水电厂电气一次设计及变压器保护设计 电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计 毕业论文.doc

水电厂电气一次设计及变压器保护设计目录绪论.1第一章主接线方案确定.31.1电气主接线概述.31.2电气主接线方案拟定.7第二章主要设备选择.102.1导线的选择.102.2变压器的选择.112.3给定发电机.13第三章短路电流的计算.143.1短路电流计算的目的、步骤和规定.143.2短路电流的计算.15第四章电气一次设备的选择.304.1母线的选择.304.2断路器和隔离开关的选择.334.3互感器的选择.384.4设备布置图.40第五章厂用电设计.43第六章变压器保护的配置.456.1变压器保护的配置原则.456.2变压器保护的配置整定.47结束语.54致谢.55参考文献.562009届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）1绪论1、电压等级和电压制合理电压制中的“求三舍二”原则。为避免各级电压送变电设备容量的过多重复与供电面积的过多迭盖，尽力降低电网线损及系统无功损耗，以便有效的发挥各级电压的应有作用，从而取得良好的经济合理性，各电压等级必须服从“求三舍二”原则，否则便不经济、也不合理，更谈不上“优化”。所谓“舍三求二”，是指标准系列或电网电压制中，各相邻级所差的倍数应力求接近、等于或超过“3”，同时又要舍弃倍数接近或小于“2”的两级中的某一级。2.对电气主接线的基本要求，应满足可靠性、灵活性和经济性三方面。3.电气主接线设计原则电气主接线设计的基本原则是以下达的设汁任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能的节约投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性和可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。4.电力系统继电保护的基本要求动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足4个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。5.变压器保护现代生产的变压器,虽然结构可靠,故障机会少,但在实际运行中,仍有可能发生各种类型的故障和异常运行,为了保证电力系统安全稳定的运行,并将故障张良武：安康水电厂电气一次设计及变压器保护设计2和异常运行对电力系统的影响限制到最小范围,必须根据变压器容量的大小、电压等级等因素装设必要的、动作可靠性高的继电保护装置。变压器保护的配置原则：1）反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护容量800KVA及以上的油浸式变压器，均应该装设瓦斯保护。当油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时，保护装置应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，瓦斯保护宜动作于断开变压器各电源侧断路器。2）相间短路保护反应变压器绕组和引出线的相间短路的纵联差动保护或电流速断保护。3）后备保护过电流保护，宜用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故时可能出现的过电流。复合电压启动的过电流保护，宜用于升压变压器和系统联络变压器及过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。负序电流保护和单相式低电压启动的过电流保护，可用于63000KVA及以上的升压变压器。中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护过负荷保护过激磁保护6.毕业设计的任务和目的任务：完成安康水电厂电气主接线的设计和变压器保护设计。目的：通过对题目的训练，是学到的理论联系实际的综合训练，培养综合运用所学理论知识和基本技能、解决工程实际及科学研究问题的能力；培养创新意识和能力。2009届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）3第一章主接线方案确定1.1电气主接线概述1.1.1电气主接线设计原则和程序电气主接线是发电厂、变电站设计的主体。采用何种主接线形式，与电力系统原始资料，发电厂、变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性的要求等密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟订都有较大的影响。因此，主接线的设计必须根据电力系统、发电厂或变电站的具体情况，全面分析，正确处理好各方面的关系，通过技术经济比较，合理地选择主接线方案。一、对电气主接线的基本要求对主接线的要求，概括地说应满足可靠性、灵活性和经济性三方面的要求。1.可靠性安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。停电不仅给发电厂造成损失，而且给国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，至于导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、城市生活混乱等经济损失和政治影响，更是难以估量。因此，电气主接线必须保证供电可靠。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，而对另外一些发电厂和变电站则不一定能满足可靠性要求。张良武：安康水电厂电气一次设计及变压器保护设计4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、设备制造水平及运行经验等诸多因素。2.灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面：（1）操作的灵活性。电气主接线应该在满足可靠性的条件下，结线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便运行人员掌握，不致在操作过程中出差错。（2）调度的方便性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式，并且在发生故障时，要能尽快的切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。（3）扩建的方便。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，在设计时应留有发展扩建的余地。3.经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性从以下几个方面考虑：（1）节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采用限制短路电流的措施，以节省开关电器的数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。（2）占地面积少。主接线设计要为配电布置节约土地的条件，尽可能使占地面积少；同时要注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。（3）电能损耗少。在发电厂或变电站中，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。二、电气主接线设计原则电气主接线设计的基本原则是以下达的设汁任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能的节约投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性和可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。2009届电气工程及其自动化（电力）专业毕业设计（论文）5三、电气主接线的设计程序电气主接线的设计伴随着发电厂或变电站的整体设计进行，即按照工程基本建设程序，历经可行性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施工设计阶段等四个阶段。在各阶段中随要求、任务的不同，其深度、广度也有所差异，但总的设计思路、方法和步骤基本相同。设计步骤和内容如下：1.对原始资料分析（1）工程情况，包括发电厂类型，设计规划容量，单机容量及台数，最大负荷利用小时数及可能的运行方式等。（2）电力系统情况，包括电力系统近期及远景发展规划，发电厂或变电站在系统中的作用和地位。（3）负荷情况，包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。（4）环境条件，包括当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度及地震等因素。（5）设备供货情况。这往往是设计能否成立的重要前提，为使设计的主接线具有可行性，必须对各主设备的性能、制造能力和供应情况、价格等资料汇集分析比较。2.主接线方案的拟定与选择根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，根据对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量及母线结构等不同的考虑，可拟定若干个主接线方案。依据对主接线的要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保留2-3个技术上相当，又能满足任务书要求的方案，再进行经济比较。3.短路电流计算和主要电气设备选择4.绘制电气主接线图1.1.2电气主接线设计原则和程序张良武：安康水电厂电气一次设计及变压器保护设计6一、单母线接线及单母线分段接线1.单母线接线单母线接线的优点：接线简单，操作方便、设备少、经济性好，母线便于向两端延伸，扩建方便。缺点：可靠性差，母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作。调度不方便，电源只能并列运行，不能分裂运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。所以，这种接线形式一般只用在出现回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。2.单母线分段接线这种接线广泛用于中、小容量发电厂和变电站的6-10KV接线中。由于这种接线对重要负荷必须采用两条出线供电，大大增加了出线的数目，使整个系统可靠性受到限制。在重要负荷的出线回路较多、供电容量较大时，一般不予采用。二、双母线接线及双母线分段接线1.双母线接线优点：供电可靠、调度灵活、扩建方便。广泛用于6-10KV配电装置；35-60KV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110-220KV出线5回及以上时。2.双母线分段接线这种接线比双母接线增加了两台断路器，投资增加，但有较高的可靠性和灵活性。三、带旁路母线的单母线和双母线接线断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修。为了能使采用单母线分段或双母线的配电装置检修断路器时，不致中断该回路供电，可增设旁路母线。通常，旁路母线有三种接线方式：有专用旁路断路器的旁路母线接线；母联断路器兼作旁路断路器的旁路母线接线；用分段断路器兼作旁路断路器的旁路母线接线。旁路母线接线方式，可靠性更高，采用母联断路器兼作旁路断路器的旁路母线接线或用分段断路器兼作旁路断路器的旁路母线接线时，节省断路器的投