小水电厂设计课程设计.docVIP

课 程 设 计设计名称 小水电厂设计 学年学期 20142015学年下学期 .课程名称 发电厂电气部分 .专业年级 电气12级 .姓名 刘嘉彦 .学号 2012010727 .提交日期 .成绩 .指导教师 张宁，王斌，谭亲跃，陈帝伊.水利与建筑工程学院目录第一章 概述31.1 课程设计目的31.2 设计原始资料31.3 设计原则4第二章 方案设计62.1 原始资料分析62.2 发电厂接线方案比较62.2.1 主接线方案拟定62.2.2各方案比较9第三章 短路电流的计算113.1 短路电流的计算方法以及短路点的选取11第四章 导体、电气设备选择及校验174.1 导线的选择及校验174.1.1发电机侧导体选择174.1.2主变到系统导体选择184.2 断路器的选择与校验204.2.1主变到系统侧断路器选择204.2.2发电机到主变的断路器选择214.3 隔离开关的选择与校验224.3.1主变到系统侧隔离开关选择224.3.2发电机到主变的隔离开关选择234.4 互感器的选择与校验244.4.1 电压互感器的选择244.4.1 电流互感器的选择与校验244.5 绝缘子串和套管的选择274.5.1 穿墙套管的选择274.5.2 支柱绝缘子的选择274.5.3 悬式绝缘子的选择274.6 熔断器的选择27第五章 发电厂配电装置设计285.1 配电装置的介绍与分类285.2配电装置设计的步骤和原则285.3配电装置的布置29第六章继电保护、自动装置、测量表计306.1 继电保护配置306.2 电站综合自动化316.3 测量系统326.4 同期装置336.5 信号系统设置336.6 直流系统设置33第七章过压保护和接地357.1电气设备绝缘配合原则357.2过电压保护方式357.3接地系统35参考文献37附录38 小水电厂设计第一章 概述1.1 课程设计目的本次课程设计是发电厂电气部分的相关设计。此次设计涉及到了发电厂电气部分、电力系统等多方面学科的综合应用，是对之前所学知识的一次大综合设计。电气主接线代表了发电厂或变电站电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，其直接影响发电厂或变电站运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟订有决定性的关系。对电气主接线的基本要求包括可靠性、灵活性和经济性三个方面，本次设计根据相关参考书目的规定，结合设计任务的要求拟订 2-3 个可行的主接线方案，进行技术和经济比较，得出最佳接线方案。1.2 设计原始资料1、待设计发电厂类型：水力发电厂；2、发电厂一次设计并建成，计划安装215的水利发电机组，利用小时数4000小时/年；3、待设计发电厂接入系统电压等级为110，距系统110发电厂45km；出线回路为4回；4、电力系统的装机容量为、归算后的电抗标幺值为0.3，基准容量；5、发电厂在电力系统中所处的地理位置、供电范围示意图如图1.1所示；待设计发电厂110kV系统变电站图1.1 发电厂地理位置6、低压负荷：厂用负荷（厂用电率）1.1%；1.3 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：(1)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，必须满足必要的供电可靠性。(2)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。(3)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。(4)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。1 第二章 方案设计2.1 原始资料分析本次设计是小型水电厂，其计划安装215的水利发电机组，利用小时数4000小时/年。给当方案建成之后，给装机容量为的系统供电，其所占容量为系统容量的5%。并未达到15%，说明该电厂在主系统中并不十分重要，因此优先考虑其经济性和灵活性。利用小时数为4000小时/年，根据承担基荷为主的发电厂，设备利用率高，一般年利用小时数在5000h以上；承担腰荷的发电厂，设备利用小时数应在3000 5000h；承担峰荷的发电厂，设备利用小时数在3000h以下的规律，可以知道该水电厂主要承担腰荷的供电。2因此本次设计的重点是：水电厂高低两级电压电气主接线的拟订以及水电厂机端10.5 电压配电装置、110 高压配电装置、厂用电配电装置等设备的选择。难点是：对电厂整个电气主接线的短路电流计算及各种电器的继电保护配置。32.2 发电厂接线方案比较2.2.1 主接线方案拟定本次是2台15机组并列运行，在对设计原始资料分析的基础上，结合对电力系统电气主接线的可靠性、经济性及灵活性等基本要求综合考虑，在满足技术、经济政策的前提下，本次设计力争使其成为技术先进，发电可靠、经济合理的主接线方案。 可靠发电是本设计水电厂应该考虑的首要问题，兼顾到经济性和水电厂升压站场地狭窄等问题，设计主接线应保证其丰期满发，不积压发电能力。主接线方案从以下几个方面考虑：1、线路、断路器、主变或母线故障或检修时，对机组的影响，对发电机出力的影响。2、本水电厂有无全厂停电的可能性。3、在满足技术要求的前提下，尽可能考虑投资省、占地面积小，电能损失小和年运行费用少。经过资料查询，决定采用发电机型号如表2.1所示表2.1 发电机型号发电机型号台数额定容量额定电压额定功率因数电抗标么值TS550/79-2821510.50.850.204因此初步拟定单元接线、扩大单元接线、单母线接线三种接线方式进行讨论。方案：单元接线：采用两台20主变压器经过10.5升压到110分别走单独的线路给系统供电，直接从变压器端引出线接厂用电变压器，接线方式如图2.1所示。图2.1 方案单元接线方案：扩大单元接线：两台发电机并列运行，通过一台40的主变压器经过10.5升压到110给系统供电，直接从变压器端引出线接厂用电变压器，接线方式如图2.2所示图2.2 方案扩大单元接线方案：单母线接线：两台发电机出口侧引接母线，从母线上引接厂用变压器，接线方式如图2.3所示图2.3方案单母线接线2.2.2各方案比较方案利用单母线，直接从母线上引接厂用变压器，多出了一条母线，相应成本提高，而且该方法一般用在需要给地方负荷供电的情况下，但是此次设计是水电厂，没有地方负荷，采用这种方法会造成大大的浪费，因此不采用方案。对方案和方案，进行主变选择后进行经济性比较来判断方案的优劣。方案的主变压器容量选择为：；选择20主变通过查询资料得到变压器特性选择如表2.1所示表2.2方案主变压器变压器型号台数空载损耗kW负载损耗kW空载电流%阻抗电压%价格万元附加费用aSF7-20000/110227.51040.910.515090综合投资：年运行费用：年损耗：每度电为0.5元，则每年总运行费用为：方案的主变压器容量选择为：；选择40主变通过查询资料得到变压器特性选择如表2.2示表2.3方案主变压器变压器型号台数空载损耗kW负载损耗kW空载电流%阻抗电压%价格万元附加费用aSF7-4000/1101461740.910.522090综合投资：年运行费用：年损耗：每度电为0.5元，则每年总运行费用为：可知 ，因此采用方案经济性更好。采用方案。第三章 短路电流的计算3.1 短路电流的计算方法以及短路点的选取本次设计短路电流计算运用运算曲线法，采用电路元件的标幺值进行。短路点的选取依据断路器的位置来确定，确定了3个短路点，如图3.1所示图3.1 短路电流选取位置主要元器件参数如表3.1表3.1 元器件参数电气元件参数备注发电机F1F2主变压器1B 线路45 0.4系统600 本设计取基准功率，取电压基准为（各段平均额定电压），计算过程如下发电机电抗：变压器电抗：线路电抗：系统电抗：计算系统短路电流有名值：计算系统冲击短路电流：计算系统短路电流最大有效值：计算系统容量：1）f1短路时：电路等值变换如图3.2发电机端基准电流：系统端基准电流：图3.2 f1短路时电路等值变换式中 发电机1的计算电抗：发电机2的计算电抗：系统侧的计算电抗：通过查表法计算出0、0.2、4秒时刻各个系统赋予短路点的短路电流参数。2）f2短路时：电路等值变换如图3.3发电机端基准电流：系统端基准电流：图3.3 f2短路时电路等值变换式中 发电机1的计算电抗：发电机2的计算电抗：系统侧的计算电抗：通过查表法计算出0、0.2、4秒时刻各个系统赋予短路点的短路电流参数。3）f3短路时：电路等值变换如图3.4图3.4 f3短路时电路等值变换发电机端基准电流：系统端基准电流：式中 发电机1的计算电抗：发电机2的计算电抗：系统侧的计算电抗：通过查表法计算出0、0.2、4秒时刻各个系统赋予短路点的短路电流参数。短路计算结果在附录中表9.1给出。第四章 导体、电气设备选择及校验4.1 导线的选择及校验导体截面可按长期发热允许电流或经济电流密度选择，一般按长期发热允许电流选择，对于年负荷利用小时数较大，传输容量较大，长度在 20 米以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。4.1.1发电机侧导体选择发电机与母线的距离很短，而且最大工作电流较大，因此采用电力电缆连接发电机与主变。选择f1点的短路电流各个值，取：短路电流： 短路电流18.65 冲击电流：冲击电流47.34短路电流最大有效值：每台发电机电缆最大正常工作电流：1） 按经济电流密度选择电缆截面并校验长期发热由，通过查经济电流密度表可得到选择8芯型3mm95mm的油浸纸绝缘铝芯铅包钢带铠装防腐电缆。查得每根的允许电流，正常允许的最高温度为，,。采用并列直埋的敷设方式，相邻电缆的间距取100mm，查相关手册4得到电缆的再留修正系数；因，计算修正系数因土壤热阻系数为标准值，故修正系数。则允许载流量为也满足长期发热要求。2） 热稳定校验电缆的热稳定系数通过查表5 取C=88，这是对应短路前导体工作温度为60时的值，实际上的C值会比88略大现在按经济电流密度选择后一般热稳定均会满足，可不必细算。3） 电压降的校验考虑电缆线路故障后抢修时间较长，此时亦应满足电压降不超过5V，计算如下：也满足要求。以上计算结果表明，每回电缆线路选8芯10kV的型3mm95mm的电缆，可满足要求。4.1.2主变到系统导体选择根据最大载流量，利用公式确定导线规格。由于连接到系统要经过长的线路，因此输电导体选用架空线。校验短路点选取f2、f3中短路电流最大的值。通过查表，得到f3侧短路电流最大，因此选择f3侧的短路电流。短路电流：冲击电流：短路电流最大有效值：用110算 最大正常工作电流：1） 按经济电流密度选择架空线型号热稳定系数：通过查询相关资料5初步选定架空线LGJQ-185作为导线。表4.1 LGQ-185导线参数LGJQ-185标称截面截面直径直流电阻拉断力kg弹性系数单位重量载流量A铝铜导线钢芯70185176.522.018.26.00.168511074006613592） 热稳定校验热稳定条件式中：满足导体热稳定要求的最小截面积；导体本身的截面积。通过之前计算的短路电流，取短路电路的切断时间为，短路的非周期非量热效应可以忽略，因此：导体温度：最小导体截面积：满足热稳定条件。3） 动稳定校验动稳定条件：式中：材料所能承受的最大相间力；导体会出现的最大相间力。利用之前计算的短路电流作用在母线上的力：母线截面系数选择母线布置方式通过查表格6 ，选择采用截面系数为的导体布置方式。则母线形状截面系数：则最大相间力为：通过查表7 得到硬铝的最大相间力为，可知导体之间最大相间力小于硬铝能承受最大相间力即，因此满足动稳定。4.2 断路器的选择与校验断路器的作用是正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路，保证无故障部分正常运行，起保护作用。4.2.1主变到系统侧断路器选择通过之前计算，得出：线路额定电压：最大长期工作电流：短路功率：短路电流：冲击电流：短路电流最大有效值：查阅相关资料8，初步选择断路器型号LW6-110/1250其主要参数如表4.2所示。表4.2 LW6-110/1250断路器参数型 号额定电压()额定电流()额定开断电流()额定关合电流()热稳定电流()动稳定电流()LW6-110110125031.56321631）校验开断能力为了使断路器安全可靠地切断短路电流，应满足：式中断路器的额定开断电流，；刚分电流，。通过近似计算，可以采用刚分瞬间的周期电流对断路器进行校核。考虑到断路器的安全，周期电流的数值通常取短路初瞬间的有效值，同时应该是2.3KA满足开断能力要求。2）校验动稳定当动稳定电流时满足动稳定要求，即由于：满足动稳定要求。3）校验热稳定当满足制造厂给出的热稳定电流时，满足热稳定，即：式中：设备允许承受的热效应；所在回路的短路电流热效应。设备允许承受的热效应满足热稳定要求。4.2.2发电机到主变的断路器选择通过之前计算，得出：线路额定电压：最大长期工作电流：短路功率：短路电流18.65：冲击电流47.34底下也错了：短路电流最大有效值：查阅相关资料8，初步选择断路器型号ZN5-10/1250其主要参数如表4.3所示。表4.3 ZN5-10/1250断路器参数型 号额定电压()额定电流()额定开断电流()额定关合电流()热稳定电流()动稳定电流()ZN5-10/1250101250256325631）校验开断能力由于因此满足开断能力条件。2）校验动稳定由于因此满足动稳定条件。3）校验热稳定由于满足热稳定条件。4.3 隔离开关的选择与校验隔离开关的作用有；隔离电压；倒闸操作；分、合小电流。隔离开关的形式较多；有屋内式、屋外式、单柱式、双柱式、三柱式等。其选用原则是除需满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于安装和运行维护，并经经济比较后确定。4.3.1主变到系统侧隔离开关选择线路额定电压：最大长期工作电流：短路功率：短路电流：冲击电流：短路电流最大有效值：初步选定GW4-110。其参数如表4.4所示表4.4 GW4-110断路器参数型 号额定电压()额定电流（）热稳定电流()动稳定电流()GW4-110110100023.7801）校验动稳定应满足条件：由于5.8480，可以得到满足动稳定要求。2）校验热稳定应满足条件：由于2.323.7，可以满足热稳定要求。4.3.2发电机到主变的隔离开关选择线路额定电压：最大长期工作电流：短路功率：短路电流：冲击电流：短路电流最大有效值：初步选定GN2-10。其参数如表4.5所示表4.5 GN2-10断路器参数型 号额定电压()额定电流（）热稳定电流()动稳定电流()GN2-1010200036851）校验动稳定应满足条件：由于36.0585，可以得到满足动稳定要求。2）校验热稳定应满足条件：由于14.236，可以满足热稳定要求。4.4 互感器的选择与校验互感器分为电流互感器和电压互感器，他们既是电力系统中一次与二次系统间的联络原件，同时也是隔离原件。他们将一次系统的高压、大电流，转变为低压、小电流，供测量、监视、控制及继电使用。4.4.1 电压互感器的选择1）电压互感器的配置方式：发电机10.5kV侧采用装设2组电压互感器。其中一组为三只单向双绕组电压互感器，供励磁调节装置用，准确级为0.5级。另外一组为三绕组构成 接线，供测量、同期、继电保护及绝缘监视用。110kV系统侧装设2组三绕组电压互感器，分别装在工作母线和备用母线上用于测量和保护。发电机到厂用电侧装设1组三绕组电压互感器供并列测量仪表使用。2）电压互感器的型号选择满足发电机10.5kV侧的电压互感器型号JSJW-10，JDZ-10；满足110kV侧的电压互感器型号JCC2-110；满足厂用电侧的电压互感器型号JSJW-10，其参数如表4.6所示。4.4.1 电流互感器的选择与校验1）110kV侧电流互感器的选择与校验负荷通过的最大电流，初步确定的电流互感器型号为LCWD-110 300/5；其参数如表4.7所示。热稳定校验应满足如下条件：式中：电流互感器的热稳定倍数；所在回路的短路电流热效应。通过计算，得出满足热稳定要求。动稳定校验应满足外部动稳定和内部动稳定两个要求。内部动稳定应满足：式中：电流互感器的动稳定倍数。外部动稳定应满足：式中：作用于电流互感器端部的允许点动力；电流互感器瓷帽端部至最近一个母线支持绝缘子的距离；相间距离。通过计算，得出该电流互感器满足要求。2）10.5kV侧电流互感器的选择与校验该侧应装设3组电流互感器 发电机出口侧最大负荷电流为选择互感器型号为：LMCD-10 2000/5由于电流互感器为LMC型，因此不需要进行内部动稳定校验，因此进行热稳定和外部动稳定校验后，满足要求。 主变低压侧最大负荷电流为选择互感器型号为：LMCD-10 3000/5进行热稳定和外部动稳定校验后，满足要求。 厂用变高压侧最大负荷电流为选择互感器型号为：LA-10 50/5进行热稳定和动稳定校验后，满足要求。3）主变中性点电流互感器选择与校验其一次额定电流按大于变压器允许的不平衡电流选择，一般情况下，可按变压器额定电流的 1/3 选择。因此选择互感器型号为：LCW-35 100/5进行热稳定和外部动稳定校验后，满足要求。表4.6电压互感器参数安装地点型号额定电压()副边绕组额定容量()最大容量()原绕组副绕组辅助绕组0.20.513110kV母线JCC2-1100.13050010002000发电机出口JDZ-10100SJW-10100.1数120200480960厂用电JSJW-10数3050120200表4.7电流互感器参数安装地点型号额定电()次级组合二次负荷热稳定电流()动稳定电流()0.51D110KVLCWD-110300/5D1/D2/0.51.275130F1F2LMCD-102000/5主变低压侧LMCD-103000/5厂变高压侧LA-1050/5主变中性点LCW-35100/50.5/D24651004.5 绝缘子串和套管的选择4.5.1 穿墙套管的选择根据工作电压和额定电流，查相关资料8选用 CMWD2-20母线型套管，套管长度 L = 645mm ，机械破坏负荷 Fde= 19600N。4.5.2 支柱绝缘子的选择 根据母线额定电压和装设地点，屋内支柱绝缘子选用 ZC-10F 型，其抗弯破坏负荷 ，绝缘子高度。屋外支柱绝缘子选用电压高一级的 ZCP-35，其，。4.5.3 悬式绝缘子的选择根据室外 110母线额定电压为 110，选用母线用悬式绝缘子型号为 XP-7，每串组合为9片。表4.8绝缘子、套管型号安装地点型 号数 量额定电压（）片 数高压室CMWD2-10310屋内ZC-1010110KV母线XP-711094.6 熔断器的选择根据有关规程规定，110 母线电压互感器和避雷器组，不用熔断器，而只用隔离开关开断。对于 10 电压互感器保护用熔断器，只需按照额定电压和开断容量来选择。通过查相关资料10 10 电压互感器选用 RN2-10 型限流式熔断器。表4.9熔断器型号型号额定电压（）额定电流（）开断容量（）最大切断电流（）RN2-10100.520050第五章 发电厂配电装置设计5.1 配电装置的介绍与分类配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是根据主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。配电装置按电器装设地点不同分为户内和户外配电装置，按组装方式，可分为装配式和成套式，屋外配电装置可分为中型、半高型和高型。配电装置的特点按其形式不同而不同：屋内配电装置的特点：、由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积较小；、维修、巡视和操作在室内进行，不受气候影响；、外界污秽空气对电器影响小，可减少维护工作量；、房屋建筑投资较大。屋外配电装置的特点：、土建工作量和费用较少建设周期短；扩建比较方便；相邻设备之间距离大，便于带电作业；、占地面积较大；、受外界环境影响，设备运行条件差，须加强绝缘；、不良气候对设备维修和操作有影响。成套配电装置的特点：、电器布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；、所有电器元件已在工厂组装成一体，大大减少现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁；、运行可靠性高，维护方便；耗用钢材较多，造价较高。5.2配电装置设计的步骤和原则本次设计根据主接线设计导体选择及电器设计选择的结果，10配电装置选择屋内式成套配电装置，对于 110配电装置则采用屋外式中型布置。根据主接线和相关规程规定，针对 10配电装置采用屋内式成套配电装置是由于其 10设备较少和屋内式布置的特点确定的。本设计 10配电装置采用屋内成套配电装置，10高压室与水电厂主厂房、付厂房控制室等一起配套建成，开关柜型式采用 GG-1A 系列或目前较先进的 XGN系列。10厂用变也可以考虑安装在室内。400厂用电屏也采用成套配电装置，选用8面PSM型固定式低压开关柜，向全厂厂用负荷供电。对于 110配电装置，采用屋外中型布置，按主接线型式，不考虑升压站地形起伏。5.3配电装置的布置配电装置的最小安全距离按表5.1进行校验。表5.1配电装置安全净距离符号适用范围额定电压()备注10110JA11、带电部分与接地部分之间；2、网状或板状遮栏向上延伸2.3m处；与遮栏上方带电部分之间125850“J”是指中性点直接接地系统A21、不同带电部分之间；2、断路器和隔离开关的断口两侧带电部分之间；125900B11、栅状遮栏与带电部分之间；2、交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间；8751600B2网状遮栏与带电部分之间；225950C无遮栏裸导体至地面之间；24253150D平行的不同时停电的裸导体之间；19252650E通向屋外的穿墙导管至屋外通道的路面；40005000第六章继电保护、自动装置、测量表计及同期系统的配置规划6.1 继电保护配置水电站的继电保护配置根据现行的规程规范要求，保护装置选用微机型，结合本电站的实际情况，各主要电气设备设置如下（但不限于）保护：1）发电机（1）差动保护：动作于跳闸；（2）复合电压起动的过电流保护：动作于跳闸；（3）失磁保护：动作于跳闸；（4）过电压保护：动作于灭磁跳闸；（5）过负荷保护：动作于信号；（6）定子一点接地保护：动作于信号；（7）转子一点接地保护：动作于信号。2）主变压器（1）差动保护：动作于跳闸；（2）复合电压起动的电流保护：动作于跳闸；（3）定时限过负荷保护：动作于信号；（4）温度保护：动作于信号；（5）瓦斯保护：轻瓦期保护动作于信号；重瓦期保护动作于跳闸；（6）两段式零序电流保护：动作于跳闸；（7）间隙零序电流保护：动作于跳闸。3）110kV线路保护（1）对于接地短路：采用阶段式零序电流方向保护，动作于跳闸；（2）对于相间短路：采用阶段式距离保护，动作于跳闸。4）母线保护本站设置的母线保护装置具有如下功能：母差保护、复合电压闭锁、断路器失灵保护均动作于断开与母线有电源联系的各侧断路器；并具有CT、PT断线闭锁及告警功能，按系统要求配置。6.2 电站综合自动化1）电站控制系统：水电站的控制方式按“无人值班、少人值守”的原则设计，全厂采用全计算机监控的方式，并在现场设置必要的常规控制设备。电站的计算机监控系统拟采用光纤以太网构成的开放分层分布式系统结构，即主控级（厂站级）和单元控制级两层，主控级设置主机（兼操作员站）、通信服务器、工程师工作站等，单元控制级由3套LCU组成，即机组现地控制单元（1、2、LCU）、全厂公用设备现地控制单元（3LCU）。计算机显示器里显示全厂主要电气设备的模拟接线和控制单元开关电气元件，能清晰地显示各设备的运行状态，便于值班人员能讯速、正确判断处理故障或事故。2）计算机监控系统的控制对象：水电站计算机监控系统的监控对象主要有：（1）两台水轮发电机组；（2）一台110主变压器；（3）一回110线路及其装置；（4）机组出口10.5配电装置；（5）400V厂用电装置；（6）全站的油、水、气系统；3）机组控制：通过计算机监控系统对机组进行启、停和有功/无功调整以及并网操作；通过现地LCU可对机组进行操作调节，能实现自动采样，当获得开机令后，能自动判断确定导叶的开度。故障或事故时能自动减载或停机。4）机组辅助设备和全厂公用设备控制：机组辅助设备和全厂公用设备的控制拟采用PLC组成的控制装置并自成系统，并与计算机监控系统接口。一些主要信号送计算机监控系统，并接受计算机下达的启、停机命令。自动采样，与预先设定值比较后实现自动启、停、报警。5）线路控制：110KV线路设置检同期三相一次自动重合闸装置，当线路发生故障时，先让对侧的断路器按检无压的条件进行自动重合闸，本侧才进行同步条件检查进行捕捉同期。6）厂用电源装置备自投控制：本电站的主用厂用电源从发电机出口扩大单元母线上取得，备用电源采用明备用方式，从XX电站400母线上取得，当厂变失电后利用备自投装置实现备用电源侧断路器自动投入，各重要负荷的动力配电装置引入双电源，设置备用电源自动投入。7）励磁系统：本电站拟采用自并励可控硅静止励磁装置。励磁调节器采用数字式双通道励磁调节器，两个独立的调节通道各自具备自动电压调节及无功功率闭环自动调节功能，且互为备用；设置一套手动励磁电流闭环反馈调节，励磁装置中设置可靠的快速自动灭磁装置。8）故障录波装置：为便于分析变压器、110电力线路故障及保护装置和安全自动装置动作的正确性，拟设置一套微机故障录波装置，对变压器、110线路的实时数据和状态及其突变量进行连续记录，以利于对故障或事故进行分析判断。6.3 测量系统1）电气量测量：根据电气测量仪表装置设计技术规程，要求监测的有关电气量均进入本电站计算机监控系统予以监测，主要监测量如下：（1） 发电机发电机主要监测量有：交流电流、交流电压、有功功率、无功功率、频率、励磁电压、励磁电流、功率因素、有功电度、无功电度、零序电压等。（2） 变压器变压器主要监测量有：交流电流、有功功率、无功功率等。（3） 110线路110KV线路主要监测量有：交流电流、有功功率、无功功率、有功电度表、无功电度等。2）非电气量测量：本电站计算机监控系统除对前述电气量进行监测外，还将对非电气量进行监测如：水位、油位、压力、温度、流量、开度、温度、水头、压差、转速等。6.4 同期装置根据有关资料11，结合本电站具体情况拟定如下：（一）同期方式：电站同期方式拟定非同期闭锁的自动准同期方式。（二）同期点：在两台发电机出口处分别设置同期点,110线路的断路器不设同期点。6.5 信号系统设置1）位置信号：集中指示位置信号：断路器位置信号：合闸位置红灯亮，分闸位置绿灯亮。隔离开关位置信号：所有信号均在计算机上显示，按合闸位置为红色，分闸位置为绿色。本电站所有断路器、灭磁开关的位置信号均反应在计算机主接线画面上，按合闸位置为红色，分闸位置为绿色配置。现地指示位置信号：设在发电机、变压器、线路断路器柜上的位置信号：断路器合闸红灯亮，断路器分闸绿灯亮。设在机旁励磁屏上灭磁开关位置信号：灭磁开关合闸红灯亮，灭磁开关跳闸绿灯亮。2）音响信号音响信号分为事故音响和故障音响信号。由计算机自动判别是事故还是故障,并分别发出不同的音响和语音提示,给运行维护人员提供准确的信息,缩短维修处理时间。音响可手动和自动复归，计算机显示屏中提示画面只能由运行人员手动复归。6.6 直流系统设置根据规范，本电站设置一套微机高频开关直流电源系统向电站控制、保护、合闸、事故照明等直流负荷供电，各组重要直流负荷均采用双电源供电，各组直流负荷之间形成环网回路，以满足供电可靠性要求。蓄电池容量选用200Ah，并采用寿命长、性能好的阀控式密封铅酸蓄电池。直流系统的技术性能达到从模块到系统完全实现智能化管理和严格按照预置的充放电曲线对蓄电池进行浮充，系统具有完善的自动检测和报警功能，能实现遥测、遥信、遥控的要求。设置巡检装置对每一单电池进行电压监测，监测装置能与计算机接口，以随时掌握直流系统的运行状况。设置两套逆变装置，直流侧分别接于直流母线上，厂用电源消失后，由逆变装置向计算机监控系统等重要交流用电设备供电。表6.1 电气主要二次设备表序号名 称技术规范数量单位备注1计算机监控系统1套4110kV 线路保护屏微机型1套5发电机保护屏微机型2面6变压器保护屏微机型1面7厂用电保护装置微机型1套8直流电源系统200Ah1套包括直流屏9故障录波装置屏微机型1面10电能计费及系统1面11机组LCU屏微机型2面12公用LCU屏微机型1面13励磁系统微机型2套包括励磁变14火灾报警系统1套15辅机设备控制装置PLC8套16控制电缆5km17控制箱、端子箱12个18二次电缆桥架8t19二次防火涂料及堵料3t20电气试验设备1套第七章过压保护和接地7.1电气设备绝缘配合原则（1）根据电网中出现的各种电压（工作电压、过电压）和设备的绝缘水平，并考虑设备造价、维护费用和事故损失三个方面，力求达到安全、经济和高质量供电的目的。（2）对于110kV 系统，以雷电过电压绝缘水平即以避雷器的残压为基础确定设备的绝缘水平并保证输电线路有一定的防雷要求。（3）在绝缘配合中不考虑谐振过电压，因此在电网设计和运行中应避免和消除出现谐振过电压的条件。（4）短时工频耐受电压按相应的国标或部颁标准执行。7.2过电压保护方式本电站的过电压保护分为直击雷保护和雷电侵入波保护两部分。1、对直击雷的保护：a、 在电站中对建（构）筑物均采用避雷针保护。b、 对110开关站设计拟采用独立避雷针保护。c、 对110线路，全线架设避雷线保护。2、对雷电侵入波保护：a、 在110侧电压的母线上装设一组氧化锌避雷器。b、 在发电机出口母线装设一组氧化锌避雷器。c、 在主变中性点装设一只氧化锌避雷器。7.3接地系统1、厂区接