电力工程论文（精品）

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1、本篇论文主要针对主要针对直岗拉卡水电站在电力系统的地位，拟定 本电厂的电气主接线方案，经过技术经济比较，确定推荐方案，对其进行短 路电流的计算，对电厂所用设备进行选择，然后对各级电压配电装置及总体 布置设计。并且对其发电机继电保护进行设计。在这些设计过程中需要用到 各种电力工程设计手册，并且借用AutoCAD辅助工具画岀其电气主接线图、 室外配电装置图、发电机保护的原理接线图、展开图、保护屏的布置及端子 排接线图。尤其是厂用电在不同电源切换过程中存在的问题进行了较深入的分析，解决了厂用电切换经常不成功并损坏开关等电力设备这一严重问 题。本人首先分析了厂用电系统的结构及厂用电切换对于电厂安全运行

2、的 重要性。从理论上对厂用电切换过程中电气量的变化规律进行了较深入的分 析。对厂用电切换过程中切换装置所采用的“快速切换”、“残压切换”或“延时切换”及“同期捕捉切换”等方式分别进行了分析研究，特别是对于 每种方式可能对厂用电的安全运行所造成的影响进行了分析。关键词电气主接线厂用电系统目录摘 要I第1章电气主接线设计11设计原则11.2各方案比较2第2章 厂用电设计及安全切换82.1厂用电设计原则82.2厂用电安全切换的重要性8第3章短路电流计算103. 1对称短路电流计算10第4章 电器主设备选择124. 1对方案I的各主设备选择124.2对方案11的各主设备选择18第5章 发电机继电保护原

3、理设计及保护原理195. 1初步分析195.2对F1的保护整定计算195.3对F5的保护整定计算22第6章结论与展望27参考文献28第一章电气主接线设计第1章电气主接线设计1.1 设计原则电气主接线是水电站由高压电气设备通过连线组成的接收和分配电能的 电路。电气主接线根据水电站在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负 荷性质等条件确定，并应满足运行可靠、简单灵活、操作方便、易于维护检 修、利于远方监控和节约投资等要求。在电气主接线设计吋，综合考虑以下方面：4.2 保证必要的供电可靠性和电能质量安全可靠是电力牛产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线 最基本的要求。在设计时，除对主接线形式

4、予以定性评价外，对于比较重要 的水电站需姜进行定量分析和计算。直岗拉卡水电站虽然是一个中小型水电 站，但是由于担负了许多工业企业，及农业抗旱排涝等供电任务，因而必须 满足必要的供电可靠性。4.3 具有经济性在主接线设计吋，主要矛盾往往发牛在可靠性与经济性之间。欲使主接 线可靠、灵活，将导致投资增加。所以必须把技术与经济两者综合考虑，在 满足供电可靠、运行灵活方便的基础丄，尽量使设备投资费用和运行费用为 最少。4.4 具有一定的灵活性和方便性，并能适应远方监控的要求。主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行方式的转换。不仅正常 运行时能安全可靠地供电，而且无论在系统正常运行还是故障或设备检修吋

5、 都能适应远方监控的要求，并能灵活、简单、迅速地倒换运行方式，使停电 吋间最短，影响范围最小。显然，复杂地接线不会保证操作方便，反而使误 操作机率增加。但是过于简单的接线，则不一定能满足运行方式的要求，给 运行造成不便，甚至增加不必要的停电次数和停电吋间。4.5 具有发展和扩建的可能性随着经济的发展，己投产的水电站可能需要扩大机组容量，从主变压器 的容量、数量到馈电线路数均有扩建的可能，有的甚至需要升压，所以在设 计主接线时应留有发展余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到分期过渡接线的可能和施工的方便。根据以丄儿点，对直岗拉卡水电站的主接线拟定以下儿种方案。1.2 各方案比较方案I本方

6、案采用了两个扩大单元接线和一个单元接线，llOkv侧采用了双母 接线。双母接线的供电可靠性较高，可以轮流检修一组母线而不致使供电中 断，检修任一组母线上的隔离开关也不需要中断供电，且调度灵活，各个电 源和各回路负荷可以任意分配到一组母线上，能灵活适应电力系统中各种运 行方式调度和潮流变化的需要。扩建性也菲常号，可以向母线左右方向任意 扩建，且施工过程也不会停电，只是双母接线多了一台旁路断路器，投资有 所增加。图1-1电气主接线方案1方案II本方案采用了两个扩大单元接线和一个单元接线与llOkv侧直接相连。HOkv侧为单母分段带专用旁路断路器的旁路母线接线方式。其特点是：扩 大单元接线接线方式简

7、单清晰，运行维护方便，且减少了主变压器高压侧出 现，简化了高压侧接线和布置，使整个电气接线设备较省。单元接线的接线简单、清晰、运行灵活、维护工作量少且继电保护简单，但由于主变压器与 高压电气设备增多，高压设备布置场地增加，整个电气接线投资也增大。其 110kv侧的单母分段带专用旁路断路器的母线接线方式中，由于增加了分段其 全厂停电的可能性为0,且任一台断路器检修吋都不会引起停电，其供电可 靠性较高。八八Hrriel方案米用了两个扩大单元接线和一个单元接线与llOkv侧直接相连。llOkv 侧为单母分段带专用旁路断路器的旁路母线接线方式。其特点是：扩大单元 接线接线方式简单清晰，运行维护方便，且

8、减少了主变压器高压侧出现，简 化了高压侧接线和布置，使整个电气接线设备较省。单兀接线的接线简单、 清晰、运行灵活、维护工作量少且继电保护简单，但由于主变压器与高压电 气设备增多，高压设备布置场地增加，整个电气接线投资也增大。其本方案 采用了两个扩大单元接线和一个单元接线与llOkv侧直接相连。llOkv侧为 单母分段带专用旁路断路器的旁路母线接线方式。其特点是：扩大单元接线 接线方式简单清晰，运行维护方便，且减少了主变压器高压侧出现，简化了 高压侧接线和布置，使整个电气接线设备较省。单兀接线的接线简单、清 晰、运行灵活、维护工作量少且继电保护简单，但由于主变压器与高压电气 设备增多，高压设备布

9、置场地增加，整个电气接线投资也增大。其本方案采 用了两个扩大单元接线和一个单兀接线与llOkv侧直接相连。llOkv侧为单 母分段带专用旁路断路器的旁路母线接线方式。其特点是：扩大单元接线接线方式简单清晰，运行维护方便，且减少了主变压器高压侧出现，简化了高 压侧接线和布置，使整个电气接线设备较省。单元接线的接线简单、清晰、 运行灵活、维护工作量少且继电保护简单，但由于主变压器与高压电气设备 增多，高压设备布置场地增加，整个电气接线投资也增大。其本方案采用了 两个扩大单兀接线和一个单兀接线与llOkv侧直接相连。llOkv侧为单母分 段带专用旁路断路器的旁路母线接线方式。其特点是：扩大单元接线接

10、线方 式简单清晰，运行维护方便，且减少了主变压器高压侧出现，简化了高压侧 接线和布置，使整个电气接线设备较省。单元接线的接线简单、清晰、运行 灵活、维护工作量少且继电保护简单，但由于主变压器与高压电气设备增 多，高压设备布置场地增加，整个电气接线投资也增大。其本方案采用了两 个扩大单冗接线和一个单兀接线与llOkv侧直接相连。llOkv侧为单母分段 带专用旁路断路器的旁路母线接线方式。其特点是：扩大单元接线接线方式 简单清晰，运行维护方便，且减少了主变压器高压侧出现，简化了高压侧接 线和布置，使整个电气接线设备较省。单元接线的接线简单、清晰、运行灵 活、维护工作量少且继电保护简单，但由于主变压

11、器与高压电气设备增多， 高压设备布置场地增加，整个电气接线投资也增大。个个个个Ivo图1-2电气主接线方案II方案in本方案采用了两个扩大单元接线，一个单元接线，llOkv侧采用了双母 带旁母的接线方式。此种接线方式大大提高了供电的可靠性，但是由于有了 专用的旁路母线，多装了价高的断路器和隔离开关，大大增加了投资，此利| 接线方式对于供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的，但是对于供电可 靠性要求不是很高的中小型水电站来说不是很适用。I31iqb彳qbp-f1图1-3电气主接线方案Ill方案IV本方案采用了两个扩大单兀接线和一个单元接线，llOkv侧采用了单母 接线的方式，此种接线虽然接线方式

12、简单，投资很少，但是其供电可靠性大 大降低，其母线一旦出现故障就会造成全厂停电，严重影响了持续供电。AAAA图1-4电气主接线方案IV方案V本方案采用了一个发电机单母接线和两个单元接线，lllOkv侧采用双 母接线的方式。发电机单母接线使主变压器数量减少，投资节省，接线简单 明了，运行方便，但是发电机电压配殿装置元件多，增加检修工作量，母线 或与母线所和连的隔离开关故障或检修吋，三台发电机都要停电，可靠性及 灵活性较差。综合分析丄述五种方案，再结合该水电站为中小型水电站的实际情况， 拟定的主接线应以经济性为主，但其可靠性也需要考虑，方案一和方案二最 能满足这两项要求，故最终选定方案一和方案二为

13、最终比较方案。方案1的 可靠性比方案一高，如果在投资相差不多的情况小应该首选方案I,如果在 方案11比方案I投资低较多则从经济性的角度出发应选择方案11 O第2章厂用电设计及安全切换2.1 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。其具体有如下一些要求：5.1 接线方式和电源容量，应充分考虑厂用设备在正常、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。5.2 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

14、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 辅助机发牛电气故障时，不影响其他机组的正常运行。5.3 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，特别主要对公用厂用负荷的影响。要方便过渡，尽少改变接 线和更换设备。根据丄述要求，结合本水电站为中小型水电站，以及厂用电分为6kV和 380kV两个电压等级的实际情况，其厂用电设计祥见附录1 :2.2 厂用电安全切换的重要性厂用电的安全可靠关系到发电机组、电厂乃至整个电力系统的安全运 行。厂用电切换过程是一个复杂的机电动态过程，特别在事故切换过程中电 流、电压、频角、相角、转矩等将发牛快速变化，如果切换不当，将造成切

15、换失败或设备损坏。当厂用电母线故障吋，此时工作电源开关过流保护动作，切除故障，但 从多次厂用电母线故障分析，大多数为永久性故障，因为电厂6kv厂用电系 统是不接地系统，一旦母线发牛单相接地故障，中心点电位偏移，菲故障相 电压抬高，母线绝缘薄弱部分容易被击穿，从而发展为两相接地故障，若厂 用电母线故障无保护（实际大多数电厂如此），则只能靠工作电源开关过流 保护延时切除故障，这样母线拉弧，产牛游离碳化物，形成了永久性相间接 地短路。工作电源开关由过流保护跳开后，备用电源口动投入，这吋等于向 故障点乂送了一次故障电流，备用电源开关由备用电源自投的后加速跳闸， 切除故障，导致流过备用电源开关的短路容量超出额定值，致使开关爆炸。 若备用开关拒分，则只能由备用变后备保护切除故障，故障范围将扩大。短路电流计算I) 对称短路电流计算发电机，变压器及系统的主要参数如下: 发电机参数：45MWx5, cos (p = 0.95 , X；=023,额定电压 10.5kV变压器参数：3 台，lT:d% = 14%50MVA, 2T:匕 = 14% , 100MV系统参数：110kV出线四回，正序阻抗（标么值）：0.9