;小型水电站设计2×15MW的水力发电机组目录一选题背景 (3)原始资料 (3)设计任务 (3)二电气主接线设计 (3)对原始资料的分析计算 (3)电气主接线设计依据 (4)主接线设计的一般步骤 (4)技术经济比较 (4)发电机电侧电压（主）接线方案 (4)主接线方案拟定 (4)三变压器的选择 (7)3. 1主变压器的选择 (7)相数的选择 (7)绕组数量和连接方式的选择 (7)厂用变压器的选择 (8)四．短路电流的计算 (9)电路简化图8： (9)计算各元件的标么值 (10)短路电流计算 (11)d1点短路电流计算 (11)d2点短路 (13)五电气设备选择及校验 (15)电气设备选择的一般规定 (15)按正常工作条件选择 (15)按短路条件校验 (16)导体、电缆的选择和校验 (16)断路器和隔离开关的选择和校验 (17)限流电抗器的选择和校验 (17)电流、电压互感器的选择和校验 (18)避雷器的选择和校验 (18)避雷器的选择 (18)本水电站接地网的布置 (19)六.设计体会 (19)附录 (20)参考文献 (22)一选题背景原始资料（1）、待设计发电厂为水力发电厂；发电厂一次设计并建成，计划安装2×15MW的水力发电机组，利用小时数4000小时／年；（2）、待设计发电厂接入系统电压等级为110kV，距系统110kV发电厂45km；出线回路数为4回；（3）、电力系统的总装机容量为600MVA、归算后的电抗标幺值为，基准容量Sj＝100MVA;（4）、低压负荷：厂用负荷（厂用电率）%；（5）、高压负荷：110kV电压级，出线4回, Ⅲ级负荷，最大输送容量60MW，cosφ＝；（6）、环境条件：海拔＜1000m；本地区污秽等级2级；地震裂度＜7级；最高气温36℃；最低温度－℃；年平均温度18℃；最热月平均地下温度20℃；年平均雷电日T＝56日／年；其他条件不限。
设计任务（1）、根据对原始资料的分析和本变电所的性质及其在电力系统中的地位，拟定本水电站的电气主接线方案。
经过技术经济比较，确定推荐方案。
（2）、选择变压器台数、容量及型式。
（3）、进行短路电流计算。
（4）、导体和电气主设备（各电压等级断路器、隔离开关、母线、电流互感器、电压互感器、电抗器（如有必要则选）、避雷器）的选择和校验。
（5）、厂用电接线设计。
（6）、绘制电气主接线图。
二电气主接线设计对原始资料的分析计算为使发电厂的变压器主接线的选择准确，我们原始资料对分析计算如下；根据原始资料中的最大有功及功率因数，算出最大无功，可得出以下数据电气主接线设计依据电气主接线的主要要求为:1、可靠性：衡量可靠性的指标，一般是根据主接线型式及主要设备操作的可能方式，按一定的规律计算出“不允许”事件的规律，停运的持续时间期望值等指标，对几种接线形式的择优。
2、灵活性：投切发电机、变压器、线路断路器的操作要可靠方便、调度灵活。
3、经济性：通过优化比选，工程设计应尽力做到投资省、占地面积小、电能损耗小。
主接线设计的一般步骤1、对设计依据和基础资料进行综合分析。
2、确定主变的容量和台数，拟定可能采用的主接线形式。
3、论证是否需要限制短路电流，并采取合理的措施。
4、对选出来的方案进行技术和经济综合比较，确定最佳主接线方案。
技术经济比较发电机电侧电压（主）接线方案110Kv侧由于本电站是小水电，不承担主要负荷，没有重要机端负荷，从接线的可靠性、经济性和灵活性考虑，在我国运行的成熟经验一般采用单母线接线方式。
所以本电站，110Kv侧采用单母线接线。
主接线方案拟定（一）根据我国现行的规范和成熟的运行经验，结合本设计水电站的实际，现拟定以下三种电气主接线方案(单相示意图)：(1)单母线接线其接线示意图如图4：图4 单母线接线方案（2）单元接线其接线示意图如图5图5 单元接线方案（3）扩大单元接线其接线示意图如图6图6 扩大单元接线厂用电厂用电厂用电（二）主接线方案初步比较：由以上三种接线方案的优缺点分析和接线示意图，本着可靠性、灵活性和经济性的原则，结合电厂实际综合分析，可以得出：单母线和扩大单元接线相比较，其可靠性和灵活性都很相近，厂用电都是在发电机侧取得，然而本电站只有两台发电机，比较特殊，所以单母线和扩大单元接线形式相近。
单母线接线灵活性低。
所以可以明显淘汰单母线接线方案。
从而保留扩大单元接线和单元接线方案。
（三）主接线方案的确定（1）技术比较方案的技术特性分析，一般从以下几个方面进行分析：①从供电的可靠性：对于方案2，厂用电从两台发电机上取得，即使检修其中一台变压器和两机组停机电厂也不会停电，然而两台变压器同时故障的可能性非常小。
相比方案3，若检修变压器电厂就会停电，否则要另外接入厂用电源，这样投资就增加了。
这样，方案2的可靠性相对高些。
②从运行安全和灵活性：方案2的变压器的短路容量比方案3小，对变压器和发电机的绝缘水平要求相对较低，安全性相对较高，其灵活性也比较好。
③从接线和继电保护：方案3的接线和继电保护都相对方案2较复杂。
④从维护与检修：方案3的维护相比方案2较复杂，方案3的检修相比方案2较方便。
说明：在比较接线方案时，应估计到接线中发电机、变压器、线路、母线等的继电保护能否实现及其复杂程度。
对任何接线方案都能实现可靠的继电保护，由于一次设备投资远远大于二次设备的投资，所以即使某个别元件保护复杂化，也不能作为不采用较经济接线方案的理由。
（2）经济比较经济比较中，一般只计算各方案不同的一次性投资及年运行费。
1、一次性投资一次性投资包括主变压器、配电装置的综合投资。
电气设备的综合投资是电气设备出厂价格、运输机安装费用的总和，又称电气设备的基建投资费。
一次性综合投资0(1)()100dO O=+元式中：0O—主体设备基价，主要包括主变压器、开关设备；d—设用于运输基础加工，土石方附加费的比例系数，通常对110KV取值90，35KV取值100。
②、年运行费用年运行费用，包括个电气设备的每年折旧费及维护检修费。
电气设备年折旧费、维修费可以通过查表得到。
经过计算比较结果，选定方案2（单元接线）为主接线方案。
三变压器的选择3. 1主变压器的选择该水电站远离负荷中心，水电站的厂用电很少（%），且没有地区负荷，因此，选择主变压器的容量应大致等于与其连接的发电机容量。
水电厂多数担任峰荷，为了操作方便，其主变压器经常不从电网切开，因此要求变压器空载损耗尽量小。
3.1.1相数的选择主变采用三相或单相，主要考虑变压器的可靠性要求及运输条件等因素。
根据设计手册有关规定，当运输条件不受限制时，在330KV及以下的电厂及变电所均选用三相变压器。
因为三相变压器比相同容量的单相变压器具有节省投资，占地面积小，运行过程损耗小的优点，同时本电厂的运输地理条件不受限制，因而选用三相变压器。
3.1.2绕组数量和连接方式的选择（1）绕组数量选择：根据《电力工程电气设计手册》规定：“最大机组容量为125MW 及以下的发电厂，当有两种升高电压向用户供电与或与系统相连接时，宜采用三绕组变压器。
结合本电厂实际，因而采用双绕组变压器。
Y连接，35KV （2）绕组连接方式选择：我国110KV及以上的电压，变压器绕组都采用0一下电压，变压器绕组都采用 连接。
结合很电厂实际，因而主变压器接线方式采用YN,d11。
主变压器的台数、容量及型式在比较的三个方案中，需要两台同容量的110KV双绕组有载调压电力变压器：20MVA （两台）。
结合本电厂实际，从经济性的角度出发，选择型式为：双绕组有载调压电力变压器。
通过查阅《电力工程电气设备手册，电气一次部分》可知其主变压器的参数如下表厂用变压器的选择选择原则：为满足厂内各种负荷的要求，装设两台厂用变压器，厂用电容量得确定，一般考虑厂用负荷为发电厂总负荷的1%~2%,此发电厂的厂用负荷为总负荷的%。
S＝%×30000KVA＝330KVA。
根据选择原则，并通过查找《电力工程电气设备手册，电气一次部分》选出厂用的两通过对比两台厂用变压器的型号定为SZ6—400/10双绕组有载调压电力变压器，两台厂用变分别接于主变低压侧，互为暗备用，平时半载运行，当一台故障时，另一台能够承但变电所的全部负荷。
由于厂用变压器是两台，互为暗备用，平时半载运行，当一台故障时，另一台能够承但变电所的全部负荷。
所以其母线可采用单母线分段接线；接线图如下图7：图7接线图四．短路电流的计算电路简化图8：图8电路简化计算各元件的标么值取 查得 发电机变压器MVAS j 100=26.0=d X 387.18.01510026.021=⨯===nj dS S X X X 56.03.51005.10100%243=⨯==njS SUX X 148.025.1104100454.025=⨯⨯⨯==jj l U SLX X线路电抗等值短路阻抗图9：图9等值短路阻抗短路电流计算d1点短路电流计算①将X1和X2串联得X7;因系统及电站1、2发电机电源通过公共阻抗X3供电；故须进行简化，并按分布系448.03.0148.076=+=+=cXXX数法求出短路点到各电源间的转移阻抗想X 10、X 11。
X 6与X 7并联为；②计算阻抗发电机系统 ③求短路电流发电机1～2为 查得运算曲线得；系统364.0947.1448.0947.1448.08=+⨯=X 813.0681==X XC 0187782==X X C 092456.0364.03810=+===X X X 14.1813.0924.011011===C X X 94.4187.0924.021012===C X X 26.026.022==js js X X 14.111==X X jsc 26.02.1=js X 29.4*=''z I 37.31.0*=z I 253.32.0*=z I 133.32*=z I 098.34*=z I KA U S I j n n 329.05.103632.12.1=⨯==KA I I I n z z42.1342.029.4*2.1=⨯=''=''KA I I I n z z 11.1329.0375.32.11.0*1.0=⨯==KAI I I z z z 094.1329.0253.322.1.0*2.0=⨯==KAI I I z z z 031.1329.0133.32.12*2=⨯==KA I I I z z z 02.1329.0098.32.14*4=⨯==MVA S I S n z d57.266429.42.1*=⨯=''=''KAU S I jj j 50.55.10310033.0=⨯==d1点短路电流周期分量为；d1点冲击电流及全电流最大有效值；查得 9.1=ch K 查得 93.0=z Kd1点短路时，4s 热效应为，周期分量热效应为；非同期分量热效应为；查得 Ta= 则KA I I I I I jc zc zt zz 35.510.6877.0*=⨯===''=MVA S I S S jc zc d 7.87100877.0*2.1=⨯===''KA I z77.635.545.1=+=''KA I z 46.635.511.11.0=+=KAI z 44.635.5094.12.0=+=KAI z 38.65.53031.12=+=KA I z 37.635.502.14=+=MVA S d27.1147.8757.26=+=''MVAS d 22.1087.8752.192.0=+=KAI K i zch ch 18.18765.69.122=⨯⨯=''=KAK K K I I z ch z zch 21.11765.6657.1)93.09.1(293.5076.6)(22222=⨯=-+=++''=fzt zt dt Q Q Q +=SKA tI I I Q zt t z zzt 2222222250.164411237.6381.610765.61410=⨯+⨯+=++''=SKA I T Q za fzt 215.9765.62.022=⨯=''=SKA Q Q Q fzt zt dt 265.173153.950.164=+=+=877.01***==''=''=jscztc zc zc X I I Id2点短路计算电抗②同期分量短路电流发电机1～2查得运算曲线为则 系统： ③d2点短路电流同期分量值为；947.1247=+=X X X 9735.02947.18==X 292.010030973.02.182.1=⨯==j n js S S X X 14.1=jsc X 292.02.1=js X 845.3*=''z I 105.31.0*=z I 085.32.0*=z I 038.32*=z I 032.34*=z I KA U S I j n n 157.011033032.12.1⨯==KA I z605.0157.0845.3=⨯=''KAI z 487.0157.0105.31.0=⨯=KAI z 484.0157.0085.32.0=⨯=KA I z 478.0157.0038.32=⨯=KAI z 476.00157032.34=⨯=MVA S I S n z d35.11530845.32.1*=⨯=''=''MVAS I S n z d 55.9230085.32.12.0*2.0=⨯==KAU S I j j j 525.01103100337=⨯==KA I I I zct zczc 60.0875.0525.0===''=MVA S S dt d875100875.0=⨯==''875.0875.11***===''=zt zc zc I I I KA I z205.160.0605.0=+=''KAI z 087.160.0487.01.0=+=KAI z 084.160.0484.02.0=+=KAI z 078.160.0478.02=+=④d2点短路冲击电流及全电流最大值； 查得 d2点短路，4s 热效应为Ta 应按发拉立支路的R X值来计算；查得 变压器 发电机则支路的阻抗得；五 电气设备选择及校验电气设备选择的一般规定选择与校验电气设备时，一般应满足正常工作条件及承受短路电流的能力，并注意因KA I z 076.160.0476.04=+=MVA S d85.2025.8735.115=+=''MVAS d 05.1805.8755.922.0=+=85.1=ch K 96.0=z K KA I K i zch ch 15.3205.185.122=⨯⨯=''=22)96.085.1(296.0205.1-+=ch I SKA tI I I Q zttz zzt 2222222281.4412076.1085.110205.11210=⨯+⨯+=++''=2za fzt I T Q ''=02.0153.0==R 60=RX15=RX0043.06026.0=R 56.00243.0)26.03.0(0043.002.0j j jX R +=+++=+∑∑230243.056.0==R X SKA t Q fz 22160.0205.111.0=⨯=SKA Q dt 297.41579.081.4=+=地制宜，力求经济，同类设备尽量减少品种，同时考虑海拔、湿热带、污秽地区等特殊环境条件。