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1、目 录工程概况11主接线方案设计11.1 设计原则11.2 各方案比较12 厂用电的设计22.1 厂用电的设计原则22.2 厂用变压器的选择32.3 厂用电源选择33发电机及变压器的选择33.1 选择原则33.2 发电机33.3 主变压器34短路电流计算44.1 短路电流计算的目的44.2 短路电流计算条件54.3 基准值的选择54.4 计算55电气设备的选择85.1电气设备选择概述85.2 电气设备选择的一般原则85.3 断路器的选择85.4 隔离开关的选择105.5 电流互感器的选择115.6 电压互感器的选择135.7 母线地选择145.8 电抗器155.9 高压熔断器的选择166配电装
2、置166.1 屋内配电装置177防雷部分设计177.1 概述177.2 雷电过电压的形成与危害177.3 电气设备的防雷保护177.4 避雷针的选择187.5 避雷器的选择和配置19结束语20致 谢22参考文献23附录24工程概况 该电站位于某山区的一条河流上，汇流面积为 900平方公里。经水能规划 设选定装机为 4500kW5，共5台卧式水轮发电机组。该电站水库为不完全周调节，单级开发，以发电为主。年利用小时数5500小时。保证出力4500kW，多年平均发电量 46810 5kW.h。厂用电率按装机容量的4%计算。水轮发电机型号参数：SFW118/64-6 PN=4500kW，UN=10.5
3、kV，COSN=0.95， IN=471.2A，Xd= 0.23。其它资料年均最高气温：30，年均最低气温：,多年平均雨量：1100mm，雷暴时数：40日/年，交通较方便，公路可直抵电站厂房，当地山势较缓，海拔高度约在800m 左右，出线走廊易于确定。 接入系统方式该电站在系统中属于非主力电站，该电站以两回35kv出线与系统相连，其潮流为双向，另外，该电站以6回、10kV出线(距离 均大于3kM)向近区供电，其中三回线供类负荷各4.6MVA,COS=0.9, Tmax=3500h其余三回线供类负荷各2.1MVA。 1主接线方案设计1.1 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
4、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、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，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
5、行灵活方便的基础上，尽量使设备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
6、数均有扩建的可能，有的甚至需要升压，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。根据以上几点及发电厂的总容量4500kW5，对二类负荷三回路供电各4.6MVA总共9.2MVA及对三类负荷三回路供电各2.1MVA总共8.4MVA,还剩4.9MVA以两回出线接入系统，对于中小型水电站应考虑灵活性为主，因此对该水电站的主接线拟定以下两种方案。1.2 各方案比较 方案单母线接线，这种接线每回进出线都只经过一台断路器固定接于母线的某一段上。优点：不分段单母线接线的优点是简单清晰，设备少，投资少，运行操作方便，有利于扩建和采用成套配电装置。缺点
7、：不分段单母线接线的缺点是可靠性、灵活性差。任一回路的断路器检修，该回路停电。母线或任一母线隔离开关检修全部停电。 方案分段单母线接线分段单母线即用分段断路器将单母线分成几段。优点：两母线段可并联运行也快分裂运行。重要用户可以用双回路接于不同母线段，保证不间断供电。任一段母线或母线隔离开关检修，只停该段，其他段可继续供电，减小了停电范围。缺点：分段的单母线接线增加了分段设备的投资和占地面积；某段母线故障或检修仍有停电问题；某回路的断路器检修，该回了停电；扩建时，需想两端均衡扩建。综合分析上述两种种方案，再结合该水电站为中小型水电站的实际情况，拟定的主接线应以经济性为主，但其可靠性也需要考虑，水
8、电厂有可能承担基荷（如丰水期）、腰荷和峰荷，年最大负荷利用小时数在3000-5500h，其主接线应以保证供电调度的灵活性为主进行选择，所以考虑以上因素，选择方案二为主接线方案。图1-1 主接线方案图1-2 主接线方案2 厂用电的设计2.1 厂用电的设计原则保证厂用电的可靠性和经济性，在很大程度上取决于正确选择供电电压、供电电源和接线方式、厂用机械的托运方式、电动机的类型和容量以及运行中的正确和管理等措施。厂用电接线应保证厂用电的连续供应，使发电厂能安全满发，除满足正常运行安全、可靠、灵活、经济、先进等一般要求外，尚应满足如下要求。接线方式和电源容量，应充分考虑厂用设备在正常、事故、检修、启动、
9、停运等方式下的供电要求，并尽可能地使切换操作简便，使启动（备用）电源能迅速投入。尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，避免引起全厂停电事故。各台机组的厂用电系统应独立，尤其是200MW及以上大型机组，应做到这点，以保证在一台机组故障停运或其辅机发生电气故障时，不影响其他机组的正常运行。对200MW及以上大型机组，应设置足够容量的交流事故保安电源及电能质量指标合格的交流不间断供电装置。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，特别注意对公用厂用负荷的影响。要方便过渡，尽小改变接线和更换设备。2.2 厂用变压器的选择厂用电负荷包括厂用电高压计算负荷和厂用电低压计算负荷，近似计算，以90
10、0kW作为近似计算，只要厂用变压器容量大于900kW即可，同时考虑安全裕量。通过上述原则，可以知道厂用变压器的额定电压为10kV，可选用2台50容量的双绕组变压器，分别接于发电机电压母线，查有关设计书得：厂用变的额定容量：SN=1000kVA厂用变压器选型10kv电压级S9系列双绕组电力变压器为无载调压，调压范围为5%主要技术参数如下：表2-1 厂用变压器参数型号额定容量额定电压连接组号空载损耗短路损耗阻抗电压空载电流S9-1000/101000KVA10kVY,d 111720W10000W4.5%1.12.3 厂用电源选择厂用电系统接地方式厂用变采用不接地方式，高压和低压都为三角电压，当容
11、量较小的电动机采用380V时，采用二次厂用变，将6kV变为380V，中性点直接接地；启备变采用中性点直接接地，高压侧为星型直接接地，低压侧为三角电压。厂用工作电源引接方式因为发电机与10kV母线采用单元接线，高压厂用工作电源由10kV母线两端侧引接。确定厂用电系统厂用电系统采用如附录厂用电图3发电机及变压器的选择3.1 选择原则电气设备选择符合“导体和电器选择设计技术规定”的要求。水轮发电机的参数除满足电站运行要求外, 还应满足电站接入系统的要求。发电机中性点接地方式应有利于提高机组安全运行水平。主变压器的容量与其连接的发电机容量相匹配, 其有关参数除满足电站运行要求外, 还应满足电站接入系统
12、设计要求。主变选择单相变压器。发电机出口装设专用的发电机出口断路器和电气制动开关。3.2 发电机根据任务书所给水轮发电机的结构型式为卧式,其主要技术参数如下:表3-1 发电机参数型号额定容量额定电压额定电流额定功率因数频率额定转速次暂态电抗SFW118/64-64500kW10.5kV471.2ACOSN=0.9550Hz1000r/min0.233.3 主变压器该电站总装机容量为：54500kW，因35kV两回线路间有交换功率，负荷绝大部分为三级负荷，而一、二级负荷较少，所以拟选主变压器一台，其容量选择按发电机母线上供电负荷为最小值并能将剩余电功率送入电网来确定，容量、台数直接影响主接线的形
13、式和配电装置的结构。他的确定除依据传递容量基本资料外，还应根据电力系统5-10年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析合理选择。主变压器容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。他的选择除依据基础资料，主要取决于输送功率的大小、与系统的紧密程度、运行方式及负荷的增长速度等因素，并至少要考虑5年内负荷的发展需要。如果容量选得过大、台数过多，则会增加投资、占地面积和损耗，不能充分发挥设备的效益，并增加运行和检修的工作量；如果容量选得过小、台数过少，则可能封锁发电厂剩余功率的输送，或限制变电所负荷的需要，影响系统不同电压等级之间的功率交换及运行的
14、可靠性。因此，应合理选择其容量和台数。主变压器容量的选择单元接线中得主变压器容量SN应按发电机额定容量扣除本机组的厂负荷后，留有的裕度选择 MVA 为发电机容量，在扩大单元接线中为两台发电机发电机容量之和，MV； 为发电机额定功率因数； 为厂用电率。计算主变压器的容量根据发电厂电气部分附表1-4应该选择容量为12500kVA。主变压器相数的确定在330kV及以下的发电厂和变电所中，一般都选用三相式变压器。因为一台三相式较同容量的三台单相式投资小、占地小、损耗小，同时配电装置结构简单，运行维护较方便。如果受到制造、运输等条件限制时，可选用两台容量较小的三相变压器，在技术经济合理时，也可以选用单相
15、变压器组。在500kV及以上的发电厂和变电所中应按其容量、可靠性、制造水平、运输条件、负荷和系统情况等，经技术经济比较厚确定。绕组数的确定只有一种升高电压向用户供电或与系统连接的发电厂，以及只有两种电压的变电所，采用双绕组变压器.有两种升高电压向用户供电或与系统连接的发电厂，以及有三种电压的变电所，可以采用双绕组变压器或三绕组变压器。绕组接线组别的确定变压器的绕组连接方式必须使得其线电压与系统线电压相位一致，否则不能并列运行，电力系统变压器采用的绕组连接方式有星形和三角形两种。我国电力变压器三绕组所采用的连接方式为：110kV及以上电压侧均为“YN”，既有中性点引出并直接接地；35kV作为高、中压侧时都可能采用“Y”，其中性点不接地或经消弧线圈接地，作为低压侧时可能用“Y”或“D”；35kV以下电压侧一般为“D”，
