2×25MW水電站電氣部分課程設(shè)計(jì)

本科課程設(shè)計(jì)題目2×25MW水電站電氣部分設(shè)計(jì)學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)生姓名學(xué)號(hào)年級(jí)指導(dǎo)教師2×25MW水電站電氣部分設(shè)計(jì)學(xué)生：指導(dǎo)老師：摘要本次設(shè)計(jì)是水電廠電氣部分設(shè)計(jì)。該水電站的總裝機(jī)容量為2×25=50MW。高壓側(cè)為110Kv，一回出線與系統(tǒng)相連，一回出線與裝機(jī)100MW的電站相連，其最大輸送功率為50MW，該電廠的廠用電率為0.2%。根據(jù)所給出的原始資料擬定三種電氣主接線方案，然后對(duì)這三種方案進(jìn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性比較后，保留兩種較合理的方案，最后通過(guò)定量的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定最終的電氣主接線方案。在對(duì)系統(tǒng)各種可能發(fā)生的短路故障分析計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了電氣設(shè)備和導(dǎo)體的選擇校驗(yàn)設(shè)計(jì)。在對(duì)發(fā)電廠一次系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)發(fā)電廠的配電裝置布置、防雷保護(hù)、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置、同期系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)均做了初步簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程是一次將理論與實(shí)際相結(jié)合的初步過(guò)程，起到學(xué)以致用，鞏固和加深對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的理解，樹(shù)立工程設(shè)計(jì)的觀念，提高了電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力的作用。關(guān)鍵字：電氣主接線，短路電流計(jì)算，設(shè)備選型，配電裝置布置，防雷保護(hù)，繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置，同期系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)。Theelectricaldesignof2×25MWhydropowerstationStudent:Tutor:ABSTRACTThedesignispartofthehydropowerplantelectricaldesign.Thetotalinstalledcapacityofhydropowerstationsof2×25=50MW.Highsideisfor110Kv,oneisconnectedtothesystem,anotherisconnectedtoaninstalledcapacityof100MWpowerstation.Thestation'slargestpowertransmissionfor50MW,thepowerplant'selectricityplantwas0.2percent.Accordingtotherawdatapresentedbythedevelopmentofthreemainelectriccableprogrammes,andthesethreeoptionsforreliability,economyandflexibilityofcomparison,thetworetainamorereasonableproposal,thefinalthroughquantitativecomparisonofthetechnicalandeconomicdeterminethefinalThemainelectriccableprogramme.Inthesystemallthepossibleshort-circuitfaultanalysiscalculatedonthebasisofaconductorofelectricalequipmentandcheckingthechoiceofdesign.Inthefirstsystematicanalysisofpowerplantsonthebasisofthedistributionofpowerplantequipmentlayout,mineprotection,protectionandautomaticdevices,earliersystem,monitoringsystemhavedoneapreliminarysimpledesign.Thegraduationisaprocessdesignedtocombinetheoryandpracticeoftheinitialprocess,playedapplywhattheyhavelearnedtoconsolidateanddeepentheirunderstandingofelectricalengineeringandautomationprofessionalunderstandingoftheconceptofaprojectdesignedtoenhancethepowersystem'sabilitytodesignrole.KEYWORDS：Themainelectricalwiring,short-circuitcurrentbasis,theselectionofequipment,powerdistributionequipmentlayout,mineprotection,protectionandautomaticdevices,earliersystem,monitoringsystem

目錄摘要 1ABSTRACT 2第一部分設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8第一章概述 81.1本畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和要求 81.2本畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容 81.2.1本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 81.2.2本次設(shè)計(jì)最終的設(shè)計(jì)成品 91.3本設(shè)計(jì)引用的規(guī)程和規(guī)范 9第二章電氣主接線設(shè)計(jì) 102.1對(duì)水電廠原始資料分析 102.1.1原始資料 102.1.2原始資料分析 112.2電氣主接線設(shè)計(jì)依據(jù) 112.3主接線設(shè)計(jì)的一般步驟 112.4技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 122.4.1發(fā)電機(jī)電壓（主）接線方案 122.4.2主接線方案擬定 142.5水輪發(fā)電機(jī)的選擇 182.6主變的選擇 18相數(shù)的選擇 18繞組數(shù)量和連接方式的選擇 18普通型與自偶型選擇 182.7各級(jí)電壓中性點(diǎn)運(yùn)行方式選擇 19第三章短路電流計(jì)算 203.1短路電流計(jì)算的基本假設(shè) 203.2電路元件的參數(shù)計(jì)算 203.3網(wǎng)絡(luò)變換與簡(jiǎn)化方法 203.4短路電流實(shí)用計(jì)算方法 20第四章廠用電設(shè)計(jì) 224.1廠用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及廠用變壓器的選擇 224.1.1一般水電站的主要廠用負(fù)荷有以下兩大類(lèi) 224.1.2該水電站的主要廠用負(fù)荷統(tǒng)計(jì) 224.2廠用變壓器選擇 264.3廠用電電壓等級(jí) 264.4廠用電源及其引接 264.4.1工作電源 264.4.2備用電源和啟動(dòng)電源 264.4.3事故保安電源 274.5廠用電接線方式 274.6油水氣系統(tǒng) 284.6.1油系統(tǒng) 284.6.2水系統(tǒng) 284.6.3氣系統(tǒng) 29第五章電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn) 325.1電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)定 325.1.1按正常工作條件選擇 325.1.2按短路條件校驗(yàn) 335.2斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇和校驗(yàn) 345.3限流電抗器的選擇和校驗(yàn) 355.4導(dǎo)體、電纜的選擇和校驗(yàn) 365.5絕緣子、穿墻套管的選擇和校驗(yàn) 365.6電流、電壓互感器的選擇和校驗(yàn) 375.7避雷器的選擇和校驗(yàn) 375.7.1避雷器的設(shè)置 375.7.2避雷器的選擇 38第六章發(fā)電廠配電裝置布置 396.1設(shè)計(jì)原則與要求 396.1.1設(shè)計(jì)原則 396.1.2設(shè)計(jì)的具體要求 39檢修要求 416.2屋外配電裝置設(shè)計(jì) 426.2.110Kv配電裝置 426.2.2110Kv配電裝置 42第七章防雷保護(hù)與接地 457.1防雷保護(hù) 457.1.1直擊過(guò)電壓 457.1.2入侵雷電波保護(hù) 467.2接地裝置 467.2.1一般規(guī)定 467.2.2降低土壤電阻率的措施 477.2.3本水電站接地網(wǎng)的布置 47第八章繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 488.1繼電保護(hù)設(shè)計(jì) 488.1.1發(fā)電機(jī)保護(hù) 488.1.2主變壓器保護(hù) 488.1.3110Kv線路保護(hù) 498.1.4110Kv母線保護(hù) 498.1.5廠用變保護(hù) 498.1.6電容器保護(hù) 498.1.7接地保護(hù) 498.2自動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 49第九章同期系統(tǒng)設(shè)計(jì) 509.1同期方式和同期點(diǎn)選擇 509.1.1同期方式選擇 509.1.2同期點(diǎn)選擇 509.2同期儀表與同期閉鎖設(shè)計(jì) 519.3分散與集中并列 519.4同期電壓和同期接線 53第十章發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5410.1監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 5410.2監(jiān)控系統(tǒng)的功能 54第十一章主要電氣設(shè)備匯總 57第二部分設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 59第一章電氣主接線設(shè)計(jì)計(jì)算 591.1一次投資計(jì)算 591.1.1主變壓器的選擇 591.1.2斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的選擇 591.1.3一次性綜合投資 591.2年運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算 601.2.1檢修費(fèi)與折舊費(fèi) 601.2.2變壓器的電能損耗 601.3靜態(tài)比較法 61第二章短路電流計(jì)算過(guò)程 622.1阻抗元件標(biāo)么值計(jì)算 622.2點(diǎn)三相短路電流計(jì)算 642.2.1計(jì)算轉(zhuǎn)移阻抗及計(jì)算阻抗 64 查水輪機(jī)計(jì)算曲線并用線性插值法求出各時(shí)刻電流標(biāo)么值 642.2.3計(jì)算短路電流有名值 642.2.4各時(shí)刻短路點(diǎn)處三相短路電流計(jì)算如下 652.3點(diǎn)三相短路電流計(jì)算 652.3.1計(jì)算轉(zhuǎn)移阻抗及計(jì)算阻抗 652.3.2查水輪機(jī)計(jì)算曲線并用線性插值法求出各時(shí)刻電流標(biāo)么值 662.3.3計(jì)算短路電流有名值 662.3.4各時(shí)刻短路點(diǎn)處三相短路電流計(jì)算如下 66第三章電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)部分計(jì)算 683.1斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇和校驗(yàn) 683.1.1機(jī)端斷路器和隔離開(kāi)關(guān)（）的選擇和校驗(yàn) 683.1.2主變壓器出口斷路器和隔離開(kāi)關(guān)（110KV）的選擇和校驗(yàn) 693.1.3110kV母線出線斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇和校驗(yàn) 703.1.4廠用變壓器（10kV）的斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇和校驗(yàn) 733.2限流電抗器的選擇和校驗(yàn) 743.2.1初選型號(hào) 743.2.2選擇電抗值 743.2.3電壓損失和殘壓校驗(yàn) 753.2.4動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn) 753.3導(dǎo)體、電纜的選擇和校驗(yàn) 753.3.1110kv母線的選擇校驗(yàn) 753.3.2與A電站相連的出線導(dǎo)線（110kv）的選擇校驗(yàn) 763.3.3與無(wú)窮大系統(tǒng)相連的出線導(dǎo)線（110kv）的選擇校驗(yàn) 773.3.4發(fā)電機(jī)、變壓器連接導(dǎo)體（10kv）的選擇校驗(yàn) 783.4絕緣子、穿墻套管的選擇和校驗(yàn) 803.4.1絕緣子的選擇與校驗(yàn) 803.4.2穿墻套管的選擇與校驗(yàn) 813.5電流、電壓互感器的選擇和校驗(yàn) 813.5.110kV機(jī)端電流互感器的選擇與校驗(yàn) 813.5.2110kV母線及進(jìn)出線電流互感器的選擇與校驗(yàn) 823.5.3廠用變壓器進(jìn)線電流互感器的選擇與校驗(yàn) 833.5.410kV機(jī)端電壓互感器的選擇與校驗(yàn) 843.5.5110kV母線及進(jìn)出線電壓互感器的選擇與校驗(yàn) 853.5.6廠用變壓器進(jìn)線電壓互感器的選擇與校驗(yàn) 87附錄 89致謝 90參考文獻(xiàn) 91第一部分設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第一章緒論1.1本畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和要求本畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我們進(jìn)行了所有相關(guān)的專業(yè)課程理論學(xué)習(xí)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)參觀學(xué)習(xí)之后進(jìn)行的。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我們理論聯(lián)系實(shí)際，系統(tǒng)、全面地掌握所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)我們分析問(wèn)題、工程計(jì)算和獨(dú)立工作的能力，讓我們樹(shù)立工程觀點(diǎn)、社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，初步掌握發(fā)電廠電氣部分的設(shè)計(jì)方法，并在計(jì)算、分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題等方面得到訓(xùn)練，為今后從事電力系統(tǒng)及發(fā)電廠有關(guān)設(shè)計(jì)、運(yùn)行、科研等方面的工作奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。1.2本畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容（1）、電廠分析及發(fā)電機(jī)、主變選擇。（2）、各級(jí)電壓中性點(diǎn)運(yùn)行方式選擇。（3）、電氣主接線設(shè)計(jì)。（4）、廠用電設(shè)計(jì)。（5）、短路電流計(jì)算。（6）、電氣設(shè)備選擇、校驗(yàn)。（7）、發(fā)電廠配電裝置布置及防雷保護(hù)。（8）、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)。（9）、同期系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（10）、發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（11）、主要電氣設(shè)備材料匯總。本次設(shè)計(jì)最終的設(shè)計(jì)成品（1）、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。（2）、電氣主接線圖一張。（3）、高壓配電裝置平面圖和斷面圖各一張。（4）、繼電保護(hù)、測(cè)量?jī)x表、自動(dòng)裝置配置圖一張。（5）、變壓器繼電保護(hù)展開(kāi)圖一張。（6）、同期接線圖一張。（7）、監(jiān)控系統(tǒng)配置圖一張。1.3本設(shè)計(jì)引用的規(guī)程和規(guī)范設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)政策和各專業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范而進(jìn)行。國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)必須遵守的規(guī)程和規(guī)范主要有：GB/T4064—1993《電氣設(shè)備安全設(shè)計(jì)導(dǎo)則》SDJ161—1985《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》GB50217—1999《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》SDJ5—1855《高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》GB14285—1993《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》第二章電氣主接線設(shè)計(jì)2.1對(duì)水電廠原始資料分析原始資料1、該水電站的規(guī)模、及性質(zhì)：該水電站近端沒(méi)有Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ類(lèi)負(fù)荷，為不重要水電站，擬定1～2臺(tái)變壓器。電壓等級(jí)為發(fā)電機(jī)電壓（待選）和110KV等級(jí)。與外界連接方式如下：-（1）通過(guò)50kM的聯(lián)絡(luò)線（導(dǎo)線型號(hào)待選）與通過(guò)2×50MVA、的變壓器升壓到110kV的4×20MW、的電廠相聯(lián)連。（2）通過(guò)30KM聯(lián)絡(luò)線（導(dǎo)線型號(hào)待選）與∞系統(tǒng)相連。如圖2.1：圖2.1原始連接圖2、負(fù)荷：（1）110KV側(cè)：夏季：負(fù)荷率：100%負(fù)荷天數(shù)：185天冬季：負(fù)荷率：40%負(fù)荷天數(shù)：180天（2）發(fā)電機(jī)側(cè)：廠用電率為0.2%3、其他資料當(dāng)?shù)睾０胃叨?20米，當(dāng)?shù)啬曜罡邷囟?2℃，年最低溫度-2℃，最熱月平均最高溫度28℃。地形、地震等級(jí)等其他資料沒(méi)有給出，視為不受限制。原始資料分析根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)所提供的資料可知：該水電站為典型的小水電，不擔(dān)任重要負(fù)荷的供電，對(duì)設(shè)計(jì)的可靠性、安全性、靈活性等沒(méi)有很?chē)?yán)格的要求，擬定1～2臺(tái)變壓器。其地形條件限制不嚴(yán)格，但從節(jié)省用地考慮，盡可能使其布置緊湊，便于運(yùn)行管理。另外，周?chē)沫h(huán)境和氣候?qū)υO(shè)備的選擇的制約也不大。綜上，在設(shè)計(jì)中要充分分析所給的原始資料，同時(shí)結(jié)合實(shí)際的情況，做到設(shè)計(jì)的方案具有可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等。2.2電氣主接線設(shè)計(jì)依據(jù)電氣主接線設(shè)計(jì)是水電站電氣設(shè)計(jì)的主體。它與電力系統(tǒng)、樞紐條件、電站動(dòng)能參數(shù)以及電站運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性等密切相關(guān)，并對(duì)電氣布置、設(shè)備選擇、繼電保護(hù)和控制方式等都有較大的影響，必須緊密結(jié)合所在電力系統(tǒng)和電站的具體情況，全面地分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理地選定接線方案。電氣主接線的主要要求為:1、可靠性：衡量可靠性的指標(biāo)，一般是根據(jù)主接線型式及主要設(shè)備操作的可能方式，按一定的規(guī)律計(jì)算出“不允許”事件的規(guī)律，停運(yùn)的持續(xù)時(shí)間期望值等指標(biāo)，對(duì)幾種接線形式的擇優(yōu)。2、靈活性：投切發(fā)電機(jī)、變壓器、線路斷路器的操作要可靠方便、調(diào)度靈活。3、經(jīng)濟(jì)性：通過(guò)優(yōu)化比選，工程設(shè)計(jì)應(yīng)盡力做到投資省、占地面積小、電能損耗小。2.3主接線設(shè)計(jì)的一般步驟1、對(duì)設(shè)計(jì)依據(jù)和基礎(chǔ)資料進(jìn)行綜合分析。2、確定主變的容量和臺(tái)數(shù)，擬定可能采用的主接線形式。3、論證是否需要限制短路電流，并采取合理的措施。4、對(duì)選出來(lái)的方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)綜合比較，確定最佳主接線方案。2.4技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較發(fā)電機(jī)電壓（主）接線方案根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的規(guī)范和成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，聯(lián)系本小水電站的工程實(shí)際，滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的前提下，發(fā)電機(jī)電壓接線可采納的接線方式有以下三種：（一）單母線接線（圖2.2）圖2.2單母線接線示意圖（1）優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備少，接線清晰，經(jīng)濟(jì)性好，操作簡(jiǎn)單方便，不易誤操作，便于采用成套配電裝置，并且母線便于向兩端延伸，方便擴(kuò)建。（2）缺點(diǎn)：可靠性偏差，母線或母線隔離開(kāi)關(guān)檢修或故障時(shí)，所有回路都要停止工作，也就是要造成全廠長(zhǎng)期停電。調(diào)度是很不方便，電源只能并列運(yùn)行，不能分裂運(yùn)行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時(shí)，有較大的短路電流。（3）一般適用范圍：一般只用在出現(xiàn)回路少，并且沒(méi)有重要負(fù)荷的發(fā)電廠。（二）單元接線（圖2.3）圖2.3單元接線示意圖（1）優(yōu)點(diǎn)：發(fā)電機(jī)與主變壓器容量相同，接線最簡(jiǎn)明清晰，故障影響范圍最小，運(yùn)行可靠、靈活；發(fā)電機(jī)電壓設(shè)備最少，布置最簡(jiǎn)單方便，維護(hù)工作量也最?。焕^電保護(hù)簡(jiǎn)單。（2）缺點(diǎn)：主變壓器與高壓斷路器數(shù)量多，增加布置場(chǎng)地與設(shè)備的投資；主變壓器高壓側(cè)出線回路多，布置復(fù)雜，對(duì)簡(jiǎn)化高壓側(cè)接線不利；主變壓器故障時(shí)影響機(jī)組送電。（3）一般適用范圍：?jiǎn)螜C(jī)容量一般在100MW及以上機(jī)組，且臺(tái)數(shù)在6臺(tái)及以下者；單機(jī)容量在45MW～80MW之間，經(jīng)經(jīng)濟(jì)比較采用其它接線方式不合適時(shí)。（三）擴(kuò)大單元接線（圖2.4）圖2.4擴(kuò)大單元接線示意圖（1）優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行維護(hù)方便；與單元接線比較，減少主變壓器臺(tái)數(shù)及其相應(yīng)的高壓設(shè)備，縮小布置場(chǎng)地，節(jié)省投資；與單元接線比較，任一機(jī)組停機(jī)，不影響廠用電源供電，本單元兩臺(tái)機(jī)組停機(jī)，仍可繼續(xù)有系統(tǒng)主變壓器倒送；減少主變壓器高壓側(cè)出線，可簡(jiǎn)化布置和高壓側(cè)接線。（2）缺點(diǎn)：主變壓器故障或檢修時(shí)，兩臺(tái)機(jī)組容量不能送出；增加兩臺(tái)低壓側(cè)斷路器，且增大發(fā)電機(jī)電壓短路容量，對(duì)大型變壓器低壓側(cè)可用分裂線圈以限制短路容量。（3）一般適用范圍：適應(yīng)范圍較廣，能較好的適應(yīng)水電站布置的特點(diǎn)，只要電力系統(tǒng)運(yùn)行和水庫(kù)調(diào)節(jié)性能允許，一般都可使用；當(dāng)水電站只有一個(gè)擴(kuò)大單元時(shí)，除滿足系統(tǒng)允許條件外，應(yīng)注意避免在主變壓器回路故障或檢修時(shí)造成大量棄水、損失電能和影響下游供水，同時(shí)還應(yīng)考慮有可靠的外來(lái)廠用電源。(四)關(guān)于單元接線中裝設(shè)斷路器問(wèn)題單元接線的發(fā)電機(jī)電壓回路中，具備下列情況之一者，可考慮裝設(shè)斷路器：（1）擔(dān)任尖峰負(fù)荷的水電站，經(jīng)常有可能全廠停機(jī)，而機(jī)組啟動(dòng)、排水、照明等需通過(guò)變壓器向廠用變倒送電，此時(shí)，可在接有廠用變壓器的單元中裝設(shè)斷路器。（2）在單元回路分支線上接有近區(qū)負(fù)荷者。（3）當(dāng)單元之間要求設(shè)置聯(lián)絡(luò)母線時(shí)，應(yīng)考慮加裝發(fā)電機(jī)電壓斷路器。主接線方案擬定110Kv側(cè)由于本電站是小水電，不承擔(dān)主要負(fù)荷，沒(méi)有重要機(jī)端負(fù)荷，從接線的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性考慮，在我國(guó)運(yùn)行的成熟經(jīng)驗(yàn)一般采用單母線接線方式。所以本電站，110Kv側(cè)采用單母線接線。（一）根據(jù)以上三種主接線方式，并結(jié)合本設(shè)計(jì)水電站的實(shí)際，現(xiàn)擬定以下三種電氣主接線方案(單相示意圖)：(1)單母線接線其接線示意圖如圖2.5：圖2.5單母線接線方案（2）單元接線其接線示意圖如圖2.6：圖2.6單元接線方案（3）擴(kuò)大單元接線其接線示意圖如圖2.7：圖2.7擴(kuò)大單元接線（二）主接線方案初步比較：由以上三種接線方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析和接線示意圖，本著可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的原則，結(jié)合電廠實(shí)際綜合分析，可以得出：?jiǎn)文妇€和擴(kuò)大單元接線相比較，其可靠性和靈活性都很相近，廠用電都是在發(fā)電機(jī)10.5KV側(cè)取得，然而本電站只有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)，比較特殊，所以單母線和擴(kuò)大單元接線形式相近。從接線圖中可以明顯地看出單母線接線低壓側(cè)多用三個(gè)（三相）斷路器和三個(gè)（三相）隔離開(kāi)關(guān)，增加了一次投資，同時(shí)也增加了其繼電保護(hù)的復(fù)雜程度。所以可以明顯淘汰單母線接線方案。從而保留擴(kuò)大單元接線（方案1）和單元接線方案（方案2）。（三）主接線方案的確定（1）技術(shù)比較方案的技術(shù)特性分析，一般從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：1、供電的可靠性；2、運(yùn)行上的安全和靈活性；3、接線和繼電保護(hù)的簡(jiǎn)化；4、維護(hù)與檢修的方便等。需要說(shuō)明的是：在比較接線方案是，應(yīng)估計(jì)到接線中發(fā)電機(jī)、變壓器、線路、母線等的繼電保護(hù)能否實(shí)現(xiàn)及其復(fù)雜程度。然而經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)任何接線方案都能實(shí)現(xiàn)可靠的繼電保護(hù)，由于一次設(shè)備投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二次設(shè)備的投資，所以即使某個(gè)別元件保護(hù)復(fù)雜化，也不能作為不采用較經(jīng)濟(jì)接線方案的理由。從供電的可靠性看：對(duì)于方案2，廠用電從兩臺(tái)發(fā)電機(jī)上取得，即使檢修其中一臺(tái)變壓器和兩機(jī)組停機(jī)電廠也不會(huì)停電，然而兩臺(tái)變壓器同時(shí)故障的可能性非常小。相比方案1，若檢修變壓器電廠就會(huì)停電，否則要另外接入廠用電源，這樣投資就增加了。這樣，方案2的可靠性相對(duì)高些。從運(yùn)行安全和靈活性看：方案2的變壓器的短路容量比方案1小，對(duì)變壓器和發(fā)電機(jī)的絕緣水平要求相對(duì)較低，安全性相對(duì)較高，其靈活性也比較好。從接線和繼電保護(hù)看：方案1的接線和繼電保護(hù)都相對(duì)方案2較復(fù)雜。從維護(hù)與檢修看：方案1的維護(hù)相比方案2較復(fù)雜，方案1的檢修相比方案2較方便。（2）經(jīng)濟(jì)比較經(jīng)濟(jì)比較中，一般有一次投資和年運(yùn)行費(fèi)用兩大項(xiàng)。計(jì)算中，一般只計(jì)算各方案不同的一次性投資及年運(yùn)行費(fèi)。1、一次性投資一次性投資包括主變壓器、配電裝置的綜合投資。電氣設(shè)備的綜合投資是電氣設(shè)備出廠價(jià)格、運(yùn)輸機(jī)安裝費(fèi)用的總和，又稱電氣設(shè)備的基建投資費(fèi)。一次性綜合投資式中：—主體設(shè)備基價(jià)，主要包括主變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備；d—設(shè)用于運(yùn)輸基礎(chǔ)加工，土石方附加費(fèi)的比例系數(shù)，通常對(duì)110KV取值90，35KV取值100。2、年運(yùn)行費(fèi)用式中：—小修維護(hù)費(fèi)，一般為（0.022～0.042）O；—折舊費(fèi)，一般為（0.005～0.058）O；—電能損失，主要指變壓器的能量損耗（KW.h）d—電能電價(jià)，目前全國(guó)各地區(qū)均價(jià)為0.25～0.3元/KW.h?！S變壓器型式不同而異，對(duì)雙繞組變壓器有式中n—相同變壓器的臺(tái)數(shù)；—每臺(tái)變壓器的額定容量（KV.A）；S—n臺(tái)變壓器擔(dān)負(fù)的總負(fù)荷（KV.A）；t—對(duì)應(yīng)負(fù)荷使用的小時(shí)數(shù)；、—每臺(tái)變壓器的空載有功損耗（KW）、無(wú)功損耗（Kvar）；、—每臺(tái)變壓器的短路有功損耗（KW）、無(wú)功損耗（Kvar）；K—無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，即每多發(fā)或多供1kvar無(wú)功功率，在電力系統(tǒng)中所引起的有功損耗（KW）增加的值。發(fā)電廠取0.02。3、經(jīng)濟(jì)比較方法在n個(gè)接線方案中，O和U均為最小的方案，顯然為最佳方案，若方案的O大而U小，或反之，則應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，一般采用動(dòng)態(tài)比較法和靜態(tài)比較法。這里采用靜態(tài)比較法：基于設(shè)備、人工等經(jīng)濟(jì)價(jià)值固定不變味前提，認(rèn)為經(jīng)濟(jì)價(jià)值與時(shí)間無(wú)關(guān)，采用抵償年限法。假若方案1的綜合投資大，而年運(yùn)行費(fèi)用小；方案2的綜合投資小，而年運(yùn)行費(fèi)用大，則計(jì)算抵償年限：我國(guó)當(dāng)前規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)抵償年限T為5～10年，一般T小于5年選用投資大的方案，T大于10年選用投資小的方案，T在5～10年之間，應(yīng)視工程性質(zhì)，資金財(cái)務(wù)平衡選定。經(jīng)過(guò)計(jì)算比較結(jié)果，選定方案2（單元接線）為主接線方案。接線圖見(jiàn)附錄附1。具體的計(jì)算比較過(guò)程詳見(jiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)。2.5水輪發(fā)電機(jī)的選擇在我國(guó)，水電站容量為20～80MVA的發(fā)電機(jī)額定電壓取10.5kV，容量為20～170MVA的發(fā)電機(jī)功率因數(shù)取0.8～0.85。因此可以選發(fā)電機(jī)型號(hào)SF25-16/410，其參數(shù)如下表：表2.1.發(fā)電機(jī)SF25-16/410參數(shù)表型號(hào)額定容量功率因數(shù)額定電壓（V）額定電流（A）次暫態(tài)電抗（MVA）（MW）SF25-16/410251050017202.6主變的選擇該水電站遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，水電站的廠用電很少（0.2%），且沒(méi)有地區(qū)負(fù)荷，因此，選擇主變壓器的容量應(yīng)大致等于與其連接的發(fā)電機(jī)容量。水電廠多數(shù)擔(dān)任峰荷，為了操作方便，其主變壓器經(jīng)常不從電網(wǎng)切開(kāi)，因此要求變壓器空載損耗盡量小。相數(shù)的選擇主變采用三相或單相，主要考慮變壓器的可靠性要求及運(yùn)輸條件等因素。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)有關(guān)規(guī)定，當(dāng)運(yùn)輸條件不受限制時(shí)，在330KV及以下的電廠及變電所均選用三相變壓器。因?yàn)槿嘧儔浩鞅认嗤萘康膯蜗嘧儔浩骶哂泄?jié)省投資，占地面積小，運(yùn)行過(guò)程損耗小的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)本電廠的運(yùn)輸?shù)乩項(xiàng)l件不受限制，因而選用三相變壓器。繞組數(shù)量和連接方式的選擇（1）繞組數(shù)量選擇：根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定：“最大機(jī)組容量為125MW及以下的發(fā)電廠，當(dāng)有兩種升高電壓向用戶供電與或與系統(tǒng)相連接時(shí)，宜采用三繞組變壓器。結(jié)合本電廠實(shí)際，因而采用雙繞組變壓器。（2）繞組連接方式選擇：我國(guó)110KV及以上的電壓，變壓器繞組都采用連接，35KV一下電壓，變壓器繞組都采用連接。結(jié)合很電廠實(shí)際，因而主變壓器接線方式采用連接。普通型與自偶型選擇根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定：“在220KV及以上的電壓等級(jí)才宜優(yōu)先考慮采用自偶變壓器。自偶變壓器一般作為聯(lián)絡(luò)變壓器和連接兩個(gè)直接接地系統(tǒng)。從經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，結(jié)合本電廠實(shí)際，選用普通型變壓器。綜上所述，在比較的三個(gè)方案中，需要兩種容量的變壓器：62.5MVA（一臺(tái)）和31.25MVA（兩臺(tái)）。結(jié)合本電廠實(shí)際，從經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，選擇型式為：雙繞組的無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓電力變壓器。查相關(guān)的手冊(cè)符合條件并通過(guò)比較有為：SFP7—63000/110和SF7—31500/110型。其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。表2.2電力變壓器技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定容量（KVA）額定電壓（KV）空載電流（%）空載損耗KW負(fù)載損耗KW阻抗電壓（%）高壓低壓SFP7—63000/11063000110(121)±2×2.5%52254SF7—31500/11031500110(121)±2×2.5%311472.7各級(jí)電壓中性點(diǎn)運(yùn)行方式選擇運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，中性點(diǎn)運(yùn)行方式的正確與否關(guān)系到電壓等級(jí)、絕緣水平、通信干擾、接地保護(hù)方式、運(yùn)行的可靠性、系統(tǒng)接線等許多方面。目前，我國(guó)電力系統(tǒng)中普遍采用的中性點(diǎn)運(yùn)行方式有中性點(diǎn)直接接地、中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地等方式接地。隨著電力網(wǎng)電壓等級(jí)的升高，對(duì)絕緣的投資大大增加，為了降低設(shè)備造價(jià)，可以采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。目前，我國(guó)對(duì)110kV及以上電力系統(tǒng)一般都采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是：?jiǎn)蜗嘟拥貢r(shí)，其中性點(diǎn)電位不變，非故障相對(duì)地電壓接近相電壓（可能略有增大），因此降低了絕緣投資。3～10kV電力網(wǎng)中，當(dāng)單相接地電流小于30A時(shí)，采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)均采用非直接接地方式，本設(shè)計(jì)方案采用的是單元接線，所以按規(guī)程應(yīng)該采用經(jīng)消弧線圈接地方式。綜上所述，110kV側(cè)采用中性點(diǎn)直接接地方案，10.5KV側(cè)采用不接地方案，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)采用經(jīng)消弧線圈接地方案。第三章短路電流計(jì)算3.1短路電流計(jì)算的基本假設(shè)（1）短路過(guò)程中各發(fā)電機(jī)之間不發(fā)生搖擺，并認(rèn)為所有發(fā)電機(jī)的電勢(shì)都相同電位。（2）負(fù)荷只作近似估計(jì)，或當(dāng)作恒定電抗，或當(dāng)作某種臨時(shí)附加電源，視具體情況而定。（3）不計(jì)磁路飽和。系統(tǒng)各元件的參數(shù)都是恒定的，可以用疊加原理。（4）對(duì)稱三相系統(tǒng)。出不對(duì)稱短路故障處不對(duì)稱之外，實(shí)際系統(tǒng)都是對(duì)稱的。（5）忽略了高壓線的電阻電容，忽略變壓器的電阻和勵(lì)磁電流，這就是說(shuō)，發(fā)電機(jī)、輸電、變電和用電的元件均勻純電抗表示。（6）金屬性短路，即不計(jì)過(guò)度電阻的影響，認(rèn)為過(guò)渡電阻為零的短路情況。3.2電路元件的參數(shù)計(jì)算選取基準(zhǔn)容量為100MVA，歸算到110KV側(cè)進(jìn)行標(biāo)么值計(jì)算。具體的計(jì)算過(guò)程詳見(jiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)。3.3網(wǎng)絡(luò)變換與簡(jiǎn)化方法綜合運(yùn)用Y—變換，網(wǎng)絡(luò)中間點(diǎn)消去法，對(duì)該電廠的接線與外界接線進(jìn)行變換和簡(jiǎn)化。具體的計(jì)算過(guò)程詳見(jiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)。3.4短路電流實(shí)用計(jì)算方法在工程計(jì)算中短路電流的計(jì)算常采用實(shí)用曲線法，其計(jì)算步驟如下：（1）選擇計(jì)算短路點(diǎn)；（2）畫(huà)等值網(wǎng)絡(luò)圖；A、選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓。B、首先去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷分支。線路電容、各元件的電阻，發(fā)電機(jī)電抗用次暫態(tài)電抗。C、將各元件電抗換算為同一基準(zhǔn)的標(biāo)么值電抗。D、匯出等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號(hào)。E、化簡(jiǎn)等值網(wǎng)絡(luò)：為計(jì)算不同短路點(diǎn)的短路電流值，需要將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡(jiǎn)為短路點(diǎn)為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電流與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗以及無(wú)限大電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。（3）求出計(jì)算電抗，式中為第i臺(tái)等值發(fā)電機(jī)的額定容量。（4）由運(yùn)算曲線查出個(gè)電源供給的短路電流周期分量標(biāo)么值（運(yùn)算曲線只作到）。（5）計(jì)算無(wú)限大功率的電源供給的短路電流周期分量。（6）計(jì)算短路電流周期分量有名值和短路容量。（7）計(jì)算沖擊電流。（8）繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表（表13.1）。具體的計(jì)算過(guò)程詳見(jiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)。第四章廠用電設(shè)計(jì)4.1廠用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及廠用變壓器的選擇一般水電站的主要廠用負(fù)荷有以下兩大類(lèi)（1）機(jī)組自用電主要包括有：壓油裝置油泵、機(jī)組軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)用泵、水內(nèi)冷水系統(tǒng)用泵、水輪機(jī)蓋頂排水泵、漏油泵、主變壓器冷卻器、機(jī)組技術(shù)供水泵、蝶閥壓油裝置油泵和勵(lì)磁系統(tǒng)可控硅冷卻風(fēng)扇等。（2）全廠公用電主要包括有：充電裝置、變電站用電、水泵裝置、壓氣系統(tǒng)、油系統(tǒng)、起重機(jī)和閘門(mén)啟閉設(shè)備、電熱和照明、機(jī)械修配廠、壩區(qū)及引水建筑物以及其它負(fù)荷（乘人電梯、載物電梯通信電源等）。該水電站的主要廠用負(fù)荷統(tǒng)計(jì)根據(jù)查閱相關(guān)資料，2×25MW水電站的常見(jiàn)負(fù)荷及其容量見(jiàn)表4.1。表4.1廠用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)（機(jī)組自用電及廠用電）序號(hào)廠用電設(shè)備名稱設(shè)備額定容量（KW）臺(tái)數(shù)設(shè)備總?cè)萘繂闻_(tái)設(shè)備系數(shù)參加最大負(fù)荷的容量效率需要容量全部機(jī)組運(yùn)行一臺(tái)機(jī)組檢修其余的全部運(yùn)行有功（KW）無(wú)功（Kvar）臺(tái)數(shù)有功（KW）無(wú)功（Kw）臺(tái)數(shù)有功（KW）無(wú)功（Kw）123456789101112一、機(jī)組自用電壓油裝置油泵水輪機(jī)蓋頂排水泵機(jī)組漏油泵碟閥壓油裝置油泵碟閥漏油泵主變壓器冷卻油泵機(jī)組供水泵清水泵主變壓器供水泵主變壓器排水泵低壓空壓機(jī)高壓空壓機(jī)42221221211112221122111111.53221121111114..2小計(jì)85123456二、全廠公用電（一）水泵真空泵機(jī)組檢修排水泵廠房滲漏排水泵污水泵消防水泵集水井排水泵2.811111111111小計(jì)22序號(hào)廠用電設(shè)備名稱設(shè)備額定容量（KW）臺(tái)數(shù)設(shè)備總?cè)萘繂闻_(tái)設(shè)備系數(shù)參加最大負(fù)荷的容量效率需要容量全部機(jī)組運(yùn)行一臺(tái)機(jī)組檢修其余的全部運(yùn)行有功（KW）無(wú)功（Kvar）臺(tái)數(shù)有功（KW）無(wú)功（Kw）臺(tái)數(shù)有功（KW）無(wú)功（Kw）1234567891011121314（2）通風(fēng)機(jī)交通洞進(jìn)風(fēng)機(jī)通風(fēng)洞排風(fēng)機(jī)出線洞通風(fēng)機(jī)廠用變室通風(fēng)機(jī)照明變室通風(fēng)機(jī)蓄電池室通風(fēng)機(jī)載波室通風(fēng)機(jī)中控室通風(fēng)機(jī)中控室通風(fēng)機(jī)電熱廁所通風(fēng)機(jī)尾水閘門(mén)室通風(fēng)機(jī)空壓室通風(fēng)機(jī)排水泵室通風(fēng)機(jī)蝸殼層通風(fēng)機(jī)1111111111111112.0111121212121261111212121212小計(jì)123（三）起重裝置橋式起重機(jī)主鉤副鉤大車(chē)小車(chē)電動(dòng)葫蘆起升機(jī)構(gòu)行走機(jī)構(gòu)尾水門(mén)啟閉機(jī)111111119.3111小計(jì)序號(hào)廠用電設(shè)備名稱設(shè)備額定容量（KW）臺(tái)數(shù)設(shè)備總?cè)萘繂闻_(tái)設(shè)備系數(shù)參加最大負(fù)荷的容量效率需要容量全部機(jī)組運(yùn)行一臺(tái)機(jī)組檢修其余的全部運(yùn)行有功（KW）無(wú)功（Kvar）臺(tái)數(shù)有功（KW）無(wú)功（Kw）臺(tái)數(shù)有功（KW）無(wú)功（Kw）12345（四）油系統(tǒng)壓力濾油機(jī)齒輪油泵離心油泵電動(dòng)試壓室烘箱111115111小計(jì)1234（五）由動(dòng)力變壓器供電的照明裝置開(kāi)關(guān)樓照明出線洞照明通風(fēng)洞照明尾水閘門(mén)室照明0000小計(jì)12（六）檢修用電檢修用電焊機(jī)檢修用空壓機(jī)2121小計(jì)123（七）其他整流裝置1號(hào)整流裝置2號(hào)整流裝置3號(hào)整流裝置載波通信電源二次回路電源111111111.88111小計(jì)共用電總計(jì)4.2廠用變壓器選擇全廠廠用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4.1。參加最大負(fù)荷運(yùn)行的容量出現(xiàn)在一臺(tái)機(jī)組檢修、其它機(jī)組運(yùn)行時(shí)。同時(shí)率、負(fù)荷率及網(wǎng)損率取值如下：自用電負(fù)荷同時(shí)率：；負(fù)荷率：；共用電負(fù)荷同時(shí)率：；網(wǎng)損率：。則廠用電計(jì)算負(fù)荷：==172kvA選擇兩臺(tái)容量為200KVA左右的變壓器即可滿足。查相關(guān)廠用變手冊(cè)選擇型號(hào)：S7—200/10，滿足要求。4.3廠用電電壓等級(jí)本電站是小型水電站，沒(méi)有重型的電氣設(shè)備。在我國(guó)，一般的小水電站的廠用電電壓等級(jí)為380/220V三相四線制中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。4.4廠用電源及其引接發(fā)電廠的廠用電源必須供電可靠，且能滿足各種工作狀態(tài)的要求，除應(yīng)具有正常的工作電源外，還應(yīng)設(shè)置備用電源、啟動(dòng)電源和事故保安電源。工作電源通常，發(fā)電廠的工作電源應(yīng)該至少兩個(gè)。本電站主接線設(shè)計(jì)的是單元接線，廠用電接線位置已在主接線示意圖中標(biāo)出，從兩臺(tái)發(fā)電機(jī)機(jī)端取得，有兩個(gè)工作電源，若是兩臺(tái)機(jī)組停機(jī)任可以從系統(tǒng)倒送電回電廠。這種引接方式，供電可靠、操作簡(jiǎn)單、調(diào)度方便、投資和運(yùn)行費(fèi)用都比較省，常被廣泛采用。備用電源和啟動(dòng)電源廠用備用電源用于工作電源因事故或檢修而失電時(shí)代替工作電源，起后備作用。本電站設(shè)計(jì)采用的備用方式是暗備用，即若兩臺(tái)機(jī)組停機(jī)任可以通過(guò)主變壓器從系統(tǒng)倒送電回電廠。本電站的備用電源兼作啟動(dòng)電源，無(wú)需再設(shè)置。我國(guó)目前對(duì)200MW以上的大型發(fā)電機(jī)組，為了確保機(jī)組安全和廠用電的可靠才設(shè)置廠用啟動(dòng)電源，且以啟動(dòng)電源兼作事故備用電源。事故保安電源在一般的水電站中，不設(shè)置事故保安電源，只有在一些特別重要的大型水電站，300MW及以上的大容量機(jī)組，當(dāng)廠用工作電源和備用電源都消失時(shí)，為確保在嚴(yán)重事故狀態(tài)下能安全停機(jī)，事故消除后能及時(shí)恢復(fù)供電，應(yīng)設(shè)置事故保安電源，以確保事故保安負(fù)荷，如潤(rùn)滑油泵、密封油泵熱工儀表及自動(dòng)裝置、盤(pán)車(chē)裝置、頂軸油泵、事故照明負(fù)荷和計(jì)算機(jī)等設(shè)施的連續(xù)供電。4.5廠用電接線方式發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)接線通常都采用單母線分段接線方式，并多以成套配電裝置接受和分配電能。根據(jù)國(guó)內(nèi)成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，本電站接線方式確定為：按機(jī)組分為兩段。其接線方式示意圖如圖4.1為：圖4.1廠用電接線示意圖4.6油水氣系統(tǒng)油系統(tǒng)油系統(tǒng)是用管網(wǎng)將用油設(shè)備與貯油設(shè)備、油處理設(shè)備連接成一個(gè)油務(wù)系統(tǒng)。其組成包括：（1）油庫(kù)：放置各種油槽及油池。（2）油處理室：設(shè)有凈油及輸送設(shè)備。如油泵、壓濾機(jī)、烘箱、真空濾油機(jī)等。（3）油化驗(yàn)室：設(shè)有化驗(yàn)儀器、設(shè)備、藥物等。（4）油再生設(shè)備：水電站通常只設(shè)置吸附器。（5）管網(wǎng)：將用油設(shè)備與油處理室等各部分連接起來(lái)組成油務(wù)系統(tǒng)。（6）測(cè)量及控制元件：用以監(jiān)視和控制用油設(shè)備的運(yùn)行情況。如溫度信號(hào)器、油位信號(hào)器、油水混合信號(hào)器等。水系統(tǒng)水電站的水系統(tǒng)主要分為：技術(shù)供水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和水內(nèi)冷機(jī)組水處理系統(tǒng)三大系統(tǒng)。水電站的技術(shù)供水系統(tǒng)是指供給水輪發(fā)電機(jī)組冷卻、潤(rùn)滑、密封、消防及水冷變壓器等的用水系統(tǒng)。通常有單元供水和集中供水兩種方式。單元供水系統(tǒng)是每臺(tái)機(jī)組有一臺(tái)或幾臺(tái)專用工作水泵供水，另設(shè)單機(jī)或公用的備用水泵。圖4.2為每臺(tái)機(jī)組設(shè)一臺(tái)工作水泵的單元供水系統(tǒng)示意圖。單元供水方式也可以每臺(tái)機(jī)組裝兩臺(tái)水泵，兩臺(tái)水泵互為備用。圖4.2單元供水系統(tǒng)示意圖集中供水系統(tǒng)是指幾臺(tái)機(jī)組公用一臺(tái)會(huì)幾臺(tái)工作水泵及備用水泵。圖4.3是三臺(tái)水泵集中供給四臺(tái)機(jī)組技術(shù)用水的集中供水系統(tǒng)示意圖，其中兩臺(tái)為工作水泵，一臺(tái)備用水泵。圖4.3集中供水系統(tǒng)示意圖水電站的排水系統(tǒng)分為機(jī)組檢修排水和廠房及水輪機(jī)頂蓋滲漏排水兩種。機(jī)組檢修排水一般采用手動(dòng)控制。滲漏排水關(guān)系到電站的安全，故應(yīng)自動(dòng)操作。一般都設(shè)有工作排水泵和備用排水泵。水電站水內(nèi)冷機(jī)組水處理系統(tǒng)其循環(huán)水分為兩路，一路經(jīng)線棒內(nèi)部，稱為一次冷卻水；一路經(jīng)熱交換器帶走一次冷卻水的熱量，稱為二次冷卻水。一次水的水質(zhì)對(duì)發(fā)電機(jī)的影響主要反映在三個(gè)方面:①泄漏電流：水的電導(dǎo)率增大，泄漏電流也相應(yīng)增加，降低發(fā)電機(jī)的絕緣，使線棒被擊穿的可能性增大；②電腐性：水的電導(dǎo)率越高，對(duì)線棒的腐蝕性越強(qiáng)；③結(jié)垢：水的硬度越大，結(jié)垢愈嚴(yán)重，容易造成線棒局部堵塞。氣系統(tǒng)圖4.4低壓壓縮空氣示意圖高壓壓縮空氣系統(tǒng)主要用于機(jī)組調(diào)速器、蝴蝶閥壓油裝置的供氣及高壓配電的氣動(dòng)操作用氣等。機(jī)組的高壓壓縮空氣系統(tǒng)與低壓壓縮空氣系統(tǒng)的控制接線基本相同。目前機(jī)組用高壓空氣壓縮機(jī)容量較小，大多采用強(qiáng)迫風(fēng)冷，且無(wú)自動(dòng)排污及空載啟動(dòng)的要求，其系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖4.5。圖4.5高壓壓縮空氣示意圖第五章電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)5.1電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)定選擇與校驗(yàn)電氣設(shè)備時(shí)，一般應(yīng)滿足正常工作條件及承受短路電流的能力，并注意因地制宜，力求經(jīng)濟(jì)，同類(lèi)設(shè)備盡量減少品種，同時(shí)考慮海拔、濕熱帶、污穢地區(qū)等特殊環(huán)境條件。本設(shè)計(jì)主要考慮溫度和海拔兩個(gè)環(huán)境因素。按正常工作條件選擇電器、電纜允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓，即；電器、導(dǎo)體長(zhǎng)期允許電流不得小于該回路的最大持續(xù)工作電流，即。在計(jì)算發(fā)電機(jī)變壓器回路最大持續(xù)工作電流時(shí)，應(yīng)按額定電流增加5%。這是考慮到在電壓降低5%時(shí)，為確保功率輸出額定，則電流允許超5%。在選擇導(dǎo)體、電器時(shí)，應(yīng)注意環(huán)境條件：1、選擇導(dǎo)體、電器的環(huán)境溫度一般采用表5.1所列的數(shù)值。表5.1選擇導(dǎo)線、電器時(shí)使用的環(huán)境溫度類(lèi)別安裝起點(diǎn)環(huán)境溫度（）最高最低裸導(dǎo)體屋外最熱月平均最高溫度屋內(nèi)該處通風(fēng)設(shè)計(jì)溫度。無(wú)資料時(shí)，可取最熱月平均最高溫度加5電纜屋外電纜溝最熱月平均最高溫度年最低氣溫屋內(nèi)電纜溝屋內(nèi)通風(fēng)設(shè)計(jì)溫度。無(wú)資料時(shí)，可取最熱月平均最高溫度電纜隧道屋內(nèi)通風(fēng)設(shè)計(jì)溫度。無(wú)資料時(shí)，可取最熱月平均最高溫度電氣屋外年最高溫度年最低氣溫屋內(nèi)電抗器該處通風(fēng)設(shè)計(jì)最高排風(fēng)溫度屋內(nèi)其它電器該處通風(fēng)設(shè)計(jì)溫度。無(wú)資料時(shí)，可取最熱月平均最高溫度加5按《交流高電壓電器在長(zhǎng)期工作時(shí)的發(fā)熱規(guī)程》規(guī)定：電器使用在環(huán)境溫度高于+40（但不高于60）時(shí)，環(huán)境溫度沒(méi)增加1，建議較少額定電流1.8%；當(dāng)環(huán)境溫度低于+40，每低1,建議增加額定電流0.5%，但最大過(guò)負(fù)荷不得超過(guò)額定電流的20%。2、110KV及以下電器，用于海拔不超過(guò)2000米時(shí)，可選用一般產(chǎn)品。按短路條件校驗(yàn)包括動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開(kāi)斷電流，一般按三相短路驗(yàn)算。1、短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)式中：—電器設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流及相應(yīng)時(shí)間—短路電流產(chǎn)生的熱脈沖計(jì)算用下式：式中：、、—分別為短路發(fā)生瞬間、短路切除時(shí)間、短路切除時(shí)間的短路電流周期性分量（KA）—短路切除（持續(xù)）時(shí)間，為繼電保護(hù)時(shí)間與斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間之和（S）T—短路電流非周期分量等效時(shí)間，對(duì)于發(fā)電機(jī)出口可取0.15～0.2S，發(fā)電廠升壓母線取0.08～0.1S，一般變電所取0.05S。若切除時(shí)間大于1S,只需考慮周期分量。2、短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)一般采用短路沖擊電流峰值，當(dāng)回路的沖擊系數(shù)與設(shè)備規(guī)定值不同，而且沖擊電流值接近于設(shè)備極限通過(guò)電流峰值時(shí)，需要校驗(yàn)短路全電流有效值。校驗(yàn)條件：或式中：—短路沖擊電流峰值（KA）；—短路全電流有效值（KA）；—電器允許極限通過(guò)電流峰值（KA）；—電器允許的極限通過(guò)電流有效值（KA）。3、電器的開(kāi)斷電流校驗(yàn)時(shí)，電器的開(kāi)斷計(jì)算時(shí)間取主保護(hù)時(shí)間及斷路器固有分閘時(shí)間之和。這里，我們按最壞的情況考慮，主保護(hù)失靈，機(jī)端斷路器取后備保護(hù)時(shí)間2S，其余的取4S。4、《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》“用熔斷保護(hù)的導(dǎo)體和電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定，除用有限流作用的熔斷器保護(hù)者外，導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定仍應(yīng)驗(yàn)算。”5.2斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇和校驗(yàn)斷路器可按下表進(jìn)行選擇和校驗(yàn)項(xiàng)目額定電壓額定電流開(kāi)斷電流短路關(guān)合電流熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定斷路器應(yīng)滿足要求應(yīng)滿足要求選擇結(jié)果如下：1、機(jī)端斷路器選擇SN10—10Ⅲ/2000型少油斷路器。2、主變出口斷路器選擇SW4—110/1000型斷路器。3、與A電站相連的出線斷路器隔離開(kāi)關(guān)選擇SW4—110/1000型斷路器。4、與無(wú)窮大系統(tǒng)相連的出線斷路器選擇SW4—110/1000型斷路器。5、廠用變進(jìn)線選擇斷路器SN10—10Ⅰ/630型斷路器。動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)均滿足，只有廠用變進(jìn)線斷路器加限流電抗器后才滿足。具體計(jì)算過(guò)程及結(jié)果詳見(jiàn)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。隔離開(kāi)關(guān)可按下表進(jìn)行選擇和校驗(yàn)項(xiàng)目額定電壓額定電流熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定隔離開(kāi)關(guān)應(yīng)滿足要求應(yīng)滿足要求選擇結(jié)果如下：1、機(jī)端隔離開(kāi)關(guān)選擇GN2—10/2000—85型隔離開(kāi)關(guān)。2、主變出口隔離開(kāi)關(guān)選擇GW4—110D/1000—80型隔離開(kāi)關(guān)。3、與A電站相連的出線隔離開(kāi)關(guān)選擇GW4—110D/1000—80型隔離開(kāi)關(guān)。4、與無(wú)窮大系統(tǒng)相連的出線隔離開(kāi)關(guān)選擇GW4—110D/1000—80型隔離開(kāi)關(guān)。5、廠用變進(jìn)線隔離開(kāi)關(guān)選擇GN6—10/600—52型隔離開(kāi)關(guān)。動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)均滿足，只有廠用變進(jìn)線隔離開(kāi)關(guān)加限流電抗器后才滿足。具體計(jì)算過(guò)程及結(jié)果詳見(jiàn)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。5.3限流電抗器的選擇和校驗(yàn)本電廠只在廠用變進(jìn)線處需加限流電抗器限流，此處只需要普通的電抗器即可滿足要求。一、額定電壓和電流的選擇條件為：，二、按將短路電流限制到一定數(shù)值的要求來(lái)選擇。設(shè)要求將電抗器后的短路電流限制到，則電源至電抗后的短路點(diǎn)的總電抗標(biāo)么值（為基準(zhǔn)電流、基準(zhǔn)電壓）。設(shè)電源至電抗器前的系統(tǒng)電抗標(biāo)么值是，則所需電抗器的電抗標(biāo)么值。以額定參數(shù)下的百分電抗表示，則應(yīng)選擇電抗器的百分電抗為：三、正常運(yùn)行時(shí)電壓損耗按下式校驗(yàn)。四、母線殘壓按下式校驗(yàn)。選擇結(jié)果：NKSL—10—200—4型電抗器，滿足限流條件和動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件。具體計(jì)算過(guò)程及結(jié)果詳見(jiàn)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。5.4導(dǎo)體、電纜的選擇和校驗(yàn)導(dǎo)體截面可按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。對(duì)年負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，傳輸容量大，長(zhǎng)度在20m以上的導(dǎo)體如發(fā)電機(jī)、變壓器的連接導(dǎo)體，其截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。在本水電站具體的情況下，10kv機(jī)端母線及導(dǎo)體按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，而110kv母線及導(dǎo)體按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇。選擇結(jié)果：1、110Kv母線選擇LGJ—800/55型鋼芯鋁絞線。2、與A電站相連的出線導(dǎo)線選擇LGJQ—240鋼芯鋁絞線。3、與無(wú)窮大系統(tǒng)相連的出線導(dǎo)線選擇LGJ—800/55型鋼芯鋁絞線。4、發(fā)電機(jī)、變壓器連接導(dǎo)體（10kv）的選擇3條100mm×10mm豎放矩形鋁導(dǎo)體。動(dòng)熱穩(wěn)定均滿足校驗(yàn)條件。具體計(jì)算過(guò)程及結(jié)果詳見(jiàn)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。5.5絕緣子、穿墻套管的選擇和校驗(yàn)無(wú)論支柱絕緣子還是穿墻套管均要進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，按下式進(jìn)行：式中：—絕緣子破壞負(fù)荷（牛）—短路時(shí)，作用于絕緣子（或穿墻套管）的力（牛）。具有導(dǎo)體的套管才進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)：式中：—套管熱穩(wěn)定性。選擇結(jié)果如下：1、10Kv電壓等級(jí)絕緣子選擇：屋內(nèi)部分選用ZLD—10型支持絕緣子；屋外部分選用ZPD—10型支持絕緣子。2、110Kv電壓等級(jí)絕緣子選擇ZS—110型支持絕緣子。3、穿墻套管的選擇CMF—20母線型套管。動(dòng)熱穩(wěn)定均滿足校驗(yàn)要求。具體計(jì)算過(guò)程及結(jié)果詳見(jiàn)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。5.6電流、電壓互感器的選擇和校驗(yàn)根據(jù)相關(guān)規(guī)定，在機(jī)端和110kV及以上等級(jí)的互感器的接線均采用三相星型接線，設(shè)互感器離測(cè)量?jī)x表的距離均為100m，廠用變進(jìn)線互感器采用兩相星型接線，設(shè)互感器離測(cè)量?jī)x表的距離為40m。選擇步驟大致如下：一、根據(jù)相關(guān)原始資料選擇種類(lèi)和型式。二、一次回路額定電壓和額定電流的選擇。三、準(zhǔn)確級(jí)和額定容量的選擇。四、熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)。選擇結(jié)果如下：1、10kV機(jī)端電流互感器選擇LMZ1—10屋內(nèi)型，變比2000/5。2、110kV母線及進(jìn)出線電流互感器選擇LCWD—110屋外型，變比1000/5。3、廠用變壓器進(jìn)線電流互感器選擇LFZJ1—10屋內(nèi)型，變比100/5。4、10kV機(jī)端電壓互感器選擇JSJW—10型。5、110kV母線及進(jìn)出線電壓互感器選擇JCC2—110型。6、廠用變壓器進(jìn)線電壓互感器選擇JSJW—10型。動(dòng)熱穩(wěn)定均滿足校驗(yàn)條件。具體計(jì)算過(guò)程及結(jié)果詳見(jiàn)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。5.7避雷器的選擇和校驗(yàn)避雷器的設(shè)置根據(jù)《電力設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，一般在下列情況下裝設(shè)避雷器：3～10kV變電所每條架空進(jìn)線上；非全線架設(shè)避雷線的35～110kV架空線，其變電所進(jìn)線端；重要性較高的35～110kV變電站的每條進(jìn)線；架空線路與電纜線路接頭處。各電壓等級(jí)的每組母線上，并應(yīng)盡可能靠近被保護(hù)的主要電氣設(shè)備，當(dāng)裝設(shè)的避雷器與主變壓器的電氣距離超過(guò)允許值時(shí)，應(yīng)在主變壓器附近增設(shè)一組閥型避雷器。主變壓器的大電流接地系統(tǒng)側(cè)的中性點(diǎn)，主變壓器的小電流接地系統(tǒng)側(cè)中性點(diǎn)裝有消弧線圈時(shí)；與架空線路連接的三繞組變壓器低壓側(cè)；自耦變壓器高、中側(cè)繞組引進(jìn)線與斷路器之間；直接與架空線相連的旋轉(zhuǎn)電機(jī)以及“發(fā)電機(jī)-變壓器”單元接線，當(dāng)母線橋或組合導(dǎo)線無(wú)金屬屏網(wǎng)部分的長(zhǎng)度大于50公尺時(shí)，在發(fā)電機(jī)出口及中性點(diǎn)處應(yīng)裝設(shè)避雷器。避雷器的選擇避雷器選擇時(shí)，應(yīng)考慮保護(hù)電器的絕緣水平，使用特點(diǎn)。根據(jù)上述原則，該發(fā)電廠避雷器選擇結(jié)果如下表所示：表5.2避雷器的選擇結(jié)果安裝地點(diǎn)型號(hào)額定電壓有效值（kV）發(fā)電機(jī)出口—發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)Y1W5—1