小水电站电气部分初步设计 精品

第一篇设计说明书

1 原始资料分析

1.1 建站目的

为了利用某地区水力资源和满足周围用电需要，拟建一个小水电站，向周围地区供电，并将电能输送到离本站8kM的变电所（该所有35kV、110kV两种电压等级）与系统相联。

1.2 拟建水电站情况

发电机：额定电压：6.3kV，额定容量4*1.5万kW，额定功率因素0.8，电抗X=0.38,X'=0.35,X"=0.32。丰水年每台机组满载运行90天，2台机组满载运行140天，1台机组满载运行30天，其余100天不发电。

系统：水电站通过两回35kV线路与系统相联，系统容量20000MV A，Xs=0.35。

自然条件：年最高气温45º；年最低气温-6º；年平均气温20º。

出线方向：35kV向西

1.3 负荷资料

35kV回路6回，其中备用1回。其中表1.1为35kV负荷出线概况。

表1.1 35kV负荷出线表

名称最大负荷

（MW）最大负荷

功率因素

最小负荷

（MW）

最小负荷

功率因素

回路数线路长度

（kM)

氮肥厂 6 0.89 4 0.93 1 3 炼油厂 5 0.89 3 0.93 1 3 化工厂7 0.89 3 0.93 1 2 变电所 2 8

站用电率小于5%。其中0.4kV负荷如表1.2。

表1.2 0.4kV负荷出线表

名称单台最大容量(kW) 数量运行方式

电动机10 66台连续经常充电电机25 2台连续不经常载波室 2 1 连续经常生活用电200 2个生活区经常其他100

其余站用负荷为6.3kV，其中2回线至4kM外的大坝（最大容量1000kW，功率因素0.8），2回线至外船闸（最大容量1200kW),1回线备用。

1.4 设计任务

本次设计的主要任务是针对原始资料设计一个小水电站，对其一次和二次部分进行电气设计。一次部分包括：选择供电可靠性高，维修方便，最经济的主接线，并对其高压设备经行选择和校验；二次部分为对其发电机、变压器、母线和出线进行继电保护设计。

2电气主接线设计

2.1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：

⑴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。本次设计中的水电站虽然是一个小型水电站，但是由于担负了许多工业企业的供电任务，因而必须满足必要的供电可靠性。

⑵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。

⑶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。

⑷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，对此小水电站的主接线拟定以下几种方案。

2.2各方案比较

方案Ⅰ：

本方案采用了两个单母分段接线。单母分段接线的特点：接线简单，操作方便，设备少、经济性好，任意一段母线(包括QFD)故障或检修，非故障段母线照常工作，缩小了停电的范围,重要用户可以从两分段母线上取得电源,双回路供电。设置两台变压器，其容量为31500kW。该方案设计图如图1-1。

图1-1 电气主接线方案Ⅰ

方案II：

本方案中发电机电压母线接线采用单母线不分段，单母不分段接线的特点：接线简单、设备少、运行和检修方便。设置一台变压器，其容量为63000kW，用以承载整个水电站容量，35kV母线也采用单母接线，其特点是：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。该方案设计图如图1-2。

图1-2 电气主接线方案Ⅱ

方案III：

本方案发电机母线采用单母分段接线，设置两台变压器，每台容量为31500kW，

35kV母线采用单母接线。该方案设计图如图1-3。

图1-3 电气主接线方案Ⅲ

综上述方案，对其进行比较，选择一个最佳的设计方案。

（1）供电可靠性：

方案I供电可靠性较好

方案III供电可靠性次之

方案II供电可靠性较差

（2）运行上的安全和灵活性

方案I母线或母线侧隔离开关故障或检修时，可以由另一段母线供电，运行灵活。且35kV母线及其隔离开关故障或检修时，可以由另一段供电给符合。

方案II单母线接线，母线故障或母线侧隔离开关故障或检修时，整个配电装置必须退出运行，而任何一个断路器检修时，其所在回路也必须退出运行，灵活性也较差。

方案III母线或母线侧隔离开关故障或检修时，可以由另一段母线供电，运行灵活。但35kV母线及其隔离开关故障或检修时，整个负荷处于停电状态。

（3）接线简单、明显维护和检修方便

很显然方案II最简单、明显维护和检修方便。

（4）经济方面的比较

方案II最经济。

综合比较：选方案I最合适。