电工原理与电气设备

1、电工原理与电气设备第1页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五水电站设备组成： (1) 水流系统 (2) 电流系统 (3) 电气控制设备系统 (4) 机械控制设备系统 (5) 辅助设备系统 第三节 水电站电气设备的布置一、水电站电气设备的总体布置 第2页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五 水电站主副厂房水电站电气设备总体布置的任务电流系统: (1) 主厂房 (2) 副厂房 (3) 中央控制室 (4) 主变压器 (5) 开关站第3页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五水电站电气总体布置原则：缩短发电机、配电装置、主变压器和开关站之间的连接线，

2、尤其要尽量缩短母线长度。主变压器、开关站的进出线方便，尽量减少电气设备连线与水力机械设备及管路的交叉和干扰。满足配电设备的电气安全间距要求，以及电气设备在厂内吊装、搬运要求。中央控制室尽量靠近各台发电机组，主变尽量靠近厂房并与安装场同高程。结合枢纽布置、厂房型式、厂区地形地质条件，因地制宜布置，紧凑合理，尽量节约用地。远近期结合，留有发展余地。符合防火规定，预防火灾和爆炸事故。第4页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五1、坝式水电站（1）坝后式水电站 布置在重力坝（拱坝）非溢流坝段、与坝体衔接的厂房，一般为中高水头水电站。 适用条件：坝址河谷较宽，河谷中布置溢流坝外还可布置非

3、溢流坝时，常采用这种厂房。 典型电站： 丹江口、三峡、新丰江三门峡、盐锅峡、丰满、东江 、李家峡、龙羊峡 三门峡坝后式水电站东江坝后式水电站第5页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五典型布置一：主变在上游侧第6页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五布置一：主变在上游侧三峡水电站横断面图GIS室第7页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五三峡水电站第8页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五典型布置二： 主变在下游侧丹江口水电站厂房横断面图第9页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五（2）溢流式厂房 厂房布置在溢

4、流坝后，洪水通过厂房顶下泄。电气布置特点： a) 厂坝之间留有较大空间，常布置副厂房。 b) 尾水平台不宜设副厂房。 c) 主厂房内除布置主机及必要的附属设备并留有主通道外，尽量不布置辅助设备和电气设备。开关站第10页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五新安江水电站第11页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五乌江渡挑越式厂房示意图（3）挑越式厂房 有的电站为了避免在厂顶泄流，将厂顶布置在溢流坝的挑流鼻坎高程以下，这种厂房又可称为挑越式厂房。 优点：避免高速水流对厂房顶的直接威胁(共振、空蚀)，单宽流量越大，优点越突出。 缺点：挑流水舌落点离厂房较近。 小流量

5、时存在水舌撞击厂房问题。 典型： 乌江渡水电站 漫湾水电站第12页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五 乌江渡水电站厂房布置第13页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五（4）坝内式厂房 厂房布置在坝体空腔内。第14页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五220V变压器第15页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五凤滩水电站第16页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五2、河床式厂房 厂房与挡水建筑物一起座落在河床，成为挡水前沿的一部分，厂、坝在结构上合为一体。代表： 葛洲坝水电站 青铜峡水电站 尼尔基水电站 第

6、17页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五河床式水电站电气设备典型布置第18页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五第19页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五葛洲坝二江电厂第20页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五青铜峡水电站第21页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五青铜峡水电站第22页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五3、 引水式厂房 特点：厂房远离挡水建筑物，发电用水来自较长的引水道，水头由引水道形成;厂房平行河岸，尾水出流垂直河道。 适用条件：河道天然坡降较陡（1以上） 存在

7、U形或S形大河弯裁弯取直 相邻两条河流高程相差大（1）无压引水式水电站第23页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五（2）有压引水式水电站代表：隔河沿、天生桥一级、二级、密云水库水电站第24页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五 电站由首部枢纽、引水系统、发电厂房、开关站等组成，为一大型引水式水电工程，装机容量622万KW。 大坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高60.7m，坝长471m。水库正常蓄水位645m，设计洪水位649.93m，死水位637m。在正常水位下相应库容2600万m3，为一日调节水库。第25页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五

8、第26页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五4、地下式厂房 把水电站厂房等主要建筑物布置在开挖的山岩洞室之中厂房称为地下厂房。 代表：溪洛渡、糯扎渡、龙滩、小浪底、锦屏一级、 白山、拉西瓦、鲁布革水电站、 十三陵、天荒坪抽水蓄能电站 主厂房主变洞副厂房开关站尾水调压室副厂房开关站第27页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五溪洛渡水电站枢纽总体布置第28页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五溪洛渡水电站厂房剖面图第29页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五小浪底水电站第30页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星

9、期五第31页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五小浪底地下厂房第32页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五天荒坪水电站地下厂房第33页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五拉西瓦水电站地下厂房第34页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五二、副厂房电气设备的布置（1）中央控制室 中控室的位置要便于电站的控制、监视并迅速消除故障，电缆长度尽量短，一般布置在发电机层的中部。 （2）集缆室 布置在中控室和继电保护盘室下层，面积等于或稍小于中央控制室。室内只有电缆和电缆吊架，布置简单。 （3）继电保护盘室 其任务是在系统中任何地方发生

10、故障时自动断开，以保护其它电器设备不被损害。一般布置在中控室附近。 （4）发电机电压配电装置室(低压开关室) 主要布置发电机电压母线和电压断路器等设备，布置在主变压器与发电机之间，与发电机层同高程。 （5）通讯室及远动装置室 房间要毗邻于中控室且同一高程。要求防尘防震，避免过大的噪声，在其屋顶或附近设无线或微波发射塔。第35页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五（6）直流设备室 蓄电池室、充电机室等，一般布置在副厂房一端，并靠近用电设备，以缩短直流配电盘的电缆长度。（7）厂用电设备室 厂用变压器可布置在厂外主变压器旁；也可布置在厂内，尽可能靠近开关室，以缩短连接母线的长度。（

11、8）母线廊道、母线室或母线竖井 母线廊道布置在发电机出线方向的一侧，并靠近主变、厂变的位置，面积要满足安装、维修的要求。（9）各种试验室和车间 电气试验室布置在中控室附近，要求通风、防尘、防潮，不宜布置在尾水管上部；电工修理间、电气工具间布置在靠近发电机层交通方便处。（10）办公室及生活用房 值班室和调度室一般与中控室邻近，并与主厂房联系快捷、方便。第36页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五三、主变压器主变压器场的布置原则： (1) 尽量靠近厂房，以缩短母线长度，减小电能损失和故障机会； (2) 尽量与安装间在同一高程，便于主变压器的运输、安装、检修； (3) 高压侧出线要

12、方便，且变压器之间要留必要空间。 (4) 高程应高于下游最高洪水位，且四周设置排水沟。典型布置： 坝后式电站：主厂房上游侧或下游侧。 河床式电站：尾水平台。 引水式电站：主厂房上游侧或主厂房一端。 地下式电站：主厂房洞室下游侧专门的变压器洞。第37页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五四、高压开关站 高压开关站布置各种高压配电装置和保护设备，其布置原则为： (1)高压进出线及低压控制电缆安排方便而且短，出线要避免交叉跨越水跃区、挑流区等； (2)场地布置整齐、清晰、紧凑，便于设备运输、维护、巡视和检修； (3)地基及边坡要稳定； (4)土建结构经济合理，符合防火保安等要求。葛洲坝二江电厂220KV开关站第38页，共40页，2022年，5月20日，23点9分，星期五高压开关站布置： (1)坝后式及河床式厂房开关站一般可布置在坝后或坝坡上，也可设在电站厂房