《水電站電氣一次部分》課程設(shè)計

1、水電站電氣一次部分課程設(shè)計重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院水電站電氣一次部分課程設(shè)計姓 名： 系 別： 電氣工程系 專 業(yè)： 小型水電站及電力網(wǎng) 班 級： 09級小水電1班 學(xué) 號： 0912150115 指導(dǎo)老師： 起止時間 2011年2月21日至2011年2月25日摘 要水電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它為整個電力系統(tǒng)的電能的來源，電氣主接線是發(fā)電廠的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)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。為滿足經(jīng)濟發(fā)展的需要，根據(jù)有關(guān)單位的決定設(shè)計1座單機容量為15mw，總裝機容量為30mw的水力發(fā)電廠。首先根據(jù)任務(wù)

2、書上所給原始資料參數(shù)，分析發(fā)電廠的設(shè)計方案。從供電的可靠性、靈活性，技術(shù)的先進性，經(jīng)濟的合理性來對電廠建設(shè)進行分析。然后通過對擬建發(fā)電廠的建設(shè)方案，并通過對負荷資料的分析，安全，經(jīng)濟及可靠性方面考慮，確定了發(fā)電廠的主接線，然后又通過負荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)，容量及型號，同時也確定了站用變壓器的容量及型號，最后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計算的計算結(jié)果，對高壓熔斷器，隔離開關(guān)，母線，絕緣子和穿墻套管，電壓互感器，電流互感器進行了選型，從而完成了這座發(fā)電廠電器部分的設(shè)計。關(guān)鍵詞：發(fā)電廠 主變壓器 短路計算 選型目錄摘要 2第一章 概述1.1 課程設(shè)計的目的 51.2 課程設(shè)計的內(nèi)容 5

3、第二章 電氣主接線設(shè)計 2.1 原始資料 6 2.2 對原始資料的分析 62.3 電氣主接線的設(shè)計依據(jù) 62.4 主接線設(shè)計步驟 72.5 技術(shù)經(jīng)濟比較 72.5.1 發(fā)電機側(cè)電壓（主）接線方案 72.5.2 主接線方案擬定 9第三章 主要變壓器的選擇3.1 主變的選擇 123.1.1 相數(shù)的選擇 123.1.2 繞組數(shù)量和連接方式的選擇 123.2 廠用變壓器的選擇 13 第四章 短路電流計算4.1 電路簡化圖 144.2 計算各元件標么值 144.3 短路點電流計算 15 4.3.1d1 點短路電流計算 15 4.3.2d2 點短路電流計算 194.4 三相短路電流計算成果匯總表 22第五

4、章 電氣設(shè)備選擇及校驗5.1 電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)定 235.1.1 按正常工作條件選擇 235.1.2 按短路條件校驗 245.2 斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗 255.3 限流電抗器的選擇和校驗 255.4 導(dǎo)體、電纜的選擇和校驗 265.5 絕緣子、穿墻套管的選擇和校驗 265.6 電流、電壓互感器的選擇和校驗 27第六章 避雷器的選擇和校驗6.1 避雷器的設(shè)置 286.2 避雷器的選擇 28第七章 防雷保護與接地7.1 防雷保護 297.1.1 直擊過電壓 297.1.2 入侵雷電波保護 297.2 接地裝置 307.2.1 一般規(guī)定 307.2.2 降低土壤電阻率的措施 307.2.

5、3 本水電站接地網(wǎng)的布置 30第八章 主要電氣設(shè)備匯總 31附錄 33參考文獻 34第一章 概述1.1課程設(shè)計的目的：1、復(fù)習(xí)鞏固本課程及其他課程的有關(guān)內(nèi)容，增強工程概念，培養(yǎng)電力工程規(guī)劃設(shè)計的能力。 2、復(fù)習(xí)水電站電氣設(shè)備相關(guān)知識，進一步鞏固電氣主接線及短路計算，電氣設(shè)備選擇等內(nèi)容； 3、利用所給資料進行電廠接入系統(tǒng)設(shè)計，主接線和自用電方案選擇，掌握短路電流計算，會進行電氣設(shè)備的配置和選型設(shè)計。1.2課程設(shè)計內(nèi)容：1 發(fā)電廠主接線的設(shè)計；2 短路電流的計算3 電氣設(shè)備的選擇（母線 電纜 斷路器 隔離開關(guān) 互感器 避雷器）防雷保護和接地裝置設(shè)計第二章 電氣主接線設(shè)計2.1原始資料：1、待設(shè)計發(fā)

6、電廠類型： 水力發(fā)電廠 ；2、發(fā)電廠一次設(shè)計并建成，計劃安裝215 mw 的水力發(fā)電機組，利用小時數(shù) 4000 小時/年。3、待設(shè)計發(fā)電廠接入系統(tǒng)電壓等級為110kv， 距系統(tǒng)110kv發(fā)電廠45km；出線回路數(shù)為4回；4、電力系統(tǒng)的總裝機容量為 600 mva、歸算后的電抗標幺值為 0.3，基準容量sj=100mva；5、發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中所處的地理位置、供電范圍示意圖如下所示。 6、低壓負荷：廠用負荷（廠用電率） 1.1 %；7、高壓負荷： 110 kv 電壓級，出線 4 回，為 i 級負荷，最大輸送容量60 mw， cos = 0.8 ；8、環(huán)境條件：海拔 1000m；本地區(qū)污穢等級2

7、級；地震裂度 7 級；最高氣溫 36c；最低溫度2.1c；年平均溫度18c；最熱月平均地下溫度20c；年平均雷電日t=56 日/年；其他條件不限。2.2對原始資料的分析計算為是發(fā)電廠的變壓器主接線的選擇準確，我們原始資料對分析計算如下；根據(jù)原始資料中的最大有功及功率因數(shù)，算出最大無功，可得出以下數(shù)據(jù)電壓等級線路名稱最大有功（mw）最大無功（mvar）cos負荷級別tmax110kv回路11511.20.814000回路2回路3回路42.3電氣主接線設(shè)計依據(jù)電氣主接線設(shè)計是水電站電氣設(shè)計的主體。它與電力系統(tǒng)、樞紐條件、電站動能參數(shù)以及電站運行的可靠性、經(jīng)濟性等密切相關(guān)，并對電氣布置、設(shè)備選擇、繼

8、電保護和控制方式等都有較大的影響，必須緊密結(jié)合所在電力系統(tǒng)和電站的具體情況，全面地分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，合理地選定接線方案。電氣主接線的主要要求為:1、可靠性：衡量可靠性的指標，一般是根據(jù)主接線型式及主要設(shè)備操作的可能方式，按一定的規(guī)律計算出“不允許”事件的規(guī)律，停運的持續(xù)時間期望值等指標，對幾種接線形式的擇優(yōu)。2、靈活性：投切發(fā)電機、變壓器、線路斷路器的操作要可靠方便、調(diào)度靈活。3、經(jīng)濟性：通過優(yōu)化比選，工程設(shè)計應(yīng)盡力做到投資省、占地面積小、電能損耗小。2.4 主接線設(shè)計的一般步驟1、對設(shè)計依據(jù)和基礎(chǔ)資料進行綜合分析。2、確定主變的容量和臺數(shù)，擬定可能采

9、用的主接線形式。3、論證是否需要限制短路電流，并采取合理的措施。4、對選出來的方案進行技術(shù)和經(jīng)濟綜合比較，確定最佳主接線方案。2.5 技術(shù)經(jīng)濟比較2.5.1 發(fā)電機電側(cè)電壓（主）接線方案根據(jù)我國現(xiàn)行的規(guī)范和成熟的運行經(jīng)驗，滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性的前提下，發(fā)電機電壓接線可采納的接線方式有以下三種：方案一：單母線接線圖1 單母線接線示意圖（1）優(yōu)點：設(shè)備少，接線清晰，經(jīng)濟性好，便于采用成套配電裝置，并且母線便于向兩端延伸，方便擴建。（2）缺點：可靠性偏差，母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時，所有回路都要停止工作。調(diào)度是很不方便，電源只能并列運行，不能分裂運行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時，有較大的短路電流

10、。（3）一般適用范圍：一般只用在出現(xiàn)回路少，并且沒有重要負荷的發(fā)電廠。方案二：單元接線圖2 單元接線示意圖（1）優(yōu)點：發(fā)電機與主變壓器容量相同，接線最簡明清晰，故障影響范圍最小，運行可靠、靈活；發(fā)電機電壓設(shè)備最少，布置最簡單方便，維護工作量也最??；繼電保護簡單。（2）缺點：主變壓器與高壓斷路器數(shù)量多，主變壓器高壓側(cè)出線回路多，布置復(fù)雜增加布置場地與設(shè)備的投資；。（3）一般適用范圍：單機容量一般在100mw及以上機組，且臺數(shù)在6臺及以下者；單機容量在45mw80mw之間，經(jīng)經(jīng)濟比較采用其它接線方式不合適時。方案三：擴大單元接線圖3 擴大單元接線示意圖（1）優(yōu)點：接線簡單清晰，運行維護方便；與單元

11、接線比較，減少主變壓器臺數(shù)及其相應(yīng)的高壓設(shè)備，節(jié)省投資；與單元接線比較，任一機組停機，不影響廠用電源供電，本單元兩臺機組停機，仍可繼續(xù)有系統(tǒng)主變壓器倒送；減少主變壓器高壓側(cè)出線，可簡化布置和高壓側(cè)接線。（2）缺點：主變壓器故障或檢修時，兩臺機組容量不能送出；增加兩臺低壓側(cè)斷路器，且增大發(fā)電機電壓短路容量。（3）一般適用范圍：適應(yīng)范圍較廣，能較好的適應(yīng)水電站布置的特點，只要電力系統(tǒng)運行和水庫調(diào)節(jié)性能允許，一般都可使用。應(yīng)注意避免在主變壓器回路故障或檢修時造成大量電能損失。2.5.2 主接線方案擬定110kv側(cè)由于本電站是小水電，不承擔(dān)主要負荷，沒有重要機端負荷，從接線的可靠性、經(jīng)濟性和靈活性考慮

12、，在我國運行的成熟經(jīng)驗一般采用單母線接線方式。所以本電站，110kv側(cè)采用單母線接線。（一）根據(jù)以上三種主接線方式，并結(jié)合本設(shè)計水電站的實際，現(xiàn)擬定以下三種電氣主接線方案(單相示意圖)：(1)單母線接線其接線示意圖如圖4：圖4 單母線接線方案（2）單元接線其接線示意圖如圖5：圖5 單元接線方案（3）擴大單元接線其接線示意圖如圖6： 圖6 擴大單元接線（二）主接線方案初步比較：由以上三種接線方案的優(yōu)缺點分析和接線示意圖，本著可靠性、靈活性和經(jīng)濟性的原則，結(jié)合電廠實際綜合分析，可以得出：單母線和擴大單元接線相比較，其可靠性和靈活性都很相近，廠用電都是在發(fā)電機10.5kv側(cè)取得，然而本電站只有兩臺發(fā)

13、電機，比較特殊，所以單母線和擴大單元接線形式相近。單母線接線靈活性低。所以可以明顯淘汰單母線接線方案。從而保留擴大單元接線和單元接線方案。（三）主接線方案的確定（1）技術(shù)比較方案的技術(shù)特性分析，一般從以下幾個方面進行分析： 供電的可靠性； 運行上的安全和靈活性； 接線和繼電保護的簡化；維護與檢修的方便等。需要說明的是：在比較接線方案是，應(yīng)估計到接線中發(fā)電機、變壓器、線路、母線等的繼電保護能否實現(xiàn)及其復(fù)雜程度。對任何接線方案都能實現(xiàn)可靠的繼電保護，由于一次設(shè)備投資遠遠大于二次設(shè)備的投資，所以即使某個別元件保護復(fù)雜化，也不能作為不采用較經(jīng)濟接線方案的理由。從供電的可靠性看：對于方案2，廠用電從兩臺

14、發(fā)電機上取得，即使檢修其中一臺變壓器和兩機組停機電廠也不會停電，然而兩臺變壓器同時故障的可能性非常小。相比方案3，若檢修變壓器電廠就會停電，否則要另外接入廠用電源，這樣投資就增加了。這樣，方案2的可靠性相對高些。 從運行安全和靈活性看：方案2的變壓器的短路容量比方案3小，對變壓器和發(fā)電機的絕緣水平要求相對較低，安全性相對較高，其靈活性也比較好。從接線和繼電保護看：方案3的接線和繼電保護都相對方案2較復(fù)雜。從維護與檢修看：方案3的維護相比方案2較復(fù)雜，方案3的檢修相比方案2較方便。（2）經(jīng)濟比較經(jīng)濟比較中，一般有一次投資和年運行費用兩大項。計算中，一般只計算各方案不同的一次性投資及年運行費。、一

15、次性投資一次性投資包括主變壓器、配電裝置的綜合投資。電氣設(shè)備的綜合投資是電氣設(shè)備出廠價格、運輸機安裝費用的總和，又稱電氣設(shè)備的基建投資費。電氣設(shè)備的基建投資費的計算公式可以為：式中bsb電氣設(shè)備綜合指標，元;g 電氣設(shè)備出廠價格，元;l1電氣設(shè)備運雜費率，可以取0.050.07，運距短取小值，運距大取大值；l2電氣設(shè)備安裝費率，可以取0.13。輸電線路綜合指標的計算：在掌握當?shù)劁摬?、水泥和鋁導(dǎo)線的市場價格后，由書可以查出材料消耗定額，然后可按下公式計算：bxl=x1x2(c1d1+c2d2+c3d3)bxl線路綜合指標，元/km；d1d3材料消耗定額，t/km；d1、d2、d3分別代表鋼材、水

16、泥和鋁導(dǎo)線的消耗定額；c1c3材料單價，元/t；c1、 c2、 c3為鋼材、水泥和鋁導(dǎo)線三種材料的單價;x1綜合系數(shù)，1.3；x2地形修正系數(shù)。地形修正系數(shù)為平地 1 丘陵 1.1山地 1.2 高山 1.4沼澤 1.2 城鎮(zhèn) 1.2投資復(fù)利計算：投資k一次完成，年利率為i，t年發(fā)揮效益，則貼現(xiàn)到t年后的實際投資z為z=k(1+i)t、年運行費用年運行費用，包括個電氣設(shè)備的每年折舊費及維護檢修費。電氣設(shè)備年折舊費、維修費可以通過查表得到。經(jīng)過計算比較結(jié)果，選定方案2（單元接線）為主接線方案。第三章 主要變壓器的選擇3. 1主變的選擇該水電站遠離負荷中心，水電站的廠用電很少（1.1%），且沒有地區(qū)

17、負荷，因此，選擇主變壓器的容量應(yīng)大致等于與其連接的發(fā)電機容量。水電廠多數(shù)擔(dān)任峰荷，為了操作方便，其主變壓器經(jīng)常不從電網(wǎng)切開，因此要求變壓器空載損耗盡量小。3.1.1相數(shù)的選擇主變采用三相或單相，主要考慮變壓器的可靠性要求及運輸條件等因素。根據(jù)設(shè)計手冊有關(guān)規(guī)定，當運輸條件不受限制時，在330kv及以下的電廠及變電所均選用三相變壓器。因為三相變壓器比相同容量的單相變壓器具有節(jié)省投資，占地面積小，運行過程損耗小的優(yōu)點，同時本電廠的運輸?shù)乩項l件不受限制，因而選用三相變壓器。3.1.2繞組數(shù)量和連接方式的選擇（1）繞組數(shù)量選擇：根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊規(guī)定：“最大機組容量為125mw及以下的發(fā)電廠，當有

18、兩種升高電壓向用戶供電與或與系統(tǒng)相連接時，宜采用三繞組變壓器。結(jié)合本電廠實際，因而采用雙繞組變壓器。（2）繞組連接方式選擇：我國110kv及以上的電壓，變壓器繞組都采用連接，35kv一下電壓，變壓器繞組都采用連接。結(jié)合很電廠實際，因而主變壓器接線方式采用yn,d11。綜上所述，在比較的三個方案中，需要兩臺同容量的110kv雙繞組有載調(diào)壓電力變壓器：20mva（兩臺）。結(jié)合本電廠實際，從經(jīng)濟性的角度出發(fā)，選擇型式為：雙繞組有載調(diào)壓電力變壓器。通過查閱電力工程電氣設(shè)備手冊，電氣一次部分可知其主變壓器的參數(shù)如下表電力變壓器技術(shù)參數(shù)型號額定容量（kva）額定電壓（kv）空載電流（%）空載損耗kw負載損

19、耗kw阻抗電壓（%）高壓低壓sfzl720000/1102000011081.25%10.51.23010410.53.2 廠用變壓器的選擇選擇原則：為滿足廠內(nèi)各種負荷的要求，裝設(shè)兩臺廠用變壓器，廠用電容量得確定，一般考慮廠用負荷為發(fā)電廠總負荷的1%2%,此發(fā)電廠的廠用負荷為總負荷的1.1%。s1.1%30000kva330kva。根據(jù)選擇原則，并通過查找電力工程電氣設(shè)備手冊，電氣一次部分選出廠用的兩臺變型號都為s=440kv.a：型號額定容量（kva）額定電壓（kv）空載電流（%）損耗w阻抗電壓（%）連接組標 號高壓低壓空載短路sz6400/1040010.50.4387042004y，yn

20、0sz7400/1040010.50.43.292058004通過對比兩臺廠用變壓器的型號定為sz6400/10雙繞組有載調(diào)壓電力變壓器，兩臺廠用變分別接于主變低壓側(cè)，互為暗備用，平時半載運行，當一臺故障時，另一臺能夠承但變電所的全部負荷。由于廠用變壓器是兩臺，互為暗備用，平時半載運行，當一臺故障時，另一臺能夠承但變電所的全部負荷。所以其母線可采用單母線分段接線；接線圖如下圖7：第四章 短路電流的計算4.1電路簡化圖8：4.2計算各元件的標么值取查得發(fā)電機 變壓器 線路電抗 等值短路阻抗圖9： 圖9等值短路阻抗4.3短路電流計算4.3.1d1點短路電流計算將x1和x2串聯(lián)得x7; 因系統(tǒng)及電站

21、1、2發(fā)電機電源通過公共阻抗x3供電；故須進行簡化，并按分布系數(shù)法求出短路點到各電源間的轉(zhuǎn)移阻抗想x10、x11。x6與x7并聯(lián)為；計算阻抗發(fā)電機系統(tǒng) 求短路電流發(fā)電機12為 查得運算曲線得；系統(tǒng) d1點短路電流周期分量為；d1點沖擊電流及全電流最大有效值；查得 查得 d1點短路時，4s熱效應(yīng)為，周期分量熱效應(yīng)為；非同期分量熱效應(yīng)為；查得 ta=0.2則 4.3.2d2點短路 計算電抗同期分量短路電流發(fā)電機12 查得運算曲線為則 系統(tǒng)：d2點短路電流同期分量值為；d2點短路沖擊電流及全電流最大值；查得 d2點短路，4s熱效應(yīng)為ta應(yīng)按發(fā)拉立支路的值來計算；查得 變壓器發(fā)電機 則支路的阻抗得；共

22、36頁 第36頁4.4三相短路計算成果匯總表短路點分支回路額定電流ka計算電抗t=0st=0.1st=0.2st=2st=4sd1f1、f10.3290.264.291.41526.573.3751.113.2531.09419.583.131.0313.0981.02sc5.501.140.8775.3587.70.8775.350.8775.3587.70.8775.350.8775.35合計6.875114.276.466.44107.286.386.3718.1811.21137.65d2f1、f20.1570.2923.8450.605115.353.1050.4873.0850.4

23、8492.553.0350.4783.0320.476sc0.5251.140.8750.6087.50.8750.600.8750.6087.50.8750.600.8750.60合計1.205202.851.0871.084180.051.0781.0763.151.914.96第五章 電氣設(shè)備選擇及校驗5.1電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)定選擇與校驗電氣設(shè)備時，一般應(yīng)滿足正常工作條件及承受短路電流的能力，并注意因地制宜，力求經(jīng)濟，同類設(shè)備盡量減少品種，同時考慮海拔、濕熱帶、污穢地區(qū)等特殊環(huán)境條件。本設(shè)計主要考慮溫度和海拔兩個環(huán)境因素。5.1.1 按正常工作條件選擇電器、電纜允許最高工作電壓不得低于

24、該回路的最高運行電壓，即；電器、導(dǎo)體長期允許電流不得小于該回路的最大持續(xù)工作電流，即。在計算發(fā)電機變壓器回路最大持續(xù)工作電流時，應(yīng)按額定電流增加5%。這是考慮到在電壓降低5%時，為確保功率輸出額定，則電流允許超5%。在選擇導(dǎo)體、電器時，應(yīng)注意環(huán)境條件：、選擇導(dǎo)體、電器的環(huán)境溫度一般采用表下所列的數(shù)值。選擇導(dǎo)線、電器時使用的環(huán)境溫度類別安裝起點環(huán)境溫度（）最高最低裸導(dǎo)體屋外最熱月平均最高溫度屋內(nèi)該處通風(fēng)設(shè)計溫度。無資料時，可取最熱月平均最高溫度加5電纜屋外電纜溝最熱月平均最高溫度年最低氣溫屋內(nèi)電纜溝屋內(nèi)通風(fēng)設(shè)計溫度。無資料時，可取最熱月平均最高溫度電纜隧道屋內(nèi)通風(fēng)設(shè)計溫度。無資料時，可取最熱月平

25、均最高溫度電氣屋外年最高溫度年最低氣溫屋內(nèi)電抗器該處通風(fēng)設(shè)計最高排風(fēng)溫度屋內(nèi)其它電器該處通風(fēng)設(shè)計溫度。無資料時，可取最熱月平均最高溫度加5按交流高電壓電器在長期工作時的發(fā)熱規(guī)程規(guī)定：電器使用在環(huán)境溫度高于+40（但不高于60）時，環(huán)境溫度沒增加1，建議較少額定電流1.8%；當環(huán)境溫度低于+40，每低1,建議增加額定電流0.5%，但最大過負荷不得超過額定電流的20%。、110kv及以下電器，用于海拔不超過2000米時，可選用一般產(chǎn)品。5.1.2 按短路條件校驗包括動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。、短路熱穩(wěn)定校驗式中：電器設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流及相應(yīng)時間 短路電流產(chǎn)生的熱脈

26、沖計算用下式：式中：、分別為短路發(fā)生瞬間、短路切除時間、短路切除時間的短路電流周期性分量（ka） 短路切除（持續(xù)）時間，為繼電保護時間與斷路器的全開斷時間之和（s） t短路電流非周期分量等效時間，對于發(fā)電機出口可取0.150.2s，發(fā)電廠升壓母線取0.080.1s，一般變電所取0.05s。若切除時間大于1s,只需考慮周期分量。、短路動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定校驗一般采用短路沖擊電流峰值，當回路的沖擊系數(shù)與設(shè)備規(guī)定值不同，而且沖擊電流值接近于設(shè)備極限通過電流峰值時，需要校驗短路全電流有效值。校驗條件： 或式中：短路沖擊電流峰值（ka）；短路全電流有效值（ka）；電器允許極限通過電流峰值（ka）；電器允許的

27、極限通過電流有效值（ka）。、電器的開斷電流校驗時，電器的開斷計算時間取主保護時間及斷路器固有分閘時間之和。這里，我們按最壞的情況考慮，主保護失靈，機端斷路器取后備保護時間2s，其余的取4s。、導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定“用熔斷保護的導(dǎo)體和電器可不驗算熱穩(wěn)定，除用有限流作用的熔斷器保護者外，導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定仍應(yīng)驗算?！?.2 斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗斷路器可按下表進行選擇和校驗項目額定電壓額定電流開斷電流短路關(guān)合電流熱穩(wěn)定動穩(wěn)定斷路器應(yīng)滿足要求應(yīng)滿足要求選擇結(jié)果如下：機端斷路器選擇sn1010/2000-43.3型斷路器。主變出口斷路器選擇sw4110/1000型斷路器。與系統(tǒng)相連的出線

28、斷路器選擇sw4110/1000型斷路器。廠用變進線選擇斷路器sn1010/630-16型斷路器。動熱穩(wěn)定校驗均滿足，只有廠用變進線斷路器加限流電抗器后才滿足。隔離開關(guān)可按下表進行選擇和校驗項目額定電壓額定電流熱穩(wěn)定動穩(wěn)定隔離開關(guān)應(yīng)滿足要求應(yīng)滿足要求選擇結(jié)果如下： 、機端隔離開關(guān)選擇gn110/200085型隔離開關(guān)。、主變出口隔離開關(guān)選擇gw4110d/100080型隔離開關(guān)。、與系統(tǒng)相連的出線隔離開關(guān)選擇gw4110d/100080型隔離開關(guān)。、廠用變進線隔離開關(guān)選擇gn610/60052型隔離開關(guān)。動熱穩(wěn)定校驗均滿足，只有廠用變進線隔離開關(guān)加限流電抗器后才滿足。5.3 限流電抗器的選擇和

29、校驗本電廠只在廠用變進線處需加限流電抗器限流，此處只需要普通的電抗器即可滿足要求。一、額定電壓和電流的選擇條件為：， 二、按將短路電流限制到一定數(shù)值的要求來選擇。設(shè)要求將電抗器后的短路電流限制到，則電源至電抗后的短路點的總電抗標么值（為基準電流、基準電壓）。設(shè)電源至電抗器前的系統(tǒng)電抗標么值是，則所需電抗器的電抗標么值。以額定參數(shù)下的百分電抗表示，則應(yīng)選擇電抗器的百分電抗為：三、正常運行時電壓損耗按下式校驗。四、母線殘壓按下式校驗。 選擇結(jié)果：nksl102004型電抗器，滿足限流條件和動熱穩(wěn)定校驗條件。5.4 導(dǎo)體、電纜的選擇和校驗導(dǎo)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

30、時數(shù)，傳輸容量大，長度在20m以上的導(dǎo)體如發(fā)電機、變壓器的連接導(dǎo)體，其截面一般按經(jīng)濟電流密度選擇。在本水電站具體的情況下，10kv機端母線及導(dǎo)體按經(jīng)濟電流密度選擇，而110kv母線及導(dǎo)體按長期發(fā)熱允許電流選擇。選擇結(jié)果：、110kv母線選擇lgj800/55型鋼芯鋁絞線。、與系統(tǒng)相連的出線導(dǎo)線選擇lgj800/55型鋼芯鋁絞線。、發(fā)電機、變壓器連接導(dǎo)體（10kv）的選擇3條100mm10mm豎放矩形鋁導(dǎo)體。動熱穩(wěn)定均滿足校驗條件。5.5 絕緣子、穿墻套管的選擇和校驗無論支柱絕緣子還是穿墻套管均要進行動穩(wěn)定校驗，按下式進行：式中：絕緣子破壞負荷（牛） 短路時，作用于絕緣子（或穿墻套管）的力（牛）

31、。具有導(dǎo)體的套管才進行熱穩(wěn)定校驗：式中：套管熱穩(wěn)定性。選擇結(jié)果如下：、10kv電壓等級絕緣子選擇：屋內(nèi)部分選用zld10型支持絕緣子；屋外部分選用zpd10型支持絕緣子。、110kv電壓等級絕緣子選擇zs110型支持絕緣子。、穿墻套管的選擇cmf20母線型套管。動熱穩(wěn)定均滿足校驗要求。5.6 電流、電壓互感器的選擇和校驗根據(jù)相關(guān)規(guī)定，在機端和110kv及以上等級的互感器的接線均采用三相星型接線，設(shè)互感器離測量儀表的距離均為100m，設(shè)互感器離測量儀表的距離為40m。選擇步驟大致如下： 一、根據(jù)相關(guān)原始資料選擇種類和型式。 二、一次回路額定電壓和額定電流的選擇。 三、準確級和額定容量的選擇。 四

32、、熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定的校驗。選擇結(jié)果如下：、10kv機端電流互感器選擇lmz110屋內(nèi)型，變比2000/5。、110kv母線及進出線電流互感器選擇lcwd110屋外型，變比1000/5。、廠用變壓器進線電流互感器選擇lfzj110屋內(nèi)型，變比100/5。、10kv機端電壓互感器選擇jsjw10型。、110kv母線及進出線電壓互感器選擇jcc2110型。、廠用變壓器進線電壓互感器選擇jsjw10型。動熱穩(wěn)定均滿足校驗條件。第六章 避雷器的選擇和校驗6.1 避雷器的設(shè)置根據(jù)電力設(shè)備過電壓保護設(shè)計技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，一般在下列情況下裝設(shè)避雷器：310kv每條架空進線上；非全線架設(shè)避雷線的35110kv架空線

33、，其進線端；重要性較高的35110kv的每條進線；架空線路與電纜線路接頭處。各電壓等級的每組母線上，并應(yīng)盡可能靠近被保護的主要電氣設(shè)備，當裝設(shè)的避雷器與主變壓器的電氣距離超過允許值時，應(yīng)在主變壓器附近增設(shè)一組閥型避雷器。主變壓器的大電流接地系統(tǒng)側(cè)的中性點，主變壓器的小電流接地系統(tǒng)側(cè)中性點裝有消弧線圈時；與架空線路連接的三繞組變壓器低壓側(cè)；自耦變壓器高、中側(cè)繞組引進線與斷路器之間；直接與架空線相連的旋轉(zhuǎn)電機以及“發(fā)電機-變壓器”單元接線，當母線橋或組合導(dǎo)線無金屬屏網(wǎng)部分的長度大于50公尺時，在發(fā)電機出口及中性點處應(yīng)裝設(shè)避雷器。6.2 避雷器的選擇避雷器選擇時，應(yīng)考慮保護電器的絕緣水平，使用特點。

34、根據(jù)上述原則，該發(fā)電廠避雷器選擇結(jié)果如下表所示：避雷器的選擇結(jié)果安 裝 地 點型 號額定電壓有效值（kv）發(fā)電機出口y2.5w512.7/3110.5發(fā)電機中性點y1w57.6/197.6110kv母線出線處y5b100/234100110kv母線、雙繞組變壓器出線斷路器之間y5b100/234100110kv雙繞組變壓器中性點y1w573/20073第七章 防雷保護與接地7.1 防雷保護電氣設(shè)備在運行過程中承受的過電壓，主要由于系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時電磁能產(chǎn)生振蕩引起的內(nèi)部過電壓和來自外部的雷電過電壓。7.1.1 直擊過電壓電站的直擊雷過電壓保護可采取避雷針、避雷線、避雷帶和鋼筋焊成網(wǎng)等。1、直

35、擊雷的保護范圍和措施、保護范圍：包括屋外配電裝置、主控樓、變壓器、構(gòu)架及高壓屋內(nèi)配電裝置等。、保護措施：采取設(shè)置避雷針和避雷器進行保護。具體見下表所示： 電站進行防雷保護的對象和措施序號建筑物及構(gòu)筑物名稱建筑物的結(jié)構(gòu)特點防雷措施1110kv配電裝置鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在構(gòu)架上裝設(shè)避雷針或裝設(shè)獨立的避雷針2變壓器裝設(shè)獨立的避雷針3屋外組合導(dǎo)線及母線橋裝設(shè)獨立的避雷針4主控樓鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋焊接成網(wǎng)并接地5屋內(nèi)配電裝置鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)2、避雷針、避雷線的裝設(shè)原則及其接地裝置的要求、為防止避雷針落雷而引起的反擊事故，獨立避雷針與配電裝置架構(gòu)之間在空氣中的距離不宜小于5m，獨立避雷針的接地裝置與接地網(wǎng)之間的

36、地中距離應(yīng)大于3m。、獨立避雷針（線）宜設(shè)獨立的接地裝置。獨立避雷針不應(yīng)設(shè)在人不經(jīng)常通行的地方，避雷針及其接地裝置與道路或出入口等的距離不宜小于3m，否則應(yīng)采取均壓措施，或鋪卵石或瀝青地面。、110kv電壓的配電裝置，一般將避雷針裝載配電裝置的架構(gòu)或房頂上，裝載架構(gòu)上的避雷針應(yīng)與接地網(wǎng)連接，并有在其附近裝設(shè)集中接地裝置；10kv的配電裝置架構(gòu)或房頂上不宜裝設(shè)避雷針，因其絕緣水平很低，雷擊時易引起反擊；在變壓器的門型架構(gòu)上，不應(yīng)裝設(shè)避雷針、避雷線。、110kv的配電裝置，可將線路的避雷線引到出線門型架構(gòu)上，土壤電阻率大于1000的地區(qū)，應(yīng)裝設(shè)集中接地裝置。、獨立避雷針、避雷線與配電裝置帶電部分間

37、的空氣中距離，以及獨立避雷針、避雷線的接地裝置與接地網(wǎng)間的地中距離，應(yīng)符合規(guī)程的要求。根據(jù)以上有關(guān)規(guī)范，結(jié)合實際情況，設(shè)計的防雷保護采用避雷針進行保護。7.1.2 入侵雷電波保護由于雷電侵入波在電氣設(shè)備上產(chǎn)生的過電壓很高，一般為電氣設(shè)備額定電壓的812倍，為防止雷電波產(chǎn)生的過電壓損壞電氣設(shè)備，電站配電裝置對于雷電波的過電壓保護是采用氧化鋅避雷器及與其相配合的進線保護等保護措施。1、進線段保護110kv等級的配電裝置電氣設(shè)備絕緣與zno避雷器通過雷電流為5ka幅值的殘壓進行配合。進線保護段的作用，在于利用其阻抗來限制雷電流幅值和利用其電暈衰耗來降低雷電波陡度，并通過進線段上的避雷器的作用，使之不

38、超過絕緣配合所要求的數(shù)值。2、電纜進線保護對于電纜進線段，在電纜與架空線的連接處應(yīng)裝設(shè)zno避雷器，其接地端應(yīng)與電纜的金屬外皮連接。3、10kv配電裝置的保護本電站的10kv的配電裝置（包括電力變壓器），應(yīng)在每組母線和每路架空進線上裝設(shè)zno避雷器。7.2 接地裝置7.2.1 一般規(guī)定1、為保證人身和設(shè)備的安全，電氣設(shè)備宜接地和接零。2、為使各種不同用途和不同電壓等級的電氣設(shè)備接地，應(yīng)使用一個總的接地裝置，其接地電阻應(yīng)滿足其中接地電阻最小的電氣設(shè)備的要求。3、電氣設(shè)備的人工接地體應(yīng)盡可能在電氣所在地點保證接地電阻分布均勻。4、設(shè)計接地裝置時，應(yīng)考慮到一年四季中均能保證接地電阻的要求。5、在確定

39、接地裝置型式和布置時，應(yīng)降低接觸電勢和跨步電勢使其不超過規(guī)定值。7.2.2 降低土壤電阻率的措施在土壤電阻率（）的高電阻率地區(qū)，應(yīng)盡量降低其接地電阻，具體措施有：1、敷設(shè)引外接地體。2、敷設(shè)水下接地網(wǎng)。3、充分利用架空線路的地線，4、深埋式接地體。5、填充電阻率較低的物資（或降阻劑）。7.2.3 本水電站接地網(wǎng)的布置根據(jù)以上接地裝置的有關(guān)規(guī)定，由于待設(shè)計的水電站的土壤電阻率未知，按高電阻率考慮。所以采用6m等間距的環(huán)形布置，用l50505l=5.0m的角鋼作垂直接地體，并埋深0.8m，并使整個接地電阻值要求在每個季節(jié)里都不大于0.5，對電站內(nèi)房屋結(jié)構(gòu)中的鋼筋應(yīng)焊接成網(wǎng)狀，在每個柱角與接地網(wǎng)焊牢，并對接地網(wǎng)進行有效的防腐處理。第八章 主要電氣匯總本次設(shè)計所選的主要電氣設(shè)備及其型號設(shè)備名稱（安裝地點