7电气工程已改.docx
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7电气工程已改
7 电气工程
7.1接入电力系统方式
米易城南水电站位于四川省攀枝花市米易县境内，安宁河下游河段。
电站厂房位于米易县城城南安宁河右岸，距上游米易安宁大桥约0.61km。
成昆铁路和214省道从坝址左通过，对外交通方便。
米易城南电站装机两台，单机容量8500KW，总装机容量17000KW，保证出力3000KW，多年平均发电量8013.8万KW.h，年利用小时4714h。
电站在系统中担任基荷运行。
本电站为河床式电站，电站以发电为主，兼顾灌溉任务等综合利用要求。
米易城南电站出线电压等级为35KV，出线一回送到35KV大坪子变电站，导线截面为300mm2，根据电站所处地理位置及米易网络现状，初拟电站接入米易电力公司大坪子35KV变电站，并网线路长约1.5km。
电站接入系统地理位置见图：
城电（初）－电－01。
7.2电气主接线
7.2.1电气主接线
根据电站接入电力系统和电站装机容量、台数及动能参数，拟定下列两个电气主接线方案进行比较：
方案Ⅰ：
两台发电机与一台20000KVA的变压器组成扩大单元接线。
发电机出口电压为6.3KV，装设断路器。
出线电压等级为35KV，35KV侧为母线——线路接线。
方案Ⅱ：
两台发电机与两台10000KVA的变压器组成单元接线。
发电机出口电压为6.3KV，装设断路器。
出线电压等级为35KV，35KV侧为母线——线路接线。
1、经济比较
经济比较见表7-1
表7-1电气主接线方案经济比较表单位：
万元
序
号
项目
单位
单价
方案Ⅰ
方案Ⅱ
数量
设备费
数量
设备费
1
SF9-10000/35
台
90.0
1
90.0
2
SF9-20000/35
台
120.0
1
120.0
3
ZW17-40.5/630
台
7.0
1
7.0
2
14.0
4
GW14-35/630
组
1.2
2
2.4
3
3.6
5
LANB-35
台
0.8
1
0.8
2
1.6
6
JDJJ2-35
台
0.7
2
1.4
2
1.4
7
YH5WZ-51/134
台
0.8
2
1.6
2
1.6
小计
设备费合计
103.2
142.2
设备费差
0.00
-39
2、技术比较：
方案Ⅰ：
a.主变压器及该回路设备故障，造成厂内全部机组停止运行，供电可靠性低，电能损失多。
b.主变压器检修，造成厂内机组停止运行，运行不灵活，操作不方便。
c.主变压器和开关站占地面积小，填土石方量小，土建费用小。
方案Ⅱ：
a.任一一台主变压器及该回路设备故障，只影响一台发电机停止运行，供电可靠性高较高，电能损失较小。
b.主变压器可轮流检修，运行灵活，操作方便。
c.主变压器和开关站占地面积小，填土石方量小，土建费用小。
综合上述经济技术比较，推荐方案Ⅰ为米易城南电站的电气主接线，其理由是：
a.方案Ⅰ比较方案Ⅱ投资少39万元，主变压器和开关站占地面积小，填土石方量小，土建费用小。
电气主接线方案比较见图:
城电（初）－电－02。
电气主接线见图：
城电（初）－电－03。
7.2.2厂用电源的引接方式
厂内设二台厂用变压器，其中#1厂用变压器接于6.3KV母线上，可从任一台发电机上取得厂用电源，又可从系统倒送厂用电源；#2厂用变压器接地方10KV外来电源。
每台厂用变压器容量暂定为400KVA，正常运行时两台厂用变压器承担全厂的负荷。
0.4kV母线分二段，分别由两台厂用变压器供电，两段母线间设电源自动投入装置，当任一台厂用变压器电源消失时，备用电源自动投入装置动作，由另一台厂变带全厂负荷。
考虑到厂用负荷的重要性，设置两台柴油发电机组作为厂用电源的备用电源，当两台厂变电源消失时，投入柴油发电机组，柴油发电机容量暂定为100KW，能确保坝区及全厂重要负荷的用电，保证厂用电源的可靠性。
厂用电接线见图：
城电（初）－电－04。
7.3主要电力设备选择
7.3.1短路电流计算成果
短路电流计算值见表7-2
表7-2超瞬变短路电流
短路点
电源名称
I系统
（KA）
I1G
（KA）
I2G
（KA）
I3G
（KA）
d1
35KV系统
12.03
0.625
0.366
d2
电站I
9.78
2.524
2.524
0.255
d3
电站II
10.223
0.226
0.226
2.526
7.3.2主要电力设备选择
主要电力设备应满足正常运行、检修、短路和过电压等各种运行工况的要求，要求运行设备安全可靠、技术先进、维护方便、经济合理。
1、水轮发电机
发电机为卧式结构，其基本参数如下：
型号：
SFWG8500-60/5400
额定容量：
9444.4KVA
额定电压:
6.3KV
额定功率因数（滞后）0.9
短路比:
>1
额定转速:
750r/min
额定效率：
96%
2、主变压器
主变压器布置在户外,采用自然风冷。
根据发电机容量匹配,需要20000KVA主变压器一台，采用S9系列双绕组无载调压电力变压器。
型号:
S9-20000/35
额定容量:
20000KVA
额定电压:
35±2×2.5%/6.3
分接头范围:
±5%
联接组别：
Yd11
短路阻抗：
7.5%
3、发电机出口断路器
发电机回路最大持续工作电流241A，根据回路额定电压和额定电流及短路电流，选择真空断路器。
其主要技术参数如下：
型式：
真空断路器
额定电压：
10KV
额定电流：
630A
额定短路开断电流：
31.5KA
额定动稳定电流：
80KA
4s热稳定电流（有效值）31.5KA
该断路器装设在开关柜内，开关柜型式为固定式。
4、发电机电压配电装置
发电机电压配电装装置采用成套金属封闭开关柜。
型式为固定式。
5、发电机主母线
发电机主母线暂选YJV-8.7/10-3×240电缆。
6、35KV配电装置设备
35KV配电装置采用常规电气敞开中型布置，其主要设备如下：
a.真空断路器
型式：
ZW17-40.5/630
额定电压：
40.5KV
额定电流：
1600A
额定开断电流：
31.5KA
额定短路关合电流：
25KA
额定短时耐受电流31.5KA
b.隔离开关
型式：
GW14-35D/630
额定电压：
35KV
最高工作电压：
40.5KV
额定电流：
630A
动稳定电流（峰值）：
40KA
4s热稳定电流（有效值）31.5KA
c.电压互感器
JDJJ2-35-35/
0.1/
0.1/3KV
JDJ2-3535/0.1KV
d.避雷器
YH5WZ-51/134
YH5WZ-108/281
7、厂用变压器
采用三相双线圈环氧树脂浇注干式变压器，其主要参数如下：
型号：
SC9-400/6.3
SC9-400/10
额定容量：
300KVA300KVA
额定电压：
6.3/0.4KV10/0.4KV
分接范围：
±5%±5%
阻抗电压：
4%4%
联接组别：
D,yn11D,yn11
电气一次主要设备见表7-3.
表7-3电气一次主要设备表
序号
名称
型号及规格
单位
数量
备注
1
发电机
SF8500-60/54008500KWcosφ=0.9
台
2
2
主变压器
S9-20000/3535±5%/6.3
台
1
3
厂用变压器
SC9-400/6.36.3±5%/0.4
台
1
4
厂用变压器
SC9-400/1010±5%/0.4
台
1
5
励磁变压器
台
3
随机供货
6
断路器
ZW17-40.5/630
组
2
7
隔离开关
GW14-35D/630
组
1
8
隔离开关
GW14-35ⅡD/630
组
1
9
电流互感器
LABN-35500/5
台
3
10
电流互感器
LRG-35250/5
台
3
11
电流互感器
LRG-35250/5
台
3
12
电流互感器
LZZBJ9-101200/5
只
12
13
高压开关柜
XGN2-10
面
14
14
电压互感器
JDJJ2-3535/
0.1/
0.1/3
台
2
15
电压互感器
JDJ2-3535/0.1
台
1
16
高压熔断器
RWXO-35/0.1
只
1
17
避雷器
YH5WZ-51/134
台
1
18
避雷器
YH5WS1-108/281
台
1
19
动力电缆
YJV、YJLV、VLV型
米
5000
20
低压配电屏
GCS-0.4
面
11
21
动力箱
只
7
22
照明箱
只
5
23
柴油发电机
台
2
7.3.3大重件运输：
电气设备最重件为20000KVA变压器估计重16t左右，主变压器从制造厂至米易火车站采用铁路运输；米易火车站至电站厂房用公路运输。
7.4过电压保护及接地
7.4.1过电压保护
电气设备绝缘配合原则应符合《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）的有关规定。
电站电气设备过电压保护如下：
1）采用独立避雷针作为升压站直击雷过电压保护措施。
2）35KV母线、按照规程要求装设氧化锌避雷器，作为雷电侵入波的过电压保护措施。
7.4.2接地
本电站为河床式电站，为充分利用自然接地体的散流作用并减小各部分之间的电位差，将厂房和大坝所有水工建筑物中主钢筋焊接成网格，并与开关站接地网连接成一个接地网。
开关站设水平均压接地网以改善地面电位分布，且有一定的散流作用，另在开关站内增设垂直接地体，以满足规程对接地电阻的要求。
7.5自动控制
7.5.1控制方式
本电站按“无人值班”（少人值守）原则设计,在发电初期以少人值班方式运行,在条件成熟时过渡到无人值班.电站采用全计算机监控方式,不设常规控制设备。
电站计算机监控系统必须保证不同运行方式下的适时闭环控制及必要情况下的手动控制。
电站正常运行时，接收县调的调度管理。
电站的计算机监控系统能对全厂主要机电设备进行全面监视，并可接收消防监控系统的信息。
通过光纤（主通道）和载波（备用通道）通道与县调的调度计算机监控系统实现通信，向县调上送所需电站信息。
电站计算机监控系统拟采用开放式分层分布系统，全分布数据库。
整个系统由电站主控级和现地控制级组成，采用总线联接，网络介质采用光纤。
计算机监控系统功能要求、远动信息及主要技术指标满足电力行业标准《水电厂计算机监控系统基本技术条件》（DL/T578—95）。
电站厂站级配置两台操作员工作站（兼作主机）、一台工程师站（便携机）、一台通信服务器、一台厂长终端。
现地控制级由四个单元组成，即机组现地控制单元1-2LCU，开关站及公用设备现地控制单元3LCU和闸门现地控制单元4LCU，各LCU直接监控相应设备的生产过程，既可作为分布系统中现地智能终端，又可作为独立装置单独运行。
电站厂站级数据库为规定的重要实时数据库和历史数据库，各LCU分别设有其监控范围内完整的实时数据库和历史数据库。
计算机监控系统见图：
城电（初）－电－06。
（1）主设备控制方式
通过计算机监控系统进行二台机组的启、停及并网操作、机组有功及无功调整、主变高压侧断路器的投、切操作等；机组现地通过1-2LCU进行操作，不另设常规顺控设备，机组保护可直接动作于停机，并设有手动紧急停机设备。
（2）机组辅助设备和全厂公用设备控制方式
机组压力油系统和进水闸门采用现地自动/手动控制，并能接受机组1-2LCU的监视和控制。
中、低压气系统、渗漏排水系统及技术供水系统原则上自成系统，在现地控制柜上由各自的PLC完成自动闭环控制和手动控制。
计算机监控系统通过公用3LCU进行干预控制，所有信号可在计算机监控系统显示、记录。
厂用电系统接受公用3LCU的监视和控制。
（3）工作闸门控制方式
在电站的大坝泄洪闸门等设置集中控制室，集中控制室内设置闸门现地控制单元4LCU。
本电站为河床式水电站，闸门现地控制单元4LCU直接接在电站计算机监控系统网络上。
闸门的集中控制由主控级计算机或4LCU进行，闸门启闭机现场控制柜上也可进行自动闭环控制或手动操作。
7.5.2励磁系统
本电站拟采用自并励可控硅静止励磁系统。
拟采用双微机、双通道励磁调节器。
两个通道互为备用，正常运行时，备用通道自动跟踪工作通道，当工作通道故障时能自动无扰动地切换到备用通道，从而保证励磁系统的可靠性。
励磁系统及装置的技术条件应满足《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件》（DL/T583）。
7.6继电保护
7.6.1保护配置
电站继电保护根据《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB14285-93）及《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求继电保护实施细则》的要求，并考虑电站按无人值守（少人值守）运行原则配置如下：
继电保护及测量表计配置图，图号：
城南（初）－电－07。
（1）发电机保护
a.发电机纵联差保护，作用于停机；
b.复合电压起动过电流保护，延时作用于停机；
c.发电机过负荷保护，作用于发信号；
d.发电机失磁保护，作用于解列灭磁；
e.发电机定子过电压保护，作用于信号或停机；
f.发电机定子一点接地保护，作用于信号或停机；
g.发电机转子一点接地保护，作用于信号。
（2）主变压器保护
a.主变纵联差动保护，作用于跳开变压器各侧断路器或停机；
b.复合电压起动过电流保护，作用于跳开变压器各侧断路器或停机；
c.主变温度保护，作用于发信号或跳开各侧断路器；
d.主变瓦斯保护：
轻瓦斯作用于信号，重瓦斯跳开变压器各侧断路器。
（3）35KV线路保护
a.过电流保护；
b.限时电流速断保护；
c．三相重合闸；
（4）35KV母线保护
对35KV母线配置母线单相接地保护。
（3）厂用变保护
a.限时电流速断保护，动作于跳开厂变低压侧断路器；
b.过电流保护，延时动作于跳开厂变低压侧断路器。
7.7二次接线、测量仪表
7.7.1电测量
电测量仪表按《电测量仪表及电能计量装置设计技术规程》（DL/T5137-2001）配置，只设简单常规测量仪表，所有电量测量值经交流采样和电度表送入计算机监控系统，显示并记录。
电站所有的测量值均可通过CRT直观、清楚地监视。
另在部分现地屏上装设简单的常规测量仪表。
7.7.2非电量测量
全厂性非电量测量值，如上、下游水位、拦污栅压差、渗漏集水井水位、检修集水井水位等经现地的变送器或显示仪发送器分别送入3LCU显示并记录。
机组段非电量测量值，如转轮室压力、尾水管进出口压力、水轮机流量等分别送入1-2LCU显示并记录。
机组轴承瓦温、三相定子绕组温度、空气冷却器冷热风温度等RTD温度值信号，经过智能显示仪或直接送入机组1-2LCU显示和记录。
7.7.3同期系统
根据《继电保护和安全自动装置技术规程》第三章第六节的规定，结合本电站具体情况，选定主变压器高压侧及发电机断路器作为同期点。
同期方式采用自动准同期或手动准同期，并设非同期闭锁回路。
正常同期操作通过相应LCU中的微机自动准同期装置进行。
7.7.4中央音响信号系统
中央信号系统由计算机监控系统实现,所的事故信号、预报信号、报警等能在电站计算机监控系统中自动打印、显示、记录、语音报警。
不另设专门的中央音响信号系统。
7.7.5电能关口计量计费系统
本电站的电能计费关口设置在35KV出线处，计费信息向县调的电能量计费主站系统传送。
7.7.6电流、电压互感器及测量表计的配置
继电保护及测量表计配置见图：
城电（初）－电－07。
7.7.7直流系统
根据《水力发电厂机电设计技术规程》的规定，并考虑电站按“无人值班”（少人值守）运行原则设计，拟装设一组蓄电池，不设端电池。
（1）额定电压
采用220V蓄电池直流电源系统为保护、控制、信号、事故照明的电源。
（2）蓄电池采用密封阀控式铅酸蓄电池，电池容量初选定为120Ah。
7.7.8交流控制电源
采用1台2KVAUPS电源，设UPS电源屏作为计算机监控系统，变送器等的交流电源。
其它如35KV断路器操作机构的电动机及机组自动化原件所需的交流来自相应的动力盘柜。
7.8通信
米易城南电站位于四川省攀枝花市米易县境内，由县电力公司调度中心运行调度管理，电站通信设计包括系统调度通信、厂内通信和对外通信的设计。
系统调度通信暂考虑以光纤通信为主，电力线载波通信为辅的通信方式，厂内通信和对外拟采用调度、行政合二为一的程控调度交换系统，并通过该交换机的中继线接入米易邮电市话网。
通信电源暂考虑一组48VUPS不间断电源，待通信电源设备确定后选定。
设置一套无线通讯系统，作为全厂对外联系的备用手段。
电工二次主在设备见表7-4
表7-4电工二次主要设备汇总表
序号
名称
型号及规格
单位
数量
备注
1
计算机监控系统
套
1
2
35KV线路保护屏
微机型
面
1
3
故障录波屏
微机型
面
1
4
主变保护屏
微机型
面
2
5
发电机保护屏
微机型
面
2
6
厂用变保护装置
微机型
套
1
7
厂用变备自投装置
微机型
套
1
8
能量计费系统
套
1
9
直流系统设备
220V120Ah
套
1
10
UPS交流电源
2KVA
套
1
11
微机励磁系统
双微机双通道
套
2
含励磁变
12
调速器
台
2
列入水机
13
测温制动柜
面
2
14
全厂辅机控制系统
套
1
15
控制箱、柜、端子箱
个
10
16
控制电缆
km
10
17
电缆桥架
吨
8
18
防火涂料和堵料
吨
3
19
电力载波机
套
1
含阻波器、电容器
20
程控交换机
套
1
21
通讯UPS电源
套
1
22
无线通讯设备
套
1
7.9电气设备布置
7.9.1主厂房电气设备布置
为了减少厂房内水机和电气设备布置上的干扰，决定厂房内的电气设备布置在主厂房下游侧，水机附属设备（管路、阀门等）布置在主厂房上游侧。
发电机引出线通过电缆引至副厂房6.3KV高压开关室，机组中性点电流互感器及励磁用变流器布置在机墩互感器小坑内。
7.9.2副厂房电气设备布置
副厂房位于主厂房安装间下游侧，共三层。
第一层布置水机油处理设备。
第二层布置电缆。
第三层布置中控室、通信室、直流屏等。
7.9.3升压站布置
升压站紧靠副厂房，长20m，宽16m。
主变压器布置在35KV开关站内，35KV开关站内配电装置采用常规电气敞开中型布置。
35KV升压站平剖面布置见图：
城电（初）－电－05。
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