电气及其自动化毕业设计

名目TOC\o"1-3"\h\z\u前言PAGEREF_Toc138404368\h1第一章电气主接线设计PAGEREF_Toc138404369\h21.1设计原那么PAGEREF_Toc138404370\h21.2各方案比立PAGEREF_Toc138404371\h3第二章厂用电设计PAGEREF_Toc138404372\h82.1厂用电设计原那么PAGEREF_Toc138404373\h8第三章短路电流计算PAGEREF_Toc138404374\h93.1对称短路电流计算PAGEREF_Toc138404375\h93.2非对称短路电流计算PAGEREF_Toc138404382\h19第四章电器主设备选择PAGEREF_Toc138404385\h30对方案I的各主设备选择PAGEREF_Toc138404386\h304.2对方案Ⅱ的各主设备选择PAGEREF_Toc138404387\h44第五章发电机继电保卫原理设计及保卫原理PAGEREF_Toc138404388\h465.1初步分析PAGEREF_Toc138404389\h465.2对F1的保卫整定计算PAGEREF_Toc138404390\h475.3对F5的保卫整定计算：PAGEREF_Toc138404391\h50第六章计算机监控系统方案论证选择PAGEREF_Toc138404392\h546.1系统功能PAGEREF_Toc138404393\h546.2监控对象PAGEREF_Toc138404394\h566.3系统结构PAGEREF_Toc138404395\h56前言随着我国经济的不断开展，对能源的需求量也越来越大，然而能源的缺乏与需求之间的矛盾在近几年不断恶化，国家急需电力事业的开展，为我国经济的开展提供保障。就我国目前的电力能源结构来瞧，我国要紧是以火电为主，然而火电由于运行过程中污染大，在煤炭价格高涨的今天，火电的运行本钞票也较高，受锅炉和其他火电厂用电设备的碍事，其资源利用率较低，一般热效率只有30%-50%左右。与之相比水电就有许多明显的优势。因此，关于电力系统水电站设计方面的论文研究就显得格外重要。本毕业设计〔论文〕课题来源于青海省直岗拉卡水电站。要紧针对直岗拉卡水电站在电力系统的地位，拟定本电厂的电气主接线方案，通过技术经济比立，确定推举方案，对其进行短路电流的计算，对电厂所用设备进行选择，然后对各级电压配电装置及总体布置设计。同时对其发电机继电保卫进行设计。在这些设计过程中需要用到各种电力工程设计手册，同时借用AutoCAD辅助工具画出其电气主接线图、室外配电装置图、发电机保卫的原理接线图、展开图、保卫屏的布置及端子排接线图。故本论文属于典型的针对某工程进行最优设计的工程设计类论文。通过本论文的研究，能够使直岗拉卡水电站平安可靠的在系统中运行，保证其持续可靠的供电。也能提高自己使用AutoCAD,word等软件的能力，培养出自己工程设计的瞧念，是对大学四年所学理论知识与实践的融合。第一章电气主接线设计1.1设计原那么电气主接线是水电站由高压电气设备通过连线组成的接收和分配电能的电路。电气主接线依据水电站在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足运行可靠、简单灵活、操作方便、易于维护检修、利于远方监控和节约投资等要求。在电气主接线设计时，综合考虑以下方面：保证必要的供电可靠性和电能质量平安可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最全然的要求。在设计时，除对主接线形式予以定性评价外，关于比立重要的水电站需要进行定量分析和计算。直岗拉卡水电站尽管是一个中小型水电站，然而由于担负了许多工业企业，及农业抗旱排涝等供电任务，因而必须满足必要的供电可靠性。具有经济性在主接线设计时，要紧矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线可靠、灵活，将导致投资增加。因此必须把技术与经济两者综合考虑，在满足供电可靠、运行灵活方便的根底上，尽量使设备投资费用和运行费用为最少。具有一定的灵活性和方便性，并能适应远方监控的要求。主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行方式的转换。不仅正常运行时能平安可靠地供电，而且不管在系统正常运行依旧故障或设备检修时都能适应远方监控的要求，并能灵活、简单、迅速地倒换运行方式，使停电时刻最短，碍事范围最小。显然，复杂地接线可不能保证操作方便，反而使误操作机率增加。然而过于简单的接线，那么不一定能满足运行方式的要求，给运行造成不便，甚至增加不必要的停电次数和停电时刻。具有开展和扩建的可能性随着经济的开展，已投产的水电站可能需要扩大机组容量，从主变压器的容量、数量到馈电线路数均有扩建的可能，有的甚至需要升压，因此在设计主接线时应留有开展余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到分期过渡接线的可能和施工的方便。依据以上几点，对直岗拉卡水电站的主接线拟定以下几种方案。1.2各方案比立方案Ⅰ本方案采纳了两个扩大单元接线和一个单元接线，110kv侧采纳了双母接线。双母接线的供电可靠性较高，能够轮流检修一组母线而不致使供电中断，检修任一组母线上的隔离开关也不需要中断供电，且调度灵活，各个电源和各回路负荷能够任意分配到一组母线上，能灵活适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。扩建性也特不号，能够向母线左右方向任意扩建，且施工过程也可不能停电，只是双母接线多了一台旁路断路器，投资有所增加。图1-1电气主接线方案Ⅰ方案Ⅱ本方案采纳了两个扩大单元接线和一个单元接线与110kv侧直截了当相连。110kv侧为单母分段带专用旁路断路器的旁路母线接线方式。其特点是：扩大单元接线接线方式简单清晰，运行维护方便，且减少了主变压器高压侧出现，简化了高压侧接线和布置，使整个电气接线设备较省。单元接线的接线简单、清晰、运行灵活、维护工作量少且继电保卫简单，但由于主变压器与高压电气设备增多，高压设备布置场地增加，整个电气接线投资也增大。其110kv侧的单母分段带专用旁路断路器的母线接线方式中,由于增加了分段其全厂停电的可能性为0，且任一台断路器检修时都可不能引起停电，其供电可靠性较高图1-2电气主接线方案Ⅱ方案Ⅲ本方案采纳了两个扩大单元接线，一个单元接线，110kv侧采纳了双母带旁母的接线方式。此种接线方式大大提高了供电的可靠性，然而由于有了专用的旁路母线，多装了价高的断路器和隔离开关，大大增加了投资，此种接线方式关于供电可靠性有特别需要的场合是十分必要的，然而关于供电可靠性要求不是特别高的中小型水电站来讲不是特别适用。图1-3电气主接线方案Ⅲ方案Ⅳ本方案采纳了两个扩大单元接线和一个单元接线，110kv侧采纳了单母接线的方式，此种接线尽管接线方式简单，投资特别少，然而其供电可靠性大大落低，其母线一旦出现故障就会造成全厂停电，严重碍事了持续供电。图1-4电气主接线方案Ⅳ方案Ⅴ本方案采纳了一个发电机单母接线和两个单元接线，1110kv侧采纳双母接线的方式。发电机单母接线使主变压器数量减少，投资节约，接线简单明了，运行方便，然而发电机电压配殿装置元件多，增加检修工作量，母线或与母线所相连的隔离开关故障或检修时，三台发电机都要停电，可靠性及灵活性较差。图1-5电气主接线方案Ⅴ综合分析上述五种方案，再结合该水电站为中小型水电站的实际情况，拟定的主接线应以经济性为主，但其可靠性也需要考虑，方案一和方案二最能满足这两项要求，故最终选定方案一和方案二为最终比立方案。方案Ⅰ的可靠性比方案一高，要是在投资相差不多的情况小应该首选方案Ⅰ，要是在方案Ⅱ比方案Ⅰ投资低较多那么从经济性的角度动身应选择方案Ⅱ。第二章厂用电设计厂用电设计原那么厂用电接线的设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂开展，积极慎重地采纳成熟地新技术和新设备，使设计到达经济合理，技术先进，保证机组平安经济地运行。其具体有如下一些要求：接线方式和电源容量，应充分考虑厂用设备在正常、事故、检修、启动、停运等方式下地供电要求，并尽可能地使切换操作简便，使启动〔备用〕电源能迅速投进。尽量缩小厂用电系统的故障碍事范围，防止引起全厂停电故障。各台机组的厂用电系统应独立，以保证在一台机组故障停运或其辅助机发生电气故障时，不碍事其他机组的正常运行。充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别要紧对公用厂用负荷的碍事。要方便过渡，尽少改变接线和更换设备。依据上述要求，结合本水电站为中小型水电站，以及厂用电分为6kV和380kV两个电压等级的实际情况，其厂用电设计祥见附录Ⅰ：第三章短路电流计算3.1对称短路电流计算发电机，变压器及系统的要紧参数如下：发电机参数：45MW，cos，变压器参数：3台，1T:50MVA,2T:,100MV系统参数：110kV出线四回，正序阻抗〔标么值〕：0.91716，零序阻抗〔标么值〕1.1235，三相短路容量：2543MVA，单相短路容量：2529.9MVA。对方案Ⅰ的系统正序阻抗网络等值图为[1]：图3-1正序阻抗网络等值图取基准值：，时，,，＝为;发电机:=====变压器:==系统阻抗：对点进行短路计算[2]：网络简化如下：图3-2网络简化图接着简化上图：图3-3网络简化图再化简得：图3-4网络简化图三相短路电流周期重量计算：系统A侧：B侧〔〕的计算电抗为由计算电抗查水轮机短路电流运算曲曲折折曲曲折折折折线得：10.5kV侧额定电流为：因此：C侧〔〕的计算电抗为：由计算电抗查短路电流运算曲曲折折曲曲折折折折线得：其10.5kV侧的额定电流为：因此：因此，点的三相短路电流为：点三相短路冲击电流及全电流最大有效值计算:(1).系统A侧和三电源B侧的值采纳远离发电机地点发生短路时的数值，那么＝1.80，＝=(16.036+5.876)=KA＝()(2)C侧二电源的，值采纳发电机机端短路时的值，故＝，＝＝＝KA(3)总的冲击电流及全电流为：KAKA点短路电流热效应计算：＝其中t取4S=点短路电流计算.网络简化如下，并结合其正序阻抗图得，图3-5点正序阻抗网络图＝三相短路电流周期重量计算：系统A侧：B侧〔〕的计算电抗为：由计算电抗查水轮机短路电流运算曲曲折折曲曲折折折折线得：其110kV侧得额定电流为：因此：C侧〔〕的计算电抗为：由计算电抗查水轮机短路电流运算曲曲折折曲曲折折折折线得：其110kV侧得额定电流为：因此：因此，点的三相短路电流为：点三相短路冲击电流及全电流最大有效值计算：因为点在发电厂高压侧母线上，因此＝1.80，===短路电流热效应计算：＝其中t取4s=k对点短路电流计算：网络简化如以如下面图，并结合其正序阻抗图，得：图3-6正序阻抗网络等值图＝接着简化得：图3-7网络简化图三相短路电流周期重量计算：系统A侧：B侧〔〕的计算电抗为：由计算电抗查水轮机短路电流运算曲曲折折曲曲折折折折线得：10.5kV侧的额定电流为：因此：C侧的计算电抗为：由计算电抗查水轮机短路电流运算曲曲折折曲曲折折折折线得：10.5kV侧的额定电流为：因此：因此，点的三相短路电流为：点三相短路冲击电流及全电流最大有效值计算：A侧和B侧采纳远离发电厂地点，故＝1.80，＝＝C侧采纳发电机机端，故＝1.90，＝＝因此，总的和为：＝39.194＋33.682＝72.876kA=Ka短路电流热效应计算：＝其中t取4s==k三相短路电流计算成果汇总见附录Ⅱ：SHAPE\*MERGEFORMAT3.2非对称短路电流计算该系统的负序阻抗与正序阻抗图相比只是发电机出口端的负序阻抗是正序阻抗的1.45倍，故负序阻抗如下[3]：图3-8负序阻抗网络图该系统的零序阻抗为，由原始资料可知线路的零序阻抗为1.1235，故其零序阻抗图为：图3-9零序阻抗网络图正序网络的变换[4]短路点等效后的正序阻抗图为：图3-10点正序阻抗网络图短路点等效后的正序阻抗图为：图3-11点正序简化图短路点等效后的正序阻抗图为;图3-12点正序简化图(二).负序网络的变换短路点等效后的负序阻抗图为：图3-13点负序阻抗等值图再简化得,图3-14点负序简化图短路点等效后的负序阻抗图为：图3-15点负序简化图短路点等效后的负序阻抗图为：图3-16点负序简化图再化简得：图3-17点负序简化图〔三〕零序网络的变换：短路点等效后的零序阻抗图为：图3-18点零序简化图再化简为：图3-19点零序简化图短路点等效后的零序阻抗图为：图3-20点零序简化图短路点等效后的零序阻抗图为：图3-21点零序简化图再化简得：图3-21点零序简化图不对称短路电流计算〔一〕点短路正序综合阻抗负序综合阻抗零序综合阻抗单相短路电流正序电流的标么值正序电流的有名值单相短路电流单相短路电流正序电流的标么值正序电流的有名值两相短路电流两相接地短路电流正序电流的标么值正序电流的有名值两相接地短路电流(二)点短路正序综合阻抗负序综合阻抗零序综合阻抗单相短路电流正序电流的标么值正序电流的有名值单相短路电流单相短路电流正序电流的标么值正序电流的有名值两相短路电流两相接地短路电流正序电流的标么值正序电流的有名值两相接地短路电流(三)点短路正序综合阻抗负序综合阻抗零序综合阻抗单相短路电流正序电流的标么值正序电流的有名值单相短路电流单相短路电流正序电流的标么值正序电流的有名值两相短路电流两相接地短路电流正序电流的标么值正序电流的有名值两相接地短路电流不对称短路计算结果如下：短路点单相短路电流(kA)两相短路电流(kA)两相接地短路电流(kA)3因为方案Ⅱ的等效阻抗图与方案Ⅰ相同，故方案Ⅱ的短路电流计算结果与方案Ⅰ也相同。第四章电器主设备选择对方案I的各主设备选择其接线方式如以如下面图：图4-1方案Ⅰ主接线图断路器和隔离开关的选择[5]对D1～D4断路器和G1～G4隔离开关的选择D1～D4断路器的选择〔1〕按额定电压选择：断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压，即〔2〕按额定电流选择断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流，即〔3〕按开断电流选择假设在D1～D4上侧短路时流过D1～D4的短路电流为F1流过的短路电流，即为26.498/2＝13.249kA，而在D1～D4下侧短路时流过D1～D4的短路电流为系统和F2～F5的短路电流之和，即16.036＋5.876＋13.249＝35.161kA，故应按D1～D4下侧短路时来选择设备，其短路电流为35.161kA。断路器的额定开断电流不应小于断路器开断瞬间的短路电流周期重量。即〔4〕按动稳定电流选择电器准许通过的动稳定电流不小于短路冲击电流，即〔5〕按热稳定度校验代进上式，得那么G1～G4隔离开关的选择〔1〕按额定电压选择：〔2〕按额定电流校验：〔3〕按动稳定度校验：〔4〕按热稳定度校验：选择D1～D4为型断路器选择G1～G4为型隔离开关表4.1所选各设备技术数据与计算数据设备参数计算数据10101030003000273543．3——130160由上表可知所选断路器和隔离开关的技术参数能满足对D5，D6断路器和G6～G9隔离开关选择A．对110kVD5，D6断路器的选择〔1〕按额定电压选择：断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压，即〔2〕按额定电流选择断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流，即〔3〕按开断电流选择假设在D5，D6上侧短路时流过D5，D6的短路电流为F1和F2流过的短路电流为1.445kA，而在D5，D6下侧短路时流过D5，D6的短路电流为系统和F3～F5的短路电流之和，即3.832＋2.149＝5.981kA，故应按D5，D6下侧短路时来选择设备，其短路电流为5.981kA。断路器的额定开断电流不应小于断路器开断瞬间的短路电流周期重量。即〔4〕按动稳定电流选择电器准许通过的动稳定电流不小于短路冲击电流，即〔5〕按热稳定度校验代进上式，得那么G6～G9隔离开关的选择〔1〕按额定电压选择：〔2〕按额定电流选择：〔3〕按动稳定选择：〔4〕按热稳定度校验：选择D5，D6为SW6－110型断路器选择G6～G9为GW4－110D型隔离开关表所选各设备技术数据与计算数据设备参数SW6－110GW4－110D计算数据1101101101200120052231．5——5．981132．425808015．225由上表可知所选断路器和隔离开关的技术参数能满足G5断路器的选择〔1〕按额定电压选择：断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压，即〔2〕按额定电流选择断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流，即〔3〕按动稳定电流选择假设在G5上侧短路时流过G5的短路电流为F5流过的短路电流为12.535kA，而在G5下侧短路时流过G5的短路电流为系统和F1～F4的短路电流之和，即9.125＋6.376＝15.501kA，15.501>12.535，故按G5下侧短路时来选择设备，其短路电流为15.501kA。电器准许通过的动稳定电流不小于短路冲击电流，即〔4〕按热稳定度校验：其中代进上式得那么表所选各设备技术数据与计算数据设备参数GN2－10计算数据1010300027351011．50010041．649由上表可知所选断路器和隔离开关的技术参数符合要求对D7断路器和G10,G11隔离开关选择.对110kV侧D7断路器的选择〔1〕按额定电压选择：断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压，即〔2〕按额定电流选择断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流，即IN≥Imax＝＝kA〔3〕按开断电流选择假设在D7上侧短路时流过D7的短路电流为F5流过的短路电流，即为2.149－1.445＝0.704kA，而在D7下侧短路时流过D7的短路电流为系统和F1～F4的短路电流之和，即3.832＋21.445＝6.722kA，故应按D7下侧短路时来选择设备，其短路电流为6.7221kA。断路器的额定开断电流不应小于断路器开断瞬间的短路电流周期重量。即≥Id’’〔4〕按动稳定电流校验：电器准许通过动稳定电流ies不小于短路冲击电流ish即ies≥ish=×〔5〕按热稳定校验：Qk=其中＝6.722kA,=3.832+21.301=6.434kA=3.832+21.335=6.502kA带进上式得，QkA2.s,那么Qt≥QkkA2.sB对110kV侧G10，G11隔离开关的选择：1、按额定电压选择：UN≥110kV.2、按额定电流选择：IN≥；3、按动稳定校验：ies≥ish4、按照热稳定校验Qt≥QkkA2.s,选择D7为SW6-110型断路器选择G10G11表所选各设备技术数据与计算数据设备参数SW6-110GW4－110D计算数据UN〔kV〕110110UN〔kV〕110IN〔A〕12001000Imax〔A〕261INbr(kA)--Id’’(kA)It2×t24=39692524＝2500Qk(kA2.s)ies(kA)8080ish(kA)由上表可知所选断路器隔离开关符合技术参数要求关于D8～D11断路器，和G12～G23隔离开关的选择A对110kV侧D8～D11断路器选择：〔1〕按额定电压选择：断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压，即UN≥110kV；〔2〕按额定电流选择：断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流，即IN≥Imax＝＝kA〔3〕按开断电流选择：假设在D8～D11下侧短路电流时流过D8～D11的短路电流为系统侧短路电流即为3.832kA,而在D8～D11上侧短路时流过D8～D11短路电流为5台发电机短路电流之和，即为1.445＋2.149＝3.549kA，3.832>3.594，因此按照D8～D11断路器的额定开断电流不应小于断路器开断瞬间的短路电流周期重量。即断路器额定开断电流INbr≥Id’’〔4〕按动稳定电流校验：电器准许通过动稳定电流ies不小于短路冲击电流ish即ies≥ish=×〔5〕按热稳定校验：Qk=其中＝==3.832kA带进上式得Qk=kA2.s那么Qt≥QkkA2.sB.对G12～G23隔离开关的选择：1、按额定电压选择：UN≥110kV；2、按额定电流选择：IN≥ImaxkA3、按动稳定电流校验ies≥ish4、按热稳定校验：Qt≥QkkA2.s选择D8～D11为SW4-110型断路器选择G12～G23为GW4－110型隔离开关表所选各设备技术数据与计算数据设备参数SW4-110GW4－110计算数据UN〔kV〕110110UN〔kV〕110IN〔A〕1000630Imax〔A〕326INbr(kA)--Id’’(kA)It2×t24=39692024＝1600Qk(kA2.s)ies(kA)5550ish(kA)对D12断路器和G24,G25隔离开关选择.对母联断路器D12的选择：〔1〕按额定电压选择：断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压，即UN≥110kV；〔2〕按额定电流选择断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流，即IN≥Imax＝＝kA〔3〕按开断电流选择：假设在D12上，下侧短路时，其短路电流根基上7.426kA，断路器的开断电流INbr不应小于断路器开断开断瞬时的短路电流周期重量。即断路器额定开断电流INbr≥Id’’〔4〕按动稳定电流校验：电器准许通过动稳定电流ies不小于短路冲击电流ish即ies≥ish=×〔5〕按热稳定校验：Qk=其中＝kA=kA=7.152kA带进上式得Qk=kA2.s那么Qt≥QkkA2.sB.对母联隔离开关G24～G25的选择：1、按额定电压选择：UN≥110kV；2、按额定电流选择：IN≥Imax＝261kA3、按动稳定电流校验ies≥ish4、按热稳定校验：Qt≥QkkA2.s选择D12为SW6-110型断路器选择G24～G25为GW4－110D型隔离开关表所选各设备技术数据与计算数据设备参数SW6-110GW4－110D计算数据UN〔kV〕110110UN〔kV〕110IN〔A〕12001000Imax〔A〕261INbr(kA)--Id’’(kA)It2×t24=39692524＝2500Qk(kA2.s)ies(kA)8080ish(kA)对方案Ⅰ所选断路器，隔离开关汇总如下：表方案Ⅰ所选各断路器隔离开关技术数据断路器断路器型号隔离开关隔离开关型号SW6－110GW4－110DSW4－110GW4－110SW6－110GW4－110DGN2－10电流互感器的选择[6]〔1〕110kV侧电流互感器的选择①型号的选择选择LVQB-110型S气体尽缘电流互感器，其参数如下：表所选电流互感器技术数据电流互感器额定电压额定电流短时热稳定电流〔kA〕耐受冲击电流LVQB-110110150050115②按额定电流选择依据该水电站主变压器容量为250＋100＝200MVA，其额定电压为110kV，那么主变压器110kV侧的工作电流为，所选电流互感器一次额定电流为1500A，满足该水电站一次负荷电流变化的要求。③按动稳定校验LVQB-110型电流互感器的动稳定电流为＝115kA,大于该水电站110kV侧短路时的冲击电流,满足动稳定要求。④按热稳定校验LVQB-110型电流互感器热稳定电流为＝50kA，大于该水电站110kV,侧短路时的稳定电流7.152kA，满足热稳定要求。①型号的选择选择LZZBJ9-12/175b/2s型电流互感器，其参数如下：表所选电流互感器技术数据电流互感器额定电压额定电流短时热稳定电流〔kA〕耐受冲击电流LZZBJ9-12/175b/2s315080160②按额定电流选择依据发电机的容量47.368MVA,其额定电压为10.5kV，那么发电机出口处的工作电流为，所选电流互感器一次额定电流为3150A，满足该水电站一次负荷电流变化的要求。③按动稳定校验LZZBJ9-12/175b/2s型电流互感器的动稳定电流为＝160kA,大于该水电站发电机出口处的冲击电流，满足动稳定要求。④按热稳定校验LZZBJ9-12/175b/2s型电流互感器热稳定电流为kA电压互感器的选择型号的选择110kV侧选择WVB110-20(H)型电压互感器其各参数如下：表4.10所选电压互感器技术数据电压等级选择型号额定电压额定尽缘水平110kVWVB110-20(H)一次/二次选择最高电压126kV选择尽缘耐压185kV额定雷电冲击电压450kVJDZX10-12BG选择最高电压12kV选择尽缘耐压185kV额定雷电冲击电压450kV避雷器的选择[7]110kV侧避雷器的选择(1)避雷器型号的选择：选择Y10W5-110/260型无间隙氧化锌避雷器。其参数为：表所选避雷器技术数据型号系统额定电压〔kV〕避雷器额定电压〔kV〕避雷器持续运行电压〔kV〕雷电冲击电流下残压〔峰值〕不大于〔kV〕陡波冲击电流下残压〔峰值〕不大于〔Kv〕Y10W5-110/26011010073260291(2)按额定电压选择：,所选避雷器额定电压为110kV大于94.5kv，满足额定电压要求。(3)按持续运行电压选择：110kV系统相电压为126/,所选避雷器持续运行电压有效值为73kV，大于72.75kV，故满足持续运行电压要求。(4)按雷电冲击残压选择：110kV变压器额定电流冲击〔内外尽缘〕耐受电压〔峰值〕450kV，避雷器标称放电电流引起的雷电冲击残压为：,所选避雷器雷电冲击电流下残压〔峰值〕不大于260kV，该值小于321kV,故满足雷电冲击残压的要求。(5)按陡波冲击电流选择：110kV变压器的内尽缘截断雷电冲击耐受电压为550kV，其陡波冲击电流下残压为，所选避雷器陡波冲击电流下残压〔峰值〕不大于291kV,该值小于393kV,故满足陡波冲击电流下的残压要求(1)避雷器型号的选择：选择Y5WS5-17/50L型避雷器。其参数为：表所选避雷器技术数据型号系统额定电压〔kV〕避雷器额定电压〔kV〕避雷器持续运行电压〔kV〕雷电冲击电流下残压〔峰值〕不大于〔kV〕陡波冲击电流下残压〔峰值〕不大于〔Kv〕Y5WS5-17/50L101750(2)按额定电压选择：,所选避雷器额定电压为17kV大于8.6kv，满足额定电压要求。(3)按持续运行电压选择：,所选避雷器持续运行电压有效值为8.6kV，大于6.64kV，故满足持续运行电压要求。(4)按雷电冲击残压选择：10kV发电机额定电流冲击〔内外尽缘〕耐受电压〔峰值〕75kV，避雷器标称放电电流引起的雷电冲击残压为：,所选发电机雷电冲击电流下残压〔峰值〕不大于51.8kV，该值小于53.57kV,故满足雷电冲击残压的要求。(5)按陡波冲击电流选择：10kV发电机的内尽缘截断雷电冲击耐受电压为75kV，其陡波冲击电流下残压为，所选避雷器陡波冲击电流下残压〔峰值〕不大于51.8kV,该值小于53.57kV,故满足陡波冲击电流下的残压要求。尽缘子的选择：-10F型110kV侧母线和线路侧选择ZS2-110/1500型母线选择[8]：110kV主母线的选择.母线类型的选择：110kV主母线选择LF－21Y－80/72型铝锰合金管母线。按母线长期工作电流选择110kV主母线的长期工作电流为,所选母线的长期准许电流为1900A,可得温度校正系数0.81，那么导体长期准许电流为19000.81＝，大于110kV主母线的长期工作电流1305A，故满足母线长期工作电流要求。按热稳定校验要求选最小截面：110kV侧三相短路周期重量稳态值为7.152kA，热稳定系数C=87，时刻＝0.2s，那么代进公式得：＝＝而所选母线的截面S＝954mm，大于热稳定最小截面，故所选母线满足热稳定的要求。按电晕电压校验：因为晴天不可出现可见电晕要求管型母线最小截面为30mm,选择管型母线的型号为80，满足电晕校验要求。110kV进线选择线类型的选择：110kV主变压器出线选择LGJ－400/50钢芯铝绞线按母线长期工作电流选择较大容量变压器出口处的长期工作电流为,所选母线的长期准许电流为898A,可得温度校正系数0.81，那么导体长期准许电流为8980.81＝727A，大于551A.故满足母线长期工作电流要求。按热稳定校验要求选最小截面：由＝，所选导体的截面为S=，大于热稳定最小截面，故所选母线满足热稳定的要求。按电晕电压校验：因为有电晕电压校验的110kV软导体型号为LGJ－70，所选母线比此大，，故满足电晕校验要求。10.5kV发电机出口处的母线选择：母线类型的选择：10.5kV发电机出口处的母线选择LF－21Y－130/116型铝锰合金管型母线。按母线长期工作电流选择发电机出口处的长期工作电流为,所选母线的长期准许电流为3511A,可得温度校正系数0.81，那么导体长期准许电流为35110.81＝2844A，大于2735A.故满足母线长期工作电流要求。按热稳定校验要求选最小截面：由＝=1441mm，所选导体的截面为S=2705mm，大于热稳定最小截面，故所选母线满足热稳定的要求按电晕电压校验：因为晴天不可出现可见电晕要求管型母线最小截面为30mm,选择管型母线的型号为130，满足电晕校验要求。4.2对方案Ⅱ的各主设备选择其接线图如下：图4-2方案Ⅱ主接线图分析：因为方案Ⅰ和方案Ⅱ除主接线外其余局部接线形式相同，故方案Ⅱ的与方案Ⅰ的相对应，故其型号也相同。方案Ⅱ的的校验与方案Ⅰ的校验相同，故其相对应的型号也相同，方案Ⅱ的与方案Ⅰ的校验相同，故其对应的型号也相同。对断路器和隔离开关的选择。左侧短路时的短路电流为3.832＋2.149＝5.981kA，右侧短路时的短路电流为3.832＋1.445＝5.277kA，其左侧短路时的短路电流大于右侧短路时的短路电流，故应按左侧短路时来选择设备。但的短路电流小于短路时的短路电流，两者电压等级又相同，因此也适用于也适用于.综合上述分析，方案Ⅱ所选断路器和隔离开关型号如下：表Ⅱ各断路器隔离开关技术数据断路器断路器型号隔离开关隔离开关型号SW6－110GW4－110DSW4－110GW4－110SW6－110GW4－110DSW6－110GW4－110DGN2－10技术经济比立由方案Ⅰ和方案Ⅱ的断路器和隔离开关设备表可瞧出，两方案的隔离开关台数相同，但方案Ⅱ比方案Ⅰ多一台SW6－110型断路器，因此方案Ⅱ比方案Ⅰ投资较大，且由于方案Ⅰ是双母接线，其可靠性又比方案Ⅱ的单母分段带旁母可靠性高，综合考虑方案Ⅰ比方案Ⅱ即经济又可靠，应选择方案Ⅰ为最终主接线方案。第五章发电机继电保卫原理设计及保卫原理5.1初步分析发电机的平安运行对电力系统和本水电厂供电系统的稳定运行起着决定性的作用。因此，在发电机上必须装社比立完善的继电保卫装置。依据有关规程，应对以下故障及异常运行方式设置继电保卫装置[9]。1定子绕组相间短路；2定子绕组匝间短路；3定子绕组接地短路；4外部短路引起的过电流；5对称过负荷；6励磁回路一点或两点接地故障；本水电厂发电机保卫装置的设置可依据以上原那么并结合具体情况进行，一般能够设置以下保卫：纵差保卫主保卫跳闸复合电压启动的过电流保卫作差动保卫后备及外部故障远后备跳闸横差保卫定子绕组匝间的保卫跳闸过负荷保卫异常运行延时动作发出信号定子单相接地防护定子单相接地的保卫跳闸励磁回路两点接地保卫转子一点或两点接地，投进保卫装置跳闸因为5台发电机型号一样，且F1,F2,F3,F4,对称，故只需对F1进行保卫整定，F2,F3,F4的保卫整定与F1相同，再对F5进行保卫整定，就可完成该水电站5台发电机的保卫整定。5.2对F1的保卫整定计算1短路电的分析计算及电压电流互感器的变比选定:由短路电流的计算结果可知，F1的最大短路电流为13.249kA,而F1出口额定电流为＝2.605kA,因此电流互感器的变比级次应该为3000/5，即电流互感器变比为＝600，电流互感器变比为10.5/0.1＝105。2各种保卫的整定计算[10]：纵差保卫的整定:动作电流Idz应按躲过外部短路时流过保卫装置的最大不平衡电流Ibp即Idz＝KkI=KkkfzqktxfiId.zd×1××××103×662.45＝。Kk可靠系数，采纳1.3;I计算不平衡电流；kfzq非周期重量碍事的系数，取＝1；ktx电流互感器的同型系数，取ktx＝0.5；Id.zd发电机外部三相短路时,流过保卫最大周期性短路电流，Id.zdkA为防止保卫在电流互感器二次回路断线时误动作，保卫动作电流应该大于发电机最大负荷电流；Idz＝KkINf×2.605＝Kk可靠系数，取Kk＝1.3;INf发电机的额定电流；取以上计算中较大者，作保卫的动作电流，故Idz＝,那么差动继电器动作电流为Idz.j＝。nl电流互感器的变比；kjx接线系数，取kjx＝1c.灵敏度：klm==3.39>2满足灵敏度要求。I最小短路电流，即在单机运行情况下，发电机出口两相短路电流；差动回路断线监视器的动作电流应大于正常运行时的最大不平衡电流Ibp，可按照一下经验公式整定：Idz.j×Inf/nl==.2)横差保卫的整定：保卫动作电流按照躲过外部短路故障最大不平衡电流整定，由于不平衡电流特别难确定，因此在工程设计中依据运行积存的数据计算。即Idz＝0.2Inf×2605＝521A那么继电器动作电流为：Idz.j＝521/600＝3〕定子单相接地保卫整定保卫动作电流依据外部发生单相接地并伴随外部两相短路的选择性来选择，需要躲过发电机固有电容电流和不平衡电流，且一次动作电流不超过5A.Idz=Ijdf被保卫发电机的接地稳态电容电流，对45MW额定容量电压为10.5kV，发电机取Ijdf＝I闭锁继电器一次不平衡电流取I=Kk’’可靠系数，取1.5；Kh返回系数，取0.85；故Idz===4.43,小于5A。4〕励磁回路两点接地保卫当发电机励磁回路发生两点接地故障时，局部励磁线圈将被短路，由此由于气隙磁势的对称性遭到破坏，可能使转子产生剧烈振动，因此在发电机上需要装设励磁回路两点接地保卫，该装置只设一套,并仅在励磁回路中出现稳定性的一点接地时才投进工作。5〕复合电压闭锁过电流保卫的整定校验：复合电压闭锁过电流保卫是发电机后备保卫，它选择性是用阶梯时限特性来满足的，因此，在整定电流电压元件时只需要考虑躲过正常运行时相应值就够了，其整定计算如下：a电流计电器动作电流为：I=＝××103×600)=Kk可靠系数,取kk=1.2；kh返回系数，取kh＝0.85；nl电流互感器变比；INf发电机额定电流b.按照躲过正常运行时不平衡电压落为条件整定，负序电压继电器动作电压，UNf/nY××103/1.05=6V,UNf发电机额定电压；nY电压互感器变比；c.动作时限：作为远后备保卫，发电机过电流保卫时限应该比连接在发电机电压母线上的其他设备的保卫装置最大时限还要大1－2个时刻级差△t(一个△t一般为0.5s),即t＝tmax+(1～2)△t。6．过负荷保卫整定校验：过负荷保卫是动作于信号的保卫，考虑到过负荷对称性，该保卫只有一相中装设，并与过电流保卫共用一组互感器，保卫由电流继电器及时刻继电器组成。电流继电器动作值按照下式计算：=Kk可靠系数，取=1.05；KhINf发电机额定电流nl电流互干器变比；过负荷保卫动作时限比过电流保卫长，一般为9～10s.5.3对F5的保卫整定计算：1短路电的分析计算及电压电流互感器的变比选定:由短路电流的计算结果可知，F1的最大短路电流为12.535kA,而F5出口额定电流为＝2.605kA,因此电流互感器的变比级次应该为3000/5，级电流互感器变比为＝600，电流互感器变比为10.5/0.1＝105。2各种保卫的整定计算[11]：纵差保卫的整定:动作电流Idz应躲过外部短路时流过保卫装置的最大不平衡电流Ibp即Idz＝KkI=KkkfzqktxfiId.zd×1××××103×626＝。Kk可靠系数，采纳1.3;I计算不平衡电流；kfzq非周期重量碍事的系数，取＝1；ktx电流互感器的同型系数，取ktx＝0.5；Id.zd发电机外部三相短路时,流过保卫最大周期性短路电流，Id.zdkA为防止保卫在电流互感器二次回路断线时误动作，保卫动作电流应该大于发电机最大负荷电流；Idz＝KkINf＝×＝Kk可靠系数，取Kk＝1.3;INf发电机的额定电流；取以上计算中较大者，作保卫的动作电流，故Idz＝,那么差动继电器动作电流为Idz.j＝。nl电流互感器的变比；kjx接线系数，取kjx＝1c.灵敏度：klm=.=3.2>2，满足灵敏度要求。I最小短路电流，即在单机运行情况下，发电机出口两相短路电流；差动回路断线监视器的动作电流应大于正常运行时的最大不平衡电流Ibp，可按照以下经验公式整定：Idz.j×Inf/nl==.2)横差保卫的整定：保卫动作电流按照躲过外部短路故障最大不平衡电流整定，由于不平衡电流特别难确定，因此在工程设计中依据运行积存的数据计算。即Idz＝0.2Inf×2605＝521A那么继电器动作电流为：Idz.j＝521/600＝3〕定子单相接地保卫整定保卫动作电流依据外部发生单相接地并伴随外部两相短路的选择性来选择，需要躲过发电机固有电容电流和不平衡电流，且一次动作电流不超过5A.Idz=Ijdf被保卫发电机的接地稳态电容电流，对45MW额定容量电压为10.5kV，发电机取＝I闭锁继电器一次不平衡电流取I=Kk’可靠系数，取1.5；Kk’’可靠系数，取Kk’’Kh返回系数，取0.85；故Idz===4.43,小于5A。4〕励磁回路两点接地保卫当发电机励磁回路发生两点接地故障时，局部励磁线圈将被短路，由此由于气隙磁势的对称性遭到破坏，可能使转子产生剧烈振动，因此在发电机上需要装设励磁回路两点接地保卫，该装置只设一套,并仅在励磁回路中出现稳定性的一点接地时才投进工作。5〕复合电压闭锁过电流保卫的整定校验：复合电压闭锁过电流保卫是发电机后备保卫，它选择性是用阶梯时限特性来满足的，因此，在整定电流电压元件时只需要考虑躲过正常运行时相应值就够了，其整定计算如下：a电流计电器动作电流为：I=＝××103×600)=Kk可靠系数,取kk=1.2；kh返回系数，取kh＝0.85；nl电流互感器变比；INf发电机额定电流b.按照躲过正常运行时不平衡电压落为条件整定，负序电压继电器动作电压，Unf/nY××103/1.05=6V,Un发电机额定电压；nY电压互感器变比；c.动作时限：作为远后备保卫，发电机过电流保卫时限应该比连接在发电机电压母线上的其他设备的保卫装置最大时限还要大1－2个时刻级差△t(一个△t一般为0.5s),即t＝tmax+(1～2)△t。6〕．过负荷保卫整定校验：过负荷保卫是动作于信号的保卫，考虑到过负荷对称性，该保卫只有一相中装设，并与过电流保卫共用一组互感器，保卫由电流继电器及时刻继电器组成。电流继电器动作值按照下式计算：==Kk可靠系数，取=1.05；KhInf发电机额定电流nl电流互干器变比；过负荷保卫动作时限比过电流保卫长，一般为9～10s.第六章计算机监控系统方案论证选择6.1系统功能该水电站计算机监控系统应该实现以下一些功能[12]：通过现地操纵单元(LCU)和现场智能操纵单元对实时数据(全厂的开关量、模拟量、脉冲量、电气量、温度量等)进行采集、运算并以一定的格式存进实时数据库，供计算机系统实现画面显示及更新、操纵调节、记录检索、操作指导、事故记录分析、制表打印及完成各种计算、操纵等设计功能时使用。系统不仅将各类信息汇总到简报窗口，而且依据信息的不同类型进行分类，自动完成事件顺序记录、故障信息记录、开关量变位记录、越限报警记录、系统自诊断记录等，形成定长的历史存盘