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畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 題 目 *水電站 電氣一二次設(shè)計(jì) 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化（電力） 班 級(jí) 電力 學(xué) 生 * 指導(dǎo)教師 * 教授 201* 年 摘 要 *：鎮(zhèn)安棗園水電站電氣一二次設(shè)計(jì) 電是能量的一種表現(xiàn)形式， 電力已成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的動(dòng)力， 并廣 泛應(yīng)用到一切生產(chǎn)部門和日常生活方面。電能有許多優(yōu)點(diǎn)：首先，它可簡(jiǎn)便地 轉(zhuǎn)變成另一種形式的能量。 例如， 工廠中的電動(dòng)機(jī)， 就是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能， 拖動(dòng)各種機(jī)械；又如我們常用的電燈，是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?，滿足照明需要。 其次，電能經(jīng)過(guò)高壓輸電線路，還可輸送很長(zhǎng)的距離，供給遠(yuǎn)方用電。另外， 許多生產(chǎn)部門用電進(jìn)行控制，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。因 此可見，電力工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位，而且電力必須先行，才 能滿足工農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。 發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的重要組成部分， 是電力系統(tǒng)存在的基礎(chǔ)， 起著生產(chǎn)和 分配電能、穩(wěn)定系統(tǒng)的重要作用,對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生直接的影響。本文以 鎮(zhèn)安棗園水電站為例，分別進(jìn)行水電站電氣一次主接線設(shè)計(jì)、相關(guān)設(shè)備選型、 廠用電的設(shè)計(jì)、 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)柜， 著重在于鍛煉 我們對(duì)發(fā)電廠電氣部分、微機(jī)保護(hù)、繼電保護(hù)原理、電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、電力 系統(tǒng)暫態(tài)分析等課程的熟悉和運(yùn)用的能力。 論文的主要內(nèi)容包括： 電力技術(shù)的 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)、電氣主接線設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算、主要電氣設(shè)備選擇 和校驗(yàn)、廠用電設(shè)計(jì)、升壓站設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及微機(jī)保護(hù)裝置選擇 等。主要的電氣設(shè)備選擇有：主變壓器、高壓廠用變壓器、高壓斷路器、高壓 開關(guān)柜、電流互感器、電壓互感器、避雷器及母線等的選擇。同時(shí)我還繪制了 電氣主接線圖、廠用電接線圖、LCU 柜、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：電力，電氣設(shè)備，電氣主接線，微機(jī)保護(hù) ABSTRACT Abstract Electricity is a form of energy, electricity has become an indispensable power industrial and agricultural production, and is widely applied to all aspects of production and daily life.Electricity has many advantages: first, it can be easily converted to another form of energy.For example, the motor factory, is to convert electrical energy into mechanical energy, drag a variety of machinery;As we often use the lights again, it is the electric energy into light energy, meet the needs of the lighting.Second, electricity through high-voltage transmission lines, can also transport a long distance, supply electricity far away.In addition, many production department to control the use of electricity, easy to realize automation, improve product quality and economic benefit.Therefore, electric power industry occupies an important position in national economy, and electricity must come first, to meet the needs of the development of industry and agriculture. Key Words: power sector,electrical equipment,electrical connection,the microcomputer protection *：鎮(zhèn)安棗園水電站電氣一二次設(shè)計(jì) 目錄 1 緒論 1 1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題來(lái)源、類型 . 1 1.2 選題的目的及意義 . 1 1.3 本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) . 1 1.3.1 世界電力發(fā)展?fàn)顩r . 1 1.3.2 中國(guó)電力發(fā)展?fàn)顩r . 1 1.4 原始資料 . 2 1.4.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容 . 3 1.4.2 原始資料分析 . 3 2 電氣主接線設(shè)計(jì) 4 2.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則和要求 4 2.1.1 基本要求 . 4 2.1.2 一般設(shè)計(jì)步驟 . 5 2.2 主接線方案的擬定 5 2.3 最終方案確定 . 7 3 短路電流的計(jì)算 8 3.1 短路電流計(jì)算的目的 8 3.2 短路計(jì)算的基本假設(shè) 8 3.3 短路電流計(jì)算步驟 9 3.4 發(fā)電機(jī)和主變壓器的選型 9 3.5 短路電流的計(jì)算 . 10 3.5.1 標(biāo)幺值的計(jì)算 10 3.5.2 等值網(wǎng)絡(luò)圖的繪制和短路點(diǎn)的選擇 11 3.5.3 各短路點(diǎn)的短路電流計(jì)算 11 4 電氣一次設(shè)備的選擇及布置 . 16 4.1 電氣一次設(shè)備選擇的一般原則 . 16 4.1.1 按正常工作條件選擇 16 4.1.2 按故障條件進(jìn)行校驗(yàn) 17 4.2 電氣一次設(shè)備的選擇 . 18 4.2.1 發(fā)電機(jī)出口側(cè)設(shè)備選擇 18 4.2.2 變壓器 35KV 側(cè)設(shè)備選擇 . 27 5 廠用電接線的設(shè)計(jì) . 29 目錄 5.1 廠用電接線應(yīng)滿足的要求與設(shè)計(jì)原則 . 29 5.1.1 廠用電接線的基本要求 29 5.1.2 廠用電接線的設(shè)計(jì)原則 29 5.2 廠用負(fù)荷 . 29 5.2.1 廠用負(fù)荷分類 29 5.2.2 本水電站廠用負(fù)荷統(tǒng)計(jì) 30 5.3 廠用電接線設(shè)計(jì)與關(guān)鍵設(shè)備選擇 . 31 5.3.1 廠用電主接線設(shè)計(jì) 31 5.3.2 廠用變壓器選擇 31 5.3.3 廠用變壓器高壓側(cè)設(shè)備選擇 32 6 繼電保護(hù)的配置 . 35 6.1 繼電保護(hù)的基本知識(shí) 35 6.2 繼電保護(hù)配置 . 36 6.2.1 發(fā)電機(jī)保護(hù) 36 6.2.2 變壓器保護(hù) 41 6.2.3 輸電線路保護(hù) 44 7 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) . 48 7.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求 48 7.2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 . 50 7.3 水電站監(jiān)控系統(tǒng)的目的和意義 . 51 7.4 小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn) . 51 7.5 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備清單 . 51 8 機(jī)組的控制與調(diào)節(jié) . 53 8.1 機(jī)組調(diào)控的功能及任務(wù) . 53 8.2 AGC 54 8.3 AVC 55 8.4 機(jī)組控制流程 . 55 9 水電廠直流系統(tǒng) . 63 9.1 直流系統(tǒng)功能 . 63 9.2 直流系統(tǒng)的組成 . 63 9.3 系統(tǒng)工作原理 . 64 總結(jié) . 65 參考文獻(xiàn) . 66 需要詳細(xì)資料，或者私人訂制聯(lián)系 1 1 1 緒論緒論 1.11.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題來(lái)源、類型畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題來(lái)源、類型 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際，畢業(yè)設(shè)計(jì)類型是工程設(shè)計(jì)。 1.21.2 選題的目的及意義選題的目的及意義 我國(guó)水電資源豐富，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家的水電開發(fā)程度相比，我國(guó)水電開發(fā) 程度還比較低。水電是可再生、清潔、廉價(jià)電源，滿足經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā) 展，因此我國(guó)必須加快水電的開發(fā)。電力行業(yè)是一切經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的支柱。隨著國(guó) 家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源需求大幅增長(zhǎng)，國(guó)家加大了電網(wǎng)建設(shè)的投資力度。對(duì) 于電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)的學(xué)生,通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)于掌握機(jī) 電設(shè)備及結(jié)構(gòu)有了一定認(rèn)知。 根據(jù)給定條件， 初步設(shè)計(jì)出水電廠的電氣一次主 接線圖， 高低壓配電柜， 自動(dòng)化控制柜及電氣設(shè)備原理圖， 并進(jìn)行了設(shè)備選型。 達(dá)到可以用 PLC 對(duì) LCU 柜進(jìn)行簡(jiǎn)單的編程。加深了對(duì)發(fā)電機(jī)，變壓器，斷路器 等的認(rèn)識(shí)，尤其將來(lái)從事和水電站電力系統(tǒng)有關(guān)的工作的同學(xué)來(lái)說(shuō),選擇水電 站電氣一、二次設(shè)計(jì)作為畢業(yè)設(shè)計(jì),有助于鞏固和增強(qiáng)對(duì)本專業(yè)主干課程的理 解和應(yīng)用，樹立工程觀念，培養(yǎng)電力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)劃的能力。對(duì)將來(lái)走向工作崗位 有很大的實(shí)用性。 1.31.3 本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì)本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) 1.3.1 世界電力發(fā)展?fàn)顩r世界電力發(fā)展?fàn)顩r 全球發(fā)電量增速平緩估計(jì) 2013 年全球發(fā)電量達(dá) 22 97 萬(wàn)億 kWh， 比 2012 年增長(zhǎng) 2 1， 增速基本持平。 美國(guó) 2013 年前 9 個(gè)月所有部門凈發(fā)電量為 3 08 萬(wàn)億 kWh，較 2012 年同期下降 0.7，表明美國(guó)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇仍低于預(yù)期。歐洲受 制于天然氣的高價(jià)格， 煤炭和可再生能源在發(fā)電中的比例有所提升， 煤炭消費(fèi) 20l3 年達(dá)到頂峰，但歐洲電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商聯(lián)盟(Entsoe)預(yù)計(jì)，可再生能源發(fā)電量 *：鎮(zhèn)安棗園水電站電氣一二次設(shè)計(jì) 2 占比將在 2020 年超過(guò)化石能源， 達(dá)到 40以上。 新興經(jīng)濟(jì)體發(fā)電量增長(zhǎng)迅猛。 中國(guó)繼 2011 年發(fā)電量超過(guò)美國(guó)后，預(yù)計(jì) 2013 年底中國(guó)發(fā)電裝機(jī) 12.3 億 kW 左右，發(fā)電裝機(jī)規(guī)模有望躍居世界第一，全年發(fā)電量將達(dá)到 5.3 萬(wàn)億 kWh，較 2012 年增長(zhǎng) 6.0左右。印度經(jīng)濟(jì)監(jiān)控中心(CMIE)報(bào)告顯示，20132014 財(cái) 年印度總發(fā)電量預(yù)計(jì)增長(zhǎng) 5.7，發(fā)電量有望達(dá) 9638 億 kWh，與 2012-20l 3 財(cái)年相比增長(zhǎng) 4.0。 歐亞主要煤炭消費(fèi)國(guó)火電需求旺盛 歐洲國(guó)家一直是美國(guó)煤炭的主要消費(fèi) 者。lEA 估計(jì)歐洲的煤炭消費(fèi)量在 2013 年達(dá)到頂峰，商盛預(yù)計(jì) 2014 年歐洲煤 炭需求量將比 2013 年下降 3.5。自德國(guó)決定退出核電之后，大部分煤電項(xiàng) 目已經(jīng)啟動(dòng)，20l 3 年前三季度德國(guó)煤炭累計(jì)進(jìn)口量攀升至 3670 萬(wàn) t，同比激 增 13.3，而累計(jì)出口量?jī)H為 10 萬(wàn) t，基本與 2012 年同期持平，未來(lái)德國(guó)對(duì) 煤炭的需求仍將增加。在亞洲，煤電仍居主導(dǎo)地位，尤其是印度煤炭消費(fèi)不斷 增長(zhǎng)，可能成為決定國(guó)際煤炭供求平衡的核心因素，印度可能在 2014 年成為 全球最大的電煤進(jìn)口國(guó)。 全球核電發(fā)展穩(wěn)中有進(jìn) 根據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)， 截至 2013 年底， 全球 可運(yùn)行的核電反應(yīng)堆有 436 個(gè)， 總裝機(jī)容量 3 72 億 kW， 比 2012 年略有下降。 另有 1 個(gè)長(zhǎng)期關(guān)閉，72 個(gè)在建。從地區(qū)分布來(lái)看，北美、歐洲和遠(yuǎn)東仍是核 電利用的主要地區(qū)，非洲、拉美、中東和南亞則相對(duì)較少。2013 年的 21 世紀(jì) 核能部長(zhǎng)級(jí)大會(huì)認(rèn)為， 核能仍是眾多國(guó)家提高能源安全、 保障發(fā)展和戰(zhàn)勝氣候 變化的重要選項(xiàng)，世界主要國(guó)家 2013 年開始加大核電發(fā)展力度。比如，2012 年 5 月日本關(guān)閉全部 54 座核電站，安倍政府上臺(tái)后力主重啟核電。歐盟委員 會(huì)也積極制定計(jì)劃以免除對(duì)核能發(fā)電項(xiàng)目獲取國(guó)家補(bǔ)助方面的限制。 英國(guó)能源 和氣候變化部(DECC)表示， 新建核電站的地方政府將在電站運(yùn)行頭十年內(nèi)獲得 其營(yíng)業(yè)稅額的 50；其后 30 年，還將獲得每年每兆瓦裝機(jī)容量 1000 英鎊的 收入。 中東地區(qū)近年來(lái)對(duì)核能越來(lái)越感興趣， 主要產(chǎn)油國(guó)出于戰(zhàn)略和安全的考 慮，也有意興建核電廠。以滿足日益增加的電力需求。 水電發(fā)展重點(diǎn)因地而異 北美和歐洲等地區(qū)的發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到 對(duì)已建水電站的更新改造； 亞洲、 南美等地區(qū)的多數(shù)發(fā)展中國(guó)家制定了發(fā)展規(guī) 劃，計(jì)劃在 2025 年左右基本完成水電大規(guī)模開發(fā)任務(wù)；非洲等地區(qū)的欠發(fā)達(dá) 需要詳細(xì)資料，或者私人訂制聯(lián)系 1 國(guó)家，因資金、技術(shù)等條件限制，水電開發(fā)仍面臨諸多困難。總體上看， 今后 10 到 15 年， 水電仍具有較大開發(fā)潛力， 優(yōu)先開發(fā)水電仍是發(fā)展中國(guó)家能 源建設(shè)的重要方針。全球水電開發(fā)將集中于亞洲、非洲等資源開發(fā)程度不高、 能源需求增長(zhǎng)快、經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)。 歐美風(fēng)電發(fā)展步伐放緩，亞洲各國(guó)迅速推進(jìn) 2013 年，歐盟風(fēng)力發(fā)電裝機(jī) 容量達(dá)到了 1 億 kW 的里程碑， 進(jìn)一步鞏固了其作為風(fēng)力發(fā)電世界冠軍的地位， 所發(fā)電量相當(dāng)于 5700 萬(wàn)戶家庭一年的電力消費(fèi) 相當(dāng)于 39 座核電廠的一年發(fā) 電量 相當(dāng)于燃煤電站燃燒 7200 萬(wàn) t 煤所產(chǎn)生的電量， 為歐盟實(shí)現(xiàn) 2020 年可 再生能源比重達(dá) 20的目標(biāo)做出較大貢獻(xiàn)。受補(bǔ)貼減少等因素影響，歐盟主 要風(fēng)能利用國(guó)家的風(fēng)電發(fā)展從 2013 年下半年開始放緩。2013 年 6 月德國(guó)總理 默克爾表示將進(jìn)一步采取措施使風(fēng)能發(fā)電裝機(jī)量與風(fēng)能蘊(yùn)藏量及輸電線路的 建設(shè)相協(xié)調(diào)。而西班牙推出的新能源法案將發(fā)電稅率提高至 7，風(fēng)力發(fā)電入 網(wǎng)享受補(bǔ)貼的時(shí)間也被削減，風(fēng)電企業(yè)的收入因此將減少 35，估計(jì) 2013 年 當(dāng)年減少收入約 6 億歐元。美國(guó)國(guó)會(huì)在 2013 年年初延長(zhǎng)了當(dāng)年動(dòng)工的風(fēng)電項(xiàng) 目每千瓦時(shí) 22 美分的補(bǔ)貼，但風(fēng)電不僅面臨低價(jià)天然氣的競(jìng)爭(zhēng)，還要應(yīng)對(duì) 美國(guó)電力需求增速緩慢的挑戰(zhàn)，因而 2013 年新項(xiàng)目的規(guī)模不太可能趕上 2012 年的創(chuàng)紀(jì)錄水平。 最大的不確定性因素在于美國(guó)聯(lián)邦政府對(duì)風(fēng)電的稅收優(yōu)惠措 施能否持續(xù)， 未來(lái)幾年能否繼續(xù)發(fā)放補(bǔ)貼還是個(gè)未知數(shù)， 這可能會(huì)影響到開發(fā) 商新上馬項(xiàng)目的規(guī)模。 1.3.2 中國(guó)電力發(fā)展?fàn)顩r中國(guó)電力發(fā)展?fàn)顩r 電是能量的一種表現(xiàn)形式， 電力已成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的動(dòng)力， 并廣 泛應(yīng)用到一切生產(chǎn)部門和日常生活方面。 電力工業(yè)的發(fā)展水平和電氣化程度已 成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的一個(gè)重要標(biāo)志。從世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)程來(lái) 看，國(guó)民經(jīng)濟(jì)每增長(zhǎng) 1%，就要求電力工業(yè)增長(zhǎng) 13%-15%，才能適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的 需要。 水電是電能的重要組成部分， 水電整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程不需燃料， 基本沒(méi)有廢棄 物排放，因而在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)迅速發(fā)展、環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重的今天，其優(yōu)勢(shì)越發(fā) 明顯。改革開放以來(lái)，我國(guó)水電建設(shè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。從 90 年代開始， *：鎮(zhèn)安棗園水電站電氣一二次設(shè)計(jì) 2 隨著我國(guó)水電設(shè)計(jì)、建設(shè)、制造安裝及運(yùn)行技術(shù)的逐步提高，以及對(duì)外開放、 國(guó)際合作交流的發(fā)展，我國(guó)水電已跨入了世界大電廠、大機(jī)組運(yùn)行的行列，水 電生產(chǎn)、運(yùn)行、管理也邁入了一個(gè)穩(wěn)定提高的新階段。 水電建設(shè)的發(fā)展不僅為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了廉價(jià)的電力， 而且為電網(wǎng)的 安全、 穩(wěn)定、 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)揮了巨大的作用， 三峽工程建設(shè)和跨區(qū)域電網(wǎng)的發(fā)展， 使水電在電網(wǎng)中的地位與作用更加突出。隨著我國(guó)電力體制改革的不斷深入， 原中國(guó)國(guó)家電力公司所屬的發(fā)電企業(yè)拆分重組形成 5 家發(fā)電集團(tuán)公司， 全國(guó)絕 大部分電廠已經(jīng)與主電網(wǎng)實(shí)施了廠網(wǎng)分開， 各發(fā)電企業(yè)及各發(fā)電廠之間的競(jìng)爭(zhēng) 愈加激烈， 增強(qiáng)發(fā)電廠競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的關(guān)鍵是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率， 如何對(duì)已建成投產(chǎn) 的水電廠實(shí)施全面技術(shù)改造， 采取先進(jìn)成熟的技術(shù)和設(shè)備， 不斷提高水電廠設(shè) 備自動(dòng)化水平，提高水電廠整體管理水平，適應(yīng)我國(guó)電力建設(shè)發(fā)展的需要，是 擺在水電生產(chǎn)管理部門面前的一項(xiàng)緊迫而繁重的任務(wù)。 中國(guó)的經(jīng)濟(jì)可開發(fā)水電資源 542 萬(wàn)千瓦，相當(dāng)于 2.47 萬(wàn)億千瓦時(shí)年發(fā)電 供應(yīng)，這幾乎居世界總量的 1/6。水電是中國(guó)能源靈活供應(yīng)體系的重要組成部 分，水電開發(fā)可以在國(guó)家能源戰(zhàn)略中發(fā)揮顯著作用。到 2009 年，安裝了中國(guó) 的水電裝機(jī)容量達(dá)到 1.97 億千瓦，也占據(jù)了世界第一的位置。水電占總電力 裝機(jī)容量的 21.6，并提供了大量的清潔電力資源，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。 但與發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)，日本，法國(guó)等相比，中國(guó)的水電利用程度仍然較低。在 接下來(lái)的三十年， 中國(guó)將繼續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)并且社會(huì)以極快的速度發(fā)展， 能源的需 求也將繼續(xù)增長(zhǎng)。 在此期間， 水電是大型的可再生的能源且適用于大規(guī)模化利 用。 中國(guó)已全面掌握了水電技術(shù)所以水電開發(fā)的加速是可行的。 水電開發(fā)將對(duì) 我們保證能源安全， 優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)， 實(shí)現(xiàn)減排的目標(biāo)和保護(hù)環(huán)境具有極大的戰(zhàn) 略意義。 1.41.4 原始資料原始資料 鎮(zhèn)安棗園水電站，容量 2 x 630kW，發(fā)電機(jī)出口電壓 6.3KV。經(jīng)過(guò)一回 35KV 輸電線路與大系統(tǒng)相聯(lián)，系統(tǒng)容量為無(wú)窮大，歸算到 35KV 側(cè)阻抗為 0.13。本 設(shè)計(jì)以鎮(zhèn)安棗園水電站為對(duì)象，進(jìn)行水電站及升壓站電氣一、二次設(shè)計(jì)。 2015 屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 .1 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容 1 查閱電站及升壓站電氣一、 二次的相關(guān)文獻(xiàn)資料， 了解國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀， 完成開題報(bào)告； 2 在查閱外文資料的同時(shí)，翻譯與設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)的英文文獻(xiàn)一篇； 3 根據(jù)鎮(zhèn)安棗園水電站特點(diǎn)， 給出該水電站電氣主接線設(shè)計(jì)方案， 并對(duì)設(shè) 計(jì)方案進(jìn)行論證選擇，畫出主接線圖； 4 根據(jù)主接線圖，對(duì)其設(shè)備進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)高壓開關(guān)柜，畫出開關(guān)柜設(shè)備 布置圖； 5 根據(jù)電站特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出電站的廠用電系統(tǒng)，繪出廠用電接線圖，并計(jì)算 出各條線路的容量，根據(jù)容量進(jìn)行設(shè)備選型； 6 根據(jù)電站特點(diǎn)，設(shè)計(jì)升壓站，對(duì)其設(shè)備進(jìn)行選型，畫出升壓站設(shè)備布置 圖； 7 考慮實(shí)際機(jī)組的情況，設(shè)計(jì)出電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，設(shè)計(jì)機(jī)組 LCU、公用 LCU、發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)和線路保護(hù)柜，進(jìn)行機(jī)組順序控制 設(shè)計(jì)，并編制 PLC 程序； 8 撰寫畢業(yè)論文，準(zhǔn)備答辯資料。 .2 原始資料分析原始資料分析 鎮(zhèn)安棗園水電站位于陜西省商洛市鎮(zhèn)安縣永樂(lè)鎮(zhèn)新城， 鎮(zhèn)安地處南北氣溫 0分界線和 800 毫米降水線上，南北氣候共存，年均日照 1947.4 小時(shí)，年平 均風(fēng)速 1.4 米/秒，年均氣溫 12.2，無(wú)霜期 206 天，年降水量 800100 毫 米，年平均降雨量 804.8 毫米。本電站總裝機(jī)容量為 1.26MW，2 臺(tái)單機(jī)容量 為 630KW， 發(fā)電機(jī)出口側(cè)電壓 6.3KV， 屬于小型水電站， 在系統(tǒng)中的地位較低。 因此， 在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)， 選擇主接線方案應(yīng)主要考慮其經(jīng)濟(jì)性， 其次考慮可靠性。 *：鎮(zhèn)安棗園水電站電氣一二次設(shè)計(jì) 4 2 2 電氣主接線設(shè)計(jì)電氣主接線設(shè)計(jì) 2.1 2.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則和要求電氣主接線的設(shè)計(jì)原則和要求 2.1.1 2.1.1 基本要求基本要求 現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個(gè)巨大的、嚴(yán)密的整體。各類發(fā)電廠、變電站分工完成 整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)電、 變電和配電的任務(wù)。 其主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、 變電站和電力系統(tǒng)本身，同時(shí)也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活。因此，水 電廠主接線必須滿足以下基本要求。 1 運(yùn)行的可靠 斷路器檢修時(shí)是否影響供電； 設(shè)備和線路故障檢修時(shí)， 停電數(shù)目的多少和停電 時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電。 2 具有一定的靈活性 主接線正常運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運(yùn)行方式，達(dá)到調(diào)度的目 的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時(shí)，能盡快地退出設(shè)備。切除故障停電時(shí)間最 短、影響范圍最小，并且再檢修在檢修時(shí)可以保證檢修人員的安全。 3 操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、方便 主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡(jiǎn)單，便于運(yùn)行人員掌握。 復(fù)雜的接線不僅不便于操作， 還往往會(huì)造成運(yùn)行人員的誤操作而發(fā)生事故。 但 接線過(guò)于簡(jiǎn)單， 可能又不能滿足運(yùn)行方式的需要， 而且也會(huì)給運(yùn)行造成不便或 造成不必要的停電。 4 經(jīng)濟(jì)上合理 主接線在保證安全可靠、 操作靈活方便的基礎(chǔ)上， 還應(yīng)使投資和年運(yùn)行費(fèi)用小， 占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。 5 應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性 由于我國(guó)工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷增加很快。因此，在選擇主接線時(shí)還要 考慮到具有擴(kuò)建的可能性。 水電廠電氣主接線的選擇，主要決定于水電廠在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán) 境、負(fù)荷的性質(zhì)、出線數(shù)目的多少、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等。 2015 屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 2.1.2 2.1.2 一般設(shè)計(jì)步驟一般設(shè)計(jì)步驟 電氣主接線的一般設(shè)計(jì)步驟如下： (1)對(duì)設(shè)計(jì)依據(jù)和基礎(chǔ)資料進(jìn)行綜合分析. (2)選擇發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)和容量，擬定可能采用的主接線形式. (3)確定主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量. (4)廠用電源的引接. (5)對(duì)選出來(lái)的方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)綜合比較，確定最佳主接線方案. 2.2 2.2 主接線方案的擬定主接線方案的擬定 方案一采用擴(kuò)大單元接線，該接線方式下，在電廠不設(shè)升壓配電裝置，把電能 直接送到附近的樞紐變電站或開關(guān)站， 使電廠的布局更為緊湊， 節(jié)省占地面積。 同時(shí)由于該接線方式單元性強(qiáng)， 可在機(jī)組單元控制室集中控制， 不設(shè)網(wǎng)控制室， 使運(yùn)行管理較靈活方便。 圖 2.1 主接線方案一簡(jiǎn)圖 *：鎮(zhèn)安棗園水電站電氣一二次設(shè)計(jì) 6 方案二單母線接線， 母線既可以保證電源獨(dú)立工作， 又能使任一條出線都可以 從任一個(gè)電源獲得電能。 單母線接線的優(yōu)點(diǎn)是： 接線簡(jiǎn)單， 操作方便， 設(shè)備少， 經(jīng)濟(jì)性好，并且母線便于向兩端延伸，擴(kuò)建方便。缺點(diǎn)是：可靠性差，調(diào)度不 方便。 圖 2.2 主接線方案二簡(jiǎn)圖 方案三單母分段接線， 單母線用分段斷路器進(jìn)行分段， 可以提高供電可靠性和 靈活性。對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個(gè)電源供電；當(dāng)一 段母線發(fā)生故障時(shí)， 分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離， 保證正常段母線不間斷供 電，不致使重要用戶停電；而兩段母線同時(shí)故障概率甚小，可以不予考慮。 2015 屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 圖 2.3 主接線方案三簡(jiǎn)圖 2.32.3 最終方案確定最終方案確定 考慮到鎮(zhèn)安棗園水電站發(fā)電機(jī)容量比較小，年運(yùn)行時(shí)間比較小，在系統(tǒng)中 的地位不重要，故選擇經(jīng)濟(jì)性較好的方案一為最終設(shè)計(jì)方案。 *：鎮(zhèn)安棗園水電站電氣一二次設(shè)計(jì) 8 3 3 短路電流的計(jì)算短路電流的計(jì)算 3.1 短路電流計(jì)算的目的短路電流計(jì)算的目的 短路電流計(jì)算是電力系統(tǒng)最常用的計(jì)算之一， 短路電流計(jì)算的具體目的有 如下幾個(gè)方面： 1.選擇電氣設(shè)備 電氣設(shè)備(如開關(guān)電器、母線、絕緣子、電纜等)必須具有充分的電動(dòng)力穩(wěn) 定和熱穩(wěn)定性， 而電氣設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的校驗(yàn)是以短路電流計(jì)算結(jié) 果為依據(jù)的。 2.繼電保護(hù)的配置和整定 電力系統(tǒng)中應(yīng)配置哪些繼電保護(hù)以及保護(hù)裝置的參數(shù)整定， 都必須對(duì)電力 系統(tǒng)各種短路故障進(jìn)行計(jì)算和分析， 而且不僅要計(jì)算短路點(diǎn)的短路電流， 還要 計(jì)算短路電流在網(wǎng)絡(luò)各支路中的分布。并要作多種運(yùn)行方式的短路計(jì)算。 3.電氣主接線方案的比較和選擇 在發(fā)電廠和變電站的主接線設(shè)計(jì)中往往遇到這樣的情況： 有的接線方案由 于短路電流太大以致要選用貴重的電氣設(shè)備， 使該方案的投資太高， 但如果適 當(dāng)改變接線方式或采取某些限制短路電流的措施就可能得到既可靠又經(jīng)濟(jì)的 方案，因此，在比較和評(píng)價(jià)主接線方案時(shí)，短路電流計(jì)算是必不可少的內(nèi)容。 4.在設(shè)計(jì)及以上電壓等級(jí)的架空輸電線路時(shí)， 要計(jì)算短路電流， 以確定電 力線路對(duì)鄰近架設(shè)的通信線是否存在危險(xiǎn)及干擾影響。 5.其它目的 電力工程中計(jì)算短路電流的目的還有很多， 如確定中性點(diǎn)的接地方式； 驗(yàn) 算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓； 計(jì)算軟導(dǎo)線的短路搖擺； 計(jì)算輸電線路分 裂導(dǎo)線間隔棒的間距等等。 3.2 短路計(jì)算的基本假設(shè)短路計(jì)算的基本假設(shè) 1 正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行。 2 所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同。 2015 屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 3 系統(tǒng)中的同步和異步電機(jī)均為理想電機(jī)，不考慮電機(jī)磁飽和、磁滯、渦流及 導(dǎo)體肌膚效應(yīng)等影響,轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱； 定子三相繞組空間位置相差 120 度 電氣角度。 4 系統(tǒng)按無(wú)限大考慮、出線阻抗不考慮。 5 短路發(fā)生在短路電流為最大的瞬間。 6 同步電機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置（包括強(qiáng)行勵(lì)磁）。 3.3 短路電流計(jì)算步驟短路電流計(jì)算步驟 1 選擇計(jì)算短路點(diǎn)。 2 繪出等值網(wǎng)絡(luò)（次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖），并將各元件電抗統(tǒng)一編號(hào)。 3 化簡(jiǎn)等值網(wǎng)絡(luò)： 將等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)為以短路點(diǎn)為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)， 并求 出各電源與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。 4 求計(jì)算電抗。 5 由運(yùn)算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。 6 計(jì)算無(wú)限大容量的電源供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。 7 計(jì)算短路電流周期分量有名值和短路容量。 8 計(jì)算短路電流沖擊值。 9 繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表。 3.4 發(fā)電發(fā)電機(jī)和主變壓器的選型機(jī)和主變壓器的選型 1、發(fā)電機(jī)的選擇 根據(jù)原始資料，發(fā)電機(jī) G1、G2 選擇 SF630-8/990 型水輪發(fā)電機(jī)。 表 G1、G2 的參數(shù) 型號(hào) 功率 電壓 電流 效率 功率因 數(shù) 次暫態(tài) 電抗 SF630-8 /990 630KW 6300V 72.2A 94.2% 0.8 0.206 2、主變壓器的選擇 在發(fā)電廠和變電站中， 用來(lái)向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器， 稱為主 *：鎮(zhèn)安棗園水電站電氣一二次設(shè)計(jì) 10 變壓器；只供本所（廠）用的變壓器，稱為站（所）用變壓器或自用變壓器。 1）、主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?510 年的規(guī)劃負(fù)荷來(lái)進(jìn)行選擇，并適當(dāng) 考慮遠(yuǎn)期 1020 年的負(fù)荷發(fā)展。 2）、 根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變的容量。對(duì)于有重要 負(fù)荷的變電所， 應(yīng)考慮一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)， 其余變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后 的允許時(shí)間內(nèi)，保證用戶的級(jí)和級(jí)負(fù)荷，對(duì)于一般變電所，當(dāng)一臺(tái)主變停 運(yùn)時(shí)，其他變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的 70%80%。 3）、為了保證供電可靠性，變電所一般裝設(shè)兩臺(tái)主變，有條件的應(yīng)考慮設(shè)三 臺(tái)主變的可能性。 結(jié)合鎮(zhèn)安棗園電站的實(shí)際情況，主變壓器 T 選 S9-1600/35 型變壓器。 表 S9-1600/35 的參數(shù) 型號(hào) 容量 額定高 壓 額定低 壓 連接組 別 阻抗電 壓 空載電 流 S9-1600 /35 1600 35KV 6.3KV Yd11 6.5% 0.8% 3.5 短路電流的計(jì)算短路電流的計(jì)算 3.5.1 標(biāo)幺值的計(jì)算標(biāo)幺值的計(jì)算 基準(zhǔn)容量： MVASB1 基準(zhǔn)電壓 B U 取各級(jí)的平均額定電壓值 基準(zhǔn)電流： BBB USI3 系統(tǒng)當(dāng)作無(wú)窮大系統(tǒng)處理 發(fā)電機(jī) G1，G2 的阻抗 262. 0 8 . 0 63. 0 1 206. 0 * N B dd S S xX 變壓器 T 的阻抗 2015 屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 041. 0 8 . 0 26. 1 1 %5 . 6% N B dT S S UX 3.5.2 等值網(wǎng)絡(luò)圖的繪制和短路點(diǎn)的選擇等值網(wǎng)絡(luò)圖的繪制和短路點(diǎn)的選擇 0.041 0.13 0.262 d2 d1 G1G2 S 0.262 圖 3.1 等值網(wǎng)絡(luò)圖 3.5.3 各短路點(diǎn)的短路電流計(jì)算各短路點(diǎn)的短路電流計(jì)算 1.計(jì)算 d1 點(diǎn)的短路電流 （1）對(duì) d1 點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn) *：鎮(zhèn)安棗園水電站電氣一二次設(shè)計(jì) 12 0.1710.262 G1 G2 d1 S 0.262 圖 3.2 等值網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化圖 計(jì)算各自的計(jì)算電抗: j N jjs S S XX 發(fā)電機(jī) G1,G2 的計(jì)算電抗： 2 . 0 1 7875. 0 262. 0 j N jjs S S XX 由以上計(jì)算電抗查水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線得各時(shí)刻的短路電流周期分量標(biāo)幺值 如下： js X * I *1 . 0 I *2 . 0 I *6 . 0 I *1 I *2 I *4 I G1， G2 0.2 5.32 3.94 3.76 3.65 3.54 3.38 3.24 系統(tǒng)次暫態(tài)短路電流標(biāo)幺值： 84. 5 171. 0 11 * s s X I 求短路電流周期分量的有效值 基準(zhǔn)電流： KA U S I j j j 092. 0 3 . 63 1 3 d1 點(diǎn)短路電流周期分量有名值（KA） js X I 1 . 0 I 2 . 0 I 6 . 0 I 1 I 2 I 4 I G1， G2 0.2 0.49 0.36 0.35 0.34 0.33 0.31 0.3 2015 屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 系統(tǒng)短路電流有效值 54. 0092. 084. 5 * jss III KA 計(jì)算短路沖擊電流和短路全電流 短路沖擊電流： zchch IKi 2 取 9 . 1 ch K 發(fā)電機(jī) G1,G2 的短路沖擊電流： 32. 149. 09 . 122 zchch IKi KA 無(wú)窮大系統(tǒng)的短路沖擊電流： 45. 154. 09 . 122 zchch IKi KA 短路全電流： 2 2 2 zchzzch KKKII 取 96. 0 z K 發(fā)電機(jī) G1,G2 的短路電流全電流有效值： 8 . 096. 09 . 1296. 049. 02 2 2 2 2 zchzzch KKKII KA 無(wú)窮大系統(tǒng)的短路電流全電流有效值： 89. 096. 09 . 1296. 054. 02 2 2 2 2 zchzzch KKKII KA 2.計(jì)算 d2 點(diǎn)的短路電流 （1）對(duì) d2 點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn) 0.3380.130.338 SG1G2 d2 圖 3.3 等值網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化圖 *：鎮(zhèn)安棗園水電站電氣一二次設(shè)計(jì) 14 求取計(jì)算電抗 計(jì)算各自的計(jì)算電抗: j N jjs S S XX 發(fā)電機(jī) G1,G2 的計(jì)算電抗： 27. 0 1 7875. 0 338. 0 j N jjs S S XX 由以上計(jì)算電抗查水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線得各時(shí)刻的短路電流周期分量標(biāo)幺值 如下： js X * I *1 . 0 I *2 . 0 I *6 . 0 I *1 I *2 I *4 I G1， G2 0.27 4.17 3.3 3.2 3.14 3.12 3.1 3.06 系統(tǒng)次暫態(tài)短路電流標(biāo)幺值： 69. 7 13. 0 11 * s s X I 求短路電流周期分量的有效值 基準(zhǔn)電流： KA U S I j j j 016. 0 353 1 3 d2 點(diǎn)短路電流周期分量有名值（KA） js X I 1 . 0 I 2 . 0 I 6 . 0 I 1 I 2 I 4 I G1， G2 0.27 0.07 0.053 0.051 0.05 0.05 0.05 0.049 系統(tǒng)短路電流有效值 12. 0016. 069. 7 * jss III KA 計(jì)算短路沖擊電流和短路全電流 短路沖擊電流： zchch IKi 2 取 85. 1 ch K 發(fā)電機(jī) G1,G2 的短路沖擊電流： 18. 007. 085. 122 zchch IKi KA 無(wú)窮大系統(tǒng)的短路沖擊電流： 2015 屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 31. 012. 085. 122 zchch IKi KA 短路全電流： 2 2 2 zchzzch KKKII 取 96. 0 z K 發(fā)電機(jī) G1,G2 的短路電流全電流有效值： 11. 096. 085. 1296. 007. 02 2 2 2 2 zchzzch KKKII KA 無(wú)窮大系統(tǒng)的短路電流全電流有效值： 19. 096. 085. 1296. 012. 02 2 2 2 2 zchzzch KKKII KA 短路電流計(jì)算結(jié)果表 短 路 點(diǎn) 額 定 電 壓 KV 支 路 名 稱 0s 短 路 電 流 KA 0.1 s 短 路 電 流 KA 0.2 s 短 路 電 流 KA 0.6 s 短 路 電 流 KA 1s 短 路 電 流 KA 2s 短 路 電 流 KA 4s 短 路 電 流 KA 短 路 沖 擊 電 流 KA 短 路 全 電 流 KA d1 6.3 G1 0.4 9 0.3 6 0.3 5 0.3 4 0.3 3 0.3 1 0.3 1.3 2 0.8 G2 0.4 9 0.3 6 0.3 5 0.3 4 0.3 3 0.3 1 0.3 1.3 2 0.8 S 0.5 4 0.5 4 0.5 4 0.5 4 0.5 4 0.5 4 0.5 4 1.4 5 0.8 9 d2 35 G1 0.0 7 0.0 53 0.0 51 0.0 5 0.0 5 0.0 5 0.0 49 0.1 8 0.1 1 G2 0.0 7 0.0 53 0.0 51 0.0 5 0.0 5 0.0 5 0.0 49 0.1 8 0.1 1 S 0.1 2 0.1 2 0.1 2 0.1 2 0.1 2 0.1 2 0.1 2 0.3 1 0.1 9 *：鎮(zhèn)安棗園水電站電氣一二次設(shè)計(jì) 16 4 電氣一次設(shè)備的選擇及布置電氣一次設(shè)備的選擇及布置 4.1 電氣一次設(shè)備選擇的一般原則電氣一次設(shè)備選擇的一般原則 由于電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體得用途及工作條件各異,因此它們的選擇校驗(yàn)項(xiàng) 目和方法也都完全不相同。 但是， 電氣設(shè)備和載留導(dǎo)體在正常運(yùn)行和短路時(shí)都 必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個(gè)共同的原則。 電氣設(shè)備選擇的一般原則為： 1 應(yīng)滿足正常運(yùn)行檢修短路和過(guò)電壓情況下的要求并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。 2 應(yīng)滿足安裝地點(diǎn)和當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。 3 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。 4 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。 5 與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。 6 選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并經(jīng)正式簽訂合格的特殊情況下選 用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)。 選擇的高壓電器， 應(yīng)能在長(zhǎng)期工作條件下和發(fā)生過(guò)電壓、 過(guò)電流的情況下 保持正常運(yùn)行。 4.1.1 按正常工作條件選擇按正常工作條件選擇 1. 額定電壓 電氣設(shè)備的額定電壓是標(biāo)示在其銘牌上的線電壓。 電器可以長(zhǎng)期在其額定 電壓的 110%-115%下安全運(yùn)行，這一電壓成為最高允許工作電壓。當(dāng) N U 在 220KV 及以下時(shí)其 NS U為 1.15 N U，當(dāng) N U為 330-500KV，其 NS U為 1.1 N U。 另外， 電氣設(shè)備還有一個(gè)最高工作電壓， 即允許長(zhǎng)期運(yùn)行的最高電壓一般不得 超過(guò)其額定電壓的 10%15%。在選擇時(shí)，電氣設(shè)備的額定電壓 N U 不應(yīng)低于 安裝地點(diǎn)的電網(wǎng)額定電壓 NS U，即： NSN UU 2. 額定電流 電氣設(shè)備的額定電流 e I 是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電 流。 e I應(yīng)不小于該回路在各種運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流 max I即 max IIe 2015 屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 在決定 max I時(shí)，由于發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器在電壓降低 5%時(shí)，出力保持不 變，故其相應(yīng)回路的 max I應(yīng)為發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器額定電流的 1.05 倍； 若變壓器有可能過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)， max I應(yīng)按過(guò)負(fù)荷確定 （1.32 倍的額定電流） ； 母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的 max I； 出線回路的 max I除考慮正常負(fù)荷電流外，還應(yīng)考慮事故時(shí)由其他回路轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷。 3. 環(huán)境條件對(duì)設(shè)備的影響 當(dāng)電氣設(shè)備安裝地點(diǎn)的環(huán)境（尤其注意小環(huán)境）條件如溫度、風(fēng)速、污穢 等級(jí)、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等超過(guò)一般電氣設(shè)備使用條件時(shí)，應(yīng)適 當(dāng)采取措施。 4.1.2 按故障條件進(jìn)行校驗(yàn)按故障條件進(jìn)行校驗(yàn) 電氣設(shè)備按短路故障情況進(jìn)行校驗(yàn)， 就是要按最大可能的短路故障 （通常 為三相短路故障）時(shí)的動(dòng)、熱穩(wěn)定度進(jìn)行校驗(yàn)。但有熔斷器和有熔斷器保護(hù)的 電器和導(dǎo)體（如電壓互感器等），以及架空線路，一般不必考慮動(dòng)穩(wěn)定度、熱 穩(wěn)定度的校驗(yàn)，對(duì)電纜，也不必進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)。 在電力系統(tǒng)中盡管各 種電氣設(shè)備的作用不一樣， 但選擇的要求和條件有諸多是相同的。 為保證設(shè)備 安全、 可靠的運(yùn)行， 各種設(shè)備均按正常工作的條件下的額定電壓和額定電流選 擇，并按短路故障條件校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。 1. 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 校驗(yàn)電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定性， 就是校驗(yàn)設(shè)備的載流部分在短路電流的作用下， 其金屬導(dǎo)電部分的溫度不應(yīng)超過(guò)最高允許值。 如果滿足這一條件， 則選出的電 氣設(shè)備符合熱穩(wěn)定的要求。 作熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí)， 已通過(guò)電氣設(shè)備的三項(xiàng)短路電流為依據(jù)， 工程計(jì)算中常用下 式校驗(yàn)所選的電氣設(shè)備是否滿足熱穩(wěn)定的要求，即： tIQ tk 2 式中 k Q短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)； t I，t電氣設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間 2. 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 當(dāng)電氣設(shè)備中有短路電流通過(guò)時(shí)， 將產(chǎn)生很大的電動(dòng)力， 可能對(duì)電氣設(shè)備 產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞作用。因此，各制造廠所生產(chǎn)的電器，都用最大允許的電流的 *：鎮(zhèn)安棗園水電站電氣一二次設(shè)計(jì) 18 幅值 sh i 和有效值 es I表示其電動(dòng)力穩(wěn)定的程度，它表明電器通過(guò)上述電流時(shí)， 不至因電動(dòng)力的作用而損害。滿足動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的條件為 essh ii essh II 式中： sh i, sh I三相短路時(shí)的沖擊電流及最大有效值電流 es i, es I電氣設(shè)備允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值及有效值 4.2 電氣一次設(shè)備的選擇電氣一次設(shè)備的選擇 4.2.1 發(fā)電機(jī)出口側(cè)設(shè)備選擇發(fā)電機(jī)出口側(cè)設(shè)備選擇 正常情況下，發(fā)電機(jī)出口側(cè)流過(guò)的最大負(fù)荷電流為： 076. 0 3 . 63 8 . 0 63. 0 05. 1 3 05. 1 max N N U S IKA 根據(jù)額定電流及額定電壓發(fā)電機(jī)出口側(cè)選擇天津市德利泰開關(guān)有限公司 KYN28A-12 型鎧裝移開式戶內(nèi)金屬封閉開關(guān)設(shè)備。 主要技術(shù)參數(shù) 名稱 單位 參數(shù) 額定電壓 KV 7.2 額定絕緣 水平 1min 工頻耐受電壓 KV 42 雷電沖擊耐受電壓 KV 75 額定頻率 HZ 50 主母線額定電流 A 630 分支母線額定電流 A 630 4s 熱穩(wěn)定電流 KA 16 額定動(dòng)穩(wěn)定電流 KA 40 防護(hù)等級(jí) 外殼為 IP4X，隔室間，斷路 器室門打開時(shí)為 IP2X 校驗(yàn)： a.額定電壓：kvkvUN3 . 62 . 7 2015 屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 19 b.額定電流：AAIN76630 c.熱穩(wěn)定校驗(yàn)： sKAIII t Q tkt k k k 222222 2 2 6 . 33 . 031. 01049. 0 12 4 10 12 sKAtIt 222 2500425 d.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 沖擊電流為KAKA6345. 1 滿足要求。 產(chǎn)品介紹 圖 4.1 6.3KV 開關(guān)柜 本開關(guān)柜適用于 312kV 三相交流電 50HZ 的單母線電力系統(tǒng)中，作為接 受和分配電能之用， 尤其適用于開斷重要負(fù)荷頻繁操作的場(chǎng)所。 如需要無(wú)油化 的、安全可靠性高的發(fā)電廠、機(jī)場(chǎng)、變電站、石油化工系統(tǒng)、冶金系統(tǒng)、廠礦 企事業(yè)單位、賓館、高層建筑等場(chǎng)所。開關(guān)柜的外殼和各功能單元的隔板，采 *：鎮(zhèn)安棗園水電站電氣一二次設(shè)計(jì) 20 用進(jìn)口敷鋁鋅板和優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板經(jīng)數(shù)控機(jī)床加工折彎形成后， 用高強(qiáng)度杯型拉 絲鉚釘和鉚螺母栓接組裝而成，能保持柜體尺寸統(tǒng)一，手車互換性好，具有很 高的機(jī)械強(qiáng)度和很強(qiáng)的抗腐蝕能力。 柜體面板噴涂工藝采用目前世界上最先進(jìn) 的靜電粉末自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線，具有面漆美觀、附著力強(qiáng)、耐腐蝕、硬度高、抗 老化、保光保色性好等優(yōu)點(diǎn)。 開關(guān)柜由接地的金屬隔板分隔成斷路器室、母 線室、電纜室、儀表室等四個(gè)獨(dú)立隔室，它們互不干擾，可有效防止各室的故 障的擴(kuò)大。除儀表室外，其余均有獨(dú)立的泄壓通道。開關(guān)柜具有完善、安全可 靠的聯(lián)鎖裝置，為操作維修人員及開關(guān)設(shè)備提供安全保障， 完全滿足 GB3906 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的“五防”閉鎖的要求。 母線 選用交聯(lián)聚乙烯絕緣單芯電力電纜技術(shù)數(shù)據(jù)及外形尺寸見下表 型號(hào) 額定電壓 KV 載流量 A 標(biāo)稱截面 2 mm 外徑 mm 工作電容 kmF / YJV22 10 170 25 22 0.19 校驗(yàn)： a.額定電壓：kvkvUN3 . 610 b.額定電流：AAIN150170 c.熱穩(wěn)定校驗(yàn)：2515 7 .65 4490 min C tI S 斷路器 正常工作情況下，斷路器處于合閘狀態(tài)(特殊應(yīng)用除外)，接通電路。當(dāng)進(jìn) 行自動(dòng)控制或保護(hù)控制操作時(shí)， 斷路器可以在綜保裝置控制下進(jìn)行電路的分?jǐn)?或接通操作。 斷路器不僅可以通斷正常的負(fù)荷電流， 而且能夠承受一定時(shí)間的 短路電流(數(shù)倍甚至幾十倍的正常工作電流)， 并可以分?jǐn)喽搪冯娏鳎?切除故障 線路和設(shè)備。所以說(shuō)，斷路器的主要功能就是分?jǐn)嗪徒油娐?包括分?jǐn)嗪徒?通正常電流、分?jǐn)喽搪冯娏?。由于在分?jǐn)嗪徒油娐返倪^(guò)程中，斷路器的動(dòng) 觸頭與靜觸頭之間不可避免的要產(chǎn)生電弧。 為了保護(hù)觸頭， 減少觸頭材料的損 耗和可靠分?jǐn)嚯娐罚?必須采取措施來(lái)盡快熄滅電弧， 其中一種就是采用不同的 2015 屆電氣工程及其自動(dòng)化（電力）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 21 滅弧介質(zhì)填充到斷路器的動(dòng)、靜觸頭間。按滅弧介質(zhì)的不同斷路器可以分為： 油斷路器(多油、少油)、六氟化硫(SF6)斷路器、真空斷路器、空氣斷路器等。 我們?cè)诠こ讨薪?jīng)常接觸到的高低壓開關(guān)柜里的主要一次設(shè)備就是斷路器。 由于 斷路器的動(dòng)、 靜觸頭一般都是被包在充滿滅弧介質(zhì)的容器中， 所以斷路器的分、 合狀態(tài)不可以直接判斷， 一般是通過(guò)斷路器的輔助器件(如分合位指針等)來(lái)判 別。 圖 4.2 6.3KV 室內(nèi)真空斷路器 型號(hào) 額定電 壓 KV 額定 電流 A 額定開斷電 流 KA 額定峰值 耐受電流 KA 4s 熱穩(wěn)定電流 KA VS1-12 12 630 25 63 25 校驗(yàn)： a.額定電壓：kvkvUN3 . 612 *：鎮(zhèn)安棗園水電站電氣一二次設(shè)計(jì) 22 b.額定電流：AAIN76630 c.額定開斷電流：發(fā)電機(jī)出口處短路電流為KAKAIk2554. 0 d.熱穩(wěn)定校驗(yàn)： sKAIII t Q tkt k k k 222222 2 2 6 . 33 . 031. 01049. 0 12 4 10 12 sKAtIt 222 2500425 e.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 發(fā)電機(jī)出口側(cè)沖擊電流為KAKA6345. 1 滿足要求。 電流互感器 圖 4.3 電流互感器 型號(hào) 額定 電壓 KV 額定一 次電流 A 準(zhǔn)確級(jí)組 合 額定輸出 VA 額定短 時(shí)熱電 流 KA 額定動(dòng) 穩(wěn)定電 流 KA LZZBJ9- 10A 10 75 0.2/0.2/1 0P10 10/10/15 21 52.5 2015 屆電氣工程及其自動(dòng)