第一篇：水電站建筑物課程設(shè)計

目 錄

摘 要····························································· 3 第一章 工程概況及基本資料·········································4 第二章 廠區(qū)樞紐平面布置···········································5 第三章 主廠房設(shè)計

主廠房的平面設(shè)計············································6 主廠房的平面布置············································6

主廠房立面設(shè)計 ·······································6 主廠房剖面 ···········································6

第四章 副廠房設(shè)計

副廠房的布置設(shè)計 ·········································8 副廠房長度和度 ··········································8 第五章 交通設(shè)計 ··········································8 附錄一 參考資料···················································9

摘要：

隨著仁懷白酒產(chǎn)業(yè)的不斷壯大，電力供應(yīng)已經(jīng)跟不上企業(yè)日愈增長的需要。需要大量的電能延續(xù)仁懷的持續(xù)高速發(fā)展。修建火電廠，對壞境影響大，且仁懷境內(nèi)煤炭資源少；仁懷位于赤水河中游，水能資源豐富，且水電站對環(huán)境的影響相對較小，特在仁懷境內(nèi)五馬河上修筑水電站。

水電站廠房是水電站主要建筑物之一，是將水能轉(zhuǎn)化為電能的綜合場所，廠房中安裝水輪機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)和各種輔助設(shè)備。通過能量轉(zhuǎn)換，水輪發(fā)電機(jī)發(fā)出電能，經(jīng)變壓器、開關(guān)站到呢個輸入電網(wǎng)，送往用戶。所以說，水電站廠房是水（水工）、機(jī)（機(jī)械）、電（電氣）的綜合體，又是運行人員進(jìn)行生產(chǎn)活動的場所，其任務(wù)是滿足主、輔設(shè)備及其聯(lián)絡(luò)的線、纜和管道布置的要求與安裝、運行、維護(hù)的需要，保證發(fā)電質(zhì)量；為運行人員創(chuàng)造良好的工作條件；以美觀的建筑物造型協(xié)調(diào)與美化自然環(huán)境。水電站廠房的布置設(shè)計包括平面布置、剖面設(shè)計、立面設(shè)計三個部分。本次布置設(shè)計是針對五馬河第五級電站，屬于小型電站。設(shè)計中，根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓こ谈艣r和基本資料，進(jìn)行了水電站廠區(qū)樞紐的合理布置；確定出了廠房的各項主要高程和主要尺寸；對主廠房進(jìn)行了剖面設(shè)計、平面設(shè)計及立面設(shè)計；并且繪制出沿機(jī)組中心線的主副廠房橫剖面圖、主機(jī)間和安裝間以及副廠房的綜合平面圖、下游立面圖、廠區(qū)樞紐布置簡圖。

一、工程概況及基本資料

五馬河屬長江流域赤水河系上一支流。五馬河流域地處黔北高原，仁懷縣中南部，流域集雨面積446平方公里。流域內(nèi)山脈連綿，河網(wǎng)溝壑發(fā)育，地形起伏變化急劇，山峰高程 多在800～1400米左右。五馬河主河床高程在437～820米之間。五馬河流域氣候炎熱，雨量充沛，多年平均降雨量為1000毫米，年內(nèi)日照124天左右，多年平均氣溫21 C,多年平均蒸發(fā)量700毫米。多年平均流量5.65m/s,最枯流量1.23m/s,一般枯水流量在1.5～1.8m/s,歷史調(diào)查洪峰流量約820m/s。流域區(qū)內(nèi)碳酸類巖層廣布，水文地質(zhì)較為復(fù)雜。

五馬河（5）電站是五馬河梯級開發(fā)中的第五級電站。該電站由攔河壩、引水建筑物、壓力前池、壓力鋼管、水電站廠房、升壓變電站、輸電線路等組成。攔河壩采用漿砌石拱形重力壩；引水建筑物沿左岸布置，全長2.7公里；壓力鋼管布置采用聯(lián)合供水方式。

電站廠區(qū)位于五馬河左岸，廠區(qū)北面山體雄厚，穩(wěn)定性較好；東面地形開闊，坡度較緩，便于對外交通和通電線路出線。根據(jù)地形，廠區(qū)各部分可按階梯布置。進(jìn)廠公路由東向西進(jìn)入廠區(qū)。

主廠房座落在河床左岸一級階地上。電站廠房屬四級建筑物，按三十年一遇洪峰流量 713.0m/s設(shè)計，相應(yīng)的設(shè)計洪水位為451。8m；三百年一遇洪峰流量1303.0m/s校核，相應(yīng)的校核洪水位為454.5m。電站正常尾水位452.2m,最低尾水位452.0m。

主廠房地板高程452.00m,副廠房地板高程455.00m；升壓站面積37.0m×27.0m,高程 在457.00m。主廠房地板低于校核洪水位，必須四面設(shè)防洪墻，進(jìn)廠大門設(shè)防洪門。

電站裝機(jī)容量為2×1600kw，水輪機(jī)選用HL160-WJ-60型，設(shè)計水頭100m，設(shè)計流量 2×2.19m/s,水輪機(jī)理論允許吸出高Hs＝1.8m；發(fā)電機(jī)為TSW143/51-6型，額定出力1600 KW,額定電壓6300V，額定轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/分，飛逸轉(zhuǎn)速2100轉(zhuǎn)/分。水輪機(jī)總重11741Kg,發(fā) 電機(jī)總重12175Kg，機(jī)組最重部件重4360Kg。發(fā)電機(jī)風(fēng)道和出線電纜溝分別在上下游側(cè)布置，互不干擾。機(jī)旁盤五塊。選用15T手動雙梁橋式吊車一臺。

副廠房內(nèi)布置中控室、蓄電池室、電纜道和空壓機(jī)室及其它房室。

地形圖、機(jī)組及吊車圖見圖紙。

二、廠區(qū)樞紐平面布置

主廠房布置：根據(jù)工程資料，該電站屬于小型電站，選定廠房形式為壩后式廠房，壓力管道供水方式為聯(lián)合供水。鋼管引進(jìn)廠房采用正向引進(jìn)，主廠房地面高程為452m，廠房地面高程低于校核洪水位故廠房四面設(shè)防洪墻。

副廠房布置：主副廠房階梯布置副廠房布置在高程為455m處，通風(fēng)采光良好，廠房與副廠房之間通過樓梯相連，副廠房前設(shè)置1.2m寬的走到通向各個房間，廠房內(nèi)設(shè)置中控室、蓄電池室、電纜道和空壓機(jī)室，行政用房和生活用房。

交通和升壓站布置：根據(jù)工程資料，東面地形開闊，坡度較緩，便于對外交通和通電線路出線，升壓站布置在東面，進(jìn)廠公路由東向西進(jìn)入廠區(qū)，主公路的高程為455m分別通向裝配間和升壓站，裝配間門外設(shè)置回車場，公路縱坡為7%，公路寬度為6m。

尾水道布置：尾水從尾水管流出后經(jīng)尾水道流出，設(shè)置尾水閘門，該電站為小水頭電站，尾水平臺上不布置變壓器，尾水平臺可設(shè)置較窄，尾水平臺寬為2m，該河流采用梯級開發(fā)，發(fā)電尾水應(yīng)匯入河道下游，保證下游正常灌溉、航運、供水。

防洪墻的布置：防洪墻高程為455m有0.5m的安全加高，防洪墻為磚墻結(jié)構(gòu)做好防滲接縫措施。

三、主廠房的設(shè)計

主廠房的平面設(shè)計 主廠房由主機(jī)室和裝配場組成，廠房為單層廠房。廠房頂部安裝15T手動雙梁橋式吊車一臺，用于機(jī)組設(shè)備的安裝與檢修。

主廠房長度的確定

廠房的長度取決于機(jī)組段長度、機(jī)組臺數(shù)和裝配場長度確定，由此得主廠房的總長度L可由下式求得：

L?nL1?L2??L

n：機(jī)組臺數(shù)，該工程為2臺；

L1：機(jī)組段長度，由資料提供的機(jī)組長度為9.6m； L2：裝配場長度，取為機(jī)組段的1.5倍，為14.4m； ?L：端機(jī)組附加長度，取D的1倍為0.6m；

L?2?9.6?14.4?0.6?34.2m

主廠房寬度的確定

手動梁式吊車長度為10m，兩側(cè)墻寬均為37mm，廠房寬度為10.74m 裝配場位于對外交通道路的一端，寬度與主廠房同寬，長度為機(jī)組段長度的1.5倍為14.4m。

廠房平面布置

水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、機(jī)旁盤5塊，主副廠房地面高程相差3m，設(shè)置交通樓梯，寬度為5m,坡度為35°，水輪發(fā)電機(jī)的上、下游設(shè)置2m的交通島，各種設(shè)備之間設(shè)置1.5m的檢修巡視距離

尾水平臺的布置：該工程水頭小，尾水平臺上不需安放變壓器，水流量小尾水閘門采用人工起吊，尾水平臺寬度可設(shè)置較窄為2m。

防洪墻高程為455m有0.5m的安全加高，防洪墻為磚墻結(jié)構(gòu)做好防滲措施。

廠房立面設(shè)計

水電站的廠房與工業(yè)廠房同是建筑物，但水電站廠房具有獨特鮮明的風(fēng)格，對周圍的環(huán)境有深刻的影響，要求廠房建筑物能夠創(chuàng)建一個完整的、多功能的、富有感染力的宜人環(huán)境，保持天然的風(fēng)韻。

該廠房高度不高，在設(shè)計窗戶時，窗戶選用窄高型，使廠房比列協(xié)調(diào)。廠房下部外表面用水刷石，上部用大拉毛。

主廠房的剖面設(shè)計：

水輪機(jī)安裝高程▽T：主廠房地板高程為▽=452.00 m，該電站采用臥軸式水輪機(jī)，水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)中心線位于同一高程，距離地面為1m，即水輪機(jī)安裝高程▽T=453.00 m。主廠房基礎(chǔ)開挖高程▽F：從水輪機(jī)安裝間高程▽T向下量取尾水管出口頂面的距離h3,加上所選用的尾水管出口高度h2及尾水管底板混凝土厚度h1，就得到主廠房基礎(chǔ)開挖高程

?F??T?(h3?h2?h1)=453-（1.7+1.9+0.5）=447.9m 從水輪機(jī)安裝間高程▽T向下量取尾水管出口頂面的距離h3,加上所選用的尾水管出口高度h2及尾水管底板混凝土厚度h1

水輪機(jī)層的地面高程就是廠房地面高程 ?1?452m 發(fā)電機(jī)層的樓板高程?2：該機(jī)組為臥式機(jī)組廠房為單層，高程取為廠房地面高程452m 吊車的安裝高程▽C：

?c??2?h4?h5?h6?h7=452+1+2.4+1+1.2=457.6m。

其中：?2為發(fā)電機(jī)層樓板高程。

h4：吊運部件與固體的機(jī)組或設(shè)備間的垂直凈距，范圍 0.6～1.0 m，取1m； h5：最大吊運部件高度，為2.40m；

h6：吊運部件與吊鉤之間的距離，在1.0～1.5 m之間，取1m;h7：主鉤最高位置至軌頂面距離，h7=1.2m。

屋頂高程▽R：

根據(jù)已知軌頂至吊車上小車距離，加上為檢修吊車小車上留有0.5m的高度，根據(jù)屋面大梁的高度、屋面板厚度、屋面保溫防水層厚度，確定屋頂上緣高程

?R??C?h8?h9?h10?=457.6+1.2+0.50+=460.2m

其中：?C：吊車軌頂高程▽C=457.6m；

h8：吊車軌頂至電動機(jī)頂部距離，為1.2m； h9：為便于檢修電機(jī)，留有0.5m的高度；

h10：屋頂大梁高度0.8m、屋面板厚度0.2m、屋面保溫防水層厚度0.1m之和；

由此得屋頂高程即屋頂上緣高程▽R= 460.9m。

裝配場的高程

裝配場的高程主要取決于對外道路的高程及發(fā)電機(jī)層樓板的高程。該工程裝配場地面高程與發(fā)電機(jī)層同高即為廠房地面高程，這樣交通運輸方便，場地寬敞，但由于裝配場地面高程低于校核洪水位，需要修筑擋水墻，裝配場的頂部高程與主廠房同高為460.9m

四、副廠房設(shè)計

副廠房是機(jī)電設(shè)備運行、控制、試驗、管理和運行人員工作和生活的房間。該工程裝機(jī)容量小于2.5萬KW，因此可以對副廠房組成房間作較多簡化。副廠房布置在主廠房上游側(cè)高程比主廠房高3m，布置緊湊、電纜短，監(jiān)視機(jī)組方便，主廠房通風(fēng)采光良好。

副廠房的布置，副廠房內(nèi)設(shè)置儲酸室、蓄電池室、開關(guān)室、繼電保護(hù)室、通風(fēng)機(jī)室、電工實驗室、生活用房、行政用房。副廠房前設(shè)置1.2m寬的走廊一條，主副廠房之間通過樓梯上下，樓梯寬為3m。

副廠房的寬度、長度、高度確定

該工程裝機(jī)容量小、機(jī)組臺數(shù)少，廠房寬度可以設(shè)置較小為6m,高度為4m,根據(jù)副廠房內(nèi)設(shè)置的房間確定副廠房長度為33m.五、交通設(shè)計

根據(jù)工程資料，東面地形開闊，坡度較緩，便于對外交通和通電線路出線，進(jìn)廠公路由東向西進(jìn)入廠區(qū)，主公路的高程為455m分別通向裝配間和升壓站，裝配間門外設(shè)置回車場，公路縱坡為7%，公路寬度為6m。

副廠房前設(shè)置1.2m寬的走廊一條，主副廠房之間通過樓梯上下，樓梯寬為3m。機(jī)組的上下游側(cè)應(yīng)留有2m的交通道，各設(shè)備之間保留2m巡視和檢修距離。

五、參考資料

1、《水電站建筑物》（教材）水利水電出版社

2、《小型水電站》中冊（廠房部分）天津大學(xué)水利系編

3、《小型水力發(fā)電站設(shè)計規(guī)范》（GB50071-2002）

4、臥式機(jī)組廠房設(shè)計圖冊

第二篇：水電站課程設(shè)計任務(wù)書及指導(dǎo)書

水電站課程設(shè)計任務(wù)書及指導(dǎo)書

水輪機(jī)選型設(shè)計

（供水工專業(yè)用）

水利水電工程系

設(shè)計任務(wù)書

一 目的和作用

課程設(shè)計是工科院校學(xué)生在校期間一個較為全面性、總結(jié)性、實踐性的教學(xué)環(huán)節(jié)。它是學(xué)生運用所學(xué)知識和技能，解決某一工程問題的一項嘗試。通過本次課程設(shè)計使學(xué)生鞏固、聯(lián)系、充實、加深、擴(kuò)大所學(xué)基本理論和專業(yè)知識，并使之系統(tǒng)化；培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新精神；培養(yǎng)學(xué)生初步掌握工程設(shè)計工作的流程和方法，在設(shè)計、計算、繪圖、編寫設(shè)計文件等方面得到一定的鍛煉和提高。二 基本資料

某梯級開發(fā)電站，電站的主要任務(wù)是發(fā)電，并結(jié)合水庫特性、地區(qū)要求可發(fā)揮水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合效益。電站建成后投入東北主網(wǎng)，擔(dān)任系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)相及少量的事故備用容量，同時兼向周邊地區(qū)供電。該電站水庫庫容小不擔(dān)任下游防洪任務(wù)。經(jīng)比較分析，該電站壩型采用混凝土重力壩，廠房型式為河床式。經(jīng)水工模型試驗，采用消力戽消能型式。

經(jīng)水能分析，該電站有關(guān)動能指標(biāo)為： 水庫調(diào)節(jié)性能 日調(diào)節(jié) 保證出力 4萬kw 裝機(jī)容量 16萬kw 多年平均發(fā)電量 44350 kwh

最大工作水頭 39.0 m 加權(quán)平均水頭 37.0 m 設(shè)計水頭 37.0 m 最小工作水頭 35.0 m平均尾水位 202.0 m 設(shè)計尾水位 200.5 m 發(fā)電機(jī)效率 98.0% 三 試根據(jù)上述資料，對該電站進(jìn)行水輪機(jī)選型設(shè)計。四 設(shè)計成果：計算說明書一份；所有圖紙匯編入計算說明書。五 設(shè)計時間2.0周。六 設(shè)計參考書目：

1.水電站機(jī)電設(shè)計手冊第一卷 水利機(jī)械 水電站機(jī)電設(shè)計手冊編寫組編

2.水電站（第三版）河海大學(xué) 劉啟釗 主編 3.水利機(jī)械（第三版）西安理工大學(xué) 金鐘元 編 七 附圖

1.HL240型水輪機(jī)模型綜合特性曲線 2.ZZ440型水輪機(jī)模型綜合特性曲線

指導(dǎo)書

設(shè)計者應(yīng)根據(jù)相關(guān)原則確定機(jī)組臺數(shù)與單機(jī)容量。由工作水頭范圍利用水輪機(jī)型譜初定機(jī)型。依據(jù)模型綜合特性曲線選擇水輪機(jī)的主要參數(shù)，經(jīng)方案比較后確定水輪機(jī)型號（該部分內(nèi)容可參考教材78頁“水輪機(jī)型號及主要參數(shù)選擇舉例”）。選取三個特征水頭完成運轉(zhuǎn)特性曲線的繪制，包括列表計算，等效率曲線、出力限制線、等吸出高曲線及相關(guān)輔助曲線的繪制。蝸殼設(shè)計內(nèi)容包括蝸殼型式、主要參數(shù)（包角、斷面形狀、進(jìn)口平均流速）的選擇，并進(jìn)行水力計算以及繪制蝸殼斷面、平面單線圖。尾水管設(shè)計內(nèi)容包括型式的選擇，采用推薦的尾水管尺寸進(jìn)行尺寸設(shè)計，并繪制尾水管尺寸單線圖。發(fā)電機(jī)選擇包括型式的確定，列出發(fā)電機(jī)主要參數(shù)（容量、重量及各部件尺寸等，為電站廠房設(shè)計提供必要依據(jù)），并繪制發(fā)電機(jī)外形尺寸圖。調(diào)速設(shè)備的選擇包括調(diào)速功的計算，接力器的選擇（接力器直徑、接力器最大行程與接力器容積），調(diào)速器的選擇，油壓裝置的選擇。

所有圖紙地繪制均應(yīng)在座標(biāo)紙上完成。要求為計算說明書編寫目錄，并列出參考文獻(xiàn)。

建議設(shè)計者按如下順序編寫計算說明書：

機(jī)組選型設(shè)計

第一節(jié) 基本資料

第二節(jié) 機(jī)組臺數(shù)與單機(jī)容量的選擇

第三節(jié) 水輪機(jī)型號、裝置方式、轉(zhuǎn)輪直徑、轉(zhuǎn)速、及吸出高度與安裝高程的確定

第四節(jié) 水輪機(jī)運轉(zhuǎn)特性曲線的繪制 第五節(jié) 蝸殼設(shè)計 第六節(jié) 尾水管設(shè)計 第七節(jié) 發(fā)電機(jī)選擇 第八節(jié) 調(diào)速設(shè)備的選擇

第三篇：水電站及水工建筑物等受災(zāi)情況報告

XX水電站及水工建筑物等汛期受災(zāi)情況報告

為全面貫徹落實“安全第一，預(yù)防為主”的安全生產(chǎn)工作方針，深入開展汛期安全生產(chǎn)大檢查，切實加大汛期安全隱患排查治理力度，形成閉環(huán)管理，根據(jù)XX文件通知精神及工作部署要求，公司結(jié)合《水電站防汛工作管理指導(dǎo)書》中相關(guān)汛末檢查內(nèi)容，由XX部在9月份組織各生產(chǎn)一線單位對公司XX年汛期期間各運行水電站受災(zāi)情況進(jìn)行了一次全面排查并做好統(tǒng)計、分析?，F(xiàn)將情況報告如下：

一、檢查方式

為做好此次各電站汛期受災(zāi)統(tǒng)計工作，由XX部牽頭組織各生產(chǎn)一線單位進(jìn)行自查排查，現(xiàn)場主要采取查閱相關(guān)汛期運行資料、檔案及實地隱患排查的方式進(jìn)行。

二、檢查內(nèi)容

重點檢查防洪和排水設(shè)備運行、水工建筑物運行、工程樞紐水毀，邊坡及交通道路受損、遇險搶險等情況，同時要求對檢查存在的問題盡快實施整改。

三、檢查情況

XX水電站在整個汛期期間均未受臺風(fēng)、洪水、暴雨等的影響，各站機(jī)組設(shè)備及水工建筑物均能安全運行，但經(jīng)深入各站一線進(jìn)行現(xiàn)場實地排查，發(fā)現(xiàn)XX，需要冬修時進(jìn)行修復(fù)和整改，具體情況如下：

（二）XX水電站存在問題 措施：XX 預(yù)計費用：XX萬元。

四、下一步工作 XX水電站高度重視汛期各項安全生產(chǎn)工作，始終把加強(qiáng)防汛抗災(zāi)工作作為當(dāng)前一項重要工作來抓，整個汛期期間，各生產(chǎn)一線單位均能嚴(yán)格落實各項防汛度汛措施，在各次汛前、汛中均能按相關(guān)水庫大壩巡檢管理制度對本站各類水工建筑物進(jìn)行巡視排查，及時消除安全隱患，確保生產(chǎn)一線單位發(fā)電生產(chǎn)運行安全。

下一步，針對部分發(fā)電站存在的問題，XX管理部門督促XX電站要加強(qiáng)對水輪發(fā)電機(jī)組、主變、廠用變及水工建筑物巡視工作，并且不定期加強(qiáng)對前池、大壩、渠道等建筑物進(jìn)行檢查及巡視工作，發(fā)現(xiàn)隱患及時處理并做好登記，形成閉環(huán)管理，確保發(fā)現(xiàn)隱患問題能及時消除在萌芽狀態(tài)，確保發(fā)電和安全兩不誤，在實現(xiàn)良好經(jīng)濟(jì)效益的同時，順利實現(xiàn)安全生產(chǎn)目標(biāo)。

第四篇：07水工建筑物課程設(shè)計教學(xué)大綱

《水工建筑物課程設(shè)計》教學(xué)大綱 開課系：水利工程系

適用專業(yè)：水利水電建筑工程 學(xué)時：1周 學(xué)分：1 撰稿人：曾越

一、課程設(shè)計目的和任務(wù) 技能訓(xùn)練：

1、使學(xué)生對水工設(shè)計過程有更加深入的理解；

2、增強(qiáng)學(xué)生使用水工設(shè)計規(guī)范的意識；

3、提高學(xué)生收集相關(guān)設(shè)計資料的能力；

4、使學(xué)生進(jìn)一步掌握水工建筑物設(shè)計的原則、步驟及方法；

5、提高學(xué)生的計算機(jī)輔助繪圖能力。通專結(jié)合點：

1、通過分組共同完成設(shè)計任務(wù)提升團(tuán)結(jié)協(xié)作能力；

2、訓(xùn)練同學(xué)們利用設(shè)計規(guī)范的能力；

3、訓(xùn)練同學(xué)們搜集參考資料、利用資料的能力；

4、通過編寫課程設(shè)計報告書訓(xùn)練學(xué)生寫作能力和組織信息能力；

5、通過出工程圖訓(xùn)練學(xué)生利用計算機(jī)輔助繪圖的能力；

6、提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

二、課程設(shè)計內(nèi)容 技能訓(xùn)練：

1、確定水工建筑物的設(shè)計對象（重力壩、土石壩、水閘、渡槽）；

2、分析基本設(shè)計資料；

3、確定工程的等級；

4、進(jìn)行工程平面布置；

5、水工建筑物的結(jié)構(gòu)布置；

6、荷載計算；

7、水工建筑物的穩(wěn)定分析；

8、水工建筑物的結(jié)構(gòu)計算；

9、設(shè)計說明書的編寫；

10、設(shè)計圖的繪制。通專結(jié)合點：

1、搜集相關(guān)資料與資料分析能力結(jié)合；

2、工程平面布置與水工建筑物結(jié)構(gòu)布置協(xié)調(diào)能力的訓(xùn)練結(jié)合；

3、水工建筑物型式方案的選擇和學(xué)生選擇、判斷、優(yōu)化能力訓(xùn)練結(jié)合；

4、計算工況與荷載計算訓(xùn)練結(jié)合；

5、穩(wěn)定分析、結(jié)構(gòu)計算與計算分析能力訓(xùn)練結(jié)合；

6、設(shè)計說明書編寫和設(shè)計圖與計算機(jī)能力、組織信息能力、空間思維訓(xùn)練結(jié)合。

三、對學(xué)生能力培養(yǎng)的要求 技能訓(xùn)練：

1、對設(shè)計的基本資料進(jìn)行分析；

2、熟悉水工建筑物相關(guān)的設(shè)計規(guī)范；

3、熟悉相關(guān)參考資料的搜集方法；

4、掌握水利樞紐分等及水工建筑物分級的原則；

5、熟悉工程平面布置的基本原則；

6、熟悉水工建筑物結(jié)構(gòu)布置的原則；

7、掌握荷載的計算方法；

8、掌握水工建筑物穩(wěn)定分析的方法；

9、掌握水工建筑物結(jié)構(gòu)計算的方法；

10、掌握設(shè)計說明書的編寫原則；

11、掌握計算機(jī)輔助繪圖的方法。通專結(jié)合點：

1、提升搜集相關(guān)資料與資料分析能力；

2、提升選擇、判斷、優(yōu)化能力；

3、形成系統(tǒng)思維和全局觀念；

4、提高分析和計算能力；

5、加強(qiáng)計算機(jī)應(yīng)用能力、組織信息能力和空間思維能力；

6、提升設(shè)計說明書的寫作能力。

四、與其他環(huán)節(jié)之間的關(guān)系 《水工建筑物課程設(shè)計》是水利水電工程建筑專業(yè)的一門專業(yè)核心課程設(shè)計，為了加強(qiáng)學(xué)生對基本理論的理解和水工設(shè)計規(guī)范條文的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力，安排1周的課程設(shè)計，以提高學(xué)生的綜合運用能力?！端そㄖ镎n程設(shè)計》涉及的內(nèi)容很廣，涉及到本專業(yè)的大部分基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程，必須在講完有關(guān)課程內(nèi)容后，才能實施。課程設(shè)計是知識深化、拓寬的重要過程，是對學(xué)生綜合素質(zhì)與工程實踐能力的全面鍛煉，是實現(xiàn)本學(xué)科培養(yǎng)目標(biāo)的重要階段。通過課程設(shè)計，著重培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決問題的能力以及嚴(yán)謹(jǐn)扎實的工作作風(fēng)。為學(xué)生將來走上工作崗位，順利完成設(shè)計任務(wù)奠定基礎(chǔ)。

五、課程設(shè)計的題目選擇

1、力壩

2、土石壩

3、水閘

4、渡槽

六、課程設(shè)計質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

評定課程設(shè)計成績的內(nèi)容包括平時表現(xiàn)、設(shè)計說明書的完整性和合理性、選用計算方法合適和計算結(jié)果正確、設(shè)計圖紙的規(guī)范性和準(zhǔn)確性。

課程設(shè)計成果質(zhì)量按五級記分評定方法評定。分為優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格。凡成績不及格者必須重修。

1、優(yōu)秀

①能按進(jìn)度要求獨立完成；

②設(shè)計說明書編寫符合規(guī)范要求，方案合理，結(jié)構(gòu)完整； ③選用的計算方法合適，計算結(jié)果正確；

④設(shè)計圖紙符合規(guī)范要求，表達(dá)清晰，布局合理。

2、良好

①能按進(jìn)度要求獨立完成；

②設(shè)計說明書編寫符合規(guī)范要求，方案比較合理，結(jié)構(gòu)較完整； ③選用的計算方法合適，計算結(jié)果比較正確；

④設(shè)計圖紙符合規(guī)范要求，表達(dá)較清晰，布局較合理。

3、中等

①基本上能按進(jìn)度要求獨立完成；

②設(shè)計說明書編寫基本符合規(guī)范要求，方案一般； ③選用的計算方法合適，計算結(jié)果一般；

④設(shè)計圖紙符合基本規(guī)范要求，表達(dá)不夠清晰，布局較合理。

4、及格

①能完成設(shè)計成果，工作態(tài)度較好；

②設(shè)計說明書完成質(zhì)量一般，基本能達(dá)到設(shè)計要求； ③計算基本完整；

④設(shè)計圖紙齊全，基本符合要求。

5、不及格

①表現(xiàn)較差，工作不努力；

②設(shè)計說明書未能達(dá)到基本要求，有原則性錯誤； ③計算書不完整；

④設(shè)計圖紙不齊全，不符合規(guī)范要求。

七、時間安排 序號

內(nèi)容

時間（課時）

備注

搜集資料和分析資料

工程平面布置

水工建筑物結(jié)構(gòu)布置

荷載計算

穩(wěn)定分析

結(jié)構(gòu)計算

設(shè)計說明書和出圖

合計

八、考試方式及成績評定辦法

1、考核方式：考查（平時表現(xiàn)、說明書、設(shè)計圖紙）

2、成績評定辦法：參見

六、課程設(shè)計質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

九、課程設(shè)計指導(dǎo)書和主要參考資料

1、設(shè)計指導(dǎo)書：校內(nèi)自編指導(dǎo)書

2、主要參考資料

①水利水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) ②重力壩設(shè)計規(guī)范 DL5108-1999 ③碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范 SL274-2001 ④水閘設(shè)計規(guī)范 SL265-2001 ⑤渡槽設(shè)計規(guī)范

⑥水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范 DL5077-1997 ⑦水工建筑物設(shè)計示例與習(xí)題.楊樹寬主編.中國水利水電出版社 ⑧水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南.焦愛萍主編.黃河水利出版社

第五篇：某水電站繼電保護(hù)課程設(shè)計分解

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計說明書 引 言

1.1 摘要

由于大型水電站的母線、發(fā)電機(jī)和變壓器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在運行過程中都可能會發(fā)生各種各樣的故障和異常運行狀態(tài)，為了確保在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障，都能有選擇性的快速切除故障，需要配置多種繼電保護(hù)裝置，必要時進(jìn)行多重化配置，從而將水電站中重要設(shè)備的危害和損失降到最小，對電力系統(tǒng)的影響最小。

發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中的中的一個重要組成部件，發(fā)電機(jī)的安全運行對保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起著決定性的作用。所以，繼電保護(hù)裝置對大型水電站的正常運行起著至關(guān)重要的作用。

通過本課程設(shè)計，使學(xué)生掌握和應(yīng)用電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計、整定計算、資料整理查詢和電氣繪圖等使用方法。在此過程中培養(yǎng)學(xué)生對各門專業(yè)課程整體觀的綜合能力，通過較為完整的工程實踐基本訓(xùn)練，為全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)及增強(qiáng)工作適應(yīng)能力打下一定的基礎(chǔ)。本課程主要設(shè)計發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)的原理、配置及整定計算，給今后繼電保護(hù)的工作打下良好的基礎(chǔ)。1.2 原始資料

某水電站（如下圖 1）所示：

圖 1 水電站系統(tǒng)圖

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計說明書 發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)

在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)是一個尤其重要的電器元件，決定著電力系統(tǒng)的正常工作與電能質(zhì)量。同時，發(fā)電機(jī)本身價格昂貴，因此，必須裝設(shè)性能完善的繼電保護(hù)裝置，用于針對發(fā)電機(jī)各種故障和不正常運行狀態(tài)。4.1 故障分析 4.1.1故障類型

（1）定子繞組相間短路：危害最大；

（2）定子繞組一相的匝間短路：可能演變?yōu)閱蜗嘟拥囟搪泛拖嚅g短路；（3）定子繞組單相接地：較常見，燒壞鐵芯或造成局部融化；（4）轉(zhuǎn)子繞組一點接地或兩點接地：一點接地時危害不嚴(yán)重；兩點接地時，因破壞了轉(zhuǎn)子磁通的平衡，可能引起發(fā)電機(jī)的強(qiáng)烈震動或燒損轉(zhuǎn)子繞組；

（5）轉(zhuǎn)子勵磁回路勵磁電流急劇下降或消失：從系統(tǒng)吸收無功功率，造成失步，從而引起系統(tǒng)電壓下降，甚至可使系統(tǒng)崩潰。4.1.2不正常運行狀態(tài)

（1）外部短路引起的定子繞組過電流：溫度升高，絕緣老化；

（2）負(fù)荷等超過發(fā)電機(jī)額定容量而引起的三相對稱過負(fù)荷：溫度升高，絕緣老化；

（3）外部不對稱短路或不對稱負(fù)荷而引起的發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流和過負(fù)荷：在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出100Hz的倍頻電流，可使轉(zhuǎn)子局部灼傷或使護(hù)環(huán)受熱松脫，對發(fā)電機(jī)造成重大損害。

（4）突然甩負(fù)荷引起的定子繞組過電壓：調(diào)速系統(tǒng)慣性較大發(fā)電機(jī)，在突然甩負(fù)荷時，可能出現(xiàn)過電壓，造成發(fā)電機(jī)繞組絕緣擊穿。

（5）勵磁回路故障或強(qiáng)勵時間過長而引起的轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷；（6）汽輪機(jī)主氣門突然關(guān)閉而引起的發(fā)電機(jī)逆功率：發(fā)電機(jī)不發(fā)出有功功率而從系統(tǒng)中吸收有功功率，造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)為電動機(jī)運行，原因調(diào)速控制回路故障、機(jī)爐保護(hù)動作或某些認(rèn)為因素。

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電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計說明書

4.1.3保護(hù)類型

1．發(fā)電機(jī)縱差動保護(hù)：定子繞組及其引出線的相間短路保護(hù)；

2．橫差動保護(hù)：定子繞組一相匝間短路的保護(hù)；

3．單相接地保護(hù)：對發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地短路的保護(hù)；

4．發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)：針對轉(zhuǎn)子勵磁回路勵磁電流急劇下降或消失設(shè)置的保護(hù)；

5．過電流保護(hù)：反應(yīng)外部短路引起的過電流，同時作為縱差動保護(hù)的后備保護(hù)；

6．負(fù)序電流保護(hù)：反應(yīng)不對稱短路或三相負(fù)荷不對稱時，發(fā)電機(jī)定子繞組中出現(xiàn)的負(fù)序電流；

7．過負(fù)荷保護(hù)：發(fā)電機(jī)長時間超負(fù)荷運行時，作用于信號的保護(hù)； 8．過電壓保護(hù)：反應(yīng)突然甩負(fù)荷而出現(xiàn)的過電壓； 9．轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)和兩點接地保護(hù)：勵磁回路的接地故障保護(hù)； 10．轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)；

11．逆功率保護(hù)：汽輪機(jī)主汽門誤關(guān)閉同時發(fā)電機(jī)出口斷路器未跳閘，發(fā)電機(jī)失去原動力，從發(fā)電機(jī)運行轉(zhuǎn)為電動機(jī)運行，從電力系統(tǒng)中吸收有功功率。危害：汽輪機(jī)尾部葉片有可能過熱而造成事故。

本發(fā)電廠發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置的設(shè)置可依據(jù)以上原則并結(jié)合小型水電站情況進(jìn)行，對發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)比率制動式縱差保護(hù)和定子匝間短路保護(hù)進(jìn)行整定計算。4.2 發(fā)電機(jī)比率制動式縱差保護(hù)（主保護(hù)）原理及其整定計算 4.2.1 比率制動式差動保護(hù)原理

比率制動式縱差保護(hù)僅反應(yīng)相間短路故障。具有比率制動特性的差動保護(hù)的二次接線如圖1.2所示。圖中，KVI串接于三相電流互感器的中性線上，反應(yīng)中性線上的電流大小，作為差動保護(hù)TA斷線監(jiān)視用，延時發(fā)信號。

當(dāng)差動線圈匝數(shù)Wd與制動線圈匝數(shù)Wres的關(guān)系為Wres=1/2Wd時，第 10 頁

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電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計說明書

it1?iId，橫坐標(biāo)為制動電流Ires。

為了正確進(jìn)行整定計算，首先應(yīng)了解縱差保護(hù)的不平衡電流與負(fù)荷電流和外部短路電流間的關(guān)系。

第 11 頁

共 17 頁 n1?

圖1.2具有比率制動特性的差動保護(hù)的二次接線 差動電流：

制動電流：

比率制動式差動保護(hù)的動作方程為：

Id?K(Ires?Ires.min)?Id.min,Ires?Ires.min

Id?Id.min,Ires?Ires.min 式中：，—— 一次電流；

，—— 二次電流；

na —— 電流互感器變比。Id—— 差動電流或稱動作電流 Ires—— 制動電流 Ires.min—— 拐點電流

Id.min——啟動電流 K—— 制動斜率

差動保護(hù)的制動特性如圖1.2.1中的折線ABC所示。圖中，縱坐標(biāo)為差動電流

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計說明書

發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)用的10P級電流互感器，在額定一次電流和額定二次負(fù)荷條件下的比誤差為±3%。因此，縱差保護(hù)在正常負(fù)荷狀態(tài)下的最大不平衡電流不大于6%。但隨著外部短路電流的增大和非周期暫態(tài)電流的影響，電流互感器飽和，不平衡電流將急劇增大，實際的不平衡電流與短路電流的關(guān)系曲線如圖1.2.1中的曲線OED所示。

根據(jù)比率式制動特性曲線分析。當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運行時，或區(qū)外較遠(yuǎn)的地方發(fā)生短路時，差動電流接近為零，差動保護(hù)不會誤動。發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路故障時，差動電流明顯增大，圖1.4 比率制動式差動保護(hù)的制動特性

I1和I2 相位接近相同，減小了制動量，從而可靈敏動作。當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)內(nèi)部??輕微故障時，雖然有負(fù)荷電流制動，但制動電流比較小，保護(hù)一般也能可靠動作。4.2.2 比率制動式差動保護(hù)的整定計算

1、啟動電流Id.min的整定：

Id.min?Krel(Ier1?Ier2)

式中Krel——可靠系數(shù)，取1.5 ~ 2 Ier1——保護(hù)兩側(cè)的TA變比誤差產(chǎn)生的差流，取0.06Ign(Ign為發(fā)電機(jī)額定電流)；

Ier2——保護(hù)兩側(cè)的二次電流誤差（包括二次回路引線差異以及縱差動保護(hù)輸入通道變換系數(shù)調(diào)整不一致）產(chǎn)生的差流，取0.1Ign。

所以：Id.min?(0.24~0.32)Ign，通常取0.3Ign。

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所以： Id.min?0.3Ign=0.3*4.23=1.269（A）

2、拐點電流Ires.min的整定：

Ires.min?(0.5~1.0)Ign?(2.115~4.3)A

3、比率制動特性的制動系數(shù)Kres和制動斜率K的整定。

發(fā)電機(jī)縱差動保護(hù)比率制動特性的制動斜率K，決定于夾角??？梢钥闯?，當(dāng)拐點電流確定后，夾角?決定于C點。而特性曲線上的C點又可近似由發(fā)電機(jī)外部故障時最大短路電流Ik.max與差動回路中的最大不平衡電流Iunb.max確定。由此制動系數(shù)Kres可以表示為：

Kres?Iunb.max Ik.max而制動線斜率K則可表示為： K?Iunb.max?Id.min

Ik.max?Ires.min差動回路中的最大不平衡電流，除與縱差動保護(hù)用兩側(cè)TA的10%誤差、二次回路參數(shù)差異及差動保護(hù)測量誤差有關(guān)外，尚與縱差動保護(hù)兩側(cè)TA暫態(tài)特性有關(guān)。因此故障時，為躲開最大不平衡電流，C點電流應(yīng)取為：

Id.max?Krel(0.1?0.1?Kf)Ik.max 式中 Krel——可靠系數(shù)，取1.3 ~ 1.5；

Kf——暫態(tài)特性系數(shù)，相同時取0，不同時取0.05~0.1；

Id.max——最大動作電流。

于是可得Id.max?(0.26~0.45)Ik.max。令I(lǐng)d.m可得Kres?(0.26~0.45)。xa=Iunb.max，Kres可取0.3；Kres因此，對于發(fā)電機(jī)完全縱差動保護(hù)，而對不完全縱差動保護(hù)，可取0.3~0.4。而對制動斜率K可以根據(jù)公式K?Iunb.max?Id.min求得。

Ik.max?Ires.min第 13 頁

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4.3 發(fā)電機(jī)定子匝間短路保護(hù)（橫差保護(hù)）原理及整定計算

發(fā)電機(jī)定子匝間短路保護(hù)原理，主要有發(fā)電機(jī)縱向零序過電壓及故障分量負(fù)序方向型匝間保護(hù)，不僅作為發(fā)電機(jī)內(nèi)部匝間短路的主保護(hù)，還可作為發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間短路及定子繞組開焊的保護(hù)；故障分量負(fù)序方向(ΔP2)保護(hù)應(yīng)裝在發(fā)電機(jī)端，不僅可作為發(fā)電機(jī)內(nèi)部匝間短路的主保護(hù)，還可作為發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間短路及定子繞組開焊的保護(hù)；高靈敏零序電流型橫差保護(hù)，作為發(fā)電機(jī)內(nèi)部匝間、相間短路及定子繞組開焊的主保護(hù)。

發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)，是發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路（同分支匝間短路及同相不同分支之間的匝間短路）、線棒開焊的主保護(hù)，也能保護(hù)定子繞組相間短路。

單元件橫差保護(hù)，適用于每相定子繞組為多分支，且有兩個或兩個以上中性點引出的發(fā)電機(jī)。

發(fā)電機(jī)單元件橫差保護(hù)的輸入電流，為發(fā)電機(jī)兩個中性點連線上的TA 二次電流。以定子繞組每相兩分支的發(fā)電機(jī)為例，其交流輸入回路示意圖如下所示：

理想發(fā)電機(jī)正常時中性點連線上不會有電流產(chǎn)生，實際上發(fā)電機(jī)不同中性點之間從在不平衡電流，原因如下:（1）定子同向而不同分支的繞組參數(shù)不完全相同，致使兩端的電動勢及支路電流有差異。

（2）發(fā)電機(jī)定子氣息磁場不完全均勻，在不同定子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不同。

（3）轉(zhuǎn)自偏心，在不同的定子繞組中產(chǎn)生不同電動勢。（4）存在三次諧波。

因此單原件縱差保護(hù)動作電流必須克服這些不平衡，整定式為：

第 14 頁

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Iset?(0.25?0.31)IgN

Iunb1 額定工況下，同相不同分支繞組由于繞組之間參數(shù)的差異產(chǎn)生的不平衡電流，由于是三相之和，一般可取5?IgN

Iunb2 磁場氣隙不平衡產(chǎn)生的不平衡電流，一般可取10?IgN Iunb3 轉(zhuǎn)自偏心產(chǎn)生的不平衡電流，一般取10?IgN Krel 可靠系數(shù)，取1.2—1.5 把各系數(shù)代入得Iset?(0.25?0.31)IgN ?(1.0575?1.3113)A 4.4 勵磁回路兩點接地保護(hù)

當(dāng)發(fā)電機(jī)勵磁回路發(fā)生兩點接地故障時，部分勵磁線圈將被短路，由此由于氣隙磁勢的對稱性遭到破壞，可能使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生劇烈振動，因此在發(fā)電機(jī)上需要裝設(shè)勵磁回路兩點接地保護(hù)，該裝置只設(shè)一套,并僅在勵磁回路中出現(xiàn)穩(wěn)定性的一點接地時才投入工作。4.5 過負(fù)荷保護(hù)整定

過負(fù)荷保護(hù)是動作于信號的保護(hù)，考慮到過負(fù)荷對稱性，該保護(hù)只有一相中裝設(shè)，并與過電流保護(hù)共用一組互感器，保護(hù)由電流繼電器及時間繼電器組成。

電流繼電器動作值按照下式計算： Idz.j?KkINf1.05?507.94?=5.22A Khnl0.85?120Kk

可靠系數(shù)，取=1.05；

Kh

返回系數(shù)，取=0.85； Inf

發(fā)電機(jī)額定電流；

nl

電流互感器變比；

過負(fù)荷保護(hù)動作時限比過電流保護(hù)長，一般為9～10s.第 15 頁

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電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計說明書

結(jié)

語

本次課程設(shè)計主要針對某水電站電力系統(tǒng)對其進(jìn)行短路電流的計算，對發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)進(jìn)行設(shè)計。在這些設(shè)計過程中需要用到各種電力工程設(shè)計手冊，并且借用AutoCAD輔助工具畫出其各類電氣接線圖。

在完成本次課程設(shè)計的過程中，運用了大量的專業(yè)知識，也進(jìn)行了大量的計算。而在此過程中也將自己專業(yè)知識不扎實，計算能力不強(qiáng)的缺點暴露無遺。在完成課設(shè)期間得到了同學(xué)的大力幫助，在此衷心的表示感謝。通過對該小型水電站電氣部分繼電保護(hù)的設(shè)計，使我對繼電保護(hù)系統(tǒng)有了進(jìn)一步的掌握，在此過程中，使我了解并一定程度掌握了專業(yè)知識在實際工程中的應(yīng)用，通過該設(shè)計也使我學(xué)會了在電氣設(shè)計中如何正確的查詢相關(guān)規(guī)程規(guī)范。

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電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計說明書

參 考 文 獻(xiàn)

[1]水利電力部東北電力設(shè)計院 編，電力工程設(shè)計手冊，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981年9月

[2]卓樂友 編，電力工程電氣設(shè)計手冊電氣二次部分，北京：水利電力出版社1990年9月

[3]水利電力部華東電力設(shè)計院 主編，電力工程概算指標(biāo)，北京：水利電力出版社，1987年8月

[4]孟祥萍 高燕 編，電力系統(tǒng)分析，北京：高等教育出版社，2004年2月

[5]何永華 主編，發(fā)電廠及變電站的二次回路，北京：中國電力出版社，2004年3月

[6]商國才 編，電力系統(tǒng)自動化，天津：天津大學(xué)出版社，1999年6月

[7]孫國凱 霍利民 柴玉華 主編，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理，北京：中國水利水電出版社，2002年1月

[8]熊信銀 張支涵 主編，電力系統(tǒng)工程基礎(chǔ)，武漢：華中科技大學(xué)出版社，1997年

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