前言
水力发电厂简称水电厂，又称水电站，是把水的位能和动能转换成电能的工厂。它的基本生产过程是：从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，江水能转变为机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转换为电能。
水电厂的特点有：
（1）可综合利用水能资源（2）发电成本低、效率高（3）运行灵活（4）谁能可储蓄和调节（5）水力发电不污染环境（6）水电厂建设投资大，工期较长（7）水电厂建设和生产都受到各种条件的限制，因而发电不均衡（8）由于水库的兴建，给农业带来一些不利，还可能在一定程度上破坏自然界的生态平衡。
本次设计为以小型的较重要的水电厂的主接线的设计，要求分为设计报告和图纸两部分，所设计的部分力求概念清楚，层次分明！
本次设计从主接线、主要电器设备选择等几个方面对水电站设计进行了阐述，并绘制了电气主接线图和布臵图。
第1章 绪论
能源是社会发展的重要的物质基础，随着社会生产的不断发展，人类使用能源不仅在数量上越来越多，而且在品种及构成上也发生了很大的变化。人类对能源质量也要求越来越高。电力是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位，是实现国家现代化的战略重点。电能也是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源。电能的发、变、送、配和用，几乎是在同时瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界发展规律。因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。
水电站一般包括由挡水、泄水建筑物形成的水库和水电站引水系统、发电厂房、机电设备等。水库的高水位水经引水系统流入厂房推动水轮发电机组发出电能，再经升压变压器、开关站和输电线路输入电网。今后在水力资源丰富而又未充分开发的国家，常规水电站的建设将稳步增长。大型电站的机组单机容量将向巨型化发展。同时，随着经济发展和能源日益紧张，小水电将受到各国的重视。由于电网调峰、调频、调相的需要，抽水蓄能电站将有较快的发展。而潮汐电站和波浪能电站的建设由于受建站条件及造价等因素制约，在近期内不会有大幅度的增长。各类电站的自动化和远动化将进一步完善和推广。
第2章 电气主接线
2.1原始资料
（1）某电厂装机SFW设备年利用小时数负荷）。
（2）对原始资料分析 （1）工程状况
?3?30MW，
UN?10.5kV，
cos??0.8。
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
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3000?5000h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5?10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。
2.2 主接线的设计原则
电气主接线是发电厂、变电所电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装臵布臵、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案，决定电压等级和出线回路数。 在选择电气主接线时，应以下方面作为设计依据:
1、发电厂、变电所在电力系统中的地位和作用
（1）电力系统中的发电厂有大型主力电厂、中小型地区电厂及企业自备电厂三种类型。大型主力火电厂靠近煤矿或沿海、沿江，并接入330-500kv超高系统；地区电厂靠近城镇，一般接入110-220kv系统，也有的接入330kv系统；企业自备电厂则以对本企业供电供热为主，并与地区110-220kv系统相连。中小型电厂常有发电机电压馈线向附近供电。
（2）电力系统中的变电所有系统枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所三种类型。系统枢纽变电所汇集多个大电源，进行系统功率变换和中压供电，电压为330-500kv；地区重要变电所，电压为220-330kv；一般变电所多为终端和分支变电所，电压为110kv，但也有220kv。 2、 发电厂、变电所的分期和最终建设规模
（1）发电厂的机组容量，应根据电力系统规划容量、负荷增长速度和电网结构等因素进行选择，最大机组的容量以占系统总的容量的8-10%为宜。一个厂房内的机组，其台数以不超过6台、容量等级以不超过两种为宜。
（2）变电所根据5-10年电力系统发展规划进行设计。 3、负荷大小和重要性
（1）对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去作用后，能保证一级负荷不间断供电。
（2）对于二级负荷一般要有两个独立的电源供电，且当任何一个电源失去作用后，能保证二级负荷不间断供电。
（3）对于三级负荷一般只需一个电源供电。 4、系统备用容量的大小
（1）系统中需要有一定的发电机备用容量。
（2）装有2台（组）及以上的主变压器的变电所，其中一台（组）事故断开，其余主变压器的容量应能保证该所70%的全部负荷，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。 5、系统对电气主接线提供的具体资料
（1）出线的电压等级、回路数、出线方向、每回路输送的容量和导线截面积等。 （2）主变压器的台数、容量型号等。
（3）调相机、静止补偿器、并联电抗器、串联电容器补偿装臵的型式、数量、容量和运行方式的要求。 （4）系统的短路容量或归算的电抗值。 （5）变压器中性点的接地方式。
（6）系统内过电压的数值及限制过电压的措施。
（7）为保证大系统的稳定性，提出对大机组超高压电气主接线可靠性的特殊要求。 （8）初期及最终发电厂、变电所与系统的连接方式及推荐的初期和最终主接线方案。
2.3 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、地理位臵、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。
（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。
2.4 10kv侧主接线设计
本资料中说明，发电机为SFW?3?30MW,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、双母线接线三种接线方式。
方案一：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，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配电装臵出线16回及以下；35～60KV配电装臵出线4～8回；110～220KV配电装臵少于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，配电装臵复杂，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配电装臵出线超过8回或连接电源较多，负荷较大时；110KV～220KV出线超过5回时。
综上所述，10kv侧主接线形式可采用单母线分段的接线方式。
2.5 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，当不允许停电检修断路器时，可设臵旁路设施。
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臵。
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，均需使整个配电装臵停电。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配电装臵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配电装臵的出线回路数为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