课程设计71445.docx
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课程设计71445
课程设计任务书
学生姓名
专业、班级
指导教师
工作单位
设计题目:
电气主接线的设计
设计主要内容：
本次课程设计将水电站电气部分初步设计与所学专业理论知识紧密结合，使学习知识系统化。
培养解决实际问题的能力和创新精神。
按照水利水电工程设计规程，规范结合工程具体情况。
完成电气接线的初步设计。
要求完成的主要任务：
1·分析原始资料查找相关规程规范。
2·方案比较
（1）发电机侧
（2）升高压侧
3·确定电气主接线。
4·主要电气设备的选择：
断路器·隔离开关·电压电流互感器
5·汇总课程设计成果完成论文。
指导教师签名 ：
学生签名：
年月日
教研室意见：
教研室主任签名 ：
年月日
系（部）意见：
系（部）负责人（盖章） ：
年月日
概述：
现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。
各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。
其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。
因此，变电站主接线必须满足以下基本要求。
（1）运行的可靠
断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。
（2）具有一定的灵活性
主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。
切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。
（3）操作应尽可能简单、方便
主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。
复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。
但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。
（4）经济上合理
主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。
原始资料分析：
由题目知电气设备年利用小时数3800h/a,说明水电站要求有较高的可靠性。
发电机容量为30MW，知其为小容量的发电厂。
发电机侧无近区负荷，全部电能用升高电压送入系统，水力发电厂的装机台数和容量，是根据水能利用条件一次确定，不必考虑发展和扩建；水力发电厂附近地形复杂。
电气主接线应尽可能简单，使配电装置紧凑。
发电机的装机容量为30MW，额定电压为10.5KV并且无近区负荷
发电机侧可采用：
（1）扩大单元接线将2台发电机与1台变压器相连接为了适应机组开停的需要，每一发电机回路都装设断路器，并在每台断路器和主变压器之间装设隔离开关，以保证停机检修的安全。
（2）双母线分段接线这种接线只是部分短时停电，而不必全部短期停电有更高的可靠性。
（3）单母线分段，用户从不同段上引出回馈线路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常母线不间断供电，不至使重要用户停电保证了可靠性。
高压侧为110KV，无扩建要求出现仅有两回，回路数较少。
为使出线断路器检修时不停电
出线侧可采用：
（1）角形接线，任一台断路器检修时，只需断开其两侧的隔离开关，不会引起任何回路停电；没有母线，因而不存在因母线故障所产生的影响；任意回路故障时，只跳开与它相连的2台断路器，不会影响其它回路的正常工作。
（2）单母线分段接线带旁路母线接线它极大的提高了供电的可靠性，并且用分段断路器兼作旁路断路器，减少了设备节省了投资。
正常工作时旁路母线不带电。
当母线检修时，先和上旁路断路器，然后断开断路器和隔离开关。
（3）一台半断路器接线，任一母线故障或检修，均不停电；任意断路器检修也不停电；甚至两组母线同时故障的极端情况下，功率仍能继续输送。
采用了交叉送电，至少有一个电源向系统供电。
仅是联络断路器异常调开始，也不破坏发电机向系统送电。
方案比较：
★发电机侧接线方式
（1）发电机侧的接线方式优缺点比较见附图Ⅰ。
（2）发电机侧可靠性比较·方案Ⅱ的可靠性比方案Ⅲ的可靠性高；
（3）发电机侧的灵活性比较·方案Ⅱ的接线形式复杂不适应水电站的接线方式；方案Ⅰ接线形式简单。
（4）发电机侧的经济型比较·方案Ⅱ用到7个断路器，价格昂贵，方案Ⅰ用了6个断路器，方案Ⅲ用了8个断路器。
综合以上分析，发电机侧的接线形式可选用方案Ⅰ。
它在可靠性·灵活性都满足的情况下，具有更高的经济性。
★出线侧的接线方式
（1）出线侧的接线方式优缺点比较见附图Ⅱ。
（2）出线侧接线可靠性都比较·三种方案都具有很高的可靠性。
（3）出线侧接线的灵活性比较·方案Ⅰ任一台断路器进行检修时，其他回路均能继续正常供电，具有较高的灵活性；方案Ⅱ具有较高的灵活性；方案Ⅲ也具有很高的灵活性。
（4）出线侧接线的经济型比较·方案Ⅰ由于角形接线无母线，配电装置占地面积小，所以投资少；方案Ⅱ投资有所增加，经济型稍差；方案Ⅲ此接线使用设备较多，特别是断路器和电流互感器，投资较大。
综合分析，出线侧接线形式可选用方案Ⅰ。
主要电气设备的选择：
尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对他们的基本要求却是一致的。
电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。
电气设备选择的一般原则为：
1.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。
2.应满足安装地点和当地环境条件校核。
3.应力求技术先进和经济合理。
4.同类设备应尽量减少品种。
5.与整个工程的建设标准协调一致。
6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。
选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。
一·高压断路器的选择
选择断路器时应满足以下基本要求：
1.在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。
2.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。
3.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。
3.应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。
设备选择时应注意：
1·电压等级和使用条件相同时，宜选用统一形式的设备，便于运行维护及减少设备备件的品种。
2·结合水电站具体条件，在设备参数性能满足使用条件的情况下，尽可能选用体积小重量轻的设备，以节省占地面积。
断路器型式的选择：
目前高压断路器主要形式有:
少油断路器，空气断路器和六氟化硫断路器。
对110KV~220KV当参数满足电网要求时宜采用少油断路器。
35KV的屋外配电装置可采用少油或多油断路器，屋内配电装置一般采用少油断路器，对6~10KV屋内配电装置一般采用成套开关柜。
高压断路器的额定电压和电流选择满足：
发电机的额定电压为10KV
=1.05Pn/（）
=1.05×30×1000/×10.5×0.8=2165（A）
QF1.QF2.QF3.QF4选择的型号相同。
查附表5，可SN10-10Ⅲ/3000。
110KV侧:
=2×2165×10/110=393.6（A）
QF5.QF6.QF7.QF8选择的型号相同。
查附表5可用SW4-110/1000
断路器
数据
型号
额定电压（KV）
额定开段电流（A）
QF1~QF4
SN-10Ⅲ/3000
10
43.3
QF5~QF8
SW4-110/1000
110
18.4
二·隔离开关的选择
隔离开关的型式对配电装置的布置影响较大，在满足一般技术条件下，合理的选择隔离开关十分重要，应根据装设地点环境条件，配电装置形式和布置方式等要求，综合比较确定。
35~110KV屋外配电装置一般可跟具体情况选GW4，GW5型隔离开关，屋内式隔离开关主要按额定参数选择。
隔离开关与断路器相比，在额定电压，电流的选择及短路动热稳定校验的项目相同，但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。
选择隔离开关时应满足以下基本要求：
1.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。
2.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。
3.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。
4.隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。
5.隔离开关的结构简单，动作要可靠。
6.带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。
所以根据附表5可选择GN10-10T/3000-160。
低压侧所选型号相同。
高压侧所选型号相同，可选用GW-110D/100-80.
隔离开关
数据
型号
额定电压（KV）
额定电流（A）
热稳定电流（KA）
QS1~QS4
GN10-10T
10
3000
75
QS5~QS12
GW4-110D
110
1000
25
三·电压互感器的选择
互感器是电力系统中测量仪表，继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器。
互感器将高电压大电流按比例变成低电压（100，100/V）和小电流（5，1A），其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护装置等。
6~10KV可采用干式电压互感器；110~330KV电压互感器的绝缘为瓷箱充油型，其结构分电磁式和电容式两种。
110KV电压互感器一般采用电磁式。
一次回路额定电压和电流的选择：
;
高低压侧的额定电压电流的计算方法与前面的相同。
∴10KV侧的电压互感器可选择的型号为JSJW-10,接线方式YNynd11；
110KV侧的电压互感器可选择的型号为LA-10，采用电磁式电压互感器，单项电压互感器。
电压互感器安装在发电机出口侧和变压器高压侧。
电压互感器的选择：
型号
一次绕组
二次绕组
JSJW-10
10
0.1
JDCF-110WB
110/
0.1/
四·电流互感器的选择
选择互感器时，应根据安装地点和安装方式选择其形式。
3~20KV屋内配电装置的电流互感器，用采用瓷绝缘或树脂浇注绝缘材料结构；35KV及以上配电装置宜采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器；
准确级和容量的选择：
装于重要回路（如中小型发电机和变压器，调相机，厂用馈线，有收费电能计量的出线等）中的互感器，准确级应采用0.2~0.5级。
一次回路额定电压电流的计算方法与电压互感器的相同。
∴10KV侧的电流互感器的选择型号可用LMC-10;
110KV侧的电流互感器的型号可用LA-10.
电流互感器的选择
位置
数据
型号
额定电流比
级次组合
准确度
10KV侧
LMC-10
3000/5
0.5/0.5
0.5
110KV侧
LA-10
400/5
0.5/3
0.5
主变压器的选择
为了限制短路电流，需要采用分列线圈变压器，因分列线圈变压器的特点是分裂支路间具有较大的阻抗，分列支路与不分列线圈之间具有相等的阻抗，双重分裂支路与不分裂线圈间具有不同的阻抗。
扩大单元接线主变压器应优先选用低压分裂绕组变压器，可以大大限制短路电流。
水电站采用的分列变压器最大为3.6最小为3.0，通常在3.4附近。
主变压器型式选择：
1.相数，容量为300MW及以下机组单元接线连接的主变压器和330KV及以下电力系统中一般都采用三相变压器。
因为单相变压器组相对投资大，占地多，运
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