2台5MW继电保护资料

10MW 水电厂电气部分初步设计

2 电气主接线设计

电气主接线设计的基本原则以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准准绳，结合工程实际情况,在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、美观的原则[1]。 电气主接线的基本要求包括：可靠性、灵活性和经济性三方面[2]。

2.1 主变容量计算

主变容量按发电机的额定容量扣除厂用电的容量后并留有百分之十的裕度来确定。 (10.5%)110%500099.5%1.16840.25c o s 0.8

p S φ-⨯⨯⨯===(kV A) 2.2 电气主接线方案比较

方案Ⅰ：本方案采用单元接线，电气主接线如图1。

图2 电气主接线方案Ⅰ

此方案需用两台主变压器，据计算和查手册只有选用容量为8000kV A 的变压器，据《电气计算与设计》手册知，这种容量的变压器价格约为8万，那么两台就16万 方案Ⅱ：本方案采用扩大单元接线的方式，电气主接线如图2。

图3 电气主接线方案Ⅱ

此方案中只需选用一台主变压器，则：6840.625213681.25

S=⨯=(kV A)。

据《电气计算与设计》手册知，价格仅为13万左右。

综上，单元接线的接线简单、清晰、运行灵活、维护工作量少且继电保护简单，但由于主变压器与高压电气设备增多，高压设备布置场地增加，整个电气接线投资也增大；而扩大单元接线接线方式简单清晰，运行维护方便，且减少了主变压器高压侧出线，简化了高压侧接线和布置，使整个电气接线设备较省。

考虑到设计场地布置较困难和经济方面的原因，优选方案Ⅱ，查《电气工程电气设备手册》电气一次上册选用变压器型号：

SFL7-16000/110，121±2⨯2.5%/6.3kV，S=16000kV A，

k (%)10.5

U=。

根据原始资料中发电机容量，查《小型水电厂机电设计手册》选用：TSL260/52-10型的水轮发电机。

2.3 厂用电接线的设计

厂用电接线的设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，积极慎重地采用成熟地新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证机组安全经济地运行。其具体有如下一些要求[3]：

（1）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、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）电源迅速投入。

（2）尽量缩小厂用电系统的故障范围，避免引起全厂停电故障。

（3）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，特别主要对公用厂用负荷的影响，要过渡方便，尽少改变接线盒更换设备。

由《小型水力发电厂设计规范》知，厂用电的电源应由发电机电压母线或单元分支引出，厂用变压器不超过两台，对装设两台厂用变的水电厂，且附近有可靠的外来电源时，其一台变压器应与外来电源连接。本厂厂用电源采用明备用方式，即设置专用的备用变压器，经常处于备用状态（停运）当工作电源因故断开时，有备用电源自动投入装置进行切换接通，代替工作电源，承担全部厂用电荷。

为了简化厂用电接线，且使运行维护方便，厂用电的电压等级不宜过多，拟定厂变低压供电电压等级为0.4kV ，备用电源采用外接电源的形式。

厂变容量按厂用电率选择：

20.5%500020.5%62.5cos 0.8

p S φ⨯⨯⨯⨯===(kV A) 查《电气工程电气设备手册》电气一次上册选用变压器型号：S7-63/10，S =63kV A ，k (%)4U =。

3 短路电流计算

计算短路电流的目的是选择水电厂的电气设备，并为继电保护等专业的整定和计算提供资料。

3.1 短路电流计算的一般规定[4]

（1）计算短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。

（2）选择导体和电器用的短路电流，在电气网络连接线中，如有同步电动机和调相机应计算其供给的短路电流，如有电容补偿装置应考虑其放电电流的影响。

（3）对供导体和电器选择用的短路电流，其短路计算点的选择，应以正常接线方式时短路电流最大为原则。

3.2 短路电流计算的基本假设[4]

（1）水电厂与地区电网的所有电源都在额定出力下运行。

（2）所有电厂的发电机电动势的相位角均相同。

（3）对于高压网络，一般只计入所有元件的电抗值，例如发电机、变压器、电抗器等元件，只有计算非周期分量的衰减时间常数时才计入电阻的作用。

（4）变压器的励磁电流略去不计。

（5）假定故障点无阻抗，即发生金属性短路。

（6）计算架空线或电缆线的阻抗时，采用各个电压级的平均电压。

（7）网络为对称的三相系统。

（8）负荷只作近似估计，并以恒定阻抗来代表。

（9）同步电动机都具有自动调整励磁装置。

为了简化工作量，计算短路电流均采用《短路电流实用计算方法》中的运算曲线法，对于小型水电厂应尽量采用较简化的方法。

3.3 网络简化与短路电流计算方法

3.3.1网络简化

在等值电路图上用标么值标出各元件阻抗后，对网络各元件阻抗进行简化合并[5,6,7]。

（1）同一电站的电源可以用串联方法进行合并归算。对距离相当的同类型的机组可以合并（即阻抗相差不多）。应该注意，由于汽轮发电机和水轮发电机的运算曲线不同，水、火电站两种电源是不能合并的。

（2）为了简化计算，当水电站与地区电网连接而缺乏上一级电网的阻抗值时，可按上一级电网为无穷大电源进行计算，或根据与上一级电网连接的断路器型式，查出断路器的遮断容量，然后推算出系统电源的阻抗值。

（3）如电源距离远近不一，而且由水、火电站组成多电源的地区电网，当各电源点通过公共电抗短路时，为了减少误差，可用分配系数法或网络中间接点消去法求出各电源至短路点的转移阻抗。

3.3.2短路电流计算方法

（1）求出各电源到短路点的转移阻抗后，再以各电源发电机容量归算的出各电源点至短路点的计算阻抗。

（2）当计算电抗大于3时，则认为是远方短路，短路电流可认为不衰减，可直接