134207韩成电力供电电气设计.docx
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134207韩成电力供电电气设计
成都电子机械高等专科学校成教院
毕业设计（论文）
论文题目：
电力供电电气设计
教学点：
指导老师：
职称：
讲师
学生姓名：
学号:
2006134207
专业：
电气自动化技术
院制
2009年1月10日
XXXXXXX院
毕业设计（论文）任务书
题目：
单总线数字温度传感器
任务与要求：
本设计以重要负荷的性质不能停电，在硬件系统中采用双电源
供
电，电源发生故障，电源不应同时受到损坏，能够转换供电，
对重要负荷的管理，能够减少甚至在突发事情中的损失。
时间：
2008年12月2日至2009年2月28日共12周
教学点：
学生姓名：
学号：
2006134207
专业：
电气自动化技术
指导单位或教研室：
指导教师：
职称：
讲师
院制
毕业设计（论文）进度计划表
日期
工作内容
执行情况
指导教师
签字
08年12月2日至
12月16日
准备阶段
良好
杨小强
08年12月17日至
12月24日
搜集资料
良好
杨小强
08年12月25日至09年1.20日
整理
良好
杨小强
09年1月21日至
2月15日
分析
良好
杨小强
09年2月16日至
2月28日
初稿日
良好
杨小强
3月1日至
3月10日
毕业论文的完成
良好
杨小强
教师对进度计划实施情况总评
实施情况安排合理，进度适中，总体良好。
签名
2008年12月5日
签名
2008年12月5日
本表作评定学生平时成绩的依据之一。
摘要
根据电力负荷对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度,把具有中断供电将造成人身伤亡、重大政治影响、重大经济损失、公共场所秩序严重混乱情况之一的电力负荷,称为重要负荷。
重要负荷的性质是不能停电，因此在实际运行中采用双电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏，且能够转换供电，对重要负荷的管理，能够减少甚至在突发事情中的损失，不影响其供电情况。
是现代供电企业对配电网实行现代化，科学化管理，提高供电安全性，可靠性必不可少的辅助工具之一，对重要负荷的管理重点工作，既保，证了安全可靠供电，又节约了国家开支，为国家建设作出了贡献。
关键词：
重要负荷、电源失真、双电源。
Abstract
Accordingtothepowerloadonthepowersupplyreliabilityrequirementsandinterruptedpowersupplyinthepolitical,economiclossescausedbytheimpactortheextentoftheinterruptionofpowersupplywillcausepersonalinjury,majorpoliticalimpactandmajoreconomiclosses,seriousdisruptioninpublicplacesorderOneofthepowerload,knownasanimportantload.Loadimportantisnotthenatureofblackouts,intheactualoperationofadualpowersupplywhenapowerfailure,whileanotherpowershouldnotbedamaged,andconversiontoelectricity,themanagementofanimportantload,toreduceEveninmattersofunexpectedlosses,doesnotaffectitspowersupplysituation.Amodernelectricitydistributionnetworkbusiness-to-implementmodernizationandscientificmanagement,improvepowersupplysecurity,reliabilityessentialtooloneoftheimportantfocusoftheworkloadmanagement,notonlyguaranthebuildingteeasafe,reliablepowersupply,Savethestateexpenditure,thecontributedto
Thispaperpresentedbytheloadisimportantifthedual-supplyoperationisnormal,single-supplyorstolen,wouldrequirewarningonthesoftware,sowhenasimulatedoperationandhowtodeterminethenetworktopologyofthecurrentswitchingoperationwillaffectthenetworkelectricitysupplysituation.
Keywords:
importantload、networktopology、analogoperation.
..
第一章电气主接线设计
第一节设计原则
电气主接线是水电站由高压电气设备通过连线组成的接收和分配电能的电路。
电气主接线根据水电站在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足运行可靠、简单灵活、操作方便、易于维护检修、利于远方监控和节约投资等要求。
在电气主接线设计时，综合考虑以下方面：
1、保证必要的供电可靠性和电能质量
安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本的要求。
在设计时，除对主接线形式予以定性评价外，对于比较重要的水电站需要进行定量分析和计算。
直岗拉卡水电站虽然是一个中小型水电站，但是由于担负了许多工业企业，及农业抗旱排涝等供电任务，因而必须满足必要的供电可靠性。
2、具有经济性
在主接线设计时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。
欲使主接线可靠、灵活，将导致投资增加。
所以必须把技术与经济两者综合考虑，在满足供电可靠、运行灵活方便的基础上，尽量使设备投资费用和运行费用为最少。
3、具有一定的灵活性和方便性，并能适应远方监控的要求。
主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行方式的转换。
不仅正常运行时能安全可靠地供电，而且无论在系统正常运行还是故障或设备检修时都能适应远方监控的要求，并能灵活、简单、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。
显然，复杂地接线不会保证操作方便，反而使误操作机率增加。
但是过于简单的接线，则不一定能满足运行方式的要求，给运行造成不便，甚至增加不必要的停电次数和停电时间。
4、具有发展和扩建的可能性
随着经济的发展，已投产的水电站可能需要扩大机组容量，从主变压器的容量、数量到馈电线路数均有扩建的可能，有的甚至需要升压，所以在设计主接线时应留有发展余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到分期过渡接线的可能和施工的方便。
根据以上几点，对直岗拉卡水电站的主接线拟定以下几种方案。
第二节各方案比较
一、方案Ⅰ
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台旁路断路器，投资有所增加。
图1-1电气主接线方案Ⅰ
二、方案Ⅱ
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，且任一台断路检修时都不会引起停电，其供电可靠性较。
图1-2电气主接线方案Ⅱ
三、方案Ⅲ
本方案采用了两个扩大单元接线，一个单元接线，110kv侧采用了双母带旁母的接线方式。
此种接线方式大大提高了供电的可靠性，但是由于有了专用的旁路母线，多装了价高的断路器和隔离开关，大大增加了投资，此种接线方式对于供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的，但是对于供电可靠性要求不是很高的中小型水电站来说不是很适用。
图1-3电气主接线方案Ⅲ
四、方案Ⅳ
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。
图1-4电气主接线方案Ⅳ
五、方案Ⅴ
本方案采用了一个发电机单母接线和两个单元接线，1110kv侧采用双母接线的方式。
发电机单母接线使主变压器数量减少，投资节省，接线简单明了，运行方便，但是发电机电压配殿装置元件多，增加检修工作量，母线或与母线所相连的隔离开关故障或检修时，三台发电机都要停电，可靠性及灵活性较差。
图1-5电气主接线方案Ⅴ
综合分析上述五种方案，再结合该水电站为中小型水电站的实际情况，拟定的主接线应以经济性为主，但其可靠性也需要考虑，方案一和方案二最能满足这两项要求，故最终选定方案一和方案二为最终比较方案。
方案Ⅰ的可靠性比方案一高，如果在投资相差不多的情况小应该首选方案Ⅰ，如果在方案Ⅱ比方案Ⅰ投资低较多则从经济性的角度出发应选择方案Ⅱ。
第二章厂用电设计原则
厂用电接线的设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，积极慎重地采用成熟地新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证机组安全经济地运行。
其具体有如下一些要求：
1、接线方式和电源容量，应充分考虑厂用设备在正常、事故、检修、启动、停运等方式下地供电要求，并尽可能地使切换操作简便，使启动（备用）电源能迅速投入。
2、尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，避免引起全厂停电故障。
各台机组的厂用电系统应独立，以保证在一台机组故障停运或其辅助机发生电气故障时，不影响其他机组的正常运行。
3、充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别主要对公用厂用负荷的影响。
要方便过渡，尽少改变接线和更换设备。
根据上述要求，结合本水电站为中小型水电站，以及厂用电分为6kV和380kV两个电压等级的实际情况。
第三章发电机继电保护原理设计及保护原理
第一节初步分析
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，在发电机上必须装社比较完善的继
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。
1定子绕组相间短路；
2定子绕组匝间短路；
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；
本水电厂发电机保护装置的设置可依据以上原则并结合具体情况进行，一般可以设置下列保护：
表3-1配置的保护类型
纵差保护
主保护
跳闸
复合电压启动的过电流保护
作差动保护后备及外部故障远后备
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，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。
第二节对F1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，F1的最大短路电流为13.249kA,而F1出口额定电流为2.64A,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＝600，电流互感器变比为10.5/0.1＝105。
2、各种保护的整定计算：
纵差保护的整定:
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Idz＝KkIbp.js=KkkfzqktxfiId.zd=1.3×1×0.5×0.1×13.249×103=1.3×662.45＝861.17A。
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ktx＝0.5；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.zd＝13.249kA。
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；
Idz＝KkINf＝1.3×2.605＝3385.9AKk可靠系数，取Kk＝1.3;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Idz＝3385.9A,则差动继电器动作电流为Idz.j＝5.64A。
nl电流互感器的变比；kjx接线系数，取kjx＝1灵敏度：
klm==3.39>2满足灵敏度要求。
Id.min最小短路电流，即在单机运行情况下,发电机出口两相短路电流；
差动回路断线监视器的动作电流应大于正常运行时的最大不平衡电流Ibp，可按照一下经验公式整定：
Idz.j＝0.2×Inf/nl=0.868A.
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。
即Idz＝0.2Inf=0.2×2605＝521A
则继电器动作电流为：
Idz.j＝521/600＝0.868A
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.
Ijdf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Ijdf＝1.21A
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1.5;Kh返回系数，取0.85；
故Idz=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。
6、复合电压闭锁过电流保护的整定校验：
复合电压闭锁过电流保护是发电机后备保护，它选择性是用阶梯时限特性来满足的，因此，在整定电流电压元件时只需要考虑躲过正常运行时相应值就够了，其整定计算如下：
电流计电器动作电流为:
Idz.j＝1.2×2.6×103/（0.85×600）=6.12A
Kk可靠系数,取kk=1.2；kh返回系数，取kh＝0.85；nl电流互感器变比；INf发电机额定电流
按照躲过正常运行时不平衡电压降为条件整定，负序电压继电器动作电压，Udz.j=0.06UNf/nY=0.06×1.05×103/1.05=6V,
UNf发电机额定电压;nY电压互感器变比；
动作时限：
作为远后备保护,发电机过电流保护时限应该比连接在发电机电压母线上的其他设备的保护装置最大时限还要大1－2个时间级差△t（一个△t一般为0.5s）,即t＝tmax+（1～2）△t。
7、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。
电流继电器动作值按照下式计算：
Idz.j=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9～10s.
第三节对F5的保护整定计算
一、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，F1的最大短路电流为12.535kA,而F5出口额定电流为2.605kA,所以电流互感器的变比级次应该为3000/5，级电流互感器变比为＝600，电流互感器变比为10.5/0.1＝105。
各种保护的整定计算。
二、纵差保护的整定:
1、动作电流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Idz＝KkIbp.js=KkkfzqktxfiId.zd
=1.3×1×0.5×0.1×12.535×103=1.3×626＝814.78A。
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；
ktx电流互感器的同型系数，取ktx＝0.5；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.zd＝12.535kA
2、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；
Idz＝KkINf＝1.3×2.605＝3385.9A；Kk可靠系数，取Kk＝1.3;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Idz＝3385.9A,则差动继电器动作电流为
Idz.j＝5.64A。
nl电流互感器的变比；kjx接线系数，取kjx＝1灵敏度klm=.=3.2>2，满足灵敏度要求：
Id.min最小短路电流，即在单机运行情况下，发电机出口两相短路电流；
差动回路断线监视器的动作电流应大于正常运行时的最大不平衡电流Ibp，可按照以下经验公式整定：
Idz.j＝0.2×Inf/nl=0.868A.
三、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。
即Idz＝0.2Inf=0.2×2605＝521A
四、定子单相接地保护整定：
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，且一次动作电流不超过5A。
Ijdf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Ijdf＝1.21A；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1.5；Kk’：
可靠系数，取Kk’=1.2；Kh返回系数，取0.85。
五、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。
六、复合电压闭锁过电流保护的整定校验：
复合电压闭锁过电流保护是发电机后备保护，它选择性是用阶梯时限特性来满足的，因此，在整定电流电压元件时只需要考虑躲过正常运行时相应值就够了，其整定计算如下：
电流计电器动作电流为：
Idz.j＝1.2×2.6×103/（0.85×600）=6.12A
Kk可靠系数,取kk=1.2；kh返回系数，取kh＝0.85；nl电流互感器变比；INf发电机额定电流
1、按照躲过正常运行时不平衡电压降为条件整定，负序电压继电器动作电压，Udz.j=0.06Unf/nY=0.06×1.05×103/1.05=6V
；Un发电机额定电压；nY电压互感器变比；
2、动作时限：
作为远后备保护，发电机过电流保护时限应该比连接在发电机电压母线上的其他设备的保护装置最大时限还要大1－2个时间级差△t（一个△t一般为0.5s）,即t＝tmax+（1～2）△t。
七、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。
电流继电器动作值按照下式计算：
Idz.j=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9～10s.
第四章计算机监控系统方案论证选择
第一节系统功能
一、数据的采集与处理
通过现地控制单元（LCU）和现场智能控制单元对实时数据（全厂的开关量、模拟量、脉冲量、电气量、温度量等）进行采集、运算并以一定的格式存入实时数据库，供计算机系统实现画面显示及更新、控制调节、记录检索、操作指导、事故记录分析、制表打印及完成各种计算、控制等设计功能时使用。
系统不仅将各类信息汇总到简报窗口，而且根据信息的不同类型进行分类，自动完成事件顺序记录、故障信息记录、开关量变位记录、越限报警记录、系统自诊断记录等，形成定长的历史存盘以便查询。
二、人机联系功能
在进行控制操作的人机联系时，具有操作权限的判别:
有关控制操作的人机联系，充分利用显示画面、鼠标、控制窗口三者相结合的方式，操作过程中有可靠性校核与闭锁功能。
操作提示应全部汉化。
三、报表与打印功能
监控系统应能根据用户要求，将数据由数据库自动取出，存入相应的报表数据区，形成各类生产统计报表。
另外，监控系统应能将各类报警信息、趋势记录等数据自动保存，存放在计算机硬盘上，形成各类报警记录历史数据。
系统打印通常可分为随机打印、定时自动打印和召唤打印三种方式。
随机打印用以记录系统的各种操作、事故、故障等各类报警语句，自动打印。
定时打印用来打印各类统计报表、运行记录及运不行日志等，定时自动进行。
召唤打印为运行人员调用，随机召唤打印，调用方式为鼠标。
四、指令控制与调节功能
通过中控室的监控系统人机联系设备，运行人员可对电站设备进行手动控制、调节、工况转换及参数设置等操作。
重要的操作指令包括:
机组工况转换如开停机。
有功功率和无功功率调整，断路器、隔离开关分合操作、闸门提降、阀门开关、重要设备投切等。
五、系统运行方式设定功能
水电站监控系统可按以下三种运行方式运行:
1,自动控制方式，如由AGC/AVC进行机组的自动开停机控制，或由运行人员通过操作员工作站进行机组的有功功率或无功功率调节;2、现地控制方式，现地控制方式的实现一般由监控系统的LCU设备自动完成;3、现地手动方式，在LCU屏上
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