毕业设计小型水电站电气设计Word文件下载.docx
《毕业设计小型水电站电气设计Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计小型水电站电气设计Word文件下载.docx（33页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
附录
参考文献
附图
第一章毕业设计任务书
1.1设计题目
5×
1600KW低水头径流式水电站
1.2设计目的
毕业设计是完成本专业教学计划的最后一个重要的教学环节，是对各门课程的综合运用和提高。
通过毕业设计，巩固和加深学生所学专业理论知识，锻炼学生分析和解决实际工程问题能力。
培养和提高学生综合使用技术规范、技术资料，进行有关计算、设计、绘图和编写技术文件的初步技能，为今后参加水电站和变电所电气设计、安装、运行、检修、试验打下基础。
通过本毕业设计，初步掌握一个小型水电站工程设计的思想、内容、方法和步骤。
1.3有关的原始资料
黄坪电站为低水头径流式水电站，座落于茶陵县虎踞镇黄坪村，距茶陵县城25km，装机容量5×
1600kw，年利用小时数4833h，发电机的型号为SF1600-60/4850，发电机额定电压为6.3kv。
电站取大输送功率为8000kw。
根据茶陵县小水电网络规划和业主意向，电站出线等级为35kv，共三回路，一回路送到9km平水变并入茶陵县新组建小水电网，一回路送到近区新建的虎踞镇工业区，一回路备用。
其输电导线型号为LGJ-120。
1.4设计的总体要求
集中布置，明确要求，提倡讨论，独立完成，严禁抄袭，严禁拷贝现象。
2.1电气主接线方案的拟定
分析设计原始资料，全面考虑所设计电站在系统中所处地位、所供负荷性质、地理位置以及电站本身的总容量和机组台数，拟出二至三个可行的方案，进行一般的技术经济比较，通过论证，确定一个合理的主接线方案。
方案一：
发电机电压接线采用单母线不分段，设置一台变压器，其容量为10000KW。
35KV线路采用单母线不分段。
方案二：
发电机电压接线采用单母线不分段，设置2台变压器，其容量为10000KW，35KV线路采用单母线分段。
（1）供电可靠性
方案一供电可靠性较差
方案二供电可靠性较好
（2）运行上的安全和灵活性
方案一母线或母线侧隔离开关故障或检修时，整个配电装置必须退出运行，而任何一个断路器检修时，其所在回路也必须退出运行，灵活性也较差。
方案二单母线分段接线便于分别对各母线段进行检修，减少了母线检修时的停电范围，提高了运行的灵活性。
（3）接线简单、明显维护和检修方便
很显然方案一最简单、明显维护和检修方便。
（4）经济方面的比较
方案一最经济。
综合比较：
选方案二最合适。
2.2变压器容量的确定
因为发电机的容量为1600KW，所以变压器的容量应大于等于8000KW。
变压器的选择
型号
额定容量（KVA）
额定电压（KV）
阻抗电压（%）
连接组
高压
低压
SL7-10000/35
10000
35
6
7.5
Y/△-11
2.3电气一次短路电流计算
对选定的主接线方案，按电气设备选择、校验的需要进行短路电流的计算。
在教师指导下，力求合理选择短路点，以避免过多的重复工作量。
按个别变化法，用运算曲线计算短路电流
短路电流计算条件
为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作校验用的短路电流应按下列条件确定。
（1）容量和接线按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（一般为本工程建成后5～10年）：
其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式。
（如切换厂用变压器时的并列）。
（2）短路种类一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相短路严重时，即应按最严重的情况验算。
（3）计算短路点选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。
短路电流的计算
电网
工业
备用
K2
K1
选取基准值:
发电机：
有阻尼绕组的水轮发电机
变压器：
经查表选择SFL1-10000/35型号
查得
线路：
35kv选择
2.3.1当6.3KV母线即k1点发生三相短路时：
35kV
6．3kV
k1
当K1发生短路时
无限大容量
稳态短路电流：
冲击短路电流：
有限大容量：
t=0sI1′=2.38+5.064=7.444（KA）
t=1sI2′=2.38+3.265=5.645（KA）
t=2sI3′=2.38+3.096=5.476（KA）
t=4sI4′=2.38+2.964=5.344（KA）
短路冲击电流：
总的冲击电流：
i=13.605+6.069=19.674（KA）
2.3.2当35KV母线即k2点发生三相短路时：
当
点发生短路时
有限大容量短路电流：
t=0s
t=1s
t=2s
t=4s
t=0sI1′=5.5706+0.691=6.2616（KA）
t=1sI2′=5.5706+0.504=6.0746（KA）
t=2sI3′=5.5706+0.495=6.0656（KA）
t=4sI4′=5.5706+0.487=6.0576（KA）
短路冲击电流:
i=14.205+1.759=15.964（KA）
短路：
时.
.
2.3.3短路电流计算成果表
短路点
分支回路
额
定
容
量
（MV·
A）
计算电抗
T=0s
T=1s
T=2s
T=4s
冲击短路电流
（kA）
6kV母线
大电网
0.655
1.5267
2.38
6.069
水电站
2
0.21
5.526
5.064
3.563
3.265
3.378
3.096
3.234
2.964
13.605
合计
7.444
5.645
5.476
5.344
19.674
35kV母线
0.28
3.57
5.5706
14.205
10
0.2475
4.43
0.691
3.23
0.504
3.17
0.495
3.12
0.487
1.759
6.2616
6.0746
6.0656
6.0576
15.964
第三章高压电气设备的选择
3.1、高压电气设备选择的一般条件
电气设备选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一，在选择时应根据实际工作特点，按照有关设计规范的规定，在保证供配电安全可靠的前提下，力争做到技术先进，经济合理。
为了保障高压电气设备的可靠运行，高压电气设备选择与校验的一般条件，按正常工作条件包括：
电压、电流、频率、开断电流等选择；
按短路条件包括动稳定、热稳定校验；
按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择。
3.1.1额定电压和最高工作电压
高压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额定电压，故所选电气设备允许最高工作电压Ualm不得低于所接电网的最高运行电压。
一般电气设备允许的最高工作电压可达1.1~1.15UN，而实际电网的最高运行电压Usm一般不超过1.1UNs因此在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNs的条件选择，即
UN≥UNs
3.1.2额定电流
电气设备的额定电流IN是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许通过电流。
IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Iw.max，即
IN≥Imax
3.2、高压断路器的选择和校验
高压断路器应根据断路器安装地点、环境和使用条件等要求选择其种类和型式。
由于少油断路器制造简单、价格便宜、维护工作量较少，故在3~220kV系统中应用较广，但近年来，真空断路器在35kV及以下电力系统中得到了广泛应用，有取代油断路器的趋势。
SF6断路器也已在向中压10~35kV发展，并在城乡电网建设和改造中获得了应用。
高压断路器的操动机构，大多数是由制造厂配套供应，仅部分少油断路器有电磁式、弹簧式或液压式等几种型式的操动机构可供选择。
一般电磁式操动机构需配专用的直流合闸电源，但其结构简单可靠；
弹簧式结构比较复杂，调整要求较高；
液压操动机构加工精度要求较高。
操动机构的型式，可根据安装调试方便和运行可靠性进行选择。
发电机出口断路器的选择
额定电流（A）
额定开断电流（KA）
极限通过电流峰值（KA）
4s热稳定电流（KA）
ZN-10/600-150
600
8.7
22
变压器低压侧断路器的选择
变压器高压侧断路器的选择
LW16-35
1600
25
63
35KV侧断路器的选择
3.2.1额定电压选择
UN≥UNS=1.05×
6.3=6.615KV
即设备的额定电压应大于6.615KV。
3.2.2额定电流选择
IN≥Imax=1.05×
10MV.A/√3×
6.615=0.92KA
综合以上计算及所参阅的资料，选择6.3KV母线断路器的型号为：
ZN-10/600-150；
选择35KV母线断路器的型号为：
ZN-35/630-8。
3.2.3额定开断电流选择
在额定电压下，断路器能保证正常开断的最大短路电流称为额定开断电流。
高压断路器的额定开断电流INbr，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量Izt，即
INbr≥Izt
发电机出口：
8.7≥2.38
变压器低压侧：
变压器高压侧：
25≥5.5706
35KV母线侧：
我国生产的高压断路器在做型式试验时，仅计入了20%的非周期分量。
一般中、慢速断路器，由于开断时间较长（>
0.1s），短路电流非周期分量衰减较多，能满足国家标准规定的非周期分量不超过周期分量幅值20%的要求。
使用快速保护和高速断路器时，其开断时间小于0.1s，当在电源附近短路时，短路电流的非周期分量可能超过周期分量的
20%，因此需要进行验算。
短路全电流的计算方法可参考有关手册，如计算结果非周期分量超过20%以上时，订货时应向制造部门提出要求。
3.2.4短路关合电流的选择
在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过（预击穿），更容易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏。
且断路器在关合短路电流时，不可避免地在接通后又自动跳闸，此时还要求能够切断短路电流，因此，额定关合电流是断路器的重要参数之一。
为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关合电流iNcl不应小于短路电流最大冲击值ich，即
iNcl≥ich
22≥12.891
63≥14.205
35KV母线侧：
3.2.5动稳定校验
所谓动稳定校验希是指在冲击电流作用，断路器的载流部分所产生的电动力是否能导致断路器的损坏。
动稳定应满足的条件是短路冲击电流ich应小于或等于断路器的电动稳定电流（峰值）。
一般在产品目录中给出的是极限通过电流（峰值）ikw，它与电动稳定电流的关系应满足
Ikw≥ich
发电机出口：
变压器低压侧：
变压器高压侧：
35KV母线侧：
3.2.6热稳定校验
应满足的条件是短路热效应Qk应不大于断路器在t秒时间内的允许热效应，即I2rt≥Qk
8.72×
4≥47.28
652×
4≥1.09
3.3隔离开关的选择和校验
隔离开关选择及校验条件除额定电压、额定电流、热稳定、动稳定校验外，还应注意其种类和形式的选择，尤其屋外式隔离开关的型式较多，对配电装置的布置和占地面积影响很大，因此其型式应根据配电装置特点和要求以及技术经济条件来确定。
表3.3.1为隔离开关选型参考表。
表3.3.1隔离开关选型参考表
使用场合
特点
参考型号
屋
内
屋内配电装置成套高压开关柜
三级，10kV以下
GN2，GN6，GN8，GN19
发电机回路、大电流回路
单极，大电流3000~13000A
GN10
三级，15kV，200~600A
GN11
三级，10kV，大电流2000~3000A
GN18，GN22，GN2
单极，插入式结构，带封闭罩20kV，
大电流10000~13000A
GN14
外
220kV及以下各型配电装置
双柱式，220kV及以下
GW4
高型、硬母线布置
V型，35~110kV
GW5
硬母线布置
单柱式，220~500kV
GW6
20kV及以上中型配电装置
三柱式，220~500kV
GW7
发电机出口隔离开关的选择
极限通过电流（KA）
GN6-6T/200
200
峰值
有效值
25.5
14.7
变压器低压侧隔离开关的选择
变压器高压侧隔离开关的选择
极限通过电流峰值
（KA）
GW5-35G
72
16
35KV侧隔离开关的选择
1．动稳定校验：
Ikw≥ich
25.5≥12.891
72≥14.205
72≥14.205
2．热稳定校验：
I2rt≥Qk
102×
162×
3.4电流互感器的选择和校验
3.4.1电流互感器一次回路额定电流选择
为了确保所供仪表的准确度，互感器的一次侧额定电流应尽可能与最大工作电流接近。
3.4.2二次额定电流的选择
电流互感器二次额定电流有5A和1A两种，一般强电系统用5A，弱电系统用1A。
I1=1600/（0.8×
√3×
6.3）=183.29（KA）
183.29×
1.3:
5=238.277:
5
I2=183.29×
5/2=458.225
458.225×
5=595.693:
I3=8000/（0.8×
35）=164.96
164.96×
5=214.44:
I4=164.92×
2=329.92
329.92×
5=428.9:
发电机出口电流互感器的选择
额定一次电流（A）
额定二次电流（A）
短路热电流有效值（KA）
动稳定电流峰值（KA）
LDZ-10
300～400
75倍
125倍
变压器低压侧电流互感器的选择
LDZB-10
30
70
变压器高压侧电流互感器的选择
LZZ-35
300
19.5
63.6
35KV母线侧电流互感器的选择
500
39
127.2
3.4.3电流互感器种类和型式的选择
在选择互感器时，应根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式等）选择相适应的类别和型式。
选用母线型电流互感器时，应注意校核窗口尺寸。
3.4.4电流互感器准确级的选择
为保证测量仪表的准确度，互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。
例如:
装于重要回路（如发电机、调相机、变压器、厂用馈线、出线等）中的电能表和计费的电能表一般采用0.5～1级表，相应的互感器的准确级不应低于0.5级，对测量精度要求较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500kV级宜用0.2级。
供运行监视、估算电能的电能表和控制盘上仪表一般皆用1～1.5级的，相应的电流互感器应为0.5～1级。
供只需估计电参数仪表的互感器可用3级的。
当所供仪表要求不同准确级时，应按相应最高级别来确定电流互感器的准确级。
3.4.5热稳定校验
电流互感器的热稳定校验只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行。
电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的额定电流IN1的倍数Kh来表示，故热稳定应按下式校验
（KhIN1）2≥I∞2tdz
发电机出口:
（75×
300）2≥（2.38）2×
4
（75×
（19.5×
35KV母线侧:
（19.5×
4
3.4.6动稳定校验
电流互感器内部动稳定能力，常以允许通过的一次额定电流最大值的倍数Kmo-动稳定电流倍数表示，故内部动稳定可用下式校验
√2KmoIN1≥ich
√2×
125×
300≥12.891
√2×
63.6×
300≥14.205
3.5电压互感器的选择
3.5.1电压互感器一次回路额定电压选择
为了确保电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电力网电压应在（1.1~0.9）UN1范围内变动，即满足下列条件
1.1UN1>
UNs>
0.9UN1
式中UN1—电压互感器一次侧额定电压。
选择时，满足UN1=UNs即可。
3.5.2电压互感器二次侧额定电压的选择
电压互感器二次侧额定线间电压为100V，要和所接用的仪表或继电器相适应。
3.5.3电压互感器种类和型式的选择
电压互感器的种类
升级会员 