小漩水电站电气一次及同期系统设计 (1).doc

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摘要

水电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，起着生产和输送电能的作用。

电气主接线是发电厂的主要环节，电气主接线拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是水电站电气部分投资大小的决定性因素。

本次设计水电站电气一次及同期系统。

首先根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择220KV电压等级的接线方式，选取灵活的最优接线方式。

其次，进行短路电流计算，根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲击电流，并根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择并进行校验，然后进行厂用电设计计算。

最后根据同期原理设计水电站同期系统并选配相应的元器件。

关键词:

电气主接线，短路电流；电气设备，厂用电，同期系统

ABSTRACT

Hydropowerisanimportantpartofthepowersystem,whichdirectlyaffectstheentirepowersystemsecurityandeconomicoperation,playsaroleintheproductionanddistributionofelectricalenergy.

Thedesignoftheelectricalstationonceandsynchronizationsystem.First,accordingtothemainterminalofeconomical,reliableandflexibleoperation220KVvoltagelevelrequiredtoselectconnectionmode,selecttheoptimalflexiblewiring.Secondly,theshort-circuitcurrentcalculation,accordingtotheshortcircuitpointwerecalculatedforeachpointofimpactofcurrentsteadystatecurrentandshort-circuit,andaccordingtothevoltageleveloftheratedvoltageandmaximumcontinuousoperatingcurrentforequipmentselectionandverified.Then,theauxiliarypowerdesigncalculations.Finally,accordingtothesameprincipleofsynchronizationsystemdesignofhydropowerstationandselectthecorrespondingcomponents.

Keywords:

theelectricitymainwiring,theshort-circuitcurrent,electricity

目录

前言 7

第一章电气主接线设计 8

1.1电气主接线 8

1.1.1电气主接线设计的原则 8

1.1.2电气主接线的设计程序 9

1.1.3主接线形式的选择 12

1.2主变压器的选择 13

第二章短路电流的计算及负荷计算 15

2.1短路电流计算的目的和条件 15

2.1.1短路电流计算的目的 15

2.1.2短路电流的计算条件 16

2.2短路时间的计算 16

2.3等效电路阻抗及短路电流的计算 18

第三章电气主设备的选择与校验 25

3.1导体和电气设备选择的一般条件 25

3.1.1一般原则 25

3.1.2短路状态热稳定和动稳定的校验 26

3.2设备的选择及校验 27

3.2.1高压断路器 27

3.2.2隔离开关 30

3.2.3电流互感器 30

3.2.4电压互感器 31

3.2.5导线 32

3.2.6熔断器 33

3.2.7避雷器 33

3.2.8支柱绝缘子 33

3.2.9穿墙套管 34

3.2.10消弧线圈 34

第四章厂用电设计 35

4.1厂用电系统设计原则 35

4.2厂用电系统的特点 35

4.2.1厂用电电压 35

4.3厂用电计算 36

4.3.1厂用电负荷计算 36

4.3.2厂用电接线图 37

第五章同期系统设计 38

5.1.1同期原理概述 38

5.1.2同期系统设计研究状况 38

5.2同期原理图 40

5.3系统硬件配置图 41

5.4同期系统流程 42

5.4.1导前时间 42

5.4.2准同期条件 43

5.4.3均频控制 43

5.4.4均压控制 43

5.5软件模块设计 44

5.5.1程序判别方法 44

5.5.2计算电压 44

5.5.3计算频率、滑差 44

5.5.4计算角加速度差 45

5.5.5计算相位 45

5.5.6计算相位差 45

结束语 47

致谢语 48

参考文献 49

前言

电能是现代工业生产的主要能源和核心动力。

电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。

因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。

本次设计为小漩电站电气一次及同期系统部分初步设计，分为电气主接线设计、短路电流计算、电站主设备选择、厂用电设计、同期系统设计等四部分。

所设计的内容力求概念清楚，层次分明。

从主接线、短路电流计算、主要电气设备选择等几方面对变电站设计进行了阐述，并绘制了电气主接线图、厂用电接线图、同期系统控制原理图、硬件配置图。

由于本人水平有限，错误和不妥之处在所难免,敬请各位老师批评指正。

第一章电气主接线设计

1.1电气主接线

电气主接线是发电厂、变电所的设计主体。

采用何种形式的接线，与电力系统原始资料，发电厂、变电所本身的可靠性、灵活性、经济性的要求密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定都有较大的影响。

因此，主接线的设计必须根据电力系统、发电厂或变电站的具体情况，全面分析，正确地处理好各方面的关系，合理地选择主接线方案。

1.1.1电气主接线设计的原则

电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以技术规定、标准为准绳，结合实际情况，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，尽可能的节省投资，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、经济、美观的原则。

在设计的过程中，将根据国家经济发展及电力负荷增长率的规划，给出所设计变电所的容量、机组台数、电压等级、出线回路数、主要负荷要求、电力系统参数和对电厂的具体要求，以及设计的内容和范围。

设计的主接线应满足供电可靠、灵活、经济、留有扩建和发展的余地。

设计时，在进行论证分析阶段，更应合理的统一供电可靠性与经济性的关系，以便使设计的主接线具有先进性和可行性。

1.1.2电气主接线的设计程序

设计步骤和内容如下：

1）．对原始资料分析：

（1）工程情况，包括设计规划容量（近期、远景），变压器容量及台数，最大负荷利用小时数极可能的运行方式等。

（2）电力系统情况，包括电力系统近期及远景发展规划（5-10年），变电站在电力系统中的位置（容量位置和地理位置）和作用，以及与电力系统连接方式和各级电压中性点接地方式等。

（3）变压器的中性点接地方式与电压等级、单向接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响系统供电的可靠性。

2）．对电气主接线的基本要求：

对电气主接线的基本要求，概括的应包括可靠性、灵活性和经济性三方面。

（1）可靠性

在分析电气主接线可靠性时，要考虑变电站在系统中的地位和作用、用户的负荷性质及类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。

（a）电站在电力系统中的地位和作用。

变电站是电力系统的重要组成部分，其可靠性应与系统相适应。

此次设计的110kV变电所在10kV电压级有近区负荷，容量不大，此时10KV电压即宜采用供电可靠性较高的母线接线方式，以便适应近区各类负荷对供电可靠性的要求。

（b）负荷性质和类别。

负荷按其重要性有Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类之分。

（c）设备的制造水平。

电气设备制造水平决定的设备质量和可靠程度直接影响着电气主接线的可靠性。

（d）长期实践运行经验。

（2）灵活性

电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。

灵活性包括以下几个方面：

（a）操作的方便性。

电气主接线应该在满足可靠性的条件下，结线简单，操作方便，尽可能使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不致在操作过程中出差错。

（b）调度的方便性。

电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便的改变运行方式，并且在发生事故时，要能尽快的切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多的影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。

（c）扩建的方便性。

对将来要扩建的变电站，其主接线必须具有扩建的方便性，应留有发展扩建的余地。

（3）经济性

在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。

通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。

经济性主要从以下几方面考虑：

（a）节省一次投资。

主接线应简单清晰，并要适当采用限制短路电流的措施，以节省开关电器数量、选用廉价的电器或轻型电器，以便降低投资。

（b）占地面积小。

（c）电能损耗少。

在变电站中，电能损耗主要来自变压器，应经济合理的选择变压器的形式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。

（d）负荷情况，包括负荷的性质、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。

对电力的负荷不仅应有短期负荷预测，还应有中长期负荷预测，对电力负荷预测的准确性，直接关系着变电站电气主接线设计成果的质量，一个设计应能经受当前及较长远时间（5-10年）的检验。

1.1.3主接线形式的选择

1）220kV电压等级主接线的确定

方案1：

单母线接线

方案2：

单母线分段

方案3：

单母线带旁路

单母线接线：

接线简单清晰，设备少、投资低，操作方便，便于扩建，也便于采用成套配点装置。

另外，隔离开关仅仅用于检修，不作为操作电器，不易发生误操作。

单母线分段：

母线故障或检修时，不会导致全部停电。

断路器检修时会造成回路停电。

但接线简单、操作维修方便、设备较少、经济性好。

单母线带旁路：

单母线带有专用旁路断路器的旁路母线接线，可以减少设备、节省投资。

随着高压配电装置广泛采用六氟化硫断路器及国产断路器、隔离开关的质量逐步提高，同时系统备用容量的增加、电网结构趋于合理和联系紧密、保护双重化的完善以及设备检测逐步由计划检修向状态检修过渡，为简化接线，总的趋势将逐步取消旁路设施。

此次220kV侧采用单母线接线的接线方式。

这种接线，每一回路都通过一台断路器和一组隔离开关并连接到母线上。

适用范围：

110~220kV配电装置当出线回数不超过2回时。

与双母线接线相比，单母线接线具有下述优点：

（1）接线简单清晰

（2）设备少，投资低

（3）操作方便，便于采用成套配电装置

（4）有利于扩建和便于试验。

1.2主变压器的选择

发电厂中用来向电力系统或用户输送电能的变压器称为主变压器（简称主变），其中采用发电机-变压器单元接线时，主变压器容量应与发电机容量相配套，按照发电机容量比主变压器容量等于1:

1.2进行选择。

型号

额定容量

（kVA）

额定高压