電工原理與電氣設(shè)備

電工原理與電氣設(shè)備第1頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月水電站設(shè)備組成：

(1)水流系統(tǒng)

(2)電流系統(tǒng)

(3)電氣控制設(shè)備系統(tǒng)

(4)機(jī)械控制設(shè)備系統(tǒng)

(5)輔助設(shè)備系統(tǒng)

第三節(jié)水電站電氣設(shè)備的布置一、水電站電氣設(shè)備的總體布置

第2頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

水電站主副廠房水電站電氣設(shè)備總體布置的任務(wù)電流系統(tǒng):

(1)主廠房

(2)副廠房

(3)中央控制室

(4)主變壓器

(5)開關(guān)站第3頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月水電站電氣總體布置原則：縮短發(fā)電機(jī)、配電裝置、主變壓器和開關(guān)站之間的連接線，尤其要盡量縮短母線長度。主變壓器、開關(guān)站的進(jìn)出線方便，盡量減少電氣設(shè)備連線與水力機(jī)械設(shè)備及管路的交叉和干擾。滿足配電設(shè)備的電氣安全間距要求，以及電氣設(shè)備在廠內(nèi)吊裝、搬運(yùn)要求。中央控制室盡量靠近各臺發(fā)電機(jī)組，主變盡量靠近廠房并與安裝場同高程。結(jié)合樞紐布置、廠房型式、廠區(qū)地形地質(zhì)條件，因地制宜布置，緊湊合理，盡量節(jié)約用地。遠(yuǎn)近期結(jié)合，留有發(fā)展余地。符合防火規(guī)定，預(yù)防火災(zāi)和爆炸事故。第4頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月1、壩式水電站（1）壩后式水電站

布置在重力壩（拱壩）非溢流壩段、與壩體銜接的廠房，一般為中高水頭水電站。適用條件：壩址河谷較寬，河谷中布置溢流壩外還可布置非溢流壩時(shí)，常采用這種廠房。典型電站：丹江口、三峽、新豐江三門峽、鹽鍋峽、豐滿、東江、李家峽、龍羊峽三門峽壩后式水電站東江壩后式水電站第5頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月典型布置一：主變在上游側(cè)第6頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月布置一：主變在上游側(cè)三峽水電站橫斷面圖GIS室第7頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三峽水電站第8頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月典型布置二：主變在下游側(cè)丹江口水電站廠房橫斷面圖第9頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）溢流式廠房

廠房布置在溢流壩后，洪水通過廠房頂下泄。電氣布置特點(diǎn)：

a)廠壩之間留有較大空間，常布置副廠房。

b)尾水平臺不宜設(shè)副廠房。

c)主廠房內(nèi)除布置主機(jī)及必要的附屬設(shè)備并留有主通道外，盡量不布置輔助設(shè)備和電氣設(shè)備。開關(guān)站第10頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月新安江水電站第11頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月烏江渡挑越式廠房示意圖（3）挑越式廠房

有的電站為了避免在廠頂泄流，將廠頂布置在溢流壩的挑流鼻坎高程以下，這種廠房又可稱為挑越式廠房。

優(yōu)點(diǎn)：避免高速水流對廠房頂?shù)闹苯油{(共振、空蝕)，單寬流量越大，優(yōu)點(diǎn)越突出。缺點(diǎn)：挑流水舌落點(diǎn)離廠房較近。小流量時(shí)存在水舌撞擊廠房問題。典型：烏江渡水電站漫灣水電站第12頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

烏江渡水電站廠房布置第13頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）壩內(nèi)式廠房

廠房布置在壩體空腔內(nèi)。第14頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月220V變壓器第15頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月鳳灘水電站第16頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2、河床式廠房

廠房與擋水建筑物一起座落在河床，成為擋水前沿的一部分，廠、壩在結(jié)構(gòu)上合為一體。代表：葛洲壩水電站青銅峽水電站尼爾基水電站第17頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月河床式水電站電氣設(shè)備典型布置第18頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第19頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月葛洲壩二江電廠第20頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月青銅峽水電站第21頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月青銅峽水電站第22頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月3、引水式廠房

特點(diǎn)：廠房遠(yuǎn)離擋水建筑物，發(fā)電用水來自較長的引水道，水頭由引水道形成;廠房平行河岸，尾水出流垂直河道。適用條件：河道天然坡降較陡（1％以上）存在U形或S形大河彎裁彎取直相鄰兩條河流高程相差大（1）無壓引水式水電站第23頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）有壓引水式水電站代表：隔河沿、天生橋一級、二級、密云水庫水電站第24頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

電站由首部樞紐、引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房、開關(guān)站等組成，為一大型引水式水電工程，裝機(jī)容量6×22萬KW。大壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高60.7m，壩長471m。水庫正常蓄水位645m，設(shè)計(jì)洪水位649.93m，死水位637m。在正常水位下相應(yīng)庫容2600萬m3，為一日調(diào)節(jié)水庫。第25頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月4、地下式廠房

把水電站廠房等主要建筑物布置在開挖的山巖洞室之中廠房稱為地下廠房。

代表：溪洛渡、糯扎渡、龍灘、小浪底、錦屏一級、白山、拉西瓦、魯布革水電站、十三陵、天荒坪抽水蓄能電站

主廠房主變洞副廠房開關(guān)站尾水調(diào)壓室副廠房開關(guān)站第27頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月溪洛渡水電站樞紐總體布置第28頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月溪洛渡水電站廠房剖面圖第29頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月小浪底水電站第30頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月小浪底地下廠房第32頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月天荒坪水電站地下廠房第33頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月拉西瓦水電站地下廠房第34頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、副廠房電氣設(shè)備的布置（1）中央控制室中控室的位置要便于電站的控制、監(jiān)視并迅速消除故障，電纜長度盡量短，一般布置在發(fā)電機(jī)層的中部。（2）集纜室布置在中控室和繼電保護(hù)盤室下層，面積等于或稍小于中央控制室。室內(nèi)只有電纜和電纜吊架，布置簡單。（3）繼電保護(hù)盤室其任務(wù)是在系統(tǒng)中任何地方發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)斷開，以保護(hù)其它電器設(shè)備不被損害。一般布置在中控室附近。（4）發(fā)電機(jī)電壓配電裝置室(低壓開關(guān)室)

主要布置發(fā)電機(jī)電壓母線和電壓斷路器等設(shè)備，布置在主變壓器與發(fā)電機(jī)之間，與發(fā)電機(jī)層同高程。（5）通訊室及遠(yuǎn)動(dòng)裝置室房間要毗鄰于中控室且同一高程。要求防塵防震，避免過大的噪聲，在其屋頂或附近設(shè)無線或微波發(fā)射塔。第35頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（6）直流設(shè)備室蓄電池室、充電機(jī)室等，一般布置在副廠房一端，并靠近用電設(shè)備，以縮短直流配電盤的電纜長度。（7）廠用電設(shè)備室廠用變壓器可布置在廠外主變壓器旁；也可布置在廠內(nèi)，盡可能靠近開關(guān)室，以縮短連接母線的長度。（8）母線廊道、母線室或母線豎井母線廊道布置在發(fā)電機(jī)出線方向的一側(cè)，并靠近主變、廠變的位置，面積要滿足安裝、維修的要求。（9）各種試驗(yàn)室和車間電氣試驗(yàn)室布置在中控室附近，要求通風(fēng)、防塵、防潮，不宜布置在尾水管上部；電工修理間、電氣工具間布置在靠近發(fā)電機(jī)層交通方便處。（10）辦公室及生活用房值班室和調(diào)度室一般與中控室鄰近，并與主廠房聯(lián)系快捷、方便。第36頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、主變壓器主變壓器場的布置原則：

(1)盡量靠近廠房，以縮短母線長度，減小電能損失和故障機(jī)會；

(2)盡量與安裝間在同一高程，便于主變壓器的運(yùn)輸、安裝、檢修；

(3)高壓側(cè)出線要方便，且變壓器之間要留必要空間。

(4)高程應(yīng)高于下游最高洪水位，且四周設(shè)置排水溝。典型布置：壩后式電站：主廠房上游側(cè)或下游側(cè)。河床式電站：尾水平臺。引水式電站：主廠房上游側(cè)或主廠房一端。地下式電站：主廠房洞室下游側(cè)專門的變壓器洞。第37頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月四、高壓開關(guān)站

高壓開關(guān)站布置各種高壓配電裝置和保護(hù)設(shè)備，其布置原則為：

(1)高壓進(jìn)出線及低壓控制電纜安排方便而且短，出線要避免交叉跨越水躍區(qū)、挑流區(qū)等；

(2)場地布置整齊、清晰、緊湊，便于設(shè)備運(yùn)輸、維護(hù)、巡視和檢修；

(3)地基及邊坡要穩(wěn)定；

(4)土建結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理，符合防火保安等要求。

葛洲壩二江電廠220KV開關(guān)站第38頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月高壓開關(guān)站布置：

(1)壩后式及河床式廠房開關(guān)站一般可布置在壩后或壩坡上，也可設(shè)在電站