電氣自動化畢業(yè)設(shè)計69頁

1、遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）說 明 書題 目 某水電站電氣一次及發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)設(shè)計專 業(yè) 電氣自動化班 級 自動化082 學(xué) 生 劉 云 恒 指導(dǎo)教師 王 秀 麗 2016 年65目 錄前 言1第一章 電氣主接線設(shè)計21.1 設(shè)計原則21.2 各方案比較3第二章 廠用電設(shè)計82.1 廠用電設(shè)計原則8第三章 短路電流計算93.1 對稱短路電流計算93.2 非對稱短路電流計算19第四章 電器主設(shè)備選擇304.1對方案I的各主設(shè)備選擇304.2 對方案的各主設(shè)備選擇44第五章 發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)原理設(shè)計及保護(hù)原理465.1 初步分析465.2 對F1 的保護(hù)整定計算475.3

2、 對F5的保護(hù)整定計算：50第六章 計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)方案論證選擇546.1 系統(tǒng)功能546.2 監(jiān)控對象566.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)56小 結(jié)58致 謝59參考文獻(xiàn)60附 錄62附 錄63前 言隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對能源的需求量也越來越大，然而能源的不足與需求之間的矛盾在近幾年不斷惡化，國家急需電力事業(yè)的發(fā)展，為我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供保障。就我國目前的電力能源結(jié)構(gòu)來看，我國主要是以火電為主，但是火電由于運行過程中污染大，在煤炭價格高漲的今天，火電的運行成本也較高，受鍋爐和其他火電廠用電設(shè)備的影響，其資源利用率較低，一般熱效率只有30%-50%左右。與之相比水電就有很多明顯的優(yōu)勢。因此，關(guān)于電力系統(tǒng)水電站

3、設(shè)計方面的論文研究就顯得格外重要。本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題來源于青海省直崗拉卡水電站。主要針對直崗拉卡水電站在電力系統(tǒng)的地位，擬定本電廠的電氣主接線方案，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定推薦方案，對其進(jìn)行短路電流的計算，對電廠所用設(shè)備進(jìn)行選擇，然后對各級電壓配電裝置及總體布置設(shè)計。并且對其發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)進(jìn)行設(shè)計。在這些設(shè)計過程中需要用到各種電力工程設(shè)計手冊，并且借用AutoCAD輔助工具畫出其電氣主接線圖、室外配電裝置圖、發(fā)電機(jī)保護(hù)的原理接線圖、展開圖、保護(hù)屏的布置及端子排接線圖。故本論文屬于典型的針對某工程進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計的工程設(shè)計類論文。通過本論文的研究，可以使直崗拉卡水電站安全可靠的在系統(tǒng)中運行，保證其

4、持續(xù)可靠的供電。也能提高自己使用AutoCAD,word等軟件的能力，培養(yǎng)出自己工程設(shè)計的觀念，是對大學(xué)四年所學(xué)理論知識與實踐的融合。第一章 電氣主接線設(shè)計1.1 設(shè)計原則電氣主接線是水電站由高壓電氣設(shè)備通過連線組成的接收和分配電能的電路。電氣主接線根據(jù)水電站在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足運行可靠、簡單靈活、操作方便、易于維護(hù)檢修、利于遠(yuǎn)方監(jiān)控和節(jié)約投資等要求。在電氣主接線設(shè)計時，綜合考慮以下方面： 保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本的要求。在設(shè)計時，除對主接線形式予以定性評價外，對于比較重要的

5、水電站需要進(jìn)行定量分析和計算。直崗拉卡水電站雖然是一個中小型水電站，但是由于擔(dān)負(fù)了許多工業(yè)企業(yè)，及農(nóng)業(yè)抗旱排澇等供電任務(wù)，因而必須滿足必要的供電可靠性。 具有經(jīng)濟(jì)性在主接線設(shè)計時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。欲使主接線可靠、靈活，將導(dǎo)致投資增加。所以必須把技術(shù)與經(jīng)濟(jì)兩者綜合考慮，在滿足供電可靠、運行靈活方便的基礎(chǔ)上，盡量使設(shè)備投資費用和運行費用為最少。 具有一定的靈活性和方便性，并能適應(yīng)遠(yuǎn)方監(jiān)控的要求。主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行方式的轉(zhuǎn)換。不僅正常運行時能安全可靠地供電，而且無論在系統(tǒng)正常運行還是故障或設(shè)備檢修時都能適應(yīng)遠(yuǎn)方監(jiān)控的要求，并能靈活、簡單、迅速地倒換運行方

6、式，使停電時間最短，影響范圍最小。顯然，復(fù)雜地接線不會保證操作方便，反而使誤操作機(jī)率增加。但是過于簡單的接線，則不一定能滿足運行方式的要求，給運行造成不便，甚至增加不必要的停電次數(shù)和停電時間。 具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，已投產(chǎn)的水電站可能需要擴(kuò)大機(jī)組容量，從主變壓器的容量、數(shù)量到饋電線路數(shù)均有擴(kuò)建的可能，有的甚至需要升壓，所以在設(shè)計主接線時應(yīng)留有發(fā)展余地，不僅要考慮最終接線的實現(xiàn)，同時還要兼顧到分期過渡接線的可能和施工的方便。根據(jù)以上幾點，對直崗拉卡水電站的主接線擬定以下幾種方案。1.2 各方案比較方案本方案采用了兩個擴(kuò)大單元接線和一個單元接線，110kv側(cè)采用了雙母接線。雙母接線

7、的供電可靠性較高，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷，檢修任一組母線上的隔離開關(guān)也不需要中斷供電，且調(diào)度靈活，各個電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到一組母線上，能靈活適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。擴(kuò)建性也非常號，可以向母線左右方向任意擴(kuò)建，且施工過程也不會停電，只是雙母接線多了一臺旁路斷路器，投資有所增加。圖1-1 電氣主接線方案方案本方案采用了兩個擴(kuò)大單元接線和一個單元接線與110kv側(cè)直接相連。110kv側(cè)為單母分段帶專用旁路斷路器的旁路母線接線方式。其特點是：擴(kuò)大單元接線接線方式簡單清晰，運行維護(hù)方便，且減少了主變壓器高壓側(cè)出現(xiàn)，簡化了高壓側(cè)接線和布置，使整個電氣接線設(shè)備

8、較省。單元接線的接線簡單、清晰、運行靈活、維護(hù)工作量少且繼電保護(hù)簡單，但由于主變壓器與高壓電氣設(shè)備增多，高壓設(shè)備布置場地增加，整個電氣接線投資也增大。其110kv側(cè)的單母分段帶專用旁路斷路器的母線接線方式中,由于增加了分段其全廠停電的可能性為0，且任一臺斷路器檢修時都不會引起停電，其供電可靠性較高圖1-2 電氣主接線方案方案本方案采用了兩個擴(kuò)大單元接線，一個單元接線，110kv側(cè)采用了雙母帶旁母的接線方式。此種接線方式大大提高了供電的可靠性，但是由于有了專用的旁路母線，多裝了價高的斷路器和隔離開關(guān)，大大增加了投資，此種接線方式對于供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的，但是對于供電可靠性要求不

9、是很高的中小型水電站來說不是很適用。圖1-3 電氣主接線方案方案本方案采用了兩個擴(kuò)大單元接線和一個單元接線，110kv側(cè)采用了單母接線的方式，此種接線雖然接線方式簡單，投資很少，但是其供電可靠性大大降低，其母線一旦出現(xiàn)故障就會造成全廠停電，嚴(yán)重影響了持續(xù)供電。圖1-4 電氣主接線方案方案本方案采用了一個發(fā)電機(jī)單母接線和兩個單元接線，1110kv側(cè)采用雙母接線的方式。發(fā)電機(jī)單母接線使主變壓器數(shù)量減少，投資節(jié)省，接線簡單明了，運行方便，但是發(fā)電機(jī)電壓配殿裝置元件多，增加檢修工作量，母線或與母線所相連的隔離開關(guān)故障或檢修時，三臺發(fā)電機(jī)都要停電，可靠性及靈活性較差。圖1-5 電氣主接線方案綜合分析上述

10、五種方案，再結(jié)合該水電站為中小型水電站的實際情況，擬定的主接線應(yīng)以經(jīng)濟(jì)性為主，但其可靠性也需要考慮，方案一和方案二最能滿足這兩項要求，故最終選定方案一和方案二為最終比較方案。方案的可靠性比方案一高，如果在投資相差不多的情況小應(yīng)該首選方案，如果在方案比方案投資低較多則從經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)應(yīng)選擇方案。第二章 廠用電設(shè)計2.1 廠用電設(shè)計原則廠用電接線的設(shè)計應(yīng)按照運行、檢修和施工的要求，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃，積極慎重地采用成熟地新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)，保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)地運行。其具體有如下一些要求： 接線方式和電源容量，應(yīng)充分考慮廠用設(shè)備在正常、事故、檢修、啟動、停運等方式下地供電要求

11、，并盡可能地使切換操作簡便，使啟動（備用）電源能迅速投入。 盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障影響范圍，避免引起全廠停電故障。各臺機(jī)組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)獨立，以保證在一臺機(jī)組故障停運或其輔助機(jī)發(fā)生電氣故障時，不影響其他機(jī)組的正常運行。 充分考慮電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運行方式，特別主要對公用廠用負(fù)荷的影響。要方便過渡，盡少改變接線和更換設(shè)備。根據(jù)上述要求，結(jié)合本水電站為中小型水電站，以及廠用電分為6kV和380kV兩個電壓等級的實際情況，其廠用電設(shè)計祥見附錄：第三章 短路電流計算3.1 對稱短路電流計算發(fā)電機(jī)，變壓器及系統(tǒng)的主要參數(shù)如下：發(fā)電機(jī)參數(shù)：45MW，cos，額定電壓10.5kV變壓

12、器參數(shù)：3臺，1T:50MVA, 2T: , 100MV系統(tǒng)參數(shù)：110kV出線四回，正序阻抗（標(biāo)么值）：0.91716，零序阻抗（標(biāo)么值）1.1235，三相短路容量：2543MVA，單相短路容量：2529.9MVA。對方案的系統(tǒng)正序阻抗網(wǎng)絡(luò)等值圖為1：圖3-1 正序阻抗網(wǎng)絡(luò)等值圖取基準(zhǔn)值：，時，, ，5.020kA,45MW功率因素為0.95的機(jī)組容量為; 發(fā)電機(jī):=0.23變壓器:= 系統(tǒng)阻抗：對點進(jìn)行短路計算2：網(wǎng)絡(luò)簡化如下：圖3-2 網(wǎng)絡(luò)簡化圖 繼續(xù)簡化上圖：圖3-3 網(wǎng)絡(luò)簡化圖再化簡得：圖3-4 網(wǎng)絡(luò)簡化圖三相短路電流周期分量計算：系統(tǒng)A側(cè)：B側(cè)（）的計算電抗為由計算電抗查水輪機(jī)短路

13、電流運算曲線得： 10.5kV側(cè)額定電流為：因此： C側(cè)（）的計算電抗為： 由計算電抗查短路電流運算曲線得： 其10.5kV側(cè)的額定電流為：因此： 所以，點的三相短路電流為： 點三相短路沖擊電流及全電流最大有效值計算:(1).系統(tǒng)A側(cè)和三電源B側(cè)的值采用遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)地點發(fā)生短路時的數(shù)值，則1.80，0.97=1.80(16.036+5.876)=55.779KA (16.036+5.876) (2)C側(cè)二電源的，值采用發(fā)電機(jī)機(jī)端短路時的值，故1.90，0.931.9026.49871.200KA26.498(3) 總的沖擊電流及全電流為：55.77971.200126.979KA=33.3666

14、+35.608=68.974KA點短路電流熱效應(yīng)計算： 其中t取4S=6491.953k點短路電流計算.網(wǎng)絡(luò)簡化如下，并結(jié)合其正序阻抗圖得，圖3-5 點正序阻抗網(wǎng)絡(luò)圖 三相短路電流周期分量計算：系統(tǒng)A側(cè)：B側(cè)（）的計算電抗為：由計算電抗查水輪機(jī)短路電流運算曲線得： 其110kV側(cè)得額定電流為：因此： C側(cè)（）的計算電抗為： 由計算電抗查水輪機(jī)短路電流運算曲線得： 其110kV側(cè)得額定電流為： 因此： 所以，點的三相短路電流為： 點三相短路沖擊電流及全電流最大有效值計算：因為點在發(fā)電廠高壓側(cè)母線上，所以1.80，0.97=7.426短路電流熱效應(yīng)計算： 其中t取4s = =202.001 k對點

15、短路電流計算：網(wǎng)絡(luò)簡化如下圖，并結(jié)合其正序阻抗圖，得：圖3-6 正序阻抗網(wǎng)絡(luò)等值圖 繼續(xù)簡化得：圖3-7 網(wǎng)絡(luò)簡化圖三相短路電流周期分量計算：系統(tǒng)A側(cè)：B側(cè)（）的計算電抗為： 由計算電抗查水輪機(jī)短路電流運算曲線得： 10.5kV側(cè)的額定電流為： 因此： C側(cè)的計算電抗為： 由計算電抗查水輪機(jī)短路電流運算曲線得： 10.5kV側(cè)的額定電流為： 因此： 所以，點的三相短路電流為： 點三相短路沖擊電流及全電流最大有效值計算：A側(cè)和B側(cè)采用遠(yuǎn)離發(fā)電廠地點，故1.80，0.97 C側(cè)采用發(fā)電機(jī)機(jī)端，故1.90，0.93 所以，總的和為：39.19433.68272.876kA =23.445+20.77

16、4=44.219Ka短路電流熱效應(yīng)計算： 其中t取4s = =2442.920 k三相短路電流計算成果匯總見附錄：3.2 非對稱短路電流計算該系統(tǒng)的負(fù)序阻抗與正序阻抗圖相比只是發(fā)電機(jī)出口端的負(fù)序阻抗是正序阻抗的1.45倍，故負(fù)序阻抗如下3：圖3-8負(fù)序阻抗網(wǎng)絡(luò)圖該系統(tǒng)的零序阻抗為，由原始資料可知線路的零序阻抗為1.1235，故其零序阻抗圖為：圖3-9零序阻抗網(wǎng)絡(luò)圖（一） 正序網(wǎng)絡(luò)的變換4 短路點等效后的正序阻抗圖為：圖3-10 點正序阻抗網(wǎng)絡(luò)圖短路點等效后的正序阻抗圖為：圖3-11 點正序簡化圖短路點等效后的正序阻抗圖為;圖3-12 點正序簡化圖(二).負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的變換短路點等效后的負(fù)序阻抗圖為

17、：圖3-13 點負(fù)序阻抗等值圖再簡化得,圖3-14 點負(fù)序簡化圖短路點等效后的負(fù)序阻抗圖為：圖3-15 點負(fù)序簡化圖 短路點等效后的負(fù)序阻抗圖為：圖3-16 點負(fù)序簡化圖 再化簡得：圖3-17 點負(fù)序簡化圖 （三）零序網(wǎng)絡(luò)的變換：短路點等效后的零序阻抗圖為：圖3-18 點零序簡化圖 再化簡為：圖3-19 點零序簡化圖 短路點等效后的零序阻抗圖為：圖3-20 點零序簡化圖 短路點等效后的零序阻抗圖為：圖3-21 點零序簡化圖 再化簡得：圖3-21 點零序簡化圖 不對稱短路電流計算（一）點短路正序綜合阻抗 負(fù)序綜合阻抗 零序綜合阻抗 1. 單相短路電流正序電流的標(biāo)么值 正序電流的有名值 單相短路電

18、流 2. 單相短路電流正序電流的標(biāo)么值 正序電流的有名值 兩相短路電流 3. 兩相接地短路電流正序電流的標(biāo)么值 正序電流的有名值 兩相接地短路電流 (二) 點短路正序綜合阻抗 負(fù)序綜合阻抗 零序綜合阻抗 1. 單相短路電流正序電流的標(biāo)么值 正序電流的有名值 單相短路電流 2. 單相短路電流正序電流的標(biāo)么值 正序電流的有名值 兩相短路電流 3. 兩相接地短路電流正序電流的標(biāo)么值 正序電流的有名值 兩相接地短路電流 (三) 點短路正序綜合阻抗 負(fù)序綜合阻抗 零序綜合阻抗 1. 單相短路電流正序電流的標(biāo)么值 正序電流的有名值 單相短路電流 2. 單相短路電流正序電流的標(biāo)么值 正序電流的有名值 兩相短

19、路電流 3. 兩相接地短路電流正序電流的標(biāo)么值 正序電流的有名值 兩相接地短路電流 不對稱短路計算結(jié)果如下：表3.1不對成短路電流計算結(jié)果短路點單相短路電流(kA)兩相短路電流(kA)兩相接地短路電流(kA)34.8067.92321.11436.0015.82521.33439.9627.85423.947因為方案的等效阻抗圖與方案相同，故方案的短路電流計算結(jié)果與方案也相同。第四章 電器主設(shè)備選擇4.1對方案I的各主設(shè)備選擇其接線方式如下圖：圖4-1 方案主接線圖斷路器和隔離開關(guān)的選擇5對D1D4斷路器和G1G4隔離開關(guān)的選擇A.對10.5kV D1D4斷路器的選擇（1）按額定電壓選擇：斷路

20、器的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)額定電壓，即（2）按額定電流選擇 斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負(fù)荷電流，即（3）按開斷電流選擇 若在D1D4上側(cè)短路時流過D1D4的短路電流為F1流過的短路電流，即為26.498/213.249kA，而在D1D4下側(cè)短路時流過D1D4的短路電流為系統(tǒng)和F2F5的短路電流之和，即16.0365.87613.24935.161kA，故應(yīng)按D1D4下側(cè)短路時來選擇設(shè)備，其短路電流為35.161kA。 斷路器的額定開斷電流不應(yīng)小于斷路器開斷瞬間的短路電流周期分量。即（4）按動穩(wěn)定電流選擇 電器允許通過的動穩(wěn)定電流不小于短路沖擊電流，即（5）按熱穩(wěn)定度校驗代入上式

21、，得 則B.對10.5kV G1G4隔離開關(guān)的選擇（1）按額定電壓選擇： （2）按額定電流校驗： （3）按動穩(wěn)定度校驗： （4）按熱穩(wěn)定度校驗： 選擇D1D4為型斷路器選擇G1G4為型隔離開關(guān)表4.1 所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)計算數(shù)據(jù)10101030003000273543335.1613938.1413016094.58由上表可知所選斷路器和隔離開關(guān)的技術(shù)參數(shù)能滿足對D5，D6斷路器和G6G9隔離開關(guān)選擇A對110kV D5，D6斷路器的選擇（1）按額定電壓選擇：斷路器的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)額定電壓，即（2）按額定電流選擇 斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負(fù)荷電流，即

22、（3）按開斷電流選擇 若在D5，D6上側(cè)短路時流過D5，D6的短路電流為F1和F2流過的短路電流為1.445kA，而在D5，D6下側(cè)短路時流過D5，D6的短路電流為系統(tǒng)和F3F5的短路電流之和，即3.8322.1495.981kA，故應(yīng)按D5，D6下側(cè)短路時來選擇設(shè)備，其短路電流為5.981kA。 斷路器的額定開斷電流不應(yīng)小于斷路器開斷瞬間的短路電流周期分量。即（4）按動穩(wěn)定電流選擇 電器允許通過的動穩(wěn)定電流不小于短路沖擊電流，即（5）按熱穩(wěn)定度校驗代入上式，得 則B.對110kV G6G9隔離開關(guān)的選擇（1）按額定電壓選擇： （2）按額定電流選擇： （3）按動穩(wěn)定選擇： （4）按熱穩(wěn)定度校驗

23、： 選擇D5，D6為SW6110型斷路器選擇G6G9為GW4110D型隔離開關(guān)表4.2 所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)SW6110GW4110D計算數(shù)據(jù)110110110120012005223155981132425808015225由上表可知所選斷路器和隔離開關(guān)的技術(shù)參數(shù)能滿足對10.5kV G5斷路器的選擇（1）按額定電壓選擇： 斷路器的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)額定電壓，即（2）按額定電流選擇 斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負(fù)荷電流，即（3）按動穩(wěn)定電流選擇 若在G5上側(cè)短路時流過G5的短路電流為F5流過的短路電流為12.535kA，而在G5下側(cè)短路時流過G5的短路電流為

24、系統(tǒng)和F1F4的短路電流之和，即9.1256.37615.501kA，15.50112.535，故按G5下側(cè)短路時來選擇設(shè)備，其短路電流為15.501kA。 電器允許通過的動穩(wěn)定電流不小于短路沖擊電流，即（4）按熱穩(wěn)定度校驗： 其中 代入上式得則表4.3 所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)GN210計算數(shù)據(jù)101030002735101150010041649由上表可知所選斷路器和隔離開關(guān)的技術(shù)參數(shù)符合要求對D7斷路器和G10,G11隔離開關(guān)選擇.A 對110kV側(cè)D7斷路器的選擇（1）按額定電壓選擇：斷路器的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)額定電壓，即（2）按額定電流選擇 斷路器的額定電流不小于

25、流過斷路器的長期負(fù)荷電流，即INImax kA（3）按開斷電流選擇 若在D7上側(cè)短路時流過D7的短路電流為F5流過的短路電流，即為2.1491.4450.704kA，而在D7下側(cè)短路時流過D7的短路電流為系統(tǒng)和F1F4的短路電流之和，即3.83221.4456.722kA，故應(yīng)按D7下側(cè)短路時來選擇設(shè)備，其短路電流為6.7221kA。 斷路器的額定開斷電流不應(yīng)小于斷路器開斷瞬間的短路電流周期分量。即Id6.722kA（4）按動穩(wěn)定電流校驗： 電器允許通過動穩(wěn)定電流ies 不小于短路沖擊電流ish 即iesish =6.72217.111kA（5）按熱穩(wěn)定校驗：Qk=其中6.722kA, =3.

26、832+21.301=6.434kA =3.832+21.335=6.502kA帶入上式得，Qk167.1kA2.s,則 Qt Qk =167.1 kA2.sB 對110kV側(cè)G10，G11 隔離開關(guān)的選擇：1、按額定電壓選擇：UN110 kV. 2、按額定電流選擇：IN0.261A；3、按動穩(wěn)定校驗： iesish =17.11kA4、按照熱穩(wěn)定校驗 QtQk 167.1 kA2.s,選擇D7為SW6-110型斷路器選擇G10G11 為GW4110D型隔離開關(guān)表4.4 所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)SW6-110GW4110D計算數(shù)據(jù)UN （kV）110110UN （kV）110IN

27、（A）12001000Imax（A）261INbr(kA)31.5-Id(kA)6.722It2t31.524=396925242500Qk(kA2.s)167.1ies(kA)8080ish(kA)17.11由上表可知所選斷路器隔離開關(guān)符合技術(shù)參數(shù)要求對于D8D11斷路器，和G12G23 隔離開關(guān)的選擇A 對110kV 側(cè)D8D11斷路器選擇：（1） 按額定電壓選擇：斷路器的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)額定電壓，即UN110 kV；（2）按額定電流選擇： 斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負(fù)荷電流，即INImax0.326 kA （3）按開斷電流選擇：若在D8D11下側(cè)短路電流時流過D8D

28、11的短路電流為系統(tǒng)側(cè)短路電流即為3.832kA,而在D8D11上側(cè)短路時流過D8D11短路電流為5臺發(fā)電機(jī)短路電流之和，即為1.4452.1493.549kA，3.8323.594，所以 按照D8D11下側(cè)短路的短路電流來選擇設(shè)備，其短路電流為3.832kA斷路器的額定開斷電流不應(yīng)小于斷路器開斷瞬間的短路電流周期分量。即斷路器額定開斷電流INbrId3.832kA（4）按動穩(wěn)定電流校驗： 電器允許通過動穩(wěn)定電流ies 不小于短路沖擊電流ish 即iesish =3.8329.756kA（5）按熱穩(wěn)定校驗：Qk= 其中=3.832kA 帶入上式得Qk=58.739 kA2.s 則QtQk=58

29、.739 kA2.sB. 對G12G23隔離開關(guān)的選擇：1、 按額定電壓選擇：UN110 kV； 2、按額定電流選擇：INImax0.326 kA 3、按動穩(wěn)定電流校驗iesish =9.756kA4、按熱穩(wěn)定校驗：QtQk=58.739 kA2.s選擇D8D11為SW4-110型斷路器選擇G12G23為GW4110型隔離開關(guān)表4.5 所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)SW4-110GW4110計算數(shù)據(jù)UN （kV）110110UN （kV）110IN （A）1000630Imax（A）326INbr(kA)18.4-Id(kA)3.832It2t31.524=396920241600Qk(

30、kA2.s)58.739ies(kA)5550ish(kA)9.756 對D12斷路器和G24,G25隔離開關(guān)選擇.A. 對母聯(lián)斷路器D12的選擇：（1） 按額定電壓選擇：斷路器的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)額定電壓，即UN110 kV；（2）按額定電流選擇 斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負(fù)荷電流，即INImax kA（3）按開斷電流選擇：若在D12上，下側(cè)短路時，其短路電流都是7.426kA，斷路器的開斷電流INbr不應(yīng)小于斷路器開斷開斷瞬時的短路電流周期分量。即斷路器額定開斷電流INbrId7.426kA（4）按動穩(wěn)定電流校驗： 電器允許通過動穩(wěn)定電流ies 不小于短路沖擊電流ish

31、 即iesish =7.42618.9kA（5）按熱穩(wěn)定校驗：Qk= 其中7.426kA =7.069kA =7.152kA 帶入上式得Qk=202.001 kA2.s 則QtQk=202.001 kA2.sB. 對母聯(lián)隔離開關(guān)G24G25的選擇：1、按額定電壓選擇：UN110 kV； 2、按額定電流選擇：INImax261 kA 3、按動穩(wěn)定電流校驗iesish =18.9kA4、按熱穩(wěn)定校驗：QtQk=202.001kA2.s選擇D12為SW6-110型斷路器選擇G24G25為GW4110D型隔離開關(guān)表4.6 所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)SW6-110GW4110D計算數(shù)據(jù)UN （

32、kV）110110UN （kV）110IN （A）12001000Imax（A）261INbr(kA)31.5-Id(kA)7.426It2t31.524=396925242500Qk(kA2.s)200.001ies(kA)8080ish(kA)18.9對方案所選斷路器，隔離開關(guān)匯總?cè)缦拢罕?.7 方案所選各斷路器隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)斷路器斷路器型號隔離開關(guān)隔離開關(guān)型號SW6110GW4110DSW4110GW4110SW6110GW4110DGN210電流互感器的選擇6（1）110kV側(cè)電流互感器的選擇型號的選擇選擇LVQB-110型S氣體絕緣電流互感器，其參數(shù)如下：表4.8 所選電流互感器技

33、術(shù)數(shù)據(jù)電流互感器額定電壓額定電流短時熱穩(wěn)定電流（kA）耐受沖擊電流LVQB-110110150050115按額定電流選擇根據(jù)該水電站主變壓器容量為2 50100200MVA，其額定電壓為110kV，則主變壓器110kV側(cè)的工作電流為，所選電流互感器一次額定電流為1500A，滿足該水電站一次負(fù)荷電流變化的要求。按動穩(wěn)定校驗LVQB-110型電流互感器的動穩(wěn)定電流為115kA,大于該水電站110kV側(cè)短路時的沖擊電流,滿足動穩(wěn)定要求。按熱穩(wěn)定校驗 LVQB-110型電流互感器熱穩(wěn)定電流為50kA，大于該水電站110kV,側(cè)短路時的穩(wěn)定電流7.152kA，滿足熱穩(wěn)定要求。（2）10.5kV發(fā)電機(jī)出口

34、處電流互感器的選擇型號的選擇選擇LZZBJ9-12/175b/2s型電流互感器，其參數(shù)如下：表4.9 所選電流互感器技術(shù)數(shù)據(jù)電流互感器額定電壓額定電流短時熱穩(wěn)定電流（kA）耐受沖擊電流LZZBJ9-12/175b/2s10.5315080160按額定電流選擇根據(jù)發(fā)電機(jī)的容量47.368MVA,其額定電壓為10.5kV，則發(fā)電機(jī)出口處的工作電流為，所選電流互感器一次額定電流為3150A，滿足該水電站一次負(fù)荷電流變化的要求。按動穩(wěn)定校驗LZZBJ9-12/175b/2s型電流互感器的動穩(wěn)定電流為160kA,大于該水電站發(fā)電機(jī)出口處的沖擊電流，滿足動穩(wěn)定要求。按熱穩(wěn)定校驗LZZBJ9-12/175b

35、/2s型電流互感器熱穩(wěn)定電流為80kA，大于該水電站發(fā)電機(jī)出口處的熱穩(wěn)定電流39.912 kA電壓互感器的選擇 型號的選擇110kV側(cè)選擇WVB110-20(H)型電壓互感器10.5kV側(cè)選擇JDZX10-12BG型電壓互感器其各參數(shù)如下：表4.10 所選電壓互感器技術(shù)數(shù)據(jù)電壓等級選擇型號額定電壓額定絕緣水平110kVWVB110-20(H)一次/二次選擇最高電壓126kV選擇絕緣耐壓185kV額定雷電沖擊電壓450kV10.5kVJDZX10-12BG選擇最高電壓12kV選擇絕緣耐壓185kV額定雷電沖擊電壓450kV避雷器的選擇7110kV側(cè)避雷器的選擇(1) 避雷器型號的選擇：選擇Y10

36、W5-110/260型無間隙氧化鋅避雷器。其參數(shù)為：表4.11 所選避雷器技術(shù)數(shù)據(jù)型號系統(tǒng)額定電壓（kV）避雷器額定電壓（kV）避雷器持續(xù)運行電壓（kV）雷電沖擊電流下殘壓（峰值）不大于（kV）陡波沖擊電流下殘壓（峰值）不大于（Kv）Y10W5-110/26011010073260291(2) 按額定電壓選擇：110kV系統(tǒng)最高電壓為126kV，避雷器相對地電壓為0.750.75 ,所選避雷器額定電壓為110kV大于94.5kv，滿足額定電壓要求。(3) 按持續(xù)運行電壓選擇：110kV系統(tǒng)相電壓為126/,所選避雷器持續(xù)運行電壓有效值為73kV，大于72.75kV，故滿足持續(xù)運行電壓要求。(4

37、) 按雷電沖擊殘壓選擇：110kV變壓器額定電流沖擊（內(nèi)外絕緣）耐受電壓（峰值）450kV，避雷器標(biāo)稱放電電流引起的雷電沖擊殘壓為：,所選避雷器雷電沖擊電流下殘壓（峰值）不大于260kV，該值小于321kV,故滿足雷電沖擊殘壓的要求。(5) 按陡波沖擊電流選擇：110kV變壓器的內(nèi)絕緣截斷雷電沖擊耐受電壓為550kV，其陡波沖擊電流下殘壓為，所選避雷器陡波沖擊電流下殘壓（峰值）不大于291kV,該值小于393kV,故滿足陡波沖擊電流下的殘壓要求10.5kV側(cè)避雷器的選擇(1)避雷器型號的選擇：選擇Y5WS5-17/50L型避雷器。其參數(shù)為：表4.12 所選避雷器技術(shù)數(shù)據(jù)型號系統(tǒng)額定電壓（kV）

38、避雷器額定電壓（kV）避雷器持續(xù)運行電壓（kV）雷電沖擊電流下殘壓（峰值）不大于（kV）陡波沖擊電流下殘壓（峰值）不大于（Kv）Y5WS5-17/50L10178.65051.8(2) 按額定電壓選擇：10kV系統(tǒng)最高電壓為11.5kV，避雷器相對地電壓為0.750.75 ,所選避雷器額定電壓為17kV大于8.6kv，滿足額定電壓要求。(3) 按持續(xù)運行電壓選擇：10kV系統(tǒng)相電壓為11.5/,所選避雷器持續(xù)運行電壓有效值為8.6kV，大于6.64kV，故滿足持續(xù)運行電壓要求。(4) 按雷電沖擊殘壓選擇：10kV發(fā)電機(jī)額定電流沖擊（內(nèi)外絕緣）耐受電壓（峰值）75kV，避雷器標(biāo)稱放電電流引起的雷

39、電沖擊殘壓為：,所選發(fā)電機(jī)雷電沖擊電流下殘壓（峰值）不大于51.8kV，該值小于53.57kV,故滿足雷電沖擊殘壓的要求。(5) 按陡波沖擊電流選擇：10kV發(fā)電機(jī)的內(nèi)絕緣截斷雷電沖擊耐受電壓為75kV，其陡波沖擊電流下殘壓為，所選避雷器陡波沖擊電流下殘壓（峰值）不大于51.8kV,該值小于53.57kV,故滿足陡波沖擊電流下的殘壓要求。絕緣子的選擇：10.5kV側(cè)發(fā)電機(jī)出口端絕緣子選擇ZD-10F型110kV側(cè)母線和線路側(cè)選擇ZS2-110/1500型母線選擇8：110kV主母線的選擇. 母線類型的選擇：110kV主母線選擇LF21Y80/72型鋁錳合金管母線。 按母線長期工作電流選擇110

40、kV主母線的長期工作電流為,所選母線的長期允許電流為1900A。環(huán)境溫度為34.5,可得溫度校正系數(shù)0.81，則導(dǎo)體長期允許電流為19000.8115.39A，大于110kV主母線的長期工作電流1305A，故滿足母線長期工作電流要求。 按熱穩(wěn)定校驗要求選最小截面：110kV側(cè)三相短路周期分量穩(wěn)態(tài)值為7.152kA，熱穩(wěn)定系數(shù)C=87，時間0.2s，則代入公式得：36.8mm而所選母線的截面S954mm，大于熱穩(wěn)定最小截面，故所選母線滿足熱穩(wěn)定的要求。 按電暈電壓校驗：因為晴天不可出現(xiàn)可見電暈要求管型母線最小截面為30mm,選擇管型母線的型號為80，滿足電暈校驗要求。110kV進(jìn)線選擇 線類型的

41、選擇：110kV主變壓器出線選擇LGJ400/50鋼芯鋁絞線 按母線長期工作電流選擇較大容量變壓器出口處的長期工作電流為,所選母線的長期允許電流為898A。環(huán)境溫度為34.5,可得溫度校正系數(shù)0.81，則導(dǎo)體長期允許電流為8980.81727A，大于551A.故滿足母線長期工作電流要求。 按熱穩(wěn)定校驗要求選最小截面：由36.8mm，所選導(dǎo)體的截面為S=51.82mm，大于熱穩(wěn)定最小截面，故所選母線滿足熱穩(wěn)定的要求。 按電暈電壓校驗：因為有電暈電壓校驗的110kV軟導(dǎo)體型號為LGJ70，所選母線比此大，故滿足電暈校驗要求。10.5kV發(fā)電機(jī)出口處的母線選擇： 母線類型的選擇：10.5kV發(fā)電機(jī)出

42、口處的母線選擇LF21Y130/116型鋁錳合金管型母線。 按母線長期工作電流選擇發(fā)電機(jī)出口處的長期工作電流為,所選母線的長期允許電流為3511A。環(huán)境溫度為34.5,可得溫度校正系數(shù)0.81，則導(dǎo)體長期允許電流為35110.812844A，大于2735A.故滿足母線長期工作電流要求。 按熱穩(wěn)定校驗要求選最小截面：由=1441mm，所選導(dǎo)體的截面為S=2705mm，大于熱穩(wěn)定最小截面，故所選母線滿足熱穩(wěn)定的要求 按電暈電壓校驗：因為晴天不可出現(xiàn)可見電暈要求管型母線最小截面為30mm,選擇管型母線的型號為130，滿足電暈校驗要求。4.2 對方案的各主設(shè)備選擇其接線圖如下：圖4-2 方案主接線圖分

43、析：因為方案和方案除主接線外其余部分接線形式相同，故方案的與方案的相對應(yīng)，故其型號也相同。方案的的校驗與方案的校驗相同，故其相對應(yīng)的型號也相同，方案的與方案的校驗相同，故其對應(yīng)的型號也相同。對斷路器和隔離開關(guān)的選擇。左側(cè)短路時的短路電流為3.8322.1495.981kA，右側(cè)短路時的短路電流為3.8321.4455.277kA，其左側(cè)短路時的短路電流大于右側(cè)短路時的短路電流，故應(yīng)按左側(cè)短路時來選擇設(shè)備。但的短路電流小于短路時的短路電流，兩者電壓等級又相同，所以也適用于也適用于.綜合上述分析，方案所選斷路器和隔離開關(guān)型號如下：表4.13方案各斷路器隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)斷路器斷路器型號隔離開關(guān)隔離開

44、關(guān)型號SW6110GW4110DSW4110GW4110SW6110GW4110DSW6110GW4110DGN210技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較由方案和方案的斷路器和隔離開關(guān)設(shè)備表可看出，兩方案的隔離開關(guān)臺數(shù)相同，但方案比方案多一臺SW6110型斷路器，所以方案比方案投資較大，且由于方案是雙母接線，其可靠性又比方案的單母分段帶旁母可靠性高，綜合考慮方案比方案即經(jīng)濟(jì)又可靠，故選擇方案為最終主接線方案。第五章 發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)原理設(shè)計及保護(hù)原理5.1 初步分析發(fā)電機(jī)的安全運行對電力系統(tǒng)和本水電廠供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行起著決定性的作用。因此，在發(fā)電機(jī)上必須裝社比較完善的繼電保護(hù)裝置。根據(jù)有關(guān)規(guī)程，應(yīng)對下列故障及異常運行

45、方式設(shè)置繼電保護(hù)裝置9。1 定子繞組相間短路；2 定子繞組匝間短路；3 定子繞組接地短路；4 外部短路引起的過電流；5 對稱過負(fù)荷；6 勵磁回路一點或兩點接地故障； 本水電廠發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置的設(shè)置可依據(jù)以上原則并結(jié)合具體情況進(jìn)行，一般可以設(shè)置下列保護(hù)：表5.1配置的保護(hù)類型縱差保護(hù)主保護(hù)跳閘復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)作差動保護(hù)后備及外部故障遠(yuǎn)后備跳閘橫差保護(hù)定子繞組匝間的保護(hù)跳閘過負(fù)荷保護(hù)異常運行延時動作發(fā)出信號定子單相接地防御定子單相接地的保護(hù)跳閘勵磁回路兩點接地保護(hù)轉(zhuǎn)子一點或兩點接地，投入保護(hù)裝置跳閘因為5臺發(fā)電機(jī)型號一樣，且F1,F2,F3,F4,對稱，故只需對F1進(jìn)行保護(hù)整定，F(xiàn)2,F3,

46、F4的保護(hù)整定與F1相同，再對F5進(jìn)行保護(hù)整定，就可完成該水電站5臺發(fā)電機(jī)的保護(hù)整定。 5.2 對F1 的保護(hù)整定計算1 短路電的分析計算及電壓電流互感器的變比選定:由短路電流的計算結(jié)果可知，F(xiàn)1 的最大短路電流為13.249kA,而 F1 出口額定電流為2.605 kA,所以電流互感器的變比級次應(yīng)該為3000/5，即電流互感器變比為600，電流互感器變比為10.5/0.1105。2 各種保護(hù)的整定計算10：1) 縱差保護(hù)的整定:a. 動作電流Idz 應(yīng)按躲過外部短路時流過保護(hù)裝置的最大不平衡電流Ibp 即Idz Kk Ibp.js = Kk kfzq ktx fi Id.zd =1.310.

47、50.113.249103=1.3662.45861.17A。Kk 可靠系數(shù)，采用1.3;Ibp.js 計算不平衡電流；kfzq 非周期分量影響的系數(shù)，取1；ktx 電流互感器的同型系數(shù)，取ktx0.5；Id.zd 發(fā)電機(jī)外部三相短路時,流過保護(hù)最大周期性短路電流，Id.zd13.249kAb. 為避免保護(hù)在電流互感器二次回路斷線時誤動作，保護(hù)動作電流應(yīng)該大于發(fā)電機(jī)最大負(fù)荷電流； Idz Kk INf 1.32.6053385.9AKk 可靠系數(shù)，取 Kk 1.3;INf 發(fā)電機(jī)的額定電流；取以上計算中較大者，作保護(hù)的動作電流，故Idz 3385.9A ,則差動繼電器動作電流為Idz.j 5.

48、64A。 nl 電流互感器的變比； kjx 接線系數(shù)，取kjx1 c. 靈敏度： klm=3.392滿足靈敏度要求。Id.min 最小短路電流，即在單機(jī)運行情況下，發(fā)電機(jī)出口兩相短路電流；d. 差動回路斷線監(jiān)視器的動作電流應(yīng)大于正常運行時的最大不平衡電流Ibp， 可按照一下經(jīng)驗公式整定：a) Idz.j 0.2Inf/nl=0.868A.2) 橫差保護(hù)的整定：保護(hù)動作電流按照躲過外部短路故障最大不平衡電流整定，由于不平衡電流很難確定，因此在工程設(shè)計中根據(jù)運行積累的數(shù)據(jù)計算。即 Idz 0.2 Inf =0.22605521A 則繼電器動作電流為：Idz.j521/6000.868A3）定子單相

49、接地保護(hù)整定保護(hù)動作電流根據(jù)外部發(fā)生單相接地并伴隨外部兩相短路的選擇性來選擇，需要躲過發(fā)電機(jī)固有電容電流和不平衡電流，且一次動作電流不超過5A. Idz=Ijdf被保護(hù)發(fā)電機(jī)的接地穩(wěn)態(tài)電容電流，對45MW額定容量電壓為 10.5kV，發(fā)電機(jī)取Ijdf1.21AIbp.bs.1 閉鎖繼電器一次不平衡電流取Ibp.bs.1=0.9AKk 可靠系數(shù)，取1.5；Kh返回系數(shù)，取0.85；故 Idz=4.43,小于5A。4） 勵磁回路兩點接地保護(hù)當(dāng)發(fā)電機(jī)勵磁回路發(fā)生兩點接地故障時，部分勵磁線圈將被短路，由此由于氣隙磁勢的對稱性遭到破壞，可能使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生劇烈振動，因此在發(fā)電機(jī)上需要裝設(shè)勵磁回路兩點接地保護(hù)，該裝置只設(shè)一套,并僅在勵磁回路中出現(xiàn)穩(wěn)定性的一點接地時才投入工作。5） 復(fù)合電壓閉鎖過電流保護(hù)的整定校驗：復(fù)合電壓閉鎖過電流保護(hù)是發(fā)電機(jī)后備保護(hù)，它選擇性是用階梯時限特性來滿足的，因此，在整定電流電壓元件時只需要考慮躲過正常運行時相應(yīng)值就夠了，其整定計算如下：a 電流計電器動作電流為