風江水電站2×65MW設計

1、風江水電站2X65MW設計摘要本畢業(yè)設計主要是對風江水電站電氣部分進行設計，該水電站的總裝機容量 為2X 65=130MW。主接線方式采用單母線分段接線。主要內(nèi)容包括主接線方案 設計、主要設備選擇、短路電流計算、電氣一次設備的選擇、計算。通過對水電 站的一次主接線設計、短路電流的計算及主要電氣設備的選行型及參數(shù)確定，較 為細致地完成了風江水電站的設計。畢業(yè)設計的過程是將理論與實際相結合的實踐過程，起到學以致用，鞏固和 提升了對電氣工程及自動化專業(yè)所學知識的運用和理解，樹立工程設計的觀念， 提高了電力系統(tǒng)設計的能力。通過畢業(yè)設計，讓我們理論聯(lián)系實際，系統(tǒng)、全面 地掌握所學知識，培養(yǎng)我們分析問題、

2、工程計算和獨立工作的能力，讓我們樹立 工程觀點，初步掌握發(fā)電廠電氣部分的設計方法。并在計算、分析和解決工程實 際問題等方面得到訓練，為今后從事電力行業(yè)有關設計、運行、科研等方面的工 作奠定堅實的理論基礎。這次畢業(yè)設計的課題來源于風江水電站，主要針對風江水電站在電力系統(tǒng)的 地位，擬定本電廠的電氣主接線方案，通過經(jīng)濟技術經(jīng)濟比較，確定推薦的最佳 方案，并對其進行短路電流計算，對發(fā)電廠用電設備進行選擇，然后對各級電壓 配電裝置進行設計。在這些設計過程中需要用到各種電力工程設計手冊，并借用 CAD輔助繪圖工具繪制電氣主接線圖。通過本論文的研究，可以使風江水電站安全、可靠、經(jīng)濟地在系統(tǒng)中運行， 保證其持

3、續(xù)可靠、穩(wěn)定地供電，同時也能提高自己使用CAD、word等軟件的能 力，培養(yǎng)了自己工程設計的概念，是對大學5年所學理論知識與實踐的融會貫通 的結晶。關鍵詞:發(fā)電廠 變壓器 主接線短路電流計算設備選型繼電保護 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 風江水電站基本資料4 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 第一章電氣主接線設計6 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 1.1發(fā)電站電氣主接線的意義6 HYPERLINK l bookm

4、ark22 o Current Document 1.2主接線設計的基本要求6 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 1.3主接線設計6 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 第二章廠用電和地區(qū)供電系統(tǒng)設計9 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 2.1廠用電接線的設計9廠用電接線的設計原則9 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 廠用電接線形式9 HYPERLINK l bookmark46 o Current

5、 Document 廠用高壓變壓器的選擇9 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 廠用電接線9 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 廠用變壓器的型號選擇10 HYPERLINK l bookmark55 o Current Document 2.2地區(qū)供電的設計10 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 第三章 短路電流計算11 HYPERLINK l bookmark61 o Current Document 3.1短路電流計算的主要目的11 HYPER

6、LINK l bookmark69 o Current Document 3.2短路電流計算一般規(guī)定11 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 計算的假定條件11 HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 短路電流計算一般規(guī)定11 HYPERLINK l bookmark91 o Current Document 3.3短路電流計算步驟12 HYPERLINK l bookmark103 o Current Document 3.4計算公式12 HYPERLINK l bookmark106 o Curre

7、nt Document 元件參數(shù)計算12 HYPERLINK l bookmark115 o Current Document 網(wǎng)絡變換13計算電抗14 HYPERLINK l bookmark123 o Current Document 短路點短路電流周期分量有效值的計算15 HYPERLINK l bookmark129 o Current Document 短路的沖擊電流15 HYPERLINK l bookmark132 o Current Document 電流分布系數(shù)及轉移電抗15 HYPERLINK l bookmark137 o Current Document 3.5 短路電

8、流計算16第四章電氣一次設備的選擇184.1電氣設備選擇的一般條件18 HYPERLINK l bookmark144 o Current Document 按正常工作條件選擇18 HYPERLINK l bookmark152 o Current Document 按短路狀態(tài)校驗19 HYPERLINK l bookmark165 o Current Document 4.2 220kV、110kV高壓設備的選擇20 HYPERLINK l bookmark168 o Current Document 高壓斷路器的選擇20 HYPERLINK l bookmark175 o Current

9、Document 隔離開關的選擇21 HYPERLINK l bookmark178 o Current Document 電流互感器的選擇22 HYPERLINK l bookmark187 o Current Document 電壓互感器的選擇22 HYPERLINK l bookmark193 o Current Document 4.3高壓開關柜的選擇23 HYPERLINK l bookmark196 o Current Document 種類和型式的選擇23 HYPERLINK l bookmark199 o Current Document 4.3.2 主開關的選擇23 HYPE

10、RLINK l bookmark202 o Current Document 防護等級的選擇24 HYPERLINK l bookmark205 o Current Document 開斷和關合短路電流的選擇24 HYPERLINK l bookmark208 o Current Document 4.4裸導體的選擇24 HYPERLINK l bookmark211 o Current Document 4.4.1 220kV、110kV 母線的選擇24 HYPERLINK l bookmark217 o Current Document 封閉母線的選擇25 HYPERLINK l book

11、mark220 o Current Document 第五章變壓器的選擇計算26 HYPERLINK l bookmark226 o Current Document 第六章防雷保護規(guī)劃設計276.1發(fā)電廠過電壓及防護分析27 HYPERLINK l bookmark229 o Current Document 6.2避雷器的配置規(guī)劃27 HYPERLINK l bookmark242 o Current Document 6.3發(fā)電廠避雷針配置規(guī)劃及保護范圍計算28 HYPERLINK l bookmark248 o Current Document 6.4發(fā)電廠接地設計29 HYPERLI

12、NK l bookmark260 o Current Document 7.1儀表與繼電保護的配置規(guī)劃概述31 HYPERLINK l bookmark263 o Current Document 7.2繼電保護配置規(guī)劃設計31一、繼電保護的配置31 HYPERLINK l bookmark292 o Current Document 總結與體會34 HYPERLINK l bookmark295 o Current Document 致謝35 HYPERLINK l bookmark298 o Current Document 參考文獻36附圖：37風江水電站基本資料風江水電站位于湖南省西部

13、，電站建成后將向株州市等地供電。 電力系統(tǒng)接線如圖B-2所示。電站將在相距70公里處的株州變電所 接入系統(tǒng)，電站自用電率0.4%，當?shù)刈罡邭鉁?1C ，最熱月平均氣 溫28.5 C，電站裝機容量為2 X 65MW,年裝機利用小時數(shù)為5100h， 地區(qū)最大負荷占電站裝機容量的20%，供電距離為20km，其中地區(qū)負 荷功率因數(shù)為0.8，一類、二類負荷占總負荷的70%，其他原始數(shù)據(jù) 見接線圖及相關表格。表1變壓器短路電壓百分數(shù)發(fā)電站名稱臺數(shù)單臺容量(MVA )長沙 火電站3360長沙變2180湘潭 火電站3180湘潭變2180株洲變2180衡陽變2180短路電壓百分數(shù)ui-h%ui-m%u nF %

14、1410.517612.510.517610.517610.5176QXfVA圖B2風江水電站接入系統(tǒng)圖長江火電站9 0 0。阿一 u _ s 5T； - 0 . 1 23x361】2 K 2 U km愴沙曳2xig 0MVA湘淳變湘潭火電站4 5 0材甲8$ 乎一0,85J； = 0 . L 2注；未如蓼數(shù)的線路指U$ * I $ 0MK1岡江水電站4 I QF知計算8 I) MVA株州變衡陽變第一章電氣主接線設計1.1發(fā)電站電氣主接線的意義1、電氣主接線圖是電廠設計的重要部分，同時也是運行人員進行各種操作 和事故處理的重要依據(jù)。了解電路中各種電氣設備的用途，性能及維護，檢查項 目和運行操作

15、的步驟等都離不開對電氣主接線的掌握。2、電氣主接線表明了發(fā)電機、變壓器、路器和線路等電氣設備的數(shù)量、規(guī) 格、連接方式及可能的運行方式。電氣主接線直接關系著發(fā)電廠電氣設備的選擇、 配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是發(fā)電廠電氣部分投資大小的決 定性因素。3、由于電能生產(chǎn)的特點是：發(fā)電、輸電、變電、用電是在同一時刻完成的， 所以主接線的好壞，直接關系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。1.2主接線設計的基本要求1、可靠性要求：保證供電的可靠性，是電氣主接線最基本要求。這里所說主接線的可靠性， 主要是指當主回路發(fā)生故障或電氣設備檢修時，主接線在結構上能夠將故障或檢 修所帶來的不利影響限制

16、在最小范圍內(nèi)，以提高連續(xù)供電的能力。2、靈活性要求：a、滿足調(diào)度時的靈活性要求；b、滿足檢修時的靈活性要求；c、滿足擴建時的靈活性要求。d、經(jīng)濟性要求與先進性要求：在確定主接線時，應盡量采用先進的技術和新型的設備，同時在保證安全可 靠、運行靈活、操作方便的基礎上，還應使投資和年運行費用降低到最小、占地 面積最少，應可能的做到經(jīng)濟合理。1.3主接線設計風江水電站裝機容量為2X65MW，根據(jù)電站容量與系統(tǒng)概況，本電站設 置220kV和110kV兩個電壓等級的出線，220kV出線一回，接入省網(wǎng)220kV株 州變電所；110kV出線兩回，專供地區(qū)用電負荷。為使電站運行靈活，供電可靠， 電氣主接線擬定了

17、下述三個方案進行比較，詳見電氣主接線方案比較圖（見 附圖：A）。L-LPV.I?寫掉壬一附圖A方案一：2臺發(fā)電機分別與2臺主變組成單元接線，發(fā)電機出口裝設發(fā)電 機專用型真空斷路器，220kV采用單母線接線，110kV采用單母線接線：兩臺發(fā) 電機組均采用“發(fā)電機一變壓器”單元接線。此方案發(fā)電機與變壓器容量匹配，布置簡單、接線清晰，故障影響范圍小， 運行可靠、靈活，繼電保護易于實現(xiàn)。方案二：發(fā)電機與變壓器采用單元接線，發(fā)電機出口采用發(fā)電機專用型真空 斷路器，220kV側采用三角形接線，110kV采用單母線接線。此方案接線簡單清晰，運行方式靈活，發(fā)變組與方案一是一致的。220kV采 用角形接線，所連

18、設備檢修及故障不影響供電，與單母線接線相比可靠性更高。 出線可以與任一組母線搭配運行靈活，主變故障不影響線路和另一臺主變運行； 單個回路故障也可通過倒閘操作將全部功率送出；但開關數(shù)量增加，增大了布置 面積及投資；線路擴展性差，不存在擴展間隔的余地，在接入系統(tǒng)設計確認前不 利于主接線的調(diào)整。方案三：發(fā)電機與變壓器采用兩機一變的接線方式，發(fā)電機出口采用發(fā)電機 專用型真空斷路器，220kV及110kV側均采用線路變壓器組接線：此方案接線最簡單，最清晰，發(fā)電機運行靈活。電氣設備投資少，繼電保護 簡單，操作維護簡單；但主變壓器容量大，全站僅一臺，當該回路任意一臺設備 檢修或故障時，造成全站電能無法送出。

19、枯水期低負荷運行空載損耗大，運行成 本高，10kV母線短路電流大，不利于設備選擇。且110kV只有一回出線，供電 可靠性較低，不符合一、二類符合的供電要求。綜合上述方案比較，方案一接線、布置簡單清晰，運行靈活可靠；方案二可 靠性在3個方案中最高，但繼電保護及倒閘操作復雜，且投資較高；方案三投資 和占地面積小，接線最簡單，但方案三運行可靠性比其他方案低，主變運輸重量 大，10kV母線額定電流和短路電流較大，不利于設備選擇，不能滿足地區(qū)負荷 的供電可靠性要求。綜合以上因素，推薦方案為方案一。電氣主接線詳見圖電 氣主接線（見附圖：B）。第二章 廠用電和地區(qū)供電系統(tǒng)設計2.1廠用電接線的設計廠用電接線

20、的設計原則廠用電系統(tǒng)的可靠性，對發(fā)電廠乃至整個電力系統(tǒng)的可靠運行都有直接的影 響。在任何情況下，廠用電都是重要的負荷，必須能夠滿足發(fā)電廠的正常運行、 事故處理和設備實驗等的要求。盡量縮小廠用電系統(tǒng)發(fā)生故障時的影響范圍，避 免因此造成全廠停電事故。廠用電接線的設計原則主要有:廠用電接線應保證對廠用負荷可靠和連續(xù)供 電，使發(fā)電廠主機安全運轉；接線應能靈活地適應正常、事故、檢修等各種運行 方式的要求；廠用電源的對應供電性，本機組的廠用負荷由本機組供電，這樣， 當廠用電系統(tǒng)發(fā)生故障時，只影響一臺發(fā)電機組的運行，縮小故障范圍，接線也 簡單；設計時還應適當注意其經(jīng)濟性和發(fā)展的可能性并積極慎重地采用新技術、

21、 新設備，使廠用電接線具有可行性和先進性；在設計廠用電接線時，還應對廠用 電的電壓等級、廠用電源及其引接和廠用電接線形式等問題進行分析。廠用電接線形式本設計電氣主接線推薦采用發(fā)電機一變壓器單元接線，且在機組回路設置了 發(fā)電機斷路器。因此宜采用從發(fā)電機出口引接廠用分支，這樣在機組發(fā)電時可由 機組提供廠用電源，而機組停機時又可以很方便地由系統(tǒng)倒送廠用電。廠用高壓變壓器的選擇已知：廠用電率=0.4%COS=0.8P=2 X 65 =130MW廠用電=2 X65X0.004=5.2MW本電站設計2臺630kVA變壓器來供發(fā)電廠廠用電負荷，其電源分別取1號 和2號發(fā)電機端10.5kV電壓母線。一臺廠用變

22、的容量能滿足（承擔）全部廠用 負荷的要求，另一臺廠用變作為備用，因此廠用電系統(tǒng)具有足夠的可靠性。廠用電接線廠用電接線也采用兩個單母線接線的方式，其電源分別取1#和2#發(fā)電機端 10.5kV電壓母線。一臺廠用變的容量能滿足（承擔）全部廠用負荷的要求，另 一臺廠用變作為備用，因此廠用電系統(tǒng)具有足夠的可靠性。廠用變壓器的型號選擇為滿足場地布置及防火的要求，廠用變壓器應選用環(huán)氧樹脂澆注的干式變壓 器，因其容量為630kVA，查電力工程電氣設備手冊得。型號SCB10-630/10 滿足要求，其電壓等級為10.5/0.4kV，具體參數(shù)如下表2-1：表2-1型號SCB10-630/10結構形式環(huán)氧樹脂澆注三

23、相干式電力 變壓器規(guī)格容量630kVA電壓等級10/0.4kV冷卻方式AN/F防護等級戶內(nèi)：IP20戶外：IP23連接組標號Dyn11短路阻抗6%調(diào)壓方式無勵磁調(diào)壓絕緣等級H級選用環(huán)氧樹脂澆注的干式變壓器具有阻燃能力強，防潮性能好，局部放電量小， 損耗低，體積小，安裝維護方便等優(yōu)點，相比老式的油浸式變壓器減少了許多運 行維護的麻煩，且減輕了火災的隱患，滿足了防火的要求，使運行環(huán)境干凈整潔。2.2地區(qū)供電的設計已知：地區(qū)最大負荷占電站裝機容量的25%，供電負荷為130X 0.2=26MW，供電距離為20km，率因數(shù)為0.8，一類、二類負荷占總負 荷的70%。地區(qū)供電負荷中由于一類、二類負荷占總負

24、荷的70%，要求供電 可靠性較高，供電電壓等級采用110kV，所以電站主變采用三繞組變 壓器，地區(qū)供電電源由兩臺主變中壓側取得。110kV側為單母線接線 方式，設110kV出線兩回，互為備用，按全備用考慮。詳見電氣出 接線圖第三章短路電流計算3.1短路電流計算的主要目的電力系統(tǒng)短路電流計算的主要目的：（1）電氣主接線方案的比較和選擇；（2）電氣設備和載流導體的選擇；（3）選擇繼電保護裝置和整定計算；（4）驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓；（5）系統(tǒng)運行和故障情況的分析。3.2短路電流計算一般規(guī)定計算的假定條件短路電流實用計算中，作如下假設：（1）系統(tǒng)在正常工作是三相是對稱的。（2）電力系統(tǒng)各元

25、件的磁路不飽和，即各元件的電抗值與電流大小無關，所 以在計算中可以應用疊加原理。（3）電力系統(tǒng)各元件電阻，一般在高壓電路中都略去不計，但在短路電流的 衰減時間常數(shù)時應計及電阻的作用。（4）輸電線路的電容忽略不計。（5）變壓器的勵磁電流忽略不計，相當于勵磁阻抗回路開路，這樣可以簡化 變壓器的等值電路。（6）電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機電動勢的相位在短路過程中都相同，頻率與正常 工作是相等。短路電流計算一般規(guī)定1、計算的基本情況1）系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行；2）所有同步電機都自動調(diào)整勵磁裝置；3）短路的所有電源電動勢相位相同。2、接線方式計算短路電流所用的接線方式，應是可能發(fā)生最大短路電流的正常接

26、線式。3、短路種類一般按三相短路計算。4、短路計算點選取母線為短路計算點。3.3短路電流計算步驟1、選擇短路點；2、繪出等值網(wǎng)絡，并將各元件電抗統(tǒng)一編號；3、化簡等值網(wǎng)絡，求出各電源與短路點之間的電抗，即轉移電抗；4、計算電抗Xjs；5、由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量的標幺值；6、計算無限大容量的電源供給的短路電流周期分量的標幺值；7、計算短路電流周期分量有名值；8、計算短路電流的周期分量；9、繪制短路電流計算結果表。3.4計算公式元件參數(shù)計算1、發(fā)電機X = X ”烏*Gd SGN式中 X發(fā)電機電抗標么值；*GX發(fā)電機次暫態(tài)電抗；SB基準容量（一般取100或1000），MV- A

27、 ；，叵發(fā)電機的額定容量，MV- A。雙繞組變壓器X =*100 SN式中 X# 變壓器電抗標么值；Uk(%)變壓器短路電壓百分數(shù)或阻抗電壓百分數(shù)，%；5廠一變壓器額定容量,MV A。分裂繞組變壓器*T (1-2 )uJ%k100 SN式中X*4 2)分裂變壓器高壓繞組與一個低壓繞組間的電抗標么值;U(1 J% )分裂變壓器半穿越電抗百分數(shù)，%；SN分裂分壓器的額定容量。網(wǎng)絡變換1、兩支路有源網(wǎng)絡等值變換E EX? + EX _ 1X； + X： 1式中E 合并后的等值電源EEX 合并后的等值電抗(a)變換前的網(wǎng)絡圖3.1網(wǎng)絡變換圖(b)變換后的網(wǎng)絡2、Y/等值變換Y/網(wǎng)絡變換如圖所示:(a)

28、 Y形網(wǎng)絡(b) 形網(wǎng)絡圖3.2網(wǎng)絡變換圖Y Y/變換X = X + X + 21212 X3X = X + X + 乂2乂31X = X + X + 3131 X2 / Y變換X =Li1 X12 + X 23 + X 31X = 12_23X12 + X 23 + X 31X =X23X31X12 + X 23 + X 31計算電抗X廣 X k（ F S）Xj 頊 X 2 k (七 2 /S ) 式中 Xik、X2k等值電源1、2短路點的轉移電抗X心、X2等值電源1、2的額定容量，MV- A。短路點短路電流周期分量有效值的計算I = I I +1 I +1 I t 村1 N1A 村2 酒

29、2 *s B其中1= S舄*)y2=s 啟2，*) IB = SB /G/3U k)式中Uavk 短路點k所在電壓級的平均額定電壓，kV；I心、I沱2 歸算至短路點電壓級各等值電源的額定電流，kA。短路的沖擊電流Lh= kimpI式中I起始次暫態(tài)電流；kjm沖擊系數(shù)，一般取1.8。電流分布系數(shù)及轉移電抗用單位電流法可以比較方便地求得開式網(wǎng)絡各支路的電流分布系數(shù)和轉移 抗。如圖3.3(a)的網(wǎng)絡，令E1 = E2 = E3 = 0，在短路點k G)加電動勢Ek，使之將 圖3.3(a)網(wǎng)絡等效變?yōu)閳D3.3(b)等值網(wǎng)絡。在此網(wǎng)絡中可使11 = 1為單位電流， 則有I = I X / X = X /

30、 X , I = I + I11212412I =(I X +1 X )/X , I = I +111443 k 43根據(jù)電流分布系數(shù)的定義，各支路的電流分布系數(shù)為C = IJL = 1/IkC2 = 12/ IkC3 = 13/ IkXXXEE.E 1X 1 (a)網(wǎng)絡圖(b)等值網(wǎng)絡圖3.3用單位電流法求電流分布系數(shù)從而得各支路的轉移電抗為X 1k =。/ C1X 2 k = , / C 2X 3 k = Xr /C3式中 X, =(X / X 2 + X 4)/ X 3 + X 5為短路回路總等值電抗。3.5短路電流計算視系統(tǒng)為無限大容量電源，即S =3已經(jīng)220kV母線與系統(tǒng)聯(lián)系的線路

31、01277365MV O長度為70km，線徑按300mm2的雙分裂導線考慮，發(fā)電機超瞬態(tài)電抗按X=21%計 d算。取sb = 100MVA，UB = U 。取E* = 1，并將各元件電抗編號，做出等值網(wǎng)絡如圖3.4所示。這是純電抗 等值網(wǎng)絡，圖中電抗值前的j均已略去，并將電抗下標“ *”也略去，相應的運 算以實數(shù)運算。0.D4112OkV0219810kV0.2772esMWO圖3.4短路電流計算等值網(wǎng)絡短路電流計算結果匯總表3-1短路點短路電流I” （kA）沖擊電流 、（kA）全電流L（kA）0”0.2”2”4”00d-1點 220kV 側7.2077.0317.1097.10318.347

32、10.883d-2點 110kV 母線4.7064.2264.3064.311.987.106d-3點10.5kV母線60.1752.3351.8551.35153.16890.855第四章電氣一次設備的選擇4.1電氣設備選擇的一般條件電氣設備選擇是發(fā)電廠和變電所設計的主要內(nèi)容之一，在選擇時應根據(jù)實際 工作特點，按照有關設計規(guī)范的規(guī)定，在保證供配電安全可靠的前提下，力爭做 到技術先進、經(jīng)濟、合理。為了保障高壓電氣設備的可靠運行，高壓電氣設備選 擇與校驗的一般條件，按正常工作條件選擇，包括：電壓、電流、頻率、開斷電 流等選擇；按短路條件選擇包括動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗；按工作環(huán)境條件選擇，包 括溫度、

33、濕度、海拔等的選擇。按正常工作條件選擇1、額定電壓高壓電氣設備所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負荷的變化，常高于電網(wǎng)的額定 電壓，故所選電氣設備允許最高工作電壓ualm不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電 壓。一般電氣設備允許的最高工作電壓可達1.11.15UN，而實際電網(wǎng)的最高運行 電壓usm 一般不超過1.1UNs因此在選擇電氣設備時，一般可按照電氣設備的額定 電壓的額定電壓UN不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓UNs的條件選擇，即UN沖卬2、額定電流電氣設備的額定電流IN是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設備的長期允許通過 電流。IN應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流Iw.max，即IN f3、環(huán)境

34、條件對設備選擇的影響（1）海拔高度的影響當?shù)貐^(qū)海拔超過制造廠家的規(guī)定值時，由于大氣壓力、空氣密度和溫度相應 減少，使空氣間隙和外絕緣的放電特性下降。一般非高原型的電氣設備使用環(huán)境 的海拔高度不超過1000m，當海拔在10003500m范圍內(nèi)，若海拔比制造廠家規(guī) 定值每升高100m，則電氣設備允許最高工作電壓要下降1%。（2）溫度的影響電氣設備的額定電流是指在基準環(huán)境溫度下，允許長期通過的是最大工作電 流。我國生產(chǎn)的電氣設備一般使用的額定環(huán)境溫度9 0 = +40oC，如周圍環(huán)境溫 度高于+ 40oC （但 W + 60。C）時，其允許電流一般可按每增高1。C，額定電 流可增加0.5%，但其最大

35、電流不得超過額定電流的20%。按短路狀態(tài)校驗1、短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電器時，電氣設備各部件溫度（或發(fā)熱效應）應不超過允許值， 即滿足熱穩(wěn)定的條件121 N Qtk式中 Qk短路電流產(chǎn)生的熱效應，（kA）2 -s ；七、t 電氣設備允許通過的熱穩(wěn)電流和時間，kA、s。其中Q = 1 ”2+10+匕tk12ktkf + rLin + t式中七短路的計算時間，stpr繼電保護動作時間，一般取后備保護動作時間3.9s；t 斷路器的全開斷時間，s；七斷路器固有分閘時間，SF6斷路器一般為0.03s；七斷路器開斷時電弧持續(xù)時間，約為0.020.04s；可見，短路的計算時間七最大為3.97s，所以進行

36、短路的熱穩(wěn)定校驗時，一 般取tk 4s均會滿足要求。2、電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電器承受短路電流機械效應的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定 的條件為i N i 或 I NIes sh es sh下列三種情況可不校驗設備的熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定：a、用熔斷器保護的電氣設備，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，固可不驗算熱穩(wěn) 定。b、采用有限流電阻的熔斷器保護的設備，可不校驗動穩(wěn)定。C、裝設在電壓互感器回路中的裸導體和電氣設備可不校驗動、熱穩(wěn)定。4.2 220kV、110kV高壓設備的選擇考慮到水電站場地布置的實際條件普遍受限制，且本站有220kV、110kV兩 個出線電壓等級，采用普通戶外布置的話占地面積較大，所以本

37、設計考慮采用 GIS高壓SF6全封閉組合電器，占地面積小，布置簡單。GIS設備自上世紀60 年代實用化以來，經(jīng)過實踐證明，GIS運行安全可靠、配置靈活、環(huán)境適應能力 強、檢修周期長、安裝方便。GIS不僅在高壓、超高壓領域被廣泛應用，而且在 特高壓領域變電站也被使用，在我國63500kV電力系統(tǒng)中，GIS的應用已相當 廣泛。高壓斷路器的選擇1、額定電壓和電流的選擇氣 N 氣、N 1 max式中 UN、UM分別為電氣設備和電網(wǎng)的額定電壓，kV；In、/響一一分別為電氣設備的額定電流和電網(wǎng)的最大負荷電流,A。2、開斷電流的選擇高壓斷路器的額定開斷電流I ，不應小于實際開斷瞬間的短路電流周期分 Nbr

38、量ip。但當斷路器的y 較系統(tǒng)短路電流大很多時，可簡化計算，即y n 1由于I僅計入了 20%的非周期分量，一般中、慢速斷路器，開斷時間較長 Nbr(NO.ls),短路電流非周期分量衰減較多，能滿足標準規(guī)定的要求。但對SF6斷 路器，其全開斷時間tbr最大為0.07s(0.08s)，為高速斷路器，其開斷電流的最 短時間t應為主保護動作時間t (一般為0.050.06s)與固有分閘時間t之和， kprin最大為0.09s(0.1s)。當在電源附近短路時，短路電流的非周期分量可能超過 周期分量的20%，需要用短路全電流Ik進行校驗。但如果在500KV側，由于離電 源的電氣距離較遠，同樣非周期分量衰

39、減較多，固可不計非周期熱分量效應。3、短路關合電流的選擇為了保證斷路器在關合短路電流時的安全，斷路器的額定關合電流iNd不應 小于短路電流的最大沖擊值七，即Ncl sh4、短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗校驗式為121 N Q、i N i tk es sh斷路器的額定短路關合電流INcl等于其額定動穩(wěn)定電流峰值i。隔離開關的選擇隔離開關與斷路器相比，額定電壓、額定電流的選擇及短路動、熱穩(wěn)定校驗 的項目相同。但由于隔離開關不用來接通和切除短路電流，故無需進行開斷電流 和短路關合電流的校驗。電流互感器的選擇1、種類和型式的選擇按用途分測量用和保護用(B)兩種，而保護用電流互感器又可分為穩(wěn)態(tài)保護 用(P)和暫

40、時態(tài)保護用(TP)兩種。在強電系統(tǒng)中，二次額定電流選用5A。2、一次回路額定電壓和電流和選擇一次回路額定電壓U和電流I應滿足N1NU N L、In N 1 max為確保所供儀表的準確度，電流互感器一次側額定電流應盡可能與最大工作 電流接近。3、準確級的選擇為了保證測量儀表的準確度，電流互感器的準確級不得低于所供測量儀表的 準確級。而穩(wěn)態(tài)保護用電流互感器的準確級常用的有5P和10P，暫態(tài)保護用電 流互感器的準確級分別有TPX、TPY、TPZ三個級別。4、熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗a、熱穩(wěn)定考驗，一般以t = 1s時允許通過的穩(wěn)定電流I或一次額定電流It1N的倍數(shù)K來校驗，即/21 N Qk 或 K x

41、11N * N Qkb、動穩(wěn)定校驗包括內(nèi)部動穩(wěn)定和外部動穩(wěn)定校驗，這里只進行內(nèi)部動穩(wěn)的 校驗，通常以額定動穩(wěn)定電流七或動穩(wěn)定電流倍數(shù)Ks表示，艮口戶、或、氣1 & y電壓互感器的選擇1、種類和型式的選擇對220kV和110kV采用的接線，應在每條母線上裝設一組單相電壓互感器， 每回出線上裝設一組三相電壓互感器；由于220kV配電裝置中，通常配有雙套主 保護，并考慮到后備保護、自動裝置和測量的要求，電壓互感器應具有三個二次 繞組，即兩個主二次繞組和一個輔助二次繞組；另外220kV、110kV系統(tǒng)廣泛采 用電容式電壓互感器。2、一次額定電壓和二次額定電壓的選擇a、為保證測量的準確性，電壓互感器一次

42、額定電壓應在所安裝電網(wǎng)額定電壓的90%110%之間。如果用相電壓，則為電網(wǎng)額定電壓的1/混，艮口U N = U s 或 U N = U也b、二次額定電壓。對單相電壓互感器，一次繞組接于電網(wǎng)線電壓時，二次 繞組額定電壓為100V； 一次繞組接于電網(wǎng)相電壓時，二次繞組額定電壓為100/3 V；在電網(wǎng)中性點直接接地系統(tǒng)中，互感器開口三角形輔助繞組額定電壓為 100V。3、容量和準確級的選擇根據(jù)儀表和繼電器接線要求選擇互感器接線方式，盡可能將負荷均勻分布在 各相上，然后按各相負荷大小，按照所接儀表的準確級和容量，選擇互感器的準 確級和額定容量。4.3高壓開關柜的選擇高壓開關柜主要用來接受和分配電能，同

43、時亦對電路和設備起保護、控制和 監(jiān)測的作用。開關柜由柜體和裝于柜內(nèi)的主開關（斷路器）、隔離開關、接地開關、 互感器、避雷器、母線等一次元件及控制、測量、保護裝置等二次元件組成。種類和型式的選擇高壓開關柜按主開關的安裝方式分固定式和移開式，本站高壓開關柜選用固 定式；接線形式采用單母線接線。主開關的選擇開關柜內(nèi)主開關可以是少油、真空、SF6斷路器和FC等，200MW以上機組為 使主廠房無油化，少油斷路器已不采用，SF6路器裝在室內(nèi)需防SF6氣體泄露等 措施，用得較少，目前用真空斷路器和FC回路較多。6額定電壓和額定電流的選擇高壓開關柜的額定電壓和額定電流應滿足U N 氣，、N 1 max式中Us

44、 開關柜裝置地點的電網(wǎng)額定電壓，kV；開關柜裝置回路的最大持續(xù)工作電流，A。Imax對廠用配置的開關柜I1.05%max 、初N式中S 分裂變壓器一個分裂繞組的容量，MV - A；NU N 分裂變壓器的分裂繞組額定電壓，kV。防護等級的選擇開關柜由固定的柜體（金屬外殼）和真空斷路器手車組成，為防止人體接近其 帶電部分和觸及其運動部分免受傷害，現(xiàn)行標準規(guī)定開關柜外殼的最低防護等級 為IP2X，此外更高的防護等級還有IP3X、IP4X、IP5X。同時對于每個隔室應有 壓力釋放通道，以保護人身安全，防止故障擴大。開斷和關合短路電流的選擇開關柜短路開斷、關合電流實際就是斷路器的額定開斷、關合短路電流，

45、選 擇方法同斷路器一樣，即y n 1，l n、短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗校驗式為121 N Q、i N itk es sh其中，短路的沖擊電流i應是10kV廠用母線短路時，流經(jīng)廠用高壓變壓器 或備用/啟動變壓器短路沖擊電流的較大者。4.4裸導體的選擇4.4.1 220kV、110kV 母線的選擇1、導線選型220kV配電裝置中的導線選擇考慮電暈現(xiàn)象的影響，采用鋁合金絞線組成的 分裂導線，分裂間距可取200400m。110kV采用單根鋼芯絞線。2、截面的選擇導體截面可按長期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟電流密度選擇。對年負荷利用小時數(shù) 大（通常指氣昧5000h），傳輸容量大，長度在20m以上的導體，如發(fā)電機、變

46、壓 器的連接導體，其截面一般按經(jīng)濟電流密度選擇；而對220kV擴徑導線，由于經(jīng) 濟電流密度選取的困難，可按長期允許電流來選擇，即1 max m式中Imax 導體所在回路中最大持續(xù)工作電流，A；I 1在額定環(huán)境溫度9 0 = +25oC時導體允許電流，A；K 與實際環(huán)境溫度和海拔有關的綜合校正系統(tǒng)。當導體允許最高溫度為+ 70oC和不計日照時，K值可用下式計算K = al 9 -9 1 o式中，9ai、9分別為導體長期發(fā)熱允許最高溫度和導體安裝地點實際環(huán)境溫度。封閉母線的選擇發(fā)電機引出線、廠用高壓變壓器低壓側至廠用高壓配電裝置宜采用共箱封閉 母線。如選定型產(chǎn)品，將提供有關的額定電壓、電流和動穩(wěn)定

47、等參數(shù)，可按電氣 設備選擇的一般原則進行選擇和校驗。如選用非定型封閉母線，應進行導體和外 殼發(fā)熱，應力及絕緣子抗彎的計算，并進行共振校驗。為達到設計目的，這里只 選定型產(chǎn)品。第五章變壓器的選擇計算已知：PGN = 65MW，cos中二85，Kp = 5% ,得主變壓器的容量為昨=1.1 X G ”.噫5 X103 = 79912（kV A）根據(jù)電工設備手冊，可選主變壓器型號：SFPS10-80000/220,具體參數(shù) 如表1所示。表5-1220kV變壓器型號容量比額定容量（KVA）額定電壓（KV）連接組 別空載電流（%）高壓中壓低壓SFPS10-80000/220100/50/10080000

48、22011010.5YNyn0d110.5重量（t）阻抗電壓（）損耗（KW）高低高中中低空載負載12017.5246.586351第六章防雷保護規(guī)劃設計6.1發(fā)電廠過電壓及防護分析對電氣系統(tǒng)設備絕緣產(chǎn)生危害的電壓，叫過電壓。過電壓分為內(nèi)部過電壓和 外部過電壓兩種，內(nèi)部過電壓又叫大氣過電壓，是由雷電活動引起的過電壓；外 部過電壓是由于開關操作和系統(tǒng)故障引起的過電壓。內(nèi)部過電壓分為：直接雷過電壓、感應雷過電壓、電波入侵過電壓；外部過電壓分為：工頻過電壓、操作過電壓、諧振過電壓。過電壓的危害：導致電氣設備絕緣擊穿、設備損壞、供電中斷、系統(tǒng)崩潰。 為了保證人身和設備的安全，通常在發(fā)電廠、變電站、輸、配

49、電設備上及場所采 取相應的防雷、保護措施。發(fā)電廠的防雷措施一般采用避雷針、避雷線和避雷器，使發(fā)電廠所有設備都 處于避雷針避雷線、避雷器的保護范圍之內(nèi)。避雷針的作用：是發(fā)電廠用來保護電氣設備和建筑物免遭直擊雷擊的防護裝 置，它可以主動的引導雷電通過避雷針放電，并通過接地裝置將雷電流泄入大地 中，從而使電氣設備、建筑物免遭雷擊的危害。避雷線主要用于保護過電壓線路，一般不用于發(fā)電廠內(nèi)部。避雷器是專門用以限制過電壓的一種電氣設備，它實質是一個放電器，與被 保護的電氣設備并聯(lián)，當作用電壓超過一定幅值時，避雷器先放電，限制了過電 壓，保護了其它電氣設備。6.2謎雷器的配置規(guī)劃1、避雷器的配置原則a、配電裝

50、置的每組母線上，應裝設避雷器。b、旁路母線上是否應裝設避雷器，應根據(jù)旁路母線在投入運行時，避雷器 到被保護設備的電氣距離是否滿足要求而定。C、220kV以下變壓器和并聯(lián)電抗器處必須裝設避雷器，并盡可能靠近設備本 體。d、220kV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應在變壓器附近 增設一組避雷器。e、三繞組變壓器低壓側的每一相都應該設置一臺避雷器。2、避雷器選擇應根據(jù)被保護設備的絕緣水平和使用條件，選擇避雷器的型式、額定電壓等，并按照使用情況校驗所選避雷器的滅孤電壓和工頻放電電壓等。即：（1）、滅孤電壓：U尸K U ；（2）、工頻放電電壓下限：Uf 1.68U ；（3）、工頻放電電壓上

51、限：U尸1.15U和殘壓：Ub VU。6.3發(fā)電廠避雷針配置規(guī)劃及保護范圍計算為了防止設備、建筑物免遭直接雷擊的危害，通常采用裝設高于被保護物的 避雷針（或避雷線），其作用是將雷電吸引到避雷針上并通過接地裝置將雷電流 泄入大地，從而保護了設備。避雷針（線）的保護原理是當雷云放電接近地面時，它使地面電場發(fā)生畸變， 在避雷針（線）的頂端，形成局部電場強度集中的空間，以影響雷電先導放電的 發(fā)展方向，引導雷電向避雷針（線）放電，再通過接地引下線和接地裝置將雷電 流引入大地，從而使被保護物體免遭雷擊。雖然避雷針（線）的高度比較高（必 須高于被保護物體，一般20m-30m，但在雷云大地這個高達幾公里，方圓

52、幾 十公里的大電場內(nèi)的影響卻是很有限的。單支避雷針的保護范圍是一個以避雷針為軸的近似錐體的空間，就像斗笠一 樣。在高度hx水平面上，其半徑七按下式計算：r =(h-h )ph .、h V 時；r =（1.5h-2h ）p式中：h為避雷針高度h為被保護物的高度5.5hXp為高度影響系數(shù)hW30m時，p=1 ；當30mVhW120m時，p二兩支避雷針的保護計算如下:其中：D為兩針之間的距離h 0為保護范圍上部邊緣距最底點之間的距離p意義同上則水平面上保護范圍的一側寬度bx可按下式計算：bx=1.5 （ ho-hx）兩只避雷針不等高的距離計算如下：h ,.、h 高時；D =D-（ h - h ）p低

53、 2高 低hh低V 寸時；D =D-（ 1.5h高-2h低）p經(jīng)按上面公式計算得以下結果：b = b =b =9.11; b = b =4.07; b = b =5.79; b = b =4.07;x12x34x56x13x24x23x14x35x46b = b =1.72; b =8.79; b =7.71; b =6.72; b =8.57; b =19.7;x35x45x27x47x48x68x78本發(fā)電廠設25m桿頂避雷針6棵。發(fā)電廠所有設備均在避雷針保護范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)電廠總平面布置圖，全所的防直雷擊保護采用在110kV構架上裝設 避雷針的方式。110kV配電裝置對侵入雷電波的過電壓

54、保護采用裝設在適當?shù)攸c 的避雷器保護。110kV進線、以及主變壓器的中性點也按過電壓保護的要求裝設 了避雷器。6.4發(fā)電廠接地設計1、電氣設備的接地按其目的可分為以下幾種：a、保護接地：將電氣設備的金屬外殼、裝設設備的金屬構架進行可靠的接 地，以保證設備外殼、金屬構架保持地電位，一旦設備因絕緣損壞而使設備外殼、 構架帶電時，不致使工作人員有觸電的危險。b、工作接地：為了保證電力系統(tǒng)正常運行，將電力系統(tǒng)中的某點（設備） 進行的接地；c、防雷接地：為泄掉雷電流，避雷針、避雷器等設備必須要有可靠的接地。2、接地裝置接地裝置就是由埋在地中的接地體以及連接到設備的接地線構成，當接地裝 置中有電流計流過電

55、流時，接地電流向接地體四周的土壤流散，從而達到保護設 備的目的。3、接地規(guī)劃采用熱鍍鋅40X4扁鋼作為連接體,2.5m的50X5熱鍍鋅角鋼作為接地針， 扁鋼以8m距離做井字型掩埋，埋深600mm，角鋼每4m打一根。獨立避雷針使用 獨立接地體。第七章儀表與繼電保護配置7.1儀表與繼電保護的配置規(guī)劃概述繼電保護裝置就是指能反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀 態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。1、它的基本任務是：自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，隔離故障、防止故 障進一步擴大，保證非故障元件正常運行；反映電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的條件，而動作于

56、發(fā)信號， 減負荷或跳閘。此時，一般不要求保護迅速動作，而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其元件 的危害程度規(guī)定一定的延時，以免不必要的動作和由于干擾而引起的誤動作。動作于跳閘的繼電保護，在技術上一般應滿足四個基本要求，即選擇性、快 速性、靈敏性和可靠性。2、配置的原則：選擇繼電保護方式除應滿足四個基本要求外，還應考慮經(jīng)濟條 件，首先應從國民經(jīng)濟的整體利益出發(fā)，按被保護元件在電力系統(tǒng)中的作用和地 位來確定保護方式，而不能只從保護裝置本身的投資來考慮，這是因為保護不完 善或不可靠而給國民經(jīng)濟造成的損失，一般都遠遠超過即使是最復雜的保護裝置 的投資。7.2繼電保護配置規(guī)劃設計一、繼電保護的配置繼電保護裝置是一種能

57、反映電氣設備發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)，并作用于 斷路器跳閘或發(fā)出信號的自動裝置，它的任務是1、發(fā)生故障時，自動、迅速、有選擇性地將故障設備從系統(tǒng)切除，以保證 非故障設備繼續(xù)正常運行，此外，防止故障的進一步擴大。2、反映電氣設備的不正常工作狀態(tài)，根據(jù)不正常工作狀態(tài)的種類和設備運 行維持的條件，動作于發(fā)出信號，減負荷或跳閘，反映不正常工作狀態(tài)的繼電保 護，允許帶一定的延時動作。繼電保護裝置應滿足四個基本要求：選擇性、快速性、靈敏性、可靠性。二、2200kV保護配置1、零序電流保護，一般為四段式2、距離保護，一般為三段式3、高頻相差保護，4、自動重合閘。110kV保護配置1、110kV出線保護配置雙回線(電源側)主保護：電流方向橫差保護零序電流方向橫差保護后備保護：階段式距離保護階段式零序電流方向保護階段式接地