某水电厂一次设计毕业设计论文

论文

摘 要 ....................................................................................................................................................................... 1 1某水电站一次部分设计任务书 .......................................................................................................................... 2 2

某水电站电气主接线的确定 ......................................................................................................................... 3 2.1电气主接线的选择 ....................................................................................................................................... 3 2.2主接线的设计 ............................................................................................................................................... 4 3

主变的选择..................................................................................................................................................... 6 3.1 变压器的选型 .............................................................................................................................................. 6 3.2 主变参数分析 .............................................................................................................................................. 6 4

短路电流计算................................................................................................................................................. 8 4.1目 的 ............................................................................................................................................................. 8 4.2造成短路原因 ............................................................................................................................................... 8 4.3短路危害 ....................................................................................................................................................... 8 4.4 短路电流计算的一般规定 .......................................................................................................................... 9 4.5各系统短路电流的计算 ............................................................................................................................... 9 5 选择电气一次设备遵循的条件 ....................................................................................................................... 14 5.1电网开关电器的选择 ................................................................................................................................ 14 5.2高压熔断器的选择 .................................................................................................................................... 15 5.3高压断路器的选择 .................................................................................................................................... 15 6防雷保护设计 .................................................................................................................................................... 15 6.1雷电过电压 ................................................................................................................................................. 15 6.2雷电的危害 ................................................................................................................................................. 16 7避雷器的选择和校验规则 ................................................................................................................................ 16 8

电气设备的选择........................................................................................................................................... 17 8.1 系统各个回路的最大工作电流........................................................................................................... 17 8.2 电气设备的选择 .................................................................................................................................. 17 8.3避雷器的选择 ............................................................................................................................................. 19 8.4电流互感器的选择 ..................................................................................................................................... 20 8.5电压互感器的选择 ..................................................................................................................................... 20 8.6主要高压电气设备的选择结果汇总表 ..................................................................................................... 20 总 结 ..................................................................................................................................................................... 21 致谢 .......................................................................................................................................... 错误!未定义书签。

参考文献 ............................................................................................................................................................... 21

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摘 要

由发电、变电、输电、配电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等)转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到并负荷中心。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费下衡。同此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需再在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便刘电能的生产和输运过程进行测最、调节、控制、保护、通信利调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。

关键词：某水电厂的设计；电气主接线；继电保护

Abstract

From power, power transmission and distribution, etc. the energy production and consumption system. It is the function of nature through an energy generating power plant ( mainly including boilers, turbine, generator and power plant auxiliary

production system) is converted into electrical energy, and then lose, substation and power distribution system power supply and load center. Due to a power point and the load centers in different parts of the majority, also can bulk storage, energy production must keep balance with consumption. With this, the concentration of energy

development and use of dispersion, and power supply and load of continuous random variation, constraints on the power system structure and operation. Accordingly, the power system to achieve its function, is required in all aspects and at different levels corresponding to the set of information and control system, in order to Liu electricity production and transport processes for measurement, control, control, protection, communication and scheduling, to ensure that users have access to safe, economic, high-quality power.

Key words: hydropower plant design; electrical main wiring; relay protection

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1某水电站一次部分设计任务书

一、目的与意义

发电厂电气一次部分直接关系到发电厂投资的大小、运行的灵活性、经济性以及供电的可靠性，发电厂电气一次部分设计是发电厂设计的最主要设计工作之一。同时，发电厂电气一次部分设计综合了电气工程专业众多的专业课以及专业基础课。因此，发电气一次部分设计可以锻炼学生综合应运所学知识提出问题、解决问题的能力。

发电厂电气一次部分设计的主要目的在于使学生通过此次课程设计，在如下几个方面得到充分的训练。

1、结合毕业设计任务，加深对所学知识内在联系的理解，并能灵活地加以综合应用。 2、根据所学的知识及课程设计任务，学会提出问题、解决问题，最终将知识转化为能力

3、通过课程设计的实践，熟悉工程设计的全过程，掌握工程设计的思想、方法、手段，树立必要的工程概念，培养一丝不苟的求实态度。

4、掌握资料的收集、工程计算、工程技术图纸的绘制标准以及绘制方法，设计报告的撰写等。

二、原始资料

某水电站工程设计正常蓄水位75.0 m，额定水头5.28 m，加权平均水头6.20m，电站安装三台灯泡贯流式水轮发电机组，每台机组的额定容量为5.22 MW，发电机出口的额定电压为10.5 kV，额定功率因数为0.9，额定频率为50 Hz。电站年发电量为4576.6万kW.h，年利用小时数为2924h，厂用电耗电率约为4.72%。

根据业主提供的系统资料和要求，电站采用35 kV电压送出，35 kV出线回路数一回，送电距离约6 km，导线型号为LGJ-150。

三、设计内容

本课程设计的内容包括水电站电气一次部分的主要内容。课程设计完后所提交的毕业设计论文应包括如下内容。

1、负荷计算及主要变压器的选择； 2、主接线方案设计、评价、比较与选择； 3、短路设计计算过程及结果汇总表；

4、主要高压电气设备的选择、校验计算及结果汇总表。

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2 某水电站电气主接线的确定

2.1电气主接线的选择

电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。电气主接线是变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的首要环节。对电气主接线的基本要求概括地说应包括电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性。因此，设计的主接线必须满足如下要求：

1．可靠性

所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验，对变电所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性不仅要考虑—次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性不是绝对的，而是相对的。一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能是不可靠的。

2．灵活性

主接线的灵活性有以下几方面要求；

1)调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。

2)检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修，且不致影响对用户的供电。

3)扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改建量最小。

3．经济性

经济性主要是投资省、占地面积小、能量损失小。

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2.2主接线的设计

1、课程设计的技术背景和设计依据 （1）电厂规模：

装机容量：装机3台，容量均为5.22MW，UN=10.5KV

气象条件：最高温度为40.9℃，年平均气温为16.7℃，气象条件一般，无特殊要求

厂用电率：4.72%

（2）出线回数：35KV电压等级：出线1回，送电距离约6 km。

2、电气主接线方案 （1）发电机电压侧接线

从经济上和灵活性和可靠性考虑发电机电压侧接线拟定接线的方案。 方案：三机一变单母线

选用一台容量为20000 kVA的升压变。发电机电压侧采用单母线接线，即三台发电机组与一台主变压器组成单母线接线形式。（即发电机电压侧采用三机一变单母线接线，35kV侧采用线路—变压器组接线。）

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表2-1 10.5kV发电机电压侧接线方案表

方案编号 简 图 10.5kV20000kVA方案一 GS1GS23X5.3MWGS3 优 点 1.接线形式为单母线接线，简单清晰，运行维护方便，投资较方案二节省。 2.继电保护简单。 3.发电机、主变低压侧均设断路器，操作方便。 缺 点 1.主变压器故障或检修，机组的电能不能送出。 2.母线或母线所连接的开关故障时，全部电能不能送出。 （2） 35 kV高压侧接线方案 根据业主提供的资料，电站以35 kV级电压送出，出线回路数1回。高压侧采用变压器——线路组接线方案。同时采用C-GIS40.5kv气体绝缘金属封闭开关柜，占地面积小

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3 主变的选择

3.1 变压器的选型

电力变压器(文字符号为T或TM)，根据国际电工委员会的界定，凡是三相变压器的额定容量住5KVA及以上，单相的在lKVA及以卜的输变电用变压器，均成为电力变压器。电力变压器是发电厂和变电所中重要的一次设备之一，随着电力系统电压等级的提高和规模的大，电压升和降压的层次增多，系统经变压器的总容量己达发电机容量的7-10倍。可见，电力变压器的运行是电力生产中非常重要的环节。主变压器在电气设备投资中所占比例较大，同时与之相适应的配电装置，特别是大容量、高电压的配电装置的投资也很大。因此，主变压器的选择对发电厂、变电所的技术性影响很大。

3.2 主变参数分析

1、容量的计算及确定

连接存发电机电压母线与系统间的主变压器容量，应按下列条件计算：

(1)当发电机电压母线上负荷最小时，能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统，但小考虑稀有的最小负荷情况。

(2)当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，能由系统供给发电机电压的最大负荷。在电厂分期建设过程中，在事故断开最大台发电机组的情况下，通过变压器向系统取得电能时，可以考虑变压器的允许过负荷能力和限制非重要负荷。

(3)根据系统经济运行的要求，而限制本厂的输出功率时能供给发电机电压的最大负荷 (4)按上述条件计算时，应考虑负荷曲线的变化和逐年负荷的发展。特别注意发电厂初期运行时当发电机电压母线负荷不大时，能将发电机电压母线上的剩余容量送入系统。 具体计算过程如下：

最大容量S=（SG—SGХ4.72%）Х1.1/0.8

=（3Х5.3-3Х5.3Х4.72%）Х1.1/0.8 =-20.8MVA

根据以上标准、计算容量及接线方式，应选择一台双绕组的变压器，容量为20MVA。 2、相数的选择

变压器的相数有单相和三相，主变压器是采用三想还是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。规程上规定，当不受运输条件限制时，在330KV，及以下的发电厂及变电站，均选用三相变压器。同时，因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，而小作考虑。本发电厂应选用三想变压器。

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3、绕组数

绕组的形式主要有双绕组和三绕组。本发电厂只有两个电压等级，故选择双绕组变压器。 4、中性点接地方式

电网的中性点接地方式，决定了变压器中性点的接地方式。本变电站所选用的变为普通型双绕组变压器，主变压器的10.5KV侧的中性点采用直接接地方式。 5、绕组接线组别

变压器接线必须与系统每年电压相位一直，否则、不能并列运行。电力系统采用的组别接线方式只有星行“Y”和二角形“d”两种。本电厂选用连接组为Y,d11 6、调压方式

为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过变压器的分接开关切换，改变变压器高压绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为五激磁调压，调压范围通常在±2×2 5％以内，应视具体工程情况决定。另种足带负荷切换，称为有载调压，训整范围可达30％。但由于有载调压，变压器结构复杂，价格昂贵，只有在以下范围选用：

a、接于出力大的发电厂的主变压器，特刖是潮流方向不固定，且要求变挑 压器二次电压维持在一定水平时。

b、接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证供电质量，要求母线电压恒定时。

通常，发电厂主变压器很少有采用有载调压，因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压，同此本发电厂采用无激励磁调压。

综上所述和查有关变压器型号手册所选主变压器的技术数据如下： 型号：S10-20000/35

电压变比：38.5±2x2.5%/10.5kV 额定容量：20000KVA 接线组别：Y，d11 阻抗电压：Ud%=8

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4 短路电流计算

4.1目 的

在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其目的是：

1、在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等。

2、在选择载流导体及电器元件时，为了保证设备在正常运行和短路情况下都能安全，可靠地工作，同时又力为节约资金，这就需对有关短路电流值进行动稳定、热稳定和开断能力的检验。

3、为选择继电保护方式和进行整定计算提供依据。 4、接地装置的设计，也需用短路电流。

4.2造成短路原因

电力系统发生短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘被损坏。绝缘损坏大多是由于未及时发现和消除设备的缺陷，以及设计、制造、安装和运行不当所致，如由于设备长期运行，绝缘自然老化或由于设备本身绝缘强度不够而被正常电压击穿；设备绝缘正常而被内部人员违反操作规程和安全规程，造成误操作而引发短路。电力系统的其他某些故障也可能导致短路，如输电线路断线和倒杆事故等。此外，飞禽及小动物跨接裸导体，老鼠咬坏设备、导线的绝缘，都可能造成短路。

4.3短路危害

1.电力系统发生短路时，网络总阻抗减小很多，短路回路中的短路电流可能超过该回路的正常工作电流十几倍甚至几十倍，如6—10kV的大容量装置，短路电流可达到几万甚至几十万安。

2.选的各种电气设备应有足够的热稳定度。

3.短路电流通过导体时，同时也使导体受到很大的电动力作用、使导体发生变形，甚至损坏。因此，电气装置中所选的各种电气设备还应有足够的电动(机械)稳定度。

4.短路必将造成局部停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大、给国民经济造成的损失也越大。

5.短路也同时引起系统网络电压降低．特别是靠近短路点处降低得更多，短路点的电压为零，结果可能导致非故障范围部分或全部用户的供电破坏。当电压降低到额定值的80％左右时，电磁开关有可能断开，因而中断供电；当电压下降到30％一40％。并持续达1s以上时，电动机可能停止转动，使工厂产品报废，甚至造成人身伤亡事故。直到短路故障被切除后，非故障系统网络电压才能得以恢复。

由此可见。短路的后果是十分严重的，且短路所引起的危害程度，与短路故障的地点、类型及持续时间等因素有关。为了保证电气设备安全可靠运行，减轻短路的影响，除应努力设法消除可能引起短路的一切因素外，一旦发生短路，应尽快切除故障部分，使系统的电压在较短的时间内恢复到正常值。为此，需要进

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行短路电流计算，以便正确地选择具有足够的动稳定性和热稳定性的电气设备，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。

4.4 短路电流计算的一般规定

按照《高压配电装置设计技术规程SDJ5-85》、《供配电设计手册》和《导体和电器选择设计技术规定SDGJ14-86》的有关条文，对于验算导体和电器时所用短路电流，一般有以下规定。

计算的基本情况：

a、电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；

b、所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）； c、短路发生在短路电流为最大值的瞬间； d、所有电源的电势相位角相同；

e、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（即最大运行方式），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发展规划（一般考虑本工程建成后5-10年）。

短路种类，一般按d(3)计算，若发电机出口的d(2)、或中性点直接接地系统中的d(1)或d(11)较d(3)严重情况进行校验。

短路计算点：按正常接线方式时，通过电器元件的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。

4.5各系统短路电流的计算

1、基本假定

（1）正常工作时，三相系统对称运行。 （2）所有电源的电动势相位角相同。

（3）系统中的电机机均为理想电机，不考虑电磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响，转子结构完全对称。

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（4）短路发生在短路电流为最大的瞬间。 （5）不考虑短路电流为最大的瞬间。 2、 短路电流、电抗图及电抗计算

由电厂电气主接线图，和设计任务中给出相关参数，可画出系统的等抗图

如4-1所示。

图4.1系统等值电抗选取基准容量为Sj=100MVA Uj=10.5KV Z*j=1.1025

以上均采用标幺值计算方法。 1、发电机的电抗：

X*G=0.2*100/5.22=3.83

2、对于S10-20000/35型双绕组变压器的电抗值计算

UK1=8/100*100/20=0.4

3、短路点的选择、短路电流以及冲击电流的计算

无限大容量电力系统是指容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当用户供电系统发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压基本不变，叫将该电力系统枞为无限大容量电力系统。但足，在实际电力系统中，他的容量和电抗都有一定的数值，因此，当用户供电系统发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压相应也有所变动。但一般的供电系统，由于它是存小容量线路上发生短路，电力系统母线电压基本不变，因此，电力系统可视为无限大容量电力系统。由于无限大容量电力系统的三相短路电流是对称的，所以他的变化规律只需考虑一相的。

4、短路点的选择应选择通过导体和电器的短路电流为最大的那些点作为短路计算点。

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首先，应在条电压等级的母线上选择二个短路计算点dl、d2 （1）35KV母线上短路(d1点)的计算

x7x2x60.41.1491.549

1Uj11008.917KA 系统支路：I•x13UP0.17537•3\"电站支路： x7jsx7sgsj35.221000.91.5490.26

查运算曲线或运算数字表得:

I04.290I130375I23.253I43.098Se3pcos35.220.917.4

I\"I0•SeUP34.29017.43730.196KA

侧有效值为：

IZ1I1SeUP3SeUP3SeUP33.37517.437317.437317.43730.9160.883

IZ2I2IZ4I43.2533.0980.841(3)ich2kchI''21.851.1653.048KA短路叠加数据为：

I\"8.9171.16510.082KAI18.197.09169.833KA11 I28.9170.8339.8KAI48.9173.0489.758KA(3)

（2） 10.5KV短路计算

10.5KV母线短路的等效值电路如图

系统支路：

x8x1x20.1750.40.475KA

I\"

Uj11100•11.576KA X8Up•30.47510.53电站支路：x8jsx8

17.40.20KA 10012

查运算曲线数字表得:

I0*5.526

I1*4.045I2*3.856I4*3.234侧有名值为：

I\"IIIIi0*USep3Se5.52617.410.5317.45.287KA3.87KA3.689KA3.094KA

IZ11*Uz2z4II2*U4*U3pSe3pSep34.04510.5317.410.5317.410.533.8563.234(3)2kI\"21.95.28714.206KAchch短路叠加数据为：

I\"11.5765.28716.863KAI111.5763.8715.446KA I211.5763.68915.265KA

I411.5763.09414.67KA(3)ich29.21914.20643.725KA

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5 选择电气一次设备遵循的条件

电器和导体的选择设计，同样必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。 一般原则：

1、应力求技术先进、安全使用、经济合理；

2、应满足正常运行，检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展； 3、应按当地环境条件校核；

4、应与整个工程的建设标准协调一致； 5、选择的导体品种不宜太多；

6、选用新产品应慎重。新产品应有可靠的实验数据，并经主管单位鉴定合格。 按照以上原则对于倒替和电器选择设计的规定简述如下：

1、选用的电器允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压； 2、选用倒替的长期允许电流不得小于该回路的最大持续工作电流；

3、验算导体和电器动、热稳定及电器开断电流所用的短路电流，应按具体工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景规划，确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 4、导体和电器的动、热稳定及电器的开断电流，可按三相短路验算；

5、用熔断器保护的倒替和电器可不验算热稳定；除用有限流作用的熔断器保护者外；裸导体和电器的动稳定仍应验算。用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。

6、验算裸导体短路热效应的计算时间，宜采用主保护动作时间加相应的断路器全分闸时间，如主保护有死区时，则采用能对该死区起作用的后备保护动作时间，并采用相应处的短路电流值；电器的短路热效应应计算时间，宜采用后备保护动作时间加相应的断路器全分闸时间。（110KV以下的电力电缆宜采用主保护动作时间加相应的断路器全分闸时间）。 5.1电网开关电器的选择

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电网配置开关电器的原则是：在每一条支路的电源侧配置一组开关电器，这一组开关电器应该具备三种功能：

1、正常操作。能接通与切断正常负荷，并应该考虑是否需要远方操作的要求。 2、事故时自动切断电器。能在保护装置的控制下切断可能流过该支路的最大短路电流。

3、检修隔离。专用检修隔离作用的开关电器仅在该支路无电流下进行操作，具有明显的断口并能可靠地防止误操作。 5.2高压熔断器的选择

高压熔断器在流过短路电流或较长时候过电流时熔断，以保护电气设备，主要产品有限流式和跌落式熔断器两类。

1、对于限流式熔断器保护设备时，短路电流没有达到其最大值之前就熔断 ，因而大大减轻电气设备所受的危害。其中RN1和RN3供设备过渡与短路保护时用，RN2用于保护户内式电压互感器。

2、跌落式熔断器切断电流时，不会载流，过电压较低，可以用于小系统中。 5.3高压断路器的选择

高压断路器不但能在正常负荷下接通和断开电路，而且在事故的状态下也能迅速断开短路电流，保障其他部分正常工作。对于电网的容量较小，则可以考虑真空断路器，它的优点是灭弧迅速，触头寿命长。小型的发电站的屋内配电装置也常采用SN型少油断路器，系采用纵横气吹和机械油吹联合作用的结构。

6防雷保护设计

雷电所引起的大电压将会对电气设备和变电所的建筑物产生严重危害，因此，在变电所和高压输电线路中必须采取有效措施，以保证电气设备安全。

6.1雷电过电压

雷云放电在电网（或者电力系统）中引起的过电压，统称雷电过电压由于这种过电压和电网的工作电压本身没有直接关系，其所需要的电磁场能量来自电网

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外部，所以又称为外部过电压，又由于雷云放电发生在大气中，所以这种过电压也成为大气过电压。该种过电压通常为单极性，持续时间很短为s级（几微秒至几十微秒）幅值可能很高（可达100MV）对电网危害很大，应当加以限制。

雷电过电压又分为：直击雷过电压和感应雷过电压。直击雷过电压是由于雷直击于电网引起的，感应雷过电压则是雷直击于电气设备附近，由于电磁感应而在电网中产生的。感应雷过电压的幅值不太高，一般不超过500-600kV，它主要对35kV及以下电网构成威胁。

6.2雷电的危害

雷电的破坏作用主要是雷电波过电压引起的，主要表现在以下几个方面： 1．雷电的热效应：雷电流产生的热量，可能烧断导线和烧毁电力设备； 2．雷电的机械效应：雷电流产生的电动力，可摧毁设备、杆塔、建筑物和伤害人； 3．雷电的电磁效应：雷电过电压将会使电气绝缘被击穿，甚至引起火灾和燃烧，造成人身伤亡和设备损坏。

另外雷电的闪落放电，可能烧坏绝缘子，使断路器跳闸，造成停电事故。

7避雷器的选择和校验规则

1、系统长期施加于避雷器上的运行电压Uxg不得超过避雷器的持续运行电压，理论上，系统长期施加于避雷器的电压应为相电压。

2、金属氧化物避雷器的额定电压Ube应不大于电网的工频过电压U，通常选取避雷器的暂时过电压作为电力系统出的最高工频过电压（电网工频过电压）；即Ube>U，对于110-220KV有效接地系统暂时过电压U一般不超过中性点接地处U一般不大于

0.45Um1.3Um3,对于

。

3、避雷器的标称放电电流应大于或等于流过避雷器的雷电冲击电流，氧化锌避雷器长持续时间电流冲击放电能力，表征了避雷器的通流容量，在标称放电电流范围以内，雷电冲击容量一般可不进行校验，流过避雷器的雷电冲击电流一

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般按I=（2Uin-Url）/Z估算。

4、当避雷器的额定电压选定后，避雷器在流过标称放电电流而引起的雷电冲击残压Ubic便是一个确定的数值，它与设备绝缘的全波雷电波耐压水平BIL比较；应满足绝缘配合的要求，设备的额定雷电冲击耐受电压BIL>=Ks×避雷器雷电保护水平。对于110KV系数标准雷电冲击水平BIL=450KV，Ks>=1.25避雷器的雷电保护水平，亦即雷电冲击电流下的最大残压为268KV。

5、避雷器与被保护设备之间存在一个最大电气距离，超过此距离，避雷器保护不到设备。

8 电气设备的选择

8.1 系统各个回路的最大工作电流

1、35KV侧回路的最大工作电流 INmax=

SN3UN

x1.05=

20*1.05=1.56KA 3352、10KV侧各个回路的最大工作电流 (1)出线回路 INmax=

SN3UN

x1.05=

5.22*1.05=0.9766KA

310.5（2）发电机回路

INmax=

SN3UN

x1.05=

5.22*1.05=0.9766KA

3*10.58.2 电气设备的选择

断路器是在电力系统正常运行和故障情况下用作断开或接通电路中的正工作

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电流及开断故障电流的设备。开关电器在合闸状态下，靠触头接通电路。当断开电路时，在开关的触头之间可以看到强烈刺眼的亮光。这足由于在触头之间产生了放电，这种放电称为电弧。此时触头虽以分开，但足电流通过触头间的电弧仍继续流通，也就足说，电路并未真正断开，要使电路真正断开，必须将电弧熄灭，高压断路器具有能熄灭电弧的装置，它能用来断开或闭合电路中的正常工作电流，也用来断开电路中的过负荷或短路电流。所以它是电力系统中最重要的电器。对它的基本要求是：具有足够的开断能力，尽可能短的动作时间和高的工作可靠性；结构简单，便于操作和检修，具有防火和防暴性能，尺寸小，重量轻，价格低等。

sF6断路器和真空断路器日前应用广泛，少油断路器冈其成本低，结构简单，依然被广泛应用于不需要频繁操作及要求不高的再级高压电网中，压缩空气断路器和多油断路器已基本淘汰。 sF6断路器的特点足：

(1)火弧能力强，介质强度高，开断电流大、时间短 (2)开断电容电流或电感电流时，无晕燃，过电压低： (3)电气寿命长，检修周期长，适用于频繁操作： (4)操作功小，机械特性稳定，操作噪音小。

隔离开关是电力系统中麻用最多的种高压电器，它的土耍功能是：

(1)建立明显的绝缘间隙，保证线路或电气设备修理时人身安全。 (2)转换线路、增加线路连接的灵活性。

在电网运行情况下，为了保证检修工作电安全进行，除了使工作点与带电部分隔离外，还必须采取检修接地措施防止意外带电。为此，要求在高压配电装置的母线侧和线路侧装设带专门接地刀闸的隔离开关，以便在检修母线或线路断路器时，使之可靠接地。这种带接地刀闸的隔离开关工作方式为：正常运行时，主刀闸闭合，接地刀闸断开，检修时，主刀闸断丌，接地刀闸闭合。这种工作方式由操作机构之问具有机械闭锁的装置来实现。 1、35KV侧电气设备的选择 变压器出线回路 （1）工作电压 UN=35KV

（2）最大工作电流 Imax=1.56KA 参数选择：

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（1） 按工作电压UMax≧UN （2） 按工作电流IN≧Imax=1.56KA （3） 按开断电流选择INBr≧3.048KA （4） 按关合电流选择INCL≧ish=3.048KA

（5） 按热稳定校验，有Qt=I2NBrt≧Qk tk=201.544KA2.S 根据以上条件选择如下表5-1 计算数据 UN=35KV Imax=1.56KA I”=20.764KA ZN-35 35KV 2000A 25KA GW8-35 35KV 2000A 2、10.5KV侧电气设备的选择 变压器回路

（1）工作电压 UN=10.5KV （2）最大工作电流 Imax=0.9766KA 参数选择：

（6） 按工作电压UMax≧UN

（7） 按工作电流IN≧ Imax=0.9766KA （8） 按开断电流选择INBr≧43.725KA （9） 按关合电流选择INCL≧ish=43.725KA

（10）按热稳定校验，有Qt=I2NBrt≧Qk tk=563.799KA2.S 根据以上条件选择如下表5-1 计算数据 UN=10.5KV Imax=0.9766KA I”=43.725KA 10.5KV母线的选择

Imax=0.9766KA所以选63*10的单铝母线，经校验得，所选单铝母线可以满足环境温度要求

ZN5-10 10KV 1KA 50KA GW9-10GW/1000 10KV 1KA 8.3避雷器的选择

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10.5KV侧 计算数据 UN=10.5KV

Y5WR2-12.7 12.7KV 计算数据 UN=35KV Y5WT5-41 41KV 8.4电流互感器的选择

10.5KV侧 35KV侧 计算数据 UN=10.5KV Imax=0.9766KA I”=43.725KA LZZJB6-10 10KV 1KA 63KA 计算数据 UN=35KV Imax=1.56KA LABN6-35 35KV 2KA I”=20.764KA 25KA 8.5电压互感器的选择

10.5KV侧 35KV侧 计算数据 UN=10.5KV JDZXF7-10GYW1 10KV 计算数据 UN=35KV JZW-35 35KV 8.6主要高压电气设备的选择结果汇总表

名称 名 称 规 格 S10-20000/35 Se=20000kVA, 38.5±2x2.5%6.3kV Ud%=8 Y,d11 SCB10-315/10 Se=315kVA 10±2x2.5%/0.4kV Ud%=4 D,yn11 CGIS GZR-YJV-3x240/ GZR-YJV-3x185 GZR-YJV-3x25 ArTu KYN28A-12 单位 数 量 台 1 1 主变压器 2 站用变压器 3 35kV高压开关柜 4 10kV电缆 5 10kV电缆 6 0.4kV动力配电柜 台 块 2 2 米 250/450 米 块 块 1200 11 14 7 10.5kV高压开关柜

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总 结

此毕业论文设计了某水电厂的一次设计，这是一次综合设计的考验。 在设计中电气主接线根据原始资料及实际工程应用，分析并选定接线方式，通过实地考察情况分析，发电机电压侧采用三机一变单母线接线，35kV侧采用线路—变压器组接线。在本变电所的设计中还对变压器选择、短路电流的计算及设备选择进行了设计。在主变压器选择中首先确定了变压器的容量、台数、型号，而后根据变电所所带负荷情况采用需要系数法计算，同时结合相关的功率因数计算出变压器的容量。

设计变压器继电保护时，采用了过电流保护。

防雷保护设计，参照设计要求利用金属氧化物避雷器为防雷保护的设计方法。 通过完成某水电厂的一次设计，把过去所学的专业知识综合的利用起来，并运用到了实际工程当中去，把基础知识与工程实际相互结合。既做到技术先进又保证安全可靠，进一步提高了自己设计的能力，而最重要的是培养了自己的工程观念，为以后的工作打下了坚实的基础。

参考文献

（1）徐滤非 《供配电系统》 机械工业出版社 2009年6月第一版

（2）孙成普 《变电所及电力网设计与应用》 中国电力出版社 2010年9月第二版

（4）孙丽华 《电力工程基础》 机械工业出版社 2010年2月第一版 （4）刘介才《工厂供电》 机械工业出版社 2004年7月第四版 （5）陈化刚 《电气设备及其运行》 合肥工业大学出版社 2004 （6）尹克宁《变压器设计原理》 中国电力出版社 2003 （7）《供配电系统设计规范》 GB50052-95中国机械联合会

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（8）《建筑57-94 中国机械联合会

物防雷设计规范》GB500

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