坝后式水电站电气部分设计

摘 要
在水电站枢纽布置中，厂房放在大坝的下游侧地面（一般是紧靠大坝）的水电站称为坝后式水电站，。坝后式水电站适于河道坡度较缓、有筑坝建库条件的河段。这种电站的主要优点是大坝和厂房各成自己的建筑物体系,相对来说结构较为简单,施工时厂房与大坝的相互干扰也少。因为厂房靠近大坝，这样可使设在坝内的引水发电钢管长度缩短。坝后式水电站的坝上游有较大容量的蓄水库可以调节流量，有利于加大电站的装机容量，能适应电力系统的调峰要求,水能的利用较充分,综合利用的效益也高,常可既发挥防洪作用,又满足其他兴利要求。
坝后式水电厂电气部分的设计主要是主变压器的选择和电气主接线图的设计。在设计中还会提到负荷分析计算，短路计算，防雷保护和设备的选择等方面的设计及计算。这都是保证水电站正常运行及人们工作，生活用电的必要条件。
本设计的题目为“坝后式水电站电气部分设计”。设计的主要内容包括：负荷分析及其计算；水电站的装机容量分析；电气主接线及设计；短路电流计算；经济性方案的分析；电气设备的选择；设备的继电保护；防雷及接地保护等。

关键词：坝后式；电气；水电站；设计
 
Abstract
Hydropower Project in the layout of the plant downstream of the dam on the side of the ground (usually close to the dam) of the hydropower station called Bahou-hydropower station,. Bahou-river hydropower station suitable for slower slope, a dam built the conditions of the river. The main advantage of this power station is the dam and the plant into its own building system, a relatively simple structure, the construction of the plant and dam interfere with each other less. Because the plant near the dam, located in this way can the diversion dam, power generation shorten the length of pipe. Bahou-hydropower station in Bashang You have greater capacity to regulate the flow of water reservoirs, to increase the installed capacity of power plants, electric power system to adapt to the peak load regulation requirements, the use of water than the full, comprehensive utilization of the benefits of high , And often can not only play a role in flood control, Hennessy also meet other requirements.
   Bahou-hydropower plant electrical design is part of the main transformer and the choice of the main electrical wiring diagram of the design. Will be mentioned in the design load analysis, the short-circuit, and lightning protection equipment, such as the choice of the design and calculation. This is normal operation of hydropower stations and ensure that people working and living conditions of the necessary electricity.
   The design was entitled "Bahou-hydropower station electrical part of the design." Design of the main elements include: load analysis and computation; installed capacity of the hydropower station; main electric wiring and design; short-circuit current calculation of the programme of economic analysis, the choice of electrical equipment; relay equipment; mine and ground protection and so on.
Key words：Dam type ；electrical；water electricity station；design
 
坝式水电站适于河道坡度较缓、有筑坝建库条件的河段。其中，坝后式水电站的坝上游有较大容量的蓄水库可以调节流量，有利于加大电站的装机容量，能适应电力系统的调峰要求,水能的利用较充分,综合利用的效益也高,常可既发挥防洪作用,又满足其他兴利要求。其缺点是水库有淹没损失和城乡居民搬迁安置的困难，故高坝大库的坝后式水电站仅适于建造在高山峡谷、淹没较小的地区。河床式水电站只建有低坝，水库容量和调节能力均较小，主要依靠河流的天然流量发电，所以又称径流式水电站。由于弃水较多，水能利用受到较大限制，综合效益相对较小，但淹没损失和移民安置的困难也较小，适于建造在平原或丘陵地区，河道坡度较缓，而抬高水位会显著增加两岸城乡淹没损失的河段上。

本次设计的基本思想
本次设计的水电站是是一座具有灌溉、防洪、发电、养殖、旅游等综合利用型水库。电站为坝后式水电站，电站建成后在系统中主要承担调峰任务，以环节系统内缺乏水电进行调峰能力差的局面。对改善电网枯水期缺电和增加电网调峰能力将发挥良好的作用。
电气一次部分设计
电气一次部分设计主要包括负荷分析，主变压器的选择，主接线选择，所用变压器的选择，短路电流的计算，电气设备的选择等内容。本部分设计参考了各类相关资料，按照有关的技术规程和工程实例进行的。
电气二次部分设计
电气二次部分设计主要包括继电保护装置的设计，防雷保护的设计，主接线图的绘制，并用画图软进行整体接线图，防雷保护及其他图纸绘制。




目 录
第1章 绪论 1
1.1 水电站的概述及发展趋势 1
1.2 本次设计的基本思想 2
第2章 负荷分析及其计算 3
2.1 电力负荷的概述 3
2.1.1 电力负荷分类方法: 3
2.2 电力负荷的分析及计算 4
2.3 水电站及变电所厂用电负荷分析 6
2.3.1 电力负荷分类 6
2.3.2 水电厂自用电 7
2.3.3 变电所自用电 8
第3章 水电站的装机容量分析 10
3.1 选择机组台数，单机容量及水轮机型号 10
3.2 发电机的支承结构(机座或机墩) 12
3.3 确定水轮机的主要参数 13
第4章 电气主接线及设计 15
4.1 电气主接线应满足以下几点要求 15
(优秀毕业设计:www.2bysj.cn)
4.2 电气主接线的基本要求 15
4.3 电气主接线的原则 17
4.4 母线的基本接线形势 18
4.4.1 单母线接线 18
4.4.2 单母线分段接线 19
4.4.3 双母线接线 19
4.4.4 变压器-线路单元接线 20
4.4.5 桥形接线 20
4.5 气主接线的设计及绘制 21
第5章 短路电流计算 22
5.1 短路概述 22
5.2 造成短路的原因 22
5.3 短路危害 22
5.4 水电站短路电流的计算 23
5.5 变电站短路计算 26
第6章 经济性方案的分析 29
6.1 发电厂主接线方案的比较 29
6.2 对于变电站方案的比较 30
第7章 电气设备的选择 33
7.1 水电站电气设备的选择 33
7.2 变电站电气设备的选择 34
7.3 高压电气设备的选择 35
第8章 继电保护 39
8.1继电保护装置基本性能 39
8.2继电保护的作用 39
8.3变配电站继电保护的基本工作原理 39
8.4电气继电保护的类型 40
8.5 本次设计的继电保护及原理图 41
第9章 防雷及接地保护 44
9.1 防雷保护 44
9.2 避雷针 44
9.3 避雷器 45
9.4 防雷接地 46
9.4.1 变电站的防雷方案 46
9.4.2 防雷措施 46
9.4.3 防雷计算 47
9.5接地保护 47
第10章 结 论 49
参考文献 50
致 谢 51
附 录Ⅰ： 55
附 录Ⅱ： 63
附 录Ⅲ 64

参考文献
[1]水电站机电设计手册编写组，水电站机电设计手册（水力机械），水利电力出版社，1983
[2]华东水利学院主编，水工设计手册，水利电力出版社，1989
[3]四川联合大学主编，发电厂电气部分（第二版），北京:水利电力出版社，1995
[4] 李俊年.《电力系统继电保护》.中国电力出版
[5] 孙成宝 《配电网实用技术》，北京：中国水利电力出版社，1998
[6]熊信银 《发电厂电气部分（第三版）》，北京：中国电力出版社，2004
[7] 商国才 《电力系统自动化》,天津：天津大学出版社,1999
[8]水利电力部西北电力设计院编，电力工程电气设计手册，北京：中国电力出版社，1989
[9]华中理工大学主编，汽轮发电机及电气设备，北京：中国电力出版社，1998
[10]电力设计工程电气设备手册水利电力部西北电力设计院.        1999
[11]变电所总布置设计技术规定SDGJ63-84. 中国电力出版社.              1996
[12]何仰赞  温增银 电力系统分析华中科技大学出版社         2002
[13]  Yoshida N, McNiven SJ, Yoshida A,etc.A compact optical system for multi-determination of biochemical oxygen demand using disposable strips[J]. Field analytical chemistry and technology，2001，5 (5): 222-227
[14]  Meyer RL, Kjaer T, Revsbech NP. Use of NOx- microsensors to estimate the activity of sediment nitrification and NOx- consumption along an estuarine salinity, nitrate, and light gradient[J]. Aquatic microbial ecology, 2001，26 (2): 181-193
[15]The Zouxian-Mengyin Transmission and Substation Project Commissioned PBlication of electricity 1996
[16]Grainger J J，Stevenson W D.Power System Analysis. McGraw—Hill，1994.