電廠電氣主接線方案 電力工程論文

1、摘要本篇論文主要針對(duì)主要針對(duì)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(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定推薦方案，對(duì)其進(jìn)行短路電流的計(jì)算，對(duì)電廠所用設(shè)備進(jìn)行選擇，然后對(duì)各級(jí)電壓配電裝置及總體布置設(shè)計(jì)。并且對(duì)其發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)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)，并且借用AutoCAD輔助工具畫(huà)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(kāi)圖、保護(hù)屏的布置及端子排接線圖。 尤其是廠用電在不同電源切換過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了較深入的分析，解決了廠用電切換經(jīng)常不成功并損壞開(kāi)關(guān)等電力設(shè)備這一嚴(yán)重問(wèn)題。本人首先分析了廠用電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及廠用電切換對(duì)于電廠安全運(yùn)行的重要性

2、。從理論上對(duì)廠用電切換過(guò)程中電氣量的變化規(guī)律進(jìn)行了較深入的分析。對(duì)廠用電切換過(guò)程中切換裝置所采用的“快速切換”、“殘壓切換”或“延時(shí)切換”及“同期捕捉切換”等方式分別進(jìn)行了分析研究，特別是對(duì)于每種方式可能對(duì)廠用電的安全運(yùn)行所造成的影響進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞電氣主接線 廠用電系統(tǒng)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印目錄摘要I第1章 電氣主接線設(shè)計(jì)11.1 設(shè)計(jì)原則11.2 各方案比較2第2章 廠用電設(shè)計(jì)及安全切換92.1 廠用電設(shè)計(jì)原則92.2 廠用電安全切換的重要性9第3章 短路電流計(jì)算113.1 對(duì)稱短路電流計(jì)算11第4章 電器主設(shè)備選擇134.1 對(duì)方案I的各主設(shè)備選擇134.2 對(duì)方案的各主

3、設(shè)備選擇19第5章 發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)原理設(shè)計(jì)及保護(hù)原理205.1 初步分析205.2 對(duì)F1的保護(hù)整定計(jì)算205.3 對(duì)F5的保護(hù)整定計(jì)算23第6章 結(jié)論與展望28參考文獻(xiàn)29千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行第1章 電氣主接線設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)原則電氣主接線是水電站由高壓電氣設(shè)備通過(guò)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(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足運(yùn)行可靠、簡(jiǎn)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

4、設(shè)計(jì)時(shí)，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(duì)主接線最基本的要求。在設(shè)計(jì)時(shí)，除對(duì)主接線形式予以定性評(píng)價(jià)外，對(duì)于比較重要的水電站需要進(jìn)行定量分析和計(jì)算。直崗拉卡水電站雖然是一個(gè)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(jì)時(shí)，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(yùn)行靈活方便的基礎(chǔ)上，盡量使設(shè)備投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)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

5、求。主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行方式的轉(zhuǎn)換。不僅正常運(yùn)行時(shí)能安全可靠地供電，而且無(wú)論在系統(tǒng)正常運(yùn)行還是故障或設(shè)備檢修時(shí)都能適應(yīng)遠(yuǎn)方監(jiān)控的要求，并能靈活、簡(jiǎn)單、迅速地倒換運(yùn)行方式，使停電時(shí)間最短，影響范圍最小。顯然，復(fù)雜地接線不會(huì)保證操作方便，反而使誤操作機(jī)率增加。但是過(guò)于簡(jiǎn)單的接線，則不一定能滿足運(yùn)行方式的要求，給運(yùn)行造成不便，甚至增加不必要的停電次數(shù)和停電時(shí)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(jì)主接線時(shí)應(yīng)留有發(fā)展余地，不僅要考慮最終接線的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還要兼顧到分

6、期過(guò)渡接線的可能和施工的方便。根據(jù)以上幾點(diǎn)，對(duì)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(gè)擴(kuò)大單元接線和一個(gè)單元接線，110kv側(cè)采用了雙母接線。雙母接線的供電可靠性較高，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(kāi)關(guān)也不需要中斷供電，且調(diào)度靈活，各個(gè)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(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。擴(kuò)建性也非常號(hào)，可以向母線左右方向任意擴(kuò)建，且施工過(guò)程也不會(huì)停電，只是雙母接線多了一臺(tái)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(gè)擴(kuò)大單元接線和一個(gè)單元接線與110kv側(cè)直接

7、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(diǎn)是：擴(kuò)大單元接線接線方式簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行維護(hù)方便，且減少了主變壓器高壓側(cè)出現(xiàn)，簡(jiǎn)化了高壓側(cè)接線和布置，使整個(gè)電氣接線設(shè)備較省。單元接線的接線簡(jiǎn)單、清晰、運(yùn)行靈活、維護(hù)工作量少且繼電保護(hù)簡(jiǎn)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(chǎng)地增加，整個(gè)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(tái)斷路器檢修時(shí)都不會(huì)引起停電，其供電可靠性較高。本方案采用了兩個(gè)擴(kuò)大單元接線和一個(gè)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

8、線接線方式。其特點(diǎn)是：擴(kuò)大單元接線接線方式簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行維護(hù)方便，且減少了主變壓器高壓側(cè)出現(xiàn)，簡(jiǎn)化了高壓側(cè)接線和布置，使整個(gè)電氣接線設(shè)備較省。單元接線的接線簡(jiǎn)單、清晰、運(yùn)行靈活、維護(hù)工作量少且繼電保護(hù)簡(jiǎn)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(chǎng)地增加，整個(gè)電氣接線投資也增大。其本方案采用了兩個(gè)擴(kuò)大單元接線和一個(gè)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(diǎn)是：擴(kuò)大單元接線接線方式簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行維護(hù)方便，且減少了主變壓器高壓側(cè)出現(xiàn)，簡(jiǎn)化了高壓側(cè)接線和布置，使整個(gè)電氣接線設(shè)備較省。單元接線的接線簡(jiǎn)單、清晰、運(yùn)行靈活、維護(hù)工作量少且繼電保護(hù)

9、簡(jiǎn)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(chǎng)地增加，整個(gè)電氣接線投資也增大。其本方案采用了兩個(gè)擴(kuò)大單元接線和一個(gè)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(diǎn)是：擴(kuò)大單元接線接線方式簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行維護(hù)方便，且減少了主變壓器高壓側(cè)出現(xiàn)，簡(jiǎn)化了高壓側(cè)接線和布置，使整個(gè)電氣接線設(shè)備較省。單元接線的接線簡(jiǎn)單、清晰、運(yùn)行靈活、維護(hù)工作量少且繼電保護(hù)簡(jiǎn)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(chǎng)地增加，整個(gè)電氣接線投資也增大。其本方案采用了兩個(gè)擴(kuò)大單元接線和一個(gè)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

10、線接線方式。其特點(diǎn)是：擴(kuò)大單元接線接線方式簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行維護(hù)方便，且減少了主變壓器高壓側(cè)出現(xiàn)，簡(jiǎn)化了高壓側(cè)接線和布置，使整個(gè)電氣接線設(shè)備較省。單元接線的接線簡(jiǎn)單、清晰、運(yùn)行靈活、維護(hù)工作量少且繼電保護(hù)簡(jiǎn)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(chǎng)地增加，整個(gè)電氣接線投資也增大。其本方案采用了兩個(gè)擴(kuò)大單元接線和一個(gè)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(diǎn)是：擴(kuò)大單元接線接線方式簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行維護(hù)方便，且減少了主變壓器高壓側(cè)出現(xiàn)，簡(jiǎn)化了高壓側(cè)接線和布置，使整個(gè)電氣接線設(shè)備較省。單元接線的接線簡(jiǎn)單、清晰、運(yùn)行靈活、維護(hù)工作量少且繼電保護(hù)

11、簡(jiǎn)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(chǎng)地增加，整個(gè)電氣接線投資也增大。圖1-2 電氣主接線方案方案本方案采用了兩個(gè)擴(kuò)大單元接線，一個(gè)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(jià)高的斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，大大增加了投資，此種接線方式對(duì)于供電可靠性有特殊需要的場(chǎng)合是十分必要的，但是對(duì)于供電可靠性要求不是很高的中小型水電站來(lái)說(shuō)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(gè)擴(kuò)大單元接線和一個(gè)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(jiǎn)單，投資很少，但是其供電可靠性大大降低，其母線一

12、旦出現(xiàn)故障就會(huì)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(gè)發(fā)電機(jī)單母接線和兩個(gè)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(jiǎn)單明了，運(yùn)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(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，三臺(tái)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五種方案，再結(jié)合該水電站為中小型水電站的實(shí)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(xiàng)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

13、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2章 廠用電設(shè)計(jì)及安全切換2.1 廠用電設(shè)計(jì)原則廠用電接線的設(shè)計(jì)應(yīng)按照運(yùn)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(jì)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(yùn)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(dòng)、停運(yùn)等方式下地供電要求，并盡可能地使切換操作簡(jiǎn)便，使啟動(dòng)（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(tái)機(jī)組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立，以保證在一臺(tái)機(jī)組故障停運(yùn)或其輔助機(jī)發(fā)生電氣故障時(shí)，不影響其

14、他機(jī)組的正常運(yùn)行。 充分考慮電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過(guò)程中廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行方式，特別主要對(duì)公用廠用負(fù)荷的影響。要方便過(guò)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(gè)電壓等級(jí)的實(shí)際情況，其廠用電設(shè)計(jì)祥見(jiàn)附錄：2.2 廠用電安全切換的重要性廠用電的安全可靠關(guān)系到發(fā)電機(jī)組、電廠乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。廠用電切換過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電動(dòng)態(tài)過(guò)程，特別在事故切換過(guò)程中電流、電壓、頻角、相角、轉(zhuǎn)矩等將發(fā)生快速變化，如果切換不當(dāng)，將造成切換失敗或設(shè)備損壞。當(dāng)廠用電母線故障時(shí)，此時(shí)工作電源開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，切除故障，但從多次廠用電母線故障分析，大多數(shù)為

15、永久性故障，因?yàn)殡姀S6kv廠用電系統(tǒng)是不接地系統(tǒng)，一旦母線發(fā)生單相接地故障，中心點(diǎn)電位偏移，非故障相電壓抬高，母線絕緣薄弱部分容易被擊穿，從而發(fā)展為兩相接地故障，若廠用電母線故障無(wú)保護(hù)（實(shí)際大多數(shù)電廠如此），則只能靠工作電源開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)延時(shí)切除故障，這樣母線拉弧，產(chǎn)生游離碳化物，形成了永久性相間接地短路。工作電源開(kāi)關(guān)由過(guò)流保護(hù)跳開(kāi)后，備用電源自動(dòng)投入，這時(shí)等于向故障點(diǎn)又送了一次故障電流，備用電源開(kāi)關(guān)由備用電源自投的后加速跳閘，切除故障，導(dǎo)致流過(guò)備用電源開(kāi)關(guān)的短路容量超出額定值，致使開(kāi)關(guān)爆炸。若備用開(kāi)關(guān)拒分，則只能由備用變后備保護(hù)切除故障，故障范圍將擴(kuò)大。第3章 短路電流計(jì)算3.1 對(duì)稱短路電流

16、計(jì)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變壓器參數(shù)：3臺(tái)，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(duì)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(shí)，, ，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(duì)點(diǎn)進(jìn)行短路計(jì)算2：網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化如下圖3-2 網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化圖 第4章 電器主設(shè)備選擇4.1 對(duì)方案I的各主設(shè)備

17、選擇斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇5對(duì)D1D4斷路器和G1G4隔離開(kāi)關(guān)的選擇A.對(duì)10.5kV D1D4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(diǎn)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(guò)斷路器的長(zhǎng)期負(fù)荷電流，即（3）按開(kāi)斷電流選擇 若在D1D4上側(cè)短路時(shí)流過(guò)D1D4的短路電流為F1流過(guò)的短路電流，即為26.498/213.249kA，而在D1D4下側(cè)短路時(shí)流過(guò)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(shí)來(lái)選擇設(shè)備，其短路電流為35.161kA。 斷路器的額定開(kāi)斷電流不應(yīng)小于

18、斷路器開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量。即（4）按動(dòng)穩(wěn)定電流選擇 電器允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流不小于短路沖擊電流，即（5）按熱穩(wěn)定度校驗(yàn)代入上式，得 則B.對(duì)10.5kV G1G4隔離開(kāi)關(guān)的選擇（1）按額定電壓選擇： （2）按額定電流校驗(yàn)： （3）按動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)： （4）按熱穩(wěn)定度校驗(yàn)： 選擇D1D4為型斷路器選擇G1G4為型隔離開(kāi)關(guān)可知所選斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的技術(shù)參數(shù)能滿足對(duì)D5，D6斷路器和G6G9隔離開(kāi)關(guān)選擇A對(duì)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(diǎn)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(guò)斷路器的長(zhǎng)期負(fù)荷電流，即（3）按開(kāi)斷電流

19、選擇 若在D5，D6上側(cè)短路時(shí)流過(guò)D5，D6的短路電流為F1和F2流過(guò)的短路電流為1.445kA，而在D5，D6下側(cè)短路時(shí)流過(guò)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(shí)來(lái)選擇設(shè)備，其短路電流為5.981kA。 斷路器的額定開(kāi)斷電流不應(yīng)小于斷路器開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量。即（4）按動(dòng)穩(wěn)定電流選擇 電器允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流不小于短路沖擊電流，即（5）按熱穩(wěn)定度校驗(yàn)代入上式，得 則B.對(duì)110kV G6G9隔離開(kāi)關(guān)的選擇（1）按額定電壓選擇： （2）按額定電流選擇： （3）按動(dòng)穩(wěn)定選擇： （4）按熱穩(wěn)定度校驗(yàn)： 選擇D5，D

20、6為SW6110型斷路器，選擇G6G9為GW4110D型隔離開(kāi)關(guān)由上表可知所選斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的技術(shù)參數(shù)能滿足對(duì)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(diǎn)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(guò)斷路器的長(zhǎng)期負(fù)荷電流，即（3）按動(dòng)穩(wěn)定電流選擇 若在G5上側(cè)短路時(shí)流過(guò)G5的短路電流為F5流過(guò)的短路電流為12.535kA，而在G5下側(cè)短路時(shí)流過(guò)G5的短路電流為系統(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(shí)來(lái)選擇設(shè)備，其短路電流為15.501kA。 電器允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定

21、電流不小于短路沖擊電流，即（4）按熱穩(wěn)定度校驗(yàn)： 其中 代入上式得則對(duì)D7斷路器和G10,G11隔離開(kāi)關(guān)選擇.A 對(duì)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(diǎn)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(guò)斷路器的長(zhǎng)期負(fù)荷電流，即INImax kA（3）按開(kāi)斷電流選擇 若在D7上側(cè)短路時(shí)流過(guò)D7的短路電流為F5流過(guò)的短路電流，即為2.1491.4450.704kA，而在D7下側(cè)短路時(shí)流過(guò)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(shí)來(lái)選擇設(shè)備，其短路電流為6.7221kA。 斷路器

22、的額定開(kāi)斷電流不應(yīng)小于斷路器開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量。即Id6.722kA（4）按動(dòng)穩(wěn)定電流校驗(yàn)： 電器允許通過(guò)動(dòng)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(yàn)：Qk=其中6.722kA, =3.832+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(duì)110kV側(cè)G10，G11 隔離開(kāi)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(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： iesish =17.11kA4、按照

23、熱穩(wěn)定校驗(yàn) QtQk 167.1 kA2.s,選擇D7為SW6-110型斷路器選擇G10G11 為GW4110D型隔離開(kāi)關(guān)表4.4 所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)SW6-110GW4110D計(jì)算數(shù)據(jù)UN （kV）110110UN （kV）110IN （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(kāi)關(guān)符合技術(shù)參數(shù)要求對(duì)于D8D11斷路器，和G12G23 隔離開(kāi)關(guān)的選擇A 對(duì)110kV 側(cè)D8D11斷路器選

24、擇：（1） 按額定電壓選擇：斷路器的額定電壓不小于安裝地點(diǎn)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(guò)斷路器的長(zhǎng)期負(fù)荷電流，即INImax0.326 kA （3）按開(kāi)斷電流選擇：若在D8D11下側(cè)短路電流時(shí)流過(guò)D8D11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(shí)流過(guò)D8D11短路電流為5臺(tái)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(lái)選擇設(shè)備，其短路電流為3.832kA斷路器的額定開(kāi)斷電流不應(yīng)小于斷路器開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量。即斷路器額定開(kāi)斷電流I

25、NbrId3.832kA（4）按動(dòng)穩(wěn)定電流校驗(yàn)：電器允許通過(guò)動(dòng)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(yàn)：Qk= 其中=3.832kA 帶入上式得Qk=58.739 kA2.s 則QtQk=58.739 kA2.sB. 對(duì)G12G23隔離開(kāi)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(dòng)穩(wěn)定電流校驗(yàn)iesish =9.756kA4、按熱穩(wěn)定校驗(yàn)：QtQk=58.739 kA2.s選擇D8D11為SW4-110型斷路器選擇G12G23為GW4110型隔離開(kāi)關(guān)4.2 對(duì)方案的各

26、主設(shè)備選擇其接線圖如下：圖4-2 方案主接線圖分析：因?yàn)榉桨负头桨赋鹘泳€外其余部分接線形式相同，故方案的與方案的相對(duì)應(yīng)，故其型號(hào)也相同。方案的的校驗(yàn)與方案的校驗(yàn)相同，故其相對(duì)應(yīng)的型號(hào)也相同，方案的與方案的校驗(yàn)相同，故其對(duì)應(yīng)的型號(hào)也相同。對(duì)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇。左側(cè)短路時(shí)的短路電流為3.8322.1495.981kA，右側(cè)短路時(shí)的短路電流為3.8321.4455.277kA，其左側(cè)短路時(shí)的短路電流大于右側(cè)短路時(shí)的短路電流，故應(yīng)按左側(cè)短路時(shí)來(lái)選擇設(shè)備。但的短路電流小于短路時(shí)的短路電流，兩者電壓等級(jí)又相同，所以也適用于也適用于.第5章 發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)原理設(shè)計(jì)及保護(hù)原理5.1 初步分析發(fā)電機(jī)的安全

27、運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)和本水電廠供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)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(duì)下列故障及異常運(yùn)行方式設(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(guò)電流；5 對(duì)稱過(guò)負(fù)荷；6 勵(lì)磁回路一點(diǎn)或兩點(diǎn)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)。 因?yàn)?臺(tái)發(fā)電機(jī)型號(hào)一樣，且F1,F2,F3,F4,對(duì)稱，故只需對(duì)F1進(jìn)行保護(hù)整定，F(xiàn)2,F3,F4的保護(hù)整定與F1相同，再對(duì)F5進(jìn)行保護(hù)整定，就可完成該水電站5臺(tái)發(fā)電機(jī)的保護(hù)整定。5.2 對(duì)F1的保護(hù)整定

28、計(jì)算1 短路電的分析計(jì)算及電壓電流互感器的變比選定:由短路電流的計(jì)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(jí)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(jì)算10：1) 縱差保護(hù)的整定:a. 動(dòng)作電流Idz 應(yīng)按躲過(guò)外部短路時(shí)流過(guò)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 =1.310.50.113.249103=1.3662.45861.17A。Kk 可靠系數(shù)，采用1.3;Ibp.js 計(jì)算不平衡

29、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(shí),流過(guò)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(shí)誤動(dòng)作，保護(hù)動(dòng)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(jì)算中較大者，作保護(hù)的動(dòng)作電流，故Idz 3385.9A ,則差動(dòng)繼電器動(dòng)作電流為Idz.j 5.64A。 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

30、。Id.min 最小短路電流，即在單機(jī)運(yùn)行情況下，發(fā)電機(jī)出口兩相短路電流；d. 差動(dòng)回路斷線監(jiān)視器的動(dòng)作電流應(yīng)大于正常運(yùn)行時(shí)的最大不平衡電流Ibp， 可按照一下經(jīng)驗(yàn)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(dòng)作電流按照躲過(guò)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(jì)中根據(jù)運(yùn)行積累的數(shù)據(jù)計(jì)算。即 Idz 0.2 Inf =0.22605521A 則繼電器動(dòng)作電流為：Idz.j521/6000.868A3）定子單相接地保護(hù)整定保護(hù)動(dòng)作電流根據(jù)外部發(fā)生單相接地并伴隨外部?jī)上喽搪返倪x擇性來(lái)選擇，需要躲過(guò)發(fā)電機(jī)固有電容電流和不平衡電

31、流，且一次動(dòng)作電流不超過(guò)5A. Idz=Ijdf被保護(hù)發(fā)電機(jī)的接地穩(wěn)態(tài)電容電流，對(duì)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(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)當(dāng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路發(fā)生兩點(diǎn)接地故障時(shí)，部分勵(lì)磁線圈將被短路，由此由于氣隙磁勢(shì)的對(duì)稱性遭到破壞，可能使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，因此在發(fā)電機(jī)上需要裝設(shè)勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)，該裝置只設(shè)一套,并僅在勵(lì)磁回路中出現(xiàn)穩(wěn)定性的一點(diǎn)接地時(shí)才投入工作。5） 復(fù)合電壓閉鎖過(guò)電流保護(hù)的整定校驗(yàn)：復(fù)合電壓

32、閉鎖過(guò)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(shí)限特性來(lái)滿足的，因此，在整定電流電壓元件時(shí)只需要考慮躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)相應(yīng)值就夠了，其整定計(jì)算如下：a 電流計(jì)電器動(dòng)作電流為：Idz.j= 1.22.6103/(0.85600)=6.12AKk可靠系數(shù),取kk=1.2；kh 返回系數(shù)，取kh0.85；nl 電流互感器變比； INf 發(fā)電機(jī)額定電流b. 按照躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)不平衡電壓降為條件整定，負(fù)序電壓繼電器動(dòng)作電壓，Udz.j=0.06UNf/nY=0.061.05103/1.05=6V,UNf 發(fā)電機(jī)額定電壓；nY 電壓互感器變比；c.動(dòng)作時(shí)限：作為遠(yuǎn)后備保護(hù)，發(fā)電機(jī)過(guò)電流保護(hù)時(shí)限應(yīng)該比連接在發(fā)

33、電機(jī)電壓母線上的其他設(shè)備的保護(hù)裝置最大時(shí)限還要大12個(gè)時(shí)間級(jí)差t(一個(gè)t一般為0.5s),即ttmax+(12) t。6過(guò)負(fù)荷保護(hù)整定校驗(yàn)：過(guò)負(fù)荷保護(hù)是動(dòng)作于信號(hào)的保護(hù)，考慮到過(guò)負(fù)荷對(duì)稱性，該保護(hù)只有一相中裝設(shè)，并與過(guò)電流保護(hù)共用一組互感器，保護(hù)由電流繼電器及時(shí)間繼電器組成。電流繼電器動(dòng)作值按照下式計(jì)算：Idz.j=5.35AKk 可靠系數(shù)，取=1.05； Kh 返回系數(shù)，取=0.85INf 發(fā)電機(jī)額定電流 nl 電流互干器變比；過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限比過(guò)電流保護(hù)長(zhǎng)，一般為910s.5.3 對(duì)F5的保護(hù)整定計(jì)算1 短路電的分析計(jì)算及電壓電流互感器的變比選定:由短路電流的計(jì)算結(jié)果可知，F(xiàn)1 的最大短

34、路電流為12.535kA,而 F5 出口額定電流為2.605 kA,所以電流互感器的變比級(jí)次應(yīng)該為3000/5，級(jí)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(jì)算11：1) 縱差保護(hù)的整定:動(dòng)作電流Idz 應(yīng)躲過(guò)外部短路時(shí)流過(guò)保護(hù)裝置的最大不平衡電流即Idz Kk Ibp.js = Kk kfzq ktx fi Id.zd =1.310.50.112.535103=1.3626814.78A。Kk 可靠系數(shù)，采用1.3;Ibp.js 計(jì)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

35、相短路時(shí),流過(guò)保護(hù)最大周期性短路電流，Id.zd12.535kAc. 為避免保護(hù)在電流互感器二次回路斷線時(shí)誤動(dòng)作，保護(hù)動(dòng)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(jì)算中較大者，作保護(hù)的動(dòng)作電流，故Idz 3385.9A ,則差動(dòng)繼電器動(dòng)作電流為Idz.j 5.64A。 nl 電流互感器的變比； kjx 接線系數(shù)，取kjx1 c. 靈敏度： klm=.=3.22，滿足靈敏度要求。 Id.min 最小短路電流，即在單機(jī)運(yùn)行情況下，發(fā)電機(jī)出口兩相短路電流；e. 差動(dòng)回路斷線監(jiān)視器的動(dòng)作電流

36、應(yīng)大于正常運(yùn)行時(shí)的最大不平衡電流Ibp， 可按照以下經(jīng)驗(yàn)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(dòng)作電流按照躲過(guò)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(jì)中根據(jù)運(yùn)行積累的數(shù)據(jù)計(jì)算。即 Idz 0.2 Inf =0.22605521A 則繼電器動(dòng)作電流為：Idz.j521/6000.868A3）定子單相接地保護(hù)整定保護(hù)動(dòng)作電流根據(jù)外部發(fā)生單相接地并伴隨外部?jī)上喽搪返倪x擇性來(lái)選擇，需要躲過(guò)發(fā)電機(jī)固有電容電流和不平衡電流，且一次動(dòng)作電流不超過(guò)5A. Idz=Ijdf被保護(hù)發(fā)電機(jī)的接地穩(wěn)態(tài)電容電流，對(duì)45MW額定容量電壓為 1

37、0.5kV，發(fā)電機(jī)取1.21AIbp.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；Kk 可靠系數(shù)，取Kk =1.2Kh 返回系數(shù)，取0.85；故 Idz=4.43,小于5A。4） 勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)當(dāng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路發(fā)生兩點(diǎn)接地故障時(shí)，部分勵(lì)磁線圈將被短路，由此由于氣隙磁勢(shì)的對(duì)稱性遭到破壞，可能使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，因此在發(fā)電機(jī)上需要裝設(shè)勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)，該裝置只設(shè)一套,并僅在勵(lì)磁回路中出現(xiàn)穩(wěn)定性的一點(diǎn)接地時(shí)才投入工作。5） 復(fù)合電壓閉鎖過(guò)電流保護(hù)的整定校驗(yàn)：復(fù)合電壓閉鎖過(guò)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(shí)限特性來(lái)滿足的，因此，在整定電流電壓元件時(shí)只需要考慮躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)相應(yīng)值就夠了，其整定計(jì)算如下：a 電流計(jì)電器動(dòng)作電流為：Idz.j=1.22.6103/(0.85600)=6.12AKk可靠系數(shù),取kk=1.2；kh 返回系數(shù)，取kh0.85；nl 電流互感器變比； INf