【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 對方案 I 的各主設(shè)備選擇 ...................................................................30 對方案Ⅱ 的 各 主 設(shè)備選擇 ..................................................................44 第五章 發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)原理設(shè)計及保護(hù)原理 ...............................................46 初步分析 ..............................................................................................46 對 F1 的保護(hù)整定計算 .......................................................................47 對 F5 的保護(hù)整定計算： ....................................................................50 第六章 計算機(jī)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 小 結(jié) .................................................................................................................58 致 謝 ...................................................................................錯誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................59 附 錄Ⅰ ...............................................................................................................61 附 錄Ⅱ ...............................................................................................................62 1 前 言 隨著我國經(jīng)濟(jì)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(jì)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(yùn)行過程中污染大，在煤炭價格高漲的今天，火電的運(yùn)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(jì)比較，確定推薦方案，對其進(jìn)行短路電流的計算，對電廠所用設(shè)備進(jìn)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(jī)繼電保護(hù)進(jìn)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(jī)保護(hù)的原理接線圖、展開圖、保護(hù)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(jìn)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(yùn)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(shí)踐的融合 。 2 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(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足運(yùn)行可靠、簡單靈活、操作方便、易于維護(hù)檢修、利于遠(yuǎn)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(jìn)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(dān)負(fù)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(jì)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(jì)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(jì)兩者綜合考慮，在滿足供電可靠、運(yùn)行靈活方便的基礎(chǔ)上，盡量使設(shè)備投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用為最少。 ③ 具有一定的靈活性和方便性，并能適應(yīng)遠(yuǎn)方監(jiān)控的要求。 主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行方式的轉(zhuǎn)換。不僅正常運(yùn)行時能安全可靠地供電，而且無論在系統(tǒng)正常運(yùn)行還是故 障或設(shè)備檢修時都能適應(yīng)遠(yuǎn)方監(jiān)控的要求，并能靈活、簡單、迅速地倒換運(yùn)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(jī)率增加。但是過于簡單的接線，則不一定能滿足運(yùn)行方式的要求，給運(yùn)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(kuò)建的可能性 3 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，已投產(chǎn)的水電站可能需要擴(kuò)大機(jī)組容量，從主變壓器的容量、數(shù)量到饋電線路數(shù)均有擴(kuò)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(shí)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(diǎn)，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(kuò)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(fù)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(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。擴(kuò)建性也非常號，可以向母線左右方向任意擴(kuò)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 4 方案Ⅱ 本方案 采用了兩個擴(kuò)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(diǎn)是：擴(kuò)大單元接線接線方式簡單清晰，運(yùn)行維護(hù)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(yùn)行靈活、維護(hù)工作量少且繼電保護(hù)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 5 方案Ⅲ 本方案采用了兩個擴(kuò)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(kuò)大單 元接線和一個單元接線， 110kv 側(cè)采用了單母 6 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(yán)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(jī)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(jī)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(yùn)行方便，但是發(fā)電機(jī)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(jī)都要停電，可靠性及靈活性較差。 7 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(shí)際情況，擬定的主接線應(yīng)以經(jīng)濟(jì)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(xiàng)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(jì)性的角度出發(fā)應(yīng)選擇方案 Ⅱ 。 8 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(yùn)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(dá)到經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)，保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)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(yùn)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(jī)組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立，以保證在一臺機(jī)組故障停運(yùn)或其輔助機(jī)發(fā)生電氣故障時，不影響其他機(jī)組的正常運(yùn)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(yùn)行方式，特別主要對公用廠用負(fù)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(shí)際情況，其廠用電設(shè)計祥見附錄Ⅰ ： 9 第三 章 短路電流計算 對稱短路電流計算 發(fā)電機(jī)，變壓器及系統(tǒng)的主要參數(shù)如下： 發(fā)電機(jī)參數(shù)： 45MW 5? ， cos 950.?? ， 230.39。39