水电站电气主接线的设计

目录

➢概述

➢电气主接线设计

➢主接线方案的拟定与选择➢主变压器选择

➢短路电流的计算

➢电气设备选择与校验

➢参考文献

一概述

1.1 课程设计的目的：

1、复习巩固本课程及其他课程的有关内容，增强工程概念，培养电力工程规划设计的能力。

2、复习《水电站电气设备》相关知识，进一步巩固电气主接线及短路计算，电气设备选择等内容。

3、利用所给资料进行电厂接入系统设计，主接线和自用电方案选择，掌握短路电流计算，会进行电气设备的配置和选型设计。

1.2 课程设计内容：

1发电厂主接线的设计

2 短路电流的计算

3 电气设备的选择

1.3 电气主接线的基本要求

1．可靠性：

电气接线必须保证用户供电的可靠性，应分别按各类负荷的重要性程度安排相应可靠程度的接线方式。保证电气接线可靠性可以用多种措施来实现。

2．灵活性：

电气系统接线应能适应各式各样可能运行方式的要求。并可以保证能将符合质量要求的电能送给用户。

3．安全性：

电力网接线必须保证在任何可能的运行方式下及检修方式下运行人员的安全性与设备的安全性。

4．经济性：

其中包括最少的投资与最低的年运行费。

5．应具有发展与扩建的方便性：

在设计接线方时要考虑到5～10年的发展远景，要求在设备容量、安装空间以及接线形式上，为5～10年的最终容量留有余地。

二电气主接线设计

2.1原始资料：

1、待设计发电厂类型：水力发电厂；

2、发电厂一次设计并建成，计划安装2×15 MW 的水力发电机组，利用小时数 4000 小时/年；

3、待设计发电厂接入系统电压等级为110kV，距系统110kV发电厂45km；出线回路数为4回；

4、电力系统的总装机容量为 600 MVA、归算后的电抗标幺值为 0.3，基准容量Sj=100MVA；

5、发电厂在电力系统中所处的地理位置、供电范围示意图如下所示。

6、低压负荷：厂用负荷（厂用电率） 1.1 %；

7、高压负荷： 110 kV 电压级，出线 4 回，为 I 级负荷，最大输送容量60 MW， cosφ = 0.8 ；

8、环境条件：海拔 < 1000m；本地区污秽等级2 级；地震裂度< 7 级；最高气温 36°C；最低温度−2.1°C；年平均温度28°C；最热月平均地下温度20°C；年平均雷电日T=56 日/年；其他条件不限。

2.2.对原始资料分析

（1）工程情况：

该电厂为一小型水电站。目前，按发电厂的容量划分：总容量在1000MW 及以上，单机容量在200MW及以上的发电厂称为大型水电厂；总容量在200～

1000MW，单机容量在50～200MW的发电厂称为中型水电厂；总容量在200MW及以下，单机容量在50MW及以下的发电厂称为小型水电厂。设计电厂为2×15MW小型电厂。

又该电厂设备年利用小时数为4000h/a，在3000-5000范围之内，故该电厂主要承担腰荷。

（2）负荷情况：

发电机出口侧电压为10.5KV，无近区负荷，经升压变压器后以110KV 电压等级4回路出线送至45km处电力系统。

（3）其他条件：

环境条件和设备供货情况等没有具体要求，可按照常规条件设计。

三主接线方案的拟定与选择

电器主接线的设计是发电厂或者变电所电气设计的主体。它与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和布置、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或者变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理他们之间的关系，经过技术、经济比较，合理选择主接线方案。

根据我国现行的规范和成熟的运行经验，满足可靠性、灵活性和经济性的前提下，发电机电压接线可采纳的接线方式有以下三种：

1 单母线接线

优点：1 接线简单，操作方便，设备少，经济性好。

2 母线便于向两端延伸，扩建方便。

缺点：1可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就是造成全厂或全站长期停电。

2 调度不方便。电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。

一般适用范围：一般只用在出现回路少，并且没有重要负荷的发电厂。单母线接线如图一所示

单母线接线图一

2 单元接线

优点：1 发电机与主变压器容量相同，接线最简明清晰，故障影响范围最小，运行可靠、灵活。

2 发电机电压设备最少，布置最简单方便，维护工作量也最小；继电保护简单。

缺点：1 主变压器与高压断路器数量多。

2 主变压器高压侧出线回路多，布置复杂增加布置场地与设备的投资。

一般适用范围：单机容量一般在100MW及以上机组，且台数在6台及以下者；单机容量在45MW～80MW之间，经经济比较采用其它接线方式不合适时。单元接线如图二所示

单元接线图二

3 扩大单元接线

扩大单元接线图三

优点：1 接线简单清晰，运行维护方便。

2 与单元接线比较，减少主变压器台数及其相应的高压设备，节省投资。

3 与单元接线比较，任一机组停机，不影响厂用电源供电，本单元两台机

组停机，仍可继续有系统主变压器倒送。

4 减少主变压器高压侧出线，可简化布置和高压侧接线。

缺点：1 主变压器故障或检修时，两台机组容量不能送出。

2 增加两台低压侧断路器，且增大发电机电压短路容量。

一般适用范围：适应范围较广，能较好的适应水电站布置的特点，只要电力系统运行和水库调节性能允许，一般都可使用。应注意避免在主变压器回路故障或检修时造成大量电能损失。扩大单元接线如图三所示

综上述分析，110Kv侧由于本电站是小水电，不承担主要负荷，没有重要机端负荷，从接线的可靠性、经济性和灵活性考虑，所以本电站，110Kv侧采用单元接线。

（一）根据以上三种主接线方式，并结合本设计水电站的实际，现拟定以下两种电气主接线方案：

(1)发电机与变压器单元接线单母线分段电气主接线

方案一

（2）扩大单元接线单母线电气主接线