公伯峡水电站电气部分设计说明Word文档格式.docx

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引水发电系统位于右岸，进水口坝段为混凝土重力坝，后接五条混凝土外包明钢管，电站安装5台单机容量300MW机组，总装机容量为1500MW，年发电量51.4亿kW·

h。

本次设计的主要容包括：

1、确定发电厂电气主接线的最佳方案（包括主变压器型号、容量的选择）

2、确定发电厂厂用电接线的最佳方案；

3、计算短路电流；

4、确定发电厂电流互感器、电压互感器、避雷器、避雷针、配置方案；

5、电气设备的选择和校验；

6、发电机（变压器）保护整定计算；

7、高压配电装置的设计；

8、绘制有关图纸（电气主接线图、继电保护配置图、配电装置平面图与断面图、

9、编写设计文件（计算书、说明书与设备清单）；

10、翻译5000字左右的专业外文资料。

2.发电厂电气主接线的确定

2.1设计主要参考资料

1、装机容量：

装机5台，总容量1500MW

2、机组年利用小时数：

=3426h/a

3、气象条件：

发电厂所在地最高温度+38℃，年平均气温-10℃，气象条件一般无特殊要求。

4、常用电率：

按1%考虑。

5、系统连接情况：

330KV电压级，架空线路5回与系统相连。

当取基准容量为1000MVA时，系统归算到330KV侧母线上电抗为0.20。

2.2对主接线的基本要求

1、满足用户或电力系统的供电可靠性和电能质量的要求；

2、接线简单、清晰、操作维护方便；

3、接线应具有一定的灵活性；

4、满足电站初期发电与最终规模的运行要求，还应考虑便于分期过渡；

技术先进，经济合理。

本厂单机容量为30万千瓦，总装机为150万千瓦，所以为大容量机组，对供电可靠性提出了更高的要求，任何设备检修不应影响供电。

任何元件故障是，不允许出现全厂停电，且不应影响电力系统稳定。

2.3主接线方案一

采用双母线接线方案：

图2-1方案一双母线方案接线图

双母线接线有两组母线，并且可以互相备用。

每一电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两母线连接。

两组母线之间的联络，通过母线联络断路器；

来实现。

双母线使运行的可靠性和灵活性大为提高。

其特点如下：

（1）供电可靠。

通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修任一组母线而不致使供电中断；

一组母线故障后，能迅速恢复供电；

检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此隔离开关相连的该组母线，其他电路均可通过另一组母线继续运行，但其操作步骤必须正确。

（2）调度灵活。

各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要；

通过倒闸操作可以组成各种运行方式。

例如：

当母联断路器断开，一组母线运行，另一组母线备用，全部进出线均接在运行母线上，即相当于但母线运行。

两组母线同时工作，并且通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，即称之为固定连接方式运行。

这也是目前运行方式中最常用的运行方式，它的母线继电保护相对比较简单。

有时为了系统的需要，亦可将母联断路器断开，两组母线同时运行。

此时这个电厂相当于分裂为两个电厂各向系统送电，这种运行方式常用于系统最大运行方式时，以限制短路电流。

（3）扩建方便。

向双母线左右任何方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中不会造成原有回路停电。

2.4主接线方案二：

采用一台半断路器接线方案：

图2-2方案二3/2方案接线图

每两个元件（出线、电源）用3台断路器构成一串接至两组母线，称为一台半断路器接线，又称为3/2接线。

在一串中，两个元件个字经一台断路器接至不同母线，两回路之间的断路器称为联络断路器。

运行时，两组母线和同一串的3台断路器都投入工作，称为完整串运行，形成多环路状供电，具有很高的可靠性。

其主要特点是，任一母线故障或检修均不至停电；

任一断路器检修也不引起停电；

甚至于在两组母线都故障时（或一组母线检修另一组母线故障）的极端情况下，功率仍可继续输送。

一串中任意一台断路器推出或检修时，这种情况下的运行方式称为不完整串运行，此时，仍不影响任何一个元件的运行。

这种接线运行方便、操作简单，隔离开关只在检修时作为隔离带电设备使用。

如图所示，采用的是交叉接线，交叉接线比非交叉接线具有更高的运行可靠性，可减少特殊运行方式下事故扩大。

一串中的联络断路器在检修或停用，当另一串的联络断路器发生异常跳闸或事故跳闸时，对非交叉接线将切除电源，相应的发电机甩负荷至零，电厂系统完全解裂；

而对交叉接线而言，还有电源可向系统送电，交叉接线的装置的布置比较复杂，需增加一个间隙。

一台半断路器接线，运行的可靠性和灵活性很高，在检修母线或回路断路器时不必用隔离开关进行大量的倒闸操作并且，调度和扩建也方便。

所以在超高压电网中得到了广泛的应用。

缺点为继电保护整定比较复杂。

2.5经济性比较

表2-1经济性比较

双母线接线

3/2接线

断路器

隔离开关

台数

16

35

20

50

2.6主接线确定

双母线接线一般适用于电力系统中地位比较重要的大中型水电站，接线形式清晰简单，有较强的可靠性；

3/2接线也具有较好的可靠性，任一母线故障或检修均不至停电；

甚至于在两组母线都故障时（或一组母线检修另一组母线故障）的极端情况下，功率仍可继续输送；

但从经济性方面考虑，3/2接线经济性较差，不如双母线的经济性好，从继电保护方面考虑，3/2接线不如双母线好。

所以综合考虑，最后决定采用双母线接线方式。

2.7发电机与主变压器的型号与参数

发电机：

表2-2发电机参数表

发电机型号

容量

功率因数

额定电压

转速

短路比

SF300-48/1280

300MW

0.9

18KV

125

0.840

主变压器：

发电机容量：

300MWCOS=0.9Sn=333MVA

=330MVA

=363MVA

选用无励磁调压变压器YN，d11

表2-3主变压器参数表

变压器型号

容量（KVA）

额定电压高压侧

额定电压低压侧

连接组标号

SFP7-36000/330

360000

18

14%

YN，d11

3.发电厂厂用电接线的确定

3.1对厂用电接线的要求

厂用电接线的设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，积极慎重地采用成熟的新技术和新设备，是实际达到经济合理、技术先进、保证机组安全、经济地运行。

厂用电接线应满足下述要求：

（1）各机组的厂用电系统应该是独立的。

特别300MW机组，应做到这一点，一台机组的鼓掌停运或其辅机的电气故障，不应影响到另一台机组的正常运行，并能在短时间恢复本机组的运行。

（2）全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线。

（3）充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求。

一般均应配备可靠的启动电源。

在机组启动时，停运和事故时的切换操作要少，并能与工作电源短时并列。

（4）充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式。

特别要注意对公用负荷供电的影响，要便于过渡，尽量少改变接线和更换设备。

3.2厂用电接线的基本原则

用电接线的设计原则基本与主接线的原则一样。

首先，应保证对厂用负荷可靠性和连续性，使发电厂安全运转；

其次，接线应灵活地适应正常，事故和检修等各种运行方式的要求；

还应适当注意其经济性和发展的可靠性。

（1）充分考虑发电厂正常，事故检修启动等运行方式下的供电要求，尽可能的使切换方便，启动电源在短时应用。

（2）尽量缩小厂用电系统的故障围并尽量引起全厂停电事故。

对200MW与以上的大型机组，厂用电系统应是独立的，已保证一台机组故障停运或其辅助机械的电气故障，不应影响到另一台机组的正常运行，并能在短时间恢复本机组的运行。

（3）电负荷的供电须结合远景规划的安排，尽量便于过度且少改变接线和更换设备。

（4）对300MW的系统机组应设置足够的容量的交流事故保安电源

（5）积极慎重地采用经过实验鉴定的新技术和新设备，使厂用电系统达到技术的先进、经济的合理，保证机组安全满发的运行。

3.3厂用电源取得方式

厂用电源通常考虑由单元接线的发电机出口供给，备用电源一般可通过主变压器倒送厂用电或由与系统联系紧密的最低一级电压母线上接高压备用变压器以取得备用电源。

3.4厂用电接线形式

发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线分段接线形式,并多以成套配电装置接受和分配电能.主要优点如下:

①若某一段母线发生故障,只能影响其对应的一台机组的运行,使事故影响的围减少;

②厂用电系统发生短路时,短路电流较小,有利于电气设备的选择;

③将厂用电负荷接在同一段母线上,便于运行管理和安排检修.

3.5厂用电压等级的选择

水电站厂用负荷较小，一般无大容量的厂用电动机，通常只需380/220V电压供电。

低压厂用电压采用380/220V三相四线制系统，中性点直接接地。

高压厂用电压一般采用6~10KV三相系统。

在一些大型水电站中，如有较大容量的电动机，可采用380V或3~6KV时，一般还是争取采用低压380V供电为宜。

高压电动机重量比低压电动机高出10~48%，价格高出30~94%，平均功率低1.5~2.5%，功率因数低2~3%。

低压电动机比高压电动机在运转上要可靠些，特别是在水电站中，工作环境往往比较潮湿。

3.6综合分析

本水电站主要任务是发电，兼顾灌溉与供水，枢纽建筑物由大坝、引水发电系统、泄水系统船闸等组成。

所以，厂用电采用380V和6KV两个电压等级

图3-1厂用电接线图

船闸

380/220V

6KV

3.7厂用变压器选择

厂用变压器的额定电压应根据厂用电系统的电压等级和电源引接处的电压等级确定，变压器一、二次额定电压必须与引接电源电压和厂用网络电压相一致。

厂用变压器的选择和厂用高压工作变压器和启动备用变压器的选择，其选择容包括台数、型式，额定电压、容量和阻抗。

发电机容