【110kv水电站电气一次部分设计17000字（论文）】

iii110kv水电站电气一次部分设计摘要：水力发电站的建设对于我国的可持续性发展战略具有重要的意义。在水力发电设计中，电站的电气部分设计是支撑电站长久发展的关键。本课题以夹江毛滩水电站作为探究对象，对该水电站进行电气一次部分设计，提高电站的稳定和安全特性。设计通过对夹江毛滩水电站的原始资料分析，从水电站的主接线设计、主变压器设计、短路电流计算、主要电气设备选择、变压器保护配置等一些方面来进行详细的设计，并完成图纸绘制。同时，本课题旨在增强电气电路设计的规范性、保障电站运行效率、合理规划组装硬件及计划完成任务等方面，在一定程度上，本课题具有重要的指导意义。关键词：水力发电；电路方案设计；电气一次设计目录1绪论 总体设计夹江毛滩水电站，属于中型水力发电站，装机容量为104兆瓦，位于夹江县境内的青衣江干流之上，该水库蓄水位正常位置为406米，水库容量为1800万立方米。年平均发电量为4.885亿千瓦时。该电站建成之后，其整体装进容量占系统总容量的0.8%，且属于青衣江干流部分的第一级水电站。因此，该水电站在未来的电力系统中具有较大的作用与重要的地位，因此设计应体现出经济学与灵活性，使其成本降低，并为未来的升级改造奠定基础。根据前期资料，本次设计工作的重点是做好电气主线路设计，以及短路电流计算，并做好后续的继电保护工作。因为该水电站的高低两级电压主接线主要使用10.5KV的电压进行配电，并且需要110KV高压配电装置，厂用电等设备选择也是保证其运行的重要方面。2.1电气部分主接线设计原则2.2.1主接线基本要求作为建立水电站的基础设计部分，其是构成整个发电站电力系统的重要结构，有效的保障主接线设计，可以保障未来水电站发展的安全性、可靠性以及运营成本。在主接线设计方案中，其基本原则[5,6]，为具有稳定性、可靠性以及经济性，并且需要具备可供水电站所有机器组件共同运行的基础要求，此外也需要保证整体运行的效率、效益以及安全性系数。同时，整体的主接线方案需要综合考虑当前水电站其周边的位置特点、动能特性、各组件枢纽的总体布置方案、土壤地质情况、地形条件、交通运行规划、生态环境保护策略、设备成本与经济学等各类因素。在进行最终主接线方案设计时，又需要结合整体硬件供电能力是否满足需求、总线路运行灵活性、设备与线路检修的方便程度、保证接线简洁和条理清楚、节约总体成本与资金投入等经济方面因素以及技术硬件方面要求，最终确定总体的接线方案。此外，根据我国电气设计的技术规程规定，主接线设计应该根据发电厂电力系统中的地位、回路数量、设备整体特征特点以及电气设备的负荷性质等因素进行确定，并且满足实际具体要求。2.2.2主接线可靠性供电可靠是电力生产和分配的首要要求电气主接线必须满足这个要求。研究主接线可靠性应注意的问题[7,8,9,10]：应重视国内外长期运行的实践经验及可靠性的定性分析。主接线可靠性的衡量标准是运行实践，至于可靠性的定量分析由于基础数据及计算方法尚不完善，计算结果不够准确，因而目前仅作为参考。主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高的电气可以简化接线。要考虑所设计发电厂在电力系统中的地位和作用。2.2.3主接线灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。调度时，应可以领土后地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式下的系统调度要求。检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。经济合理地选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变压器）、容量、数量，在避免因两次变压增加电能损耗。此外，在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，发电厂接入系统的电压等级一般不超过两种。2.2主接线方案比较和选择在主接线路设计中，其主要可以分为主输电电路的设计、发电机部分电路设计和高压侧接线路的优化设计等[11]。电气主接线的设计是发电厂和变电站设计的主体。它与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等有较大的影响。因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂的具体情况，全面分析有关影响因素[12,13]，正确处理他们之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方案。在原则上，电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性。在工程设计过程中，经上级主管部门批准的设计任务书或委托书是必不可少的。它将根据国家经济发展及电力负荷增长率的规划，给出所设计电厂的容量、机组台数、电压等级、出线回路数、主要负荷要求、电力系统参数和对电厂的具体要求，以及设计的内容和范围。这些原始资料的设计的依据，必须进行详细的分析和研究，从而可以初步拟定一向主接线方案。国家方针政策、技术规范和标准是根据国家实际状况，结合电力工业的技术特点而制定的准则，设计的主接线应满足供电可靠、灵活、经济、留有扩建和发展的余地。设计时，在进行论证分析阶段，更应合理地统一供电可靠性与经济性的关系，以便于使设计的主接线具有先进性和可行性。根据实际调研，夹江毛滩水电站，其连接的电网电压为100kv，电网需要在系统中承担起峰值调频、问题防备等任务。电站与附近最近的变电站进行线路连接，100kv的短路电流需要不小于10kA，因此，需要对于主变压器与主发电机进行组合调优。原始资料中发电机输出电压等级为10.5kV，所以输出电压等级为10kV。根据实际计算，满负荷功率要求应设置在0.85-0.95之间，并根据该调压规则，主变调压为135±1×2.5%。表1110KV水电站负荷资料负荷最大负荷量（MW）年最大负荷利用时间数（h）Cosϕ110KV变电系统3055000.852.2.110kV侧主接线设计6~10kV配电装置出线回路数为6回及以上时，可采用单母线分段接线。线路为12回及以上时，亦可采用双母线接线。方案一：单母线分段接线。方案二：双母线接线。本水单站10kV侧线路为14回。方案二一般用于出线较多，输送和穿越功率较大，供电可靠性和灵活性要求较高的场合，设备多，投资和占地面积大，配电装置复杂，易误操作。方案一简单清晰，调度灵活，不会造成全站停电，能保证对重要用户的供电，设备少，投资和占地小。为了防止因电源断开而引起的停电，可在分段断路器上装设备用电源自动投入装置，在任一分段的电源断开时，将分段断路器自动接通。经过综合比较，方案一经济性好，且调度灵活也可保证供电的可靠性，所以选用方案单母线分段接线。2.2.235kV侧主接线设计方案一:双母线接线。方案二:单母线分段带旁路母线接线。本水电站35Kv侧线路有8回根据本地区电网特点,本变电站电源主要集中在35kV侧，不允许停电检修断路器，可设置旁路设施。故可选择双母线接线或者单母线分段带旁路母线接线两种方案。方案一供电可靠、调度灵活，但是倒闸操作复杂，容易误操作，占地面积大，设备多，配电装置复杂，投资大。方案二简单清晰，操作方便，不易误操作，设备少，投资小，占地面积小，旁路断路器可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器保证重要回路特别是电源回路不停电。但增加一组母线就需要增加一组母线隔离开关，操作复杂，投资费用大。方案二最具有良好的经济性，供电可靠性也能满足要求，故35kV侧接线采用方案二单母线分段带旁路母线接线。2.2.3110kV侧主接线设计本水电站110kV线路有14回根据介绍各种接线方式的适用范围，可选用双母线带旁路母线接线或单母线分段接线两种方案。方案一：双母线带旁路母线接线。（设专用旁路断路器）方案二：单母线分段接线。方案一供电可靠，运行方式灵活，但是倒闸操作复杂，容易误操作，占地面积大，设备多，投资大。方案二简单清晰，操作方便，不易误操作，设备少，投资少，占地面积小，但是运行可靠性和灵活性比方案一稍差。电源只要集中在35kV侧，110kV侧是为提高经济效益及系统稳定性与大电网的联系采用方案一能够满足本变电站110kV侧对供电可靠性的要求，故选用供电可靠，运行方式灵活的方案一双母线带旁路母线接线。设置旁路设施的母线是为了减少在断路器检修时对用户供电的影响。若装设SF断路器时，因断路器检修周期可长达5~10年甚至20年，可以不设旁路母线。对于接线方案，本文利用110KV电压等级进行方案设计，将带有旁路母联断路器进行线路接入（输出电压为主电压一半），并且增加了断路器和隔离开关，110KV负荷属于有II类负荷，因此可以使用双母线并带入旁路母联断路器进行接线。该种连接的好处在于利用断路器进行分段后，可以有效分出两个回路，并有两个电源进行供电，当一个发生故障时，可以将故障部分进行切断进行维修，维持正常供电。下图1，展示的是主线接线设计，其中上部分为110KV携带母联断路器，输出电压为35KV，下半部分为电源供电。在本方案中，使用断路器有效对母线进行分段，这样保障两个电源同时供电，防止一段母线故障造成的整体线路瘫痪。此外，双母线的接线形式，也具有更高的灵活性和可靠性，并且对于后续电路升级提供空间，在线路检修时，可以不中断的为用户进行电量的供给；并且，若工作时的母线发生问题，可以将全部的回路放到备用母线上面，保障快速的供电回复。因此，双母线的形式可以克服单母线分段形式的缺点，不论是的面对故障、检修等问题上，均有一定的保障。图1110KV主接线设计简图3详细设计3.1主变压器设计3.1.1主变压器要求主变压器与发电机组合设计。主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统5～10年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。如果变压器容量选得过大，台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选得过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者会满足不了变电站的负荷的需要，这在技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦变电设备的投资[14,15]。3.1.2主变压器方案根据资料采集，当前对于主变压器与发电机的组合，可以使用如下三类方案[16,17]：单发电机与单主变压器进行连接，这种方式，通常对于设备选型、设备位置堆放、总体线路布局相对简单。同时，其具有较低的成本，但是总体的侧接线设计相对复杂，并且会产生进线回路较多的问题，因此可靠性有待商榷。单发电机与单主变压器连接，但是每两台连接机器在电网种进行侧联合调压。该种组合方式是第一个方案的升级版，其依然保持较低的经济成本，但是相对来讲总体操作复杂度上升，且存在一些固有的调整，造成系统并不灵活。两台发电机与单主变压器进行连接，保持100kv高压侧联合，是整体的灵活度增加，并且其改善了第一类方案种进线回路较多的问题。该方案虽然经济成本适当提高，但是整体电路的灵活度以及可靠性上均大幅度增加，因此本课题将使用该种发电机与主变压器的连接组合方式。变压器容量计算公式，通常需要提供两台变压器进行组合，其中一台作为主推变压器，另一台则承担70%的容量，根据现有资料，计算方式为最大容量SMAXS根据具体统计，我们分别进行负荷计算、变压器容量计算、变压器选型。3.1.3主变压器负荷计算变压器负荷计算表2负荷统计资料序号出线名称额定容量(kW)线路长度(kM)1#190022#290023#3100024#4100015#5、#660001.56#7、#818001.57#9、#106001.58#1110001.59#1210001.510#13、#149501.511#1516001.512#1616001表2为统计后的负荷计算表格。整体的计算负荷均由水电站本身的负荷容量进行决定，基于此，进行如下负荷计算：主要根据负荷资料计算出有功与无功功率[18]。Q=P×tanφ,∑P=（+通过前期对于资料的采集，可以确定如下参数：功率的因子为cosϕ=0.85，则其正切P1=P2=900KW,Q1Q=i=1综合计算后可得到有功功率P，以及无功功率Q的结果为：∑P=16055KW∑Q=15004KW3.1.4主变压器容量计算变压器容量计算审查扩张计划并留出一些余地。膨胀后的功率因数为0.9。tanPSS=S主变功率选择超过19931kw。使用的可变负载为0.5%S=根据计算可以得出主变压器的容量为1423.6KW。3.1.5主变压器选型变压器选型根据实际，低压侧的容量是最大的，因此，可以选择两个三绕组形式变压器，并且一台作为主推变压器，另一台则承担起容量，本文拟选定480MVA的变压器。当不受运输条件限制时，在330KV以下的变电所均应选择三相变压器。而选择主变压器的相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择。单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以及继电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。本次设计中的变压器用于发电厂升压变压器，而且容量小，其体积也相对较小宜选用三相变压器[19,20]。主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大[21,22]。在此次设计中变压器不宜采用自然风冷，采用水冷虽然运行维护费用高，但此变压器容量相对大，要求散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸，所以选用强迫油循环水冷。因此，根据上述，可以选择的主变压器最终选型如下表3所示：表3S11-31500/35变压器参数型号额定容量（kVA）额定电压高压低压中性点电流（kA)阻抗电压损耗（KW）空载短路零序阻抗（%）S11-31500/353150031.5;10.56610%7.1/1.15.53.2侧接线设计3.2.1侧接线设置发电机的断路器设置（侧接线设置）根据本文前期的资料查询，对于水电站的发电机要求种，需要其对于整体使用的单元回路进行倒送，以防止主变压器的侧接线路频繁的出现开环运行的情况[23,24]。此外，由于本次建设的是中型发电站，因此，可以在其发电机的出口部分增加发电机断路器，使整体的支路运行更加通畅，并且在断路器部分的参数进行优化设置，使发电机并电网发电，不会产生电源断路，保证整个电路系统的正常运行。根据相应的探究，针对断路器的参数设置如下：额定电压为：110kv，额定电流为：1kA，额定短路电流为：210kA，额定短路持续时间：3-5s。对于该断路器，本文主要使用的是将隔离开关与接地开关进行组合，并在断路器配置保护电容，保证开关对于电压操作过程中的瞬时保护作用，并增加一定的限制操作，使该电路的整体安全性具有保障[25]。此外，对于该侧接线路的设计，也是利用单一的母线，并实现跨条接线方式，这也是使用断路器固有的接线方式，整体的设计更加简洁，对于操作的容错率也有一定提升，且自动化程度较高。3.3短路电流计算在整体的电路系统中，主要采用的是100kv的母线三相短路系统，由于整体的电路条件较为复杂[26]，因此，需要利用三项短路电流图进行简化，并且使用等值电抗转换进行计算。对于计算短路电流的原因分析如下：短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在电力系的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见也是最危险的故障是发生各种形式的短路问题，因为它们会破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。根据电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。三相短路虽然很少发生问题，但是一经出现则情况较为严重，应给以足够的重视。因此，我们需要对采用的三相电路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。在短路发生时，由于电源供电回路的阻抗减小以及突然短路时的暂态过程，使短路回路中的短路电流值大大增加，可能超过该回路的额定电流许多倍。短路电流通过电气设备中的导体时，其热效应会引起导体或其绝缘的损坏。且短路会引起电网中的低压降低，可能使部分用户供电受到破坏。还会引起系统功率分布的变化，使发电机失去同步，破坏系统的稳定，引起大片地区停电。在计算短路电流时，需要先考虑其电路的阻抗，根据下图2的等值电路，进行计算。图2等值电抗电路根据资料，本文采用4×125MVA水电站进行设计，其基准容量为：S计算电路的阻抗值：总体的发电机的电抗值为：X变压器的电抗值：本文采用三绕组变压器UdXXX根据10KV进行归算，得到标幺值XTXXX整体线路阻抗XL和标幺值XXX由计算可得整体线路的阻抗值为0.11。短路电流计算：对于10KV的侧短路，进行等值电路转换，可得如下图3所示：图310KV短路计算初始电流：II

I冲击电流SkISD1短路电流总和S''IIISD2短路电流总和S”：IIIcℎS”=由上述计算可以得出10kv侧初始电流为0.5A，冲击电流为1878.5MVA，D1短路电流为610.67A，D2短路电流为419.44A。通过计算该短路电流，可以有效了解当前初期水电站设计的总体用电和线路参数，帮助后续的电气设备选择和检验。并为后续的水电站升级改造，后期维修保护等，均提供有效的理论支撑。3.4厂用电方案3.4.1厂用电要求厂用电设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，妥善解决分期建设引起的问题并积极采用新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进、保证机组安全、经济和保证机组满发的运行。并且厂用电接线应满足以下要求：各机组厂用电应独立，一台机组故障时，不应影响另一台机组的正常运行；充分考虑机组起动和停运过程中的供电要求[27]。根据当前水电站的条件，其主要使用的是一级电压，并且为工业用电与机组混合供电方式，需要使用电能的部分为整体水电站的夜间照明、工作照明和一些动力设备与组件。3.4.2厂用电方案选择在厂用电方案中，可以应用两段单母线分段接线，并通过相关6D段的电源，从最近距离变电所或电厂进行电能提取，同时，使用5D段电源连接到本发电站的发电机上，进行自用电供应。此外，为了提供断电保护，应提供相应的备用电源，将其预备在两个接线段，以防止停电断电问题[28]。为了进一步提高安全性和防止事故，两个段的电源进行独立运行，并进行独立供电，这种方式，可以保证当有一台变压器出现故障，则可以将其与发电机连接断开，并开始进行分段方式进行供电，并进行维修工作[29]。对于110kv电厂进行供电，检修时整体系统的最大功率约为1100kw，因此此时的最大负荷为550kw。这里对于备选的电源，目前仅设置一个（在考虑成本状态下），因此，需要使用的变压器规格为1100kvA。3.5整体设备布局本课题对于水电站的厂房进行主副设置，主房区为圆筒式厂房，副房区为扇形房区。这与当前的一些水电站建设一致，主要目的是为了通风及安全性、经济性考虑。为了所有设备进行有效规整的布置，将整体的配电主屏分为两个楼层进行布置。我们将两个段的电源进行分层布置，其中6D段与发电机、断路器放在一层，而5D段与单相用变压器放在同一层，合理的实现厂房分配位置方式[30]。3.5.1主变压器的位置对于该期间的放置，主要是对于主平台的布置，以及电线的布置。对于具体进行设备放置时，需要将高压设备的相同线路和器件，与主变压器放置在同一高度和位置。这样分类的布置方式，可以有效节省施工时间，并且降低总体的工程量，提高整体的工期。3.5.2总体线路布置接线过于复杂可能反而会降低可靠性。应力求简单，断路器、隔离开关、互感器、避雷器、电抗器等的高压设备数量力求较少，不应该有多余的设备，性能也需要适用即可[31,32]。时应采取限制短路电流的措施，以便可以选用便宜的轻型电器，并减少出线电缆的截面。要能使机电保护和二次回路不过分复杂，以节省二次设备和控制电缆。努力降低电能损耗。应避免迂回供电增大电能损耗。主变压器的型号、容量、台数的选择要经济合理。尽量减少占地。土地是极为宝贵的资源，主接线设计应使配电装置占地较少。对于普通的水电站线路布置，如果没有任何特殊的要求，通常会产生一个问题，就是动力电缆对于控制电缆有一定的影响，因此，对于这部分的处理，可以通过采用竖井设置的方式，即将控制电缆与动力电缆均按照该方式设置，可以实现两者的分布走线，不会产生干扰问题。此外，对于一些电缆线会产生外露氧化等问题，因此，可以利用电柜铺设的方式，进行架起，防止整体铺线方式过于混乱。4高压配电装置优化配电装置分为屋内配电装置和屋外配电装置。在现场组装的配电装置，又称为装配式；在工厂预先把各种电器安装在柜（屏）中，成套运至安装地点，则称为成套配电装置。此外还有由新型的SF6全封闭组合电器构成的配电装置[33]。4.1屋内配电装置屋内配电装置的特点是：由于允许安全净距小、可以分层布置，故占地面积较小；维修、操作、巡视在室内进行，比较方便，且不受气候影响；外界污秽空气不会影响电气设备，维护工作可以减轻；房屋建筑投资较大。但35KV及以下电压等级可采用价格较低的户内型设备，减少一些设备投资。4.2屋外配电装置屋外配电装置的特点是：土建工程量和费用较少，建设周期短；扩建方便；相邻设备之间距离较大，便于带电作业；占地面积大；设备露天运行条件较差，须加强绝缘；天气变化对设备维修和操作有较大影响。4.3成套配电装置成套配电装置的特点是：电气设备布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；大大减少现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁；运行可靠性高，维护方便；耗用钢材较多，造价较高。5主要电气设备选择5.1高压断路器选择选择断路器时，应注意以下几点：断路器在合闸操作中是良导体。负载电流不仅可以长时间流动，而且在短路电流作用下具有足够的热稳定性和动态稳定性。切割时需要良好的分离和绝缘。它需要足够的消化和尽可能短的分割。它是机电设备中使用寿命最长的，要求设计简单、体积小、重量轻、安装维护方便。5.1.110kV高压断路器选择计算方式分别为：按照额定电压UN来选择断路器的型号[34]UU按照额定电流INII根据上述结果，选择ZN10-12型号高压断路器，我们可以得出高压断路器的选择参数如下表4所示：表4ZN10-12高压断路器参数型号额定电压（KV）额定电流（A）动稳定电流（KA）热稳定电流（KA）额定开断电流（KA）ZN10-121227508031.5（4S）31.5热稳定校验：因为tK=4s>1s，短路电流的热效应Q根据计算得It动稳定校验：短路冲击电流不得超过断路器动稳定开断电流，即Ies根据以上校验结果得知，ZN10-12断路器满足要求，所以本次设计选择该断路器。5.1.235kV高压断路器选择按照额定电压UNUU按照额定电流INII根据上述结果，选择ZW7-40.5型号高压断路器，我们可以得出高压断路器的选择参数如下表5所示：表5ZW7-40.5高压断路器参数型号额定电压（KV）额定电流（A）动稳定电流（KA）热稳定电流（KA）额定开断电流（KA）ZN10-1240.512508018.3（4S）18.3动稳定校验：Ies热稳定校验：ItZW7-40.5型号高压断路器符合要求。5.1.3110kV高压断路器选择按照额定电压UNUU按照额定电流INII根据上述结果，选择LW38-126型号高压断路器，我们可以得出高压断路器的选择参数如下表6所示：表6LW38-126高压断路器参数型号额定电压（KV）额定电流（A）动稳定电流（KA）热稳定电流（KA）额定开断电流（KA）ZN10-12126315010014.8（4S）14.8动稳定校验：Ies热稳定校验：ItLW38-126型号高压断路器符合要求。5.2隔离开关的选型当备用或旁路母线投入并改变工作方式时，常用的隔离开关与断路器相互作用。隔离电压。测试电气设备时，应使用隔离器将维修后的设备与电源电压隔离，以确保测试的安全。分流和耦合小电流。隔离开关的选型应根据配电设备的布置特点和使用要求，综合技术经济比较，再根据校核计算结果确定：5.2.110kV隔离开关选择我们最终选择了10KV隔离开关作为设置，并进行了相关的计算，确定隔离开关应选用的型号：首先按照额定电压对隔离开关进行相关计算和选型[35]：UN≥之后按照额定电流对隔离开关进行相关计算和选型：IN≥因此，可得到具体的隔离开关选型为：选择型号为GN2-10\2000的隔离开关，参数如下表7所示。表7GN2-10\2000的隔离开关参数型号额定电压（KV）额定电流（A）动稳定电流（KA）热稳定电流（KA）GN2-10\2000107808545（4S）热稳定校验：tK=4s>1s，短路电流热效应Qk由计算得知，It动稳定校验：短路冲击电流不得超过隔离开关的动稳定开断电流，即Ies根据以上计算得知，结果证明所选的GN2-10\2000隔离开关符合技术要求。5.2.235kV隔离开关选择额定电压：U额定电流：I选择型号为GW4-40.5的隔离开关，参数如下表8所示。表8GW4-40.5的隔离开关参数型号额定电压（KV）额定电流（A）动稳定电流（KA）热稳定电流（KA）GW4-40.540.512508070（4S）动稳定校验：Ies热稳定校验：ItGW4-40.5型号隔离开关符合要求。5.2.3110kV隔离开关选择额定电压：U额定电流：I选择型号为GW5-126D的隔离开关，参数如下表9所示。表9GW5-126D的隔离开关参数型号额定电压（KV）额定电流（A）动稳定电流（KA）热稳定电流（KA）GW5-126D126315010036（4S）动稳定校验：Ies热稳定校验：ItGW5-126D型号隔离开关符合要求。5.3电流互感器的选择5.3.110kV侧电流互感器选择首先确定，10kv的电流互感，我们按照额定电压来选择电流互感器：UN≥因此经过计算后，其结果为：K的值为1.3I根据之前的结果，可以确定10kv电流互感的选型与型号，参数如下表6所示。 表10LZZBJ9-10型号型号额定电压（KV）额定一次电流（A）动稳定电流（KA）1S热稳定电流（KA）LZZBJ9-1010250080100热稳定校验：因为tK=4s>1s，短路电流的热效应Qk根据计算得知It动稳定校验：短路冲击电流不得超过电流互感器的动稳定开断电流，即Ies根据计算得知，满足动稳定要求。因此，根据两者要求，所以，我们对于电流互感，应该满足如下表7所示要求：表10LZZBJ9-10型号的电流互感器相关限定数值结果展示额定电流比准确级次额定二次负载准确限值系数2500/50.540205.3.235kV侧电流互感器选择之后选择35kv的电流互感，具体设置与10kv互感不同，其作为旁路设置。在设备选择上，依据前文对于该部分的计算，可选择35KV侧电流互感器的型号为LZZB9-35-3000/5，具体参数如表11所示。表11LZZB9-35-300/5型号电流互感器型号额定电压（KV）额定一次电流（A）动稳定电流（KA）1S热稳定电流（KA）LZZBJ9-35-300/5353008031.5动稳定校验：Ies热稳定校验：ItLZZB9-35-300/5型号电流互感器符合要求。5.3.3110kV侧电流互感器选择一次回路额定电压和电流：U110Kv侧的电流互感器选择LVQB-110型户外六氟化硫电流互感器,参数如下表12所示。表12LVQB-110型号电流互感器型号额定电压（KV）额定一次电流（A）动稳定电流（KA）1S热稳定电流（KA）LVQB-11011030010057动稳定校验：Ies热稳定校验：ItLVQB-110型号电流互感器符合要求。5.4熔断器的选择5.4.110kV熔断器选择按熔断器在实际安装处的额定电压UNU按熔断器在实际安装处的额定电流IFNTI根据以上计算结果选择，拟选型号为XRNP1-12/0.5A型熔断器，具有开断时间极短，价格合理，经济效益明显的特点，根据供应商提供的熔断器参数数据，整理得表13.表13XRNP1-12/0.5A型熔断器参数(kV)(kA)最大开断电流(kA)4s额定短时耐受电流(kA)额定绝缘水平短时工频耐压(kV)XRNP1-12/0.5A120.5502042（3）开断电流校验：由式4-8，可得次暂态电流I"=23.068=2.88(kIXRNP1-12/0.5A型熔断器与校验数据相比，均满足要求，本设计选用此类型熔断器。5.4.235kV熔断器选择同理35kV熔断器型号为XRNP1-35/0.5A其参数如表14所示。表14XRNP1-35/0.5A型熔断器参数型号(kV)(kA)(kA)4s额定短时耐受电流(kA)额定绝缘水平短时工频耐压(kV)XRNP1-35/0.5A350.55020425.5电压互感器的选择电压互感器的选择较为简单，只需考虑安装位置、功能测量精度及一次侧额定电压进行选择，根据所二次侧所测电压情况不同选择不同的接线方式。5.5.110kV电压互感器的选择10kV电压互感器选择JDJ-10型电压互感器，具有结构稳定，测量输出精度高，维护成本低的特点，根据供应商提供的电压互感器的参数数据，整理得表15.表15JDJ-10型电压互感器参数型号额定电压比二次绕组额定容量(VA)最大容量（VA）0.513JDJ-10801503206405.5.235kV电压互感器的选择35kV电压互感器选择JDJ-35型电压互感器，具有结构稳定，测量输出精度高，维护成本低的特点，根据供应商提供的电压互感器的参数数据，整理得表16.表16JDJ-35型电压互感器参数型号额定电压比二次绕组额定容量(VA)最大容量（VA）0.20.513JDJ-358015025060012005.6母线选择5.6.110kV母线选择（1）按照母线长期发热允许导体通过电流选择母线截面：母线的最大持续电流为：I由Imax=503×10.5=2749.36（A）查表可得，选用两条TMY-2(125mm×10mm)矩形硬铜导体，该导体竖放允许通过电流为4243A，Ia135℃5.6.235kV母线选择（1）按照长时间运行线路发热能够承受的电流选择：母线的最大持续电流为：I查表可得，35kV母线选用一条型号为TMY-2(63mm×8mm)矩形铜导体，该导体竖放允许通过电流为1085A，Kf=1.03，当环境温度为35℃时，查表可得该导体的温度修正系数KI6防雷与接地保护设计6.1过电保护电力系统中各电气设备的绝缘在运行过程中除了长期受到工作电压的作用（要求它能长期耐受，不损坏，也不会迅速老化）外，由于种种原因还会受到比工作电压高得多的电压作用，会直接危害到绝缘的正常工作，造成事故。我们称这种对绝缘有危险的电压升高和电位差升高称为“过电压”。一般说来，过电压都是由于系统中的电磁场能量发生变化而引起的，究其原因，这种变化可能是由于系统外部突然加入的能量而引起的，或者是由于电力系统内部当系统参数发生改变时，电磁场能量发生重新分配而引起的。6.2水电站防雷保护设计6.2.1防雷措施防雷的具体措施有：止雷直击，在架构上装设避雷针；护线路而装设避雷线；止雷击后的侵入波而装设避雷器。通过安装继电器完成对变压器等设备保护：6.2.2防雷保护防雷电流保护灵敏度系数的研究：已知：Ik⋅min=I(K−2)(2)保护灵敏系数为S因此满足实际要求的1.5以上。对于电流的高速保护设置，可以根据如下参数确定：Ik·max=I（K−2）（3IK因此，继续计算保护灵敏度，在得到如下条件后：IIqb可以得出：保护灵敏系数：S雷电在通常情况下，都是向地面上高耸的物体，特别是金属物体放电。因此，在适当的位置就可以主动引导雷电向避雷针（线）放电，并通过接装设适当高度的避雷针（线），就可以主动引导雷电向避雷针（线）放电，并通过接地装置将电荷泄人大地中，从而使电气设备或建筑物不致遭受雷击的危害。根据国家标准，防雷设计的规范，整体避雷针高度应为30米，则单支避雷针保护范围为rx=因此，许多个防雷针进行保护设计具体如下表17所示：表17避雷针参数设计表根据相关的防雷计算，其保护范围的高度限制，保护效果满足设计要求，在水电站四个角落架设四只高度为30m的避雷针的设计6.3水电站接地保护设计根据国家水土资源局的相关调查报告，以及当地地质研究所的调研材料，该地区并不存在隐形的地壳活动和区域活动，因此不存在不良的水土地质结构。进一步分析其地域的水质补给结构，地下水位裂隙岩水，常年雨量充足，水补给方式通过雨水完成，水的排出方式位侧向径流。由于地下水水位保持一定的波动，约为2厘米，因此整体地理环境仍较为湿润，且土壤内土质具有腐蚀性问题。因此对于接地的材料，根据国家的相关材料制定标准，使用具有一定抗腐蚀的线路进行铺设，因此，使用外紫铜钢。根据接地设计与热稳定性要求，材料线缆横截面积最小的值必须要达到以下目标；Ste表示的是短路等效持续时间，它的C表示的是接地线材料的稳定系数；Ig表示的是短路电流稳定值，它的单位为前面我们计算出短路电流稳定值为Ig=59.767总结水电站整体设计基本满足要求原则，但是本文第二章所提出的内容，对于设备提出一定的要求，此外，本文认为，水电站整体运行应依据少人值守为主，对于一些配电设置，需要有一定步骤的进行选择，即先确定配电形式，出线多少与方式，拟定配电装置的配置图，并且根据具体的实地再进行落实，防止因为客观环境变化造成的设备问题。对于本文所使用的主接线为110kv侧单母线接线，根据本文对于主接线路的分析，其可以验证本文具有一定的意义，对于主接线的配电设置，110kv主要采用的