华北水利水电大学电气工程毕业设计(3)

华北水利水电学院毕业设计

前 言

毕业设计是学生毕业前的最后一个理论与实践相结合的重要环节，是让学习的知识深化和提高的重要过程。是让学生运用所学的知识进行一次全面总结和综合训练，是素质与工程实践能力培养效果的全面检验。

在指导老师的指导与帮助下，通过查阅文献、搜集资料、综合分析、计算比较等，较好地完成了本次设计学习。并在此过程中对以前学习的知识有了更深、更系统的了解, 进一步巩固与提高了对专业知识的理解和运用能力，为以后的学习与工作打下了良好的基础。

在本次设计过程中，得到了各位指导老师的热忱指导与帮助，在即将离开校园之际，在此向各位指导老师说声：谢谢您！您辛苦了！

III

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目 录

摘 要 ................................................................................................................................................ I Abstract .......................................................................................................................................... II 前 言 .............................................................................................................................................. III 第一部分 设计说明书 ................................................................................................................... 1 1 概述 ............................................................................................................................................. 1 1.1 设计工作应遵循的主要原则 .............................................................................................. 1 2 水力发电厂电气主接线设计 ..................................................................................................... 1 2.1 电气主接线方案设计 .......................................................................................................... 1 2.1.1 电气主接线设计的基本要求 ....................................................................................... 1 2.1.2 水力发电厂电气主接线设计的特点 ........................................................................... 2 2.1.4 各种接线形式的特点 ................................................................................................... 4 2.1.5 电气主接线方案的比较及确定 .................................................................................. 7 2.2 发电机的选择 ...................................................................................................................... 9 2.3 变压器的选择 ...................................................................................................................... 9 3 短路电流的计算 ....................................................................................................................... 10 3.1 短路的类型 ........................................................................................................................ 10 3.2 短路计算的目的 ................................................................................................................ 10 3.3 短路计算的步骤 ................................................................................................................ 10 3.4 短路电流的计算结果 ........................................................................................................ 10 4 导体与电气设备的选择 ........................................................................................................... 11 4.1 电气设备选择的一般条件 ................................................................................................ 11 4.1.1 按正常工作条件选择电气设备 ................................................................................. 12 4.1.2 按短路状态校验设备 ................................................................................................. 12 4.2 具体电气设备的选择及结果 ............................................................................................ 13 4.2.1 断路器 ......................................................................................................................... 13 4.2.2 隔离开关 ..................................................................................................................... 14 4.2.3 母线 ............................................................................................................................. 15 4.2.4 电压互感器 ................................................................................................................. 16 4.2.5 避雷器 ......................................................................................................................... 17 第二部分 设计计算书 ................................................................................................................. 19 1 短路电流的计算 ....................................................................................................................... 19 1.1 参数化简 ............................................................................................................................ 19 1.2 f1点短路 ............................................................................................................................ 20

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1.3 f2点短路 ........................................................................................................................... 24 1.4 f3点短路 ............................................................................................................................ 27 1.5 f4点短路 ........................................................................................................................... 30 2 导体与电气设备的选择与校验 ............................................................................................... 33 2.1 断路器 ................................................................................................................................ 33 2.1.1 220kV侧断路器及母联断路器 ................................................................................. 33 2.1.2 220kV侧出线断路器 ................................................................................................. 34 2.1.3 联络变压器220kV侧断路器 .................................................................................... 35 2.1.4 110kV侧断路器及母联断路器 ................................................................................. 35 2.1.5 110kV侧出线断路器 ................................................................................................. 36 2.1.6 联络变压器110kV侧断路器 .................................................................................... 37 2.2 隔离开关 ............................................................................................................................ 38 2.2.1 220kV侧发电机出口隔离开关 ................................................................................. 38 2.2.2 220kV侧隔离开关及母联隔离开关 ......................................................................... 39 2.2.3 220kV侧出线处隔离开关 ......................................................................................... 39 2.2.4 联络变压器220kV侧隔离开关 ................................................................................ 40 2.2.5 110kV侧发电机出口隔离开关 ................................................................................. 41 2.2.6 110kV侧隔离开关及母联隔离开关 ......................................................................... 41 2.2.7 110kV侧出线处隔离开关 ......................................................................................... 42 2.2.8 联络变压器110kV侧隔离开关 ................................................................................ 43 2.3 母线 .................................................................................................................................... 44 2.3.1 发电机出口引出母线 ................................................................................................ 44 2.3.2 110kV侧母线 ............................................................................................................ 45 2.3.3 220kV侧母线 ............................................................................................................ 47 2.4 电压互感器 ........................................................................................................................ 48 2.4.1 220kV侧电压互感器 ................................................................................................. 48 2.4.2 110kV侧电压互感器 ................................................................................................. 49 2.4.3 发电机出口处电压互感器 ......................................................................................... 49 结束语 ........................................................................................................................................... 50 参考文献 ....................................................................................................................................... 51 附录一 外文原文 ......................................................................................................................... 52 附录二 外文译文 ......................................................................................................................... 57 附录三 发电厂电气主接线图 附录四 220kV开关站平面图

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第一部分 设计说明书

1 概述

1.1 设计工作应遵循的主要原则

（1）要遵守国家的法律、法规，贯彻执行国家经济建设的方针、政策和基本建设 程序，特别应贯彻执行提高综合经济效益和促进技术进步的方针。

（2）要运用系统工程的方法从全局出发，正确处理中央与地方、工业与农业、沿海 与内地，城市与乡村、远期与近期、平时与战时、技改与新建、生产与生活、安全与经济等方面的关系。

（3）要根据国家规范、标准与有关规定，结合工程的不同性质、不同要求，从我国 实际情况出发，采用中等适用的先进技术，合理地确定设计标准。对生产工艺、主要设备和主体工程要做到可靠、适用、先进；对非生产性的建设，应坚持适用、经济、在可能条件下注意美观的原则。

（4）要实行资源的综合利用，要节约能源、水源，要保护环境，要注意专业化和协 作，要节约用地，要合理使用劳动力，要立足于自力更生。

2 水力发电厂电气主接线设计

2.1 电气主接线方案设计

2.1.1 电气主接线设计的基本要求

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，电气主接线必须满足以下三项基本要求。 （1） 可靠性要求

电气主接线不仅要保证在正常运行时，还考虑到检修和事故时，都不能导致一类负

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荷停电，一般负荷要尽量减少停电时间。为此，应考虑设备的备用，并有适当的裕度。 （2） 灵活性要求

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，并且在检修时可以保证检修人员的安全。

由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。 （3） 经济性要求

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。

此外，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。

2.1.2 水力发电厂电气主接线设计的特点

水力发电厂电气主接线设计的特点如下：

（1）水力发电厂建在有水能资源处，一般离负荷中心很远，当地负荷很小甚至没有，电能绝大部分要以较高电压输送到远方。因此，主接线中可不设发电机电压母线，多采用发电机－变压器单元接线或扩大单元接线。单元接线能减少配电装置占地面积，也便于水电厂自动化调节。

（2）水力发电厂的电气主接线应力求简单，主变压器台数和高压断路器数量应尽量减少，高压配电装置应布置紧凑、占地少，以减少在狭窄山谷中的土石方开挖量和回填量。

（3）水力发电厂的装机台数和容量大都一次确定，高压配电装置也一次建成，不考虑扩建问题。

（4）水利发电机组启动快，启停时额外耗能少，常在系统中担任调频、调峰及调相任务，因此机组开停频繁，运行方式变化大，主接线应具有较好的灵活性。

（5）运行方式控制比较简单，较易实现自动化，为此，电气主接线应尽力避免以隔离开关为操作电器。

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