孟加拉国电站电气主系统控制及保护设计概要

晨风电气有限公司见习论文设计题目：孟加拉国电站电气主系统控制及保护设计见习生：指导老师：完成日期：目录摘要 (1)0引言 (1)1孟加拉国电站电气系统的控制论述 (1)2设备的选型 (6)2.1电气设备的一般选型条件 (6)2.2系统母线的选型 (9)2.3变压器的选型 (10)2.4断路器的选型 (12)2.5电流互感器的选型 (14)2.6电压互感器的选型 (16)2.7 避雷器、隔离开关、熔断器以及电力电缆 (17)3总结 (18)参考文献 (19)孟加拉国电站电气主系统控制及保护设计晨风电气公司研发处摘要：对孟加拉国电站电气主系统控制部分作一个具体分析，包括从发电机组出线到最终并网之间的电气部分，经过系统分析后再对各元器件及特定部分电路的特点进行具体的有选择性的保护，如主变差动保护、过压保护、温度保护、过负荷保护等等。

关键词：系统控制继电保护设备选型0引言孟加拉国电站项目是我们晨风电气公司继生产国内黄白茨乌海电站电气部分之后引进的一个国外电站电气部分生产项目，经过对乌海电站的设计与生产现在我们公司在电站的设计及生产技术上已经逐渐成熟，为了得到电站用户更加满意的回馈，我们还是从用户的需求出发，对整个电气系统进行控制分析和保护设计，希望经过不断研讨，能在时间与质量上可以更好的把握，为公司以后类似项目的引入与生产增加一定的实力。

1孟加拉国电站电气系统的控制论述电力系统中一般可根据系统的网络结构、设备类型等分成几个层次的模块。

孟加拉国电站电气部分总的控制系统可大致的分为4个部分，分别为：1、机组到母线的机组出线部分，该部分是电气主接线的根源，由发电机组发出的电能经断路器汇流入系统母线；2、母线到厂内的厂用电的线路部分，该部分由母线降压后主要传输厂内各设备所需的电能供应；3、母线到主变之间的出线部分，本部分将母线的稳定电压传输到系统主变压器进行升压输电；4、主变到并网之间的高压部分，从主变压器升压后经限流电抗器以及电容补偿装置进行并网。

主要包括设备介绍，控制及保护原理和其用途等进行分析，下面分别对上述四部分控制系统进行论述：机组到母线间主要设备包括发电机、电压调整器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、中性点接地变压器以及熔断器等。

该部分首先是由厂内的直流蓄电池对黑启动柴油发电机供电进行启动，接着由该电机提供源动力来启动机组发电进而使机组进入发电阶段。

因为发电机的输出电压受多种因素影响，所以发电机组并联一电压调整器AVR来对电机的输出电压进行校正，在对发电机的保护和监测方面则有中性点接地变压器、互感器、熔断器以及断路器。

互感器可以监测进母线前的电压电流值，还可以起一定的保护作用。

接地变压器和熔断器则主要起保护作用。

断路器的主要用途就是在检修电机时能够消弧断电以保证设备的安全。

母线到厂内的厂用的线路部分的主要设备包括断路器、隔离开关、变压器、电流互感器以及线缆等。

由母线出来经电流互感器到站用变压器到低压侧电流互感器到断路器，其作用主要是站用变压器将母线11KV的电压等级降为0.415KV 的厂用电，两套电流互感器则是为了监测和保护站用变压器两侧的设备，两断路器能够使该部分回路跳出故障和安全检修，断路器两端的隔离开关则是为了对断路器的安全检修而设置的。

母线到主变之间的出线部分的主要设备包括断路器、电压互感器、电流互感器、避雷器、接地开关、隔离开关以及线缆等。

该部分的断路器属主变进线侧的断路器，主要对主变起保护作用（包括故障保护与检修保护），隔离开关的作用同上，避雷器和接地开关则是为了保护线路防止遭受雷击和短路，电流互感器和电压互感器则对进入主变前的电流及电压进行监测和对线路及设备起一定的保护作用。

主变到并网之间的高压部分的主要设备包括主变压器、电流互感器、断路器、电压互感器、接地开关、避雷器以及线缆等。

主变内主要包括零序电流保护、避雷保护、气隙保护等，主变高压侧包含有电压与电流互感器的各保护，还有断路器两侧的接地保护。

断路器出线侧经电抗器并网，相当于在进网前连入了一个大电感，从而起到限制短路电流的作用，相当于限流电抗器，在并网后的每相均增加电容补偿与避雷保护，能够起维持线路电压，改善线路参数，提高线路的静态稳定的作用。

2 设备的选型2.1 电气设备的一般选型条件由于各种电气设备的具体工作条件并不完全相同，所以，它们的具体选择方法也不完全相同，但基本要求是相同的。

即，要保证电气设备可靠的工作，必须按正常工作条件选择，并按短路情况校验其热稳定和动稳定。

1．按额定电压选择电气设备的额定电压N U 就是其铭牌上标出的线电压，另外还规定有允许最高工作电压alm U 。

由于电力系统负荷的变化，调压及接线方式的改变而引起功率分布和网络阻抗变化等原因，往往使得电网某些部分的实际运行电压高于电网的额定电压Ns U ，因此，所选电气设备的允许最高工作电压alm U 不得低于所在电网的最高运行电压sm U ，即alm U ≥sm U对于电缆和一般电器，alm U 较N U 高10%15%，即alm U =(1.1 1.15) N U而对于电网，由于电力系统采取各种调压措施，电网的最高运行电压sm U 通常不超过电网额定电压Ns U 的10%，即sm U ≤1.1Ns U可见，只要N U 不低于Ns U ，就能满足alm U ≥sm U ，所以，一般可按下式选择N U ≥Ns U2．按额定电流选择电气设备的额定电流N I 是指在额定环境条件下（环境温度，日照，海拔，安装条件等）下，电气设备的长期允许电流。

经综合各种条件修正后的长期允许电流al I 不得低于所在回路在各种可能运行方式下的最大持续工作电流max I ，即al I =N maxKI I A ≥（） 式中 K ——综合修正系数，为有关修正系数的乘积；max I ——电气设备所在回路的最大持续工作电流，可按参考原则数据进行。

当仅计及环境温度修正时，K 值的计算如下。

对于裸导体和电缆对于电器 40C 60C θ︒〈≤︒时， K=1--400.018θ⨯（）0C 40C θ︒〈≤︒时， K =1+40-0.0θ⨯（） 0C θ〈︒时， K =1.2 式中 θ——实际环境温度，按统计可得；al θ——裸导体或电缆芯正常最高允许温度，裸导体的al θ一般为70C ︒；电缆芯的al θ与电缆结构有关，其值在C ︒5090间。

3．选择设备的种类和型式（1）应按电器的装置地点，使用条件，检修和运行等要求，对设备进行种类（如户内或户外型电器）和型式的选择。

（2）除上述考虑海拔，当地实际环境温度的影响外，尚需考虑日照，风速，履冰厚度等环境条件的影响。

当超过一般电气设备的使用条件时，应向制造部门提出特殊订货要求，并采取相应措施。

4．短路电流的计算条件为使所选电器具有足够的可靠性，经济性和合理性，并在一定时期内能适应系统发展的需要，作为校验用的短路电流应按下述条件确定。

（1） 容量和接线；（2） 短路种类；（3） 短路计算点。

5．短路计算时间校验电气设备的热稳定和开断能力时，必须合理的确定短路计算时间。

（1）校验热稳定的短路计算时间k t 。

即计算短路电流热效应k Q 的时间，由下式确定k t ()pr ab pr in a t t t t t =+=++式中 pr t ——后备继电保护动作时间；ab t ——断路器全开断时间；in t ——断路器固有分闸时间；a t ——断路器开断时电弧持续时间。

（2）校验开断电器开断能力的短路计算时间b r t 。

开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流，故b r t 由下式确定br 1t pr in t t =+式中 1pr t ——主继电保护动作时间。

6．热稳定和动稳定校验（1）热稳定校验。

热稳定就是要求所选的电气设备能承受短路电流所产生的热效应，在短路电流通过时，电气设备各部分的温度（或发热效应）应不超过允许值。

1）导体和电缆满足热稳定的条件为min S S ≥式中 S ——按正常工作条件选择的导体或电缆的截面积；m i n S ——按热稳定确定的导体或电缆的最小截面积。

2）电器满足热稳定的条件为2t K I t Q ≥式中 t I ——制造厂规定的允许通过电器的热稳定电流；t ——制造厂规定的允许通过电器的热稳定时间；K Q ——短路电流通过电器时所产生的热效应。

（2）动稳定效应。

动稳定就是要求电气设备能承受短路冲击电流所产生的电动力效应。

1）硬导体满足动稳定的条件为max al σσ≥式中 al σ——导体材料最大允许应力；m a x σ——导体最大计算应力。

2）电器满足动稳定的条件为es sh i i ≥式中 es i ——电器允许通过的动稳定电流幅值；i——短路冲击电流幅值。

sh2.2系统母线的选型1．母线材料，截面形状和布置方式的选择（1）材料一般情况下采用铝母线；在持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机和变压器出口处，以及污秽对铝有严重腐蚀而对铜腐蚀较轻的场所，采用铜母线。

（2）截面形状在35KV及以下持续工作电流在4000A及以下的屋内配电装置中，一般采用矩形母线，当电路的工作电流超过最大截面的单条母线的允许截流量时，每相可用2—4条并列使用；在35KV及以下持续工作电流为4000—8000A的屋内配电装置中，一般采用槽型母线；矩形和槽型母线也常用于是10KV及以下的屋外母线桥；35KV及以上的屋外配电装置，可采用钢芯铝绞线；110KV及以上持续工作电流在8000A以上的屋内，外配电装置，可采用管型母线。

（3）布置方式钢芯铝绞线和管型母线一般采用三相水平布置。

矩形和双槽型母线常见布置方式有三相水平布置和三相垂直布置。

2．母线的截面选择各种配电装置中的主母线及长度在20米以下的母线，一般均按所在回路的最大持续工作电流选择。

θ、实际环境温度θ、海拔等因素其中K为与母线长期发热允许最高温度alθ=+70C︒并且不计日照时有关的综合修正系数。

如果仅计及环境温度修正，当al可得：K=I，需计及可能的过负荷及检修或故障母线所在回路的最大持续工作电流max时由别的回路转移过来的负荷。

3．电晕电压校验导体的电晕会产生如下不利的影响：○1使周围空气强烈游离，降低空气的绝缘强度，使绝缘子容易发生闪络，过电压时相间容易被击穿；○2在电晕的范围内进行着化学反应，形成臭氧和氮的氧化物。

臭氧会使配电装置中的金属结构氧化，氮的氧化物与水合成硝酸，对有机绝缘材料和金属有侵蚀作用；○3电晕引起电能损失(消耗在使带电空气质点的运动上和发光上)；○4电晕有特殊的噪音和破裂声，使运行人员难以用视觉检查设备的工作情况；○5电晕会产生无线电干扰。

63KV 及以下的系统，因电压较低一般不会出现全面电晕，所以不必校验。