毕业设计(论文）10000kW水电厂电气部分设计.doc

10000kW水电厂电气部分初步设计 摘 要：我国的水能资源居世界第一，通过水电厂将水能转化为电能，必将为国民经济的发展提供强大动力，因此水电厂电气部分的设计工作显得非常重要。通过对10000kW水电厂原始资料的分析，在设计中力争理论与实际工程相结合，结合实际情况设计出扩大单元的电气主接线系统；利用水轮发电机短路电流运算曲线计算短路电流；依据电气设备手册选定变压器、母线、断路器、隔离开关等电气设备；根据设计手册设计户外配电装置，绘制出相应的电气断面图和平面图；对发电机、变压器、线路等设备做了继电保护配置和整定计算；最后对全厂防雷保护和接地进行设计。关键词：电气主接线 短路电流 电气设备 配电装置 继电保护The Preliminary Design of Electrical Part of 10000kW Hydropower PlantsZHANG Xiao-dong CHEN Rui LI Qiang WANG Bin DUAN Yong-fuTutor: CHU Xiao-rui (Electrical Engineering and Automation Major of 2005s)Abstract: Chinas hydropower resource is top of the world. Through the hydropower plant which converts water power into electricity, it will provide a strong driving force for the national economy, so the electrical part of the hydropower plants design is quite important. On the analysis of the raw data of 10000kW hydropower plant, striving to combine the theory and engineering practice is done in the design and according to the actual situation we plan out the expansion unit of the main electrical wiring systems. The short-circuit current is calculated by operational curve law. Transformers, bus-bar, circuit breakers, isolating switches and other electrical equipments are also selected by using electrical manual. In accordance with design manual, the outdoor power equipment and the corresponding cross-section and plane maps as well as the relay Protection of configuration and setting for generators, transformers, lines and other equipments are finished. Finally, the whole plant lightning protection and grounding design are determined. Key Words: Electrical Wiring Short-circuit Current Electrical Equipment Distribution Devices Relay Protection 0 前 言在21世纪中叶基本实现社会主义现代化建设的战略目标，要实现社会主义现代化，就要逐步用当代先进的科学技术来武装我国的农业、工业、国防和科学技术事业，使之达到国际先进水平。工业要现代化，作为基础和先行工业的电力行业更要实现现在化，要实现电力工业现代化，就应使电能满足“四化”建设的需要、满足工农业生产和人民生活用电不断增长的需要。随着我国经济的不断发展，对能源的需求量也越来越大，然而能源的不足与需求之间的矛盾在近几年不断恶化，国家急需电力事业的发展，为我国经济的发展提供保障。就我国目前的电力能源结构来看，我国主要是以火电为主，但是火电由于运行过程中污染大，在煤炭价格高涨的今天，火电的运行成本较高，受锅炉和其他电厂用电设备的影响，其资源利用率较低，与之相比水电就有很多明显的优势，因此，关于电力系统水电厂的设计研究就显得格外重要。本毕业设计课题来源于指导老师拟定的小型水电厂资料。主要针对小型水电厂在电力系统的地位，拟定电厂的电气主接线方案，经过技术经济比较，确定推荐方案，对其进行短路电流计算，对电厂所用设备进行选择，然后对各级电压配电装置及总体布置设计，并且对其发电机、变压器，输电线等的继电保护配置与整定和全厂的防雷接地保护进行初步设计。在这些设计过程中需要用到各种电力工程设计手册，并且借用AutoCAD辅助工具画出其电气主接线图、室外配电装置图、继电保护的原理接线图等，故本设计属于典型的针对某实际工程进行的电气工程电气部分初步设计。通过水电厂电气部分的初步设计及分析，可以对水电厂的后续建设工作打下坚实的基础。同时在此次设计的过程中也提高了自己使用AutoCAD、word等应用软件的能力，培养出自己利用所学专业知识做工程设计的观念，是对大学四年所学理论知识与实际工程的融合。1 原始资料分析1.1 发电厂类型发电厂为引水式水电厂。1.2 发电机台数和容量两台发电机，单机容量为5000kW 、 、小时/年 、。1.3 电力负荷（1） 厂用电率：0.5% （2） 发电机电压负荷：无（3） 升高电压母线上负荷110kV电压级，以1回供电线路将功率送入系统。1.4 本厂接入电力系统示意图图1 系统示意图（1）系统：，S为无穷大系统，；（2）水电厂1：21000kW、 、主变压器：、；（3）水电厂2：22000kW、 、主变压器：、 ；（4）水电厂3：25000kW、主变压器：、（5）水电厂4：25000kW、 、主变压器： 。1.5 环境条件（1）地方年最高温40，年最低温-3，年平均温度24。（2）当地海拔高度1950m。（3）设计场地布置教困难，交通情况较好。（4）土壤电阻率1020。2 电气主接线设计电气主接线设计的基本原则以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准准绳,结合工程实际情况,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，尽可能地节省投资,就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、美观的原则。电气主接线的基本要求包括：可靠性、灵活性和经济性三方面。2.1 主变容量计算主变容量按发电机的额定容量扣除厂用电的容量后并留有百分之十的裕度来确定。 2.2 电气主接线方案比较方案：本方案采用单元接线，电气主接线如图1。图2 电气主接线方案 此方案需用两台主变压器，据计算和查手册只有选用容量为8000kVA的变压器，据电气计算与设计手册知，这种容量的变压器价格约为8万，那么两台就16万方案：本方案采用扩大单元接线的方式，电气主接线如图2。 图3 电气主接线方案此方案中只需选用一台主变压器，则：。据电气计算与设计手册知，价格仅为13万左右。综上，单元接线的接线简单、清晰、运行灵活、维护工作量少且继电保护简单，但由于主变压器与高压电气设备增多，高压设备布置场地增加，整个电气接线投资也增大；而扩大单元接线接线方式简单清晰，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。考虑到设计场地布置较困难和经济方面的原因，优选方案，查电气工程电气设备手册电气一次上册选用变压器型号：SFL716000/110，12122.5%/6.3kV，S=16000kVA, 。根据原始资料中发电机容量，查小型水电厂机电设计手册选用：TSL260/52-10型的水轮发电机。2.3 厂用电接线的设计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、停运等方式下的供电要求，并尽可能地使切换操作简便，使启动（备用）电源迅速投入。（2）尽量缩小厂用电系统的故障范围，避免引起全厂停电故障。（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，要过渡方便，尽少改变接线盒更换设备。由小型水力发电厂设计规范知，厂用电的电源应由发电机电压母线或单元分支引出，厂用变压器不超过两台，对装设两台厂用变的水电厂，且附近有可靠的外来电源时，其一台变压器应与外来电源连接。本厂厂用电源采用明备用方式，即设置专用的备用变压器，经常处于备用状态（停运）当工作电源因故断开时，有备用电源自动投入装置进行切换接通，代替工作电源，承担全部厂用电荷。为了简化厂用电接线，且使运行维护方便，厂用电的电压等级不宜过多，拟定厂变低压供电电压等级为0.4kV，备用电源采用外接电源的形式。厂变容量按厂用电率选择：查电气工程电气设备手册电气一次上册选用变压器型号：S763/10，S=63kVA，。3 短路电流计算 计算短路电流的目的是选择水电厂的电气设备，并为继电保护等专业的整定和计算提供资料。3.1 短路电流计算的一般规定（1）计算短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。（2）选择导体和电器用的短路电流，在电气网络连接线中，如有同步电动机和调相机应计算其供给的短路电流，如有电容补偿装置应考虑其放电电流的影响。（3）对供导体和电器选择用的短路电流，其短路计算点的选择，应以正常接线方式时短路电流最大为原则。3.2 短路电流计算的基本假设（1）水电厂与地区电网的所有电源都在额定出力下运行。（2）所有电厂的发电机电动势的相位角均相同。（3）对于高压网络，一般只计入所有元件的电抗值，例如发电机、变压器、电抗器等元件，只有计算非周期分量的衰减时间常数时才计入电阻的作用。（4）变压器的励磁电流略去不计。（5）假定故障点无阻抗，即发生金属性短路。（6）计算架空线或电缆线的阻抗时，采用各个电压级的平均电压。（7）网络为对称的三相系统。（8）负荷只作近似估计，并以恒定阻抗来代表。（9）同步电动机都具有自动调整励磁装置。为了简化工作量，计算短路电流均采用短路电流实用计算方法中的运算曲线法，对于小型水电厂应尽量采用较简化的方法。3.3 网络简化与短路电流计算方法3.3.1.网络简化在等值电路图上用标么值标出各元件阻抗后，对网络各元件阻抗进行简化合并。（1）同一电站的电源可以用串联方法进行合并归算。对距离相当的同类型的机组可以合并（即阻抗相差不多）。应该注意，由于汽轮发电机和水轮发电机的运算曲线不同，水、火电站两种电源是不能合并的。（2）为了简化计算，当水电站与地区电网连接而缺乏上一级电网的阻抗值时，可按上一级电网为无穷大电源进行计算，或根据与上一级电网连接的断路器型式，查出断路器的遮断容量，然后推算出系统电源的阻抗值。（3）如电源距离远近不一，而且由水、火电站组成多电源的地区电网，当各电源点通过公共电抗短路时，为了减少误差，可用分配系数法或网络中间接点消去法求出各电源至短路点的转移阻抗。3.3.2.短路电流计算方法（1）求出各电源到短路点的转移阻抗后，再以各电源发电机容量归算的出各电源点至短路点的计算阻抗。（2）当计算电抗大于3时，则认为是远方短路，短路电流可认为不衰减，可直接求出短路电流标么值。当计算电抗小于3时，则应采用运算曲线法分别求出短路时间为0、时的各电源点至短路点的短路电流标么值。（3）求出各电源点的平均额定电流（其电压值应取该短路点处的电压平均值），乘以0、不同时间短路时电流的标么值，即得各电源供给的不同短路时间的电流周期分量值。（4）将各电源供给短路点的短路电流值代数相加，即是总的短路电流周期分量值。3.4 计算三相短路电流3.4.1.电抗换算 计算各元件的正序电抗标么值并绘制等值电路。为简化起见，计算中正序电抗标么值省去下角符号“*”。取基准容量为： S=100MVA发电机1F,2F： 发电机3F,4F： 发电机5F,6F： 发电机7F,8F,9F,10F: 主变压器T1： 主变压器T2： 主变压器T3,T4： 主变压器T5: 主变压器T6: 线路L1： 线路L2,L3： 线路L4: 线路L5： 线路L6： 由上计算值绘制正序等值阻抗图如下： 图4 系统正序等值阻抗网络对1F4F侧进行简化得图5。图5 1F6F侧正序阻抗网络对图5正序网络进行简化： 简化后的正序等值阻抗图如图6。再将7F8F简化：重新标号并绘制最终简化图如图7。图6 初步正序网络阻抗简化 图7 最终正序网络阻抗图3.4.2.d1点三相短路电流计算进行网络简化如下：图8 d1点短路时的阻抗图3.4.2.1 三相短路电路流周期分量计算（1）1-8F侧供给由计算电抗查水轮发电机短路电流运算曲线得： ， ， 。1-8F侧110kV的额定电流为：则得： （2）系统侧供给(无限大容量) 则得： （3）9.10F侧供给 由计算电抗查水轮发电机短路电流运算曲线得： ， ， 。9.10F侧110kV的额定电流为： 则得： （4）d1点三相短路电流 3.4.2.2 三相短路冲击电流及全电流最大有效值计算（1）1-8F侧和系统侧的和值采用远离发电机地点发生短路时的数值，查表得：=1.80 ， =0.97 则得： （2）9.10F侧的和值采用变压器高压侧发生短路时的值，查表得：=1.85 ， =0.96则得： （3）总的冲击电流及全电流为： 3.4.2.3 短路电流热效应计算取 t=4s，由 得：3.4.3.d2点三相短路电流计算网络简化：图9 d2点短路时的阻抗图3.4.3.1 三相短路电路流周期分量计算（1）1-8F侧供给由计算电抗查水轮发电机短路电流运算曲线得： ， ， 。1-8F侧6.3kV的额定电流为：则得： （2）系统侧供给（无限大容量） ， 则得： （3）9.10F侧供给由计算电抗查水轮发电机短路电流运算曲线得： ， ， 。9.10F侧6.3kV的额定电流为： 则得： （4）d2点三相短路电流 3.4.3.2 三相短路冲击电流及全电流最大有效值计算（1）1-8F侧和系统侧的和值采用远离发电机地点发生短路时的数值，查表得： =1.80 ， 则得： （2）9.10F侧的和值采用水轮发电机端发生短路时的值，查表得：=1.9 ， =0.93 则得： （3）总的冲击电流及全电流 3.4.3.3 短路电流热效应计算 取t=4s ， 3.5 系统最小运行方式下的三相和两相短路电流计算3.5.1.负序电抗计算 由于变压器、线路等非旋转元件的负序电抗和正序电抗相同，则只需计算发电机的负序电抗。 则： 等值电抗图如下（括号内为负序电抗）：图10 最小运行方式下的正序和负序阻抗图进一步简化后如下：图11 最小运行方式下的正序、负序简化图3.5.2.最小运行方式下d1点（即变压器高压侧）三相和两相短路时的短路电流计算图12 最小运行方式下d1点短路的阻抗图 （1）1-7F侧供给的短路电流周期分量两相短路时： 其中：为正序组合电抗；为负序组合电抗。由计算电抗查水轮发电机短路电流运算曲线得： ， 三相短路时： 查水轮发电机短路电流运算曲线得： 额定电流为： 则得： （2）系统侧供给两相短路时： 三相短路时： 额定电流: 则得： （3）9F侧供给 两相短路时： 查水轮发电机短路电流运算曲线得： ， 三相短路时： 查水轮发电机短路电流运算曲线得： ， 额定电流： 则得： （4）最小运行方式下d1点（即变压器高压侧）三相和两相短路时的短路总电流 （5）计算6.3kV母线上的负序电压由来计算，式中：短路点的负序总电流，A；计算点至短路点的负序电流，A负序组合电抗，；计算点至短路点间的负序电抗，。则得： 因负序电流与正序电流大小相等， 电抗应有标么值化为有名值得：则可得： 把归算到6.3KV母线侧： 3.5.3.最小运行方式下d2点（即发电机端）三相和两相短路时的短路电流计算 网络简化图为：图13 最小运行方式下d2点短路的阻抗图（1）1-7F侧供给两相短路时： 查水轮发电机短路电流运算曲线得： ， 三相短路时： 查表得： 额定电流为： 则得： （2）系统侧供给两相短路时： 三相短路时：额定电流为： 则得： （3）9F侧供给两相短路时： 查表得： ， 三相短路时： 查表得： 额定电流： 则得： （4）最小运行方式下d2点（即发电机端）三相和两相短路时的短路总电流 3.6 厂用变压器低压侧的短路电流计算3.6.1.厂用变压器低压侧三相短路电流计算 图14 厂用变压器低压侧短路时的阻抗图（1）厂用变压器阻抗：则绘制正序阻抗图如图13。（2）网络简化图15 厂用变压器低压侧短路初步简化图 则进一步简化为：图16 厂用变压器低压侧短路最终简化图（3）短路电流计算系统侧供给： 1-8F侧供给： ， ， 9，10F侧供给： ， ， （5）厂变低压短路电流 归算至高压侧： 3.6.2.最小运行方式下厂用变压器低压侧两相短路电流计算（1）简化后的网络图为（括号内为负序阻抗）图17 最小运行方式下厂变短路时的阻抗进一步简化： 则网络图为：图18 最小运行方式下厂变短路时最终阻抗图（2）短路电流计算系统侧供给： 1-7F侧供给： ， ， 9F侧供给： ， ， （3）最小运行方式下厂变低压侧短路电流 4 电气设备的选择电气设备的选择条件包括两大部分：一是电气设备必须满足的基本条件，即按正常工作条件（最高工作电压和最大持续工作电流）选择，并按短路状态校验动、热稳定；二是根据不同电气设备的特点而提出的选择和校验项目。4.1 断路器和隔离开关的选择 高压断路器和隔离开关是发电厂和变电厂电气主系统的重要开关电器。断路器起着控制和保护作用，其最大特点是能够断开电器中负荷电流和短路电流。而隔离开关的主要功能是保证高压电器及装置在检修时的安全，不能用于负荷电流或开断短路电流，仅可允许用于不产生强大电弧的某些切换操作。4.1.1.变压器高压侧110kV断路器和隔离开关选择（1）计算数据 工作电压： 工作电流： （2）断路器参数选择按工作电压选择： 按工作电流： 按开断路电流选择： 按额定关合电流：按热稳定校验： 按动稳定校验：（3）断路器型式选择查电力工程电气设备手册一次部分上册选用LW6110型六氟化硫断路器，将此断路器的技术数据与计算数据列于下表：表1 110kV断路器选择表计算数据LW110型技术数据127kV132kV80.16A3150A1.777kA 31.5kA4.574kA125kA3.27(kA)2s4800(kA)2s4.574kA125kA（4）隔离开关参数选择按工作电压选择： 按工作电流： 按热稳定校验： 按动稳定校验：（5）隔离开关型式选择查电力工程电气设备手册一次部分上册选用GW4145型隔离开关 表2 110kV隔离开关选择表计算数据GW4145型技术数据127kV145kV80.16A630A3.27(kA)2s1600(kA)2s4.57kA50kA4.1.2.选择6.3KV开关柜断路器和隔离开关（1）按主变压器低压侧参数计算： （2）断路器参数选择按工作电压选择： 按工作电流： 按开断路电流选择： 按额定关合电流：按热稳定校验： 按动稳定校验：（3）断路器型式选择查电力工程电气设备手册一次部分上册选用ZN410/125020型真空断路器，将此断路器的技术数据与计算数据列于下表：表3 6.3kV断路器选择表计算数据ZN410/125020型技术数据6.62kV11.5kV1202.85A1250A16.35kA20kA42.85kA50kA182.79(kA)2.s1600(kA)2.s42.85kA50kA（4）隔离开关参数选择按工作电压选择： 按工作电流： 按热稳定校验： 按动稳定校验：（5）隔离开关型式选择查电力工程电气设备手册一次部分上册选用GN110C3/1250型隔离开关，将此隔离开关的技术数据与计算数据列于下表：表4 6.3kV隔离开关选择表计算数据GN110C3/1250型技术数据6.62kV11.5kV1202.85A1250A182.79 (kA)2s1600(kA)2s42.85kA50kA4.1.3.厂用变压器高压侧断路器和隔离开关选择（1）厂用变高压侧计算： （2）断路器参数选择按工作电压选择： 按工作电流： 按开断路电流选择： 按额定关合电流：按热稳定校验： 按动稳定校验：查电力工程电气设备手册一次部分上册选用ZN510/125020型户内真空断路器满足要求。（3）隔离开关的选择按工作电压选择： 按工作电流：按开断路电流选择： 查电力工程电气设备手册一次部分上册选用GN610T/200型隔离开关，满足要求。4.1.4.选择110KV至系统断路器和隔离开关 断路器、隔离开关的选择同110KV变压器出线侧。4.2 母线选择4.2.1.选择110KV母线（1）按允许电流选择： （2）按经济电流密度选择： （3）按短路热稳定校验： 查电力工程电气设备手册一次部分下册选用LHBJ120铝合金绞线。此导线，由原始资料知：这个电厂海拔1950m，年平均温度24,可得温度校正系数为0.96，则，所以满足要求。4.2.2.选择6.3KV母线（1）按持续工作电流选择： （2）按经济电流密度选择： （3）按短路热稳定校验：（4）按短路动稳定校验： 式中：母线最大允许应力，MPa；短路时母线中的最大应力，MPa支柱绝缘子间的距离，cm；母线相距，cm 短路冲击电流峰值，；母线断面系数， 。 铝材许用应力为：70MPa，取矩形铝导体跨距为：180cm，相间距为：20cm,母线平放，断面系数为：查电气计算与设计表439，选择矩形铝导体2（808）做母线4.3 架空线的选择（1）按回路持续工作电流选择： （2）按额定电压选择： （3）按经济电流密度选择： 查电力工程电气设备设备手册一次下册选用LBHJ95型铝合金线。4.4 电力电缆选择4.4.1.发电机出线电缆选择（1）按电压选择： ，.（2）按持续工作电流选择：，在空气中单根敷设K=1。（3）按经济密度选择： 查电力工程电气设备手册 一次下册表13-4-81，选用6KV的YJLV400型（单芯）交联聚乙烯绝缘单芯电缆： ， （4）热稳定校验： ，式中：短路电流热效应值； 计及电缆芯线充填物热容量随温度变化以及绝缘散热影响的校正系数，通常10kV以上回路可取1.0，对于最大负荷利用小时数较高的3-6kV厂用回路，可取0.93；电缆芯单位体积的热容量；电缆芯在时的电阻温度系数；时电缆芯线的集肤效应系数；电缆芯在时的电阻系数；短路前电缆的工作温度，； 电缆在短路时的最高允许温度，。电缆芯线一般系多股绞线构成，取则得： 所以YJLV400型电缆满足要求。4.4.2.厂用变高压侧电缆选择（1）按电压选择厂用高压侧为6.3kV，则得： ， （2）按持续工作电流选择截面，空气中单根敷设。 （3）按经济密度： 查电力工程电气设备手册一次下册表13-4-81选用6kV的交联聚乙烯绝缘单芯电力电缆YJLV185。 , （4）按短路电流热稳定校验：因此选择YJLV185电缆，满足要求。4.4.3.厂用变低压侧电缆选择（1）按电压选择：厂变低压侧电压为0.4kV，选电压为1kV的电缆。（2）按持续电流选择：， (单根)（3）按经济密度：。 查电力工程电气设备手册一次下册表13-4-59，选用VLV50聚乙烯绝缘电力电缆。4.4.4.主变低压侧电缆选择（1）按电压选择： ； （2）按持续电流选择：（空气中敷设单根）（3）按经济电流密度：选两根电缆，在空气中并列敷设，取S=2d（S为电缆中心距，d为电缆直径）故。查电力工程电气设备手册一次下册表13-4-81选用6kV的YJLV400电缆：，（4）校验热稳定需最小面积：所以6KV 的YJLV400交联聚氯乙烯绝缘单芯电缆满足要求。4.5 穿墙套管选择（1）按电压选择： （2）按电流选择： 管长取520mm查电气计算与设计表4-30.选用CLB-10/1500套管，。（3）按动稳定校验：所以CLB-10/1500套管满足要求。4.6 互感器的选择 互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器。为了确保工作人员在接触测量仪表和继电器时的安全，互感器的每一个二次绕组必须有一可靠的接地，以防绕组间绝缘损坏而使二次部分长期存在高压。电流互感器的配置范围：根据满足测量与保护装置需要，在发电机、变压器、出线、母线分设，厂用电等回路及主变中性点接地侧应装设。电压互感器的配置范围：根据满足测量与保护装置需要，一般装设在母线、线路、变压器低压侧和发电机出口处。4.6.1.电流互感器的选择（1）发电机端6.3kV电流互感器选择 ， ， 查电力工程电气设备手册一次上册： 选用：LZZJB10型 (800/5)A ，0.5/B级，。 动稳定校验： ， 热稳定校验：（2）主变高压侧（即Y型侧）电流互感器选择 ， ， 对于Y/d主变高压侧差动保护用的电流互感器一次电流，应按实际通过电流的倍选择，即： 查电力工程电气设备手册一次上册选用：LCWB610GYWZ型 ()A P/P/P/0.5级。，满足要求（3）主变低压侧电流互感器 查电力工程电气设备手册一次上册选用：LZZJB610,(1500/5)A ，0.5/B级 ， ，。动稳定校验：热稳定校验： ，因此满足要求。（4）110KV至系统电流互感器 同理选择：LCWB6-110GYW2 ()A P/P/P/0.5级（5）厂用高压侧电流互感器 ， ， ， 查手册选用：LZZBJ610 (10/5)A ， ，次级组合0.5/B。热稳定校验： ，校验不过，所以选用LZZB610 (150/5)A ，次级组合0.5/B。 ， ， 所以满足要求。（6）厂用变低压侧电流互感器，所以： ，查手册选用：LQK60.38, (120/5)A 。4.6.2.电压互感器的选择 母线（工作及备用母线，都必须装设一组电压互感器，用于同期测量，保护及绝缘监察，6-10KV母线装置一只三相五柱或三台单相式，35KV及以上装设三只单相式）（1）6.3KV母线侧电压互感器选择 查电力工程电气设备手册一次上册表3-2-20选JDF10；10/0.1 ；0.5级（三台单相式）。（2）110KV母线侧电压互感器选择 按额定电压，查电力工程电气设备手册一次上册表3-2-2，选JCC110GY,初次110/,次级，0.1/,剩余电压绕组：0.1,1级。（3）发电机出口侧（一般装二组电压互感器，一组用于励磁，接线；另一组用于测量，同期，保护，可由一只三相五柱式或三只单相式接成方式，当负荷太大时，可装设两只单相式接成型，专供测量。）按额定电压选择仪表或保护用电压互感器，查电力工程电气设备手册表3-2-24选JSJW10, 初级10KV,次级0.1， 辅绕组0.1/3，0.5级， 测量和自动励磁用电压互感器用相同型号：JDZ10, 10/0.1KV ,0.5级。4.7 避雷器选择由于雷击电压波会沿着输电线侵入发电厂和变电所造成事故，为了保护电气设备的安全，必须限制出现在电气设备绝缘上的过电压峰值，就需要装设避雷器。我国110kV以上的电网的中性点一般是直接接地的，但为了继电保护的需要，其中一部分变压器的中性点是不接地的，如中性点采用分级绝缘且未装设保护间隙，应在中性点加装避雷器，宜选变压器中性点金属氧化物避雷器。变电所为单进线且为单台变压器运行，也应在中性点加装避雷器。（1）110kV避雷器，型式用氧化锌避雷器 ，按查电力工程电气设备手册选用：Y10W126/312型避雷器。（2）主变中性点处避雷器，型式用氧化锌避雷器 同理也选用：Y10W126/312型避雷器。 4.8 熔断器的选择熔断器是最好的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害。（1）6.3KV发电机端电压互感器的熔断器选择选用内装RN2系列户内保护电压互感器的熔断器，按额定电压，断流容量选择。按额定电压选择：按断流容量： ; 查电力工程电气设备手册上册选用：RN210/0.5型熔断器。 （2）110KV保护电压互感器的熔断器选择按额定电压：按断流量： 查电力工程电气设备手册上册，选用：RW6110/100熔断器。5 户外配电装置的设计 配电装置是发电厂和变电厂的重要组成部分，在电力系统中起着接受后分配电能的作用。配电装置是根据电气主接线的连接方式，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的总体装置。其作用是在正常运行情况下，用来接受和分配电能，而在系统发生故障时，迅速切断故障部分，以维持系统正常运行。为此，配电装置应满足下述基本要求：（1）保证运行可靠（2）便于操作、巡视和检修（3）保证工作人员的安全（4）力求提高经济性（5）具有扩建的可能屋外配电装置将所有电气设备和母线都装设在露天的基础、支架或构架上，考虑到场地布置较困难，采用半高型的配电装置，能大幅度节约占地面积，能满足施工、运行和检修的要求，并有多年的运行经验，各项经济指标也较先进。配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑设备外形尺寸、检修和运输的安全电气距离等因素而决定的。具体户外装置的场地形状如图19 。6 继电保护6.1 继电保护的配置设计作为电厂电气部分设计的重要组成部分，对全厂电气主系统各部分，即发电机、主变压器、厂用变压器、母线、进出线等做出相应的可行性的继电保护方案。6.1.1.发电机的保护配置（1）纵联差动保护，1MW以上的发电机应装设差动保护（2）复合电压启动的过电流保护，1MW以上的发电机应装设复合电压（包括负序电压及线电压）启动的过电流保护（3）过电压保护，由于突然甩负荷而引起定子电压异常升高或过激磁的情况下应装设（4）失磁保护，在发电机上应装设此保护，以便及时发现失磁故障，并采取必要的措施，如发出信号、动作于跳闸等，保证发电机和系统的安全（5）过负荷保护，由于外部短路式单相负荷非全相运行等引起以电机对称过负荷式引起的发电机定子绕组过电流应装设此保护（6）定子回路单相接地保护，100MW以下发电机可装设保护不小于定子绕组串联匝数90%的定子接地保护，否则会危害严重的相间或匝间短路故障（7）调相运行时的低电压保护（8）当水冷发电机断水时，可装设断水保护6.1.2.主变压器的保护配置（1）纵差动保护，此保护不但能够正确区分区内外故障，而且不需要与其他元件的保护配合，可以无延时低切除各种故障（2）瓦斯保护，由于油箱内部故障和油面降低，0.8MW及以上的油浸式变压器应装设气体保护，瓦斯保护分为两类：轻瓦斯反应变压器内部的不正常情况或轻微故障，轻瓦斯保护动作于信号；重瓦斯反应变压器内部的严重故障，重瓦斯保护动作于变压器各侧断路器跳闸（3）过负荷保护，变压器长期过负荷运行时，绕组会因为发热而受到损伤，对0.4 MVA及以上的变压器应装设过负荷保护（4）复合电压启动的过电流保护，对63MVA以下的升压变压器和系统联络变压器宜采用复合电启动的过电流保护。当灵敏系数不满足要求时，应采用负序过电流保护（5）零序电流保护，对于110kVA及以上中性点直接接地电网中的变压器，应在变压器中性点接地上装设反映接地故障的零序电流保护（6）其他非电量的保护，对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行有关变压器的标准要求，专设可用于信号或动作于跳闸的非电量保护6.1.3.厂用变压器的保护配置（1）电流速断保护，反应变压器绕组和引出线的相间短路对于较小容量的变压器，若灵敏系数满足要求，应装设此保护（2）过电流保护，一般宜用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故时可能出现的过电压6.1.4.110kV出线的保护配置和110kV母线保护配置（1）对110kV出线采用距离段、段、段保护和零序电流保护。（2）由于本厂属于小型水电厂，而且采用扩大单元接线，只有一回进线和一回出线，母线处在与之相连的主保护或后备保护的范围内，因此考虑不设专门的母线保护，6.2 对保护的整定计算和灵敏度校验6.2.1.发电机的保护整定与校验（1）发电机额定功率： （2）发电机额定电压： （3）发电机额定功率因数： （4）发电机额定电流： （5）发电机母线三相短路时，发电机供给的暂态电流周期分量（6）系统最小运行方式下，发电机母线三相短路时暂态短路电流周期分量： （7）系统最小运行方式下，升压变压器高压侧三相短路时，发电机供给的稳态短路电流周期分量： (归算到6.3kV侧)（8）系统最小运行方式下，升压变压器高压侧两相短路时，发电机母线处的最小负序电压： （9）系统最大运行方式下，升压变压器高压侧三相短路时，发电机母线处的最大残压（10）电流互感器变化： （11）电压互感器变化： 6.2.1.1 差动保护的整定（1）参数整定按躲过电流互感器二次回路断线 按躲过外部短路的最大不平衡电流选用，求继电器动作电流：（2）灵敏度校验 ， 取， 代入： ， 保护满足要求。6.2.1.2 复合电压起动的过电流保护整定（1）参数整定；按躲过发电机额定电流整定： 继电器动作电流： 负序电压继电器动作电压，按躲过正常运行时的最大不平衡电压整定。据经验其动作电压一般为： ， 此处取为。接于线电压的低电压继电器动作电压按躲过电动机自启动和发电机失磁时的电压降低值整定，一般为：；继电器动作电压：时间继电器整定值为：（2）灵敏度校验 电流继电器： ；满足要求。 因为继电器是三相式的，接线变压器Y侧（高压侧）两相短路时，侧（低压侧）上有一相的电流等于三相短路电流，所以不用两相而用三相短路电流来校验。 负序电压继电器： ；满足要求。 低电压继电器：；满足要求6.2.1.3 过电压保护（动作电压根据定子绕组绝缘情况而定）整定一般按下式整定： ；动作时限选为0.5s6.2.1.4 调相运行时低压保护整定动作电压一般取为：；继电器动作电压为：动作时限按大于相邻元件保护的最大时限整定，取为9s。6.2.1.5 失磁保护整定动作时限选为0.5s（未设自同步）6.2.1.6 过负荷保护整定 动作电流按式： 继电器动作电流：动作时限是5s。6.2.1.7 定子回路单相接地保护整定电压继电器动作值取为： 6.2.2.主变压器的保护整定与校验6.2.2.1 纵差保护整定 从表5知6.3kV侧二次额定电流值较121kV侧大，故：选用6.3kV侧位基本侧（1）躲过外部短路故障时的最大不平衡电流 整定式为：（2）躲过变压器最大励磁涌流（3）按躲过电流互感器二次回路断线整定 根据以上数据取： 继电器动作电流：（4）纵差动保护灵敏系数校验： 为各种运行方式下变压器内部故障时，流经差动继电器的最小差动电流。系统最小运行下：110KV母线两相短路时,归算至6.3kV侧为24.77kA，6.3kV母线两相短路时，取=10.44kA。则：， 满足要求。表5 计算用的额定数据表计算数据名称各侧数据额定电压，kV 1216.3额定电流，A电流互感器变比电流互感器的接线方式Y二次侧额定电流，A6.2.2.2 瓦斯保护整定轻瓦斯按气体容量整定：重瓦斯按汽油流的流速整定：；（对导油管直径为）6.2.2.3 过负荷保护整定双绕组升压器装设在低压侧6.3kV，继电器动作电流： ，由此电流为线电流，转化为相电流来判断，