教材直岗拉卡水电站电气一次及发电机继电保护设计

摘

要

本论文主要对直岗拉卡水电站进行电气一次及发电机继电保护设计。直岗拉卡水电站的总装机功率为5×45=225MW,共四回110kv出线与系统相连。

电气一次部分,首先是根据所给出的原始资料拟定五种电气主接线方案.然后对这五种方案进行可靠性、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、母线、绝缘子等；最后再由经济性比较确定最终的电气主接线方案。

发电机继电保护的设计是对5台发电机进行保护保护类型的配置，保护的整定计算及校验，继电器的选型。论文还附有5张AutoCAD的图纸加以说明。包括电气主接线图、室外配电装置图、发电机保护的原理接线图、展开图、保护屏的布置及端子排接线图。

毕业设计的过程是一次将理论与实际相结合的过程,通过这次比较系统全面的进行设计之后，巩固和增强了电力系统学科主干课程的理解，树立了工程设计的观念，提高了电力系统设计的能力。关键词：电气主接线，短路电流计算，设备选型，继电保护

TheelectricdesignandgeneratorprotectionofZhiGangLaKahydro-electricpowerAbstract

ThedissertationmainlydesignstheprimarysystemandthegeneratorralayprotectionofZhiGangLaKahydro-electricpower..ThetotalpowerofZhiGangLaKahydro-electricpoweris5×45MW=225MW,connectingtosystemwith4outline.

Forelectricprimarysystem,firstlydrawup5draftsofmainconnectionlinesaccordingtothefirsthandinformationanddatum.Thencomparethe5draftsfromtheseaspectssuchasreliability,flexibilityandeconomy,andkeeptwomorereasonableplansthanothers.Theshortcircuitcurrentcalculationiscarriedon..Andmainelectricequipmentsincludingcircuitbreakers、disconnectors、bus、insulatoretcarechoosedaccordingtotheresultofshortcircuitcurrentcalculation.Finallytheeconomyofthesetwoplansarecomparedandmainelectricalconnectionplanisdetermined.

Generatorrelayprotectioncontainschoosingtheprotectionstyleofthe5generator,settingcalculationaswellastheverificationandconfirmrelaystyle.ThedissertationattachtofiveAutoCADdrawingsincludingthemainelectricconnection,outdoordistributionequipmentsetting,therelayprotectionofgenerator,thedecorationofprotectionscream.

Theprocessofthegraduationdesignisaprocessofcombiningthetheorywithpractice.Thecomprehensiveandsystemtrainingishelpfultoenhanceandconsolidatetheunderstandingandapplicationofthebranchcurriculumoftheelectricsubject,tosetuptheprojectideaandtoimprovetheabilityoftheelectricalsystemdesign.KEYWORDS:Mainelectricalconnection,shortcircuitcurrentcalculation,Equipmentselection,Generatorrelayprotection

前言

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）课题来源于青海省直岗拉卡水电站。主要针对直岗拉卡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。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、发电机保护的原理接线图、展开图、保护屏的布置及端子排接线图。故本论文属于典型的针对某工程进行最优设计的工程设计类论文。

通过本论文的研究，可以使直岗拉卡水电站安全可靠的在系统中运行，保证其持续可靠的供电。也能提高自己使用AutoCAD,word等软件的能力，培养出自己工程设计的观念，是对大学四年所学理论知识与实践的融合。

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。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。

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。

根据以上几点，对直岗拉卡水电站的主接线拟定以下几种方案。

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。

目录

前言

1

第一章电气主接线设计

2

1.1设计原则

2

1.2各方案比较

3

第二章厂用电设计

8

2.1厂用电设计原则

8

第三章短路电流计算

9

3.1对称短路电流计算

9

3.2非对称短路电流计算

19

第四章电器主设备选择

30

4.1对方案I的各主设备选择

30

4.2对方案Ⅱ的各主设备选择

44

第五章发电机继电保护原理设计及保护原理

46

5.1初步分析

46

5.2对F1的保护整定计算

47

5.3对F5的保护整定计算：

50

第六章计算机监控系统方案论证选择

54

6.1系统功能

54

6.2监控对象

56

6.3系统结构

56

小

结

58

致

谢

59

参考文献

60

附录Ⅰ

62

附录Ⅱ

63

参考文献

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。(2)灵活的Web数据库连接——通过服务器端脚本ActiveDataObjects(ADO)，可以很容易的在Web站点上建立丰富的数据库功能。(3)状态管理——可以用内置对象在每个用户每个应用和每个服务器基础上跟踪和管理应用的状态。(4)ActiveServerComponents——我们可以示例和使用可编程的组件。我们可以用VisualC++、VisualBasic,VisualJ++等工具创建这些组件。这使得我们能将Web应用和已存在的客户机/服务器系统联系在一起。此外，ASP还有如下特点：(1)无须compile编译，容易编写，可在服务器端直接执行；(2)使用普通的文本编辑器，如Windows的记事本，即可进行编辑设计；(3)与浏览器无关(BrowserIndependence),用户端只要使用可执行HTML的浏览器，即可浏览用ASP所设计的网页内容。由于ASP所使用的脚本语言(VBscript,JScript)均在Web服务器端执行，因此用户端浏览器不需要能够执行这些脚本语言；(4)ActiveServerPages的源程序，被传到客户浏览器的源程序不会被他人剽窃，也提高了程序的安全性；(5)可使用服务器端的脚本来产生客户端的脚本；(6)面向对象(Object-Oriented)因而可以避免所写。3.1.2用IIS作为Web服务器IIS(InternetInformationserver)是Microsoft公司开发的一种集Web，FTP和Gopher服务于一身的服务器，IIS提供Internet信息服务器应用程序接口(ISAP助扩展Web服务器的功能，并可通过ASP实现Web程序的快速开发，ASP支持服务器端JavaScript,VBScript,MicrosoftJava和ActiveXServerComponent。IIS包括MicrosoftIndexServer，可实现对本Web站点内容的全文检索以及SiteServerExpress用于分析站点访问的情况。IIS的管理功能是基于Windows2000Server的，可充分利用Windows2000Server提供的安全服务和目录服务。它的安全模型是以NTFS安全机制为基础的，这样利用资源管理器可以容易地管理使用IIS建立的Web站点的安全性。3.1.3几种数据库访问机制的比较在客户端使用普通浏览器，通过Internet或者Intranet访问网络数据库中的数据，已有多种解决方案，如传统的公共网关接口CGI方式、API方式、现在较常见的ADC方式和IDC方式等。Microsoft公司推出的基于ASP与ADO技术的网络数据库解决方案，代表着Windows网络数据库解决方案的新趋势。几种常见的访问数据库的接口技术：(1)公共网关接口CGICGI是Web服务器运行外部程序的规范，按照CGI编写的外部扩展程序可以处理客户端(通常是Web浏览器)输入的协同工作数据，完成客户端与服务器的交互操作，扩展服务器的功能，完成服务器本身不能完成的工作。外部程序执行时可以生成HTML文档，并将文档返回Web服务器。几乎所有的服务器软件都支持CGI，开发者可以使用任一种Web服务器内置语言编写CGI语句，其中包括广为流行的Pert语言，C,C++,VB,Delphi等。(2)服务器API服务器API一般作为一个DLL提供，是驻留在Web服务器中的程序代码，它可以象CGI那样扩展Web服务器的功能。API使Web开发者实现任何CGI可以实现的功能，增加面向用户，满足应用程序的特殊需求。常见的API有Microsoft公司的ISAPI,Netscape的NSAPIInformix公司的IUWCAPI。(3)ADOADO是位于ODBC和OLE数据库之上的高性能的数据访问接口。它提供了开放的数据操作对象模型，允许开发人员使用任何语言和统一的编程模式操作各种与ODBC和LEDB兼容的数据库，如Access,SQLServer,Oracle,Informix等。ASP与ADO技术相结合，建立和提供包含数据库信息的主页内容，通过执行SQL命令，让用户在浏览器中进行数据的查询、输入、修改、删除和更新等操作。并可利用VBScript或JScript等脚本语言来控制数据库的访问，实现查询结果的输出显示等功能。三种数据库访问机制比较如表3.10相比较而言，CGI接口应用灵活，开发工具丰富，功能范围广，技术相对成熟。CGI是一个大家都支持的规范，但是用CGI编程太复杂，一个简单的Select查询，用CGI来实现就需要上百条语句；CGI运行效率也不高，并且要求程序员必须熟悉HTML。再加上与平台有关的缺点，因而CGI会被新的规范所取代。性能种类CGIAPIADO实现的灵活性好好好编程的复杂度复杂复杂中等对程序员要求高高中等开发时间长长中等可移植性较好差好CPU负担重较轻较低平台有关性有关有关无关表3.1三种数据库访问机制对比表用Web服务器API编写的程序运行效率高，但是，用API编程比CGI还困难，对程序员的要求更高。并且API致命的弱点是，各API间没有互通性，用一种API编写的程序不能到另一种Web服务器上运行，限制了使用范围。尽管个别公司推出了基于API的开发工具，在一定程度上解决了API开发困难的问题，但仍存在弱点，与各自Web服务器捆绑的太死，缺乏通用性。3.1.4利用ASP与ADO访问Web数据库ASP与ADO技术相结合，实现Windows网络数据库访问的B/S结构，实际上也是三层模式C/S的一种。利用ASP与ADO技术访问数据库的具体方法如下：首先，选择一种支持ODBC的数据库，建立数据库和相应的数据表。其次，创建数据源名DSN(DataSourceName)操作如下:选择“控制面板”中的ODBC选项，再选择一种DSN(如SystemDSN)，然后单击“添加”按钮，选择相应数据库的驱动程序。选择“下一步”后，在择其对应的实际数据库名，即可完成。“创建一个新数据源”对话框中输入数据源名并选DSN是应用程序和数据库之间的桥梁，在程序中访问数据库时，将DSN传输给系统，接着，创建数据库链接，通过DSN访问实际数据库，并打开数据库。即使用“setMyConn=Server.Create0bject(“ADODB.Connection”)”语句创建链接，使用“MyConn.Open“数据源名””，语句打开数据库，并可同时指定访问该数据库的用户名和密码。方法如下:"MyConn.Open“数据源名”。然后，"username","password"。执行数据库的访问操作。对于简单的SQL命令，可以直接使用语句“SetRS=MyConnExecute("SQL命令)”实现;对于复杂的SQL命令串，可以通过连字符“&”连接起来，也可以用存储过程来实现。最后，是数据库的关闭和链接的关闭。分别通过两个简单的命令实现:RS.Close和MyConn.Close.3.1.5数据库管理系统(DBMS)的选择MicrosoftSQLServer是微软公司推出的网络数据库系统，它为在其上建立应用程序的开发者提供了一个优秀的关系数据库管理系统，目前常用的版本是SQLSever2000,SQLServer可以安装到MicrosoftWindowsNT/2000/Workstation/9x上，这是其它网络数据库系统所不具备的。因此，无论是基于MicrosoftWindowsNT