《電氣設(shè)備》課程設(shè)計(jì)2

《電氣設(shè)備及運(yùn)行維護(hù)》課程設(shè)計(jì)2

一、課程設(shè)計(jì)題目

變壓器接地保護(hù)裝置的展開圖與安裝接線圖設(shè)計(jì)。

二、設(shè)計(jì)任務(wù)

據(jù)附圖所示有關(guān)變壓器接地保護(hù)裝置原理接線圖的資料，并查閱其它相關(guān)信息，畫出其相應(yīng)的展開圖、安裝接線圖（包括屏面布置圖、端子排圖、屏背面接線圖）。

三、設(shè)計(jì)成果

1.說明書一份；

2.將展開圖、安裝接線圖（包括屏面布置圖、端子排圖、屏背面接線圖）可以畫在一張3#圖紙上。

四、設(shè)計(jì)步驟

1.熟悉保護(hù)原理圖，繪制展開式原理接線圖，并進(jìn)行正確的回路編號(hào)。根據(jù)回路編號(hào)原則，分別對(duì)直流及交流回路進(jìn)行編號(hào)。在編號(hào)過程中，并不需要對(duì)二次回路展開圖中的每一個(gè)結(jié)點(diǎn)都進(jìn)行編號(hào)，而只對(duì)引至端子排上的回路加以編號(hào)即可。

2.設(shè)計(jì)屏面布置圖①確定屏的形式例如：控制屏可采用直立屏，屏高2360mm，深550mm，寬有600mm、800mm兩種。注意應(yīng)根據(jù)所需布置的設(shè)備的數(shù)量多少來選擇相應(yīng)的屏寬。②確定布置在屏面上的設(shè)備

例如：變壓器控制屏設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)確定全部屏面上布置設(shè)備的種類，并按照相關(guān)規(guī)定確定其布置位置。同時(shí)依據(jù)控制屏設(shè)計(jì)的要求按一定比例畫出。

3.設(shè)計(jì)端子排

①確定端子排圖布置位置

例如：設(shè)計(jì)控制屏端子排，先應(yīng)考慮該端子排放在屏后的左側(cè)還是右側(cè)，若屏內(nèi)僅有一個(gè)安裝單位，放在哪一側(cè)均可。若屏內(nèi)有數(shù)個(gè)安裝單位，那么根據(jù)屏面布置圖，設(shè)備靠何側(cè)，端子排也應(yīng)設(shè)置在那一側(cè)。

②確定需經(jīng)過端子排的回路編號(hào)及需經(jīng)端子排轉(zhuǎn)接的回路。

根據(jù)展開式原理圖，將圖中設(shè)備記清，哪些放在屏上，然后把屏內(nèi)設(shè)備連接的編號(hào)一一記錄下來。

③根據(jù)端子排設(shè)計(jì)原則畫控制屏端子排圖。

4.設(shè)計(jì)屏背面接線圖

①據(jù)屏面布置圖，按在屏上的實(shí)際安裝位置把各設(shè)備的背視圖畫出來。②將端子排圖畫在屏背接線圖的兩側(cè)。左側(cè)端子排圖仍畫在左側(cè)，反之亦然。③運(yùn)用“相對(duì)編號(hào)法”給屏內(nèi)設(shè)備之間和屏內(nèi)設(shè)備到端子排間的連線進(jìn)行編號(hào)。注意兩個(gè)屏之間的相互關(guān)系。

附圖：

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電氣設(shè)備課程設(shè)計(jì)

題目電氣設(shè)備課程設(shè)計(jì)辦學(xué)學(xué)院校外學(xué)習(xí)中心

專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化

年級(jí)指導(dǎo)教師學(xué)生姓名學(xué)號(hào)

201*年03月03日

題目：電氣設(shè)備課程設(shè)計(jì)

學(xué)生：**指導(dǎo)教師：曾仲凡

摘要

發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的重要組成部分，也直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與運(yùn)行。在發(fā)電廠中，一次接線和二次接線都是其電氣部分的重要組成部分。

在本設(shè)計(jì)中，主要針對(duì)了一次接線的設(shè)計(jì)。從主接線方案的確定到廠用電的設(shè)計(jì)，從短路電流的計(jì)算到電氣設(shè)備的選擇都作了詳盡的闡述。二次接線則以發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)為專題，對(duì)繼電保護(hù)的整定計(jì)算做了深入細(xì)致的介紹。

設(shè)計(jì)中，綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性、可靠性等多方面因素，在確�？煽啃缘那疤嵯拢�力爭(zhēng)經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)說明書中所采用的屬于、符號(hào)也都完全遵循了現(xiàn)行電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的術(shù)語和符號(hào)。

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

一、原始資料：

1、發(fā)電廠類型：**水電站2、發(fā)電機(jī)組（變壓器）臺(tái)數(shù)與容量：365MW3、設(shè)計(jì)年利用小時(shí)數(shù)4492小時(shí)

4、電力負(fù)荷：

（1）、低壓負(fù)荷：廠用電率0.45%，待建電站鄰近7km處有一已建電站，可做備用廠用電源。

（2）、高壓負(fù)荷：220kV電壓級(jí)，出線1回，為I級(jí)負(fù)荷，最大輸送容195MW，cos=0.85；4、設(shè)計(jì)電廠（變電所）接入電力系統(tǒng)情況：

（1）、待設(shè)計(jì)發(fā)電廠接入系統(tǒng)電壓等級(jí)為220kV，距系統(tǒng)220kV發(fā)電廠7km；出線回路數(shù)為1回；5、環(huán)境條件：

海拔<2500m；本地區(qū)污穢等級(jí)2級(jí)；地震裂度<7級(jí)；最高氣溫36°C；最低溫度8°C；年平均溫度12°C；最熱月平均地下溫度20°C；年平均雷暴日T=56日/年；其他條件不限。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容：參照設(shè)計(jì)指示書。

課程設(shè)計(jì)正文目錄

前言---------------------------------------------5第一章發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計(jì)---------------------6第一節(jié)主接線的方案概述---------------------6第二節(jié)初步擬定供選擇的主接線方案-----------9第三節(jié)主接線的方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較----------10第四節(jié)廠用電源接線及壩區(qū)供電方式----------12第二章短路電流計(jì)算----------------------------14第一節(jié)短路電流計(jì)算概述--------------------14第二節(jié)短路電流計(jì)算------------------------15第三章導(dǎo)體、電器設(shè)備選擇及校驗(yàn)----------------23第一節(jié)導(dǎo)體、設(shè)備選擇概述------------------24第二節(jié)導(dǎo)體的選擇與校驗(yàn)-------------------24第三節(jié)電器設(shè)備的選擇與校驗(yàn)---------------27第四節(jié)導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇成果表---------35第四章發(fā)電廠（升壓站）配電裝置設(shè)計(jì)-------------37第一節(jié)配電裝置類型及特點(diǎn)-----------------37第二節(jié)配電裝置的設(shè)計(jì)----------------------38第五章繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、測(cè)量表計(jì)及同期系統(tǒng)的配

置規(guī)劃----------------------------------39

第六章過電壓保護(hù)和接地------------------------48參考文獻(xiàn)----------------------------------------50

前言

一、本課程設(shè)計(jì)的目的與要求：

本課程設(shè)計(jì)是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生在完成本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的全部課程教學(xué)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)與技能，解決實(shí)際問題能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，系統(tǒng)、全面的掌握所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力、工程計(jì)算的能力和獨(dú)立工作的能力。使學(xué)生樹立工程觀點(diǎn)、社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，初步掌握發(fā)電廠（變電所）電氣部分的設(shè)計(jì)方法，并在計(jì)算、分析和解決工程問題的能力方面得到訓(xùn)練，為今后從事電力系統(tǒng)有關(guān)設(shè)計(jì)、運(yùn)行、科研等工作奠定必要的理論基礎(chǔ)。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容：

1、電氣主接線的設(shè)計(jì)；2、短路電流計(jì)算；3、電器選擇；

4、高壓配電裝置的布置與電廠電氣設(shè)施的總平面布置設(shè)計(jì)；5、繼電保護(hù)裝備、自動(dòng)裝置與測(cè)量表計(jì)配置設(shè)計(jì)；6、同期方式設(shè)計(jì)；7、避雷器的選擇和設(shè)計(jì)；三、設(shè)計(jì)成品：

1、說明書，包含總論、主接線選擇、短路電流計(jì)算、電器設(shè)備選擇、高壓配電裝置設(shè)計(jì)、繼電保護(hù)自動(dòng)裝置配置、同期方式、防雷保護(hù)等；2、圖紙，包括：電氣主接線圖、全廠繼電保護(hù)自動(dòng)裝置測(cè)量表計(jì)圖、

高壓配電裝置平面圖和斷面圖、發(fā)電廠的全廠手動(dòng)準(zhǔn)同期接線圖。四、原始資料：

1、發(fā)電廠（變電所）類型：**水電站2、發(fā)電機(jī)組（變壓器）臺(tái)數(shù)與容量：365MW3、電力負(fù)荷：

（1）、低壓負(fù)荷：廠用電率0.45%，待建電站鄰近7km處有一已建電站，可做備用廠用電源。

（2）、高壓負(fù)荷：220kV電壓級(jí)，出線1回，為I級(jí)負(fù)荷，最大輸送容195MW，cos=0.85；4、設(shè)計(jì)電廠（變電所）接入電力系統(tǒng)情況：

（1）、待設(shè)計(jì)發(fā)電廠接入系統(tǒng)電壓等級(jí)為220kV，距系統(tǒng)220kV發(fā)電廠7km；出線回路數(shù)為1回；

（2）、電力系統(tǒng)的總裝機(jī)容量為47000MVA、歸算后的電抗標(biāo)幺值為0.3，基準(zhǔn)容量Sj=100MVA；5、環(huán)境條件：

海拔<2500m；本地區(qū)污穢等級(jí)2級(jí)；地震裂度<7級(jí)；最高氣溫36°C；最低溫度8°C；年平均溫度12°C；最熱月平均地下溫度20°C；年平均雷暴日T=56日/年；其他條件不限。

第一章發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計(jì)

1-1主接線的方案概述

簡(jiǎn)述：電氣主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其直接影響發(fā)電廠或變電站運(yùn)行的可靠性、靈活性并對(duì)電器選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬訂有決定性的關(guān)系。

對(duì)電氣主接線的基本要求包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面，本次設(shè)計(jì)根據(jù)《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》以及相關(guān)參考書目的規(guī)定，結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)的要求擬訂2-3個(gè)可行的主接線方案，進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較，得出最佳接線方案。

本次設(shè)計(jì)所給皂角灣水電廠原始資料如下：

1、裝機(jī)臺(tái)數(shù)和容量為：365MW取額定電壓UN=13.8kV2、機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)；T=4492小時(shí)

3、氣象條件；海拔<2500m；本地區(qū)污穢等級(jí)2級(jí)；地震裂度<7級(jí)；最高氣溫36°C；最低溫度8°C；年平均溫度12°C；最熱月平均地下溫度20°C；年平均雷暴日T=56日/年；其他條件不限。

4、功率因數(shù)；cos=0.855、接入系統(tǒng)電壓等級(jí)；220KV6、220KV輸電距離7km；

7、接入系統(tǒng)容量和歸算后電抗；S=47038MVA，X*=0.3

一、對(duì)原始資料的分析：

本設(shè)計(jì)水電站為中、小型水力發(fā)電廠，其容量為365MW，年利用小時(shí)數(shù)為TMAX=4492小時(shí)。當(dāng)電站建成投產(chǎn)后，其裝機(jī)容量將占系統(tǒng)總?cè)萘康?/p>

0.04%；說明該廠在未來電力系統(tǒng)中的作用和地位并非十分重要，從而該廠主接線設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)應(yīng)該在經(jīng)濟(jì)性和靈活性。

本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是：水電廠高低兩級(jí)電壓電氣主接線的擬訂和水電廠機(jī)端13.8KV電壓配電裝置、220KV高壓配電裝置、廠用電配電裝置等設(shè)備的選擇。難點(diǎn)是：對(duì)電廠整個(gè)電氣主接線的短路電流計(jì)算及各種電器的繼電保護(hù)配置。

二、發(fā)電機(jī)與主變壓器的接線形式的確定：

本次設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)的形式根據(jù)水電廠實(shí)際情況采用合適型號(hào)，因其單機(jī)容量為65MW，有廠用電分支，其機(jī)端電壓等級(jí)采用13.8KV。根據(jù)發(fā)電廠主變壓器確定原則：本次設(shè)計(jì)按以有擴(kuò)建可能和機(jī)組臺(tái)數(shù)較多等因數(shù)考慮，發(fā)電廠主變臺(tái)數(shù)定為23臺(tái)，總?cè)萘繎?yīng)大于或等于電廠總裝機(jī)容量（>=195MVA）。采用13.8kV/220kV兩級(jí)電壓，三相雙繞組變壓器。

三、主接線方案初步擬訂：

在對(duì)設(shè)計(jì)原始資料分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合對(duì)電力系統(tǒng)電氣主接線的可靠性、經(jīng)濟(jì)性及靈活性等基本要求綜合考慮，在滿足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)政策的前提下，本次設(shè)計(jì)力爭(zhēng)使其成為技術(shù)先進(jìn)，發(fā)電可靠、經(jīng)濟(jì)合理的主接線方案�？煽堪l(fā)電是本設(shè)計(jì)水電廠應(yīng)該考慮的首要問題，兼顧到經(jīng)濟(jì)性和水電廠升壓站場(chǎng)地狹窄等問題，設(shè)計(jì)主接線應(yīng)保證其豐期滿發(fā)，不積壓發(fā)電能力。主接線方案從以下幾個(gè)方面考慮：

1、線路、斷路器、主變或母線故障或檢修時(shí)，對(duì)機(jī)組的影響，對(duì)發(fā)電

機(jī)出力的影響。

2、本水電廠有無全廠停電的可能性。

3、主接線是否具有足夠的靈活性，能適應(yīng)各種運(yùn)行方式的變化，且在檢修事故狀態(tài)下操作方便，調(diào)度靈活，檢修安全等。

4、在滿足技術(shù)要求的前提下，盡可能考慮投資省、占地面積小，電能損失小和年運(yùn)行費(fèi)用少。

5、是否適宜于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和實(shí)現(xiàn)無人值守。

通過對(duì)原始資料的分析，現(xiàn)將各電壓等級(jí)可能的較佳方案列出，進(jìn)而優(yōu)化組合，形成最佳可比方案。

1-2初步擬定供選擇的主接線方案

根據(jù)電站的裝機(jī)臺(tái)數(shù)和出線回路數(shù)及上述資料，擬定兩個(gè)電氣主接線方案進(jìn)行比較：

1、接線方案：

方案Ⅰ：發(fā)電機(jī)變壓器采用擴(kuò)大單元接線，通過一臺(tái)容量為1800MVA的主變壓器升壓至220kV，220kV側(cè)采用單母線接線。

方案Ⅱ：發(fā)電機(jī)變壓器采用單元接線，分別接容量為90MVA的主變壓器各一臺(tái)，220kV側(cè)母線采用單母線接線。

電氣主接線方案比較見圖：主接線方案比較圖。

1-3主接線的方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

電氣主接線方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較如下：一、技術(shù)比較（一）、方案Ⅰ：

發(fā)電機(jī)、變壓器采用擴(kuò)大單元接線，220kV側(cè)采用單母線接線，其優(yōu)缺點(diǎn)如下：

1、優(yōu)點(diǎn)：

①接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方便，只有兩臺(tái)主變壓器；②升壓站占地面積相對(duì)較小，布置方便；③220kV設(shè)備相對(duì)少、投資較少，維護(hù)費(fèi)用低；④繼電保護(hù)比較簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量小。2、缺點(diǎn)：

①主變壓器或斷路器檢修或故障時(shí)，必須兩臺(tái)機(jī)組停機(jī)，對(duì)本站出力影響較大。

②運(yùn)行靈活性、供電可靠性較方案Ⅱ略差。

③2B主變單位占地較大，不利于洞內(nèi)安裝，散熱困難。（二）、方案Ⅱ：

發(fā)電機(jī)、變壓器采用發(fā)變組單元接線，220kV側(cè)母線采用單母線接線；其優(yōu)缺點(diǎn)如下：

1、優(yōu)點(diǎn)：

①接線簡(jiǎn)單清晰、供電可靠性高；

②一臺(tái)主變故障或檢修只影響一臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，仍有部分電能送出；③廠用電源分別從主變低壓側(cè)取得，提高了廠用電的可靠性。④后期擴(kuò)建容易2、缺點(diǎn)：

①需設(shè)三臺(tái)主變，占地面積較大；②投資和年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)相對(duì)較高。二、經(jīng)濟(jì)比較

各方案經(jīng)濟(jì)比較見表1-1

方案經(jīng)濟(jì)比較表

表1-1

序號(hào)12345678

項(xiàng)目主變壓器(臺(tái))13.8KV斷路器柜(臺(tái))13.8KV互感器柜(臺(tái))220kV斷路器設(shè)備（組）主要設(shè)備投資（萬元）主要設(shè)備投資差（萬元）年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)（萬元）年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)差（萬元）11

方案Ⅰ2583231033.020方案Ⅱ35942966540.74+7.91011主變年電能損失（萬kWh）主變年電能損失費(fèi)（萬元）主變年電能損失費(fèi)差（萬元）48.4812.12056.5314.13+2.01經(jīng)過技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較：方案I投資較低，方案Ⅱ投資較高；方案Ⅱ的接線簡(jiǎn)單清晰、運(yùn)行方便，供電的可靠性、靈活性比方案I略高；方案Ⅱ的供電可靠性、靈活性較高，但是占地面積大。方案I單體主變占地較大、主變散熱困難，擴(kuò)建困難。根據(jù)該電站高壓側(cè)出線回路數(shù)少，高壓側(cè)接線應(yīng)簡(jiǎn)單、清晰、操作方便等特點(diǎn)，推薦采用方案Ⅱ?yàn)橹鹘泳�方案，即：發(fā)電機(jī)變壓器單元接線，220kV側(cè)采用單母線接線。推薦發(fā)電機(jī)、變壓器組合接線方案見“電氣主接線圖”。

1-4發(fā)電機(jī)、主變及廠變的選擇

一、發(fā)電機(jī)的選擇及主要參數(shù)：

根據(jù)設(shè)計(jì)題目所給參數(shù)，查閱相關(guān)資料，本設(shè)計(jì)確定發(fā)電機(jī)形式如下：

發(fā)電機(jī)型號(hào)SF65-10/4250臺(tái)數(shù)3額定容量65MW額定電壓13.8KV額定功率因數(shù)0.85電抗標(biāo)么值0.204

二、主變壓器的選擇及主要參數(shù)：

主變壓器型號(hào)：SSP9-90000/220；額定容量：90000KVA；

額定電壓比：242/13.8kV調(diào)壓形式：無載調(diào)壓

調(diào)壓范圍：(242±22.5%)/13.8kV接線組別：Yn,d11冷卻方式：強(qiáng)迫有循環(huán)水冷

三、廠變選擇：

根據(jù)題目要求，廠用電率為0.45%，即為P=1950.0045=0.8775MW，本廠無高壓電機(jī)之類負(fù)荷，廠用電電壓等級(jí)按0.4/0.22KV考慮。查閱相關(guān)資料，選取廠變型號(hào)及參數(shù)如下：

型號(hào)：SCB9-1000/13.8；額定容量：1000KVA；

額定電壓比：13.8/0.4kV調(diào)壓形式：無載調(diào)壓調(diào)壓范圍：(13.8±22.5%)/0.4kV

接線組別：Yn,d11

1-5廠用電源接線方式

為提高廠用電的可靠性，在廠房?jī)?nèi)設(shè)置三回廠用電源，一回通過一臺(tái)廠用變壓器接于13.8KVI段母線上，第二回通過一臺(tái)廠用變壓器接于13.8KVII段母線上，另一回電源取自7KM處已建成電站作為備用廠用電源。前兩回電源作為全廠低壓設(shè)備的主電源，后一回電源作為備用電源。在母線廊道I段、II段設(shè)置UR4高壓開關(guān)柜分別向11B、12B供電，洞外35KV開關(guān)

站設(shè)置35KV高壓開關(guān)向31B供電；低壓側(cè)設(shè)置400VHY3000型低壓開關(guān)。

本電站閘首距廠址25km，首部樞紐可靠性要求高，通過廠用13.8KV母線，通過一臺(tái)35kV升壓變及35kV線路供電，設(shè)上有九架棚電站為第一回備用電源，一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)為第二回備用電源。

第二章短路電流計(jì)算

2-1短路電流計(jì)算概述

一、短路電流計(jì)算的目的和意義

電力系統(tǒng)短路的危害：在發(fā)生短路時(shí)，由于電源供電回路的阻抗減小及突然短路時(shí)的暫態(tài)過程，使短路電流值大大增加，短路點(diǎn)的電弧有可能燒壞電器設(shè)備。另外，導(dǎo)線也會(huì)受到很大的電動(dòng)力的沖擊，致使導(dǎo)體變形，甚至損壞。短路還會(huì)引起電網(wǎng)中電壓降低，使用戶的供電受到破壞。短路還會(huì)引起系統(tǒng)功率分布的變化，影響發(fā)電機(jī)輸出功率的變化。

電力系統(tǒng)短路的種類有：①三相短路；②兩相短路；③單相短路接地；④兩相短路接地。

計(jì)算短路電流的目的主要是為了選擇斷路器的電氣設(shè)備或?qū)�這些設(shè)備提出技術(shù)要求；評(píng)價(jià)并確定網(wǎng)絡(luò)方案；研究限制短路電流措施，為繼電保護(hù)設(shè)計(jì)與調(diào)試提供依據(jù)，分析計(jì)算送電線路對(duì)通訊設(shè)施的影響等。二、短路電流計(jì)算的基本假定和計(jì)算方法

①、本次設(shè)計(jì)短路電流計(jì)算只考慮三相短路為最嚴(yán)重的情況，只對(duì)三相短路進(jìn)行計(jì)算。

②、各臺(tái)發(fā)電機(jī)均用次暫態(tài)電抗d″作為其等值電抗。③、正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行。④、所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同

⑤、電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行。

⑥、電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。

⑦、同步電機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置。短路發(fā)生在短路電流為最大值瞬間，而不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流。

⑧、除計(jì)算短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都忽略不計(jì)。

⑨、元件的確計(jì)算參數(shù)均取其定額值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。⑩、輸電線路的電容忽略不計(jì)。本設(shè)計(jì)短路電流計(jì)算采用運(yùn)算曲線法。三、短路點(diǎn)的選擇

因本設(shè)計(jì)水電廠電壓等級(jí)不多，接線簡(jiǎn)單，220KV接線為單母線接線，13.8KV為單元接線，故在220KV（主變高壓側(cè)）及13,8KV（主變低壓側(cè)）母線各選取一點(diǎn)作為短路計(jì)算點(diǎn)。

2-2短路電流計(jì)算

在本設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算只計(jì)算三相短路電流，短路電流計(jì)算時(shí)間為：0s；0.2s；和4s（∞）。一、短路電流計(jì)算的方法：

本次設(shè)計(jì)短路電流計(jì)算運(yùn)用運(yùn)算曲線法，采用電路元件的標(biāo)幺值進(jìn)行。二、短路電流計(jì)算電路圖：

計(jì)算電路圖如上圖所示，根據(jù)上圖，計(jì)算給出短路電流計(jì)算網(wǎng)絡(luò)圖，

如下：

元件參數(shù)如下表：

電氣元件發(fā)電機(jī)F1~F3主變壓器1B~3B線路系統(tǒng)參數(shù)365MWXd”=0.204Ω390MVAUd%=13.87km0.4Ω/km47058MVAX*=0.3圖中主要

備注1）、本設(shè)計(jì)取基準(zhǔn)功率SB=100MVA，取電壓基準(zhǔn)為Uj=Up（各段平均額定電壓），則系統(tǒng)各計(jì)算元件電抗如下表所示：

編號(hào)X1X3X6X11X12元件名稱發(fā)電機(jī)F1~3主變壓器1B線路系統(tǒng)標(biāo)么值0.204100÷65=0.31390.105100÷90=0.153470.4100÷115=0.02120.3100÷40000=0.00072備注發(fā)電機(jī)F1~3視在功率S=P/cosф=76.47MVA

2）、短路電流計(jì)算電抗圖：

三、短路電流計(jì)算過程：1、計(jì)算d1點(diǎn)短路電流，網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化變換和計(jì)算

過程如下：

X4=X1∥X2∥X3=0.1047X5=X11+X12=0.0219X6=X10+X4=0.1559（1）、計(jì)算電抗：Xjs5=X5=0.0219

Xjs6=X6*Se1-3/Sj=0.15593(65÷0.8)÷100=0.38

（2）、各電源供給的短路電流標(biāo)么值查水輪機(jī)運(yùn)算曲線得：發(fā)電機(jī)F13：

I*”=3.2I*0.2=2.64I*∞=2.85系統(tǒng)：

I*”=I*0.2=I*∞=1/X5=45.6221

由此，總的I*”=3.2+45.6621=48.8621；I*0.2=2.64+45.6621=48.3021；I*∞=2.85+45.6621=48.5121；

（3）、各電流換算至220KV的額定電流和基準(zhǔn)電流為：Ij=Sj/(1.732220)=0.2625；Ie=(SeIj)/Sj；

對(duì)于發(fā)電機(jī)F13：Ie1-3=(Se1-3Ij)/Sj=0.3634KA；（4）、三相短路電流周期分量起始有效值：公式：I”=I*”Ie

對(duì)于發(fā)電機(jī)F13：I”=I*”Ie=3.20.3634=1.1629KA；I0.2=I*0.2Ie=2.640.3634=0.9594KA；I∞=I*∞Ie=2.850.3634=1.0357KA；對(duì)于系統(tǒng)：I”=I0.2=I∞=I*Ij=45.66210.2625=11.9863KA；小計(jì)：I”=1.1625+11.9863=13.1492KA；I0.2=0.9594+11.9863=12.9457KA；I∞=1.0357+11.9863=13.022KA；（5）、短路容量：

計(jì)算公式：S”=1.732I”Uj

對(duì)于發(fā)電機(jī)F13：S”=1.732I”Uj=443.1115MVA；S0.2=1.732I0.2Uj=365.5698MVA；S∞=1.732I∞Uj=394.6432MVA；對(duì)于系統(tǒng)：S”=S0.2=S∞=1.732I”Uj=4567.2598KVA；小計(jì)：S”z=5010.3713MVA；S0.2z=4932.8296MVA；S∞z=4961.9020MVA；

（6）、短路全電流最大有效值及沖擊值：

發(fā)電機(jī)F13：Ich=1.7676KA；ich=2.9654KA；系統(tǒng)：Ich=18.2192KA；ich=30.5651KA；小計(jì)：Ichz=19.9868KA；

20

ichz=33.5305KA；

2、計(jì)算d2點(diǎn)短路電流，網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化變換和計(jì)算過程如下：

Xb=X12+X11=0.219Xa=Xc=X1+X7=0.4673X4=Xa//Xb//Xc+X8=0.0201；（1）、計(jì)算電抗：Xjs4=X4=0.0201；

Xjs2=(X2Sρ2）/Sj=（0.313965÷0.85）/100=0.2401；（2）、各電源供給的短路電流標(biāo)么值查水輪機(jī)運(yùn)算曲線得：

發(fā)電機(jī)F13：

I*”=4.4I*0.2=3.3I*∞=3.25系統(tǒng)S：

I*”=I*0.2=I*∞=1/X4=49.7513；

（3）、各電流換算至13.8KV的額定電流和基準(zhǔn)電流為：Ij=Sj/(1.73210.5)=4.1839；Ie=(SeIj)/Sj；

對(duì)于發(fā)電機(jī)F13：Ie1-3=(Se1-3Ij)/Sj=3.1995KA；

其計(jì)算步驟同前，計(jì)算結(jié)果見下表：《發(fā)電廠短路電流計(jì)算成果表》。

第三章導(dǎo)體、電器設(shè)備選擇及校驗(yàn)

參考《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》、的有關(guān)要求和方法，根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》進(jìn)行導(dǎo)體和電器選擇。查《電力工程設(shè)備手冊(cè)》得出設(shè)備數(shù)據(jù)。

3-1導(dǎo)體、設(shè)備選擇概述

一、導(dǎo)體、電器選擇在發(fā)電廠和發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)中的地位和作用：電氣裝置中的載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備，在正常運(yùn)行和短路狀態(tài)時(shí)都必須安全可靠的運(yùn)行，為了保證電氣裝置的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，必須正確地選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體。

二、本次設(shè)計(jì)中選擇的導(dǎo)體、電器：

根據(jù)第一章中主接線的設(shè)計(jì)方案，本次設(shè)計(jì)中要進(jìn)行選擇的導(dǎo)體和電器主要是：

1、線路、引線及匯流母線的選擇；2、絕緣子、穿墻套管的選擇；3、斷路器、隔離開關(guān)的選擇；4、電流、電壓互感器及其熔斷器；5、阻波器、耦合電容器的選擇；6、其他電器的選擇；

3-2導(dǎo)體的選擇與校驗(yàn)

一、連接導(dǎo)體的選擇：

1、發(fā)電機(jī)-變壓器導(dǎo)體選擇：

導(dǎo)體截面可按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，一般按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇，對(duì)于年負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)較大，傳輸容量較大，長(zhǎng)度在20米以上的導(dǎo)體，其截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。

根據(jù)以上原則，本次設(shè)計(jì)因10KV側(cè)無匯流母線，僅對(duì)發(fā)電機(jī)出口開關(guān)柜至主變之間的導(dǎo)體進(jìn)行選擇。按長(zhǎng)期允許發(fā)熱電流選擇：

1）、發(fā)電機(jī)F1～F3至變壓器之間導(dǎo)體選用單條矩形鋁導(dǎo)體，其中截面按公式Imax≤kIal確定：

Imax765004206.5325310.5Kal-70201.05

al-07025

計(jì)算得：Ial≥4006.224

查表選擇得導(dǎo)體截面為：?jiǎn)螚l250（mm）豎放。①、熱穩(wěn)定校驗(yàn)：

2

運(yùn)用簡(jiǎn)化公式進(jìn)行校驗(yàn)。公式中取短路電流持續(xù)時(shí)間

tdz=0.25s，取70℃時(shí)熱穩(wěn)定系數(shù)C=87；Smin為滿足熱穩(wěn)定的最小允許截

面積，查短路計(jì)算結(jié)果：I∞49.7513則：

Smin49.75130.25285.926987=

滿足熱穩(wěn)定要求。②、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：根據(jù)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件：σσ

max

max

=σy

作用在母線上的最大計(jì)算應(yīng)力

6

σy－母線材料的允許應(yīng)力。取σy=7010（Pa）

對(duì)于單條矩形母線：

其中：支持絕緣子間的跨距L=1.2；

截面系數(shù)w=bh/6=1.67104；沖擊電流ich=26.108KA；2

母線相間距離α=0.75m；振動(dòng)系數(shù)β≈1；

則有：

max1.732ich2L2aw1081.3518105

σ

max

查短路計(jì)算結(jié)果：I∞7.515KA則：

Smin=152mm2>150mm2；

不能滿足熱穩(wěn)定要求，為此，選用LGJQ-185導(dǎo)線能滿足設(shè)計(jì)要求。二、母線的選擇：

與變壓器-母線連接線引線選擇步驟相同，本設(shè)計(jì)220KV母線選擇型號(hào)為ZF16-252/Y的GIS成套設(shè)備自帶母線。三、線路導(dǎo)體選擇：

與變壓器-母線連接線引線選擇步驟相同，本設(shè)計(jì)220KV母線選擇型號(hào)為L(zhǎng)GJQ-185的鋼芯鋁絞線，其熱穩(wěn)定、電暈的校驗(yàn)均能滿足要求。

3-3電器設(shè)備的選擇與校驗(yàn)

一、斷路器及操作機(jī)構(gòu)的選擇：

斷路器的作用是正常運(yùn)行時(shí)，用它來倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線路接入或退出運(yùn)行，起著控制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，能快速切除故障回路，保證無故障部分正常運(yùn)行，起保護(hù)作用。斷路器的形式有多油、少油、真空、六氟化硫等。

斷路器型式選用的原則是：除需滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于安裝和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)經(jīng)濟(jì)比較后確定。

1、220KV斷路器的選擇：（包括主變高壓側(cè)斷路器及線路斷路器）220KV母線上變壓器開關(guān)通過的最大持續(xù)工作電流為：214.7A；

=

220KV線路開關(guān)通過的最大持續(xù)工作電流為：214.7A；220KV母線發(fā)生三相短路，即d1點(diǎn)短路時(shí)的短路參數(shù)如下：S′=5010.3713MVAI′=13.1492KAI∞13.022KAich=33.5304KAIch=19.9868KA

查閱相關(guān)資料，試選斷路器型號(hào)為：TGFM-15，其主要參數(shù)為：

型號(hào)TGFM-15額定電壓(KV)252額定電流(A)2500額定開斷電流(KA)50額定關(guān)合電流(KA)125熱穩(wěn)定電流(KA)31動(dòng)穩(wěn)定電流(KA)63=

斷路器及隔離開關(guān)校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：

①、最大持續(xù)工作電流小于額定電流。

②、斷路器t秒的開斷容量小于或等于斷路器額定開斷容量。

③、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。ich≤imax。imax極限峰值。

④、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。Itdz2

①、F1～F3發(fā)電機(jī)出口側(cè)斷路器選擇：

試選13.8KV斷路器型號(hào)為：150VCP-WRG50其技術(shù)參數(shù)為：

型號(hào)150VCP-WRG50額定電壓(KV)15額定電流(A)4000額定開斷電流(KA)40額定關(guān)合電流(KA)125熱穩(wěn)定電流(KA)40動(dòng)穩(wěn)定電流(KA)125根據(jù)校驗(yàn)條件和斷路器參數(shù)校驗(yàn)：

Igmax

二、隔離開關(guān)的選擇：

1、隔離開關(guān)的作用有；①、隔離電壓；②、倒閘操作；③、分、合小電流。隔離開關(guān)的形式較多；有屋內(nèi)式、屋外式、單柱式、雙柱式、三柱式等。其選用原則是除需滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于安裝和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)經(jīng)濟(jì)比較后確定。2、選擇與校驗(yàn)：

隔離開關(guān)一般與斷路器配套使用，其選擇用的最大持續(xù)工作電流可以參照斷路器選擇時(shí)的最大持續(xù)工作電流。①、220KV隔離開關(guān)選擇：

按d1點(diǎn)短路條件試選：ZF16-252/Y用于220KV出線側(cè)）。其技術(shù)參數(shù)為：

型號(hào)ZF16-252/Y額定電壓(KV)252額定電流（A）2500熱穩(wěn)定電流(KA)30動(dòng)穩(wěn)定電流(KA)70根據(jù)校驗(yàn)條件和斷路器參數(shù)校驗(yàn)：

Igmax

I∞tdzI∞tdz在13.8KV母線上裝設(shè)一組（三相五柱式）Y/Y/△接線電壓互感器供保護(hù)、同期、測(cè)量用②、電流互感器配置：

發(fā)電機(jī)F1～F3出口側(cè)裝設(shè)6組電流互感器，按三相式配置，每組為雙繞組，分別用于發(fā)電機(jī)差動(dòng)，發(fā)電機(jī)機(jī)房測(cè)量?jī)x表，發(fā)電機(jī)過流保護(hù)和發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁用。

主變高壓側(cè)；配置2組電流互感器，按三相配置，每組為雙繞組，分別用于測(cè)量、電流保護(hù)和主變差動(dòng)保護(hù)。

主變中性點(diǎn)：設(shè)一只電流互感器，用作變壓器中性點(diǎn)零序電流保護(hù)。220KV出線側(cè)配置3組電流互感器（三相雙繞組）分別用于測(cè)量、計(jì)量電流保護(hù)或距離保護(hù)。

電壓、電流互感器的配置情況，詳見電氣主接線圖。2、電壓互感器的選擇：

①、110KV母線電壓互感器選擇：

根據(jù)使用條件，查《發(fā)電廠電氣部分》附表4，P228選擇220KV母線電壓互感器的型號(hào)為：JDQXF3-220其技術(shù)參數(shù)如下表：

型號(hào)JDQXF3-220額定電壓(KV)原繞組副繞組輔助繞組2203

②、發(fā)電機(jī)出口13.8KV電壓互感器選擇：

發(fā)電機(jī)出口處電壓互感器配置有2組，分別用于自動(dòng)調(diào)節(jié)、勵(lì)磁、測(cè)

量、保護(hù)、測(cè)速用，選用JDZX11-15型其技術(shù)參數(shù)如下表：

型號(hào)JDZX11-15額定電壓(KV)原繞組15副繞組輔助繞組

③、13.8KV母線電壓互感器選擇：

型號(hào)JDZX11-15額定電壓(KV)原繞組15副繞組輔助繞組

3、電流互感器選擇：

根據(jù)使用條件，查《發(fā)電廠電氣部分》教材選擇電流互感器。①、220KV出線側(cè)電流互感器：最大負(fù)荷電流：

Imax=365/(1.732220)=511.7573(A)；

選擇互感器型號(hào)為：LRB-220900/5A；②、220KV主變側(cè)電流互感器：最大負(fù)荷電流：

Imax=90000/(1.732220)=236.1957(A)；

選擇互感器型號(hào)為：LRB-220300/5A；③、13.8KV側(cè)電流互感器：a、發(fā)電機(jī)出口側(cè)最大負(fù)荷電流：

Imax=65/(1.73213.8)=2719.5(A)；

選擇互感器型號(hào)為：LZZB8-204000/5A；b、13.8KV母線側(cè)最大負(fù)荷電流：

Imax=65/(1.73213.8）=2719.5(A)；

選擇互感器型號(hào)為：LZZB8-204000/5A；c、廠用變高壓側(cè)最大負(fù)荷電流：

Imax=1/(1.73213.8)=41.9(A)；

選擇互感器型號(hào)為：LZZB9-24/220b/4100/5A；④、主變中性點(diǎn)電流互感器：

其一次額定電流按大于變壓器允許的不平衡電流選擇，一般情況下，可按變壓器額定電流的1/3選擇。

Ied=90000/(1.732220)=236.1957(A)；I=236.1957÷3=78.7319(A)；

選擇互感器型號(hào)為：LCW-12100/5A；

五、高壓熔斷器的選擇：

根據(jù)有關(guān)規(guī)程規(guī)定，220KV母線電壓互感器和避雷器組，不用熔斷器，而只用隔離開關(guān)開斷。對(duì)于13.8KV電壓互感器保護(hù)用熔斷器，只需按照額定電壓和開斷容量來選擇。通過查《發(fā)電廠電氣部分》附表十：13.8KV電壓互感器選用RTB-RC/13.8型限流式熔斷器，其技術(shù)參數(shù)如下：

型號(hào)RTB-RC/13.8額定電壓（KV）13.8額定電流（A）0.5開斷容量（MVA）200最大切斷電流（KA）50六、阻波器耦合電容器的選擇：

查閱相關(guān)資料，220kV阻波器、電容器型號(hào)如下：阻波器：ZXK-630-2.2/16-B4630A；耦合電容器：OWF220/-0.01H0.01亨；

3-4導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇成果表

一、導(dǎo)體選擇成果表：

導(dǎo)體名稱發(fā)電機(jī)-變壓器導(dǎo)體廠用電高壓側(cè)導(dǎo)體110KV變壓器連接體110KV母線110KV線路導(dǎo)體型號(hào)12510YJV-10-350電纜ZF16-252/YZF16-252/YLGJQ-185安裝位置發(fā)電機(jī)出口廠變高壓側(cè)主變高壓側(cè)220KV母線220KV線路

二、電器設(shè)備選擇成果表：

1、斷路器，隔離開關(guān)選擇成果表：

型號(hào)TGFM-15150VCP-WRG50150VCP-W50WZF16-252/YGN19-13.8/1000-31.5額定電壓（KV）252151525213.8額定電流（A）25004000125025001000額定開斷電流（KA）504040額定關(guān)合電流（KA）125125125熱穩(wěn)定電流（KA）3140403031.5(10s)動(dòng)穩(wěn)定電流（KA）6312512570752、電流、電壓互感器選擇成果表（1）電流互感器選擇一覽表

安裝地點(diǎn)

型號(hào)額定電(A)35

次級(jí)組合220KV220KVF1F313.8KV母線側(cè)廠變高壓側(cè)主變中性點(diǎn)LRB-220LRB-220LZZB8-20LZZB8-20LZZB9-24/220b/4LCW-12900/5300/54000/54000/5100/5100/50.2/0.50.2/0.50.2/0.50.2/0.50.2/0.50.2/0.5

（2）電壓互感器選擇一覽表

額定電壓(KV)安裝地點(diǎn)型號(hào)原繞組副繞組輔助繞組220KV母線發(fā)電機(jī)出口JDQXF3-220JDZX11-152203151513.8KV母線側(cè)JDJZ-10

3、熔斷器的選擇成果表

型號(hào)RJB-RC/13.8額定電壓（KV）13.8額定電流（A）0.5開斷容量（MVA）200最大切斷電流（KA）50

4、絕緣子、穿墻套管的選擇成果表

安裝地點(diǎn)高壓室屋內(nèi)屋外110KV母線型號(hào)CMWD2-20ZC-10ZCP-35XP-7數(shù)量3額定電壓（KV）201*35110片數(shù)9

5、阻波器、耦合電容器的選擇成果表

安裝地點(diǎn)220KV出線220KV出線型號(hào)ZXK-630-2.2/16-B4OWF220/-0.01H數(shù)量220/額定電壓（KV）201*額定電流/電容630A0.01亨

第四章發(fā)電廠（升壓站）配電裝置設(shè)計(jì)

根據(jù)電氣主接線和《高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行配電裝置設(shè)計(jì)，確定配電裝置的總體平面布置，斷面結(jié)構(gòu)，屋內(nèi)，屋外配電裝置，校驗(yàn)安全距離。

4-1配電裝置類型及特點(diǎn)

配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分。它是根據(jù)主接線的連接方式，由開關(guān)電器、保護(hù)和測(cè)量電器、母線和必要的輔助設(shè)備組建而成，用來接受和分配電能的裝置。

配電裝置按電器裝設(shè)地點(diǎn)不同分為戶內(nèi)和戶外配電裝置，按組裝方

式，可分為裝配式和成套式，屋外配電裝置可分為中型、半高型和高型。配電裝置的特點(diǎn)按其形式不同而不同：

屋內(nèi)配電裝置的特點(diǎn)：①、由于允許安全凈距小和可以分層布置而使占地面積較�。虎�、維修、巡視和操作在室內(nèi)進(jìn)行，不受氣候影響；③、外界污穢空氣對(duì)電器影響小，可減少維護(hù)工作量；④、房屋建筑投資較大。屋外配電裝置的特點(diǎn)：①、土建工作量和費(fèi)用較少建設(shè)周期短；擴(kuò)建比較方便；②相鄰設(shè)備之間距離大，便于帶電作業(yè)；③、占地面積較大；④、受外界環(huán)境影響，設(shè)備運(yùn)行條件差，須加強(qiáng)絕緣；⑤、不良?xì)夂驅(qū)υO(shè)備維修和操作有影響。成套配電裝置的特點(diǎn)：①、電器布置在封閉或半封閉的金屬外殼中，相間和對(duì)地距離可以縮小，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積�。虎�、所有電器元件已在工廠組裝成一體，大大減少現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量，有利于縮短建設(shè)周期，也便于擴(kuò)建和搬遷；③、運(yùn)行可靠性高，維護(hù)方便；④耗用鋼材較多，造價(jià)較高。

4-2配電裝置的設(shè)計(jì)

一、本次設(shè)計(jì)的要求：

本次設(shè)計(jì)根據(jù)主接線設(shè)計(jì)導(dǎo)體選擇及電器設(shè)計(jì)選擇的結(jié)果，13.8KV配電裝置選擇屋內(nèi)式成套配電裝置，對(duì)于220KV配電裝置則采用屋外式中型布置。根據(jù)主接線和相關(guān)規(guī)程規(guī)定，針對(duì)13.8KV配電裝置采用屋內(nèi)式成套配電裝置是由于其13.8KV設(shè)備較少和屋內(nèi)式布置的特點(diǎn)確定的。二、配電裝置設(shè)計(jì)的步驟和原則：

本設(shè)計(jì)13.8KV配電裝置采用屋內(nèi)成套配電裝置，13.8KV高壓室與水電廠主廠房、付廠房控制室等一起配套建成，開關(guān)柜型式采用目前較先進(jìn)的UR4系列。13.8KV廠用變也可以考慮安裝在室內(nèi)。400V廠用電屏也采用成套配電裝置，選用8面PSM型固定式低壓開關(guān)柜，向全廠廠用負(fù)荷供電。

對(duì)于220KV配電裝置，采用室內(nèi)GIS中型布置，按主接線型式，不考慮升壓站地形起伏。三、配電裝置布置：

1、配電裝置的最小安全距離按以下表格進(jìn)行校驗(yàn)。

屋內(nèi)配電裝置的安全凈距（mm）

符號(hào)適用范圍1、帶電部分與接地部分之間；2、網(wǎng)狀或板狀遮欄向上延伸2.3m處；與遮欄上方帶電部分之間1、不同帶電部分之間；2、斷路器和隔離開關(guān)的斷口兩側(cè)帶電部分之間；1、柵狀遮欄與帶電部分之間；2、交叉的不同時(shí)停電檢修的無遮欄帶電部分之間；網(wǎng)狀遮欄與帶電部分之間；無遮欄裸導(dǎo)體至地面之間；平行的不同時(shí)停電的裸導(dǎo)體之間；通向屋外的穿墻導(dǎo)管至屋外通道的路面；額定電壓(KV)10125220J850備注A1A2B1B2CDE1258752252425192540009001600950315026505000“J”是指中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)第五章繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、測(cè)量表計(jì)

及同期系統(tǒng)的配置規(guī)劃

一、繼電保護(hù)配置：

**水電站的繼電保護(hù)配置根據(jù)現(xiàn)行的規(guī)程規(guī)范要求，保護(hù)裝置選用微機(jī)型，結(jié)合本電站的實(shí)際情況，各主要電氣設(shè)備設(shè)置如下（但不限于）保護(hù)：

（一）發(fā)電機(jī)：

發(fā)電機(jī)保護(hù)、定值及動(dòng)作后果

保護(hù)名稱PT變比CT變比定值種類制動(dòng)系數(shù)Kz啟動(dòng)電流Iq拐點(diǎn)電流Ig負(fù)序電壓U2速斷倍數(shù)Is解除TA斷線功能差流倍數(shù)Ict額定電流Ie過流定值低電壓定值4000/5A動(dòng)作延時(shí)t1動(dòng)作延時(shí)t2電流記憶延時(shí)t0動(dòng)作電壓Ug--動(dòng)作時(shí)間t系統(tǒng)低電壓Uh1機(jī)端低電壓Ug1阻抗圓圓心-Xc阻抗圓半徑Xr轉(zhuǎn)子低電壓初始動(dòng)作值Vfd1轉(zhuǎn)子低電壓4000/5A特性曲線系數(shù)Kfd反映功率Pt過功率Pg定值0.41.16A2.33A10V6倍0.1倍（不投該功能）3.88A4.90A70V2.0s2.5s3s130V0.3s不投該判據(jù)80V-8.286.3763V待定動(dòng)作后果發(fā)電機(jī)差動(dòng)--4000/5A跳出口開關(guān)、滅磁開關(guān)、停機(jī)。低壓記憶過流13800/100過電壓13800/100t1時(shí)限：跳主變高壓側(cè)開關(guān)；t2時(shí)限：跳出口開關(guān)、滅磁開關(guān)、停機(jī)。跳出口開關(guān)、滅磁開關(guān)。失磁13800/100t1=t2時(shí)限：跳出口開關(guān)；t4時(shí)限：跳出口開關(guān)。定子接地

13800/100--待定294.02Wt1=t2=1s，動(dòng)作時(shí)間t1～t5t4=0.5s，t3及t5不投基波電壓3U0g8V40

跳出口開關(guān)、滅定時(shí)限定子過負(fù)荷--反時(shí)限定子過負(fù)荷--負(fù)序過流發(fā)電機(jī)軸電流保護(hù)名稱勵(lì)磁變過流勵(lì)磁變限時(shí)速斷轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地勵(lì)磁變溫度升高勵(lì)磁變溫度過高--PT變比----------基波判據(jù)延時(shí)t動(dòng)作電流4000/5A延時(shí)時(shí)間下限啟動(dòng)電流Is下限長(zhǎng)延時(shí)ts上限電流Iup4000/5A上限時(shí)間tup熱值系數(shù)K1散熱系數(shù)K2動(dòng)作電流I2g14000/5A動(dòng)作時(shí)間t11動(dòng)作電流Izg動(dòng)作時(shí)間tCT變比200/5A200/5A------定值種類動(dòng)作電流Idz延時(shí)時(shí)間t動(dòng)作電流Idz延時(shí)時(shí)間t動(dòng)作阻抗Rg1保護(hù)動(dòng)作時(shí)限動(dòng)作溫度動(dòng)作溫度5s4.29A6s4.46A300s15.15A0.4s41.51.012.33A5s0.3A2s定值1.75A0.5s6.04A0.1s10k6s130℃150℃磁開關(guān)、停機(jī)。信號(hào)。跳出口開關(guān)、滅磁開關(guān)、停機(jī)。跳出口開關(guān)、滅磁開關(guān)、停機(jī)。信號(hào)。動(dòng)作后果跳出口開關(guān)、滅磁開關(guān)、停機(jī)。跳出口開關(guān)、滅磁開關(guān)、停機(jī)。信號(hào)。信號(hào)。跳出口開關(guān)、滅磁開關(guān)、停機(jī)。（二）主變壓器：

主變壓器保護(hù)、定值及動(dòng)作后果

CT變比定值種類定值制動(dòng)系數(shù)Kz0.5諧波制動(dòng)比η0.14啟動(dòng)電流Iq1.57A4000/5A300/5A拐點(diǎn)電流Ig2.36A201*/5A速斷倍速（Ie）6201*/5A解除TA斷線功能0.1倍（不差流倍數(shù)（Ie）投）額定電流Ie3.94A電流定值3I0g1待定100/5A動(dòng)作時(shí)間t11.5s動(dòng)作時(shí)間t21.5s電流定值3I0g1待定100/5A動(dòng)作時(shí)間t12.0s動(dòng)作時(shí)間t22.0s41

保護(hù)名稱動(dòng)作后果主變差動(dòng)跳高壓側(cè)開關(guān)、發(fā)電機(jī)出口開關(guān)及滅磁開關(guān)、廠變高壓側(cè)開關(guān)、近區(qū)開關(guān)、啟動(dòng)失靈。零序過流Ⅰ段零序過流Ⅱ段t1時(shí)限：信號(hào)；t1時(shí)限：同“差動(dòng)”后果t1時(shí)限：信號(hào)；t1時(shí)限：同“差動(dòng)”后果高壓側(cè)復(fù)壓方向過流300/5A2201*0/100V100/5A間隙零序過流低壓側(cè)零序電壓高壓側(cè)開關(guān)啟動(dòng)失靈300/5A動(dòng)作電流Ig低電壓定值Ui負(fù)序電壓定值U2g動(dòng)作時(shí)間t動(dòng)作電流3I0jxg零序電壓3U0jxg動(dòng)作時(shí)間t零序電壓3U0g動(dòng)作時(shí)間t動(dòng)作電流Ig零序動(dòng)作電流3I0g動(dòng)作時(shí)間t1動(dòng)作時(shí)間t24.97A70V10V0.7s5A180V0.3s10V6s4.13A0.98A0.2s0.3s4.59A0.5s1.1～1.2m/s56kPa56kPa33kPa跳高壓側(cè)開關(guān)、啟動(dòng)失靈。同“差動(dòng)”后果。信號(hào)。t1時(shí)限：解除失靈保護(hù)的復(fù)壓閉鎖；t2時(shí)限：?jiǎn)��?dòng)220kV母線失靈保護(hù)，跳開母線上所有開關(guān)。啟動(dòng)冷卻器。同“差動(dòng)”后果。同“差動(dòng)”后果。同“差動(dòng)”后果。信號(hào)。信號(hào)。信號(hào)。信號(hào)。信號(hào)。主變通風(fēng)重瓦斯壓力釋放冷卻器全停油溫度過高繞組溫度過高油溫度升高輕瓦斯高壓側(cè)TV斷線低壓側(cè)TV斷線300/5A--------2201*0/100V13800/100V動(dòng)作電流Ig動(dòng)作時(shí)間t流速時(shí)效開啟壓力開啟壓力關(guān)閉壓力油面油面容積（三）220KV線路保護(hù)：采用光纖差動(dòng)和光纖距離保護(hù)（四）母線保護(hù)：

本站設(shè)置的母線保護(hù)裝置具有如下功能：母差保護(hù)、復(fù)合電壓閉鎖、斷路器失靈保護(hù)均動(dòng)作于斷開與母線有電源聯(lián)系的各側(cè)斷路器；并具有CT、PT斷線閉鎖及告警功能，按系統(tǒng)要求配置。二、電站綜合自動(dòng)化：

（一）電站控制系統(tǒng)：

**水電站的控制方式按“無人值班、少人值守”的原則設(shè)計(jì)，全廠采用全計(jì)算機(jī)監(jiān)控的方式，并在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置必要的常規(guī)控制設(shè)備。

電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)擬采用光纖以太網(wǎng)構(gòu)成的雙環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)顯示器里顯示全廠主要電氣設(shè)備的模擬接線和控制單元開關(guān)電氣元件，能清晰地顯示各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，便于值班人員能訊速、正確判斷處理故障或事故。

（二）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的控制對(duì)象：

皂角灣水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象主要有：（1）三臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組；（2）三臺(tái)220KV主變壓器；（3）一回220KV線路及其裝置；（4）機(jī)組出口13.8KV配電裝置；（5）400V廠用電裝置；（6）全站的油、水、氣系統(tǒng)；（7）閘首泄洪閘、防空洞閘門（三）機(jī)組控制：

通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)組進(jìn)行啟、停和有功/無功調(diào)整以及并網(wǎng)操作；通過現(xiàn)地LCU可對(duì)機(jī)組進(jìn)行操作調(diào)節(jié)，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采樣，當(dāng)獲得開機(jī)令后，能自動(dòng)判斷確定導(dǎo)葉的開度。故障或事故時(shí)能自動(dòng)減載或停機(jī)。

（四）機(jī)組輔助設(shè)備和全廠公用設(shè)備控制：

機(jī)組輔助設(shè)備和全廠公用設(shè)備的控制擬采用PLC組成的控制裝置并自成系統(tǒng)，并與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)接口。一些主要信號(hào)送計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，并接受計(jì)算機(jī)下達(dá)的啟、停機(jī)命令。自動(dòng)采樣，與預(yù)先設(shè)定值比較后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟、停、報(bào)警。

（五）線路控制：

220KV線路設(shè)置檢同期三相一次自動(dòng)重合閘裝置，當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，先讓對(duì)側(cè)的斷路器按檢無壓的條件進(jìn)行自動(dòng)重合閘，本側(cè)才進(jìn)行同步條件檢查進(jìn)行捕捉同期。

（六）廠用電源裝置備自投控制：

本電站的主用廠用電源從發(fā)電機(jī)出口擴(kuò)大單元母線上取得，備用電源采用明備用方式，從XX電站35KV母線上取得，當(dāng)廠變失電后利用備自投裝置實(shí)現(xiàn)備用電源側(cè)斷路器自動(dòng)投入，各重要負(fù)荷的動(dòng)力配電裝置引入雙電源，設(shè)置備用電源自動(dòng)投入。

（七）勵(lì)磁系統(tǒng)：

本電站擬采用自并勵(lì)可控硅靜止勵(lì)磁裝置。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用數(shù)字式雙通道勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，兩個(gè)獨(dú)立的調(diào)節(jié)通道各自具備自動(dòng)電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)、電流閉環(huán)調(diào)節(jié)及無功功率閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，且互為備用；勵(lì)磁裝置中設(shè)置可靠的快速自動(dòng)滅磁裝置。

（八）故障錄波裝置：

為便于分析變壓器、220KV電力線路故障及保護(hù)裝置和安全自動(dòng)裝置動(dòng)作的正確性，擬設(shè)置一套微機(jī)故障錄波裝置，對(duì)變壓器、220KV線路的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和狀態(tài)及其突變量進(jìn)行連續(xù)記錄，以利于對(duì)故障或事故進(jìn)行分析判斷。

三、測(cè)量系統(tǒng)：

（一）電氣量測(cè)量：

根據(jù)電氣測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程，要求監(jiān)測(cè)的有關(guān)電氣量均進(jìn)入本電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)予以監(jiān)測(cè)，主要監(jiān)測(cè)量如下：

（1）發(fā)電機(jī)

發(fā)電機(jī)主要監(jiān)測(cè)量有：交流電流、交流電壓、有功功率、無功功率、

頻率、勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流、功率因素、有功電度、無功電度、零序電壓等。

（2）變壓器

變壓器主要監(jiān)測(cè)量有：交流電流、有功功率、無功功率等。（3）220KV線路

220KV線路主要監(jiān)測(cè)量有：交流電流、有功功率、無功功率、有功電度表、無功電度等。

（二）非電氣量測(cè)量：

本電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)除對(duì)前述電氣量進(jìn)行監(jiān)測(cè)外，還將對(duì)非電氣量進(jìn)行監(jiān)測(cè)如：水位、油位、壓力、溫度、流量、開度、溫度、水頭、壓差、轉(zhuǎn)速等。

四、同期系統(tǒng)設(shè)置：

根據(jù)《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)程》（GB50062-92）規(guī)定，結(jié)合本電站具體情況擬定如下：

（一）同期方式：

電站同期方式擬定非同期閉鎖的自動(dòng)準(zhǔn)同期方式。（二）同期點(diǎn)：

三臺(tái)發(fā)電機(jī)出口處、主變高壓側(cè)開關(guān)處、線路出口開關(guān)處分別設(shè)置共7處同期點(diǎn)

五、信號(hào)系統(tǒng)設(shè)置：（一）位置信號(hào)：

集中指示位置信號(hào)：

斷路器位置信號(hào)：合閘位置紅燈亮，分閘位置綠燈亮。

隔離開關(guān)位置信號(hào)：所有信號(hào)均在計(jì)算機(jī)上顯示，按合閘位置為紅色，分閘位置為綠色。

本電站所有斷路器、滅磁開關(guān)的位置信號(hào)均反應(yīng)在計(jì)算機(jī)主接線畫面上，按合閘位置為紅色，分閘位置為綠色配置。

現(xiàn)地指示位置信號(hào)：

設(shè)在發(fā)電機(jī)、變壓器、線路斷路器柜上的位置信號(hào)：斷路器合閘紅燈亮，斷路器分閘綠燈亮。

設(shè)在機(jī)旁勵(lì)磁屏上滅磁開關(guān)位置信號(hào)：滅磁開關(guān)合閘紅燈亮，滅磁開關(guān)跳閘綠燈亮。

（二）音響信號(hào)

音響信號(hào)分為事故音響和故障音響信號(hào)。由計(jì)算機(jī)自動(dòng)判別是事故還是故障,并分別發(fā)出不同的音響和語音提示,給運(yùn)行維護(hù)人員提供準(zhǔn)確的信息,縮短維修處理時(shí)間。

音響可手動(dòng)和自動(dòng)復(fù)歸，計(jì)算機(jī)顯示屏中提示畫面只能由運(yùn)行人員手動(dòng)復(fù)歸。

六、直流系統(tǒng)設(shè)置：

根據(jù)規(guī)范，本電站設(shè)置一套微機(jī)高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)向電站控制、保護(hù)、合閘、事故照明等直流負(fù)荷供電，各組重要直流負(fù)荷均采用雙電源供電，各組直流負(fù)荷之間形成環(huán)網(wǎng)回路，以滿足供電可靠性要求。

蓄電池容量選用500Ah，并采用壽命長(zhǎng)、性能好的閥控式密封鉛酸蓄電池。直流系統(tǒng)的技術(shù)性能達(dá)到從模塊到系統(tǒng)完全實(shí)現(xiàn)智能化管理和嚴(yán)格按照預(yù)置的充放電曲線對(duì)蓄電池進(jìn)行浮充，系統(tǒng)具有完善的自動(dòng)檢測(cè)和報(bào)警功能，能實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控的要求。設(shè)置巡檢裝置對(duì)每一單電池進(jìn)行電壓監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)裝置能與計(jì)算機(jī)接口，以隨時(shí)掌握直流系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。

設(shè)置兩套逆變裝置，直流側(cè)分別接于直流母線上，廠用電源消失后，由逆變裝置向計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等重要交流用電設(shè)備供電。

電氣二次主要設(shè)備見表

電氣二次主要設(shè)備表

表5-1

序號(hào)14567891011121314151617181920名稱計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)220kV線路保護(hù)屏發(fā)電機(jī)保護(hù)屏變壓器保護(hù)屏廠用電保護(hù)裝置直流電源系統(tǒng)故障錄波裝置屏電能計(jì)費(fèi)及系統(tǒng)機(jī)組LCU屏公用LCU屏勵(lì)磁系統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)輔機(jī)設(shè)備控制裝置控制電纜控制箱、端子箱二次電纜橋架二次防火涂料及堵料電氣試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)規(guī)范微機(jī)型微機(jī)型微機(jī)型微機(jī)型500Ah微機(jī)型微機(jī)型微機(jī)型微機(jī)型PLC數(shù)量1236221133319512831單位套套面面套套面面面面套套套km個(gè)tt套備注包括直流屏包括勵(lì)磁變

第六章過電壓保護(hù)和接地

一、電氣設(shè)備絕緣配合原則：

（1）根據(jù)電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種電壓（工作電壓、過電壓）和設(shè)備的絕緣水平，并考慮設(shè)備造價(jià)、維護(hù)費(fèi)用和事故損失三個(gè)方面，力求達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)和高質(zhì)量供電的目的。

（2）對(duì)于220kV系統(tǒng)，以雷電過電壓絕緣水平即以避雷器的殘壓為基礎(chǔ)確定設(shè)備的絕緣水平并保證輸電線路有一定的防雷要求。

（3）在絕緣配合中不考慮諧振過電壓，因此在電網(wǎng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中應(yīng)避免和消除出現(xiàn)諧振過電壓的條件。

（4）短時(shí)工頻耐受電壓按相應(yīng)的國標(biāo)或部頒標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。二、過電壓保護(hù)方式：

本電站的過電壓保護(hù)分為直擊雷保護(hù)和雷電侵入波保護(hù)兩部分。

1、對(duì)直擊雷的保護(hù)：

a、在電站中對(duì)建（構(gòu)）筑物均采用避雷針保護(hù)。b、對(duì)220kV線路，全線架設(shè)避雷線保護(hù)。2、對(duì)雷電侵入波保護(hù)：

a、在220kV側(cè)電壓的母線上裝設(shè)一組氧化鋅避雷器。b、在發(fā)電機(jī)出口母線裝設(shè)一組氧化鋅避雷器。c、在主變中性點(diǎn)裝設(shè)一只氧化鋅避雷器。三、接地系統(tǒng)：

1、廠區(qū)接地：

廠區(qū)接地采用在水工開挖基礎(chǔ)面敷設(shè)水平接地體和垂直接地體，充分利用水工建筑物內(nèi)的鋼筋和埋入混凝土中的壓力管道、廠房機(jī)組鋼筋等自然接地體以及在土壤中和混凝土中敷設(shè)的人工接地網(wǎng)（扁鋼-505mm）的混合接地方式，接地體連網(wǎng)并上引至各接地點(diǎn)，接地網(wǎng)設(shè)散流帶，接地點(diǎn)與接地散流帶應(yīng)并聯(lián)，不能串接。

要求整個(gè)接地網(wǎng)的接地電阻小于0.5Ω。2、開關(guān)站接地

在開關(guān)站內(nèi)敷設(shè)人工接地網(wǎng)（均壓網(wǎng)），并與廠區(qū)接地網(wǎng)連接，其連接點(diǎn)不少于兩點(diǎn)，在連接處設(shè)接地電阻測(cè)量井。在下階段設(shè)計(jì)時(shí)，將根據(jù)實(shí)測(cè)的土壤電阻率詳細(xì)計(jì)算接地電阻值，當(dāng)接地電阻值不能滿足要求時(shí)，將采用引外接地和灌注接地降阻劑等方法，使電站的接地電阻值滿足要求。

3、首部接地

首部接地采用在水工開挖基礎(chǔ)面敷設(shè)水平接地體和垂直接地體，充分利用水工建筑物內(nèi)的鋼筋和埋入混凝土中的管道等自然接地體以及在土壤中和混凝土中敷設(shè)的人工接地網(wǎng)（扁鋼-505mm），接地體連網(wǎng)并上引至各接地點(diǎn)，接地網(wǎng)設(shè)散流帶，接地點(diǎn)與接地散流帶應(yīng)并聯(lián)，不能串接，接地電阻小于4Ω。

參考文獻(xiàn)

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[3]、發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)與CAD應(yīng)用四川大學(xué)劉繼春[4]、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)配置及整定計(jì)算四川電力調(diào)度局張軍文[5]、電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)（電氣二次）能源部西北電力設(shè)計(jì)院

發(fā)電廠短路電流計(jì)算成果表

表2-1

短路點(diǎn)平均電壓Up(kV)220d-1220短路電流沖標(biāo)I1I2擊么值(k(kA)值A(chǔ))ich(kI*4A)t=4短路短電短短路流路路容最容容量大量量S0.S”S”4有2(M(MV效(M值VA)VA)A)Ich(kA)443.1115365.5698394.6432短路點(diǎn)編號(hào)基準(zhǔn)電流In(kA)支路名稱計(jì)算電源容量(MVA)計(jì)算電抗Xjs(Ω)額定電流I"標(biāo)I(k么0.2(kA)值A(chǔ))I*0t=0t=0.2標(biāo)么值I*0.2發(fā)電0.2機(jī)625F1~F30.9594系統(tǒng)1950.0.3638343.21.0.1.2.2.2.961695036485542994574511..698626314511..698626311.76760.021945.662111.45630.518.2987.2565119263984567.25984567.2598

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