畢業(yè)設計-某水電站電氣一次及發(fā)電機繼電保護設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題 目 直崗拉卡水電站電氣一次及</p><p><b>　　發(fā)電機繼電保護設計</b></p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　班 級

2、 </p><p>　　學 生 </p><p>　　指導教師 </p><p><b>　　年</b></p><p><b>　　目 錄</b&g

3、t;</p><p><b>　　前 言1</b></p><p>　　第一章 電氣主接線設計2</p><p>　　1.1 設計原則2</p><p>　　1.2 各方案比較3</p><p>　　第二章 廠用電設計8</p><p>　　2.1 廠用電設計原則

4、8</p><p>　　第三章 短路電流計算9</p><p>　　3.1 對稱短路電流計算9</p><p>　　3.2 非對稱短路電流計算19</p><p>　　第四章 電器主設備選擇30</p><p>　　4.1對方案I的各主設備選擇30</p><p>　　4.2 對方案

5、Ⅱ的各主設備選擇44</p><p>　　第五章 發(fā)電機繼電保護原理設計及保護原理46</p><p>　　5.1 初步分析46</p><p>　　5.2 對F1 的保護整定計算47</p><p>　　5.3 對F5的保護整定計算：50</p><p>　　第六章 計算機監(jiān)控系統(tǒng)方案論證選擇54<

6、/p><p>　　6.1 系統(tǒng)功能54</p><p>　　6.2 監(jiān)控對象56</p><p>　　6.3 系統(tǒng)結構56</p><p><b>　　小 結58</b></p><p><b>　　致 謝59</b></p><p><

7、;b>　　參考文獻60</b></p><p><b>　　附 錄Ⅰ62</b></p><p><b>　　附 錄Ⅱ63</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對能源的需求量也越來越大，然而能源

8、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)濟的發(fā)展提供保障。就我國目前的電力能源結構來看，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，關于電力系統(tǒng)水電站設計方面的論文研究就顯得格外重要。</p><p>　　本

9、畢業(yè)設計（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)過技術經(jīng)濟比較，確定推薦方案，對其進行短路電流的計算，對電廠所用設備進行選擇，然后對各級電壓配電裝置及總體布置設計。并且對其發(fā)電機繼電保護進行設計。在這些設計過程中需要用到各種電力工程設計手冊，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)電機保護的原理接線圖、展開圖、保護屏的布置及端子排接線圖。故

10、本論文屬于典型的針對某工程進行最優(yōu)設計的工程設計類論文。</p><p>　　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)出自己工程設計的觀念，是對大學四年所學理論知識與實踐的融合。</p><p>　　第一章 電氣主接線設計</p><p><b>　　1.

11、1 設計原則</b></p><p>　　電氣主接線是水電站由高壓電氣設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)、設備特點及負荷性質等條件確定，并應滿足運行可靠、簡單靈活、操作方便、易于維護檢修、利于遠方監(jiān)控和節(jié)約投資等要求。</p><p>　　在電氣主接線設計時，綜合考慮以下方面：</p><p>　　保證

12、必要的供電可靠性和電能質量</p><p>　　安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務，保證供電可靠和電能質量是對主接線最基本的要求。在設計時，除對主接線形式予以定性評價外，對于比較重要的水電站需要進行定量分析和計算。直崗拉卡水電站雖然是一個中小型水電站，但是由于擔負了許多工業(yè)企業(yè)，及農(nóng)業(yè)抗旱排澇等供電任務，因而必須滿足必要的供電可靠性。</p><p><b>　　具有經(jīng)濟性</b

13、></p><p>　　在主接線設計時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。欲使主接線可靠、靈活，將導致投資增加。所以必須把技術與經(jīng)濟兩者綜合考慮，在滿足供電可靠、運行靈活方便的基礎上，盡量使設備投資費用和運行費用為最少。</p><p>　　具有一定的靈活性和方便性，并能適應遠方監(jiān)控的要求。</p><p>　　主接線應能適應各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行方

14、式的轉換。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備檢修時都能適應遠方監(jiān)控的要求，并能靈活、簡單、迅速地倒換運行方式，使停電時間最短，影響范圍最小。顯然，復雜地接線不會保證操作方便，反而使誤操作機率增加。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。</p><p>　　具有發(fā)展和擴建的可能性</p><p>

15、;　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展，已投產(chǎn)的水電站可能需要擴大機組容量，從主變壓器的容量、數(shù)量到饋電線路數(shù)均有擴建的可能，有的甚至需要升壓，所以在設計主接線時應留有發(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。</p><p>　　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。</p><p><b>　　1.2 各方案比較</b>&l

16、t;/p><p><b>　　方案Ⅰ</b></p><p>　　本方案采用了兩個擴大單元接線和一個單元接線，110kv側采用了雙母接線。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關也不需要中斷供電，且調度靈活，各個電源和各回路負荷可以任意分配到一組母線上，能靈活適應電力系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要。擴建性也非常好，

17、可以向母線左右方向任意擴建，且施工過程也不會停電，只是雙母接線多了一臺母聯(lián)斷路器，投資有所增加。</p><p>　　圖1-1 電氣主接線方案Ⅰ</p><p><b>　　方案Ⅱ</b></p><p>　　本方案采用了兩個擴大單元接線和一個單元接線與110kv側直接相連。110kv側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

18、大單元接線接線方式簡單清晰，運行維護方便，且減少了主變壓器高壓側出線，簡化了高壓側接線和布置，使整個電氣接線設備較省。單元接線的接線簡單、清晰、運行靈活、維護工作量少且繼電保護簡單，但由于主變壓器與高壓電氣設備增多，高壓設備布置場地增加，整個電氣接線投資也增大。其110kv側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</p><

19、;p>　　圖1-2 電氣主接線方案Ⅱ</p><p><b>　　方案Ⅲ</b></p><p>　　本方案采用了兩個擴大單元接線，一個單元接線，110kv側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，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

20、可靠性要求不是很高的中小型水電站來說不是很適用。</p><p>　　圖1-3 電氣主接線方案Ⅲ</p><p><b>　　33</b></p><p><b>　　方案Ⅳ</b></p><p>　　本方案采用了兩個擴大單元接線和一個單元接線，110kv側采用了單母接線的方式，此種接線雖然接線方

21、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，嚴重影響了持續(xù)供電。</p><p>　　圖1-4 電氣主接線方案Ⅳ</p><p><b>　　方案Ⅴ</b></p><p>　　本方案采用了一個發(fā)電機單母接線和兩個單元接線，110kv側采用雙母接線的方式。發(fā)電機單母接線使主變壓器數(shù)量減少，投資節(jié)省，接線簡單明

22、了，運行方便，但是發(fā)電機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故障或檢修時，三臺發(fā)電機都要停電，可靠性及靈活性較差。</p><p>　　圖1-5 電氣主接線方案Ⅴ</p><p>　　綜合分析上述五種方案，再結合該水電站為中小型水電站的實際情況，擬定的主接線應以經(jīng)濟性為主，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

23、方案。方案Ⅰ的可靠性比方案高，如果在投資相差不多的情況小應該首選方案Ⅰ，如果在方案Ⅱ比方案Ⅰ投資低較多則從經(jīng)濟性的角度出發(fā)應選擇方案Ⅱ。</p><p><b>　　第二章 廠用電設計</b></p><p>　　2.1 廠用電設計原則</p><p>　　廠用電接線的設計應按照運行、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

24、術和新設備，使設計達到經(jīng)濟合理，技術先進，保證機組安全經(jīng)濟地運行。其具體有如下一些要求：</p><p>　　接線方式和電源容量，應充分考慮廠用設備在正常、事故、檢修、啟動、停運等方式下地供電要求，并盡可能地使切換操作簡便，使啟動（備用）電源能迅速投入。</p><p>　　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。各臺機組的廠用電系統(tǒng)應獨立，以保證在一臺機組故障停運或其輔助

25、機發(fā)生電氣故障時，不影響其他機組的正常運行。</p><p>　　充分考慮電廠分期建設和連續(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荷的影響。要方便過渡，盡少改變接線和更換設備。</p><p>　　根據(jù)上述要求，結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，其廠用電設計祥見附錄Ⅰ：</p><p>　　第三章 短路

26、電流計算</p><p>　　3.1 對稱短路電流計算</p><p>　　發(fā)電機，變壓器及系統(tǒng)的主要參數(shù)如下：</p><p>　　發(fā)電機參數(shù)：45MW，cos，，額定電壓10.5kV</p><p>　　變壓器參數(shù)：3臺，1T:50MVA, 2T: , 100MV</p><p>　　系統(tǒng)參數(shù)：110kV出線四回，

27、正序阻抗（標么值）：0.91716，零序阻抗（標么值）1.1235，三相短路容量：2543MVA，單相短路容量：2529.9MVA。</p><p>　　對方案Ⅰ的系統(tǒng)正序阻抗網(wǎng)絡等值圖為[1]：</p><p>　　圖3-1 正序阻抗網(wǎng)絡等值圖</p><p>　　取基準值：，時，, ，＝＝5.020kA,45MW功率因素為0.95的機組容量為; </p&g

28、t;<p>　　發(fā)電機:======0.23</p><p><b>　　變壓器:== </b></p><p><b>　　系統(tǒng)阻抗：</b></p><p>　　對點進行短路計算[2]：</p><p><b>　　網(wǎng)絡簡化如下：</b></p>

29、<p>　　圖3-2 網(wǎng)絡簡化圖</p><p><b>　　繼續(xù)簡化上圖：</b></p><p>　　圖3-3 網(wǎng)絡簡化圖</p><p><b>　　再化簡得：</b></p><p>　　圖3-4 網(wǎng)絡簡化圖</p><p>　　三相短路電流周期分量計算：

30、</p><p><b>　　系統(tǒng)A側：</b></p><p>　　B側（）的計算電抗為</p><p>　　由計算電抗查水輪機短路電流運算曲線得：</p><p>　　10.5kV側額定電流為：</p><p><b>　　因此：</b></p><p

31、>　　C側（）的計算電抗為：</p><p>　　由計算電抗查短路電流運算曲線得：</p><p>　　其10.5kV側的額定電流為：</p><p><b>　　因此：</b></p><p>　　所以，點的三相短路電流為：</p><p>　　點三相短路沖擊電流及全電流最大有效值計算:&

32、lt;/p><p>　　(1).系統(tǒng)A側和三電源B側的值采用遠離發(fā)電機地點發(fā)生短路時的數(shù)值，則＝1.80，＝0.97</p><p>　?。?1.80(16.036+5.876)=55.779KA ＝(16.036+5.876) </p><p>　　(2)C側二電源的，值采用發(fā)電機機端短路時的值，故＝1.90，＝0.93</p><p>

33、　?。剑?.9026.498＝71.200KA</p><p><b>　　26.498</b></p><p>　　(3) 總的沖擊電流及全電流為：</p><p>　?。?5.779＋71.200＝126.979KA</p><p>　　=33.3666+35.608=68.974KA</p><

34、p>　　點短路電流熱效應計算：</p><p>　?。?其中t取4S</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=6491.953k</p><p><b>　　點短路電流計算.</b></p><p>　　網(wǎng)絡簡化如下，并結合其正序阻抗圖得，&

35、lt;/p><p>　　圖3-5 點正序阻抗網(wǎng)絡圖</p><p><b>　?。?</b></p><p>　　三相短路電流周期分量計算：</p><p><b>　　系統(tǒng)A側：</b></p><p>　　B側（）的計算電抗為：</p><p

36、>　　由計算電抗查水輪機短路電流運算曲線得：</p><p>　　其110kV側得額定電流為：</p><p><b>　　因此：</b></p><p>　　C側（）的計算電抗為：</p><p>　　由計算電抗查水輪機短路電流運算曲線得：</p><p>　　其110kV側得額定電流為：

37、</p><p><b>　　因此：</b></p><p>　　所以，點的三相短路電流為：</p><p>　　點三相短路沖擊電流及全電流最大有效值計算：</p><p>　　因為點在發(fā)電廠高壓側母線上，所以＝1.80，＝0.97</p><p><b>　　==</b>&

38、lt;/p><p><b>　　=7.426</b></p><p>　　短路電流熱效應計算：</p><p><b>　?。?其中t取4s</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=202.001 k</p>&

39、lt;p><b>　　對點短路電流計算：</b></p><p>　　網(wǎng)絡簡化如下圖，并結合其正序阻抗圖，得：</p><p>　　圖3-6 正序阻抗網(wǎng)絡等值圖</p><p><b>　?。?</b></p><p><b>　　繼續(xù)簡化得：</b></

40、p><p>　　圖3-7 網(wǎng)絡簡化圖</p><p>　　三相短路電流周期分量計算：</p><p><b>　　系統(tǒng)A側：</b></p><p>　　B側（）的計算電抗為：</p><p>　　由計算電抗查水輪機短路電流運算曲線得：</p><p>　　10.5kV側的額定

41、電流為：</p><p><b>　　因此：</b></p><p><b>　　C側的計算電抗為：</b></p><p>　　由計算電抗查水輪機短路電流運算曲線得：</p><p>　　10.5kV側的額定電流為：</p><p><b>　　因此：</b

42、></p><p>　　所以，點的三相短路電流為：</p><p>　　點三相短路沖擊電流及全電流最大有效值計算：</p><p>　　A側和B側采用遠離發(fā)電廠地點，故＝1.80，＝0.97</p><p><b>　　＝＝ </b></p><p>　　C側采用發(fā)電機機端，故＝1.90，＝

43、0.93</p><p><b>　?。剑?</b></p><p><b>　　所以，總的和為：</b></p><p>　?。?9.194＋33.682＝72.876kA =23.445+20.774=44.219Ka</p><p>　　短路電流熱效應計算：</p>&l

44、t;p><b>　?。?其中t取4s</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=2442.920 k</p><p>　　三相短路電流計算成果匯總見附錄Ⅱ：</p><p>　　3.2 非對稱短路電流計算</p><p>　　該系統(tǒng)的負序阻

45、抗與正序阻抗圖相比只是發(fā)電機出口端的負序阻抗是正序阻抗的1.45倍，故負序阻抗如下[3]：</p><p>　　圖3-8負序阻抗網(wǎng)絡圖</p><p>　　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：</p><p>　　圖3-9零序阻抗網(wǎng)絡圖</p><p>　　正序網(wǎng)絡的變換[4]</p>

46、<p>　　短路點等效后的正序阻抗圖為：</p><p>　　圖3-10 點正序阻抗網(wǎng)絡圖</p><p>　　短路點等效后的正序阻抗圖為：</p><p>　　圖3-11 點正序簡化圖</p><p>　　短路點等效后的正序阻抗圖為;</p><p>　　圖3-12 點正序簡化圖</p>

47、<p>　　(二).負序網(wǎng)絡的變換</p><p>　　短路點等效后的負序阻抗圖為：</p><p>　　圖3-13 點負序阻抗等值圖</p><p><b>　　再簡化得,</b></p><p>　　圖3-14 點負序簡化圖</p><p>　　短路點等效后的負序阻抗圖為：</

48、p><p>　　圖3-15 點負序簡化圖</p><p>　　短路點等效后的負序阻抗圖為：</p><p>　　圖3-16 點負序簡化圖</p><p><b>　　再化簡得：</b></p><p>　　圖3-17 點負序簡化圖</p><p>　?。ㄈ┝阈蚓W(wǎng)絡的變換：&l

49、t;/p><p>　　短路點等效后的零序阻抗圖為：</p><p>　　圖3-18 點零序簡化圖</p><p><b>　　再化簡為：</b></p><p>　　圖3-19 點零序簡化圖</p><p>　　短路點等效后的零序阻抗圖為：</p><p>　　圖3-20 點零

50、序簡化圖</p><p>　　短路點等效后的零序阻抗圖為：</p><p>　　圖3-21 點零序簡化圖</p><p><b>　　再化簡得：</b></p><p>　　圖3-21 點零序簡化圖</p><p><b>　　不對稱短路電流計算</b></p>

51、<p><b>　?。ㄒ唬c短路</b></p><p><b>　　正序綜合阻抗 </b></p><p><b>　　負序綜合阻抗 </b></p><p><b>　　零序綜合阻抗 </b></p><p><b>

52、　　單相短路電流</b></p><p>　　正序電流的標么值 </p><p>　　正序電流的有名值 </p><p><b>　　單相短路電流 </b></p><p><b>　　單相短路電流</b></p><p>　　正序電流的標么值 <

53、/p><p>　　正序電流的有名值 </p><p>　　兩相短路電流 </p><p><b>　　兩相接地短路電流</b></p><p>　　正序電流的標么值 </p><p>　　正序電流的有名值 </p><p>　　兩相接地短路電流 </

54、p><p><b>　　(二) 點短路</b></p><p><b>　　正序綜合阻抗 </b></p><p><b>　　負序綜合阻抗 </b></p><p><b>　　零序綜合阻抗 </b></p><p>&l

55、t;b>　　單相短路電流</b></p><p>　　正序電流的標么值 </p><p>　　正序電流的有名值 </p><p><b>　　單相短路電流 </b></p><p><b>　　單相短路電流</b></p><p>　　正序電流的標么

56、值 </p><p>　　正序電流的有名值 </p><p>　　兩相短路電流 </p><p><b>　　兩相接地短路電流</b></p><p>　　正序電流的標么值 </p><p>　　正序電流的有名值 </p><p>　　兩相接地短路電流

57、 </p><p><b>　　(三) 點短路</b></p><p><b>　　正序綜合阻抗 </b></p><p><b>　　負序綜合阻抗 </b></p><p><b>　　零序綜合阻抗 </b></p><

58、p><b>　　單相短路電流</b></p><p>　　正序電流的標么值 </p><p>　　正序電流的有名值 </p><p><b>　　單相短路電流 </b></p><p><b>　　單相短路電流</b></p><p>　　

59、正序電流的標么值 </p><p>　　正序電流的有名值 </p><p>　　兩相短路電流 </p><p><b>　　兩相接地短路電流</b></p><p>　　正序電流的標么值 </p><p>　　正序電流的有名值 </p><p>　　兩相

60、接地短路電流 </p><p>　　不對稱短路計算結果如下：</p><p>　　表3.1不對成短路電流計算結果</p><p>　　因為方案Ⅱ的等效阻抗圖與方案Ⅰ相同，故方案Ⅱ的短路電流計算結果與方案Ⅰ也相同。</p><p>　　第四章 電器主設備選擇</p><p>　　4.1對方案I的各主設備選擇</

61、p><p><b>　　其接線方式如下圖：</b></p><p>　　圖4-1 方案Ⅰ主接線圖</p><p>　　斷路器和隔離開關的選擇[5]</p><p>　　對D1～D4斷路器和G1～G4隔離開關的選擇</p><p>　　A.對10.5kV D1～D4斷路器的選擇</p>&

62、lt;p>　?。?）按額定電壓選擇：</p><p>　　斷路器的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)額定電壓，即</p><p>　?。?）按額定電流選擇</p><p>　　斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負荷電流，即</p><p>　?。?）按開斷電流選擇</p><p>　　若在D1～D4上側短路時流過D1

63、～D4的短路電流為F1流過的短路電流，即為26.498/2＝13.249kA，而在D1～D4下側短路時流過D1～D4的短路電流為系統(tǒng)和F2～F5的短路電流之和，即16.036＋5.876＋13.249＝35.161kA，故應按D1～D4下側短路時來選擇設備，其短路電流為35.161kA。</p><p>　　斷路器的額定開斷電流不應小于斷路器開斷瞬間的短路電流周期分量。即</p><p>

64、　　（4）按動穩(wěn)定電流選擇</p><p>　　電器允許通過的動穩(wěn)定電流不小于短路沖擊電流，即</p><p>　　（5）按熱穩(wěn)定度校驗</p><p>　　代入上式，得 </p><p><b>　　則</b></p><p>　　B.對10.5kV G1～G4隔離開關的選擇</p&

65、gt;<p>　　（1）按額定電壓選擇： </p><p>　?。?）按額定電流校驗： </p><p>　　（3）按動穩(wěn)定度校驗： </p><p>　?。?）按熱穩(wěn)定度校驗： </p><p>　　選擇D1～D4為型斷路器</p><p>　　選擇G1～G4為型

66、隔離開關</p><p>　　表4.1 所選各設備技術數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)</p><p>　　由上表可知所選斷路器和隔離開關的技術參數(shù)能滿足</p><p>　　對D5，D6斷路器和G6～G9隔離開關選擇</p><p>　　A．對110kV D5，D6斷路器的選擇</p><p>　?。?）按額定電壓選擇：</p&

67、gt;<p>　　斷路器的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)額定電壓，即</p><p>　?。?）按額定電流選擇</p><p>　　斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負荷電流，即</p><p>　?。?）按開斷電流選擇</p><p>　　若在D5，D6上側短路時流過D5，D6的短路電流為F1和F2流過的短路電流為1.445k

68、A，而在D5，D6下側短路時流過D5，D6的短路電流為系統(tǒng)和F3～F5的短路電流之和，即3.832＋2.149＝5.981kA，故應按D5，D6下側短路時來選擇設備，其短路電流為5.981kA。</p><p>　　斷路器的額定開斷電流不應小于斷路器開斷瞬間的短路電流周期分量。即</p><p>　?。?）按動穩(wěn)定電流選擇</p><p>　　電器允許通過的動穩(wěn)定電

69、流不小于短路沖擊電流，即</p><p>　　（5）按熱穩(wěn)定度校驗</p><p>　　代入上式，得 </p><p><b>　　則</b></p><p>　　B.對110kV G6～G9隔離開關的選擇</p><p>　　（1）按額定電壓選擇： </p>

70、<p>　?。?）按額定電流選擇： </p><p>　?。?）按動穩(wěn)定選擇： </p><p>　　（4）按熱穩(wěn)定度校驗： </p><p>　　選擇D5，D6為SW6－110型斷路器</p><p>　　選擇G6～G9為GW4－110D型隔離開關</p><p>　　表4.2 所選各設備技術數(shù)

71、據(jù)與計算數(shù)據(jù)</p><p>　　由上表可知所選斷路器和隔離開關的技術參數(shù)能滿足</p><p>　　對10.5kV G5斷路器的選擇</p><p>　?。?）按額定電壓選擇：</p><p>　　斷路器的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)額定電壓，即</p><p>　?。?）按額定電流選擇</p><

72、p>　　斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負荷電流，即</p><p>　?。?）按動穩(wěn)定電流選擇</p><p>　　若在G5上側短路時流過G5的短路電流為F5流過的短路電流為12.535kA，而在G5下側短路時流過G5的短路電流為系統(tǒng)和F1～F4的短路電流之和，即9.125＋6.376＝15.501kA，15.501>12.535，故按G5下側短路時來選擇設備，其短路電

73、流為15.501kA。</p><p>　　電器允許通過的動穩(wěn)定電流不小于短路沖擊電流，即</p><p>　?。?）按熱穩(wěn)定度校驗： </p><p>　　其中 </p><p><b>　　代入上式得</b></p><p><b>　　

74、則</b></p><p>　　表4.3 所選各設備技術數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)</p><p>　　由上表可知所選斷路器和隔離開關的技術參數(shù)符合要求</p><p>　　對D7斷路器和G10,G11隔離開關選擇.</p><p>　　對110kV側D7斷路器的選擇</p><p>　?。?）按額定電壓選擇：<

75、/p><p>　　斷路器的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)額定電壓，即</p><p>　?。?）按額定電流選擇</p><p>　　斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負荷電流，即</p><p>　　IN≥Imax＝＝ kA</p><p>　?。?）按開斷電流選擇</p><p>　　若在D7上側

76、短路時流過D7的短路電流為F5流過的短路電流，即為2.149－1.445＝0.704kA，而在D7下側短路時流過D7的短路電流為系統(tǒng)和F1～F4的短路電流之和，即3.832＋21.445＝6.722kA，故應按D7下側短路時來選擇設備，其短路電流為6.7221kA。</p><p>　　斷路器的額定開斷電流不應小于斷路器開斷瞬間的短路電流周期分量。即</p><p>　　≥Id’’＝6.7

77、22kA</p><p>　?。?）按動穩(wěn)定電流校驗：</p><p>　　電器允許通過動穩(wěn)定電流ies 不小于短路沖擊電流ish 即</p><p>　　ies≥ish =×6.722＝17.111kA</p><p>　?。?）按熱穩(wěn)定校驗：</p><p><b>　　Qk=</b>

78、;</p><p>　　其中＝6.722kA, </p><p>　　=3.832+21.301=6.434kA </p><p>　　=3.832+21.335=6.502kA</p><p><b>　　帶入上式得，</b></p><p>　　Qk＝167.1kA2.s,則 Qt ≥ Qk

79、 =167.1 kA2.s</p><p>　　B 對110kV側G10，G11 隔離開關的選擇：</p><p>　　1、按額定電壓選擇：UN≥110 kV. </p><p>　　2、按額定電流選擇：IN≥0.261A；</p><p>　　3、按動穩(wěn)定校驗： ies≥ish =17.11kA</p><p>

80、;　　4、按照熱穩(wěn)定校驗 Qt≥Qk ＝167.1 kA2.s,</p><p>　　選擇D7為SW6-110型斷路器</p><p>　　選擇G10G11 為GW4－110D型隔離開關</p><p>　　表4.4 所選各設備技術數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)</p><p>　　由上表可知所選斷路器隔離開關符合技術參數(shù)要求</p>&l

81、t;p>　　對于D8～D11斷路器，和G12～G23 隔離開關的選擇</p><p>　　A 對110kV 側D8～D11斷路器選擇：</p><p>　　（1） 按額定電壓選擇：</p><p>　　斷路器的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)額定電壓，即</p><p>　　UN≥110 kV；</p><p>　　（

82、2）按額定電流選擇：</p><p>　　斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負荷電流，即</p><p>　　IN≥Imax＝＝0.326 kA</p><p>　?。?）按開斷電流選擇：</p><p>　　若在D8～D11下側短路電流時流過D8～D11的短路電流為系統(tǒng)側短路電流即為3.832kA,而在D8～D11上側短路時流過D8～D

83、11短路電流為5臺發(fā)電機短路電流之和，即為1.445＋2.149＝3.549kA，3.832>3.594，所以 按照D8～D11下側短路的短路電流來選擇設備，其短路電流為3.832kA</p><p>　　斷路器的額定開斷電流不應小于斷路器開斷瞬間的短路電流周期分量。即</p><p>　　斷路器額定開斷電流INbr≥Id’’＝3.832kA</p><p>

84、　?。?）按動穩(wěn)定電流校驗：</p><p>　　電器允許通過動穩(wěn)定電流ies 不小于短路沖擊電流ish 即</p><p>　　ies≥ish =×3.832＝9.756kA</p><p>　?。?）按熱穩(wěn)定校驗：</p><p><b>　　Qk=</b></p><p>　　其中

85、＝==3.832kA 帶入上式得</p><p>　　Qk=58.739 kA2.s 則Qt≥Qk=58.739 kA2.s</p><p>　　B. 對G12～G23隔離開關的選擇：</p><p>　　1、 按額定電壓選擇：UN≥110 kV；</p><p>　　2、按額定電流選擇：IN≥Imax＝0.326 kA</p>

86、<p>　　3、按動穩(wěn)定電流校驗ies≥ish =9.756kA</p><p>　　4、按熱穩(wěn)定校驗：Qt≥Qk=58.739 kA2.s</p><p>　　選擇D8～D11為SW4-110型斷路器</p><p>　　選擇G12～G23為GW4－110型隔離開關</p><p>　　表4.5 所選各設備技術數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)&l

87、t;/p><p>　　對D12斷路器和G24,G25隔離開關選擇.</p><p>　　對母聯(lián)斷路器D12的選擇：</p><p>　?。?） 按額定電壓選擇：</p><p>　　斷路器的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)額定電壓，即</p><p>　　UN≥110 kV；</p><p>　?。?）按

88、額定電流選擇</p><p>　　斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負荷電流，即</p><p>　　IN≥Imax＝＝ kA</p><p>　　（3）按開斷電流選擇：</p><p>　　若在D12上，下側短路時，其短路電流都是7.426kA，斷路器的開斷電流INbr不應小于斷路器開斷開斷瞬時的短路電流周期分量。即</p>

89、<p>　　斷路器額定開斷電流INbr≥Id’’＝7.426kA</p><p>　?。?）按動穩(wěn)定電流校驗：</p><p>　　電器允許通過動穩(wěn)定電流ies 不小于短路沖擊電流ish 即</p><p>　　ies≥ish =×7.426＝18.9kA</p><p>　?。?）按熱穩(wěn)定校驗：</p>

90、<p><b>　　Qk=</b></p><p>　　其中＝7.426kA =7.069kA =7.152kA 帶入上式得</p><p>　　Qk=202.001 kA2.s 則Qt≥Qk=202.001 kA2.s</p><p>　　B. 對母聯(lián)隔離開關G24～G25的選擇：</p><p>

91、　　1、按額定電壓選擇：UN≥110 kV；</p><p>　　2、按額定電流選擇：IN≥Imax＝261 kA</p><p>　　3、按動穩(wěn)定電流校驗ies≥ish =18.9kA</p><p>　　4、按熱穩(wěn)定校驗：Qt≥Qk=202.001kA2.s</p><p>　　選擇D12為SW6-110型斷路器</p>&

92、lt;p>　　選擇G24～G25為GW4－110D型隔離開關</p><p>　　表4.6 所選各設備技術數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)</p><p>　　對方案Ⅰ所選斷路器，隔離開關匯總如下：</p><p>　　表4.7 方案Ⅰ所選各斷路器隔離開關技術數(shù)據(jù)</p><p>　　電流互感器的選擇[6]</p><p>　?。?/p>

93、1）110kV側電流互感器的選擇</p><p><b>　?、傩吞柕倪x擇</b></p><p>　　選擇LVQB-110型S氣體絕緣電流互感器，其參數(shù)如下：</p><p>　　表4.8 所選電流互感器技術數(shù)據(jù)</p><p><b>　?、诎搭~定電流選擇</b></p><

94、p>　　根據(jù)該水電站主變壓器容量為2 50＋100＝200MVA，其額定電壓為110kV，則主變壓器110kV側的工作電流為，所選電流互感器一次額定電流為1500A，滿足該水電站一次負荷電流變化的要求。</p><p><b>　?、郯磩臃€(wěn)定校驗</b></p><p>　　LVQB-110型電流互感器的動穩(wěn)定電流為＝115kA,大于該水電站110kV側短路時的

95、沖擊電流,滿足動穩(wěn)定要求。</p><p><b>　?、馨礋岱€(wěn)定校驗</b></p><p>　　LVQB-110型電流互感器熱穩(wěn)定電流為＝50kA，大于該水電站110kV,側短路時的穩(wěn)定電流7.152kA，滿足熱穩(wěn)定要求。</p><p>　?。?）10.5kV發(fā)電機出口處電流互感器的選擇</p><p><b

96、>　?、傩吞柕倪x擇</b></p><p>　　選擇LZZBJ9-12/175b/2s型電流互感器，其參數(shù)如下：</p><p>　　表4.9 所選電流互感器技術數(shù)據(jù)</p><p><b>　?、诎搭~定電流選擇</b></p><p>　　根據(jù)發(fā)電機的容量47.368MVA, 其額定電壓為1

97、0.5kV，則發(fā)電機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荷電流變化的要求。</p><p><b>　　③按動穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　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)電機出口處的沖擊電流，滿足動穩(wěn)定要求。</p><p><b&

98、gt;　　④按熱穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　LZZBJ9-12/175b/2s型電流互感器熱穩(wěn)定電流為＝80kA，大于該水電站發(fā)電機出口處的熱穩(wěn)定電流39.912 kA</p><p><b>　　電壓互感器的選擇</b></p><p><b>　　型號的選擇</b></p><

99、p>　　110kV側選擇WVB110-20(H)型電壓互感器</p><p>　　10.5kV側選擇JDZX10-12BG型電壓互感器</p><p><b>　　其各參數(shù)如下：</b></p><p>　　表4.10 所選電壓互感器技術數(shù)據(jù)</p><p><b>　　避雷器的選擇[7]</b&g

100、t;</p><p>　　110kV側避雷器的選擇</p><p>　　(1) 避雷器型號的選擇：</p><p>　　選擇Y10W5-110/260型無間隙氧化鋅避雷器。其參數(shù)為：</p><p>　　表4.11 所選避雷器技術數(shù)據(jù)</p><p>　　(2) 按額定電壓選擇：</p><p>

101、;　　110kV系統(tǒng)最高電壓為126kV，避雷器相對地電壓為0.75＝0.75 ,所選避雷器額定電壓為110kV大于94.5kv，滿足額定電壓要求。</p><p>　　(3) 按持續(xù)運行電壓選擇：</p><p>　　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。</p><p>　　(4) 按

102、雷電沖擊殘壓選擇：</p><p>　　110kV變壓器額定電流沖擊（內外絕緣）耐受電壓（峰值）450kV，避雷器標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。</p><p>　　(5) 按陡波沖擊電流選擇：</p><p>　　110kV變壓器的內絕緣截斷雷電沖擊耐受電壓為

103、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</p><p>　　10.5kV側避雷器的選擇</p><p>　　(1)避雷器型號的選擇：</p><p>　　選擇Y5WS5-17/50L型避雷器。其參數(shù)為：</p><p>　　表4.12 所選避

104、雷器技術數(shù)據(jù)</p><p>　　(2) 按額定電壓選擇：</p><p>　　10kV系統(tǒng)最高電壓為11.5kV，避雷器相對地電壓為0.75＝0.75 ,所選避雷器額定電壓為17kV大于8.6kv，滿足額定電壓要求。</p><p>　　(3) 按持續(xù)運行電壓選擇：</p><p>　　10kV系統(tǒng)相電壓為11.5/,所選避雷器持續(xù)運行電壓

105、有效值為8.6kV，大于6.64kV，故滿足持續(xù)運行電壓要求。</p><p>　　(4) 按雷電沖擊殘壓選擇：</p><p>　　10kV發(fā)電機額定電流沖擊（內外絕緣）耐受電壓（峰值）75kV，避雷器標稱放電電流引起的雷電沖擊殘壓為：,所選發(fā)電機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。</p><p>　　

106、(5) 按陡波沖擊電流選擇：</p><p>　　10kV發(fā)電機的內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。</p><p><b>　　絕緣子的選擇：</b></p><p>　　10.5kV側發(fā)電機出口端絕緣子

107、選擇ZD-10F型</p><p>　　110kV側母線和線路側選擇ZS2-110/1500型</p><p><b>　　母線選擇[8]：</b></p><p>　　110kV主母線的選擇.</p><p><b>　　母線類型的選擇：</b></p><p>　　110

108、kV主母線選擇LF－21Y－80/72型鋁錳合金管母線。</p><p>　　按母線長期工作電流選擇</p><p>　　110kV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，則導體長期允許電流為19000.81＝15.39A，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。</p>&l

109、t;p>　　按熱穩(wěn)定校驗要求選最小截面：</p><p>　　110kV側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：</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　?。?6.8mm</b></p><p>　　而所選母線的截面

110、S＝954mm，大于熱穩(wěn)定最小截面，故所選母線滿足熱穩(wěn)定的要求。</p><p><b>　　按電暈電壓校驗：</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　110kV進線選擇</b></p>&l

111、t;p><b>　　線類型的選擇：</b></p><p>　　110kV主變壓器出線選擇LGJ－400/50鋼芯鋁絞線</p><p>　　按母線長期工作電流選擇</p><p>　　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，則導體長期允許電流為8980.81＝

112、727A，大于551A.故滿足母線長期工作電流要求。</p><p>　　按熱穩(wěn)定校驗要求選最小截面：</p><p>　　由＝36.8mm，所選導體的截面為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。</p><p><b>　　按電暈電壓校驗：</b></p><p>　　因為有電暈電壓校驗的

113、110kV軟導體型號為LGJ－70，所選母線比此大，，故滿足電暈校驗要求。</p><p>　　10.5kV發(fā)電機出口處的母線選擇：</p><p><b>　　母線類型的選擇：</b></p><p>　　10.5kV發(fā)電機出口處的母線選擇LF－21Y－130/116型鋁錳合金管型母線。</p><p>　　按母線長期

114、工作電流選擇</p><p>　　發(fā)電機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，則導體長期允許電流為35110.81＝2844A，大于2735A.故滿足母線長期工作電流要求。</p><p>　　按熱穩(wěn)定校驗要求選最小截面：</p><p>　　由＝=1441mm，所選導體的截面為S=2705mm，大

115、于熱穩(wěn)定最小截面，故所選母線滿足熱穩(wěn)定的要求</p><p><b>　　按電暈電壓校驗：</b></p><p>　　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。</p><p>　　4.2 對方案Ⅱ的各主設備選擇</p><p><b>　　其接線圖

116、如下：</b></p><p>　　圖4-2 方案Ⅱ主接線圖</p><p>　　分析：因為方案Ⅰ和方案Ⅱ除主接線外其余部分接線形式相同，故方案Ⅱ的與方案Ⅰ的相對應，故其型號也相同。方案Ⅱ的的校驗與方案Ⅰ的校驗相同，故其相對應的型號也相同，方案Ⅱ的與方案Ⅰ的校驗相同，故其對應的型號也相同。</p><p>　　對斷路器和隔離開關的選擇。</p>

117、;<p>　　左側短路時的短路電流為3.832＋2.149＝5.981kA，右側短路時的短路電流為3.832＋1.445＝5.277kA，其左側短路時的短路電流大于右側短路時的短路電流，故應按左側短路時來選擇設備。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.</p><p>　　綜合上述分析，方案Ⅱ所選斷路器和隔離開關型號如下：</p><p>

118、;　　表4.13方案Ⅱ各斷路器隔離開關技術數(shù)據(jù)</p><p><b>　　技術經(jīng)濟比較</b></p><p>　　由方案Ⅰ和方案Ⅱ的斷路器和隔離開關設備表可看出，兩方案的隔離開關臺數(shù)相同，但方案Ⅱ比方案Ⅰ多一臺SW6－110型斷路器，所以方案Ⅱ比方案Ⅰ投資較大，且由于方案Ⅰ是雙母接線，其可靠性又比方案Ⅱ的單母分段帶旁母可靠性高，綜合考慮方案Ⅰ比方案Ⅱ即經(jīng)濟又可靠，

119、故選擇方案Ⅰ為最終主接線方案。</p><p>　　第五章 發(fā)電機繼電保護原理設計及保護原理</p><p><b>　　5.1 初步分析</b></p><p>　　發(fā)電機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)電機上必須裝社比較完善的繼電保護裝置。根據(jù)有關規(guī)程，應對下列故障及異常運行方式設置繼電保護裝置[

120、9]。</p><p>　　1 定子繞組相間短路；</p><p>　　2 定子繞組匝間短路；</p><p>　　3 定子繞組接地短路；</p><p>　　4 外部短路引起的過電流；</p><p><b>　　5 對稱過負荷；</b></p><p>　　6 勵磁回路

121、一點或兩點接地故障；</p><p>　　本水電廠發(fā)電機保護裝置的設置可依據(jù)以上原則并結合具體情況進行，一般可以設置下列保護：</p><p>　　表5.1配置的保護類型</p><p>　　因為5臺發(fā)電機型號一樣，且F1,F2,F3,F4,對稱，故只需對F1進行保護整定，F(xiàn)2,F3,F4的保護整定與F1相同，再對F5進行保護整定，就可完成該水電站5臺發(fā)電機的保護整

122、定。 </p><p>　　5.2 對F1 的保護整定計算</p><p>　　1 短路電的分析計算及電壓電流互感器的變比選定:</p><p>　　由短路電流的計算結果可知，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10.5/0.1＝

123、105。</p><p>　　2 各種保護的整定計算[10]：</p><p><b>　　縱差保護的整定:</b></p><p>　　動作電流Idz 應按躲過外部短路時流過保護裝置的最大不平衡電流Ibp </p><p>　　即Idz ＝Kk Ibp.js = Kk kfzq ktx fi Id.zd </p

124、><p>　　=1.3×1×0.5×0.1×13.249×103=1.3×662.45＝861.17A。</p><p>　　Kk 可靠系數(shù)，采用1.3;</p><p>　　Ibp.js 計算不平衡電流；</p><p>　　kfzq 非周期分量影響的系數(shù)，取＝1；</p>

125、;<p>　　ktx 電流互感器的同型系數(shù)，取ktx＝0.5；</p><p>　　Id.zd 發(fā)電機外部三相短路時,流過保護最大周期性短路電流，Id.zd＝13.249kA</p><p>　　為避免保護在電流互感器二次回路斷線時誤動作，保護動作電流應該大于發(fā)電機最大負荷電流；</p><p>　　Idz ＝Kk INf ＝1.3×2.6

126、05＝3385.9A</p><p>　　Kk 可靠系數(shù)，取 Kk ＝1.3;</p><p>　　INf 發(fā)電機的額定電流；</p><p>　　取以上計算中較大者，作保護的動作電流，故Idz ＝3385.9A ,則差動繼電器動作電流為Idz.j ＝5.64A。</p><p>　　nl 電流互感器的變比；</p><

127、p>　　kjx 接線系數(shù)，取kjx＝1 </p><p>　　c. 靈敏度： klm==3.39>2</p><p><b>　　滿足靈敏度要求。</b></p><p>　　Id.min 最小短路電流，即在單機運行情況下，發(fā)電機出口兩相短路電流；</p><p>　　差動回路斷線監(jiān)視器的動作電流

128、應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：</p><p>　　Idz.j ＝0.2×Inf/nl==0.868A.</p><p>　　2) 橫差保護的整定：保護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，因此在工程設計中根據(jù)運行積累的數(shù)據(jù)計算。</p><p>　　即 Idz ＝0.2 Inf =0

129、.2×2605＝521A </p><p>　　則繼電器動作電流為：</p><p>　　Idz.j＝521/600＝0.868A</p><p>　　3）定子單相接地保護整定</p><p>　　保護動作電流根據(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)電機固有電容電流和不平衡電流，且一次動作電流不超過5A.