小型水电站电气设计

湖南水利水电职业技术学院

Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power

毕业设计指导书

课题名称小型水电站电气部分设计

适用专业：电力系统自动化技术

指导老师：

设计开始日期：2011年11月21日

设计结束日期：2011年12月12日

电力工程系编

目录

1 概述 (2)

1.1 水电站设计阶段 (2)

1.2 机电设计内容 (3)

2 电站与电网的联接和对送电方案的选定 (5)

3.1 概述 (5)

3.2 原始资料的收集 (6)

3.3 设计内容 (6)

3 水电站电气部分设计概述 (7)

4 电气主接线方案的选择确定 (8)

5 厂用电系统方案的选择 (10)

6 过电压保护系统方案的确定 (11)

1 水电站设计概述

1.1 水电站设计阶段

在一条天然河道上要建设一个水力发电站，将水能转变为电能，在进行基建之前首先要进行设计工作。水电站的设计工作是一次涉及专业的复杂的系统工程，它涉及到水文、水利、水能、地质、水工、水机、电力等多个专业。设计质量的高低，基本上决定了建成后的宏观社会效益和水电站本身微观效益，所以，一个水电站的设计工作是极端重要的一步，一般包括下面几个阶段：

一、流域规划设计

一条河道上，首先进行整个流域的规划设计，按照国家政策和水利、电力、灌溉、航运、水产和环境保护等方面的要求，根据河道各段水量、落差、地质、地形等实际情况，作好全流域各级水电站建设布点规划设计，并作好开发先后的顺序排列规划。

二、可行性研究设计

根据流域规划准备在某处建立一个水电站，就应当在水电站微观的范围内（当然也要涉及宏观方面）认真进行调查研究、勘测和试验工作，以便取得水文、气象、地貌、地质、地震、建材及地方工业、农业、乡镇企业和库区淹没、移民及其他综合利用等项目的基本资料和可靠数据。进一步深入地论证该处建立水电站的可行性和必要性，阐明该水电站于国于民的经济效益，包括装机、年发电量、年收入、投资回收期等。当然，也要说明可能存在的主要问题及解决办法，写出书面报告，送上级主管部门审批。

三、初步设计阶段

在流域规划和可行性研究设计的基础上，根据上级主管部门审批的设计任务书进行，主要进行下列具体工作：

1、确定大坝址轴线、设计洪水标准、大坝高度水库蓄水位、尾水位、水库库容、水库流域面积等。

2、确定单机容量和电站总装机容量等。

3、选定坝型和水电站枢纽布置方案。

4、确定工程总概算。

5、对机电专业工作主要如下：

1）确定水轮机和发电机组的型号和技术数据，确定主机制造厂家，同时确定机组附属设备：调速方案、励磁方式、主阀型式等。

2）确定水力机械附属设备，如：油、水、气系统图。

3）调节保证计算等。

4）主厂房、副厂房规划方案。

5）确定与电网的联接方式。

6）确定电气主接线推荐方案。

7）电气设备总布置方案。

8）机电主要设备清册。

9）机电总概算。

6、编制初步设计文件

四、技术设计阶段

在上级主管部门批准的初步设计的基础上进行，设计工作将更深、更细、更具体化，对电气部分技术设计阶段工作说明如下：

1、确定电气一次主接线方案，确定主要设备型号。

2、向水工专业提供设备、构架等厂房地面荷载值等。

3、确定电气一次部分各设备布置图，包括升压站、中控室等。

4、确定副厂房位置及尺寸。

5、确定全站电气二次部分，包括继电、自动、测量、讯号、控制和操作电源等。

6、编制说明书、计算书、图纸、预算和设备清册。

五、施工设计阶段

在技术设计的基础上，更深入地进行，进一步完成电气部分各项细部的安装图设计，包括单项布置，预埋件结构安装等。如：穿墙套管、中性点引出、基础预埋、接地预埋等；对于母线和电缆的走向布置，在施工设计阶段要作出安装图和电缆管线排列布置图，并列出安装材料清册。

按照基本建设程序，除了完成设计各阶段工作外，一个水电站工程从计划建设到建成投产还应包括下列内容：（1）建设准备工作。（2）列入国家年度计划。（3）组织施工。（4）生产准备。（5）竣工验收、交付生产。

1.2 机电设计内容

机电部分是一个水电站建成后正常生产发电的设备部分，是把水能转换成

机械能，机械能又转换为电能，并将电能分配和送出的部分。这些机电设备一般分为水能动力部分（水力机械部分）和电气部分两大部分，这两大部分分别由水机专业和电气专业完成其设计工作。

（一）水力机械部分

1、水轮机的选择及其安装高程的确定。

2、发电机的选择。

3、调速设备的选择和调节保证计算。

4、进水阀门型式的选择。

5、机组及其附属设备的自动化元件的选择。

6、水力机械辅助设备的选择包括下述方面：

（1）绝缘油系统设计

（2）透平油系统设计

（3）调速器油压系统设计

（4）蝶阀液压系统设计

（5）高压气系统设计

（6）低压气系统设计

（7）供水系统设计

（8）渗透排水系统设计

（9）检修排水系统设计

（10）水力测量系统设计

7、起重机及机修设备的选择

8、水机设备布置和安装设计：包括主厂房和机械附属副厂房布置设计等。

9、水机副厂房规划设计

（二）电气部分

1、电气主接线系统设计，包括主接线方式、主变台数、容量、母线型号、发电机及励磁方式选择和近区供电方案的确定。

2、厂用电系统设计。

3、过电压保护系统设计，包括防直击雷和侵入波过电压防护等。