550MW水电站的设计

1、1. 绪论1.1 课题的背景和发展情况1.1.1 背景 电力工业是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位，正常运行，发出来的电能顺利输送到电网的非常重要的环节。因此，电厂设备和元 器件选择和保护设计方案的确定，对于电厂的安全稳定运行有重要的意义。对发电厂电 气部分及元件保护设计进行科学的设计很有必要 2 。1.1.2 发电厂在国外的发展情况 当前国际上全球围的电力体制逐步打破垄断、非管制化，引入竞争机制，形成有限电力市场己成为必然趋势。 最大限度的在电力系统中引入竞争， 己被大多数国家所接受 在这种情势下， 电力系统优化设计以及火电厂电气部分设计己成为许多国家的一项主

2、要 研究课题。整个电力工业可以划分为发电、输电、配电和供电四大领域。发电部分属于理论兼实践研究领域。对整个电力系统起着至关重要的作用，火电厂电气部分设计是关 系到整个电力系统运行可靠性的最关键一步。对于火电机组运行优化，从国外的发展趋 势看，其优化计算机模块程序的应用起到了真正指导运行，降低能耗的目的。美国、德 国等先进国家在机组运行优化管理方面的工作己有近十年的经验。例如，德国斯蒂亚克 电力公司的机组运行优化管理系统，通过系统优化及控制，可对各个薄弱环节及整个过 程经济性的影响做出评价。目前我国电力市场的改革趋向是“厂网分开，竞价上网” 即将电网经营企业拥有的发电厂与电网分开， 建立规的、具

3、有独立法人地位的发电实体， 市场也只对发电侧开放。发电的电力市场的主体是各独立发电企业与电网经营企业，电 网经营企业负责组织各发电公司的竞争，政府负责对电力市场进行监督管理。与英国、 澳大利亚等目的电力市场不同，中国电力市场继续保持着输、配一体的模式，保留供电 营业区，每个供电营业区只有一个指定的供电机构向终端用户供电。同时，根据“省为 实体”的方针，我国的电力市场以省级电力市场为主，各省电力公司是其省电力市场竞 争的组织者。电力工业经过长期的改革和发展，目前从技术、人员、观念等方面对于火 力发电厂电气设计创造了有利的条件。但是，技术方面并为达到差强人意的要求3 。1.2 设计任务1.2.1

4、设计目的（1）培养学生综合运用所学理论和技能解决实际问题的能力；2）学习专业工程设计的方法，进行设计技能、设计方法的初步训练，进行科学研究方法的初步训练，发挥学生的创造性，培养学生的思维能力和分析能力1.2.2 技术指标某南方山区建设一座装机容量为 550 MW的水电站，附近 30 km处某国防厂及邻近 小镇用电负荷为 25 MW，其余功率经 200 km的 220 kV 线路送入系统。站空气清洁，最高日平均气温 32，最低 0，海拔 1700m，非地震区， 6、7、 8 月有雷雨，由于山势陡峭，建设场地十分狭窄。厂区最大负荷同时系数 0.85 ，最小负荷系数 0.7 ， 60%类负荷， 20

5、%类负荷 ,T max=4500h。1.2.3 工作要求（1）电站电气一次接线的设计。主接线部分包括互感器的配置，保护通讯设备配 置和防雷设备的配置；厂用电接线设计至 380/220V 母线；绘制电气主接线图。（2）电气设备的选择与配电装置的设计。电气设备选择：正常工作电流与短路电 流计算；发电机、变压器、开关电器、互感器、限流电器、导体的定型定量计算选择、 防雷设备的配置选择； 列出电气设备选择总表。 配电装置：全站配电装置形式、 户（或 户外）配电装置的布置；绘制总平面布置图与典型间隔断面图（含道路与电缆沟道） 。（3）编写说明书宇计算书。（4）书面翻译与外文资料1.2.4 电力系统接线图

6、图 1.1 电力系统接线图2 主接线的设计主接线代表了变电站电气部分主体结构， 是电力系统接线的主要组成部分， 变电站 电气设计的首要部分。它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式 及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全所电气 设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、 稳定、灵活和经济运行。由于电能生产的特点是发电、变电、输电和用电是在同一时 刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线 的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策前提下，正确处理好 各方面的关系，全面分析

7、有关影响因素，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。电气主接线是发电厂电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线 的设计方案与电力系统整体及发电厂本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关， 并且对电气设备的选择，配电装置布置，继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。 因此必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合 理确定主接线方案。2.1 主接线设计依据 电气主接线设计的基本原则是结合工程实际情况，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、尽可能的接省投资， 坚持可靠、先进、 适用、经济、美观的原则。水电厂是电力系统中最

8、灵活的机动能源，启、停方便，多承担系统调峰、调相任务， 根据水能利用及库容的状态，可以酌情的担负基荷、腰荷和峰荷。因此其主接线应该以 供电调度灵活为主选择接线形式。2.2 主接线设计特点（1）主接线设水电站一般距离负荷中心较远，在发电机电压侧很少接有大功率的用 户，所以采用较高电压送电，故主变压器容量多按机组容量确定。（2）除径流电站外，其余电站大都担负系统调峰，调频和事故备用，利用小时数一 般较低，因此开停机比较频繁。（3）水电站开机程序比较简单，机组启动迅速，并容易实现自动化。（4）电站规模确定后，一般不考虑扩建，但对规划设计中明确分期建设的电站则在 主接线设计中应予考虑。（5）水电站厂用

9、负荷较小，一般不从高压侧引接，备用厂用电源可引自地区配电网 或保留施工变电所来解决。（6）水电站多处山区，地形复杂，电气设备布置及进出线走廊均受到一定限制，应 尽可能简化接线，避免在水电站设备复杂的变电枢纽（梯级电站除外）并尽量减少电压 等级和进出线回路数。（7）在同一河流上的梯级水电站或地理位置相近的几个水电站，它们之间既有电的 联系又有水的联系，设计主接线时应充分考虑这一特点。 主接线设计时，应妥善解决近区负荷的供电问题。2.3 主接线设计的基本要求2.3.1 可靠性 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先要满足这个要求。具体要求如下 :（1）断路器检修时，不应影响对系统供电。（

10、2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要 保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷供电。（3）尽量避免发电厂全部停运的可能性。（4）大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。2.3.2 灵活性主接线应满足在调度，检修及扩建时的灵活性。（1）电气主接线应该在满足可靠的条件下，接线简单，操作方便，尽可能地减少操 作步骤，以降低事故率。（2）调度时，应可以灵活地投入和切除发电机，变压器和线路，调配电源和负荷， 满足系统在事故运行方式，检修运行方式以及特殊运行方式下地系统调度要求。（3）检修时，可以方便地停运断路器，母线及其继电保护设备，进行安全检修而不 致影响电力网地

11、运行和对用户的供电（4）扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线，并且尽可能地不影响连续供 电或在停电时间最短的情况下，可顺利完成过渡方案的实施2.3.3 经济性主接线在满足可靠性，灵活性要求的前提下要做到经济合理。（1）投资省。 主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器和避雷 器等一次设备。 要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控缆。 要能限制短路电流，以便于选择廉价的电气设备和轻型电器。 如能满足系统安全运行及继电保护要求， 110kV 及以下终端或分支变电所可采用简 易电器（2）占地面积小。主接线的选型和布置方式直接影响到整个配电装置的占地面积，

12、主接线设计要为配 电的布置创造条件，应尽量减少占地面积。（3）电能损失少。经济合理地选择主变压器的类型、容量、台数和电压等级。2.4 主接线方案的确定2.4.1 单母线接线（1）优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。（2）缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及隔离开关等）故障或检修，均需使整 个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段。但当一段母线故障时，全部回路仍需短时 停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，方能恢复非故障段的供电。（3）实用围： 6-10 kV 配电装置出线回路数不超过 5回;35-63 kV 配电装置出线回 路数不超过 3回；110-220 kV

13、配电装置的出现回路数不超过两回。2.4.2 单母线分段接线（1）优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两 个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间 断供电和不使重要用户停电。（2）缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修 期间停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需要两个方向均衡 扩建。（3）实用围： 6-10 kV 配电装置出线回路数为 6回及以上时； 35-63 kV 配电装置出 线回路数为 4-8 回时； 110-220 kV 配电装置的出线回路数为 3-4 回时。2.4.3 双

14、母线接线（1）优点：供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线 而不致使供电中断； 一组母线故障后， 能迅速恢复供电， 检修任一回路的母线隔离开关， 只停该回路。调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活 地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。扩建方便。向左右任意方向扩建， 均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。便于实验。当个 别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。2）缺点：增加一组母线和使每回路就需要增加一组母线隔离开关。当母线故障或 检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开

15、关误操作，须在隔 离开关和断路器之间装设连锁装置。适用围：当出线回路数或母线上电源较多，输出和穿越功率较大，母线故障后要求 迅速恢复供电，母线和母线设备检修时不允许影响对用户的供电，系统运行调度对接线 的灵活性有一定要求时采用。 6-10 kV 配电装置，当短路电流过大，出线需要带电抗器 时；35-63 kV 配电装置，当出线 回路数超过 8 回时，或连接的电源较多时； 110-220 kV 配电 装置，出线回路数为 5 回及其以上时。2.4.4 双母线分段接线当 220 kV 出线回路数甚多时，双母线需要分段。（1）分段原则：当进出线回路数为 10-14 回时，在一组母线上用断路器分段；当进

16、 出线回路数为 15 回及以上时，两组母线均用断路器分段；在双母线分段接线中，均装 设两台母联兼旁路断路器；为了限制 220 kV 母线短路电流或系统解裂运行的需要，可 根据需要将母线分段；变压器 - 线路单元接线（2）优点： 接线最简单，设备最少，不需要高压配电装置（3）缺点： 线路故障或检修时，便于变压器停运；变压器故障或检修时线路停运（4）适用围：只有一台变压器和一回线路时，当发电厂不设高压配电装置，直接将 电能输送至枢纽变电所。2.4.5 主接线方案比较总体思路布局：本次设计课题的要求是建设一座装机容量为550MW的水电站，出了附近 30km处某国防厂及邻近小镇用电负荷为 25MW，其

17、余功率经 200km的 220kV 线路送 人系统。由于一台机组的容量就够国防厂和邻近小镇的用电量，理论上用一台机组就能 供应周边的负荷，但考虑到国防厂在国家安全上的重要性和居民用电的可靠性，因此至 少应有两台机组来向周边输送电能。由于周边的用电负荷是25MW，而 35kV 电压等级的线路输送容量最大只有 15MW，110kV电压等级的线路输送的容量在 1050MW，因此通过 技术要求和经济性的比较，此次设计可采用 110kV 向国防厂和邻近小镇供电。电气主接线图如 2.1 所示110kV220kV图 2.1 方案一接线图（1）220 kV 电压等级的方案选择采用双母线接线，其有两组母线，每一

18、电源和出线的回路，都装有一台断路器，有 两组母线隔离开关，可分别与两组母线连接。其特点是：供电可靠，调度灵活，扩建方 便。采用这种接线方式的优点是：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引 出两个回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除， 保证正常段母线不间，供电和不致使重要用户停电。并且采用旁路母线之后，在出线断 路器和隔离开关检修的时候，对重要负荷的供电不会停，保证了供电的可靠性。（2）110 kV 电压等级的方案选择 采用单母线分段，可以提高供电可靠性和灵活性，对重要用户可以从不同引出两回 线路，由两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障隔

19、离。（3）10.5 kV 电压等级的方案选择 本方案中的可选择的接线形式是单母线分段接线。用断路器把母线分段后，对重要 的用户可以从不同的段引出两条回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断 路器会自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。电气主接线图如图 2.2 所示220kV110kV10kV图 2.2 方案二接线图分必要的，由于220KV负荷（1）220 kV 电压等级的方案选择 带有专用旁路母联断路器的接线，多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资， 然而这对于会先较多，负荷对供电可靠高的特殊场合，是 有类负荷，所以采用双母线带专用旁路母联断路器的接线方式。

20、（2）110 kV 电压等级的方案选择 在本方案中的可选择的接线形式是双母线接线形式。 由于双母线接线的可靠性和灵 活性高，它可以轮流检修母线，而不中断对用户的供电；当检修任意回路的母线隔离开 关时，只需断开该回路；工作母线故障时，可将全部回路转移到备用母线上，从而使用 户迅速恢复供电；可用母联断路器代替任意回路需要检修的断路器，在种情况下，只需 短时停电；在个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分离出来，并单独接至备用母 线上。双母线接线形式正好克服了单母线分段接线形式的缺点，所以在大、中型发电厂 中这种接线形式被广泛应用。（3）105 kV 电压等级的方案选择方案二中的 10 kV 电压等

21、级的接线形式选择双母线分段接线形式。因为在进行主接 线的设计中，必须时时刻刻考虑到可靠性、灵活性和经济性等要求，并且考虑扩建的可 能性。综合上述原因，采用双母线分段接线。方案三主接线图如图 2.3220kV图 2.3 方案三接线图（1）220 kV 电压等级的方案选择 接线方式与方案一相同，均采用的是双母线接线，但电源的接入方式不尽相同。此 方案中进线有 5 回，每一回都连有独立的电源。（2）110 kV 电压等级的方案选择由于 110 kV 电压等级的线路只有两条出线，并且要输送电能的距离不远，因此，在 此方案中采用了外桥接线。桥接线在线路故障或切除、投入时，不影响其余回路工作， 并且操作简

22、单。2.4.6 方案的选择设计发电厂的电气主接线时，首先应按技术要求确定可能选用的方案。当有多个方 案在技术上相当时，则需进行经济比较。在上述三种方案中，他们在技术上都是有显著差异。单母线分段在投资上是比双母 线接线的投入要小的，而双母线接线的可靠性又比单母线分段接线的可靠性高。根据设 计任务书中的要求，送入系统 220 kV 的线路与外界系统有三条出线，考虑到系统的可 靠性，以及中小型水电站电气设计手册的要求，本次 220 kV 线路采用双母线接线 的方式。方案二虽然比其它两种方案的可靠性都高，但其接线太过复杂，不易灵活性要求， 并且还增加了很多不必要的投资。在方案一和方案三的比较中，不同的

23、地方是采用不同 型号和不同数量的变压器，以及在 110 kV 上的接线也有差异。方案一在 10 kV 母线上 有采用四台变压器，其中两台与 110 kV 母线相连，另两台与 220 kV 母线相连；而方案 一采用两台三绕组变压器和两台机组在 10 kV 母线端设计成单母线分段，两台三绕组变 压器其两端分别接入 110 kV 和 220 kV 系统，把 110 kV 多余的电能送入系统；另外三 台普通变压器和三台机组构成单元接线，这样开关设备少，操作简便，以及因不设发电 机电压母线，而在发电机和变压器之间采用封闭母线，使得在发电机和变压器低压侧短 路几率和短路电流相对于具有发电机电压母线时，有所

24、减少。通过对三种方案的比较，并且连同电气主接线的设计原则即可靠性、经济性和灵活 性以及水电站扩建的可能性的综合考虑，选择出的最优方案是方案三3 主变压器的选择在发电厂中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种 电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本厂用电的变压器，称为厂用 变压器或自用变压器 4 。3.1 变压器的选型电力变压器（文字符号为 T或 TM），根据国际电工委员会的界定，凡是三相变压器 的额定容量在 5KVA及以上，单相的在 1KVA及以上的输变电用变压器，均成为电力变 压器。电力变压器是发电厂和变电所中重要的一次设备之一，随着电力系统电压等级 的

25、提高和规模的扩大，电压升压和降压的层次增多，系统中变压器的总容量已达发电 机容量的 7-10 倍。可见，电力变压器的运行是电力生产中非常重要的环节。 主变压器在电气设备投资中所占比例较大， 同时与之相适应的配电装置， 特别是大容量、 高电压的配电装置的投资也很大。因此，主变压器的选择对发电厂、变电所的技术性影 响很大。例如，大型大电厂高、中压联络变压器台数不足（一台）或者容量不足将导致 电站、电网的运行可靠性下降， 来年络变压器经常过载或被迫限制两级电网的功率交换。 反之。台数过多、容量过大将增加投资并使配电装置复杂化。3.2 单元接线的主变压器单元接线时主变压器容量应按发电机的额定容量扣除本

26、机组的厂用负荷后， 留有 10% 的裕度来确定。采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量亦应按单 元接线的计算原则计算出的两台机容量之和来确定。3.3 具有发电机电压母线接线的主变压器接在发电机电压母线与系统之间的主变压器的容量，应考虑一下因素：（1）当发电机全部投入运行时，在满足发电机电压供电的日最小负荷，并扣除厂用 负荷后，主变压器应能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送人系统。（2）当接在发电机电压母线上的最大一台机组检修或者因供热机组热负荷变动 而需限制本厂出力时，其他主变压器应能从电力系统倒送功率，保证发电机电压母线上 最大负荷的需要。（3）若发电机电压母线上接有

27、2 台及以上的主变压器时，当其中容量最大的一台因 故退出运行时，其他主变压器应能输送母线剩余功率的 70%以上。（4）在电力市场环境下，中、小火电机组的高成本电量面临“竞价上网”的约束， 特别是在夏季丰水季节处于不利地位，加之“以热定电”的中、小热电厂在夏季热力负 荷减少的情况下，可能停用火电厂的部分或全部机组，主变压器应具有从系统倒送功率 的能力，以满足发电机电压母线上最大负荷的要求。具有发电机电压母线的发电厂，在发电机电压母线上通常接入60MW及以下的中、小型热电机组， 按照“以热定电” 的方式运行， 坚持自发自用原则， 严格限制上网电量。 为确保对发电机电压上的负荷供电可靠性， 接于发电

28、机电压母线上的主变压器不应少于 2 台，其总容量除满足上述几点要求外，还应考虑到满足不少于 5 年负荷的逐年发展。3.4 主变压器的选型3.4.1 变压器型式和结构的选择择主变压器型式时，应考虑一下问题：1. 相数的确定 变压器的相数有单相和三相，主变压器是采用三相还是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。规程上规定，当不受运输条件限制时，在容 量为 300MW及以下机组单元连接的主变压器和 330kV 及以下电力系统中，均选用三相变压器。同时，因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，而不作考虑。本发电厂应选用三相变压器。2. 绕组数的确定绕组的形式主要有

29、双绕组和三绕组。 规程上规定在选择绕组形式时，一般应优先考虑三绕组变压器。因为一台三绕组变 压器的价格及所用的控制电器和辅助设备，比两台双绕组变压器都较少。但三绕组变 压器的每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的 15%及以上，否则绕组未能充分 利用发不如选用两台双绕组变压器在经济上更加合理。同时三绕组变压器比同容量的 双变压器价格要贵 40%50%，对深入引进负荷中心， 具有直接从高压变为低压供电条件 的变电站，为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。最大机组容量为 125MW及以下的发电厂，当有两种升高电压向用户供电或与系统 连接时，宜采用三绕组变压器，但每个绕组的通过容

30、量应达到该变压器额定容量的 15% 及以上。否则绕组未能充分利用，反而不如选择两台双绕组变压器显得经济合理。因此，在本次设计中，发电机 - 变压器单元接线的三台变压器选择双绕组，有电压 母线的两台变压器选择三绕组。3. 结构的选择 按结构可把变压器分为两大类，即普通型和自耦型。在大型电力系统和降压变电 站中，普通的三绕组变压器应用围有限、当主网电压为 110220 kV 而中伏网为 35 kV 时使用，这主要是由于它们的中性点具有不接地方式的缘故，当中压侧为110 kV 及以上电压时，降压变压器和联络变压器多采用自耦，应自耦变压器的高、中压绕组构成直 接的电气联系，而有巨大的经济优势。自耦变压

31、器较电压比和容量相同的普通三绕组变 压器便宜，价格只有后者的 65%75%左右。所以此次设计中的三绕组变压器采用自耦型变压器， 发电机 - 单元接线的采用普通 型双绕组变压器。4绕组接线组变压器三绕组的接线组别必须与系统秒年电压相位一直，否则，不能并列运行。电力系统采用的组别接线方式只有星行“ Y”和三角形“ d”两种。因此，变压器三绕组的连接方式应根据具体工程来决定在发电厂和和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波对电源的影响等因素，根据以上变压器绕组连接方式的原则，主变压器接线组别一般选用 YNdd11常规接线因此选用连接组别为 YN，d0，d11 的三绕组自耦变压器。

32、4调压方式 为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许围，通过变压器的分 接开关切换，改变变压器高压绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式 有两种：一种是不带电切换，称为五激磁调压，调压围通常在 22.5%以，应视具体工 程情况决定。另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整围可达30%。但由于有载调压变压器结构复杂，价格昂贵，只有在以下围选用：（1）接于出力大的发电厂的主变压器，特别是潮流方向不固定，且要求变压器二次电压维持在一定水平时。（2）接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证供电 质量，要求母线电压恒定时。通常，发电厂主变压器很少有采用有载调压

33、，因为可以通过调节发电机励磁来实现 调节电压，因此本发电厂采用无激励磁调压。3.4.2 变压器容量的确定与计算1单元接线的主变压器的选择发电机额定有功功率 PN=50MWc,os=0.8 ，年平均厂用电率 1%厂用电计算负荷 S 由Scos e=100%PN2-1)e厂用电率 %；S厂用电计算负荷； cos 电动机在运行功率时的平均功率因 数，一般取 0.8 ； PN发电机的额定功率， kW。已知， 50MW发电机，厂用电率 1%得，厂用电计算负荷 S为0.625MVA，根据 1%的厂 50 50用电率，( 50 - 50 1%)1.1=68.0625MVA，所以应选 75MVA变压器0.8

34、0.82具有发电机母线连接的变压器 此次设计中有两台机组经过汇流母线与变压器相连，装设两台变压器的发电厂，当 其中一台主变推出运行时，另一台变压器应承担 70%的容量。具体计算的过程如下：S =(SG-SG1%)1.1/0.8= (2 50-2 50 1%) 1.1/0.8= 352 1.1/0.85 =136.125MVA 根据上面的计算可知道低压侧的容量为最大，所以，以此为基准可以选择两个三绕 组的变压器 . 两台变压器应该满足当其中一台主变推出运行时， 另一台变压器应承担 70% 的容量，因才采用 95 MVA的两台变压器。表 3-1 变压器类型基 本 代 号12345678结 构 特

35、点耦合相数圈外绝缘冷却油循环绕组数调压中性点普 通自 耦单 相相油空 气成 型 固 体自 冷风 冷水 冷自 然强 导强 迫双分 裂无 激 磁有 载普 通全绝缘代 表 符 合ODSGCFWDPSFZQ3变压器类型根据以上变压器选择原则， 查电力工程电气设备手册 ，可选用的变压器参数如下：双绕组变压器 SSP3-75000/220 连接组别： YN，d11 其主要参数如下表所示表 3-2 主变压器参数表型号额定容量 kVA额定电压 kV阻抗电压%空载电流 %高低SSP3-75000/2207500022010.513.851.3三绕组变压器型号： SSPS7-120000/220 接线组别： YN

36、，d0，d11 阻抗电压： U12=12.6%，U13=11.6%， U23=17.4%。4 厂用电接线的设计4.1 水电站厂用电的特点（ 1 ）水电站的厂用负荷较小，厂用变压器的容量一般只占电站总装机容量的 0.41.5%。（2）一般无大容量的厂用电动机，通常只需 380/220V 电压供电。（3）水电站枢纽布置围一般都比较大，需要供电的围也较大。（ 4）水电站约有 5070%的厂用设备是不经常运行的，只有少数设备经常处于运行 状态，且其中大部分设备所需要负荷是间歇性的。（5）水电站在电力系统中大多担负调峰或调频任务，机组起停频繁，特别是在枯 水期，夜间还可能经常全厂停机，在洪水期又都担任基

37、荷，运行方式多变。（6）水电站运行的自动化水平较高，厂用设备运行的自动化水平也较高。（7）水电站大多位于山区农村，地区供电网络不够发达，为支援农业，必须考虑 对附近用户的供电，其供电方式宜与高压厂用电一并考虑。（8）水电站建设周期较长，厂用电既能满足电站连续施工或分期建设的要求，又 便于过渡。4.2 厂用电接线的要求 厂用电接线设计应按照运行、 检修和施工的要求下考虑全厂发展妥善解决分期建设 引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理、技术 先进，保证机组安全经济和满发地运行。（1）各机组的厂用系统应是独立的，特别是 200MW及以上机组，应做到这一点。一 台机组的

38、故障停运或辅机的电气设备，不应影响到另一台机组的正常运行，并能在短时 间恢复本机组的运行。（2）充分考虑机组启动和停运过程中的供电要求，一般均应配备可靠的启动（备用） 电源，在机组启动、停运和事故时的切换操作要少，并能与工作电源短时并列。（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。（4）200MW及以上机组应设置足够容量的交流事故保安电源。4.3 厂用电的设计原则（1）厂用电接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转。（2）接线应能灵活地适应正常，事故，检修等各种运行方式地要求。（3）厂用电源的对应供电性，本机的厂用负荷由本机供电。4.4 水电站的厂用接线对于

39、水电厂来说，厂用电负荷属于最重要的负荷之一。水电厂厂用电接线采用单母线分段接线形式。对大容量水电厂，厂用母线则按机组 台数分段，每段由单独厂用变压器供电，并设置专用备用变压器。为了供给厂外设施用 电，可设专用坝区变压器，按其距主厂房远近、负荷大小以及发电机电压等条件，可采 用 6 kV 或 10 kV 电压供电，其余厂用电负荷均以 380/220 供电。4.5 厂用电的选择4.5.1 厂用电的电压等级厂用电的电压等级是根据发电机额定电压， 厂用电动机的电压和厂用电供电网络等 因素，经过综合比较后确定的。(1) 水电站厂用负荷较小，一般无大容量的厂用电动机，通常只需380/220V 电压供电。低

40、压厂用电压采用 380/220V 三相四线制系统，中性点直接接地。高压厂用电压一 般采用 610 kV 三相系统。(2) 在一些大型水电站中，如有较大容量的电动机，可采用 380V或 36 kV 时，一 般还是争取采用低压 380V供电为宜。4.5.2 厂用工作电源的引接(1) 高压厂用工作电源(变压器或电抗器) 应从发电机电压回路引出， 并尽量满足机、 电的对应性要求。每个高压厂用电源，最多连接两个独立母线段。(2) 发电机与主变压器成单元连接时， 高压厂用工作电源一般从主变压器的低压侧引 接，供本机组的厂用电；当发电机所连接在发电机电压主母线上时，高压厂用工作电源 一般由该发电机所连接的主

41、母线段上引接。(3) 6000 kW 机组接在 6 kV 馈线上不带电抗器的主母线上时，由 200 kW 及以上的电 动机很小，高压厂用电动机和低压厂用变压器均接在主母线上，不再设置单独的高压厂 用母线段。(4) 高压厂用电源利用电抗器供电时，一般电抗器装设于断路器之后，但为避免电抗 器前或电抗器部短路引起断路器的损坏，在布置上可能时，也可把电抗器装设于断路器 之前。根据本工程的特点，本厂采用发电机出口接高压厂用变压器的方案，厂用高压为 6 kV。4.5.3 厂用备用电源的取得(1) 发电厂一般均设置备用电源的引接应尽量保证其独立性，引接地点应具有足够 的供电容量。(2) 厂用备用电源(变压器

42、或电抗器)主要作为事故备用，但也应考虑作为检修机 组起、停时的电源。高压备用电源的容量按最大工作电源选择，并以下列条件校验： 当带了最大一段厂用工作电源的公用负荷后， 尚能作为任一厂用工作电源的事故 备用，事故投入后应能长期运行。 当带了某一厂用工作电源的负荷后， 尚能满足任一厂用工作电源事故投入时重要 电动机自动启动最低电压的要求。当不能满足以上要求时，备用厂用变压器的容量最多可增大一级。(3) 厂用备用电源的数量 厂用高压或低压工作电源在 6 个及以下时，只装设一个备用电源，并与第一个工 作电源同时设置；工作电源在 7 个及以上时，应装设第二个备用电源，并与第 7 个工作 电源同时设置。

43、在下列任一情况下，第二个备用电源可提前与第 6 个工作电源同时装设：a. 有较多的厂用工作电源均带有两段母线时。b. 在连续扩建的条件下，为便于过渡时。c. 工作和备用电源均在发电机电压主接线上， 而备用电源不可避免要与供给几台较 大容量锅炉的工作电源接于同一主母线时， 第二备用电源可提前与第五或第四个工作电 源同时装设，实行交叉备用。(4) 发电机与主变压器成单元连接时，高压厂用备用电源的引接方式如下：厂有 35kV 母线，且与 35kV 厂外系统电源连接， 则高压厂用备用变压器均由 35kV 母线引接。厂 35kV及以上的母线均无厂外系统电源， 但在 35kV 母线上接有两个或以上本厂 电

44、源时，如发电机电压为 10.5kV，高压备用变压器由 35kV 母线上引接，如发电机电压 为 6.3kV ，则可用电抗器由初期两个单元的主变压器低压侧引接。 厂无 35kV 母线而有 110kV母线与厂外系统电源连接时，则高压备用变压器可由 110kV母线上引接。(5) 发电机直接接在发电机电压主母线上时，高压厂用备用电源的引接线方式：主母线电压为 6.3kV 时，一般用电抗器从主母线引接，当电厂有与厂外系统电源 连接的 35kV 母线时，根据装机容量及其在系统的作用(如连于 6.3kV 母线上的发电机 容量超过系统的 20%)，为了在全厂停电时能较迅速得取得备用电源，也可考虑从35kV母线引

45、接。主母线电压为 10.5kV，并且有两个及以上电源 (包括本厂电源) 的 35kV 母线时， 可从 10.5kV 或 35kV 母线引接，究以何者为宜，通过技术经济比较后决定。如无 35kV 母线上仅有一个电源时则应从 10.5kV 主母线引接。(6) 全厂只有一个高压或低压备用电源时，与各厂用线段的连接：为了节省电缆和缩小电缆试验、检修时失去备用的围，推荐采用部分放射和部分串 联的方式，每分支上的母线段数一般为 2-4 段。(7) 全厂设有两个高压或低压厂用备用电源时，与各厂用母线连接的原则如下：正常时，两个备用电源应为两个独立的备用系统，互不连接。当其中一个电源检修时，可由另一个作为全厂

46、备用。 对高压备用电流尚应考虑当任一备用电源已经带了一段母线后， 尽可能减少对其 他母线供电的影响，使其他分支线有可能切换到另一组备用电源。4.5 厂用变压器的选择厂用变压器的选择主要考虑高压工作变压器和起动备用变压器的选择， 其选择容包 括变压器的台数、型式、额定电压、容量和阻抗。厂用变压器容量的选择，应当保证在正常情况下，满足全厂厂用负荷的供电，并且 不会由于短路时过负荷而缩短使用期限。且在一般事故或检修条件下，应有足够多的备 用容量。此次设计厂用电主接线采用的是明备用的方式，故所选厂用变压器容量如下：2501%SSG 1%2.5M VA G 0.8 查电气设备手册选取厂用高压变压器的型号

47、为： S72500/10 ，组别为 YN， d115 电气设备的选择 电气设备装置中的载流导体和电气设备，在正常运行和短路状态时，都必须安全可 靠的运行。为了保证电气装置的可靠性和经济性，必须正确选择电气设备和载流导体。 各种电气设备选择的一般程序是：先按正常工作条件选择出设备，然后按照短路条件校 验其动稳定和热稳定。电气设备和载流导体的选择设计，必须执行国家的有关技术经济政策，并应作到技 术先进，经济合理，安全可靠，运行方便和为今后的发展扩建留有一定的余地 6 。5.1 电气设备选择的一般原则正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进 行电器选择时，应根据工程实

48、际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用 新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相 同，但对它们的基本要求确是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进 行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性 75.2 电气设备选择的要求(1) 应满足各种运行，检修，短路和过电压情况的运行要求。(2) 应按当地环境条件(如海拔，大气污染程度和环境温度等)校核。(3) 应力求技术先进和经济合理。(4) 与整个工程的建设标准应协调一致。(5) 同类设备应尽量减少品种，以减少备品备件，方便运行管理。(6) 选用的新产品均应有

49、可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选 用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。(7) 应与整个工程的建设标准协调一致。(8) 应适当考虑发展，留有一定的裕量。(9) 电气设备要能安全可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路条件 来校验其热稳定性和动稳定性。5.3 电气设备选择的技术条件 选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正 常运行。同时，所选择导线和电气设备应按短路条件下进行动、热稳定校验。近海地区的盐雾污秽主要是受到海风作用造成的。当空气潮湿时 , 海风带着盐雾 吹来 , 极易在电气设备的绝缘体上沉淀积蓄 , 使电气设施受到污染。 由于

50、盐污容易吸收 水分, 盐污受潮 , 其表面将形成多处导电小桥 , 从而引起闪络事故。此外 , 当台风来临 时, 被卷起的海水将形成海水雨滴并积蓄在电器绝缘体上 , 从而造成瓷瓶闪络 , 这也是 发生事故的原因之一。根据高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选2 择标准( GB/T 164341996)的规定8 , 离海岸1km以, 当盐密大于 0.250.35mg/cm2 时, 为I 级污秽等级 , 应该为3.10 cm /kV 。DT电厂的500 kV配电装置距海边约 700800m , 属I 类污秽区 , 选用配电装置时应考虑海洋对电气设施的盐雾污染。5.4 高压断路器和隔离开关

51、的选择5.4.1 断路器的种类和型式按照断路器采用的灭弧介质可分为油断路器(多油、少油) 、压缩空气断路器、 SF6 断路器、真空断路器等，其特点如下：表 5-1 断路器种类和型式类别结构特点技术性能特点运行维护特点油断路器多油断路器的油 作为灭弧和绝缘 介质；少油断路器 的油仅作灭弧介 质；可配用电磁、 液压、弹簧操动机 构自能式灭弧， 开断 性能差；少油断路 器 110kV 及以上 产品为积木式结 构，全开断时间短运行经验丰富， 易 于维护；噪声低； 油易劣化， 需要一 套油处理装置， 需 防火、防爆压缩空气断路器结构较复杂； 以压 缩空气作为灭弧 介质和弧隙绝缘 介质；操作机构与 断路器

52、合为一体额定电流和开断 能力都可以作得 较大，适于开断大 容量电路；动作 快，开断时间短噪声较大， 维修周 期长，无水灾危 险，需要一套压缩 空气装置作为气 源SF6断路器SF6气体灭弧，对 材料、工艺密封要 求严格；有屋外敞 开式屋落地罐式 之别，更多用于GIS额定电流和开断 电流可作得很大； 开断性能好， 适于 各种工况开断； 断 口电压可作得较 高；断口开距小噪声低；不检修间 隔期长；运行稳 定，安全可靠， 寿 命长真空 断路器体积小，重量轻； 灭弧室工艺材料 要求高，以真空作 为绝缘和灭弧介 质可连续多次操作， 开断性能好灭弧 速度；目前我国只 生产 35kV 及以下 等级运行维护简单

53、， 灭 弧室不需要检修， 无水灾及爆炸危 险；噪声低根据本工程特点，主变上口断路器选用 SF6 断路器5.4.2 隔离开关的配置 隔离开关也是发电厂和变电站中常用的开关电器。它需与断路器配套使用。但隔离 开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。隔离开关的工作特点是在有电压、 无负荷电流情况下， 分、合电路。其主要功用为：(1) 隔离电压。在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离， 以确保检修的安全。(2) 倒闸操作。投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合 断路器，协同操作完成。(3) 分、合小电流。因隔离开关具有一定的分、合小电感电流和电容电流

54、的能力， 故一般可用来进行以下操作：分、合避雷器、电压互感器和空载母线；分、合励磁电流 不超过 2A的空载变压器；关合电容电流不超过 5A的空载线路 8 。5.5 电流互感器的选择5.5.1 电流互感器的参数电流互感器的型号很多，其特征由型号表示，常用型号中字母的含义如下： 第一个字母 : L电流互感器。第二个字母 : D贯穿式单匝， F贯穿式复匝， M贯穿式母线型， R装入式，Q线圈式， C瓷箱式， Z支柱式， Y低压型。第三个字母 : L电容式绝缘， Z浇注绝缘， C瓷绝缘， W户外装置。 第四个字母 : D差动保护， B过流保护， J接地保护或加大容量， S速饱和， G改进型， Q加强型

55、。电流互感器的二次额定电流有 5A和 1A 两种，一般弱电系统用 1A，强电系统用 5A， 当配电装置距离控制实较远时亦考虑用 1A，保护用电流互感器按用途可分为稳态保护用 (P) 和暂态保护用( TP)两类。电流互感器的额定的二次负荷标准值，按 GB1208 75 的规定，为下列数值之一： 5、 10、15、20、25、30、40、50、60、80、100VA。当额定电流为 5A 时，相应的额定负荷阻抗值 为 0.2 、 0.4 、 0.6 、 0.8 、 1.0 、1.2 、 1.6 、 2.0 、2.4 、3.2 、4.0 欧，当一个二次绕组的容量不 能满足要求时，可将两个二次绕组串联使

56、用。二次级的数量决定于测量仪表、保护装置和自动装置的要求。一般情况下，测量仪 表与保护装置宜分别接于不同的二次绕组，否则应采取措施，避免相互影响。5.5.2 一次额定电流的选择1)当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择比回路中正常工作电流大 1/3 左右，以保证测量仪表的最佳工作，并在过负荷时使仪表有适当的指示（ 2）电力变压器中心点电流互感器的一次额定电流应按大于变压器允许的不平衡电 流选择，一般情况下，可按变压器额定电流的 1/3 进行选择。（ 3）中性点非直接接地系统中的零序电流互感器，在发生单相接地故障时，通过零 序电流较中心点直接接地系统小得多。为保证保护装置可靠动作，应按二次电流及保护 灵敏度来校验零序电流互感器的变比， 电缆式零序电流互感器的窗口应能通过一次回路 的所有电缆；母线式零序电流互感器的母线截面应按一次回路的电流选择，其窗口应考 虑有一根继电保护用的二次电缆要从窗口穿过。5.6 电压互感器的