毕业设计(论文)积石峡水电站电气一次及微机保护设计.doc
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1、摘 要本论文主要对积石峡水电站进行电气一次及微机保护设计。积石峡水电站的总装机功率为4250=1000MW,共四回330KV出线与系统相连。电气一次部分,首先是根据所给出的原始资料拟定三种电气主接线方案。然后对这三种方案进行可靠性、灵活性和经济性比较后,保留一种较合理的方案,对这种方案进行短路电流计算;接着是根据短路电流计算结果进行主要电气设备的选型以及校验,包括断路器、隔离开关、母线、互感器等;最后再由经济性比较确定最终的电气主接线方案。同时设计厂用电方案与画出配电装置的布置图。发电机继电保护的设计是对4组发电机变压器组与母线进行保护类型的配置,保护的整定计算及校验。论文还附有7张AutoC
2、AD的图纸加以说明。包括电气主接线图、厂用电接线图、室外配电装置图、发电机变压器组保护的原理接线图、展开图、母线的保护原理图、展开图。 毕业设计的过程是一次将理论与实际相结合的过程,通过这次比较系统全面的进行设计之后,巩固和增强了电力系统学科主干课程的理解,树立了工程设计的观念,提高了电力系统设计的能力。关键词:电气主接线,短路电流计算,设备选型,微机保护ABSTRACTThis thesis focuses on the electrical Jishixia a station and the design of microprocessor-based protection. The t
3、otal power of JI SHI XIA hydro power station is 4250MW=1000MW,connecting to system with 4 outline.For electric primary system, firstly draw up 3 drafts of main connection lines according to the firsthand information and datum. Then compare the 3 drafts from these aspects such as reliability, flexibi
4、lity and economy, and keep one more reasonable plans than others. The short circuit current calculation is carried on. And main electric equipments including circuit breakers、disconnectors、bus、insulatoretc are choosed according to the result of short circuit current calculation. Finally the economy
5、of the plan is compared and main electrical connection plan is determined.Protection contains choosing the protection style of the 4 generator, setting calculation as well as the verification and confirm relay style. The dissertation attach to 7 AutoCAD drawings including the main electric connectio
6、n, outdoor distribution equipment setting, the relay protection of generator ,the decoration of protection scream.The process of the graduation design is a process of combining the theory with practice. The comprehensive and system training is helpful to enhance and consolidate the understanding and
7、 application of the branch curriculum of the electric subject, to set up the project idea and to improve the ability of the electrical system design.KEY WORDS: main electrical connection, short circuit current calculation, Equipment selection, Microcomputer protection前 言水利发电就是利用水能发电的一种方式。水能是可再生资源,几乎
8、没有污染,可综合利用,水电建设受地理位置的影响,投资大,工期长,发电效率高,运行成本低。天然流量受水文、气象等自然条件的影响,利用水库调节径流可缩小洪水和枯水期的差别,满足不同的调节需求。为节省资源,在丰水期应多发电,减少弃水;枯水期多发火电,弥补水电的不足。水电机组启动快,宜在电力系统中担任调峰、调频和紧急备用。且可调节负荷范围大,水电机组从静止,起动到满负荷运行,正常情况下只要3-5min,事故情况可缩到1-2min左右。本次设计可分为几个部分,第一电气主接线的设计,第二短路电流的计算,第三主要电气设备的选择,第四屋外配电装置的布置,第五发变组和母线微机保护。目 录1 原始资料11.1原始
9、资料内容11.2原始资料分析11.2.1积石峡水电站工程情况简介11.2.2 对本设计课题的具体分析22主接线方案的拟定32.1电气主接线的设计原则32.2主接线方案42.3主接线方式的技术比较52.4主接线方案的选择53 厂用电设计73.1厂用电接线设计原则73.2水电站厂用电接线73.3设计说明84 短路电流计算95 设备选择与验算105.1设备的的选择及校验说明105.1.1断路器的选择及校验说明105.1.2隔离开关的选择及校验说明115.1.3电流互感器的选择及校验115.1.4电压互感器的选择及校验125.1.5导体的选择原则135.1.6金属氧化锌避雷器简介145.2电气选择所需
10、数据145.3设备选择及校验155.3.1330KV侧155.3.2发电机出口设备的选择236 配电装置266.1概述266.2屋外配电装置277 微机保护287.1发电机变压器组保护287.1.1 RCS-985发电机变压器组保护配置287.1.2RCS-985 发电机变压器组成套保护装置保护整定计算:297.2母线保护407.2.1装设母线保护的原则407.2.2保护的配置417.2.3工作原理427.2.4母线保护的整定计算448 结论479 致谢4810 参考文献49附录1:短路电流计算书11原始数据12网络变换32.1正序网络的变换32.2负序网络的变换42.3零序网络的变换63三相
11、短路电流计算63.1d1点短路电流计算参见图2-5(a)63.2d2点短路电流计算参见图2-6(b)84不对称短路电流计算104.1d1点短路104.2d2点短路111 原始资料1.1原始资料内容1、工程功用:积石峡水电站是以发电为主,兼顾少量灌溉等综合利用效益。2、工程概况:水库正常蓄水位1856m,最大坝高100m,总库容2.94亿m3,最大发电水头73m,总装机容量1020MW,保证出力332.3MW,多年平均发电量33.63亿KWh。年利用小时数3297h。工程规模属一等大(2)型工程。 3、电站机组:内设4台单机容量250MW的混流式水轮发电机组。4、发电机、变压器及系统的主要参数:
12、发电机参数:250MW4,COS=0.9,Xd”=0.21,额定电压:18kV;变压器参数:4台,Ud%=14%,300MVA;系统参数:330KV出线四回,正序阻抗(标幺值):0.099,基准容量:1000MVA5、厂用交流电源:电压为380V220V15,50HZ。 6kV电源为厂用和坝区用电。1.2原始资料分析1.2.1积石峡水电站工程情况简介积石峡水电站位于青海省循化县、民和县与甘肃省积石山县的三县交界处积石峡峡谷出口的黄河干流上。是黄河上游龙羊峡至青铜峡河段规划25座水电站的第11座,是继龙羊峡、拉西瓦、李家峡、公伯峡等大型水电站之后的第5座大型水电站。内设4台单机容量250MW的混
13、流式水轮发电机组,总装机容量1020MW。电站于2007年3月实现截流,计划在2010年底四台机组全部投产发电。积石峡水电站以发电为主,并兼顾少量灌溉等综合利用效益的电站。1.2.2 对本设计课题的具体分析 一、容量情况 积石峡水电站总装机容量为10200MVA,是大型枢纽水电站。积石峡水电站位于黄河干流上,水能资源丰富。目前经济发展迅速,电力负荷增长较快,同时水利发电优势日益凸显,选用大机组合适。二、负荷情况 积石峡水电站年利用小时数为3297h,在系统中承担腰荷,同时330KV四回出线,保证出力332.3MW,主接线应以可靠性为主。主接线选择不仅影响可靠性,而且对设备布置方式,整个变电站的
14、造价都有较大的影响。三、其他因素的影响 气象条件:最大风速,内过电压风速。最高气温+35度,最低气温-30度。2主接线方案的拟定 水电站主接线设计是根据水电站的最高工作电压等级和电站的性质,选择出一种与水电站在系统中的地位和作用相适应的接线方式。水电站的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分,它表明水电站内的发电机、变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备以最优化的接线方式和电力系统连接,同时也表明在水电站内各种电气设备之间的连接方式。一个水电站的电气主接线包括高压侧、低压侧、发电机以及变压器的接线。因各侧所接的系统情况不同,进出线回路数不同,其接线方式也不同。水电站的电气主接线设计是整个电气设
15、计的核心技术。它对水电站内电气设备选择、布置,继电保护及自动装置的设计,配电装置平面布置的设计,都起着决定性的作用。 电气主接线直接影响水电站乃至相关电力系统安全、经济、稳定、灵活的运行。 电气主接线的设计与所在电力系统及所采用的设备密切相关。随着电力系统的不断发展、新技术的采用、电气设备的可靠性不断提高,设计主接线的观念也应与时俱进、不断创新。2.1电气主接线的设计原则1、运行的可靠安全可靠是电力生产的的主要任务,保证供电可靠是电气主接线的最基本要求。停电不仅使发电厂造成损失,而且对公民经济各部门带来的损失将更加严重,在经济发达地区,故障停电的经济损失是实时电价的数十倍,乃至上百倍,至于导致
16、人身伤亡、设备损害、产品报废、城市生活混乱等经济损失和社会影响更是难以估量。因此,主接线的接线形式必须保证供电的可靠。电气主接线的可靠性不是绝对的。同样形式的主接线对某些发电厂和变电站来说是可靠的,而对于另外一些发电厂和变电站来说则不一定满足可靠性的要求。所以,在分析电气主接线的可靠性时,要考虑发电厂和变电站在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备的制造水平及运行经验等诸多因素。2、具有一定的灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式,达到调度的目的,而且在各种事故或设备检修时,能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小,并且在检修时可以保证检修人员的安全。3
17、、操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便,尽可能使操作步骤简单,便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作,还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单,可能又不能满足运行方式的需要,而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。4、经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上,还应使投资和年运行费用小,占地面积最少,使其尽地发挥经济效益。5、应具有扩建的可能性对将来要扩建的发电厂和变电站,其主接线必须具有扩建的方便性。尤其是火电厂和变电站,在设计主接线时应留有发展扩建的余地。设计时不仅要考虑最终接线的实现,还要考虑到从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行性方
18、案,使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下,将来可顺利完成过渡方案的实施,是改造工作量最少。2.2主接线方案水电站电气主接线的选择,主要决定于水电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。图2-1单母分段接线 图2-2双母接线 图2-3双母分段接线根据对原始资料的分析,现将330KV电压等级可能采用的较佳方案列出,进而以优化组合的方式组成最佳可比方案。1、方案一 采用单母分段接线;如图2-1所示:2、方案二 采用双母接线;如图2-2所示:3、方案三 采用双母分段接线;如图2-3所示。2.3主接线方式的技术比较1、单母分段接线:其优点为接线简单,操作方便,
19、设备少,经济性好,并且当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段隔离,保证正常侧不间断供电,不致使重要用户停电。而缺点是:当母线故障时,该母线上的回路都要停电,而且扩建时需要向两个方向均衡扩建。 2、双母接线:双母接线的优点是:供电可靠 通过两组母线隔离开关的倒换操作,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断;调度灵活:各个电源和个回路负荷可以任意分配到某一组母线上,能灵活的适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的要;扩建方便:向双母线两侧任何方向扩建,均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配,在施工中也不会造成原有回路停电。缺点:增加了一组母线,每一回路增加一组母线隔离开关,增加了投资,操作
20、复杂,占地面积增加。3、双母分段接线:双母分段接线比双母接线的可靠性更高。当一段母线发生故障时,在继电保护的作用下,分段断路器先自动断开,而后将故障段母线所连的电源回路的断路器断开,该段母线所连的出线回路停电;随后,将故障段母线的所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上,即可恢复供电。这样,只是部分短时停电,而不必全部短期停电。2.4主接线方案的选择方案一和方案二相比,方案一选用单母分段,虽然投资费用较低,较方案二经济,但电站机组容量较大,停电时当地损失较大,给居民的生活造成不便。所以,重点考虑其可靠性,选用双母接线;方案二和方案三相比,双母分段接线与双母接线相比,可靠性显著提高,双母分段接线
21、综合了方案一与方案二的对于发挥可靠性上的优点,故考虑将其建成双母分段接线。因此,综合考虑主接线设计原则的可靠性和经济性,在本站选用方案三。详细接线图见附图1,电气主接线图。3 厂用电设计3.1厂用电接线设计原则厂用电接线设计原则与主接线设计原则基本相同,主要有:1、厂用电接线应保证厂用负荷可靠和连续供电,使发电厂主机安全运转;2、接线应能灵活的适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求;3、厂用电源的对应供电性,本机的厂用负荷由本机组供电,这样,当厂用电系统发生故障时只会影响一台发动机的运行,缩小事故范围,接线也简单;4、设计时还应适当注意其经济和发展的可能性,并积极慎重地采用新技术、新设备,使
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