624020216毕业设计（论文）4×50MW水电厂电气部分初步设计

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1、450MW水电厂电气部分初步设计（2007级电气工程及其自动化专业）摘 要： 发电厂是电力系统的中心环节，水电厂是利用河流的水能，推动水轮机，带动发电机发电的工厂。本设计是450MW水电厂电气部分初步设计，将4台50MW的发电机，经过升压后并入110kV的电网之中。设计的重点在电气主接线的选择，变压器的选择，相关短路电流的计算，对各个电气设备的正确选择，屋外配电装置的设计，系统继电保护的配置与整定，防雷与接地等设计工作。通过本次设计，综合地考察学生对整个专业知识的掌握水平和程度，同时可以使学生对水电厂的电气设计相关知识进一步加深，了解水电厂电气部分设计的初步流程，为今后的工作理论和技能再作一次

2、系统的学习和掌握。关键词：水电厂 短路电流计算 电气设备 继电保护 The Preliminary Design of the Electric Elements of450MW Hydro-plantXuZhun DaiJiaLin MoChunZhang YeDeSheng GanChao Tutor:ShaQuanHui(Electrical Engineering and its Automation Major of 2007s)Abstract: The key process of the electricity system is the power plant. Hydro-

3、plant is a factory in which the power generator produces power by the use of the hydro-energy of the river to drive the water turbine. This engineering design, a preliminary design of the electric elements of 450MW hydro-plant, puts four50MW power generators into the 110kV power grid after being boo

4、sted. The key point of the design is the selection of the main connection wire of the electric and the transformer, the calculation of the short circuit, the correct selection of each electric device, as well as the deployment of the relay protection of the system and The recondition of the relay pr

5、otection of the system .This design will comprehensively investigate that how much professional knowledge the students have learned and how well they have mastered. Meanwhile, it will make the students know much about the relevant knowledge on electric design of the hydro-plant, and know the basic p

6、rocess of the hydro-plant design. Finally, we can form a set of hydro-plant preliminary design achievements for a 110kV electric system, so that we can systematically learn and master theories and the work skills for the future. Key words: Hydro-electric plants Short-circuit calculateb Electrical-eq

7、uipment Protective Relaying 1 资料分析 1.1原始资料1.1.1 发电厂类型待建电厂类型为引水式水电厂。1.1.2 发电机台数和容量450MW，。1.1.3 电力负荷（1）厂用电率：1% 。（2）发电机电压负荷：无。（3）升高电压母线上负荷：110kV电压级，以2回供电线路将功率送入系统。1.1.4 本厂接入电力系统示意图图1 电力系统示意图系统：Xc=0.154 ，S为无穷大系统，SB=100MVA；水电厂1：21600KVA UN=6.3KV cos=0.8 主变压器T1：22000KVA US%=6.5；水电厂2：22500KVA UN=6.3KV cos=

8、0.8 主变压器T2：23150KVA US%=8；主变压器T3：112000KVA US%=10.5。，。1.1.5 环境条件（1）地年最高温40oC，年最低温0oC，无不良气象条件。（2）当地海拔高度1000m。 （3）设计场地布置不受限制，交通情况良好。1.2 资料分析根据资料给出的海拔、年气温、跟土壤电阻率等分析知道这个电厂是我们凉山州内的一座水电厂，其容量为200MW，这个电厂在我国属于中型电厂，采用双回线路并入无穷大系统，在无穷大系统中占得比例很小。特别是在我们凉山地区该电厂所占作用并不大。其两个电压等级分别为10.5kV跟110kV在整个电网之中都是比较普遍的。我们在对这个电厂的

9、设计时应当比较全面地考虑问题，既要考虑到我们实际的经济问题又要保证在进行一些设备检修的时候不能够大面积停电。2 电气主接线的设计 电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定与整个发电厂运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择，配电装置布置，继电保护和控制方式的拟定有较大影响1。因此，必须正确处理各方面的关系，其设计的原则是根据水电厂在电力系统中的地位、所在的地理位置、电压等级、跟其经济等具体情况确定。2.1 发电机跟变压器接线的选择（采用扩大单元接线）?方案1：四台发电机连接四台变压器并入母线，如图2。 图2 四台发变机组并联方案2：

10、 采用单母线隔离开关分段接线，如图3。图3 单母线分段接线方案分析与对比：方案一的四台发电机连接四台变压器这种方案具有相当大的灵活性跟机动性，当任何一台变压器或发电机发生故障另外三台发电机或变压器都能够正常运行。但是四台变压器在整个电站的建设中将会占用很大一部份费用相当的不经济。方案二用单母线隔离开关分段接线，此方案仍然具有相当大的灵活性跟机动性能，同时减少了建设的费用。综合两种方案我们选择方案二。2.2 110kV出线方式的选择方案一： 采用单母线接线，如图4。 图4 单母线接线方案二： 采用外桥接线，如图5。 图5 外桥接线方案分析与对比：方案一用的是单母线接线，这个方案接线简单，清晰，设

11、备少，投资少，运行操作方便，有利于扩建和使用成套配电装置，进出线的操作由断路器承担，隔离开关只作为短路和检修时隔离，误操作机会少2。方案二使用外桥接线形式，很多两回出线且电站年利用小时数低的电厂选用此方案。但是我们经过资料的翻阅发现现在桥型接线在我们现在的很多地方用起来并不是很成熟。于是我们最终选择了第一方案。2.3 水电厂厂用电接线的设计水电厂厂用电气设计，是水电厂电气设计的重要组成部分，厂用电的接线合理与否直接影响到水电站的运行。确定水电站的厂用接线必须考虑厂用电负荷的特性运行方式及重要程度，要保证水电厂的安全运行。本厂的厂用负荷占电厂的1%并不太大，但为了保证厂用电的供电可靠性厂用电采用

12、明用跟明备用相结合的方式。明备用为其专门设置一台变压器，在建厂的时候供建厂时使用，建成之后一直处于停运状态，。电源的进线方式采用低压断路器作短路保护，厂用电负荷供电方式采用单层辐射式接线，自厂用母线成辐状直接供给厂用电负荷，这种接线可靠性高，任一回路故障不影响其它回路，其它回路都可以正常工作，因此我们最终选择这种方案如图所示。图6 厂用母线2.4 主变压器的选择2.4.1 主变压器容量的选择主变压器容量的选择除依据基础资料外，主要取决于输送功率的大小，与系统联系的紧密程度、运行方式及负荷的增长速度等因素，并至少要考虑5年内负荷的发展需要。单元接线中的主变压器容量SN应按发电机额定容量扣除本机组

13、的厂用负荷后，留有10%的裕度选择10： 根据主接线图及原始资料： 假如一台主变出现故障则需停一台发电机组或者四台都不满负荷运行。查表得，可选择两台主变额定容量分别为150000kVA及150000kVA2.4.2 主变型号的选择（1）相数的确定在330kV及以下的发电厂中，一般都能选用三相式变压器。因为一台三相式较同容量的三台单相式投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构较简单，运行维护较方便。（2）绕组数的确定因发电厂只升高一级电压，即由发电机机端10.5kV升压后送110kV电网，可选用双绕组变压器。（3）绕组接线组别的确定6-500kV均用双绕组变压器，本发电厂主变可采用“YN,D11

14、”接线。2.5.3 主变压器台数选择系统和各种高压设备可能出现各种故障及检修的需要，为保证供电的可靠性，不致一台主变退出运行时所有负荷都停电，发电厂装设有两台主变压器，一台SFP7-90000/型变压器及一台SFP7-50000/110型变压器。综合以上因素选择出的主变压器型号为SFPL7-150000及SFPL7-150000,具体参数如下表。表1 1号主变压器参数表型 号SFPL7-150000额 定 容 量(kVA)150000额 定 电 压(kV)12122.5% kV、10.5 kV空 载 电 流(%)0.54空 载 损 耗(kW)179阻 抗 电 压(%)13短 路 损 耗(kW)

15、895联 结 组 号YND11表2 2号主变压器参数表型 号SFPL7-150000额 定 容 量(kVA)50000额 定 电 压(kV)12122.5% kV、10.5 kV空 载 电 流(%)0.54空 载 损 耗(kW)179阻 抗 电 压(%)13短 路 损 耗(kW)895联 结 组 号YND112.5 厂用变压器选择2.5.1 厂用变压器的选择的基本原则和考虑因数5变压器原副边额定电压应分别与引接点和厂用电系统的额定电压相适应。连接组别的选择，宜使同一电压级的厂用工作，备有变压器输出电压的相位一致。阻抗电压及调压型式的选择，宜使在引接点电压及厂用电负荷正常波动范围内，厂用电各级母

16、线的电压偏移不超过额定压的5%。变压器的容量必须保证厂用机械及设备能从电源获得足够的功率。2.5.2 厂用电变压器接线组选择 长期以来我国的配电变压器采用国家定型产品接线组别的变压器，这是解放初期从苏联标准移植来的。据了解目前国际上多数国家均采用接线组别的配电变压器。我国即将修订的若干新国标（如GBJ52、GBJ53）也将推荐选用这种接线组的变压器。 这种接线组别的变压器主要有以下优点：（1） 损耗低。和同型号接线的变压器相比，接线的变压器空载和负载损耗均较低。（2） 高次谐波电流由于有个闭合的接线而将受到抑制。（3） 接线的变压器零序阻抗较小，有利于单相接地故障的切除。（4） 接线的变压器磁

17、路中的磁通被消弱，不致因副边的零序电流而使变压器过热，因此这种接线的变压器中线电流不受限制，可等于线电流，从而扩大了其应用范围。据了解制造厂生产这种接线的变压器并无困难，因此选择接线的厂用变压器。2.6.3 厂用变压器容量的选择高压厂用工作变压器容量按高压厂用电计算负荷的110%与低压厂用电计算负荷之和选择双绕组变压器的容量： 高压厂用电计算负荷之和（kVA） 低压厂用电计算负荷之和（kVA）表3 厂用变压器参数表型 号SL7-2000额 定 容 量(kVA)2000额 定 电 压(kV)105%kV 、0.4kV空 载 电 流(%)3.4空 载 损 耗(kW)2.5阻 抗 电 压(%) 6.

18、5 联 结 组 号Y, Yn02.7 主变压器和发电机中心点接地方式（1）电力网中心点接地方式选择，中性点直接接地。选择电力网中心点接地方式是一个综合性问题,它与电压等级,单相接地短路电流,过电压水平,保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平，系统供电的可靠性和连续性，主变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰等。 直接接地方式的单向电流很大，线路或设备须立即切除，增加了断路器负担，降低供电连续性。但由于过电压较低，绝缘水平可下降，减少了设备造价，特别是在高压电网，经济效益显著。故适用于110kV及以上电网中。（2）主变压器中性点接地方式选择变压器中性点接地点的数量应使用电网所有短路点的综合

19、零序电抗与正序电抗之比小于3，以使单向接地时健全相上工频过电压不超过阀型避雷器的灭弧电压，应大于11.5，以使单向接地短路电流不超过三相短路电流。所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地，以便运行灵活选择接地点。当变压器中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不是按线电压设计，应在中性点装设避雷器保护。选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成中性点不接地的系统，使双母线接线接有两台以上主变压器时，可考虑两台主变压器中性点接地。主变压器的110kV侧采用中性点直接接地方式，低压侧采用方式不考虑中性点接地问题。（3）发电机中性点不接地方式发电机中性点应装设电压为额定相电压的避雷器，防止三

20、相进波在中性点反射引起过电压，在出线端应装设电容器和避雷器，以消弱当有发电机电压架空支配线时，进入发电机的冲击波陡度和幅值53 短路电流计算电气主接线方案的比较和选择，计算出最大可能短路电流，提出对运行方式要求及限制短路电流必须采取的措施；并为选择小型水电厂电气设备、继电保护等专业的整定校验和计算提供资料。次暂态短路电流即三相短路电流周期分量第一周期的有效值。用来校验电气设备热稳定和断流能力。、三相短路电流第一周期全电流有效值、三相短路冲击电流（即三相短路电流第一周期全电流峰值）。用来校验电气设备的动稳定。短路开始到t秒时的三相短路电流有效值。用来校验远处短路电气设备断流能力。三相短路电流稳态

21、值。3.1 整个网络结构 图7 网络结构简易图已知条件：系统：，S为无穷大系统，；水电厂1：21.6MW，；水电厂2：22.5MW， ，；T1：，280MVA； T2：，315MVA； T3:,12MW；。待建水电站：450MW, ,TMAX=4800小时/年，主变：T4：，150MVA； T4：，150MVA3.2 网路等值电路及各等值参数计算参数的计算：取,。图8 等值网络图3.2.1 系统的电抗3.2.2 发电厂或发电机组的电抗3.2.3 变压器等值电抗3.2.4 线路的等值电抗：3.3 整个网络简化3.3.1 参数化简 图9 网络变换图3.3.1 系统端电抗3.3.1 水电厂端的电抗（

22、1）水电厂1端：（2）水电厂2端：（3）整个网络水电站（1,2端）的总阻抗：3.3.1 无故障时扩大单元侧的等效电抗3.4 110KV母线三相短路计算3.4.1 网络简化图10 网络简化图3.4.2 电抗归算星形变换成等值三角形。3.4.3 系统供给的短路电流故：3.4.4 水电厂侧供给的短路电流计算电抗：查表可得： 基准电流：=0.051故： 3.4.5 扩大单元侧供给的短路电流 计算电抗：查表得： 基准电流：故： 3.4.6 各相关点的短路计算3.4.6.1 K1点的短路电流 3.5.7.2 K11点的短路电流 3.5.8 三相短路冲击电流及全电流最大有效值计算K1点：K11点：3.6 发

23、电机机端三相短路计算3.6.1 网络化简图11 网络简化图3.6.2 电抗归算星形变换成等值三角形。如图：图12 星三角变换图图13 分布系数法变换图分布系数法：令I1=1 求得： 计算电抗：3.6.3 系统供给的短路电流基准电流：故：3.6.4 水电站侧的短路电流计算电抗：应为计算电抗，可等效看做无穷大系统，是不衰减的。因此，3.6.5 单元侧供给的短路电流计算电抗：查表得： 基准电流：故： 3.6.6 扩大单元侧短路电流计算电抗：查表（水轮发电机计算曲线数字表） 基准电流： 故： 3.6.7 各相关点的短路计算3.6.7.1 故K2点的短路电流 3.6.7.2 K21点的短路电流 3.6.

24、8 三相短路冲击电流及全电流最大有效值计算K2点：K21点： 表4 三相短路电流值 单位（KA）短路点时刻系统水电厂扩大单元侧单元侧总短路电流K1点短路0s3.260.1453.6557.060.1s3.260.1253.1026.4870.2s3.260.1233.046.4231s3.260.1293.1416.532s3.260.1313.2426.6364s3.260.143.356.75K2点短路0s6.5480.00421.91312.91353.6290.1s6.5480.00417.82210.34945.1320.2s6.5480.00417.41510.01244.9911

25、s6.5480.00417.8169.89644.162s6.5480.00418.2439.8644.5154s6.5480.00418.7029.81444.9364 设备选择4.1 发电机机端侧电气设备选择4.1.1 发电机端电流互感器选择电流互感器按用途可分为测量用和保护用两种，发电机端电流互感器主要作用是继电保护，发电机组安装于室内，其相应互感器亦安装于室内为宜7。（1）工作电压（2）工作电流发电机端回路最大持续工作电流即有因此选择LBJ10型电流互感器，额定一次电流为4000A，额定二次电流为5A，其技术参数及技术数据如下表所示：表5 LMC10型电流互感器选择表型号额定电流比（A

26、）1s热稳定倍数动稳定倍数LMC104000/575-4.1.2 发电机端电压互感器选择1工作电压320kV屋内电压互感器，宜采用油浸式，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器，在满足二次电压和负荷要求的条件下，电压互感器宜采用简单接线，当需要零序电压时，320kV宜采用三相五柱电压互感器8。根据实际情况，选择JSJW10型电压互感器。表6 JSJW10电压互感器选择表型号最大容量（VA）额定电压（kV）初级绕组次级绕组剩余绕组JSJW10960100.14.1.3 发电机端断路器的选择4.1.3.1 计算数据 （1） 按额定电压选择 （2） 按额定电流选择 ,长期允许电流 当时，由得：所

27、以4.1.3.2 参数选择（1） 按额定电压选择 （2） 按额定电流选择 ,长期允许电流当时，由得：所以（3）按额定开断电流选择，对于采用中，慢速断路器的地点 额定开断电流 短路电流周期分量的起始值（4）额定关合电流的选择 短路冲击电流幅值（5）热稳定校验 制造厂规定的允许通过电器的热稳定电流制造厂规定的允许通过电器时所产生的热效应 ,满足热稳定。（6）动稳定校验 电器允许通过的动稳定电流幅值 短路冲击电流幅值。,满足动稳定。4.1.4 发电机端隔离开关的选择4.1.4.1 计算数据（1）按额定电压选择（2）按额定电流选择 ,长期允许电流当时，由得：所以 4.1.4.2 参数选择（1）按额定电

28、压选择 （2）按额定电流选择 ,长期允许电流当时，由得：所以（3）按额定开断电流选择，对于采用中、慢速断路器的地点 额定开断电流 短路电流周期分量的起始值（4）额定关合电流的选择 短路冲击电流幅值（5）热稳定校验 制造厂规定的允许通过电器的热稳定电流制造厂规定的允许通过电器时所产生的热效应 ,满足热稳定。（6）动稳定校验 电器允许通过的动稳定电流幅值 短路冲击电流幅值,满足动稳定。计算数据计算数据参数数据参数数据参数数据参数数据11.510100108.34000323575694966.3843.532.738100108.3表7 断路器选择表计算数据计算数据参数数据参数数据参数数据参数数据

29、11.510125108.34000207475694966.38表8 隔离开关选择表由上表可知，型高压真空断路器满足技术要求，型隔离开关满足技术要求。4.1.5 10.5kV接地开关选择4.1.5.1 计算数据工作电压：4.1.5.2 参数选择（1）按工作电压选择（2）动稳定校验（3）热稳定校验因此选择JN110型接地开关，其技术参数及计算数据如下表所示：JN110型计算数据JN110型计算数据参数数据参数数据参数数据参数数据11.511.02575694966.38125108.3表9 JN110型接地开关选择表由上表可知，JN110型接地开关满足技术要求。4.1.6 发电机机端引出导线的

30、选择（1）材料选择：采用铝母线（2）按经济电流密度选择母线截面母线最大持续电流为1.05倍发电机。调相机额定电流： ，查表得j=0.82A/mm mm查表，选用每相4条125mm10 mm矩形铝导体。平放时KS=2.20（KS为集肤效应系数）当时允许电流为：满足长期允许发热条件（3） 热稳定校验根据计算短路电流周期分量热效应为： 因，所以不计非周期分量，即据式母线最高运行温度：查表得C=89，根据得满足热稳定4.2 10.5kV小母线上电气设备选择4.2.1 低压侧10.5kV母线的选择（1）材料选择：采用铝母线（2）按经济电流密度选择母线截面母线最大持续电流为1.05倍发电机。调相机额定电流

31、： ，查表得j=0.82A/mm mm查表，选用每相4条125mm10 mm矩形铝导体。平放时KS=2.20（KS为集肤效应系数）当时允许电流为：满足长期允许发热条件（3） 热稳定校验根据计算短路电流周期分量热效应为： 因，所以不计非周期分量，即据式母线最高运行温度：查表得C=89，根据得满足热稳定4.2.2 避雷器选择母线避雷器选择：按，选用型号：Y5W12.7/42。4.2.3 发电机端电压互感器选择工作电压：320kV屋内电压互感器，宜采用油浸式，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器，在满足二次电压和负荷要求的条件下，电压互感器宜采用简单接线，当需要零序电压时，320kV宜采用三相

32、五柱电压互感器8。根据实际情况，选择JSJW10型电压互感器。4.3 150MVA主变压器高压侧电气设备选择4.3.1 150MVA主变110KV侧电流互感器选择（1）种类和型式的选择根据110kV侧电流互感器安装在户外采用油浸瓷箱结构的独立式LCW型。（2）额定电压、电流选择，所以额定电压为110kV.式中 K-温度修正系数，对于电容互感器而言时，电流互感器一次额定电流 电气设备所在回路的最大持续工作电流计算结果 （3）准确级选择：由于用于测量和保护，选用0.5级。则可选择LA-10屋内电流互感器11，变比为600/5,其额定阻抗0.4, 。（4）热稳定校验（5）动稳定校验式中、分别表示一次

33、额定电流的倍数、一次额定电流、动稳定电流倍数。4.3.2 150MVA主变压器110kV侧断路器的选择4.3.2.1 计算数据（1）按额定电压选择 （2）按额定电流选择 长期允许电流时， 4.3.2.2 参数选择（1）按额定电压选择 （2）按额定电流选择 长期允许电流时， (3) 按额定开断电流选择，对于采用中，慢速断路器的地点 额定开断电流 短路电流周期分量的起始值(4) 额定关合电流的选择 短路冲击电流幅值(5) 热稳定校验 制造厂规定的允许通过电器的热稳定电流制造厂规定的允许通过电器时所产生的热效应，满足热稳定(6) 动稳定校验 电器允许通过的动稳定电流幅值 短路冲击电流幅值,满足动稳定

34、4.3.3 150MVA主变压器110kV侧隔离开关的选择4.3.3.1 计算数据(1) 按额定电压选择 (2) 按额定电流选择 长期允许电流时， 4.3.3.2 参数选择(1) 按额定电压选择 (2) 按额定电流选择 长期允许电流时， (3) 按额定开断电流选择，对于采用中，慢速断路器的地点 额定开断电流 短路电流周期分量的起始值(4) 额定关合电流的选择 短路冲击电流幅值(5) 热稳定校验 制造厂规定的允许通过电器的热稳定电流制造厂规定的允许通过电器时所产生的热效应，满足热稳定(6 ) 动稳定校验 电器允许通过的动稳定电流幅值 短路冲击电流幅值,满足动稳定 计算数据计算数据参数数据参数数据

35、参数数据参数数据1251108018.571250617.53969178.5931.57.068018.57表10 断路器和隔离开关有关参数与计算数据比较计算数据计算数据参数数据参数数据参数数据参数数据1251105518.57630617.5 1365178.59表11 隔离开关选择表由上表可知，型六氟化硫断路器满足技术要求，型隔离开关满足技术要求。4.3.4 150MVA主变压器高压侧接地开关选择4.3.4.1 计算数据（1）工作电压4.3.4.2 参数选择（1）按工作电压选择（2）动稳定校验（3）热稳定校验因此选择JW2110(W)型接地开关，其技术参数及计算数据如下表所示：JW211

36、0(W)型技计算数据JW2110(W)型计算数据参数数据参数数据参数数据参数数据126121.2753200178.5910018.57表12 JW2110(W)型接地开关选择表由上表可知，JW2110(W)型接地开关满足技术要求4.3.5 主变压器中性点直接接地处避雷器按，选用型号：Y10W126/312。4.5 110KV母线电气设备选择110KV母线选择 LGJQ-7004.5.1 110kV母线电压互感器选择工作电压：因此选择JCC3110BGY型油侵串级绝缘电磁式电压互感器，其技术参数如下表：型号最大容量（VA）额定电压（kV）初级绕组次级绕组剩余绕组JCC61102000表13 1

37、10kV电压互感器选择表由上表可知，JCC6110型油侵串级绝缘电磁式电压互感器满足技术要求。4.5.2 高压侧母线的选择（1）材料选择：采用铝母线（2）按经济电流密度选择母线截面 母线最大持续电流为母线上最大一台发电机或变压器的时，查表得查表选用每相两条矩形铝导体平放时, （集肤效应系数），当时允许电流为满足长期允许发热条件（3）热稳定校验不计非周期分量据式母线正常运行最高温度为查表得C=95根据得，满足热稳定4.6 厂用部分电气设备选择4.6.1 1号厂用变压器电流互感器选择根据满足测量与保护装置需要，在发电机，变压器，出线，母线分设母联断路器，旁路断路器，厂用电等回路及主变压器中性点接地

38、侧均装置电力互感器。 电流互感器按用途可分为测量用和保护用两种，发电机端电流互感器作用是继电保护，发电机组安装于室内，其相应互感器亦安装于室内为宜。(1) 工作电压(2) 工作电流发电机端综合修正系数发电机端回路最大持续工作电流即有因此选择LMZB610型电流互感器，额定一次电流为4000A，额定二次电流为5A，其技术参数及技术数据如下表所示：表14 LMZB610型电流互感器选择表型号额定电流比（A）1s热稳定倍数动稳定倍数LMZB6104000/54.6.2 1号厂用变压器10.5KV侧断路器的选择 断路器和隔离开关是发电厂与变电站中主系统的重要开关电器，断路器的主要功能是：正常运行时倒换

39、运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起控制作用;当设备或短路点发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，起保护作用。4.6.2.1 计算数据（1）按额定电压选择 （2）按额定电流选择 长期允许电流时， 4.6.2.2 参数选择(1) 按额定电压选择 (2) 按额定电流选择 长期允许电流时， (3) 按额定开断电流选择，对于采用中，慢速断路器的地点 额定开断电流 短路电流周期分量的起始值(4) 额定关合电流的选择 短路冲击电流幅值(5) 热稳定校验 制造厂规定的允许通过电器的热稳定电流制造厂规定的允许通过电器时所产生的热效应，满足热稳定(6) 动稳定校验 电器允许通过的动稳定

40、电流幅值 短路冲击电流幅值,满足动稳定表15 断路器选择表计算数据计算数据参数数据参数数据参数数据参数数据1010130108.3600129.37464.964966.3843.240.7164.6.3. 1号厂用变压器侧隔离开关的选择 隔离开关的主要功能是保证高压电气设备级装置在检修工作时的安全，不能用于切断、投入负荷电流或开断短路电流，仅可允许用于不产生强大电弧的某些切换操作。4.6.3.1 计算数据（1）按额定电压选择 （2）按额定电流选择 长期允许电流时， 4.6.3.2参数选择(1) 按额定电压选择 (2) 按额定电流选择 ,长期允许电流时， (3) 按额定开断电流选择，对于采用中

41、，慢速断路器的地点 额定开断电流 短路电流周期分量的起始值(4) 额定关合电流的选择 短路冲击电流幅值(5 )热稳定校验 制造厂规定的允许通过电器的热稳定电流制造厂规定的允许通过电器时所产生的热效应，满足热稳定，满足热稳定(6) 动稳定校验 电器允许通过的动稳定电流幅值 短路冲击电流幅值,满足动稳定。计算数据计算数据参数数据参数数据参数数据参数数据11.510125108.32000129.375694966.3843.540.716表16 隔离开关选择表4.6.4 1号厂用变压器10.5kV接地开关选择4.6.4.1 计算数据1工作电压4.6.4.2 参数选择（1）按工作电压选择（2）动稳定

42、校验（3）热稳定校验因此选择JN110型接地开关，其技术参数及计算数据如下表所示：JN10型计算数据JN10型计算数据参数数据参数数据参数数据参数数据11.511.02575694966.38125108.3表17 JN10型接地开关选择表由上表可知，JN10型接地开关满足技术要求4.6.5 2号厂用变压器电气设备选择由于我们选择的两台厂用变压器的型号相同，所以两台变压器的参数与选择的设备相同。所以2号厂变的电气设备选择型号如下：计算数据计算数据参数数据参数数据参数数据参数数据1010130108.3600129.37464.964966.3843.240.716表18 断路器选择表计算数据计

43、算数据参数数据参数数据参数数据参数数据11.510125108.32000129.375694966.3843.540.716表19 隔离开关选择表JN10型计算数据JN10型计算数据参数数据参数数据参数数据参数数据11.511.02575694966.38125108.3表20 JN10型接地开关选择表5.1 屋内配电装置的设计5.1.1 范围水轮发电机、发电机机端到主变器低压侧所有设备布置在屋内。5.1.2 布置形式双层式，双层式是把所有的电气设备分别布置在两层中，它适用于610KV出线带电抗器及35220kV的情况，优点在于造价较低，运行，检修较方便。5.1.3 配置图图14 屋内配电装

44、置布置图5.2 屋外配电装置的设计 本厂屋外配电装置的选择：根据所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行、检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。本厂选择屋外半髙型配电装置，占地较少，运行安全可靠，操作巡视方便，便于检修和安装，比较节约材料，造价较低。屋外配电装置包括主变高压侧到出线的所有电气设备，布置方式采用半高型。5.2.1 母线及构架（1） 110kV母线采用钢芯铝绞线，三相水平布置，用悬式绝缘子悬挂在母线构架上。（2） 构架，采用钢筋混凝土环形杆与镀锌钢梁组成的门型构架，优点是机械强度大，可以按任意负荷尺寸制造，便于固定设备，抗振能力强，经久耐用，运输方便，钢材消

45、耗量小。5.2.2 主变压器（1） 采用落地布置，安装于钢筋混凝土基础上，并铺以铁轨。（2） 与建筑物的距离不小于1.25米。5.2.3 电器（1）断路器、电流互感器、电压互感器、避雷器、部分隔离开关采用低式布置，电器安装在水平混凝土基础上。（2） 隔离开关的操动机构布置在边相。5.2.4 接地刀闸或接地器的配置（1） 为保证电器和母线的检修安全，35kV及以上每段母线根据长度宜装设12组接地刀闸或接地器，两组接地刀闸间的距离应尽量保持适中。母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器开关上和母联开关上，也可装于其它回路母线隔离开关的基座上。必要时可设置独立式母线接地电器。（2） 63kV及以上配电装

46、置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配置接地刀闸。双母线接线两组母线隔离开关的断路器侧可共用一组接地刀闸。（3） 旁路母线一般装设一组接地刀闸，设在旁路回路隔离开关的旁路母线侧。（4） 63kV及以上变压器进线隔离开关的主变压器侧宜装设一组接地刀闸。5.2.5 避雷器的配置（1） 配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进线出线都装设避雷器时除外。（2） 直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时。（3） 单元连接的发电机出线宜装一组避雷器。5.2.6 阻波器和耦合电容器的配置 阻波器和耦合电容应根据系统通信对载波电话的规划要求配置。设计中需要与系统通信专业密切配合。5.3

47、 发电机与配电装置的连接发电机与发电机电压配电装置或升压变压器的连接，有电缆连接，敞露母线连接和封闭母线连接3种方式，本水电厂的设计采用了敞露母线连接方式。5.4 发电厂和电气设施总平面布置屋外配电装置布置如CAD图纸册设计此图时我们根据电气主接线、输电线路出现方向、电站形式和地形、地貌、地质等条件确定屋外配电装置在枢纽中的位置和尺寸。在保证安全、可靠和符合有关规程规范要求的前提下使其布置整齐、简单、紧凑、便于安装、运行、维护和检修。在各个电器的安装时要考虑各电器之间的最小安全净距，保证电器的正常运行同时也要保证运行人员的人身安全。加上围栏以防止外人任意进人。6 继电保护配置和整定计算6.1

48、主要设备保护配置6.1.1 发电机保护 发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，同时发电机本身也是十分贵重的电气设备，因此，应该针对各种不同的故障和不正常运行状态，装设性能完善的继电保护装置11。发电机的故障类型主要有定子绕组相间短路、定子一相绕组内的匝间短路、定子绕组单相接地、转子绕组一点接地或两点接地、转子励磁回路励磁电流消失等。6.1.1.1 针对故障和不正常工作状态类型，发电机应装设以下继电保护装置。（1）对1MW以上的 发电机的定子绕组及其引出下线的相间短路，应装设纵差动保护。 （2）对于发电机定子绕组的匝间短路，当定子绕组星形接线。每相有并联分支且中性点

49、侧有分支引出端时，应装设横差保护；200MW及以上的发电机有条件时可装设双重化横差保护。（3）复合电压启动的过电流保护一般用于1MW以上的发电机。（4）对于由对称负荷引起的发电机钉子绕组过电流，应装设接于一相电流的过负荷保护。（5）对于发电机励磁消失故障，在发电机不允许失磁运行时，应在自动灭磁开关断开时连锁断开发电机的断路器；对采用半导体励磁及100MW以上采用电机励磁的发电机，应增设直接反映发电机失磁时的电气参数变化的专用失磁保护。（6）其他保护，如断水保护等等。6.1.1.2 针对水电厂具体情况，根据所需装设以下保护。（1）纵差保护能瞬时断开发电机断路器及灭磁开关和事故停机，通过测量比较发

50、电机两端线路电流来确定其是否短路，判断是否故障而作用于跳闸。（2）复合电压起动的过电流保护延时断开发电机断路器及灭磁开关（3）失磁保护延时断开发电机断路器及灭磁开关，以保证发电机和系统的安全发电机失磁故障是指发电机的励磁突然全部消失或部分消失，其形式有：励磁绕组直接短路或经励磁电机电枢绕组闭路而引起的失磁，励磁绕组开路引起的失磁，励磁绕组经灭磁电阻短接而失磁，励磁绕组经整流器闭路失磁。（4）励磁回路一点接地保护发电机励磁回路绝缘破坏会引起转子绕组匝间短路和励磁回路一点接地故障以及两点接地故障，一点接地故障对发电机并未造成危害，但若两点接地故障，则将严重威胁发电机的安全。（5）发电机定子绕组单相

51、接地保护在故障瞬间发出信号，目前100%定子接地保护一般由两部分组成，一部分是零序电压保护，保护定子绕组的85%以上；另一部分需由其他原理的保护共同构成100%定子接地保护（6）水轮发电机过电压保护延时断开发电机断路器及灭磁开关，主要防止发电机定子绕组过电压。（7）过负荷保护延时发信号，只要由对称负荷引起的发电机定子绕组过电压保护。（8）断水保护由水压触点和时间继电器构成。6.1.2 主变压器保护配置现代生产地变压器，虽然结构可靠，故障机会较少，但在实际运行中，仍有可能发生各种类型故障和异常运行，故障影响范围较大，为了保证电力系统安全连续运行，并将故障和异常运行对电力系统的影响限制到最小范围，

52、根据本厂的容量、电压等级等因素装设如下的继电保护装置12。变压器主保护：（1）瓦斯保护：电力变压器通常是利用变压器油作为绝缘和冷却介质，规程规定对于容量为800 kVA及以上的油浸式变压器应装设瓦斯保护。轻瓦斯反应变压器内部的不正常情况或轻微故障，瞬时动作于信号，使运行人员能够迅速发现故障并及时处理；重瓦斯反应变压器的严重故障，动作于跳开变压器各侧断路器。（2）纵差保护：规程规定对于容量为6300kVA及以上的变压器都应装设纵差保护，电流纵差保护不但能够正确区分内外故障，而且不需要与其他元件的保护配合，可以无延时地切除区内的各种故障，且有独特的优点，因而被广泛地用作变压器主保护，瞬时动作于跳开

53、变压器各侧断路器13。变压器后备保护：（3）过电流保护：10.5kV侧方向过电流保护（4）复合电压启动的过电流保护：对于发电机组和升压变压器回路中，复合电压启动过电流保护在不对称故障时电压继电器灵敏度高，接线也简单，也可以为110kV侧出线的远后备保护。（5）变压器接地短路的后备保护：中性点直接接地运行的变压器毫无例外地采用零序电流、电压保护作为变压器接地的后备保护，分两个时限先后断开变压器两侧断路器。（6）过负荷保护：对于400kVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应装设过负荷保护。过负荷保护应接于一相电流上，带时限动作于信号，必要时过负荷保护可以动作于跳闸或断开部分负荷。（7）多台变压器并联运行时的接地后备保护：分级绝缘变压器的接地保护（8）其他非电气量保护：变压器在长期运行过程中温度,压力会发生变化,需要对其进行保护。6.1.3 厂用变压器保护配置为了保证本厂