水力发电厂高压电气设备选择及布置设计规范

水力发电厂高压电气设备选择及布置设计规范内容摘要：

IL标准段的类型及长度主要由工厂制造、运输、安装及现场布置要求来确定。 主变压器 主变压器技术参数选择应满足 GB ～ 5规定的要求。 主变压器应优先采用三相式。 当运输条件和布置场地受限制时，宜选用三相组合式变压器 ；如运输条件受限制但布置场地不受限制时，可选用单相变压器组。 用于扩大单元接 线 的主变压器，一般采用 升压型 双绕组变压器；当需限制短路电流时，可采用低压侧分裂绕组的变压器。 用于连接两种不同升高电压母线之间 的联络变压器，当两种升高电压均为直接接地系统时， 11 宜采用降压型自耦变压器。 自耦变压器一般应设置第三绕组，主要用来消除三次谐波电流。 采用单相变压器组时，有下列情况之一者，可设置一台备用相： 1 年利用小时数在 4000h 及以上，且设有四组及以上相同容量的单相变压器组； 2 全厂只有一组单相变压器组，停止运行将造成大量电能损失； 3 全厂只有一组联络单相变压器组，两种升高电压间经常有较大交换容量，且不允许长时间停电检修。 主变压器额定容量应与所连接的水轮发电机额定容量相匹配。 当主变压器额定容量在 125MVA及以上时， 宜 优先从 GB321中的 R10系列 中选取 ； 125MVA以下时， 应 采用标准容量系列的变压器。 联络变压器的额定容量应根据各种不同运行方式下两种不同升高电压 系统 间的有功和无功功率交换要求确定，其容量不小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量。 蓄能电厂主变压器额定容量应计算主变压器所连接机组发电工况容量和电动工况容量；对于电动工况，还应计及厂用电最大计算负荷和变频启动装置的负荷。 变压器的额定电压、分接和电压调节的选择应满足以下要求： 1 变压器绕组的额定电压 、 电压调节范围 及 分接方式 应根据电站接入电力系统设计确定。 2 蓄能电厂在接入系统设计确定其调压范围时应充分考虑机组调相与进相能力和抽水工况的调压作用，尽量避免在电厂内设置调压措施。 确需设置时，应对适当加大发电电动机调压范围和采用有载调压变压器两种调压方式进行技术经济比较，选定调压方式。 当变压器布置在地下洞室时，宜优先采用适当加大发电电动机调压范围的方式。 阻抗 电压 选择应满足以下要求： 1 阻抗 电压 选择，应根据接入系统设计和电气设备选择 ， 使系统对 电压调节 的要求、短路电流限制和变压器制造的经济性相协调。 2 双 绕组 变压器 的阻抗 电压 应按主分接规定。 多绕组变压器应分别规定各对绕组的阻抗 电压。 3 当分接范围超过177。 5%时，应确定两个极限分接的阻抗 电压 值，以满足阻抗 电压 试验要求。 变压器的局部放电测量方法应按。 550kV及以下变压器在 下，局部放电量≤ 100pc（自耦变压器中压端不大于 200pC，高压端不大于 100pC） ； 800kV变压器在 ，局部放电量≤ 300pc。 变压器的噪声水平应符合环境保护要求，一般取 80dB(A)，测量方法 按 GB7328的规定进行。 当冷却器、风扇、油泵不投入运行时，在距离变压器 ，噪声应不大于 80dB；当冷却器、风扇、油泵全部投入运行时，在距离变压器 2m 处测量，噪声应不大于 80dB。 水力发电厂主变压器冷却方式选择与电站 使用 环境、主变压器容量、布置位置等有关，并应符合。 户外变压器 宜 采用风冷或自冷；户内大容量变压器 应 采用水冷。 变压器铁芯和较大金属结构零件均应通过油箱可靠接地，接地处应有明显接地符号“ ”或“接地”字样。 变压器的铁芯和夹件应通过套管从油箱上部引出接地线，并沿油箱外壁引至油箱下部可靠接 12 地。 变压器中性点应有两根与主接地网不同地点连接的接地引下线，且每根接地引下线均应满足短时耐受电流的要求。 变压器 与 架空线的连接，出线套管的接线端子应符合 GB5273的规定。 变压器 与 电缆的连接，应符合 DL/T 5228标准规定。 变压器与 GIS或 GIL直接连接，应符合 IEC62271306标准规定。 330kV及以上与 GIS直接连接的变压器，应考虑由于 GIS中开关操作 产生的快速暂态过电压对变压器绕组绝缘的影响。 发电机断路器 发电机断路器技术参数选择 宜 满足 GB/T 14824 规定的要求。 额定短路开断电流在 50kA及以上宜采用 SF6发电机断路器；额定短路开断电流在 63kA及以下可采用真空或 SF6发电机断路器。 发电机断路器 应分别按照系统侧和发电机侧的短路开断电流进行选择，还应考虑暂态恢复电压和 直流分量的要求。 发电机断路器合闸和分闸操作时，在离地面高度为 ，距声源设备外沿垂直面的距离为 2m处测得的噪声水平不 得超过 110dB。 发电机断路器应采用机械三相联动机构，操动机构应具有两个分闸线圈。 电制动开关 水轮发电机电气制动一般采用的制动开关有隔离开关 或 断路器。 根据水轮发电机的技术参数和电气制动设计要求，没有合适的电制动隔离开关选择 时 ，可选用真空断路器或 SF6断路器。 电制动开关额定电流选择应满足定子回路制动电流 和短时（一般不超过 10min）运行的 要求。 短时耐受电流选择，应根据电站特点和电制动开关的结构特点，合理经济地选择。 对于发电机回路采 用离相封闭母线时，电制动开关不仅 应 满足与母线连接的要求，同时 还 要满足发电机升流试验要求。 高压断路器 高压断路器技术参数选择应满足 GB1984规定的要求。 SF6断路器，其灭弧方式宜采用单压式。 SF6落地罐式高压断路器适用于地震要求高、重污秽、高海拔地区等场所。 SF6断路器。 真空断路器应选用本体和机构一体化设计制造的产品。 高压断路器的额定电压为断路器 所 在电力系统 的 最高运行电压。 13 断路器的额定短路开断电流由交流分量有效值和 直流分量 两个值表征。 如 直流分量不超过 20%时，额定短路开断电流仅由交流分量的有效值来表征，不必校验断路器的直流分断能力。 如直流分量超过 20%，则应根据所在工程的 直流分量 时间常数和 GB1984的规定确定直流分量。 断路器的额定短时耐受电流等于额定短路开断电流，其持续时间额定值在 110kV及以下为 4s；在 220kV及以上为 2s。 断路器的峰值耐受电流等于额定短路关合电流。 对于额定频率为 50Hz、 时间常数标准值为45ms时 ，额定短路关合电 流等于额定短路开断电流交流分量有效值的 ；对于所有特殊工况的时间常数，额定短路关合电流等于额定短路开断电流交流分量有效值的 ，与断路器的额定频率无关。 363kV及以上 断路器 应根据过电压研究确定是否装设合闸电阻。 高压负荷开关 负荷开关技术参数选择应满足 GB 3804和 GB/T14810规定的要求。 负荷开关宜选用六氟化硫或真空负荷开关。 当负荷开关与熔断器组合使用时，负荷开关应能关合组合电器中可能配用熔断器的最大截止电流。 负荷开关的开 断电流应大于转移电流和交接电流。 负荷开关的有功负荷开断能力和闭环电流开断能力应等于或大于回路的额定电流。 选用的负荷开关应具有切合电感 、 电容性小电流的能力。 高压隔离开关 和接地开关 高压隔离开关技术 和接地开关技术 参数选择应满足 GB 1985规定的要求。 隔离开关操动机构的型式宜根据工程实际情况选择电动 和（ 或 ） 手动操动机构。 根据机械寿命和与断路器关联操作的情况，隔离开关按 M0、 M M2三个等级 选用。 根据短路关合能力的要求， 接地开关 按 E0 、 E E2三个等级 选用。 额定电压 、多路架空输电线布置的情况下， 不带电并且接地的输电线上可能通过电流，这是由于与相邻带电线路的电容和电感耦合的结果。 因此，用于这些线路接地的 交流 接地开关应能 够开合感应电流，并 保证下列运行条件： 1 当接地连接线的一端开路，接地开关在线路的另一端操作时开断和关合容性电流； 2 当线路的一端接地，接地开关在线路的另一端操作时开断和关合感性电流； 3 持续承载容性和感性电流。 对于 额定电压 、能够开 合母线转换电流的交流隔离开关 ， 额定母线转换电流值应为 80％的隔离开关额定电流。 隔离开关开合母线充电电流 是指 接通或断开部分母线系统或类似的容性负载时，隔离开关应能开合的电流， 适用于额定电压。 14 气体绝缘金属封闭开关设备 (GIS) GIS技术参数选择应满足 GB7674规定的要求。 断口 有水平布置和垂直布置两种，应根据布置场地、检修条件和制造厂的特点确定。 GIS的断路器断口数应根据设备制造能力和电压等级来确定， 363kV及以下应选用单断口 ， 550kV可选用双断口或单断口。 GIS隔室划分应考虑分期安装、试验、运行、故障、检修等方面的要求。 并应满足下列基本要求： 1 当间隔元件设备检修时，不影响未检修间隔的正常运行。 2 应将内部故障限制在故障隔室内。 3 断路器、电压互感器、避雷器应设置单独隔室。 4 与 GIS外连的部位应进行单独分隔（与变压器、高压电缆 、 SF6/空气套管 等的连接）。 5 隔室内的 SF6气体容量应考虑回收 时间和气体回收 装置的容量。 伸缩节的配置 应满足以下要求： 1 伸缩节的设置应能调节和吸收基础的不均匀沉陷、土建施工误差、设备制造误差、安装误差、补偿温度应力、地震力、断路器操作时的暂时变位以及变压器 （电抗器） 微震等方面产生的位移。 2 制造厂应依据工程具体情况和 GIS的总体结构提出合理的伸缩节配置方案。 长母线和土建结构缝处 宜 设置伸缩节 ； GIS分支母线与变压器、电抗器的连接处 应 设置伸缩节。 GIS出线 套管与 架空线的连接，出线套管的接线端子应符合 GB5273的规定。 GIS与变压器、电抗器的直接连接应满足如下要求： 1 GIS与变压器、电抗器的 外壳连接部位应设置绝缘元件加以隔离，绝缘元件应能承受 外壳 上出现的最大感应电压，并应能承受 2kV工频电压 1min，以防止 GIS外壳感应电流传递到变压器、电抗器的外壳。 绝缘元件的两侧 应 装设氧化锌限压器 ， 以 限制绝缘件上的 过电压。 2 GIS分支母线与变压器、电抗器的油 /气套管连接处 的导电 回路 ，应设置可拆卸断口，可拆卸断口应设置在小的隔室内，断口间距应能承受各种试验电压， 以方便 GIS与变压器、电抗器分别进行试验和安装。 连接处的小隔室在安装和检修时隔成小隔室，正常运行时可与分支母线形成大隔室。 3 对 330kV及以上电压等级，为了抑制快速暂态过电压引起的地电位升高，在变压器升高座与GIS外壳连接的绝缘之间应设置并联非线性电阻。 非线性电阻的容量和特性由 GIS制造厂确定。 GIS出线和电缆的连接应满足如下要求： 1 GIS外壳与电缆金属外护套间应设置绝缘元件加以隔离，绝缘元件应能承受各种运行工况下出现的最大感应电压，并应能承受 2kV工频电压 1min，以防止感应电压、感应电流相互影响。 为了抑制瞬态条件下的过电压，在电缆头法兰与 GIS外壳连接的绝缘 件 之间应并联非线性电阻。 非线性电阻的 容量 和特性 由 GIS制造厂和电缆制造厂共同确定，由电缆制造厂提供。 2 GIS分支母线与电缆终端 导电回路 的连接处，应 在分支母线上 设置可拆卸断口，可拆卸断口 15 应设置在小的隔室内，断口间距应能承受各种试验电压， 以方便 GIS与电缆分别进行试验、安装和维修。 GIS外壳 宜采用铝合金。 GIS单个 隔室允许的相对年漏气率应不大于 %。 接地开关的配置 应满足以下要求： 1 E0接地开关 可用于 GIS检修期间将检修部分的主回路 可靠 接地。 2 E1或 E2接地开关 可用于 不能预先确定是否带电的回路 ， 如架空 出线 、长母线、长电缆等。 3 部分或全部接地开关的接地端子应有与地电位绝缘的措施。 以便 GIS进行有关试验和测量。 330kV及以上 GIS，应考虑由于 GIS中 开关 操作产生的快速暂态过电压对设备绝缘的影响。 限制 快速暂态过电压 危害 的 主要措施有：断路器装合闸电阻，隔离开关装分 合 闸电阻；提高设备的绝缘水平；改进产品结构，降低设备上的残余电荷。 GIS外壳感应电压正常运行条件下应不大于 24V，故障条件下应不大于 100V。 GIS接地 的设计应满足以下要求： 1 GIS的外壳接地宜采用全连式外壳多点接地。 2 GIS配电装置应设置贯穿所有 GIS间隔的环形接地母线，将 GIS配电装置的接地线引至接地母线，由接地母线再与接地网连接。 3 分相 GIS 外壳应设短接线。 短接线用来避免外壳中的感应电流流入接地回路和接地网。 其截面应能承受长期通过的最大感应电流和短时耐受电流。 外壳接地应从短接线上引出与接地母线连接，其截面应满足短时耐受电流的要求。 短接线应设置在每一段的 起终点。 4 GIS配电装置的主回路、辅助回路、设备构架以及所有的金属部分均应接地。 交流金属封闭开关设备 交流金属封闭开关设备技术参数选择应满足 GB 3906规定的要求。 35kV及以下配电装置宜采用交流金属封闭开关设备。 为防止开关柜火灾蔓延，在开关柜的柜间、母线室之间及与本柜其它功能隔室之间应采取有效的封堵隔离措施。