電氣及其自動化畢業(yè)設(shè)計

{管理信息化OA自動化}電氣及其自動化畢業(yè)設(shè)計目錄前言1第一章電氣主接線設(shè)計21.1設(shè)計原則21.2各方案比較3第二章廠用電設(shè)計82.1廠用電設(shè)計原則8第三章短路電流計算93.1對稱短路電流計算93.2非對稱短路電流計算19第四章電器主設(shè)備選擇304.1對方案I的各主設(shè)備選擇304.2對方案Ⅱ的各主設(shè)備選擇44第五章發(fā)電機繼電保護原理設(shè)計及保護原理465.1初步分析465.2對F1的保護整定計算475.3對F5的保護整定計算：50第六章計算機監(jiān)控系統(tǒng)方案論證選擇546.1系統(tǒng)功能546.2監(jiān)控對象566.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)56前言只有30%-50%左右。與之相比水電就有很多明顯的優(yōu)勢。因此，關(guān)于電力系統(tǒng)水電站設(shè)計方面的論文研究就顯得格外重要。本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題來源于青海省直崗拉卡水電站。AutoCAD屬于典型的針對某工程進行最優(yōu)設(shè)計的工程設(shè)計類論文。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(shè)計的觀念，是對大學(xué)四年所學(xué)理論知識與實踐的融合。第一章電氣主接線設(shè)計1.1設(shè)計原則電氣主接線是水電站由高壓電氣設(shè)備通過連線組成的接收和分要求。在電氣主接線設(shè)計時，綜合考慮以下方面：①保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量靠性。②具有經(jīng)濟性量使設(shè)備投資費用和運行費用為最少。③迅速地倒換運行方式，使停電時間最短，影響范圍最小。顯然，便，甚至增加不必要的停電次數(shù)和停電時間。④具有發(fā)展和擴建的可能性根據(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。1.2各方案比較方案Ⅰ110kv側(cè)采用所增加。圖1-1電氣主接線方案Ⅰ方案Ⅱ本方案采用了兩個擴大單元接線和一個單元接線與110kv側(cè)直接相連。110kv側(cè)為單母分段帶專用旁路斷路器的旁路母線接線便，且減少了主變壓器高壓側(cè)出現(xiàn)，簡化了高壓側(cè)接線和布置，設(shè)備增多，高壓設(shè)備布置場地增加，整個電氣接線投資也增大。其110kv側(cè)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都不會引起停電，其供電可靠性較高圖1-2電氣主接線方案Ⅱ方案Ⅲ110kv側(cè)采用小型水電站來說不是很適用。圖1-3電氣主接線方案Ⅲ方案Ⅳ110kv側(cè)停電，嚴(yán)重影響了持續(xù)供電。圖1-4電氣主接線方案Ⅳ方案Ⅴ本方案采用了一個發(fā)電機單母接線和兩個單元接線，1110kv側(cè)檢修時，三臺發(fā)電機都要停電，可靠性及靈活性較差。圖1-5電氣主接線方案Ⅴ資低較多則從經(jīng)濟性的角度出發(fā)應(yīng)選擇方案Ⅱ。第二章廠用電設(shè)計2.1廠用電設(shè)計原則些要求：①接線方式和電源容量，應(yīng)充分考慮廠用設(shè)備在正常、換操作簡便，使啟動（備用）電源能迅速投入。②③充分考慮電廠分期建設(shè)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(fù)荷的影響。要方便過渡，盡少改變接線和更換設(shè)備。分為6kV和380kV附錄Ⅰ：第三章短路電流計算3.1對稱短路電流計算發(fā)電機，變壓器及系統(tǒng)的主要參數(shù)如下：發(fā)電機參數(shù)：45MW，cos10.5kV變壓器參數(shù)：3臺，1T:50MVA,2T:,100MV系統(tǒng)參數(shù)：110kV出線四回，正序阻抗（標(biāo)么值）：0.91716，零序阻抗（標(biāo)么值）1.1235，三相短路容量：2543MVA，單相短路容量：2529.9MVA。對方案Ⅰ的系統(tǒng)正序阻抗網(wǎng)絡(luò)等值圖為[1]：圖3-1正序阻抗網(wǎng)絡(luò)等值圖取基準(zhǔn)值：，時，,，＝＝5.020kA,45MW功率因素為0.95的機組容量為;發(fā)電機:======0.23變壓器:==系統(tǒng)阻抗：對點進行短路計算[2]：網(wǎng)絡(luò)簡化如下：圖3-2網(wǎng)絡(luò)簡化圖繼續(xù)簡化上圖：圖3-3網(wǎng)絡(luò)簡化圖再化簡得：圖3-4網(wǎng)絡(luò)簡化圖三相短路電流周期分量計算：系統(tǒng)A側(cè)：B側(cè)（）的計算電抗為由計算電抗查水輪機短路電流運算曲線得：10.5kV側(cè)額定電流為：因此：C側(cè)（）的計算電抗為：由計算電抗查短路電流運算曲線得：其10.5kV側(cè)的額定電流為：因此：所以，點的三相短路電流為：點三相短路沖擊電流及全電流最大有效值計算:(1).系統(tǒng)A側(cè)和三電源B側(cè)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＝=1.80(16.036+5.876)=55.779KA＝(16.036+5.876)(2)C側(cè)二電源的＝1.900.93＝＝1.9026.498＝71.200KA26.498(3)總的沖擊電流及全電流為：＝55.779＋71.200＝126.979KA=33.3666+35.608=68.974KA點短路電流熱效應(yīng)計算：＝其中t取4S==6491.953k點短路電流計算.網(wǎng)絡(luò)簡化如下，并結(jié)合其正序阻抗圖得，圖3-5點正序阻抗網(wǎng)絡(luò)圖＝三相短路電流周期分量計算：系統(tǒng)A側(cè)：B側(cè)（）的計算電抗為：由計算電抗查水輪機短路電流運算曲線得：其110kV側(cè)得額定電流為：因此：C側(cè)（）的計算電抗為：由計算電抗查水輪機短路電流運算曲線得：其110kV側(cè)得額定電流為：因此：所以，點的三相短路電流為：點三相短路沖擊電流及全電流最大有效值計算：因為點在發(fā)電廠高壓側(cè)母線上，所以＝1.80，＝0.97===7.426短路電流熱效應(yīng)計算：＝其中t取4s==202.001k對點短路電流計算：網(wǎng)絡(luò)簡化如下圖，并結(jié)合其正序阻抗圖，得：圖3-6正序阻抗網(wǎng)絡(luò)等值圖＝繼續(xù)簡化得：圖3-7網(wǎng)絡(luò)簡化圖三相短路電流周期分量計算：系統(tǒng)A側(cè)：B側(cè)（）的計算電抗為：由計算電抗查水輪機短路電流運算曲線得：10.5kV側(cè)的額定電流為：因此：C側(cè)的計算電抗為：由計算電抗查水輪機短路電流運算曲線得：10.5kV側(cè)的額定電流為：因此：所以，點的三相短路電流為：點三相短路沖擊電流及全電流最大有效值計算：A側(cè)和B側(cè)采用遠離發(fā)電廠地點，故＝1.80，＝0.97＝＝C側(cè)采用發(fā)電機機端，故＝1.90，＝0.93＝＝所以，總的和為：＝39.194＋33.682＝72.876kA=23.445+20.774=44.219Ka短路電流熱效應(yīng)計算：＝其中t取4s==2442.920k三相短路電流計算成果匯總見附錄Ⅱ：3.2非對稱短路電流計算該系統(tǒng)的負(fù)序阻抗與正序阻抗圖相比只是發(fā)電機出口端的負(fù)序阻抗是正序阻抗的1.45倍，故負(fù)序阻抗如下[3]：圖3-8負(fù)序阻抗網(wǎng)絡(luò)圖該系統(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：圖3-9零序阻抗網(wǎng)絡(luò)圖（一）正序網(wǎng)絡(luò)的變換[4]短路點等效后的正序阻抗圖為：圖3-10點正序阻抗網(wǎng)絡(luò)圖短路點等效后的正序阻抗圖為：圖3-11點正序簡化圖短路點等效后的正序阻抗圖為;圖3-12點正序簡化圖(二).負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的變換短路點等效后的負(fù)序阻抗圖為：圖3-13點負(fù)序阻抗等值圖再簡化得,圖3-14點負(fù)序簡化圖短路點等效后的負(fù)序阻抗圖為：圖3-15點負(fù)序簡化圖短路點等效后的負(fù)序阻抗圖為：圖3-16點負(fù)序簡化圖再化簡得：圖3-17點負(fù)序簡化圖（三）零序網(wǎng)絡(luò)的變換：短路點等效后的零序阻抗圖為：圖3-18點零序簡化圖再化簡為：圖3-19點零序簡化圖短路點等效后的零序阻抗圖為：圖3-20點零序簡化圖短路點等效后的零序阻抗圖為：圖3-21點零序簡化圖再化簡得：圖3-21點零序簡化圖不對稱短路電流計算（一）點短路正序綜合阻抗負(fù)序綜合阻抗零序綜合阻抗1.單相短路電流正序電流的標(biāo)么值正序電流的有名值單相短路電流2.單相短路電流正序電流的標(biāo)么值正序電流的有名值兩相短路電流3.兩相接地短路電流正序電流的標(biāo)么值正序電流的有名值兩相接地短路電流(二)點短路正序綜合阻抗負(fù)序綜合阻抗零序綜合阻抗1.單相短路電流正序電流的標(biāo)么值正序電流的有名值單相短路電流2.單相短路電流正序電流的標(biāo)么值正序電流的有名值兩相短路電流3.兩相接地短路電流正序電流的標(biāo)么值正序電流的有名值兩相接地短路電流(三)點短路正序綜合阻抗負(fù)序綜合阻抗零序綜合阻抗1.單相短路電流正序電流的標(biāo)么值正序電流的有名值單相短路電流2.單相短路電流正序電流的標(biāo)么值正序電流的有名值兩相短路電流3.兩相接地短路電流正序電流的標(biāo)么值正序電流的有名值兩相接地短路電流不對稱短路計算結(jié)果如下：表3.1不對成短路電流計算結(jié)果短路點單相短路電流兩相短路電流兩相接地短路(kA)(kA)電流(kA)34.8067.92321.11436.0015.82521.33439.9627.85423.947算結(jié)果與方案Ⅰ也相同。第四章電器主設(shè)備選擇4.1對方案I的各主設(shè)備選擇其接線方式如下圖：圖4-1方案Ⅰ主接線圖斷路器和隔離開關(guān)的選擇[5]對D1～D4斷路器和G1～G4隔離開關(guān)的選擇A.對10.5kVD1～D4斷路器的選擇（1）按額定電壓選擇：斷路器的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)額定電壓，即（2）按額定電流選擇斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負(fù)荷電流，即（3）按開斷電流選擇若在D1～D4上側(cè)短路時流過D1～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(cè)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(yīng)按D1～D4下側(cè)短路時來選擇設(shè)備，其短路電流為35.161kA。斷路器的額定開斷電流不應(yīng)小于斷路器開斷瞬間的短路電流周期分量。即（4）按動穩(wěn)定電流選擇電器允許通過的動穩(wěn)定電流不小于短路沖擊電流，即（5）按熱穩(wěn)定度校驗代入上式，得則B.對10.5kVG1～G4隔離開關(guān)的選擇（1）按額定電壓選擇：（2）按額定電流校驗：（3）按動穩(wěn)定度校驗：（4）按熱穩(wěn)定度校驗：選擇D1～D4為型斷路器選擇G1～G4為型隔離開關(guān)表4.1所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)計算數(shù)據(jù)10101030003000273543．3——35.1613938.1413016094.58由上表可知所選斷路器和隔離開關(guān)的技術(shù)參數(shù)能滿足對D5，D6斷路器和G6～G9隔離開關(guān)選擇A．對110kVD5，D6斷路器的選擇（1）按額定電壓選擇：斷路器的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)額定電壓，即（2）按額定電流選擇斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負(fù)荷電流，即（3）按開斷電流選擇若在D5D6上側(cè)短路時流過D5D6的短路電流為F1和F2流過的短路電流為1.445kAD5D6下側(cè)短路時流過D5D6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(yīng)按D5，D6下側(cè)短路時來選擇設(shè)備，其短路電流為5.981kA。斷路器的額定開斷電流不應(yīng)小于斷路器開斷瞬間的短路電流周期分量。即（4）按動穩(wěn)定電流選擇電器允許通過的動穩(wěn)定電流不小于短路沖擊電流，即（5）按熱穩(wěn)定度校驗代入上式，得則B.對110kVG6～G9隔離開關(guān)的選擇（1）按額定電壓選擇：（2）按額定電流選擇：（3）按動穩(wěn)定選擇：（4）按熱穩(wěn)定度校驗：選擇D5，D6為SW6－110型斷路器選擇G6～G9為GW4－110D型隔離開關(guān)表4.2所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)SW6－110GW4－110D計算數(shù)據(jù)1101101101200120052231．5——5．981132．425808015．225由上表可知所選斷路器和隔離開關(guān)的技術(shù)參數(shù)能滿足對10.5kVG5斷路器的選擇（1）按額定電壓選擇：斷路器的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)額定電壓，即（2）按額定電流選擇斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負(fù)荷電流，即（3）按動穩(wěn)定電流選擇若在G5上側(cè)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(cè)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>12.535G515.501kA。電器允許通過的動穩(wěn)定電流不小于短路沖擊電流，即（4）按熱穩(wěn)定度校驗：其中代入上式得則表4.3所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)GN2－10計算數(shù)據(jù)1010300027351011．50010041．649由上表可知所選斷路器和隔離開關(guān)的技術(shù)參數(shù)符合要求對D7斷路器和G10,G11隔離開關(guān)選擇.A．對110kV側(cè)D7斷路器的選擇（1）按額定電壓選擇：斷路器的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)額定電壓，即（2）按額定電流選擇斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負(fù)荷電流，即IN≥Imax＝＝kA（3）按開斷電流選擇若在D7上側(cè)短路時流過D7的短路電流為F5為2.149－1.445＝0.704kA，而在D7下側(cè)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(yīng)按D7下側(cè)短路時來選擇設(shè)備，其短路電流為6.7221kA。斷路器的額定開斷電流不應(yīng)小于斷路器開斷瞬間的短路電流周期分量。即≥Id’’＝6.722kA（4）按動穩(wěn)定電流校驗：電器允許通過動穩(wěn)定電流ies不小于短路沖擊電流ish即ies≥ish=×6.722＝17.111kA（5）按熱穩(wěn)定校驗：Qk=其中＝6.722kA,=3.832+21.301=6.434kA=3.832+21.335=6.502kA帶入上式得，Qk＝167.1kA2.s,則Qt≥Qk=167.1kA2.sB對110kV側(cè)G10，G11隔離開關(guān)的選擇：1、按額定電壓選擇：UN≥110kV.2、按額定電流選擇：IN≥0.261A；3、按動穩(wěn)定校驗：ies≥ish=17.11kA4、按照熱穩(wěn)定校驗Qt≥Qk＝167.1kA2.s,選擇D7為SW6-110型斷路器選擇G10G11為GW4－110D型隔離開關(guān)表4.4所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)SW6-110GW4－計算數(shù)據(jù)110DUN（kV）110110UN（kV）110IN（A）12001000Imax（A）261INbr(kA)31.5--Id’’(kA)6.722It2×t31.524=39692524＝Qk(kA2.s)167.12500ies(kA)8080ish(kA)17.11由上表可知所選斷路器隔離開關(guān)符合技術(shù)參數(shù)要求對于D8～D11斷路器，和G12～G23隔離開關(guān)的選擇A對110kV側(cè)D8～D11斷路器選擇：（1）按額定電壓選擇：斷路器的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)額定電壓，即UN≥110kV；（2）按額定電流選擇：斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負(fù)荷電流，即IN≥Imax＝＝0.326kA（3）按開斷電流選擇：若在D8～D11下側(cè)短路電流時流過D8～D11的短路電流為系統(tǒng)側(cè)短路電流即為3.832kA,而在D8～D11上側(cè)短路時流過D8～D11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(cè)短路的短路電流來選擇設(shè)備，其短路電流為3.832kA斷路器的額定開斷電流不應(yīng)小于斷路器開斷瞬間的短路電流周期分量。即斷路器額定開斷電流INbr≥Id’’＝3.832kA（4）按動穩(wěn)定電流校驗：電器允許通過動穩(wěn)定電流ies不小于短路沖擊電流ish即ies≥ish=×3.832＝9.756kA（5）按熱穩(wěn)定校驗：Qk=其中＝==3.832kA帶入上式得Qk=58.739kA2.s則Qt≥Qk=58.739kA2.sB.對G12～G23隔離開關(guān)的選擇：1、按額定電壓選擇：UN≥110kV；2、按額定電流選擇：IN≥Imax＝0.326kA3、按動穩(wěn)定電流校驗ies≥ish=9.756kA4、按熱穩(wěn)定校驗：Qt≥Qk=58.739kA2.s選擇D8～D11為SW4-110型斷路器選擇G12～G23為GW4－110型隔離開關(guān)表4.5所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)SW4-110GW4－計算數(shù)據(jù)110UN（kV）110110UN（kV）110IN（A）1000630Imax（A）326INbr(kA)18.4--Id’’(kA)3.832It2×t31.524=39692024＝Qk(kA2.s)58.7391600ies(kA)5550ish(kA)9.756對D12斷路器和G24,G25隔離開關(guān)選擇.A.對母聯(lián)斷路器D12的選擇：（1）按額定電壓選擇：斷路器的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)額定電壓，即UN≥110kV；（2）按額定電流選擇斷路器的額定電流不小于流過斷路器的長期負(fù)荷電流，即IN≥Imax＝＝kA（3）按開斷電流選擇：若在D12上，下側(cè)短路時，其短路電流都是7.426kA，斷路器的開斷電流INbr不應(yīng)小于斷路器開斷開斷瞬時的短路電流周期分量。即斷路器額定開斷電流INbr≥Id’’＝7.426kA（4）按動穩(wěn)定電流校驗：電器允許通過動穩(wěn)定電流ies不小于短路沖擊電流ish即ies≥ish=×7.426＝18.9kA（5）按熱穩(wěn)定校驗：Qk=其中＝7.426kA=7.069kA=7.152kA帶入上式得Qk=202.001kA2.s則Qt≥Qk=202.001kA2.sB.對母聯(lián)隔離開關(guān)G24～G25的選擇：1、按額定電壓選擇：UN≥110kV；2、按額定電流選擇：IN≥Imax＝261kA3、按動穩(wěn)定電流校驗ies≥ish=18.9kA4、按熱穩(wěn)定校驗：Qt≥Qk=202.001kA2.s選擇D12為SW6-110型斷路器選擇G24～G25為GW4－110D型隔離開關(guān)表4.6所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)SW6-110GW4－計算數(shù)據(jù)110DUN（kV）110110UN（kV）110IN（A）12001000Imax（A）261INbr(kA)31.5--Id’’(kA)7.426It2×t31.524=39692524＝Qk(kA2.s)200.0012500ies(kA)8080ish(kA)18.9對方案Ⅰ所選斷路器，隔離開關(guān)匯總?cè)缦拢罕?.7方案Ⅰ所選各斷路器隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)斷路器斷路器型號隔離開關(guān)隔離開關(guān)型號SW6－110GW4－110DSW4－110GW4－110SW6－110GW4－110DGN2－10電流互感器的選擇[6]（1）110kV側(cè)電流互感器的選擇①型號的選擇選擇LVQB-110型S氣體絕緣電流互感器，其參數(shù)如下：表4.8所選電流互感器技術(shù)數(shù)據(jù)電流互感器額定電壓額定電流短時熱穩(wěn)耐受沖擊kA）電流LVQB-110110150050115②按額定電流選擇根據(jù)該水電站主變壓器容量為250＋100＝200MVA，其額定電壓為110kV110kV一次額定電流為1500A③按動穩(wěn)定校驗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(cè)短路時的沖擊電流,滿足動穩(wěn)定要求。④按熱穩(wěn)定校驗LVQB-110型電流互感器熱穩(wěn)定電流為＝50kA，大于該水電站110kV,側(cè)短路時的穩(wěn)定電流7.152kA，滿足熱穩(wěn)定要求。（2）10.5kV發(fā)電機出口處電流互感器的選擇①型號的選擇選擇LZZBJ9-122s型電流互感器，其參數(shù)如下：表4.9所選電流互感器技術(shù)數(shù)據(jù)電流互感器額定電壓額定電流短時熱穩(wěn)耐受沖定電流擊電流（kA）LZZBJ9-122s10.5315080160②按額定電流選擇根據(jù)發(fā)電機的容量47.368MVA,其額定電壓為10.5kV，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(fù)荷電流變化的要求。③按動穩(wěn)定校驗LZZBJ9-122s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。④按熱穩(wěn)定校驗LZZBJ9-122s型電流互感器熱穩(wěn)定電流為＝80kA發(fā)電機出口處的熱穩(wěn)定電流39.912kA電壓互感器的選擇①型號的選擇110kV側(cè)選擇WVB110-20(H)型電壓互感器10.5kV側(cè)選擇JDZX10-12BG型電壓互感器其各參數(shù)如下：表4.10所選電壓互感器技術(shù)數(shù)據(jù)電壓等級選擇型號額定電壓額定絕緣水平110kVWVB110-20(H)一次/二次選擇最高電壓126kV選擇絕緣耐壓185kV額定雷電沖擊電壓450k10.5kVJDZX10-12BG選擇最高電壓12kV選擇絕緣耐壓185kV額定雷電沖擊電壓450k避雷器的選擇[7]110kV側(cè)避雷器的選擇(1)避雷器型號的選擇：選擇Y10W5-110/260型無間隙氧化鋅避雷器。其參數(shù)為：表4.11所選避雷器技術(shù)數(shù)據(jù)型號系統(tǒng)額避雷器避雷器雷電沖陡波沖定電壓額定電持續(xù)運擊電流擊電流（kV）kV）行電壓下殘壓下殘壓（kV）（峰值）（峰值）不大于不大于（kV）（Kv）Y10W5-110/26011010073260291(2)按額定電壓選擇：110kV系統(tǒng)最高電壓為126kV0.75＝0.75,所選避雷器額定電壓為110kV大于94.5kv(3)按持續(xù)運行電壓選擇：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。(4)按雷電沖擊殘壓選擇：110kV變壓器額定電流沖擊（內(nèi)外絕緣）耐受電壓（峰值）450kV,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。(5)按陡波沖擊電流選擇：110kV變壓器的內(nèi)絕緣截斷雷電沖擊耐受電壓為550kV，其陡波大于291kV,該值小于393kV,故滿足陡波沖擊電流下的殘壓要求10.5kV側(cè)避雷器的選擇(1)避雷器型號的選擇：選擇Y5WS5-17/50L型避雷器。其參數(shù)為：表4.12所選避雷器技術(shù)數(shù)據(jù)型號系統(tǒng)額避雷器避雷器雷電沖陡波沖定電壓額定電持續(xù)運擊電流擊電流（kV）kV）行電壓下殘壓下殘壓（kV）（峰值）（峰值）不大于不大于（kV）（Kv）Y5WS5-17/50L10178.65051.8(2)按額定電壓選擇：10kV系統(tǒng)最高電壓為11.5kV0.75＝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。(3)按持續(xù)運行電壓選擇：10kV系統(tǒng)相電壓為11.5/,所選避雷器持續(xù)運行電壓有效值為8.6kV，大于6.64kV，故滿足持續(xù)運行電壓要求。(4)按雷電沖擊殘壓選擇：10kV75kV，避雷器標(biāo)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。(5)按陡波沖擊電流選擇：10kV發(fā)電機的內(nèi)絕緣截斷雷電沖擊耐受電壓為75kV，其陡波沖于51.8kV,該值小于53.57kV,故滿足陡波沖擊電流下的殘壓要求。絕緣子的選擇：10.5kV側(cè)發(fā)電機出口端絕緣子選擇ZD-10F型110kV側(cè)母線和線路側(cè)選擇ZS2-110/1500型母線選擇[8]：110kV主母線的選擇.①母線類型的選擇：110kV主母線選擇LF－21Y－80/72型鋁錳合金管母線。②按母線長期工作電流選擇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(dǎo)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。③按熱穩(wěn)定校驗要求選最小截面：110kV側(cè)三相短路周期分量穩(wěn)態(tài)值為7.152kAC=87，時間＝0.2s，則代入公式得：＝＝36.8mm而所選母線的截面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。④按電暈電壓校驗：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。110kV進線選擇①線類型的選擇：110kV主變壓器出線選擇LGJ－400/50鋼芯鋁絞線②按母線長期工作電流選擇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(dǎo)體長期允許電流為8980.81＝727A，大于551A.故滿足母線長期工作電流要求。③按熱穩(wěn)定校驗要求選最小截面：由＝36.8mmS=51.82mm面，故所選母線滿足熱穩(wěn)定的要求。④按電暈電壓校驗：因為有電暈電壓校驗的110kV軟導(dǎo)體型號為LGJ－7010.5kV發(fā)電機出口處的母線選擇：①母線類型的選擇：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。②按母線長期工作電流選擇發(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(dǎo)體長期允許電流為35110.81＝2844A2735A.故滿足母線長期工作電流要求。③按熱穩(wěn)定校驗要求選最小截面：由＝=1441mmS=2705mm面，故所選母線滿足熱穩(wěn)定的要求④按電暈電壓校驗：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。4.2對方案Ⅱ的各主設(shè)備選擇其接線圖如下：圖4-2方案Ⅱ主接線圖分析：因為方案Ⅰ和方案Ⅱ除主接線外其余部分接線形式相同，方案Ⅰ的校驗相同，故其對應(yīng)的型號也相同。對斷路器和隔離開關(guān)的選擇。左側(cè)短路時的短路電流為3.832＋2.149＝5.981kA的短路電流為3.832＋1.445＝5.277kA流大于右側(cè)短路時的短路電流，故應(yīng)按左側(cè)短路時來選擇設(shè)備。以也適用于也適用于.綜合上述分析，方案Ⅱ所選斷路器和隔離開關(guān)型號如下：表4.13方案Ⅱ各斷路器隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)斷路器斷路器型號隔離開關(guān)隔離開關(guān)型號SW6－110GW4－110DSW4－110GW4－110SW6－110GW4－110DSW6－110GW4－110DGN2－10技術(shù)經(jīng)濟比較隔離開關(guān)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，Ⅰ比方案Ⅱ即經(jīng)濟又可靠，故選擇方案Ⅰ為最終主接線方案。第五章發(fā)電機繼電保護原理設(shè)計及保護原理5.1初步分析發(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)定運行電保護裝置[9]。1定子繞組相間短路；2定子繞組匝間短路；3定子繞組接地短路；4外部短路引起的過電流；5對稱過負(fù)荷；6勵磁回路一點或兩點接地故障；本水電廠發(fā)電機保護裝置的設(shè)置可依據(jù)以上原則并結(jié)合具體情況進行，一般可以設(shè)置下列保護：表5.1配置的保護類型縱差保護主保護跳閘復(fù)合電壓啟動的過電作差動保護后備及外部故障跳閘流保護遠后備橫差保護定子繞組匝間的保護跳閘過負(fù)荷保護異常運行延時動作發(fā)出信號定子單相接地防御定子單相接地的保護跳閘勵磁回路兩點接地保跳閘護護裝置因為5F1,F2,F3,F4,F1F2,F3,F4的保護整定與F1F5進行保護整定，就可完成該水電站5臺發(fā)電機的保護整定。5.2對F1的保護整定計算1短路電的分析計算及電壓電流互感器的變比選定:由短路電流的計算結(jié)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＝2.605kA,所以電流互感器的變比級次應(yīng)該為3000/5600器變比為10.5/0.1＝105。2各種保護的整定計算[10]：1)縱差保護的整定:a.動作電流Idz應(yīng)按躲過外部短路時流過保護裝置的最大不平衡電流Ibp即Idz＝Kk=Kkkfzqktxfi=1.3×1×0.5×0.1×13.249×103=1.3×662.45＝861.17A。Kk可靠系數(shù)，采用1.3;計算不平衡電流；kfzq非周期分量影響的系數(shù)，?。?；ktx電流互感器的同型系數(shù)，取ktx＝0.5；發(fā)電機外部三相短路時,流過保護最大周期性短路電流，＝13.249kAb.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(yīng)該大于發(fā)電機最大負(fù)荷電流；Idz＝KkINf＝1.3×2.605＝3385.9AKk可靠系數(shù)，取Kk＝1.3;INf發(fā)電機的額定電流；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。nl電流互感器的變比；kjx接線系數(shù)，取kjx＝1c.靈敏度：klm==3.39>2滿足靈敏度要求。d.差動回路斷線監(jiān)視器的動作電流應(yīng)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：a)Idz.j＝0.2×Inf/nl==0.868A.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據(jù)運行積累的數(shù)據(jù)計算。即Idz＝0.2Inf=0.2×2605＝521A則繼電器動作電流為：Idz.j＝521/600＝0.868A3）定子單相接地保護整定保護動作電流根據(jù)外部發(fā)生單相接地并伴隨外部兩相短流，且一次動作電流不超過5A.Idz=Ijdf被保護發(fā)電機的接地穩(wěn)態(tài)電容電流，對45MW額定容量電壓為10.5kV，發(fā)電機取Ijdf＝1.21A.1閉鎖繼電器一次不平衡電流取.1=0.9AKk’’可靠系數(shù)，取1.5；Kh返回系數(shù)，取0.85；故Idz===4.43,小于5A。4）勵磁回路兩點接地保護套,并僅在勵磁回路中出現(xiàn)穩(wěn)定性的一點接地時才投入工作。5）復(fù)合電壓閉鎖過電流保護的整定校驗：過正常運行時相應(yīng)值就夠了，其整定計算如下：a電流計電器動作電流為：Idz.j=＝1.2×2.6×103/(0.85×600)=6.12AKk可靠系數(shù),取kk=1.2；kh返回系數(shù)，取kh＝0.85；nl電流互感器變比；INf發(fā)電機額定電流b.器動作電壓，Udz.j=0.06UNf/nY=0.06×1.05×103/1.05=6V,UNf發(fā)電機額定電壓；nY電壓互感器變比；c.接在發(fā)電機電壓母線上的其他設(shè)備的保護裝置最大時限還要大1－2個時間級差△t(一個△t一般為0.5s),即t＝tmax+(1～2)△t。6．過負(fù)荷保護整定校驗：電流繼電器及時間繼電器組成。電流繼電器動作值按照下式計算：Idz.j=5.35AKk可靠系數(shù)，取=1.05；Kh返回系數(shù)，取=0.85INf發(fā)電機額定電流nl電流互干器變比；過負(fù)荷保護動作時限比過電流保護長，一般為9～10s.5.3對F5的保護整定計算：1短路電的分析計算及電壓電流互感器的變比選定:由短路電流的計算結(jié)果可知，F(xiàn)1的最大短路電流為12.535kA,而F5出口額定電流為＝2.605kA,所以電流互感器的變比級次應(yīng)該為3000/5，級電流互感器變比為＝600，電流互感器變比為10.5/0.1＝105。2各種保護的整定計算[11]：2)縱差保護的整定:a.動作電流Idz應(yīng)躲過外部短路時流過保護裝置的最大不平衡電流Ibp即Idz＝Kk=Kkkfzqktxfi=1.3×1×0.5×0.1×12.535×103=1.3×626＝814.78A。Kk可靠系數(shù)，采用1.3;計算不平衡電流；kfzq非周期分量影響的系數(shù)，取＝1；ktx電流互感器的同型系數(shù)，取ktx＝0.5；發(fā)電機外部三相短路時,流過保護最大周期性短路電流，＝12.535kAb.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(yīng)該大于發(fā)電機最大負(fù)荷電流；Idz＝KkINf＝1.3×2.605＝3385.9AKk可靠系數(shù)，取Kk＝1.3;INf發(fā)電機的額定電流；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。nl電流互感器的變比；kjx接線系數(shù)，取kjx＝1c.靈敏度：klm=.=3.2>2，滿足靈敏度要求。e.差動回路斷線監(jiān)視器的動作電流應(yīng)大于正常運行時的最大不平衡電流Ibp，可按照以下經(jīng)驗公式整定：a)Idz.j＝0.2×Inf/nl==0.868A.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據(jù)運行積累的數(shù)據(jù)計算。即Idz＝0.2Inf=0.2×2605＝521A則繼電器動作電流為：Idz.j＝521/600＝0.868A3）定子單相接地保護整定保護動作電流根據(jù)外部發(fā)生單相接地并伴隨外部兩相短流，且一次動作電流不超過5A.Idz=Ijdf被保護發(fā)電機的接地穩(wěn)態(tài)電容電流，對45MW額定容量電壓為10.5kV，發(fā)電機?。?.21A.1閉鎖繼電器一次不平衡電流取.1=0.9AKk’可靠系數(shù)，取1.5；Kk’’可靠