【導(dǎo)讀】量約為10，為小型水電站。小型水電站的設(shè)計(jì)需要遵循國家相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，力求做到經(jīng)濟(jì)，安全，實(shí)用。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)從原始資料入手，根據(jù)所給發(fā)電機(jī)的裝。線方式，然后進(jìn)行主變壓器選擇。通過短路電流的計(jì)算結(jié)果，選擇了最終的電氣。設(shè)備，如斷路器，隔離開關(guān)，電流互感器、電壓互感器等，并進(jìn)行了選型和校驗(yàn)，

　　

【正文】 器引出線或中性點(diǎn)上的避雷器可以不安裝隔離開關(guān)； 5）當(dāng)用戶側(cè)安裝有電源時(shí)，斷路器相對用戶的那一側(cè)，可以不裝設(shè)隔離開關(guān)，但如果花費(fèi)較小時(shí)，為了防止雷電產(chǎn)生的過電壓，也可以裝設(shè)。 （ 1） 電壓等級隔離開關(guān)的選擇 1）額定電壓和電流選擇 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 28 同樣對于 f6 點(diǎn)短路來說 ① 額定電壓 NU =20kV；② 額定電流 IN=8kA； 其中 KAIKI imim 39。39。66 ????? ；故有： NI ≥ 1imI 。 2）熱穩(wěn)定校驗(yàn) tI 2 t ≥ kQ ；取 Tk(短路切除時(shí)間 )=4s； kQ = ( 239。I + 10I22+ I42) Tk/12=（ 2+10 +） 4/12 =(kA)2 s 式中 2I 4I 分別為計(jì)算電抗查短路電流計(jì)算曲線所得，具體參考電力工程基礎(chǔ) It2t=802 4=(kA)2 s 可知 tI 2 t ≥ kQ ； 3）動穩(wěn)定校驗(yàn) ehi =80KA≥ esi = （ 2） 電壓隔離開關(guān)的選擇 1）額定電壓和電流選擇 對于 f4點(diǎn)短路來說 ① 額定電壓 NU =；② 額定電流 IN=1000A； 其中 AIKI imim 39。39。44 ????? ；故有： IN≥ 4imI 。 2）熱穩(wěn)定校驗(yàn) It2t≥ Qk；取 Tk(短路切除時(shí)間 )=4s； Qk = ( 239。I + 10I22+ I42) Tk/12=（ +10 +） 4/12 =(kA)2 s 式中 2I 4I 分別為計(jì)算電抗查短路電流計(jì)算曲線所得，具體參考電力工程基礎(chǔ) It2t= 4=1849 (kA)2 s 可知 tI 2 t ≥ kQ ； 3）動穩(wěn)定校驗(yàn) 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 29 ehi =≥ esi = 35KV 線路其他 隔離開關(guān) 的選擇計(jì)算略，結(jié)果見表 經(jīng)過對 所有 斷路器 和 隔離開關(guān)的計(jì)算， 最后 選擇 器件的 型號 及參數(shù) 如下表： 表 斷路器隔離開關(guān)參數(shù) 表 器件 電壓等級(kV) 型號 額定電壓 (kV) 額定短路開斷電流（ kA） 額定關(guān)合電流（ kA） 額定電流(kA) 動穩(wěn)定電流峰值 (kA) 4S 熱穩(wěn)定電流(kA) 斷路器 80 2 SN420G/8000 20 87 300 8 87 87 隔離開關(guān) GW435D1000 1 GN620T/8000 20 8 80 80 互感器的選擇 電流互感器： 對于一次側(cè) （ 1）在現(xiàn)在電流互感器的一次額定電流應(yīng)大于所在回路可能出現(xiàn)的最大的負(fù)荷電流。確定最大負(fù)荷電流時(shí)，應(yīng)考慮回路可能出現(xiàn)的過負(fù)荷、近 5 年之內(nèi)負(fù)荷的增長等情況。 （ 2） 應(yīng)滿足短時(shí)熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定電流 的要求。 （ 3） 由同一母線引出的各回路，電流互感器的變比盡可能相同，以方便維護(hù)和實(shí)現(xiàn)母線差動保護(hù)。 對于二次側(cè)，選取二次側(cè)電壓為 5V。 型號為： 600/5A 和 400/5A。 電壓互感器： （ 1） 電壓互感器的準(zhǔn)確級和容量。電壓互感器的準(zhǔn)確級是指在規(guī)定的一次西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 30 電壓和二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，功率負(fù)荷因數(shù)為額定值時(shí)，電壓誤差的最大值。 由于電壓互感器本身有勵(lì)磁電流和內(nèi)阻抗，導(dǎo)致測量結(jié)果的大小和相位有誤差，而電壓互感器的誤差與負(fù)荷有關(guān)，所以用一臺電壓互感器對于不同的準(zhǔn)確級有不 同的容量，通常額定容量是指對應(yīng)于最高準(zhǔn)確級的容量。 （ 2） 按一次回路電壓選擇。為了保證電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級下運(yùn)行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應(yīng)在（ ～ ） eU 范圍內(nèi)變動，即應(yīng)滿足： 1eU 1U 1eU （ 3） 按二次回路電壓選擇。電壓互感器的二次側(cè)額定電壓應(yīng)滿足保護(hù)和測量使用標(biāo)準(zhǔn) 儀表的要求。 各電壓等級均采用電容式電壓互感器。選擇型號為： JDZJ235 35/ 。 母線的選擇 選擇及校驗(yàn)原則 (1) 選型 載流導(dǎo)體一般都采用鋁質(zhì)材料，工業(yè)上常用的硬母線為矩形、槽形和管形。矩形母線散熱好，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，便于固定連接，但集膚效應(yīng)系數(shù)大，一般只用于 35kV 及以下，電流在 4000A 及以下的配電設(shè)備中；槽形母線機(jī)械強(qiáng)度較好，載流量大，集膚效應(yīng)系數(shù)小，一般 可用于 40008000A 的配電裝置中；相對管形母線，集膚效應(yīng)系數(shù)小，并且機(jī)械強(qiáng)度高，管內(nèi)可通風(fēng)，可用于 8KA 以上的大電流的母線，另外，由于圓管的表面很光滑，因此電暈的放電電壓高，可用于高電壓 110kV 及以上配電裝置母線。 對于 110kV 及以上高壓配電裝置，一般采用軟導(dǎo)線。當(dāng)采用硬導(dǎo)體時(shí)，宜用鋁錳合金管形導(dǎo)體。 （ 2） 截面選擇 ① 軟母線的截面選擇 按照經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的母線都能滿足導(dǎo)體長期發(fā)熱條件，故按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 JIS gmax? （ 57） 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 31 式中 maxgI —— 正常工作時(shí)的最大持續(xù)工作電流； J —— 經(jīng)濟(jì)電流密度（取 ）。對應(yīng)不同種類的導(dǎo)體和不同的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) maxT ，將有不同取值。 ② 硬母線的截面選擇。 硬母線一般用于電壓較低的配電裝置中，所以，可以按最大持續(xù)工作電流選擇導(dǎo)線截面積 Ng IKI ??max （ 58） 式中 NI —— 母線布置方式和環(huán)境溫度為 +25℃ 時(shí)的導(dǎo)體長期允許載流量。 ?K —— 溫度修正系數(shù)。 對于 側(cè)， 2m a x ??? 對于 側(cè)， 2m a x 0 ??? 母線的確定 對于母 線的的確定： 首先按最大長期工作電流，只要母線正常工作的溫度不超過允許溫度，而且實(shí)際周圍溫度與母線規(guī)定的溫度相同就可以確定選型，若不相同，則需要進(jìn)行溫度的修正，可按下面的公式來進(jìn)行修正： 01?? ??? ???alalK （ 59） 式中 al? —— 母線最高長期允許溫度， Co ； 0? —— 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度， Co ； 1? —— 母線運(yùn)行的時(shí)間溫度， Co ； 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇， 導(dǎo)體通過點(diǎn)流時(shí)，會產(chǎn)生電能損耗，因此降低電能損耗是非常重要的，截面積越大，節(jié)省曰多，但是截面積越大，費(fèi)用也越好，因此需要按經(jīng)濟(jì)電流密度的方法來計(jì)算經(jīng)濟(jì)截面積 eS ，公式如下： 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 32 )( 2m ax mmJISe ? 其中 取 2/ mmAJ ? 根據(jù)以上短路電流的計(jì)算，以及上面的方法確定，對于這種電流較小的電站時(shí)，可以根據(jù)以上兩個(gè)選擇出母線的型號，型號為：鋼芯鋁絞 線， LGJ95 和鋁母線LNY50 5，具體將標(biāo)注于 CAD 電氣主接線圖中。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 33 第六章 繼電保護(hù) 與防雷 變壓器保護(hù) 變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重的影響！變壓器的故障可分為內(nèi)部和外部兩種故障： （ 1） 內(nèi)部故障是指變壓器油箱里面的各種故障，主要故障類型有： 1）各繞組之間發(fā)生的相間短路； 2）單相繞組部分線圈之間發(fā)生的匝間短路； 3）單相繞組或引出線通過外殼發(fā)生的單相接地短路； 4）鐵芯燒損。 （ 2）變壓器的外部故障類型有： 1）絕緣套管閃絡(luò)或破 碎而發(fā)生的單相接地（通過外殼）短路； 2）引出線之間發(fā)生的相間故障。 （ 3）變壓器的主保護(hù)回路 1）當(dāng)變壓器繞組和引出線發(fā)生相間短路以及變壓器發(fā)生匝間短路時(shí)，其保護(hù)應(yīng)瞬時(shí)動作。這種保護(hù)由差動保護(hù)來完成，因此，差動保護(hù)為變壓器的主保護(hù)。 2）當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部短路時(shí)，短路點(diǎn)電弧使變壓器油分解，形成瓦斯氣體。重瓦斯保護(hù)作用于斷路器跳閘，為變壓器的主保護(hù)；輕瓦斯作用于信號。瓦斯繼電器與變壓器成套供應(yīng)。 過電流保護(hù) 為了反應(yīng)變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內(nèi)部故障時(shí)，作為差動保護(hù)和瓦斯保護(hù)的 后備，所以需裝設(shè)過電流保護(hù)。過電流保護(hù)主要是通過設(shè)置電流互感器將大電流轉(zhuǎn)換為小電流來實(shí)現(xiàn)！ 過電壓保護(hù) （ 1） 外過電壓保護(hù) 外過電壓保護(hù)是通過電壓繼電器來反映外部工頻點(diǎn)壓升高的。電壓繼電器可接在放電線圈或放電用電壓互感器的二次側(cè)。在同一母線上接有幾組電容器的情西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 34 況下，電壓繼電器也可以接在母線電壓互感器二次側(cè)，幾組電容器共用一套過電壓保護(hù)。對系統(tǒng)產(chǎn)生的過電壓，只考慮對稱過電壓，因此，可以只用一個(gè)電壓繼電器。但為了防止電壓回路斷線，過電壓保護(hù)拒動，還是建議采用三相三繼電器接線。為了防止瞬時(shí)出現(xiàn)過電壓時(shí)，電 壓繼電器動作不返回，應(yīng)選用高返回系數(shù)的電壓繼電器作為電容器的過電壓保護(hù)。 （ 2） 內(nèi)過電壓保護(hù) 在一組電容器中，故障切除或短路一部分電容器后，剩余電容器承受的電壓大小與電容器組的接線方式、每組并聯(lián)的臺數(shù)、串聯(lián)的段數(shù)等因素有關(guān)。在設(shè)計(jì)中可采用的接線方式有三角接線、中性點(diǎn)不接地的單星形接線、中性點(diǎn)接地的單星形接線、中性點(diǎn)接地的雙星性接線、中性點(diǎn)不接地的雙星性接線等。每相串并聯(lián)的方式與電容器組的工作電壓以及電容器的總量有關(guān)，因此，內(nèi)過電壓的接線方式也很多。裝設(shè)內(nèi)過電壓保護(hù)的目的是防止電容器組中因個(gè)別電容器 故障切除后，健全電容器上的電壓超過額定電壓的 倍。 在一組電容器的各串聯(lián)段上裝設(shè)電壓互感器，可以監(jiān)視電容器兩端出現(xiàn)的工頻點(diǎn)壓。但這就需要許多臺電壓互感器和電壓繼電器，使過電壓保護(hù)復(fù)雜化，在工程中應(yīng)用得很少。 在實(shí)際工程中應(yīng)用到的是不平衡保護(hù)。這種保護(hù)的原理是檢測一組電容器中，健全部分與故障部分之間的差異，將這種差異作為保護(hù)的動作量，其數(shù)值大于整定值時(shí)，保護(hù)動作切除故障電容器組。 調(diào)差以及差動保護(hù) 調(diào)差 水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置開機(jī)并網(wǎng)試驗(yàn)中，確定發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)特性方向即調(diào)差極性極為重要，只有 在勵(lì)磁調(diào)差極性和調(diào)差率符合設(shè)計(jì)要求的情況下，勵(lì)磁裝置的其他負(fù)載試驗(yàn)才有實(shí)際價(jià)值。對于一臺主變壓器并聯(lián)兩臺發(fā)電機(jī)這種擴(kuò)大單元的勵(lì)磁裝置來說，勵(lì)磁調(diào)差極性正確已否，還直接關(guān)系到這兩臺勵(lì)磁裝置能否并網(wǎng)運(yùn)行。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 35 差動保護(hù) 對變壓器繞組和引出線上發(fā)生故障，以及發(fā)生匝間短路時(shí)，其保護(hù)瞬時(shí)動作，跳開各側(cè)電源斷路器。 防雷保護(hù)裝置 現(xiàn)代電力系統(tǒng)中實(shí)際采用的防雷保護(hù)裝置主要有：避雷針、避雷線、保護(hù)間隙、各種避雷器、防雷接地、電抗線圈、電容器組、消弧線圈、自動重合閘等等。而電力系統(tǒng)中需要安裝直接雷擊防護(hù) 裝置，廣泛采用的即為避雷針和避雷線。其中避雷針適宜用于變電所、發(fā)電場這樣相對集中的保護(hù)對象；避雷線適宜用于象架空線路那樣伸展很廣的保護(hù)對象 。 變電所的防雷保護(hù)主要依靠閥式避雷器，它在電力系統(tǒng)過電壓保護(hù)和絕緣配合中都起著重要的作用，它的保護(hù)特性是選擇高電壓電力設(shè)備絕緣水平的基礎(chǔ)。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 36 結(jié)論 電能是現(xiàn)代社會中最重要、最方便的能源。電能易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能 量 ，也易于傳輸、分配，應(yīng)用方式也很靈活。因此被廣泛應(yīng)用與工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸以及人民的日常生活中，是一個(gè)國家不可或缺的能源！ 中國是水電增加最多的國家，水電 的增加需要我們這一代不斷的努力、發(fā)展與建設(shè)， 電氣主接線是水電站最重要的一部分 。 主接線說明了電能的輸送和分配關(guān)系，是運(yùn)行操作的首要依據(jù)， 電氣主接線 對系統(tǒng)的運(yùn)行、電氣設(shè)備的選擇和廠房、開關(guān)的布置起著決定性作用，并影響著電站的運(yùn)行安全。 本設(shè)計(jì)從已知資料入手，通過 分析、 比較單元接線，擴(kuò)大單元接線以及單母線分段 等典型發(fā)電機(jī) 變壓器 母線主接線方式 ，計(jì)算選擇出最合理最經(jīng)濟(jì)的 該變電站的 電氣主接線方案， 即 單元接線和擴(kuò)大單元接線 組合方式； 然后根據(jù)電氣主接線，以及原始資料中水輪發(fā)電機(jī)的裝機(jī)容量，考慮水電站自身的條件， 確定了主變壓器的容量以及型號，最終選擇單元接線型號為 S93150/35，擴(kuò)大單元接線型號為 S96000/35， 再 確定好電氣主接線和主變壓器 基礎(chǔ)上 ，計(jì)算短路電流值，通過對 典型 五個(gè)短路點(diǎn)的設(shè)定和 短路 計(jì)算 值 ， 并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行了主要 電氣設(shè)備選擇， 包括 斷路器和隔離開關(guān) 等器件。 通過驗(yàn)證額定電壓和電流的大小，開斷電流，熱穩(wěn)定以及動穩(wěn)定，最終 確定 出適合該水電站的 各種配電裝置 ，選擇型號如表 所示。最后， 簡單的敘述了對于 該水電站的 二次 繼電 保護(hù)的種類與方法 以及防雷保護(hù)原理。 最終 CAD 完成制圖 ，完成整個(gè)設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì) 充分體 現(xiàn)出小型水電站的特點(diǎn)，滿足現(xiàn)代國家發(fā)展需求，做到可靠，安全，自動化的基本指標(biāo)， 內(nèi)容簡潔明了，對于