小型水电站电气设计
水电站电气主接线的设计
目录➢概述➢电气主接线设计➢主接线方案的拟定与选择➢主变压器选择➢短路电流的计算➢电气设备选择与校验➢参考文献一概述1.1 课程设计的目的：1、复习巩固本课程及其他课程的有关内容，增强工程概念，培养电力工程规划设计的能力。
2、复习《水电站电气设备》相关知识，进一步巩固电气主接线及短路计算，电气设备选择等内容。
3、利用所给资料进行电厂接入系统设计，主接线和自用电方案选择，掌握短路电流计算，会进行电气设备的配置和选型设计。
1.2 课程设计内容：1发电厂主接线的设计2 短路电流的计算3 电气设备的选择1.3 电气主接线的基本要求1．可靠性：电气接线必须保证用户供电的可靠性，应分别按各类负荷的重要性程度安排相应可靠程度的接线方式。
保证电气接线可靠性可以用多种措施来实现。
2．灵活性：电气系统接线应能适应各式各样可能运行方式的要求。
并可以保证能将符合质量要求的电能送给用户。
3．安全性：电力网接线必须保证在任何可能的运行方式下及检修方式下运行人员的安全性与设备的安全性。
4．经济性：其中包括最少的投资与最低的年运行费。
5．应具有发展与扩建的方便性：在设计接线方时要考虑到5～10年的发展远景，要求在设备容量、安装空间以及接线形式上，为5～10年的最终容量留有余地。
二电气主接线设计2.1原始资料：1、待设计发电厂类型：水力发电厂；2、发电厂一次设计并建成，计划安装2×15 MW 的水力发电机组，利用小时数 4000 小时/年；3、待设计发电厂接入系统电压等级为110kV，距系统110kV发电厂45km；出线回路数为4回；4、电力系统的总装机容量为 600 MVA、归算后的电抗标幺值为 0.3，基准容量Sj=100MVA；5、发电厂在电力系统中所处的地理位置、供电范围示意图如下所示。
6、低压负荷：厂用负荷（厂用电率） 1.1 %；7、高压负荷： 110 kV 电压级，出线 4 回，为 I 级负荷，最大输送容量60 MW， cosφ = 0.8 ；8、环境条件：海拔 < 1000m；本地区污秽等级2 级；地震裂度< 7 级；最高气温 36°C；最低温度−2.1°C；年平均温度28°C；最热月平均地下温度20°C；年平均雷电日T=56 日/年；其他条件不限。
中小型水电站电气设计几个问题的探讨
３ ． １ 电气设备的选择和使用
电气设备的选择直接关系到水 电站 的运行 ， 一般 中小型企业 为了节 省空 间， 都是采用机旁控制的布置方式 。这种方式是 由工作人 员对设 备 的开机和停用进行控制 ， 当然也有～个总 台进行控制 。在 电气 设备的布 置过程 中， 要考虑的因素有两个 ： 技术和价格。 要使买来的电气设备最大 地 发挥作用， 就要有一个 正确的使用方式 ， 在 安装技术方 面也有严格 的 要求 ， 只有这样 ， 才能充分 发挥设备的作用。
２ ． ２ 水轮机与水 电站的 电气设备不 配套
现在很多中小型水 电站存在大马拉小车 的现状 ，换～种方式 说， 就 是不少水电站水轮机输出的功率要比发 电机的定额容量大 ， 这就 限制 了 机组功能的发挥， 这种方式浪费资源不说 ， 还大大增加 了运行 时的损 耗， 减少设备的使用 寿命 ， 必须改变这种现象。
１的水轮机磨 损度很高
我们 一般把水 电站 的电气 设备分为两类 ： 电气一次设备 、 电气二次 据统计， 最易磨损水轮机的地段就是在泥沙较多的河流上 ， 其中 １ ／ ３ 设备。一次设备主要是我们平时接触较多的变压器、 发 电机； 二次设备主 的水轮机 都存在这个 问题 ， 所 以对水轮机 叶片 的选择十分重 要， 一旦 叶 要是由计算机监控 系统 、 控制机组 的设备 、 机 组状态检测系 统、 自动装 置 片 出现断裂等问题， 水轮机就无法安全运行 。 组成的。下面分别从水电一次设计和二次设计来 了解如何改善水电站 的 ３ 中小型 水 电站在 电气 设计 中应 该 注意 的几个 问题 设计， 提高效率
这就导致水轮机的性能参数和实际参数不符 ， 这与相关企业部 门的 不重视有 很大的关系 ， 水平 不够 。另外 ， 现在很 多中小型水 电站在建立 后， 不重视数据的收集 ， 对数据的准确度没有过高要求 ， 引致实 际来水量 跟设计的资料不相符合 ， 最终导致参数的不统一。
某地电厂小型电站机电电气设计图纸
某小型水电站施工电气二次设计CAD图
小型电站机电电气设计图（含说明）
小型水电站电气设计 精品
毕业设计Graduation practice achievement设计项目名称小型水电站电气设计目录设计计算书第一章电气一次部分设计1、电气主接线方案比较 (1)2、主变压器容量选择 (3)3、电气一次短路电流计算 (4)4、高压电气设备的选择和校验 (13)第二章厂用电系统设计1、厂用变压器选择 (29)2、厂用主要电气设备选择 (29)第三章继电保护设计1、继电保护方案 (32)2、电气二次短路电流计算 (33)3、继电保护整定计算 (37)第一章电气一次部分设计1、电气主接线方案比较方案一：3台发电机共用一根母线，采用单母线接线不分段；设置一台变压器，其容量为12000KVA；方案二：1、2号发电机采用单母线接线；3号发电机-变压器单元接线；设置了2台变压器，其容量分别为8000KVA、4000KVA;35KV线路采用单母线接线不分段。
电气主接线方案比较：（1）供电可靠性方案一供电可靠性较差；方案二供电可靠性较好。
（2）运行上的安全和灵活性方案一母线或母线侧隔离开关故障或检修时，整个配电装置必须退出运行，而任何一个断路器检修时，其所在回路也必须退出运行，灵活性也较差；方案二单母线接线与发电机-变压器单元接线相配合，使供电可靠性大大提高，提高了运行的灵活性。
（3）接线简单、维护和检修方便很显然方案一最简单、维护和检修方便。
（4）经济方面的比较方案一最经济。
各种方案选用设备元件数量及供电性能列表：综合比较：选方案二最合适。
经过综合比较上述方案，本阶段选用方案二作为推荐方案，接线见“电气主接线图”。
2、 变压器容量及型号的确定： 1、1T S =θCOS P ∑=KVA 80008.032002=⨯ 经查表选择SF7-8000/35型号，其主要技术参数如下： 2、KVA COS P S T 40008.032002===∑θ经查表选择SL7-4000/35型号, 其主要技术参数如下：3、电气一次短路电流计算 3.1短路电流计算条件为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作校验用的短路电流应按下列条件确定。
某小型水电站电气主接线设计毕业论文设计
某小型水电站电气主接线设计摘要随着现代社会经济的发展和水利科学技术的进步，人类对于水能资源开发利用的程度越来越高，调节水资源、利用水能、开发水利的强度越来越大。
在我国，河流众多，径流丰沛、落差巨大，蕴藏着非常丰富的水能资源。
据统计，中国河流水能资源蕴藏量6.76亿KW，年发电量59200亿KWh;可能开发水能资源的装机容量3.78亿KW，年发电量19200亿KWh。
我国水能蕴藏量居世界第一，可能开发量居世界首位，单一国土面积平均，每平方公里的可能开发容量，我国仅居世界第11位。
而以人口平均，我国的位次更低，人均资源量只占世界平均值的70%左右。
对于这种现状，能最大效率地开发和利用水能就显得至关重要。
小水电是指容量为12～0.5MW的小水电站，运行寿命长，坚固耐用，价格稳定，小水电在全国分布也很广泛（在全国2166个县、市中有1573个县有可开发小水电资源），并且可以提高水能综合利用率。
对于用电规模较小的边远地区和中大型水电站的二级工程来说，所有这些优点是小水电站成为最具有吸引力的发展对象。
对于边远地区，长距离供电容易造成电能损耗高或者为了降低损耗而额外的经济投资大，因此对于西南边远地区可以充分地利用当地丰富的水资源建造小型水电站。
这种类型的水电站一般比较边了适应电网的智能化建设，对于监控、信号采集、遥调、遥控等二远，为了减少故障发生的概率，故对电机、断路器、架空线（电缆）、变压器及二次设备的质量要求较高；同时，二次设备设计要功能全面。
由于发电机容量不大，可有两台发电机与一台变压器组成扩大单元接线，减少了变压器及其高压侧断路器的台数，相应的配电装置间隔也减少，节约投资于占地。
本毕业设计有两套方案，采用了很符合本设计低故障的第一套方案。
【关键字】水能资源；小水电；智能化建设；方案大学论文AbstractWith modern social economy development and water conservancy development of science and technology, human for water resources development and utilization degree more and more high, adjust water resources, using the intensity of hydropower, development more and more water In China, with its many rivers, runoff drenched, divide huge, containing the very rich water resources. According to statistics, China's rivers 6.76 billion KW hydropower resources reserves 59200 billion KWh, annual generation; May develop the hydropower resources 3.78 billion KW, installed capacity 19200 billion KWh annual generation capacity. Our country is ranked first in water, may back hurriedly the highest in the world, a single land area per square kilometers, on average, China may develop capacity only the 11th in the world. And the average by population, China, the per capita resource fit lower accounts for only about 70% of the world average. For this kind of situation, can maximum efficiency to develop and make use of the water are very important·The small hydropower capacity of 12 ~ refers to the small hydropower station of 0.5 MW, running long life, durable, price stability, small hydropower in national distribution in the country is also widely (round counties, cities in May have developed counties 1573 small hydropower resources), and can improve water comprehensive utilization. For electricity smaller remote areas and medium-large hydropower station for the secondary engineering, all of these advantages is the small hydropower become the most attractive development object.For remote areas, power loss caused by long distance power supply easy high or to reduce loss and additional economy big investment, so for southwest outlying areas can make full use of the local rich water resources to build small hydropower station. This type of hydropower station is compared commonly edge of intelligent building adapted to grid for monitoring, signal acquisition and remote-sensing attune, remote control, etc, in order to reduce the two far fault the probability of occurrence in the motor, circuit breakers, bus (cable), transformer and secondary equipment quality requirement is higher; Meanwhile, second equipment design should fully functional. Generator capacity is not big, but because there are two generators and composed a transformer, reducing the expanded unit wiring and high voltage side of transformer, the corresponding number circuit breaker switchgears intervals, saving investment in covering reduction. The two sets of graduation design scheme, using a very accord with the design of the first scheme.【Key words】water resources, small hydropower capacity, intelligent building, scheme.目录第一章电气主接线 (1)1.1设计原则 (1)1.2 各方案的比较 (2)第二章厂用电设计 (4)2.1 厂用电设计原则 (4)第三章短路电流计算 (5)3.1 对称短路电流计算 (5)第三章电气主设备选择 (10)4.1高压电气设备选择的一般条件 (10)4.2高压断路器的选择和校验 (11)4.3隔离开关的选择和校验 (14)4.4电流互感器的选择和校验 (15)4.5电压互感器的选择 (17)4.6 高压熔断器的选择 (19)4.7 避雷器的选择 (20)4.8 支柱绝缘子和穿墙套管的选择 (20)4.9 母线的选择与校验 (20)4.10 开关柜的选择 (23)4.11 厂用变压器的选择 (23)第四章发电机继电保护原理设计及保护原理 (24)5.1 初步分析 (24)5.2 对F1 的保护整定计算 (25)第六章计算机监控系统方案论证选择 (29)6.1 系统功能 (29)总结................................................................................................ 错误!未定义书签。
小型水电站电气一次设计
小型水电站电气一次设计摘要在LB水电站的初步设计中，主要介绍了主要电气布线，主要电气设备的选择，布局和接地设计。
该设计是小型水电站电气部分主要部分的初步设计。
该水电站配备了三个水力发电机组，每个机组的容量为65MW。
设计基于中小型水电站的设计规范，其基本原则是确保水电站建设和运营的经济性，可靠性和灵活性。
确定水电站和主配电线的输出电压水平。
主要变压器和工厂变压器以及主要的配电装置选型。
配电装置的选择和布局基于短路的计算，以及水电站避雷接地的简单设计。
关键词：水电站；电气设备选择；电气主接线；短路计算；配电装置一、水电站电气主接线选择结合该水电站接入系统的要求，设备特点，枢纽布局和小型水电站进出系统的布局，水电站电气主接线设计的具体设计原则如下：（1）供电可靠根据电力系统安全稳定运行的原则，在严重的故障情况下，应尽可能减少切机或线路回路的数量。
当发生双重故障时，通常不应切断一个以上的电路和两台发电机组；对断路器或母线进行大修时，不会影响持续供电（发电机出口断路器可与设备同时进行检修）；总之在任何情况下，都不允许整个工厂停电。
（2）运行灵活、检修方便、开停机才做简单鉴于该水电站建于云南山区，应尽量简化主接线，降低电压等级，减少出线回路数量，并尽量减少设备的切换，以减少人为操作事故的发生，同时有利于实现自动化控制。
（3）接线具有灵活性由于水电站的年利用小时数不超过4492h，因此在运行过程中可能会频繁的开关机组，因此必须灵活地适应水电站在电力系统中的作用。
在进行维护时，不应扩大停电范围。
二、主变压器的选择2.1主变压器的容量和台数的选定主变压器是一种重要的电气设备，可从水力发电厂输出电磁能。
它的大小和总数立即危及水电站的输配电工作能力，主要的接线方法和配电装置的结构。
另外，它还应该与诸如传输功率，插座电路的数量，输入和输出电压电平以及访问系统的紧密度等因素有关。
因此，需要仔细考虑和综合分析以确保合理选择。
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毕业设计Graduation practice achievement设计项目名称小型水电站电气设计目录设计计算书第一章电气一次部分设计1、电气主接线方案比较 (1)2、主变压器容量选择 (3)3、电气一次短路电流计算 (4)4、高压电气设备的选择和校验 (13)第二章厂用电系统设计1、厂用变压器选择 (29)2、厂用主要电气设备选择 (29)第三章继电保护设计1、继电保护方案 (32)2、电气二次短路电流计算 (33)3、继电保护整定计算 (37)第一章电气一次部分设计1、电气主接线方案比较方案一：3台发电机共用一根母线，采用单母线接线不分段；设置一台变压器，其容量为12000KVA；方案二：1、2号发电机采用单母线接线；3号发电机-变压器单元接线；设置了2台变压器，其容量分别为8000KVA、4000KVA;35KV线路采用单母线接线不分段。
电气主接线方案比较：（1）供电可靠性方案一供电可靠性较差；方案二供电可靠性较好。
（2）运行上的安全和灵活性方案一母线或母线侧隔离开关故障或检修时，整个配电装置必须退出运行，而任何一个断路器检修时，其所在回路也必须退出运行，灵活性也较差；方案二单母线接线与发电机-变压器单元接线相配合，使供电可靠性大大提高，提高了运行的灵活性。
（3）接线简单、维护和检修方便很显然方案一最简单、维护和检修方便。
（4）经济方面的比较方案一最经济。
各种方案选用设备元件数量及供电性能列表：综合比较：选方案二最合适。
经过综合比较上述方案，本阶段选用方案二作为推荐方案，接线见“电气主接线图”。
2、 变压器容量及型号的确定：1、1T S =θCOS P ∑=KVA 80008.032002=⨯ 经查表选择SF7-8000/35型号，其主要技术参数如下：2、KVA COS P S T 40008.032002===∑θ 经查表选择SL7-4000/35型号, 其主要技术参数如下：3、电气一次短路电流计算3.1短路电流计算条件为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作校验用的短路电流应按下列条件确定。
（1）容量和接线按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（一般为本工程建成后5～10年）：其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式。
（如切换厂用变压器时的并列）。
（2）短路种类一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相短路严重时，即应按最严重的情况验算。
（3）计算短路点选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。
3.2短路电流计算书短路点的选择：因本设计电压等级不多，接线简单，一个单母线接线，一个发电机-变压器组单元接线，两条母线：6.3KV 和35KV ，故在6.3KV 母线、3号发电机出口处及35KV 母线各选取一点作为短路计算点，分别为k1、k2、k3。
发电机，变压器及系统的主要参数如下：1、发电机参数：3⨯3200KW ，cos θ=0.8，*Xd =0.2，额定电压6.3kV2、变压器参数：2台， 1T:%5.7%=d U 8000KVA,2T: %7%=d U , 4000KVA3、系统参数：一回35kV 出线经过20km ，从芒东变电站接入系统。
321选取基准值:A MV S j ⋅=100 Up U j = 发电机G: 58.03200101002.0.3*3*2*1*=⨯⨯====N jd S S X X X X变压器T1:N j d S S U X .100%*4==94.08000101001005.73=⨯⨯变压器T2:=*5X N jd S S U .100%=75.140001010010073=⨯⨯线 路：58.037100204.0221*6=⨯⨯==j jU S L X X3.2.1当k1点发生三相短路时：KA U SI I jj05.43.638.032002526.53*''=⨯⨯⨯=⋅=KA I K i im im 88.1005.49.122''=⨯⨯==a 、 t=2s ， 378.3*=IKA U S I I j j Z 477.23.638.032002378.33*2=⨯⨯⨯=⋅=b 、 t=4s ， 234.3*=IKA U S I I j jZ 37.23.638.032002234.33*4=⨯⨯⨯=⋅=③ 3G 作用下，746.0101008.0320065.183*10*10=⨯⨯=⋅=j j S S X X ＜3.45所以，3G 为有限大容量系统。
a 、 t=0s ， 436.1*=IKA U S I I j j 526.03.638.03200436.13*''=⨯⨯=⋅=KA I K i im im 413.1526.09.122''=⨯⨯== b 、t=2s ， 7494.1*=IKA U S I I j j Z 641.03.638.032007494.13*2=⨯⨯=⋅=c 、t=4s ， 8076.1*=IKA U S I I j j Z 663.03.638.032008076.13*4=⨯⨯=⋅=3.2.2当k2点发生三相短路时：网络简化图如下：44.394.05.22*4*1*7=+=+=X X X 59.244.3158.0175.11111*7*6*52=++=++=∑X X X Y 59.1559.244.375.12*7*5*8=⨯⨯=⋅⋅=∑Y X X X 63.259.258.075.12*6*5*9=⨯⨯=⋅⋅=∑Y X X X ① ∞S 单独作用下，38.063.211*9*===∞X I 稳态短路电流: KA U S I I j j48.33.6310038.03*=⨯⨯=⋅=∞∞冲击短路电流: KA I i im 874.848.355.255.2=⨯=⨯=∞831228G② 12G 作用下，2472.1101008.03200259.153*8*8=⨯⨯⨯=⋅=j j S S X X ＜3.45 所以，12G 为有限大容量系统。
a 、 t=0s ， 845.0*=IKA U S I I jj 619.03.638.032002845.03*''=⨯⨯⨯=⋅=KA I K i im im 619.1619.085.122''=⨯⨯==b 、 t=2s ， 933.0*=IKA U S I I jj Z 684.03.638.032002933.03*2=⨯⨯⨯=⋅= c 、 t=4s ， 933.0*=IKA U S I I jj Z 684.03.638.032002933.03*4=⨯⨯⨯=⋅= ③ 3G 作用下，2.0101008.0320053*3*3=⨯⨯=⋅=j j S S X X ＜3.45 所以，3G 为有限大容量系统。
a 、 t=0s ， 526.5*=IKA U S I I jj 026.23.638.03200526.53*''=⨯⨯=⋅=KA I K i im im 3.5026.285.122''=⨯⨯== b 、t=2s ， 378.3*=IKA U S I I jj Z 238.13.638.03200378.33*2=⨯⨯=⋅= c 、t=4s ， 234.3*=IKA U S I I jj Z 185.13.638.03200234.33*4=⨯⨯=⋅=3.2.3当k3点发生三相短路时： 网络简化图如下：44.394.05.22*4*1*7=+=+=X X X 75.675.15*5*3*8=+=+=X X X① ∞S 单独作用下，724.158.011*6*===∞X I 稳态短路电流: KA U S I I jj 69.2373100724.13*=⨯⨯=⋅=∞∞冲击短路电流: KA I i im 8595.669.255.255.2=⨯=⨯=∞ ② 12G 作用下，2752.0101008.03200244.33*7*7=⨯⨯⨯=⋅=j j S S X X ＜3.45 所以，12G 为有限大容量系统。
a 、 t=0s ， 064.4*=I312KA U S I I jj 507.03738000064.43*''=⨯⨯=⋅=KA I K i im im 36.1507.09.122''=⨯⨯==b 、 t=2s ， 069.3*=IKA U S I I jj Z 383.03738000069.33*2=⨯⨯=⋅=c 、 t=4s ， 056.3*=IKA U S I I jj Z 381.03738000056.33*4=⨯⨯=⋅=③ 3G 作用下，27.0101008.0320075.63*8*8=⨯⨯=⋅=j j S S X X ＜3.45 所以，3G 为有限大容量系统。
d 、 t=0s ， 1415.4*=IKA U S I I jj 258.037340001415.43*''=⨯⨯=⋅=KA I K i im im 693.0258.09.122''=⨯⨯== b 、t=2s ， 091.3*=IKA U S I I jj Z 193.03734000091.33*2=⨯⨯=⋅=c 、t=4s ， 0705.3*=IKA U S I I jj Z 192.037340000705.33*4=⨯⨯=⋅=3.2.4短路电流计算成果表4、 高压电气设备的选择和校验 4.1高压电气设备选择的一般条件：电气设备选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一，在选择时应根据实际工作特点，按照有关设计规范的规定，在保证供配电安全可靠的前提下，力争做到技术先进，经济合理。
为了保障高压电气设备的可靠运行，高压电气设备选择与校验的一般条件， ① 按正常工作条件包括：电压、电流、频率、开断电流等进行选择； A 额定电压和最高工作电压：高压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额定电压，故所选电气设备允许最高工作电压U alm 不得低于所接电网的最高运行电压。
一般电气设备允许的最高工作电压可达1.1~1.15U N ，而实际电网的最高运行电压U sm 一般不超过1.1U Ns 因此在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压的额定电压U N 不低于装置地点电网额定电压WN U 的条件选择，即 U N ≥WN U B 额定电流电气设备的额定电流I N 是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许通过电流。