毕业设计论文(水电).doc 100页

'毕业设计（论文）题目道谭水电站一次及发电机保护设计专业电气工程及其自动化（电力）班级电力102学生指导教师2014年系: 系主任:批准日期:毕业设计（论文）任务书电力系电气工程及其自动化专业102班学生一、毕业设计(论文)课题道谭水电站一次及发电机保护设计二、毕业设计(论文)工作自2010年3月1日起至2010年06月15日止三、毕业设计(论文)进行地点教2楼330四、毕业设计(论文)的内容要求（一）设计内容1、查阅文献资料，了解水电站在国内外的发展现状；阅读外文资料并至少翻译一篇与设计内容相关的外文文献。2、分析原始资料，根据道谭水电站的特点，拟定水电站电气一次主接线方案；并进行技术，经济等方面的论证比较，选择最优方案。3、根据道谭水电站的实际情况以及特点，设计出其厂用电系统，并绘制出厂用电接线图。4、根据最终确定的道谭水电站主接线方案，选择短路点和进行短路电流计算，并根据短路电流计算结果对一次设备进行选型。5、发电机保护设计、继电保护定值计算等；并依据计算结果选择继电保护元件。6、完成下列图。（1）电气主接线一次展开图及布置图。（2）继电保护展开图，原理图及其接线图。 毕业设计论文（二）设计要求1、设计方案要进行论证、比较，综合择优。2、设计计算原理、公式、图表、引用资料来源要详细完整。3、文字要简练明确。4、选型、计算结果要表格化。5、图纸制作规范，计算机绘图，图形、标号要符合标准。6、装订、打印、页码等要规范、完整，文字大约60页左右。负责指导教师指导教师接受设计论文任务开始执行日期2014.3.1学生签名 毕业设计（论文）进度表电力系月日周次任务阶段名称及详细项目检查日期检查结果23452421收集论文所需资料 31623撰写开题报告17234翻译英文文献24315分析原始资料并拟定电气主接线方案176对电气主接线进行经济技术比较，确定最终的电气一次主接线方案8147选择短路点，分析计算短路电流15218电气一次设备选型225910画出电气一次布置图、接线图6191112继电保护设计及保护定值计算202613画出继电保护接线原理图及展开图662791415整理打印毕业设计稿、计算机绘图101616修改存在问题、答辩指导教师(签名)田录林学生(签名)2014年2月24日 摘要电气主接线是发电厂电气的核心部分，是构成电力系统的重要环节。其接线方式设计的合理与否对发电厂本身，甚至对整个电力系统的可靠供电、灵活运行、方便检修以及经济合理性均起着决定性的作用。同时也影响电气设备选择、配电装置布置、继电保护与控制方式的确定。故主接线方案的合理确定是十分必要的。本论文综合考虑了各方面因素，通过对道谭水电站电气主接线的设计以及发电机保护的整定计算，加深了对大学所学专业理论知识的理解与掌握。本论文首先从分析道谭水电站的原始资料出发，给出了可能适合的几种电气主接线方案，并对其进行了较为详细的论证比较，从其中选出一种最合理的主接线方案作为道谭水电站的最终主接线方式。然后根据原始资料数据，进行短路电流计算、电气设备选择及校验和配电装置的设计。最后以发电机G1、G2和G3、G4为例，分析其故障、不正常运行方式，并参考发电机保护配置相关规程，选择合理的保护配置，并对所选保护设备进行了整定计算，绘制了保护原理接线图及展开图。关键词:电气主接线，短路电流，发电机，继电保护 ABSTRACTheelectricalhostwiringisthecoreofthepowerplantelectricalpart,constitutestheelectricalpowersystemkeylink.Itsconnectionwaydeterminatetothewholeelectricalpowersystemaswellasthepowerplantitselfpowersupplyreliability,themovementflexibility,theoverhaulconvenienceornotandtheeconomicalrationalityisplayingthedecisiverole,simultaneouslyalsotothepowerplantelectricalequipmentchoice,thepowerdistributionequipmentarrangement,therelayprotectionandthecontrolmodedrawsuphastheverytremendousinfluence.Thereforedeterminedreasonablythehostwiringplanisextremelyessential.Thepresentpaperresearchelectricalhostwiringoverallevaluationvariousaspectsfactor,bysettingcalculationoftheelectricalhostwiringandthebusprotectionoftheStationtoinforcetheprofessionalknowledge.ThispaperfirstanalyzestherawdataofDaoTanhydropowerstation,Severalpossibleelectricalmainwiringprogramwillbeengivenandcarriedonthedetailedcomparisonprooftoits,tochooseanidealmainConnectionasthefinallythemainwiringwayoftheDaoTanhydropowerstation.Andthenbasedontherawdatatocarryontheshort-circuitcurrentthecomputationandtheelectricalequipmentchoiceandtheverification,Aswellasthedesignofpowerdistributiondevices;Finally,takethegeneratorG1、G2、G3、G4asaexample,Throughtoitsbreakdownmovementwayandunnormaloperationwayanalysis,referencinggeneratorprotectiondispositionrelatedregulations,tochooseitsreasonableprotectiondispositionform,andtochoosethe equipmenttocarryonthesettingandcalculation,hasdrawntheprinciplewirediagramandexpanddiagram.KEYWORDS:electricalhostwiring，short-circuitcurrent，generators，relayprotection 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）第1章绪论1.1毕业设计（论文）课题来源本课题是道谭水电站一次及发电机保护设计，主要来源于生产实际，本课题属于工程设计类。1.2选题的目的及意义电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础产业。在地球传统能源日益紧张的情况下，世界各国普遍优先开发水电，大力利用水能资源。水电站可以减少火电站对环境的污染，可以很好地改善电能质量等，因此水电站的建设具有很重要的意义[1]。1.3本课题在国内外的研究状况及发展趋势1.3.1水电站的发展随着经济的快速发展，电力市场形势发生了根本变化，由过去电量和容量“双缺”演变为电量相对过剩和调峰容量严重不足，这给水电的发展带来了良好的机遇。这就要求我们在继续重视小水电开发的基础上，进行阶梯开发，建设水电基地[2]。1.3.2电气一次设计的现状及发展电力生产的首要任务就是要做到安全可靠，电气主接线是发电厂变、电站电气设计的主要部分，其最基本的要求就是要保证供电的可靠性。分析判断主接线可靠性时，需要把发电厂的实际情况考虑在内。此外主接线的设计一定要灵活、简单，方便人们掌握。在保证安全可靠地基础上，还应考虑经济性。电气主接线的设计必须方便发电厂以后的扩建和减少施工量。要在原有设计的基础上做一些优化处理，这样3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）一来可以达到优化布置的效果[3]。1.3.3继电保护的现状与发展与传统继电保护相比较，微机保护有许多优点，其主要特点有：改善和提高继电保护的动作特征和性能，动作正确率高；可以方便地扩充其他辅助功能；工艺结构条件优越；可靠性容易提高；使用灵活方便，人机界面越来越友好；可以进行远方监控[4]。继电保护技术的发展趋势是向着数字化，网络化，智能化，多功能一体化和虚拟化发展[5]。1.4本课题主要研究内容1.4.1设计内容1、查阅文献资料，了解水电站在国内外的发展现状；阅读外文资料并至少翻译一篇与设计内容相关的外文文献。2、分析原始资料，根据道谭水电站的特点，拟定水电站电气一次主接线方案；并进行技术，经济等方面的论证比较，选择最优方案。3、根据道谭水电站的实际情况以及特点，设计出其厂用电系统，并绘制出厂用电接线图。4、根据最终确定的道谭水电站主接线方案，选择短路点和进行短路电流计算，并根据短路电流计算结果对一次设备进行选型。5、发电机保护设计、继电保护定值计算等；并依据计算结果选择继电保护元件。6、完成下列图。（1）电气主接线一次展开图及布置图。（2）继电保护展开图，原理图及其接线图。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）1.4.2设计要求1、设计方案要进行论证、比较，综合择优。2、设计计算原理、公式、图表、引用资料来源要详细完整。3、文字要简练明确。4、选型、计算结果要表格化。5、图纸制作规范，计算机绘图，图形、标号要符合标准。6、装订、打印、页码等要规范、完整，文字大约60页左右。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）第2章电气主接线设计2.1原始资料分析道谭水电站原始资料:水电站馈线：两回110KV经20公里架空线与系统连接，系统容量550MVA；两回330KV经30公里架空线与系统连接，系统容量1100MVA。主变：（自选）发电机：2台容量100MVA，电压10.5KV，cosφN=0.875(超前)，=0.18，=107.1r/m，YY接法。2台容量50MVA，电压10.5KV，cosφN=0.85(超前)，=0.24，=107.1r/m，YY接法。电厂负荷：①、机组自用负荷：5×315KVA，1×500KVA。②、公用负荷：2×1000KVA。③、坝顶负荷：2×800KVA。其它：气象条件一般，年平均温度25℃，海拔800米，年利用小时4000h/a。（1）分析该设计电厂为一中型水电站，其容量为2×50+2×100=300MVA，占电力系统总容量300/（1100+550）×100%=18.18%，超过了电力系统的检修备用容量8%-15%和事故备用容量10%的限额，说明该水电厂在未来电力系统中的地位和作用至关重要，且年最大负荷利用小时数位Tm=4000h，大于电力系统发电机组年最大负荷利用小时数3000h，而小于4000h，故该水电厂主要承担电力系统中的腰荷，从而该厂主接线的设计应以保证供电可靠性为主进行选择[6]。（2）电压等级该水电站共有三个电压等级。10.5KV，发电机出口电压等级；3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）110KV，由两回出线经20公里接入容量为550MVA的系统；330KV，由两回出线经30公里接入容量为1100MVA的系统。（3）负荷情况厂用总负荷为5.675MVA（机组自用负荷：5×315KVA+1×500KVA=2.075MVA；公用负荷：2×1000KVA=2MVA；坝顶负荷：2×800KVA=1.6MVA）（4）环境条件气象条件一般，年平均温度25℃，海拔800米。2.2电气主接线设计技术基础电气主接线的基本要求,概括地说包括可靠性、灵活性和经济性三个方面。安全可靠是电力工业的首要任务，电气主接线最基本的要求是供电可靠；灵活性主要包括操作方便性、调度方便性以及扩建的方便性；经济性主要考虑节省一次投资，占地面积少以及电能损耗少[7]。具有母线的电气主接线：单母线接线和 单母分段接线；单母带旁路母线接线；  双母接线和双母分段接线； 双母带旁路母线接线； 3/2接线和4/3接线。无母线的电气主接线： 桥形接线（内桥和外桥）； 以及发电机与变压器直接连接成一个单元，组成发电机组的单元接线和扩大单元接线[8]。2.3主接线方案的拟定[9]主接线方案的拟定：根据任务书的要求，在对原始资料分析的基础上，根据对电源、电压等级、出线回路数、变压器台数、容量以及母线结构等不同因素的考虑。依据主接线设计的基本要求，从技术论证并淘汰一些明显不合理的方案。现将初步可能采取的方案列出，以便对其进行可靠性定量分析及比较，并对方案做进一步的优化组合，组成最佳方案，确定出技术上合理，经济上可行的最终方案。1、10.5KV电压等级3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）四台发电机的单机容量分别为两台50MVA和两台100MVA，远大于相关设计规程对选用单母分段接线不能超过24MVA的规定，并且鉴于10.5KV系统出线回路不多，可确定为发电机-双绕组变压器单元接线。发电机出口可不装设断路器，但为调试发电机方便，应装设隔离开关，或采用扩大单元接线，既可以减少变压器台数和高压侧断路器数目，又能节省配电装置占地面积。通常，将两台50MVA机组以扩大单元接线的形式接入110KV系统，将两台100MVA的机组以单元接线的形式接入330KV系统。2、110KV电压等级此电压等级只有两回出线与系统相连，但是因为此水电站在电力系统中的作用和地位很重要，为满足供电可靠性和调度灵活性的要求，所以可采用单母分段接线形式、单母带旁路母接线形式或双母线接线形式，使其可靠供电。3、330KV电压等级此电压等级也是两回出线与系统相连，为满足供电可靠、调度灵活等要求，以及故障情况下出现断路器的检修时不致使该回路停电，可以采用的主接线形式有双母线接线形式、双母线带旁路母线接线形式或3/2接线形式。依据各电压等级最优方式组合，可列出以下几种方案，分别进行分析比较如下：方案Ⅰ：本方案采用了一个扩大单元接线与两个单元接线，其中发电机G1与G2以扩大单元接线与110KV电压等级相连接，而发电机G3与G4以发电机—变压器单元接线方式与330KV电压等级相连接,110KV电压等级采用双母线接线形式，330KV电压等级采用双母线带专用旁路接线形式。主接线如图2—1所示：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）图2—1主接线方案Ⅰ方案Ⅱ：本方案采用四个单元接线，其中发电机G1与G2以发电机—变压器单元接线与110KV电压等级相连接，发电机G3与G4也以发电机—变压器单元接线与330KV电压等级相连接，110KV电压等级采用单母线接线带旁路母线接线形式，330KV电压等级采用双母线分段接线形式。主接线如图2—2所示：图2—2主接线方案Ⅱ3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）方案Ⅲ：本方案110KV系统侧采用桥形接线方式，330KV系统侧采用双母线接线方式，发电机依然采用单元接线方式。图2—3主接线方案Ⅲ方案Ⅳ：本方案发电机均用单元接线方式110KV系统侧与方案Ⅰ相同，而330KV系统侧采用一台半断路器接线方式，主接线如图2—4所示。图2—4主接线方案Ⅳ3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）2.4主接线方案的比较方案Ⅰ：发电机采用单元接线和扩大单元接线，这种接线具有接线简单、开关设备少、操作简便等优点；且故障可能性较小，可靠性较高；既能减少变压器台数和高压侧断路器数目，又能节省配电装置占地面积[10]。110KV电压等级双母线接线，此接线两组母线互为备用，也可以同时工作，并通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。其优点是接线简单明了；供电可靠性高，可通过隔离开关的倒闸操作，轮流检修一组母线而不致使供电中断，或一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路母线隔离开关时，只停该回路，但其操作步骤必须正确；调度和运行方式灵活，各个电源和各回路负荷可以任意分配到任一母线上，能灵活适应系统中各种运行方式调度和潮流分布变化的需要，还可以完成一些特殊功能；扩建方便，向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中也不会造成原有回路停电；便于试验，当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。不足之处，相较于单母线，所用设备较多，投资增加；在母线检修或故障时，作为倒闸操作电器的隔离开关，操作较复杂，容易发生误操作[11]。330KV电压等级双母带旁路母线接线，这种接线具有双母线接线的全部优点，并且运行操作方便，可靠性和灵活性更高，不影响双母线的运行方式，只是多用了一组旁路母线，一台旁路断路器，增加了投资和占地面积。方案Ⅱ：110KV电压等级单母分段带旁路母线，接线简单清晰，设备少，投资小；与不分段的相比较，提高了可靠性和灵活性；两母线可并列运行，也可分裂运行；重要用户可以用双回路接于不同的母线段，保证不间断供电。缺点是当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，某回路的断路器检修，该回路停电。；扩建时需向两端均衡扩建。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）330KV电压等级双母线分段接线具有双母线接线的全部优点，并且可靠性和运行灵活性更高，但增加了断路器和隔离开关的数目，投资和占地面积有所增加。方案Ⅲ：110KV电压等级内桥形接线。该接线所用高压断路器数目少，可以明显减少投资。但变压器的投入和切除较为复杂，需要动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；若桥连断路器检修时，两个回路需解列运行，或出线断路器检修时，线路需较长时期停运[12]。330KV电压等级双母带旁路母线接线优缺点如方案Ⅰ中所述。方案Ⅳ：110KV电压等级双母线接线的优缺点如方案Ⅰ中所述。330KV电压等级3/2接线方式的特点[13]：优点：（1）有高度的可靠性。每一回路由两台断路器供电，发生母线故障时，纸条开与此母线相连的所有断路器，任何回路不停电，在事故与检修相重合情况下的停电回路不会多于两回。（2）运行调度灵活。正常时两组母线和所有断路器都投入工作，从而形成多环形供电，运行调度灵活。（3）操作检修方便。隔离开关仅作检修时用，避免了将隔离开关作操作用是的倒闸操作，检修任一断路器时，都不致使停电，而且可同时检修多台断路器，检修母线时，回路不需要切换。缺点：（1）这种接线要求电源和出现数目最好相同，考虑交替布置，以提高运行可靠性和调度灵活性。（2）所用断路器、电流互感器数目多，投资非常大。（3）断路器动作次数频繁，检修次数增多。（4）二次控制接线和继电保护都较复杂。2.5主接线方案的确定综合分析上述四种方案，再结合该水电站为中型水电站和其在电力系统中的重要地位及作用等实际情况，拟定的主接线应以可靠性和经济性为主。首先方案Ⅳ投资非常大不予考虑；方案Ⅲ3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）虽接线简单，设备少，经济性好，但110KV与330KV系统之间不利于交换功率，可靠性、灵活性相对较低；方案Ⅱ接线和操作较为复杂，且较方案Ⅰ多一台变压器，占地面积增大，而与方案Ⅰ的经济性相当。与方案Ⅱ比较，方案Ⅰ的运行可靠性和调度灵活性更高，接线简单，操作较方便，同时其投资也相对合理，故方案Ⅰ最能满足可靠性和经济性要求。综上，选取方案Ⅰ为最终的主接线方案。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）第3章厂用电设计3.1厂用电设计原则厂用电接线的设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，积极慎重地采用成熟地新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证机组安全经济地运行。其具体要求如下[14]：（1）接线方式和电源配置，应充分考虑厂用电设备在正常、事故、检修、启动、停运等方式下地供电要求，并尽可能地使切换操作简便，使启动（备用）电源能迅速投入。（2）尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，避免引起全厂停电故障。各台机组的厂用电系统应独立，以保证在一台机组故障停运或其辅助机发生电气故障时，不影响其他机组的正常运行。（3）充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，尤其注意对公用厂用负荷的影响。要方便过渡，尽量少改变接线和更换设备。3.2厂用电负荷的分类根据厂用电设备在生产中的作用和突然中断供电所造成的危害程度，其重要性可分为五类[15]：（1）Ⅰ类：指短时停电将影响人身或设备安全，使机组运转停顿或发生电量大幅度下降的负荷。（2）Ⅱ类：只允许短时停电，但较长时间停电有可能损坏设备或影响机组正常运转的负荷。（3）Ⅲ类：长时间停机不致直接影响正常生产，只会引起生产不便。（4）事故保安负荷：指停机过程中及停机后一段时间内仍应保持供电的负荷。（5）不间断供电负荷：在机组启动、运行到停机过程中，甚至停机以后的一段时间内，需要连续供电并具有恒频恒压特性的负荷。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）3.3厂用电接线形式发电厂厂用电系统通常都采用单母线分段接线形式，并多以成套配电装置接受和分配电能。一般水电厂最基本的厂用负荷是水轮机调速系统和润滑系统油泵、压缩空气系统的空气压缩机、发电机冷却系统和润滑系统的水泵、全厂辅助机械系统的电动机、闸门启闭设备、照明及水利枢纽等设施用电。水电厂厂用电接线采用单母线分段接线形式。对中小型水电厂通常厂用母线只分为两段，由两台厂用变压器以暗备用方式给两段厂用母线供电[15]。3.4厂用变压器的选择根据厂用电系统的电压等级和电源引接处的电压确定厂用变压器的电压，一般中小型水电站厂用电为6KV和0.4KV。工作变压器的台数和型式主要与高压厂用母线段数及电压等级有关。厂用变压器的容量必须满足厂用电机械从电源获得足够的功率。除了考虑所接负荷因素外，还应考虑发电机自启动时的电压降，变压器低压侧的短路容量及留有一定的备用裕度。根据厂用变压器选择原则，选取道谭水电站10KV与6KV电压等级之间厂用变压器T5、T8、T11型号为S7—1000/10与机组自用变压器T6、T7、T9、T10型号为SZ9—500/10，其技术参数如下表3—1和表3—2，6KV与0.4KV电压等级之间厂用变压器型号为SZ9—500/10，其技术参数如下表3—2。表3—110KV电压等级厂用变压器型号额定容量（KVA）额定电压（KV）空载损耗（KW）短路损耗（KW）空载电流（%）阻抗电压（%）联结组标号高压低压S7—1000/110100010.5618011.61.45.5Yd113 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）表3—26KV电压等级厂用变压器型号额定容量（KVA）额定电压（KV）空载损耗（KW）短路损耗（KW）空载电流（%）阻抗电压（%）联结组标号高压低压SZ9—500/1050010.5或60.41.045.251.24.0Yyn03.5厂用电系统设计图根据上述要求，结合本水电站为中小型水电站，以及厂用电分为6kV和380V两个电压等级的实际情况，其厂用电设计详见下图3—1。图3—1道谭水电站厂用电系统图3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）第4章短路电流分析计算4.1计算说明本计算书是道谭水电站工程初步设计阶段的电气主接线短路电流计算书，用来校验所选电气设备的热稳定强度、动稳定强度等相关参数。其中参考了《短路电流实用计算方法》[16]中的有关短路电流计算部分的相应公式及方法。4.1.1基本资料基准容量：Sj=100MVA基准电压：各级电压的平均值，即1.05倍额定电压。系统：按无穷大考虑。主变压器的选择[17]：容量的确定：采用单元接线的主变压器容量应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度；发电机的最大连续容量，扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组平均温升在标准环境温度或冷却水温度不超过650C的条件两者中的较大者选择。考虑到布置和引线的方便，连接两种升高电压母线的联络变压器一般只设置一台，最多不超过两台。为保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器来满足本侧负荷的要求，或在线路检修或故障时，通过联络变压器将剩余容量送入另一系统，联络变压器的容量一般不应小于接在两种电压母线上的最大一台机组容量；还应能满足两种电压网络在各种不同运行方式下有功功率和无功功率交换。主变压器型式和机构的选择：应考虑相数（容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330KV及以下电力系统中，考虑到经济性、运输方便性等，一般选用三绕组变压器）、绕组数与结构（双绕组、三绕组、多绕组、自耦式及低压绕组分裂式）、绕组联结组号、阻抗和调压方式、冷却方法等综合因素来确定。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）对于主变压器T1，选取110KV三相双绕组无励磁调压变压器SFP—120000/110，其相关技术参数如下表4—1。表4—1主变压器T1技术参数型号额定容量（KVA）额定电压（KV）空载损耗（KW）空载电流（%）负载损耗（KW）阻抗电压（%）联结组标号高低SFP—12000/11012000011010.51070.5542210.5YNd11根据道谭水电站的综合实际情况和主变压器的选择原则，道谭水电站主变压器的选择结果如下。对于主变压器T2和T3，选取330KV三相双绕组无励磁调压变压器SFP—120000/330其相关技术参数如下表4—2。表4—2主变压器T2、T3技术参数型号额定容量（KVA）额定电压（KV）空载损耗（KW）空载电流（%）负载损耗（KW）阻抗电压（%）联结组标号高低SFP—120000/33012000034510.51000.5635614.25YNd11对于330KV与110KV系统之间的联络变压器T4选取三相三绕组自耦变压器SFP—150000/330，其相关技术参数如下表4—3。表4—3联络变压器T4技术参数型号额定容量（KVA）额定电压（KV）空载损耗（KW）负载损耗（KW）高中低高中高低中低SFP—15000/330150000/150000/40003451211114157384106型号阻抗电压（%）联结组标号3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）高中高低中低SFP—150000/3301025.113.2YNd114.2各元件电抗标幺值的计算[18]4.2.1电抗有名值和标幺值变换的计算公式：发电机：双绕组变压器：系统：线路：三绕组变压器：式中：——变压器高中压线圈间的电压百分比；——变压器高低压线圈间的电压百分比；——变压器中低压线圈间的电压百分比。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）4.2.2各元件电抗标幺值110KV线路：330KV线路：110KV系统：330KV系统：则有：110KV侧：330KV侧：双绕组变压器：T1：T2、T3：三绕组变压器T4：发电机：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）G1、G2：G3、G4：4.3系统主接线简化图4.3.1短路点的选择根据短路点的选择应满足通过导体和电器的短路电流为最大的点作为短路计算点的原则：选择d1、d2、d3、d4四个短路点如下图4—1所示。4.3.2主接线单线图将最终选取的主接线方案转化成单线图，如图4—1。图4—1系统主接线单线图4.3.3等值电抗图由道谭水电站电气主接线图和相关参数，可由系统主接线单线图绘制电气主接线等值电抗图，如图4—2。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）图4—2系统主接线等值电抗图4.4各短路点短路电流计算4.4.1d1点短路Ⅰ、对d1点进行网络化简图4—3d1点短路电抗图13 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）对上图做进一步化简得图4—4。图4—4d1点短路电抗图2利用网络中间节点消去法得：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）Ⅱ、求取计算电抗计算公式：G1、G2：G3、G4：S1：S2：Ⅲ、短路电流周期分量标幺值系统S1、S2侧取无穷大电源，则其短路电流标幺值为：S1：S2：由计算电抗值查水轮机运算曲线得各时刻短路电流周期分量标幺值如下表4—4。表4—4d1点短路电流周期分量标幺值G1、G20.244.6473.7643.4333.2203.151G3、G41.320.7950.7800.8060.8680.868Ⅳ、各短路电流周期分量有名值短路电流周期分量任意时刻有名值计算的相关计算公式：基准电流：无限容量电源：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）有限容量电源：归算到10.5KV侧的基准电流：各支路短路电流：S1：S2：G1、G2：G3、G4：综上，d1点短路电流：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）Ⅴ、短路容量计算计算公式：S1:S2：G1、G2：G3、G4：d1点短路容量：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）Ⅵ、短路冲击电流及全电流最大有效值计算相关计算公式：三相短路冲击电流有效值：三相短路全电流最大有效值：d1点短路冲击电流及全电流最大有效值计算S1：S2：G1、G2：G3、G4：4.4.2d2点短路Ⅰ、对d2点进行网络化简3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）图4—5d2点短路电抗图Ⅱ、求取计算电抗G1、G2：G3、G4：S1：S2：Ⅲ、短路电流周期分量标幺值S1：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）S2：由计算电抗值查水轮机运算曲线得各时刻短路电流周期分量标幺值如下表4—5：表4—5d2点短路电流周期分量标幺值G1、G20.333.3852.9262.7542.8572.917G3、G40.641.6581.5591.5501.9502.137Ⅳ、各短路电流周期分量有名值归算到110KV侧基准电流：各支路短路电流：S1：S2：G1、G2：G3、G4：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）综上，d2点短路电流：Ⅴ、短路容量计算S1:S2：G1、G2：G3、G4：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）d2点短路容量：Ⅵ、短路冲击电流及全电流最大有效值计算：S1：S2:G1、G2：G3、G4：4.4.3d3点短路Ⅰ、对d3点进行网络化简3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）图4—6d3点短路电抗图Ⅱ、求取计算电抗G1、G2：G3、G4：S1：S2：Ⅲ、短路电流周期分量标幺值S1：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）S2：由计算电抗值查水轮机运算曲线得各时刻短路电流周期分量标幺值如下表下表4—6。表4—6d3点短路电流周期分量标幺值G1、G20.492.2302.0401.9882.3202.504G3、G40.303.7273.1632.9502.9702.993Ⅳ、各短路电流周期分量有名值归算到330KV侧基准电流：各支路短路电流：S1：S2：G1、G2：G3、G4：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）综上，d3点短路电流：Ⅴ、短路容量计算S1：S2：G1、G2：G3、G4：d3点短路容量：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）Ⅵ、短路冲击电流及全电流最大有效值计算S1：S2：G1、G2：G3、G4：4.4.4d4点短路Ⅰ、对d4点进行网络化简3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）图4—7d4点短路电抗图1对上图做进一步化简得图4—8利用网络中间节点消去法得：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）图4—8d4点短路电抗图2Ⅱ、求取计算电抗G1、G2：G3：G4：S1：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）S2：Ⅲ、短路电流周期分量标幺值S1：S2：由计算电抗值查水轮机运算曲线得各时刻的短路电流周期分量标幺值如下表4—7。表4—7d4点短路电流周期分量标幺值G1、G21.550.6770.6680.6940.7220.722G30.951.1181.0801.0991.3081.308G40.186.1274.6234.1003.3003.081Ⅳ、各短路电流周期分量有名值归算到10.5KV侧基准电流：各支路短路电流：S1：S2：G1、G2：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）G3：G4：综上，d4点短路电流：短路容量计算：S1:S2：G1、G2：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）G3：G4：d4点短路容量：Ⅵ、短路冲击电流及全电流最大有效值计算S1：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）S2：G1、G2：G3：G4：4.5路电流计算表根据上述短路电流的计算过程及结果，绘制出短路电流计算结果表，详见下表4—8。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）表4—8短路电流计算结果3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）第5章电气一次设备的选择5.1电气设备选择的一般原则[19]为了保证电气设备安全、可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来进行热稳定和动稳定校验。5.1.1按正常工作条件选择Ⅰ、额定电压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化。有时会高于电网的额定电压，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。通常，一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.1～1.15倍，而电网运行电压的波动范围，一般不超过电网额定电压的1.15倍。在选择电气设备时时，可按照电气设备的额定电压不应低于安装地点的电网额定电压，即。Ⅱ、额定电流电气设备的额定电流是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流，即。由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力可保持不变，故其相应回路的应为发电机、调相机和变压器额定电流的1.05倍；若变压器有可能过负荷运行时，应按过负荷确定（1.3～2倍的额定电流）；母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的；出线回路的除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。Ⅲ、环境条件对设备的影响当电气设备安装地点的环境（尤其注意小环境）条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等超过一般电气设备使用条件时，应适当采取措施。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）5.1.2按短路状态校验Ⅰ短路热稳定校验短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。满足热稳定的条件为：式中：——短路电流产生的热效应；——分别为电气设备允许通过的热稳定电流和时间。Ⅱ电动力稳定校验电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为：或式中：——三相短路时的冲击电流及最大有效值电流。——电气设备允许通过的动稳定电流幅值及有效值5.2电气设备的选择5.2.1高压断路器和隔离开关的选择[20]（1）10.5KV侧发电机G1、G2出口断路器和隔离开关的选择断路器的选择：按额定电压选择：按额定电流选择：按开断电流选择：动稳定校验：热稳定校验：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）选择10.5KV侧发电机G1、G2出口断路器为ZN63A-12/4000-50型断路器，其技术数据如下表5—1。隔离开关的选择：按额定电压选择：按额定电流选择：动稳定校验：热稳定校验：选择10.5KV侧发电机G1、G2出口隔离开关为GN25-12/4000-63型隔离开关，其技术数据如下表5—1。表5—1断路器与隔离开关技术数据及选择结果计算数据ZN63A-12/4000-50型断路器GN25-12/4000-63型隔离开关10.5KV12KV12KV2890A4000A4000A45.56KA50KA118.34KA130KA118.341KA130KA160KA由上表可知所选断路器隔离开关符合技术参数要求。（2）10.5KV侧发电机G3、G4出口断路器和隔离开关的选择断路器的选择：按额定电压选择：按额定电流选择：按开断电流选择：动稳定校验：热稳定校验：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）选择10.5KV侧发电机G1、G2出口断路器为SN4-12G/6000-80型断路器，其技术数据如下表5—2。隔离开关的选择：按额定电压选择：按额定电流选择：动稳定校验：热稳定校验：选择10.5KV侧发电机G3、G4出口隔离开关为GN25-12/6300型隔离开关，其技术数据如下表5—2。表5—2断路器与隔离开关技术数据及选择结果计算数据SN4-12G/6000-80型断路器GN25-12/6300型隔离开关10.5KV110KV110KV5780A6000A6300A33.70KA80KA90.55KA105KA90.55KA300KA250KA由上表可知所选断路器和隔离开关符合技术参数要求。（3）110KV母线两侧断路器和隔离开关的选择断路器的选择：按额定电压选择：按额定电流选择：按开断电流选择：动稳定校验：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）热稳定校验：选择110KV母线两侧断路器为SW6-110/1200-31.5型断路器，其技术数据如下表5—3。隔离开关的选择：按额定电压选择：按额定电流选择：动稳定校验：热稳定校验：选择110KV电压等级母线两侧隔离开关为GW4-110/1250型隔离开关，其技术数据如下表5—3。表5—3断路器与隔离开关技术数据及选择结果计算数据SW6-110/1200-31.5型断路器GW4-110/1250型隔离开关110KV110KV110KV560A1200A1250A7.02KA31.5KA18.10KA80KA18.10KA80KA50KA由上表可知所选断路器隔离开关符合技术参数要求。（4）330KV母线两侧断路器和隔离开关的选择断路器的选择：按额定电压选择：按额定电流选择：按开断电流选择：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）动稳定校验：热稳定校验：选择330KV电压等级母线两侧断路器为SW6-330Ⅰ/1600-31.5型断路器，其技术数据如下表5—4。隔离开关的选择：按额定电压选择：按额定电流选择：动稳定校验：热稳定校验：选择330KV电压等级母线两侧隔离开关为GW11-330/1600型隔离开关，其技术数据如下表5—4。表5—4断路器与隔离开关技术数据及选择结果计算数据SW6-330Ⅰ/1600-31.5型断路器GW11-330/1600型隔离开关330KV330KV330KV370A1600A1600A3.82KA31.5KA9.85KA80KA9.85KA80KA100KA由上表可知所选断路器隔离开关符合技术参数要求。5.2.2互感器的选择[21]Ⅰ、电流互感器的选择电流互感器的选择原则a、种类和型式的选择：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）选择电流互感器时，应根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式等）选择其型式。当一次电流较小（在以下）时，宜优先采用一次绕组多匝式，以提高准确度；当采用弱电控制系统或配电装置距离控制室较远时，为能减小电缆截面，提高带二次负荷能力及准确级，二次额定电流应尽量采用1A。而强电系统用5A。b、一次回路额定电压和电流的选择：一次回路额电电压UN和电流应满足，。为确保所供仪表的准确度，电流互感气的一次侧额定电流应尽可能与最大工作电流接近。c、准确级和额定容量的选择：为了保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确级不得低于所供测量仪装于重要回路（如发电机、调相机、变压器等）中的电流互感器的准确级不应低于0.5级；对测量精度要求较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500KV级宜采用0.2级；供只需估计电参数仪表的电流互感器可用级。当所供仪表要求不同准确级时，应按相应最高级别来确定电流互感器的准确级。互感器按选定准确级所规定的额定容量应大于或等于二次侧所接负荷，即。一般常用型式为：低压配电屏和配电装置中，采用LQ线圈式和LM母线式；6-20KV户内配电装置和高压开关柜中，常用LD单匝贯穿式或复匝贯穿式；发电机回路或2000A以上回路，可采用LMC，LMZ，LAJ，LBJ变压器套管，穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节省占地和减小投资。d、电流互感器的校验热稳定校验：只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的热稳定电流或一次额定电流的倍数来表示，热稳定校验式为：或动稳定校验：动稳定校验包括由同一相的电流相互作用产生的内部电动力校验，以及不同相的电流相互作用产生的外部电动力校验。显然，多匝式一次绕组主要经受内部电动力；单匝式一次绕组不存在内部电动3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）力，则电动力稳定性为外部电动力决定。内部动稳定校验式为：或式中：、——电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，由制造厂提供。互感器的校验（1）10.5KV侧发电机G1、G2出口电流互感器的选择：a、型号的选择：选择LZZBJ12-10C型电流互感器，其参数如下表5—5。表5—5电流互感器LZZBJ12-10C技术数据型号额定电压（KA）额定电流比（KA）级次组合1s热稳定电流（KA）动稳定电流（KA）LZZBJ12-10C10.53150/50.2/0.5/10P100200b、按额定电流选择：根据发电机容量50MVA，额定电压10.5KV，则发电机的出口工作电流，所选电流互感器一次额定电流为3150A，满足该水电站一次负荷电流变化的要求。c、按动稳定校验：LZZBJ12-10C型电流互感器的动稳定电流为200KA，大于该水电站发电机出口处的冲击电流118.34KA，满足动稳定要求。d、按热稳定校验：LZZBJ12-10C型电流互感器的周期分量热效应为10.5.5.周期分量热效应为，大于该水电站发电机出口处的周期分量热效应值，满足热稳定要求。（1）10.5KV侧发电机G3、G4出口电流互感器的选择：a、型号的选择：选择LZZBJ18-10/185H/4S型电流互感器，其参数如下表5—6。表5—6电流互感器LZZBJ18-10/185H/4S技术数据型号额定电压（KV）额定电流比（A）级次组合1S热稳定电流（KA）动稳定电流（KA）LZZBJ18-10/185H/4S10.56000/50.2/0.5/10P101403503 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）b、按额定电流选择：根据发电机容量100MVA，额定电压10.5KV，则发电机的出口工作电流为，所选电流互感器一次额定电流为6000A，满足该水电站一次负荷电流变化的要求。c、按动稳定校验：LZZBJ18-10/185H/4S型电流互感器的动稳定电流为350KA，大于该水电站发电机出口处的冲击电流95.50KA，满足动稳定要求。d、按热稳定校验：LZZBJ18-10/185H/4S型电流互感器的周期分量热效应为，大于该水电站发电机出口处的周期分量热效应值，满足热稳定要求。（3）110KV侧电流互感器的选择：a、型号的选择：选择型号为LCW-110型电流互感器，其技术参数如下表5—7。表5—7电流互感器LCDW-110技术数据型号额定电压（KV）额定电流比（A）级次组合1S热稳定倍数动稳定倍数LCW-110110600/5D/175150b、按额定电流选择：根据道谭水电站该母线侧发电机总容量100MVA，额定电压为110KV，则主变压器侧110KV的工作电流为，所选电流互感器一次额定电流为600A，满足该水电站一次负荷电流变化的要求。c、按动稳定校验：LCW-110型电流互感器的动稳定电流为，大于该水电站110KV系统侧处的冲击电流18.10KA，满足动稳定要求。d、按热稳定校验：LCW-110型电流互感器的热稳定电流为，周期分量热效应为3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）大于该水电站110KV系统侧处处的周期分量热效应值，满足热稳定要求。（4）330KV侧电流互感器的选择：a、型号的选择：选择型号为LB-330GY型电流互感器，其技术参数如下5—8。表5—8电流互感器LB-330GY技术数据型号额定电压（KV）额定电流比（KA）级次组合短时热稳定电流（KA）动稳定电流（KA）LB-330GY3300.5/B2/B1(3s)b、按额定电流选择：根据道谭水电站该母线侧发电机总容量2×100MVA，额定电压为330KV，则主变压器330KV侧的工作电流为，所选电流互感器一次额定电流为600A，满足该水电站一次负荷电流变化的要求。c、按动稳定校验：LB-330GY型电流互感器的动稳定电流为，大于该水电站330KV系统侧处的冲击电流10.53KA，满足动稳定要求。d、按热稳定校验：LB-330GY型电流互感器的热稳定电流为KA，大于该水电站330KV系统侧处处的热稳定电流4.09KA，满足热稳定要求。Ⅱ电压互感器的选择电压互感器的选择原则a、种类、型式的选择：3～20kv屋内配电装置，宜采用油浸绝缘结构，也可采用树脂胶注绝缘结构的电磁式电压互感器。110～220kv配电装置，宜采用电容式或电磁式电压互感器。为避免铁磁谐振，当容量和准确级满足要求时，宜采用电容式。b、一次额定电压和二次额定电压的选择：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）电压互感器的一次绕组的额定电压必须与实际承受的电压相符。电压互感器二次绕组额定电压通常是额定电压为100V的仪表和继电器的电压绕组使用。显然，单个单相式电压互感器的二次绕组电压为100V，而其余可获得相间电压的连接方式，二次绕组电压为100/；电压互感器开口三角形的辅助绕组电压用于35KV及以下中性点不接地系统的电压为100/3，而用于110KV及以上的中性点接地系统为100V。c、容量和准确级的选择：根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的接线方式，并尽可能将负荷均分布在各相上，然后计算各项负荷大小，按照所接仪表的准确级和容量，选择互感器的准确级和额定容量。（1）10.5KV侧电压互感器的选择发电机端一般装设2组电压互感器：一组（3只单相、双绕组）工自动调节励磁装置，采用JSJW-10；另一组供测量仪表检测同期、保护用，采用JDZJ-10，其技术参数如下5—9。（2）110KV侧电压互感器的选择在母线（包括旁路母线）、出线处均应装设电压互感器，根据电压等级，拟选用电压互感器型号为：YDR-110，其技术参数如下5—9。（3）330KV侧电压互感器的选择在母线（包括旁路母线）、出线处均应装设电压互感器，根据电压等级，拟选用电压互感器型号为：YDR-330，其技术参数如下5—9。表5—9各电压侧电压互感器型号及其相关参数电压等级型号额定变比10.5KVJDZJ-1010.5KVJSJW-10110KVYDR-110330KVYDR-3303 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）5.2.3母线的选择[22]母线选型及原则导体通常由铜、铝、铝合金级钢材制成，载流导体一般使用铝或铝合金材料。纯铝的成型导体一般为矩形、槽型和管型。由于纯铝的管型导体机械强度稍低，110kV及以上配电装置敞露布置时不宜采用。铝合金导体由铝猛合金和铝镁合金两种，形状均为管型。铝猛合金导体载流量大，但强度差，采用一定的补偿措施后可广泛使用；镁铝合金机械强度大，但载流量小，主要缺点是焊接困难，因此使用受限制。母线选择的条件a、按导体长期发热允许电流选择，即：式中：——导体所在回路中最大持续工作电流；——在额定环境温度时导体允许电流；K——与实际环境温度和海拔有关的综合校正系数。b、按经济电流密度选择式中：——导体所在回路中最大持续工作电流；——将有一个年计算费用最低的电流密度，称为经济电流密度；——导体的经济截面。c、.热稳定校验由短路热稳定决定的导体最小截面为：式中：C——热稳定系数；——短路电流热效应。（1）10.5KV侧发电机G1、G2出口侧导线的选择：a、母线类型的选择：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）最大持续工作电流：年负荷利用小时数：查表可得到紧急电流密度导体的经济截面为：发电机G1、G2出口处的导线选择矩形铝导线，其技术数据如下表5—10。表5—1010.5KV侧发电机G1、G2出口侧母线技术数据导体尺寸（mm）四条平放长期允许载流量（A）导体截面（mm2）32003359b、按母线长期发热允许电流选择：发电机出口的长期工作电流为，所选母线的长期允许电流为3359A，故，满足母线长期工作电流要求。c、热稳定校验：查表可得，当铝锰合金的温度为700C时，其短路发热热稳定系数C=87，由短路时发热的计算公式可得到短路热稳定决定的导体最小截面为：所选母线截面为3200mm2，大于热稳定最小截面981.44mm2，满足热稳定校验要求。（2）10.5KV侧发电机G3、G4出口侧导线的选择：a、母线类型的选择：最大持续工作电流：年负荷利用小时数：查表可得到紧急电流密度3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）导体的经济截面为：10.5KV发电机出口处的母线选择槽型导线，其技术数据如下表5—11。表5—1110.5KV侧发电机G3、G4出口侧母线技术数据截面尺寸（mm）双槽导体截面（mm2）700C载流量（A）hbcr20090101468707550b、按母线长期发热允许电流选择：发电机出口的长期工作电流为，所选母线的长期允许电流为7550A，故，满足母线长期工作电流要求。c、热稳定校验：查表可得，当铝锰合金的温度为700C时，其短路发热热稳定系数C=87，由短路时发热的计算公式可得到短路热稳定决定的导体最小截面为：所选母线截面为6870mm2，大于热稳定最小截面742.14mm2，满足热稳定校验要求。（3）110KV侧主母线的选择：a、母线类型的选择：最大持续工作电流：年负荷利用小时数：查表可得到紧急电流密度导体的经济截面为：110KV电压等级侧主母线选择LF21(3A21)-φ80/72型铝锰合金管型线，其技术数据如下表5—12。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）表5—12110KV侧主母线技术数据规格（mm）导体截面（mm2）700C载流量（A）φ80/729552100b、按母线长期发热允许电流选择：发电机出口的长期工作电流为，所选母线的长期允许电流为2100A，故，满足母线长期工作电流要求。c、热稳定校验：查表可得，当铝锰合金的温度为700C时，其短路发热热稳定系数C=87，由短路时发热的计算公式可得到短路热稳定决定的导体最小截面为：所选母线截面为955mm2，大于热稳定最小截面164.32mm2，满足热稳定校验要求。d、电晕电压校验因为晴天不可出现可见电晕要求管型母线最小截面为，选择管型母线的截面为，满足电晕电压校验要求。（4）330KV侧主母线的选择：a、母线类型的选择：最大持续工作电流：年负荷利用小时数：查表可得到紧急电流密度导体的经济截面为：330KV电压等级侧主母线选择LF21(3A21)-7φ0/64型铝锰合金管型线，其技术数据如下表5—13：表5—13110KV侧主母线技术数据规格（mm）导体截面（mm2）700C载流量（A）φ70/6463115603 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）b、按母线长期发热允许电流选择：发电机出口的长期工作电流为，所选母线的长期允许电流为1560A，故，满足母线长期工作电流要求。c、热稳定校验：查表可得，当铝锰合金的温度为700C时，其短路发热热稳定系数C=87，由短路时发热的计算公式可得到短路热稳定决定的导体最小截面为：所选母线截面为631mm2，大于热稳定最小截面82.85mm2，满足热稳定校验要求。d、电晕电压校验：因为晴天不可出现可见电晕要求管型母线最小截面为φ50，选择管型母线的截面为φ70，满足电晕电压校验要求。5.2.4避雷器的选择[23]（1）10.5KV侧避雷器的选择a、避雷器型号的选择：选择YH5WZ-17/45.0型避雷器，其参数如下表5—14：表5—14避雷器YH5WZ-17/45.0技术数据型号系统标称电压（KV）避雷器额定电压（KV）持续运行电压（KV）陡波冲击电流残压（KV）雷电冲击电流残压（KV）操作冲击电流残压（KV）YH5WZ-17/45.0101713.651.845.038.3b、按额定电压选择：10KV系统最高电压为11.5KV，避雷器相对地电压为，所选避雷器额定电压为17KV，大于8.6KV，满足额定电压要求。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）c、按持续运行电压选择：10KV系统相电压为，所选避雷器持续运行电压有效值为13.6KV，大于6.64KV，满足持续运行电压要求。d、按雷电冲击残压选择：10KV发电机额定电流冲击（内外绝缘）耐受电压峰值75KV，避雷器标称放电电流引起的雷电冲击残压为：，即雷电冲击电流残压不得超过53.57KV，所选避雷器雷电冲击电流下残压（峰值）不大于45.0KV，该值小于53.57KV，故满足雷电冲击电流下残压的要求。e、按陡波冲击电流选择：10KV发电机的内绝缘截断雷电冲击耐受电压为75KV，其陡波冲击电流下残压为：，即陡波冲击电流残压不得超过53.57KV，所选避雷器陡波冲击电流下残压（峰值）不大于51.8KV，该值小于53.57KV，故满足陡波冲击电流下残压的要求。（2）110KV侧避雷器的选择：a、避雷器型号的选择：选择YH10W-110/260型避雷器，其参数如下表5—15：表5—15避雷器YH10W-110/260技术数据型号系统标称电压（KV）避雷器额定电压（KV）持续运行电压（KV）陡波冲击电流残压（KV）雷电冲击电流残压（KV）操作冲击电流残压（KV）YH10W-110/26011010078291260221b、按额定电压选择：110KV系统最高电压为126V，避雷器相对地电压为，所选避雷器额定电压为100KV，大于94.5KV，满足额定电压要求。c、按持续运行电压选择：110KV系统相电压为3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文），所选避雷器持续运行电压有效值为78KV，大于72.75KV，满足持续运行电压要求。d、按雷电冲击残压选择：110KV侧主变压器额定电流冲击（内外绝缘）耐受电压峰值450KV，避雷器标称放电电流引起的雷电冲击残压为：，即雷电冲击电流残压不得超过321KV，所选避雷器雷电冲击电流下残压（峰值）不大于260KV，该值小于321KV，故满足雷电冲击电流下残压的要求。e、按陡波冲击电流选择：110KV侧主变压器的内绝缘截断雷电冲击耐受电压为550KV，其陡波冲击电流下残压为：，即陡波冲击电流残压不得超过393KV，所选避雷器陡波冲击电流下残压（峰值）不大于291KV，该值小于393KV，故满足陡波冲击电流下残压的要求。（3）330KV侧避雷器的选择：a、避雷器型号的选择：选择YH10W-330/260型避雷器，其参数如下表5—16：表5—16避雷器YH10W-330/260技术数据型号系统标称电压（KV）避雷器额定电压（KV）持续运行电压（KV）陡波冲击电流下残压（KV）雷电冲击电流下残压（KV）操作冲击电流下残压（KV）YH10W-330/727330300210814727618b、按额定电压选择：330KV系统最高电压为363KV，避雷器相对地电压为，所选避雷器额定电压为300KV，大于272.25KV，满足额定电压要求。c、按持续运行电压选择：330KV系统相电压为，所选避雷器持续运行电压有效值为210KV，大于209.58KV，满足持续运行电压要求。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）d、按雷电冲击残压选择：330KV侧主变压器额定电流冲击（内外绝缘）耐受电压峰值1050KV，避雷器标称放电电流引起的雷电冲击残压为：，即雷电冲击电流残压不得超过750KV，所选避雷器雷电冲击电流下残压（峰值）不大于727KV，该值小于750KV，故满足雷电冲击电流下残压的要求。e、按陡波冲击电流选择：330KV侧主变压器的内绝缘截断雷电冲击耐受电压为1050KV，其陡波冲击电流下残压为：，即陡波冲击电流残压不得超过840KV，所选避雷器陡波冲击电流下残压（峰值）不大于814KV，该值小于840KV，故满足陡波冲击电流下残压的要求。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）第6章发电机继电保护6.1概述6.1.1继电保护的基本作用[24]继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统的可靠运行。6.1.2继电保护的基本原理[25]为了完成机电保护所担负的任务，要求它能正确区分电力系统正常运行状态与故障状态或不正常运行状态，可根据电力系统发生故障或不正常运行状态前后的电气物理量变化特征构成机电保护装置。电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征如下：（1）电流增大短路时，故障点与电源之间的电器元件上的电流，将由负荷电流值增大到远远超过额定负荷电流。（2）电压降低系统发生相间短路或接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值均下降，且越靠近短路点，电压下降越多，短路点电压最低可降至零。（3）电压与电流之间的相位角发生变化正常运行时，同相电压与电流之间的相位角即负荷的功率因数角，一般约为20度；三相金属性短路时，同相电压与电流之间的相位角即阻抗角，对于架空线路，一般约为60—85度；而在反方向三相短路时，电压与电流之间的相位角为180+（60—85）度。（4）测量阻抗发生变化测量阻抗即为测量点（保护安装处）电压与电流向量的比值。以线路故障为例，3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）正常运行时，测量阻抗为符合阻抗，金属性短路时，测量阻抗为线路阻抗，故障后测量阻抗模值显著减小，而阻抗角增大。（5）出现负序和零序分量正常运行时，系统只有正序分量，当发生不对称短路时，将出现正序和零序分量。（6）电器元件流入河流出电流的关系发生变化对任意正常运行的电器元件，根据基尔霍夫定律，其流入电流应等于流出电流，但原件内部发生故障时，其流入电流不等于流出电流。利用故障时电气量的变化特征，可以构成各种作用原理的机电保护。这些继电保护既可作为基本的机电保护元件，也可通过它们作进一步逻辑组合，构成更为复杂的继电保护。除了反映各种工频电气量的保护外，还有反映非工频电气量的保护。6.1.3继电保护的基本要求[26]电力系统继电保护应满足四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。这些要求之间有的相辅相成，有的相互制约，需要针对不同的使用条件，分别地进行协调。6.1.4继电保护装置的组成测量部分：是测量被保护元件工作状态的一个或几个物理量，并和已给的整定值进行比较，从而判断保护是否应该启动。逻辑部分：根据测量部分各输出量的大小、性质、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的逻辑程序工作，最后传到执行部分。执行部分：根据逻辑部分输送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。6.2发电机保护6.2.1发电机故障和非正常运行状态[27]3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）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一个十分贵重的电气元件，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。发电机的故障类型主要有：(1)定子绕组相间短路。(2)定子一相绕组内的匝间短路。(3)定子绕组单相接地。(4)转子绕组一点接地或两点接地。(5)转子励磁回路励磁电流异常下降或完全消失。发电机的不正常运行状态主要有：(1)由于外部短路引起的定子绕组过电流；(2)由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷；(3)由外部不对称短路或不对称负荷（如单相负荷、非全相运行等）而引起的发电机负序过电流和过负荷；(4)由于突然甩负荷而引起的定子绕组过电压；(5)由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷；(6)由于汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率等。根据发电机的容量和电压等级查阅2000年第二版的《电力系统继电保护规定汇编》中‘继电保护和安全自动装置技术规程’所述的发动机保护及变压器保护规程进行保护的配置。6.2.2发电机保护装设类型[28]发电机是电力系统的核心，完善的继电保护装置主要包括：反映相间短路的纵联差动保护；反映定子绕组匝间短路的匝间短路保护；反应定子单相接地短路的定子接地保护；反应发电机外部相间短路的后备保护及过负荷保护；反映励磁回路接地的励磁回路一点和两点接地保护；反映低励磁或欠磁的失磁保护；反应定子绕组过电压的过电压保护；反映发电机失步的失步保护；反映逆功率的逆功率保护；反映低频率的低频率保护；反映定子铁芯过励磁的过励磁保护等。（1）对1MW3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）以上发电机的定子绕组及其引出线的相间短路，应装设纵差动保护。（2）对直接连于母线的发电机定子绕组单相接地故障，当单相接地故障电流（不考虑消弧线圈的补偿作用）大于规定的允许值时，应装设有选择性的接地保护装置。（3）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侧有分支引出端时，应装设横差保护。（4）对于发电机外部短路引起的过电流，可采用下列保护方式，负序过电流及单元件低电压过电流保护，一般用于50MW以上的发电机（5）对于由不对称负荷或外部不对称短路而引起的负序过电流，一般在50MW及以上的发电机上装设负序过电流保护（6）对于由对称负荷引起的发电机定子绕组过电流，应装设接于一相电流的过负荷保护。（7）对于水轮发电机定子绕组过电压，应装设带延时的过电压保护。（8）对于发电机励磁回路的一点接地故障，对1MW及以下的小型发电机可装设定期检测装置；对1MW以上的发电机应装设专用的励磁回路一点接地保护。6.2.3发电机保护配置针对上述故障类型及不正常运行状态，按继电保护和安全自动装置技术规程DL400—91规定，道谭水电站各发电机应装设以下继电保护装置。发电机继电保护配置见表6-1。表6-1发电机继电保护配置序号发电机故障类型发电机G1、G2保护配置发电机G3、G4保护配置1定子绕组及其引出线的相间短路纵差动保护纵差动保护2定子绕组的匝间短路横差动保护横差动保护3定子绕组单相接地故障零序电压保护100%定子接地保护4由外部短路引起的过电流负序过电流及单相式低电压起动过电流保护负序过电流及单相式低电压起动过电流保护3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）5对称负荷引起的定子绕组过电流过负荷保护过负荷保护6水轮机定子绕组过电压过电压保护过电压保护7转子一点接地转子一点接地保护转子一点接地保护8励磁电流异常下降或完全消失失磁保护失磁保护6.3发电机保护原理[29-30]6.3.1纵差动保护原理纵差动保护应快速而灵敏的切除发电机内部所发生的故障，是发电机相间短路故障的主保护。同时，在正常运行及外部故障时，又能保证动作的选择性和工作的可靠性。满足这些要求是确定纵联差动保护整定值的原则。保护装置的测量元件反应被保护设备两端的电量，正确判断保护范围区内和区外的故障。用比较被保护设备各端电流大小和相位差的方法而构成的纵连差动保护。图6—1发电机纵联差动保护原理图对于大容量的发电机，为减少故障发生于发电机中性点附近而出现的纵差动保护的死区，将纵联保护的动作电流降低，提高保护动作的灵敏性，并保证在区外短路时保护可靠不误动。考虑到不平衡电流随着流过电流互感器TA电流的增加而增加，广泛3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）采用性能更好的比率制动式纵差动保护，使其动作值随着外部短路电流的增大而自动增大6.3.2横差动保护原理大容量发电机，由于额定电流很大，其每相都是由两个或多个并联的绕组组成。正常运行的时候，各绕组中的电动势相等，流过相等的负荷电流。而当任一绕组发生匝间短路时，绕组中的电动势就不再相等，就会出现因电动势差而在各绕组间产生均衡电流。利用这个环流，可以实现对发电机定子绕组匝间短路的保护，即横差动保护。横差动保护的两种接线方式：一种是每相装设两个电流互感器和一个继电器构成单独的保护。这样，三相共需要六个互感器和三个继电器。这种方式接线复杂，保护中的不平衡电流较大，在实际中已经很少采用。目前广泛应采用的接线方式是只用一个互感器装于发电机两组星形中点的连线上，其本质是把一半绕组的三相电流之和去与另一半绕组三相电流之和进行比较。这种接线方式没有由于互感器误差所引起的不平衡电流，其起动电流比较小，灵敏度高，且接线非常简单。6.3.3发电机定子单相接地保护根据安全的要求发电机外壳都是接地的，因此，定子绕组因绝缘破坏而引起的单相接地故障比较普遍。当接地电流比较大，能在故障点引起电弧时，将使绕组的绝缘和定子铁心烧坏，并且也容易发展成相间短路，造成更大的危害。对直接与主变压器连接的大型发电机定子单相接地保护，要求能够检测出发电机中性点附近的接地故障，即保护范围应为100%；对于水内冷发电机，还进一步要求能够检测出靠近中性点的绕组绝缘下降，即保护应具有较高的灵敏度（以故障点对地的过渡电阻值表示），因为在中性点附近有漏水缺陷时，使绝缘水平降低，而持续地漏水又有可能损坏同一线槽或相邻槽中线棒的绝缘，形成匝间或相间短路。如在靠近出线端发生接地故障，由于发电机中性点对地电压升高，使中性点附近绝缘水平降低的部分发生闪络，从而引起两点接地故障，发电机遭受严重损坏3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）6.3.4发电机零序电压保护原理对发电机－变压器组单元接线，由于发电机电压网络的中性点通常不接地或经消弧线圈接地，其接地电流均小于5A，故保护装置一般作用于信号。发电机电压侧的接地保护广泛采用基波零序电压保护，用一个过电压继电器连接在发电机端电压互感器的开口三角形二次绕组上。6.3.5发电机负序过电流及低电压起动的过电流保护原理当电力系统中发生不对称短路或正常运行情况下三相负序不平衡时，在发电机定子绕组中将出现负序电流，此电流在发电机空隙中建立的负序旋转磁场相对于转子为两倍的同步转速。因此将在转子绕组，阻尼绕组以及转子铁心等部件上感应的倍频电流。针对上述情况而装设的发电机负序过电流保护实际上是针对定子绕组电流不平衡而引起转子过热的一种保护。考虑到发电机正常运行时由于负荷不对称而在定子绕组中有负序电流产生，制造厂对发电机的长期允许负序电流有一定的范围，故要求负序电流保护还应起到监视发电机负序过负荷的作用，负序过负荷时，保护动作，并经过较长的延时作用于信号。由于三相短路无负序电流，故需加一相的低电压起动的过电流保6.3.6发电机定子绕组过负荷保护发电机过负荷通常是由于系统中切除了电源；生产过程中出现的短时冲击性负荷；大型电动机自起动；发电机强行励磁；失磁运行；同期误操作及振荡等原因引起的。对于中小容量的发电机，过负荷保护可由一只按相电流的电流继电器和一只时间继电器构成，它只动作于信号。6.3.7发电机过电压保护水轮发电机在突然甩负荷时，由于调速器动作缓慢，转数迅速上升，发电机端电压急剧升高，甚至超出额3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）定电压2倍左右，为防止发电机绕组绝缘遭到破坏，应在水轮机上装过电压保护。6.3.8发电机转子一点接地保护发电机转子回路发生一点接地时，由于不能构成电流的通路，实际上在接地点没有电流通过，因此励磁回路仍可保持正常运行。如发电机转子回路发生一点接地后不及时处理而发展为两点接地时，就会产生严重后果。6.3.9发电机失磁保护发电机失磁是指发电机的励磁电流全部消失。失磁的主要原因有：励磁供电电源故障、励磁绕组开路或短路、自动灭磁开关误跳闸、自动励磁调节装置故障以及运行人员误操作等。发电机失磁通常是指发电机励磁异常下降或励磁完全消失的故障。励磁异常下降是指发电机励磁电流的降低超过了静态稳态稳定极限所允许的程度，使发电机稳定运行遭到破坏。造成励磁异常下降的原因通常是由于主励磁机或付励磁机故障；半导体励磁系统中部分元件损坏造成自动调节系统的不正确动作，以及操作上的过量调整等。励磁异常下降的特点是励磁电压很低，但励磁电流不为零。励磁消失就是发电机失去励磁电源，他属于励磁异常下降的一种极端情况。引起发电机失磁的原因，不外是由于励磁回路开路，例如自动灭磁开关误跳闸、励磁绕组短路或付励磁机励磁电源消失等。发电机失磁后，对电力系统本身产生的不利影响：使系统出现无功功率缺额。如果系统的无功功率储备不足，则将引起系统电压下降，甚至会使电力系统因为电压崩溃而瓦解；造成其它发电机过电流。为了供给失磁发电机无功功率，可能造成其它发电机过电流。失磁发电机容量在系统中所占比重越大，这种过电流越严重。如果过电流的发电机保护动作跳闸，则会使无功功率缺额更大，造成系统电压进一步下降，严重时会因为电压崩溃而瓦解。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）发电机失磁对发电机本身也有危害。由于转子损耗增大而造成转子局部过热。发电机异步运行时，转子的容许损耗不得超过励磁机的额定有功功率。发电机受交变的异步力矩的冲击而发生振动。发电机的磁路越不对称，则交变的异步力矩越大，发电机的振动就越厉害。实际运行的转差率越大，振动也越厉害6.4微机保护装置的选择[31]根据到谭水电站原始资料分析，以及发电机保护的原理及配置原则，发电机G1、G2、G3、G4选择微机保护装置为WFB820A。WFB-820A系列微机发电机保护测控装置是许继最新推出的系列产品之一，为用户提供的具有高品质、高性价比的保护测控一体化装置。WFB-820A系列微机发电机保护测控装置主要应用于100MW以下的发电机，完成发电机的保护和测控功能。WFB-821A装置实现发电机差动、横差等主保护功能，WFB-822A装置实现发电机的异常、后备、非电量保护及测量、控制功能，可满足主保护、后备保护和异常保护合理分开且相互独立的配置要求，可配合电厂自动化系统完成相应的自动化功能。6.5发电机G1、G2定值整定[32-33]6.5.1纵差保护的整定（1）发电机额定电流一次额定电流：二次额定电流：式中：为发电机额定容量；为发电机功率因数。为发电机机端额定线电压。为发电机一次额定电流；为电流互感器变比。（2）最小动作电流的整定：或：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）式中：为可靠系数，取1.5；为发电机一次额定电流；为发电机额定负荷状态下，实测差动保护中的不平衡电流。根据上面计算计算值一般偏小，因此，一般也可取最小制动电流：一般取最大制动电流：一般取差动保护的最小动作电流和最小制动电流的定值是标么值（以额定电流为基准）。（3）比率制动系数的整定发电机外部短路，差动保护的最大不平衡电流：式中：为非周期分量系数，取1.5～2.0；为互感器同型系数，取0.5；为互感器比误差系数，取0.1；为最大外部三相短路电流周期分量的二次电流值。按最大外部短路电流下差动保护不误动为条件，对应的最大动作电流二次电流值为：式中：为可靠系数，取1.3～1.5。比率制动系数为：按上述原则整定的比率制动特性，当发电机机端两相金属性短路时，差动保护的灵敏系数一定满足的要求。6.5.2横差动保护的整定横差保护动作电流值整定式中：为可靠系数，取1.3~1.5；为暂态系数取2；为最大外部短路电流时横差TA二次侧输出端的基波零序不平衡电流；3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）为最大外部短路电流时横差TA二次侧输出端（未经过三次谐波阻波器过滤的）三次谐波不平衡电流；及都可通过机端常规短路试验（）曲线的延伸而获得；为三次谐波滤过比，保护装置。由上式计算出的值可作为保护实际动作电流一段定值，延时一般可整定为1.0s或根据经验值设定；二段保护作为速动段，动作值可整定为1.5～2.0倍的或根据经验调整。6.5.3发电机复压过电流保护（1）低电压元件整定：低电压元件为最小线电压，按躲过最低运行电压整定：式中：为发电机机端额定电压；为电压互感器变比。灵敏系数按主变压器高压侧母线三相短路的条件校验。式中：为主变高压侧母线金属性三相短路时的最大短路电流；为变压器电抗，取。查变压器手册可知要求灵敏系数。低电压元件的灵敏系数不满足要求时，可在主变压器高压侧增设低电压元件。（2）负序电压元件整定负序电压元件应按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，一般取：灵敏系数按主变压器高压侧母线两相短路的条件校验。式中：为主变高压侧母线两相短路时，保护安装处的最小负序电压。一般取0.19～0.2。要求灵敏系数。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）（3）过流元件整定计算电流元件按躲过最大负荷电流整定，电流元件的动作电流按发电机额定负荷下可靠返回的条件整定：式中：为可靠系数，取1.3～1.5；为返回系数，取0.85～0.95；为发电机一次额定电流；为电流互感器变比。灵敏系数按主变压器高压侧母线两相短路的条件校验。式中：为主变高压侧母线两相短路时，流过保护的最小短路电流一般取。要求灵敏系数。6.5.4定子接地保护基波零序过电压保护整定：定值零序电压原则上按躲过正常运行时机端三相电压互感器开口三角绕组的最大不平衡基波零序电压整定，工程应用中整定值须躲过系统高压侧和厂变低压侧接地短路时传递到发电机侧的最大零序不平衡电压。保护经延时动作于跳闸或信号，延时时间一般应大于高压侧接地后备保护（或其它方向选择接地保护）的最大延时时间。动作判据为：，保护延时动作；式中：为基波零序电压，TV则取机端自产零序电压，带TV异常闭锁；为基波零序电压整定值。三次谐波定子接地保护动作判据为：式中：分别为发电机机端自产和中性点TV输出中的三次谐波分量，装置显示和动作报告中的发电机中性点零序电压（基波和三次谐波）值均是采样值。为机端和中性点TV3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）的变比调整系数，即装置定值中的“中性点TV变比”，根据装置实际参数整定，为“谐波比系数”，有“并网前谐波比系数”、“并网后谐波比系数”两套定值，根据机组并网前和并网后装置实测的最大三次谐波电压比分别整定，采用断路器辅助接点自动切换定值。基波零序电压判据和三次谐波判据各有独立，基波零序电压判据可作用于跳闸，三次谐波判据作用于发信号。6.5.5转子接地保护转子一点接地保护整定：接地电阻整定值取决于正常运行时转子回路的绝缘水平。保护采用乒乓式原理，一般接地电阻高定值可整定为10kΩ及以上，延时5s~10s；接地电阻低定值可整定为10kΩ及以下，延时5s~10s。转子两点接地保护整定：转子一点接地保护动作后保护装置自动投入转子两点接地保护。转子两点接地保护接地位置变化动作值一般可整定5%~10%，延时一般可整定为1.0s~3.0s。6.5.6过负荷保护发电机过负荷保护主要保护发电机定子绕组的过负荷或外部故障引起的定子绕组过电流，接成三相式，取其中的最大相电流判别，由定时限告警和反时限过负荷、过负荷速断段三部分组成。（1）定时限告警电流按发电机长期允许的负荷电流能可靠返回的条件整定。式中：为可靠系数，取1.05；为发电机一次额定电流；为电流互感器变比为返回系数，取0.85～0.95，条件允许时取较大值；（2）定时限延时：保护延时按躲过后备保护的最大延时整定，一般取1.0~5S。（3）反时限过负荷特性反时限过流按定子绕组允许的过负荷能力整定，由电机制造厂家提供的定子绕组允许的过负荷能力确定。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）（4）反时限启动电流反时限启动电流按与定时限过负荷保护配合的条件整定：式中：为定时限启动电流定值；为配合系数，取1.05。（5）反时限延时上限反时限上限设保护最小延时，与快速保护配合。反时限延时上限电流按机端三相金属性短路条件整定：式中：为饱和系数，取0.8；为发电机一次额定电流；为电流互感器变比；为发电机次暂态电抗(非饱和值)，标么值。当短路电流小于时，保护按反时限动作特性动作。保护不考虑在灵敏度和动作时限方面与其它相间短路保护的配合。过负荷速动段按严重过负荷电流判别门槛设定，电流值可根据发电机过负荷曲线的某一特定值确定，用以减少过负荷大电流的持续时间，保护可短延时跳闸。6.5.7失磁保护（1）静稳阻抗整定：阻抗扇形圆动作判据匹配发电机静稳边界圆，采用0°接线方式水轮机：式中：为的铭牌值；为的铭牌值；为电压互感器变比；为电流互感器变比。（2）异步阻抗整定：“稳态异步阻抗Z2”判据整定计算采用：（3）励磁低电压整定：一般可按0.8倍空载励磁电压整定，为了保证在机组空载运行、轻载运行情况下失磁时保护能可靠动作，或为了全失磁及严重部分失磁时保护能较快出口，附加装设整定值为固定值的励磁低电压判据，其动作方程为：。式中，3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）为励磁低电压动作整定值，一般可取。（4）机端低电压整定：发电机失磁后，引起机端电压降低，进而可能引发局部电网电压崩溃，因此，在失磁保护配置方案中，设有发电机机端低电压判据，即，可取0.8~0.9。可按厂用电要求或对系统电压的影响，综合考虑整定。（5）保护延时整定：主要考虑阻抗躲过区外系统振荡的影响来整定，一般取3~4S。6.5.8过电压保护动作电压的整定：定子过电压保护定值，应根据发电机制造厂提供的允许过电压能力或定子绕组绝缘状况决定。式中：为发电机机端额定电压；为电压互感器变比。保护延时按设备承受能力或按经验值整定。WFB82A装置保护定值见表6—2。6.6发电机G3、G4定值整定由于发电机G3、G4与发电机G1、G2采用相同的微机保护装置WFB820A，因此发电机G3、G4的整定与发电机G1、G2的整定过程类似。6.6.1纵差保护的整定（1）发电机额定电流一次额定电流：二次额定电流：（2）最小动作电流的整定：3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）最小制动电流：：一般取最大制动电流：一般取差动保护的最小动作电流和最小制动电流的定值是标么值（以额定电流为基准）。（3）比率制动系数的整定发电机外部短路，差动保护的最大不平衡电流：按最大外部短路电流下差动保护不误动为条件，对应的最大动作电流二次电流值为：比率制动系数为：按上述原则整定的比率制动特性，当发电机机端两相金属性短路时，差动保护的灵敏系数一定满足的要求。6.6.2横差动保护的整定（1）横差保护动作电流值整定由上式计算出的值可作为保护实际动作电流一段定值，延时一般可整定为1.0s或根据经验值设定；二段保护作为速动段，动作值可整定为1.5～2.0倍的或根据经验调整。6.6.3发电机复压过电流保护（1）低电压元件整定：低电压元件为最小线电压，按躲过最低运行电压整定灵敏系数按主变压器高压侧母线三相短路的条件校验。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）要求灵敏系数。低电压元件的灵敏系数不满足要求时，可在主变压器高压侧增设低电压元件。查变压器手册可知。（2）负序电压元件整定负序电压元件应按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，一般取：灵敏系数按主变压器高压侧母线两相短路的条件校验。（3）过流元件整定计算电流元件按躲过最大负荷电流整定，电流元件的动作电流按发电机额定负荷下可靠返回的条件整定：灵敏系数按主变压器高压侧母线两相短路的条件校验。要求灵敏系数。6.6.4定子接地保护基波零序过电压保护整定：与发电机G1、G2整定类似。6.6.5转子接地保护与发电机G1、G2整定类似。6.6.6过负荷保护3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）（1）定时限告警电流按发电机长期允许的负荷电流能可靠返回的条件整定。（2）定时限延时：保护延时按躲过后备保护的最大延时整定一般取1.0~5S。（3）反时限过负荷特性反时限过流按定子绕组允许的过负荷能力整定，由电机制造厂家提供的定子绕组允许的过负荷能力确定。（4）反时限启动电流反时限启动电流按与定时限过负荷保护配合的条件整定：（5）反时限延时上限反时限延时上限电流按机端三相金属性短路条件整定：当短路电流小于时，保护按反时限动作特性动作。保护不考虑在灵敏度和动作时限方面与其它相间短路保护的配合。过负荷速动段按严重过负荷电流判别门槛设定，电流值可根据发电机过负荷曲线的某一特定值确定，用以减少过负荷大电流的持续时间，保护可短延时跳闸。6.6.7失磁保护（1）静稳阻抗整定：阻抗扇形圆动作判据匹配发电机静稳边界圆，采用0°接线方式水轮机：（2）异步阻抗整定：“稳态异步阻抗Z2”判据整定计算采用：（3）励磁低电压整定：一般可按0.8倍空载励磁电压整定，其动作方程为：，一般可取。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）（4）机端低电压整定：可按厂用电要求或对系统电压的影响，综合考虑整定，其判据为，可取0.8~0.9。（5）保护延时整定：主要考虑阻抗躲过区外系统振荡的影响来整定，一般取3~4S。6.6.8过电压保护动作电压的整定：定子过电压保护定值，应根据发电机制造厂提供的允许过电压能力或定子绕组绝缘状况决定。保护延时按设备承受能力或按经验值整定。WFB-820A系列装置保护定值见下表6—2。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）表6—2WFB-820A系列装置定值及整定结果序号定值名称定值范围发电机G1、G2整定值发电机G3、G4整定值说明1额定电流（Ie）1.0A～10.0A4.36A4.58A运行设备的额定负荷电流2最小动作电流0.2～1.52.18A2.29A以额定电流Ie为基准标么值,可取0.53最小制动电流0.5～2.03.49A3.67A以额定电流Ie为基准标么值,可取0.84比率制动系数(S)0.3～0.70.620.35可取0.55横差一段电流0.1A～20.0A8.67A11.34A6横差一段延时0.1s～100.0s1.0s1.0s7横差二段电流0.1A～20.0A13.00A17.01A8过流速断动作电流0.1A～50.0A10.33A11.40A9过流动作电流0.1A～50.0A6.89A7.24A10过流延时0.1s～100.0s1.2s1.5s11过负荷定时告警电流0.1A～50.0A4.82A5.07A12反时限启动电流0.1A～50.0A5.06A5.32A13反时限延时上限电流0.1A～50.0A22.73A31.83A14过负荷延时(LCFT)0.1s～100.0s3.5s3.5s3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）总结毕业设计是完成初步计划、实现培养目标的一个不可缺少的重要环节，是培养学生综合素质和实践能力的深入复习总结，对我们的思想品质、工作态度、作风以及独立工作能力具有深远影响。此次设计是道谭水电站电气一次及发电机保护设计。对原始资料及设计水电站与系统连接的分析；电气主接线方案的优化设计，并绘制水电站电气主接线图；厂用电接线的优化设计；短路电流分析计算；水电站电气设备选择；水电站发电机继电保护配置规划设计及保护整定，绘制保护展开图。通过对道谭水电站一次及发电机继电保护设计的过程，本人对水电厂设计有了一个更为全面的认识，加深了所学电气工程相关专业知识，提高了分析、解决问题的能力，培养了独立工作的能力，为以后顺利开展工作打下良好的基础。电气一、二次设计是电气工程专业学生在毕业前进行的一次较为系统、全面的综合性训练，有助于巩固与增强对本专业主课程的理解与应用，树立工程观念，培养电网设计及规划的能力。通过此次设计，掌握了电网初步设计的基本方法；培养应用绘图工具的绘图能力；学习工程设计说明书的书写。使学生对电力系统形成一个较为专业的认识。本次毕业设计也是对我整个学习阶段的一次综合测试。通过这次毕业设计，使我树立起具有生产实际的正确思想和观念，树立起认真负责、事实求是、刻苦钻研、勇于探索作风，对自己以后在工作岗位中起到重要的作用，使自己有了更多的努力方向。3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）致谢此次毕业设计即将结束，使我进一步了解了发电厂的设计方法，并按要求完成此次设计。虽然设计过程中遇到了许多问题，但是通过查找大量资料，老师和同学提供的大量帮助，都能得到很好的解决方案。本论文是在众老师，尤其是田录林教授的精心指导、耐心细致地讲解和严格要求下以及同学们的热心帮助下完成的。田老师自己能在百忙之中抽出时间，对我们进行认真监督，从论文选题、研究到最后定稿都给予我们许多指导，并从工程实际出发作了大量的说明。田老师严谨的治学态度与一丝不苟的敬业精神使我受益匪浅，将会增强我在今后工作中的动力，我将会尽力做好自己的本职工作，为适应企业需要尽自己的一点微薄之力。在此，我向田老师以及帮助、关心过我们的老师表示最诚挚的感谢！感谢你们给予我的帮助和鼓励。忠心地祝福您们身体健康，工作顺利！3 2014届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）参考文献[1]王士政.发电厂电气部分[M].北京：中国水利水电出版社.2003.5[2]Heider,E.R.&D.C.Oliver.Areportofhydroelectricpowerstation[J].ElectricResearch.1999.(3):62–67.[3]应明耕.水电站电气一次部分[M].水利水电出版社,2000.09[4]徐薇.电力系统继电保护的现状与发展前景展望[J].中国新技术新产品,2013.12.10[5]杨国福.电力系统继电保护技术的现状与发展趋势[J].电器制造,2007.07.25[6]何开杰.雷家兰编.水电站电气一次部分[M].北京:水利电力出版社,1990年5月第一次印刷[7]西北电力设计院.电力工程设计手册(2)[M].北京:中国电力出版社,1999年5月第1次印刷[8]万铁岩.发电厂电气主接线的接线方式[J].黑龙江：林业科技情报2000年第二期[9]卓乐友.电力工程电气设计手册电气一次部分[M].中国电力出版,2003[10]陈跃.电气工程专业毕业设计指南.电力系统分册[M].中国水利水电出版社,2008.02[11]熊信银.发电厂电气部分[M].中国电力出版社,2004[12]许珉,孙丰奇.发电厂电气主系统(第2版)[M]机械工业出版,2211.02[13]王成江.发电厂变电站电气部分[M].中国电力出版社,2013.04[14]孟凡滨.关于厂用电接线的设计原则与方式分析[J].科技创业家,2013.02.163 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