10.5KV,高壓側(cè)242±2×2.5%。</p><
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