四川大学网络教育学院乐山师范学院水力发电厂（3X1500KW）电气部分设计目录一、概述…………………………………………………………………（9）1.1工程概况………………………………………………………………（9）1.2其他资料………………………………………………………………（9)二、接入系统方式及设计方案选择…………………………………（10-12）2.1接入系统方式………………………………………………………（10）2.2电气主接线的基本要求……………………………………………（10）三、设计步骤…………………………………………………………（13-37）3.1发电机及变压器的选择……………………………………………（13）3.2短路电流计算………………………………………………………（17）3.3主要电气设备的选择及校验………………………………………（23）四、结论…………………………………………………………………（38）五、参考文献………………………………………………………………（39）六、设计体会………………………………………………………………（40）一、概述1．1概况该电站位于某山区的一条水河流上，汇流面积为831平方公里。整个水利枢纽布置如图所示。充分利用当地的石料资源而建筑的堆(砌)石坝，坝高53米，水头38米，引用流量17秒立方：经2600米长的明渠将水流引至压力前池，再分配到每台水轮发电机组。经水能规划设选定装机为1500kW×3，共3台卧式水轮发电机组。该电站水库为不完全周调节，单级开发，以发电为主。年利用小时数4000小时。保证出力1500kW，多年平均发电量168×105kW.h。厂用电负荷：123KW左右。水轮发电机型号参数：型号：SFW118/64-6，PN=1500kW，UN=6.3kV，COSφN=0.8，IN=171.8A。旋转方向为俯视逆时针；Xd"=0.12；额定转速nN=1000r/min。1.2其它资料年均最高气温：30℃，年均最低气温：1℃，多年平均雨量：1100mm，雷暴时数：40日/年，交通较方便，公路可直抵电站厂房，当地山势较缓，海拔高度约在800m左右，出线走廊易于确定。五发电机侧接线方案的设计发电机侧接线，指的是从发电机到主变压器低压侧之间的接线方式，其中还有断路器、隔离开关等二次电气设备用于保护和测量一次设备。其接线方式应根据发电机的容量及水电站的作用进行设计。该水电站单机容量很小，所以一般不采用单元接线方式，单元接线是指发电机出来直接接变压器，发电机与变压器直接采用封闭母线，一般用于单机容量比较大的机组。单母线接线发电机功率的汇集和分配由一条汇流母线来完成，这种接线方式可靠性太差，且不利于厂用电从发电机母线上引出。采用单母线分段接线，除了分段隔离开关故障或检修需全站停电外，当一段母线及所接隔离开关故障或检修时，只需短时全站停电，将分段隔离开关断开，仍可保持另一段母线所接机组送电。发电机电压单母线断路器分段接线用断路器将单母线接线分段。这样，当一段母线及所接隔离开关故障时，分段断路器在继电保护装置的作用下，能自动将故障母线段切除，从而保证了正常段母线不间断供电，在一定程度上克服了单母线接线的缺点，提高了供电可靠性。发电机侧提供三种方案进行选择，方案一：单元接线；方案二：扩大单元接线；方案三：单母线接线。各方案的优缺点见附录（一）。单元接线选择单元接线是因为：单元接线简单，开关设备少，操作简单以及因不设发电机电压级母线，而在发电机和变压器之间采用封闭母线，使得在发电机和变压器低压侧短路的几率和短路电流相对于具有发电机电压级母线时，有所减小。但它存在如下技术问题：当主变压器或厂总变压器发生故障时，除了跳主变压器高压侧出口断路器外，还需跳发电机磁场开关。发电机定子绕组本身故障时，若变压器高压侧断路器失灵拒跳，则只能通过失灵保护出口启动母差保护或发远方跳闸信号使线路对侧断路器跳闸；若因通道原因远方跳闸信号失效，则只能由对侧后备保护来切除故障，这样故障切除时间大大延长，会造成发电机、主变压器严重损坏。发电机故障跳闸时，将失去厂用电源，而这种情况下备用电源的快速切换极有可能不成功，因而机组面临厂用电中断的威胁。扩大单元接线当发电机单机容量不大，且在系统备用容量允许时，为了减少变压器台数和高压侧断路器数目，并节省配电装置占地面积，将2台变压器与一台变压器连接，组成扩大单元接线。它存在的技术问题与单元接线基本相同。单母接线可保证电源并列工作，又能让任意一条通往变压器的线路都可以从任一个电源获得电能。尽可能使负荷均衡地分布于各个线路上，以减少过多功率在母线上的传输。接线简单，清晰、设备少、投资也小、运行操作方便。但是可靠性及灵