水电站电气一次设计

目录

摘 要 .............................................................................. 3 Abstract: ............................................................................ 4 第一章 工程概况 ................................................................... 5

1.1工程基本概况 .................................................................. 5 1.2 工程建设条件 ................................................................. 5

第二章 接入系统方案设计 .......................................................... 5

2.1输电线路设计 .................................................................. 5 2.2 电气主接线方案 ............................................................... 6

第三章 短路电流计算 ............................................................. 11

3.1 各元件的电抗标幺值........................................................... 12 3.2 d1点短路计算 ................................................................ 12 3.3 d2点短路电流计算 ............................................................ 16

第四章 电气设备的选择 ........................................................... 18

4.1 6.3KV侧电气设备的选择 ...................................................... 18 4.2 35KV侧电气设备的选择 ....................................................... 29

第五章 厂用电设计 ................................................................ 34

5.1 厂用电负荷的确定............................................................. 34 5.2 厂用变压器选择 .............................................................. 36 5.3 厂用电出线侧电气设备的选择 ................................................... 37

第六章 厂房电气设备布置 ......................................................... 39

6.1 电气设备布置的原则........................................................... 39 6.2 机组电气设备布置特点......................................................... 40 6.3 厂房布置 .................................................................... 40 6.4 户内配电装置布置............................................................. 40

第七章 水电站防雷与接地保护 .................................................... 42

7.1 直接雷保护 .................................................................. 42 7.2 雷电侵入波保护 .............................................................. 43 7.3 感应雷的防护 ................................................................ 43 7.4 水电站接地 .................................................................. 44

参考文献 .......................................................................... 45 附录 ............................................................... 错误！未定义书签。

致谢 ............................................................... 错误！未定义书签。 附图

宝鸡市渭河坪头水电站电气一次设计

摘 要：坪头水电站位于宝鸡市陈仓区坪头镇周川村的渭河干流上，是一座利用渭河水

力资源发电的低坝无调节引水式电站。该电站规划水头14.75m,设计引水流量84.75机容量10000KW,多年平均发电量3675万KW﹒h,输出电能并入西北电网。

本次设计的主要内容是进行并网电压的选择，升压变电站及输电线路布置，电气主接线及厂用电的方案比较；根据主接线型式选择相应的导线截面、变配电设备，并对其进行优化布置，进而确定各配电室和户外变电站面积及建筑设计要求；主要电器设备的选择与校验，户内外电器设备的布置，厂用电设计及水电站防雷与接地。

,装

关键词：电气一次；电气设备；短路电流计算；防雷接地

Pingtou Hydroelectric Power Station

Preliminary design

Abstract: Pingtou hydropower station is located in treasure chicken Chen cang breaks out

ZhouChuan village head of the ping of weihe river, is a use of weihe hydraulic resources to generate electricity without adjusting low dam water type power station. The plant 14.75 m, design planning head 84.75 diversion dischage, installed capacity, the average years 10000KW power-demand 3675 million KW cardin h, output power into the northwest power grid.

This design is the main content of choice, boost interconnection of voltage substations and transmission line layout, the main electrical wiring and apc scheme comparison; According to Lord wiring type choose corresponding wire section, transfering &transforming equipment, and carries on the optimum arrangement, and then determines various operations and outdoor substation area and architectural design requirements; Main electrical equipment selection and calibration of internal and external electrical equipment, household decorate, apc lightning protection and grounding design and hydropower station.

Key words: onetime electricity；electrical equipment；electric current of short circuit

calculation；thunder proofing and ground connection

第一章 工程概况

1.1工程基本概况

坪头一级水电站工程位于宝鸡市陈仓区坪头镇周川村的渭河干流上，距宝鸡市区35KM。宝鸡峡林家村引水枢纽工程以上陕西境内渭河干流长70KM，平均比降3.5‰，地处深山峡谷，河道蜿蜒曲折，蕴藏着丰富的谁能资源。坪头水电站坝址布置于坪头公路隧道洞以西出口上游200米处的渭河干流上，厂房布置在坪头公路隧道出口以东的桥北侧。为低坝引水式径流水电站，装机10000KW，引水坝址在坪头镇下游1.7KM处的坪头镇鹪鹩庄村，场址在鹪鹩沟下游2.1KM处的庙沟村。

1.2 工程建设条件 1.2.1 工程施工条件

电站工程南靠310国道，北邻陇海铁路，对外交通便捷。110KV输电线路和10KV供电线路均通过电站区域，电站并网和施工用电方便。河道中工程建设所用石子、砂料储量丰富，可就近采用，邻近山体均为花岗岩可就地开采使用，因此地材价格低，可降低工程造价。有线电话可到达工程所在地附近。

1.2.2 工程水文情况

渭河是黄河最大的一级支流，源于甘肃省渭源县的乌鼠山，横跨甘肃、宁夏、陕西三省（区），途径甘肃的陇西、甘谷、自凤阁岭进入陕西境内，是关中地区最大的地表水资源河流。宝鸡峡林家村引水枢纽工程以上陕西境内渭河干流长70KM，平均比降3.5‰，地处深山峡谷，河道蜿蜒曲折，蕴藏着丰富的谁能资源。

1.2.3 工程设计数据

电站装置两台容量为4000KW的机组和一台2000KW的机组。总装机功率为10000KW(4000×2+2000KW)。多年平均发电量5786万KW· h，年利用小时数5786h。

第二章 接入系统方案设计

2.1输电线路设计 2.1.1输电线路的设计原则

（1）在设计水平年水电站机组满发时，输电电压必须满足输送最大有功功率的需要，

校队输电电压在各种运行方式下的适应情况，并为系统的发展留有余地，以保证安全、经济地送电，保证电能质量。

（2）在小水电站所属系统已采用的各级电压的基础上，根据本电站的外送容量及输电距离等具体情况，对几个方案进行比较。在经济指标差异不大的情况下，尽可能的采用高一级的电压方案。

（3）同一级电站采用的升压等级一般不多于二级。在采用二级升压向外送电时，其级差不宜太小。

2.1.2 并网电压的选择

本电站的发电机出口电压为6.3KV，根据上述中的同一电站采用的电压等级一般不应多于二级，所以电站并网电压可以选择10KV和35KV两种电压等级。本电站附近无用电负荷且距离坪头变电站距离仅1.5KM，因此选择10KV和35KV线路电压和电能损失不大，考虑到以后的发展，应尽可能选择高一级的电压等级，故选择35KV电压等级输电。

2.1.3 输电线路的截面积选择

按照经济电流密度选择：

Sj=

P3×Ue×COSφ （2-1）

式中P为回路送电线路平水年正常运行方式下最大送电容量（KW）； Ue为额定线电压（KV）；

J 为经济电流密度（A/mm）查表得，为0.90 A/mm；COS(

Sj=

2

2

) 为电功率因数，为0.8。

P

3×Ue×COSφ =10000／（3×1.5×1.15×0.8）

=179.06mm

选择LGJ-185系列钢芯铝绞线。根据查阅有关其他送电负荷相近很距离相差不太大的电站导线的选择，以上所选的导线完全符合其热稳定和机械强度。

2

2.2 电气主接线方案

电气主接线是水电站电气部分的主体，它与电力系统、电气设备的选择和布置、继电保护等都有密切的关系，直接影响电站的运行、维护、和投资。电气主接线由发电机、变压器、断路器等电器以及他们之间的连接导体组成，它反映电站电能从生产、输送到分配的过程。主接线方案选择是电站设计的首要环节，必须加以重视。电气主接线的设计方案原则必须根据有关经济建设的方针和政策，通过全面的技术经济比较，最后选定方案。选择电气主接线的基本方案如下：

（1）根据电力系统和用户的要求，应保证供电的可靠性和电能质量。 （2）接线应简单、清晰，运行灵活，操作方便。

（3）维护级检修方便。 （4）经济上合理，运行费用低。 （5）便于电站机组分期过渡。

最后根据所给的资料及本电站的特点初步可以确定两个方案：单母线接线；扩大单元加单元接线。方案一：使用一台主变压器，1、2、3号发电机采用单母线接于主变压器。方案二：使用两台变压器，1、2号发电机采用单母线接于1号主变压器，3号机组采用单元接线接于2号主变压器。如图2—1所示：

图2—1 两种方案的电气主接线图

2.1.1 技术比较

方案一和方案二的技术比较如表2—1所示：

表2—1 两种方案电气主接线技术比较 方案 项目 方案一 方案二 接 线 图 可靠性 接线简单，清晰，满足要求，设备最少，可靠性相应较高，倒闸操作方便，便于维修。 灵活性 检修变压器及变压器开关时，全厂停电，变压器事故率很低，变压器检修期一般为五年一次，运行灵活性好。 方便性 维修量少，取用厂用电方便，发电机及变压器继电保护整定计算简单。 接线简单清晰，不设发电机电压母线，发电机或主变压器低压侧故障时短路电流减小。 对于发电机—变压器单元接线，当一组单元中某个元件故障或检修时整个单元将停止运行。 发电机或主变压器低压侧故障时短路电流减小，电气设备减少，投资减少，操作简便，继电保护简化。 其 他 投资少，占地少，运行损耗费低。投资较大。运行费用较高，户户外变电站布置方便清晰，便于巡视检查 外变电站布置较复杂。 2.1.2 经济比较

在经济比较中一般有基建投资（包括主要设备及配电装置的投资）和年运行费用两大项。计算是可只计算个方案不同部分的基建投资和年运行费用。

2.1.2.1 投资比较

方案一和方案二的投资比较如表2—2所示：

表2—2 两种方案电气主接线投资比较

分类 项目 型号 单价 （万元） 方案一 单母线单元 方案二 扩大单元加单元接线 数量 主变压器 SF9-12500/35 SF9-5000/35 SF9-8000/35 配 电 装 置 开关柜 隔离开关 GN19－10 GW5-35D/630 GG－1A(F) 投资小计（万元） 总投资(万元) 1.5 1.7 2.4 2 5 断路器 SW2-35 58 38 44 23 1 1 合价 58 23 3.4 12 数量 1 1 2 1 3 4 合价 38 44 46 1.5 5.1 9.6 62.2 144.2 38.4 96.4 2.1.2.2 年运行费用比较

年运行费用包括一年内的电能损耗及电气设备每年折旧费和维护检修费。 方案一

（1）变压器折旧费

CB=5.8％×KB=5.8％×580000=33640元

（2）配电装置折旧费

CY=8％×KY=8％×384000=30720元

（3）维护费

CP=10％×(CB +CY)=10％×(33640+30720) =6436元

（4）电能损耗费 设电能价格为

，主变压器每年电能损耗为，则全年电能损耗为 。

（2—2）

式中 —— 变压器的空载有功损耗，kw；

——变压器的短路有功损耗，kw；

—— 变压器的额定容量，KVA； ——变压器通过的最大负荷，KVA；

T—变压器一年中运行的小时数，h；

—变压器的最大负荷损耗时间，h。

查《工程电气设备手册》，S9-12500/35型变压器空载有功损耗压器的短路有功损耗=12500KVA,

=56.7KW, 变压器的额定容量

=11250KVA，T=5000h,=13.77×5000+56.7

=3600h。实际电价

取0.3元。

=0.21KW, 变

3600=234187.2

=0.3×234187.2=70256.16

总计：C1= CB+CY + C=134616.16元

方案二

（1）变压器折旧费

CB=5.8％×KB=5.8％×820000=47560元

（2）配电装置折旧费

CY=8％×KY=8％×622000=49760元

（3）维护费

CP=10％×(CB +CY)=10％×(47560+49760) =9732元

（4） 电能损耗费：设电能价格为

，主变压器每年电能损耗为，则全年电能损耗为

=4.59KW, 变压器的短

=5000KVA,

=4500KVA。

。查手册S9-5000/35型变压器空载有功损耗

路有功损耗

=33.03KW, 变压器的额定容量

S9-8000/35型变压器空载有功损耗

=42.75KW, 变压器的额定容量

T=5000h,

=3600h。实际电价

=9.9KW, 变压器的短路有功损耗=8000KVA,

=7200KVA，

取0.3元。

3600=121065.48 3600=174159

)=0.3×295224.48=88567.34

=4.95×5000+33.03=9.9×5000+42.75(

总计： C1= CB+CY + C=185887.34元

综上，由以上总投资与年运行费用计算比较可知，方案一无论从总建设投资还是年运行费用都比方案二小，经济性较好。且在技术上方案一运行灵活，接线简单，清晰，维修量少，占地少，运行损耗费低。再参考《坪头水电站主变压器台数的分析于确定》专业论文（见附录），最后选择方案一为本电站的电气主接线方式。

第三章 短路电流计算

电站在故障时可能出现的短路点如图3-1所示：

图3—1 短路计算电路图

先画出对应的电网短路时的等值电路。各元件标明其代表符号并在下方划一横线，将折算后的等值参数填写在横线下方。由短路计算电路图对应的电网短路时的等值网络图如图

3-2所示：

图3—2 等值网络图

3.1 各元件的电抗标幺值

图3-2中各元件的电抗标幺值为

===0.2=4

==0.2=8

==X×L=

==0.4×1.5=

=0.75 =0.05 =0.525

3.2 d1点短路计算

3.2.1 d1点短路计算等值网络图

先画出对应的电网短路时的等值电路。各元件标明其代表符号并在下方划一横线，将折算后的等值参数填写在横线下方。如图3-3所示。

图3—3 d1点短路计算等值网络图

3.2.2 计算电抗

由电路中元件的并联电抗、串联电抗合并求出各电源对短路点的转移电抗为：

=

=

+

∥

∥

=0.575

=0.75+1.6=2.35

将转移电抗化为各电源到短路点的计算电抗：

==2.35=0.294 进行计算。

代表无穷大电源系统所以直接用转移电抗

3.2.3电源电流

,,合成的电源供给短路点d1的短路

基准电流 =由计算电抗

=查表得：

=0.206KA

=3.8 =3.1 =3.02 ==0.206×3.8=0.783KA =

=0.206×3.1=0.638KA

==0.206×3.02=0.622KA

3.2.4 无穷大电源在短路点d1处产生的短路电流

===1.739

=

==1.739×1.65=2.869KA

3.3 d2点短路电流计算

3.3.1 d2点短路计算等值网络图

先画出对应的电网短路时的等值电路。各元件标明其代表符号并在下方划一横线，将折算后的等值参数填写在横线下方。如图3-4所示。

图3—4 d2点短路计算等值网络图

3.3.2 计算电抗

由电路中元件的并联电抗、串联电抗合并求出各电源对短路点的转移电抗为：

=

=

+

+

∥

∥

=1.6

=0.525+0.05+0.75=1.325

将转移电抗化为各电源到短路点的计算电抗：

==1.6=0.2 进行计算。

代表无穷大电源系统所以直接用转移电抗

3.3.3电源电流

,,合成的电源供给短路点d2的短路

基准电流 ===1.145KA ，由计算电抗=5.526 =3.856 =3.234 ==1.145×5.526=6.327KA =

查表得：

=1.145×3.856=4.415KA

==1.145×3.234=3.702KA

3.3.4 无穷大电源在短路点d2处产生的短路电流

基准电流 ===9.164KA

===0.755

=

表3—1 短路电流计算表 平 电源 名称 额定计算冲击T=0S 有 名 值 T=0.2S 标 幺 值 有 名 值 2.86 T=∞ 标 幺 值 有 名 值 7.30 173.92 冲击电流 短路 容量 ==0.755×9.164=6.916KA

短 均路 电点 压 (kv) 35 电 流 电抗 系数 标 幺 值 110KV 1.65 系统 发 电机 合计 0.57 1.8 1.73 2.86 1.73 1.73 2.86 0.206 0.29 1.85 3.80 0.78 3.10 0.63 3.02 0.62 2.04 47.46 3.65 3.50 6.91 3.49 9.35 221.39 110KV 9.164 1.32 1.80 0.75 6.91 0.75 0.75 6.91 17.60 71.87 6.3 系统 发电1.14 0.2 1.9 5.52 6.32 3.85 4.41 3.23 3.70 17.00 65.75 机 合计 13.2 11.23 10.61 34.60 137.62 上表中： （3—1）

（3—2）

（3—3）

第四章 电气设备的选择

4.1 6.3KV侧电气设备的选择 4.1.1 计算数据

工作电流选择按最严重的6.3KV发电机出口母线短路校验。根据短路电流计算成果汇总表，以d2点三相短路电流为计算条件。

\=6.916+6.327=13.243KA I?ich=17.60+17=34.60KA

=71.87+65.75=137.625MVA

最大工作电流：

Igmax?sG1.2.30.83Uj?100006.3*0.8*3*1.05?1202.812A

工作电压： =6.3×(1+10%)=6.93KV

4.1.2 6.3KV侧开关柜选择

选择常用的GG-1A型高压开关柜，该型开关柜目前较为通用，结构简单，易于操作，可靠性高。其技术参数如表4—1所示：

表4—1 GG-1A型高压开关柜技术参数

名 称 额定电压（kv） 最高工作电压（kv） 参 数 3 、6、10 KV 3.6、6.9、11.5KV 额定电流（A） 额定热稳定时间（s） 母线系统 操作机构型式 外形尺寸 mm（长×宽×高）

630 、1000、1250、2000 2 母线、单母线带旁路母线 电磁式、弹簧式 1200×1800×3210 柜内装有GN-19-10型隔离开关，SN-10型断路器，采用CD-10型户内悬挂式电磁操作

机构LA-10型电流互感器。

4.1.2.1 校验SN-10/1250-43.3型断路器是否满足要求

（1）电压校验：

≥

=6.93KV

断路器的额定电压应大于安装处电网电压的1.05-1.1倍。 （2）电流校验：

≥Igmax=1202.81A

≥=13.243KA

应大于等于所在回路短路初始瞬间有效值。

应大于等于所在回路的冲击电流峰值。 t≥

为短路假想时间，此处取5s。查

断路器的额定电流应大于或等于所在回路的最大长期工作电流。 （3）开断电流能力校验： 断路器的额定开断电流

（4）动稳定校验：短路器允许的动稳定电流（5）热稳定校验：

为厂家直接给出设备的热稳定电流允许时间，

《工程电气设备手册》，该型断路器的4S热稳定电流为43.3KA t取2s。

=

5=563.70

t=3749.78

S

S，

表4—2 SN10-10/1250-43.3型断路器技术参数于计算参数比较

额 定 参 数 t

由表4—2可知，额定参数均大于计算参数，满足要求。

10kv 1250A 43.3KA 130KA 3749.78·S 计 算 参 数 6.93KV 1202.81A 13.24A 34.60KA 563.709·S Igmax 750MVA 137.625MVA 4.1.2.2校验GN19-10C1/1250型隔离开关是否满足要求

（1）电压校验：（2）电流校验：（3）动稳定校验：（4）热稳定校验：

表4—3 GN19-10C/1250型隔离开关技术参数比较

额 定 参 数 t

由表4—3可知，额定参数均大于计算参数，满足要求。

10kv 1250A 130KA 3749.78 计 算 参 数 6.93KV 1202.81A 34.60KA 563.709 t≥

=t=3200

·S

5=563.70

·S，

≥

=6.93KV

≥Igmax=1202.81A

Igmax 4.1.2.3 电流互感器的选择

（1）电压选择：

≥

=6.93KV。

≥Igmax=1202.81A。

（2）一次工作电流选择：

电流互感器的一次绕组的额定值应选择比一次回路最大长期工作电流Igmax略大的标准值。Igmax=1202.81A,故

电流互感器的额定电流比(3)热稳定校验：

选择1500A。 =≥

/5=1500/5=300。

为短路电流在短路作用时间内的热效应；

=

稳定倍数，查手册得

=75，

5=563.709

=12656.25

·S。

·S.；

≥≥=

为电流互感器热 满足要求。 。

为电流互

（4）动稳定校验：电流互感器内部动稳定能力应满足：感器动稳定倍数，查《工程电气设备手册》，135=286.378KA＞34.605KA。

=135.

1500×

表4—4 LA-10型电流互感器技术参数与计算参数比较

额 定 参 数

由表4—4可知，额定参数均大于计算参数，满足要求。

综上，GG-1A型高压开关柜内所装的隔离开关、断路器、电流互感器等满足要求。故可以选择GG-1A型高压开关柜。

10kv 1500A 12656.25·S 计 算 参 数 6.93KV 1202.81A 563.709·S Igmax 286.378KA 34.605KA 4.1.3 电压互感器的选择

发电机出线回路和主变低压侧均装设电压互感器做为绝缘观察、继电保护和仪表监视测量用。

4.1.3.1发电机出口回路电压互感器的选择：

（1）选择结构类型、接线方式和准确等级

选择JD-6型电压互感器，因需要测量线电压，同时有需要测量相电压和监测电网绝缘，所以采用三只单相三绕组电压互感器构成级。

（2）选择额定电压

电压互感器一次绕组的电压与安装处电网额定电压相同。

=1.15×6=6.9KV

=6.3KV

≥

满足要求

/

/［ 接线，根据仪表要求准确等级选择0.5

4.1.3.2 主变低压侧电压互感器的选择

（1）选择结构类型、接线方式和准确等级

选择JSJW6型电压互感器，该型电压互感器适用于测量电压、电能以及继电保护用。根

据仪表要求准确等级选择0.5级。 （2）选择额定电压

=1.15×6=6.9KV

=6.3KV

≥

满足要求

4.1.4 熔断器的选择

熔断器是用于保护短路和过负荷的最简单的电器，适用于电压互感器和厂用电的短路保护。

4.1.4.1电压互感器支路熔断器的选择：

（1）开断电流

应满足：

=13.243KA

（2）额定电压应满足：

=6.3KV

故选择RN2-10/10.5型户内熔断器，其技术参数为断电流为50KA。

=10KV， 额定电流0.5A最大开

4.1.4.2 厂用变熔断器的选择

（1）开断电流

应满足：

=13.243KA

（2）额定电压

应满足：

=6.3KV

(3) 熔体的额定电流应为回路负荷电流的1.5-2.5倍。 故选用RN3-10/200型户内熔断器，其技术参数为断电流50KA.

=10KV，额定电流为200A ,最大开

4.1.5 避雷器的选择

（1）根据额定电压选则FS-6型避雷器。 （2）避雷器最大允许电压校验：

为灭弧电压有效值，

满足要求。

（3）工频放电电压应满足：12.73KV 。

综上， FS-6型避雷器满足要求。

＞

=12.73KV 查手册

为16-19KV

＞

为额定电压，查《工程电气设备手册》

=7.6KV≥5.45KV,

4.1.6 6.3KV侧母线选择

（1）按最大长期工作电流选择：

=1202.81A

选用TMY-100×10硬母线，查手册得 环境稳定为25℃时，最大持续电流=1600A1202.812A. (2)动稳定校验：

母线最大允许应力大于短路母线中所产生的应力。

σ= 1.76 （4—1）

l为相间跨距，此处取150cm,线截面系数

=0.167×b

为相间距离，此处取30cm，布置方式为平放，

=2.505

为母

=0.167×0.6=34.605KA，σ=1.76/(0.3

×2.505)=35.861MPa，TMY-100×10型母线允许应力为41.2MPa＞35.861MPa ，满足要求。

（3）热稳定校验：S＞

式中，处

取

为满足热稳定要求的母线最小截面积；97

；

为

集=

=1000=244.768

肤

效

应

系

为导体材料发热系数，此数

此。

处

取

1

；

5=563.709

S=100×10=1000=244.768

热稳定满足要求。 综上 TMY-100×10母线满足要求。

4.1.7 6.3KV侧电力电缆的选择

电力电缆按下列条件选择于校验：

（1）发电机、变压器等重要负荷回路电缆应按经济电流密度选择并按最大长期工作电流校验。

（2）电缆允许电压损失校验。 （3）电缆热稳定校验。

4.1.7.1 发电机支路电力电缆的选择

（1）按经济电流密度选择 最大年利用小时数取

=5000h,查表得=1.5A/

==458.21A

458.21/1.5=305.47

选用ZLQ400型电力电缆 S=400(2)按最大长期工作电流校验

。

K （4—3）

此

处

电

力

电

缆

敷

设

方

式

为

空

气

中

单

根

敷

设

。

K=,=,为实际温度，此处取25℃，规定为

25℃，查手册得要求。

=65℃。==1，查手册得=540A, K=540A, 满足

（3）电压损失校验：

=173

L取 20M R=0.139 X=0.069 。 =173

0.02×(

)/=0.038%5%,满足要求。

L×(

)/

（4）热稳定校验： S＞

=5=563.709，按经济电流密度选择

为肌肤效应系

后一般热稳定都满足要求。为导体材料发热系数，此处取87.数此处取1。

按1号、2号机组容量（4000KW）计算，3号机组容量为2000KW，为统一规格，

其发电机出口支路也选择ZLQ400型电力电缆。因3号机组容量为1、2号机组容量的一半，所以各项要求一定满足要求，不再进行校验。

6.3KV母线至主变电力电缆以及6.3KV厂用变电力电缆选择于发电机出口支路选择过程相同，不再复述。

表4—5 6.3KV电力电缆选型汇总 参数 支路名称 发电机出口支路 6.3KV母线至主变线路 458.21 K S() 选型 400 400X3 16 ZLL400 ZLL400X3 ZLL16 540A 0.038 272.90 1145.53 1350A 0.09 272.90 6.3KV母线至厂用变线路 11.45 48 —— 9.3 4.2 35KV侧电气设备的选择 4.2.1 计算数据

工作电流选择按最严重的6.3KV发电机出口母线短路校验。根据短路电流计算成果汇总表，以d2点三相短路电流为计算条件。

\=6.916+6.327=13.243KA I?ich=17.60+17=34.60KA

最大工作电流：

Igmax?工作电压：

sG1.2.30.83Uj?1000035*0.8*3*1.05?206.196A

=6.3×(1+10%)=38.5KV

4.2.2 35KV断路器的选择

初步选择SW2系列户外交流高压少油断路器，该系列断路器供发电厂、变电所切换额定电流、短路故障和瞬间自动重合闸用。

选用SW2-35型断路器，校验该型断路器是否满足要求。 （1）电压校验：（2）电流校验：

≥

=38.5KV

≥Igmax=206.196A

≥=13.243KA

t≥

为短路假想时间，此处取5s。查手

（3）开断电流能力校验：（4）动稳定校验：（5）热稳定校验：

为厂家直接给出设备的热稳定电流允许时间，

册，该型断路器的4S热稳定电流为16.5KA t取4s。

=

5=563.70t=S

表4—6 SW2-35型断路器技术参数于计算参数比较

额 定 参 数 t

由表4—6可知，额定参数均大于计算参数，满足要求。

40.5kv 1000A 16.5KA 1000KA 1089·S 计 算 参 数 38.5KV 206.196A 13.24A 34.60KA 563.709·S S，

Igmax 4.2.3 35KV侧隔离开关的选择

选用GW-35D/630型户外隔离开关。 （1）电压校验：（2）电流校验：（3）动稳定校验：（4）热稳定校验：

t≥

=

=20, T=4s

满足要求。

表4—7 GW-35D/630型户外隔离开关技术参数与计算参数比较

t=

4=1600

5=563.70·S，

·S， t=3200

·S 故

t≥

≥

=38.5KV

≥Igmax=206.196A

额 定 参 数 t

40.5kv 630A 100KA 1600 计 算 参 数 38.5KV 206.196A 34.60KA 563.709 Igmax 由表4—7可知，技术参数均大于计算参数，满足要求。

4.2.4 35KV侧熔断器的选择 4.2.4.1 电压互感器熔断器的选择

（1）开断电流

应满足：

=13.243KA

（2）额定电压

应满足：

=35KV

故选用RW-35型户外跌落式高压熔断器，其技术参数为最大开 断容量400MVA.

=35KV，额定电流为100A ,

4.2.4.2 厂用变熔断器的选择

（1）开断电流

应满足：

=13.243KA

（2）额定电压

应满足：

=35KV

（3）熔体的额定电流应为回路负荷电流的1.5-2.5倍。 故选用RW-35型户外跌落式高压熔断器。

4.2.5 35KV侧避雷器的选择

根据额定电压等级选择用Y10W-42/126型无间隙氧化锌避雷器。 其技术参数如表4—8： 表4—8

名 称 额定电压 （KV） 持续运行电压有效值（KV） 参 数 42 35 雷电冲击波残压峰值不大于（KV）

126 4.2.6 35KV侧电流互感器和电压互感器的选择 4.2.6.1 电流互感器的选择

初步选用LZZBJ-35-250/5 0.2/10p型电流互感器。 （1）电压校验：（2）电流校验：=250A

=35KV

=206.196A

故选用LZZBJ-35-250/5 0.2/10p型电流互感器满足要求。电压互感器除按工作电压选择外，主要电气二次的要求选定，初步选定JDZXW-35,35000/单相浇注电压互感器。

,0.1/

, 0.1/

户外

4.2.7 35KV侧母线的选择

（1）按最大长期工作电流选择：

=206.196A,选用LGJ-95型钢芯铝绞线。

（2）按经济电流密度校验：

S= （4—5）

=206.196A,

取5000h,由经济电流密度查表得，J=1.15A/

，

S= =206.196/1.15=179.30

(3)热稳定校验：

S＞

为导体材料发热系数，此处取87.为肌肤效应系数此处取1。LGJ-95

型钢芯铝绞线在70℃下载流量为230A，80℃下载流量为272A，90℃下载流量为304A，均大于满足，热稳定要求。

第五章 厂用电设计

5.1 厂用电负荷的确定

在确定计算负荷时，应根据每个厂用电设备负荷性质于类别采用不同的计算方式。 （1）电动机负荷

电动机的计算负荷PMC确定如下：

PMC?pmn?MCOS?M （5—1）

P式中MN为电动机额定容量KW；?M为电动机效率； COS?M为电动机功率因数。

（2）照明负荷

对白炽灯或碘钨灯，其计算负荷的千伏安数等于照明装置容量的千瓦数，对日光灯及高压水银灯的计算负荷PJC为:

PJC?PJNCOS?J （5—2）

P式中，JN为日光灯及高压水银灯装置容量 COS?J为日光灯及高压水银灯功率因数，

一般取0.4-0.6

（3）电热负荷

电热计算负荷的千伏安数即为装置容量的千瓦数. （4）电焊机及电焊装置负荷

电焊机的计算负荷PCC确定如公式5—3:

PCC=Pcn?(KVA) （5—3） 式中， PCC 为电焊机的而定容量（KVA）；?为-暂载率。

（5）单相负荷

单相负荷接于相电压,三相基本对称时为：

P?3P(KVA)b31

式中，P为三相等效计算负荷，P为单相设备容量 (KVA)当三相负荷不平衡时,取最b31大负荷相的设备容量。

（6）厂用电总计算负荷Sbs可按公式5—4确定

S?K1Ka11KV?P(KVA)b bs （5—4）

P为 参加计算负荷统计的厂用电负荷的算术和KVA。K1为厂用电负荷的负荷率,考虑b厂用设备实际负荷与铭牌容量差别的系数,实际工程中可按全厂平均负荷率为 0.65-0.8进行计算。Ka11为 厂用电最大负荷的同时率,考虑各类设备负荷不是同时出现的系数,根据

统计资料,同时率可取 0.6-0.8。KV为 网络损失系数考虑厂用电网络功率损耗使计算负荷增大的系数.一般取1.05。

表5—1 厂用电负荷统计表 设备名称 型 号 台 数 容量（KW） 功率因数 桥吊 压滤机 油泵 高压空压机 低压空压机 离心泵 潜水泵 主厂房通风机 副厂房通风机 充电机 压油油泵 DSQ-40/5T LY-50 KCB-33.3 CZ-20/30 ZV0.6/7 ISW-5 QY-3.5 JQ41-4 JO31-4 JO62-4 J71-2 1 1 2 1 1 1 1 4 1 1 2 17.12 2.2 2.2 5.5 2.2 2.2 4 4 2.2 10 15 0.77 0.91 0.84 0.81 0.86 0.84 0.84 0.85 0.84 0.88 0.91 效 率 （%） 88.5 88 84 85 88 86 85 85 82 86.8 86 参加计算负荷容量 25.12 2.75 3.12 7.98 2.9 2.76 5.6 5.5 3.19 13.21 19.17

照明 15 12（按80%运行计算） 合 计 103.3 由表5—1统计得，最大厂用电负荷为103.3KW.

5.2 厂用变压器选择

5.2.1厂用变压器容量选择的原则：

（1）满足全厂最大负荷的需要。

（2）互为备用的厂用变压器，当一台机组退出运行时，另一台应满足全厂重要负荷短时运行的需要。

（3）保证需要自起动的电动机能自起动。

（4）由于其中一台厂用变压器同时为附近村庄供电，故容量另外计算。

5.2.2厂用变压器型号选择：

根据厂房布置及厂用电接线等具体情况确定选用干式变压器；为保证厂用电的可靠性，当线路发生故障或检修时能保证供电，采用两台厂用变，一台由6.3KV侧母线引入，容量为100KVA；另一台从35KV侧引入，容量选100KVA，互为暗备用。

选用S9-100/6.3型变压器接于6.3KV母线侧，选用S9-100/35型变压器接于35KV侧。

图5—1 厂用电接线图

5.2.3 厂用电接线图

5.2.4 厂用电引出方式

图5—2 厂用电引出图

本电站平时由一台厂用变压器担负全厂厂用电负荷，备用电源仅在事故或全厂停电时备用。接线图如图5—2所示。

5.2.5 厂用电供电接线方式

由本电站的特点选用单层辐射式接线，自厂用母线成辐射状直接供给厂用电负荷。接线可靠性高，任一回路出现故障不影响其它回路，接线图如图5—3所示。

图5—3 厂用电供电接线图

5.3 厂用电出线侧电气设备的选择 5.3.1 0.4KV母线的选择

按持续工作电流选择母线截面，选择LMY-40×4型号的母线。

5.3.2 厂用变压器出线侧电力电缆的选择

电缆型号选择：ZLL120-3×25。

5.3.3电流互感器的选择

（1）根据安装方式选择LQG-0.5

（2）额定二次电流；5A，准确等级为0.5级 （3）动稳定、热稳定满足要求。

5.3.4开关设备选择

（1）自动空气开关

型号为DW10-400/3作为短路、过载和失压保护，以及在正常条件下供线路的不频繁的接通和分和断的之用。

（2）刀开关

型号为HD13-400/31,带有中央正面杆杠操作机构及灭弧室开关。

第六章 厂房电气设备布置

6.1 电气设备布置的原则

（1）主接线决定配电装置布置的前提。一般应该按选定的主要设备和连接方式进行布置、对每一设备的相对位置，应尽可能与主接线图相对应。

（2）水电站的枢纽布置形式较多，各种型式的布置变化较大，如引水式、坝后式、河床式、地下式等都各有自己的布置特点，配电装置布置必须根据水电站的地形、地貌、地质条件，结合水工建筑物的特点，尽量不占或少占农田，因地制宜利用地形，使土建工程量少，总的造价经济合理、例如引水式或其它型式的水电站，厂房布置在岸边，地势不开阔的情况下，就要尽量在厂房近旁寻找地形地质条件较好的配电装置布置场地，同时采取措施力求减少开挖。

（3）配电装置的高压裸带电体应对运行、检修、维护等现场工作人员保持可靠的隔离、此外，还应顾及在装置发生爆炸、飞弧、火灾和浓烟等故障情况下，现场人员的安全。

（4）为了水电站的安全和经济运行，主、副厂房和主变压器、开关站的相互距离应尽量缩短，以便于正常维护和巡视并减少能耗，减少事故和故障几率、即使事故发生也能及时处理，不使事故扩大。

（5）主变压器和开关站的布置，必须考虑设备的搬运通道、消防通道，同时应符合防火规范的要求。

（6）主变压器和开关站的防洪标准应与主厂房一致、进厂道路高程应尽量高出尾水最高洪水位

（7）如果水电站系分期建设，应考虑分期过渡方案，以避免或减少施工设施的干扰、与电网和负荷相连的升压配电装置，有时要考虑其发展和扩建的可能性，预留必要备用间隔和容量，并方便后续工程的施工。

（8）妥善地完成保护接地、各种标志及信号等。

6.2 机组电气设备布置特点

本电站采用3台立式水轮机组。立式机组电站为了安装、运行和维护工作的需要，往往将主厂房分成两层，即发电机层和水轮机层。

发电机层上游侧一般布置调速器和机旁屏 （包括机组自动屏、励磁屏和测温屏）。调速器和机旁屏一般布置成:“T”形。厂房下游侧一般不布置设备,成为全厂主要通道_机旁屏前的过道宽度不小于 1.5m，背后通道宽度应不小于 0.8m,厂房下游主要通道宽度应不小于 1.2m。

水轮机层有发电机墩。机墩上一般布置引出线及其电流互感器和中性点电流互感器。紧靠机墩外缘在出线方向可布置机组电压互感器。引出线方向视发电机开关柜位置而定。引出线可以采用铝母线加保护网引至发电机开关柜,如布置有困难也可以采用电缆。水轮机层顶棚沿机旁屏下方,一般需吊装一排电缆架,作为敷设机组电缆之用。

中央控制室：开关室等直接生产作用的副厂房大多数与主厂房毗连，并结合成一个整体。位于发电机层高程的房间有，中央控制室。开关室等，位于水轮机层高程的房间有，电缆室、厂用变压器室、励磁变压器室等，有时也将机组电压互感器布置在这一层。为了满足运行巡视。事故处理及检修搬运的需要，主厂房应设置不少于两个楼梯，副厂房亦应在相应位置设置楼梯。

6.3 厂房布置

（1）主厂房布置：

本电站为采用3台立式机组，主厂房分四层，发电机层、水轮机层、蜗壳层、尾水层。 主厂房面积为350×100平方米，主场房内装有三块机旁屏，三块可控硅励磁屏，发电机及水轮机等，检修箱布置于检修间。

（2）副厂房布置

副厂房设在主厂房后侧，与主厂紧邻，副厂房设通讯室、中控室、6.3KV开关室和电气实验室。厂房发电机层布置图见附录。

6.4 户内配电装置布置 6.4.1．户内配电装置布置原则

（1）户内配电装置的最小安全净距是保证设备正常运行下的绝缘需要，也是保证运行工作人员安全的需要。有关带电部分至接地部分，不同相的带电部分，断路器与隔离开关的断口两面三刀侧带电之间，网状遮拦至带电部分之间等的最小安全净距要查相关设计规定。

（2）电气设备外绝缘休最低位距地小于2.3m时应装设遮拦。遮拦高度不小于1.7m。网孔不应大于40×40mm栅高度不应小于1.2m。

（3）通道是便于运行中的操作以及电气设备的检修搬运而设置的。各种通道可以兼用。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/92d7.html