一、对原始资料分析 二、主接线方案的拟定
2.1主接线的设计要求 2.2水电厂主接线特点 2.3 10kv侧主接线设计 2.4 110kv侧主接线设计 三、 变压器选择
3.1 变压器台数、容量的选择 3.2变压器型式的选择 3.3变压器型号确定 四、电气设备选择
4.1 各回路持续的最大工作电流： 4.2 短路计算
4.3电气设备选择的一般原则为： 4.4断路器的选择及校验 4.5隔离开关的选择及校验 4.6电压互感器的选择及校验： 4.7电流互感器的选择及校验： 4.8 母线的选择及校验 4.9绝缘子和穿墙套管的选择： 五、发电厂主接线图
题目2：（1）某电厂装机SFW330MW，UN10.5kV，cos0.8。
设备年利用小时数4100ha，电站以2回110kV电压等级输电线路送入80km外的系统（无近区负荷）。 一、对原始资料分析 1、工程状况
通过对原始资料的分析可知，单机容量在50MW以下，设备年利用小时数在30005000h范围之内，该电厂为小型重要水电站，主要承担腰荷。因此，其主接线以供电可靠性高、供电调度灵活为主选择接线方式。 2、电力系统情况
该电厂为重要水电站，在510年内不扩建。
我国一般对35kV及以下电压电力系统采用中性点非直接接地系统，有称小电流接地系统。原始资料中发电机出口电压为10.5kV，故发电机采用非直接接地方式，目前，广泛应用的是经消弧线圈接地方式或经中性点接地变压器接地。 3.负荷情况
发电机出口侧电压等级为10.5kV，经升压变压器变为110kV，主要承担距水电站80km外的系统，其中无近区负荷，并以2回输电线路送入系统。 4、其他
环境条件等无具体要求，可按照理想条件设计。 二、主接线方案的拟定 2.1主接线的设计要求
主接线应满足可靠性、灵活性、经济性的要求。 1、可靠性
（1）发电厂或变电站在电力系统中的地位和作用（容量、电压等级）。 （2）发电厂或变电所接入系统的方式（电压等级、地理位置、接入方式等）。 （3）发电厂或变电所的运行方式及负荷性质。
（4）设备的水平。电器设备制造的水平决定的设备质量和可靠程度直接影响主接线的可靠性。
（5）长期实践运行。主接线可靠性与运行管理和运行值班人员的素质等因素有米奇软席，衡量可靠性的客观标准是实践运行。 2、灵活性
（1）调度要求：可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下、检修方式以及特殊运行方式下的调度要求。
（2）检修要求：可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修，且不影响对用户的供电。
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（3） 扩建要求：应留有发展余地，便于扩建。 3、经济性
（1）节省一次投资。 （2）占地面积小。 （3）电能损失小。 2．2水电厂主接线特点
（1）不设发电机电压母线，除厂用电外，绝大部分能用1~2中升高电压送入系统。
（2)装机台数及容量是跟据水能利用条件一次确定的，因此，其主接线、配电装置及厂房布置一般不考虑扩建。但常因设备供应、负荷增长情况及水工建设工期较长等原因而分期施工，以便尽早发挥设备的效益。
（3)由于山区峡谷中地形复杂，为缩小占地面积、减少土石方的开挖和回填量，主接线尽量采用简化的接线形式，以减少设备数量，使配电装置布置紧凑。
（4）由于水电厂生产的特点及所承担的任务，也要求其主接线尽量采用简化的接线形式，以避免繁琐的倒闸操作。
（5）由于水电厂的特点，其主接线广泛采用单元接线，特别是扩大单元接线。大容量水电厂的主接线形式与大型火电厂相似；中、小容量水电厂的升高电压部分在采用一些固定的、适合回路较少的接线形式（如桥形、多角形、单母线分段等）方面，比火电厂用的更多。
（6）从整体上看，水电厂的主接线较火电厂简单、清晰，一般均采用屋外配电装置。
2.3 10kv侧主接线设计
本资料中说明，发电机为SFW330MW,说明为3台发电机，且单机容量为30MW，说明以三回10.5KV进入系统，根据相应的资料分析，可采用单母线接线、单母线分段接线、双母线接线、单元接线四种接线方式。
方案一：单母线分段接线
有两个电源供电。
2、当一段母线故障时，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电，故障时停电范围小；使水电厂供电的可靠性提高。
3、扩建时需向两个方面均衡扩建。
缺点：1、当一段母线或母线侧隔离开关故障或检修时，该母线的回路都要在检修期间停电。
2、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。
适用范围：适用于6～10KV配电装置出线16回及以下；35～60KV配电装置
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优点：1、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，
出线4～8回；110～220KV配电装置少于4回时。
方案二：单母线接线
优点：接线简单清晰、设备少、投资省、运行操作方便、且便于扩建。 缺点：可靠性及灵活性比较差。
适用范围：只有一台主变压器，10KV出线不超过5回；35KV出线不超过3回；110KV出线不超过2回。
方案三：双母线接线
优点：供电的可靠性高，调度灵活，扩建方便，便于检修和试验。 缺点：使用设备器件多，特别是隔离开关，接线也较复杂，配电装置复杂，投资较多，经济性较差，且操作复杂，运行人员在操作中容易发生误操作。
适用范围：出线带电抗器的6～10KV出线；35～60KV配电装置出线超过8回或连接电源较多，负荷较大时；110KV～220KV出线超过5回时。 方案四：单元接线
优点：接线简单清晰、投资小、占地少、操作方便、经济性好；由于不设发电机电压母线，减少了发电机电压侧发生短路故障的几率。便于扩建和采用成套配电装置
缺点：可靠性差，母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就是要造成全厂或全站长期停电，调度不方便，电能只能并列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。
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综上所述，10kv侧主接线形式优先采用单元接线接线方式。 2.4 110kv侧主接线设计
110KV侧有两回出线，因而可供选择的有：单母线接线；单母线分段接线；双母线接线和内桥接线。
在采用单母线接线、单母线分段接线或双母线接线的35～110KV主接线中，
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当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。
方案1：采用单母线接线
优点：接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。 缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。
适用范围：一般适用于一台发电机或一台变压器的110-220KV配电装置的出线回路数不超过两回。
方案2：采用单母线分段接线
优点：1、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，由两个电源供电。
2、当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。
缺点：1、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。
2、当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。 3、扩建时需向两个方向均衡扩建。
适用范围：110-220KV配电装置的出线回路数为3-4回时。 方案3：采用双母线接线
双母线接线有两组母线，并且可以互为备用。
优点：1、供电可靠性高：通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电。
2、调度灵活：各个电源和各回路的负荷可以任意分配，能灵活地适应电力系统中各种运行方式的调度和潮流变化的需要；通过倒换操作可以组成各种运行方式。
3、扩建方便：向母线左右任何方向扩建，不会影响母线的电源和负荷自由组合分配，施工也不会影响原有回路的供电。
缺点：1、倒闸操作复杂，容易误操作。 2、占地面积大，设备多，投资特别大
适用范围：适用于6～10KV配电装置；35～60KV配电装置出线超过8回，或者连接电源较大、负荷较大时；110～220KV出线数为5回及以上时。
方案4：内桥接线
连接桥断路器接在线路断路器的内侧。
优点：1、高压断路器数量少，四回路只需三台断路器。
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2、线路的投入和切除比较方便。具有较高的经济性。
缺点：1、变压器的投入和切除操作较复杂，需动作两台断路器，切换主变时一回线路需要暂时停运。
2、出线断路器检修或者维护时，线路需要长时间停运。 3、连接桥断路器检修时，两个回路需要解列运行。
适用范围：容量较小的变电所，并且变压器容量不经常切换或线路较长，故障率较低的情况。
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经过以上分析，110kv侧主接线决定采用单母线分段接线形式。 三、 变压器选择
3.1 变压器台数、容量的选择
在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本所（厂）用的变压器，称为站（所）用变压器或自用变压器。
1.发电厂主变压器台数、容量的选择
（1）、单元接线中的主变压器容量SN应按发电机额定容量和扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度选择。
(2)、接于发电机电压母线与升高电压母线之间的主变压器容量SN应按下列条件选择。
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A、当发电机全部投入运行时，在满足发电机电压供电的日最小负荷，并扣除常用负荷后，主变压器应能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统。
B、当接在发电机电压母线上的最大一台机组检修或者因供热机组负荷变动而需限制本厂出力时，只变压器应能从电力系统倒送功率，保证发电机电压母线上最大负荷的需求。
C、若发电机点发母线上接有2台及以上的主变压器时，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其他主变压器应能输送母线剩余功率的70%以上。
比较A、B、C取其中最大值 3.2主变压器型式的选择
（1）、当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂和变电站，均应选用三相变压器。
（2）、只有一种升高电压向用户供电或与系统连接的发电厂以及只有两种电压的变电所，可以采用双绕组变压器；有两种升高电压向用户供电或与系统连接的发电厂以及有三种电压的变电所，可以采用双绕组变压器获三绕组变压器（包括自耦变压器）
（3）、我国110KV及以上电压，变压器绕组多采用Y连接；35KV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV以下电压，变压器绕组多采用△连接。
3.3变压器型号确定
根据给定的资料，PN=30MW，KP=0.3%～2%,cosφ=0.8 主变压器
SN=1.1PN(1-KP)/ cosφ=1.1×30(1-0.3%)/ 0.8=41.17MVA 厂用电变压器
SN=(30×2%)/0.8=0.75MVA
因此由于以上条件，可得变压器的型号及其技术参数如下： 空载负载联结组电压组合高型号 低压 损耗损耗别 压 （KW） （KW） 11022.5%SFPT-50000/110 YN,d11 10.5 55 216 SCB10-800/10
四、电气设备选择
4.1 各回路持续的最大工作电流：
Yyn0 10.5 0.4 1330 6060 空载短路电流阻抗（%） （%） 0.7 10.5 2790 6 6
A 发电机侧：
Imax=1.05PN/（√3UNcosφ）=1.05×30/(10.5√3×0.8)=2.165KA
B 主变压器高压侧：
Imax=1.05PN/（√3UNcosφ）=1.05×30/（√3×110×0.8）=0.2067KA
C 主变压器低压侧：
Imax=1.05PN/（√3UNcosφ）=1.05×30/（√3×10.5×0.8）=2.165KA
4.2 短路计算 1、短路电流计算条件
⑴ 因为系统电压等级较高，输电导线的截面较大、电阻较小、电抗较大，因此
在短路电流的计算过程中忽略R、计及X。 ⑵ 计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 ⑶ 计算容量按无穷大系统容量进行计算。 ⑷ 短路种类一般按三相短路进行计算。
⑸ 根据距离电源端越近短路电流越大的原则来选短路点 2、短路点选择
3、短路计算
取SB=100MVA，则
UB1=10.5KV, IB1=SB/√3UB1=5.5KA
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UB2=115KV, IB2=SB/√3UB2=0.5KA 发电机电抗标幺值：X1*=0.26×100/（30/0.8)=0.69 变压器电抗标幺值：X2*=0.105×100/50=0.21
E*=10.5/10.5=1
等值电路图
K1点短路：
短路电流标幺值 I*=1/0.66=1.52 三相短路电流周期分量的有效值 IK=1.52×5.5=8.33KA 稳态短路电流有名值 I∞\"=8.33KA 冲击电流 ish=2.55I\"=21.25KA K2点短路：
短路电流标幺值 I*=1/0.3=3.33 三相短路电流周期分量的有效值 IK=3.33×0.5=1.67KA 稳态短路电流有名值 I∞\"=1.67KA 冲击电流 ish=2.55I\"=4.26KA 4.3电气设备选择的一般原则为：
1、应满足正常运行、检修、断路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。
2、应按当地环境条件校验。 3、应力求技术先进与经济合理。
5、扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致。
6、选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。 技术条件：
选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保
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证正常运行。同时，所选择导线和电气设备应按短路条件下进行动、热稳定校验。各种高压设备的一般技术条件如下表： 表4-1 高压电器技术条件 序号 电器 名称 1 2 3 4 5 6 7 断路器 隔离开关 TA TC 避雷器 穿墙套管 绝缘子 4.4、断路器的选择与校验 1、高压断路器的选择条件
a.额定电压UN≥UNS b.额定电流IN≥Imax c.额定开断电流INbr≥Ikp =I\"≈I∞ d.额定关合电流iNC1≥ish e.热稳定It²t≥QK=IK²tmax f.动稳定ies≥ish 2、高压断路器的校验
计算数据
额定电 压√ √ √ √ √ √ 额定额定机械荷载√ √ √ √ 额定开 热稳断电流 定 (A) √ √ √ √ √ √ 动稳定 √ √ √ √ √ 绝缘 水平 √ √ √ √ √ √ 电 流容 量√ √ √ √ √ √ （KV） （A） (KVA) (N) LW-110I/2500型断路器 9
UNS=110KV Imax=206.7A I\"=8.33KA ish=21.25KA QK=（8.33KA）²×4s ish=21.25KA
4.5隔离开关选择及校验 1、隔离开关选择条件
UN=110KV IN=2500A INbr=31.5KA iNcl=125KA It²t=50²×3 (KA²·s ) ies=125KA
a.额定电压UN>UNS b.额定电流IN>Imax c.热稳定It²t>QK=IK²tk d.动稳定ies>ish 2、 隔离开关的选择结果
发电机侧主变压器低压侧 主变压器高压侧、110KV两回出线 GN10-10T/3000-160 GW4-110 3. 隔离开关的校验
计算数据 UNS=110KV Imax=206.7A QK=（8.33KA）²×4s ish=21.25KA 计算数据 UNS=10KV Imax=2165 A QK=（8.33KA）²×4s ish=21.25KA UN=10KV IN=3000A It²t=70²×5 (KA²·s ) ies=160KA GW4-110 UN=110KV IN=630A
It²t=40²×4 (KA²·s ) ies=100KA GN10-10T/3000-160
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4.6、电压互感器的选择及校验：
1、电压互感器装设地点：发电机出口侧、110KV高压侧电压互感器 2、电压互感器选择条件
a.一次回路电压选择 1.1UN1>U1>0.9UN1，UN1=UNS（系统额定电压） b.二次回路电压选择 满足测量电压为100V c.种类、形式
d.电压互感器的额定二次容量SN2≥互感器二次负荷S2 3、电压互感器的校验
位置 型号 准确级 变比 接入方式 发电机出口侧 JSW-10 0.5 10:100 三相三柱双绕组
110KV高压侧 JDC2-110 1 110:100 三相三柱双绕组 4．7电流互感器的选择及校验：
1、装设地点：变压器、出线，母线分段和母联断路器 2、电流互感器的选择条件
a.一次回路额定电压和电流UN1>UNS，IN1 >Imax b.二次回路额定电流，强电系统5A c.种类及型式
d.准确度，重要回路0.5-1级 e.额定容量SN2≥S2=IN2²Z2L f.热稳定（KtIN1）²t≥I∞²tmax g.动稳定√2IN1Kes≥ish 3电流互感器的校验 位置 发电机侧 型号 LMC-10 电流比 3000/5 准确级 0.5 热稳定 100≥I∞²tmax 动稳定 180≥ish
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变压器高压侧、110kv出线 LB-110 600~1000/5 1 35≥I∞²tmax 89≥ish 4.8母线的选择及校验： 1、母线的选择：
1）、选择母线的材料，结构和排列方式； 2）、选择母线截面的大小；
3）、检验母线短路时的动稳定（只对硬导体进行）和热稳定；
4）、对35kV以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕； 5）、对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率。 2、母线的选择
110kV母线一般采用采用LGJQ-150的软型钢芯铝绞线 3.母线的校验
Smin=I∞√tdzKS/C=18.6≤S=150 4.9绝缘子和穿墙套管的选择
在发电厂变电站的各级电压配电装置中，高压电器的连接、固定和绝缘，是由导电体、绝缘子和金具来实现的。所以，绝缘子必须有足够的绝缘强度和机械强度，耐热、耐潮湿。
选择户外式绝缘子可以增长沿面放电距离，并能在雨天阻断水流，以保证绝缘子在恶劣的气候环境中可靠的工作。
绝缘子和穿墙套管安装完毕后的条件：
1、金属构件加工、配制、螺栓连接、焊接等应符合国家现行标准的有关规定。
2、所有螺栓、垫圈、闭口销、锁紧销、弹簧垫圈、锁紧螺母等应齐全、可靠。
3、母线配制及安装架设应符合设计规定，且连接正确，螺栓紧固，接触可靠；相间及对地电气距离符合要求。
4、瓷件应完整、清洁；铁件和瓷件胶合处均应完整无损，充油套管应无渗油，油位应正常。
在本电站的绝缘子和穿墙套管选择：
穿墙套管用于母线在屋内穿过墙壁和天花板以及从屋内向屋外穿墙时使用，6～35KV为瓷绝缘，60～220KV为油浸纸绝缘电容式。 4.10避雷器的选择：
阀式避雷器应按下列条件选择
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型式：选择避雷器型式时，应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点，按下表选择。
型 号 FS FZ 型 式 配电用普通阀型 电站用普通阀型 应用范围 10KV以下配电系统、电缆终端盒 3～220KV发电厂、变电所配电装置 根据避雷器配置原则，配电装置的每组母线上，一般应装设避雷器，变压器中性点接地必须装设避雷器，并接在变压器和断路器之间；考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优越于碳化硅避雷器，且没有串联间隙，保护特性好，没有工频续流、灭弧等问题，所以本工程110KV系统中，采用氧化锌避雷器。110KV侧根据设计规定选用FCZ-110型号避雷器。 五、发电厂主接线图
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