电气自动化毕业设计--水电站一次继电保护

＝39.194＋33.682＝72.876kA =23.445+20.774=44.219Ka
短路电流热效应计算：
＝ 其中t取4s
=
=2442.920k
三相短路电流计算成果汇总见附录Ⅱ：
3.2
该系统的负序阻抗与正序阻抗图相比只是发电机出口端的负序阻抗是正序阻抗的1.45倍，故负序阻抗如下[3]：
图3-8负序阻抗网络图
该系统的零序阻抗为 ，由原始资料可知线路的零序阻抗为1.1235，故其零序阻抗图为：
图3-9零序阻抗网络图
（一）正序网络的变换[4]
短路 点等效后的正序阻抗图为：
图3-10 点正序阻抗网络图
短路 点等效后的正序阻抗图为：
图3-11 点正序简化图
短路 点等效后的正序阻抗图为;
图3-12 点正序简化图
(二).负序网络的变换
2.单相短路电流
正序电流的标么值
正序电流的有名值
两相短路电流
3.两相接地短路电流
正序电流的标么值
正序电流的有名值
两相接地短路电流
(二) 点短路
正序综合阻抗
负序综合阻抗
零序综合阻抗
1.单相短路电流
正序电流的标么值
正序电流的有名值
单相短路电流
2.单相短路电流
正序电流的标么值
正序电流的有名值
两相短路电流
3.两相接地短路电流
毕业设计
题目直岗拉卡水电站电气一次及
发电机继电保护设计
专业电气自动化
班级01
学生段前锋
指导教师朱思斯
2011年3月
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。
图1-1电气主接线方案Ⅰ
方案Ⅱ
本方案采用了两个扩大单元接线和一个单元接线与110kv侧直接相连。110kv侧为单母分段带专用旁路断路器的旁路母线接线方式。其特点是：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现，简化了高压侧接线和布置，使整个电气接线设备较省。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。其110kv侧的单母分段带专用旁路断路器的母线接线方式中,由于增加了分段其全厂停电的可能性为0，且任一台断路器检修时都不会引起停电，其供电可靠性较高
再化简为：
图3-19 点零序简化图
短路 点等效后的零序阻抗图为：
图3-20 点零序简化图
短路 点等效后的零序阻抗图为：
图3-21 点零序简化图
再化简得：
图3-21 点零序简化图
不对称短路电流计算
（一） 点短路
正序综合阻抗
负序综合阻抗
零序综合阻抗
1.单相短路电流
正序电流的标么值
正序电流的有名值
单相短路电流
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。
图3-3 网络简化图
再化简得：
图3-4 网络简化图
三相短路电流周期分量计算：
系统A侧：
B侧（ ）的计算电抗为
由计算电抗查水轮机短路电流运算曲线得：
10.5kV侧额定电流为：
因此：
C侧（ ）的计算电抗为：
由计算电抗查短路电流运算曲线得：
其10.5kV侧的额定电流为：
因此：
所以， 点的三相短路电流为：
点三相短路冲击电流 及全电流最大有效值 计算:
第二章 厂用电设计
2.1
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。
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。
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。
图1-3电气主接线方案Ⅲ
方案Ⅳ
本方案采用了两个扩大单元接线和一个单元接线，110kv侧采用了单母接线的方式，此种接线虽然接线方式简单，投资很少，但是其供电可靠性大大降低，其母线一旦出现故障就会造成全厂停电，严重影响了持续供电。
图1-4电气主接线方案Ⅳ
方案Ⅴ
本方案采用了一个发电机单母接线和两个单元接线，1110kv侧采用双母接线的方式。发电机单母接线使主变压器数量减少，投资节省，接线简单明了，运行方便，但是发电机电压配殿装置元件多，增加检修工作量，母线或与母线所相连的隔离开关故障或检修时，三台发电机都要停电，可靠性及灵活性较差。
图1-2电气主接线方案Ⅱ
方案Ⅲ
本方案采用了两个扩大单元接线，一个单元接线，110kv侧采用了双母带旁母的接线方式。此种接线方式大大提高了供电的可靠性，但是由于有了专用的旁路母线，多装了价高的断路器和隔离开关，大大增加了投资，此种接线方式对于供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的，但是对于供电可靠性要求不是很高的中小型水电站来说不是很适用。
26.498
(3)总的冲击电流 及全电流 为：
＝55.779＋71.200＝126.979KA
=33.3666+35.608=68.974KA
点短路电流热效应计算：
＝ 其中t取4S
=
=6491.953k
点短路电流计算.
网络简化如下，并结合其正序阻抗图得，
图3-5 点正序阻抗网络图
＝
三相短路电流周期分量计算：
图1-5电气主接线方案Ⅴ
综合分析上述五种方案，再结合该水电站为中小型水电站的实际情况，拟定的主接线应以经济性为主，但其可靠性也需要考虑，方案一和方案二最能满足这两项要求，故最终选定方案一和方案二为最终比较方案。方案Ⅰ的可靠性比方案一高，如果在投资相差不多的情况小应该首选方案Ⅰ，如果在方案Ⅱ比方案Ⅰ投资低较多则从经济性的角度出发应选择方案Ⅱ。
因此：
C侧 的计算电抗为：
由计算电抗查水轮机短路电流运算曲线得：
10.5kV侧的额定电流为：
因此：
所以， 点的三相短路电流为：
点三相短路冲击电流 及全电流最大有效值 计算：
A侧和B侧采用远离发电厂地点，故 ＝1.80， ＝0.97
＝ ＝
C侧采用发电机机端，故 ＝1.90， ＝0.93
＝ ＝
所以，总的 和 为：
= =
= 7.426
短路电流热效应计算：
＝ 其中t取4s
=
=202.001k
对 点短路电流计算：
网络简化如下图，并结合其正序阻抗图，得：
图3-6 正序阻抗网络等值图
＝
继续简化得：
图3-7 网络简化图
三相短路电流周期分量计算：
系统A侧：
B侧（ ）的计算电抗为：
由计算电抗查水轮机短路电流运算曲线得：
10.5kV侧的额定电流为：
正序电流的标么值
正序电流的有名值
两相接地短路电流
短路 点等效后的负序阻抗图为：
图3-13 点负序阻抗等值图
再简化得,
图3-14 点负序简化图
短路 点等效后的负序阻抗图为：
图3-15 点负序简化图
短路 点等效后的负序阻抗图为：
图3-16 点负序简化图
再化简得：
图3-17 点负序简化图
（三）零序网络的变换：
短路 点等效后的零序阻抗图为：
图3-18 点零序简化图
系统A侧：
B侧（ ）的计算电抗为：
由计算电抗查水轮机短路电流运算曲线得：
其110kV侧得额定电流为：
因此：
C侧（ ）的计算电抗为：
由计算电抗查水轮机短路电流运算曲线得：
其110kV侧得额定电流为：
因此：
所以， 点的三相短路电流为：
点三相短路冲击电流 及全电流最大有效值 计算：
因为 点在发电厂高压侧母线上，所以 ＝1.80， ＝0.97
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。