寒假社會(huì)實(shí)踐結(jié)項(xiàng)材料

　 《葛洲壩電廠調(diào)研報(bào)告》

　 學(xué)

　院 _

　 _

　 電子信息工程學(xué)院 _

　 _ ____

　專

　業(yè) __

　__ 電氣工程及其自動(dòng)化

　 年級班別 _

　_

　9 19 電工專升本班

　_ __ _

　學(xué)

　號

　 ______ 2019201020101

　_ _ ___________

　學(xué)生姓名 ________ 董若瀾

　_

　 _

　 ________ __

　2020 年 9 月 24 日

　 JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

　 目

　錄 （二江電廠電氣一次部分）

　........................................................................................................................... 4 一、220kV 開關(guān)站的接線方式及有關(guān)配置 .................................................................................................... 4 （一）接線方式 ....................................................................................................................................... 4 （二）接線特點(diǎn) ....................................................................................................................................... 5 （三）開關(guān)站的主要配置 ....................................................................................................................... 5 二、發(fā)電機(jī)與主變壓器連接方式、機(jī)組及主變壓器型號與參數(shù) ............................................................... 6 （一）發(fā)電機(jī)與主變壓器連接方式 ....................................................................................................... 6 （二）主變壓器型號與參數(shù) ................................................................................................................... 6 三、廠用 6kV 系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組的配接方式 ................................................................................................... 7 （一）采用分支接線方式 ....................................................................................................................... 7 四、廠用 6kV 系統(tǒng)的接線方式及有關(guān)配置 ................................................................................................... 8 （一）廠用 6kV 系統(tǒng)的接線方式 ........................................................................................................... 8 （二）有關(guān)配置 ....................................................................................................................................... 9 五、廠用 400V 系統(tǒng)的配置與接線方式 ........................................................................................................ 9 （一）廠用 400V 系統(tǒng)的配置 ................................................................................................................ 9 六、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的接地方式 ..................................................................................................................... 11 （一）分別在主變壓器高、低壓側(cè)裝設(shè)避雷器，防大氣（雷擊）過電壓 ..................................... 12 （二）在主變壓器中性點(diǎn)裝設(shè)避雷器與放電保護(hù)間隙 ..................................................................... 12 八、調(diào)研實(shí)地圖 ............................................................................................................................................. 13 （一）二江電廠 220kV 開關(guān)站（變電站）

　......................................................................................... 13 （二）500kV 開關(guān)站 4 斷口斷路器 ...................................................................................................... 13 （三）二江電廠廠房及尾水平臺(tái) ......................................................................................................... 14 （四）二江電廠廠房及發(fā)電機(jī)組 ......................................................................................................... 14 （五）葛洲壩水利樞紐大壩夜景 ......................................................................................................... 15 （六）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(1100t) ..................................................................................................................... 15 （七）840MVA 主變壓器 ...................................................................................................................... 16 （八）發(fā)電機(jī)定子 ................................................................................................................................. 16 （九）500kV 變電站 GIS 裝置 .............................................................................................................. 17 （十）500kV 線路首端并聯(lián)電抗器 ...................................................................................................... 17 （十一）水輪機(jī)壓油裝置 ..................................................................................................................... 18 （十二）水輪機(jī)導(dǎo)葉 ............................................................................................................................. 18 （十三）施工圖 ..................................................................................................................................... 19

　葛洲壩電廠調(diào)研報(bào)告

　 學(xué)

　生：董若瀾 荊楚理工學(xué)院

　摘

　要：發(fā)電廠、變電所（站）的電氣設(shè)備，按照其功能可分為兩類。第一類是直接與生產(chǎn)或輸送電能（電力）有關(guān)的設(shè)備（例如：發(fā)電機(jī)、變壓器、高壓母線、斷路器、隔離開關(guān)等），稱為一次設(shè)備。第二類設(shè)備是對一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測、控制、操作或保護(hù)的設(shè)備，我們稱為二次設(shè)備(例如：繼電保護(hù)裝置、勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)、斷路器操作系統(tǒng)、電氣儀表等）。一次、二次設(shè)備互相配合，保證電力生產(chǎn)與輸送安全可靠進(jìn)行。毫不例外，葛洲壩電廠的電氣設(shè)備也包括了一次、二次設(shè)備兩大部分，調(diào)研主要研究葛洲壩電廠電氣一次部分。本專業(yè)為電氣工程及其自動(dòng)化，此行調(diào)研目的便是更加深入了解本專業(yè)，為畢業(yè)設(shè)計(jì)、就業(yè)奠定了基礎(chǔ)。

　關(guān)鍵詞 ：

　一次部分 ； 發(fā)電機(jī) ； 主變壓器

　 前言

　電能作為國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)能源，在社會(huì)發(fā)展中起著舉足輕重的作用，由于電能具有轉(zhuǎn)化容易、便于輸配、使用便利等優(yōu)點(diǎn)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，企業(yè)高校、國防建設(shè)、通信傳播等方面都有著及其廣泛的應(yīng)用。電力系統(tǒng)是由發(fā)電站、變電所、輸電線、配電網(wǎng)以及用戶所組成的發(fā)、供、用電的一個(gè)整體。在電力系統(tǒng)中，由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，為了把電能輸送到較遠(yuǎn)的用電地區(qū)，通常先將發(fā)電廠的用電通過升壓變壓器升高電壓，然后輸電線路送到用電地區(qū)。在各用電區(qū)再經(jīng)過降壓變壓器把電壓逐級降低后，最后給我們的日常工業(yè)、企業(yè)、高校和居民等用電設(shè)備工作。

　在整個(gè)電力系統(tǒng)中，電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的兩個(gè)基本參數(shù)。電氣設(shè)備應(yīng)在其額定電壓和額定頻率下工作，在電力系統(tǒng)的電壓等級劃分中分為高電壓和低電壓。按電力行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，低電壓指設(shè)備的對地電壓在 250V 及 250V 以下的電壓；高電壓指設(shè)備對地電壓在 250V 以上的電壓。不同等級的電壓有著不同的使用范圍，220kV 及 220kV以上的電壓，一般為輸電電壓，完成電能的遠(yuǎn)距離傳輸。110kV 及 110kV 以下的電壓，為配電電壓，完成對配電電能進(jìn)行降壓處理并一定的方式分配給電能用戶。其中 35 至110kV 配電網(wǎng)為高壓配電網(wǎng)，6 至 35kV 配電網(wǎng)為中壓配電網(wǎng)，1kV 以下為低壓配電網(wǎng)。

　（二江電廠電氣一次部分）

　一、220kV 開關(guān)站的接線方式及有關(guān)配置 （一）

　接線方式

　接線方式為雙母線帶旁路，旁路母線分段 1. 母線的功能 匯聚與分配電能（電流）。

　母線：進(jìn)、出線所連接的公共導(dǎo)體（結(jié)點(diǎn)）。

　2. 斷路器（開關(guān)）作用 （1）正常情況下用于接通或斷開電路； （2）故障或事故情況下用于切斷短路電流。

　3. 隔離開關(guān)（刀閘）作用 （1）設(shè)備檢修情況下，將檢修部分與導(dǎo)電部分隔開一個(gè)足夠大的（明顯可見的）安全距離，保證檢修的安全； （2）正常情況下，配合斷路器進(jìn)行電路倒換操作； （3）電壓等級較低、容量較小的空載變壓器及電壓互感器用隔離開關(guān)直接投切。

　4. 旁路母線與旁路斷路器的作用 檢修任一進(jìn)線或出線斷路器時(shí)，使對應(yīng)的進(jìn)線或出線不停電。（檢修任一進(jìn)線或出線斷路器時(shí)，用旁路斷路器代替被檢修斷路器，并由旁路母線與有關(guān)隔離開關(guān)構(gòu)成對應(yīng)進(jìn)線或出線的電流通路。)

�。ǘ�）

　接線特點(diǎn)

　接線特點(diǎn)為旁路母線分段。

　雙母線帶旁路在電力系統(tǒng)的發(fā)電廠、變電所的一次接線中應(yīng)用很普遍，但旁路母線分段卻不多見，教科書也很少介紹，這是二江電廠 220kV 開關(guān)站接線方式的一個(gè)特點(diǎn)。將旁路母線分段并在每個(gè)分段上各設(shè)置一臺(tái)斷路器的原因是母線上的進(jìn)、出線回?cái)?shù)多，且均是重要電源或重要線路，有可能出現(xiàn)有其中兩臺(tái)斷路器需要同時(shí)檢修而對應(yīng)的進(jìn)、出線不能停電的情況，在這種情況發(fā)生時(shí)旁路母線分段運(yùn)行、旁路斷路器分別代替所要檢修的兩臺(tái)斷路器工作，保證了發(fā)供電的可靠性。同時(shí)兩臺(tái)旁路斷路器也不可能總是處于完好狀態(tài)，也需要檢修與維護(hù)，當(dāng)其中一臺(tái)檢修例一臺(tái)處于備用狀態(tài)，這樣可靠性比旁路母線不分段、僅設(shè)置一臺(tái)旁路斷路器高。

　（三）開關(guān)站的主要配置

　1. 出線與進(jìn)線 出線 8 回 ：1－8E（其中 7E 備用）； 進(jìn)線 7 回 ：1－7FB（FB：發(fā)電機(jī)－變壓器組）； 大江、二江開關(guān)站聯(lián)絡(luò)變壓器聯(lián)絡(luò)線 2 回； 上述各線路各設(shè)置斷路器一臺(tái)、加上母聯(lián)及 2 臺(tái)旁路斷路器，共 19 臺(tái)斷路器。

　母線：圓形管狀空心鋁合金硬母線。主母線分別設(shè)置電壓互感器（CVT）及避雷器（ZnO）一組。

　2. 斷路器型號及幾個(gè)重要參數(shù)（ABB SF6 ）

　型號：ELFSP4－1 （單斷口）

　額定工作電流：Ie=4000A; 額定開斷電流：Ie.dk=50(63)kA; 動(dòng)穩(wěn)定電流（額定關(guān)合電流）：

　125kA; 熱穩(wěn)定電流 ：50kA (4S); 固有動(dòng)作時(shí)間：<20mS； 燃弧時(shí)間：<25mS； 全分閘時(shí)間：<50mS； 切斷負(fù)荷工作電流次數(shù)（<=4000A）：>5000 次； 切斷短路電流次數(shù)（<=50kA 或 63kA）：>30 次； 合閘時(shí)間：<60mS； 3. 開關(guān)站布置型式

　分相中型單列布置。（戶外式）

　目前世界電力技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)：取消旁路母線及旁路斷路器。

　二、發(fā)電機(jī)與主變壓器連接方式、機(jī)組及主變壓器型號與參數(shù) （ 一 ）發(fā)電機(jī)與主變壓器連接方式

　采用單元接線方式。

　 （ 二 ）機(jī)組及主變壓器型號與參數(shù)

�。�1 ）

　水輪機(jī) 機(jī)組編號

　1-2#

　3-7#

　型號

　ZZ560-LH-1130 軸流轉(zhuǎn)槳式（雙調(diào)）

　ZZ500-LH-1020 軸流轉(zhuǎn)槳式（雙調(diào)）

　 額定轉(zhuǎn)速

　54 ．6r/min

　62.5r/min

　 飛逸轉(zhuǎn)速

　120/min 140/min

　額定水頭

　18.6m 18.6m

　最大水頭 23m 27m

　額定流量

　1130 立方米/s 825 立方米/s

　葉片數(shù)量

　4 5

　葉片重量

　40t 22.5t

　轉(zhuǎn)輪直徑

　1130cm 1020cm

　制造廠家

　東方電機(jī)廠 哈爾濱電機(jī)廠

�。�2 ）

　發(fā)電機(jī) 機(jī)組編號

　1-2#

　3-7#

　 型號

　TS1760/200-110

　SF125-96/15600

　 額定功率

　170MW 125MW

　額定電壓

　13.8kV 13.8kV

　額定電流

　8125A 5980A

　額定功率因數(shù) 0.875(L) 0.875(L)

　定子接法

　5Y 3Y

　額定轉(zhuǎn)子電壓

　494V 483V

　 額定轉(zhuǎn)子電流

　2077A 1653A

　磁極對數(shù)

　55 48

　制造廠家

　東方電機(jī)廠 哈爾濱電機(jī)廠

�。�3 ）

　主變壓器 編號

　1 －2 ＃

　 3 －7 ＃ 型號

　SSP3-200000/220

　SSP3-150000/220

　額定容量

　200MVA 150MVA 額定電壓 242±2×2.5%/13.8

　242±2×2.5%/13.8

　連接組號

　Yo/ △-11

　Yo/ △-11

　短路電壓百分?jǐn)?shù)

　13.1%-13.8%

　13.1%-13.8%

　冷卻方式

　強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向風(fēng)冷（改進(jìn)后）

　強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向風(fēng)冷（改進(jìn)后）

　制造廠家

　沈陽變壓器廠

　沈陽變壓器廠

　 三、廠用 6kV 系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組的配接方式 （一）采用分支接線方式

　 分支接線是機(jī)組與主變壓器采用單元接線或擴(kuò)大單元接線方式下獲得廠用電的一種常用方法。在有廠用分支的情況下，為保證對廠用分支供電可靠性，必須作到：

�。�1）發(fā)電機(jī)出口母線上設(shè)置隔離開關(guān)； （2）隔離開關(guān)安裝位置應(yīng)正確。

　葛洲壩二江電廠的廠用分支就是按照上述原則進(jìn)行配置的，因此，具有所要求的可靠性。（葛洲壩電廠將該分支上的降壓變壓器稱為“ 公用變壓器”）。

　 公用變壓器的型號與參數(shù)（21B 、24B ）

　型號

　S7 －6000/13.8

　額定容量

　6MVA

　額定電壓 13 ．8±5%/6.3

　連接組號

　Y/Y-12

　短路電壓百分?jǐn)?shù)

　5.65 ％

　冷卻方式

　自然油循環(huán)風(fēng)冷

　制造廠家

　衡陽變壓器廠

　使用環(huán)境

　戶外式

　 為提高對廠用分支供電的可靠性，在 3F－6F 出口母線上加裝了出口斷路器。這樣當(dāng)機(jī)組故障時(shí)出口斷路器跳閘切除故障，主變壓器高壓斷路器不再分閘，不會(huì)出現(xiàn)機(jī)組故障對應(yīng) 6kV 分段短時(shí)停電情況。

　3F －6F 出口斷路器型號參數(shù)（ABB) 型號 HECI-3-R 額定工作電流 9000A 額定開斷電流 100kA 動(dòng)穩(wěn)定電流 300kA 熱穩(wěn)定電流 100kA ,1S 全分閘時(shí)間 ? ?60mS 合閘時(shí)間 ? ? 48mS 最大運(yùn)行電壓 24kV 四、廠用 6kV 系統(tǒng)的接線方式及有關(guān)配置 （一）廠用 V 6kV 系統(tǒng)的接線方式

　采用單母線分段方式（見圖 2）。

　二江電廠廠用 6kV 母線共 4

　段，各段編號分別為 3、4、5、6，與各自供電變壓器（公用變壓器）所連接的發(fā)電機(jī)編號對應(yīng)。

�。ǘ� ）有關(guān)配置

　單母線分段方式用作廠用電接線，基本是一種固定模式。

　因?yàn)閺S用電電壓等級相對較低、送電距離很近、輸送容量小，單母線分段接線結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、同時(shí)也具備良好經(jīng)濟(jì)性，所以只要不設(shè)置機(jī)壓母 線的電廠，幾乎都采用該接線方式。對發(fā)電廠來講，廠用電就是“生命線”，必須具有足夠高可靠性。然而，單母線分段接線方式可靠性并不高，為解決這一技術(shù)上矛盾，一般的、普遍采用的配置原則是：

　1. 電源配置原則 各分段的電源必須相互獨(dú)立，且獲得電源方向不得單一。從圖 2 中可見，二江電廠廠用 6kV 系統(tǒng) 4 段母線的電源分別取自 3－6F 分支，4 臺(tái)機(jī)組同時(shí)故障停電的概率幾乎為零，滿足各分段供電電源獨(dú)立的原則。應(yīng)該指出的是：從電源選取角度而言，只有電源獨(dú)立，分段才有意義。

　2. 負(fù)荷配置原則 同名負(fù)荷的雙回路或多回路必須連接于母線的不同分段上。

　二江電廠 400V 配電室 1P、2P、3P 配電盤、220 kV 開關(guān)站 31P 配電室的電源分別通過兩臺(tái)降壓變壓器（51B 與 52B、53B 與 54B、55B 與 56B、71B 與 72B）作為雙回路由 6 kV母線供電，兩臺(tái)降壓變壓器按照上述負(fù)荷配置原則分別連接于 6kV 母線 4、5 兩分段上（詳見廠用 400V 系統(tǒng)的介紹）。

　3. 段間配置原則 分段與分段間應(yīng)具備相互備用功能或設(shè)置專門備用段。

　二江電廠采用的是分段互為備用方式，（這也是水電廠常用的一種方式），為了達(dá)到互為備用的目的，采用的具體技術(shù)措施是：

�、俜謩e在 3 段與 4 段、5 段與 6 段的分段斷路器控制與操作系統(tǒng)設(shè)置 BZT 功能。

�。˙ZT—備用電源自動(dòng)投入裝置）

�、�21B 與 22B、23B 與 24B 分別工作在互為“暗備用”運(yùn)行方式下。

　上述技術(shù)措施的采用，消除了單母線分段方式可靠性不高的固有缺陷，使得這種接線方式能夠完全滿足廠用電可靠性的要求，切實(shí)擔(dān)負(fù)起了“生命線”的職責(zé)。

　五、廠用 400V 系統(tǒng)的配置與接線方式 （一 ）廠用 V 400V 系統(tǒng)的配置

�。�1）設(shè)置 400V 配電室（1P、2P、3P）； （2）設(shè)置發(fā)電機(jī)機(jī)旁動(dòng)力盤（11P－17P）； （3）設(shè)置 220kV 開關(guān)站 31P 配電室；

�。�4）設(shè)置 41P 配電室。

�。ǘ�）V 400V 系統(tǒng)接線方式

　和其它大型電廠一樣，葛洲壩電廠廠用電的動(dòng)力系統(tǒng)與照明系統(tǒng)是分開的。這樣既可以保證動(dòng)力與照明系統(tǒng)檢修、維護(hù)的方便，也利于系統(tǒng)故障的正確判斷與及時(shí)處理。

　1P、2P：動(dòng)力盤 51B－54B：動(dòng)力變壓器（動(dòng)力變）

　3P：照明盤 55B、56B：照明變壓器（照明變）

　 51B－54B 型號與參數(shù) 型號 SG-1000/6

　三相干式變壓器 額定容量 1000kVA 電壓比 6/0.4 連接組號 Y/Y0-12 使用條件 戶內(nèi)式 每臺(tái)機(jī)組均設(shè)置機(jī)旁動(dòng)力盤使得各臺(tái)機(jī)組廠用動(dòng)力系統(tǒng)供電單元化，操作近地化。這樣可以使廠用動(dòng)力系統(tǒng)與機(jī)組檢修、維護(hù)一同進(jìn)行，不會(huì)因動(dòng)力系統(tǒng)的檢修、維護(hù)影響機(jī)組正常運(yùn)行，同時(shí)各機(jī)組動(dòng)力系統(tǒng)故障時(shí)不會(huì)相互影響，最大限度保證了機(jī)組廠用動(dòng)力系統(tǒng)工作可靠性。因此該配置方式成為大型發(fā)電廠機(jī)組動(dòng)力供電方式的首選。

　 機(jī)旁動(dòng)力盤自用段與公用段的電源分別取自發(fā)電機(jī) （通過降壓變壓器 014B－074B）與 400V 配電室的 1P 或 2P，二者既可以獨(dú)立工作，也可以相互備用；同時(shí)壓油泵、技術(shù)供水泵、頂蓋排水泵的電動(dòng)機(jī)等同名負(fù)荷雙回路或多回路按照廠用負(fù)荷配置原則分別連接于自用段與公用段上，完全達(dá)到機(jī)組安全工作的可靠性。

　六、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的接地方式 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地（見圖 1）。

　發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地情況下的等效電路如圖 5 所示。

　發(fā)電機(jī)定子繞組或引出線（包括分支引線）發(fā)生單相接地時(shí)，流過接地點(diǎn)的電容電流是超前接地相相電壓 90º的（將電容電流參考方向選定為由設(shè)備流向地網(wǎng)），而流過消弧線圈的電流是滯后接地相相電壓 90º的（參考方向與電容電流方向一致），二者正好反相。

　實(shí)際經(jīng)驗(yàn)證明：

�。�1）若流過接地點(diǎn)的電流>30A，則在接地點(diǎn)產(chǎn)生永久性電弧，發(fā)電機(jī)定子繞組、鐵芯或有關(guān)設(shè)備將被嚴(yán)重?zé)龘p。

�。�2）10A<接地電流<30A，則在接地點(diǎn)產(chǎn)生間歇性電弧，既會(huì)燒損設(shè)備，又會(huì)引起過電壓，由于流過消弧線圈的電流對電容電流具有抵償（補(bǔ)償）作用，合理選擇補(bǔ)償度 k（k=IL/Idc)，就可以使得流過接地點(diǎn)的實(shí)際電流 (Id) 在 10A 以下，這樣永久性與間歇性電弧均不會(huì)產(chǎn)生，保證了發(fā)電機(jī)定子繞組或引出線發(fā)生單相接地時(shí)，設(shè)備不受損壞。由于消弧線圈具有消除電弧作用，故因此而得名。

　葛洲壩電廠選取的補(bǔ)償度是欠補(bǔ)償，即：

　k=IL/Idc <1。這種補(bǔ)償方式僅在發(fā)電機(jī)與主變壓器采用單元接線或擴(kuò)大單元接線方式條件下才可采用。

　七、主變壓器絕緣防護(hù)措施 （一）分別在主變壓器高、低壓側(cè)裝設(shè)避雷器，防大氣（雷擊）過電 壓

　高壓側(cè)避雷器動(dòng)作值是：340－390kV; 低壓側(cè)避雷器動(dòng)作值是：33－39kV。

�。ǘ�）在主變壓器中性點(diǎn)裝設(shè)避雷器與放電保護(hù)間隙

　避雷器的動(dòng)作值是：170－190kV； 放電保護(hù)間隙動(dòng)作值（擊穿電壓）按照額定電壓（220kV）一半整定，既可以防止大氣過電壓， 也可以防范 當(dāng)主變壓器中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式下高壓側(cè)發(fā)生單相接地而引起的中性點(diǎn)位移過電壓（零序過電壓）。

　參考文獻(xiàn)：

　[1]電力設(shè)計(jì)手冊.中國電力出版社中國電力工程顧問集團(tuán)有限公司.2017 年 09 月.

　八、調(diào)研實(shí)地圖 （一）

　二江電廠 V 220kV 開關(guān)站（變電站）

　 （二）V 500kV 開關(guān)站 4 4 斷口斷路器

�。ㄈ�）

　二江電廠廠房及尾水平臺(tái)

　 （四）

　二江電廠廠房及發(fā)電機(jī)組

�。ㄎ澹�

　葛洲壩水利樞紐大壩夜景

　 （六）

　發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 (1100t) )

�。ㄆ撸〢 840MVA 主變壓器

�。ò耍�

　發(fā)電機(jī)定子

�。ň牛￢ 500kV 變電站 S GIS 裝置

　 （十）V 500kV 線路首端并聯(lián)電抗器

�。ㄊ�一）

　水輪機(jī)壓油裝置

　 （十二）

　水輪機(jī)導(dǎo)葉

　（十三）

　施工圖

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