【正文】 最終 CAD 完成制圖 ，完成整個設計。 通過驗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。 主接線說明了電能的輸送和分配關系，是運行操作的首要依據(jù)， 電氣主接線 對系統(tǒng)的運行、電氣設備的選擇和廠房、開關的布置起著決定性作用，并影響著電站的運行安全。電能易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能 量 ，也易于傳輸、分配，應用方式也很靈活。 變電所的防雷保護主要依靠閥式避雷器，它在電力系統(tǒng)過電壓保護和絕緣配合中都起著重要的作用，它的保護特性是選擇高電壓電力設備絕緣水平的基礎。而電力系統(tǒng)中需要安裝直接雷擊防護 裝置，廣泛采用的即為避雷針和避雷線。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 35 差動保護 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，其保護瞬時動作，跳開各側(cè)電源斷路器。 調(diào)差以及差動保護 調(diào)差 水輪發(fā)電機勵磁裝置開機并網(wǎng)試驗中，確定發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)特性方向即調(diào)差極性極為重要，只有 在勵磁調(diào)差極性和調(diào)差率符合設計要求的情況下，勵磁裝置的其他負載試驗才有實際價值。 在實際工程中應用到的是不平衡保護。 在一組電容器的各串聯(lián)段上裝設電壓互感器，可以監(jiān)視電容器兩端出現(xiàn)的工頻點壓。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，因此，內(nèi)過電壓的接線方式也很多。 （ 2） 內(nèi)過電壓保護 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。但為了防止電壓回路斷線，過電壓保護拒動，還是建議采用三相三繼電器接線。在同一母線上接有幾組電容器的情西南科技大學本科生畢業(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。過電流保護主要是通過設置電流互感器將大電流轉(zhuǎn)換為小電流來實現(xiàn)！ 過電壓保護 （ 1） 外過電壓保護 外過電壓保護是通過電壓繼電器來反映外部工頻點壓升高的。瓦斯繼電器與變壓器成套供應。 2）當變壓器油箱內(nèi)部短路時，短路點電弧使變壓器油分解，形成瓦斯氣體。 （ 3）變壓器的主保護回路 1）當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，其保護應瞬時動作。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 33 第六章 繼電保護 與防雷 變壓器保護 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)的正常運行帶來嚴重的影響！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。 ?K —— 溫度修正系數(shù)。 ② 硬母線的截面選擇。 （ 2） 截面選擇 ① 軟母線的截面選擇 按照經(jīng)濟電流密度選擇的母線都能滿足導體長期發(fā)熱條件，故按經(jīng)濟電流密度選擇 JIS gmax? （ 57） 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 31 式中 maxgI —— 正常工作時的最大持續(xù)工作電流； J —— 經(jīng)濟電流密度（取 ）。 對于 110kV 及以上高壓配電裝置，一般采用軟導線。 母線的選擇 選擇及校驗原則 (1) 選型 載流導體一般都采用鋁質(zhì)材料，工業(yè)上常用的硬母線為矩形、槽形和管形。 各電壓等級均采用電容式電壓互感器。為了保證電壓互感器安全和在規(guī)定的準確級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應在（ ～ ） eU 范圍內(nèi)變動，即應滿足： 1eU 1U 1eU （ 3） 按二次回路電壓選擇。 由于電壓互感器本身有勵磁電流和內(nèi)阻抗，導致測量結(jié)果的大小和相位有誤差，而電壓互感器的誤差與負荷有關，所以用一臺電壓互感器對于不同的準確級有不 同的容量，通常額定容量是指對應于最高準確級的容量。 電壓互感器： （ 1） 電壓互感器的準確級和容量。 對于二次側(cè)，選取二次側(cè)電壓為 5V。 （ 2） 應滿足短時熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定電流 的要求。 s 可知 tI 2 t ≥ kQ ； 3）動穩(wěn)定校驗 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 29 ehi =≥ esi = 35KV 線路其他 隔離開關 的選擇計算略，結(jié)果見表 經(jīng)過對 所有 斷路器 和 隔離開關的計算， 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 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大于所在回路可能出現(xiàn)的最大的負荷電流。I + 10I22+ I42) Tk/12=（ +10 +） 4/12 =(kA)244 ????? ；故有： IN≥ 4imI 。 s 可知 tI 2 t ≥ kQ ； 3）動穩(wěn)定校驗 ehi =80KA≥ esi = （ 2） 電壓隔離開關的選擇 1）額定電壓和電流選擇 對于 f4點短路來說 ① 額定電壓 NU =；② 額定電流 IN=1000A； 其中 AIKI imim 39。I + 10I22+ I42) Tk/12=（ 2+10 +） 4/12 =(kA)266 ????? ；故有： NI ≥ 1imI 。 （ 1） 電壓等級隔離開關的選擇 1）額定電壓和電流選擇 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 28 同樣對于 f6 點短路來說 ① 額定電壓 NU =20kV；② 額定電流 IN=8kA； 其中 KAIKI imim 39。 隔離開關的配置： 1）斷路器的兩側(cè)均應裝配有隔離開關，在檢修斷路器時會斷開連接，與電源側(cè)形成電隔離； 2）中性點直接接地的普通型變壓器需要通過隔離開關接地； 3）母線上的避雷器和電壓互感器可以采用一組隔離開關，為了保證電氣設備和母線的安全，每段母線上需要裝設 1 到 2組接地刀閘。 s 可知 tI 2 t ≥ kQ ； 4）動穩(wěn)定校驗 ehi =≥ esi = 35KV 線路其他斷 路器的選擇 計算略，結(jié)果見表 隔離開關的選擇 隔離開關裝配在主接線上，保證了線路或者設備檢修時可以形成明顯的斷開，與帶電部分充分的隔離，達到安全的檢修，由于隔離開關沒有滅弧裝置并且開斷能力比較低，所以操作隔離開關時，必須遵守倒閘操作順 序，先斷路器，在隔離開關。I + 10I22+ I42) Tk/12=（ +10 +） 4/12 =(kA)2 2）開斷電流的選擇 高壓斷路器的額定開斷電流 NoffI 不應小于實際開斷瞬間的短路電流周期分量 tI~ 為了簡化計算可應用此暫態(tài)電流 I進行選擇 ,即 NoffI ≥ I。39。 s 式中 2I 4I 分別為計算電抗查短路電流計算曲線所得，具體參考電力工程基礎 It2t=872 4=(kA)2 NoffI =87kA≥ I= 3）熱穩(wěn)定校驗 tI 2 t ≥ kQ ；取 Tk(短路切除時間 )=4s；熱穩(wěn)定電流 It； kQ = ( 239。66 ????? ；故有： NI ≥ 1imI 。參數(shù)具體計算如下： 根據(jù)短路電流計算可知，對于 F1 點短路時，短路沖擊電流為 （ 1） 電壓等級斷路器的選擇 1）額定電壓和電流選擇 ① 額定電壓 NU =20kV；② 額定電流 NI =8KA； 其中 KAIKI imim 39。 它具有完善的滅弧性能，正常運行時，用來接通和開斷負荷電流，在水電站電氣主接線中，還會改變主接線的運行方式，故障時，斷路 器通常以繼電保護的方式配合使用，斷開短路電流，切除故障線路，保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。滿足熱穩(wěn)定的條件為： tI 2 t ≥kQ ； （ 54） 式中 kQ —— 短路電流熱效應； tI —— 電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定電流； T—— 所選電氣設備允許通過的時間； （ 2） 電動力穩(wěn)定校驗 當電氣設備通過短路電流時，可能對電氣設備產(chǎn)生一定的破壞，電動力穩(wěn)定西南科技大學本科生畢業(yè)論文 25 是電氣設備承受短路電流的能力，亦稱動穩(wěn)定。因此必須對電氣設備進行熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗。 NalalNal IIKI )/()( 0????? ???? （ 53） 式中 alI —— 電氣設備的額定電流經(jīng)實際的周圍環(huán)境溫度修正后的允許電流， A； ?K —— 溫度修正系數(shù)； al? —— 電氣設備長期發(fā)熱最高允許溫度， C0 ； ? —— 實際的周圍環(huán)境溫度，取所在地最熱月的平均最高溫度， C0 ； 0? —— 電氣設備的額定環(huán)境溫度， C0 。 （ 3） 按當?shù)丨h(huán)境條件校核 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 24 在選擇電氣設備時，還應考慮電氣設備的安裝地點的環(huán)境條件是否適合該電氣設備，當溫度，風速，溫度，海拔，地震等環(huán)境條件超過一般電氣設備使用條件時 ，應采取措施。 NI 不應該小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流 maxI ，即 NI ? maxI （ 52） 在決定 maxI 具體參數(shù)時，應以發(fā)電機、調(diào)相機和變壓器的額定容量和線路的負荷作為出發(fā)點，同時考慮長期工作狀態(tài)，電壓降低 5%，出力保持不變，故其相應回路的 maxI 為發(fā)電機或變壓器的額定電流的 倍；若變壓器有過負荷運行的可能， maxI 應按照過負荷來確定；母聯(lián)斷路器回路一般取母線上最大一臺發(fā)電機或者變壓器的 maxI ；母線分段電抗器的 maxI 應為母線上最大一臺發(fā)電機斷開時，保證可以滿足該段母線負荷所需的電流；出線回路的 maxI 除考慮正常負荷電流外，還應考慮發(fā)生短路時其他回路相對該出線的負荷。一般電器允許的最高工作電壓：當額定電壓在 220kV 及以下時為 NU ；額定電壓是 330～ 500kV 時是 NU 。電氣設備要能可靠的工作，必須按正常條件下進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。 設備選擇規(guī)律 （ 1） 能滿足正常運行、維護、短路和過電壓的情況要求，并考慮遠景發(fā)展； （ 2） 按當?shù)丨h(huán)境條件； （ 3） 經(jīng)濟合理； （ 4） 盡量使設備數(shù)量最簡； （ 5） 選用的產(chǎn)品均應具有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定 合格。 電氣設備的選擇須執(zhí)行且符合國家的有關規(guī)定政策，做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠、運行方便的原則，還有也應當適當?shù)牧?有一些發(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)的發(fā)展建設。66 ????? 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 21 短路點整合一覽表 將所計算最大方式下短路電流值列成下表 ： 表 各點短路電流值 名稱 短路點 基準電壓 （ KV） I”（ A） 三相 imI （ A） S（ MVA） f1 f2 f3 f4 f5 f6 2460 6260 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 22 第五章 電氣設備的選擇與效驗 概述 電氣設備的選擇也是水電站設計的主要內(nèi)容之一，如何正確地選擇設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟是非常重要的。616 ????? 沖擊電流為： KAIKI imim 39。6 ????? 短路容量為： M V AIUS b 3 39。 6*39。5I 為： KAVSIIbB 139。39。39。39。39。39。5* 1XI ? （ 49） 因此短路電流有名值 39。44 ????? f5點發(fā)生短路時如圖 47： 圖 47 f5 點發(fā)生短路的等值電路圖 全部電廠對短路點 f5點的計算電抗值： *2*1 *2*1*5 ???? 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