毕业设计(水电站电气主系统初步设计及防雷接地保护)

毕业设计(水电站电气主系统初步设计及防雷接地保护)XX学院毕业设计说明书题目：西藏满拉水电站电气主系统初步设计及防雷接地保护学生姓名：XXXXXXXXXXX学号：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX指导教师：专业年级：电气工程及其自动化所在班级：X级电气X班完成日期：XXXX年XX月XX日答辩日期：XXXX年XX月XX日XX大学XX学院X级电气X班摘要本论文主要对水电站进行电气主系统及防雷接地保护设计。首先是根据所给出的原始资料拟定六种电气主接线方案.然后对这三种方案进行可靠性、灵活性和经济性比较后，保留两种较合理的方案，对这两种方案进行短路电流计算；接着是根据短路电流计算结果进行主要电气设备的选型以及校验，包括断路器、隔离开关、互感器等；最后再由经济性比较确定最终的电气主接线方案。防雷接地保护的设计是对水电站的升压站进行防雷保护保护类型的配置，保护的整定计算及校验，避雷装置的选型。关键词：电气主接线，短路电流计算，设备选型，防雷保护XX大学XX学院X级电气x班AbstractThisthesismainlyonthemainelectricalsystemofhydropowerstationandthelightningproofgroundingprotectiondesign.Firstisgivenaccordingtotheoriginalmaterialoutsixmainelectricalwiringscheme.Thenthethreeschemesforreliabilityandflexibilityandeconomicalcomparison,retainthetwoofthesetwokindsofschemes,short-circuitcurrentcalculationscheme,Thenaccordingtoshort-circuitcurrentcalculationresultsaremainelectricalequipmentselectionandcalibration,includingbreaker,isolatingswitch,transformer,etc.Finallydeterminedbytheeconomicalcomparisonofthefinalauto-switchscheme.Lightningproofgroundingprotectiondesignofhydropowerstationistheboosterforlightningprotection,theprotectionconfigurationsettingcalculationandcalibration,avoidthunderdeviceselection.KEYWORDS:Mainelectricalconnection,shortcircuitcurrentcalculation,Equipmentselection,GeneratorrelayprotectionXX大学XX学院X级电气X班目录第一章前言??????????????????????????????1第二章电气主接线的设计?????????????????????????22.1原始资料及分析…………………….…22.2主接线的设计原则…………………….22.3发电机侧方案比较…………………….32.4升高压侧接线方案进行比较………....52.5确定主接线方案……………………..…6第三章短路电流计算???????????????????????????83.4方案系统正序阻抗网络等值图为：……………….....93.5计算书………………..…10第四章电气主设备选择??????????????????????????154.1其接线方式如下图：………………….154.2高压断路器的选择及校验……………154.3隔离开关的选择及校验………………184.4电流互感器的选择及校验……………204.5电压互感器的选择及校验……………234.6侧熔断器的选择侧熔断器的选择及校验……………25第五章防雷接地保护???????????????????????????285.1.发电站对直击雷的防雷措施………...285.2防雷保护装置………….285.3本设计的防雷保护方案………………285.4接地体（网）………….30第六章小结??????????????????????????????33第七章参考文献?????????????????????????????34第八章致谢??????????????????????????????35XX大学XX学院X级电气X班第一章前言能源是社会发展的重要的物质基础，随着社会生产的不断发展，人类使用能源不仅在数量上越来越多，而且在品种及构成上也发生了很大的变化。人类对能源质量也要求越来越高。电力是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位，是实现国家现代化的战略重点。电能也是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源。电能的发、变、送、配和用，几乎是在同时瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界发展规律。因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。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，火电的运行成本也较高，受锅炉和其他火电厂用电设备的影响，其资源利用率较低，一般热效率只有30%-50%左右。与之相比水电就有很多明显的优势。因此，关于电力系统水电站设计方面的论文研究就显得格外重要。本毕业设计（论文）课题来源于西藏满拉水电站。主要针对西藏满拉水电站在电力系统的地位，拟定本电厂的电气主接线方案，经过技术经济比较，确定推荐方案，对其进行短路电流的计算，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。并且对其发电机继电保护进行设计。XX大学XX学院X级电气X班第二章电气主接线的设计2.1原始资料及分析（1）原始资料西藏满拉水电站位于西藏年楚河上游日喀则地区江孜县内，水电站总装机容量4×5MW，多年平均发电量6.096×10KW/h,保证出力3.65MW，年利用小时数3048小时，电站水库为年调节水库，是一个以灌溉、发电为主，兼有防洪的综合性水利枢纽工程。满拉水电站是日喀则地区电网的主要电源，担任藏中电网的调峰、调频和事故备用任务。电站以110KV一级电压接入系统，一期出线2回，接到40km以外的江孜变电站，预留一回。发电机出口电压6.3KV。系统归算至110KV，母线侧短路电抗为X﹡∑=0.29。（2）对原始资料分析（1）工程状况通过对原始资料的分析可知，该电厂为一小型水电站。目前，按发电厂的容量划分：总容量在1000MW及以上，单机容量在200MW及以上的发电厂称为大型水电厂；总容量在200～1000MW，单机容量在50～200MW的发电厂称为中型水电厂；总容量在200MW及以下，单机容量在50MW及以下的发电厂称为小型水电厂。设计电厂为4×5MW小型电厂。该电厂承担腰荷。一般年利用小时数在5000h及以上的电厂承担基荷；年利用小时数在3000～5000h的电厂承担腰荷；年利用小时数在3000h以下的承担峰荷。设计电厂年利用小时数为3048小时，主要承担腰荷。因此，其主接线以供电可靠性高、供电调度灵活为主选择接线方式。（2）电力系统情况该电厂为重要水电站，在5?10年内不扩建。我国一般对35KV及以下电压电力系统采用中性点非直接接地系统，有称小电流接地系统。原始资料中发电机出口电压为6.3KV，故发电机采用非直接接地方式，目前，广泛应用的是经消弧线圈接地方式或经中性点接地变压器接地。（3）负荷情况发电机出口侧电压等级为6.3KV，经升压变压器变为110KV，主要承担距水电站40km外的系统，以2回输电线路送入系统。（4）其他环境条件等无具体要求，可按照理想条件设计。72.2主接线的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XX大学XX学院X级电气X班灵活、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。直岗拉卡水电站虽然是一个中小型水电站，但是由于担负了许多工业企业，及农业抗旱排涝等供电任务，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。主接线应满足可靠性、灵活性、经济性的要求。电气主接线是发电厂电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，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定有较大影响。因此，必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案，决定电压等级和出线回路数。在选择电气主接线时，应以下方面作为设计依据:1、发电厂在电力系统中的地位和作用2、发电厂、变电所的分期和最终建设规模3、负荷大小和重要性4、系统备用容量的大小（1）系统中需要有一定的发电机备用容量。（2）装有2台（组）及以上的主变压器的变电所，其中一台（组）事故断开，其余主变压器的容量应能保证该所70%的全部负荷。2.3发电机侧方案比较XX大学XX学院X级电气X班2.3.1扩大单元接线适用范围：系统有备用容量时大中型水电厂有2-3台发电机的情况优点：单元接线简单，开关设备少，操作简单。因不设发电机电压母线，发电机和变压器之间采用封闭母线，使得发电机和变压器侧短路几率和短路电流都减小。任何一个机组发生故障，都不影响供电可靠性。维护和检修也比较简单，调节灵活。厂用电供电较可靠和灵活。当发电机容量不大，且在系统备用容量允许时，可减少变压器台数和高压侧短路器数目，并节省配电装置占地面积。缺点：线路故障或维修时，变压器必须停运。变压器故障或维修时，线路必须停运。2.3.2单母线分段接线适用范围：110-220KV配电装置的出线回路数为3-4回时。优点：供电可靠性高，调度灵活，所有的断路器和隔离开关相对较少，检修和扩建方便。缺点：使用设备相对较多，配电装置复杂，投资较大，操作复杂容易发生误操作。2.3.3单母线接线适用范围：一般适用于一台发电机或一台变压器的110-220KV配电装置的出线回路数不超过两回。XX大学XX学院X级电气X班优点：接线简单，操作方便，设备少，经济性好，母线可延伸，便于扩建。缺点：可靠性差，故障或检修时，所有线路都要停运。调度不灵活，电源只能并列运行，不能分列运行，线路发生短路时，会产生较大短路电流。2.4升高压侧接线方案进行比较2.4.1单母线分段接线适用范围：110-220KV配电装置的出线回路数为3-4回时。优点：用断路器将母线分段后，对重要的负荷可以从不同的分段引出两个回路，由两个电源供电。当一段母线出现故障时，由断路器自动将故障切除，从而保证正常段母线安全不间断供电，减小故障停电范围。缺点：当母线和母线侧的隔离开关出现故障或检修时，该段回路都要停运。当出线为双回路时，会使架空线出现交叉。2.4.2内桥接线连接桥断路器接在线路断路器的内侧。适用范围：容量较小的变电所，并且变压器容量不经常切换或线路较长，故障率较低的情况。XX大学XX学院X级电气X班优点：1、高压断路器数量少，四回路只需三台断路器。2、线路的投入和切除比较方便。具有较高的经济性。缺点：1、变压器的投入和切除操作较复杂，需动作两台断路器，切换主变时一回线路需要暂时停运。2、出线断路器检修或者维护时，线路需要长时间停运。3、连接桥断路器检修时，两个回路需要解列运行。2.4.3单母线接线适用范围：110-220KV配电装置的出线回路数为3-4回时。优点：接线简单清晰，设备少，投资小，运行操作方便，便于扩建。缺点：灵活性差，任意原件出现故障或检修时，均使整个配电装置停运。2.5确定主接线方案XX大学XX学院X级电气X班XX大学XX学院X级电气X班第7页第三章短路电流计算3.1短路计算的必要性和目的供配电系统要求安全、可靠、不间断地供电，以保证生产和生活的需要。但是由于各种原因，难免出现故障，系统中最严重的故障就是短路。所谓短路，是指供配电系统正常运行之外的相与相或相与地之间的“短接”。短路发生的原因是多种多样的，主要有：1)电气设备存在隐患。如设备的绝缘材料自然老化、绝缘机械损伤、设备缺陷未发现和消除、设计安装有误等。2)运行、维护不当。如不遵守操作规程而发生误操作，技术水平低，管理不善等。3)自然灾害。如雷电过电压击穿设备绝缘，特大的洪水、大风、冰雪、地震等引起的线路倒杆、断线，鸟、老鼠及蛇等小动物跨越在裸露的导体之间等。由于短路后，电路的阻抗比正常运行时电路的阻抗小得多，因此短路电流比正常电流一般要大几十倍甚至几百倍。在大的电力系统中，短路电流可达几万安培甚至几十万安培。在电流急剧增加的同时，系统中的电压将大幅度下降。所以短路后果往往都是破坏性的，其主要危害大致有如下几方面：1)短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的其他元件损坏；2)短路时电压要骤降，严重影响电气设备的正常运行；3)短路时要造成停电事故，而且越靠近电源，短路引起停电的范围越大，给国民经济造成的损失也越大；4)严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列；5)单相对地短路，其电流将产生较强的不平衡磁场，对附近的通信线路、信号系统及电子设备等产生干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。由此可见，短路的后果是非常严重的。为保证电气设备和电网安全可靠地运行，首先应设法消除可能引起短路的一切原因。其次在发生短路后应尽快切除故障部分和快速恢复电网电压。为此，可采用快速动作的继电保护装置，以及选用限制短路电流的电气设备(如电抗器)等。短路电流计算的目的：为确保电气设备在短路情况下不致损坏，减轻短路危害和防止故障扩大，必须事先对短路电流进行计算。计算短路电流的具体目的是：1)选择和校验电气设备；2)进行继电保护装置的选型与整定计算；3)分析电力系统的故障及稳定性能，选择限制短路电流的措施；4)确定电力线路对通信线路的影响等。XX大学XX学院X级电气X班3.2短路电流计算的规定验算导体和电器时所用的短路电流，一般有以下规定：计算的基本情况1，电力系统中所有电源都在额定负荷下运行：2，同步电机都具有自动调整励磁装置：3，短路发生在短路电流为最大值的瞬间：4，所有电源的电动势相位角相同：5，正常工作时，三相系统对称运行：6，应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。计算容量应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景规划（一般考虑本工程建成后5~10年）。短路种类一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相接线短路较三相情况严重时，则应按严重情况进行校验。短路计算点在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。3.3发电机，变压器及系统的主要参数：''X?0.23，额定电压6.3kV??0.8?5d发电机参数：45MW，cos，变压器参数：2台，15MVA,Ud%?14%6.3／110KV系统线路参数：110kV出线2回，线路阻抗0.11／kmL=40km系统阻抗折算到110KV侧X*∑=0.293.4方案系统正序阻抗网络等值图为：XX大学XX学院X级电气X班阻抗网络等值图3.5计算书Sj?100MVAUj?6.3kV，Ij(6.3)?时，SjUjSn??9.17kA,取基准值：Uj?115kV，Ij(115)Sj＝Uj＝0.5kA,5MW功率因素为0.8的机组容量为;5?6.25MVA0.80X发电机F1~F4:X1=X2=3=X4=X''Sjd100?3.68Sn=0.23?6.25Ud%Sj14100????0.93XX100S10015n变压器B1~B2:5=6=''XX线路阻抗L1~L2:7=8=Xd×L=0.44×40=17.6系统阻抗X10：X9=X10=0.29对d1点进行短路计算：网络简化如下：XX大学XX学院X级电气X班d1阻抗网络等值图X11?X1//X2?3.68?1.842X12?X5?0.93X13?(X7//X8)?(X9//X10)?X1417.60.29??8.945223.68?X6?X3//X4?0.93??2.772继续简化上图：将★型化成△XX大学XX学院X级电气X班第11页d1网络简化图X15=X11=1.84X16?X12?X13?X12?X130.93?8.945?0.93?8.945??13.44X142.77X12?X140.93?2.77?0.93?2.77??4.11X138.945X17?X12?X14?短路点d1的电流标幺值111111????XX16X17=1.8413.444.11=0.85if=15短路点d1的电流有效值SjIf=if×100=0.85×3?6.3=7.19KA3Uj对d2点进行短路计算：网络简化如下：d2网络简化图X11?(X1//X2?X5)//(X3//X4?X6)?(3.683.682.77?0.93)//(?0.93)??1.385222X1217.60.29??8.945?(X7//X8)?(X9//X10)=22XX大学XX学院X级电气X班短路点d1的电流标幺值1111??XX12=1.3858.945=0.83if=11短路点d1的电流有效值SjIf=if×对100=0.83×3?115=0.415KA3Ujd3点进行短路计算：网络简化如下：d3阻抗网络等值图X11?X9?0.29X12?X7?17.6X13?X8?X10?0.29?17.6?17.89X14?(X1//X2?X5)//(X3//X4?X6)?(继续简化上图：将★型化成△3.683.682.77?0.93)//(?0.93)??1.385222XX大学XX学院X级电气X班d3网络简化图X15=X11=0.29X16?X12?X13?X12?X1317.6?17.89?17.6?17.89??61.12X141.385X12?X1417.6?1.385?17.6?1.385??20.05X1317.89X17?X12?X14?短路点d3的电流标幺值111111????XX16X17=0.2961.1220.05=3.96if=15短路点d3的电流有效值SjIf=if×100=3.96×3?115=5.96KA3UjXX大学XX学院X级电气X班第四章电气主设备选择及校验4.1其接线方式如下图：4.2高压断路器的选择及校验4.2.1高压断路器的选择及校验原则高压断路器是电气主系统中重要的开关电器。高压断路器主要功能是：正常运行倒换运行方式，把设备或者线路接入电网或者退出运行，起着控制作用；当设备或者线路发生故障时，能快速切除故障回路，保证无故障部分的正常运行，起着保护作用。高压断路器型式选择：本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号的断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。选择断路器时应满足以下基本要求：1.在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。2.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。在安全距离下，能保证运行和检修人员的安全。3.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。避免了不正常工作和故障的范围扩大化。3.应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。XX大学XX学院X级电气X班4.2.26.3KV侧断路器D1～D4的选择及校验（1）按额定电压选择：断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压，即（2）按额定电流选择断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流，即（3）据有关资料选择断路器如下（4）额定开断电流校验：短路电流If=7.19KASN10-10/1000断路器的额定开断电流＝20KA符合要求。（5）动稳定校验：冲击电流为：ish=2.55×If=2.55×7.19=18.34（KA）SN10-10/1000断路器的极限通过电流Ies=80(kA)ish<Ies符合动稳定要求（6）热稳定校验：假设不用考虑衰减过程：短路电流：If=20.08(kA)SN10-10/1000断路器的4秒热稳定电流：It=20(kA)I2t?It2t符合热稳定要求4.2.3110kV侧D5、D6断路器的选择及校验（1）按额定电压选择：断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压，即UN=110kV（2）按额定电流选择断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流，即IN?Imax?1.05SN/(UN)?1.05?10/3?110?0.055KA（3）据有关资料选择断路器如下XX大学XX学院X级电气X班（4）额定开断电流校验：短路电流If=0.415KASW4-110/1000断路器的额定开断电流为18.4KA符合要求。（5）动稳定校验：冲击电流为：ish=2.55×If=2.55×0.415=1.058（KA）SW4-110/1500断路器的极限通过电流Ies=55(kA)ish<Ies符合动稳定要求（6）热稳定校验：假设不用考虑衰减过程：短路电流：If=0.415（KA）SW4-110/1500断路器的5秒热稳定电流：It=21(kA)I2t?It2t符合热稳定要求4.2.4110kV母线侧D7～D9断路器的选择及校验（1）按额定电压选择：断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压，即UN=110kV（2）按额定电流选择断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流，即IN?Imax?1.05SN/(UN)?1.05?20/3?110?0.11KA（3）据有关资料选择断路器如下（4）额定开断电流校验：短路电流If=5.96KASW3-110G/1200断路器的额定开断电流为15.8KA符合要求。（5）动稳定校验：冲击电流为：ish=2.55×If=2.55×5.96=15.198（KA）XX大学XX学院X级电气X班KW4-110A/1500断路器的极限通过电流Ies=41(kA)ish?ies符合动稳定要求（6）热稳定校验：假设不用考虑衰减过程：短路电流：If=5.96（KA）SW3-110G/1200断路器的5秒热稳定电流：It=15.8(kA)I2t?It2t符合热稳定要求4.3隔离开关的选择及校验4.3.1隔离开关的选择及校验原则隔离开关是高压开关电器中使用最多的一种电器，它本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。刀闸的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。主要作用是：1)分闸后，建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的设备或线路与电源用一个明显断开点隔开，以保证检修人员和设备的安全。2)根据运行需要，换接线路。3)可用来分、合线路中的小电流，如套管、母线、连接头、短电缆的充电电流，开关均压电容的电容电流，双母线换接时的环流以及电压互感器的励磁电流等。4)根据不同结构类型的具体情况，可用来分、合一定容量变压器的空载励磁电流。选择隔离开关时应满足以下基本要求：1.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。避免发生事故2.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。3.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。能够满足各种需求4.隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。5.隔离开关的结构简单，动作要可靠。6.带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。4.3.26.3KV侧隔离开关G1～G4的选择及校验（1）按额定电压选择：隔离开关的额定电压不小于安装地点电网额定电压，即（2）按额定电流选择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XX大学XX学院X级电气X班（3）据有关资料选择断路器如下（4）动稳定校验：冲击电流为：ish=2.55×If=2.55×7.19=18.34（KA）SN10-10/1000隔离开关的极限通过电流Ies=80(kA)ish<Ies符合动稳定要求（5）热稳定校验：假设不用考虑衰减过程：短路电流：If=20.08(kA)SN10-10/1000隔离开关的4秒热稳定电流：It=20(kA)I2t?It2t符合热稳定要求4.3.3110kV侧G5、G6隔离开关的选择及校验（1）按额定电压选择：隔离开关的额定电压不小于安装地点电网额定电压，即UN=110kV（2）按额定电流选择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IN?Imax?(1?40%)SN/(3UN)?1.4?10/3?110?0.074KA（考虑变压器事故过负荷的能力40%）（3）据有关资料选择隔离开关如下（4）动稳定校验：冲击电流为：ish=2.55×If=2.55×0.415=1.058（KA）GW5-110GK/600隔离开关的极限通过电流Ies=50(kA)ish<Ies符合动稳定要求（5）热稳定校验：假设不用考虑衰减过程：短路电流：If=0.415（KA）XX大学XX学院X级电气X班第19页GW5-110GK/600隔离开关的5秒热稳定电流：It=14(kA)I2t?It2t符合热稳定要求4.3.4110kV母线侧G7～G10隔离开关的选择及校验（1）按额定电压选择：隔离开关的额定电压不小于安装地点电网额定电压，即UN=110kV（2）按额定电流选择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IN?Imax?(1?40%)SN/(3UN)?1.4?20/?110?0.147KA（考虑变压器事故过负荷的能力40%）（3）据有关资料选择隔离开关如下（4）动稳定校验：冲击电流为：ish=2.55×If=2.55×5.96=15.198（KA）GW5-110GK/600隔离开关的极限通过电流Ies=50(kA)ish<Ies符合动稳定要求（5）热稳定校验：假设不用考虑衰减过程：短路电流：If=5.96（KA）GW5-110GK/600隔离开关的4秒热稳定电流：It=14(kA)I2t?It2t符合热稳定要求4.4电流互感器的选择及校验4.41电流互感器的选择的选择及校验原则电流互感器是电力系统中很重要的一次设备，其原理是根据电磁感应原理而制造的，它的一次线圈匝数很少，通常采用单匝线圈，即一根铜棒或一根铜排。二次线圈主要接测量仪表或继电器的线圈，电流互感器的二次侧不能开路运行，当二次侧开路时，一次侧的电流全部用来激磁，这样会在二次侧感应出很高的电压，从而危及二次设备和人身的安全，也会造成电流互感器烧毁。其主要作用是:1、将很大的一次电流转变为标准的5安培或1安培；XX大学XX学院X级电气X班2、为测量装置和继电保护的线圈提供电流；3、使一次设备和二次设备进行隔离。电流互感器的参数选择1.技术条件正常工作条件——一次回路电流，一次回路电压，二次回路电流，二次回路电压，二次侧负荷，准确度等级，短路稳定性——动稳定倍数，热稳定倍数承受过电压能力——绝缘水平，泄露比2.环境条件环境温度，最大风速，相对湿度。二.型式选择35kV以下的屋内配电装置的电流互感器，根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。35kV以上配电装置一般采用油浸式绝缘结构的独立式电流互感器，在有条件时，如回路中有变压器套管，穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节约投资，减少占地。根据《电力工程电气设计手册》中规定电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6～20KV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35KV及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。一次回路电压：ug(一次回路工作电压)?un一次回路电流：Ig?max(一次回路最大工作电压)?I（原边额定电流）m准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。二次负荷：Sn?I2n?Z2n(VA)S2?I22n?Z2n动稳定：式中，ishmKdwKdw是电流互感器动稳定倍数。22It?（IK）?dzmt热稳定：Kt为电流互感器的1s热稳定倍数。XX大学XX学院X级电气X班4.4.26.3KV侧电流互感器CT的选择及校验一次回路电压：二次回路电流：UN?UNS=6.3KVIN?Imax?4SN/3?3UN?4?5000/3??6.3?610.87A根据以上两项，初选LA-10（700/5）式电流互感器其参数如下：动稳定校验：ish?ies?2I1NKes?2?700?90?89.08(KA)ish?2.55?If?2.55?7.19?18.34(KA)满足动稳定要求热稳定校验：(ImKm)2?I2t?7.192?1?62.568[(KA)2S](I1NKt)2?(700?50)2?1225[(KA)2S]满足热稳定要求综上所述，所选LA-10（700/5）屋内柜式电流互感器满足要求。4.43变压器110KV侧电流互感器CT的选择及校验一次回路电压：二次回路电流：UN?UNS?110KVS=110KVIN?Imax?4SN/3?3UN?4?10000/3?3?110?69.98A根据以上两项，初选LCW-110(100/5)户外独立式电流互感器其参数如下：动稳定校验：ish?ies?2ImKes?2?100?130?18.382(KA)XX大学XX学院X级电气X班ish?2.55?If?2.55?0.415?1.058(KA)满足动稳定要求热稳定校验：(ImKm)2?I2t?0.4152?1?0.172[（KA）2s](I1NKt)2?(100?75)2?56.25[(KA)2S]满足热稳定要求综上所述，所选LCW-110(100/5)户外独立式电流互感器满足要求。4.4.4、110KV母线侧电流互感器CT的选择及校验一次回路电压：二次回路电流：UN?UNS=110KVIN?Imax?4SN/3?UN?4?20000/3??110?139.97A根据以上两项，初选LAW-110(200/5)户外独立式电流互感器其参数如下：动稳定校验：ish?ies?2ImKes?2?200?130?36.764(KA)(KA)ish?2.55?If?2.55?5.96?15.198满足动稳定要求热稳定校验：(ImKm)2?I2t?5.962?1?35.52[（KA）2s](I1NKt)2?(200?75)2?225[(KA)2S]满足热稳定要求综上所述，所选LCW-110(200/5)户外独立式电流互感器满足要求。4.5电压互感器的选择及校验4.5.1电流互感器的选择的选择及校验原则电磁感应式的电压互感器,其工作原理与变压器相同，基本结构也是铁心和原、副绕组。特点是容量很小且比较恒定，正常运行时接近于空载状态。电压互感器本身的阻抗很小，一旦副边发生短路，电流将急剧增长而烧毁线圈。为此，电压互感器的原边接有熔断器，副边可靠接地，以免XX大学XX学院X级电气X班原、副边绝缘损毁时，副边出现对地高电位而造成人身和设备事故。测量用电压互感器一般都做成单相双线圈结构，其原边电压为被测电压（如电力系统的线电压），可以单相使用，也可以用两台接成V-V形作三相使用。实验室用的电压互感器往往是原边多抽头的，以适应测量不同电压的需要。供保护接地用电压互感器还带有一个第三线圈，称三线圈电压互感器。三相的第三线圈接成开口三角形，开口三角形的两引出端与接地保护继电器的电压线圈联接。正常运行时，电力系统的三相电压对称，第三线圈上的三相感应电动势之和为零。一旦发生单相接地时，中性点出现位移，开口三角的端子间就会出现零序电压使继电器动作，从而对电力系统起保护作用。线圈出现零序电压则相应的铁心中就会出现零序磁通。为此，这种三相电压互感器采用旁轭式铁心（10KV及以下时）或采用三台单相电压互感器。对于这种互感器，第三线圈的准确度要求不高，但要求有一定的过励磁特性（即当原边电压增加时，铁心中的磁通密度也增加相应倍数而不会损坏）。电磁感应式电压互感器的等值电路与变压器的等值电路相同。电压互感器实际上是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通φ，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。电压互感器将高电压按比例转换成较低电压，即100V，电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等；主要是电磁式的（电容式电压互感器应用广泛），另有非电磁式的，如电子式、光电式。电压互感器的运行情况相当于2次侧开路的变压器，其负载为阻抗较大的测量仪表。副边电流产生的压降和励磁电流的存在是电压互感器误差之源。电压互感器副边不能接过多的负载；且要求铁心不饱和(0.6-0.8T)。一.电压互感器的参数选择1.技术条件(1)正常工作条件——一次回路电压，一次回路电流，二次负荷，准确度等级，机械负荷等。(2)承受过电压能力——绝缘水平，泄露比距。二.环境条件环境温度，最大风速，相对湿度，海拔高度，地震烈度，空气湿度等方面。三.型式选择1.6～20kV配电装置一般采用油浸绝缘结构，在高压开关柜中或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压是，一般采用三相五住电压互感器。2.35～110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。110kV出线侧PT的选择《电力工程电气设计手册》，35-110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电式互感器，接在110KV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯，应尽量与耦合电容器结合。统一选用电容式电压互感器。35KV及以上的户外装置，电压互感器都是单相的出线侧PT是当首端有电源时，为监视线路有无电压进行同期和设置重合闸。XX大学XX学院X级电气X班准确度为:电压互感器按一次回路电压、二次电压、安装地点二次负荷及准确等级要求进行选择。4.5.26.3KV侧电压互感器的选择及校验UN?UNS?6.3KV选JSW-10式电流互感器其参数如下：4.5.3110KV侧母线电压互感器的选择及校验UN?UNS?110KV选JSW-10式电流互感器其参数如下：4.6侧熔断器的选择侧熔断器的选择及校验4.6.1熔断器选择及校验概述高压熔断器是一种保护电器，当其所在电路的电流超过规定值并经一定时间后，它的熔体熔化而分断电流﹑开断电路，熔断器主要用来进行短路保护,用来保护线路﹑变压器及电压互感器等设备。有的熔断器具有过负荷保护功能。熔断器由熔体﹑支持金属体的触头和保护外壳三部分组成。熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害。UI在本站中，熔断器只用于保护电压互感器，其只需按额定电压及断流容量（S＝3Nnbr）两项来选择。当短路容量较大时，可考虑在熔断器前串联限流电阻。电压互感器一次侧装设熔断器的作用主要是为了保护电压互感器本体各种短路故障。而110KV及以上的电压互感器一般采用串级绝缘结构，绝缘裕度大，内部线圈和绝缘引起事故的可能性较小，而外部引线采用硬连接，不易发生相间短路故障。此外，该系统均为中性点直接接地系统，每相互感器只有承受相电压的可能，不会承受线电压。另外，其二次通常装设自动过负荷小开关，不致因二次回路故障威胁互感器本体。所以110KV及以上的电压互感器一次侧不装设熔断器短路时各级保护设备之间应选择动作，其配合要求如下：XX大学XX学院X级电气X班熔断器与熔断器配合：一般按上、下级熔件正负误差叠加，并计及10%配合裕度计算配合级差。断路器与断路器配合：断路器过流脱扣器配合级差可取0.1~0.2s，即负荷断路器为瞬动。厂用变压器和低压侧无分支时，低压电源短路器可不装保护，则利用高压侧保护跳低压侧断路器，或仅装延时动作欠电压保护。断路器与熔断器配合：断路器与熔断器配合时，应将其保护曲线与熔断器曲线进行比较，以保证可能出现的各种短路电流下能选择行动作。4.6.26.3KV侧熔断器的选择及校验额定电压UN大于或等于电网的额定电压UNs额定电压选择：UN?UNS=6.3KV熔管的额定电流INft大于或等于熔体的额定电流INfs额定电流选择：INft≥INfs选用RN2-10/0.5型熔断器，其技术参数如下表：电流校验：额定开断电流INbr大于或等于冲击电流有效值IshINbr=50KA≥Ish=18.34KA，满足电流校验条件4.6.3110KV侧熔断器的选择及校验110KV及以上的电压互感器一次侧不装设熔断器。电压互感器一次侧装设熔断器的作用主要是为了保护电压互感器本体各种短路故障。而110KV及以上的电压互感器一般采用串级绝缘结构，绝缘裕度大，内部线圈和绝缘引起事故的可能性较小，而外部引线采用硬连接，不易发生相间短路故障。此外，该系统均为中性点直接接地系统，每相互感器只有承受相电压的可能，不会承受线电压。另外，其二次通常装设自动过负荷小开关，不致因二次回路故障威胁互感器本体。所以110KV及以上的电压互感器一次侧不装设熔断器4.7各种主要电气设备选择表格各主要电气设备选择结果一览表XX大学XX学院X级电气X班XX大学XX学院X级电气X班第五章防雷接地保护5.1.发电站对直击雷的防雷措施1.若有金属屋顶或屋顶上有金属结构时，将金属部分接地；2.若屋顶有钢筋混凝土结构，应将其钢筋焊接成网接地；3.若结构为非导电体屋顶采用避雷保护，避雷带网格为8~10m，每格10~20m设引下线接地；5.2防雷保护装置防雷保护装置是指能使被保护物体避免雷击,而引雷于本身,并顺利地泄入大地的装置。电力系统中最基本的防雷保护装置有:避雷针﹑避雷线﹑避雷器和防雷接地等装置。5.2.1避雷针避雷针由金属制成，其保护原理是当雷云放电时使地面电场畸变,在避雷针的顶端形成局部场强集中的空间以影响雷电先导放电的发展方向，使雷电对避雷针放电,再经过接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免受雷击。1、避雷针的设计一般有以下几种类型：①单支避雷针的保护；②两针避雷针的保护；③多支避雷针的保护；5.3本设计的防雷保护方案发电站的升压站是重要的电力枢纽,一旦发生雷击事故,就会造成大面积停电。一些重要设备如变压器等,多半不是自恢复绝缘,其内部绝缘如故发生闪络,就会损坏设备。发电站的雷害事故来自两个方面:一是雷直击升压站;二是雷击输电线路产生的雷电波沿线路侵入升压站。对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线。对雷电侵入波的防护的主要措施是阀式避雷器限制过电压幅值,同时辅之以相应措施,以限制流过阀式避雷器的雷电流和降低侵入波的陡度。为了防止升压站遭受直接雷击,需要安装避雷针、避雷线和辅设良好的接地网。装设避雷针(线)应该使升压站的所有设备和建筑物处于保护范围内。还应该使被保护物体与避雷针(线)之间留有一定距离，因为雷直击避雷针(线)瞬间的地电位可能提高。如果这一距离不够大，则有可能在它们之间发生放电，这种现象称避雷针(线)对电气设备的反击或闪络。逆闪络一旦出现,高电位将加到电气设备上，有可能导致设备绝缘的损坏。为了避免这种情况发生,被保护物体与避雷针间在空气中以及地下接地装置间应有足够的距离。SK?0.2Rch?0.1hSd?0.3RchXX大学XX学院X级电气X班在一般情况下，SK不应小于5m,Sd不应小于3m在对升压站进行保护时,采用等高避雷针联合保护要。因此，为了对本站覆盖,采用双支避雷针。被保护升压站总长50m,宽30m。查手册，母线架高5m,出线架高7.5m,所以升压站的长取60m,宽取40m,高取7.5m,避雷针的摆放如图所示。号避雷针号避雷针避雷针保护范围图下面计算式中：D为两个避雷针之间的距离；h为避雷针高度（m）；针之间的保护边缘最低点的高度(m)；hx被保护物体的高度（m）h；0为两个避雷bx为三个避雷针中相邻两个针之间保护的宽度(m)；p为高5.5h)度影响系数(当高度h?30m时,p=1,当30?h?120m时,p?D＝60(m)h0＝h－D(p=1)b＝1.5(h0－hx)x7p所以避雷针的高度h初步定为:26.5m一般两针之间的距离与针高之比D/h不宜大于5。D/h=60/26.5=2.27〈5XX大学XX学院X级电气X班验算:对保护的高度：h0＝26.5－60＝17.92m＞7.5m7由上可见,对保护物的高度是能满足要求的。对保护宽度:bx＝1.5(h0－hx)＝1.5(17.92－7.5)＝15.6＞15m由此可见,对保护物的宽度是能满足要求的。所以,避雷针针是满足要求的。即高度选为26.5m的双支等高避雷针能保护整个升压站。5.4接地体（网）5.4.1接地装置的一般规定无论是工作接地还是保护接地，都是经过接地装置与大地连接，接地装置包括接地体和接地线两部分。1.各种接地装置应利用直接埋入地中或水中的自然接地极，并设置将自然接地极和人工接地极分开的测量井。发电厂除利用自然接地极外，还应敷设人工接地极。2.当利用自然接地极和引外接地装置时，应采用不少于两根导体在不同地点与接地网相连接。5.4.2接地装置的防腐蚀设计，应符合下列要求：a)计及腐蚀影响后，接地装置的设计使用年限，应与地面工程的设计使用年限相当。b)接地装置的防腐蚀设计，宜按当地的腐蚀数据进行。c)在腐蚀严重地区，敷设在电缆沟中的接地线和敷设在屋内或地面上的接地线，宜采用热镀锌，对埋入地下的接地极宜采取适合当地条件的防腐蚀措施。接地线与接地极或接地极之间的焊接点，应涂防腐材料。5.4.3发电厂电气装置中下列部位应采用专门敷设的接地线接地。a)发电机机座或外壳，出线柜、中性点柜的金属底座和外壳，封闭母线的外壳；b)110kV及以上钢筋混凝土构件支座上电气设备的金属外壳；c)箱式变电站的金属箱体；d)直接接地的变压器中性点；e)变压器、发电机、高压并联电抗器中性点所接消弧线圈、接地电抗器、电阻器或变压器等的接地端子；f)GIS的接地端子；g)避雷器，避雷针、线等的接地端子。5.4.4在永冻土地区可采取下列措施：a)将接地装置敷设在溶化地带或溶化地带的水池或水坑中；XX大学XX学院X级电气X班b)敷设深钻式接地极，或充分利用井管或其他深埋在地下的金属构件作接地极，还应敷设深度约0.5m的伸长接地极；c)在房屋溶化盘内敷设接地装置；d)在接地极周围人工处理土壤，以降低冻结温度和土壤电阻率。5.4.5本设计的接地方案人工接地极，水平敷设的可