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1、水布垭水电站MW电气部分设计目录1引言12发电厂电气主接线的最佳方案22.1概述22.2技术比较32.3经济性比较42.4主变压器的选择53发电厂厂用电接线的最佳方案63.1方案确定63.2厂用变压器的选择74短路电流的计算94.1网络变换94.2求计算电抗94.3计算电抗求值144.4短路电流计算154.5短路冲击电流值的计算175发电机变压器的保护配置185.1概论185.2发电机变压器组保护配置186电气设备的选择与校验和保护配置206.1保护的配置方案206.2设备选择（电气主接线部分）(GIS)226.3厂用电设备选择296.4支柱绝缘子及避雷器的选择327高压配电装置的设计357.
2、1设计原则与要求357.2布置的一般要求357.3不同型式配电装置的特点367.4管母线布置的优点378避雷针的保护范围计算388.1避雷针保护范围的计算步骤388.2避雷针保护范围的计算39参考文献44谢辞45附录461引言电力的发展对一个国家的发展至关重要，现今300MW及其以上的大型机组已广泛采用，为了顺应其发展，也为了有效的满足可靠性、灵活性、及经济性的要求，本设计采用了目前我国应用最广泛的发电机变压器组单元接线，主接线型式为双母线接线，在我国已具有较多的运行经验。设备的选择更多地考虑了新型设备的选择，让新技术更好的服务于我国的电力企业。并采用适宜的设备配置及可靠的保护配置，具有较好的
3、实用性，能满足供电可靠性的要求。本设计的内容包括：（1） 确定发电厂电气主接线的最佳方案；（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、继电保护及自动装置的配置方案；（5） 电气设备的选择和校验；（6） 高压配电装置的设计；（7） 绘制有关图纸（电气主接线图、配电装置平面图与断面图、避雷针保护图）（8） 最后进行打印和计算机绘制图纸，并进行不少于5000字的外文资料的翻译工作。通过参阅水电站机电设计手册、电力工程设计手册、电力工程设备手册电力工程概算手册等专业资料，力求对方案的确定，设备的选择及配电装置的设计都有较为详尽
4、的阐述和科学的理论依据，希望能提交一份令人满意的设计书。在国民经济飞速发展的今天，电力对于一个国家来说更为重要，以设计出技术先进、经济合理的方案为目的，力求设计内容具有实用性及先进性。此次设计虽经严谨认真的设计过程，难免有疏漏和不足之处，望能提出良好的改进意见。毕业设计是很重要的一次设计，是对我们大学四年的理论知识的应用，是培养我们综合能力一次重要实践。2发电厂电气主接线的最佳方案2.1概述本厂为4台460MW的机组，500KV电压等级，通过三回线与系统相连。对主接线的基本要求包括可靠性，灵活性及其经济性。电气主接线设计是水电站电气设计的主体，它与电力系统，电站动能参数以及电站运行的可靠性，经
5、济性等密切相关。并对电气布置，设备选择，继电保护和控制方式等都有较大的影响。因此主接线设计，必须结合电力系统和发电厂的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方案。大机组一般指单相容量在200300MW及以上的水轮发电机组，对供电可靠性提出了更高的要求。任一设备检修不应影响供电。任何元件故障时，不允许出现全厂停电，其停电容量一般不超过全电站总容量的1/31/4，且不影响电力系统稳定。2.1.1对主接线设计的基本要求（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
6、电站初期发电及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。2.1.2可行的电气主接线方案（1）水电站一般距负荷中心较远，在发电机电压侧很少接有大功率用户，而较高电压送电，故主变压器容量多按机组容量确定。（2）大型水电站都担负系统调峰，调频和事故备用，利用小时数一般较低，因此开停机比较频繁。（3）水电站开机程序比较简单，机组起动迅速，并容易实现自动化。（4）电站规模确定后，一般不考虑扩建，但对规划设计中明确分期建设的电站，则在主接线中应予以考虑。（5）水电站厂用电负荷较小，一般不从高压侧引接，备用厂用电源可引自地区配电网或保留施工变电所来解决。（6）水电站地形复杂，电气设备布置
7、及进出线走廊均受到一定限制，应尽可能简化接线，避免在水电站设置复杂的变电枢纽。并尽量减少电压等级和进出线回路数。2.1.3发变组接线特点发电机电压接线采用发电机变压器组接线中的单元接线，其特点为：（1）发电机与主变压器容量相似，接线最简明清晰，故障影响范围最小，运行可靠、灵活。（2）发电机电压设备元件最少，布置最简单方便，维护工作量也最小。（3）继电保护配置简单。（4）主变压器故障时影响机组送电。2.2技术比较2.2.1一台半断路器接线的特点：（1）有高度可靠性：每一回路由两台断路器供电，发生母线故障时，只跳开与次母线相连的所有断路器，任何回路不停电。在事故与检修相重合的情况下停运的回路数不超
8、过两回。（2）运行调度灵活：正常时两组母线和全部断路器全部投入工作，从而形成多环形供电，运行调度灵活。但停运一个回路需操作两台断路器，母线故障时，接线内潮流变化大。（3）操作检修方便：隔离开关只作为检修时用，不作为操作电器，避免了将隔离开关作操作时的倒闸操作。检修母线时，回路不需要切换。（4）继电保护及二次回路的复杂性：由于每个回路连接两台断路器，一台中间断路器连接着两个回路，保护接于两组电流互感器的和电流，因而其电流互感器的二次回路保护装置的跳合闸出口回路等较为复杂。应用于发电厂时，发电机变压器组与线路公用的中间断路器，只能在单元控制室控制，并在网络控制室设相应的断路器信号，比较复杂。2.2
9、.2双母线接线特点（1） 接线清晰。（2） 每一进出线各自接一组断路器，互不影响。（3） 一组母线及所连接设备故障，不影响另一组母线供电，将故障母线所接回路切换到另一组母线后即可恢复供电，运行灵活可靠。（4） 两组母线可根据各线路负荷情况，通过切换，达到两组母线的负荷大致平衡。（5） 任一组母线及所连接设备检修，经过切换操作，不影响供电。（6） 扩建方便。（7） 隔离开关数目多，切换母线操作过程比较复杂，容易造成误操作，而且不利于实现自动化和远动化。（8） 母联断路器故障需短时全厂停电，检修时两组母线解列或按单母线运行。2.3经济性比较图2-1双母线接线图2-2一台半断路器接线表2-1经济性比
10、较双母线接线一台半断路器接线断路器隔离开关断路器隔离开关台数8231125综合分析：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，电压为110500KV，出线回路数超过4回。双母线接线对继电保护的选择整定较一台半断路器接线简单，双母线接线比一台半断路器接线较为经济，并有供电的可靠性，决定采用双母线接线。2.4主变压器的选择主变压器的容量和台数的确定原则：所以选择发电机-变压器组单元接线的主变压器时，应遵循以下原则：变压器容量选择按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。发电机容量：460MWCOS=0.9=460/0.9=511.1MVA511.1（1-0.
11、5%）=505.989MVA505.989（1+10%）=556.588MVA=556588KVA556588/3=185529KVA选用无励磁调压变压器YN，d11表2-2主变压器参数表型号DFP-170000/550/空载电流（%）0.8容量170000KVA空载损耗（KW）162电压高压（KV）55022.5%负载损耗（KW）600低压（KV）20阻抗电压（%）143发电厂厂用电接线的最佳方案3.1方案确定厂用电设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，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、技术先进、保证机组安全、经济和满发的运行。
12、3.1.1厂用电接线应满足的要求（1） 各机组的厂用电系统应是独立的，特别是300MW及以上机组。一台机组的故障停运或其辅机的电气故障，不应影响到另一台的正常运行。并能在短时间内恢复本机组的运行。（2） 充分考虑机组起动和停运过程中的供电要求。一般均应配置可靠的起动（备用）电源，在机组起动、停运和事故时的切换操作要少，并能与工作电源短时并列。（3） 300MW及以上机组应设置足够容量的交流事故保安电源，当全厂停电时，可以快速起动和自动投入，向保安负荷供电。3.1.2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。3.1.3备用电源取得方式备用电源一般可通过主变压器倒送厂用电或由与系
13、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，或者通过保留施工电源。3.1.4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610KV三相系统。图3-1厂用电接线图3.2厂用变压器的选择厂用变压器的选择主要考虑高压工作变压器和起动备用变压器的选择，其选择内容包括变压器的台数、型式、额定电压、容量和阻抗。为了正确选择厂用变压器容量，首先应对厂用主要用电设备的容量、数量及其运行方式有所了解，并予以分类和统计，最后确定厂用变压器容量。厂用变压器容量必
14、须满足厂用电负荷从电源获得足够的功率。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。3.2.1厂用变压器的选择发电机容量：460MWCOS=0.9=511.1MVA厂用变压器容量按本机组的厂用负荷确定。511.10.5%=2555KVA2555/3=852KVA表3-1厂用变压器参数型号DCB-800/20/空载电流（%）2额定容量800KVA空载损耗（KW）6.5电压高压（KV）20短路损耗（KW）33低压（KV）6.3阻抗电压（%）7低压工作及备用变压器选用S6-800/10型表3-2工作变压器参数联接组
15、别Y,yn0空载电流（%）1.0/2.5容量800KVA空载损耗（W）1400电压高压（KV）6.3短路损耗（W）7500低压（KV）0.4阻抗电压（%）54短路电流的计算电力系统的事故大部分是由短路引起的，发生短路时，电流可能达到正常运行电流的十几倍，这样大的电流所产生的热效应和力效应会使电气设备受到严重损坏，因此，在进行设计时，应采取措施尽快切除短路故障，以使载流部分保持热稳定和动稳定。4.1网络变换图4-1等值电路图4.2求计算电抗基准功率=1000MVA基准电压=查表得主变：DFP-170000/550/-22.5%/20%=发动机：SF460-48/12300厂变：SZ6-800/20%=7=X=X=X=X=X=1）当d1点短路时（母线短路）X=(0.824+0.411)/4=0.309
