水電站一次設(shè)計

1、本科畢業(yè)設(shè)計（論文）XX水電站電氣一次部分初步設(shè)計學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號：院（系）：年級專業(yè)：指導(dǎo)教師：二oo年六月摘要本畢業(yè)設(shè)計為水電站電氣一次部分初步設(shè)計， 對在為水電站一次部分設(shè)計中 遇到的若干問題如水電站一次部分主接線方案， 短路電流計算， 高低壓設(shè)備的選 擇與校驗，變壓器的繼電保護等進行了陳述。該水電站擬裝機組2*8MV，以一回110kV線路接入相鄰電站110kV母線，線 路長度， 年利用小時數(shù)約為 5000小時。先對水電站的一次主接線方案進行確定， 再根據(jù)已確定的主接線方案進行必要的短路電流計算， 根據(jù)具體的計算結(jié)果依次 選擇相應(yīng)的設(shè)備（如變壓器、開關(guān)等）以及對后面的的部分設(shè)備進行繼電

2、保護。本設(shè)計主要是針對水電站的一次部分， 故對二次部分涉及較少。 只討論了變 壓器的繼電保護。關(guān)鍵詞 一次主接線，短路電流計算，設(shè)備選擇，繼電保護ABSTRCATThe graduation project is a part of the preliminary design for Hydroelectric Power Station，On the part of the design for the stationencountered a number of issues that to state , such as a part of the main wiring of the

3、 station ，on the Short-circuit current calculation ， High and low voltage equipment selection and validation ， Transformer relay protection and so on.The plant to be installed Group 2 * 8MW, 110kV line access to an adjacent power plant 's 110kV Bus, length , Numberof hours in use around 5000 hou

4、rs. First of all, to determine the main connection of the station program, Then according to the main connection schemes which have been identified as necessary for short-circuit current calculation, According to the calculation of the results then select the appropriate equipment (such as transform

5、ers, switches, etc.) as well as the relay protection equipment on the back part.This essay is mainly aimed at a part of the hydropower station, So on the second part deals with less, Only discuss the relay protection of the transformer.Keywords A main connection , Short-circuit current calculation ,

6、 Equipment selection , Relay目錄摘 要 錯 誤 ! 未定義書簽。ABSTRCA.T 錯 誤 ! 未定義書簽。1 緒論 錯 誤 ! 未定義書簽。水力發(fā)電特點 . 錯 誤 ! 未定義書簽。設(shè)計在工程建設(shè)中的作用 錯 誤 ! 未定義書簽。水電站的電氣一次設(shè)計 . 錯誤!未定義書簽。14 水電站設(shè)計綜合說明 錯誤!未定義書簽。2 電氣主接線 錯 誤 ! 未定義書簽。概述 . 錯 誤 ! 未定義書簽。對電氣主接線的基本要求 錯 誤 ! 未定義書簽。電氣主接線的基本形式 . 錯誤!未定義書簽。有匯流母線 錯誤 !未定義書簽。無匯流母線 錯誤 !未定義書簽。主變壓器的容量和臺數(shù)的

7、選擇 錯 誤 ! 未定義書簽。電氣主接線的技術(shù)經(jīng)濟比較方法 . 錯誤!未定義書簽。方案的確定 錯 誤 ! 未定義書簽。水電站的特點 錯誤 ! 未定義書簽。主接線方案的確定 . 錯誤 !未定義書簽。3 短路電流的計算 錯 誤 ! 未定義書簽。短路計算的規(guī)定及假設(shè) . 錯誤!未定義書簽。短路計算的一般規(guī)定 錯誤 !未定義書簽。短路計算的假設(shè) 錯誤 !未定義書簽。短路電流計算的步驟 錯 誤 ! 未定義書簽。短路電流具體計算 錯 誤 ! 未定義書簽。4 電氣設(shè)備的選擇 錯 誤 ! 未定義書簽。電氣設(shè)備選擇的一般條件 錯 誤 ! 未定義書簽。正常的工作條件選擇 錯誤 !未定義書簽。按短路條件校驗 錯誤

8、! 未定義書簽。斷路器的選擇 . 錯 誤 ! 未定義書簽。隔離開關(guān)的選擇 錯 誤 ! 未定義書簽。電流互感器的選擇 錯 誤 ! 未定義書簽。5 水電站廠用電接線 錯 誤 ! 未定義書簽。水電站廠用電特點 錯 誤 ! 未定義書簽。水電站廠用電的特點 錯誤 !未定義書簽。廠用電的組成 錯誤 !未定義書簽。廠用變壓器選擇 錯 誤 ! 未定義書簽。廠用變壓器型式選擇 錯誤 !未定義書簽。廠用變壓器容量及臺數(shù)的選擇 錯誤 !未定義書簽。廠用變壓器的阻抗選擇 錯誤 !未定義書簽。自起動容量校驗 錯誤 !未定義書簽。廠用電接線 錯 誤 ! 未定義書簽。廠用電接線的一般要求及原則 錯誤 !未定義書簽。廠用電電

9、源 錯誤 !未定義書簽。廠用電壓選擇 錯誤 !未定義書簽。廠用電主接線圖 錯誤 !未定義書簽。6 主變壓器的繼電保護 錯 誤 ! 未定義書簽。電力變壓器的故障類型及保護方式 錯 誤 ! 未定義書簽。主變壓器的主保護 錯 誤 ! 未定義書簽。氣體保護 . 錯誤 !未定義書簽。縱差動保護 錯誤 ! 未定義書簽。定時限過電流保護 . 錯誤 !未定義書簽。過負(fù)荷保護 錯誤 ! 未定義書簽。零序保護 . 錯誤 ! 未定義書簽。結(jié) 論 錯 誤 ! 未定義書簽。參 考 文 獻 錯 誤 ! 未定義書簽。附錄A：設(shè)備的選擇 錯誤!未定義書簽。附錄B：電氣主接線 錯誤!未定義書簽。致 謝 錯誤!未定義書簽。在河川

10、水流中， 潮汐和海浪里， 蘊藏著巨大的能量， 通常稱為水能或水力資 源。水能是可供人們利用的一種廉價和可再生能源， 如不加以利用， 是一種很大 的損失。其利用具有時間價值，利用得越早，其價值就越大。我國幅員遼闊，河 川縱橫，湖泊星羅棋布， 是世界上水力資源最豐富的國家。 如何最有效和最經(jīng)濟 合理地開發(fā)利用水資源， 興建各種水電站，將自然界的水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能和電能， 為發(fā)展我國生產(chǎn)和改善人民的物質(zhì)文化生活服務(wù)， 是水電建設(shè)者的光榮任務(wù)。 電 氣一次設(shè)計是水電站設(shè)計的重要組成部分， 是工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)， 對水電站的 投資、建設(shè)和運行安全可靠和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益起著決定性的作用。水力發(fā)電特點水電站

11、是將水能轉(zhuǎn)交為電能的企業(yè)。水力發(fā)電具有以下特點： 水能是再生能源地球上江河湖海在太陽輻射的作用下， 蒸發(fā)到空中， 并隨氣流運行。 在一定 條件下，水汽凝結(jié)下降為雨或雪 （ 地形引力作用 ） ，再回到江河湖海。 這就是自然 界在大氣中的循環(huán)， 所以水能是一種再生能源， 而火電站所用的煤或石油， 核電 站所用的稀有金屬原料， 都是要消耗掉而不能再生的。 因此， 水能的再生性這個 特點從能源意義上看就顯得更為重要。 水資源可綜合利用水是一種資源， 具有多方面的使用價值， 可以綜合利用。 一個水利工程?？?同時取得發(fā)電、防洪、灌溉、航運、供水、養(yǎng)殖以及改良環(huán)境和旅游等多方面的 效益。河流的水資源還可以

12、梯級開發(fā)利用， 上級水電站發(fā)電后的水流， 仍可為下 游各級水電站再利用發(fā)電。 水能可儲蓄和調(diào)節(jié) 電能是不能大量儲蓄的， 生產(chǎn)與消費必須同時完成； 而水電站可以借助于水 庫，儲蓄水能，代替儲蓄電能，有利于電力系統(tǒng)電力電量的供求平衡，提高供電 的靈活性的經(jīng)濟性。 同時，利用水庫調(diào)節(jié)水能， 還可以提高水能資源的利用程度。 水力發(fā)電具有可逆性火電站只能并U用燃料生產(chǎn)電能，而不能利用電能再生產(chǎn)燃料。水力發(fā)電則 可逆：位于高處的水可以通過水輪發(fā)電機組， 使水能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?位于低處的水 也可以通過電動抽水機提送到高處， 使電能轉(zhuǎn)變成水能。 利用這種可逆性， 可以 在電力系統(tǒng)內(nèi)建造抽水蓄能電站， 達到儲蓄和

13、調(diào)節(jié)電能的目的， 改善電力系統(tǒng)電 力生產(chǎn)的供求關(guān)系，提高電能質(zhì)量和經(jīng)濟效益。 水電站運行的靈活性水輪發(fā)電機組具有設(shè)備簡單， 運行操作靈活， 易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點。 機組 可以在幾分鐘內(nèi)啟動，投入運行，增減負(fù)荷十分方便。因此，水電站最適于承擔(dān) 電力系統(tǒng)的調(diào)峰、 調(diào)頻任務(wù)和用做負(fù)荷、 事故備用容量。 火電站雖然也可以承擔(dān) 這些任務(wù)，但其設(shè)備復(fù)雜，啟動不太靈活，要經(jīng)常處于熱備用狀態(tài)，浪費一定燃 料。 水電站的生產(chǎn)成本低、效率高水電站不耗用燃料，運行人員常為火電站的1/101/20,又由于水電站的 機組設(shè)備簡單，年維護費用較低，所以通常水電站的電能成本只有火電站的 1 51/10。水電站的能源利用率也

14、比較高， 火電站燃煤的熱效率一般只有 40左 右，而水電站的能量效率可達 85以上。 水電站不產(chǎn)生污染水電站在生產(chǎn)過程中既無煙氣， 又無廢渣，廢水也較少，因此不會污染環(huán)境。 相反，由于建成水庫后， 還可以改善環(huán)境。 周圍常常是建設(shè)療養(yǎng)區(qū)和開展旅游的 良好場所。 水電站電能生產(chǎn)的不均衡性 由于河川徑流的多變性與不重復(fù)性，因而水電站的電能生產(chǎn)具有不均衡性。加上水文預(yù)報尚不夠準(zhǔn)確， 也影響水電站的計劃生產(chǎn)。 這些因素都給水電站和電 力系統(tǒng)運行帶來一定困難。 水電站的建設(shè)要受到自然條件的限制 水電站必須建設(shè)在具有一定條件的河段上， 受地質(zhì)、地形、交通等條件限制，有時要造成一定的淹沒損失。所以水電站建筑

15、物往往比較復(fù)雜，施工也較困難。 水電與火電相比，具有工程量大，工期長，投資大的特點。但是實際上，建設(shè)水 電站是同時完成一次能源與二次能源的開發(fā)， 放應(yīng)將水電站的投資同建設(shè)火電站 與相應(yīng)的開發(fā)煤礦、修建鐵路等投資、工期計算在內(nèi)。這樣，水電站投資大，工 期長的結(jié)論便不存在了。設(shè)計在工程建設(shè)中的作用設(shè)計工作是工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 121做好設(shè)計工作，對工程建設(shè)的工期、 質(zhì)量、投資費用和建成投產(chǎn)后的運行安全可靠性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益， 起著決 定性的作用。設(shè)計是工程建設(shè)的靈魂。 設(shè)計文件是安排工程建設(shè)項目和組織施工安裝的主要論據(jù)。設(shè)計也是工程建設(shè) 的“龍頭”。設(shè)計是一門涉及科學(xué)、 技術(shù)、經(jīng)濟和方針政策

16、等各方面的綜合性的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。設(shè)計又是先進技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的紐帶。設(shè)計工作的基本任務(wù)是， 在工程建設(shè)中貫徹國家的基本建設(shè)方針和技術(shù)經(jīng)濟 政策，做出切合實際、安全適用、技術(shù)先進、綜合經(jīng)濟效益好的設(shè)計。水電站的電氣一次設(shè)計水電站是一座發(fā)、 變電設(shè)施。 它通過水輪機將水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能， 能通過發(fā) 電機將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?而后由變壓器升高電壓， 再經(jīng)輸電線路將此電能輸送 到用戶或電力系統(tǒng)中去。水電站的電氣設(shè)備可分為電氣一次設(shè)備和電氣二次設(shè)備。 電氣一次設(shè)備是直 接生產(chǎn)、輸送和分配電能的高壓設(shè)備， 它是水電站的主要設(shè)備， 因此常稱為主設(shè) 備。主設(shè)備包括發(fā)電機、變壓器、電力開關(guān) （ 斷路器、自動開關(guān)、

17、隔離開關(guān) ） 、電 力電纜、母線、電抗器和互感器等；電氣二次設(shè)備是對次設(shè)備的工作進行監(jiān)視、 測量、控制和保護的低壓設(shè)備， 它包括測量儀表、 繼電器、自動裝置、 遠動裝置、 操作開關(guān)、信號器具和控制電纜等。表示一次設(shè)備電氣連接關(guān)系的高壓電氣回路稱為一次回路。 在水電站電氣部 分設(shè)計中， 一次回路的設(shè)計是主體， 它是保證供電可靠性、 經(jīng)濟性和電能質(zhì)量的 關(guān)鍵，并直接影響著電氣部分的投資。同時，它與繼電保護、自動裝置和二次接 線的設(shè)計有密切關(guān)系。當(dāng)水電站接入電力系統(tǒng)時， 它對于電力系統(tǒng)運行的安全性、 穩(wěn)定性和經(jīng)濟性也將發(fā)生直接影響。一次回路設(shè)計必須根據(jù)該地區(qū)的社會經(jīng)濟、 動力資源、 電網(wǎng)現(xiàn)狀、電網(wǎng)規(guī)

18、劃、 近區(qū)負(fù)荷和鄰近電源情況進行。在設(shè)計中，必須認(rèn)真貫徹黨的有關(guān)方針，政策； 應(yīng)從全局出發(fā)，認(rèn)真進行分析、比較、精心設(shè)計，積極慎重地推廣國內(nèi)外先進技 術(shù)，因地制宣地采用新設(shè)備、 新材料和新布置； 必須遵守現(xiàn)行有關(guān)規(guī)程規(guī)范的規(guī) 定，例如電力工程電氣設(shè)計手冊等；必須從實際出發(fā)，按照需要與可能，近 期與遠期相結(jié)合的原則，合理布局。電氣一次部分設(shè)計，通常包括以下幾方面的內(nèi)容： 水電站與電力系統(tǒng)的連接： 根據(jù)地方的電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計或水電站接入系 統(tǒng)設(shè)計，確定本電站的送電地區(qū)，輸電電壓等級，出線回路數(shù)目，輸電容量，以 及電力系統(tǒng)對本電站的運行方式、穩(wěn)定措施等方面的要求。 電氣主接線：論證，選定電氣主接線。

19、 廠用電系統(tǒng)：選擇廠用電源的取得方式與廠用電電壓，統(tǒng)計廠用電負(fù)荷， 選擇廠用變壓器容量、臺數(shù)，選定廠用電接線。 電氣設(shè)備選擇；計算短路電流，選擇變壓器、斷路器、隔離開關(guān)和互感器 等電氣設(shè)備的型式、規(guī)格及有關(guān)技術(shù)參數(shù)。 對必要的電氣設(shè)備進行保護（如主變壓器）。14水電站設(shè)計綜合說明該水電站位于山江地區(qū)，該地區(qū)現(xiàn)有總裝機容量已達 650MW，現(xiàn)需新建一電 站，其裝機容量為2*8MVy屬小型電站，年利用小時數(shù)約為5000小時，相對該地 區(qū)而言其地位不算太重要， 但為將次地區(qū)的水力資源最大化的利用， 故新建次電 站，一方面可緩解地區(qū)電網(wǎng)缺電現(xiàn)象， 另一方面可使山江電網(wǎng)與國家電網(wǎng)的聯(lián)系 更緊密。2 電氣

20、主接線概述發(fā)電廠的電氣主接線， 是由高壓電器設(shè)備通過連接線組成的接受和分配電能 的電路， 又稱一次接線或電氣主系統(tǒng)。 用規(guī)定的設(shè)備文字和符號， 依次連接的單 線接線圖，稱作主接線圖。它不僅標(biāo)明了各主要設(shè)備的規(guī)格、數(shù)量，而且反映各 設(shè)備的作用、連接方式和各回路間相互關(guān)系， 從而構(gòu)成發(fā)電廠電氣部分的主體 它 直接影響著配電裝置的布置、繼電保護的配置、 自動裝置和控制方式的選擇， 對 電力系統(tǒng)遠行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性起決定性作用。對電氣主接線的基本要求 保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)， 保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基 本的要求。 停電不僅使發(fā)電廠造成損失， 而

21、且對國民經(jīng)濟各部門帶來的損失將更 嚴(yán)重，往往比少發(fā)電能的價值大幾十倍。至于導(dǎo)致人身傷亡、設(shè)備損壞、產(chǎn)品報 廢、城市生活混亂等經(jīng)濟損失和政治影響，更是難以估量因此，主接線的接線 形式必須保證供電可靠因事故被迫中斷供電的機會越少、影響范圍越小、 停電 時間越短，主接線的可靠程度就越高。在設(shè)計時，除予以定性評價外，對于重要 的大型發(fā)電廠的電氣主接線， 還需對上述諸因素進行定量分析和計算。 發(fā)電廠和 變電所都是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其可靠度的要求應(yīng)與系統(tǒng)相適應(yīng)。例如： 對一個中小型發(fā)電廠的主接線， 則勿須要求過高的可靠性； 鋼鐵企業(yè)雖屬一級用 戶，但不是其所有負(fù)荷都絕對不允許體停電； 農(nóng)業(yè)用電雖屬三

22、級用戶， 但在抗旱 排澇時刻，就必須保證供電。 因此，要根據(jù)系統(tǒng)和負(fù)荷的要求， 進行具體分析 以 滿足必要的供電可靠性。隨著電力事業(yè)不斷發(fā)展， 大容量發(fā)電機組及新型設(shè)備的投運， 自動裝置和先 進技術(shù)的使用， 都有利于提高主接線的可靠性， 但不等于設(shè)備零件越精細、 先進、 接線越復(fù)雜就越可靠。相反，不必要的多用設(shè)備，使接線更加冗雜，將會導(dǎo)致可 靠性降低，此外，與設(shè)備質(zhì)量、運行管理水平等因素也有一定關(guān)系。電壓、頻率和供電連續(xù)可靠，是表征電能質(zhì)量的根本指標(biāo)，主接線應(yīng)在各種 運行方式下都能滿足這方面的要求。 具有一定的靈活性和方便性主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)， 并能靈活地進行運行方式的轉(zhuǎn)換 不僅正常

23、運行時能安全可靠的供電， 而且在系統(tǒng)故障或設(shè)備檢修及故障時， 也能適應(yīng)調(diào)度 的要求，并能靈活、簡便、迅速地倒換運行方式，使停電時間最短，影響范圍最 小顯然，復(fù)雜的接線不會保證操作方便，反而使誤操作機率增加但是過于簡 單的接線，則不一定能滿足運行方式的要求， 給運行造成不便， 甚至增加不必要 的停電次數(shù)和時間 所以在設(shè)計主接線時， 要根據(jù)具體區(qū)域情況來決定主接線的 復(fù)雜程度。 具有經(jīng)濟性在主接線設(shè)計時， 主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間 欲使主接線可 靠、靈活，將導(dǎo)致投資增加。所以必須把技術(shù)與經(jīng)濟兩者綜合考慮，在滿足供電 可靠、運行靈活方便的基礎(chǔ)上， 盡量是設(shè)備投資費和運行費為最少， 相應(yīng)注

24、意節(jié) 約占地面積和搬遷費用，在可能和允許條件下應(yīng)采取一次設(shè)計，分分期投資、 投 產(chǎn)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益電氣主接線是水電站電氣部分的主體， 主接線方案選擇是電站電氣設(shè)計的首 要環(huán)節(jié)，必須加以重視。 電氣主接線的設(shè)計原則必須根據(jù)有關(guān)的經(jīng)濟建設(shè)方針和 政策，通過全面的技術(shù)經(jīng)濟分析比較，最后選定方案。選擇電氣主接線的基本要 求如下： 根據(jù)電力系統(tǒng)和用戶的要求，應(yīng)保證供電的可靠性和電能質(zhì)量。 接線應(yīng)簡單、清晰，運行靈話，操作方便。 維護及檢修方便。 經(jīng)濟上合理，運行費用低。 便于電站機組分期過渡。電氣主接線的基本形式主接線的基本形式可分為有匯流母線和無匯流母線兩大類， 他們又各分為多 種不同的接線形式，下

25、面將逐一介紹。有匯流母線 單母線接線1）不分段單母線接線不分段單母線接線最簡單，只有一組（指A、B、C三相）母線，所有進、出線 回路均連接到這組母線上，見圖IIIT T T1電源圖不分段單母線接線不分段單母線接線的優(yōu)缺點：a. 接線簡單清晰，設(shè)備少、投資低，操作方便，便于擴建，也便于采用成套 配電裝置。另外，隔離開關(guān)僅僅用于檢修，不作為操作電器，不易發(fā)生誤操作。b. 可靠性不高，不夠靈活。斷路器檢修時該回路需停電，母線或母線隔離開 關(guān)故障或檢修時則需全部停電。適用范圍：不分段單母線接線一般只適用于6 220KV系統(tǒng)中只有一臺發(fā)電機或一臺主變壓器的以下三種情況。10kV配電裝置的出線不超過5回時

26、。60kV配電裝置的出線不超過3回時。 220kV配電裝置的出線不超過2回時。2）單母線分段接線II1I圖 單母統(tǒng)分段接線單母分段的優(yōu)缺點：a. 分段的單母線接線與不分段的相比較，提高了可靠性和靈活性。b. 兩母線可并列運行（分段斷路器聯(lián)通），也可分裂運行（分段斷路器開）c. 重要用戶可以用雙回路接于不同母線段，保證不間斷供電。d. 任一段母線或母線隔離開關(guān)檢修， 只停該段，其他段可繼續(xù)供電，減小了 停電范圍e. 分段的單母線接線增加了分段設(shè)備的投資和占地面積；某段母線故障或檢 修仍有停電問題；某回路的斷路器檢修，該回路停電；擴建時，需向兩端均衡擴 建。適用范圍：10kv配電裝置，出線回路數(shù)為

27、 6回及以上時；發(fā)電機電壓配置裝置, 每段母線上的發(fā)電機容量為12MV及以下時。60kV配電裝置，出線回路數(shù)為48回時。230kV配電裝置，出線回路數(shù)為3 4回時。 雙母線接線1) 一般雙母線接線有兩組工作母線的接線稱為雙母線接線，如圖所示：圖一般雙母線接線一般雙母線接線的主要優(yōu)缺點：a. 供電可靠。b. 運行靈活。c. 擴建方便。d. 在母線檢查或故障時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，操作復(fù)雜，容易發(fā)生 誤操作。e. 當(dāng)一組母線故障時仍需短時停電，影響范圍較大。f. 檢修任一回路的斷路器，該回路停電。g. 雙母線存在全停的可能，如母聯(lián)斷路器故障或一組母線檢修。h. 所用設(shè)備多，配電裝置復(fù)雜。適用

28、范圍：當(dāng)母線上的出線回路數(shù)或電源數(shù)較多、 輸送和穿越功率較大、母線或母線設(shè) 備檢修時不允許對用戶停電、母線故障時要求迅速恢復(fù)供電、系統(tǒng)運行調(diào)度對接線的靈活性有一定要求時一般雙母線接線2）雙母線分段接線雙母線三分段接線如圖所示：-J Jr圖雙母線三分段接線雙母線分段接線主要優(yōu)缺點：具有單母線分段和雙母線兩者的特點.任何一段母線故障或檢修時仍可保持 雙母線并列運行，有較高的可靠性和靈活性。適用范圍：a. 廣泛應(yīng)用于中、小型發(fā)電廠的 6 10kv發(fā)電機電壓母線。配電裝置進出線回路總數(shù)為1014回時，可在一組母線上分段（雙母線3分 段），進、出線回路總數(shù)為15回及以上時，兩組母線均可分段（雙母線4分段

29、）； 對可靠性要求很高的330 550kv超高壓配電裝置，當(dāng)進出線總數(shù)為6回以上時， 也可采用雙母線3分段或雙母線4分段。無匯流母線 單元接線及擴大單元接線發(fā)電機和變壓器直接連成一個單元， 再經(jīng)斷路器接至高壓系統(tǒng)，發(fā)電機出口 處除廠用分支外不再裝設(shè)母線，這種接線形式稱為發(fā)電機一一變壓器單元接線。1）發(fā)電機一一變壓器單元接線，如圖所示。單元接線主要優(yōu)缺點：a. 主變壓器與發(fā)電機容量相同故障影響范圍小，可靠性高b. 接線簡單、清晰，運行靈活c. 發(fā)電機電壓設(shè)備最少，布置簡單，維護工作量小d. 繼電保護簡單e. 主變壓器與高壓電氣設(shè)備增多，高壓設(shè)備布置場地增加，整個電所接線投 資大。適用范圍：對可靠

30、性要求很高的大型電站采用， 而小型電站只在一些特殊情況下采用，如分期建設(shè)的電站，二期又只有一臺機組時G圖發(fā)電機變壓器單元接線圖發(fā)電機變壓器擴大單元接線2）發(fā)電機一一變壓器擴大單元接線，如圖所示。擴大單元接線主要優(yōu)缺點：a. 二臺（或二臺以上）機組接一臺主變壓器，故障影響范圍較大，主變壓器 故障或檢修時，兩臺發(fā)電機容量不能送出，可靠性略差。b. 接線簡單請晰、運行維護方便c. 主變壓器高壓側(cè)出線少，減少高壓側(cè)接線和布置，整個電氣接線投資較省。 適用范圍：a. 當(dāng)電站電網(wǎng)中占重要地位，機組合數(shù)又在4臺及以上時，可以采用2個或 2個以上擴大單元。b. 一般電站且近區(qū)負(fù)荷較小時，可用一臺主變壓器與多臺

31、機組構(gòu)成一個擴大 單元。c. 分期建設(shè)的電站采用。 橋形接線1）外橋接線如圖所示圖外橋接線外橋接線主要優(yōu)缺點：a. 接線簡單，高壓斷路器量少，為進出線數(shù)減一b. 一臺主變壓器回路故障或檢修，會影響線路和另一臺主體變壓器運行c. 一回出線故障或檢修，電站一半功率可由一回路送出d. 橋連斷路檢修時，二回出線需要解列運行，如有穿越通過將受影響。此情 況可按圖中虛線所示加裝跨條解決。適用范圍：a. 適用于進出線各兩回路，且電站年利用小時數(shù)低，主變壓器投、切頻繁， 或線路短的電站b. 有穿越功率時也宜采用外橋2）內(nèi)橋接線如圖所示。圖內(nèi)橋接線內(nèi)橋接線主要優(yōu)缺點：a. 接線簡單，高壓斷路器數(shù)量少，為進出線數(shù)

32、減一b. 一回出線故障或檢修，不影響主變壓器運行c. 一臺主變壓器故障或檢修，需暫切除一回出線，待主變壓器隔離開關(guān)拉開 后，可由二回出線送出電站一半功率d. 橋連斷路器檢修的缺點與外橋相同，亦可加跨條解決適用范圍：適用于進出線各兩回路且電站年利用小時數(shù)高，主變壓器不需經(jīng)常切、合，或線路較長的電站。 角形接線角形接線如圖示。角形接線優(yōu)缺點：a. 閉環(huán)運行時，有較高的可靠性b. 斷路器使用量少，操作簡單，投資省，占地少。c. 角形接線中任一臺斷路器檢修時，變開環(huán)運行，降低接線可靠性。d. 配電裝置的明顯性較差，而且不利于擴建。適用范圍：角形接線多用于最終規(guī)模較明確，進、出線數(shù)為3 5回的110kV

33、及以上的配電裝置中圖角形接線主變壓器的容量和臺數(shù)的選擇發(fā)電廠用于向電力系統(tǒng)輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。主變壓器容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的選擇除 依據(jù)基礎(chǔ)資料外，主要取決于輸送功率的大小，與系統(tǒng)聯(lián)系的緊密程度、運行方式及負(fù)荷的增長速度等因素，并至少要考慮5年內(nèi)負(fù)荷的發(fā)展需要。如果容量選 的過大、臺數(shù)過多，則會增加投資、占地面積和損耗，不能充分發(fā)揮設(shè)備的效益， 并增加運行和檢修的工作量；如果容量選的過小、臺數(shù)過少，則可能封鎖發(fā)電廠剩余功率的輸送，或限制變電所負(fù)荷的需要，影響系統(tǒng)不同電壓等級之間的功率 交換及運行的可靠性等。因此，應(yīng)合理選擇其容量和臺數(shù)，一般有以下幾種情

34、況： 在裝機一至三臺的小型水電站中，多數(shù)采用一臺主變 如果電站是系統(tǒng)中的主力電站，為減少因主變事故而對系統(tǒng)的影響， 則裝 機兩至三臺時，也可采用兩臺主變 在裝機四臺及以上的電站中，一般均采用兩臺主變，這樣比較可靠，運行 也較靈活，當(dāng)電站供電負(fù)菏很小時， 可退出一臺主變運行，以減少在空載時的電 能損耗，在電站裝機間隔時間較長時，可先采用一臺主變，以避兔初期主變壓器 的容量積壓。根據(jù)任務(wù)書可知此水電站裝機組 2*8MVy屬于小型電站，年利用小時數(shù)約為 5000小時，且山江地區(qū)總裝機容量為 65OM0此電站容量占此地區(qū)約為1/40。鑒于任務(wù)書的具體情況與上述主變壓器臺數(shù)選擇具體參考，故此主接線方案用

35、一臺主變壓器，其容量根據(jù)下式計算：Sn 1.1Png(1 Kp)/COS G式()式中S N：主變壓器容量K P：廠用電率Png :裝機容量COS G :功率因數(shù)根據(jù)常規(guī)情況取 K p = cos © = 將以上數(shù)據(jù)帶入式（）中，故變壓器容量為:Sn=*2*8000/=綜上所述主變壓器選行為 SF7-20000型的110kV雙繞組變壓器，具體參數(shù)如表表主變壓器的參數(shù)型號SF720000/110聯(lián)接組標(biāo)號YN,d11空載電流%空載損耗（kW）短路損耗（kW）104額定電壓（KV）110土2X %額定容量（MVA）20阻抗電壓（）電氣主接線的技術(shù)經(jīng)濟比較方法為了正確地選擇電氣主接線，一般

36、需要根據(jù)動能計算提供的水電站參數(shù)和系 統(tǒng)提供的有關(guān)資料，初步擬定幾個接線方案。這些方案在滿足基本要求的情況下， 允許各方案的技術(shù)條件有所差異，然后對參加比較的各個電氣主接線進行詳細的 技術(shù)經(jīng)濟比較，最后選定技術(shù)上先進，經(jīng)濟上合理，分期過渡方便，便于運行管 理維護的最優(yōu)方案，上報審批，作為水電站電氣部分設(shè)計的依據(jù)。 技術(shù)比較分析方法技術(shù)比較分析一般從以下幾個方面進行；1）技術(shù)上的選擇性。2）供電的可靠性和靈活性。3）維護與檢修的方便，以及布置的合理性。4）電氣設(shè)備供應(yīng)的可能。 經(jīng)濟比較方法選擇水電電氣主接線時，通常需要提出若干個不同的接線方案進行詳細的技 術(shù)經(jīng)濟比較，然后選定最佳方案。 經(jīng)濟比較

37、應(yīng)從國民經(jīng)濟整體利益出發(fā)， 計算電 氣主接線各個比較方案的費用和效率，為選擇經(jīng)濟上的最優(yōu)方案提供依據(jù)。在經(jīng)濟比較中，一般有基建投資（包括主要設(shè)備及配電裝置的投資） 和年運行費用兩大項。計算時，可只計算各方案不同部分的基建投資和年運行費用方案的確定水電站的特點在選擇電氣主接線時應(yīng)充分考慮水電站的一些特點為： 水電站一般離開用電負(fù)荷中心較遠， 發(fā)電機電壓側(cè)的負(fù)荷不大， 有的電站 發(fā)電機電壓側(cè)可能沒有負(fù)荷， 電站電能主要通過變壓器升高電壓后送出。 水電站 投產(chǎn)后， 很少因增加容量而擴建， 但隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展， 有可能要求電站增加 出線回路數(shù)，因此在接線中根據(jù)系統(tǒng)遠景要求和電站的實際可能考慮在配電裝

38、置 中適當(dāng)預(yù)留備用出線空位還是需要的。 水輪發(fā)電機組具有起動快，出力調(diào)整方使，容易實現(xiàn)自動化等特點，所以 水電站在系統(tǒng)中適宜于擔(dān)任峰、腰負(fù)荷，因此電站開、停機比較頻繁，主變壓器 的正常投人和切除也可能較多。 水電站廠用電負(fù)荷很小，一般僅占電站容量的1%-3%負(fù)荷主要是低壓異步電動機，一般電動機的容量也不大， 不允許短時停電的用電負(fù)荷也很少， 相 應(yīng)廠用電電源部分接線比較簡單。 水電站多數(shù)地處偏僻山區(qū)， 地形狹窄， 配電裝置的布置容易受到地形的限 制，為了減少開挖，不宜采用復(fù)雜的接線方式。 水電站年負(fù)荷利用小時數(shù)一般不高， 特別是水庫調(diào)節(jié)性能較差的電站， 在 非洪水期， 空閑機組較多， 因此部分

39、機組以低功率因數(shù)運行或作調(diào)相運行以改善 系統(tǒng)的無功容量不足 裝機臺數(shù)較多的電站有時裝機間隔時間較長， 接線中應(yīng)該 考慮分期過渡的問題。 電站所在河流如屬于梯級開發(fā)， 則對各級電站應(yīng)有一個全 面的規(guī)劃， 整個梯級的電能如能匯集到一個電站集中送出， 這樣其余各級電站的 接線可以得到很大的簡化。 小型水電站容量有限， 裝機臺數(shù)多數(shù)在四臺以下， 相應(yīng)電站的出線電壓級 和回路數(shù)，以及主變壓器的臺數(shù)都比較少。 小型水電站分布面廣， 除少數(shù)并入大型電力系統(tǒng)或作孤立運行外， 多數(shù)在 小型或地區(qū)性的電力系統(tǒng)中運行。 這些系統(tǒng)中用電量大、 重要性高的大型工業(yè)用 電負(fù)荷很少，供電對象主要是一些地區(qū)范圍內(nèi)的小工業(yè)、及

40、小城鎮(zhèn)用電， 它們對 供電可靠性的要求相對不高。系統(tǒng)中，除個別容量較大、重要性較高、屬于主力 水電站的電氣主接線應(yīng)有較高的要求外，一般電站主接線的標(biāo)準(zhǔn)不宜太高。 有的小型水電站阻近地區(qū)有用電要求， 主要是農(nóng)業(yè)負(fù)荷，雖然用電量不大， 但對支持農(nóng)業(yè)用電有重要意義，在主接線設(shè)計中也應(yīng)給予足夠的重視。 小型水電站的機電設(shè)備供應(yīng)往往比較困難和不足。而且小型求電站的運 行、管理和維修人員從培訓(xùn)到熟練地工作也要有一個過程。綜上所述，對于小型水電站的電氣主接線在滿足必要的基本要求前提下，應(yīng) 盡可能采用簡單、清晰而又符合實際的接線型式主接線方案的確定根據(jù)任務(wù)書，對山江地區(qū)新建的電站擬兩種初步方案： 主接線方案I

41、是發(fā)電 機變壓器擴大單元接線，主接線方案U是不分段單母線接線，見圖。11G(a)圖主接線方案比較圖(a)主接線方案I; (b)主接線方案n兩種方案的主要設(shè)備比較電壓側(cè)隔離開關(guān)斷路器側(cè)萬案I萬案n萬案I萬案n2323110KV 側(cè)萬案I萬案n萬案I萬案n1111合計3434兩種方案的設(shè)備檢修停電范圍比較設(shè)備檢修方案I(停電百分比)方案n (停電百分比)變壓器檢修100%100%單臺發(fā)電機檢修50%50%兩臺發(fā)電機檢修100%100%方案經(jīng)濟比較萬案I萬案U電氣設(shè)備基建投資費配電裝置隔離開關(guān)：x 3-萬 斷路器：x 3=萬 總投資：+=萬配電裝置隔離開關(guān)：x 4-萬 斷路器：X 4=萬 總投資：+

42、=萬年運行費用電氣設(shè)備折舊維護費用：x %萬電氣設(shè)備折舊維護費用：X %=萬由以上3種比較可知，就經(jīng)濟性而言方案I比方案U要高， 就供電可靠性而言方案I和方案U差不多，就檢修時的停電范圍方案I和方案U樣， 考慮待建電站具體情況，擴建可能性也較小，故選擇方案I 擴大單元接線。3短路電流的計算短路計算的規(guī)定及假設(shè)短路計算的一般規(guī)定 驗算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的那個短路電流， 應(yīng)按工程設(shè)計規(guī)劃容量計算。 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流， 在電氣連接網(wǎng)絡(luò)中，如有同步電動機和調(diào) 相機應(yīng)計算可能并列運行的接線方式。 對供導(dǎo)體和電器選擇用的短路電流， 其短路計算點的選擇，應(yīng)以正常接線 方式

43、時短路電流最大為原則。短路計算的假設(shè) 水電站與地區(qū)電網(wǎng)的所有電源都在額定出力下運行。 所有電站的發(fā)電機電動勢的相位角均相同 對于高壓網(wǎng)絡(luò)，一般只所有元件的電抗值。例如發(fā)電機、變壓器、等元件。 只有非周期分量的衰減時間常數(shù)才計入電阻的作用。 變壓器的勵磁電流略去不計。 假定故障點無阻抗，即發(fā)生金屬性短路。 計算架空線路或電纜的阻抗時， 采用各個電壓級的平均電壓。例如、115、 230K V等。 網(wǎng)絡(luò)為對稱的三相系統(tǒng)。 負(fù)荷只做近似估計，并以恒定阻抗來代表。 同步發(fā)電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置。短路電流計算的步驟 計算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算為同一基準(zhǔn)容量下。 給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖。 選擇短路點。

44、對網(wǎng)絡(luò)進行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分 量的衰減求出電流對短路點的電抗標(biāo)幺值，并計算短路電流標(biāo)幺值、有名值。標(biāo)幺值：I*式（）有名值：I I* lb式() 短路電流沖擊值。短路電流沖擊值：Ish =?式() 列出短路電流計算結(jié)果。短路電流具體計算在短路計算的基本假設(shè)前提下，選取基準(zhǔn)容量Sb=100MVAUB為各級電壓平均值(115kV,),線路阻抗取Xo = Q/km。短路點分別選取水電站側(cè)：一d1, 110kV d2。系統(tǒng)接線及設(shè)備參數(shù)如圖所 示。系統(tǒng)圖中各設(shè)備及導(dǎo)線的標(biāo)幺值計算：發(fā)電機：X XdSb/SGnb式()U k %S b雙繞組變壓器 :X100s Tnb式

45、 ()三繞組變壓器：Uk1% *(U(12)% U(13)% U(23)%)式()U k2 %1. (U (1 2) % U (2 3) % U (1 3) %)Uk3% i(U(1 3)% U(2 3)% U(1 2)%)然后將根據(jù)式()求得的Uk1%、Uk2%、Uk3%帶入式()中計算出三繞組 變壓器的等值電抗標(biāo)幺值。Sb線路：XXol upr式（）u b根據(jù)查詢電力工程電氣設(shè)計手冊，得到各種設(shè)備的參數(shù)如Xd、Uk%等等,再根據(jù)上述公式可得表，即圖中各設(shè)備參數(shù)，計算結(jié)果見表。表系統(tǒng)圖中各設(shè)備標(biāo)幺值設(shè)備標(biāo)幺值待建電站發(fā)電機Xi、X2Xi X22.25依烏電站發(fā)電機X5、X6X5 X62.25

46、跌水電站發(fā)電機X7、X8X7 X810待建電站變壓器X3X31.132依烏電站變壓器X11> X12、X0X120.537 , X00, X110.675跌水電站變壓器XioX102.1城關(guān)變電站變壓器X14、X15，X25X140.341, X150.429，X250線路X4X40.081線路X13X130.04810km線路 X10X100.03330km線路 X16X160.099由此可得網(wǎng)絡(luò)等值電抗圖。圖中城關(guān)變電站有一側(cè)為35kV負(fù)荷側(cè)，短路時可不予考慮。13圖等值電抗圖網(wǎng)絡(luò)簡化將圖簡化成圖51 22.Oo圖網(wǎng)絡(luò)簡化圖Xl7(X5X6Xii)/(X7X8X9 Xio) X12X

47、i8X13X14X15 Xi6=di （側(cè)）點短路電流計算圖側(cè)短路簡化系統(tǒng)圖將圖按照di點短路用Y變換得到圖，圖中Xi9X xX4 X18418 X30.0810.917X170.081 0.9171.9741.1322.136X20 X4 X17X4 X17X18X30.081 1.9740.0811.9741.1323.3610.917Ib100.3 6.3Ik0.4441）當(dāng)短路電流由待建電站一臺發(fā)電機提供時，其短路阻抗為0.4442.25又側(cè)的電流基準(zhǔn)值為9.164KA故短路電流：Ik短路電流沖擊電流:I k lb 0.444 9.1644.065KA短路容量：SK 、.3UBlkIs

48、h 2.55lk 2.55 4.06510.366KA.3 6.5 4.06545.765( MVA)2）當(dāng)短路電流由無窮大系統(tǒng)及110kV電源側(cè)和待建電站一臺發(fā)電機提供時， 其短路阻抗為丄 JL 丄丄121XX2 X19 X202.25 3.361 2.136其余計算過程與1）中相似，故其短路電流：L Ik Ib 1.21 9.164 11.088KA短路電流沖擊電流：lSh 2.55Ik 2.55 11.088 28.274KA短路容量：SK. 3U BI k .3 6.5 11.088 124.832( MVA)d2 （110kV側(cè)）點短路則簡化網(wǎng)絡(luò)圖如下少 A圖110kV側(cè)短路簡化系統(tǒng)

49、圖將圖按照d2點短路用丫一變換得到圖，圖中X21X1/X2X32.25/2.251.1322.257X19X4X18X4X18X30.0810.9170.0810.9171.1322.136X171.974X20X4X 17X4X17X30.0811.9740.0811.9741.1323.361X180.9171）當(dāng)短路電流由待建電站兩臺機組提供時，其短路阻抗為11 10.443XX212.257又110KV側(cè)的電流基準(zhǔn)值為Sb3Ub0.525KA.3 1100.443故短路電流為:Ik I； lb 0.443 0.5250.232KA短路電流沖擊電流：Ish 2.55I；2.55 0.23

50、20.592KA短路容量：Sk3UbI；、3 115 0.23246.211( MV A)2）當(dāng)短路電流由無窮大系統(tǒng)和1 1 1 1XX22X231.037110kV電源側(cè)提供時，其短路阻抗為11.4132.229其余計算過程與1）中相似，故其短路電流：lk Ik Ib 1.413 0.5250.742KA短路電流沖擊電流：Ish 2.551 k 2.55 0.742 1.892KA 短路容量：SK. 3UBI k .3 115 0.742 147.796（ MV A ）綜上計算可得出短路電流匯總表。表短路電流匯總表短路點基準(zhǔn)電壓短路電流標(biāo)幺值短路電流有名值（KA）穩(wěn)態(tài)短路電流標(biāo)幺值穩(wěn)態(tài)短路電

51、流有名 值（KA）短路電流沖擊值（KA）三相短路容量（MVAd,短路電流由一臺發(fā)電機提供）di （短路電流由110kV側(cè)系統(tǒng)及 一臺發(fā)電 機提供）d2 （短路 電流由兩 臺發(fā)電機 提供）110kVd2 （短路電流由110kV側(cè)系統(tǒng)提供）110kV4 電氣設(shè)備的選擇電氣設(shè)備選擇的一般條件正常的工作條件選擇 按額定電壓UN選擇電氣設(shè)備允許的最高工作電壓應(yīng)不小于沒備所在回路的最高工作電壓。 電氣 設(shè)備的允許最高工作電壓按廠家規(guī)定為設(shè)備額定電壓的 1. 11. 15倍，而回路 的工作電壓在電網(wǎng)上下波動，其值一般不超過電網(wǎng)額定電壓的倍，即Un>USn式（）式中，UN電氣設(shè)備的額定電壓；U SN電氣

52、設(shè)備所在電網(wǎng)的額定電壓等級。 按額定電流I N選擇電氣設(shè)備的長期發(fā)熱允許電流I al應(yīng)不小于其所在處回路最大持續(xù)的工作電 流I W即Ial >| w式（）式中，Ial 電氣設(shè)備長期允許的最大電流；Iw回路長期持續(xù)的工作電流，表。表回路最大持續(xù)工作電流回路名稱I W說明發(fā)電機倍發(fā)電機額定電流當(dāng)發(fā)電機冷卻其體溫度低于額定值時，允許沒低一度電流增加%變壓器回路倍變壓器額定電流變丿壓右器通常允許正?；蚴鹿蔬^負(fù)荷，必要時按倍計算按短路條件校驗 電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定校驗熱穩(wěn)定校驗旨在直接或間接地判斷電氣設(shè)備在短路終止時的溫度是否超過其廠家規(guī)定的短時發(fā)熱的允許溫度。即lOctQkt式（）式中，lOct 電氣設(shè)備允許熱效應(yīng)，KA2 ?soct設(shè)備允許的熱穩(wěn)定電流Qkt 在計算時間t內(nèi)短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng) 電氣設(shè)備的動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定的效應(yīng)旨在判明初選設(shè)備是否能經(jīng)受的住所在回路的最大沖擊電流 的電動力作用。短路時，電氣設(shè)備承受的電動力效應(yīng)決定于沖擊短路電流。由于各類設(shè)備中電動力的作用是不相同的，校驗應(yīng)針對電動力可能給設(shè)備造成損壞的 具體情況進行計算。對于定型電氣設(shè)備，廠家一般直接或間接給出產(chǎn)品的動穩(wěn)定 峰值電流因此，動穩(wěn)定的一般條件為