2022年水电站电气一次发电机保护

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1、个人资料整理仅限学习使用 / 35 水电站电气一次及发电机保护摘要本论文主要水电站进行电气一次及发电机继电保护设计。水电站的总装机功率为545=225MW，共四回110kv 出线与系统相连。b5E2RGbCAP 电气一次部分，首先是根据所给出的原始资料拟定三种电气主接线方案。然后对这三种方案进行可靠性、灵活性和经济性比较后，保留一种较合理的方案，对这一种方案进行短路电流计算，接着是根据短路电流计算结果进行主要电气设备的选型以及校验，包括断路器、隔离开关、母线、绝缘子等，最后再由经济性比较确定最终的电气主接线方案。p1EanqFDPw 发电机继电保护的设计是对5 台发电机进行保护类型的配置，保护

2、的整定计算及校验，继电器的选型。关键词： 电气主接线；短路电流计算；设备选型；继电保护The electric design and generator protection of hydro-electric powerDXDiTa9E3d AbstractThe dissertation mainly designs the primary system and the generator ralay protection of hydro-electric power. The total power of hydro-electric power is 545MW=225MW ，con

3、necting to system with 4 outline.RTCrpUDGiT For electric primary system，firstly draw up 5 drafts of main connection lines according to the firsthand information and datum. Then compare the 5 drafts from these aspects such as reliability， flexibility and economy， and keep two more reasonable plans th

4、an others. The short circuit current calculation is carried on. And main electric equipments 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用I / 35 including circuit breakers 、disconnectors 、bus、insulator etc are choosed according to the result of short circuit current calculati

5、on. Finally the economy of these two plans are compared and main electrical connection plan is determined.5PCzVD7HxA Generator relay protection contains choosing the protection style of the 5 generator ， setting calculation as well as the verification and confirm relay style. jLBHrnAILg Key words:ma

6、in electrical connection；short circuit current calculation ；equipment selection；generator relay protectionxHAQX74J0X精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用 / 35 目录引言 1第一章电气主接线设计21.1 设计原则 21.2 各方案比较 2第二章短路电流计算62.1 对称短路电流计算62.2 非对称短路电流计算12第三章电气主设备选择193.1 断路器和隔离开关的选择193.2

7、电流互感器的选择233.3 电压互感器的选择22LDAYtRyKfE 3.4 避雷器的选择 243.5 绝缘子的选择 253.6 母线的选择 25第四章发电机继电保护原理设计25Zzz6ZB2Ltk 4.1 初步分析 25dvzfvkwMI1 4.2 对 F1的保护整定计算 25rqyn14ZNXI 4.3 对 F5的保护整定计算 30结论 29EmxvxOtOco 参考文献 30SixE2yXPq5 谢辞306ewMyirQFL精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用0 / 35 引 言随着我国

8、经济的不断发展，对能源的需求量也越来越大，然而能源的不足与需求之间的矛盾在近几年不断恶化，国家急需电力事业的发展，为我国经济的发展提供保障。就我国目前的电力能源结构来看，我国主要是以火电为主，但是火电由于运行过程中污染大，在煤炭价格高涨的今天，火电的运行成本也较高，受锅炉和其他火电厂用电设备的影响，其资源利用率较低，一般热效率只有30%-50%左右。与之相比水电就有很多明显的优势。因此，关于电力系统水电站设计方面的论文研究就显得格外重要。kavU42VRUs 本毕业设计 保证必要的供电可靠性和电能质量。2具有经济性。3具有一定的灵活性和方便性，并能适应远方监控的要求。4具有发展和扩建的可能性。

9、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用1 / 35 根据以上几点，对水电站的主接线拟定以下几种方案。1.2 各方案比较方案本方案采用了两个扩大单元接线和一个单元接线，110kv 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。扩建性也非常号，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

10、台旁路断路器，投资有所增加。0YujCfmUCw 图 1.1 电气主接线方案方案精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用2 / 35 本方案采用了两个扩大单元接线和一个单元接线与110kv 侧直接相连。 110kv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

11、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时都不会引起停电，其供电可靠性较高。eUts8ZQVRd 图 1.2 电气主接线方案方案 III 本方案采用了两个扩大单元接线和一个单元接线，110kv 侧采用了单母接线的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用3 / 35 方式，此种接线虽然接线方式简单，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。s

12、QsAEJkW5T 图 1.3 电气主接线方案III 综合分析上述三种方案，拟定的主接线应以经济性为主，但其可靠性也需要考虑，同时方案一比方案二少了一台断路器最能满足这两项要求，故最终选定方案一为最终主接线方案。GMsIasNXkA 第二章 短路电流计算2.1 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：5MW45，95.0cos，23.0 Xd，额定电压 10.5kV 变压器参数： 3台，1T:%14%Ud 50MVA ， 2T:%14%Ud 100MV 系统参数： 110kV 出线四回，正序阻抗标么值）： 0.91716，零序阻抗 系统 A17 精选学习资料 - - -

13、 - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用5 / 35 9.71 11C的计算电抗为37111000104142710917.jnjsSSXX由计算电抗查水轮机短路电流运算曲线得：7520. * ZI731020.* ZI834.02* ZI83704.* ZI10.5kV 侧额定电流为：kAUSIjFFnFFn814.75.103104.1423)53()53(因此：kAIIIFFnZZ876.5814.7752.0)53( * kAIIIFFnZZ712.5814.7731.0)53(2.0*2.0kAIIIFFnZZ

14、517.6814.7834.0)53(2*2kAIIIFFnZZ540.6814.7837.0)53(4*4MVASISFFnZd862.106104.142752.0)53( * C 侧21FF）的计算电抗为：2300100073694428211.jnjsSSXX由计算电抗查短路电流运算曲线得：0875. * ZI523320.* ZI23832.* ZI32834.* ZI其 10.5kV 侧的额定电流为：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用6 / 35 kAUSIjFFnFFn209.

15、55.103736.943)21()21(因此：kAIZ4982620950875. kAIZ351182095523320.kAIZ86716209523832.kAIZ33617209532834.MVASISFFnZd922.481736.94087.5)21( * 所以， d1 点的三相短路电流为 ：kAIZ4104849826876503616. kAIZ099403511871250361620.kAIZ42039867165176036162.kAIZ91239336175406036164.kASd414880922481862106630291. 2.1.2 d2点短路电流计

16、算系统 A BF1-F2）12 113.828 1.31d2 13 2.552 CF3-F5）图 2.3 d2点网络简化图三相短路电流周期分量计算：系统 A 侧：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用7 / 35 MVAXSSkAXIIjdjZA359763310110008323310102051111110. )(B 侧21FF）的计算电抗为：3630100073694828312.jnjsSSXX由计算电抗查水轮机短路电流运算曲线得：0353. * ZI523220.* ZI73422.

17、* ZI80424.* ZI其 110kV 侧得额定电流为：kAUSIjFFnFFn476.01153736.943)21()21(因此：kAIZ445147600353. kAIZ20114760523220.kAIZ3011476073422.kAIZ3351476080424.MVASISFFnZd524.287736.94035.3)21( * C 侧F3F5）的计算电抗为：36301000104142552213.jnjsSSXX由计算电抗查水轮机短路电流运算曲线得：0353. * ZI523220.* ZI73422.* ZI80424.* ZI其 110kV 侧得额定电流为：kA

18、USIjFFnFFn708.01153104.1423)53()53(因此 ：kAIZ149270800353. kAIZ78617080523220.kAIZ9361708073422.kAIZ9851708080424.MVASISFFnZd286.431104.142035.3)53( * 所以， d2点的三相短路电流为：kAIZ4267149244518323. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用8 / 35 kAIZ811678612011832320.kAIZ069.7936.

19、1301.1832.32kAIZ15279851335183234.MVASd1691482286431524287359763. 2.1.3 d3点短路电流计算系统 ABF1-F4 ）14 8.80513 6.026d35 4.856 CF5）图 2.4 d3网络简化图三相短路电流周期分量计算：系统 A 侧：MVAXSSkAXIIjdjZA9461650266100012590266986541313510. ).(B 侧F1F4）的计算电抗为：66811000472189805814.jnjsSSXX由计算电抗查水轮机短路电流运算曲线得：6120. * ZI602020.* ZI65402

20、.* ZI65404.* ZI10.5kV 侧的额定电流为：因 此：kIZ3766418106120. kAIZ272641810602020.kAIZ81364181065402.kAIZ81364181065404.kAUSIjFFnFFn418.105.103472.1893)41()41(精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用9 / 35 MVASISFFnZd957.115472.189612.0)41( * C 侧 F5的计算电抗为：230010003684785645.jnjsS

21、SXX由计算电抗查水轮机短路电流运算曲线得：8124. * ZI467320.* ZI25032.* ZI18434.* ZI10.5kV 侧的额定电流为：kAUSIjFnFn605.25.103368.473)5()5(因此 ：kAIZ5351260528124. kAIZ03296052467320.kAIZ4668605225032.kAIZ2948605218434.MVASISFnZd935.227368.47812.4)5( * 所以，d3点的三相短路电流为：kAIZ036285351237661259. kAIZ4292403292726125920.kAIZ4042446688

22、13612592.kAIZ232242948813612594.MVASd838509935227957115946165. 2.2 非对称短路电流计算该系统的负序阻抗与正序阻抗图相比只是发电机出口端的负序阻抗是正序阻抗的 1.45倍，故负序阻抗如下：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用10 / 35 7.04117.0417.0417.0417.04123451.41.42.86780.91790.39310d2d1d3图 2.5 负序阻抗网络图该系统的零序阻抗为3950925291000

23、10. djSSX，由原始资料可知线路的零序阻抗为 1.1235，故其零序阻抗图为：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用11 / 35 1.41.42.81231.12440.3955d2d1d3图 2.6 零序阻抗网络图1、正序网络的变换短路 d1 点等效后的正序阻抗如下图所示：系统 AB 图 2.7 d1点正序阻抗简化图24111111716111.XXXX短路 d2点等效后的正序阻抗如下图所示：1112 1.313.828 d2 13 2.552 精选学习资料 - - - - - -

24、- - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用12 / 35 图 2.8 d2点正序阻抗简化图706011111312111.XXXX短路 d3点等效后的正序阻抗如下图所示：13 6.02614 d38.805 5 4.856 图 2.9 d3点正序阻抗简化图06021111141351.XXXX2、负序网络的变换短路 d1点等效后的负序阻抗如下图所示：1415 3.278.17 d1 11 3.507 图 2.10 d1点负序阻抗简化图402111111514112.XXXX短路 d2点等效后的负序阻抗如下图所示：12 114.921

25、1.31 d2 13 3.28 图 2.11 d2点负序阻抗简化图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用13 / 35 787011111312112.XXXX短路 d3点等效后的负序阻抗如下图所示：1314 5.601 10.52 d3 5 7.041 图 2.12 d3点负序阻抗简化图40621111141352.XXXX3、零序网络的变换短路 d1点等效后的零序阻抗图为：89 5.1963.193 d1 图 2.13 d1点零序阻抗简化图9781111980.XXX短路 d2点等效后的零

26、序阻抗图为：67 1.5180.933 d2 1 1.4 图 2.14 d2点零序阻抗简化图409011117610.XXXX精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用14 / 35 短路 d3点等效后的零序阻抗图为：89 10.394.791 d3 图 2.15 d3点零序阻抗简化图2793111980.XXX非对称短路电流计算：2.2.1 d1点短路正序阻抗2411.X负序阻抗40212.X零序阻抗97810.X1. 单相短路电流正序电流的标么值2110102111.)( *XXXI正序电流的

27、有名值kAIIIj602.11986.54211.0)1( 1*)1( 1单相短路电流kAmII80634602113111.)( )( 2. 两相短路电流正序电流的标么值378012121.)( *XXI正序电流的有名值kAIIIj785209865437802121.)( *)( 两相短路电流kAI001367852032.)( 3. 两相接地短路电流正序电流的标么值4810102021111.),( *XXXXXI正序电流的有名值kAIIIj44826986544810111111.),( *),( 两相接地短路电流kAIXXXXI96239131112020211.)(),( ),(

28、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用15 / 35 2.2.2 d2点短路正序阻抗70601.X负序阻抗78702.X零序阻抗40900.X1. 单相短路电流正序电流的标么值526.01021)1( 1*XXXI正序电流的有名值kAIIIj6412020552601111.)( *)( 单相短路电流kAmII923764123111.)( )( 2. 两相短路电流正序电流的标么值670012121.)( *XXI正序电流的有名值kAIIIj3633020567002121.)( *)( 两相

29、短路电流kAI8255363332.)( 3. 两相接地短路电流正序电流的标么值0261102021111.),( *XXXXXI正序电流的有名值kAIIIj151502050261111111.),( *),( 两相接地短路电流kAIXXXXI8547131112020211.)(),( ),( 2.2.3 d3点短路正序阻抗06021.X负序阻抗40622.X零序阻抗27930.X1. 单相短路电流正序电流的标么值1290102111.)( *XXXI正序电流的有名值kAIIIj09379865412901111.)( *)( 单相短路电流kAmII2792109373111.)( )(

30、2. 两相短路电流精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用16 / 35 正序电流的标么值224012121.)( *XXI正序电流的有名值kAIIIj317129865422402121.)( *)( 两相短路电流kAI334213171232.)( 3. 两相接地短路电流正序电流的标么值2890102021111.),( *XXXXXI正序电流的有名值kAIIIj89115986542890111111.),( *),( 两相接地短路电流kAIXXXXI94723131112020211.)

31、(),( ),( 不对称短路计算结果如下：表 2.1 不对称短路电流计算结果短路点d1 d2 d3 单相短路电流34.806 7.923 21.114 两相短路电流36.001 5.825 21.334 两相接地短路电流39.962 7.854 23.947 第三章 电气主设备选择其接线方式如下图：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用17 / 35 图 3.1 方案主接线图3.1 断路器和隔离开关的选择1、对 D1 D4断路器和 G1 G4隔离开关的选择A.对 10.5kV D1D4断路器的

32、选择(1 按额定电压选择：断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压。NU10.5kV 2）按额定电流选择：断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流kAUSIInnn735.2)5.103/(368.4705.1)3/(05.1max3）按动稳定电流选择 : 电器允许通过的动稳定电流esi不小于短路冲击电流shi。kAIiidshes583.94161.3529.129 .1 B.对 10.5kV G1G4隔离开关的选择精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用18 / 35 1）按额定电压

33、选择：NU10.5kV 2）按额定电流校验：NIaxmI=2.735kA 94.58 2、对 D6 ，D5断路器和 G6 G5隔离开关选择A对 110KV D6 ，D5断路器的选择1）按额定电压选择：断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压。NU110kV2）按额定电流选择 : 断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流。kAUSIInnn522.0)1103/(736.9405.1)3/(05. 1max3）按动稳定电流选择：电器允许通过的动稳定电流esi不小于短路冲击电流shi。kAIiidshes255.15981.528. 128 .1 B.对 110KV G6 G5隔离开关的选

34、择1）按额定电压选择：NU110kV 2 ）按额定电流选择：kAIIn522.0max 15 225 3、对 10.5KV G5断路器的选择1）按额定电压选择：断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压NU10.5kV 2）按额定电流选择 : 断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流kAUSIInnn735. 2)5 .103/(368.4705.1)3/(05. 1max 41649 4、对 D7断路器和 G10 、G11隔离开关选择A对 110kV侧 D7断路器的选择1）按额定电压选择：断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压NU110kV2）按额定电流选择 : 即断路器的额定电流

35、不小于流过断路器的长期负荷电流NIaxImNUSn3051.2610110336847051.kA3）按动稳定电流校验：电器允许通过动稳定电流esi 不小于短路冲击电流ishesiish =dI281.281.6.72217.111kA B对 110kV侧 G10 、G11 隔离开关的选择1）按额定电压选择：NU110kV；2）按额定电流选择：NI0.261A；3）按动稳定校验：iesish =17.11kA 。表 3.4 D7 断路器和G10 、G11隔离开关选择设备参数SW6-110GW4 110D 计算数据NUkV）110 110 NUkV）110 NI A）1200 1000 axIm

36、 80 80 ish(kA 17.11 5、对于 D8 D11断路器和 G12 G23 隔离开关的选择 A对 110kV 侧 D8 D11断路器选择1）按额定电压选择：断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压NU110kV 2）按额定电流选择：断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流NIaxImNUSn3051.41103368475051.0.326kA 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用20 / 35 按额定电压选择：NU110kV (2 按额定电流选择：NIaxIm0.326

37、kA (3 按动稳定电流校验： iesish =9.756kA 表 3.5 D8 D11断路器和G12 G23 隔离开关选择设备参数SW4-110GW4 110 计算数据NUkV）110 110 NUkV）110 NIA）1000 630 axIm 55 50 ish(kA 9.756 6、对 D12断路器和 G24 ，G25隔离开关选择A.对母联断路器 D12的选择1）按额定电压选择：断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压NU110kV；2）按额定电流选择 : 断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流NIaxmINUSn3051.2610110336847051.kA 按额定电压选

38、择：NU110kV (2 按额定电流选择：NIaxmI261kA (3 按动稳定电流校验： iesish =18.9kA 表 3.6 D12 断路器和G24 、G25隔离开关选择设备参数SW6-110GW4 110D 计算数据NUkV）110 110 NUkV）110 NIA）1200 1000 axmI 80 80 ish(kA 18.9 表 3.7 断路器、隔离开关汇总断路器断路器型号隔离开关隔离开关型号D1-D4 3.433000/1010SNG1-G4 3000/1010TGND5-D7 SW6 110 G6-G11 GW4 110D 精选学习资料 - - - - - - - - -

39、名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用21 / 35 D8-D11 SW4 110 G12-G23 GW4 110 D12 SW6 110 G24-G25 GW4 110D G5 GN210 3.2 电流互感器的选择1、110kV 侧电流互感器的选择(1 型号的选择表 3.8 LVQB-110W2 型 SF6气体绝缘电流互感器电流互感器额定电压)(kAUN额定电流)(AIN耐受冲击电流)(maxkAiLVQB-110W2 110 1500 115 (2 按额定电流选择根据该水电站主变压器容量为2 50100200MVA，其额定电压为110kV

40、，则主变压器110kV 侧的工作电流为A11021103200051.，所选电流互感器一次额定电流为 1500A，满足该水电站一次负荷电流变化的要求。7EqZcWLZNX (3 按动稳定校验LVQB-1102W型电流互感器的动稳定电流为maxi115kA，大于该水电站110kV侧短路时的冲击电流kAish904.18，满足动稳定要求。lzq7IGf02E 2、10.5kV 发电机出口处电流互感器的选择(1 型号的选择表 3.9 LZZBJ9-12/175b/2s型电流互感器电流互感器额定电压)(kAUN额定电流)(AIN耐受冲击电流)(maxkAiLZZBJ9-12/175b/2s 10.5

41、3150 160 (2 按额定电流选择根据发电机的容量47.368MVA， 其额定电压为10.5kV，则发电机出口处的工作电流为A2735510336847051.，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。zvpgeqJ1hk (3 按动稳定校验LZZBJ9-12/175b/2s 型电流互感器的动稳定电流为maxi160kA，大于该水电站发电机出口处的冲击电流kAish979126.，满足动稳定要求。NrpoJac3v1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使

42、用22 / 35 3.3 电压互感器的选择1、型号的选择表 3.10 电压互感器的选择电压等级选择型号额定电压额定绝缘水平110kV WVB110-20(H 一次 /二次1.0/31.0/31.0/3110选择最高电压126kV 选择绝缘耐压185kV 额定雷电冲击电压450kV 10.5kV JDZX10-12BG 1.0/31.0/31.0/3110选择最高电压12kV 选择绝缘耐压185kV 额定雷电冲击电压450kV 3.4 避雷器的选择1、110kV 侧避雷器的选择(1 避雷器型号的选择表 3.11 Y10W5-110/260型无间隙氧化锌避雷器型号系统额定电压kV ）避雷器额定电压

43、kV ）避雷器持续运行电压 kV ）雷电冲击电流下残压峰值不大于 按额定电压选择110kV 系 统 最 高 电 压 为126kV ， 避 雷 器 相 对 地 电 压 为0.75mU0.75kV5.94126，所选避雷器额定电压为110kV 大于 94.5kv，满足额定电压要求。1nowfTG4KI (3 按持续运行电压选择110kV 系统相电压为126/kV75.723，所选避雷器持续运行电压有效值为73kV，大于 72.75kV，故满足持续运行电压要求。fjnFLDa5Zo (4 按雷电冲击残压选择110kV 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

44、的雷电冲击残压为：kVKBLCc3214.1450，所选避雷器雷电冲击电流下残压 避雷器型号的选择表 3.12 Y5WS5-17/50L型避雷器型号系统额定电压 kV ）避雷器额定电压kV ）避雷器持续运行电压 kV ）雷电冲击电流下残压峰值）不大于 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0.75mU0.75kV6 .85.11，所选避雷器额定电压为17kV 大于8.6kv，满足额定电压要求。HbmVN777sL (3 按持续运行电压选择10kV 系统相电压为11.5/kV64.63，所选避雷器持续运行电压有效值为8.6kV，大于

45、6.64kV，故满足持续运行电压要求。V7l4jRB8Hs (4 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：kVKBLCc57.534.175，所选发电机雷电冲击电流下残压 峰值）不大于51.8kV，该值小于53.57kV。故满足雷电冲击残压的要求。83lcPA59W9 3.5 绝缘子的选择10.5kV 侧发电机出口端绝缘子选择ZD-10F 型。110kV 侧母线和线路侧选择ZS2-110/1500型。3.6 母线的选择1、110kV 主母线的选择1）母线类型的选择110kV 主母线选择 LF21Y80/72型

46、铝锰合金管母线。2）按热稳定校验要求选最小截面110kV 侧三相短路周期分量稳态值为7.152kA，热稳定系数C=87，时间at0.2s，则代入公式得：mZkklkzaaP 3min10CIS3102.087152.736.8mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用24 / 35 而所选母线的截面S954mm，大于热稳定最小截面mmS8.36min，故所选母线满足热稳定的要求。2、110kV 进线选择1）型号的选择110kV 主变压器出线选择LGJ400/50钢芯铝绞线。2）线长期工作电流

47、选择较大容量变压器出口处的长期工作电流为AI551110310005.1max，所选母线的长期允许电流为898A。环境温度为 34.5C0，可得温度校正系数0.81，则导体长期允许电流为8980.81727A，大于551A.故满足母线长期工作电流要求。AVktR43bpw 3）稳定校验要求选最小截面由3min10CIS36.8mm，所选导体的截面为S=51.82mm，大于热稳定最小截面mmS8 .36min，故所选母线满足热稳定的要求。ORjBnOwcEd 4）电晕电压校验因为有电晕电压校验的110kV 软导体型号为 LGJ70，所选母线比此大，故满足电晕校验要求。3、10.5kV 发电机出口

48、处的母线选择1）类型的选择10.5kV 发电机出口处的母线选择LF21Y130/116型铝锰合金管型母线。2）线长期工作电流选择发电机出口处的长期工作电流为AI27355.103368.4705.1max，所选母线的长期允许电流为3511A。环境温度为34.5C0，可得温度校正系数0.81，则导体长期允许电流为35110.812844A，大于2735A.故满足母线长期工作电流要求。2MiJTy0dTT 3）按热稳定校验要求选最小截面精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用25 / 35 由3mi

49、n10CIS3102 .087063.28=1441mm ， 所 选 导 体 的 截 面 为S=2705mm，大于热稳定最小截面mmS1441min，故所选母线满足热稳定的要求。gIiSpiue7A 4）按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30mm ，选择管型母线的型号为130，满足电晕校验要求。uEh0U1Yfmh 第四章 发电机继电保护原理设计4.1 初步分析发电机的安全运行对电力系统和本水电厂供电系统的稳定运行起着决定性的作用。因此，在发电机上必须按装较完善的继电保护装置。根据有关规程，应对下列故障及异常运行方式设置继电保护装置。IAg9qLsgBX 1 定子绕组

50、相间短路。 2绕组匝间短路。 3 定子绕组接地短路。4 外部短路引起的过电流。 5对称过负荷。 6 励磁回路一点或两点接地故障。设置下列保护：表 4.1 各种保护纵差保护主保护跳闸横差保护定子绕组匝间的保护跳闸过负荷保护异常运行延时动作发出信号定子单相接地防御定子单相接地的保护跳闸励磁回路两点接地保护转子一点或两点接地，投入保护装置跳闸因为 5 台发电机型号一样，且F1，F2，F3，F4对称，故只需对F1进行保护整定，F1，F2，F3，F4的保护整定与F1相同，再对F5进行保护整定，就可完成该水电站 5台发电机的保护整定。WwghWvVhPE 4.2 对 F1 的保护整定计算1、短路电的分析计

51、算及电压电流互感器的变比选定由短路电流的计算结果可知，F1的最大短路电流为13.249kA，而 F1出口额定精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用26 / 35 电流为47.368I31.05Nf2.605 kA，所以电流互感器的变比级次应该为3000/5，即电流互感器变比为3000/5ln600，电压互感器变比为10.5/0.1105。asfpsfpi4k 2、各种保护的整定计算1）纵差保护的整定a.动作电流 Idz 应按躲过外部短路时流过保护装置的最大不平衡电流Ibp即 IdzKk Ibp

52、.js = Kk kfzq ktx fi Id.zd=1.310.50.113.249103=1.3662.45861.17A。Kk可靠系数，采用1.3。Ibp.js计算不平衡电流；kfzq非周期分量影响的系数，取1；ktx 电流互感器的同型系数，取ktx0.5；Id.zd发电机外部三相短路时，流过保护最大周期性短路电流，Id.zd13.249kA。b.为避免保护在电流互感器二次回路断线时误动作，保护动作电流应该大于发电机最大负荷电流；IdzKk INf1.32.6053385.9A。Kk可靠系数，取 Kk1.3。 INf发电机的额定电流；取以上计算中较大者，作保护的动作电流，故Idz3385

53、.9A ，则继电器动作电流为 Idz.j1 3385.9600jxdzlk In5.64A。ooeyYZTjj1 nl电流互感器的变比； kjx 接线系数，取 kjx1。2）横差保护的整定保护动作电流按照躲过外部短路故障最大不平衡电流整定，由于不平衡很难确定，因此在工程设计中根据运行积累的数据计算。即 Idz0.2 Inf =0.22605521A 则继电器动作电流为：Idz.jdzlIn521/6000.868A 3）定子单相接地保护整定精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 30 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用27 / 35

54、保护动作电流根据外部发生单相接地并伴随外部两相短路的选择性来选择，需要躲过发电机固有电容电流和不平衡电流，一次动作电流不超过5A。BkeGuInkxI 即 Idz=.11()kjd fkbp bshk Ik IkIjdf被保护发电机的接地稳态电容电流，对45MW 额定容量电压为10.5kV，发电机取 Ijdf1.21A。PgdO0sRlMo Ibp.bs.1 闭锁继电器一次不平衡电流取Ibp.bs.1=0.9A；Kk可靠系数，取 1.5； Kh返回系数，取 0.85；故 Idz=.11()kjd fkbp bshk Ik Ik=1(21.211.50.9)0.85=4.43，小于 5A。4）励

55、磁回路两点接地保护当发电机励磁回路发生两点接地故障时，部分励磁线圈将被短路，由此由于气隙磁势的对称性遭到破坏，可能使转子产生剧烈振动，因此在发电机上需要装设励磁回路两点接地保护，该装置只设一套，并仅在励磁回路中出现稳定性的一点接地时才投入工作。3cdXwckm15 5）过负荷保护保护过负荷保护是动作于信号的保护，考虑到过负荷对称性，该保护只有一相中装设，并与过电流保护共用一组互感器，保护由电流继电器及时间继电器组成。h8c52WOngM 电流继电器动作值按照下式计算：Idz.j60085.01006.205. 13lNfhknIKK=5.35A Kk可靠系数，取 =1.05； Kh返回系数，取

56、 =0.85；INf发电机额定电流； nl 电流互干器变比；过负荷保护动作时限比过电流保护长，一般为910s。4.3 对 F5 的保护整定计算1、短路电的分析计算及电压电流互感器的变比选定由短路电流的计算结果可知，F5的最大短路电流为12.535kA，而 F5出口额定电流为47.368I31.05Nf2.605 kA，所以电流互感器的变比级次应该为3000/5，级电精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 31 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用28 / 35 流互感器变比为3000/5ln600，电流互感器变比为10.5/0.1105

57、。v4bdyGious 2、各种保护的整定计算1）纵差保护的整定a 作电流 Idz 应躲过外部短路时流过保护装置的最大不平衡电流Ibp。即 IdzKk Ibp.js = Kk kfzq ktx fi Id.zd=1.310.50.112.535103=1.3626814.78A。Kk可靠系数，采用 1.3； Ibp.js计算不平衡电流；kfzq非周期分量影响的系数，取1；Id.zd发电机外部三相短路时，流过保护最大周期性短路电流，Id.zd12.535kA b 为避免保护在电流互感器二次回路断线时误动作，保护动作电流应该大于发电机最大负荷电流。即 IdzKk INf1.3 2.6053385.

58、9A Kk可靠系数，取 Kk1.3 ；INf发电机的额定电流；取以上计算中较大者，作保护的动作电流，故Idz3385.9A ，则差动继电器动作电流为Idz.j1 3385.9600jxdzlk In5.64A。 nl电流互感器的变比； kjx 接线系数，取 kjx1。2） 横差保护的整定保护动作电流按照躲过外部短路故障最大不平衡电流整定，由于不平衡电流很难确定，因此在工程设计中根据运行积累的数据计算。J0bm4qMpJ9 即 Idz0.2 Inf =0.2 2605521A 则继电器动作电流为：Idz.jdzlIn521/6000.868A 3） 定子单相接地保护整定保护动作电流根据外部发生单

59、相接地并伴随外部两相短路的选择性来选择，需要躲过发电机固有电容电流和不平衡电流，且一次动作电流不超过5A。即Idz=.11()kjd fkbp bshk Ik IkIjdfXVauA9grYP 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 32 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用29 / 35 被保护发电机的接地稳态电容电流，对45MW 额定容量电压为10.5kV，发电机取.jd fI1.21A Ibp.bs.1 闭锁继电器一次不平衡电流取Ibp.bs.1=0.9A。Kk 可靠系数，取 Kk=1.2 Kh 返回系数，取 0.85；故Idz=

60、.11()kjd fkbp bshk Ik Ik=1(21.211.50.9)0.85=4.43，小于 5A。4） 励磁回路两点接地保护当发电机励磁回路发生两点接地故障时，部分励磁线圈将被短路，由此由于气隙磁势的对称性遭到破坏，可能使转子产生剧烈振动，因此在发电机上需要装设励磁回路两点接地保护，该装置只设一套，并仅在励磁回路中出现稳定性的一点接地时才投入工作。bR9C6TJscw 5）过负荷保护整定校验：过负荷保护是动作于信号的保护，考虑到过负荷对称性，该保护只有一相中装设，并与过电流保护共用一组互感器，保护由电流继电器及时间继电器组成。pN9LBDdtrd 电流继电器动作值按照下式计算：Id

61、z.j600850100620513.lNfhknIKK=5.35A Kk可靠系数，取 =1.05； Kh返回系数，取 =0.85；Inf发电机额定电流； nl 电流互干器变比；过负荷保护动作时限比过电流保护长，一般为910s。结 论毕业设计的过程，是一次将大学三年所学理论知识与实际相结合的过程，通过毕业设计我学会了如何把理论知识与工程实际相联系，这将对以后走上工作岗位打下基础。该论文通过查阅大量相关资料，确定最终主接线设计方案，另外通过大量的计算确定各短路点的短路电流，为下一步各用电设备的选择提供必要的数据支持。在设计过程中通过对整套方案及细节的精确计算，坚固可靠性和经济性的原则，是涉精选学

62、习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 33 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用30 / 35 及结果基本满足了配电、变电和用电的需要。DJ8T7nHuGT 参考文献1 陈跃 . 电气工程专业毕业设计指南电力系统分册M. 北京：中国水利水电出版社.2003 ： 1-68.QF81D7bvUA 2 强尧臣 . 小型水电站机电设计手册电气一次M. 北京：中国电力出版社,1996. 3 卓乐友 . 电力工程电气设计手册电气一次部分M. 北京：中国电力出版社.2003 ：1-120. 4 姚春球 . 发电厂电气部分J.北京：中国电力出版社,2004

63、. 5 傅知兰 . 电力系统电气设备选择与实用计算M. 北京：中国电力出版社,2004 . 6 戈东方 . 电力工程电气设备手册. 电气一次部分 M. 北京：中国电力出版社,1998. 7 阮全荣，康本贤，魏广性. 水电站电气主接线图册M. 北京：中国水利水电出版社,2004. 8 狄富清 . 变电设备合理选择与运行检修M. 北京：机械工业出版社.2005 ：35-78. 9 陈学庸 . 电力工程电气设备手册电气二次部分M. 北京：中国电力出版社,2000. 10 卓乐友 . 电力工程电气设计手册电气二次部分M. 北京：中国电力出版社.2003 ：23-50. 11 张希泰，陈康龙. 二次回路

64、识图及故障查找与故障与处理指南M. 北京：中国水利水电出版社 ,2002.4B7a9QFw9h 12 林晖 . 周宁水电站计算机监控系统的设计与实现D. 南京：河海大学工程硕士专业学位论文,2005.ix6iFA8xoX 13 马玉琴 . 青铜峡水电站计算机监控系统的设计与开发D. 西安 : 西安理工大学专业学位论文,2005.wt6qbkCyDE 14 路永明 . 计算机监控系统在水电站的设计与运用D. 吉林：吉林大学硕士学位论文,2005. 15Guo Wei, Wang Li. Integrated Automation of Power Plant Electrical SystemM

65、. Department of Electrical Engineering， Southeast University， Nan jing 210096 ，China.Kp5zH46zRk 16Huang Jian, Zhu Daxin. The Configuration and Communicationof Integrated Substation AutomationSystemsM. Nanjing Automation.Yl4HdOAA61 谢 辞经过近四周的毕业设计，我终于完成了水电站的电气一次及其发电机保护设精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -

66、 - - - - - -第 34 页，共 35 页个人资料整理仅限学习使用31 / 35 计。这次毕业设计能够最终设计完成，除了本人努力之外，还得到了老师的精心指导，他们在百忙中对我的设计给予了细致的指导和建议，对我的辅导耐心认真，而且百问不厌，在他们的指导下我最终完成了毕业设计；同时我还要感谢同班同学的大力帮助，他们在我出现困难时热情帮助，使我少走很多弯路。在此，我对指导老师以及所有在我毕业设计提供过帮助的同学表示诚挚的感谢！同时我还要向滨州学院所有授过课的老师表示感谢，你们对知识严谨求实的态度、为人师表的工作作风，使我受益匪浅。我将来在新的工作岗位会不断学习新知识，不辜负老师对我的培养，不辜负同学对我的关怀，做一个合格的滨州学院大学毕业生。ch4PJx4BlI 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 35 页，共 35 页