【正文】 活地進行方式的轉(zhuǎn)換。不僅正常運行時能安 全可靠地供電，而且無論在系統(tǒng)正常運行還是故障或設(shè)備檢修時都能適應(yīng)遠(yuǎn)方監(jiān)控的要求，并能靈活、簡單、迅速地倒換運行方式，使停電時間最短，影響范圍最小。顯然，復(fù)雜地接線不會保證操作方便，反而使誤操作機率增加。但是過于簡單的接線，則不一定能滿足運行方式的要求，給運行造成不便，甚至增加不必要的停電次數(shù)和停電時間。 (4)具有發(fā)展和擴建的可能性 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，已投產(chǎn)的水電站可能需要擴大機組容量，從主變壓器的容量、數(shù)量到饋電線路數(shù)均有擴建的可能，有的甚至需要升壓，所以在設(shè)計主接線時應(yīng)留有發(fā)展余地，不僅要考慮最終接線的 實現(xiàn)，同時還要兼顧到分期過渡接線的可能和施工的方便。 根據(jù)以上幾點及發(fā)電廠的總?cè)萘?4500kW 5，對二類負(fù)荷三回路供電各 A 總共 A及對三類負(fù)荷三回路供電各 A 總共 A,還剩 A 以兩回出線接入系統(tǒng)，對于中小型水電站應(yīng)考慮靈活性為主，因此對該水電站的主接線擬定以下兩種方案。 各方案比較 方案Ⅰ單母線接線，這種接線每回進出線都只經(jīng)過一臺斷路器固定接于母線的某一段上。 優(yōu)點：不分段單母線接線的優(yōu)點是簡單清晰，設(shè)備少，投資少，運行操作方便，有利于擴 建和采用成套配電裝置。 缺點：不分段單母線接線的缺點是可靠性、靈活性差。 ⑴任一回路的斷路器檢修，該回路停電。 ⑵母線或任一母線隔離開關(guān)檢修全部停電。 方案Ⅱ分段單母線接線 分段單母線即用分段斷路器將單母線分成幾段。 優(yōu)點： ⑴兩母線段可并聯(lián)運行也快分裂運行。 ⑵重要用戶可以用雙回路接于不同母線段，保證不間斷供電。 2 ⑶任一段母線或母線隔離開關(guān)檢修，只停該段，其他段可繼續(xù)供電，減小了停電范圍。 缺點：分段的單母線接線增加了分段設(shè)備的投資和占地面積；某段母線故障或檢修仍有停電問題；某回路的斷路器檢修，該 回了停電；擴建時，需想兩端均衡擴建。 綜合分析上述兩種種方案，再結(jié)合該水電站為中小型水電站的實際情況，擬定的主接線應(yīng)以經(jīng)濟性為主，但其可靠性也需要考慮，水電廠有可能承擔(dān)基荷（如豐水期）、腰荷和峰荷，年最大負(fù)荷利用小時數(shù)在 30005500h，其主接線應(yīng)以保證供電調(diào)度的靈活性為主進行選擇，所以考慮以上因素，選擇方案二為主接線方案。 圖 11 主接線方案Ⅰ 圖 12 主接線方案Ⅱ 2 廠用電的設(shè)計 廠用電的設(shè)計原則 3 保證廠用電的可靠性和經(jīng)濟性，在很大程度上取決于正確選擇供電電壓、供電電源和接線方式、廠用機械的托運方式、電動機的類型和容量以及運行中的正確和管理等措施。 廠用電接線應(yīng)保證廠用電的連續(xù)供應(yīng)，使發(fā)電廠能安全滿發(fā)，除滿足正常運行安全、可靠、靈活、經(jīng)濟、先進等一般要求外，尚應(yīng)滿足如下要求。 ⑴接線方式和電源容量，應(yīng)充分考慮廠用設(shè)備在正常、事故、檢修、啟動、停運等方式下的供電要求，并盡可能地使切換操作簡便，使啟動（備用）電源能迅速投入。 ⑵盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障影響范圍，避免引起全廠停電事故。各臺機組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)獨立，尤其是 200MW 及以上大型機組，應(yīng)做到這點，以保證在一臺機組故障停運或其輔機發(fā) 生電氣故障時，不影響其他機組的正常運行。 ⑶對 200MW 及以上大型機組，應(yīng)設(shè)置足夠容量的交流事故保安電源及電能質(zhì)量指標(biāo)合格的交流不間斷供電裝置。 ⑷充分考慮電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運行方式，特別注意對公用廠用負(fù)荷的影響。要方便過渡，盡小改變接線和更換設(shè)備。 廠用變壓器的選擇 廠用電負(fù)荷包括廠用電高壓計算負(fù)荷和廠用電低壓計算負(fù)荷，近似計算，以 900kW 作為近似計算，只要廠用變壓器容量大于 900kW 即可，同時考慮安全裕量。通過上述原則，可以知道廠用變壓器的額定電壓為 10kV，可選用 2 臺 50﹪容量的雙繞組變壓器，分別接于發(fā)電機電壓母線，查有關(guān)設(shè)計書得： 廠用變的額定容量： SN=1000kVA 廠用 變壓器選型 10kv 電壓級 S9 系列雙繞組電力變壓器為無載調(diào)壓，調(diào)壓范圍為 177。 5% 主要技術(shù)參數(shù)如下： 表 21 廠用變壓器參數(shù) 型號 額定容量 額定電壓 連接組號 空載損耗 短路損耗 阻抗電壓 空載電流 S91000/10 1000KVA 10kV Y,d 11 1720W 10000W % 廠用電源選擇 ⑴廠用電系統(tǒng)接地方式 廠用變采用不接地方式，高壓和低壓都為三角電壓， 當(dāng)容量較小的電動機采用 380V 時，采用二次廠用變，將 6kV 變?yōu)?380V，中性點直接接地；啟備變采用中性點直接接地，高壓側(cè)為星型直接接地，低壓側(cè)為三角電壓。 ⑵廠用工作電源引接方式 因為發(fā)電機與 10kV 母線采用單元接線，高壓廠用工作電源由 10kV 母線兩端側(cè)引接。 ⑶確定廠用電系統(tǒng) 廠用電系統(tǒng)采用如附錄廠用電圖 3 發(fā)電機及變壓器的選擇 選擇原則 ⑴ 電氣設(shè)備選擇符合“導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定”的要求。 ⑵水輪發(fā)電機的參數(shù)除滿足電站運行要求外 , 還應(yīng)滿足電站接入系統(tǒng)的要求。發(fā)電機中性點接地方式應(yīng)有利于提高 機組安全運行水平。 ⑶主變壓器的容量與其連接的發(fā)電機容量相匹配 , 其有關(guān)參數(shù)除滿足電站運行要求外 , 還應(yīng)滿足電站接入系統(tǒng)設(shè)計要求。主變選擇單相變壓器。 ⑷ 發(fā)電機出口裝設(shè)專用的發(fā)電機出口斷路器和電氣制動開關(guān)。 發(fā)電機 根據(jù)任務(wù)書所給水輪發(fā)電機的結(jié)構(gòu)型式為臥式 ,其主要技術(shù)參數(shù)如下 : 表 31 發(fā)電機參數(shù) 型號 額定容量 額定電壓 額定電流 額定功率因數(shù) 頻率 額定轉(zhuǎn)速 次暫態(tài)電抗 SFW118/646 4500kW COSφ N= 50Hz 1000r/min 主變壓器 該電站總裝機容量為： 5 4500kW，因 35kV 兩回線路間 有 交換功率，負(fù)荷絕大部分為三 4 級負(fù)荷，而一、二級負(fù)荷較少，所以擬選主變壓器 一 臺，其容量選擇按發(fā)電機母線上供電負(fù)荷為最小值并能將剩余電功率送入電網(wǎng)來確定， 容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。他的確定除依據(jù)傳遞容量基本資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng) 510 年發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進行綜合分析合理選擇。 主變壓器容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。他的選擇除依據(jù)基 礎(chǔ)資料，主要取決于輸送功率的大小、與系統(tǒng)的緊密程度、運行方式及負(fù)荷的增長速度等因素，并至少要考慮5 年內(nèi)負(fù)荷的發(fā)展需要。如果容量選得過大、臺數(shù)過多，則會增加投資、占地面積和損耗，不能充分發(fā)揮設(shè)備的效益，并增加運行和檢修的工作量；如果容量選得過小、臺數(shù)過少，則可能封鎖發(fā)電廠剩余功率的輸送，或限制變電所負(fù)荷的需要，影響系統(tǒng)不同電壓等級之間的功率交換及運行的可靠性。因此，應(yīng)合理選擇其容量和臺數(shù)。 ⑴ 主變壓器容量的選擇 單元接線中得主變壓器容量 SN應(yīng)按發(fā)電機額定容量扣除本機組的廠負(fù)荷后，留有 %10 的裕度選擇 GPNGN KPS ?c o s)1( ?? MVA NGP 為發(fā)電機容量，在擴大單元接線中為兩臺發(fā)電機發(fā)電機容量之和， MV； G?cos 為發(fā)電機額定功率因數(shù)； pK 為廠用電率。 計算主變壓器的容量 1 . 1 ( 1 ) c o s 1 . 1 4 . 5 ( 1 0 . 0 4 ) 0 . 9 5 1 0 . 8N N G P GS P K M V A?? ? ? ? ? ?根據(jù)《發(fā)電廠電氣部分》附表 14 應(yīng)該選擇容量為 12500kVA。 ⑵主變壓器相數(shù)的確定 在 330kV 及以下的發(fā)電廠和變電所中，一般都選用三相式變壓器。因為一臺三相式較同容量的三臺單相式投資小、占地小、損耗小，同時配電裝置結(jié)構(gòu)簡單，運行維護較方便。如果受到制造、運輸?shù)葪l件限制時，可選用兩臺容量較小的三相變壓器，在技術(shù)經(jīng)濟合理時，也可以選用單相變壓器組。 在 500kV 及以上的發(fā)電廠和變電所中應(yīng)按其容量、可靠性、制造水平、運輸條件、負(fù)荷和系統(tǒng)情況等，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較厚確定。 ⑶繞組數(shù)的確定 只有一種升高電壓向用戶供電或與系統(tǒng)連接的發(fā)電廠，以及只有兩種電壓的變電所，采用雙繞組變壓器 . 有兩種升高電壓向用戶供電或與系統(tǒng)連接的發(fā)電廠，以及有三種電壓的變電所，可以采用雙繞組變壓器或三繞組變壓器。 ⑷繞組接線組別的確定 變壓器的繞組連接方式必須使得其線電壓與系統(tǒng)線電壓相位一致，否則不能并列運行，電力系統(tǒng)變壓器采用的繞組連接方式有星形和三角形兩種。我國電力變壓器三繞組所采用的連接方 式為：110kV 及以上電壓側(cè)均為“ YN”，既有中性點引出并直接接地； 35kV 作為高、中壓側(cè)時都可能采用“ Y”，其中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地，作為低壓側(cè)時可能用“ Y”或“ D”； 35kV 以下電壓側(cè)一般為“ D”，也有“ Y”方式。 所以主變壓器、廠變壓器都選擇“ YD”組別 . 綜上考慮原則 :該水電站容量較小，小型水電站宜采用三相油浸式變壓器，并根據(jù)國家節(jié)約能源的規(guī)定采用低能耗變壓器。故本水電廠電氣主接線的主變壓器應(yīng)選三相變壓器。 主變壓器選型 35kV 電壓級 SF7 系列三相油浸自冷式銅線電力變壓器為無載調(diào)壓，調(diào)壓范圍 為 177。 5% 主要技術(shù)參數(shù)如下： 表 32 主變壓器參數(shù) 型 號 額定容量 額定電壓 連接組號 空載損耗 短路損耗 阻抗電壓 空載電流 SF712500/35 12500kVA 35kV Y,d 11 16000W 63000W % 4 短路電流計算 短路電流計算的目的 在發(fā)電廠和變電所設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要的環(huán)節(jié)。其目的主要有以下幾個方面： 5 ⑴ 在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采用限制短路電流的措施，均需進行必要的短路電流計算。 ⑵ 在選擇電 氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障狀況下都能安全、可靠的工作。同時又力求節(jié)約資金，這就需要按短路情況進行全面校驗。 ⑶ 在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導(dǎo)線相間和相對地安全距離。 ⑷ 在選擇繼電保護方式和進行整定計算，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。 ⑸ 接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。 短路電流計算條件 ⑴基本假定： ① 正常工作時，三項系統(tǒng)對稱運行 ②所有電流的電功勢相位角相同 ③ 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運行 ④ 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間 ⑤ 不考慮短路點的衰減時間常數(shù)和低壓 網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計 ⑥ 不考慮短路點的電流阻抗和變壓器的勵磁電流 ⑦ 元件的技術(shù)參數(shù)均取額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍 ⑧ 輸電線路的電容略去不計 ⑵ 一般規(guī)定 ① 驗算導(dǎo)體的電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本工程設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景的發(fā)展計劃。 ② 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電器連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流影響。 ③ 選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗回路的計算短路點，應(yīng)選擇在正常接線方式時短路電流最大地點 ④ 導(dǎo)體和 電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和以及電器的開斷電流，一般按三相短路計算。 基準(zhǔn)值的選擇 該站最大運行方式為： 5 臺機組滿發(fā)并網(wǎng)運行；最小運行方式為： 1 臺 機組 發(fā)電，保證出力且并網(wǎng)運行。線路均按 3kM 計算，電抗系數(shù)為 。 表 41 短路計算基準(zhǔn)值（ Sj=100MVA A） 額定電壓 基準(zhǔn)電壓 基準(zhǔn)電流 基準(zhǔn)電抗 UN（ kV） Uj(kV) Ij(kA) Xj(Ω ) 10 35 37 計算 單臺發(fā)電機 : 1 ????? NBdst SSXX 主變壓器： 12500 101001008100300 ??????NTBsT SSUX 廠用變壓器： 1000 10100100 31001 ??????NTBsT SSUX 35kV 線路： 221021 ???????? N BLL U SlxXX 10kV 線路： 2220876543???????????? ??????NBLLLLLL U SlxXXXXXX 系統(tǒng)短路容量： ??dxtS 系統(tǒng)阻抗 ： 0?xtZ 6 圖 41 等值電路 等值電抗計算 圖 42 等值阻抗 對于 K1點 最大運行方式： )(//)51(11m a x ???????? TTst XXXX 最小運行方式： ?????? TTst XXXX 對于 K2點 最大運行方式： )(//)51(11m a x ?????? Tst XXX 最小運行方式： 3 2 ???? Tst XXX 對于 K3點 對于 6 回路出線： X1= 對于系統(tǒng)： X2= 35kV 母線側(cè)： 最大運行方式下： X3=，最小運行方式下： X3= 通過 Y△變換， 在最大方式下， 7 ) 1()111( 321214 ????????? XXXXXX ) 1()111( 321316 ????????? XXXXXX