【正文】 目 錄前 言 1第一章 電氣主接線設(shè)計 2 設(shè)計原則 2 各方案比較 3第二章 廠用電設(shè)計 8 廠用電設(shè)計原則 8第三章 短路電流計算 9 對稱短路電流計算 9 非對稱短路電流計算 19第四章 電器主設(shè)備選擇 30 30 對方案Ⅱ的各主設(shè)備選擇 44第五章 發(fā)電機繼電保護原理設(shè)計及保護原理 46 初步分析 46 對F1 的保護整定計算 47 對F5的保護整定計算： 50第六章 計算機監(jiān)控系統(tǒng)方案論證選擇 54 系統(tǒng)功能 54 監(jiān)控對象 56 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 56前 言隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對能源的需求量也越來越大，然而能源的不足與需求之間的矛盾在近幾年不斷惡化，國家急需電力事業(yè)的發(fā)展，為我國經(jīng)濟的發(fā)展提供保障。就我國目前的電力能源結(jié)構(gòu)來看，我國主要是以火電為主，但是火電由于運行過程中污染大，在煤炭價格高漲的今天，火電的運行成本也較高，受鍋爐和其他火電廠用電設(shè)備的影響，其資源利用率較低，一般熱效率只有30%50%左右。與之相比水電就有很多明顯的優(yōu)勢。因此，關(guān)于電力系統(tǒng)水電站設(shè)計方面的論文研究就顯得格外重要。本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題來源于青海省直崗拉卡水電站。主要針對直崗拉卡水電站在電力系統(tǒng)的地位，擬定本電廠的電氣主接線方案，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較，確定推薦方案，對其進行短路電流的計算，對電廠所用設(shè)備進行選擇，然后對各級電壓配電裝置及總體布置設(shè)計。并且對其發(fā)電機繼電保護進行設(shè)計。在這些設(shè)計過程中需要用到各種電力工程設(shè)計手冊，并且借用AutoCAD輔助工具畫出其電氣主接線圖、室外配電裝置圖、發(fā)電機保護的原理接線圖、展開圖、保護屏的布置及端子排接線圖。故本論文屬于典型的針對某工程進行最優(yōu)設(shè)計的工程設(shè)計類論文。通過本論文的研究，可以使直崗拉卡水電站安全可靠的在系統(tǒng)中運行，保證其持續(xù)可靠的供電。也能提高自己使用AutoCAD,word等軟件的能力，培養(yǎng)出自己工程設(shè)計的觀念，是對大學(xué)四年所學(xué)理論知識與實踐的融合。第一章 電氣主接線設(shè)計 設(shè)計原則電氣主接線是水電站由高壓電氣設(shè)備通過連線組成的接收和分配電能的電路。電氣主接線根據(jù)水電站在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足運行可靠、簡單靈活、操作方便、易于維護檢修、利于遠方監(jiān)控和節(jié)約投資等要求。在電氣主接線設(shè)計時，綜合考慮以下方面：① 保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本的要求。在設(shè)計時，除對主接線形式予以定性評價外，對于比較重要的水電站需要進行定量分析和計算。直崗拉卡水電站雖然是一個中小型水電站，但是由于擔負了許多工業(yè)企業(yè)，及農(nóng)業(yè)抗旱排澇等供電任務(wù)，因而必須滿足必要的供電可靠性。② 具有經(jīng)濟性在主接線設(shè)計時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。欲使主接線可靠、靈活，將導(dǎo)致投資增加。所以必須把技術(shù)與經(jīng)濟兩者綜合考慮，在滿足供電可靠、運行靈活方便的基礎(chǔ)上，盡量使設(shè)備投資費用和運行費用為最少。③ 具有一定的靈活性和方便性，并能適應(yīng)遠方監(jiān)控的要求。主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行方式的轉(zhuǎn)換。不僅正常運行時能安全可靠地供電，而且無論在系統(tǒng)正常運行還是故障或設(shè)備檢修時都能適應(yīng)遠方監(jiān)控的要求，并能靈活、簡單、迅速地倒換運行方式，使停電時間最短，影響范圍最小。顯然，復(fù)雜地接線不會保證操作方便，反而使誤操作機率增加。但是過于簡單的接線，則不一定能滿足運行方式的要求，給運行造成不便，甚至增加不必要的停電次數(shù)和停電時間。④ 具有發(fā)展和擴建的可能性隨著經(jīng)濟的發(fā)展，已投產(chǎn)的水電站可能需要擴大機組容量，從主變壓器的容量、數(shù)量到饋電線路數(shù)均有擴建的可能，有的甚至需要升壓，所以在設(shè)計主接線時應(yīng)留有發(fā)展余地，不僅要考慮最終接線的實現(xiàn)，同時還要兼顧到分期過渡接線的可能和施工的方便。根據(jù)以上幾點，對直崗拉卡水電站的主接線擬定以下幾種方案。 各方案比較方案Ⅰ本方案采用了兩個擴大單元接線和一個單元接線，110kv側(cè)采用了雙母接線。雙母接線的供電可靠性較高，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷，檢修任一組母線上的隔離開關(guān)也不需要中斷供電，且調(diào)度靈活，各個電源和各回路負荷可以任意分配到一組母線上，能靈活適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。擴建性也非常號，可以向母線左右方向任意擴建，且施工過程也不會停電，只是雙母接線多了一臺旁路斷路器，投資有所增加。圖11 電氣主接線方案Ⅰ方案Ⅱ本方案采用了兩個擴大單元接線和一個單元接線與110kv側(cè)直接相連。110kv側(cè)為單母分段帶專用旁路斷路器的旁路母線接線方式。其特點是：擴大單元接線接線方式簡單清晰，運行維護方便，且減少了主變壓器高壓側(cè)出現(xiàn)，簡化了高壓側(cè)接線和布置，使整個電氣接線設(shè)備較省。單元接線的接線簡單、清晰、運行靈活、維護工作量少且繼電保護簡單，但由于主變壓器與高壓電氣設(shè)備增多，高壓設(shè)備布置場地增加，整個電氣接線投資也增大。其110kv側(cè)的單母分段帶專用旁路斷路器的母線接線方式中,由于增加了分段其全廠停電的可能性為0，且任一臺斷路器檢修時都不會引起停電，其供電可靠性較高圖12 電氣主接線方案Ⅱ方案Ⅲ本方案采用了兩個擴大單元接線，一個單元接線，110kv側(cè)采用了雙母帶旁母的接線方式。此種接線方式大大提高了供電的可靠性，但是由于有了專用的旁路母線，多裝了價高的斷路器和隔離開關(guān)，大大增加了投資，此種接線方式對于供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的，但是對于供電可靠性要求不是很高的中小型水電站來說不是很適用。圖13 電氣主接線方案Ⅲ方案Ⅳ本方案采用了兩個擴大單元接線和一個單元接線，110kv側(cè)采用了單母接線的方式，此種接線雖然接線方式簡單，投資很少，但是其供電可靠性大大降低，其母線一旦出現(xiàn)故障就會造成全廠停電，嚴重影響了持續(xù)供電。圖14 電氣主接線方案Ⅳ方案Ⅴ本方案采用了一個發(fā)電機單母接線和兩個單元接線，1110kv側(cè)采用雙母接線的方式。發(fā)電機單母接線使主變壓器數(shù)量減少，投資節(jié)省，接線簡單明了，運行方便，但是發(fā)電機電壓配殿裝置元件多，增加檢修工作量，母線或與母線所相連的隔離開關(guān)故障或檢修時，三臺發(fā)電機都要停電，可靠性及靈活性較差。圖15 電氣主接線方案Ⅴ綜合分析上述五種方案，再結(jié)合該水電站為中小型水電站的實際情況，擬定的主接線應(yīng)以經(jīng)濟性為主，但其可靠性也需要考慮，方案一和方案二最能滿足這兩項要求，故最終選定方案一和方案二為最終比較方案。方案Ⅰ的可靠性比方案一高，如果在投資相差不多的情況小應(yīng)該首選方案Ⅰ，如果在方案Ⅱ比方案Ⅰ投資低較多則從經(jīng)濟性的角度出發(fā)應(yīng)選擇方案Ⅱ。第二章 廠用電設(shè)計 廠用電設(shè)計原則廠用電接線的設(shè)計應(yīng)按照運行、檢修和施工的要求，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃，積極慎重地采用成熟地新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計達到經(jīng)濟合理，技術(shù)先進，保證機組安全經(jīng)濟地運行。其具體有如下一些要求：① 接線方式和電源容量，應(yīng)充分考慮廠用設(shè)備在正常、事故、檢修、啟動、停運等方式下地供電要求，并盡可能地使切換操作簡便，使啟動（備用）電源能迅速投入。② 盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障影響范圍，避免引起全廠停電故障。各臺機組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)獨立，以保證在一臺機組故障停運或其輔助機發(fā)生電氣故障時，不影響其他機組的正常運行。③ 充分考慮電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運行方式，特別主要對公用廠用負荷的影響。要方便過渡，盡少改變接線和更換設(shè)備。根據(jù)上述要求，結(jié)合本水電站為中小型水電站，以及廠用電分為6kV和380kV兩個電壓等級的實際情況，其廠用電設(shè)計祥見附錄Ⅰ：第三章 短路電流計算 對稱短路電流計算發(fā)電機，變壓器及系統(tǒng)的主要參數(shù)如下：發(fā)電機參數(shù)：45MW，cos，變壓器參數(shù)：3臺，1T:50MVA, 2T: , 100MV系統(tǒng)參數(shù)：110kV出線四回，正序阻抗（標么值）：，零序阻抗（標么值），三相短路容量：2543MVA，單相短路容量：。對方案Ⅰ的系統(tǒng)正序阻抗網(wǎng)絡(luò)等值圖為[1]：圖31 正序阻抗網(wǎng)絡(luò)等值圖取基準值：，時，, ，＝＝,。 發(fā)電機:======變壓器:== 系統(tǒng)阻抗：對點進行短路計算[2]：網(wǎng)絡(luò)簡化如下：圖32 網(wǎng)絡(luò)簡化圖 繼續(xù)簡化上圖：圖33 網(wǎng)絡(luò)簡化圖再化簡得：圖34 網(wǎng)絡(luò)簡化圖三相短路電流周期分量計算：系統(tǒng)A側(cè)：B側(cè)（）的計算電抗為由計算電抗查水輪機短路電流運算曲線得： ：因此： C側(cè)（）的計算電抗為： 由計算電抗查短路電流運算曲線得： ：因此： 所以，點的三相短路電流為： 點三相短路沖擊電流及全電流最大有效值計算:(1).系統(tǒng)A側(cè)和三電源B側(cè)的值采用遠離發(fā)電機地點發(fā)生短路時的數(shù)值，則＝，＝＝=(+)= ＝(+