電氣及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)

{管理信息化OA自動(dòng)化}電氣及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄前言1第一章電氣主接線設(shè)計(jì)21.1設(shè)計(jì)原則21.2各方案比較3第二章廠用電設(shè)計(jì)82.1廠用電設(shè)計(jì)原則8第三章短路電流計(jì)算93.1對(duì)稱短路電流計(jì)算93.2非對(duì)稱短路電流計(jì)算19第四章電器主設(shè)備選擇304.1對(duì)方案I的各主設(shè)備選擇304.2對(duì)方案Ⅱ的各主設(shè)備選擇44第五章發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)原理設(shè)計(jì)及保護(hù)原理465.1初步分析465.2對(duì)F1的保護(hù)整定計(jì)算475.3對(duì)F5的保護(hù)整定計(jì)算：50第六章計(jì)算機(jī)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(duì)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(shì)。因此，關(guān)于電力系統(tǒng)水電站設(shè)計(jì)方面的論文研究就顯得格外重要。本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題來(lái)源于青海省直崗拉卡水電站。AutoCAD屬于典型的針對(duì)某工程進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計(jì)的工程設(shè)計(jì)類論文。通過(guò)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(yùn)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(jì)的觀念，是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐的融合。第一章電氣主接線設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)原則電氣主接線是水電站由高壓電氣設(shè)備通過(guò)連線組成的接收和分要求。在電氣主接線設(shè)計(jì)時(shí)，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(jì)性量使設(shè)備投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用為最少。③迅速地倒換運(yùn)行方式，使停電時(shí)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(shí)間。④具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性根據(jù)以上幾點(diǎn)，對(duì)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(gè)擴(kuò)大單元接線和一個(gè)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(jiǎn)化了高壓側(cè)接線和布置，設(shè)備增多，高壓設(shè)備布置場(chǎng)地增加，整個(gè)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(huì)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(lái)說(shuō)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(gè)發(fā)電機(jī)單母接線和兩個(gè)單元接線，1110kv側(cè)檢修時(shí)，三臺(tái)發(fā)電機(jī)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(jì)性的角度出發(fā)應(yīng)選擇方案Ⅱ。第二章廠用電設(shè)計(jì)2.1廠用電設(shè)計(jì)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(jiǎn)便，使啟動(dòng)（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(guò)程中廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行方式，特別主要對(duì)公用廠用負(fù)荷的影響。要方便過(guò)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(jì)算3.1對(duì)稱短路電流計(jì)算發(fā)電機(jī)，變壓器及系統(tǒng)的主要參數(shù)如下：發(fā)電機(jī)參數(shù)：45MW，cos10.5kV變壓器參數(shù)：3臺(tái)，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(duì)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(shí)，,，＝＝5.020kA,45MW功率因素為0.95的機(jī)組容量為;發(fā)電機(jī):======0.23變壓器:==系統(tǒng)阻抗：對(duì)點(diǎn)進(jìn)行短路計(jì)算[2]：網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化如下：圖3-2網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化圖繼續(xù)簡(jiǎn)化上圖：圖3-3網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化圖再化簡(jiǎn)得：圖3-4網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化圖三相短路電流周期分量計(jì)算：系統(tǒng)A側(cè)：B側(cè)（）的計(jì)算電抗為由計(jì)算電抗查水輪機(jī)短路電流運(yùn)算曲線得：10.5kV側(cè)額定電流為：因此：C側(cè)（）的計(jì)算電抗為：由計(jì)算電抗查短路電流運(yùn)算曲線得：其10.5kV側(cè)的額定電流為：因此：所以，點(diǎn)的三相短路電流為：點(diǎn)三相短路沖擊電流及全電流最大有效值計(jì)算:(1).系統(tǒng)A側(cè)和三電源B側(cè)的值采用遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)地點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)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(diǎn)短路電流熱效應(yīng)計(jì)算：＝其中t取4S==6491.953k點(diǎn)短路電流計(jì)算.網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化如下，并結(jié)合其正序阻抗圖得，圖3-5點(diǎn)正序阻抗網(wǎng)絡(luò)圖＝三相短路電流周期分量計(jì)算：系統(tǒng)A側(cè)：B側(cè)（）的計(jì)算電抗為：由計(jì)算電抗查水輪機(jī)短路電流運(yùn)算曲線得：其110kV側(cè)得額定電流為：因此：C側(cè)（）的計(jì)算電抗為：由計(jì)算電抗查水輪機(jī)短路電流運(yùn)算曲線得：其110kV側(cè)得額定電流為：因此：所以，點(diǎn)的三相短路電流為：點(diǎn)三相短路沖擊電流及全電流最大有效值計(jì)算：因?yàn)辄c(diǎn)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(jì)算：＝其中t取4s==202.001k對(duì)點(diǎn)短路電流計(jì)算：網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)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(jiǎn)化得：圖3-7網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化圖三相短路電流周期分量計(jì)算：系統(tǒng)A側(cè)：B側(cè)（）的計(jì)算電抗為：由計(jì)算電抗查水輪機(jī)短路電流運(yùn)算曲線得：10.5kV側(cè)的額定電流為：因此：C側(cè)的計(jì)算電抗為：由計(jì)算電抗查水輪機(jī)短路電流運(yùn)算曲線得：10.5kV側(cè)的額定電流為：因此：所以，點(diǎn)的三相短路電流為：點(diǎn)三相短路沖擊電流及全電流最大有效值計(jì)算：A側(cè)和B側(cè)采用遠(yuǎn)離發(fā)電廠地點(diǎn)，故＝1.80，＝0.97＝＝C側(cè)采用發(fā)電機(jī)機(jī)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(jì)算：＝其中t取4s==2442.920k三相短路電流計(jì)算成果匯總見(jiàn)附錄Ⅱ：3.2非對(duì)稱短路電流計(jì)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(jī)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(diǎn)等效后的正序阻抗圖為：圖3-10點(diǎn)正序阻抗網(wǎng)絡(luò)圖短路點(diǎn)等效后的正序阻抗圖為：圖3-11點(diǎn)正序簡(jiǎn)化圖短路點(diǎn)等效后的正序阻抗圖為;圖3-12點(diǎn)正序簡(jiǎn)化圖(二).負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的變換短路點(diǎn)等效后的負(fù)序阻抗圖為：圖3-13點(diǎn)負(fù)序阻抗等值圖再簡(jiǎn)化得,圖3-14點(diǎn)負(fù)序簡(jiǎn)化圖短路點(diǎn)等效后的負(fù)序阻抗圖為：圖3-15點(diǎn)負(fù)序簡(jiǎn)化圖短路點(diǎn)等效后的負(fù)序阻抗圖為：圖3-16點(diǎn)負(fù)序簡(jiǎn)化圖再化簡(jiǎn)得：圖3-17點(diǎn)負(fù)序簡(jiǎn)化圖（三）零序網(wǎng)絡(luò)的變換：短路點(diǎn)等效后的零序阻抗圖為：圖3-18點(diǎn)零序簡(jiǎn)化圖再化簡(jiǎn)為：圖3-19點(diǎn)零序簡(jiǎn)化圖短路點(diǎn)等效后的零序阻抗圖為：圖3-20點(diǎn)零序簡(jiǎn)化圖短路點(diǎn)等效后的零序阻抗圖為：圖3-21點(diǎn)零序簡(jiǎn)化圖再化簡(jiǎn)得：圖3-21點(diǎn)零序簡(jiǎn)化圖不對(duì)稱短路電流計(jì)算（一）點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(duì)稱短路計(jì)算結(jié)果如下：表3.1不對(duì)成短路電流計(jì)算結(jié)果短路點(diǎn)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(duì)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(kāi)關(guān)的選擇[5]對(duì)D1～D4斷路器和G1～G4隔離開(kāi)關(guān)的選擇A.對(duì)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(diǎn)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(guò)斷路器的長(zhǎng)期負(fù)荷電流，即（3）按開(kāi)斷電流選擇若在D1～D4上側(cè)短路時(shí)流過(guò)D1～D4的短路電流為F1流過(guò)的短路電流，即為26.498/2＝13.249kA，而在D1～D4下側(cè)短路時(shí)流過(guò)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(shí)來(lái)選擇設(shè)備，其短路電流為35.161kA。斷路器的額定開(kāi)斷電流不應(yīng)小于斷路器開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量。即（4）按動(dòng)穩(wěn)定電流選擇電器允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流不小于短路沖擊電流，即（5）按熱穩(wěn)定度校驗(yàn)代入上式，得則B.對(duì)10.5kVG1～G4隔離開(kāi)關(guān)的選擇（1）按額定電壓選擇：（2）按額定電流校驗(yàn)：（3）按動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)：（4）按熱穩(wěn)定度校驗(yàn)：選擇D1～D4為型斷路器選擇G1～G4為型隔離開(kāi)關(guān)表4.1所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)計(jì)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(kāi)關(guān)的技術(shù)參數(shù)能滿足對(duì)D5，D6斷路器和G6～G9隔離開(kāi)關(guān)選擇A．對(duì)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(diǎn)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(guò)斷路器的長(zhǎng)期負(fù)荷電流，即（3）按開(kāi)斷電流選擇若在D5D6上側(cè)短路時(shí)流過(guò)D5D6的短路電流為F1和F2流過(guò)的短路電流為1.445kAD5D6下側(cè)短路時(shí)流過(guò)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(shí)來(lái)選擇設(shè)備，其短路電流為5.981kA。斷路器的額定開(kāi)斷電流不應(yīng)小于斷路器開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量。即（4）按動(dòng)穩(wěn)定電流選擇電器允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流不小于短路沖擊電流，即（5）按熱穩(wěn)定度校驗(yàn)代入上式，得則B.對(duì)110kVG6～G9隔離開(kāi)關(guān)的選擇（1）按額定電壓選擇：（2）按額定電流選擇：（3）按動(dòng)穩(wěn)定選擇：（4）按熱穩(wěn)定度校驗(yàn)：選擇D5，D6為SW6－110型斷路器選擇G6～G9為GW4－110D型隔離開(kāi)關(guān)表4.2所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)SW6－110GW4－110D計(jì)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(kāi)關(guān)的技術(shù)參數(shù)能滿足對(duì)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(diǎn)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(guò)斷路器的長(zhǎng)期負(fù)荷電流，即（3）按動(dòng)穩(wěn)定電流選擇若在G5上側(cè)短路時(shí)流過(guò)G5的短路電流為F5流過(guò)的短路電流為12.535kA，而在G5下側(cè)短路時(shí)流過(guò)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(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流不小于短路沖擊電流，即（4）按熱穩(wěn)定度校驗(yàn)：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(jì)算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)GN2－10計(jì)算數(shù)據(jù)1010300027351011．50010041．649由上表可知所選斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的技術(shù)參數(shù)符合要求對(duì)D7斷路器和G10,G11隔離開(kāi)關(guān)選擇.A．對(duì)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(diǎn)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(guò)斷路器的長(zhǎng)期負(fù)荷電流，即IN≥Imax＝＝kA（3）按開(kāi)斷電流選擇若在D7上側(cè)短路時(shí)流過(guò)D7的短路電流為F5為2.149－1.445＝0.704kA，而在D7下側(cè)短路時(shí)流過(guò)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(shí)來(lái)選擇設(shè)備，其短路電流為6.7221kA。斷路器的額定開(kāi)斷電流不應(yīng)小于斷路器開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量。即≥Id’’＝6.722kA（4）按動(dòng)穩(wěn)定電流校驗(yàn)：電器允許通過(guò)動(dòng)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(yàn)：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(duì)110kV側(cè)G10，G11隔離開(kāi)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(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：ies≥ish=17.11kA4、按照熱穩(wěn)定校驗(yàn)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(kāi)關(guān)表4.4所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)SW6-110GW4－計(jì)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(kāi)關(guān)符合技術(shù)參數(shù)要求對(duì)于D8～D11斷路器，和G12～G23隔離開(kāi)關(guān)的選擇A對(duì)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(diǎn)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(guò)斷路器的長(zhǎng)期負(fù)荷電流，即IN≥Imax＝＝0.326kA（3）按開(kāi)斷電流選擇：若在D8～D11下側(cè)短路電流時(shí)流過(guò)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(shí)流過(guò)D8～D11短路電流為5臺(tái)發(fā)電機(jī)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(lái)選擇設(shè)備，其短路電流為3.832kA斷路器的額定開(kāi)斷電流不應(yīng)小于斷路器開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量。即斷路器額定開(kāi)斷電流INbr≥Id’’＝3.832kA（4）按動(dòng)穩(wěn)定電流校驗(yàn)：電器允許通過(guò)動(dòng)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(yàn)：Qk=其中＝==3.832kA帶入上式得Qk=58.739kA2.s則Qt≥Qk=58.739kA2.sB.對(duì)G12～G23隔離開(kāi)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(dòng)穩(wěn)定電流校驗(yàn)ies≥ish=9.756kA4、按熱穩(wěn)定校驗(yàn)：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(kāi)關(guān)表4.5所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)SW4-110GW4－計(jì)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(duì)D12斷路器和G24,G25隔離開(kāi)關(guān)選擇.A.對(duì)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(diǎn)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(guò)斷路器的長(zhǎng)期負(fù)荷電流，即IN≥Imax＝＝kA（3）按開(kāi)斷電流選擇：若在D12上，下側(cè)短路時(shí)，其短路電流都是7.426kA，斷路器的開(kāi)斷電流INbr不應(yīng)小于斷路器開(kāi)斷開(kāi)斷瞬時(shí)的短路電流周期分量。即斷路器額定開(kāi)斷電流INbr≥Id’’＝7.426kA（4）按動(dòng)穩(wěn)定電流校驗(yàn)：電器允許通過(guò)動(dòng)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(yàn)：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(duì)母聯(lián)隔離開(kāi)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(dòng)穩(wěn)定電流校驗(yàn)ies≥ish=18.9kA4、按熱穩(wěn)定校驗(yàn)：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(kāi)關(guān)表4.6所選各設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)SW6-110GW4－計(jì)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(duì)方案Ⅰ所選斷路器，隔離開(kāi)關(guān)匯總?cè)缦拢罕?.7方案Ⅰ所選各斷路器隔離開(kāi)關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)斷路器斷路器型號(hào)隔離開(kāi)關(guān)隔離開(kāi)關(guān)型號(hào)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(hào)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(shí)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(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)LVQB-110型電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定電流為＝115kA,大于該水電站110kV側(cè)短路時(shí)的沖擊電流,滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。④按熱穩(wěn)定校驗(yàn)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(shí)的穩(wěn)定電流7.152kA，滿足熱穩(wěn)定要求。（2）10.5kV發(fā)電機(jī)出口處電流互感器的選擇①型號(hào)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(shí)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(jī)的容量47.368MVA,其額定電壓為10.5kV，則發(fā)電機(jī)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(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)LZZBJ9-122s型電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定電流為＝160kA,大于該水電站發(fā)電機(jī)出口處的沖擊電流，滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。④按熱穩(wěn)定校驗(yàn)LZZBJ9-122s型電流互感器熱穩(wěn)定電流為＝80kA發(fā)電機(jī)出口處的熱穩(wěn)定電流39.912kA電壓互感器的選擇①型號(hào)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(jí)選擇型號(hào)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(hào)的選擇：選擇Y10W5-110/260型無(wú)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(hào)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(yùn)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(yùn)行電壓選擇：110kV系統(tǒng)相電壓為126/,所選避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓有效值為73kV，大于72.75kV，故滿足持續(xù)運(yùn)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?cái)嗬纂姏_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(hào)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(hào)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(yùn)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(yùn)行電壓選擇：10kV系統(tǒng)相電壓為11.5/,所選避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓有效值為8.6kV，大于6.64kV，故滿足持續(xù)運(yùn)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(jī)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(jī)的內(nèi)絕緣截?cái)嗬纂姏_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(jī)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(zhǎng)期工作電流選擇110kV主母線的長(zhǎng)期工作電流為,所選母線的長(zhǎng)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(zhǎng)期允許電流為19000.81＝15.39A，大于110kV主母線的長(zhǎng)期工作電流1305A，故滿足母線長(zhǎng)期工作電流要求。③按熱穩(wěn)定校驗(yàn)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(shí)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(yàn)：因?yàn)榍缣觳豢沙霈F(xiàn)可見(jiàn)電暈要求管型母線最小截面為30mm,選擇管型母線的型號(hào)為80，滿足電暈校驗(yàn)要求。110kV進(jìn)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(zhǎng)期工作電流選擇較大容量變壓器出口處的長(zhǎng)期工作電流為,所選母線的長(zhǎng)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(zhǎng)期允許電流為8980.81＝727A，大于551A.故滿足母線長(zhǎng)期工作電流要求。③按熱穩(wěn)定校驗(yàn)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(yàn)：因?yàn)橛须姇炿妷盒ｒ?yàn)的110kV軟導(dǎo)體型號(hào)為L(zhǎng)GJ－7010.5kV發(fā)電機(jī)出口處的母線選擇：①母線類型的選擇：10.5kV發(fā)電機(jī)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(zhǎng)期工作電流選擇發(fā)電機(jī)出口處的長(zhǎng)期工作電流為,所選母線的長(zhǎng)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(zhǎng)期允許電流為35110.81＝2844A2735A.故滿足母線長(zhǎng)期工作電流要求。③按熱穩(wěn)定校驗(yàn)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(yàn)：因?yàn)榍缣觳豢沙霈F(xiàn)可見(jiàn)電暈要求管型母線最小截面為30mm,選擇管型母線的型號(hào)為130，滿足電暈校驗(yàn)要求。4.2對(duì)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?yàn)榉桨涪窈头桨涪虺鹘泳€外其余部分接線形式相同，方案Ⅰ的校驗(yàn)相同，故其對(duì)應(yīng)的型號(hào)也相同。對(duì)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇。左側(cè)短路時(shí)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(shí)的短路電流，故應(yīng)按左側(cè)短路時(shí)來(lái)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(kāi)關(guān)型號(hào)如下：表4.13方案Ⅱ各斷路器隔離開(kāi)關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)斷路器斷路器型號(hào)隔離開(kāi)關(guān)隔離開(kāi)關(guān)型號(hào)SW6－110GW4－110DSW4－110GW4－110SW6－110GW4－110DSW6－110GW4－110DGN2－10技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較隔離開(kāi)關(guān)臺(tái)數(shù)相同，但方案Ⅱ比方案Ⅰ多一臺(tái)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(jì)又可靠，故選擇方案Ⅰ為最終主接線方案。第五章發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)原理設(shè)計(jì)及保護(hù)原理5.1初步分析發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)和本水電廠供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行電保護(hù)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(guò)電流；5對(duì)稱過(guò)負(fù)荷；6勵(lì)磁回路一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地故障；本水電廠發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置的設(shè)置可依據(jù)以上原則并結(jié)合具體情況進(jìn)行，一般可以設(shè)置下列保護(hù)：表5.1配置的保護(hù)類型縱差保護(hù)主保護(hù)跳閘復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電作差動(dòng)保護(hù)后備及外部故障跳閘流保護(hù)遠(yuǎn)后備橫差保護(hù)定子繞組匝間的保護(hù)跳閘過(guò)負(fù)荷保護(hù)異常運(yùn)行延時(shí)動(dòng)作發(fā)出信號(hào)定子單相接地防御定子單相接地的保護(hù)跳閘勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保跳閘護(hù)護(hù)裝置因?yàn)?F1,F2,F3,F4,F1F2,F3,F4的保護(hù)整定與F1F5進(jìn)行保護(hù)整定，就可完成該水電站5臺(tái)發(fā)電機(jī)的保護(hù)整定。5.2對(duì)F1的保護(hù)整定計(jì)算1短路電的分析計(jì)算及電壓電流互感器的變比選定:由短路電流的計(jì)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(jí)次應(yīng)該為3000/5600器變比為10.5/0.1＝105。2各種保護(hù)的整定計(jì)算[10]：1)縱差保護(hù)的整定:a.動(dòng)作電流Idz應(yīng)按躲過(guò)外部短路時(shí)流過(guò)保護(hù)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(jì)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(jī)外部三相短路時(shí),流過(guò)保護(hù)最大周期性短路電流，＝13.249kAb.為避免保護(hù)在電流互感器二次回路斷線時(shí)誤動(dòng)作，保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)該大于發(fā)電機(jī)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(jī)的額定電流；取以上計(jì)算中較大者，作保護(hù)的動(dòng)作電流，故Idz＝3385.9A,則差動(dòng)繼電器動(dòng)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(dòng)回路斷線監(jiān)視器的動(dòng)作電流應(yīng)大于正常運(yùn)行時(shí)的最大不平衡電流Ibp，可按照一下經(jīng)驗(yàn)公式整定：a)Idz.j＝0.2×Inf/nl==0.868A.2)橫差保護(hù)的整定保護(hù)動(dòng)作電流按照躲過(guò)外部短路故障最大不據(jù)運(yùn)行積累的數(shù)據(jù)計(jì)算。即Idz＝0.2Inf=0.2×2605＝521A則繼電器動(dòng)作電流為：Idz.j＝521/600＝0.868A3）定子單相接地保護(hù)整定保護(hù)動(dòng)作電流根據(jù)外部發(fā)生單相接地并伴隨外部?jī)上喽塘?，且一次?dòng)作電流不超過(guò)5A.Idz=Ijdf被保護(hù)發(fā)電機(jī)的接地穩(wěn)態(tài)電容電流，對(duì)45MW額定容量電壓為10.5kV，發(fā)電機(jī)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(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)套,并僅在勵(lì)磁回路中出現(xiàn)穩(wěn)定性的一點(diǎn)接地時(shí)才投入工作。5）復(fù)合電壓閉鎖過(guò)電流保護(hù)的整定校驗(yàn)：過(guò)正常運(yùn)行時(shí)相應(yīng)值就夠了，其整定計(jì)算如下：a電流計(jì)電器動(dòng)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(jī)額定電流b.器動(dòng)作電壓，Udz.j=0.06UNf/nY=0.06×1.05×103/1.05=6V,UNf發(fā)電機(jī)額定電壓；nY電壓互感器變比；c.接在發(fā)電機(jī)電壓母線上的其他設(shè)備的保護(hù)裝置最大時(shí)限還要大1－2個(gè)時(shí)間級(jí)差△t(一個(gè)△t一般為0.5s),即t＝tmax+(1～2)△t。6．過(guò)負(fù)荷保護(hù)整定校驗(yàn)：電流繼電器及時(shí)間繼電器組成。電流繼電器動(dòng)作值按照下式計(jì)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(jī)額定電流nl電流互干器變比；過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限比過(guò)電流保護(hù)長(zhǎng)，一般為9～10s.5.3對(duì)F5的保護(hù)整定計(jì)算：1短路電的分析計(jì)算及電壓電流互感器的變比選定:由短路電流的計(jì)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(jí)次應(yīng)該為3000/5，級(jí)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(hù)的整定計(jì)算[11]：2)縱差保護(hù)的整定:a.動(dòng)作電流Idz應(yīng)躲過(guò)外部短路時(shí)流過(guò)保護(hù)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(jì)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(jī)外部三相短路時(shí),流過(guò)保護(hù)最大周期性短路電流，＝12.535kAb.為避免保護(hù)在電流互感器二次回路斷線時(shí)誤動(dòng)作，保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)該大于發(fā)電機(jī)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(jī)的額定電流；取以上計(jì)算中較大者，作保護(hù)的動(dòng)作電流，故Idz＝3385.9A,則差動(dòng)繼電器動(dòng)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(dòng)回路斷線監(jiān)視器的動(dòng)作電流應(yīng)大于正常運(yùn)行時(shí)的最大不平衡電流Ibp，可按照以下經(jīng)驗(yàn)公式整定：a)Idz.j＝0.2×Inf/nl==0.868A.2)橫差保護(hù)的整定保護(hù)動(dòng)作電流按照躲過(guò)外部短路故障最大不據(jù)運(yùn)行積累的數(shù)據(jù)計(jì)算。即Idz＝0.2Inf=0.2×2605＝521A則繼電器動(dòng)作電流為：Idz.j＝521/600＝0.868A3）定子單相接地保護(hù)整定保護(hù)動(dòng)作電流根據(jù)外部發(fā)生單相接地并伴隨外部?jī)上喽塘?，且一次?dòng)作電流不超過(guò)5A.Idz=Ijdf被保護(hù)發(fā)電機(jī)的接地穩(wěn)態(tài)電容電流，對(duì)45MW額定容量電壓為10.5kV，發(fā)電機(jī)取＝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；Kk’’可靠