【文章內容簡介】 因同時率及負荷率均較低，故最大負荷年利用小時數也較低。(3)水電站廠用電設備一般比較簡單，因而廠用電接線也可相應簡化。(4)水電站廠用負荷，不但與水電站的容量有關，而且與水電站的樞紐布置、機組型式以及水頭大小有關。(5)水電站不同運行方式對廠用電負荷有影響。(6)水電站廠用電設備易于實現較高水平的自動控制。二、廠用電源的數量及設置原則全廠機組運行時，大型水電廠應不少于3個廠用電電源；中型水電廠應不少于2個廠用電電源。當部分機組運行時，大型水電廠至少應有2個廠用電電源同時供電；中型水電廠也應有2個廠用電電源，但允許其中1個處于備用狀態(tài)。全廠停機時，大型水電廠應有2個廠用電電源，但允許其中一個處于備用狀態(tài)；中型水電廠允許1個廠用電電源供電。當機組、主變壓器或引水隧洞等大修而使全廠停機時，允許僅1個廠用電電源供電。 在廠用電電源設備檢修期間，允許適當減少廠用電電源數量。 三、廠用電源的引接方式 廠用工作電源的引接 廠用工作電源對可靠性要求很高，工作電源的引接與電氣主接線有密切關系。當主接線具有發(fā)電機電壓母線時，廠用高壓工作電源從機壓母線上引接；當發(fā)電機、變壓器采用單元接線時，廠用高壓工作電源從主變壓器的低壓側引接；當主接線為擴大單元時，廠用高壓工作電源從發(fā)電機出口或主變低壓側引接。 廠用低壓工作電源，一般從廠用廠用高壓母線段上引接；當無高壓廠用母線段時，從發(fā)電機電壓母線上或從發(fā)電機出口直接接入低壓廠用變壓器，以取得380/220V低壓工作電源。廠用備用電源的引接，當事故情況下廠用負荷失去了工作電源時，即會自動切換到備用電源上繼續(xù)運行。因此，要求廠用備用電源具有獨立的供電性，并有足夠的容量。最好與系統(tǒng)緊密聯系，在全廠停電情況下仍能從系統(tǒng)獲得廠用電源。有以下幾種方式：（1） 從發(fā)電機電壓母線的不同分段上引接廠用備用變壓器。（2） 從與電力系統(tǒng)聯系緊密的升高電壓母線上引接廠用高壓備用變壓器，如有兩級與系統(tǒng)聯系的升高電壓，盡量選用較低一級以節(jié)省投資。（3） 從聯絡兩級升高電壓的聯絡變壓器的第三繞組引接廠用備用變壓器。（4） 從外部電網中引接專用線路（經濟性差極少采用）。 廠用備用電源分為明備用和暗備用兩種。 火電廠中一般采用明備用，即裝設專門的備用變壓器，平時不工作或僅帶很小負荷，一旦某一工作電源失去后，該備用變壓器自動代替原來的工作電源。 水電廠（也包括小水電）多采用暗備用，即不設專門的備用變壓器，而是兩個廠用工作變壓器容量選大一些，互為備用。暗備用減少了廠用變壓器的數量，也相應節(jié)約了占地和費用。第二節(jié) 廠用變壓器的選擇 一、對廠用變壓器的基本要求（1） 廠用變壓器額定原邊電壓必須與引接處電壓一致。如從發(fā)電機出口分支引接，應為發(fā)電機額定電壓（、120KV等）。（2） 廠用變壓器副邊額定電壓則與廠用電壓配合，、。（3）廠用變壓器可以選用雙繞組變壓器，但大型機組的廠用變壓器多選擇低壓繞組分裂變壓器。（4） %時，或引接處電壓波動超過5%時，宜采用有載調壓變壓器。其調壓范圍應大20%，且分接頭電壓級差不宜過大。（5） 廠用變壓器的阻抗電壓不能太小，否則短路電流大，廠用系統(tǒng)的高壓斷路器無法選用價格低廉的輕型斷路器（一般系指國產10Ⅰ、10Ⅱ和10Ⅲ少油斷路器）；也不能太大，否則無法滿足電壓波動和電動機自起動要求。（6） 廠用變壓器的容量必須滿足廠用機械正常運轉和自起動的需要。（7）為了使廠用高壓母線的備用段與工作段在電壓相位上一致，一般從電廠升高電壓母線引接的廠用高壓備用變壓器，其繞組連接組別要給以特別注意。二、廠用高壓變容量的選擇廠用電變壓器容量的選擇和校驗應符合下列原則：（1）滿足在各種運行方式下，可能出現的最大負荷。（2）一臺廠用電變壓器計劃檢修或故障時，其余廠用電變壓器應能擔負I、II類廠用電變壓器計劃檢修時另一臺廠用電變壓器故障或兩臺廠用電變壓器同時故障的情況。（3）保證需要自啟動的電動機在故障消除后電動機啟動時所連接的廠用電母線電壓不低于額定電壓的60％～65％。廠用電變壓器型式選擇布置在廠房內的廠用電變壓器應采用干式變壓器；如有架空進線時，需加強絕緣或采取有效的防雷措施，也可采用油浸式變壓器。布置在屋外的廠用電變壓器則宜選用油浸式變壓器。本電站選用干式變壓器布置于廠房內。組別為D，ynll。根據確定的最優(yōu)電氣主接線，本電站廠用電設計了二回電源，即廠用高壓工作電源從主變壓器低壓側引接，供電可靠。設置兩臺廠用高壓變壓器。廠用電采用單母線分段接線。經過分析計算，選用兩臺容量為25000kVA的干式廠用變壓器己能滿足全廠最大廠用負荷用電。廠用變壓器通過高壓斷路器接在發(fā)電機出口，低壓側電壓為6KV。正常運行情況下，廠用電源由發(fā)電機供給，當電站停機時，可以由系統(tǒng)通過主變壓器倒送供電。三、小結 本次設計的水電站以5回500kV電壓等級，經300km長的線路接入系統(tǒng)。通過分析比選，確定本次設計的水電站主接線為發(fā)電機高壓側采用發(fā)電機—變壓器聯合單元接線，升壓側采用3/2斷路器接線，選用6臺容量為240MVA的主變壓器；廠用電采用單母線分段接線，選用二臺容量為25MVA的干式廠用變壓器。 第四章 短路電流的計算第一節(jié) 短路的類型及短路計算 一、短路的類型短路故障分為對稱短路和不對稱短路。三相短路是對稱短路，造成的危害最為嚴重，但發(fā)生的機會較少。其它的短路都是不對稱短路，其中單相短路發(fā)生的機會最多，約占短路總數中的70％以上。所以在做短路計算時，選擇最嚴重的一種，三相短路計算。 二、短路計算的目的為了保證電力系統(tǒng)安全運行，在設計選擇電氣設備時，都要用可能流經該設備的最大短路電流進行熱穩(wěn)定校驗和動穩(wěn)定校驗，以保證該設備在運行中能夠經受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和電動力的巨大沖擊。同時，為了盡快切斷電源對短路點的供電，繼電保護裝置將自動地使有關斷路器跳閘。 三、短路計算的步驟一般三相短路電流產生的熱效應和電動力最大，所以只對三相短路短路電流進行計算。計算步驟如下：（1） 畫出以標幺值電抗表示的等值電路圖；（2） 網絡化簡(消去中間節(jié)點),得到各電源對短路點的轉移阻抗；（3） 求各電源到短路點的計算電抗；（4） 查運算曲線,得到各電源送至短路點電流的標幺值；（5） 求各電源送至短路點電流的有名值之和,即為短路點的短路電流。第二節(jié) 短路電流的計算結果 一、： 系統(tǒng)的等值電路圖二、短路電流計算結果(，電壓基準值為各級平均額定電壓)表 41 短路電流計算結果各短路點短路位置不同時刻短路電流有效值（kA）沖擊電流(KA)基準電壓(kV)t=0st=t=t=2st=4s500 KV母線處550發(fā)電機出口第五章 導體與電氣設備的選擇第一節(jié) 電氣設備選擇的一般條件 一、按正常工作條件選擇電氣設備額定電壓 在選擇電氣設備時，一般可按照電氣設備的額定電壓不低于裝置地點電網額定電壓的條件選擇，即 額定電流 電氣設備的額定電流是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設備的長期允許電流。應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流，即 環(huán)境條件對設備選擇的影響 （1）溫度和濕度 一般高壓電氣設備可在溫度為＋20，相對濕度為90％的環(huán)境下長期正常運行。當環(huán)境的相對濕度超過標準時，應選用型號后帶有“TH”字樣的濕熱帶型產品。 （2）污染情況 安裝在污染嚴重，有腐蝕性物質﹑煙氣﹑粉塵等惡劣環(huán)境中的電氣設備，應選用防污型產品或設備布置在室內。 （3）海拔高度 一般電氣設備的使用條件為不超過1000m。當用在高原地區(qū)時，由于氣壓較低，設備的外絕緣水平將相應降低。因此，設備應選用高原型產品或用外絕緣提高一級的產品?，F行電壓等級為110kV及以下的設備，其外絕緣都有一定的裕度，實際上均可使用在海拔不超過2000m的地區(qū)。 （4）安裝地點 配電裝置為室內布置時，設備應選戶內式；配電裝置為室外布置時，設備應選戶外式。此外，還應考慮地形、地質條件以及地震影響等。 二、按短路狀態(tài)校驗設備 （1）短路熱穩(wěn)定校驗 通常制造廠直接給出設備的熱穩(wěn)定電流（有效值）及允許持續(xù)時間t。熱穩(wěn)定條件為 式中　設備允許承受的熱效應。 所在回路的短路電流熱效應。（2）短路動穩(wěn)定校驗 制造廠一般直接給出設備的動穩(wěn)定峰值電流，動穩(wěn)定條件為　　　式中　所在回路的沖擊短路電流，kA；——設備允許的動穩(wěn)定電流（峰值），kA。三、 具體電氣設備的選擇及結果 本設計要求選擇的設備有發(fā)電機引出裸導體及支柱絕緣子、高壓斷路器、高壓隔離開關、電壓互感器、電流互感器、保護熔斷器、避雷器以及消弧線圈。根據電氣設備選擇的一般原則，按照正常運行情況選擇設備，按短路情況校驗設備。同時兼顧今后的發(fā)展，選用性價比高，運行經驗豐富，技術成熟的設備，盡量減少選用設備的類型，以減少備品備件，也有利于運行、檢修等工作。第二節(jié) 發(fā)電機引出裸導體的選擇一、確定導體的材料、截面形狀、布置方式。 導體通常由銅、鋁、鋁合金制成，載流導體一般使用鋁或鋁合金材料，銅導體只用在持續(xù)電流大，且出線位置特別狹窄或污穢對鋁有嚴重腐蝕的場所。 硬導體截面常用的有矩形、槽形和管性。其中槽形導體機械強度好，載流量大集膚效應系數較小，一般用于4000～8000的配電裝置中。導體的布置方式應根據載流量的大小，短路電流水平和配電裝置的具體情況而定。二、選擇導體的截面積 導體截面積可按最大長期工作電流長期發(fā)熱允許電流或經濟電流密度選擇。發(fā)電廠的主母線和引下線以及持續(xù)電流較小，年利用小時數較低的其他回路的導線，一般按最大長期工作電流選擇；而發(fā)電機出口母線，以及年平均負荷較大且長度較長的回路的導線，則應按經濟電流密度選擇。 三、母線的校驗① 校驗熱穩(wěn)定滿足熱穩(wěn)定要求的導體最小截面積，只需實際選用的導體截面積，導體便是熱穩(wěn)定的。② 校驗動穩(wěn)定各種形狀的硬導體通常都安裝在支柱絕緣子上，短路沖擊電流產生的電動力將使導體發(fā)生彎曲，因此，導體應按彎曲情況進行應力計算。而軟導體不必進行動穩(wěn)定校驗。 四、本設計中發(fā)電機引出裸導體的選擇結果見下表：表 51發(fā)電機引出裸導體 的參數截面尺寸（mm）雙槽導體截面（）集膚效應系數雙槽導體載流量（A）hbcr97601015022510516共振最大允許距離（cm）截面系數慣性矩慣性半徑雙槽實聯雙槽不實聯490299163第二節(jié) 支柱絕緣子的選擇支柱絕緣子應按安裝地點和額定電壓選擇，并進行短路動穩(wěn)定校驗。一、按安裝地點選擇支柱絕緣子一般用于屋內配電裝置的選用戶內式的，用于屋外配電裝置的選用戶外式的。當戶外污穢嚴重時應選用防污式的。 二、按電壓條件選擇支柱絕緣子按電壓條件選擇的支柱絕緣子應滿足下式 式中 —支柱絕緣子的額定電壓，KV； —所在電網的額定電壓，KV；三、按短路條件校驗支柱絕緣子的動穩(wěn)定由于三相母線是通過支柱絕緣子支持和固定的，因此，短路時作用在母線上的相間電動力也會傳到支柱絕緣子上，為保證他們在這種情況下不受損壞，應滿足下列條件： 式中 —支柱絕緣子的抗彎破壞負荷，N，可從有關設計或產品手冊中查得；因為 是使其破壞的值，才是保證安全的值。 F—作用在支柱絕緣子上的相間電動力，N；四、本次設計所選支柱絕緣子型號為ZD20,基本參數見表52：表52支柱絕緣子型號參數型號額定電壓（KV）絕緣子高度（mm）機械破壞負荷（Kg）ZD20203152000第三節(jié) 斷路器的選擇 一、選擇型式斷路器型式的選擇，應在全面了解其使用環(huán)境的基礎上，結合產品的價格和已運行設備的使用情況加以確定。在我國不同的電壓等級的系統(tǒng)中，選擇斷路器的大致情況是：電壓等級在35KV及以下的可選用戶內式少油斷路器、真空斷路器或SF6斷路器；35KV的也可選用戶外式多油斷路器、真空斷路器或SF6斷路器；電壓等級在110～330KV范圍，可選用戶外式少油斷路器或SF6斷路器；500KV電壓等級則一般選用戶外式SF6斷路器。二、選擇額定電壓所選斷路器的額定電壓應大于或等于安裝處的電網的額定電壓，即 ，式中 、―分別為電氣設備和安裝處電網的額定電壓，kV三、選擇額定電流所選SF6斷路器的長期允許電流應滿足式 式中 、―分別為電氣設備的額定電流和所在回路的最大長期工作電流，A； 校驗開斷能力為保證斷路器能可靠地開斷短路電流，一般情況下，原則上額定開斷電流不應小于實際開斷瞬間的短路全電流有效值,即。 而 式中 —短路電流周期分量的起始值，KA； —開斷瞬間短路電流周期分量的有效值，可近似取,KA；斷路器的額定開斷電流，kA —開斷計算時間，S； ―短路電流非周期分量的衰減時間常數，愈靠近電源愈大，反之愈小； ，—電源至短路點的等效總電抗和等效總電阻。 當，非周期電流的相對值實際上已衰減到20%以下，對的影響可忽略不計，此時