《110kV水电站设计》13000字

110kV水电站设计水电站对电力系统具有一定的调控作用，它主要负责对电流和电压进行合理的转化，将其运行度量控制在一个稳定的范围，保证电能的稳定持续性供应。基于水电站区域性质的不同，发电厂的水电站一般呈升压的趋势，将电机发生的电能经过升压处理然后统一传输到高压电网中。本次设计进行了110kV水电站设计，按照电力工程设计方法和步骤，进行了负荷计算，主变压器选择，电气主接线设计。根据待建水电站实际电源情况，利用短路曲线查表法进行了短路计算，选取了各种电气一次设备。文章最后还进行了避雷针的选择和校验。关键词：110水电站；电气主接线；短路计算；避雷针目录TOC\o"1-1"\h\z\t"标题2,2,标题3,3"17749摘要 绪论1.1研究目的及意义电力电业的发展进程是关系着国情民生的其中的重要方面，我国是中国特色社会主义的国家，经济的飞速发展离不开电力行业，电力行业在安全管理前提下不断创新不断发展。随着社会经济的提升及科学技术的精进，国民对电力的消耗也正在提高，因而对电力需求也不断提高。但是现在的电力供需中出现一些不确定因素，所以就需要电力企业中所有员工想法一致，安全素养较高，能够一直学习灵活运用安全管理方法，努力提升故障预防及处理的能力。在生产过程中要充分发挥主观能动性，积极把握安全工作的进行，将安全作为促进企业深化改革的目标，经济发展得以保障。水电站的运行要求是安全可靠。而高品质、性能优越、使用寿命长、节约资源等特点的电气设备是人们追求的目标。因此，110kV水电站的设计成为电能部门研究的重要方向。在高速度发展的现代社会中，电力工业在国民经济中的作用已人所共知：它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大地影响人民的物质与文化生活水平的提高，影响整个社会的进步。人类社会中使用的能量的来源分为一次能源与二次能源[1]。一次能源指的是由自然界直接提供的能源，行业对电力的需求和运行可靠性的要求也在不断地增加。水电站会直接影响系统的安全和经济运行电力工业是国民经济发展的基础工业，其根本任务是提供充足、可靠的电能，以为现代化工业生产以及人民生活提供动力。在社会大家的生活都离不开电，城镇负荷日益增长，保持电能的正常供应是件迫在眉睫。本课题便是对110kV水电站电气部分的初步设计，本课题运用所学知识，将理论知识与实际水电厂背景相结合，设计了一个110kV综合自动化的水电站，为提供充足负荷、保障用电供能。电力电业的发展进程是关系着国情民生的其中的重要方面，我国是中国特色社会主义的国家，经济的飞速发展离不开电力行业，电力行业在安全管理前提下不断创新不断发展。随着社会经济的提升及科学技术的精进，国民对电力的消耗也正在提高，因而对电力需求也不断提高。但是尤其是某水电站的电力供需中总会出现一些不确定因素，所以就需要电力企业中所有员工想法一致，安全素养较高，能够一直学习灵活运用安全管理方法，努力提升故障预防及处理的能力。所以，在生产过程中要充分发挥主观能动性，积极把握安全工作的进行，将安全作为促进企业深化改革的目标，经济发展得以保障。水电站的运行要求是安全可靠。而高品质、性能优越、使用寿命长、节约资源等特点的电气设备是人们追求的目标。因此，110kV水电站的设计成为电能部门研究的重要方向。本课题运用所学知识，将理论知识与实际水电厂背景相结合，设计了一个110kV综合自动化的水电站。从互联网、知网、图书馆等途径，通过认真搜集水电站电气类、110kV水电站系统的相关文献、书籍来为论文撰写打下基础，为论文指引方向。通过参考文献，学习到“如何进行110kV水电站变压器设计选择”和“110kV水电站设计注意事项”为110kV水电站电气部分设计提供一定参考价值。1.2国内外研究现状分析近三年来，我国电力行业先进技术水平正迈进新的时代，行业对电力的需求和运行可靠性的要求也在不断地增加。而水电站会直接影响系统的安全和经济运行。很多专家学者在研究国外水电站的主接线通常都是用主母线的数量和母线分段的数量来形容其规模，结构型式相对简单。有些第三世界国家，由于电力网络结构刚刚起步，整个电网系统还不是很稳定，在进行水电站设计的时候甚至不允许主变压器并列运行，从现阶段的设计角度来看，可能是对整个电力系统网络稳定性的一种保护，但是如此发展下去，势必会为将来实现并列运行造成巨大的绊脚石，阻碍整个电力系统网络的发展。国外水电站水平接地体的材料都是铜导体，垂直接地极的材料基本上是铜棒或者铜包钢后者应用较为广泛。而且国外水电站接地系统的设计必须有单独的接地线将高压电气设备本体和主接地网连接起来，设备支架需单独与主接地网连接。在20世纪初始，西方国家首次提出了工程安全的管理理论，另外英国学者也发现了“工人事故倾向”的原理。在1929年，一名叫作海因里的美国学者希出版了《工业事故预防》一书，它解释了在发生事故之后的处理以及事故发生频率的原因等一些问题之间的联系。在20世纪中期，人们对于仪器、工艺、科学技术的需求逐渐增加，这也促使了工程理论的飞速发展。20世纪末期，我国为逐渐建立起的现代化工程安全管理体系作出努力。在改革开放时期，发展促进了企业具有项目管理的优良理念，同时国外的许多先进理念被引进并很好地结合了中国特色的工程安全管理形成了“中国新模式”。总体上来看，国内外110kV水电站的最终趋势是智能化。1.3原始资料分析2主变压器选择2.1主变容量确定本次发电厂电气主接线若采用单元接线，按照规定单元式接线发电厂主变压器容量S按照以下公式计算，选择容量，代入数据，得：MV.A本次设计为水电厂设计，水电厂厂用电率比较低，本次设计取厂用电率Kp为0.5%，PN为发电厂单机装机容量，为所选发电机组的功率因数，取值范围一般在0.8到0.9之间。从公式所得数值可得发电厂主变压器容量不得低于130.30MVA。2.2主变绕组连接方式与主变型式的确定2.2.1主变压器相数的选择110kV变压器一般都是选择三相变压器，电压等级较高的变压器才考虑单相变压器。而且单相变压器占地面积大，价格昂贵，运行过程损耗多，配电装置和继电保护设计结构复杂，后期检修维护复杂，倒闸操作工作量较大。因此，主变压器相数选择为三相变压器。2.2.2主变压器调压方式的选择有载调压在水电站需要调压时容易及时稳定住电压，降低了电压波动带来的危险。水电站作为当今市场上应用及其广泛的电力设备,伴随着各学科技术的发展,正逐步向智能化的方向发展。现代水电站在经济发展中具有很重要的地位[3]。国家规程和相关设计手册等文献规定110kV及以下水电站应采用一级有载调压变压器。因此本次设计舍弃无载调压，选择有载调压变压器。2.2.3连接组别的选择我们根据运行经验知道，水电站电气系统的可靠与否是一个十分重要的影响因素,与水电站电气接线有着密切联系[4]。变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。本次设计选择了两台变压器互为备用。因此应考虑好绕组连接方式。变压器绕组连接方式根据负荷需用有多种连接方式，如Y-△、△-Y、Y-Y、△-△等方式。我国电力系统实际运行中，N线和地线接在一起，这种连接方式轻易不会出现异常电压，还可以消除三次谐波，由于这些优点，在电力设计中广泛采用。因此，本次设计选择变压器绕组连接方式选用Y-△方式。2.2.4容量比的选择本次设计有两个电压等级，高压侧负荷容量与低压侧负荷容量相同，因此容量比为100/100。2.3.5主变冷却方式的选择表2-1主变冷却方式表主变冷却方式容量大小电压等级强迫油循环水冷60MVA以上110kV及以上强迫导向油循环冷75MVA以上120MVA以上110kV110kV330kV500kV油浸自冷31.5MVA以上50MVA以下35kV以下110kV强迫油循环风冷50MVA～90MVA110kV强迫油循环水冷60MVA以上110kV以下油浸风冷却方式12.5MVA～63MVA75MVA以下40MVA及以下35kV～110kV110kV110kV常见的主变压器冷却方式使用条件和要求见表2-1，参照表中的选择原则。一般容量较小的变压器冷却方式都选择自然风冷却方式。一般容量较大的变压器冷却方式都选择强迫油循环风冷却方式。本次选择的变压器容量为6300kVA，容量较小，选择自然风冷却方式。查电气设备手册得：型号SFP7-150000/220额定容量（KVA）150000额定电压（KV）阻抗电压百分数（%）13.6台数32.3厂用变压器确定厂用变压器计算容量如下：=595.24kV.A查电气设备手册得：型号SFF7-630/13.8额定容量（KVA）630额定电压（KV）高压13.82×2.5%低压10/10阻抗电压百分数（%）4.5台数3

3电气主接线的设计及方案选择随着我国工业经济的高速发展,对电能的供应需求越来越高[5]。电气主接线是电气一次设备按照某种连接方式，来实现电能分配、控制、传输的电路。电气主接线是电网发输变配用电的主体实现部分，是电力系统电能传输与使用的主要实现形式与主体支撑，无疑是电力系统的重要组成部分。电气主接线设计的科学与否关系到电力系统规划设计的成败。电气主接线设计不仅关系着电力系统运行的可靠性、灵活性和经济性，而且关系着电气检修的安全性、必要性与便利性。因此在电力系统设计中要做好电气主接线设计工作。3.1主接线类型的选取电力已经成为我们日常工作生活中不可缺少的一部分,尤其是对于区域经济发展而言,电力发挥着不可估量的作用[6]。电气主接线如何选择是水电站中电气设计的首要问题，也是有关电力系统非常重要的组成部分。主接线的类型联系整个电力系统的可靠性、自由性和节约性以及水电站自身的运作，对电气设备的应用、分配电压、继电保护还有控制手段都有很大的关系。应该参考电力系统以及水电站的具体情况来使用，以电源和插座为主要部分。为了方便电能的采集和分配，经常采用母线作为中间链路，接线简单明了，操作方便。现分别使用110kV以及13.8kV侧两种接线类型。3.2110kV侧母线布线方法选择110kV侧出线4回，考虑以下电气主接线形式：1.单母线的分段接线形式。总线分段以后，重要的住户能够从各种区段绘制两条反馈线。总线的一部分发生故障，而总线的另一部分仍然可以正常供电。2.带有旁边线路母线的单母线分段方式。母线分段方式可以提高供电的可靠性，另外改变旁路母线可以保证一条线路断路器发生故障或维修时线路不会停止供电。3.双母线的布线方法。双母线接线方法可以使一组母线按顺序修整，不中断电源。任一电路的母线隔离开关被修整的时候，断开隔离开关的其中一个电路和与隔离开关连接的那个母线组，另外的电路就能利用另外一母线组正常进行。在本次设计中，110kV侧满足“两线两变”的要求，同时发生故障的概率非常低，可以保证高压侧供电的可靠性。从操作简便和节省投资的角度来看，使用双母线接线的操作方式是可取的。3.313.8kV侧母线布线方法选择13.8kV侧无负荷，因此不考虑带母线的接线方式。在发电厂电气主接线设计中，不得不提的就是单元接线，具体接线图如图2-4所示。单元接线就是发电机与变压器串联接线。单元接线不需要母线和很多电气一次设备，这样就不需要对他们进行检修，不用担心他们出现故障，经济成本低，可靠性在某种意义上有所增强。但是缺点也很明显，一旦单元接线发生故障，发电机变压器回路都将故障，停止电力供应。单元接线常用于发电厂电气主接线中。图2.4单元式电气主接线

4短路电流计算4.1短路电流必要性根据我国电力系统实际运行经验数据分析，由于线路、设备老化，加上恶劣环境条件和人为因素，电力系统发生短路的可能性时刻存在着[31]。短路发生后，虽然电力系统继电保护在有限时间内可以切断短路源，将短路损失报的可能性降到最低，但是在一些特殊情况下也容易发生安全事故。但是为了避免这种安全隐患，我们再电力设计中要做好短路计算工作，这样在电气设备选型中可以留出足够的裕度，来避免短路瞬时带来的热效应和电动力效应，不至于引起电气设备和人体的损伤。短路计算的结果关系到电气设备校验和选型的整个过程，短路计算数值大，就应该选择电气参数优越的电气设备。短路计算的也影响着电气主接线选择和主要电气元件的继电保护整定计算和校验[4]。因此，可以说短路计算是电气设备选型、继电保护整定计算的基础，我们应该做好短路计算工作，准确计算短路计算相关数值。4.2三相短路计算基准容量：，=计算100MW机组G1、G2、G3阻抗标幺值X1、X3、X5：100MW机组G1、G2、G3升压变压器阻抗标幺值X2、X4、X6：厂用变压器阻抗4.3.1d1点短路电流计算由计算电路图做出d1点短路等值电路图如图4-1所示。图4-1d1点等值电路图图4-2d1点短路转移阻抗图将相同型号的发电机合并得系统转移电抗图如图4-2所示求电源系统的计算电抗=0.286发电机提供的短路电流查短路电流数值表，查得（G1G2G3）相应的0s、2s、4s时刻的电流标幺值并计算有名值。G1G2G3电流基准值：=0.937（kA）100MW机组G1、G2、G3对d1短路点0s时刻的电流标幺值I0*=3.993100MW机组G1、G2、G3对d1短路点0s时刻的电流有名值为：100MW机组G1、G2、G3对d1短路点2s时刻的电流标幺值I2*=3.049100MW机组G1、G2、G3对d1短路点2s时刻的电流有名值为：100MW机组G1、G2、G3对d1短路点4s时刻的电流标幺值I4*=3.043100MW机组G1、G2、G3对d1短路点4s时刻的电流有名值为：100MW机组G1、G2、G3对d1短路点提供的短路冲击电流取0s时刻的短路冲击电流100MW机组G1、G2、G3对d1短路点提供的短路热量=34.604（kA2.s）S为无限大功率电源得=6.25（1）系统提供的短路电流系统对d1短路点0s、2s、4s有名值为=3.138（kA）系统对d1短路点冲击电流系统对d1短路点短路热量d1点短路计算结果汇总如表4-1所示。表4-1d1点短路计算结果表时间s02.0004.000ishQkG1G2G3电流标幺值3.9933.0493.043G1G2G3电流有名值3.7432.8582.8529.79034.604S电流标幺值6.2506.2506.250S电流有名值3.1383.1383.1388.00239.385合计6.8805.9965.99017.79273.989综上所述，可得，d1点三相短路电流为6.880kA，短路冲击电流17.792kA，短路热量为73.989kA2.s。4.3.2d2点短路电流计算由计算电路图做出d2点短路等值电路图如图4-3所示。图4-3d2点短路等值电路图化简等值电路图得图4-4d2点短路等值电路化简图星型三角形变换可得S对短路点d2点的转移阻抗：G1、G3合并电源对短路点d2点的转移阻抗：化简电路得求计算电抗=0.656=0.282⑴系统提供的短路电流系统S对d2短路点0s、2s、4s时刻的电流=11.247（kA）系统S对d2短路点冲击电流ish=2.55=2.55×11.247=28.679（kA）系统S对d2短路点短路热量=11.2472×4=505.965（kA2.s）(2)发电机G1G3提供的短路电流查短路电流数值表，查得G1G3相应的0s、2s、4s时刻的电流标幺值并计算有名值。=9.844（kA）发电机G1G3对d2短路点0s时刻的电流标幺值I0*发电机G1G3对d2短路点0s时刻的电流有名值为：发电机G1G3对d2短路点2s时刻的电流标幺值I2*发电机G1G3对d2短路点2s时刻的电流有名值为：发电机G1G3对d2短路点4s时刻的电流标幺值I4*发电机G1G3对d2短路点4s时刻的电流有名值为：发电机G1G3对d2短路点冲击电流发电机G1G3对d2短路点短路热量(3)发电机G2提供的短路电流查短路电流数值表，查得G3相应的0s、2s、4s时刻的电流标幺值并计算有名值。=4.922（kA）发电机G2对d2短路点0s时刻的电流标幺值I0*发电机G2对d2短路点0s时刻的电流有名值为：发电机G2对d2短路点2s时刻的电流标幺值I2*发电机G2对d2短路点2s时刻的电流有名值为：发电机G2对d2短路点发电机G2对d2短路点4s时刻的电流标幺值I4*发电机G2对d2短路点4s时刻的电流有名值为：发电机G2对d2短路点冲击电流发电机G2对d2短路点短路热量d2点短路计算结果汇总如表4-2所示。表4-2d2点短路计算结果表时间s02.0004.000ishQkG1G3电流标幺值1.1601.6211.189G1G3电流有名值11.41915.95811.70529.872937.950G2电流标幺值3.8722.4152.348G2电流有名值19.05911.88711.55749.855636.599S电流标幺值2.6882.6882.688S电流有名值11.24711.24711.24728.679505.965合计41.72539.09134.509108.4072,080.514综上所述，可得，d2点三相短路电流为30.478kA，短路冲击电流79.727kA，短路热量为1574.549kA2.s。5电气设备选择及校验断路器校验除了常规的额定电压校验和额定电流校验外，还要进行热稳定校验，即比较二者的热稳定电流（It）或者热稳定发热量（QK）、动稳定电流（峰值电流Ies）、额定关合电流（峰值电流Ies）、额定开断电流（峰值电流Ies）等的校验。隔离开关校验除了常规的额定电压校验和额定电流校验外，还要进行热稳定校验，即比较二者的热稳定电流（It）或者热稳定发热量（QK）、动稳定电流（峰值电流Ies）等的校验。因为隔离开关没有灭弧装置，不能断开电流，所以没有开断电流/关合电流这些参数，不需要对此进行校验。电流互感器校验除了常规的额定电压校验和额定电流校验外，还要进行热稳定校验，即比较二者的热稳定电流（It）或者热稳定发热量（QK）、动稳定电流（峰值电流Ies）等的校验。母线要进行长期载流量校验、动稳定校验和热稳定校验。电气设备动稳定校验就是将电气设备的动稳定电流Ies和电气设备发生三相短路的冲击电流进行比较，如果电气设备的动稳定电流Ies大于短路冲击电流，则校验通过，否则校验失败。电气设备热稳定校验就是将电气设备的热稳定发热量（QK）和电气设备发生三相短路的产生的热量进行比较，如果电气设备的热稳定发热量（QK）大于短路产生的热量，则校验通过，否则校验失败。5.1断路器及隔离开关选择5.1.1110kV侧断路器实际运行中，110kV侧变压器最大负荷电流为==2.55×6.880=17.792kAd1点4S发热量为短路热量为73.989kA2.s。初步选择LW6-110/2000断路器，所选断路器额定数据见表5-1，根据表格中的热稳定电流，可得所选电气设备允许发热量为：Qyx=I2t=31.52×4=3969(KA)2•S对比表格中的断路器实际运行数据和所选断路器额定数据，断路器运行数据均小于所选断路器额定数据数据，因此断路器各个项目校验均通过，110kV侧断路器选择LW6-110/2000。表5-1所选断路器参数比较与校验计算结果表断路器运行数据LW6-110/2000额定数据校验结果UNS（kV）110UN（KV）110额定电压校验通过Imax1851.27IN（A）2000额定电流校验通过I〞（kA）6.880INbr（kA）31.5 开断电流校验通过Qk（kA）2S73.989It2t(KA)2S3969热稳定校验通过Ilm（kA）17.792Ibf80动稳定校验通过5.1.2110kV侧隔离开关选择实际运行中，110kV侧变压器最大负荷电流为==2.55×6.880=17.792kAd1点4S发热量为短路热量为73.989kA2.s。初步选择GW5-110隔离开关，所选隔离开关额定数据见表5-2，根据表格中的热稳定电流，可得所选隔离开关允许发热量为：Qyx=I2t=31.52×4=3969(KA)2•S对比表格中的隔离开关实际运行数据和所选隔离开关额定数据，隔离开关运行数据均小于所选隔离开关额定数据数据，因此隔离开关各个项目校验均通过，110kV侧隔离开关选择GW5-110。表5-2所选隔离开关参数比较与校验计算结果表隔离开关运行数据GW5-110额定数据校验结果UNS（kV）110UN（KV）110额定电压校验通过Qk（kA）2S73.989It2t(KA)2S3969热稳定校验通过Ilm（kA）17.792Ibf80动稳定校验通过Imax1851.27IN（A）600额定电流校验通过5.1.313.8kV断路器选择实际运行中，13.8kV侧变压器最大负荷电流为==2.55×41.725=108.407kAd2点4S发热量为短路热量为2080.514kA2.s。初步选择ZN28A-13.8/6000断路器，所选断路器额定数据见表5-3，根据表格中的热稳定电流，可得所选电气设备允许发热量为：Qyx=I2t=502×4=10000(KA)2•S对比表格中的断路器实际运行数据和所选断路器额定数据，断路器运行数据均小于所选断路器额定数据数据，因此断路器各个项目校验均通过，13.8kV侧断路器选择ZN28A-13.8/6000。表5-3所选断路器参数比较与校验计算结果表断路器运行数据ZN28A-13.8/6000额定数据校验结果UNS（kV）13.8UN（KV）13.8额定电压校验通过Imax5387.28IN（A）6000额定电流校验通过I〞（kA）41.725INbr（kA）50开断电流校验通过Qk（kA）2S2080.514It2t(KA)2S10000热稳定校验通过Ilm（kA）108.407Ibf125动稳定校验通过5.1.413.8kV隔离开关选择初步选择GN10S-13.8隔离开关，所选隔离开关额定数据见表5-4，根据表格中的热稳定电流，可得所选电气设备允许发热量为：Qyx=I2t=502×4=1000(KA)2•S对比表格中的隔离开关实际运行数据和所选隔离开关额定数据，隔离开关运行数据均小于所选隔离开关额定数据数据，因此隔离开关各个项目校验均通过，13.8kV侧隔离开关选择GN10S-13.8/6000。表5-4所选隔离开关参数比较与校验计算结果表隔离开关运行数据GN10S-13.8额定数据校验结果UNS（kV）13.8UN（KV）13.8额定电压校验通过Imax5387.28IN（A）6000额定电流校验通过Qk（kA）2S2080.514It2t(KA)2S10000热稳定校验通过Ilm（kA）108.407Ibf125动稳定校验通过5.2电压互感器选择电压互感器，顾名思义就是测量某个位置电压的电气一次设备。电力系统实际运行中，要实时监控某些地方的电压，如母线电压，进出线电压。这就必须依靠电压互感器采集电压信息。测量电压的用途不同，准确级也不一样。用于继电保护采集电压的精度可以适当低一些，准确级0.5就可以满足要求。用于计量电能采集的电压对准确级要求比较高，就需要准确级为0.2。本次设计110kV电压互感器参数为：变比110000/100,准确级0.2和0.5的组合，额定输出150/150/100VA,型号为TYD3-110。13.8kV电压互感器选择参数为：变比13800/100，准确级为0.2和0.5的组合，额定输出75/100/100VA，型号为JDZX10-13.8。5.3电流互感器选择5.3.1110kV侧电流互感器选择实际运行中，110kV侧变压器最大负荷电流为==2.55×6.880=17.792kAd1点4S发热量为短路热量为73.989kA2.s。初步选择LB7-110/600电流互感器，所选电流互感器额定数据见表5-5，根据表格中的热稳定电流，可得所选电气设备允许发热量为：Qyx=I2t=632×1=3969(KA)2•S对比表格中的电流互感器实际运行数据和所选电流互感器额定数据，电流互感器运行数据均小于所选电流互感器额定数据数据，因此电流互感器各个项目校验均通过，110kV侧电流互感器选择LB7-110/600。表5-5所选电流互感器参数比较与校验计算结果表电流互感器运行数据LB7-110/600额定数据校验结果UNS（kV）110UN（KV）110额定电压校验通过Imax1851.27IN（A）100额定电流校验通过Qk（kA）2S73.989It2t(KA)2S3969热稳定校验通过Ilm（kA）17.792Ibf120动稳定校验通过5.3.213.8kV侧电流互感器选择实际运行中，13.8kV侧变压器最大负荷电流为==2.55×41.725=108.407kAd2点4S发热量为短路热量为2080.514kA2.s。初步选择LZZBJ9-13.8/6000电流互感器，所选电流互感器额定数据见表5-1，根据表格中的热稳定电流，可得所选电气设备允许发热量为：Qyx=I2t=1002×1=10000(KA)2•S对比表格中的电流互感器实际运行数据和所选电流互感器额定数据，电流互感器运行数据均小于所选电流互感器额定数据数据，因此电流互感器各个项目校验均通过，13.8kV侧电流互感器选择LZZBJ9-13.8/6000。表5-1所选电流互感器参数比较与校验计算结果表电流互感器运行数据LZZBJ9-13.8/6000额定数据校验结果UNS（kV）0.4UN（KV）0.4额定电压校验通过Imax5387.28IN（A）6000额定电流校验通过Qk（kA）2S2080.514It2t(KA)2S10000热稳定校验通过Ilm（kA）108.407Ibf140动稳定校验通过5.4母线选择和校验5.4.1110kV侧母线选择和校验实际运行中，110kV侧变压器最大负荷电流为==2.55×6.880=17.792kAd1点4S发热量为短路热量为73.989kA2.s。根据所得的电流和母线工作电压，查阅电气设备手册，选择铝锰管型导体80/72，其参数如下表所示。（1）热稳定校验母线长期运行时通过的最大电流：所选母线满足要求。表110kV侧母线参数导体尺寸D/d（mm）导体截面（）导体载流量（A）截面系数W（）惯性半径惯性矩95419007.32.6969.2表5-14铝锰合金管型导体100/90参数导体尺寸D/d（）导体截面积（）导体最高温度为下值时载流量（A）截面系数w（）惯性半径（）惯性矩I（）允许应力自重70℃80℃100/9014912350205433.83.3616988204.08查设计手册可知，在基准温度θ0为25℃下，最高运行工作温度为70℃，长期允许载流量Ig为2350A，需要换算为本地区最高温度θ为40℃的长期允许载流量，具体过程如下：其中Kθ为折算系数按短路前导体的工作温度为70℃，查得热稳定系数为87取短路时间tk=4s，由前面短路计算可知，则=1829.987最小母线截面积为=524.25<954根据该母线符合热稳定校验要求。 3）动稳定校验（a）短路电动力：当各相布置同一平面时为其中：ish短路冲击电流，相间距离，取7m；振动系数，取1。（b）母线所受的最大弯矩应力为=3.05×105其中：L—跨距长度（m）取1.2W—母线截面系数（m3），铝锰合金的最大允许应力为88.2×106，满足动稳定校验要求。5.5开关柜选择开关柜有高低压之分，高压开关柜装设高压电气一二次设备，实现高压设备运行控制与电力信息监测和显示等功能。低压开关柜通常包括PT柜、低压出线柜、无功补偿柜、母联柜等，PT柜实现电压测量与显示，给监测和控制、保护等提供电压信息的功能。低压出线柜实现低压侧线路电源输出的功能，无功补偿柜实现无功功率补偿的功能。由前文可知，本次设计选用屋内配电装置，通过高低压开关柜实现，通过对比市面上高低压开关柜的厂家，决定10kV侧开关柜采用KYN28A-13.8移开式交流封闭开关设备。

6防雷保护设计6.1雷电危害我国地大物博，夏季来临，各个地区暴风雨十分常见。电力系统运行经常要遭受雷击的考验，根据公开的资料就可以看出雷击引起的电力故障屡见不鲜。早些年还因为雷击引起了电力事故，后来人们对此注意了防范，采取了一些行之有效的方法，电力系统遭受雷击引起的电力事故才逐步减少。由此可见，在电力设计中要做好防雷保护设计。雷击过电压和过电流引起的热效应和机械效应，我们针对性的措施就是防止直击雷的措施。针对上述所说的雷击过电压和过电流引起的电磁效应，我们针对性的防雷措施就是防止雷电侵入波措施，下面针对这两种雷击原因，具体阐述不同的措施。6.2直击雷防护对于110kV水电站，电压等级较高，需要架设避雷针，本次架设4根避雷针，位于水电站的四个角。避雷针是防止直接雷击过电压的主要设备，它所以能对其周围的电气设备起到保护作用是因为它能引雷，并且通过良好的接地装置把雷云的电荷泄入大地。而且要做好防雷接地工作。查相关文献知，电力工程防雷设计规范要求系统接地电阻要小于4Ω。下面选择和校验接地装置。工程应用中一般选择镀锌钢管和镀锌扁钢配合焊接在一起实现。初步选择镀锌钢管规格为长度为2.5m、φ50mm，数量16根。镀锌扁钢规格为40mm4mm。镀锌扁钢主要用于镀锌钢管相互之间的焊接。镀锌钢管在水电站三面均匀布置，垂直插入地下，相互两根钢管之间的距离为5m，镀锌钢管顶端离地面约0.6m。接地装置经过镀锌扁钢将镀锌钢管焊接都在一起，共同接入大地。水电站中所有接地干线都要牢固引接在接地装置上。高低压配电室、变压器室都需要接地线，一般都会引出一条接地干线。上述接地装置的接地电阻按如下公式计算。代入数据得到：接地装置电阻小于4Ω，满足电力工程关于防雷接地要求。单支避雷针的保护范围单支避雷针的保护范围如图6.1所示。在被保护物高度水平面上，其保护半径可按下式计算当≥时,＝(h—)P当<时,＝(1.5h—2)P当h≤30m时,P=1；当30m＜h≤120m时，P＝。图7.1单根避雷线的保护范围两支等高避雷针两针联合保护范围如图7.2所示内测范围按下式计算： 图7.2两等高避雷针的保护范围本设计采用四支以上等高避雷针多行成的四角形，分成两个三角形后，分别按三支等高避雷针的方法计算确定保护范围，如图7.3图7.3四支避雷针等效图（1）划分1、2、3号针保护范围避雷针：：：避雷针：：：避雷针：：： 划分1、3、4针保护范围避雷针：::避雷针：::避雷针：::6.3雷电侵入波防护雷击时会产生巨大的电磁效应，顺着导体进入电气设备，如果不加防范，会给电气设备和人体带来危险。一般会在可能遭受雷电侵入波的电气设备处装设避雷器达到防护的目的。避雷器两端一端接要保护的电气设备，一端接大地，在系统没有遭受雷电侵入波的时候，避雷器两端没有压差，避雷器短路，呈高阻态，对系统运行没有任何影响。相反，避雷器在系统遭受到雷电侵入波的时候，由于雷电巨大的电磁效应，会产生高电压和高电流，避雷器两端会有一个巨大的压差，避雷器导通，将高电压和电流迅速导入到大地上，从而确保电气设备和人体的安全。本次电力设计中，在主变压器，电压互感器，无功补偿装置等地方均安装避雷器，以此防止雷电侵入波对电气设备的损害。本设计中13.8kV侧避雷器选择YH1.5W-17/40,110kV侧避雷器选择HY5WZ-72/186W。

7电力系统继电保护配置7.1电力系统继电保护必要性为了避免电网安全稳定运行遭到破坏，这就需要电力系统继电保护装置的精准动作，只要按照国家规程要求对系统中的一次设备配置相应的保护，主保护和后备保护相互配合，主保护里的各个保护、后备保护里的各个保护都能响应选择性、速动性、灵敏性、可靠性等要求，就可以确保电力系统时时刻刻安全稳定运行。然而对于不同的电力系统需要配置不同的保护，这样才可以最大程度满足经济性和可靠性的要求。205277.2变压器保护配置随着我国电力事业迅猛发展，电网的规模不断得到扩大，其密度也越来越密集这时候电力变压器也在不断接受外界负荷的挑战，伴随着越来越多的故障发生。在超高压的输电设备中，需要大型的电力变压器进行维持，但是一旦有故障发生，会直接致使超高压输电设备进入瘫痪状态，对社会财产造成严重的损失。所以，为了维持电网的稳定性、安全性，必须对电力变压器继电保护作出严格的审查与检验，保证其满足供电需求。根据发GB/T14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程，确定变压器组保护配置。由第二章主变压器选择结果可知，220kV变压器配置双套保护，每套保护含差动保护、电流速断保护、复合电压过电流保护、零序过电流保护、零序过电压保护和过负荷保护等，配置单套非电量保护，非电量保护要求：（1）本体重瓦斯引入接点，发信号和跳主变各侧开关；（2）有载调压重瓦斯引入接点，发信号和跳主变各侧开关；（3）本体轻瓦斯引入接点，发告警信号；（4）有载调压轻瓦斯引入接点，发信号；（5）主变压力释放引入接点，发信号；（6）主变油温过高引入接点，发信号；（7）主变油位异常引入接点，发信号；205277.3主变压器差动保护整定计算采用BCH-2型差动继电器的计算。首先要准确确定用于变压器差动保护的电流互感器规格。具体校验过程见5.6节，这里不再赘述，只给出额定电流的校验。表6.1电流互感器参数选择计算结果UN（kV）（A）电流互感器的接线方式电流互感器一次侧计算值选用电流互感器变比电流互感器二次额定电流（A）110617.09星型617.09800/53.8613.85387.28星型5387.286000/54.49变压器10kV侧额定电流最大，因此在整定计算中将变压器低压10kV侧作为基本侧。其次，要确定变压器继电保护动作电流。该电流要按各个故障动作电流中最大的电流来计算，主要包括变压器励磁涌流Idz,该电流可以按以下公式求得，代入数据，得：==1.5×5387.28=8080.92A最大不平衡电流Iop.max，可按以下公式计算，代入数值，得==（1×1×0.1+0.05+0.05+0.05）×30.738=7.68kA==1.3×7.68=9.99kA躲过电流互感器二次侧回路断线而引起的电流变动,该电流数值大小等于变压器低压侧额定电流数值的1.3倍，用公式表示如下所示，并代入数据，得。==1.3×5387.28=7003.46A取变压器继电保护动作电流为9.99kA，该电流为继保一次侧动作电流，要按下面公式换算为二次侧电流，代入数值，得。=A接下来要按下列公式，并代入数值确定继电器的基本线圈、平衡线圈的匝数=A实际选用为8匝，取=7匝，匝接下来要按下列公式，并代入数值，确定实际差动电流为=A进而可以根据上面的公式，计算求出变压器继电保护装置实际动作电流==71.36A非基本侧线圈匝数可以按下面公式求得，并代入数值，得:=取=2匝校验值，按下面公式求得，并代入数值，得:=%＜5%满足要求还要对该保护进行灵敏度校验。d3点三相短路电流为30.738kA，10kV两相电路归算到110kV侧为=kA将上述10kV侧两相短路电流最小值，根据下面公式，折算到保护电路中继电器动作电流，代入数值，得=A高压110kV侧继电器动作电流，可按以下公式求得，代入数值到公式，可得=A本次设计继电保护灵敏度为灵敏度校验通过。7.4变压器后备保护的整定变压器后备保护作为主保护的补充，在继电保护配置中也有着不可忽视的至关重要的作用。本次后备保护采用复合电压起动的过电流保护，下面介绍整定计算具体过程，首先对110kV侧动作电流进行整定，按以下公式计算，并代入数值，得：A还要对110kV侧变压器后备保护装置的负序电压，按以下公式进行进行整定kV后备保护还要配备变压器过负荷保护，按以下步骤整定：首先对110kV侧变压器过负荷保护动作电流进行整定，按以下公式计算，并代入数值，得：A其次，对110kV侧变压器过负荷保护动作时限进行整定，取s，一般动作于信号。

参考文献[1]于永源，杨绮雯.电力系统分析（第三版）[M].北京：中国电力出版社，2007[2]马永翔，李颖峰.发电厂水电站电气部分[M].北京：北京大学出版社，2010[3]马永翔,高电压技术[M].北京：北京大学出版社，2009[4]马永翔，王世荣.电力系统继电保护[M].北京：北京大学出版社，2006[5]孙成普.水电站及电力网设计与应用[M].北京：中国电力出版社，2005