庆云水电站电气一次部分初步设计
摘要
电气主接线是水电站电气部分的主体，它直接影响到电站乃至整个电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行，因此设计时必须十分慎重。主要设计内容有：主接线方案的拟定，主变压器台数和容量的选择，主接线的技术经济比较，短路电流的计算、主要电气设备的选择。本毕业设计为庆云水电站电气一次部分初步设计，对在为水电站一次部分设计中遇到的若干问题如水电站一次部分主接线方案，短路电流计算，高低压设备的选择与校验，变压器的继电保护等进行了陈述。该水电站装机规模为30MW，安装2台容量为15MW的水轮发电机组。保证出力8.02MW，年发电量1.32亿kW·h，年利用小时数为4389。根据接入系统方案论证，拟以2回110kV线路接入系统，一回接至庆云变电站，另一回备用。导线型号定为LGJ-240，线路长度约为56km。先对水电站的一次主接线方案进行确定，再根据已确定的主接线方案进行必要的短路电流计算，根据具体的计算结果依次选择相应的设备（如变压器、开关等）以及对后面的的部分设备进行继电保护。本设计主要是针对水电站的一次部分，故对一次部分涉及较少。只讨论了变压器的继电保护。通过运用所学的理论知识，结合实际水电站的工程设计，初步掌握使用设计手册和设备产品样本的能力，毕业设计的主要内容：电气主接线部分设计，主要电气设备的选型和主要设备继电保护设计。
关键词 一次主接线，短路电流计算，设备选择，继电保护
目录
第一章 绪论 3
1.1 水力发电特点 3
1.2 设计在工程建设中的作用 5
1.3 水电站的电气一次设计 5
1．4水电站设计综合说明 6
第二章 电气主接线设计 7
2.1 设计原则 7
2.2 各方案比较 9
第三章 短路电流计算 14
第四章 电器主设备选择 35
4.1对方案I的各主设备选择 35
4.2 对方案Ⅱ的各主设备选择 49
第五章 发电机继电保护原理设计及保护原理 51
5.1 初步分析 51
5.2 对F1 的保护整定计算 52
5.3 对F5的保护整定计算： 55
第六章 监控系统方案论证选择 59
6.1 系统功能 59
6.2 监控对象 61
6.3 系统结构 61
总 结 64
参考文献 65
附 录Ⅰ 67
附 录Ⅱ 68
第一章 绪论
在河川水流中，潮汐和海浪里，蕴藏着巨大的能量，通常称为水能或水力资源。水能是可供人们利用的一种廉价和可再生能源，如不加以利用，是一种很大的损失。其利用具有时间价值，利用得越早，其价值就越大。我国幅员辽阔，河川纵横，湖泊星罗棋布，是世界上水力资源最丰富的国家。如何最有效和最经济合理地开发利用水资源，兴建各种水电站，将自然界的水能转变为机械能和电能，为发展我国生产和改善人民的物质文化生活服务，是水电建设者的光荣任务。电气一次设计是水电站设计的重要组成部分，是工程建设的关键环节，对水电站的投资、建设和运行安全可靠和生产的综合经济效益起着决定性的作用。
1.1 水力发电特点
水电站是将水能转交为电能的企业。水力发电具有以下特点：
①水能是再生能源
地球上江河湖海在太阳辐射的作用下，蒸发到空中，并随气流运行。在一定条件下，水汽凝结下降为雨或雪(地形引力作用)，再回到江河湖海。这就是自然界在大气中的循环，所以水能是一种再生能源，而火电站所用的煤或石油，核电站所用的稀有金属原料，都是要消耗掉而不能再生的。因此，水能的再生性这个特点从能源意义上看就显得更为重要。
②水资源可综合利用
水是一种资源，具有多方面的使用价值，可以综合利用。一个水利工程常可同时取得发电、防洪、灌溉、航运、供水、养殖以及改良环境和旅游等多方面的效益。河流的水资源还可以梯级开发利用，上级水电站发电后的水流，仍可为下游各级水电站再利用发电。
③水能可储蓄和调节
电能是不能大量储蓄的，生产与消费必须同时完成；而水电站可以借助于水库，储蓄水能，代替储蓄电能，有利于电力系统电力电量的供求平衡，提高供电的灵活性的经济性。同时，利用水库调节水能，还可以提高水能资源的利用程度。
④水力发电具有可逆性
火电站只能并Ⅱ用燃料生产电能，而不能利用电能再生产燃料。水力发电则可逆：位于高处的水可以通过水轮发电机组，使水能转变为电能；位于低处的水也可以通过电动抽水机提送到高处，使电能转变成水能。利用这种可逆性，可以在电力系统内建造抽水蓄能电站，达到储蓄和调节电能的目的，改善电力系统电力生产的供求关系，提高电能质量和经济效益。
⑤水电站运行的灵活性
水轮发电机组具有设备简单，运行操作灵活，易于实现自动化等优点。机组可以在几分钟内启动，投入运行，增减负荷十分方便。因此，水电站最适于承担电力系统的调峰、调频任务和用做负荷、事故备用容量。火电站虽然也可以承担这些任务，但其设备复杂，启动不太灵活，要经常处于热备用状态，浪费一定燃料。
⑥水电站的生产成本低、效率高
水电站不耗用燃料，运行人员常为火电站的1／10～1／20，又由于水电站的机组设备简单，年维护费用较低，所以通常水电站的电能成本只有火电站的1／5～1／10。水电站的能源利用率也比较高，火电站燃煤的热效率一般只有40％左右，而水电站的能量效率可达85％以上。
⑦水电站不产生污染
水电站在生产过程中既无烟气，又无废渣，废水也较少，因此不会污染环境。相反，由于建成水库后，还可以改善环境。周围常常是建设疗养区和开展旅游的良好场所。
⑧水电站电能生产的不均衡性
由于河川径流的多变性与不重复性，因而水电站的电能生产具有不均衡性。加上水文预报尚不够准确，也影响水电站的计划生产。这些因素都给水电站和电力系统运行带来一定困难。
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