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1、. . . . .东 北 石 油 大 学课 程 设 计课 程 工厂供电课程设计 题 目 中小型水电站电气主接线设计 院 系 电气信息工程学院电气工程系 专业班级 电气13-2 学生姓名 姜越 学生学号 13060314022 指导教师 白丽丽 任爽 2016年 11月 6 日. 专业.专注 .东北石油大学课程设计任务书课程 工厂供电课程设计 题目 中小型水电站电气主接线设计 专业 电气工程及其自动化 姓名 姜越 学号 130603140222 主要内容：电气主接线是水电站由高压电气设备通过连线组成的接收和分配电能的电路。电气主接线根据水电站在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确
2、定，并应满足运行可靠、简单灵活、操作方便、易于维护检修、利于远方监控和节约投资等要求。而且还要保证必要的供电可靠性和电能质量，具有一定的灵活性和方便性，并能适应远方监控的要求，还要具有发展和扩建的可能性。参考资料：1 牟道槐，发电厂变电站电气部分M 重庆：重庆大学出版社，19962 许建安，中小型水电站电气设计手册M 北京：中国水利水电出版社，20023 刘增良，刘国亭.电气工程CAD M 北京：中国水利水电出版社，20024 王庆明，小型水电站机电设计图集M 北京：中国水利水电出版社，20025 范锡普，发电厂电气部分（第二版）M 四川：四川联合大学1955完成期限 2016.10.31至2
3、016.11.6 指导教师 白丽丽 任爽 专业负责人 2016年 10 月 28 日目 录目 录11电气主接线设计22变压器选择52.2自耦变压器的选择73短路电流计算73.2短路电流计算一般规定83.3短路电流计算结果84电气设备的选择84.1电气设备选择原则94.2电气设备选择说明95配电装置及总平面布置设计125.1配电装置设计原则125.2总平面设计14参考文献161电气主接线设计1.1 主接线设计基本要求与设计原则电气主接线是水电站由高压电气设备通过连线组成的接收和分配电能的电路。电气主接线根据水电站在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足运行可靠、简单灵活
4、、操作方便、易于维护检修、利于远方监控和节约投资等要求。在电气主接线设计时，综合考虑以下方面：（1）保证必要的供电可靠性和电能质量安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本的要求。在设计时，除对主接线形式予以定性评价外，对于比较重要的水电站需要进行定量分析和计算。本次设计水电站虽然是一个中型水电站，但是由于担负了许多工业企业，及农业抗旱排涝等供电任务，因而必须满足必要的供电可靠性。（2）具有经济性在主接线设计时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线可靠、灵活，将导致投资增加。所以必须把技术与经济两者综合考虑，在满足供电可靠、运行灵活方便的基础上，尽量使设备
5、投资费用和运行费用为最少。（3）具有一定的灵活性和方便性，并能适应远方监控的要求。主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行方式的转换。不仅正常运行时能安全可靠地供电，而且无论在系统正常运行还是故障或设备检修时都能适应远方监控的要求，并能灵活、简单、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。显然，复杂地接线不会保证操作方便，反而使误操作机率增加。但是过于简单的接线，则不一定能满足运行方式的要求，给运行造成不便，甚至增加不必要的停电次数和停电时间。（4）具有发展和扩建的可能性随着经济的发展，已投产的水电站可能需要扩大机组容量，从主变压器的容量、数量到馈电线路数均有扩建的可能，有的甚至需要
6、升压，所以在设计主接线时应留有发展余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到分期过渡接线的可能和施工的方便。根据以上几点，对水电站的主接线拟定以下几种方案。1.2各方案比较方案本方案采用了四个单元接线，220kv侧采用了双母线接线，而110kv侧采用了单母线接线。同时自耦变压器作为两个高电压等级的联络变压器，并兼作厂用电变压器，方案如下图1-1所示。图1-1 方案简图优点：(1) 主变压器与发电机容量相同，故障影响范围小，可靠性高(2) 接线简单、清晰，运行灵活(3) 发电机电压设备最少，布置简单，维护工作量小(4) 继电保护简单缺点：主变压器与高压电气设备增多，高压设备布置场地增加，整个
7、接线投资大适用范围：对可靠要求很高的大型电站采用，而小型电站只在一些特殊情况下采用，如分期建设的电站，二期又只有一台机组时。如图1-2所示。方案本方案采用了四个单元接线，220kv侧、110kv侧均采用双母线接线方式，同时自耦变压器作为两个高电压等级的联络变压器，并兼作厂用电变压器，如图1-2所示。图1-2 方案简图优点：(1)双母线接线的供电可靠性较高，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断，检修任一组母线上的隔离开关也不需要中断供电(2)调度灵活，各个电源和各回路负荷可以任意分配到一组母线上，能灵活适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。(3)扩建性也非常好，可以向母线左右方向任意扩
8、建，且施工过程也不会停电缺点：增加了电气设备的投入，且设备设计及布置较复杂。适用范围：在电网中占有重要地位的大中型电站采用方案本方案采用了四个单元接线，220kv侧采用单母线分段接线，110kv侧采用了单母线接线方式。同时自耦变压器作为两个高电压等级的联络变压器，并兼作厂用电变压器，如图1-3所示。图1-3 方案简图优点：(1)接线简单明了，运行方便(2)投资费用较低，经济性较好缺点：(1)发电机电压配电装置元件多，增加检修工作量(2)母线或母线所连接的隔离开关故障或检修时，需全厂停电，可靠性及灵活性较差适用范围：一般小型电站采用综合分析上述三种方案，再结合该水电站为中型水电站的实际情况，拟定
9、的主接线应以经济性为主，但其可靠性也需要考虑，方案和方案最能满足这两项要求，故最终选定方案和方案为最终比较方案。方案的可靠性比方案高，但经济性上方案要优于方案。故在达到一定可靠性前提下，选择方案。2变压器选择2.1 主变压器选择主变压器的选择主要包括变压器的容量、变压器的台数、变压器的型式、绕组连接方式、变压器的调压方式和对变压器的阻抗选择。2.1.1主变压器容量和台数确定就中小型水电站来说，一般接在发电机电压侧的近区和厂用电负荷很小，有的电站甚至没有近区负荷，此时主变压器的容量可按照所连接的水轮发电机容量来选择。如果发电机电压侧接有较大的近区负荷，则主变压器的容量可按照发电机电压侧最小负荷时
10、，能将电站所有剩余的有功功率和无功功率送出去进行选择，考虑到电站的近区用电负荷有一个发展过程，一般难以准确确定，因此在选择主变压器容量时，要考虑适当留有余地。对于有重要负荷的水电站，应考虑当一台主变故障或检修停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应能保证用户的一级和二级负荷。因为单台发电机容量为150MW由 (2-1)算出：S=187.5 MVA 取容量略大于S的变压器综合考虑容量应选容量为200MVA的四台主变压器。2.1.2主变压器型式选择变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性及运输条件等因素，在不受运输条件限制时，330kV及以下的水电站均应选用三相变压器，
11、最大机组容量为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器，而机组容量为220MW以上的发电厂采用发电机-双绕组变压器单元接线接入系统，本水电站容量为4150MW，故选用三相双绕组变压器。2.1.3绕组连接方式选择变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则，不能并列运行，电力系统采用的绕组连接方式只有星形和三角形，如何组合要根据具体工程来确定，我国ll0kV 及以上电压变压器绕组都采用Y0 连接，35kV 采用Y 连接，35kV 以下电压等级、变压器绕组都采用连接，所以本水电站主变压器绕组连接方式为Y0/。2.1.4调压方式与阻抗选择变压器通过调压方式分为两类：无励磁调压和有载调压。有载调
12、压它的调整范围较大，一般在15%以上，而且，既可向系统传输功率，又可从系统倒送功率。无励磁调压变压器调压范围较小，为5%，但其经济性较好，故选用无励磁调压变压器。对于三绕组变压器目前在制造上有两种基本的组合方式，即“升压结构”和“降压结构”。“升压型”的绕组排列顺序为自铁芯向外依次为中、低、高，所以变压器中压侧阻抗最大。“降压型”的绕组排列顺序为自铁芯向外依次为低、中、高，所以高、低压侧阻抗最大。根据以上综合比较，所选主变压器的特性参数如表2-1。表2-1 主变压器特性参数主变型号额定电压(KV)空载电流空载损耗负载损耗阻抗电压高压低压SSP3-200000/22024222.5%10.50.
13、9%123.5kw443kw13.8SFP7-200000/11012122.5%10.50.5%99.4kw410kw10.52.2自耦变压器的选择水电站的厂用电是水电站的重要负荷，因此，在厂用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑水电站发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证水电站安全，经济的运行。选用自耦变压器作为两级升高电压之间的联络变压器，同时兼作厂用变压器，其低压绕组兼作厂用电的备用电源和启动电源。所选主变容量为200MVA，故自耦变压器取容量为200MVA。水电站的厂用电负荷按装机容量的0.5%考虑。S=0.5%750MVA=3.75MVA选出水电站自耦变压器特性参数如下表2-2。表2-2 所用自耦变压器特性参数型号额定容量/KVA额定电压/KV空载电流空载损耗负载损耗阻抗电压OSFPS7-200000/220200000/200000/100000高压24222.5%0.22%62kw320kw8.7中压12132低压10.520.53短路电
