道谭水电站一次及发电机保护设计毕业论文.doc

道谭水电站一次及发电机保护设计毕业道谭水电站一次及发电机保护设计毕业 论文论文 目录目录 第 1 章 绪论 1 1 1 毕业设计 论文 课题来源 1 1 2 选题的目的及意义 1 1 3 本课题在国内外的研究状况及发展趋势 1 1 3 1 水电站的发展 1 1 3 2 电气一次设计的现状及发展 1 1 3 3 继电保护的现状与发展 2 1 4 本课题主要研究内容 2 1 4 1 设计内容 2 1 4 2 设计要求 3 第 2 章 电气主接线设计 4 2 1 原始资料分析 4 2 2 电气主接线设计技术基础 5 2 3 主接线方案的拟定 5 2 4 主接线方案的比较 9 2 5 主接线方案的确定 10 第 3 章 厂用电设计 12 3 1 厂用电设计原则 12 3 2 厂用电负荷的分类 12 3 3 厂用电接线形式 13 3 4 厂用变压器的选择 13 3 5 厂用电系统设计图 14 第 4 章 短路电流分析计算 15 4 1 计算说明 15 4 1 1 基本资料 15 4 2 各元件电抗标幺值的计算 17 4 2 1 电抗有名值和标幺值变换的计算公式 17 4 2 2 各元件电抗标幺值 18 4 3 系统主接线简化图 19 4 3 1 短路点的选择 19 4 3 2 主接线单线图 19 4 3 3 等值电抗图 19 4 4 各短路点短路电流计算 20 4 4 1 d1 点短路 20 4 4 2 d2 点短路 25 4 4 3 d3 点短路 29 4 4 4 d4 点短路 33 4 5 路电流计算表 39 第 5 章 电气一次设备的选择 41 5 1 电气设备选择的一般原则 41 5 1 1 按正常工作条件选择 41 5 1 2 按短路状态校验 42 5 2 电气设备的选择 42 5 2 1 高压断路器和隔离开关的选择 42 5 2 2 互感器的选择 46 5 2 3 母线的选择 52 5 2 4 避雷器的选择 56 第 6 章 发电机继电保护 60 6 1 概述 60 6 1 1 继电保护的基本作用 60 6 1 2 继电保护的基本原理 60 6 1 3 继电保护的基本要求 61 6 1 4 继电保护装置的组成 61 6 2 发电机保护 61 6 2 1 发电机故障和非正常运行状态 61 6 2 2 发电机保护装设类型 62 6 2 3 发电机保护配置 63 6 3 发电机保护原理 64 6 3 1 纵差动保护原理 64 6 3 2 横差动保护原理 65 6 3 3 发电机定子单相接地保护 65 6 3 4 发电机零序电压保护原理 66 6 3 5 发电机负序过电流及低电压起动的过电流保护原理 66 6 3 6 发电机定子绕组过负荷保护 66 6 3 7 发电机过电压保护 66 6 3 8 发电机转子一点接地保护 67 6 3 9 发电机失磁保护 67 6 4 微机保护装置的选择 68 6 5 发电机 G1 G2 定值整定 68 6 5 1 纵差保护的整定 68 6 5 2 横差动保护的整定 69 6 5 3 发电机复压过电流保护 70 6 5 4 定子接地保护 71 6 5 5 转子接地保护 72 6 5 6 过负荷保护 72 6 5 7 失磁保护 73 6 5 8 过电压保护 74 6 6 发电机 G3 G4 定值整定 74 6 6 1 纵差保护的整定 74 6 6 2 横差动保护的整定 75 6 6 3 发电机复压过电流保护 75 6 6 4 定子接地保护 76 6 6 5 转子接地保护 76 6 6 6 过负荷保护 76 6 6 7 失磁保护 77 6 6 8 过电压保护 78 总结 80 致谢 81 参考文献 82 附录 85 2014 届电气工程及其自动化 电力 专业毕业设计 论文 0 第第 1 1 章章 绪论绪论 1 11 1 毕业设计 论文 课题来源毕业设计 论文 课题来源 本课题是道谭水电站一次及发电机保护设计 主要来源于生产实际 本课题属于工程设计类 1 21 2 选题的目的及意义选题的目的及意义 电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业 是国民经济的 第一基础产业 在地球传统能源日益紧张的情况下 世界各国普遍优先 开发水电 大力利用水能资源 水电站可以减少火电站对环境的污染 可以很好地改善电能质量等 因此水电站的建设具有很重要的意义 1 1 31 3 本课题在国内外的研究状况及发展趋势本课题在国内外的研究状况及发展趋势 1 3 11 3 1 水电站的发展水电站的发展 随着经济的快速发展 电力市场形势发生了根本变化 由过去电量 和容量 双缺 演变为电量相对过剩和调峰容量严重不足 这给水电的 发展带来了良好的机遇 这就要求我们在继续重视小水电开发的基础上 进行阶梯开发 建设水电基地 2 1 3 21 3 2 电气一次设计的现状及发展电气一次设计的现状及发展 电力生产的首要任务就是要做到安全可靠 电气主接线是发电厂变 电站电气设计的主要部分 其最基本的要求就是要保证供电的可靠性 分析判断主接线可靠性时 需要把发电厂的实际情况考虑在内 此外主 接线的设计一定要灵活 简单 方便人们掌握 在保证安全可靠地基础 上 还应考虑经济性 电气主接线的设计必须方便发电厂以后的扩建和 减少施工量 要在原有设计的基础上做一些优化处理 这样一来可以达 2014 届电气工程及其自动化 电力 专业毕业设计 论文 1 到优化布置的效果 3 1 3 31 3 3 继电保护的现状与发展继电保护的现状与发展 与传统继电保护相比较 微机保护有许多优点 其主要特点有 改 善和提高继电保护的动作特征和性能 动作正确率高 可以方便地扩充 其他辅助功能 工艺结构条件优越 可靠性容易提高 使用灵活方便 人机界面越来越友好 可以进行远方监控 4 继电保护技术的发展趋势是向着数字化 网络化 智能化 多功能 一体化和虚拟化发展 5 1 41 4 本课题主要研究内容本课题主要研究内容 1 4 11 4 1 设计内容设计内容 1 查阅文献资料 了解水电站在国内外的发展现状 阅读外文 资料并至少翻译一篇与设计内容相关的外文文献 2 分析原始资料 根据道谭水电站的特点 拟定水电站电气一次 主接线方案 并进行技术 经济等方面的论证比较 选择最优方案 3 根据道谭水电站的实际情况以及特点 设计出其厂用电系统 并绘制出厂用电接线图 4 根据最终确定的道谭水电站主接线方案 选择短路点和进行短 路电流计算 并根据短路电流计算结果对一次设备进行选型 5 发电机保护设计 继电保护定值计算等 并依据计算结果选择 继电保护元件 6 完成下列图 1 电气主接线一次展开图及布置图 2 继电保护展开图 原理图及其接线图 屈蔚航 道谭水电站一次及发电机保护设计 2 1 4 21 4 2 设计要求设计要求 1 设计方案要进行论证 比较 综合择优 2 设计计算原理 公式 图表 引用资料来源要详细完整 3 文字要简练明确 4 选型 计算结果要表格化 5 图纸制作规范 计算机绘图 图形 标号要符合标准 6 装订 打印 页码等要规范 完整 文字大约 60 页左右 2014 届电气工程及其自动化 电力 专业毕业设计 论文 3 第第 2 2 章章 电气主接线设计电气主接线设计 2 12 1 原始资料分析原始资料分析 道谭水电站原始资料道谭水电站原始资料 水电站馈线 两回 110KV 经 20 公里架空线与系统连接 系统容量 550MVA 两回 330KV 经 30 公里架空线与系统连接 系统容量 1100MVA 主变 自选 发电机 2 台容量 100 MVA 电压 10 5KV cos N 0 875 超前 0 18 107 1r m YY 接法 d x N n 2 台容量 50 MVA 电压 10 5KV cos N 0 85 超前 0 24 d x 107 1r m YY 接法 N n 电厂负荷 机组自用负荷 5 315KVA 1 500KVA 公用负荷 2 1000KVA 坝顶负荷 2 800KVA 其它 气象条件一般 年平均温度 25 海拔 800 米 年利用小时 4000h a 1 分析 该设计电厂为一中型水电站 其容量为 2 50 2 100 300MVA 占 电力系统总容量 300 1100 550 100 18 18 超过了电力系统的 检修备用容量 8 15 和事故备用容量 10 的限额 说明该水电厂在未 来电力系统中的地位和作用至关重要 且年最大负荷利用小时数位 Tm 4000h 大于电力系统发电机组年最大负荷利用小时数 3000h 而小 于 4000h 故该水电厂主要承担电力系统中的腰荷 从而该厂主接线的 设计应以保证供电可靠性为主进行选择 6 2 电压等级 该水电站共有三个电压等级 屈蔚航 道谭水电站一次及发电机保护设计 4 10 5KV 发电机出口电压等级 110KV 由两回出线经 20 公里接入容量为 550MVA 的系统 330KV 由两回出线经 30 公里接入容量为 1100MVA 的系统 3 负荷情况 厂用总负荷为 5 675MVA 机组自用负荷 5 315KVA 1 500KVA 2 075MVA 公用负荷 2 1000KVA 2MVA 坝顶 负荷 2 800KVA 1 6MVA 4 环境条件 气象条件一般 年平均温度 25 海拔 800 米 2 22 2 电气主接线设计技术基础电气主接线设计技术基础 电气主接线的基本要求 概括地说包括可靠性 灵活性和经济性三 个方面 安全可靠是电力工业的首要任务 电气主接线最基本的要求是 供电可靠 灵活性主要包括操作方便性 调度方便性以及扩建的方便性 经济性主要考虑节省一次投资 占地面积少以及电能损耗少 7 具有母线的电气主接线 单母线接线和 单母分段接线 单母带旁 路母线接线 双母接线和双母分段接线 双母带旁路母线接线 3 2 接线和 4 3 接线 无母线的电气主接线 桥形接线 内桥和外桥 以及发电机与变压器直接连接成一个单元 组成发电机组的单元接线 和扩大单元接线 8 2 32 3 主接线方案的拟定主接线方案的拟定 9 主接线方案的拟定 根据任务书的要求 在对原始资料分析的基础 上 根据对电源 电压等级 出线回路数 变压器台数 容量以及母线 结构等不同因素的考虑 依据主接线设计的基本要求 从技术论证并淘 汰一些明显不合理的方案 现将初步可能采取的方案列出 以便对其进 行可靠性定量分析及比较 并对方案做进一步的优化组合 组成最佳方 案 确定出技术上合理 经济上可行的最终方案 1 10 5KV 电压等级 2014 届电气工程及其自动化 电力 专业毕业设计 论文 5 四台发电机的单机容量分别为两台 50MVA 和两台 100MVA 远大 于相关设计规程对选用单母分段接线不能超过 24MVA 的规定 并且鉴 于 10 5KV 系统出线回路不多 可确定为发电机 双绕组变压器单元接线 发电机出口可不装设断路器 但为调试发电机方便 应装设隔离开关 或采用扩大单元接线 既可以减少变压器台数和高压侧断路器数目 又 能节省配电装置占地面积 通常 将两台 50MVA 机组以扩大单元接线 的形式接入 110KV 系统 将两台 100MVA 的机组以单元接线的形式接入 330KV 系统 2 110KV 电压等级 此电压等级只有两回出线与系统相连 但是因为此水电站在电力系 统中的作用和地位很重要 为满足供电可靠性和调度灵活性的要求 所 以可采用单母分段接线形式 单母带旁路母接线形式或双母线接线形式 使其可靠供电 3 330KV 电压等级 此电压等级也是两回出线与系统相连 为满足供电可靠 调度灵活 等要求 以及故障情况下出现断路器的检修时不致使该回路停电 可以 采用的主接线形式有双母线接线形式 双母线带旁路母线接线形式或 3 2 接线形式 依据各电压等级最优方式组合 可列出以下几种方案 分别进行分 析比较如下 方案方案 本方案采用了一个扩大单元接线与两个单元接线 其中发电机 G1 与 G2 以扩大单元接线与 110KV 电压等级相连接 而发电机 G3 与 G4 以 发电机 变压器单元接线方式与 330KV 电压等级相连接 110KV 电压等级 采用双母线接线形式 330KV 电压等级采用双母线带专用旁路接线形式 主接线如图 2 1 所示 屈蔚航 道谭水电站一次及发电机保护设计 6 图 2 1 主接线方案 方案方案 本方案采用四个单元接线 其中发电机 G1 与 G2 以发电机 变压器 单元接线与 110KV 电压等级相连接 发电机 G3 与 G4 也以发电机 变 压器单元接线与 330KV 电压等级相连接 110KV 电压等级采用单母线接 线带旁路母线接线形式 330KV 电压等级采用双母线分段接线形式 主 接线如图 2 2 所示 图 2 2 主接线方案 2014 届电气工程及其自动化 电力 专业毕业设计 论文 7 方案方案 本方案 110KV 系统侧采用桥形接线方式 330KV 系统侧采用双母线 接线方式 发电机依然采用单元接线方式 图 2 3 主接线方案 方案方案 本方案发电机均用单元接线方式 110KV 系统侧与方案 相同 而 330KV 系统侧采用一台半断路器接线方式 主接线如图 2 4 所示 图 2 4 主接线方案 屈蔚航 道谭水电站一次及发电机保护设计 8 2 42 4 主接线方案的比较主接线方案的比较 方案方案 发电机采用单元接线和扩大单元接线 这种接线具有接线简单 开 关设备少 操作简便等优点 且故障可能性较小 可靠性较高 既能减 少变压器台数和高压侧断路器数目 又能节省配电装置占地面积 10 110KV 电压等级双母线接线 此接线两组母线互为备用 也可以同 时工作 并通过母联断路器并联运行 电源与负荷平均分配在两组母线 上 其优点是接线简单明了 供电可靠性高 可通过隔离开关的倒闸操 作 轮流检修一组母线而不致使供电中断 或一组母线故障后 能迅速 恢复供电 检修任一回路母线隔离开关时 只停该回路 但其操作步骤 必须正确 调度和运行方式灵活 各个电源和各回路负荷可以任意分配 到任一母线上 能灵活适应系统中各种运行方式调度和潮流分布变化的 需要 还可以完成一些特殊功能 扩建方便 向双母线左右任何方向扩 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 便于试验 当个别回路需要单独进行试验时 可将 该回路分开 单独接至一组母线上 不足之处 相较于单母线 所用设 备较多 投资增加 在母线检修或故障时 作为倒闸操作电器的隔离开 关 操作较复杂 容易发生误操作 11 330KV 电压等级双母带旁路母线接线 这种接线具有双母线接线的 全部优点 并且运行操作方便 可靠性和灵活性更高 不影响双母线的 运行方式 只是多用了一组旁路母线 一台旁路断路器 增加了投资和 占地面积 方案方案 110KV 电压等级单母分段带旁路母线 接线简单清晰 设备少 投 资小 与不分段的相比较 提高了可靠性和灵活性 两母线可并列运行 也可分裂运行 重要用户可以用双回路接于不同的母线段 保证不间断 供电 缺点是当一段母线或母线隔离开关故障或检修时 该段母线的回 路都要在检修期间内停电 某回路的断路器检修 该回路停电 扩建 时需向两端均衡扩建 2014 届电气工程及其自动化 电力 专业毕业设计 论文 9 330KV 电压等级双母线分段接线具有双母线接线的全部优点 并且 可靠性和运行灵活性更高 但增加了断路器和隔离开关的数目 投资和 占地面积有所增加 方案方案 110KV 电压等级内桥形接线 该接线所用高压断路器数目少 可以 明显减少投资 但变压器的投入和切除较为复杂 需要动作两台断路器 影响一回线路的暂时停运 若桥连断路器检修时 两个回路需解列运行 或出线断路器检修时 线路需较长时期停运 12 330KV 电压等级双母带旁路母线接线优缺点如方案 中所述 方案方案 110KV 电压等级双母线接线的优缺点如方案 中所述 330KV 电压等级 3 2 接线方式的特点 13 优点 1 有高度的可靠性 每一回路由两台断路器供电 发生 母线故障时 纸条开与此母线相连的所有断路器 任何回路不停电 在 事故与检修相重合情况下的停电回路不会多于两回 2 运行调度灵活 正常时两组母线和所有断路器都投入工作 从而形成多环形供电 运行调度灵活 3 操作检修方便 隔离开关仅作检修时用 避免了将隔离开关 作操作用是的倒闸操作 检修任一断路器时 都不致使停电 而且可同 时检修多台断路器 检修母线时 回路不需要切换 缺点 1 这种接线要求电源和出现数目最好相同 考虑交替布 置 以提高运行可靠性和调度灵活性 2 所用断路器 电流互感器数目多 投资非常大 3 断路器动作次数频繁 检修次数增多 4 二次控制接线和继电保护都较复杂 2 52 5 主接线方案的确定主接线方案的确定 综合分析上述四种方案 再结合该水电站为中型水电站和其在 电力系统中的重要地位及作用等实际情况 拟定的主接线应以可靠 性和经济性为主 首先方案 投资非常大不予考虑 方案 虽接线 屈蔚航 道谭水电站一次及发电机保护设计 10 简单 设备少 经济性好 但 110KV 与 330KV 系统之间不利于交换 功率 可靠性 灵活性相对较低 方案 接线和操作较为复杂 且 较方案 多一台变压器 占地面积增大 而与方案 的经济性相当 与方案 比较 方案 的运行可靠性和调度灵活性更高 接线简单 操作较方便 同时其投资也相对合理 故方案 最能满足可靠性和 经济性要求 综上 选取方案 为最终的主接线方案 2014 届电气工程及其自动化 电力 专业毕业设计 论文 11 第第 3 3 章章 厂用电设计厂用电设计 3 13 1 厂用电设计原则厂用电设计原则 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 其具体要求如下 14 1 接线方式和电源配置 应充分考虑厂用电设备在正常 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 尤其注意对公用厂用负荷的影响 要方便过渡 尽量少改变接线 和更换设备 3 23 2 厂用电负荷的分类厂用电负荷的分类 根据厂用电设备在生产中的作用和突然中断供电所造成的危害程度 其重要性可分为五类 15 1 类 指短时停电将影响人身或设备安全 使机组运转停顿 或发生电量大幅度下降的负荷 2 类 只允许短时停电 但较长时间停电有可能损坏设备或 影响机组正常运转的负荷 3 类 长时间停机不致直接影响正常生产 只会引起生产不 便 4 事故保安负荷 指停机过程中及停机后一段时间内仍应保持 供电的负荷 5 不间断供电负荷 在机组启动 运行到停机过程中 甚至停 机以后的一段时间内 需要连续供电并具有恒频恒压特性的负荷 屈蔚航 道谭水电站一次及发电机保护设计 12 3 33 3 厂用电接线形式厂用电接线形式 发电厂厂用电系统通常都采用单母线分段接线形式 并多以成套配 电装置接受和分配电能 一般水电厂最基本的厂用负荷是水轮机调速系统和润滑系统油泵 压缩空气系统的空气压缩机 发电机冷却系统和润滑系统的水泵 全厂 辅助机械系统的电动机 闸门启闭设备 照明及水利枢纽等设施用电 水电厂厂用电接线采用单母线分段接线形式 对中小型水电厂通常 厂用母线只分为两段 由两台厂用变压器以暗备用方式给两段厂用母线 供电 15 3 43 4 厂用变压器的选择厂用变压器的选择 根据厂用电系统的电压等级和电源引接处的电压确定厂用变压器的 电压 一般中小型水电站厂用电为 6KV 和 0 4KV 工作变压器的台数和 型式主要与高压厂用母线段数及电压等级有关 厂用变压器的容量必须 满足厂用电机械从电源获得足够的功率 除了考虑所接负荷因素外 还 应考虑发电机自启动时的电压降 变压器低压侧的短路容量及留有一定 的备用裕度 根据厂用变压器选择原则 选取道谭水电站 10KV 与 6KV 电压等级之间厂用变压器 T5 T8 T11 型号为 S7 1000 10 与机组自用 变压器 T6 T7 T9 T10 型号为 SZ9 500 10 其技术参数如下表 3 1 和表 3 2 6KV 与 0 4KV 电压等级之间厂用变压器型号为 SZ9 500 10 其技术参数如下表 3 2 表 3 1 10KV 电压等级厂用变压器 额定电压 KV 型号 额定容 量 KVA 高压低压 空载损 耗 KW 短路损 耗 KW 空载 电流 阻抗电 压 联结 组标 号 S7 1000 110 100010 5618011 61 45 5Yd11 2014 届电气工程及其自动化 电力 专业毕业设计 论文 13 表 3 2 6KV 电压等级厂用变压器 额定电压 KV 型号 额定容 量 KVA 高压低压 空载损 耗 KW 短路损 耗 KW 空载电 流 阻抗 电压 联结 组标 号 SZ9 500 10 50010 5 或 6 0 41 045 251 24 0Yyn0 3 53 5 厂用电系统设计图厂用电系统设计图 根据上述要求 结合本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 其厂用电设计详见下图 3 1 屈蔚航 道谭水电站一次及发电机保护设计 14 图 3 1 道谭水电站厂用电系统图 第第 4 4 章章 短路电流分析计算短路电流分析计算 4 14 1 计算说明计算说明 本计算书是道谭水电站工程初步设计阶段的电气主接线短路电流计 算书 用来校验所选电气设备的热稳定强度 动稳定强度等相关参数 其中参考了 短路电流实用计算方法 16 中的有关短路电流计算部分 的相应公式及方法 4 1 14 1 1 基本资料基本资料 基准容量 Sj 100MVA 基准电压 各级电压的平均值 即 1 05 倍额定电压 系统 按无穷大考虑 主变压器的选择 17 容量的确定 采用单元接线的主变压器容量应按发电机的额定容量 扣除本机组的厂用负荷后 留有 10 的裕度 发电机的最大连续容量 扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组平均温升在标准环境温度 或冷却水温度不超过 650C 的条件两者中的较大者选择 考虑到布置和 引线的方便 连接两种升高电压母线的联络变压器一般只设置一台 最 多不超过两台 为保证最大一台机组故障或检修时 通过联络变压器来 满足本侧负荷的要求 或在线路检修或故障时 通过联络变压器将剩余 容量送入另一系统 联络变压器的容量一般不应小于接在两种电压母线 上的最大一台机组容量 还应能满足两种电压网络在各种不同运行方式 下有功功率和无功功率交换 主变压器型式和机构的选择 应考虑相数 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 考虑到经济性 运输方便性等 一般选用三绕组变压器 绕组数与结构 双绕组 三 2014 届电气工程及其自动化 电力 专业毕业设计 论文 15 绕组 多绕组 自耦式及低压绕组分裂式 绕组联结组号 阻抗和调 压方式 冷却方法等综合因素来确定 对于主变压器 T1 选取 110KV 三相双绕组无励磁调压变压器 SFP 120000 110 其相关技术参数如下表 4 1 表 4 1 主变压器 T1 技术参数 额定电压 KV 型号 额定容 量 KVA 高低 空载损 耗 KW 空载电 流 负载损 耗 KW 阻抗 电压 联结 组标 号 SFP 12000 110 12000011010 51070 5542210 5YNd11 根据道谭水电站的综合实际情况和主变压器的选择原则 道谭水电 站主变压器的选择结果如下 对于主变压器 T2 和 T3 选取 330KV 三相双绕组无励磁调压变压器 SFP 120000 330 其相关技术参数如下表 4 2 表 4 2 主变压器 T2 T3 技术参数 额定电压 KV 型号 额定容 量 KVA 高低 空载损 耗 KW 空载电 流 负载损 耗 KW 阻抗 电压 联结 组标 号 SFP 120000 3 30 12000034510 51000 5635614 25YNd11 对于 330KV 与 110KV 系统之间的联络变压器 T4 选取三相三绕组自 耦变压器 SFP 150000 330 其相关技术参数如下表 4 3 表 4 3 联络变压器 T4 技术参数 型号额定容量额定电压 KV 空载损负载损耗 KW 屈蔚航 道谭水电站一次及发电机保护设计 16 KVA 高中低耗 KW 高中高低中低 SFP 15000 330 150000 150000 4000 3451211114157384106 阻抗电压 型号 高中高低中低 联结组标号 SFP 150000 3301025 113 2YNd11 4 24 2 各元件电抗标幺值的计算各元件电抗标幺值的计算 18 4 2 14 2 1 电抗有名值和标幺值变换的计算公式 电抗有名值和标幺值变换的计算公式 发电机 j d d e S XX P cos 双绕组变压器 j d b b S U 100 X S 系统 j s d S X S 线路 j L 2 j S XX L U 线 三绕组变压器 jd1 2d1 3d2 3 1 b X SUUU 1 2100S jd1 2d2 3d1 3 2 b SUUU 1 X 2100S jd1 3d2 3d1 2 3 b SUUU 1 X 2100S 2014 届电气工程及其自动化 电力 专业毕业设计 论文 17 式中 变压器高中压线圈间的电压百分比 变 d1 2 U d1 3 U 压器高低压线圈间的电压百分比 变压器中低压线圈间的电 d2 3 U 压百分比 4 2 24 2 2 各元件电抗标幺值各元件电抗标幺值 110KV 线路 j 122 j L S 100 XX0 386 200 06 U1 L 15 线 330KV 线路 j L2 22 j S 100 XX0 417 300 01 U3 L 45 线 110KV 系统 j s1 d S 100 X0 18 S550 330KV 系统 j S2 d 100 X 1100 S 0 09 S 则有 110KV 侧 1s11 XXX0 060 180 24 线 330KV 侧 1s22 XXX0 010 090 10 线 双绕组变压器 T1 j d 3 b S U 10 5 100 0 088 100 S100120 X T2 T3 78 14 25 100 XX0 12 100120 三绕组变压器 T4 jd1 2d2 3d1 3 4 b SUUU 11 10 13 225 1 100 X0 06 2100S2100150 jd1 2d1 3d2 3 5 b SUUU 11 1025 1 13 2 100 X0 073 2100S2100150 屈蔚航 道谭水电站一次及发电机保护设计 18 jd1 3d2 3d1 2 6 b SUUU 11 25 1 13 2 10 100 X0 094 2100S2100150 发电机 G1 G2 j 910d e S 100 XXX0 240 48 P cos 50 G3 G4 1112 100 XX0 180 18 100 4 34 3 系统主接线简化图系统主接线简化图 4 3 14 3 1 短路点的选择短路点的选择 根据短路点的选择应满足通过导体和电器的短路电流为最大的点作 为短路计算点的原则 选择 d1 d2 d3 d4 四个短路点如下图 4 1 所 示 4 4 3 23 2 主接线单线图主接线单线图 将最终选取的主接线方案转化成单线图 如图 4 1 图 4 1 系统主接线单线图 2014 届电气工程及其自动化 电力 专业毕业设计 论文 19 4 3 34 3 3 等值电抗图等值电抗图 由道谭水电站电气主接线图和相关参数 可由系统主接线单线图绘 制电气主接线等值电抗图 如图 4 2 图 4 2 系统主接线等值电抗图 4 44 4 各短路点短路电流计算各短路点短路电流计算 4 4 14 4 1 d1d1 点短路点短路 对 对 d1d1 点进行网络化简点进行网络化简 屈蔚航 道谭水电站一次及发电机保护设计 20 图 4 3 d1 点短路电抗图 1 1345 XXX0 00630 0730 067 14711812 1 X XX XX 0 120 180 15 2 对上图做进一步化简得图 4 4 图 4 4 d1 点短路电抗图 2 213 15213 14 X X0 10 0 067 XXX0 100 0670 21 X0 15 1413 161413 2 X X0 15 0 067 XXX0 150 0670 32 X0 10 利用网络中间节点消去法得 115163 11111111 Y23 42 XXXX0 240 210 320 088 3 CYX23 42 0 0882 06 171 XCX2 06 0 240 49 2014 届电气工程及其自动化 电力 专业毕业设计 论文 21 1815 XCX2 06 0 210 43 1916 XCX2 06 0 320 66 求取计算电抗 求取计算电抗 计算公式 n jsx j S XX S G1 G2 js1js2 50 XX0 480 24 100 G3 G4 js3js4 100 XX1 321 32 100 S1 js5 X0 49 S2 js6 X0 43 短路电流周期分量标幺值 短路电流周期分量标幺值 系统 S1 S2 侧取无穷大电源 则其短路电流标幺值为 S1 s1 js5 11 I2 04 X0 49 S2 s2 js6 11 I2 33 X0 43 由计算电抗值查水轮机运算曲线得各时刻短路电流周期分量标幺值 如下表 4 4 表 4 4 d1 点短路电流周期分量标幺值 js X I 0 06 I 0 2 I 2 I 4 I G1 G20 244 6473 7643 4333 2203 151 G3 G41 320 7950 7800 8060 8680 868 各短路电流周期分量有名值 各短路电流周期分量有名值 短路电流周期分量任意时刻有名值计算的相关计算公式 屈蔚航 道谭水电站一次及发电机保护设计 22 基准电流 j j j S I 3U 无限容量电源 j tj s s j S II II 3U 有限容量电源 n tt et j S II II 3U 归算到 10 5KV 侧的基准电流 j j j S 100 I5 50KA 3U3 10 5 各支路短路电流 S1 0 060 224 IIIII2 04 5 511 22KA S2 0 060 224 IIII2 33 5 512 82KAI G1 G2 50 I4 647 5 512 78KA 100 0 06 50 I3 764 5 510 35KA 100 0 2 50 3 433 5 59 44KA 100 I 2 50 I3 220 5 58 86KA 100 4 50 I3 151 5 58 67KA 100 G3 G4 100 I0 795 5 54 37KA 100 0 06 100 I0 780 5 54 29KA 100 0 2 100 I0 806 5 54 43KA 100 24 100 II0 868 5 54 77KA 100 综上 d1 点短路电流 2014 届电气工程及其自动化 电力 专业毕业设计 论文 23 I 11 22 12 82 12 782 4 3745 56KA 0 06 I11 22 12 82 10 352 4 2942 97KA 0 2 I11 22 12 829 442 4 4342 34KA 2 I11 22 12 828 862 4 7742 44KA 4 I11 22 12 828 672 4 7742 25KA 短路容量计算 短路容量计算 计算公式 fp t S3U I S1 0 060 224 SSSSS3 10 5 11 22204 05MVA S2 0 060 224 SSSSS3 10 5 12 82233 15MVA G1 G2 S3 10 5 12 78232 42MVA 0 06 S3 10 5 10 35188 23MVA 0 2 S3 10 5 9 44171 68MVA 2 S3 10 5 8 86161 13MVA 4 S3 10 5 8 67157 68MVA G3 G4 S3 10 5 4 3779 48MVA 0 06 S3 10 5 4 2978 02MVA 0 2 S3 10 5 4 4380 57MVA 0 2 S3 10 5 4 4380 57MVA d1 点短路容量 屈蔚航 道谭水电站一次及发电机保护设计 24 S204 05233 15232 422 79 48828 59MVA 0 06 S204 05233 15 188 232 78 02781 475MVA 0 2 S204 05233 15 171 682 80 57770 03MVA 2 S204 05233 15 161 132 86 75771 84 38MVA 4 S204 05233 15 157 682 86 75768 39MVA 短路冲击电流及全电流最大有效值计算短路冲击电流及全电流最大有效值计算 相关计算公式 三相短路冲击电流有效值 chch Z i2K I 三相短路全电流最大有效值 2 2 chZzchz IIK2 KK d1 点短路冲击电流及全电流最大有效值计算 S1 ch i2 1 80 11 2228 51KA 22 ch I11 220 972 1 800 97 17 09KA S2 ch i2 1 80 12 8232 63KA 22 ch I12 820 972 1 800 97 19 52KA G1 G2 ch i2 1 90 12 7834 34KA 22 ch I12 780 962 1 900 96 20 96KA G3 G4 ch i2 1 85 4 3711 43KA 22 ch I4 370 962 1 850 96 6 92KA 4 4 24 4 2 d2d2 点短路点短路 对 对 d2d2 点进行网络化简点进行网络化简 2014 届电气工程及其自动化 电力 专业毕业设计 论文 25 图 4 5 d2 点短路电抗图 1345 XXX0 00630 0730 067 3 14910 1 X0 48X X 0 0X 880 328 2 15711812 1 X XX XX0 120 180 15 2 213 16213 15 X X0 10 0 067 XXX0 100 0670 21 X0 15 1513 171513 2 X X0 15 0 067 XXX0 150 0670 32 X0 10 求取计算电抗 求取计算电抗 G1 G2 js1js2 50 XX0 6560 33 100 G3 G4 js3js4 100 XX0 640 64 100 S1 js5 X0 24 S2 js6 X0 32 短路电流周期分量标幺值 短路电流周期分量标幺值 S1 s1 js5 11 I4 17 X0 24 屈蔚航 道谭水电站一次及发电机保护设计 26 S2 s2 js6 11 I3 13 X0 32 由计算电抗值查水轮机运算曲线得各时刻短路电流周期分量标幺值 如下表 4 5 表 4 5 d2 点短路电流周期分量标幺值 js X I 0 06 I 0 2 I 2 I 2 I G1 G20 333 3852 9262 7542 8572 917 G3 G40 641 6581 5591 5501 9502 137 各短路电流周期分量有名值 各短路电流周期分量有名值 归算到 110KV 侧基准电流 j 100 I0 50KA 3 115 各支路短路电流 S1 0 060 224 IIIII4 17 0 502 09KA S2 0 060 224 IIIII3 13 0 501 57KA G1 G2 50 I3 385 0 500 85KA 100 0 06 50 I2 926 0 500 73KA 100 0 2 50 I2 754 0 500 69KA 100 2 50 I2 857 0 500 71KA 100 4 50 I2 917 0 500 73KA 100 G3 G4 100 I1 658 0 500 83 KA 100 0 06 100 I1 559 0 500 78KA 100 0 2 100 I1 550 0 500 78KA 100 2014 届电气工程及其自动化 电力 专业毕业设计 论文 27 2 100 I1 950 0 500 98KA 100 4 100 I2 137 0 501 07KA 100 综上 d2 点短路电流 I2 09 1 572 0 850 83 7 02KA 0 06 I2 09 1 572 0 730 78 6 68KA 0 2 I2 09 1 572 0 690 78 6 60KA 2 I2 09 1 572 0 71 0 98 7 04KA 4 I2 09 1 5720 73 1 078 26KA 短路容量计算 短路容量计算 S1 0 060 224 SSSSS3 115 2 09416 30MVA S2 0 060 224 SSSSS3 115 1 57312 72MVA G1 G2 S3 115 0 85169 31MVA 0 06 S3 115 0 73145 41MVA 0 2 S3 115 0 69137 44MVA 2 S3 115 0 71141 42MVA 4 S3 115 0 73145 41MVA G3 G4 S3 115 0 83165 32MVA 0 060 2 SS3 115 0 78155 36MVA 2 S3 115 0 98195 20MVA 屈蔚航 道谭水电站一次及发电机保护设计 28 4 S3 115 1 07213 13MVA d2 点短路容量 S416 30312 722 169 31 165 32 1398 28MVA 0 06 S416 30312 722145 41 155 361330 56MVA 0 2 S416 30312 727 962 137 44 155 36 1314 62MVA 2 S416 30312 722 141 42 195 20 1402 26MVA 4 S416 30312 722 145 41213 13 1446 10MVA 短路冲击电流及全电流最大有效值计算 短路冲击电流及全电流最大有效值计算 S1 ch i2 1 80 2 095 32KA 22 ch I2 090 972 1 800 97 3 18KA S2 ch i2 1 80 1 574 00KA 22 ch I1 570 972 1 800 97 2 39KA G1 G2 ch i2 1 85 0 852 22KA 22 ch I0 850 962 1 850 96 1 35KA G3 G4 ch i2 1 85 0 832 17KA 22 ch I0 830 962 1 850 96 1 31KA 4 4 34 4 3 d3d3 点短路点短路 对 对 d3d3 点进行网络化简点进行网络化简 2014 届电气工程及其自动化 电力 专业毕业设计 论文 29 图 4 6 d3 点短路电抗图 1345 XXX0 00630 0730 067 149103 1 XX XX0 480 0880 328 2 15711812 1 X XX XX 0 120 180 15 2 113 16113 14 X X0 24 0 067 XXX0 240 0670 356 X0 328 1413 171413 1 X X0 328 0 067 XXX0 3280 0670 487 X0 24 求取计算电抗 求取计算电抗 G1 G2 js1js2 50 XX0 9740 49 100 G3 G4 js3js4 100 XX0 30 30 100 S1 js5 X0 356 S2 js6 X0 10 短路电流周期分量标幺值 短路电流周期分量标幺值 S1 s1 js5 11 I2 81 X0 356 屈蔚航 道谭水电站一次及发电机保护设计 30 S2 s2 js6 11 I10 00 X0 10 由计算电抗值查水轮机运算曲线得各时刻短路电流周期分量标幺值 如下表下表 4 6 表 4 6 d3 点短路电流周期分量标幺值 js X I 0 06 I 0 2 I 2 I 4 I G1 G20 492 2302 0401 9882 3202 504 G3 G40 303 7273 1632 9502 9702 993 各短路电流周期分量有名值 各短路电流周期分量有名值 归算到 330KV 侧基准电流 j 100 I0 17KA 3 345 各支路短路电流 S1 0 060 224 IIIII2 81 0 170 48KA S2 0 060 224 IIIII10 00 0 171 70KA G1 G2 50 I2 230 0 170 19KA 100 0 06 50 I2 040 0 170 17KA 100 0 2 50 I1 988 0 170 17KA 100 2 50 I2 320 0 170 20KA 100 4 50 I2 504 0 170 21KA 100 G3 G4 100 I3 727 0 170 63KA 100 0 06 100 I3 163 0 170 54KA 100 0 2 100 I2 950 0 170 50KA 100 2014 届电气工程及其自动化 电力 专业毕业设计 论文 31 2 100 I2 970 0 170 50KA 100 4 100 I2 993 0 170 51KA 100 综上 d3 点短路电流 I0 48 1 702 0 190 63 3 82KA 0 06 I0 48 1 702 0 170 54 3 60KA 0 2 I0 48 1 702 0 170 50 3 52KA 2 I0 48 1 702 0 200 50 3 58KA 4 I0 48 1 7020 21 0 513 62KA 短路容量计算 短路容量计算 S1 0 060 224 SSSSS3 345 0 48286 83MVA S2 0 060 224 SSSSS3 345 1 701015 85MVA G1 G2 S3 345 0 19113 54MVA 0 060 2 SS3 345 0 16101 58MVA 2 S3 345 0 20119 51MVA 4 S3 345 0 21125 49MVA G3 G4 S3 345 0 63376 46MVA 0 06 S3 345 0 54322 68MVA 0 22 SS3 345 0 50298 78MVA 4 S3 345 0 51304 75MVA d3 点短路容量 屈蔚航 道谭水电站一次及发电机保护设计 32