题目3：108MW水电厂继电保护设计

西昌学院汽车与电子工程学院

课程设计任务书

2015 年06月16日至2015年06月29日题目：3×36MW水电厂继电保护设计专业班级：2012级电气工程及其自动化姓名：

学号：

指导教师：褚晓锐

3×36MW 水电厂继电保护设计

1 原始资料

1.1 发电厂类型

引水式水电厂 1.2 发电机台数和容量

3×36MW ，N =10.5kV U ，max =5400/T 小时年，cos =0.92φ，''

d 0.2X =。

1.3 电力负荷

厂用电率：0.6%； 发电机电压负荷：无；

升高电压母线上负荷：110kV 电压级，cos =0.85φ，以2回供电线路将功率送入系统。

1.4 本厂接入电力系统示意图

图1 系统图

系统：c =0.154X ，S 为无穷大系统，B =100MV A S ⋅；

水电厂1：3×45MW，''

d 0.18

X=，

N =10.5kV

U，cos=0.85

φ；

水电厂2：3×12MW，''

d 0.21

X=，

N =10.5KV

U，cos=0.85

φ；

T1：

S %=10.5

U，2×80MV⋅A；T2：

S %=10.5

U，3×15MV⋅A；

AB =102km

L，

BC =51km

L，

BD =59km

L，

BE =47km

L。

1.5 环境条件

当地年最高温39℃，年最低温0℃，年平均温度27℃；海拔高度1660m；设计场地布置不受限制，交通情况较好；土壤电阻率为1180m

Ω⋅。

1.6原始资料分析

设计电厂为中小型引水式水电厂，其容量为3×36MW，年利用小时数为5400h，大于5000h，在电力系统中承担基荷。但根据设计任务书中可认为系统为无穷大系统，故可知道该电厂的作用和地位相对重要，满足一般可靠性要求即可。

从负荷特点及电压等级可知，发电机出口电压为10.5kV，既无直配负荷，又无特殊要求，拟采用单元接线形式，既可节省昂贵的发电机出口断路器，又有利于配电装置的布置；而110kV母线出线回路为2回，可见该电厂主接线的设计在满足可靠性的基础上，应适当注重经济性。

1.7主接线方案拟定

根据对原始资料的分析，对各电压等级选择适合的接线方案。详见图2。1.7.110kV电压级

发电机单机容量为36MW，稍大于有关设计章程对选用单母线分段接线不得超过24MW的规定，但鉴于10kV电压无近区负荷，出线较少，从经济性上考虑，可选用单母线分段接线形式，三台发电机分装在两段母线上。考虑到原始资料分析中所提到的宜采用单元接线方式，另外两台机组可采用扩大单元接线。

1.7.2110kV电压级

因110kV母线出线仅为2回，按《水力发电厂机电设计技术规范》中“110—220kV配电装置的出线回路不超过两回时，采用单母线接线方式”，故110kV母线选用单母线接线形式。

图2 主接线方案图

1.8 主变压器选择

1.8.1 台数选择

根据主接线方案，选择两台变压器作为水电厂的主变压器。 1.8.2 容量选择

Σmin

n

cos P P S φ-=

（1.1）

式中：S —所需变压器容量，kV A ⋅；

ΣP —发电机组总有功功率，kW ；

min P —发电机电压母线侧最小负荷值，kW ； n cos φ —发电机额定功率因数，n cos 0.92φ=； N S —变压器标准容量，kV A ⋅ 。

1.8.

2.1 二号主变容量选择

由公式（1.1）得：

3Σmin n 36100

39130kV A cos 0.92

P P S φ-⨯-===⋅（）

而:T2N T2(110%)S S S ≤≤+ ，即:N 39130kV A 43043kV A S ⋅≤≤⋅

故选用变压器型号为SFL —40000/110。 1.8.2.2 一号主变容量选择

由公式（1.1）得：

3Σmin n 236100

78261kV A cos 0.92

P P S φ-⨯⨯-===⋅（）

而: T1N T1(110%)S S S ≤≤+，即:N 78261kV A 86087kV A S ⋅≤≤⋅

故选用变压器型号为SFPL1—90000。

表1 主变型号及参数

型 号 额定电压（kV ） 额定容量

（kV ⋅A ） 阻抗电压（%） 空载损耗（kW ）

高压侧 低压侧 SFL —40000/110 110 10.5 40000 10.5 45 SFPL1—90000 110

10.5

90000

10.5

75

1.9 厂用电 1.9.1 厂用电接线

1.9.1.1 厂用电电压等级选取

对水力发电厂，由于水轮发电机组辅助设备使用的电动机容量均不大，通常只设380V 一个厂用电压等级，由动力和照明共用的三相四线制系统供电。 1.9.1.2 厂用电母线接线形式

根据厂用电接线的要求，各机组的厂用电系统应是独立的，在该电厂厂用电接线中，采用单母线分段方式，使得在任何运行方式下，一台机组故障停运或其辅助的电气故障不影响另一台机组的运行，并能使厂用电故障影响而停运的机组在短期内恢复运行。考虑到厂用电源的可靠性，除了由发电机母线以及单元分支线接出外，引入外来10kV 架空线，作为厂用电备用电源，此外，设置厂用柴油