發(fā)電廠一次設(shè)計(jì)及發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)二次設(shè)計(jì)

1、摘 要本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文以河灣水電站為例，分別進(jìn)行發(fā)電廠一次設(shè)計(jì)及發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)二次設(shè)計(jì)。發(fā)電廠尤其是大型發(fā)電廠的安全生產(chǎn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著關(guān)鍵性的作用。因此，合理的設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)電廠是一項(xiàng)非常重要的工作。只有這樣才能夠保證電力系統(tǒng)供電可靠和電能質(zhì)量。設(shè)計(jì)工作是工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。做好設(shè)計(jì)工作，對(duì)工程建設(shè)的工期、質(zhì)量、投資費(fèi)用和工程建成投產(chǎn)后的安全運(yùn)行可靠性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，起著決定性的作用。 在設(shè)計(jì)中，首先，通過(guò)對(duì)發(fā)電廠原始資料的分析，了解設(shè)計(jì)電站基本概況，并初次擬定若干一次主接線圖方案，經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合比較，選擇一個(gè)最優(yōu)方案；其次，對(duì)最優(yōu)方案進(jìn)行短路電流計(jì)算，過(guò)程是選擇短路點(diǎn)，并分別對(duì)

2、每個(gè)短路點(diǎn)畫(huà)出等值電路圖，進(jìn)行短路電流計(jì)算；第三，以短路電流計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，分別對(duì)各支路進(jìn)行主要電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)；第四，畫(huà)出發(fā)電廠電氣一次布置圖（平面圖和斷面圖）和一次主接線圖；第五，對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行二次繼電保護(hù)設(shè)計(jì)并整定計(jì)算；第六，畫(huà)出發(fā)電機(jī)各保護(hù)的接線原理圖和展開(kāi)圖。關(guān)鍵詞：電氣主接線，短路電流，發(fā)電機(jī)，保護(hù)配置ABSTRACTThe design paper is based on the example of Hewan hydropower stations, a separate power plant design and the second generator relay d

3、esign, Power Plant in particular, the arge-scale power plant safety in production of the safe operation of the system plays a crucial role. Therefore, designning a reasonable a power plant is a very important job. Only in this way can we ensure reliable power supply systems and power quality. Engine

4、ering design work is the key to the building. Do design work on the construction period, quality, cost and investment projects completed and put into production after the safe operation reliability and cost-effective production of integrated, play a decisive role. In the design, mainly in the follow

5、ing steps: First, the power plants through the raw data analysis, to understand the basic design of power station profile and initial development of a number of main wiring diagram programme;the technical, economic comparison, the optimal choice of a programme followed by The best short-circuit curr

6、ent programme, the process is to choose short-circuit points, respectively, and draw on each point equivalent circuit short-circuit, short circuit calculation; third, to short-circuit current calculation based on the results, respectively, on the slip road to the main Electrical equipment selection

7、and validation; fourth, to draw a layout of electrical power plants (that overlooks the map and profiles) and a main wiring diagram; Fifth, generating a second relay design and setting calculation; the last，to draw the protection wiring schematics of the generator and launched plans.KEY WORDS：The ma

8、in electrical wiring, short-circuit current, generators, dynamic stability, thermal stability, protection configuration目 錄前言1第一章 緒論21.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題來(lái)源、類(lèi)型21.2 選題的目的及意義21.3 本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì)21.3.1 水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)31.3.2 繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展81.4 本課題主要研究?jī)?nèi)容101.4.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容101.4.2 設(shè)計(jì)要求101.5 完成論文的條件和擬定采用的研究手段（途徑）10第二章 河灣水電站電氣主接線設(shè)計(jì)

9、122.1原始資料分析122.1.1河灣水電站原始材料122.2 電氣主接線技術(shù)基礎(chǔ)132.2.1 電氣主接線的類(lèi)型【7】132.2.2電氣主接線的設(shè)計(jì)的基本要求132.2.3電氣主接線的設(shè)計(jì)的基本原則142.3主接線方案的擬定142.4 主接線方案的比較182.5 主接線方案的確定21第三章 短路電流計(jì)算223.1 計(jì)算說(shuō)明223.2 基本假定【9】【10】223.3 基本資料223.4 電抗圖及電抗計(jì)算243.4.1 電抗標(biāo)幺值和有名值的變換公式【11】243.4.2 計(jì)算各元件的電抗標(biāo)幺值243.4.3 短路點(diǎn)的選擇253.5 對(duì)短路點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)和短路電流計(jì)算263.5.1 d1點(diǎn)短路

10、263.5.2 d2點(diǎn)短路313.5.3 d3點(diǎn)短路363.5.4 d4點(diǎn)短路42第四章 河川水電站電氣一次設(shè)備的選擇494.1 選擇電氣一次設(shè)備遵循的條件494.1.1按正常工作條件選擇494.1.2按短路條件進(jìn)行校驗(yàn)504.2 電氣設(shè)備的選擇514.2.1 系統(tǒng)各回路的最大工作電流514.2.2 高壓斷路器選擇524.2.3 高壓隔離開(kāi)關(guān)選擇554.2.4 電流互感器選擇594.2.5電壓互感器選擇624.2.6 絕緣子選擇644.2.7 避雷器選擇664.2.8 母線的選擇68第五章 發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)725.1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本原理725.2電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的要求725.3

11、發(fā)電機(jī)可能發(fā)生的故障和異常運(yùn)行狀態(tài)735.4 發(fā)電機(jī)保護(hù)裝設(shè)的原則745.5 1#、2#、3#發(fā)電機(jī)保護(hù)配置755.6 發(fā)電機(jī)F1的繼電保護(hù)755.6.1發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)765.6.2發(fā)電機(jī)橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)785.6.3 發(fā)電機(jī)定子單相接地保護(hù)805.6.4發(fā)電機(jī)負(fù)序電流及低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)805.6.5 發(fā)電機(jī)定子繞組過(guò)負(fù)荷保護(hù)825.6.6發(fā)電機(jī)過(guò)電壓保護(hù)825.6.7 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)835.6.8 失磁保護(hù)83總結(jié)85致謝86附錄87參考文獻(xiàn)88前言現(xiàn)代電網(wǎng)已進(jìn)入超高壓、長(zhǎng)距離、大容量和高度自動(dòng)化的時(shí)代。隨著全球工業(yè)的迅速發(fā)展，電力正在成為必不可少的一種能源，電能的使用需求量越來(lái)越大。

12、我國(guó)的電力工業(yè)發(fā)展迅速，到目前為止我國(guó)的年發(fā)電量位居世界第二，在全國(guó)范圍內(nèi)形成了：華北、華東、華中、東北、西北和南方六大電力系統(tǒng)。發(fā)電廠尤其是大型發(fā)電廠的安全生產(chǎn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著關(guān)鍵性的作用。因此，合理的設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)電廠是一項(xiàng)非常重要的工作。只有這樣才能夠保證電力系統(tǒng)供電可靠和電能質(zhì)量。設(shè)計(jì)工作是工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。做好設(shè)計(jì)工作，對(duì)工程建設(shè)的工期、質(zhì)量、投資費(fèi)用和工程建成投產(chǎn)后的安全運(yùn)行可靠性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，起著決定性的作用。電氣一次主接線代表了發(fā)電廠電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性并對(duì)電氣選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控

13、制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，主接線的正確、合理設(shè)計(jì)，必須綜合處理各個(gè)方面的的因素，經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證比較后方可確定。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)作于短路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種裝置。繼電保護(hù)技術(shù)未來(lái)趨勢(shì)是向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)步，繼電保護(hù)技術(shù)面臨著進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)。本畢業(yè)論文是河灣水電站的電氣一次設(shè)計(jì)和發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)。內(nèi)容包括電氣主接線的擬定，短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備的選擇及發(fā)電機(jī)保護(hù)的設(shè)計(jì)等幾個(gè)部分。并制定出電氣一次主接線圖，布置圖，發(fā)電機(jī)保護(hù)的接

14、線原理圖和展開(kāi)圖。第一章 緒論1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題來(lái)源、類(lèi)型本課題是河灣水電站一次及發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)，來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際，屬于工程設(shè)計(jì)類(lèi)論文。 1.2 選題的目的及意義 中國(guó)經(jīng)濟(jì)已進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長(zhǎng)、工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程加快的同時(shí)，資源和環(huán)境制約趨緊，能源供應(yīng)出現(xiàn)緊張局面，生態(tài)環(huán)境壓力持續(xù)增大，能源的不足與需求之間的矛盾在近幾年不斷惡化，國(guó)家急需電力事業(yè)的發(fā)展，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供保障。大力發(fā)展水電事業(yè)將有利于縮小城鄉(xiāng)差距、改善農(nóng)村生產(chǎn)生活條件，對(duì)于推進(jìn)地方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、提高農(nóng)民收入，加快脫貧步伐、促進(jìn)民族團(tuán)結(jié)、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定，具有不可替代的作用。作為電力專(zhuān)業(yè)學(xué)生，我選擇了河灣水電

15、站一次及發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)這個(gè)課題，通過(guò)從原始資料分析，到主接線方案的選定，再到最后設(shè)備的選擇，我相信這個(gè)過(guò)程能夠幫助我鞏固所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并提高我們利用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，從而為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。水電站一次及發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)是電氣工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在本科畢業(yè)之前進(jìn)行的一次較為全面、系統(tǒng)的綜合性訓(xùn)練，有助于鞏固和增強(qiáng)對(duì)本專(zhuān)業(yè)主干課程的理解和應(yīng)用，樹(shù)立工程觀念，培養(yǎng)電力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)劃的能力。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，可以熟悉國(guó)家能源開(kāi)發(fā)策略和有關(guān)的技術(shù)規(guī)程、規(guī)定、導(dǎo)則等，樹(shù)立安全、可靠、經(jīng)濟(jì)供電的觀點(diǎn)；掌握電力網(wǎng)初步設(shè)計(jì)的基本方法和主要內(nèi)容；提高自己使用AutoCAD，word等

16、軟件的能力，培養(yǎng)出自己工程設(shè)計(jì)的觀念，是對(duì)四年所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐的融合。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)形成一個(gè)較為專(zhuān)業(yè)的認(rèn)識(shí)。1.3 本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì)隨著水電廠“無(wú)人值班”【1】（少人值守）和狀態(tài)檢修工作的不斷深入開(kāi)展，對(duì)水電廠的生產(chǎn)運(yùn)行和管理提出了更高的要求；以“廠網(wǎng)分開(kāi)、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”為基礎(chǔ)的電力體制的改革也對(duì)水電廠自動(dòng)化技術(shù)提出了新的要求。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，給水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)無(wú)論在結(jié)構(gòu)上還是在功能上，都提供了一個(gè)廣闊的發(fā)展舞臺(tái)。水電廠自動(dòng)化也必須適應(yīng)新的形勢(shì)需要，發(fā)展成為一個(gè)集計(jì)算機(jī)、控制、通信、網(wǎng)絡(luò)、電力電子為一體的綜合系統(tǒng)，具備完備的硬件結(jié)構(gòu)，開(kāi)

17、放的軟件平臺(tái)和強(qiáng)大的應(yīng)用系統(tǒng)。1.3.1 水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)1.3.1.1 自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)由I/O設(shè)備 (傳感器和執(zhí)行器 )、控制硬件、控制軟件、人機(jī)接口及與信息系統(tǒng)的連接等組成。而水電廠的自動(dòng)化是從80年代初單個(gè)功能裝置研制開(kāi)始的，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程可分為四個(gè)階段：（1） 功能分布式的星型分層監(jiān)控系統(tǒng) 以單功能微機(jī)裝置集成系統(tǒng)，每個(gè)微機(jī)裝置具有特定的功能，但每個(gè)微機(jī)裝置都具有不同功能，如有的微機(jī)裝置專(zhuān)門(mén)采集開(kāi)關(guān)量，有的微機(jī)裝置專(zhuān)采集模擬量，有的微機(jī)裝置專(zhuān)門(mén)進(jìn)行控制操作。該系統(tǒng)在分布的方式上進(jìn)行了一些有益的嘗試，但從模式上看不算是很成熟的系統(tǒng)。（2） 以設(shè)備單元分布的星型

18、分層監(jiān)控系統(tǒng) 為了檢修維護(hù)的方便，以發(fā)電機(jī)組為單元，將數(shù)據(jù)采集與控制集成到一臺(tái)微機(jī)或PLC裝置中，構(gòu)成了現(xiàn)地控制單元LCU。LCU無(wú)法直接接入以太網(wǎng)，而計(jì)算機(jī)非常昂貴，不能使每臺(tái)LCU都配備CPU（中央處理器）接入以太網(wǎng)，只能將微機(jī)作為前置機(jī)。這時(shí)的系統(tǒng)采用專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)，在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)上已跨出了一大步，但相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)還不完善，尚不能形成理想的開(kāi)放系統(tǒng)環(huán)境。 （3） 基于開(kāi)放系統(tǒng)的分布式監(jiān)控系統(tǒng)   隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件越來(lái)越復(fù)雜和龐大，軟件開(kāi)發(fā)的投入也越來(lái)越大，如何使這些巨大的資源不僅在這一家公司制造的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，而且也能在另一

19、家公司制造的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，這就形成了一系列的開(kāi)放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：TCP/IP、POSIX、SQL、ODBC、JDBC、OPC等?；陂_(kāi)放系統(tǒng)的分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有通用性和可移植性，監(jiān)控系統(tǒng)的軟件可以安裝在任何具有開(kāi)放系統(tǒng)特點(diǎn)的計(jì)算機(jī)上。開(kāi)放系統(tǒng)為水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的歷史舞臺(tái)。（4）基于對(duì)象技術(shù)的分布式監(jiān)控系統(tǒng)【2】 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)發(fā)展迅速，給軟件開(kāi)發(fā)提供了廣闊的平臺(tái)。軟件技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在除了遵循開(kāi)放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)以外，還應(yīng)遵循面向?qū)ο蠹夹g(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，如：SUN公司的Java RMI、Microsoft公司的COM/DCOM。水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由于面向?qū)ο蟮膹?fù)雜性和多樣性，基于面向?qū)ο蟮募?/p>

20、術(shù)應(yīng)用將水電廠運(yùn)行設(shè)備如發(fā)電機(jī)組、主變、開(kāi)關(guān)等抽象為對(duì)象。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程語(yǔ)言選擇到用戶(hù)界面等一系列過(guò)程都依據(jù)面向?qū)ο蟮睦砟?、原則和技術(shù)，這樣工作的結(jié)果將給用戶(hù)帶來(lái)使用和維護(hù)上的極大方便。1.3.1.2 水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)措施水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)必須具備完備的硬件結(jié)構(gòu)，開(kāi)放的軟件平臺(tái)和強(qiáng)大的應(yīng)用系統(tǒng)。（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 目前監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基本上以面向網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)級(jí)設(shè)備大多采用Ethernet或FDDI等通用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接高性能的微機(jī)、工作站和服務(wù)器，在被控設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)則較多地采用PLC或智能現(xiàn)地控制單元，再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與基礎(chǔ)層的智能I/O設(shè)備、智能儀表、遠(yuǎn)程I/O等相聯(lián)接，構(gòu)成現(xiàn)地控制子系統(tǒng)，與廠級(jí)

21、系統(tǒng)結(jié)合形成整個(gè)控制系統(tǒng)。（2）軟件系統(tǒng)平臺(tái)1、支持軟件平臺(tái)和應(yīng)用軟件包向通用化、規(guī)范化發(fā)展 為適應(yīng)開(kāi)放化、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、高速化和易用化的發(fā)展技術(shù)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的軟件支持平臺(tái)和應(yīng)用軟件包應(yīng)更趨向于通用化、開(kāi)放化和規(guī)范化。從電力行業(yè)高可靠性的要求出發(fā)，在大中型水電廠監(jiān)控系統(tǒng)中的UNIX操作系統(tǒng)等得到廣泛的應(yīng)用，中小型水電廠因較多采用PC構(gòu)架的計(jì)算機(jī)，所以較多地采用Windows操作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)方面由于商用數(shù)據(jù)庫(kù)在電力生產(chǎn)控制的實(shí)時(shí)性上還難以充分滿(mǎn)足要求，專(zhuān)有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)商用的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)形式，這是目前較為普遍的結(jié)合方式。由于部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的專(zhuān)用性帶來(lái)了數(shù)據(jù)變換的不便，在現(xiàn)今電力行業(yè)推進(jìn)信息化和數(shù)

22、字化建設(shè)的大背景下它的不適應(yīng)性就凸現(xiàn)出來(lái)，較好的辦法是遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口規(guī)范，使大家可在統(tǒng)一的"數(shù)字總線"上便捷地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 2、Web、Java等新技術(shù)的應(yīng)用 Web及面向?qū)ο蟮腏ava等新技術(shù)將越來(lái)越多地引入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。了解到南瑞自控新近開(kāi)發(fā)的NC-2000監(jiān)控系統(tǒng)采用了面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)技術(shù)，人機(jī)界面采用跨平臺(tái)的Java來(lái)實(shí)現(xiàn)，它不僅給用戶(hù)提供了更加方便地進(jìn)行可編程二次開(kāi)發(fā)的功能豐富多彩的界面，而且由于Web、Java等技術(shù)的采用，前臺(tái)操作員站的應(yīng)用支撐軟件大大減少，可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的"瘦客戶(hù)機(jī)"。如在大中型電廠用高性能的UNIX工作站或服務(wù)

23、器作為全系統(tǒng)的主控機(jī)和數(shù)據(jù)服務(wù)器，而用PC機(jī)作為操作員站，由Java一次編譯，多處運(yùn)行的特性，不僅可輕松地在操作員站和主處理器等監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)獲得同樣的人機(jī)界面，加上Internet/Intranet和Web技術(shù)的支持，更可在廠領(lǐng)導(dǎo)辦公室、總工辦公室和生產(chǎn)等部門(mén)任何聯(lián)網(wǎng)的地方直接瀏覽到同樣的界面，甚至于在任何地點(diǎn)經(jīng)電話(huà)接入后的微機(jī)也可以瀏覽到同樣的界面（為保證安全需增加必要的安全措施）。 3、功能強(qiáng)大的組態(tài)工具 用戶(hù)無(wú)需對(duì)操作系統(tǒng)命令深入了解，也不需要復(fù)雜的編程技巧，不論是在UNIX系統(tǒng)上還是在Windows系統(tǒng)上，都可通過(guò)組態(tài)界面十分方便地完成：數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)點(diǎn)定義；對(duì)象定義；現(xiàn)地控制單元的各種

24、模件定義；處理算法定義；通信端口；通信協(xié)義的定義。（3）強(qiáng)大的應(yīng)用系統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展到今天，其性能越來(lái)越高，其應(yīng)用也就越來(lái)越廣泛。隨著無(wú)人值班工作向縱深發(fā)展，也向計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)論是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，還是功能上都提出了更高的要求，現(xiàn)就幾個(gè)方面說(shuō)明如下： 1、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)際上是監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，只是將原來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)中需要?dú)v史保存的數(shù)據(jù)、事件和相關(guān)信息進(jìn)行分門(mén)別類(lèi)的存放在商用數(shù)據(jù)庫(kù)中，供需要時(shí)進(jìn)行查詢(xún)、打印或備份。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)以單獨(dú)的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，具有美觀的人機(jī)界面，方便的操作方式和豐富多彩的顯示形式。這樣的配置既減輕了監(jiān)控系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，減化了監(jiān)控系統(tǒng)的軟件復(fù)雜性，增加了監(jiān)控系統(tǒng)

25、的實(shí)時(shí)性，還能通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)接口SQL、ODBC、JDBC等與其他系統(tǒng)互連，如MIS系統(tǒng)。 2、電能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 水電廠中每臺(tái)發(fā)電機(jī)、每條線路甚至每臺(tái)主變都安裝了電度量表，傳統(tǒng)的電度量采集一般采用由電度量表輸出電度量脈沖到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，由于監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備環(huán)節(jié)比較多，在監(jiān)控系統(tǒng)中必須設(shè)定電度量初值，一旦有設(shè)備退出工作或工作不正常，電度量測(cè)量就有誤差或以前的測(cè)量值丟失，需要重新設(shè)定其初值，這種方法實(shí)際上無(wú)法保證電度量監(jiān)測(cè)的結(jié)果正確性，而且維護(hù)的工作量也很大。 目前，市場(chǎng)上有一種智能電度量表，它具有智能通信接口。這種電度量表能完整地保存電度量數(shù)據(jù)，并隨時(shí)可以通過(guò)通信接口取得電度量數(shù)據(jù)。

26、因此，以這種電度量表為基礎(chǔ)，通過(guò)電度量表的通信接口，回聚在一起，配備歷史數(shù)據(jù)管理功能的計(jì)算機(jī)就可以形成電度量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)既可以相對(duì)獨(dú)立，也可以與監(jiān)控系統(tǒng)互相通信，實(shí)現(xiàn)信息共享，為水電廠運(yùn)行管理提供可靠依據(jù)。 3、狀態(tài)檢修系統(tǒng) 這是水電廠熱門(mén)的課題，設(shè)備狀態(tài)檢修和設(shè)備運(yùn)行壽命評(píng)估，既是設(shè)備檢修工作發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程。狀態(tài)檢測(cè)主要利用現(xiàn)代化先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備和分析技術(shù)對(duì)水電廠主設(shè)備的某些關(guān)鍵部位的參量，如：機(jī)組的振動(dòng)和擺度，發(fā)電機(jī)絕緣，定子局部放電，變壓器絕緣等數(shù)據(jù)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)采集和監(jiān)視，經(jīng)過(guò)集合了現(xiàn)場(chǎng)積累的運(yùn)行、檢修、試驗(yàn)資料和專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)的智能（專(zhuān)家）系統(tǒng)綜合分析，從而對(duì)

27、設(shè)備可能存在的機(jī)械、水力、電氣等問(wèn)題作出一個(gè)貼近實(shí)際的評(píng)估。要作出一個(gè)較準(zhǔn)確的評(píng)估目前尚有很大的難度，國(guó)內(nèi)外都已做了大量的嘗試性工作，取得了一定的經(jīng)驗(yàn)。在實(shí)施中，它也作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，但目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)水電廠都有了較完善的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，集聚了大量監(jiān)測(cè)設(shè)備，從節(jié)省投資與實(shí)際應(yīng)用的角度來(lái)看，狀態(tài)檢修系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)之間有大量的數(shù)據(jù)需要共享，在考慮狀態(tài)檢修系統(tǒng)時(shí)應(yīng)與已建成的監(jiān)控系統(tǒng)作統(tǒng)籌考慮，使兩者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，既可省去一些重復(fù)部件的投資，又可以使運(yùn)行管理人員在執(zhí)行實(shí)時(shí)生產(chǎn)控制時(shí)，隨時(shí)監(jiān)視到生產(chǎn)設(shè)備的健康狀態(tài)，讓健康狀態(tài)良好的設(shè)備充分發(fā)揮潛力，讓處于亞健康狀態(tài)的設(shè)備減荷承擔(dān)適當(dāng)?shù)墓ぷ髫?fù)荷，而讓

28、健康狀態(tài)有問(wèn)題或趨于出問(wèn)題的設(shè)備及時(shí)得到維修。4、生產(chǎn)管理系統(tǒng) 目前，雖然許多電廠都有了功能較完善的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，但因種種原因還有部分現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)信號(hào)無(wú)法輸入到監(jiān)控系統(tǒng)中完成自動(dòng)監(jiān)視。所以設(shè)備的巡檢工作是必不可少的。為了加強(qiáng)巡檢工作的管理和提高巡檢工作的質(zhì)量，可通過(guò)生產(chǎn)管理信息子系統(tǒng)，在當(dāng)班巡檢人員出發(fā)前開(kāi)列出巡檢路線，查看設(shè)備運(yùn)行情況，記錄設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，巡檢工作完成后,輸入相關(guān)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等信息傳輸至生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)，進(jìn)行分析對(duì)比，并記入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)備查。 按照技術(shù)規(guī)程要求，電廠在執(zhí)行設(shè)備操作或維護(hù)時(shí)必須辦理相應(yīng)的一次、二次工作票。這些工作也可以借助生產(chǎn)管理信息子系統(tǒng)來(lái)完成。各相關(guān)部門(mén)計(jì)算

29、機(jī)連入該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)后，就不必拿著工作票來(lái)回去簽票、消票了。它完全成了數(shù)字化傳輸，省時(shí)省力，并可隨時(shí)對(duì)簽票、消票的詳情進(jìn)行實(shí)時(shí)和歷史的查詢(xún)。 生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)完成的工作還包括：運(yùn)行值長(zhǎng)日志，智能操作票（可由生產(chǎn)管理信息子系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析，并經(jīng)過(guò)安全閉鎖條件檢查），設(shè)備缺陷管理，運(yùn)行臺(tái)帳等。5、智能電話(huà)報(bào)警服務(wù)系統(tǒng) 根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生的報(bào)警信號(hào)，按照告警信號(hào)的優(yōu)先級(jí)別和被通知者的處理優(yōu)先級(jí)，提供實(shí)時(shí)智能報(bào)警通知，把生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的事件經(jīng)過(guò)智能化的處理，通過(guò)內(nèi)部通信系統(tǒng)、電話(huà)、尋呼、移動(dòng)通信等多種通信手段，以最快的速度把報(bào)警信息傳遞給相關(guān)的人員，以便他們及時(shí)作出對(duì)事件的響應(yīng)。它不僅是

30、一個(gè)智能的可通過(guò)各種通訊工具報(bào)警的系統(tǒng)，而且還是一個(gè)功能強(qiáng)大的交互式語(yǔ)音信息服務(wù)中心，無(wú)論何時(shí)何地通過(guò)電話(huà)撥入系統(tǒng)可以了解到他所關(guān)心的生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。系統(tǒng)還提供豐富靈活的組態(tài)界面，讓維護(hù)人員或操作人員通過(guò)組態(tài)界面方便地進(jìn)行各種用戶(hù)要求的定義，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的功能。 上面提及的系統(tǒng)都是同現(xiàn)有計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)密切相關(guān)的系統(tǒng)，根據(jù)具體情況，可配置成相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。也可配置成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng)。它提供了水電廠從最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制直到面向電力市場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行決策的一整套完善服務(wù)功能，支持發(fā)電廠生產(chǎn)的現(xiàn)代管理更上一個(gè)新臺(tái)階。1.3.2 繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展

31、 1.3.2.1 繼電保護(hù)發(fā)展概況 隨著科技的進(jìn)步和電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)的要求也不斷提出新課題,加之電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通訊技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷注入新的活力,因此,新時(shí)期的繼電保護(hù)技術(shù)也要與時(shí)俱進(jìn),也在逐步的走向成熟和完善。 在建國(guó)初,我國(guó)的繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍還沒(méi)有,可以說(shuō)是百?gòu)U待興。到50年代,我國(guó)工程技術(shù)人員開(kāi)始創(chuàng)造性的吸收、消化、掌握了國(guó)外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運(yùn)行技術(shù)【3】,建成了一支具有深厚繼電保護(hù)理論造詣和豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍,對(duì)推動(dòng)全國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展起了指導(dǎo)作用。到了六十年代便成了機(jī)電式繼電保護(hù)的繁榮時(shí)代,為我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了

32、堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 從六十年代中期到八十年代中期,是晶體管繼電保護(hù)蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時(shí)代,其中最具代表的是南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠及南京電力自動(dòng)化研究所研制的500KV晶體管方向高頻保護(hù)和晶體管高頻閉所距離保護(hù), 運(yùn)行于葛洲壩500 kV線路上，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)的空白,結(jié)束了我國(guó)500KV線路繼電保護(hù)完全依靠國(guó)外進(jìn)口的時(shí)代。 九十年代初,是集成電路的繼電保護(hù)時(shí)代。在這時(shí)期,集成電路繼電保護(hù)逐漸取代晶體管繼電保護(hù),它的研制、生產(chǎn)、調(diào)試、應(yīng)用逐漸處于主導(dǎo)地位,具有代表性的是南京電力自動(dòng)化研究所研制的集成電路工頻變化量方向高頻保護(hù),在這時(shí)期起了積極的推進(jìn)作用,同時(shí)也宣告我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)已跨入了微機(jī)保護(hù)的

33、時(shí)代。1.3.2.2 繼電保護(hù)的未來(lái)發(fā)展 【4】【5】繼電保護(hù)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)是向微機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化,保護(hù)、控制、測(cè)量、計(jì)量、數(shù)據(jù)通訊一體和人機(jī)智能化方向發(fā)展。 （1）微機(jī)化。隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展,微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷的發(fā)展。目前,隨著電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)要求不斷的提高,除了保護(hù)的基本功能外,還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存放空間,快速的數(shù)據(jù)處理功能,強(qiáng)大的通訊能力,與其他保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力,高級(jí)語(yǔ)言編程能力等。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置具有相當(dāng)于一臺(tái)PC機(jī)的功能,在計(jì)算機(jī)保護(hù)發(fā)展初期,曾設(shè)想過(guò)用一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)做成繼電保護(hù)裝置,由于當(dāng)時(shí)小型機(jī)

34、體積大、成本高、可靠性差,而沒(méi)能實(shí)現(xiàn)。用微機(jī)保護(hù)裝置替代繼電保護(hù)是電氣自動(dòng)化發(fā)展的必然方向。(2) 網(wǎng)絡(luò)化。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通訊工具已成為信息時(shí)代的核心技術(shù),它深刻影響著各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域,同時(shí),也為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的通訊手段。到目前為止除了差動(dòng)和縱聯(lián)保護(hù)外,所有繼電保護(hù)裝置都只能反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量。繼電保護(hù)的作用也只限于快速、準(zhǔn)確的切除故障元件,盡量縮小事故范圍,其主要原因是缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)上傳的聯(lián)網(wǎng)手段。實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化,將每一點(diǎn)的保護(hù)裝置都串聯(lián)起來(lái),統(tǒng)一由主站協(xié)調(diào)管理,既實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。 (3)

35、 保護(hù)、控制、測(cè)量、計(jì)量、通訊一體化。在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的微機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化的條件下,保護(hù)裝置實(shí)際上就是一臺(tái)高性能、多功能的計(jì)算機(jī),是整個(gè)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)智能終端。它可從網(wǎng)絡(luò)上獲取電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和發(fā)生故障條件下的任何信息和數(shù)據(jù)(如電流、電壓、功率因數(shù)、有功、無(wú)功等),同時(shí)將保護(hù)裝置的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給控制總站,因此,每個(gè)微機(jī)保護(hù)裝置不但可以完成繼電保護(hù)功能,同時(shí)還可以完成測(cè)量、計(jì)量、控制、數(shù)據(jù)傳送,實(shí)現(xiàn)集中控制和管理。 目前,這種微機(jī)綜合保護(hù)裝置因其體積小、靈活性強(qiáng)、保護(hù)綜合性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),深受廣大用戶(hù)的歡迎,應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越廣,不只局限在變壓器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)變組的控制、保護(hù)、線路上,也應(yīng)用在高、低

36、壓開(kāi)關(guān)柜及箱式變電站里,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸,實(shí)現(xiàn)時(shí)時(shí)檢測(cè)、監(jiān)視和控制。 (4)人機(jī)智能化近年來(lái)，人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，在繼電保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究也已開(kāi)始。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線性映射的方法，很多難以列出方程式或難以求解的復(fù)雜的非線性問(wèn)題，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法則可迎刃而解。例如在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢(shì)角度擺開(kāi)情況下發(fā)生經(jīng)過(guò)渡電阻的短路就是一非線性問(wèn)題，距離保護(hù)很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動(dòng)或拒動(dòng)；如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，經(jīng)過(guò)大量故障樣本的訓(xùn)練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發(fā)生任何故障時(shí)都可正確判別。其它如遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃等也都有其獨(dú)特的

37、求解復(fù)雜問(wèn)題的能力。將這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合可使求解速度更快。天津大學(xué)從1996年起進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)式繼電保護(hù)的研究，已取得初步成果【6】。可以預(yù)見(jiàn)，人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會(huì)得到應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問(wèn)題。1.4 本課題主要研究?jī)?nèi)容 1.4.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容1、擬定河灣水電站一次主接線方案，進(jìn)行技術(shù)，經(jīng)濟(jì)等方面比較擇優(yōu)。 2、根據(jù)最終確定的河灣水電站主接線方案，進(jìn)行短路電流計(jì)算，并對(duì)一次設(shè)備選型。 3、發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、繼電保護(hù)定值計(jì)算并整理成表格。 4、選擇繼電保護(hù)元件。 5、完成下列圖。 （1）主接線及布置圖。 （2）繼電保護(hù)原理圖、展開(kāi)圖及接線圖。 1.4.2 設(shè)計(jì)要求 ：

38、1、設(shè)計(jì)方案要進(jìn)行論證、比較，綜合擇優(yōu)。 2、設(shè)計(jì)計(jì)算原理、公式、圖表、引用資料來(lái)源要詳細(xì)完整。 3、文字要簡(jiǎn)練明確。 4、選型、計(jì)算結(jié)果要表格化。 5、圖紙制作規(guī)范，計(jì)算機(jī)繪圖，圖形、標(biāo)號(hào)要符合標(biāo)準(zhǔn)。 6、裝訂、打印、頁(yè)碼等要規(guī)范、完整，文字大約60頁(yè)左右。 1.5 完成論文的條件和擬定采用的研究手段（途徑）通過(guò)對(duì)河川水電廠原始資料的系統(tǒng)、全面分析，結(jié)合所學(xué)發(fā)電廠電氣部分、繼電保護(hù)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面的因素，擬定電氣主接線方案。再通過(guò)查閱水電站電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)對(duì)電氣主接線進(jìn)行短路電流計(jì)算和設(shè)備選擇。利用網(wǎng)絡(luò)等資源了解發(fā)電機(jī)保護(hù)的最新方法，設(shè)計(jì)出合理、有效的發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)方

39、案。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分考慮各種情況，并以已有的類(lèi)似水電廠電氣一、二次接線方案為參考，經(jīng)教師指導(dǎo)，最終力求使該廠的電氣一次、發(fā)電機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在滿(mǎn)足可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性的前提下，確保該廠能穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。第二章 河灣水電站電氣主接線設(shè)計(jì)2.1原始資料分析2.1.1河灣水電站原始材料1、水電站饋線：兩回110KV經(jīng)15公里架空線與系統(tǒng)連接，系統(tǒng)容量400MVA； 兩回330KV經(jīng)20公里架空線與系統(tǒng)連接，系統(tǒng)容量600MVA。2、主變：（自選）3、發(fā)電機(jī)：一臺(tái)容量100 MVA，電壓10.5KV, cosN =0.875(超前),=0.18, =107.1r/m.,YY接法。兩臺(tái)容量

40、50 MVA，電壓10.5KV，cosN =0.85(超前)，=0.24，=107.1r/m.，YY接法。4、電廠負(fù)荷：、機(jī)組自用負(fù)荷：5×315KVA，1×500KVA。、公用負(fù)荷：2×1000KVA。、壩頂負(fù)荷: 2×800KVA。其它：氣象條件一般，年平均溫度25，海拔800米，年利用小時(shí)4000h/a.2.1.1.1 分析設(shè)計(jì)電站為一中型水電站；其裝機(jī)總?cè)萘繛?00+2×50=200MW，占電力系統(tǒng)總?cè)萘康?16.6%,超過(guò)了電力系統(tǒng)的檢修備用容量的8%-15%和事故備用容量10%的限額，說(shuō)明該水電站在電力系統(tǒng)中的作用和地位很重要；年最

41、大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax=4000h,因3000h4000h5000h，是承擔(dān)腰荷的水電廠，其主接線應(yīng)以保證供可靠性為主進(jìn)行選擇。2.1.1.2 電站共三個(gè)電壓等級(jí)10.5KV，三個(gè)發(fā)電機(jī)的出口電壓等級(jí)；110KV，此電壓等級(jí)出線回路為2條；330KV，此電壓等級(jí)出現(xiàn)回路為2條。2.1.1.3 負(fù)荷情況廠用總負(fù)荷為：2.075+2+1.6=5.675MW（機(jī)組負(fù)荷：5×315KW+1×500 KW=2.075MW；公用負(fù)荷：2MW；壩頂負(fù)荷：1.6MW）110KV接于400MW容量的系統(tǒng)；220KV接于600MW容量的系統(tǒng)。2.1.1.4環(huán)境條件分析氣象條件一般，年平均溫度

42、25，海拔800米2.2 電氣主接線技術(shù)基礎(chǔ)2.2.1 電氣主接線的類(lèi)型【7】2.1.1.1具有母線的電氣主接線a)      單母線接線b)      單母分段接線c)      單母分段帶旁母d)      雙母接線和雙母分段接線e)      雙母帶旁路母線接線f)      3/2接線2.2

43、.1.2無(wú)母線的電氣主接線a)      橋形接線：當(dāng)具有兩臺(tái)變壓器和兩條線路時(shí)，在變壓器線路接線的基礎(chǔ)上，在其中間架一連接橋，則稱(chēng)為橋形接線，有內(nèi)橋和外橋兩種b)      單元接線：發(fā)電機(jī)與變壓器直接連接成一個(gè)單元，組成發(fā)電機(jī)組2.2.2電氣主接線的設(shè)計(jì)的基本要求對(duì)電氣主接線的基本要求，概括地說(shuō)應(yīng)包括可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面。2.2.2.1可靠性安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。安全包括設(shè)備安全及人身安全。要滿(mǎn)足這一點(diǎn)，必須按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定，正

44、確選擇電氣設(shè)備及正常情況下的監(jiān)視系統(tǒng)和故障情況下的保護(hù)系統(tǒng)，考慮各種人身安全的技術(shù)措施。可靠就是主接線應(yīng)滿(mǎn)足對(duì)不同負(fù)荷的不中斷供電，且保護(hù)裝置在正常運(yùn)行時(shí)不誤動(dòng)、發(fā)生事故時(shí)不拒動(dòng)，能盡可能的縮小停電范圍。為了滿(mǎn)足可靠性要求，主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單清晰。電器是電力系統(tǒng)中最薄弱的元件，所以不應(yīng)當(dāng)不適當(dāng)?shù)卦黾与娖鞯臄?shù)目，以免發(fā)生事故。2.2.2.2靈活性所謂的靈活性總體包括以下幾方面：（1）    操作的方便性、（2）調(diào)度的方便性、（3）擴(kuò)建的方便性在保證可靠性的前提下，電氣主接線應(yīng)滿(mǎn)足接線簡(jiǎn)單，操作方便，保證運(yùn)行、調(diào)度、維護(hù)和檢修的安全及方便，并且對(duì)將來(lái)要擴(kuò)建的發(fā)電廠和變電

45、站，其主接線必須具有擴(kuò)建的方便性。2.2.2.3 經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)是指在滿(mǎn)足上述基本要求的基礎(chǔ)上，盡量保證設(shè)計(jì)投資最少。2.2.3電氣主接線的設(shè)計(jì)的基本原則電氣主接線的設(shè)計(jì)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為基本依據(jù)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針，政策，技術(shù)規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿(mǎn)足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性和可靠性，堅(jiān)持可靠，先進(jìn)，適用，經(jīng)濟(jì)，美觀的原則?！?】2.3主接線方案的擬定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)電源和出線回路數(shù)，電壓等級(jí)，變壓器臺(tái)數(shù)，容量及母線結(jié)構(gòu)等不同的考慮。依據(jù)對(duì)

46、主接線的基本要求，從技術(shù)論證并淘汰一些明顯不合理的方案?，F(xiàn)將各電壓等級(jí)可能采用的較佳方案列出，進(jìn)而進(jìn)行可靠性定量分析計(jì)算比較，最終確定出在技術(shù)上合理，經(jīng)濟(jì)上可行的最終方案。現(xiàn)將各電壓等級(jí)可能采用的較佳方案列出，進(jìn)而，以?xún)?yōu)化組合方式，組成最佳可比方案。1、10.5KV電壓等級(jí)發(fā)電機(jī)單機(jī)容量為50MW及100MW，遠(yuǎn)大于有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)程對(duì)選用單母線分段接線不得超過(guò)24MW的規(guī)定，并鑒于10.5KV出現(xiàn)回路不多，應(yīng)確定為發(fā)電機(jī)-雙繞組變壓器單元接線。發(fā)電機(jī)出口不裝斷路器，為調(diào)試發(fā)電機(jī)方便可裝隔離開(kāi)關(guān)?；虿捎脭U(kuò)大單元接線，可減少變壓器臺(tái)數(shù)和高壓側(cè)斷路器數(shù)目，并節(jié)省配電裝置占地面積。通常，將50MW機(jī)組接入

47、110KV系統(tǒng)，可采用擴(kuò)大單元接線。2、110KV電壓級(jí)僅有兩回出線與系統(tǒng)相連，但由于此水電站在電力系統(tǒng)中的作用和地位很重要，為滿(mǎn)足可靠性和靈活性的要求，故可采用單母分段接線形式、單母帶旁路母接線形式或雙母線接線形式，使其可靠供電。3、330KV電壓級(jí)330KV電壓等級(jí)有兩回出線和系統(tǒng)相連，為滿(mǎn)足供電可靠、調(diào)度靈活等要求，以及故障情況下出現(xiàn)斷路器的檢修時(shí)不致使該回路停電，可以采用的主接線形式有雙母線接線形式、雙母線帶旁路母線接線形式或3/2接線形式。依據(jù)各電壓等級(jí)最優(yōu)方式組合，可列出以下幾種方案，分別進(jìn)行分析比較如下：方案: 發(fā)電機(jī)F1采用單元接線形式，與330KV電壓等級(jí)相連；發(fā)電機(jī)F2、F

48、3采用擴(kuò)大單元接線形式，與110KV電壓等級(jí)相連；110KV電壓等級(jí)采用單母線帶旁母接線形式；330KV電壓等級(jí)采用雙母線接線形式。主接線如圖21所示：圖21主接線方案一發(fā)電機(jī)采用擴(kuò)大單元接線具有接線簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)設(shè)備少，操作簡(jiǎn)便；故障可能性小，可靠性高；由于沒(méi)有發(fā)電機(jī)電壓母線，無(wú)多臺(tái)機(jī)并列，發(fā)電機(jī)出口短路電流有所減?。慌潆娧b置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地少，投資少等優(yōu)點(diǎn)，但單元任意元件故障或檢修都會(huì)影響整個(gè)單元的工作。110KV電壓等級(jí)采用單母線帶旁母線的接線形式，設(shè)置旁路母線斷路器，可使檢修與它相連的任意回路的斷路器時(shí)，該回路便可以不停電，提高了供電的可靠性，相應(yīng)設(shè)置專(zhuān)用的斷路器，增加了投資。330KV采用

49、雙母線接線，供電可靠；運(yùn)行方式靈活；擴(kuò)建方便；可完成一些特殊功能，可利用母聯(lián)斷路器與系統(tǒng)并列或解列等，但所用設(shè)備多，配電裝置復(fù)雜；檢修任一回路斷路器，該回路仍停電。110kv母線和330kv母線之間用聯(lián)絡(luò)變壓器連接，有利于系統(tǒng)之間交換功率。方案:發(fā)電機(jī)F3采用單元接線形式，與330KV電壓等級(jí)相連，發(fā)電機(jī)F1、F2采用擴(kuò)大單元接線形式，與110KV電壓等級(jí)相連；110KV、330KV兩個(gè)電壓等級(jí)均采用雙母線接線形式。其主接線圖如圖22所示：圖22主接線方案二與方案類(lèi)似，不同的是110KV采用雙母接線，110KV、330KV之間沒(méi)有通過(guò)聯(lián)絡(luò)變壓器連接。方案:發(fā)電機(jī)采用單元接線形式，110KV電壓

50、等級(jí)采用單母分段接線形式，330KV采用雙母線接線形式。主接線如圖23所示：圖23主接線方案三110KV采用單母線分段接線，由于單母線用分段斷路器進(jìn)行分段，可以提高供電可靠性和靈活性，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常母線不間斷供電。 330KV與發(fā)電機(jī)接線與上述兩種情況相同，故不一一說(shuō)明。此外，上述三種方案330KV電壓等級(jí)可采用3/2接線，雖然可靠性、靈活性較雙母接線高，但是3/2接線所用斷路器多、接線復(fù)雜，且雙母接線完全可以滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)可靠性、靈活性的要求，因此，3/2接線不予考慮。由于330KV側(cè)均采用雙母線接線形式，故重點(diǎn)比較發(fā)電機(jī)及110KV側(cè)的接線形式。2.4

51、 主接線方案的比較經(jīng)過(guò)對(duì)原始資料的初步分析，并查閱相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)，有如上三種可能的方案，現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行分析：方案：330KV采用雙母線接線形式，110KV采用單母帶旁路母線接線、10.5KV采用擴(kuò)大單元接線。110KV采用單母帶旁路母線接線(1) 優(yōu)點(diǎn)1) 供電可靠性較單母線提高。2) 運(yùn)行方式靈活3) 擴(kuò)建方便，可向母線的任一端擴(kuò)建4) 可完成一些特殊功能5) 用旁路斷路器代替檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。(2) 缺點(diǎn)1) 單母線帶旁路母線接線增加了電氣設(shè)備的投資和占地面積。2） 可靠性較差。330KV采用雙母線接線(1) 優(yōu)點(diǎn)1） 供電可靠性：通過(guò)兩組母線隔離開(kāi)關(guān)的倒換操作，可以輪

52、流檢修一組母線而不至使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，只需斷開(kāi)此隔離開(kāi)關(guān)所屬的一條電路和與此隔離開(kāi)關(guān)相連的該組母線，其他電路均可通過(guò)另一組母線繼續(xù)運(yùn)行，但其操作步驟必須正確。2） 調(diào)度靈活性：各個(gè)電源和各回負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活的適應(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；通過(guò)倒換操作可以組成各種運(yùn)行方式。3） 擴(kuò)建方便：向雙母線左右任意方向擴(kuò)建，均不會(huì)影響兩組母線的電源和負(fù)荷自由組合分配，在施工中也不會(huì)造成原有回路停電。4） 便于試驗(yàn)：當(dāng)個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可將該回路分開(kāi)，單獨(dú)接至一組母線上。(2) 缺點(diǎn)：1） 增加電氣設(shè)備

53、的投資。2） 當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)作為倒閘操作器，容易誤操作。為了避免誤操作，需在隔離開(kāi)關(guān)和斷路器之間裝設(shè)閉鎖裝置。3） 當(dāng)饋出線斷路器或線路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)故障時(shí)停止對(duì)用戶(hù)供電。10.5KV采用擴(kuò)大單元接線(1) 優(yōu)點(diǎn)發(fā)電機(jī)采用擴(kuò)大單元接線可減少變壓器臺(tái)數(shù)和高壓斷路器數(shù)目，并節(jié)省配電裝置占地面積。(2)、缺點(diǎn)相對(duì)于單元接線來(lái)說(shuō)，擴(kuò)大單元接線可靠性和靈活性較差。方案：主接線部分采用330KV、110KV采用雙母線接線形式、10.5KV采用擴(kuò)大單元接線形式。330KV、110KV采用雙母線接線：優(yōu)、缺點(diǎn)如方案中所述。10KV采用擴(kuò)大單元接線：優(yōu)、缺點(diǎn)如方案中所述。方案： 330KV采用雙母線接

54、線形式，110KV采用單母線分段接線形式，10.5KV采用單元接線形式。330KV采用雙母線接線：優(yōu)、缺點(diǎn)如方案中所述。110KV采用單母線分段接線(1)、優(yōu)點(diǎn)1) 兩母線可并列運(yùn)行，也可分裂運(yùn)行；2) 重要用戶(hù)可用雙回路接于不同母線段，保證不間斷供電；3) 任一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)檢修，只停該段，其他段可繼續(xù)供電，從而減小了停電范圍； (2) 缺點(diǎn)可靠性以及靈活性差；1) 分段的單母接線增加了分段設(shè)備的投資和占地面積；2) 某段母線故障或檢修時(shí)有停電問(wèn)題；3) 擴(kuò)建時(shí)，需向兩端均衡改造。10.5KV采用單元接線發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器單元接線，是大型機(jī)組廣為采用的接線形式。(1) 優(yōu)點(diǎn) 單元接線簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)設(shè)備少，操作簡(jiǎn)便，以及因不設(shè)發(fā)電機(jī)電壓級(jí)母線，而在發(fā)電機(jī)和變壓器之間采用封閉母線，使得在發(fā)電機(jī)和變壓器低壓側(cè)短路的幾率和短路電流相對(duì)于具有發(fā)電機(jī)電壓級(jí)母線時(shí)，有所減小。(2) 缺點(diǎn)1) 發(fā)電機(jī)定子繞組本身故障時(shí)，若變壓器高壓側(cè)出口斷路器失靈拒跳，則只能通過(guò)失靈保護(hù)出口啟動(dòng)母差保護(hù)或發(fā)遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)使得線路對(duì)側(cè)斷路