葛洲壩電廠調研報告

　寒假社會實踐結項材料

　 《葛洲壩電廠調研報告》

　 學

　院 _

　 _

　 電子信息工程學院 _

　 _ ____

　專

　業(yè) __

　__ 電氣工程及其自動化

　 年級班別 _

　_

　9 19 電工專升本班

　_ __ _

　學

　號

　 ______ 2019201020101

　_ _ ___________

　學生姓名 ________ 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 開關站的接線方式及有關配置 .................................................................................................... 4 （一）接線方式 ....................................................................................................................................... 4 （二）接線特點 ....................................................................................................................................... 5 （三）開關站的主要配置 ....................................................................................................................... 5 二、發(fā)電機與主變壓器連接方式、機組及主變壓器型號與參數 ............................................................... 6 （一）發(fā)電機與主變壓器連接方式 ....................................................................................................... 6 （二）主變壓器型號與參數 ................................................................................................................... 6 三、廠用 6kV 系統(tǒng)與發(fā)電機組的配接方式 ................................................................................................... 7 （一）采用分支接線方式 ....................................................................................................................... 7 四、廠用 6kV 系統(tǒng)的接線方式及有關配置 ................................................................................................... 8 （一）廠用 6kV 系統(tǒng)的接線方式 ........................................................................................................... 8 （二）有關配置 ....................................................................................................................................... 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)電機中性點的接地方式 ..................................................................................................................... 11 （一）分別在主變壓器高、低壓側裝設避雷器，防大氣（雷擊）過電壓 ..................................... 12 （二）在主變壓器中性點裝設避雷器與放電保護間隙 ..................................................................... 12 八、調研實地圖 ............................................................................................................................................. 13 （一）二江電廠 220kV 開關站（變電站）

　......................................................................................... 13 （二）500kV 開關站 4 斷口斷路器 ...................................................................................................... 13 （三）二江電廠廠房及尾水平臺 ......................................................................................................... 14 （四）二江電廠廠房及發(fā)電機組 ......................................................................................................... 14 （五）葛洲壩水利樞紐大壩夜景 ......................................................................................................... 15 （六）發(fā)電機轉子(1100t) ..................................................................................................................... 15 （七）840MVA 主變壓器 ...................................................................................................................... 16 （八）發(fā)電機定子 ................................................................................................................................. 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）水輪機壓油裝置 ..................................................................................................................... 18 （十二）水輪機導葉 ............................................................................................................................. 18 （十三）施工圖 ..................................................................................................................................... 19

　葛洲壩電廠調研報告

　 學

　生：董若瀾 荊楚理工學院

　摘

　要：發(fā)電廠、變電所（站）的電氣設備，按照其功能可分為兩類。第一類是直接與生產或輸送電能（電力）有關的設備（例如：發(fā)電機、變壓器、高壓母線、斷路器、隔離開關等），稱為一次設備。第二類設備是對一次設備進行監(jiān)測、控制、操作或保護的設備，我們稱為二次設備(例如：繼電保護裝置、勵磁調節(jié)系統(tǒng)、斷路器操作系統(tǒng)、電氣儀表等）。一次、二次設備互相配合，保證電力生產與輸送安全可靠進行。毫不例外，葛洲壩電廠的電氣設備也包括了一次、二次設備兩大部分，調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化，此行調研目的便是更加深入了解本專業(yè)，為畢業(yè)設計、就業(yè)奠定了基礎。

　關鍵詞 ：

　一次部分 ； 發(fā)電機 ； 主變壓器

　 前言

　電能作為國民經濟各個領域的基礎能源，在社會發(fā)展中起著舉足輕重的作用，由于電能具有轉化容易、便于輸配、使用便利等優(yōu)點，在工農業(yè)生產，企業(yè)高校、國防建設、通信傳播等方面都有著及其廣泛的應用。電力系統(tǒng)是由發(fā)電站、變電所、輸電線、配電網以及用戶所組成的發(fā)、供、用電的一個整體。在電力系統(tǒng)中，由發(fā)電機產生電能，為了把電能輸送到較遠的用電地區(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備工作。

　在整個電力系統(tǒng)中，電壓和頻率是衡量電能質量的兩個基本參數。電氣設備應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)的標準的規(guī)定，低電壓指設備的對地電壓在 250V 及 250V 以下的電壓；高電壓指設備對地電壓在 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 配電網為高壓配電網，6 至 35kV 配電網為中壓配電網，1kV 以下為低壓配電網。

�。ǘ�江電廠電氣一次部分）

　一、220kV 開關站的接線方式及有關配置 （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、出線所連接的公共導體（結點）。

　2. 斷路器（開關）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（刀閘）作用 （1）設備檢修情況下，將檢修部分與導電部分隔開一個足夠大的（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直接投切。

　4. 旁路母線與旁路斷路器的作用 檢修任一進線或出線斷路器時，使對應的進線或出線不停電。（檢修任一進線或出線斷路器時，用旁路斷路器代替被檢修斷路器，并由旁路母線與有關隔離開關構成對應進線或出線的電流通路。)

　（二）

　接線特點

　接線特點為旁路母線分段。

　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 開關站接線方式的一個特點。將旁路母線分段并在每個分段上各設置一臺斷路器的原因是母線上的進、出線回數多，且均是重要電源或重要線路，有可能出現(xiàn)有其中兩臺斷路器需要同時檢修而對應的進、出線不能停電的情況，在這種情況發(fā)生時旁路母線分段運行、旁路斷路器分別代替所要檢修的兩臺斷路器工作，保證了發(fā)供電的可靠性。同時兩臺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，當其中一臺檢修例一臺處于備用狀態(tài)，這樣可靠性比旁路母線不分段、僅設置一臺旁路斷路器高。

　（三）開關站的主要配置

　1. 出線與進線 出線 8 回 ：1－8E（其中 7E 備用）； 進線 7 回 ：1－7FB（FB：發(fā)電機－變壓器組）； 大江、二江開關站聯(lián)絡變壓器聯(lián)絡線 2 回； 上述各線路各設置斷路器一臺、加上母聯(lián)及 2 臺旁路斷路器，共 19 臺斷路器。

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

　2. 斷路器型號及幾個重要參數（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; 動穩(wěn)定電流（額定關合電流）：

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

　分相中型單列布置。（戶外式）

　目前世界電力技術發(fā)展動態(tài)：取消旁路母線及旁路斷路器。

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

　采用單元接線方式。

　 （ 二 ）機組及主變壓器型號與參數

�。�1 ）

　水輪機 機組編號

　1-2#

　3-7#

　型號

　ZZ560-LH-1130 軸流轉槳式（雙調）

　ZZ500-LH-1020 軸流轉槳式（雙調）

　 額定轉速

　54 ．6r/min

　62.5r/min

　 飛逸轉速

　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

　葉片數量

　4 5

　葉片重量

　40t 22.5t

　轉輪直徑

　1130cm 1020cm

　制造廠家

　東方電機廠 哈爾濱電機廠

�。�2 ）

　發(fā)電機 機組編號

　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 0.875(L) 0.875(L)

　定子接法

　5Y 3Y

　額定轉子電壓

　494V 483V

　 額定轉子電流

　2077A 1653A

　磁極對數

　55 48

　制造廠家

　東方電機廠 哈爾濱電機廠

�。�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

　短路電壓百分數

　13.1%-13.8%

　13.1%-13.8%

　冷卻方式

　強迫油循環(huán)導向風冷（改進后）

　強迫油循環(huán)導向風冷（改進后）

　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)電機組的配接方式 （一）采用分支接線方式

　 分支接線是機組與主變壓器采用單元接線或擴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)電機出口母線上設置隔離開關； （2）隔離開關安裝位置應正確。

　葛洲壩二江電廠的廠用分支就是按照上述原則進行配置的，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（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

　短路電壓百分數

　5.65 ％

　冷卻方式

　自然油循環(huán)風冷

　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。這樣當機組故障時出口斷路器跳閘切除故障，主變壓器高壓斷路器不再分閘，不會出現(xiàn)機組故障對應 6kV 分段短時停電情況。

　3F －6F 出口斷路器型號參數（ABB) 型號 HECI-3-R 額定工作電流 9000A 額定開斷電流 100kA 動穩(wěn)定電流 300kA 熱穩(wěn)定電流 100kA ,1S 全分閘時間 ? ?60mS 合閘時間 ? ? 48mS 最大運行電壓 24kV 四、廠用 6kV 系統(tǒng)的接線方式及有關配置 （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)電機編號對應。

�。ǘ� ）有關配置

　單母線分段方式用作廠用電接線，基本是一種固定模式。

　因為廠用電電壓等級相對較低、送電距離很近、輸送容量小，單母線分段接線結構簡單、操作方便、同時也具備良好經濟性，所以只要不設置機壓母 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 臺機組同時故障停電的概率幾乎為零，滿足各分段供電電源獨立的原則。應該指出的是：從電源選取角度而言，只有電源獨立，分段才有意義。

　2. 負荷配置原則 同名負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 開關站 31P 配電室的電源分別通過兩臺降壓變壓器（51B 與 52B、53B 與 54B、55B 與 56B、71B 與 72B）作為雙回路由 6 kV母線供電，兩臺降壓變壓器按照上述負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 分段與分段間應具備相互備用功能或設置專門備用段。

　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），為了達到互為備用的目的，采用的具體技術措施是：

　①分別在 3 段與 4 段、5 段與 6 段的分段斷路器控制與操作系統(tǒng)設置 BZT 功能。

　（BZT—備用電源自動投入裝置）

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

　上述技術措施的采用，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，切實擔負起了“生命線”的職責。

　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）設置 400V 配電室（1P、2P、3P）； （2）設置發(fā)電機機旁動力盤（11P－17P）； （3）設置 220kV 開關站 31P 配電室；

　（4）設置 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力系統(tǒng)與照明系統(tǒng)是分開的。這樣既可以保證動力與照明系統(tǒng)檢修、維護的方便，也利于系統(tǒng)故障的正確判斷與及時處理。

　1P、2P：動力盤 51B－54B：動力變壓器（動力變）

　3P：照明盤 55B、56B：照明變壓器（照明變）

　 51B－54B 型號與參數 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 戶內式 每臺機組均設置機旁動力盤使得各臺機組廠用動力系統(tǒng)供電單元化，操作近地化。這樣可以使廠用動力系統(tǒng)與機組檢修、維護一同進行，不會因動力系統(tǒng)的檢修、維護影響機組正常運行，同時各機組動力系統(tǒng)故障時不會相互影響，最大限度保證了機組廠用動力系統(tǒng)工作可靠性。因此該配置方式成為大型發(fā)電廠機組動力供電方式的首選。

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

　六、發(fā)電機中性點的接地方式 發(fā)電機中性點經消弧線圈接地（見圖 1）。

　發(fā)電機中性點經消弧線圈接地情況下的等效電路如圖 5 所示。

　發(fā)電機定子繞組或引出線（包括分支引線）發(fā)生單相接地時，流過接地點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備流向地網），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。

　實際經驗證明：

�。�1）若流過接地點的電流>30A，則在接地點產生永久性電弧，發(fā)電機定子繞組、鐵芯或有關設備將被嚴重燒損。

�。�2）10A<接地電流<30A，則在接地點產生間歇性電弧，既會燒損設備，又會引起過電壓，由于流過消弧線圈的電流對電容電流具有抵償（補償）作用，合理選擇補償度 k（k=IL/Idc)，就可以使得流過接地點的實際電流 (Id) 在 10A 以下，這樣永久性與間歇性電弧均不會產生，保證了發(fā)電機定子繞組或引出線發(fā)生單相接地時，設備不受損壞。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償度是欠補償，即：

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

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

　高壓側避雷器動作值是：340－390kV; 低壓側避雷器動作值是：33－39kV。

�。ǘ�）在主變壓器中性點裝設避雷器與放電保護間隙

　避雷器的動作值是：170－190kV； 放電保護間隙動作值（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 當主變壓器中性點不接地運行方式下高壓側發(fā)生單相接地而引起的中性點位移過電壓（零序過電壓）。

　參考文獻：

　[1]電力設計手冊.中國電力出版社中國電力工程顧問集團有限公司.2017 年 09 月.

　八、調研實地圖 （一）

　二江電廠 V 220kV 開關站（變電站）

　 （二）V 500kV 開關站 4 4 斷口斷路器

�。ㄈ�）

　二江電廠廠房及尾水平臺

　 （四）

　二江電廠廠房及發(fā)電機組

　（五）

　葛洲壩水利樞紐大壩夜景

　 （六）

　發(fā)電機轉子 (1100t) )

�。ㄆ撸〢 840MVA 主變壓器

�。ò耍�

　發(fā)電機定子

�。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）

　水輪機壓油裝置

　 （十二）

　水輪機導葉

�。ㄊ�三）

　施工圖

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