电气电3.doc

1.1 电气1.1.1 接入电力系统9.2.1.1 电站概况本电站位于康定南部泸定县新兴乡境内的大渡河二级支流雅家埂河中游，装机容量20MW，保证出力(P=90%)4.48MW，多年平均发电量0.914亿kWh，年利用小时数4570h，属小（）型的高水头引水式电站。电站容量占系统容量的比重极小。9.2.1.2 出线电压和回路数按照电网规划，海子凼电站出线电压等级为110kV，出线一回向四川主网供电，接入点为赵家山电站110kV母线(有预留出线间隔)。接入系统地理接线图详见附图，图号：MY海子凼可研-52-1。1.1.2 电气主接线9.2.2.1电气主接线方案本电站装机两台，初选额定电压10.5kV，功率因数0.8。根据电站出线电压等级、回路数及机组台数、容量，用户对供电可靠性的要求，交通运输条件等因素拟定以下四个方案，电气主接线方案比较图见：MY海子凼可研-52-2。方案：二台发电机与一台25MVA，110/10.5kV双卷升压变压器组成扩大单元接线。110kV高压侧采用变压器-线路组接线。方案：二台发电机分别与二台12.5MVA，110/10.5kV双卷升压变压器组成两个单元接线，110kV高压侧采用单母线接线。方案：二台发电机分别与二台12.5MVA，110/10.5kV双卷升压变压器组成两个单元接线，110kV高压侧采用三角形接线。各电气主接线方案的技术经济比较如下：(1) 技术比较三个方案的技术优缺点如下：方案：发电机变压器扩大单元接线，110kV侧单母线接线。优点： 接线简洁，运行灵活、维护方便； 110kV设备数量少，布置简单，占地面积小； 任意一台机组停机不影响厂用电源供电；两台机组全部停机时仍可通过主变压器倒送厂用电； 继电保护简单； 投资最省。缺点： 变压器高压侧母线故障、检修时，必须全厂停机，因此供电连续性较方案差。 发电机电压只能获得一个厂用电电源，另外一个厂用电源需从地方电网取得。 主变压器运输重量比方案大。方案：发电机变压器单断路器接线，110kV侧为三角形接线。优点： 接线简明清晰，故障影响范围最小，供电可靠性高； 主变运输重量最轻； 继电保护简单； 可从本厂发电机电压取得两个厂用电电源，厂用电供电可靠性高；一台主变故障或检修时，另一台机组容量仍可送出，故障及检修影响范围小；缺点： 110kV设备数量较多，布置较方案复杂，占地面积较大； 两台主变压器需要的布置场地较大； 设备数量较多，投资较高； 母线检修或故障会造成全厂停电。方案：发电机变压器单元接线，110kV侧为三角形接线。优点： 接线较复杂，供电可靠性较高； 可从本厂发电机电压取得两个厂用电电源，厂用电供电可靠性高；一台主变故障或检修时，另一台机组容量仍可送出，故障及检修影响范围小；缺点： 110kV设备布置较前两个方案均复杂，占地面积较大，构架较多； 任何一组断路器检修都将开环运行，供电可靠性有所降低； 设备投资最多； 继电保护复杂；(2) 经济比较 三个方案的经济比较见表9-6。 电气主接线方案经济比较表表9-6 方 案 编 号项 目投资设 备 名 称计算单价(万元)数量总价(万元)数量总价(万元)数量总价(万元)三相变压器，SF9-12500/110kV1502台3002台300三相变压器，SF9-25000/110kV2101台210110kV断路器271台272台545台135110kV隔离开关41组43组128组32发电机电压设备(XGN2)6.511面71.512面7812面78合计312.5444545差额+0+131.5+232.5年 运 行 费 用变压器年电能损耗费用(0.26万元/万kWh)13.0111515年损耗费用差额+0+2+2年折旧费(10%)31.2544.454.5年折旧费差额+0+13.15+23.25年运行费用差额+0+15.15+25.25从上述技术经济比较分析，方案I具有投资省、年运行费用低等特点。方案投资高，110kV开关设备多、占用场地大；方案投资最高，经济性较差；从经济性及可靠性综合起来看，方案I较好，因此本设计阶段推荐方案I为电站主接线方案。初选的电气主接线见附图，图号：MY海子凼可研-52-3。9.2.2.2厂用电及首部的供电方式本电站装机容量为20MW，属小（）型水电站。根据电站装机规模以及负荷的重要性，本电站厂用电考虑三个独立电源，即一回引至发电机10KV母线，另一台柴油发电机备用，此外从摩西镇10kV线路上引接一回电源，该电源与地方电网连接，作为厂用电的备用电源。本电站为引水式,采用底格栏栅取水，首部负荷不大，但较为重要，因此设置两回独立电源：一回引自厂区12发电机10kV母线，一回引自10kV地区网络。(1) 厂区供电本电站厂用设备的额定电压等级均为0.4kV，负荷分布区域在0.4kV供电距离之内，因此厂用电采用0.4kV一级电压供电。在厂区设置二台厂用变压器（1TLA、2TLA）。二台厂用变压器分别由相互独立的二回电源供电：1TLA（10/0.4kV）引自#1#2发电机单元母线；2TLA（10/0.4kV）引自10kV地区网络。厂用0.4kV母线为单母线分段（和段），分别由1TLA和2TLA供电。正常运行时，机组自用电和公用电负荷由1TLA提供，2TLA与1TLA互为备用。每台变压器容量不小于厂区计算负荷的75%，根据厂用负荷的初步计算，二台变压器容量暂定为300kVA。厂用电接线见图：MY 海子凼可研-52-4。(2)首部引水设施供电首部负荷电压为380/220V，故首部负荷采用0.4kV一级电压供电。本电站首部设置二台变压器（1STLA、2STLA），二台变压器分别由二回独立电源供电：1STLA（10/0.4kV）电源来自#1#2发电机母线；2STLA（10/0.4kV）电源来自地区网络。坝区供电0.4kV母线采用单母线接线。1STLA为首部主供电源，2STLA为备用电源。每台变压器容量按100%负荷容量选择，根据负荷的初步计算，变压器容量暂定为160kVA。首部供电接线见图：MY 海子凼可研-52-4。(3)压力前池供电压力前池与厂区距离约600m，且功率不大，经计算可由厂区0.4kV系统供电。，由引自主厂房400V动力主盘上、段母线的的二回电源供电。1.1.3 短路电流计算及主要设备选择9.2.3.1短路电流计算系统归算到海子凼电站110kV母线上的系统阻抗值0.0828(基准容量100MVA，基准电压为平均电压)。电站主要设备参数如下：发电机：额定容量：10MW额定电压：10.5kV额定功率因数： 0.8（暂定）次暂态电抗（Xd”）： 0.241（暂定）主变压器： 额定容量：25MVA额定电压：1212x2.5%/10.5kV短路阻抗：10.5%（暂定）计算短路电流用系统单线图见图9.2-1；短路电流计算成果见表9.7。图9.1短路电流计算结果表表9.4短路点分支回路额定电流(kA)计算电抗t=0st=0.01st=1st=2st=4sich(kA)S(MVA)I(kA)I0.01(kA)I1(kA)I2(kA)I4(kA)d1110kVS0.5020.08286.066.066.066.066.0615.4531G2G0.3540.3071.321.2651.0451.051.0383.366合计7.387.3257.1057.117.09818.8191406d210.5kVS5.5000.4113.4113.4113.4113.4113.4134.201G1.940.2010.7210.066.916.556.2727.3362G1.941.521.3581.351.4551.4551.4553.46合计14.76814.7614.86514.86514.86564.996463.54d310.5kVS5.5000.4113.4113.4113.4113.4113.4134.201G1.940.2010.7210.066.916.556.2727.3362G1.941.521.3581.351.4551.4551.4553.46合计25.48824.8221.77521.41521.13564.996463.541.1.4 主要电气设备选择电站地处高海拔（厂房高程 2152.9m ），须选用高原型电器设备，发电机电压配电装置、主变压器高压套管等外绝缘水平均按所在地海拔高程修正，本着安全、可靠、经济、简便原则，参照类似规模电站，初步选择电气一次设备如下：（1）发电机型号 SF10000-8/260额定容量 10MW额定电流 687.32A额定电压 10.5kV额定功率因数 0.8 (暂定)额定转速 750r/min(2)主变压器主变压器选用自然油循环风冷户外型三相双绕组油浸升压变压器，主要参数如下：型号：SF10-25000/110额定容量：25000kVA额定电压比：1212x2.5%/10.5kV接线组别：Yn，d11冷却方式：ONAF(3) 110kV配电装置户外敞开式110kV配电装置有成熟而丰富的运行经验，根据本电站地形及地质特点，110kV配电装置采用敞开式电气设备技术可行、经济合理。因此，从节约投资出发，推荐采用110kV敞开式设备。根据电力部门对电力设备要求的少油化、无油化发展方向，本电站110kV断路器选用SF6型。断路器型号：LW36-126/1250(GY)额定频率：50HZ额定电流：1250A额定开断电流：31.5kA隔离开关型号： GW4-126DG/630(GY)额定电流：630A4S热稳定电流：20kA电流互感器经技术比较，选择电流互感器型号为：LB-110(GY)。电压互感器电压互感器选择TYD-110(GY)型。避雷器氧化锌避雷器具有保护性能好，结构简单、运行寿命长的优点，故选用Y10W5-100/260G氧化锌避雷器。 (4)发电机电压配电装置所有发电机断路器、厂用电和首部供电变压器的断路器，以及发电机端励磁设备等10kV配电装置均采用成套开关柜。发电机电压侧接线简单，回路数少，断路器可与其相应的设备一起检修，因此开关柜不采用手车式，而采用固定式。本电站发电机至主变低压侧采用共箱母线连接，额定电流1000A/2000A。选用可靠性高、运行维护方便和易于安装的共箱母线，型号为：GXFM-10.5/1000和GXFM-10.5/2000。 (5)厂用变压器均采用三相双卷环氧树脂浇注干式变压器，以降低火灾的危险。主要技术参数如下：型号：SCB9-500/10额定容量 500kVA电压比：10.522.5%/0.4kV阻抗电压： 4%接线组别： D，yn11数量： 两台1.1.5 过电压保护及接地9.2.4.1 过电压保护本电站的防直击雷保护和雷电侵入波保护分别采取以下措施：升压站装设独立避雷针作为电站防直击雷保护，避雷针独立架设。主、副厂房屋顶设置环形避雷带，并引下与厂房的地网相连。雷电侵入波保护采用在110kV线路侧上和母线上各配置一组氧化锌避雷器保护全部高压设备和主变压器。主变压器中性点装设一组氧化锌避雷器。真空断路器操作过电压