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1、毕 业 设 计Xx电站部分设计学生姓名所 在 系电子工程系班 级2011级电力班专 业电力系统自动化指导教师 2014年6月1日目 录第一篇 设计说明书1第一章 主接线方案拟定11.1 设计任务11.2 方案初步拟定11.3 主变压器的选择21.4 经济比较计算21.5 厂用电2第二章 输电线路导线初步选择42.1 导线选择方法42.2 输电线路选择4第三章 短路电流计算53.1 概述53.2 短路电流成果表6第四章 电气设备选择与校验74.1 电气设备的配置74.2 断路器的选择74.3 电流互感器的选择84.4 电压互感器的选择94.5 熔断器的选择94.6 汇流母线的选择104.7 电力
2、电缆的选择114.8 避雷器的选择11第五章 继电保护125.1 发电机保护及定值125.2 发电机-变压器组保护及定值125.3 2T、3T主变压器保护及定值135.4 35KV上网线路保护及定值135.5 35KV工厂线路保护及定值145.6 10KV线路保护及定值14第六章 其它二次及装置的配置156.1 厂用电156.2 防雷保护156.3 接地装置156.4发电机励磁系统166.5 同期166.6操作电源系统166.7中央音响系统176.8 测量17第二篇 设计计算书18第一章 主接线方案经济比较计算18第二章 线路导线选择计算182.1 35KV上网线路的导线的选择182.2 35
3、KV工厂线路的导线的选择182.3 10KV导线的选择19第三章 电气设备选择与校验计算203.1 断路器的选择203.2 电流互感器的选择223.3 熔断器的选择273.4 汇流母线的选择293.5 电力电缆的选择30第四章 继电保护的整定计算344.1 2G、3G发电机保护的整定计算344.2 1G发电机-1T变压器组保护整定计算354.3 变压器保护的整定计算374.4 35KV上网线路保护整定计算414.5 35KV工厂输电线路保护整定计算444.6 10KV输电线路的整定计算45第一篇 设计说明书第一章 主接线方案拟定1.1 设计任务设计某市“XXXX”水电站电气部分。该电站采用3台
4、装机，每台装机容量5000KW，机端电压为6.3KV，功率因数，年利用小时数，有两个电压等级35KV/10KV。其中10KV出线一回：向近区负荷供电，距离为15KM，最大为1500KVA，最小为800KVA。35KV出线两回：其中一回与地区变电站相连（上网），距离为40KM，与该线路相连线路的过流保护动作时限为1.1s；另一回向工厂供电，距离为25KM，最大负荷为3000KVA，最小负荷为最大负荷的80%。（设系统最大电抗为0.5，最小电抗为0.2）1.2 方案初步拟定根据给出的设计任务和电气主接线的要求，初步制定如下两个方案：一、方案一（见图1-1）：接线方式：采用3台主变，1G与1T采用发
5、电机-变压器单元接线，2G、3G与2T、3T的低压侧在机端形成单母线不分段接线，1T和2T的高压侧与35KV两回出线形成单母线不分段接线，3T的高压侧与10KV一回出线形成单母线不分段接线。图1-1 二、方案二（见图1-2）： 接线方式：采用3台主变，1G、2G与1T的低压侧在发电机机端形成单母线接线，3G与2T、3T的低压侧在机端形成单母线不分段接线。1T、2T的高压侧与35KV侧两回出线采用单母线不分段接线，3T高压侧与10KV一回出线采用单母线不分段接线。图1-21.3 主变压器的选择主变是主接线的中心环节，其台数、容量和型式的初步选择是构成各种主接线方案的基础，并在主接线方案的经济比较
6、过程中与方案一并确定。其初步选择主变时应遵循的要点如下：一、台数（一）根据主接线方案一，主变台数为3台1T、2T、3T（二）根据主接线方案二，主变台数为3台1T、2T、3T二、容量1方案一: 1T: = ，选择=6300(KVA) 2T: 选择=12500(KVA) 3T: 选择=1600（KVA）2 方案二： 1T: 选择=12500(KVA) 2T: = ，选择=6300(KVA) 3T: 选择=1600（KVA）三、选型查阅资料的网址： 表1-1方案一变压器型号容量（KVA）额定电压P0(W)PK(W)UK%价格（万元）高压高压分接范围低压1TS11630038.522.5%6.35.4
7、337.541.332TS111250038.522.5%6.312.656.7886.123TS9160010.55%6.31.6714.675.54.48方案二1TS111250038.522.5%6.312.656.7886.122TS11630038.522.5%6.35.4337.541.333TS9160010.55%6.31.6714.675.54.481.4 经济比较计算比较两个方案中的不同的地方：由于方案一和方案二的主变的台数和容量都相同，所以根据断路器的台数来比较，方案一比方案二少1台断路器，因此确定方案一为本次设计的主接线方案。1.5 厂用电根据已选最优方案为方案一一、台
8、数：2台厂用变压器4T、5T（如图1-3）二、容量：厂用变压器一般为总容量的0.5-3%，在这里取1% ,选取=200(KVA)三、接入点：4T厂变接在35KV母线取电，5T厂变接在6.3KV取电。四、型号：表1-3变压器型号容量（KVA）额定电压P0(W)PK(W)UK%价格（万元）高压高压分接范围低压4TS11200355%0.40.433.56.53.55TS112006.35%0.40.332.642.8图1-3第二章 输电线路导线初步选择2.1 导线选择方法导线的选择主要在于确定导线的型式（包括导线材料，截面形状及母线布置方式）和截面积一、 导线的选型在小型水电站中，屋内装置常采用单
9、片矩形铜母线，35-110KV屋外装置目前仍多采用钢芯铝绞线，10KV及以下的屋外装置则根据情况，采用钢芯铝绞线或铝排。在设计中屋外装置均采用的是钢芯铝绞线，而屋内装置则采用矩形铝母线。二、 导线截面的选择（一）接长期发热允许电流选择（用于配电装置汇流母线及较短导体） （二）接经济电流密度选择（用于导线长度20m以上）按经济电流密度选择导体截可使年计算费用最低。对应不同种类的导体和不同的最大负荷年利用小时数将有一个年计算费用最低的电流密度经济电流密度（），可求导线导线的经济截面，其计算公式为：或 选择标准截面：（三）按允许电压损耗选择（用于35KV及以下架空线路选择） 选择标准截面：2.2 输
10、电线路选择35KV线路按经济电流密度选择，10KV按允许电压损耗选择。（同一电压等级下的导线，取其最大负荷回路的值）经计算后选择见表2-1：表2-1电压等级型号比较结果35KV上网线路LGJ-240573.431035KV工厂线路LGJ-50206.849.510KV线路LGJ-70258.592第三章 短路电流计算3.1 概述1. 短路电流计算的目的 是选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等）的依据； 是电力系统继电保护设计和整定的基础； 是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的依据，根据它可以确定限制短路电流的措施。 是网络结构规划、设计的依据（广东电网、上海电网环网运行，短路
11、电流太大，不安全，难以选择断路器） 是电力系统稳定控制措施制定的依据本次课程设计的目的是为继电保护的整定计算。2. 短路电流计算的方法本次课程设计是采用浩辰软件计算。3. 短路点的确定根据短路电流计算的需求，我们确定短路点（如图3-1） 图3-13.2 短路电流成果表短路点编号短路点平均电压Uj(kV)分支名称分组电源额定容量(MVA)分支电抗在最大运行方式下的三相在最小运行方式下的两相短路电流I(KA)t=0s(kA)t=2s(kA)t=4s(kA)冲击短路电流(kA)冲击电流有效值(kA)短路功率(MVA)f16.3C13.422.6782.6782.6787.194.3329.2F15.
12、5563.602.8510.830.3517.664.6231.1F25.55611.130.9390.770.7262.521.5210.2F35.55611.130.9390.770.7262.521.5210.2小计1.337.4075.0474.48119.91280.8f237C11.51.041.041.042.721.6366.70.75F15.5564.790.3530.1470.0820.920.5522.6F25.5564.880.3480.1470.0840.910.5422.30.35F35.5564.880.3480.1470.0840.910.5422.3小计0.7
13、82.0891.4821.2895.463.261341.10f3C10.27.8027.8027.80219.911.85002.70F15.5568.640.1990.1420.120.510.3012.8F25.5568.800.1950.1410.120.490.2912.50.27F35.5568.800.1950.1410.120.490.2912.5小计0.198.3928.2278.16121.412.75382.97f4C13.041.8071.8071.8074.602.7332.91.62F15.5569.720.6360.4840.4261.620.9611.6F25.
14、5569.900.6260.4810.4281.590.9511.40.76F35.5569.900.6260.4810.4281.590.9511.4小计1.583.6963.2543.0899.415.5867.22.38f56.3C12.343.9163.9163.91610.56.3442.73.25F15.5567.471.3630.8570.6523.662.2014.9F25.5563.602.8510.830.3517.664.6131.12.47F35.5563.602.8510.830.3517.664.6131.1小计0.9010.986.4325.2729.517.81
15、195.72f610.5C111.320.4860.4860.4861.270.768.80.58F15.55636.160.1670.1750.1750.440.263F25.55617.420.3520.3740.3990.920.556.40.45F35.55617.470.3520.3740.3990.920.556.4小计4.331.3571.4071.4583.552.1224.71.03f7C127.000.2040.2040.2040.520.303.70.26F15.55686.240.0640.0640.0640.160.091.2F25.55641.540.1430.14
16、30.1430.360.222.60.20F35.55641.540.1430.1430.1430.360.222.6小计10.330.5540.5540.5541.410.8310.10.46第四章 电气设备选择与校验4.1 电气设备的配置根据设计方案和电气设备的作用，电气设备必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热稳定和动稳定。在配置中我们选用了JYN1(10KV以下)系列和JYN2(35KV)系列的手车式开关柜。最后配置如下：图4-14.2 断路器的选择经选择校验后见表4-1：表4-1电压等级计算参数技术参数6.3KV序号安装地点电器条件ZN28-12/1250型断路器项目数据
17、项目数据结论16.3KV12KV合格21203A1250A合格310.98KA20KA合格429.51KA40KA合格5187.36 204=1600合格10KV序号安装地点电器条件ZN28-12/630型断路器项目数据项目数据结论110KV12KV合格286.6A630A合格31.36KA12.5KA合格43.55KA 31.5KA合格57.9512.54=625合格35KV序号安装地点电器条件ZN12-40.5/1250型断路器项目数据项目 数据结论135KV40.5KV合格2310A1250A合格32.09KA25KA合格45.47KA63KA合格55.53254=2500合格4.3 电
18、流互感器的选择经选择校验后见表4-2：表4-2电流互感器安装处型号参数额定电压（KV）额定一次电流（KA）热稳定倍数动稳定倍数准确度发电机回路LA-10Q技术参数10600324（30）48.5（54）0.5/10P10计算参数6.3509187.3629.51比较结果合格合格合格合格1T高压侧LZZB9-35D技术参数3515022.33（31.5）16.54（78）0.5/10P计算参数351049.335.47比较结果合格合格合格合格2T高压侧LZZB9-35D技术参数3530089.3（31.5）33.08（78）0.5/10P计算参数352069.335.47比较结果合格合格合格合格
19、2T低压侧LZZBJ12-10A技术参数1012005715（63）220.58（130）0.5/10P计算参数6.3114618729.51比较结果合格合格合格合格3T高压侧LZZB9-10B技术参数1015011.39（22.5）11.98（56.5）0.5/10P计算参数10927.923.55比较结果合格合格合格合格3T低压侧LZZB9-10B技术参数10400324（45）63.64（112.5）0.5/10P计算参数6.314718729.5比较结果合格合格合格合格35KV上网LZZB9-35D技术参数35400158.7（31.5）45.25（80）0.5/10P计算参数3531
20、09.335.5比较结果合格合格合格合格35KV工厂LZZB9-35D技术参数3515022.33（31.5）16.97（80）0.5/10P计算参数3549.499.335.5比较结果合格合格合格合格10KV出线LZZB9-10D技术参数1015011.39（22.5）11.9（56.5）0.5/10P计算参数10927.925.5比较结果合格合格合格合格4.4 电压互感器的选择根据电压互感器所在的母线上选择一组三绕组的万能式电压互感器；在35KV上网线上选择一组双绕组单相接线的电压互感器，作线路的同期用的。经选择校验后见表4-3：表4-3装设地点母线段线路发电机机端5000KW发电机制造厂
21、配套用途同期、测量、保护单相接地监视保护同期同期、测量、保护、单相接地监视励磁专用电液调速器额定电压KV6JDZJ-JDZJ- 按厂家要求JDJ-35/0.110JDZJ- -35JDJJ-JDJ-35/0.1-台数三相两台单相一台三相两台按厂家要求单相一台接线1/1按厂家要求1/14.5 熔断器的选择经选择校验后见表4-4：表4-4电压等级型号参数额定电压（KV）熔体额定电流 （A）熔管额定电流 （A）额定开断电流（KA）6.3kv厂变RN110/50技术参数105010020计算参数6.35017.77比较结果合格合格合格合格35kv厂变RN135/10技术参数351010020计算参数3
22、58.973.27比较结果合格合格合格合格发电机PTRN2-10/0.5技术参数100.510050计算参数6.317.77比较结果合格合格合格合格6.3KV母线PTRN2-10/0.5技术参数100.510050计算参数6.317.77比较结果合格合格合格合格10KV母线PTRN2-10/0.5技术参数100.510050计算参数102.12比较结果合格合格合格合格35KV PTRN2-35/0.5技术参数350.510017计算参数353.27比较结果合格合格合格合格10KV出线PTRN2-10/0.5技术参数100.510050计算参数102.12比较结果合格合格合格合格35KV出线PT
23、RN2-35/0.5技术参数350.510017计算参数353.27比较结果合格合格合格合格4.6 汇流母线的选择经选择校验后见表4-5：表4-5安装地点型号（A）（A）比较结果6.3KV的汇流母线LMY-80X101331106935KV汇流母线LMY-40X54893104.7 电力电缆的选择经选择校验后见表4-6：表4-6安装地点型号（A)(A)比较结果发电机回路6KV电缆YJLV6-3*1505356KV厂用变压器高压侧电缆YJLV6-3*1026.951号主变压器低压侧电缆YJLV6-3*2408492号主变压器低压侧电缆YJLV6-3*30016843号主变压器低压侧电缆YJV6-
24、3*702163号主变压器高压侧电缆YJLV10-3*501291号主变压器高压侧电缆YJLV35-3*300275610KV引出线电缆YJLV10-3*2582.4835KV厂用变压器高压侧电缆YJLV35-3*44.8535KV上网引出线电缆YJLV35-3*15031035KV工厂引出线电缆YJLV35-3*1649.484.8 避雷器的选择经选择校验后见表4-7：表4-7安装地点型号6.3KV母线电压互感器上的避雷器FCD3-6.335KV母线电压互感器上的避雷器YH5WZ-51/13410KV线路YH5WR-17/4535KV线路YH5WR-51/13435KV工厂线路YH5WR-5
25、1/134发电机机端电压互感器上的避雷器YH5W-13.5/31第五章 继电保护5.1 发电机保护及定值表5-1：（计算过程见第五章）保护分类名称2F、3F配置主保护差动速断差动电流6.25A跳闸差动平衡系数0.7过电压保护动作电压1150V过电压1报警过电压2跳闸动作电压2170V电压返回系数0.95动作时限12S动作时限20.5S过负荷保护动作电流2.4A跳闸电流返回系数1.3动作时限9s后备保护复合电压起动过流动作电流3.9A跳闸电流返回系数1.5相间低电压70V电压返回系数1.2负序电压10V动作时限1.6s定子接地（绝缘监察装置）电压15V报警转子一点接地报警失磁保护跳闸保护变比60
26、0/5600/55.2 发电机-变压器组保护及定值 表5-2：（计算过程见第六章）保护分类名称1F1B配置主保护高灵敏纵差动速断差动电流4.8A跳闸差动平衡系数0.7过电压保护过电压1150v过电压1报警过电压2跳闸过电压2170v电压返回系数0.95动作时限12s动作时限20.5s过负荷保护动作电流6.25A跳闸电流返回系数1.3动作时限9s重瓦斯保护跳闸后备保护复合电压起动过流动作电流6.8A跳闸电流返回系数1.5低电压70V电压返回系数1.2负序电压10V动作时限1.6s定子接地（绝缘监察装置）动作电压15V报警转子一点接地报警失磁保护跳闸轻瓦斯报警温度保护升高（大于60度）报警过高（大
27、于65度）跳闸5.3 2T、3T主变压器保护及定值 表5-3：（计算过程见第七章） 保护分类名称2T3T配置主保护低压侧差动速断差动电流5A30A跳闸差动平衡系数0.70.7重瓦斯跳闸后备保护高压侧复合电压启动过流保护动作电流3.05A5.2A报警电流返回系数1.51.5低电压70V70V电压返回系数1.151.251.151.25负序电压10V10V动作时限1.8s1.8s过负荷保护动作电流5A6.75A报警电流返回系数1.31.3动作时限9s9s轻瓦斯报警温度保护升高（大于60度）报警过高（大于65度）跳闸保护变比高压侧400/5200/5低压侧1500/5200/55.4 35KV上网线
28、路保护及定值 表5-5：（计算过程见第九章）保护分类名称 L1配置最大运行最小运行瞬时电流速动保护动作电流（A）9.65跳闸动作时限(S)00返回系数0.850.85定时电流速动保护动作电流（A）117.3跳闸动作时限(S)1.61.6返回系数0.850.85保护变比400/55.5 35KV工厂线路保护及定值 表5-6：（计算过程见第十章）保护分类名称工厂配置电流速断动作电流（A)30.75跳闸限时电流速断动作电流(A)7.25跳闸动作时限(S)0.5定时电流速断保护动作电流(A）1.3跳闸电流返回系数0.85电机启动系数1.5动作时限(S)1.5保护变比400/55.6 10KV线路保护及
29、定值表5-7：（计算过程见十一章）保护分类名称 L1配置最大运行最小运行瞬时电流速动保护动作电流（A）11.57.5跳闸动作时限(S)00返回系数0.850.85定时电流速动保护动作电流（A）4.97.3跳闸动作时限(S)1.71.7返回系数0.850.85保护变比200/5第六章 其它二次及装置的配置6.1 厂用电在我们这个设计发电厂中我们采用了两台厂变，一台从35KV母线上取电下来，一台从6.3KV的母线上取电下来，计算容量为200KVA ，采用Yyn0接线的，所以我们选择的两台厂变型号分别为S9200/35和S9200/10。采用的备用方式是暗备用方式。图6-16.2 防雷保护雷电过电压
30、分为直击雷过电压、感应雷过电压和入侵波过电压，针对这几种过电压，我们采用了如下措施：在每个母线和出线回路上我们都装设了避雷器是为了防止入侵波过电压；在1号主变的低压侧装设了避雷器防止雷电波的入侵；为防止直击雷过电压，我们装设了避雷针，在输电线路上我们装设了避雷线；为防止输电线路上的感应雷过电压，感应雷对35KV及以下电压等级有影响，对110KV及以上电压等级的线路一般没有威胁，所以我们在35KV的线路上装设了进线段保护。（见图一）6.3 接地装置为保证人身和设备的安全，电气设备必须接地或接零。电气设备的接地或接零，按其不同作用，可分为工作接地（电力系统中性点的运行方式）、保护接地（电力内外线施
31、工）、保护接零、重复接地及防雷接地等。在安装电气设备的时候，一定要根据安装要求将电气设备可靠接地。工作接地的接地电阻值一般要求不大于；保护接地一般要求接地电阻值不超过；防雷接地的工频接地电阻值一般要求在不超过。6.4发电机励磁系统在我们这个发电厂，我们选用的是自并励晶闸管静止励磁系统，励磁调节我们选用PLC控制，将采样的电流电压直接送到PLC。图6-26.5 同期同期操作是将同步发电机投入到电力系统参加同期并列运行的操作，同期操作是借助于同期电压和同期装置实现的。同期方式分为自同期方式和准同期方式。在这里我们手动和自动都用了，自动准同期采用的是ZZQ-5系列的自动准同期装置，手动准同期（见图十
32、）。根据设计我们设置了5个同期点，分别设置在1T高压侧、2T高压侧、2G出口、3G出口、35KV上网线路上面。6.6操作电源系统为使各种电气设备的操作、控制、保护、信号及自动装置有可靠的供电电源，我们装设了蓄电池直流电源系统，运行方式采用浮充电法。在一次电路故障时，给继电保护、信号设备、断路器的控制回路供电，以保证他们能够可靠的动作。图6-36.7中央音响系统为了及时唤起运行人员的注意，我们增设了音响信号。为区别事故信号和预告信号，按惯例，前者采用电笛（又叫蜂鸣器），后者采用警铃，这一套音响信号为全厂共用，装于中控室的中央信号屏上。（见图十二）6.8 测量为了使小型水电站能够安全经济运行，二次
33、回路必须装设一定数量的电气测量仪表、非电量测量仪表和绝缘监察等装置。根据电测量仪表装置设计技术规程，规程明确规定了对常测仪表和电能计量仪表等的技术要求和配置方式，我们给该设计配置了相应的测量仪表。见表6-1：安装地点装设仪表内容备注发电机PPA、PPR、PJ、PRJ、PA、PA、PV发变组单元接线与此项测量仪表相同升压变压器PPA、PPR、PJ、PRJ、PA装于低压侧发电机电压母线PV、PF有分段断路器需装一只PA，电压表装换相测量转换开关厂用变压器PJ、PV、PAa、PAb、PAc装于低压侧，电压表装换相测量转换开关35KV线路PPA、PPR、PJ、PRJ、PA有桥断路器需装一只PA母线PV
34、电压表装换相测量转换开关610KV线路PA、PPA母线PV电压表装换相测量转换开关机房W、V、Hz第二篇 设计计算书 第一章 主接线方案经济比较计算根据断路器的台数，确定为方案一。第二章 线路导线选择计算2.1 35KV上网线路的导线的选择1.选型：LGJ2.截面的选择：采用经济电流密度法(1)35KV出线回路的最大持续工作电流： （2）母线截面和形状选择。按经济电流密度选择截面，由于出口端的负荷电流很大，且属于重要回路，由表查得采用钢芯铝绞线，当T=5000h 时，（注：发电厂及变电站电气设备P1929-6)（3）母线经济截面为：由计算值，（4）查表取相近值，得=610（A)(查电力内外线施
35、工）（5）查表当周围环境温度为30时，温度修正系数： （6），故选取型号为LGJ-240的导线。2.2 35KV工厂线路的导线的选择1.选型：LGJ2.截面的选择：采用经济电流密度法(1)35KV出线回路的最大持续工作电流： （2）母线截面和形状选择。按经济电流密度选择截面，由于出口端的负荷电流很大，且属于重要回路，由表查得采用钢芯铝绞线，当T=5000h 时，（注：发电厂及变电站电气设备P192表9-6)（3）母线经济截面为：由计算值，（4）查表取相近值，得=220A)(查电力内外线施工）（5）查表当周围环境温度为30时，温度修正系数： （6），故选取型号为LGJ-50的导线。2.3 10K
36、V导线的选择1.选型：LGJ2.截面的选择：采用电压损耗法（假设线路阻抗=0.4)（1最大持续工作电流为： （2） 计算线路电抗上的电压损耗： （3） 根据允许电压损耗计算电阻上得电压损耗： （4） 计算导线截面： （5） 由计算值，（6）查表取相近值，得=275（A)(查电力内外线施工）（7）查表当周围环境温度为30时，温度修正系数： （8），故选取型号为LGJ-70的导线。最后列表 电压等级型号比较结果35KV上网线路LGJ-240573.431035KV工厂线路LGJ-50206.849.510KV线路LGJ-70258.592 第三章 电气设备选择与校验计算3.1 断路器的选择1. 6.3KV侧断路器的选择(1)选
