东北石油大学。
课程设计。2024年 11月 6 日。
东北石油大学课程设计任务书。
课程工厂供电课程设计。
题目中小型水电站电气主接线设计。
专业电气工程及其自动化姓名姜越学号 130603140222
主要内容：电气主接线是水电站由高压电气设备通过连线组成的接收和分配电能的电路。电气主接线根据水电站在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足运行可靠、简单灵活、操作方便、易于维护检修、利于远方监控和节约投资等要求。
而且还要保证必要的供电可靠性和电能质量，具有一定的灵活性和方便性，并能适应远方监控的要求，还要具有发展和扩建的可能性。
参考资料：1] 牟道槐，发电厂变电站电气部分[m] ．重庆：重庆大学出版社，1996．
2] 许建安，中小型水电站电气设计手册[m] ．北京：中国水利水电出版社，2002．
3] 刘增良，刘国亭。电气工程cad [m] ．北京：中国水利水电出版社，2002
4] 王庆明，小型水电站机电设计图集[m] ．北京：中国水利水电出版社，2002．
5] 范锡普，发电厂电气部分（第二版）[m] ．四川：四川联合大学．1955．
完成期限 2016.10.31至2016.11.6
指导教师白丽丽任爽
专业负责人。
2024年 10 月 28 日。
电气主接线是水电站由高压电气设备通过连线组成的接收和分配电能的电路。电气主接线根据水电站在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足运行可靠、简单灵活、操作方便、易于维护检修、利于远方监控和节约投资等要求。
在电气主接线设计时，综合考虑以下方面：
1）保证必要的供电可靠性和电能质量。
安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本的要求。在设计时，除对主接线形式予以定性评价外，对于比较重要的水电站需要进行定量分析和计算。本次设计水电站虽然是一个中型水电站，但是由于担负了许多工业企业，及农业抗旱排涝等供电任务，因而必须满足必要的供电可靠性。
2）具有经济性。
在主接线设计时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线可靠、灵活，将导致投资增加。所以必须把技术与经济两者综合考虑，在满足供电可靠、运行灵活方便的基础上，尽量使设备投资费用和运行费用为最少。
3）具有一定的灵活性和方便性，并能适应远方监控的要求。
主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行方式的转换。不仅正常运行时能安全可靠地供电，而且无论在系统正常运行还是故障或设备检修时都能适应远方监控的要求，并能灵活、简单、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。显然，复杂地接线不会保证操作方便，反而使误操作机率增加。
但是过于简单的接线，则不一定能满足运行方式的要求，给运行造成不便，甚至增加不必要的停电次数和停电时间。
4）具有发展和扩建的可能性。
随着经济的发展，已投产的水电站可能需要扩大机组容量，从主变压器的容量、数量到馈电线路数均有扩建的可能，有的甚至需要升压，所以在设计主接线时应留有发展余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到分期过渡接线的可能和施工的方便。
根据以上几点，对水电站的主接线拟定以下几种方案。
方案ⅰ本方案采用了四个单元接线，220kv侧采用了双母线接线，而110kv侧采用了单母线接线。同时自耦变压器作为两个高电压等级的联络变压器，并兼作厂用电变压器，方案如下图1-1所示。
图1-1 方案ⅰ简图。
优点：1) 主变压器与发电机容量相同，故障影响范围小，可靠性高。
2) 接线简单、清晰，运行灵活。
3) 发电机电压设备最少，布置简单，维护工作量小。
4) 继电保护简单。
缺点：主变压器与高压电气设备增多，高压设备布置场地增加，整个接线投资大。
适用范围：对可靠要求很高的大型电站采用，而小型电站只在一些特殊情况下采用，如分期建设的电站，二期又只有一台机组时。如图1-2所示。
方案ⅱ本方案采用了四个单元接线，220kv侧、110kv侧均采用双母线接线方式，同时自耦变压器作为两个高电压等级的联络变压器，并兼作厂用电变压器，如图1-2所示。
图1-2 方案ⅱ简图。
优点：1)双母线接线的供电可靠性较高，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断，检修任一组母线上的隔离开关也不需要中断供电。
2)调度灵活，各个电源和各回路负荷可以任意分配到一组母线上，能灵活适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。
3)扩建性也非常好，可以向母线左右方向任意扩建，且施工过程也不会停电。
缺点：增加了电气设备的投入，且设备设计及布置较复杂。
适用范围：在电网中占有重要地位的大中型电站采用。
方案ⅲ本方案采用了四个单元接线，220kv侧采用单母线分段接线，110kv侧采用了单母线接线方式。同时自耦变压器作为两个高电压等级的联络变压器，并兼作厂用电变压器，如图1-3所示。
图1-3 方案ⅲ简图。
优点：1)接线简单明了，运行方便。
2)投资费用较低，经济性较好。
缺点：1)发电机电压配电装置元件多，增加检修工作量。
2)母线或母线所连接的隔离开关故障或检修时，需全厂停电，可靠性及灵活性较差。
适用范围：一般小型电站采用。
综合分析上述三种方案，再结合该水电站为中型水电站的实际情况，拟定的主接线应以经济性为主，但其可靠性也需要考虑，方案ⅰ和方案ⅱ最能满足这两项要求，故最终选定方案ⅰ和方案ⅱ为最终比较方案。方案ⅱ的可靠性比方案ⅰ高，但经济性上方案ⅰ要优于方案ⅱ。故在达到一定可靠性前提下，选择方案ⅰ。
主变压器的选择主要包括变压器的容量、变压器的台数、变压器的型式、绕组连接方式、变压器的调压方式和对变压器的阻抗选择。
就中小型水电站来说，一般接在发电机电压侧的近区和厂用电负荷很小，有的电站甚至没有近区负荷，此时主变压器的容量可按照所连接的水轮发电机容量来选择。如果发电机电压侧接有较大的近区负荷，则主变压器的容量可按照发电机电压侧最小负荷时，能将电站所有剩余的有功功率和无功功率送出去进行选择，考虑到电站的近区用电负荷有一个发展过程，一般难以准确确定，因此在选择主变压器容量时，要考虑适当留有余地。对于有重要负荷的水电站，应考虑当一台主变故障或检修停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应能保证用户的一级和二级负荷。
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