水电站增效扩容改造工程初步设计报告

'东洲水电站增效扩容改造工程初步设计报告7电气设计目录7.1基本情况7-17.2系统连接7-17.3电气一次7-17.3.1电气主接线方案比7-17.3.2厂用电接线7-27.3.3主要电气设备选择7-37.3.4电气设备的布置7-57.4电气二次7-67.4.1电站自动化设备7-67.4.2直流系统7-77.4.3继电保护7-77.4.4过电压保护及接地7-87.4.5通信系统7-87.4.6主要电气设备材料7-97.5东洲二级水电站7-10 东洲水电站增效扩容改造工程初步设计报告7电气设计7.1基本情况东洲一级水电站工程设计正常蓄水位51.3m，额定水头13m，改造后，电站安装四台水轮发电机组，1#机组额定容量为0.2MW，2#、3#、4#机组额定容量为0.5MW，发电机出口的额定电压为0.4kV,额定功率因数初定为0.8，额定频率为50Hz。电站年发电量为680万KWH，年利用小时数为4000h。由于东洲二级水电站改造工程只更换原站部分电气设备，因此本报告只对东洲一级水电站改造工程的电气部分进行详细计算校核，同时对东洲二级水电站的电气设备做简要的说明。7.2系统连接根据业主提供的系统资料和要求，改造后东洲一级水电站采用10kV一级电压送出，10kV出线回路数一回，送至城关变电站联网，送电距离约2km，年利用小时数为4000h，选取导线型号为LGJ-50的钢芯铝绞线。东洲二级水电站采用10kV一级电压送出，T接与东洲一级10kV出线，送至城关变电站联网。附图：地理位置接线图(东洲一级电-初设-04)7.3电气一次7.3.1电气主接线方案比电气主接线是根据本电站装机容量、机组台数、输送电压等级以及在电力系统中的地位、作用及运行方式，按照接线简单清晰可靠、技术先进、经济合理的原则，并结合业主的要求综合考虑确定的。7-10 东洲水电站增效扩容改造工程初步设计报告1）发电机电压侧接线选用2台升压变，容量为1600KVA和1000kVA。发电机电压侧采用扩大单元接线，即1#机组(0.2MW)和2#机组（0.5MW）与1000kVA主变压器组成扩大单元接线形式，3#机组（0.5MW）和4#机组（0.5MW）与1600kVA主变压器组成扩大单元接线形式。接线方式见图7-1图7-1接线方式2)10KV升高电压侧接线方案根据业主提供的资料，电站以10kV一级电压送出，出线回路数1回。升高电压侧采用变压器-线路组接线方案。附图：电气一次主接线(东洲一级电-初设-01)7.3.2厂用电接线为了确保厂用电的安全可靠性，东洲一级水电站厂用电接线采用单母线形式，装设厂用电备自投装置，厂用电电源取自2段0.4kV发电机电压母线上7-10 东洲水电站增效扩容改造工程初步设计报告。在一些负荷比较集中的场所将设置现地操作动力配电箱。厂用电采用400/230VTN-S系统。附图：厂用电接线图(东洲一级电-初设-03)7.3.3主要电气设备选择1、短路电流计算由于没有详细的系统资料，本阶段仅根据所选择的主变参数及估计的主机资料，系统短路容量按无穷大计算,进行了短路电流估算。结合以上资料对电气主接线方案进行了不同短路点的短路电流计算，计算用的单线图见图2，网络正序阻抗图见图3。图7-2计算单线图图7-3网络正序阻抗图7-10 东洲水电站增效扩容改造工程初步设计报告经计算，不同短路点的短路电流计算值详见表7-1。表7-1短路电流计算结果表短路点编号短路点平均电压基准电流正序组合电抗分支线路名称短路电流周期分量起始值4s短路电流有效值起始短路容量短路电流冲击值短路电流最大有效值短路热效应d-110.55.490.25系统21.9921.99399.921　　　132.6G10.050.040.909　　　53.04G20.110.12.000　　　53.625G30.110.12.000　　　53.625G40.110.12.000　　　　合计22.3722.33406.83060.9236.851993.736d-20.4144.344.79系统30.1230.1220.867　　　120G11.341.080.928　　　48G23.362.692.327　　　1027G30.140.140.097　　　1027G40.140.140.097　　　　合计35.134.1724.31695.357.74670.702d-30.4144.343.08系统46.8546.8532.458　　1634G10.090.090.062　　　654G20.220.220.152　　　48G33.362.692.327　　　48G43.362.692.327　　　　合计53.8852.5437.326146.388.5611042.2342、主要电气设备的选择本工程属增容改造项目，更换原站老旧淘汰电气设备。电气设备按正常工作条件下电流和电压进行选择，并按估算的三相短路电流校验其动热稳定。主要电气设备的选择是依据经济、可靠、先进、节能和无油化的原则进行。主变压器选用两台低噪音、低损耗的自冷型电力变压器，一台型号为S11-1000/10，电压变比为10.5±2x2.5%/0.4kV，阻抗电压Ud%=4.5，接线组别为Y,d11；另一台型号为S11-1600/10，电压变比为10.5±2x2.5%/0.4kV，阻抗电压Ud%=4.5，接线组别为Yd11。7-10 东洲水电站增效扩容改造工程初步设计报告生活变压器选用一台低噪音、低损耗的自冷型电力变压器S11-100/10。0.4kV发电机侧开关设备选用配MA40-2000型万能断路器。10kV配电装置中，选用XGN-12高压开关柜，配置10kV真空断路器，布置在高低压开关室，户外隔离开关选用GW4-10，避雷器HY5W-17/50，布置在出线架上。详见电气一次主接线（东洲一级电站-电气-初设-01）厂用电低压配电装置选用8PT型固定分隔式开关柜，主进线开关配MA450系列万能断路器，配电回路选用MB30系列的塑壳断路器。断路器与隔离开关设备选型表安装位置短路点编号计算数据设备型号设备参数工作电压工作电流0秒短路电流稳态短路电流短路电流冲击值短路热容量额定电压额定电流额定短路开断电流额定动稳定电流4s热稳定电流主变高压侧d-110.511622.3722.3360.921993CSIS-12/63012630256325发电机出口d-20.4360/90235.134.1795.34670MA40-20000.416006565发电机出口d-30.490253.8852.54146.311042MA40-20000.416006565主变高压侧d-110.511622.3722.3360.921993GW4-1010.52006325结果表明：所选电气设备能满足要求。7.3.4电气设备的布置1、主副厂房的布置厂房电气设备的布置结合电站布置及机组的特点，按照机电设备运行维护方便和尽可能减小开挖及主副厂房电气设备的布置与10kV升压站等位置相对合理等原则进行布置。主厂房上游机组旁布置调速器、油压装置、机旁屏。7-10 东洲水电站增效扩容改造工程初步设计报告主厂房上游侧的高低压开关室布置10kV开关柜、厂用配电屏和厂用变压器。副厂房中控室布置机组监控设备、机组自动化控制屏、直流屏、计量屏。2、升压站电气设备布置10kV升压站布置在主厂房右侧(顺水方向)下游侧，站内布置有2台主变压器和一台生活变压器，户外开关设备布置在出现架上。电气设备型号、规格，主要技术参数见电气一次主接线图(东洲一级电-初设-01)。7.4电气二次7.4.1电站自动化设备根据水电站实际情况以及为实现少人值班人的要求，采用以计算机监控为主，常规监控为辅的原则，采用分层分布式结构的水电站计算机监控系统，由上位机系统、现地控制单元、水轮机操作、励磁屏等组成。上位机主要设备为1套监控主机、1台打印机、1套不间断电源等组成。现地控制单元包括4套机组现地控制单元（一体化屏），4套水轮机调速器。1、监控主机自动完成水电站实时状态的采集与处理、监控、对被监控对象运行参数进行调节、报警及事故记录、顺序事件记录、遥控记录、电站历史数据状态的查询、报表处理与打印、事故追忆、计算统计、实时显示电站运行状态和参数等。2、7-10 东洲水电站增效扩容改造工程初步设计报告微机自动控制系统采用一机一屏，屏的尺寸为800×800×2260(宽×深×高，单位：mm)，一次设备和二次设备组合成一块屏。屏内一次设备包括：隔离刀开关、自动空气开关、电流互感器、电压互感器、熔断器等；二次设备除微机测量、励磁、保护、控制装置外，还装设一机一台同期表。7.4.2直流系统为了给全站操作、控制、保护、各种信号、通讯及事故照明等直流负荷供电。本站设置1套单电池组单充电机60AH直流系统，电压为220V，蓄电池采用免维护全密封铅酸蓄电池，整流充电装置采用微机自控高频开关电源型。直流系统由三块标准屏组装而成,其中两块为充电屏,一块馈线屏。每块充电屏设一套微机型高频开关电源充电装置。两段母线之间设有母联开关，两块充电屏可互为备用，每段母线带一套充电装置。正常情况下，蓄电池处于浮充状态，当厂用交流电源消失时，由蓄电池组供给该段直流母线上的所有直流负荷电源。在直流馈线屏上装有两段母线共用的一台微机监控单元和一台微机绝缘监察装置，绝缘监察装置由监测仪和漏电流传感器组成。微机监控单元具有母线电压监控、绝缘监察功能。绝缘监察装置可直观地监察到哪一个回路发生对地绝缘水平下降。7.4.3继电保护依据《继电保护和安全自动装置技术规程》，并结合本水电站实际情况，本水电站配置下列继电保护装置。1、发电机继电保护装置采用：①过电流保护；②过电压保护；③定子绕组过负荷保护；④瞬时短路保护。2、主变压器继电保护装置采用：①电流速断保护；②瓦斯保护；③温度保护。7-10 东洲水电站增效扩容改造工程初步设计报告7.4.4过电压保护及接地为了防止从10kV线路入侵的雷电波对电气设备造成的危害，采用10kV进线沿全线架设避雷线与在10kV出线处设置避雷器进行保护。在主副厂房的屋顶将敷设屋顶避雷带作为防直击雷保护，屋顶避雷带将采用Φ12的热镀锌圆钢下引与主接地网相连。本电站属于大电流接地系统，接地设计按照《交流电气装置的接地》DL/T621-1997和《水力发电厂接地设计技术导则》DL/T5091-1999标准执行。整个电站的接地网初步确定由厂房接地网、尾水水下接地网、主变压器场接地网等几部分连接组成。接地电阻值按R≤1Ω设计，接地网面积约2000㎡。接地系统采用40×4的热镀锌扁钢焊接而成，并充分利用自然接地体。主副厂房的每层都设有水平接地网，所有的电气设备都将可靠接地。7.4.5通信系统本站通信包括生产调度通信、行政通信。生产调度通信和行政调度通信初定共用一台100门的用户程控交换机。7-10 东洲水电站增效扩容改造工程初步设计报告7.4.6主要电气设备材料主要电气设备见表2表2主要电气设备表名称名称规格单位数量备注11#主变压器S11-1250/10Se=1250kVA10.5±2x2.5%/0.4kVUd%=4.5Y,d11台122#主变压器S11-1600/10Se=1600kVA10.5±2x2.5%/0.4kVUd%=4.5Y,d11台1310kV高压开关柜XGN-12（包括变压器高压侧2块，出线侧1块，PT柜一块）块4配CSIS-12/630断路器410kV电缆YJV-3x35米20051kV电缆YJV-3x240+70米7006PDJ-2低压机组综合控制屏PDJ-2块4一体化综合控制屏70.4kV动力配电柜8PT个98密集型母线槽CMX6-2000/CMX6-2500米100/1509接地扁钢-40x4m350010电缆桥架m80011低压动力电缆1kV千米3.512动力配电箱个213照明系统套11415167-10 东洲水电站增效扩容改造工程初步设计报告7.5东洲二级水电站根据东洲二级水电站实际情况及业主要求，更换电站监控系统、老旧淘汰的0.4kV/10kV开关设备及保护装置等，更换设备清单见表3。表3主要电气设备表名称名称规格单位数量备注11#变压器S11-630/10Se=630kVA10.5±2x2.5%/0.4kVUd%=4Y,d11台122#变压器S11-500/10Se=500kVA10.5±2x2.5%/0.4kVUd%=4Y,d11台1310kV高压开关柜XGN-12（包括变压器高压侧2块，出线侧1块，PT一块）块44PDJ-2低压机组综合控制屏PDJ-2块5一体化综合控制屏50.4kV动力配电柜8PT块86动力配电箱个27照明系统套18监控系统套19直流系统套17-10'