电气设计

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1、7 电气设计目 录7.1 基本情况 .7-17.2 系统连接 .7-17.3 电气一次 .7-17.3.1 电气主接线方案比 .7-17.3.2 厂用电接线 .7-27.3.3 主要电气设备选择 .7-37.3.4 电气设备的布置 .7-57.4 电气二次 .7-67.4.1 电站自动化设备 .7-67.4.2 直流系统 .7-77.4.3 继电保护 .7-77.4.4 过电压保护及接地 .7-87.4.5 通信系统 .7-87.4.6 主要电气设备材料 .7-97.5 东洲二级水电站 .7-107 电气设计7.1 基本情况东洲一级水电站工程设计正常蓄水位 51.3m，额定水头 13m，改造后

2、，电站安装四台水轮发电机组，1#机组额定容量为0.2MW，2#、3#、4#机组额定容量为 0.5MW，发电机出口的额定电压为 0.4kV,额定功率因数初定为 0.8，额定频率为 50Hz。电站年发电量为 680 万 KWH，年利用小时数为 4000h。由于东洲二级水电站改造工程只更换原站部分电气设备，因此本报告只对东洲一级水电站改造工程的电气部分进行详细计算校核，同时对东洲二级水电站的电气设备做简要的说明。7.2 系统连接根据业主提供的系统资料和要求，改造后东洲一级水电站采用10kV 一级电压送出，10kV 出线回路数一回，送至城关变电站联网，送电距离约 2km，年利用小时数为 4000h，选

3、取导线型号为 LGJ-50的钢芯铝绞线。东洲二级水电站采用 10kV 一级电压送出，T 接与东洲一级 10kV 出线，送至城关变电站联网。附图：地理位置接线图(东洲一级电-初设-04)7.3 电气一次7.3.1 电气主接线方案比电气主接线方案比电气主接线是根据本电站装机容量、机组台数、输送电压等级以及在电力系统中的地位、作用及运行方式，按照接线简单清晰可靠、技术先进、经济合理的原则，并结合业主的要求综合考虑确定的。1）发电机电压侧接线选用 2 台升压变，容量为 1600KVA 和 1000kVA。发电机电压侧采用扩大单元接线，即 1#机组(0.2MW)和 2#机组（0.5MW）与1000kVA

4、 主变压器组成扩大单元接线形式，3#机组（0.5MW）和 4#机组（0.5MW）与 1600kVA 主变压器组成扩大单元接线形式。接线方式见图 7-1GS31600kVA2X0.5MWGS40.4kVS 10.5kVGS11250kVA0.5MWGS20.4kV0.2MW图 7-1 接线方式2)10KV 升高电压侧接线方案根据业主提供的资料，电站以 10kV 一级电压送出，出线回路数1 回。升高电压侧采用变压器-线路组接线方案。附图：电气一次主接线(东洲一级电-初设-01) 7.3.2 厂用电接线厂用电接线为了确保厂用电的安全可靠性，东洲一级水电站厂用电接线采用单母线形式，装设厂用电备自投装置

5、，厂用电电源取自 2 段 0.4kV发电机电压母线上。在一些负荷比较集中的场所将设置现地操作动力配电箱。厂用电采用 400/230V TN-S 系统。附图：厂用电接线图(东洲一级电-初设-03)7.3.3 主要电气设备选择主要电气设备选择1、短路电流计算由于没有详细的系统资料，本阶段仅根据所选择的主变参数及估计的主机资料，系统短路容量按无穷大计算,进行了短路电流估算。结合以上资料对电气主接线方案进行了不同短路点的短路电流计算，计算用的单线图见图 2，网络正序阻抗图见图 3。图 7-2 计算单线图图 7-3 网络正序阻抗图经计算，不同短路点的短路电流计算值详见表 7-1。表 7-1 短路电流计算

6、结果表2、主要电气设备的选择本工程属增容改造项目，更换原站老旧淘汰电气设备。电气设备按正常工作条件下电流和电压进行选择，并按估算的三相短路电流校验其动热稳定。主要电气设备的选择是依据经济、可靠、先进、节能和无油化的原则进行。主变压器选用两台低噪音、低损耗的自冷型电力变压器，一台型号为 S11-1000/10，电压变比为 10.52x2.5%/0.4kV，阻抗电压Ud%=4.5，接线组别为 Y,d11；另一台型号为 S11-1600/10，电压变比短路点 平均电 压基准电 流正序组 合电抗分支线 路名称短路电流 周期分量 起始值4s 短路电 流有效值起始短 路容量短路电流 冲击值短路电流 最大有

7、效 值短路热效应piUjI1XzIz4IzSchichI)4(dtsfQ短 路 点 编 号 KVAKAKAKAMVAKAKsK2A0.25系统21.9921.99399.921132.6G10.050.040.90953.04G20.110.12.00053.625G30.110.12.00053.625G40.110.12.000d-110.55.49合计22.3722.33406.83060.9236.851993.7364.79系统30.1230.1220.867120G11.341.080.92848G23.362.692.3271027G30.140.140.0971027G40.1

8、40.140.097d-20.4144.34合计35.134.1724.31695.357.74670.7023.08系统46.8546.8532.4581634G10.090.090.062654G20.220.220.15248G33.362.692.32748G43.362.692.327d-30.4144.34合计53.8852.5437.326146.388.5611042.234为 10.52x2.5%/0.4kV，阻抗电压 Ud%=4.5，接线组别为 Yd11。生活变压器选用一台低噪音、低损耗的自冷型电力变压器 S11-100/10。0.4kV 发电机侧开关设备选用配 MA40-

9、2000 型万能断路器。10kV 配电装置中，选用 XGN-12 高压开关柜，配置 10kV 真空断路器，布置在高低压开关室，户外隔离开关选用 GW4-10，避雷器HY5W-17/50，布置在出线架上。详见电气一次主接线（东洲一级电站-电气-初设-01）厂用电低压配电装置选用 8PT 型固定分隔式开关柜，主进线开关配 MA450 系列万能断路器，配电回路选用 MB30 系列的塑壳断路器。断路器与隔离开关设备选型表计算数据设备参数安装位置短 路 点 编 号工 作 电 压工作 电流0 秒 短 路电 流稳态 短 路电 流短路 电流 冲击 值短 路 热容 量设备型号额 定 电 压额定 电流额 定 短

10、路 开 断 电 流额 定 动 稳 定 电 流4s 热 稳 定 电 流主变高压侧d-110.511622.3722.3360.921993CSIS-12/63012630256325发电机出口d-20.4360/90235.134.1795.34670MA40-20000.416006565发电机出口d-30.490253.8852.54146.311042MA40-20000.416006565主变高压侧d-110.511622.3722.3360.921993GW4-1010.52006325结果表明：所选电气设备能满足要求。7.3.4 电气设备的布置电气设备的布置1、主副厂房的布置厂房电气

11、设备的布置结合电站布置及机组的特点，按照机电设备运行维护方便和尽可能减小开挖及主副厂房电气设备的布置与10kV 升压站等位置相对合理等原则进行布置。主厂房上游机组旁布置调速器、油压装置、机旁屏。主厂房上游侧的高低压开关室布置 10kV 开关柜、厂用配电屏和厂用变压器。副厂房中控室布置机组监控设备、机组自动化控制屏、直流屏、计量屏。2、升压站电气设备布置10kV 升压站布置在主厂房右侧(顺水方向)下游侧，站内布置有 2台主变压器和一台生活变压器，户外开关设备布置在出现架上。电气设备型号、规格，主要技术参数见电气一次主接线图(东洲一级电-初设-01)。7.4 电气二次7.4.1 电站自动化设备电站

12、自动化设备根据水电站实际情况以及为实现少人值班人的要求，采用以计算机监控为主，常规监控为辅的原则，采用分层分布式结构的水电站计算机监控系统，由上位机系统、现地控制单元、水轮机操作、励磁屏等组成。上位机主要设备为 1 套监控主机、1 台打印机、1 套不间断电源等组成。现地控制单元包括 4 套机组现地控制单元（一体化屏） ，4 套水轮机调速器。1、监控主机自动完成水电站实时状态的采集与处理、监控、对被监控对象运行参数进行调节、报警及事故记录、顺序事件记录、遥控记录、电站历史数据状态的查询、报表处理与打印、事故追忆、计算统计、实时显示电站运行状态和参数等。2、微机自动控制系统采用一机一屏，屏的尺寸为

13、8008002260(宽深高，单位：mm)，一次设备和二次设备组合成一块屏。屏内一次设备包括：隔离刀开关、自动空气开关、电流互感器、电压互感器、熔断器等；二次设备除微机测量、励磁、保护、控制装置外，还装设一机一台同期表。7.4.2 直流系统直流系统为了给全站操作、控制、保护、各种信号、通讯及事故照明等直流负荷供电。本站设置 1 套单电池组单充电机 60AH 直流系统，电压为 220V，蓄电池采用免维护全密封铅酸蓄电池，整流充电装置采用微机自控高频开关电源型。直流系统由三块标准屏组装而成, 其中两块为充电屏, 一块馈线屏。每块充电屏设一套微机型高频开关电源充电装置。两段母线之间设有母联开关，两块

14、充电屏可互为备用，每段母线带一套充电装置。正常情况下，蓄电池处于浮充状态，当厂用交流电源消失时，由蓄电池组供给该段直流母线上的所有直流负荷电源。在直流馈线屏上装有两段母线共用的一台微机监控单元和一台微机绝缘监察装置，绝缘监察装置由监测仪和漏电流传感器组成。微机监控单元具有母线电压监控、绝缘监察功能。绝缘监察装置可直观地监察到哪一个回路发生对地绝缘水平下降。7.4.3 继电保护继电保护依据继电保护和安全自动装置技术规程 ，并结合本水电站实际情况，本水电站配置下列继电保护装置。1、发电机继电保护装置采用：过电流保护；过电压保护；定子绕组过负荷保护；瞬时短路保护。2、主变压器继电保护装置采用：电流速断保护；瓦斯保护；温度保护。7.4.4 过电压保护及接地过电压保护及接地为了防止从 10kV 线路入侵的雷电波对电气设备造成的危害，采用 10kV 进线沿全线架设避雷线与在 10kV 出线处设置避雷器进行保护。在主副厂房的屋顶将敷设屋顶避雷带作为防直击雷保护，屋顶避雷带将采用 12 的热镀锌圆钢下引与主接地网相连。本电站属于大电流接地系统，接地设计按照交流电气装置的接地DL/T621-1997 和水力发电厂接地设计技术导则DL/T5091-1999 标准执行。整个电站的接地网初