小水电站电气部分初步设计

第一篇设计说明书1原始资料分析11建站目的为了利用某地区水力资源和满足周围用电需要，拟建一个小水电站，向周围地区供电，并将电能输送到离本站8KM的变电所（该所有35KV、110KV两种电压等级）与系统相联。12拟建水电站情况发电机额定电压63KV，额定容量415万KW，额定功率因素08，电抗X038,X035,X“032。丰水年每台机组满载运行90天，2台机组满载运行140天，1台机组满载运行30天，其余100天不发电。系统水电站通过两回35KV线路与系统相联，系统容量20000MVA，XS035。自然条件年最高气温45；年最低气温6；年平均气温20。出线方向35KV向西13负荷资料35KV回路6回，其中备用1回。其中表11为35KV负荷出线概况。表1135KV负荷出线表名称最大负荷（MW）最大负荷功率因素最小负荷（MW）最小负荷功率因素回路数线路长度（KM氮肥厂6089409313炼油厂5089309313化工厂7089309312变电所28站用电率小于5。其中04KV负荷如表12。表1204KV负荷出线表名称单台最大容量KW数量运行方式电动机1066台连续经常充电电机252台连续不经常载波室21连续经常生活用电2002个生活区经常其他100其余站用负荷为63KV，其中2回线至4KM外的大坝（最大容量1000KW，功率因素08），2回线至外船闸（最大容量1200KW,1回线备用。14设计任务本次设计的主要任务是针对原始资料设计一个小水电站，对其一次和二次部分进行电气设计。一次部分包括选择供电可靠性高，维修方便，最经济的主接线，并对其高压设备经行选择和校验；二次部分为对其发电机、变压器、母线和出线进行继电保护设计。2电气主接线设计21设计原则电气主接线是水电站由高压电气设备通过连线组成的接收和分配电能的电路。电气主接线根据水电站在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足运行可靠、简单灵活、操作方便、易于维护检修、利于远方监控和节约投资等要求。在电气主接线设计时，综合考虑以下方面保证必要的供电可靠性和电能质量安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本的要求。在设计时，除对主接线形式予以定性评价外，对于比较重要的水电站需要进行定量分析和计算。本次设计中的水电站虽然是一个小型水电站，但是由于担负了许多工业企业的供电任务，因而必须满足必要的供电可靠性。具有经济性在主接线设计时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线可靠、灵活，将导致投资增加。所以必须把技术与经济两者综合考虑，在满足供电可靠、运行灵活方便的基础上，尽量使设备投资费用和运行费用为最少。具有一定的灵活性和方便性，并能适应远方监控的要求。主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行方式的转换。不仅正常运行时能安全可靠地供电，而且无论在系统正常运行还是故障或设备检修时都能适应远方监控的要求，并能灵活、简单、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。显然，复杂地接线不会保证操作方便，反而使误操作机率增加。但是过于简单的接线，则不一定能满足运行方式的要求，给运行造成不便，甚至增加不必要的停电次数和停电时间。具有发展和扩建的可能性随着经济的发展，已投产的水电站可能需要扩大机组容量，从主变压器的容量、数量到馈电线路数均有扩建的可能，有的甚至需要升压，所以在设计主接线时应留有发展余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到分期过渡接线的可能和施工的方便。根据以上几点，对此小水电站的主接线拟定以下几种方案。22各方案比较方案本方案采用了两个单母分段接线。单母分段接线的特点接线简单，操作方便，设备少、经济性好，任意一段母线包括QFD故障或检修，非故障段母线照常工作，缩小了停电的范围,重要用户可以从两分段母线上取得电源,双回路供电。设置两台变压器，其容量为31500KW。该方案设计图如图11。图11电气主接线方案方案II本方案中发电机电压母线接线采用单母线不分段，单母不分段接线的特点接线简单、设备少、运行和检修方便。设置一台变压器，其容量为63000KW，用以承载整个水电站容量，35KV母线也采用单母接线，其特点是接线方式简单清晰，运行维护方便，且减少了主变压器高压侧出线，简化了高压侧接线和布置，使整个电气接线设备较省。该方案设计图如图12。图12电气主接线方案方案III本方案发电机母线采用单母分段接线，设置两台变压器，每台容量为31500KW，35KV母线采用单母接线。该方案设计图如图13。图13电气主接线方案综上述方案，对其进行比较，选择一个最佳的设计方案。（1）供电可靠性方案I供电可靠性较好方案III供电可靠性次之方案II供电可靠性较差（2）运行上的安全和灵活性方案I母线或母线侧隔离开关故障或检修时，可以由另一段母线供电，运行灵活。且35KV母线及其隔离开关故障或检修时，可以由另一段供电给符合。方案II单母线接线，母线故障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III母线或母线侧隔离开关故障或检修时，可以由另一段母线供电，运行灵活。但35KV母线及其隔离开关故障或检修时，整个负荷处于停电状态。（3）接线简单、明显维护和检修方便很显然方案II最简单、明显维护和检修方便。（4）经济方面的比较方案II最经济。综合比较选方案I最合适。3厂用电设计31厂用电设计原则厂用电接线的设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，积极慎重地采用成熟地新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证机组安全经济地运行。其具体有如下一些要求1接线方式和电源容量，应充分考虑厂用设备在正常、事故、检修、启动、停运等方式下地供电要求，并尽可能地使切换操作简便，使启动（备用）电源能迅速投入。2尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，避免引起全厂停电故障。各台机组的厂用电系统应独立，以保证在一台机组故障停运或其辅助机发生电气故障时，不影响其他机组的正常运行。3充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别主要对公用厂用负荷的影响。要方便过渡，尽少改变接线和更换设备。根据上述要求，结合本次水电站为中小型水电站，以及厂用电分为6KV和380V两个电压等级的实际情况，其中6KV站用电有5回馈线，直接接于发电机母线上；其厂用电设计通过一个厂用变压器引出，通过04KV母线接于厂用电。4变压器选择41主变压器的选择在各级电压等级的水电站或变电所中，变压器是电力系统中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统510年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量选的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器容量是变电站可靠供电和网络经济运行的保证。变压器容量及台数的选择对于城郊水电站主变压器容量应当与城市规划相结合，从长远利益考虑，本站应按站内和站外总负荷来选择主变的容量，根据水电站带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的出线，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。所以每台变压器的额定容量按（为35KV出线最大负荷）。MNPS7035KV侧最大负荷负荷15092001MVA8576（41）即0720011407KVA。这样当一台变压器停用时，也保证70负荷NS的供电。由于一般电网变电所及水电站大约有25的非重要负荷，因此采用式来计算主变容量对变电所保证重要负荷来说是可行的。又因本次设计中MNP水电站，总装机容量为60MW，站用负荷1212MW，63KV占用电5MW，剩下的约54MW，通过两台同型号的变压器送至35KV，供给负荷。粗略估计，每台27MW。通过计算，本水电站可选择额定容量为315MW的主变压器。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，电站中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时也增加了配电设备及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作的复杂化。考虑到两台主变同时发生故障机率较小，且适用远期负荷的增长以及扩建，故本水电站选择两台主变压器完全满足要求。相数容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330KV及以下电力系统中，一般都选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资较大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。绕组数与结构电力变压器按其每相的绕组数分为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。由本次设计选择的主接线可知，采用两台同型号的主变压器。其电压等级为从63KV升压为35KV。阻抗和调压方式变压器阻抗实质是绕组之间的漏抗，当变压器的电压比、型式、结构和材料确定之后，其阻抗大小一般和变压器容量关系不大，各侧阻抗值的选择应从电力系统稳定、潮流方向、无功分配、短路电流、继电保护、系统内的调压手段和并联运行等方面综合考虑，以对具体工程起决定性的因素确定。对于双绕组变压器，一般按标准规定定值选择；对于三绕组普通型和自耦型变压器各侧阻抗，按用途即升压型或降压型确定。为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内。通过变压器的分接头开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。这种调压仅仅改变电网无功潮流分配，并不会增加整个电网无功容量。切换方式有两种一种是不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在以内；52另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30，其结构复杂，价格较贵。冷却方法油浸式电力变压器的冷却方式随其型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。中、小型变压器通常采用依靠装在变压器油箱上的片装或管形辐射式冷却器及电动风扇的自然风冷却及强迫风冷却方式散发热量。容量在315MVA及以上的大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却；容量在350MVA及以上的大容量特大变压器一般采用强迫油循导向冷却。35KV级SF7系列三相油浸风冷式电力变压器，供交流50HZ输配电系统中作为分配电能、变换电压之用，可供户内外连续使用。该系列产品选用优质晶粒取向冷轧硅钢片，采用45全斜接缝铁芯，芯柱采用环痒扎带代替冲孔。该系列产品绕组根据容量大小和电压等级，有连续式和螺旋式两种。油箱采用钟罩式结构，既可方便用户检查器身，又增加了油箱的机械强度。冷却方式采用管式散热器和风扇冷却装置，用户可根据变压器负载大小，开启或关闭风扇冷却装置。该系列产品为无载调压电力变压器，调压范围为。其生产厂家有沈52阳变压器厂、上海变压器厂、常州变压器厂等。综上所述，本次设计选用型号为SFL731500/35三相油浸风冷式铝绕组无载调压电力变压器，其具体参数见表41。表41主变压器的具体参数型号SFL731500/35接线方式/11NY容量315MVA相数三相额定电压（KV）35/6调压方式无载调压阻抗电压（）8冷却方式油浸风冷式42厂用变压器的选择厂用变压器的选择主要考虑高压厂用工作变压器和启动备用变压器的选择，其选择内容包括变压器的台数、型式、额定电压、容量和阻抗。为了正确选择厂用变压器容量，首先应对厂用变压器主要用电设备的容量、数量及运行方式有所了解，并予以分类和统计，最后确定厂用变压器容量。厂用负荷总量为1212KW，电压等级为04KV,查阅电力设计手册，选用额定容量为1250KW的有载调压干式电力变压器，总计一台。它使用真空有载分接开关，绝缘耐热等级为F级。SGZ3系列有载调压干式电力变压器为三相空气自冷式铜绕组户内电力变压器，使用真空有载分接开关，绝缘等级较高，符合GB6450及国际标准IEC726（1982）。能承受耐冲击电压，损耗低，噪声小，不燃，不爆，不污染环境，维护方便，在安全防火要求供电质量较高场所已取代油浸电力变压器，可直接接入网络，不须500M电缆连接，因而较广泛地应用在高层建筑、地下通道、矿山、发电厂、机场、石油、化工、医院及科研单位等。其生产厂为沈阳第二变压器厂。本次设计厂用电变压器采用型号为SGZ31250/107H，其具体技术参数见表42。表426KV侧干式厂用变压器的选择（户内）型号SGZ31250/107H接线方式Y,YN0容量1250KVA相数三相额定电压（KV）63/04调压方式有载调压阻抗（）5冷却方式空气自冷式冷却5故障点的选择及短路计算的说明51故障点的选择根据短路计算原则以及设计任务的需要，选择了2个故障点，即K1、K2。具体见图51所示。图51短路计算点选择52短路电流的计算说明本次短路计算是严格按照电力系统分析中短路计算的方法进行的。短路电流计算是先将必要的网络化简，然后根据等效定则进行短路电流的计算，根据化简的网络图和分布系数将短路电流折算到所需的电气元件上。521短路产生的原因（1）自然方面的原因如雷击、雾闪、暴风雪、动物活动、大气污染、其他外力破坏等等，造成单相接地短路和相间短路7。（2）人为原因如误操作、运行方式不当、运行维护不良或安装调试错误，导致电气设备过负荷、过电压、设备损坏等等造成单相接地短路和相间短路。（3）设备本身原因如设备制造质量、设备本身缺陷、绝缘老化等等原因造成单相接地短路和相间短路。522短路的类型（1）三相短路（2）两相短路（3）两相接地短路（4）单相接地短路（注三相短路又称为对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其它类型的短路都是不对称短路。）本次设计重点考虑对称短路，故只做三相短路计算。523短路的后果相间的不同，短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行，具体表现在如下几个方面6（1）使短路点附近的支路出现比正常值大许多倍的电流，由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的机械应力。（2）短路电流通过设备使发热增加，短路持续时间较长时，设备可能过热以致损坏。（3）短路时系统电压大幅度下降，对用户影响很大。（4）当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电厂可能失去同步，破坏系统稳定，造成大片地区停电。（5）发生不对称短路时，不平衡电流能产生足够的磁通，在邻近的电路内感应出很大的电动势，这支于架电力系统正常运行的破坏多半是由短路故障引起的，随着短路类型，发生地点和持续时设在高压电力线路附近的通讯或铁道讯号系统等会产生严重的影响。524短路计算的目的（1）以便选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备，如断路器等，必须以短路计算作为依据。（2）为了合理地配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数，必须对电力网中发生的各种短路进行计算和分析。（3）在设计与选择发电厂和电力系统电气主接线时为了比较各种不同方案的接线图，确定是否需要采取限制短路电流的措施，都要进行必要的短路电流计算。（4）进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响等，也包含有一部分短路计算的内容。（5）确定输电线路对通讯的干扰，对已发生的故障进行分析。525短路计算的一般步骤首先确定基准值，再选取短路点，然后进行网络化简，再根据等效定则求出各故障点短路电流，最后利用分布参数求出通过各保护的短路电流。实际计算时，先画系统的简化网图，确定短路发生时系统短路的类型和发生地点。526短路计算中基准值的选取计算短路电流是继电保护整定计算的基础，在工程上一般采用有名值或标么值方法计算，对简单电路往往采用有名值计算，对较复杂的电路往往采用标么值计算，本次设计采用标么值计算方法。取基准值，,MVASJ10KUJ36KAUSIJJ16936，156KA,J737JIJ发电机单台额定机组容量为VASN15发电机03241F1X234NJDX71580变压器21BT251080NJDSU系统阻抗SX37422JL527短路计算的结果根据短路计算的原则，严格使用短路计算方法，对各短路点进行三相短路计算，得出其结果如表51。详细计算过程见计算书第9章。表51短路电流计算成果表T0ST1ST2ST4S短路点分支回路额定容量（MV计算电抗I1I2I3IT0S冲击短路电流（KAA）大电网0244176541765417654176516575水电站600255429235932517883171745309178360046KV母线合计300924382395235376615大电网011586913568691356869135686913563451水电站60033338316275257728526682892706804335KV母线合计1672161316221626425436电器主设备选择61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。611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11115UN，而实际电网的最高运行电压USM一般不超过11UNS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UNUNS（61）612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IWMAX，即INIWMAX（62）62高压断路器的选择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3220KV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1035KV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。本次设计中发电机出口侧，变压器高低压侧，35KV出线侧断路器型号及参数如下列表61至64中。表61发电机出口断路器的选择型号额定电压KV额定电流A额定开断电流KA极限通过电流峰值KA4S热稳定电流KAZN10/160031510160031580315表62变压器低压侧断路器的选择表63变压器高压侧断路器的选择表6435KV侧断路器的选择型号额定电压KV额定电流A额定开断电流KA极限通过电流峰值KA4S热稳定电流KAZN10/160031510160031580315型号额定电压KV额定电流A额定开断电流KA极限通过电流峰值KA4S热稳定电流KALW1635351600256325型号额定电压KV额定电流A额定开断电流KA极限通过电流峰值KA4S热稳定电流KA63隔离开关的选择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65为隔离开关选型参考表。表65隔离开关选型参考表结合选型原则和参考表，对本次设计所用用的隔离开关，将其参数及型号表示于下列表66至69中。表66发电机出口隔离开关的选择型号额定电压（KV）额定电流（A）动稳定电流（KA）4S热稳定电流（KA）LW835351600256325使用场合特点参考型号屋内配电装置成套高压开关柜三级，10KV以下GN2，GN6，GN8，GN19单极，大电流300013000AGN10三级，15KV，200600AGN11三级，10KV，大电流20003000AGN18，GN22，GN2屋内发电机回路、大电流回路单极，插入式结构，带封闭罩20KV，大电流1000013000AGN14220KV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，35110KVGW5硬母线布置单柱式，220500KVGW6屋外20KV及以上中型配电装置三柱式，220500KVGW7峰值有效值GN210/20001020008040540表67变压器低压侧隔离开关的选择表68变压器高压侧隔离开关的选择表6935KV侧隔离开关的选择64电流互感器的选择641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。根据发电机的容量15MVA,其额定电压为63KV，则发电机出口处的工作电流为，所选发电机出口电流互感器一次额定电流为1500A，A13756/5满足该水电站一次负荷电流变化的要求。根据该水电站主变压器容量为315MVA，其低压侧额定电压为63KV，则主变压器63KV侧的工作电流为，所选低压侧电流互感器一次额定电流为3000A，其高压侧额28736/51定电压为35KV，则主变压器35KV侧的工作电流为，所选低A65193/1型号额定电压（KV）额定电流（A）动稳定电流（KA）4S热稳定电流（KA）峰值有效值GN210/20001020008040540型号额定电压（KV）额定电流（A）动稳定电流峰值（KA）4S热稳定电流（KA）GW535G3510005014型号额定电压（KV）额定电流（A）动稳定电流峰值（KA）4S热稳定电流（KA）GW535G3510005014压侧电流互感器一次额定电流为600A，满足该水电站一次负荷电流变化的要求。此水电站的总装机容量为60MVA，35KV母线侧的工作电流为，A98035/6所选35KV母线侧电流互感器的一次额定电流为1000A，满足该水电站一次负荷电流变化的要求。642二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。本水电站选用5A。643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。644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051级表，相应的互感器的准确级不应低于05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02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115级的，相应的电流互感器应为051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。发电机出口侧、变压器低压侧、变压器高压侧、35KV母线侧电流互感器的型号于表610至613中。表610发电机出口电流互感器的选择型号额定电压KV额定一次电流A额定二次电流A短时热稳定倍数（倍）动稳定倍数（倍）LDZJ11010150055090表611变压器低压侧电流互感器的选择型号额定电压KV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KALDJ10103000540100表612变压器高压侧电流互感器的选择型号额定电压KV额定一次电流A额定二次电流A短时热稳定倍数（倍）动稳定倍数（倍）LQZ3535600555100表61335KV母线侧电流互感器的选择型号额定电压KV额定一次电流A额定二次电流A短时热稳定倍数（倍）动稳定倍数（倍）LCW3535100056510065电压互感器的选择651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（1109）UN1范围内变动，即满足下列条件11UN1UNS09UN1（62）式中UNS电压互感器一次侧额定电压。选择时，满足UN1UNS即可。652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。653电压互感器种类和型式的选择电压互感器的种类和型式应根据装设地点和使用条件进行选择，例如在635KV屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式；110220KV配电装置通常采用串级式电磁式电压互感器；220KV及其以上配电装置，当容量和准确级满足要求时，也可采用电容式电压互感器。654准确级选择和电流互感器一样，供功率测量、电能测量以及功率方向保护用的电压互感器应选择05级或1级的，只供估计被测值的仪表和一般电压继电器的选用3级电压互感器为宜。发电机出口侧、6KV侧、35KV侧电压互感器型号于表614至616中。表614发电机出口电压互感器的选择额定输出型号额定电压比V05级1级JDZ66000/1005080表6156KV侧电压互感器的选择额定输出型号额定电压比V05级1级JDZ66000/1005080表61635KV侧电压互感器的选择型号额定电压（V）准确级连接组一次二次05级1级JDN3535000100150250I,I066高压熔断器的选择高压熔断器按额定电压、开断容量、开断电流和选择性等项来选择和校验。661额定电压选择对于一般的高压熔断器，其额定电压UN必须大于或等于电网的额定电压UNS。但是对于充填石英砂有限流作用的熔断器，则不宜使用在低于熔断器额定电压的电网中，这是因为限流式熔断器灭弧能力很强，在短路电流达到最大值之前就将电流截断，致使熔体熔断时因截流而产生过电压，其过电压倍数与电路参数及熔体长度有关，一般在UNSUN的电网中，过电压倍数约225倍，不会超过电网中电气设备的绝缘水平，但如在UNS01S，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01S，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。1014短路关合电流的校验在断路器合闸之前，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INCLICH（102）发电机出口侧，断路器的额定关合电流63KA大于短路电流最大冲击电流6004KA。变压器低压侧，断路器的额定关合电流63KA大于短路电流最大冲击电流6004KA。变压器高压侧断路器的额定关合电流63KA大于短路电流最大冲击值3451KA。35KV母线侧断路器的额定关合电流63KA大于短路电流最大冲击值6004KA。所有的断路器中，其短路关合电流等于极限通过电流峰值。1015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，它与动稳定电流的关系应满足IKWICH（103）发电机出口侧，极限通过电流（峰值）为80KA大于母线侧短路冲击电流6004KA，满足所选型号要求。变压器低压侧极限通过电流（峰值）为80KA大于低压侧短路冲击电流6004KA，满足所选型号要求。变压器高压侧极限通过电流（峰值）为63KA大于变压器高压侧短路冲击电流3451KA，满足所选型号要求。35KV母线侧极限通过电流（峰值）为63KA大于35KV侧短路冲击电流3451KA，满足所选型号要求。426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I2RTQK（104）发电机出口侧，断路器在4秒时间内的允许热效应31524大于短路热效应138994，满足要求。SKA2变压器低压侧，断路器在4秒时间内的允许热效应31524大于短路热效应138994，满足要求。2变压器高压侧，断路器在4秒时间内的允许热效应2524大于短路热效应10217，满足要求。SKA235KV母线侧断路器在4秒时间内的允许热效应2524大于短路热效应10217，满足要求。2102隔离开关的校验1021按额定电压校验隔离开关的额定电压不小于安装地点电网额定电压，即发电机出口侧，隔离开关的额定电压，满足要求。KVUN3610变压器低压侧，隔离开关的额定电压，满足要求。变压器高压侧，隔离开关的额定电压，亦满足要求。N535KV母线侧，隔离开关的额定电压，亦满足要求。K31022按额定电流校验隔离开关的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流，即发电机出口侧KAUNSAXI37416/501/MN变压器低压侧3变压器高压侧I980/35KV母线侧NSAX35601N1023按动稳定度校验电器允许通过的动稳定电流峰值不小于短路冲击电流，即ESISHI发电机出口侧，隔离开关允许通过的动稳定电流峰值80KA大于其侧短路冲击电流6004KA，满足要求。变压器低压侧，隔离开关允许通过的动稳定电流峰值80KA大于其侧短路冲击电流6004KA，满足要求。变压器高压侧，隔离开关允许通过的动稳定电流峰值50KA大于其侧短路冲击电流3451KA，满足要求。35KV母线侧，隔离开关允许通过的动稳定电流峰值50KA大于其侧短路冲击电流3451KA，满足要求。1024按热稳定度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I2RTQK（105）发电机出口侧，隔离开关在4秒时间内的允许热效应40246400大于短路热效应138994，满足要求。SKA2变压器低压侧，隔离开关在4秒时间内的允许热效应40246400大于短路热效应138994，满足要求。2变压器高压侧隔离开关在4秒时间内的允许热效应1424784大于短路热效应10217，满足要求。SKA235KV母线侧隔离开关在4秒时间内的允许热效应1424784大于短路热效应10217，满足要求。2103电流互感器的校验1031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，据电流互感器不同型号所采用的表达方式不同，如短时热电流倍数或热电流有效值，故采用两种方法校验。发电机出口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KHIN12I2TDZ（5015）2（2359）24（106）变压器低压侧电流互感器热稳定电流为40KA，大于该水电站发电机出口TI处的热稳定电流3009KA，满足热稳定要求。变压器高压侧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KHIN12I2TDZ（5506）2（1356）24（107）35KV母线侧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KHIN12I2TDZ（651）2（1356）24（108）1032动稳定校验同理，电流互感器动稳定校验依不同的表达形式采取不同的校验法。发电机出口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KMOIN1ICH2（109）90156004变压器低压侧电流互感器的动稳定电流为100KA,大于该水电站发电机MAXI出口处的冲击电流，满足动稳定要求。KAISH046变压器高压侧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KMOIN1ICH2（1010）10015345135KV母线侧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KMOIN1ICH2（1011）100153451104电压互感器的校验1041按一次回路额定电压校验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（1109）UN1范围内变动，即满足下列条件11UN1UNS09UN1（1012）3690361式中UNS电压互感器一次侧额定电压。由上式可知，所选电压互感器满足要求。1042按二次侧额定电压的校验电压互感器二次侧额定线间电压为100V，和所接用的仪表或继电器相适应。选用双绕组星形电压互感器，共有两个电压等级。105高压熔断器的校验1051熔断器开断电流校验开端电流INBR要求大于其外部短路最大冲击短路电流ICH。63KV发电机出口母线侧，其熔断器开断电流为80KA大于外部最大冲击短路6004KA，所以开断能力满足要求。对于没有限流作用的熔断器，选择时用冲击电流的有效值ICH进行校验；对于有限流作用的熔断器，在电流达最大值之前已截断，故可不计非周期分量影响，而采用I“进行校验。106避雷器的校验1061按额定电压校验63KV系统最高电压为72KV，避雷器相对地电压为075075MU，所选避雷器额定电压为76KV大于54KV，满足额定电压要求。KV452735KV系统最高电压为405KV，避雷器相对地电压为075075，所选避雷器额定电压为42V大于30375KV，满足额定电压30要求。1062按持续运行电压校验63KV系统相电压为72/,所选避雷器持续运行电压有效值为KV164366KV，大于416KV，故满足持续运行电压要求。35KV系统相电压为405/,所选避雷器持续运行电压有效值为30KV，大于2338KV，故满足KV382持续运行电压要求。1063按雷电冲击残压校验63KV发电机额定电流冲击（内外绝缘）耐受电压（峰值）72KV，避雷器标称放电电流引起的雷电冲击残压为,KVKBLC14527C（1013）所选发电机雷电冲击电流下残压（峰值）不大于20V，,故满足雷电冲击残压的要求。35KV发电机额定电流冲击（内外绝缘）耐受电压（峰值）405KV，避雷器标称放电电流引起的雷电冲击残压为KVKBLC382415,0C（1014）所选发电机雷电冲击电流下残压（峰值）不大于105V，,故满足雷电冲击残压的要求。1064按陡波冲击电流校验63KV发电机的内绝缘截断雷电冲击耐受电压为72KV，其陡波冲击电流下残压为KVKBLC14527C（1015）所选避雷器陡波冲击电流下残压（峰值）不大于25KV,故满足陡波冲击电流下的残压要求。35KV发电机的内绝缘截断雷电冲击耐受电压为405KV，其陡波冲击电流下残压为KVKBLC3824150C（1016）所选避雷器陡波冲击电流下残压（峰值）不大于149KV,故满足陡波冲击电流下的残压要求。107母线的校验1071按母线长期工作电流校验63KV主母线的长期工作电流为AI5498360MAX（1017）所选圆管形铝导体母线的长期允许电流为8630A。环境温度为45,可得温度C0校正系数074，则导体长期允许电流为86300746386A，大于5498A故满足母线长期工作电流要求。35KV主母线的长期工作电流为AI893560MAX（1018）所选矩形铝导体母线的长期允许电流为1427A。环境温度为45,可得温度校正C0系数074，则导体长期允许电流，大于9898A故满足母线长期工作电流要求。1072按经济电流密度选择母线截面按下式校验SEC549822524435ECJIMAX（1019）按经济电流密度选择母线截面按下式计算SEC98982254399ECJIMAX（1020）在选择母线截面时，应尽量接近按上式计算所得到的截面，当无合适规格的导体时，为节约投资，允许选择小于经济截面的导体。63KV输电导线的型号为LGJ2445，圆管行铝导体；35KV输电导线的型号为LGJ450，矩形铝导体。1073导体截面的校验母线热稳定校验按正常电流及经济电流密度选出母线截面后，还应按热稳定校验。按热稳定要求的导体最小截面为S/CKQ42807/9138（1021）式中S导体的载流截面（；M2QD短流电流的热效应；C与导体材料及发热温度有关的系数，其值见下表101。由上式可知04282DZMINI715831089753（113）满足灵敏度要求。IDMIN最小短路电流，即在单机运行情况下，发电机出口两相短路电流；D差动回路断线监视器的动作电流应大于正常运行时的最大不平衡电流IBP。可按照一下经验公式整定IDZJ02INF/NL0913A30172（114）（2）横差保护的整定保护动作电流按照躲过外部短路故障最大不平衡电流整定，由于不平衡电流很难确定，因此在工程设计中根据运行积累的数据计算。即IDZ02INF021370274A（115）则继电器动作电流为IDZJ274/3000913AINDZ（116）（3）定子单相接地保护整定定子单相接地保护动作电流根据外部发生单相接地并伴随外部两相短路的选择性选择，需要按躲过发电机固有电容电流和不平衡电流，且一次动作电流不超过5A。IDZ11KJDFKBPSHI（117）IJDF被保护发电机的接地稳态电容电流，对15MW额定容量电压为63KV，发电机取IJDF034A；IBPBS1闭锁继电器一次不平衡电流取IBPBS109A；KK可靠系数，取2；KK可靠系数，取15；KH返回系数，取085；故IDZ11KJDFKBPSHI（118）90513428501239,小于5A。（4）励磁回路两点接地保护当发电机励磁回路发生两点接地故障时，部分励磁线圈将被短路，由此由于气隙磁势的对称性遭到破坏，可能使转子产生剧烈振动，因此在发电机上需要装设励磁回路两点接地保护，该装置只设一套,并仅在励磁回路中出现稳定性的一点接地时才投入工作。（5）复合电压闭锁过电流保护的整定校验复合电压闭锁过电流保护是发电机后备保护，它选择性是用阶梯时限特性来满足的，因此，在整定电流电压元件时只需要考虑躲过正常运行时相应值就够了，其整定计算如下A电流计电器动作电流为IDZJ12137103/085300648ANFLHKINK（119）KK可靠系数,取KK12；KH返回系数，取KH085；NL电流互感器变比；INF发电机额定电流。B按照躲过正常运行时不平衡电压降为条件整定，负序电压继电器动作电压。UDZJ006UNF/NY00663103/636V（1110）UNF发电机额定电压；NY电压互感器变比。C动作时限作为远后备保护，发电机过电流保护时限应该比连接在发电机电压母线上的其他设备的保护装置最大时限还要大12个时间级差T一个T一般为05S,即TTMAX12T。（6）过负荷保护整定校验过负荷保护是动作于信号的保护，考虑到过负荷对称性，该保护只有一相中装设，并与过电流保护共用一组互感器，保护由电流继电器及时间继电器组成。电流继电器动作值按照下式计算IDZJ564A308517LNFHKNIK（1111）KK可靠系数，取105；KH返回系数，取085；INF发电机额定电流；NL电流互感器变比。过负荷保护动作时限比过电流保护长，一般为910S。112变压器保护整定计算1121瓦斯保护的整定轻瓦斯保护的整定一般瓦斯继电器气体容积整定范围为250300CM，变压器容量在10000KV以上时，一般正常整定值为250CM，气体容积定值是利用调节重锤的位置来改变的。重瓦斯保护油流速度的整定重瓦斯保护动作的油流速度整定范围为0615M/S，在整定流速时均以导油管中的流速为准，而不依据继电器处的流速。根据运行经验，管中油速度整定为0615M/S时，保护反映变压器内部故障是相当灵敏的。但是，在变压器外部故障时，由于穿越性故障电流的影响，在导油管中油流速度约为0405M/S。因此为了防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，可将油流速度整定在1M/S左右。具体瓦斯保护油流动作流速整定如表111所示。表111瓦斯保护油流动作流速整定表变压器容量KVA气体继电器型式连接导管内径MM冷却方式动作流速整定值M/S1000及以下QJ5050自冷或风冷070870007500QJ5050自冷或风冷0810750010000QJ8080自冷或风冷070810000以上QJ8080自冷或风冷0810200000以下QJ8080强迫油循环1012200000及以上QJ8080强迫油循环1213500KV变压器QJ8080强迫油循环1314有载调压开关QJ2525101122变压器纵联差动保护参数计算根据已知的参数，可得变压器差动保护参数结果，见表112。从表中可以确定35KV侧为基本侧（采用BCH2型差动继电器计算）。表112变压器差动保护参数计算结果名称各侧数值额定电压（KV）3563额定电流（A）A52031A2863150TA的接线方式YTA计算变比520/5/2886/5TA实际变比600/51203000/5600TA一次电流计算值5202886TA二次额定电流50712/32886/600481确定装置基本侧的动作电流，从下述条件中选取最大值避越变压器的励磁涌流AIIEDZ6752031（1112）避越外部短路时的最大不平衡电流MAXIFZQKKDDZFUIFTXI1310501006005135602820A（1113）躲过电流互感器二次回路断线时的最大负荷电流AFHIDZI6752031MAX31（1114）故保护基本侧的动作电流取2820AI基本侧差动继电器的动作电流AIJSBDZ740528（1115）确定基本侧继电器差动线圈匝数1/60JSCDW（1116）因此，实际整定差动线圈匝数为2匝Z对于双绕组变压器，非基本侧平衡线圈计算匝数1284507JSFPHW（1117）故选用匝1ZFJPHW非基本工作线圈匝数321ZCDWFJPHZFJGW（1118）计算ZAF03821FZDZCDJSPHPHW（1119）由于005,所以满足要求。UF保护装置的灵敏系数校验根据实际整定匝数，再计算出基本侧实际的继电