发电厂一次设计及发电机继电保护二次设计

摘要本毕业设计论文以河湾水电站为例，分别进行发电厂一次设计及发电机继电保护二次设计。发电厂尤其是大型发电厂的安全生产对整个系统的安全运行起着关键性的作用。因此，合理的设计一个发电厂是一项非常重要的工作。只有这样才能够保证电力系统供电可靠和电能质量。设计工作是工程建设的关键环节。做好设计工作，对工程建设的工期、质量、投资费用和工程建成投产后的安全运行可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。在设计中，首先，通过对发电厂原始资料的分析，了解设计电站基本概况，并初次拟定若干一次主接线图方案，经过技术、经济综合比较，选择一个最优方案；其次，对最优方案进行短路电流计算，过程是选择短路点，并分别对每个短路点画出等值电路图，进行短路电流计算；第三，以短路电流计算结果为依据，分别对各支路进行主要电气设备的选择和校验；第四，画出发电厂电气一次布置图（平面图和断面图）和一次主接线图；第五，对发电机进行二次继电保护设计并整定计算；第六，画出发电机各保护的接线原理图和展开图。关键词：电气主接线，短路电流，发电机，保护配置ABSTRACTThedesignpaperisbasedontheexampleofHewanhydropowerstations,aseparatepowerplantdesignandthesecondgeneratorrelaydesign,PowerPlantinparticular,thearge-scalepowerplantsafetyinproductionofthesafeoperationofthesystemplaysacrucialrole.Therefore,designningareasonableapowerplantisaveryimportantjob.Onlyinthiswaycanweensurereliablepowersupplysystemsandpowerquality.Engineeringdesignworkisthekeytothebuilding.Dodesignworkontheconstructionperiod,quality,costandinvestmentprojectscompletedandputintoproductionafterthesafeoperationreliabilityandcost-effectiveproductionofintegrated,playadecisiverole.Inthedesign,mainlyinthefollowingsteps:First,thepowerplantsthroughtherawdataanalysis,tounderstandthebasicdesignofpowerstationprofileandinitialdevelopmentofanumberofmainwiringdiagramprogramme;thetechnical,economiccomparison,theoptimalchoiceofaprogrammefollowedbyThebestshort-circuitcurrentprogramme,theprocessistochooseshort-circuitpoints,respectively,anddrawoneachpointequivalentcircuitshort-circuit,shortcircuitcalculation;third,toshort-circuitcurrentcalculationbasedontheresults,respectively,onthesliproadtothemainElectricalequipmentselectionandvalidation;fourth,todrawalayoutofelectricalpowerplants(thatoverlooksthemapandprofiles)andamainwiringdiagram;Fifth,generatingasecondrelaydesignandsettingcalculation;thelast，todrawtheprotectionwiringschematicsofthegeneratorandlaunchedplans.KEYWORDS：Themainelectricalwiring,short-circuitcurrent,generators,dynamicstability,thermalstability,protectionconfiguration目录目录前言1第一章绪论21.1毕业设计(论文)课题来源、类型21.2选题的目的及意义21.3本课题在国内外的研究状况及发展趋势21.3.1水电厂自动化系统31.3.2继电保护技术的发展81.4本课题主要研究内容101.4.1设计内容101.4.2设计要求101.5完成论文的条件和拟定采用的研究手段（途径）10第二章河湾水电站电气主接线设计122.1原始资料分析122.1.1河湾水电站原始材料122.2电气主接线技术基础132.2.1电气主接线的类型【7】132.2.2电气主接线的设计的基本要求132.2.3电气主接线的设计的基本原则142.3主接线方案的拟定142.4主接线方案的比较182.5主接线方案的确定21第三章短路电流计算223.1计算说明223.2基本假定【9】【10】223.3基本资料223.4电抗图及电抗计算243.4.1电抗标幺值和有名值的变换公式【11】243.4.2计算各元件的电抗标幺值243.4.3短路点的选择253.5对短路点进行网络化简和短路电流计算263.5.1d1点短路263.5.2d2点短路313.5.3d3点短路363.5.4d4点短路42第四章河川水电站电气一次设备的选择494.1选择电气一次设备遵循的条件494.1.1按正常工作条件选择494.1.2按短路条件进行校验504.2电气设备的选择514.2.1系统各回路的最大工作电流514.2.2高压断路器选择524.2.3高压隔离开关选择554.2.4电流互感器选择594.2.5电压互感器选择624.2.6绝缘子选择644.2.7避雷器选择664.2.8母线的选择68第五章发电机继电保护设计725.1电力系统继电保护的基本原理725.2电力系统继电保护装置的要求725.3发电机可能发生的故障和异常运行状态735.4发电机保护装设的原则745.51#、2#、3#发电机保护配置755.6发电机F1的继电保护755.6.1发电机纵差动保护765.6.2发电机横联差动保护785.6.3发电机定子单相接地保护805.6.4发电机负序电流及低电压起动的过电流保护805.6.5发电机定子绕组过负荷保护825.6.6发电机过电压保护825.6.7转子一点接地保护835.6.8失磁保护83总结85致谢86附录87参考文献88前言前言现代电网已进入超高压、长距离、大容量和高度自动化的时代。随着全球工业的迅速发展，电力正在成为必不可少的一种能源，电能的使用需求量越来越大。我国的电力工业发展迅速，到目前为止我国的年发电量位居世界第二，在全国范围内形成了：华北、华东、华中、东北、西北和南方六大电力系统。发电厂尤其是大型发电厂的安全生产对整个系统的安全运行起着关键性的作用。因此，合理的设计一个发电厂是一项非常重要的工作。只有这样才能够保证电力系统供电可靠和电能质量。设计工作是工程建设的关键环节。做好设计工作，对工程建设的工期、质量、投资费用和工程建成投产后的安全运行可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。电气一次主接线代表了发电厂电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电气选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于短路器跳闸或发出信号的一种装置。继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。本毕业论文是河湾水电站的电气一次设计和发电机继电保护设计。内容包括电气主接线的拟定，短路电流计算、电气设备的选择及发电机保护的设计等几个部分。并制定出电气一次主接线图，布置图，发电机保护的接线原理图和展开图。第一章绪论1.1毕业设计(论文)课题来源、类型本课题是河湾水电站一次及发电机继电保护，来源于生产实际，属于工程设计类论文。1.2选题的目的及意义中国经济已进入新的发展时期，在国民经济持续快速增长、工业现代化进程加快的同时，资源和环境制约趋紧，能源供应出现紧张局面，生态环境压力持续增大，能源的不足与需求之间的矛盾在近几年不断恶化，国家急需电力事业的发展，为我国经济的发展提供保障。大力发展水电事业将有利于缩小城乡差距、改善农村生产生活条件，对于推进地方农业生产、提高农民收入，加快脱贫步伐、促进民族团结、维护社会稳定，具有不可替代的作用。作为电力专业学生，我选择了河湾水电站一次及发电机继电保护设计这个课题，通过从原始资料分析，到主接线方案的选定，再到最后设备的选择，我相信这个过程能够帮助我巩固所学的基础理论、专业知识，并提高我们利用所学理论知识解决实际工程问题的能力，从而为以后的工作打下坚实的基础。水电站一次及发电机继电保护设计是电气工程专业的学生在本科毕业之前进行的一次较为全面、系统的综合性训练，有助于巩固和增强对本专业主干课程的理解和应用，树立工程观念，培养电力网设计规划的能力。通过此次设计，可以熟悉国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则等，树立安全、可靠、经济供电的观点；掌握电力网初步设计的基本方法和主要内容；提高自己使用AutoCAD，word等软件的能力，培养出自己工程设计的观念，是对四年所学理论知识与实践的融合。通过本次设计，使学生对电力系统形成一个较为专业的认识。1.3本课题在国内外的研究状况及发展趋势随着水电厂“无人值班”【1】（少人值守）和状态检修工作的不断深入开展，对水电厂的生产运行和管理提出了更高的要求；以“厂网分开、竞价上网”为基础的电力体制的改革也对水电厂自动化技术提出了新的要求。计算机技术、信息技术、网络技术的飞速发展，给水电厂自动化系统无论在结构上还是在功能上，都提供了一个广阔的发展舞台。水电厂自动化也必须适应新的形势需要，发展成为一个集计算机、控制、通信、网络、电力电子为一体的综合系统，具备完备的硬件结构，开放的软件平台和强大的应用系统。1.3.1水电厂自动化系统1.3.1.1自动化系统的发展水电厂自动化系统由I/O设备(传感器和执行器)、控制硬件、控制软件、人机接口及与信息系统的连接等组成。而水电厂的自动化是从80年代初单个功能装置研制开始的，计算机监控系统的发展过程可分为四个阶段：（1）功能分布式的星型分层监控系统以单功能微机装置集成系统，每个微机装置具有特定的功能，但每个微机装置都具有不同功能，如有的微机装置专门采集开关量，有的微机装置专采集模拟量，有的微机装置专门进行控制操作。该系统在分布的方式上进行了一些有益的尝试，但从模式上看不算是很成熟的系统。（2）以设备单元分布的星型分层监控系统为了检修维护的方便，以发电机组为单元，将数据采集与控制集成到一台微机或PLC装置中，构成了现地控制单元LCU。LCU无法直接接入以太网，而计算机非常昂贵，不能使每台LCU都配备CPU（中央处理器）接入以太网，只能将微机作为前置机。这时的系统采用专门的计算机，在应用网络上已跨出了一大步，但相应的国际标准还不完善，尚不能形成理想的开放系统环境。（3）基于开放系统的分布式监控系统随着计算机技术和网络技术的发展，计算机应用软件越来