钱贯初设报告

1、6.2 电气设计6.2.1 接入电力系统方式根据水电站接入系统情况，结合水电站所处的位置、水电站供电范围内电网结构和电网内现有电压等级的配置因素。水电站接入系统的电压等级由业主提供选用35kV，根据装机容量、水电站的季节性出力与本地区电网布局的衔接，从水电送出投资的经济性、水电站所处电网地位考虑，钱贯水电站选用1回35kV送出线路，35kV输电线路架设至南河变电所的35kV侧并网。钱贯电站接入系统设计不包括在本次设计中，电站接入系统应由业主方委托有关部门做单项设计，电站接入系统以单项设计资料为依据。6.2.2电气主接线电力系统对电站无特殊要求（如调相等），电气设计应保证电站机组在事故或故障情况

2、下，不会影响电力系统的稳定和正常运行。单机容量为1.6MW, 总装机容量3.2MW。电站装机年利用小时数为4540 h，多年平均发电量1362万kw·h。电站主接线的设计原则应是简单、清晰、经济、可靠。根据电站接入系统方式及钱贯水电站总装机容量（2×1.6MW），进行电气主接线方案的选择。 6.2.2.1 发电机侧电压确定发电机侧电压：单机容量为1.6MW，发电机出口电压可选6.3kV和10.5kV电压等级。考虑枢纽供电，本水电站发电机侧电压选择为10.5kV。6.2.2.2 发电机侧接线方案比较 由于本水电站的装机容量较小，所以发电机电压侧不适合选择单元接线和分段接线方式

3、，本阶段电站设计只对单母线接线方式进行比较。方案一：单母线接线方式10.5kV侧采用单母线不分段接线方式，主变型号选择为S10-2500/38.5的2台。该方式优点：接线简单清晰，运行维护方便；便于采用成套配电设备，简化布置；继电保护简单，厂用电的供电可靠性较高。其缺点：发电机母线发生故障或检修时，全厂需停止发电，但母线事故率较低。方案二：单母线接线方式10.5kV侧采用单母线不分段接线方式，主变型号选择为S10-5000/38.5的1台。该方式优点：接线简单清晰，运行维护方便；便于采用成套配电设备，简化布置；继电保护简单，厂用电的供电可靠性较高。其缺点：发电机母线以及变压器所连接的任一电气元

4、件发生故障或检修时，全厂需停止发电。从两种接线方案看，方案一与方案二相比较，方案一变压器及所连接的电气设备增加，相对投资有所增加，但方案一运行比方案二要灵活，从技术、经济、运行的可靠性综合考虑比较，本设计阶段推荐方案二。方案比较接线下图。 升高电压侧电压等级为35kV，接线方式为变压器线路组。详见钱贯水电站的电气主接线图（-CS-DQ-01）。6.2.2.3 厂用电及枢纽供电（1）电压选择本电站厂用电系统供电范围包括厂内动力和照明，厂用电系统采用380V/220V电压供电。（2）电源引接方式及厂用变压器设置 本电站属小型电站，为保证机组安全可靠地运行，厂内采用机组自用与公用混合的供电方式。由于

5、厂内负荷比较集中又无高压电动机，采用380V/220V电压供电。在厂房内设两台250kVA的变压器，向厂内机组自用、公用、照明等供电。 混合供电的400V母线为单母线方式，正常情况下接在10.5kV母线上的41B运行，当41B厂变事故或故障时，备用电源自动投入装置启动，退出41B厂变，投入42B厂变。机旁、升压站、尾水闸门、安装间、空压机室、排水泵、循环水泵等处设置低压配电柜，由厂用系统分别按辐射形供电。（3）枢纽供电从电站经济性考虑，电源引自于近区10KV供电线路，装设单独的配电变压器降至380V/220V供电。配电变压器设1台油浸式变压器，容量为S10-100/10型，0.4kV侧采用单母

6、线接线方式，备用1台100kW的柴油发电机作为枢纽的备用电源。6.2.3 主要电力设备选择由于电站处于高海拔区，故电气设备需选用高原型。6.2.3.1 水轮发电机： 水轮发电机的型式和主要参数要求如下： 型号 SFW1600-6/1430 额定出力 1.60MW 额定容量 2.0MVA 额定电压 10.5kV 功率因数 0.8 额定频率 50HZ 额定转数 r/min 绝缘等级 F/F 励磁方式 可控硅励磁 冷却方式 管道式通风冷却 中性点接地方式 不接地 6.2.4.2 发电机电压回路高压开关设备KYN28A-12型铠装移开式交流金属封闭开关设备,柜中各元件参数如下:真空断路器技术参数：型号

7、: ZN63A-12额定电压： 10.5kV额定电流： 630A额定短路开断电流： 25kA额定动稳定电流（峰值）： 63kA4s热稳定电流： 25kA发电机出口用电压互感器型式：户内、单相环氧浇注绝缘、有一个一次绕组和一个剩余电压绕组的单相电压互感器。用于中性点不接地系统。额定一次电压 10.5/kV额定二次电压：额定二次绕组电压： 0.1/kV额定剩余电压绕组电压： 0.1/3kV额定频率： 50Hz准确级次： 0.5/3P额定负载： 50/200VA10kV发电机励磁及调速器用电压互感器型式：户内三相环氧浇注绝缘、有一个二次绕组的电压互感器。额定一次电压： 10.5/kV额定二次电压：

8、0.1/kV准确级次： 0.5额定负载： 200VA发电机出口电流互感器型式：户内、环氧浇注、母线全封闭穿墙式电流互感器。额定电压： 10kV额定一次电流、变比： 200/5A 容量： 50/50VA 精度： 0.5/10P10 发电机中性点电流互感器型式：户内、环氧浇注、母线全封闭穿墙式电流互感器。额定电压： 10kV额定一次电流、变比： 200/5A 容量： 50/50VA 精度： 10P10/10P10 6.2.4.3 10kV母线设备 10kV母线电压互感器型式：户内三相环氧浇注绝缘、有一个二次绕组和一个剩余电压绕组的电压互器额定一次电压： 10.5/kV额定二次电压：额定二次绕组电压

9、： 0.1/kV额定剩余电压绕组电压： 0.1/3kV准确级次： 0.5/3P额定负载： 300VA10kV避雷器型式：户内、保护旋转电机、带串联间隙的氧化锌避雷器保护器系统额定电压有效值： 10.5kV避雷器持续运行电压有效值： 13.6kV工频放电电压不小于： 17kV直流1mA参考电压不小于： 25kV500A操作冲击电流残压不大于： 38.3kV5kA雷电冲击电流残压不大于： 45kV2000ms方波冲击电流为： 300A本设备安装地点海拔高度约为2115m，设备应满足海拔高度2115m条件下安全可靠运行要求，或采用“高原型”产品。高压熔断器型式：户内管型、短路保护用额定电压： 10k

10、V额定电流： 0.5A最大开断电流： 50kA最大切断容量： 1000MVA6.2.4.4 升压变压器： 型号： SZ105000/35 额定容量： 10MVA 接线组别： Yd11 调压方式： 无励磁调压 阻抗电压： Ud%=10.5 中性点接地方式： 不接地 冷却方式： 自冷 6.2.4.5 厂用变压器： 型号： SC-250/10.5 S10-250/10 电压： 10.5±5%/0.4kV 38.5±5%/0.4kV 短路电压： Ud%=4 Ud%=4 组别： Dyn11 Dyn116.2.4.6 枢纽变压器： 型号： S10-100/10 电压： 10±

11、5%/0.4kV 短路电压： Ud%=4 组别： Yyno 6.2.4.7 35kV电压设备：（1）真空断路器技术参数：额定电压： 35kV额定电流： 1250A额定短路开断电流： 40kA动稳定电流（峰值）： 125kA热稳定电流： 50kA/3s（2）高压隔离开关型式：户外三相交流高压隔离开关额定电压： 35kV 最高运行电压： 38.5kV 额定电流： 630A 额定4S热稳定电流(有效值)： 20kA 额定动稳定电流(峰值)： 50kA （3）氧化锌避雷器型式：户外用无间隙的氧化锌避雷器系统额定电压有效值： 35kV出线 避雷器额定电压有效值： 51kV 避雷器持续工作电压有效值： 4

12、0kV 直流1mA参考电压： 70kV 操作冲击下残压峰值： 134kV （4）电流互感器型式：真空开关配套额定电压： 35kV额定一次电流变比：主变 进线 出线 500/5A 200/5A 300/5A （5）电压互感器 型式： JDJ2-35详见电气设备清单表。钱 贯 水 电 站 电 气 设 备 表序号设 备 名 称型 号 及 规 格单位数量备 注一.水轮发电机设备1水轮发电机SFW1600-6/1430 10.5kV Cos=0.8台22励磁装置FJL-2EB1A套23避雷器TBP-7.6F只24电流互感器LDZB-10GY 0.5P/10P 200/5A只65电流互感器LDZB-10G

13、Y 10P/10P 200/5A只66机组测温屏面2二.10.5kV配电设备1高压开关柜KYN28A-12-006面42高压开关柜KYN28A-12-040面23高压开关柜KYN28A-12-041面14高压开关柜KYN28A-12-047面2三.控制保护设备1微机保护系统微机型发电机保护屏套2微机型主变保护屏主变、厂变及10kV出线套1微机型35线路保护屏1回35kV出线套12计算机监控系统套1发电机LCU监控屏面3公用LCU监控屏升压站设备及全厂公用设备面1枢纽LCU监控屏面1电度表屏电子式多功能表（6块）面1系统网络屏电能量采集装置及远方终端、电能表等面1计算机及操作员工作站套1通信工作

14、站套1GPS卫星时钟系统套1UPS电源3kVA/1小时在线式套1激光汉字打印机台1语音报警装置套1中控室控制桌套1软件套13辅助设备控制系统油压装置LCU监控屏面2渗漏排水LCU监控屏面1四.直流系统1直流屏智能高频开关直流电源 100Ah套13面屏五.厂用电系统1厂用变压器SC-250/10 10.5±5%/0.4kV台12厂用变压器SC-250/10 10±5%/0.4kV台13厂用进线母线屏GGD型低压屏面34厂用馈电屏GGD型低压屏面45机组动力配电屏GGD型低压屏面26空压机室配电箱面17安装间配电箱面18油处理配电箱面19照明配电箱只210事故照明配电箱只111

15、机组端子箱只2六.升压站设备1主变压器SZ10-5000/10 38.5±2×2.5%/10.5kV台12真空断路器ZW7-40.5/D1250组13隔离开关GW4-35/630A组14隔离开关GW4-35D/630A组15限流熔断器RW10-35/0.5A只36电压互感器JDJ2-35 只17独立避雷针钢结构 h=30m座28端 子 箱只19升压站金具套1七枢纽用电系统1枢纽用变压器S10-100/10 10±5%/0.4kV台12枢纽进线屏GGD型低压屏面23跌落式熔断器Y5W5-12.7只34限流熔断器RW10-10F只35照明配电箱只26柴油发电机100k

16、W台1八通信1数字程控调度机DN-S 20门套12电力载波机ESB580套13高频阻波器XZK-400/10-0.2套14结合滤波器JL-400-3.3-M2套15耦合电容器OWF-35/-0.0035（Z）套16接地刀闸JD-2套17通信线路厂房至枢纽km76.2.5 自动控制6.2.5.1 监控方式 为了满足电力系统优化调度的需要，充分发挥电站的经济效益，确保电站安全、可靠运行，本电站初步考虑采用以计算机为基础的监控系统，按无人值班（少人值守）的原则设计，实现全厂综合自动化。 正常运行情况下，全厂设备的监视控制完全依靠计算机，监控系统发出操作指令，通过现地执行机构执行。包括水轮发电机组的自

17、动控制、自动调节、机组事故的自动处理、全厂断路器、隔离开关及机组灭磁开关等的自动操作；以及电站运行必需的反映设备运行状态的模拟量和开关量的信息反馈均由计算机监控系统进行处理。 在机旁以现地控制单元LCU取代常规的机组自动屏，保证在监控系统一旦退出工作后，已运行的机组仍能维护运行，停机状态下的机组也能开机运行或进行调试工作。6.2.5.2 系统结构 采用分层分布式结构，设中央控制层和单元控制层。 中央控制层配置1台操作员工作站，管理电站经济运行、自动发电控制（AGC），自动电压控制（AVC）、全厂数据及历史数据保存、运行报表打印、运行监视和事件报警、与外系统的通信、并作为操作员控制台，实现运行人

18、员与计算机系统的人机接口，完成实时的监视与控制。 每台机组设一套现地控制单元LCU，完成数据采集、预处理、控制开关量输出和有无功功率的调节。 35kV升压站及公用设备设一套现地控制单元LCU，承担数据采集和开关的自动操作任务。 每套LCU可以接收上位机系统的控制和管理，也可以脱离上位机系统而独立地完成对现地设备的监视和控制。各现地单元LCU通过网络收发器（FOXCR）和网络互联器（HUB）用光纤电缆连接，构成总线型以太网监控系统局域网络。 6.2.5.3 机组励磁 采用自并激可控硅励磁方式，其中调节部分采用微机励磁调节器。 微机励磁调节器通用性、灵活性强；具有向上兼容性和通信能力；检修、调试、

19、维护工作量少；由完全独立的两套自动控制通道组成，且互为备用；对电源故障、软、硬件故障具有自动检测和显示功能，并具有软件故障自恢复功能；逻辑判别回路简单明了，故障率低，操作中不易出现失误等。无论从技术性能，日常的维护工作量，运行可靠性等方面比较，优势明显，既能满足电力系统不同运行工况的要求，也能适应机组的计算机调节控制。 采用远方与现地控制并联运行操作方式。远方操作，操作员可在中控室通过计算机监控系统进行励磁系统起停、灭磁开关跳合，起励以及励磁电压升降调节等操作，励磁系统接收并执行远方发来的操作调节指令，并将结果反馈到计算机监控系统，现地操作，通过励磁盘面上的开关和按钮来实现上述操作。励磁系统接

20、收操作指令后，在中控室操作终端LCD画面及现地励磁屏上显示励磁系统运行状态及相关量参数。6.2.5.4 自动化元件机组自动化元件配置和选型满足无人值班（少人值守）对自动化和安全监控提出的要求，须满足由一个操作指令即可完成机组工况的自动转换。6.2.5.5 操作电源操作电源应保证对继电保护、自动控制、信号回路等负荷的连续可靠供电。电站的操作电源采用微机控制高频开关直流电源，系统采用了高性能的高频开关电源充电设备，微机监控，具有安装调试方便、运行可靠、维护量小、自动化程度高等特点。电站设一组免维护铅酸蓄电池，以浮充电方式运行，合闸电源由交流电源整流后供给，在失去交流电源后才由蓄电池供给，并将合闸电

21、源与浮充电回路分开，以延长蓄电池的使用寿命。蓄电池组的容量为100Ah,直流操作电压为-220V。6.2.5.6 辅助设备控制与信号空压机、油泵、闸门、排水泵、供水泵等采用就地及远程控制方式。全厂信号系统采用一对一信号系统，按用途分为位置信号、事故信号及故障信号等。位置信号采用不同颜色的信号灯指示电站内各种设备状态，事故及故障信号点亮相应的光字牌，同时在后台机上中文语音报警并显示，以引起运行人员注意并及时处理故障。6.2.5.7 监视测量测量分电量测量和非电量测量，电量测量（如电流、电压、功率、频率、电度等）直接通过电压互感器或电流互感器信号采样，上传至后台机上显示；非电量测量是直流采样模拟量

22、一般为标准电量信号（05V或420mA），上传至后台机上显示。温度由微机巡检装置测量显示并上传至后台机。6.2.5.8同期为使发电机与电力系统之间的并列运行，本水电站采用微机准同期装置来实现。同期装置设置为自动和手动准同期两种方式。在35kV线路出口侧及发电机出口侧各设置一套自动准同期，同时在全厂设置一套手动准同期装置。6.2.6 继电保护本水电站采用微机保护装置，设备的继电保护按GB 14285-93继电保护和安全自动装置规程及有关标准、规定配置。采用微机型成套保护装置，按发电机、主变压器等不同的主设备分别组屏，线路根据接入系统设计要求配置。发电机保护 纵联差动 复合电压起动的过电流保护 过

23、电压 过负荷 失磁保护 定子绕组单相接地 励磁回路一点接地 低电压主变压器保护纵联差动复合电压起动的过电流重瓦斯轻瓦斯油温升高 35kV线路保护 电流闭锁电压速断或光纤差动（以系统设计为准） 过电流 单相接地 机组自动保护 机组过速 轴承温度升高 油压装置油压事故 开停机未完成 冷却水中断 剪断销剪断 10kV线路保护 电流速断 过电流 10kV母线PT保护过电压 厂用变压器保护电流速断过电流6.2.7 通信6.2.7.1 概述钱贯水电站为引水式水电站，设置2台机组，总装机容量为3.MW。水电站通信采用电力线载波方式，设备分室内、室外布置，通信室内布置电力线载波机1台；室外设备布置高频阻波器，藕合电容器，结合滤波器，接地刀闸布置在35kV输电线路一回相线上悬挂设置，最后由高频电缆引入通信室内与电力线载波机相连。本电站设置以下用户实现内、外通信联系： 电站生产调度及行政通信（对内通信） 电站至引水枢纽的通信（对外通信） 电站至生活区的通信（对外通信） 电站至冶力关镇变电所的通信（系统通信）6.2.7.2 网络组成根据本电站的实际情况，设置一台生产