風(fēng)江水電站2×65MW設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、河海大學(xué)云南函授站畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是對(duì)風(fēng)江水電站電氣部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，該水電站的總裝機(jī)容量為265=130mw。主接線方式采用單母線分段接線。主要內(nèi)容包括主接線方案設(shè)計(jì)、主要設(shè)備選擇、短路電流計(jì)算、電氣一次設(shè)備的選擇、計(jì)算。通過(guò)對(duì)水電站的一次主接線設(shè)計(jì)、短路電流的計(jì)算及主要電氣設(shè)備的選行型及參數(shù)確定，較為細(xì)致地完成了風(fēng)江水電站的設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程是將理論與實(shí)際相結(jié)合的實(shí)踐過(guò)程，起到學(xué)以致用，鞏固和提升了對(duì)電氣工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用和理解，樹(shù)立工程設(shè)計(jì)的觀念，提高了電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我們理論聯(lián)系實(shí)際，系統(tǒng)、全面地掌握所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)我們分析問(wèn)題、工程計(jì)算和獨(dú)立工作

2、的能力，讓我們樹(shù)立工程觀點(diǎn)，初步掌握發(fā)電廠電氣部分的設(shè)計(jì)方法。并在計(jì)算、分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題等方面得到訓(xùn)練，為今后從事電力行業(yè)有關(guān)設(shè)計(jì)、運(yùn)行、科研等方面的工作奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題來(lái)源于風(fēng)江水電站，主要針對(duì)風(fēng)江水電站在電力系統(tǒng)的地位，擬定本電廠的電氣主接線方案，通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定推薦的最佳方案，并對(duì)其進(jìn)行短路電流計(jì)算，對(duì)發(fā)電廠用電設(shè)備進(jìn)行選擇，然后對(duì)各級(jí)電壓配電裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。在這些設(shè)計(jì)過(guò)程中需要用到各種電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)，并借用cad輔助繪圖工具繪制電氣主接線圖。通過(guò)本論文的研究，可以使風(fēng)江水電站安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地在系統(tǒng)中運(yùn)行，保證其持續(xù)可靠、穩(wěn)定地供電，同時(shí)也能提高自

3、己使用cad、word等軟件的能力，培養(yǎng)了自己工程設(shè)計(jì)的概念，是對(duì)大學(xué)5年所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐的融會(huì)貫通的結(jié)晶。關(guān)鍵詞: 發(fā)電廠 變壓器 主接線 短路電流計(jì)算 設(shè)備選型 繼電保護(hù)目 錄風(fēng)江水電站基本資料4第一章 電氣主接線設(shè)計(jì)61.1發(fā)電站電氣主接線的意義61.2 主接線設(shè)計(jì)的基本要求61.3 主接線設(shè)計(jì)6第二章 廠用電和地區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)92.1 廠用電接線的設(shè)計(jì)92.1.1 廠用電接線的設(shè)計(jì)原則92.1.2廠用電接線形式92.1.3廠用高壓變壓器的選擇92.1.4廠用電接線92.1.5廠用變壓器的型號(hào)選擇102.2 地區(qū)供電的設(shè)計(jì)10第三章 短路電流計(jì)算113.1 短路電流計(jì)算的主要目的113

4、.2短路電流計(jì)算一般規(guī)定113.2.1 計(jì)算的假定條件113.2.2短路電流計(jì)算一般規(guī)定113.3 短路電流計(jì)算步驟123.4 計(jì)算公式123.4.1 元件參數(shù)計(jì)算123.4.2 網(wǎng)絡(luò)變換133.4.3 計(jì)算電抗143.4.4 短路點(diǎn)短路電流周期分量有效值的計(jì)算153.4.5 短路的沖擊電流153.4.6 電流分布系數(shù)及轉(zhuǎn)移電抗153.5 短路電流計(jì)算16第四章 電氣一次設(shè)備的選擇184.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件184.1.1 按正常工作條件選擇184.1.2 按短路狀態(tài)校驗(yàn)194.2 220kv、110kv高壓設(shè)備的選擇204.2.1 高壓斷路器的選擇204.2.2 隔離開(kāi)關(guān)的選擇214.

5、2.3 電流互感器的選擇224.2.4 電壓互感器的選擇224.3 高壓開(kāi)關(guān)柜的選擇234.3.1 種類(lèi)和型式的選擇234.3.2 主開(kāi)關(guān)的選擇234.3.3防護(hù)等級(jí)的選擇244.3.4 開(kāi)斷和關(guān)合短路電流的選擇244.4 裸導(dǎo)體的選擇244.4.1 220kv、110kv母線的選擇244.4.2 封閉母線的選擇25第五章 變壓器的選擇計(jì)算26第六章 防雷保護(hù)規(guī)劃設(shè)計(jì)276.1 發(fā)電廠過(guò)電壓及防護(hù)分析276.2 避雷器的配置規(guī)劃276.3發(fā)電廠避雷針配置規(guī)劃及保護(hù)范圍計(jì)算286.4 發(fā)電廠接地設(shè)計(jì)297.1 儀表與繼電保護(hù)的配置規(guī)劃概述317.2 繼電保護(hù)配置規(guī)劃設(shè)計(jì)31一、繼電保護(hù)的配置31

6、總結(jié)與體會(huì)34致謝35參考文獻(xiàn)36附圖：37風(fēng)江水電站基本資料風(fēng)江水電站位于湖南省西部，電站建成后將向株州市等地供電。電力系統(tǒng)接線如圖b-2所示。電站將在相距70公里處的株州變電所接入系統(tǒng)，電站自用電率0.4%，當(dāng)?shù)刈罡邭鉁?1 ，最熱月平均氣溫28.5 ，電站裝機(jī)容量為265mw,年裝機(jī)利用小時(shí)數(shù)為5100h，地區(qū)最大負(fù)荷占電站裝機(jī)容量的20%，供電距離為20km，其中地區(qū)負(fù)荷功率因數(shù)為0.8，一類(lèi)、二類(lèi)負(fù)荷占總負(fù)荷的70%，其他原始數(shù)據(jù)見(jiàn)接線圖及相關(guān)表格。表1 變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)發(fā)電站名稱臺(tái)數(shù)單臺(tái)容量（mva）短路電壓百分?jǐn)?shù)ui-%ui-%u-%長(zhǎng)沙火電站336014長(zhǎng)沙變218010.

7、5176湘潭火電站318012.5湘潭變218010.5176株洲變218010.5176衡陽(yáng)變218010.5176第一章 電氣主接線設(shè)計(jì)1.1發(fā)電站電氣主接線的意義1、電氣主接線圖是電廠設(shè)計(jì)的重要部分，同時(shí)也是運(yùn)行人員進(jìn)行各種操作和事故處理的重要依據(jù)。了解電路中各種電氣設(shè)備的用途，性能及維護(hù)，檢查項(xiàng)目和運(yùn)行操作的步驟等都離不開(kāi)對(duì)電氣主接線的掌握。2、電氣主接線表明了發(fā)電機(jī)、變壓器、路器和線路等電氣設(shè)備的數(shù)量、規(guī)格、連接方式及可能的運(yùn)行方式。電氣主接線直接關(guān)系著發(fā)電廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，是發(fā)電廠電氣部分投資大小的決定性因素。3、由于電能生產(chǎn)的特點(diǎn)是：發(fā)電

8、、輸電、變電、用電是在同一時(shí)刻完成的，所以主接線的好壞，直接關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。1.2 主接線設(shè)計(jì)的基本要求1、可靠性要求： 保證供電的可靠性，是電氣主接線最基本要求。這里所說(shuō)主接線的可靠性，主要是指當(dāng)主回路發(fā)生故障或電氣設(shè)備檢修時(shí)，主接線在結(jié)構(gòu)上能夠?qū)⒐收匣驒z修所帶來(lái)的不利影響限制在最小范圍內(nèi)，以提高連續(xù)供電的能力。2、靈活性要求： a、滿足調(diào)度時(shí)的靈活性要求；b、滿足檢修時(shí)的靈活性要求；c、滿足擴(kuò)建時(shí)的靈活性要求。d、經(jīng)濟(jì)性要求與先進(jìn)性要求： 在確定主接線時(shí)，應(yīng)盡量采用先進(jìn)的技術(shù)和新型的設(shè)備，同時(shí)在保證安全可靠、運(yùn)行靈活、操作方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運(yùn)行費(fèi)用降低

9、到最小、占地面積最少，應(yīng)可能的做到經(jīng)濟(jì)合理。1.3 主接線設(shè)計(jì)風(fēng)江水電站裝機(jī)容量為265mw，根據(jù)電站容量與系統(tǒng)概況，本電站設(shè)置220kv和110kv兩個(gè)電壓等級(jí)的出線，220kv出線一回，接入省網(wǎng)220kv株州變電所；110kv出線兩回，專(zhuān)供地區(qū)用電負(fù)荷。為使電站運(yùn)行靈活，供電可靠，電氣主接線擬定了下述三個(gè)方案進(jìn)行比較，詳見(jiàn)電氣主接線方案比較圖（見(jiàn)附圖：a）。附圖 a方案一： 2臺(tái)發(fā)電機(jī)分別與2臺(tái)主變組成單元接線，發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)發(fā)電機(jī)專(zhuān)用型真空斷路器，220kv采用單母線接線，110kv采用單母線接線：兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組均采用“發(fā)電機(jī)變壓器”單元接線。此方案發(fā)電機(jī)與變壓器容量匹配，布置簡(jiǎn)單、接線清

10、晰，故障影響范圍小，運(yùn)行可靠、靈活，繼電保護(hù)易于實(shí)現(xiàn)。 方案二：發(fā)電機(jī)與變壓器采用單元接線，發(fā)電機(jī)出口采用發(fā)電機(jī)專(zhuān)用型真空斷路器，220kv側(cè)采用三角形接線，110kv采用單母線接線。此方案接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方式靈活，發(fā)變組與方案一是一致的。220kv采用角形接線，所連設(shè)備檢修及故障不影響供電，與單母線接線相比可靠性更高。出線可以與任一組母線搭配運(yùn)行靈活，主變故障不影響線路和另一臺(tái)主變運(yùn)行；單個(gè)回路故障也可通過(guò)倒閘操作將全部功率送出；但開(kāi)關(guān)數(shù)量增加，增大了布置面積及投資；線路擴(kuò)展性差，不存在擴(kuò)展間隔的余地，在接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)確認(rèn)前不利于主接線的調(diào)整。方案三：發(fā)電機(jī)與變壓器采用兩機(jī)一變的接線方式，發(fā)

11、電機(jī)出口采用發(fā)電機(jī)專(zhuān)用型真空斷路器，220kv及110kv側(cè)均采用線路變壓器組接線：此方案接線最簡(jiǎn)單，最清晰，發(fā)電機(jī)運(yùn)行靈活。電氣設(shè)備投資少，繼電保護(hù)簡(jiǎn)單，操作維護(hù)簡(jiǎn)單；但主變壓器容量大，全站僅一臺(tái)，當(dāng)該回路任意一臺(tái)設(shè)備檢修或故障時(shí)，造成全站電能無(wú)法送出。枯水期低負(fù)荷運(yùn)行空載損耗大，運(yùn)行成本高，10kv母線短路電流大，不利于設(shè)備選擇。且110kv只有一回出線，供電可靠性較低，不符合一、二類(lèi)符合的供電要求。綜合上述方案比較，方案一接線、布置簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行靈活可靠；方案二可靠性在3個(gè)方案中最高，但繼電保護(hù)及倒閘操作復(fù)雜，且投資較高；方案三投資和占地面積小，接線最簡(jiǎn)單，但方案三運(yùn)行可靠性比其他方案低

12、，主變運(yùn)輸重量大，10kv母線額定電流和短路電流較大，不利于設(shè)備選擇，不能滿足地區(qū)負(fù)荷的供電可靠性要求。綜合以上因素，推薦方案為方案一。電氣主接線詳見(jiàn)圖電氣主接線（見(jiàn)附圖：b）。 第二章 廠用電和地區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 廠用電接線的設(shè)計(jì)2.1.1 廠用電接線的設(shè)計(jì)原則廠用電系統(tǒng)的可靠性，對(duì)發(fā)電廠乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行都有直接的影響。在任何情況下，廠用電都是重要的負(fù)荷，必須能夠滿足發(fā)電廠的正常運(yùn)行、事故處理和設(shè)備實(shí)驗(yàn)等的要求。盡量縮小廠用電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的影響范圍，避免因此造成全廠停電事故。廠用電接線的設(shè)計(jì)原則主要有:廠用電接線應(yīng)保證對(duì)廠用負(fù)荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)；接線應(yīng)能靈

13、活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運(yùn)行方式的要求；廠用電源的對(duì)應(yīng)供電性，本機(jī)組的廠用負(fù)荷由本機(jī)組供電，這樣，當(dāng)廠用電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，只影響一臺(tái)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行，縮小故障范圍，接線也簡(jiǎn)單；設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)適當(dāng)注意其經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展的可能性并積極慎重地采用新技術(shù)、新設(shè)備，使廠用電接線具有可行性和先進(jìn)性；在設(shè)計(jì)廠用電接線時(shí)，還應(yīng)對(duì)廠用電的電壓等級(jí)、廠用電源及其引接和廠用電接線形式等問(wèn)題進(jìn)行分析。2.1.2廠用電接線形式本設(shè)計(jì)電氣主接線推薦采用發(fā)電機(jī)變壓器單元接線，且在機(jī)組回路設(shè)置了發(fā)電機(jī)斷路器。因此宜采用從發(fā)電機(jī)出口引接廠用分支，這樣在機(jī)組發(fā)電時(shí)可由機(jī)組提供廠用電源，而機(jī)組停機(jī)時(shí)又可以很方便地由系統(tǒng)倒送廠用電。2.

14、1.3廠用高壓變壓器的選擇已知：廠用電率=0.4% cos=0.8 p=265 =130mw廠用電=2650.004=5.2mw本電站設(shè)計(jì)2臺(tái)630kva變壓器來(lái)供發(fā)電廠廠用電負(fù)荷，其電源分別取1號(hào)和2號(hào)發(fā)電機(jī)端10.5kv電壓母線。一臺(tái)廠用變的容量能滿足（承擔(dān)）全部廠用負(fù)荷的要求，另一臺(tái)廠用變作為備用，因此廠用電系統(tǒng)具有足夠的可靠性。2.1.4廠用電接線廠用電接線也采用兩個(gè)單母線接線的方式，其電源分別取1#和2#發(fā)電機(jī)端10.5kv電壓母線。一臺(tái)廠用變的容量能滿足（承擔(dān)）全部廠用負(fù)荷的要求，另一臺(tái)廠用變作為備用，因此廠用電系統(tǒng)具有足夠的可靠性。2.1.5廠用變壓器的型號(hào)選擇為滿足場(chǎng)地布置及防

15、火的要求，廠用變壓器應(yīng)選用環(huán)氧樹(shù)脂澆注的干式變壓器，因其容量為630kva，查電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)得。型號(hào)scb10-630/10滿足要求，其電壓等級(jí)為10.5/0.4kv，具體參數(shù)如下表2-1：表2-1型號(hào)scb10-630/10結(jié)構(gòu)形式環(huán)氧樹(shù)脂澆注三相干式電力變壓器規(guī)格容量630kva電壓等級(jí)10/0.4kv冷卻方式an/f防護(hù)等級(jí)戶內(nèi)： ip20戶外：ip23連接組標(biāo)號(hào)dyn11短路阻抗6%調(diào)壓方式無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓絕緣等級(jí)h級(jí) 選用環(huán)氧樹(shù)脂澆注的干式變壓器具有阻燃能力強(qiáng)，防潮性能好，局部放電量小，損耗低，體積小，安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，相比老式的油浸式變壓器減少了許多運(yùn)行維護(hù)的麻煩，且減輕了火災(zāi)的

16、隱患，滿足了防火的要求，使運(yùn)行環(huán)境干凈整潔。2.2 地區(qū)供電的設(shè)計(jì)已知：地區(qū)最大負(fù)荷占電站裝機(jī)容量的25%，供電負(fù)荷為1300.2=26mw，供電距離為20km，率因數(shù)為0.8，一類(lèi)、二類(lèi)負(fù)荷占總負(fù)荷的70%。地區(qū)供電負(fù)荷中由于一類(lèi)、二類(lèi)負(fù)荷占總負(fù)荷的70%，要求供電可靠性較高，供電電壓等級(jí)采用110kv，所以電站主變采用三繞組變壓器，地區(qū)供電電源由兩臺(tái)主變中壓側(cè)取得。110kv側(cè)為單母線接線方式，設(shè)110kv出線兩回，互為備用，按全備用考慮。詳見(jiàn)電氣出接線圖第三章 短路電流計(jì)算3.1 短路電流計(jì)算的主要目的電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算的主要目的:(1) 電氣主接線方案的比較和選擇；(2) 電氣設(shè)備和

17、載流導(dǎo)體的選擇；(3) 選擇繼電保護(hù)裝置和整定計(jì)算；(4) 驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓；(5) 系統(tǒng)運(yùn)行和故障情況的分析。3.2短路電流計(jì)算一般規(guī)定3.2.1 計(jì)算的假定條件短路電流實(shí)用計(jì)算中，作如下假設(shè)：（1）系統(tǒng)在正常工作是三相是對(duì)稱的。（2）電力系統(tǒng)各元件的磁路不飽和，即各元件的電抗值與電流大小無(wú)關(guān)，所以在計(jì)算中可以應(yīng)用疊加原理。（3）電力系統(tǒng)各元件電阻，一般在高壓電路中都略去不計(jì)，但在短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)時(shí)應(yīng)計(jì)及電阻的作用。（4）輸電線路的電容忽略不計(jì)。（5）變壓器的勵(lì)磁電流忽略不計(jì)，相當(dāng)于勵(lì)磁阻抗回路開(kāi)路，這樣可以簡(jiǎn)化變壓器的等值電路。（6）電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的相位在

18、短路過(guò)程中都相同，頻率與正常工作是相等。3.2.2短路電流計(jì)算一般規(guī)定1、計(jì)算的基本情況1) 系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行；2) 所有同步電機(jī)都自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置；3) 短路的所有電源電動(dòng)勢(shì)相位相同。2、接線方式計(jì)算短路電流所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線式。3、短路種類(lèi)一般按三相短路計(jì)算。4、短路計(jì)算點(diǎn)選取母線為短路計(jì)算點(diǎn)。3.3 短路電流計(jì)算步驟1、選擇短路點(diǎn)；2、繪出等值網(wǎng)絡(luò)，并將各元件電抗統(tǒng)一編號(hào)；3、化簡(jiǎn)等值網(wǎng)絡(luò)，求出各電源與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗；4、計(jì)算電抗xjs；5、由運(yùn)算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值；6、計(jì)算無(wú)限大容量的電源供給的短路

19、電流周期分量的標(biāo)幺值；7、計(jì)算短路電流周期分量有名值；8、計(jì)算短路電流的周期分量；9、繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表。3.4 計(jì)算公式3.4.1 元件參數(shù)計(jì)算 1、發(fā)電機(jī)式中 發(fā)電機(jī)電抗標(biāo)么值； 發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗；基準(zhǔn)容量(一般取100或1000)，；發(fā)電機(jī)的額定容量，。 2.雙繞組變壓器 式中 變壓器電抗標(biāo)么值；變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)或阻抗電壓百分?jǐn)?shù)，%；變壓器額定容量，mva。 3.分裂繞組變壓器 式中 分裂變壓器高壓繞組與一個(gè)低壓繞組間的電抗標(biāo)么值；分裂變壓器半穿越電抗百分?jǐn)?shù)，%；分裂分壓器的額定容量。3.4.2 網(wǎng)絡(luò)變換 1、兩支路有源網(wǎng)絡(luò)等值變換 式中 合并后的等值電源 合并后的等值電抗(a)

20、 變換前的網(wǎng)絡(luò) (b)變換后的網(wǎng)絡(luò)圖3.1 網(wǎng)絡(luò)變換圖 2、y/等值變換 y/網(wǎng)絡(luò)變換如圖所示：(a) y形網(wǎng)絡(luò) (b) 形網(wǎng)絡(luò)圖3.2網(wǎng)絡(luò)變換圖y y/變換 / y變換 3.4.3 計(jì)算電抗 式中 、等值電源1、2短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗 、等值電源1、2的額定容量，。3.4.4 短路點(diǎn)短路電流周期分量有效值的計(jì)算 其中 式中 短路點(diǎn)k所在電壓級(jí)的平均額定電壓，kv； 、歸算至短路點(diǎn)電壓級(jí)各等值電源的額定電流，ka。3.4.5 短路的沖擊電流 式中 起始次暫態(tài)電流；沖擊系數(shù)，一般取1.8。3.4.6 電流分布系數(shù)及轉(zhuǎn)移電抗用單位電流法可以比較方便地求得開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)各支路的電流分布系數(shù)和轉(zhuǎn)移抗。如圖3.3

21、(a)的網(wǎng)絡(luò),令,在短路點(diǎn)加電動(dòng)勢(shì),使之將圖3.3(a)網(wǎng)絡(luò)等效變?yōu)閳D3.3(b)等值網(wǎng)絡(luò)。在此網(wǎng)絡(luò)中可使為單位電流，則有，根據(jù)電流分布系數(shù)的定義，各支路的電流分布系數(shù)為(a) 網(wǎng)絡(luò)圖 (b)等值網(wǎng)絡(luò)圖3.3用單位電流法求電流分布系數(shù)從而得各支路的轉(zhuǎn)移電抗為式中 為短路回路總等值電抗。3.5 短路電流計(jì)算視系統(tǒng)為無(wú)限大容量電源，即，已經(jīng)220kv母線與系統(tǒng)聯(lián)系的線路長(zhǎng)度為70km，線徑按300mm2的雙分裂導(dǎo)線考慮，發(fā)電機(jī)超瞬態(tài)電抗按xd=21%計(jì)算。取，。取，并將各元件電抗編號(hào)，做出等值網(wǎng)絡(luò)如圖3.4所示。這是純電抗等值網(wǎng)絡(luò)，圖中電抗值前的均已略去，并將電抗下標(biāo)“*”也略去，相應(yīng)的運(yùn)算以實(shí)數(shù)

22、運(yùn)算。圖3.4 短路電流計(jì)算等值網(wǎng)絡(luò)短路電流計(jì)算結(jié)果匯總表3-1短路點(diǎn)短路電流i（ka）沖擊電流ich(ka)全電流ich(ka)00.22400d-1點(diǎn)220kv側(cè)7.2077.0317.1097.10318.34710.883d-2點(diǎn)110kv母線4.7064.2264.3064.311.987.106d-3點(diǎn)10.5kv母線60.1752.3351.8551.35153.16890.855第四章 電氣一次設(shè)備的選擇4.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件電氣設(shè)備選擇是發(fā)電廠和變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，在選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際工作特點(diǎn)，按照有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，在保證供配電安全可靠的前提下，力爭(zhēng)做到技術(shù)先進(jìn)

23、、經(jīng)濟(jì)、合理。為了保障高壓電氣設(shè)備的可靠運(yùn)行，高壓電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)的一般條件，按正常工作條件選擇，包括：電壓、電流、頻率、開(kāi)斷電流等選擇；按短路條件選擇包括動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗(yàn)；按工作環(huán)境條件選擇，包括溫度、濕度、海拔等的選擇。4.1.1 按正常工作條件選擇1、額定電壓高壓電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，常高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設(shè)備允許最高工作電壓ualm不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓可達(dá)1.11.15un，而實(shí)際電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓usm一般不超過(guò)1.1uns因此在選擇電氣設(shè)備時(shí)，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓的額定電壓un不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)

24、額定電壓uns的條件選擇，即 un uns 2、額定電流電氣設(shè)備的額定電流in是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許通過(guò)電流。in應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流iw.max，即in imax 3、環(huán)境條件對(duì)設(shè)備選擇的影響(1) 海拔高度的影響當(dāng)?shù)貐^(qū)海拔超過(guò)制造廠家的規(guī)定值時(shí)，由于大氣壓力、空氣密度和溫度相應(yīng)減少，使空氣間隙和外絕緣的放電特性下降。一般非高原型的電氣設(shè)備使用環(huán)境的海拔高度不超過(guò)1000m，當(dāng)海拔在10003500m范圍內(nèi)，若海拔比制造廠家規(guī)定值每升高100m，則電氣設(shè)備允許最高工作電壓要下降1%。(2) 溫度的影響電氣設(shè)備的額定電流是指在基準(zhǔn)環(huán)境溫度下，允

25、許長(zhǎng)期通過(guò)的是最大工作電流。我國(guó)生產(chǎn)的電氣設(shè)備一般使用的額定環(huán)境溫度，如周?chē)h(huán)境溫度高于（但 ）時(shí)，其允許電流一般可按每增高，額定電流可增加0.5%，但其最大電流不得超過(guò)額定電流的20%。4.1.2 按短路狀態(tài)校驗(yàn)1、短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路電流通過(guò)電器時(shí)，電氣設(shè)備各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過(guò)允許值，即滿足熱穩(wěn)定的條件 式中 短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)，；、電氣設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)電流和時(shí)間，ka、s。其中 式中 短路的計(jì)算時(shí)間，s繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，一般取后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間3.9s；斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間，s；斷路器固有分閘時(shí)間，sf6斷路器一般為0.03s；斷路器開(kāi)斷時(shí)電弧持續(xù)時(shí)間，約為0.020.04s；

26、可見(jiàn)，短路的計(jì)算時(shí)間最大為3.97s，所以進(jìn)行短路的熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí)，一般取均會(huì)滿足要求。2、電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)定是電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，亦稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為或 下列三種情況可不校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定：a、 用熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備，其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證，固可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。b、 采用有限流電阻的熔斷器保護(hù)的設(shè)備，可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。c、 裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電氣設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定。4.2 220kv、110kv高壓設(shè)備的選擇考慮到水電站場(chǎng)地布置的實(shí)際條件普遍受限制，且本站有220kv、110kv兩個(gè)出線電壓等級(jí)，采用普通戶外布置的話占地面積較大，所以本設(shè)計(jì)考慮

27、采用gis高壓sf6全封閉組合電器，占地面積小，布置簡(jiǎn)單。gis設(shè)備自上世紀(jì)60年代實(shí)用化以來(lái)，經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，gis運(yùn)行安全可靠、配置靈活、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、檢修周期長(zhǎng)、安裝方便。gis不僅在高壓、超高壓領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，而且在特高壓領(lǐng)域變電站也被使用，在我國(guó)63500kv電力系統(tǒng)中，gis的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛。 4.2.1 高壓斷路器的選擇1、額定電壓和電流的選擇，式中 、分別為電氣設(shè)備和電網(wǎng)的額定電壓，kv； 、分別為電氣設(shè)備的額定電流和電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流，a。2、開(kāi)斷電流的選擇高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流，不應(yīng)小于實(shí)際開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量。但當(dāng)斷路器的較系統(tǒng)短路電流大很多時(shí)，可簡(jiǎn)化計(jì)算，即 由

28、于僅計(jì)入了20%的非周期分量，一般中、慢速斷路器，開(kāi)斷時(shí)間較長(zhǎng)(0.1s)，短路電流非周期分量衰減較多，能滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。但對(duì)sf6斷路器，其全開(kāi)斷時(shí)間最大為0.07s(0.08s)，為高速斷路器，其開(kāi)斷電流的最短時(shí)間應(yīng)為主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間(一般為0.050.06s）與固有分閘時(shí)間之和，最大為0.09s(5000h)，傳輸容量大，長(zhǎng)度在20m以上的導(dǎo)體，如發(fā)電機(jī)、變壓器的連接導(dǎo)體，其截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇；而對(duì)220kv擴(kuò)徑導(dǎo)線，由于經(jīng)濟(jì)電流密度選取的困難，可按長(zhǎng)期允許電流來(lái)選擇，即 式中 導(dǎo)體所在回路中最大持續(xù)工作電流，a；在額定環(huán)境溫度時(shí)導(dǎo)體允許電流，a；與實(shí)際環(huán)境溫度和海拔有關(guān)的綜合

29、校正系統(tǒng)。當(dāng)導(dǎo)體允許最高溫度為和不計(jì)日照時(shí)，k值可用下式計(jì)算 式中，、分別為導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許最高溫度和導(dǎo)體安裝地點(diǎn)實(shí)際環(huán)境溫度。4.4.2 封閉母線的選擇發(fā)電機(jī)引出線、廠用高壓變壓器低壓側(cè)至廠用高壓配電裝置宜采用共箱封閉母線。如選定型產(chǎn)品，將提供有關(guān)的額定電壓、電流和動(dòng)穩(wěn)定等參數(shù)，可按電氣設(shè)備選擇的一般原則進(jìn)行選擇和校驗(yàn)。如選用非定型封閉母線，應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)體和外殼發(fā)熱，應(yīng)力及絕緣子抗彎的計(jì)算，并進(jìn)行共振校驗(yàn)。為達(dá)到設(shè)計(jì)目的，這里只選定型產(chǎn)品。第五章 變壓器的選擇計(jì)算已知：,，,得主變壓器的容量為根據(jù)電工設(shè)備手冊(cè)，可選主變壓器型號(hào)：sfps10-80000/220，具體參數(shù)如表1所示。表5-1 22

30、0kv變壓器型號(hào)容量比額定容量（kva）額定電壓（kv）連接組別空載電流（%）高壓中壓低壓sfps10-80000/220100/50/1008000022011010.5ynyn0d110.5重量（t）阻抗電壓（%）損耗（kw）高低高中中低空載負(fù)載12017.5246.586351 第六章 防雷保護(hù)規(guī)劃設(shè)計(jì)6.1 發(fā)電廠過(guò)電壓及防護(hù)分析對(duì)電氣系統(tǒng)設(shè)備絕緣產(chǎn)生危害的電壓，叫過(guò)電壓。過(guò)電壓分為內(nèi)部過(guò)電壓和外部過(guò)電壓兩種，內(nèi)部過(guò)電壓又叫大氣過(guò)電壓，是由雷電活動(dòng)引起的過(guò)電壓；外部過(guò)電壓是由于開(kāi)關(guān)操作和系統(tǒng)故障引起的過(guò)電壓。內(nèi)部過(guò)電壓分為：直接雷過(guò)電壓、感應(yīng)雷過(guò)電壓、電波入侵過(guò)電壓；外部過(guò)電壓分為：工

31、頻過(guò)電壓、操作過(guò)電壓、諧振過(guò)電壓。過(guò)電壓的危害：導(dǎo)致電氣設(shè)備絕緣擊穿、設(shè)備損壞、供電中斷、系統(tǒng)崩潰。為了保證人身和設(shè)備的安全，通常在發(fā)電廠、變電站、輸、配電設(shè)備上及場(chǎng)所采取相應(yīng)的防雷、保護(hù)措施。發(fā)電廠的防雷措施一般采用避雷針、避雷線和避雷器，使發(fā)電廠所有設(shè)備都處于避雷針避雷線、避雷器的保護(hù)范圍之內(nèi)。避雷針的作用：是發(fā)電廠用來(lái)保護(hù)電氣設(shè)備和建筑物免遭直擊雷擊的防護(hù)裝置，它可以主動(dòng)的引導(dǎo)雷電通過(guò)避雷針?lè)烹?，并通過(guò)接地裝置將雷電流泄入大地中，從而使電氣設(shè)備、建筑物免遭雷擊的危害。避雷線主要用于保護(hù)過(guò)電壓線路，一般不用于發(fā)電廠內(nèi)部。避雷器是專(zhuān)門(mén)用以限制過(guò)電壓的一種電氣設(shè)備，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)放電器，與被保護(hù)

32、的電氣設(shè)備并聯(lián)，當(dāng)作用電壓超過(guò)一定幅值時(shí)，避雷器先放電，限制了過(guò)電壓，保護(hù)了其它電氣設(shè)備。6.2 避雷器的配置規(guī)劃1、避雷器的配置原則a、配電裝置的每組母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器。b、旁路母線上是否應(yīng)裝設(shè)避雷器，應(yīng)根據(jù)旁路母線在投入運(yùn)行時(shí)，避雷器到被保護(hù)設(shè)備的電氣距離是否滿足要求而定。c、220kv以下變壓器和并聯(lián)電抗器處必須裝設(shè)避雷器，并盡可能靠近設(shè)備本體。d、220kv及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過(guò)允許值時(shí)，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。e、三繞組變壓器低壓側(cè)的每一相都應(yīng)該設(shè)置一臺(tái)避雷器。2、避雷器選擇應(yīng)根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的絕緣水平和使用條件，選擇避雷器的型式、額定電壓等，并按照使用情況校驗(yàn)所選

33、避雷器的滅弧電壓和工頻放電電壓等。即：（1）、滅弧電壓： ；（2）、工頻放電電壓下限：；（3）、工頻放電電壓上限：和殘壓：。6.3發(fā)電廠避雷針配置規(guī)劃及保護(hù)范圍計(jì)算為了防止設(shè)備、建筑物免遭直接雷擊的危害，通常采用裝設(shè)高于被保護(hù)物的避雷針（或避雷線），其作用是將雷電吸引到避雷針上并通過(guò)接地裝置將雷電流泄入大地，從而保護(hù)了設(shè)備。避雷針（線）的保護(hù)原理是當(dāng)雷云放電接近地面時(shí)，它使地面電場(chǎng)發(fā)生畸變，在避雷針（線）的頂端，形成局部電場(chǎng)強(qiáng)度集中的空間，以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，引導(dǎo)雷電向避雷針（線）放電，再通過(guò)接地引下線和接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護(hù)物體免遭雷擊。雖然避雷針（線）的高度比較高

34、（必須高于被保護(hù)物體，一般20m-30m，但在雷云大地這個(gè)高達(dá)幾公里，方圓幾十公里的大電場(chǎng)內(nèi)的影響卻是很有限的。單支避雷針的保護(hù)范圍是一個(gè)以避雷針為軸的近似錐體的空間，就像斗笠一樣。在高度hx水平面上，其半徑rx按下式計(jì)算：hx時(shí); rx=(h-hx)phx 時(shí); rx=(1.5h-2hx)p式中：h為避雷針高度hx為被保護(hù)物的高度p為高度影響系數(shù) h30m時(shí)，p=1；當(dāng)30mh120m時(shí)，p=兩支避雷針的保護(hù)計(jì)算如下：其中：d為兩針之間的距離 為保護(hù)范圍上部邊緣距最底點(diǎn)之間的距離p意義同上則水平面上保護(hù)范圍的一側(cè)寬度bx可按下式計(jì)算：bx=1.5（-hx）兩只避雷針不等高的距離計(jì)算如下：h低

35、時(shí); d=d-( h高- h低)ph低時(shí); d=d-( 1.5h高- 2h低)p經(jīng)按上面公式計(jì)算得以下結(jié)果：bx12= bx34=bx56=9.11; bx13= bx24=4.07; bx23= bx14=5.79; bx35= bx46=4.07;bx35= bx45=1.72; bx27=8.79; bx47=7.71; bx48=6.72; bx68=8.57; bx78=19.7;本發(fā)電廠設(shè)25m桿頂避雷針6棵。 發(fā)電廠所有設(shè)備均在避雷針保護(hù)范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)電廠總平面布置圖，全所的防直雷擊保護(hù)采用在110kv構(gòu)架上裝設(shè)避雷針的方式。110kv配電裝置對(duì)侵入雷電波的過(guò)電壓保護(hù)采用裝設(shè)在

36、適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)的避雷器保護(hù)。110kv進(jìn)線、以及主變壓器的中性點(diǎn)也按過(guò)電壓保護(hù)的要求裝設(shè)了避雷器。6.4 發(fā)電廠接地設(shè)計(jì)1、電氣設(shè)備的接地按其目的可分為以下幾種：a、 保護(hù)接地：將電氣設(shè)備的金屬外殼、裝設(shè)設(shè)備的金屬構(gòu)架進(jìn)行可靠的接地，以保證設(shè)備外殼、金屬構(gòu)架保持地電位，一旦設(shè)備因絕緣損壞而使設(shè)備外殼、構(gòu)架帶電時(shí)，不致使工作人員有觸電的危險(xiǎn)。b、 工作接地：為了保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，將電力系統(tǒng)中的某點(diǎn)（設(shè)備）進(jìn)行的接地；c、 防雷接地：為泄掉雷電流，避雷針、避雷器等設(shè)備必須要有可靠的接地。2、接地裝置 接地裝置就是由埋在地中的接地體以及連接到設(shè)備的接地線構(gòu)成，當(dāng)接地裝置中有電流計(jì)流過(guò)電流時(shí)，接地電流向

37、接地體四周的土壤流散，從而達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的。3、接地規(guī)劃采用熱鍍鋅404扁鋼作為連接體，2.5m的505熱鍍鋅角鋼作為接地針，扁鋼以8m距離做井字型掩埋，埋深600mm,角鋼每4m打一根。獨(dú)立避雷針使用獨(dú)立接地體。第七章 儀表與繼電保護(hù)配置7.1 儀表與繼電保護(hù)的配置規(guī)劃概述繼電保護(hù)裝置就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。1、它的基本任務(wù)是：自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，隔離故障、防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大，保證非故障元件正常運(yùn)行；反映電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件，而動(dòng)作于發(fā)信號(hào)，減負(fù)荷或跳閘。此時(shí)

38、，一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作，而是根據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時(shí)，以免不必要的動(dòng)作和由于干擾而引起的誤動(dòng)作。動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個(gè)基本要求，即選擇性、快速性、靈敏性和可靠性。2、配置的原則：選擇繼電保護(hù)方式除應(yīng)滿足四個(gè)基本要求外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)條件，首先應(yīng)從國(guó)民經(jīng)濟(jì)的整體利益出發(fā)，按被保護(hù)元件在電力系統(tǒng)中的作用和地位來(lái)確定保護(hù)方式，而不能只從保護(hù)裝置本身的投資來(lái)考慮，這是因?yàn)楸Ｗo(hù)不完善或不可靠而給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失，一般都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)即使是最復(fù)雜的保護(hù)裝置的投資。7.2 繼電保護(hù)配置規(guī)劃設(shè)計(jì)一、繼電保護(hù)的配置繼電保護(hù)裝置是一種能反映電氣設(shè)備發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)，

39、并作用于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的自動(dòng)裝置，它的任務(wù)是1、發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障設(shè)備從系統(tǒng)切除，以保證非故障設(shè)備繼續(xù)正常運(yùn)行，此外，防止故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。2、反映電氣設(shè)備的不正常工作狀態(tài)，根據(jù)不正常工作狀態(tài)的種類(lèi)和設(shè)備運(yùn)行維持的條件，動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)，減負(fù)荷或跳閘，反映不正常工作狀態(tài)的繼電保護(hù)，允許帶一定的延時(shí)動(dòng)作。繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足四個(gè)基本要求：選擇性、快速性、靈敏性、可靠性。二、2200kv保護(hù)配置1、零序電流保護(hù)，一般為四段式2、距離保護(hù)，一般為三段式3、高頻相差保護(hù)，4、自動(dòng)重合閘。110kv保護(hù)配置1、110kv出線保護(hù)配置（1）雙回線（電源側(cè)）主保護(hù)：電流方向橫差保護(hù)零

40、序電流方向橫差保護(hù)后備保護(hù)：階段式距離保護(hù)階段式零序電流方向保護(hù)階段式接地距離zch：檢無(wú)壓同期三相自動(dòng)重合閘（2）單回線三段式距離保護(hù)三段式零序電流方向保護(hù)zch：檢無(wú)壓同期三相自動(dòng)重合閘2、110kv母線采用電流相位比較式母線差動(dòng)保護(hù)（即使兩段母線分列運(yùn)行時(shí)，也能有選擇性動(dòng)作）四、10kv保護(hù)配置1、10kv出線回路保護(hù)配置（1）采用二段式電流保護(hù)（相間短路）i段：電流速斷保護(hù)，保護(hù)線路全長(zhǎng)80%ii段：定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（2）線路出線線路裝設(shè)三相一次自動(dòng)重合閘（3）電纜出線裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)，動(dòng)作于信號(hào)2、10kv母線設(shè)有絕緣監(jiān)察裝置，不設(shè)專(zhuān)用母線保護(hù)，用主變過(guò)電流保護(hù)兼作母線保護(hù)五、主變保護(hù)配置1、瓦斯保護(hù)a、重瓦斯保護(hù)：動(dòng)作于跳主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)b、輕瓦斯保護(hù)：動(dòng)作于發(fā)信號(hào)2、縱差保護(hù)：反應(yīng)變壓器繞組、套管和引出線上的相間短路，110kv繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路3、復(fù)合電壓閉鎖過(guò)電流保護(hù) 電壓取35kv母線pt目的：防備外部相間短路所引起的過(guò)電流并作為瓦斯與縱差的后備保護(hù)i時(shí)限跳主變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)ii時(shí)限跳主變高、中壓側(cè)開(kāi)關(guān)4、零序電流電壓保護(hù)變壓器專(zhuān)門(mén)設(shè)置接地保護(hù)作為縱差保護(hù)的后備保護(hù)。由于本變電所一臺(tái)主變中性點(diǎn)接地運(yùn)行，另一臺(tái)主變不接地運(yùn)行，兩臺(tái)主變中性點(diǎn)運(yùn)行方式可以改變，為了保護(hù)兩臺(tái)主變并列運(yùn)行且外