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1、精选优质文档-倾情为你奉上毕业设计（论文）题 目 龙潭水电站电气一二次设计 专 业 电气工程及其自动化（电力） 班 级 电力093班 学 生 穆强 指导教师 姚李孝 伍利 2013 年专心-专注-专业 摘 要 由、和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的通过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。电能的使用已经渗透
2、到社会、经济、生活的各个领域。本文是对配有2台20MW和水轮发电机的小型水电厂一次部分的初步设计，主要完成了电气主接线的设计。包括电气主接线的形式的比较、选择；主变压器、启动/备用变压器和高压厂用变压器容量计算、台数和型号的选择；短路电流计算和高压电气设备的选择与校验; 并作了变压器保护配置。关键词:发电厂,变压器,电力系统,继电保护,电气设备 ABSTRACT By the power generation, substation, transmission, distribution and utilization of electrical energy production and c
3、onsumption systems.It is the function of the nature of this energy by generating power plant into electricity, and then by transmission, substation and distribution system will supply power to the load center. Electrical wiring is the main power plant, electric substation designed first and foremost
4、 part, but also constitute an important part of power system. Determination of the main cable and power plant, the power system is closely related to reliability, flexibility and economy substations operating. And develop a greater impact the selection of electrical equipment, distribution equipment
5、 configuration, relay protection and control of the. Electricity use has penetrated into every field of social, economic, life. This article is equipped with 2 sets of 20MW and hydraulic generator in small hydropower plants a part of the preliminary design, mainly completes the design of the main el
6、ectrical wiring. Including the comparison, selection of main electrical connection form; main transformer, start / standby transformer and high voltage transformer factory with the capacity of calculation, the number of models and options; selection and checking calculation of short circuit current
7、and high voltage electrical equipment; and the transformer protection configuration. KEYWORDS:power plant,transformer,power system,relay protection,electrical equipment目 录 前 言 在高速发展的现代社会中，电力工业在国民经济中有着重要作用，它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大的影响人民的物质与文化生活水平的提高。 发电厂是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济。发电厂的作用是将其他形式的能量转
8、化成电能。电气一次主接线代表了发电厂电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电气选型、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。保护装置是电力系统中非常重要的一个部分，电力系统在运行过程中，随时可能发生故障和不正常运行状态，为了保证供电的可靠性，就必须要求保护装置选择性迅速动作可靠地切出故障。本毕业论文是龙潭水电站的电气一二次设计。内容包括电气主接线的拟定，短路电流的计算、电气设备的选型、变压器保护的设计等几个部分。通过此毕业设计的
9、完成，使我们更加熟悉掌握电气主系统和保护系统的设计方法，对本专业及电力系统有了更深了解，为以后工作或进一步深造奠定基础。第1章 绪论1.1 毕业设计(论文)课题来源、类型本课题是龙潭水电站电气一次、二次设计。来源于生产实际，属于工程设计类论文。1.2 选题的目的及意义 本课题主要研究的是关于水电站电气一二次的设计，着重在于锻炼我们对发电厂电气设计、继电保护、微机保护等课程的熟悉和运用的能力。电气一次主接线代表了发电厂电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电气选型、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。保护装置是电力系统
10、中非常重要的一个部分，电力系统在运行过程中，随时可能发生故障和不正常运行状态，为了保证供电的可靠性，就必须要求保护装置选择性迅速动作可靠地切出故障。通过此次设计，可以熟悉国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则等，树立安全、可靠、经济供电的观点；掌握水电厂初步设计的基本方法和主要内容；提高自己使用AutoCAD，word等软件的能力，培养出自己工程设计的观念，是对四年所学理论知识与实践的融合，加深对一次设计、二次设计的研究，为以后工作或继续研究打下基础。第2章 电气主接线的拟定2.1 龙潭水电站的原始资料水力发电,发电机出口电压10kV，110kV侧与容量5210MVA的系统连接，归算到1
11、10kV母线阻抗为0.0192。35KV侧与容量5210MVA的另一供电系统连接，归算到35kV母线阻抗为0.288。其中SB=100MVA。电力负荷情况为，110kV架空线路4回，最大负荷32MW，。35kv架空线路3回，最大负荷26.8MW，。10kv架空线路8回，最大负荷4MW，。2.2 原始资料分析设计电厂总容量220=40MW。系统容量为5210+5210=10420MVA，则有功为10420/cossin=10420/0.850.53=6497.18MW。当本厂投产后，将占系统总容量为40/（6497.18+40）/100%=0.6%3.45，因此可按照无限大容量电源处理。S2:
12、XJS=0.1285210100=6.673.45，同理按照无限大容量电源处理。C.系统侧取无穷大容量电源，那么，系统短路电流标幺值为S1: I1*=1/X8=1/0.464=2.155S2: I2*=1/X9=1/0.128=7.81查水轮发电机运算曲线得任意时刻短路电流的周期分量标幺值如下表：I0*I0.06*I0.1*I0.2*I2*I4*G15.5264.2974.0453.8563.3783.234G25.5264.2974.0453.8563.3783.234D.短路电流周期分量任意时刻有名值的计算基准电流： Ij= Sj（Uj）=无限容量电源： It =Is*Ij= Is*Sj(
13、 Uj)有限容量电源： It =It*Ie= It*Sn( Uj)发电机G1，G2：I0=5.5261.375=7.599KA I0.06=4.2971.375=5.908KA I0.1=4.0451.375=5.562KA I0.2=3.8561.375=5.302KA I2=3.3781.375=4.645KA I4=3.2341.375=4.447KA系统S1:I0=I0.06=I0.1=I0.2=I2=I4=S2: I0=I0.06=I0.1=I0.2=I2=I4=E、短路容量计算短路容量：SK= Uav It=18.186It发电机G1、G2：S0=18.1867.599=138.1
14、95MVA S0.06=18.1865.908=107.443MVA S0.1=18.1865.562=101.151MVA S0.2=18.1865.302=96.422MVA S2=18.1864.645=84.474MVA S4=18.1864.447=80.873MVA系统S1：S0=S0.06=S0.1=S0.2=S2=S4=18.18611.85=215.504MVAS2：S0= S0.06=S0.1=S0.2=S2=S4=18.18642.94=780.907MVAF、短路冲击电流和短路全电流的计算短路冲击电流：ish=Ksh I=2.687I取Ksh=1.90，则发电机G1、G
15、2： ish=2.6877.599=20.419KA系统S1： ish=2.68711.85=31.841KA系统S2： ish=2.68742.94=115.380KA短路全电流：Ish= I= I=1.56I发电机G1、G2： Ish=1.567.599=11.8544KA系统S1： Ish=1.5611.85=18.486 KA系统S2： Ish=1.5642.94=66.986 KAG、短路电流非周期分量计算起始值：ifz0=It秒的值：ifzt=I-tTa= ifz0-tTa查表取Ta=0.2发电机G1、G2： ifz0= KAifz0.06=10.745-0.060.2=7.962
16、KAifz0.1=10.745-0.10.2=6.55KAifz0.2=10.745-0.20.2=3.98KA系统S1： ifz0=ifz0.06=16.76-0.060.2=12.42KAifz0.1=16.76-0.10.2=10.22KAifz0.2=16.76-0.20.2=6.20KA系统S2： ifz0=ifz0.06=60.73-0.060.2=45KAifz0.1=60.73-0.10.2=30.75KAifz0.2=60.73-0.20.2=22.47KA3.3.2.2计算K2点短路电流1. 对K2点进行网络化简 计算化简得A.发电机G1，G2B.经验证，系统S1，S2按照
17、无限大容量电源处理。C.系统侧取无穷大容量电源，那么，系统短路电流标幺值为S1: I1*=1/X8=1/0.288=3.47S2: I2*=1/X9=1/0.372=2.69查水轮发电机运算曲线得任意时刻短路电流的周期分量标幺值如下表：I0*I0.06*I0.1*I0.2*I2*I4*G1，G21.1511.1021.0991.1211.3471.347D.短路电流周期分量任意时刻有名值的计算基准电流： Ij= Sj（Uj）=无限容量电源： It =Is*Ij= Is*Sj( Uj)有限容量电源： It =It*Ie= It*Sn( Uj)发电机G1，G2：I0=1.1510.39=0.45K
18、A I0.06=1.1020.39=0.43KA I0.1=1.0990.39=0.43KA I0.2=1.1210.39=0.44KA I2=1.3470.39=0.53KA I4=1.3470.39=0.53 KA系统S1：I0=I0.06=I0.1=I0.2=I2=I4= S2: I0=I0.06=I0.1=I0.2=I2=I4=E、短路容量计算短路容量：SK= Uav It=63.74It发电机G1、G2：S0=63.740.45=28.68MVA S0.06=63.740.43=27.41MVA S0.1=63.740.43=27.41MVA S0.2=63.740.44=28.04
19、MVA S2=63.740.53=33.78MVA S4=63.740.53=33.78MVA系统S1：S0= S0.06= S0.1=S0.2=S2=S4=63.745.452=347.510MVAS2：S0= S0.06= S0.1= S0.2=S2=S4=63.744.226=269.366MVAF、短路冲击电流和短路全电流的计算短路冲击电流：ish=Ksh I=2.616I取Ksh=1.85，则发电机G1、G2： ish=2.6160.45=1.177KA系统S1： ish=2.6165.452=14.262KA系统S2： ish=2.6164.226=11.055KA短路全电流：Is
20、h= I= I=1.56I发电机G1、G2： Ish=1.560.45=0.702 KA系统S1： Ish=1.565.452=8.505 KA系统S2： Ish=1.564.226=6.592 KAG、短路电流非周期分量计算起始值：ifz0=It秒的值：ifzt=I-tTa= ifz0-tTa查表取Ta=0.111发电机G1、G2： ifz0= ifz0.06=0.64-0.060.111=0.47KAifz0.1=0.64-0.10.111=0.39KAifz0.2=0.64-0.20.111=0.24KA系统S1： ifz0= ifz0.06=-0.060.111=5.713KAifz0
21、.1=7.71-0.10.111=4.70KAifz0.2=7.71-0.20.111=2.85KA 系统S2： ifz0= ifz0.06=5.98-0.060.111=4.43KAifz0.1=5.98-0.10.111=3.65KAifz0.2=5.98-0.20.111=2.21KA3.3.2.3计算K3点的短路电流对K3点进行网络化简有 计算化简得，A.发电机G1，G2B.经验证，系统S1按照无限大容量电源处理。系统S2:Xjs=0.01925210100=1.003.45，因此按照有限大容量电源计算。C.系统侧取无穷大容量电源，那么，系统短路电流标幺值为S1: I1*=1/X8=1
22、/0.468=2.14KA查水轮发电机运算曲线得任意时刻短路电流的周期分量标幺值如下表：I0*I0.06*I0.1*I0.2*I2*I4*G1，G21.1511.1021.0991.1211.3471.347S21.0611.0271.0271.0481.2251.225D.短路电流周期分量任意时刻有名值的计算基准电流： Ij= Sj（Uj）=无限容量电源： It =Is*Ij= Is*Sj( Uj)有限容量电源： It =It*Ie= It*Sn( Uj)发电机G1，G2：I0=1.1510.125=0.144KA I0.06=1.1020.125=0.138KA I0.1=1.0990.1
23、25=0.137KA I0.2=1.1210.125=0.140KA I2=1.3470.125=0.168KA I4=1.3470.125=0.168 KA系统S1：I0=I0.06=I0.1=I0.2=I2=I4= S2: I0=1.0610.125=0.133KA I0.06=1.0270.125=0.128KA I0.1=1.0270.125=0.128KA I0.2=1.0480.125=0.131KA I2=1.2250.125=0.153KA I4=1.2250.125=0.153 KAE、短路容量计算短路容量：SK= Uav It=200.05It发电机G1、G2：S0=200
24、.050.144=28.81MVA S0.06=200.050.138=27.61MVA S0.1=200.050.137=27.41MVA S0.2=200.050.140=28.00MVA S2=200.050.168=33.61MVA S4=200.050.168=33.61MVA系统S1：S0= S0.06= S0.1= S0.2= S2=S4=200.051.07=214.05MVAS2：S0= 200.050.133=26.61MVAS0.06= 200.050.128=25.61MVAS0.1= 200.050.128=25.61MVAS0.2=200.050.131=26.21
25、MVA S2= 200.050.153=30.61MVAS4=200.050.153=30.61MVAF、短路冲击电流和短路全电流的计算短路冲击电流：ish=Ksh I=2.55取Ksh=1.80，则发电机G1、G2： ish=2.550.144=0.37KA系统S1： ish=2.551.07=2.73KA系统S2： ish=2.550.133=0.34KA短路全电流：Ish= I= I=1.56I发电机G1、G2： Ish=1.560.45=0.225 KA系统S1： Ish=1.561.07=1.669 KA系统S2： Ish=1.560.133=0.207 KAG、短路电流非周期分量计
26、算起始值：ifz0=It秒的值：ifzt=I-tTa= ifz0-tTa查表取Ta=0.111发电机G1、G2： ifz0= KAifz0.06=0.2-0.060.111=0.15KAifz0.1=0.2-0.10.111=0.12KAifz0.2=0.2-0.20.111=0.074KA系统S1： ifz0= KAifz0.06=1.51-0.060.111=1.12KAifz0.1=1.51-0.10.111=0.92KAifz0.2=1.51-0.20.111=0.56KA系统S2： ifz0= KAifz0.06=1.88-0.060.111=1.39KAifz0.1=1.88-0.
27、10.111=1.47KAifz0.2=1.88-0.20.111=0.70KA短路点编号 支路名称支路计算电抗Xjs0.2S短路电流周期分量0.4S短路电流分量2S短路电流分量4S短路电流分量短路电流冲击值ish(kA)全电流最大有效值（kA）标幺值I*有名值I（kA）标幺值I*有名值I（kA）标幺值I*有名值I（kA）标幺值I*有名值I（kA）K1系统S12.15511.852.15511.852.15511.852.15511.8531.84111.854系统S27.8142.947.8142.947.8142.947.8142.94115.3811.854发电机G10.25.5267.
28、5993.8565.3023.3784.6453.2344.44720.41918.486发电机G20.25.5267.5993.8565.3023.3784.6453.2344.44720.41966.986合计69.9765.39463.7263.684188.059109.18K2系统S13.475.4523.475.4523.475.4523.475.45214.2628.505系统S22.694.2262.694.2262.694.2262.694.22611.0556.592发电机G10.231.1510.451.1210.441.3470.531.3470.531.1770.70
29、2发电机G20.231.1510.451.1210.441.3470.531.3470.531.1770.702合计10.57810.55810.73810.73827.67116.501K3系统S12.141.072.141.072.141.072.141.072.731.669系统S21.0610.1331.0480.1311.2250.1531.2250.1530.340.207发电机G10.231.1510.1441.1210.1401.3470.1681.3470.1680.370.225发电机G20.231.1510.1441.1210.1401.3470.1681.3470.16
30、80.370.225合计1.4911.4811.5591.5593.812.326 第4章 电气一次设备的选型设计4.1选型的一般原则1）必须满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，要考虑长远发展；（2）应该力求技术先进、经济合理；（3）应该按照当地环境条件校核；（4）同类设备应尽量减少品种； （5）应与整个工程的建设标准协调一致； （6）选用的新产品应具有可靠的试验数据，并经过正式鉴定合格。特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。4.2 按正常工作条件选择a.额定电压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，故所选电气设备允许的最高工作电压不
31、得低于所接电网的最高运行电压。通常，规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.11.15倍，而电网运行电压的波动范围，一般不超过电网额定电压的1.15倍。因此，在选择电气设备时，电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压USN，即 UNUSNb.额定电流电气设备的额定电流IN是指在额定坏境温度0下，电气设备的长期允许电流。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Imax，即INImaxc.环境条件 设备安装地点的坏境条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等坏境条件超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。通常非高原型的电气设备使用坏境的海拔高度
32、不超过1000m。 此外，还应按电气设备的装置地点、使用条件、检修、运行和环境保护等要求，对电气设备进行种类（屋内或屋外）和型式（防污、防爆、湿热等）的选择。4.3 按短路状态校验a.动稳定校验动稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力，满足动稳定的条件为iesish或IesIsh式中：ies、Ies分别为电气设备允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值；ish、 Ish分别为短路冲击电流幅值及其有效值。b.热稳定校验短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。满足热稳定的条件为It2tQK式中：QK为短路电流产生的热效应；It、t分别为电气设备允许通过的热稳定电流和时
33、间。4.4 电气一次设备的选择4.4.1 高压断路器和隔离开关的选择a.选型和校验规则项目额定电压开断电流额定电流短路关合电流热稳定动稳定断路器UNUSNINbrIINImaxINclish应满足要求应满足要求断路器可按下表进行选择和校验隔离开关可按下表进行选择和校验项目额定电压额定电流热稳定动稳定隔离开关UNUSNINImax应满足要求应满足要求b.断路器和隔离开关的选择与校验4.4.2发电机出口处高压断路器和隔离开关的选择与校验发电机最大持续工作电流为额定电压选择：UNUSN=10KV额定电流选择：INImax =1.44KA开断电流选择：INbrI=62.39KA根据发电机回路的USN、Imax及断路器、隔离开关安装在屋内的要求，可选SN4 10G型断路器和GN1010T/5000型隔离开关。断路器型号额定电压（KV）额定电流（A）额定短路开断电流（KA）动稳定电流峰值（KA）4S热稳定电流（KA）固有分闸时间(S)SN4 10G