第一篇：課程設(shè)計4：110kV變電站電氣主接線及配電裝置平面布置圖的設(shè)計

電氣工程及其自動化專業(yè)

電力系統(tǒng)方向課程設(shè)計任務(wù)書和指導(dǎo)書

題目： 110kV變電站電氣主接線及配電裝置平面布置圖的設(shè)計

指導(dǎo)教師：江靜

電氣主接線及配電裝置平面布置圖課程設(shè)計任務(wù)書 題目： 110kV變電站電氣主接線及配電裝置

平面布置圖的設(shè)計

一、課程設(shè)計的目的要求

使學(xué)生鞏固和應(yīng)用所學(xué)知識，初步掌握部分工程設(shè)計基本方法及基本技能。

二、題目：

110kV變電所電氣主接線設(shè)計

三、已知資料

為滿足經(jīng)濟發(fā)展的需要，根據(jù)有關(guān)單位的決定新建1座降壓變電氣。原始資料： 1變電所的建設(shè)規(guī)模 ⑴類型：降壓變電氣

⑵最終容量和臺數(shù)：2×31500kVA：年利用小時數(shù)：4000h。2電力系統(tǒng)與本所連接情況

⑴該變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用：一般性終端變電所；

⑵該變電所聯(lián)入系統(tǒng)的電壓等級為110kV，出線回路數(shù)2回，分別為18公里與電力系統(tǒng)相連;25公里與裝機容量為100MW的水電站相連。⑶電力系統(tǒng)出口短路容量：2800 MVA；

3、電力負荷水平

⑴高壓10 kV負荷24回出線，最大輸送2MW，COSΦ＝0.8，各回出線的最小負荷按最大負荷的70％計算，負荷同時率取0.8，COSΦ＝0.85，Tmax＝4200小時/年； ⑵24回中含預(yù)留2回備用； ⑶所用電率1％

4、環(huán)境條件

該所位于某鄉(xiāng)鎮(zhèn)，有公路可達，海拔高度為86米，土壤電阻系數(shù)Р＝2.5×104Ω.cm，土壤地下0.8米處溫度20℃；該地區(qū)年最高溫度40℃，年最低溫度－10℃，最熱月7月份其最高氣溫月平均34.0℃，最冷月1月份，其最低氣溫月平均值為1℃；年雷暴日數(shù)為58.2天。

四、設(shè)計內(nèi)容

1、設(shè)計主接線方案

⑴確定主變臺數(shù)、容量和型式

⑵接線方案的技術(shù)、經(jīng)濟比較，確定最佳方案 ⑶確定所用變臺數(shù)及其備用方式。

2、計算短路電流

3、選擇電氣設(shè)備

4、繪制主接線圖

5、繪制屋內(nèi)配電裝置圖

6、繪制屋外配電裝置平斷面圖

五、設(shè)計成果要求

1、設(shè)計說明書1份 編寫任務(wù)及原始資料 ⑴編寫任務(wù)及原始資料

⑵確定主變壓器臺數(shù)、容量和型式 ⑶確定主接線方案（列表比較）

⑷計算短路電流（包括計算條件、計算過程、計算成果）⑸選擇高壓電氣設(shè)備（包括初選和校驗，并列出設(shè)備清單）。

2、變電站電氣主接線圖1份

采用75×50 cm方格紙，圖形符號必須按國家標準符號繪制，并有圖框和標簽框，字體采用仿宋體字，用鉛筆繪圖和書寫。接線按單線圖繪制，僅在局部設(shè)備配置不對稱處繪制三線圖，零線繪成虛線。在主母線位置上注明配電裝置的額定電壓等級，在相應(yīng)的方框圖上標明設(shè)備的型號、規(guī)范。

3、屋內(nèi)10kV配電裝置圖1份

采用75×50 cm方格紙，圖形符號必須按國家標準符號繪制，并有圖框和標簽框，字體采用仿宋體字，用鉛筆繪圖和書寫。該圖應(yīng)能顯示開關(guān)柜的排列順序、各柜的接線方案編號、柜內(nèi)的一次設(shè)備內(nèi)容（數(shù)量的規(guī)格）及其連接，設(shè)備在柜內(nèi)的大致部位，以及走廊的大致走向等。

4、屋外110kV配電裝置平斷面圖1份

采用75×50 cm方格紙，圖形符號必須按國家標準符號繪制，并有圖框和標簽框，字體采用仿宋體字，用鉛筆繪圖和書寫。該圖應(yīng)能顯示各主要設(shè)備的布置位置及走廊的大致走向等。

5、編制設(shè)計說明書及計算書 六、日程安排

第一天：布置任務(wù)、介紹電氣設(shè)備選擇 第二天：電氣主接線最佳方案的確定 第三天：短路電流計算

第四、五天：電氣設(shè)備選擇 第六天：繪制電氣主接線圖

第七天：繪制10kV配電裝置訂貨圖

第八天：繪制110kV配電裝置平面布置圖 第九天：繪制110kV戶外配電裝置斷面圖 第十天：整理設(shè)計說明書、考核 電氣主接線及配電裝置平面布置圖課程設(shè)計指導(dǎo)書

第一節(jié)

一、主接線方案設(shè)計所需原始資料

設(shè)計主接線方案時，首先需要了解原始資料：

（一）水能資料

包括水電站的裝機臺數(shù)和容量，年裝機利用小時數(shù)、調(diào)節(jié)性能、開發(fā) 形式等。

（二）電力系統(tǒng)資料

1．水電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用； 2．電力系統(tǒng)的情況和參數(shù)； 3．與電力系統(tǒng)的耦合方式；

4．負荷的性質(zhì)、重要程度、供電容量和輸電距離； 5．廠用電的情況；

（三）氣象情況

包括選擇電氣設(shè)備所需的各種溫度等大氣條件等

（四）其它有關(guān)資料

包括配電裝置型式，各主要設(shè)備的保護方式等。

二、主變壓器型式、臺數(shù)和容量的確定

三、電氣主接線方案的確定

（一）電氣主接線的基本形式

（二）電氣主接線方案的技術(shù)比較

根據(jù)任務(wù)書所列的已知資料，先擬出幾個可能的電氣主接線方案，先進行粗略的技術(shù)比較，篩選出2~3個滿足供電可靠性和電能質(zhì)量等要求的接線方案。最后進一步進行較詳細的技術(shù)比較，確定出最佳方案。

技術(shù)比較一般從以下幾個方面論證，分析其優(yōu)缺點：

1．技術(shù)上的選擇與靈活性； 2．供電的可靠性； 3．運行的安全性；

4．維護、檢修方便以及布置的合理性；

5．繼電保護的簡化、適應(yīng)運行人員的技術(shù)水平；

6．電氣設(shè)備的制造問題、就地取材問題、占地面積問題等。

四、廠用電器

（一）廠用變壓器的臺數(shù)和容量

1．臺數(shù)：有地區(qū)外來電源作備用或裝機容量較小時，可采用一臺，否則骨干電站應(yīng)考慮兩臺；

2．備用方式：采用暗備用方式，若采用油浸式變壓器，每臺容量按70%

電氣主接線方案設(shè)計 計算容量選擇；若采用干式變壓器，則每臺容量按100%計算容量選擇。

（二）廠用電源的引接原則

1．有母線的電氣主接線，從電壓等級較低的母線上引接廠用電源； 2．無母線的電氣主接線，可從發(fā)電機——變壓器之間分支上引接廠用電源。

（三）廠用電母線的接線方式

按廠用變臺數(shù)進行分段或不分段，但必須裝設(shè)備用電源自動投入裝置（BZT）。

第二節(jié)

短路電流計算及電氣設(shè)備選擇

一、電氣設(shè)備的配置：

（一）開關(guān)電器的配置原則

每一回路須有操作電器、保護和隔離電器。

根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求及已知資料，在選定的電氣主接線方案草圖上配置開關(guān)電器時應(yīng)考慮以下問題：

1．35KV屋外配電裝置管理開關(guān)帶接地刀閘問題

根據(jù)不同電氣主接線具體情況需要，從檢修、試驗的安全角度出發(fā)，在隔離開關(guān)，在隔離開關(guān)的一側(cè)或雙側(cè)裝設(shè)接地刀閘。

2．接在主母線上的閥型避雷器與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)。3．廠用變壓器高壓側(cè)一般采用熔斷器作為操作、保護電器。

（二）互感器的配置

互感器的配置應(yīng)充分滿足保護及自動裝置、測量、同期以及絕緣監(jiān)察的 需要。

（三）其它

1．設(shè)備之間的連接方式

一般采用母線連接，當布置有困難時采用電力電纜連接。2．防雷保護即侵入波過電壓的保護 3．通訊問題

二、短路計算條件

在短路電流計算之前，應(yīng)先確定短路計算條件，包括以下內(nèi)容： 1．計算電路圖的確定

（1）系統(tǒng)容量及電抗的確定（已知系統(tǒng)部分參數(shù)時）；（2）最大運行方式的確定；（3）短路計算點的確定。2．短路計算時間的確定

三、短路電流的計算

1．根據(jù)電氣設(shè)備選擇的需要，短路電流應(yīng)計算下列參數(shù)：

I‘’、Izt、Izt/

2、ich和 Ich

。2．短路電流計算步驟：

（1）選取基準Sj，Uj=Up，計算各元件電抗標么值，并繪制等值電路圖

（2）網(wǎng)絡(luò)化簡，求各電源到短路點的綜合電抗（3）短路電流計算

四、電氣設(shè)備選擇

主要選擇下列設(shè)備：各電壓級匯流主母線、斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器、互感器、電力電纜、回路載流導(dǎo)體及絕緣子等。并對所選設(shè)備進行校驗。

第三節(jié)

安裝接線圖

安裝接線圖是二次接線的主要施工圖，也是提供廠家制造屏和柜的圖紙。施工圖經(jīng)過施工和運行檢修并修正后，就成為對二次回路進行維護、試驗和檢修的基本圖紙。

安裝接線圖一般包括屏面布置圖、端子排圖、屏背面接線圖三種。本設(shè)計是要求根據(jù)已知的二次原理展開圖及所選用的設(shè)備，設(shè)計相應(yīng)的屏內(nèi)設(shè)備的屏面布置圖，然后再由原理展開圖及屏面布置圖，設(shè)計出端子排圖。最后根據(jù)以上三種圖紙設(shè)計屏背面接線圖。

一、屏面布置圖

屏面布置圖是加工、制造屏、臺、盤和安裝屏、臺、盤上設(shè)備的依據(jù)。屏、臺、盤上各設(shè)備的排列、布置系根據(jù)運行操作的合理性并適當考慮到維護和施工的方便而決定的，必須按照設(shè)備尺寸和設(shè)備之間的距離及一定的比例進行繪制。

二、端子排圖

端子排圖是表示屏、臺、盤內(nèi)需要裝設(shè)端子排的數(shù)目、型式、排列順序、位置，以及它與屏臺排上設(shè)備和屏、臺、盤外設(shè)備連接情況的圖紙。

端子排土實際是屏背面接線圖的一個組成部分，它主要是表示屏內(nèi)設(shè)備與屏外設(shè)備的連接（電纜）情況。

三、屏背面接線圖

屏背面接線圖是以屏面接線圖為基礎(chǔ)，并以原理接線圖為依據(jù)而繪制的接線圖，它標明了屏上各個設(shè)備引出端子之間的連接情況，以及設(shè)備與端子之間的連接情況，它是一種指導(dǎo)屏上配線的圖紙。

為了配線工作及識圖的方便，在這種接線圖中，對各設(shè)備和端子排一般都增加了一種采用“相對編號法”進行的編號，用以說明這些設(shè)備相互連接的關(guān)系。例如，甲接線柱上標了乙接線柱的編號，乙接線柱上標上甲接線柱的編號，這表明甲和乙兩接線柱之間應(yīng)連接起來。

第四節(jié)

配電裝置布置圖

配電裝置是電氣一次接線的工程實施，是發(fā)電廠及變電站的重要組成部分。它是按電氣主接線的要求，由開關(guān)電器、載流導(dǎo)體和必要的輔助設(shè)備所組成的電工建筑物，在正常情況下用來接受和分配電能；發(fā)生事故時能迅速切斷故障部分，以恢復(fù)非故障部分的正常工作。

一、繪制屋內(nèi)配電裝置訂貨圖

屋內(nèi)配電裝置訂貨圖是廠家根圖形進設(shè)計、訂貨、安裝的重要資料，廠家將根據(jù)訂貨圖進行具體的配料。

二、屋內(nèi)配電裝置布置圖

將屋內(nèi)配電裝置如成套開關(guān)柜合理地布置的屋內(nèi)。

三、屋外配電裝置平、斷面圖

將屋外配電裝置布置合理在屋外的場地進行布置，即應(yīng)滿足對安全距離的要求，又應(yīng)節(jié)約用地。

第五節(jié)

設(shè)計成果

一、繪制水電站電氣主接線圖

1．采用75×50cm方格紙，圖形符號必須按國家新標準符號繪制，并有圖框和標題欄，字體應(yīng)采用仿宋體字，用鉛筆繪圖和書寫。2．接線按單線圖繪制，僅在局部設(shè)備配置不對稱處繪制三線圖，零線繪成虛線。

3．在主母線位置上注明配電裝置的額定電壓等級，在相應(yīng)的方框圖上表明設(shè)備的型號、規(guī)格。

二、繪制屋內(nèi)配電裝置配置圖

1．采用50×375cm方格紙繪制。

2．設(shè)備的型號、規(guī)格和數(shù)量采用列表的形式。

三、繪制35kV屋外配電裝置平斷面圖

1．兩張圖分別采用75×50cm和75×50cm圖紙繪制。

2．屋外配電裝置布置圖應(yīng)按與實際尺寸成比例畫出，要求布置協(xié)調(diào)對稱、美觀。各元件的型號規(guī)格必須列在設(shè)備表中。

四、繪制設(shè)計說明書

1．任務(wù)及原始資料。

2．主變臺數(shù)、容量及型式的確定（需論證）。3．主接線方案的確定（列表比較）。

4．短路電流計算（包括計算條件即計算電路圖確定說明，計算過程和結(jié)果表）。

5．電氣設(shè)備的選擇。6．主要一次設(shè)備清單（包括設(shè)備名稱、型號、規(guī)格、單位和數(shù)量等）。

7．其他需要說明的內(nèi)容。

第二篇：110kV變電站電氣安裝工程施工現(xiàn)場平面布置圖

110kV××變二期變電所變電工程施工組織措施設(shè)計

110kV變電站二期電氣安裝工程

施工現(xiàn)場平面布置圖 110kV××變二期變電所變電工程施工組織措施設(shè)計

其中：☆代表消防器材，代表道路。2#接地變1#接地變2#電容器4#電容器項目部材料間控制室10kV開關(guān)室材料室大門2#主變1#主變運行區(qū)運行區(qū)110kV擴建區(qū)域由此進入 110kV××變二期變電所變電工程施工組織措施設(shè)計

布置說明: 1）租用××變二期附近民房一幢，作為食堂、衛(wèi)生間等用。

2）在﹟2主變西側(cè)位置邊放置材料庫、工具間、臨時加工間等。移動集裝箱作為項目部辦公場所和現(xiàn)場會議室，配置適當?shù)霓k公設(shè)備，掛設(shè)相關(guān)圖表及有關(guān)簿冊。

3）在110kV場地西側(cè)設(shè)置110kV設(shè)備堆放區(qū)，在1０kV電容器組邊設(shè)置10kV電容器及接地變材料堆放區(qū)。

4）消防設(shè)施：

借用變電所及項目部自己配置干粉滅火器，供場地、控制室、10kV配電室、油務(wù)區(qū)、電纜層、倉庫、危險品庫等處使用。

消防設(shè)施實行定置管理，臨時施工需要另行配置移動消防滅火器。5）提前布置好安全及宣傳標牌，力求井然有序。項目部繪制好現(xiàn)場平面布置圖，實行定置管理。

3.2 施工現(xiàn)場臨時用電、臨時用水借用原變電所內(nèi)的電源及用水。

第三篇：淺析小型水電站電氣主接線的設(shè)計型式

淺析小型水電站電氣主接線的設(shè)計型式

摘 要：主接線是每個電站設(shè)計的重要組成部分，本文主要根據(jù)小型水電站電氣主接線設(shè)計的特點、電氣主接線的主要形式，對小型水電站電氣主接線的接線方式進行簡單分析。

關(guān)鍵詞：小型水電站 電氣主接線 接線方式

一、小型水電站電氣主接線設(shè)計的特點

電氣主接線是水電站電氣設(shè)計的中心環(huán)節(jié)，它與電力系統(tǒng)、電站規(guī)模、樞紐布置、地形條件、動能參數(shù)及電站運行方式等因素密切相關(guān)，而且對電氣設(shè)備布置、設(shè)備選擇、繼電保護和控制方式都有較大的影響。電氣主接線設(shè)計的合理與否關(guān)系到電站長期安全、可靠、經(jīng)濟運行，因此電氣主接線的設(shè)計是水電站總體設(shè)計的一個重要組成部分。

小型水電站電氣主接線設(shè)計的特點是：水電站接入系統(tǒng)接線較為簡單、回路數(shù)較少，電壓等級一般為35KV、10KV，極少數(shù)為110KV，離負荷中心較近。電氣主接線一般比較簡單明了，容易實現(xiàn)自動化。

二、小型水電站電氣主接線的主要形式

2.1 發(fā)電機電壓接線與發(fā)電機——變壓器的組合方式

一般小型水電站的主變壓器數(shù)量多為一臺，有的采用二臺，因此，發(fā)電機電壓側(cè) 接線較為簡單，常分為三種形式： 2.1.1單母線與單母線分段接線

這種接線方式簡單明顯，運行方便，配電裝置投資少，便于擴建，并且可采用成套配電裝置，簡化電氣布；由于接線清晰，對應(yīng)性強，各操作單元之間互不影響，易于實現(xiàn)自動化，適用于裝機容量小，對供電可靠性要求不高的水電站。

單母線接線在母線檢修或故障時，將造成全廠停機。因此，有的電站采用單母線分段的接線方式，可靠性比單母線高，當一段母線檢修或故障時，能保持另一段母線的發(fā)電機向系統(tǒng)供電，但是單母線分段接線方式的繼電保護較為復(fù)雜。2.1.2 單元接線方式

發(fā)電機和主變器容量相匹配（有時容量相同），接線最清晰，故障影響范圍最小，運行可靠、—1— 靈活、電氣布置和繼電保護均較簡單。但主變壓器和高壓斷器的數(shù)量比單母線多，投資大。在我區(qū)水電站主接中有極少數(shù)電站采用。2.1.3 擴大單元接線

小型水電站，尤其是容量較小的電站，若有二臺發(fā)電機，往往優(yōu)先采用擴大單元接線方式，只有1臺主變壓器。該接線方式在我區(qū)水電站得到廣泛應(yīng)用。擴大單元接線與單元接線相比較，能減少主變壓器及其相應(yīng)的高壓設(shè)備，可簡化電氣布置。但是，若主變壓器故障或檢查時，會迫使二臺機組容量不能送出。2.2 升高電壓側(cè)的接線方式

小型水電站一般采用兩繞組變壓器，即高壓側(cè)只有一種電壓等級，有的水電站經(jīng)過論證后也可采用三繞組變壓器；即出現(xiàn)兩種電壓等級。小型水電站升高電壓側(cè)接線方式一般有以下四種： 2.2.1 變壓器——線路組接線

此種接線最為簡單、設(shè)備最少，布置簡單，占地面積小，繼電保護簡單，但在主變壓器、線路發(fā)生故障或檢修時均停止向電網(wǎng)送電。2.2.2 單母線與單母線分段接線

這種接線在小型水電站較為常見。單母線接線的變壓器、線路各自有自己的斷路器，互不影響，繼電保護簡單，便于實現(xiàn)自動化、遠動化；電氣布置簡單，擴建方便。但若線路斷路器檢修或故障需停電、母線故障或檢修，全廠停電。為了克服這個缺點，可采用單母線分段接線。

對單母線或單母線分段接線，若要求提高可靠性、可增加旁路母線或旁路隔離開關(guān)，使線路側(cè)斷路器，檢修時不影響停電。2.2.3 橋形接線

橋形接線適用于“兩進兩出”的水電站，在小型水電站電氣主接線設(shè)計中，經(jīng)常與單母線或單母線分段接線相比較。當兩回線路有較大穿越功率時，若采用單母線接線方式，穿越功率必須經(jīng)過兩個斷路器，而且單母線故障時，水電站全部容量不能送出，因此往往優(yōu)先考慮采用穿越功率只經(jīng)過一個斷路器的外橋接線方式。

外橋接線適用于年利用小時數(shù)較低，擔任調(diào)峰、變壓器切合頻繁，或線路較短、故障較少的電站。當有穿越動率時，采用外橋接線比內(nèi)橋接線較為有利。而內(nèi)橋接線適用于電站年利用小時數(shù)較高，主變壓器不經(jīng)常切換或線路較長，故障率較高的電站。

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三、電氣主接線的實質(zhì)

小型水電站是指電站裝機容量為：25000KW以下，機組容量為10000KW以下，出線電壓不超過35KV的電站。促成小型水電站電氣主接線的基本制約條件如下： 3.1 升壓側(cè)的制約條件

由于小型水電站裝機容量小于25000KW，大多是無調(diào)節(jié)能力的季節(jié)性電站，及使有水庫調(diào)節(jié)其能力也有限；一般來說，小型水電站升高電壓側(cè)常采用單母線接方式，不僅可以滿足可靠性要求，也便于分期過渡，只有當用電負荷提出更高的要求或其它原因才有可能采用單母線分段的接線方式；當只有一臺變壓器及一條高壓出線時采用變壓器——線路組；橋型接線由于繼電保護較復(fù)雜，采用很少，只有地方電網(wǎng)已形成環(huán)網(wǎng)，有穿越功率通過時又是“二進二出”的格局，才有必要考慮橋型接線。

3.2 發(fā)電機電壓側(cè)的制約因素

小型水電站的機組臺數(shù)一般都在四臺以下，應(yīng)充分考慮地方電網(wǎng)運行方式對電站停機的要求及水能參數(shù)對電站開機臺數(shù)的制約因素。

小型水電站采用單母線或單母線分段接線方式時，發(fā)電機電壓側(cè)的短路電流值及相應(yīng)的發(fā)電機開關(guān)的參數(shù)成為制約條件；但也有對具備四臺機組二個擴大單元及二臺主變的小型水電站，在發(fā)電機電壓側(cè)二個擴大單元之間以隔離開關(guān)聯(lián)結(jié)，正常時斷開運行，當變壓器故障檢修一臺時方接通，對運行方式有一定的靈活性。

單獨單元接線，一般多用于一～三臺機組的小型水電站，便于過渡，結(jié)線及繼電保護簡單，但高壓側(cè)設(shè)備較多，占地面積較大。

擴大單元接線，一般多用于二臺機組的小型水電站，即二臺機組可采用一個擴大單元，四臺機組采用二個擴大單元，三臺機組采用一個擴大單元和一個獨立單元的組合。3.3 梯網(wǎng)接線

我區(qū)小型水電站建設(shè)從建國以來走過從無到有，不斷壯大，梯級滾動開發(fā)的歷程。因而梯級開發(fā)小型水電站不斷增多，在構(gòu)思梯網(wǎng)接線時，除了遵循小型水電站接線定型化的原則外，還應(yīng)充分考慮到梯級各電站不僅有水的聯(lián)系，還有電的聯(lián)系，各個梯級電站往往以聯(lián)絡(luò)線集中到某個梯級電站向主網(wǎng)送電，個別電站送電電壓也發(fā)展到110KV級，同時在梯級開發(fā)中，各梯級電站不是一次同時建成，有一個分期過渡的問題，這些因素均應(yīng)在梯網(wǎng)接線中統(tǒng)一考慮。

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四、結(jié)語

電氣主接線是小型水電站電氣設(shè)計的中心環(huán)節(jié)，必須研究小型水電站的特點，總結(jié)設(shè)計和運行的經(jīng)驗教訓(xùn)，正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，在滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三項基本要求的基礎(chǔ)上，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，合理地確定電氣主接線方案。設(shè)計者應(yīng)根據(jù)水能設(shè)計參數(shù)、機組臺數(shù)、出線電壓及出線回路數(shù)等，確定主接線方案；再進行全面的技術(shù)經(jīng)濟比較，推薦技術(shù)上可靠、經(jīng)濟上合理的方案，力求電站電氣主接線的簡單、靈活、可靠、投資省，有發(fā)展余地。

參考文獻：

（1）小型水電站機電手冊（電氣一次）水利電力出版社（2）農(nóng)村電氣規(guī)劃指南 水利電力出版社（3）小型水電站（電氣一次）水利電力出版社

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第四篇：水電站電氣主接線優(yōu)化設(shè)計研究論文

摘要：水電站電氣主接線設(shè)計合理與否直接影響到電力系統(tǒng)、水電站等安全運行。以某水電站為研究對象，設(shè)計了單母線接線、擴大單元接線等幾種形式，通過對比其經(jīng)濟性、靈活性和可靠性，獲得該電站最優(yōu)電氣主接線。

關(guān)鍵詞：水電站；電氣主接線；設(shè)計

電氣主接線就是將發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電抗器、電容器、互感器和避雷器等一次電氣設(shè)備按照預(yù)期的生產(chǎn)流程構(gòu)成的電能生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化、輸送和分配的電氣回路。其設(shè)計是大中小型水電站電氣部分設(shè)計的重要組成之一，直接影響各種電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置以及繼電保護的確定，對于建成后水電站的安全經(jīng)濟運行有著至關(guān)重要的作用。以往水電站電氣主接線設(shè)計主要圍繞短路計算，變壓器、配電裝置以及無功補償裝置等開展電氣主接線具體設(shè)計，即重點在于短路計算和設(shè)備選型，對電氣主接線方式分析不足。本文在總結(jié)電氣主接線理論和工作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，以某水電站為例，具體分析發(fā)電機側(cè)和變壓器側(cè)均用單母線接線、發(fā)電機側(cè)采用單元接線和擴大單元接線而變壓器側(cè)采用單母線接線、發(fā)電機側(cè)單母線接線而變壓器側(cè)角形接線、電源單元及擴大單元而主變角形接線等方案的優(yōu)劣，獲得最優(yōu)電氣主接線設(shè)計方案，進而強調(diào)了電站電氣主接線設(shè)計優(yōu)化的重點。

1電氣主接線設(shè)計原則

主接線設(shè)計應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性等3項基本要求。具體要求如下：

1.1可靠性

供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線首先滿足這個要求。可靠性的衡量標準具體如下：1）斷路器檢修時，系統(tǒng)的供電不宜受影響。

2）斷路器或者母線發(fā)生故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間。

3）盡量避免發(fā)電廠，變電所全部停運的幾率。

1.2靈活性

主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。

1）調(diào)度時，應(yīng)可以靈活得投入和切除發(fā)電機變壓器和線路，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式系統(tǒng)調(diào)度，并盡可能減少隔離開關(guān)的操作次數(shù)。

2）檢修時，可以方便的停運斷路器和其他繼電保護裝置，進行安全檢修而不至于影響電力系統(tǒng)的管理運行和對用戶的供電。

1.3經(jīng)濟性

1）主接線應(yīng)盡量簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器和電流互感器、避雷器等一次設(shè)備。2）要使繼電保護和二次回路不過于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備。

3）要能限制短路電流，以便于選擇廉價的電氣設(shè)備或者低耗電電器。

2水電站電氣主接線設(shè)計方案

2.1研究對象

某水電站裝機3臺，電站單機容量為500kW、總裝機容量為1500kW，發(fā)電機的出口電壓為3kV，主變高壓側(cè)電壓為35kV電壓等級，經(jīng)過一回線與系統(tǒng)相互連接。為此，根據(jù)發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計原理，設(shè)計4種方案如表1所示。

2.2具體方案

1）發(fā)電機側(cè)和變壓器側(cè)均用單母線接線。如圖1所示，整個配電裝置發(fā)電機側(cè)和變壓器側(cè)都有且僅各有一條母線（即單母線接線），不同的發(fā)電機進線和出線都分別通過隔離開關(guān)和斷路器被連接到同一條母線上。因此各個電源可以通過母線不僅可以確保并列工作，又能讓出線回路同時經(jīng)過2個冗余的變壓器從3個發(fā)電機上得到產(chǎn)生的電能。這種接線型式簡單明了、所需設(shè)備較少、成本低，利于擴建及采用成套的配電裝置。

2）發(fā)電機側(cè)采用單元接線和擴大單元接線，變壓器側(cè)采用單母線接線。如圖2所示，單元接線是電源與變壓器低壓側(cè)間只裝設(shè)刀閘，變壓器高壓側(cè)裝置斷路器。這種接線型式接線簡單、空間占用少、繼保簡單，任何一個元件的檢修或者故障只會影響此單元的運行。單元接線會使主變和高壓電氣設(shè)備復(fù)雜，高壓設(shè)備占用空間增多，投資相對較大。

3主接線設(shè)計對比分析

3.1經(jīng)濟性比較

由于本設(shè)計是小型水電站的電氣初步設(shè)計，主要考慮經(jīng)濟型，靈活性及可靠性，表2是對電站所需變壓器、隔離開關(guān)（刀閘）、斷路器的數(shù)量初步預(yù)算。

3.2可靠性、靈活性對比

方案1由于不同的發(fā)電機進線和出線都分別通過隔離開關(guān)和斷路器被連接到同一條母線上，檢修及控制靈活性不高、可靠性差。當斷路器檢修時，整條回路需要全部停電檢修。母線或隔離開關(guān)出現(xiàn)故障或檢修時就要電站全部停電操作。方案2擴大單元接線是2臺及以上的發(fā)電機連接1臺主變，故障波及范圍較大，主變檢修或者出現(xiàn)故障時，此種接線將不能把2臺機組容量送出，因此可靠性較差。方案3采用角形接線，該連接方式在任何一2016年10月機電技術(shù)臺斷路器故障或者檢修時，閉環(huán)運行轉(zhuǎn)變成開環(huán)運行，如若此時再有一處發(fā)生故障，將造成供電紊亂，因此可靠性降低。因為擴建困難，也不適合將來要擴建的電站。方案4可靠性比較高，檢修維護方便。閉環(huán)運行有較高的可靠行及靈活性；檢修任何一臺斷路器僅須斷開斷路器和兩邊的刀閘，操作簡單無任何回路停電；斷路器使用數(shù)量較少，投資省、占地少。

3.3綜合分析

方案2雖然經(jīng)濟性較好，但多應(yīng)用于4臺及4臺以上機組的電站比較實用，所以本設(shè)計電站不宜采用。方案3、4的電氣設(shè)備投資相對而言比較多，靈活性也能滿足設(shè)計要求，但是隔離開關(guān)需要帶電倒閘操作，大大增加了誤操作的概率，如果出現(xiàn)兩處斷路器故障，將導(dǎo)致供電紊亂且繼保復(fù)雜，直接影響到了可靠性，因此也不是最佳方案。方案1雖然經(jīng)濟性性沒有方案2可靠，但電能損失較小，而且不容易出現(xiàn)倒閘操作，可以降低事故率，這種方案對裝機1500kW的電站來說非常實用。由于設(shè)計的水電站屬于小型水電站，運用復(fù)雜且昂貴的接線方案增加成本不經(jīng)濟，在滿足供電可靠和電能質(zhì)量的條件下選擇接線簡單、運行靈活和操作簡便的主接線，同時應(yīng)盡可能降低投資、減少運行費用、滿足擴建的要求。所以綜合考慮之后，選取方案1作為最佳方案。

4結(jié)束語

本文以某小型水電站為例，設(shè)計了4種不同的電氣主接線方案，并通過對比可靠性、靈活性和經(jīng)濟性，選擇了最優(yōu)的設(shè)計方案。設(shè)計分析過程表明，水電站主接線方案設(shè)計是主接線設(shè)計的基礎(chǔ)，選擇適合水電站條件的主接線方案，不僅能提高運行可靠性、降低經(jīng)濟成本，而且對后續(xù)短路計算和設(shè)備選型的可靠性與經(jīng)濟性也有著重要影響。

參考文獻：

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