毕业设计-小型水电站电气部分设计

小型水电站电气部分设计PAGEPAGE1毕业设计成果Graduationpracticeachievement设计项目名称110KV变电站初步设计序毕业设计是我们完成大学学习的最后一次总结与学习的机会，是对我们所学各门功课的综合运用与提高。通过这次毕业设计，巩固与加深了我们所学的理论专业知识，锻炼了我们分析与解决实际工程问题的能力培养和提高了我们综合实用技术规范，技术资料和进行有关计算，设计和绘图，编写技术文件的初步技能，为今后的工作和学习打下坚实的基础。这次的毕业设计是由仇新艳老师带领的，在设计期间老师和我们共同讨论，一起学习，对我的启发良多。对此我很感谢仇老师的耐心指导，尤其是仇老师碰到问题时那积极解决问题的态度很值得我学习。最后我还要感谢我们这组同学，在设计期间，大部分都是经过我们的仔细讨论我才解决了我的一些疑惑。通过短路电流的计算，教会了我对于高压电气的具体选型及校验方法；对于在设计过电压防护中我学会了如何来确定避雷针的高度；对于厂用变压器的选择，我也有了很深刻的认识。以上种种问题的解决，才使我的毕业设计最后能按时的完成，对此我很感谢。这期间我查阅了大量的资料，极大的锻炼了我搜集资料和分析资料的能力，为我以后的就业提供了很大的帮助。最后我很感谢学院的领导和老师们对我这三年的教育和关怀。目录序第一章原始资料…………41.1水能资料……………41.2电力系统资料………………………4第二章电气主接线设计………………62.1电气主接线设计概述…………62.2主接线方案的选择……………7第三章短路电流计算…………………93.1短路电流计算的目的………………93.2短路电流计算的一般规定…………93.3短路电流计算的内容………………93.4短路电流计算方法………………103.5短路电流的计算………………10第四章厂用电的设计…………234.1厂用电设计的基本要求…………234.2水电站厂用电的特点……………234.3统计原则及计算分析过程………234.4厂用电气的选择…………………264.5校验……………………27第五章电气设备的选择及校验……………………285.135KV断路器选择与校验…………285.235KV隔离开关选择与校验………295.335KV电流互感器选择与校验……………………305.435KV电压互感器选择与校验……………………315.5熔断器的选择与校验……………325.6避雷器的选择……………………335.7母线的选择………………………335.86.3KV开关柜及电气设备的选择…………………34第六章过电压保护…………………376.1造成水电站事故的原因…………376.2感应雷和雷电侵入波的防护……………………376.3直击雷的防护……………………37参考文献………………………39附图第一章设计有关原始资料1.1水能资料（一）水轮机型号：HL240－LH－1404台额定功率3000KW额定转速273转/分最大水头36.6m设计水头29.3m最小水头21.2m（二）发电机型号：TS－325/44－224台总装机容量4×3000KW功率因数cosφ=0.8额定电压6.3KV额定电流342.66A保证出力2750KW年平均发电量4100万度年利用小时3417小时次暂态电抗Xd*=0.21水库为不完全年调节，梯级开发情况下游已建塔下水电站。1.2电力系统资料（1）电力网的地理接线图和负荷分布情况，（见电力系统接线图）。（2）该水电站为地区电力系统的主力电站，丰水期担任电力系统的基荷、腰荷、枯水期担任峰荷，系统对该电站所有组均有调相运行的要求。（3）该电站建成后主要向县电力系统供电，高压侧35KV出线有三回，一回连接已建成下游电站（塔下水电站），另二回连接县城变电站，详见电力系统接线图。（4）该电站预测近期负荷400KW，远期负荷为800KW，供附近数乡及本站坝区生活用电。1.3水电站厂用电（负荷）统计资料，参见表1。1.4电力系统最大运行方式：南昌电网按无穷大系统考虑；联网水电群Smax＝10000KVA，Xs.min.*=0.5；各水电站按满发电考虑。1.5电力系统最小运行方式：南昌电网按无穷大系统考虑；联网水电群Smin＝6000KVA,Xs.max.*=0.6；设计电站开二机一变；其他水电站各开一机一变。1.66KV设备全部采用屋内装置，已知硬母线支持绝缘子间距离l＝100cm，相间距离a＝20cm；35KV设备全部采用屋外装置。1.7已知本设计电站升压站尺寸为：长60m，宽40m。表1水电站厂用电（负荷）统计表序号设备名称电动机电型号全机运行时容量（KW）一台机检修容量（KW）每台容量（KW/台）130/5吨双钩桥式起动机（1）主钩JZR2－63－1050/150/1（2）付钩JZR2－42－816/116/116/1（3）大车JZR2－22－67.5/27.5/27.5/2（4）小车JZR2－21－65/15/15/1总计36/486/586/52油系统（1）压力滤油机（30型）JO2－21－41.1/11.1/1（2）真空滤油机ZLY－5028/128/1（3）油泵（KCB－2）JO2－31－42.2/12.2/1（4）油箱（202－1型）1/11/1（5）万用电炉1/21/23气系统（1）高压气机CZ－20/3017.5/17.5/1（2）低压气机ZA－1.5/816/116/216/24水系统（1）消防水泵4BA－628/128/1（2）排水泵8BA－1228/128/228/25油压装置（油泵）JO2－42－27.5/47.5/27.5/86直流系统（1）直流整流电源7/27/27/2（2）通讯蓄电港子整流电湖5/15/15/27照明配电箱（1）1＃照明配电箱6/16/16/1（2）2＃照明配电箱6/16/16/1（3）3＃照明配电箱5/15/15/1（4）4＃照明配电箱4/14/14/18发电机层插座电源（1）付厂房插座电源20/120/120/1（2）主厂房插座电源20/120/120/19主伐油压装置JO2－1325－27.5/27.5/27.5/4电气主接线设计2.1电气主接线设计概述1.水电站的一次接线是用来表示生产、汇集、变换、传输和分配电能的电路，图中的所有设备均为一次设备。确定电气一次主接线方案的过程通常又称为电气主接线设计。2.电气主接线是整个水电站电气部分的主干，它将发电机送来的电能汇集并分配给广大的电力用户。电气主接线方案的确定，对水电站电气设备的选择，配电装置的布置，二次接线、继电保护及自动装置的配置，运行的可靠性、灵活性、经济性和安全性等都有重大的影响，而且也直接关系到电力系统的安全、稳定和经济运行。3.设计电气主接线应满足的基本要求。1.）必须满足电力系统和电力用户对供电可靠性和电能质量的要求。为了向用户提供持续、优质的电力，主接线首先必须满足这一可靠性的要求。主接线的可靠性的衡量标准是运行实践，要充分做好调研工作，力求避免决策失误，鉴于进行可靠性的定量计算分析的基础数据尚不完善的情况，充分做好调查研究工作显得尤为重要。主接线的可靠性不仅包括开关、母线等一次设备，而且包括相应的继电保护、自动装置等二次设备在运行中的可靠性，不要孤立地分析一次系统的可靠性。为了提高主接线的可靠性，选用运行可靠性高的设备是条捷径，这就要兼顾可靠性和经济性两方面，做出切合实际的决定。2.）应具有一定的灵活性。电气主接线的设计，应当适用在运行、热备用、冷备用和检修等各种方式下的运行要求。在调度时，可以灵活地投入或切除发电机、变压器和线路等元件，合理调配电源和负荷。在检修时，可以方便地停运断路器、母线及二次设备，并方便地设置安全措施，不影响电网的正常运行和度对其他用户的供电。3.）操作要力求简单、方便。4.）经济合理。方案的经济性主要体现以下三方面：1．）投资省。主接线要力求简单，以节省一次设备的使用数量；继电保护和二次回路在满足技术要求的前提下，简单配置、优化控制电缆的走向，以节省二次设备和控制电缆的长度；采取措施，限制短路电流，得以选用价廉的轻型设备，节省开支。2．）占地面积小。主接线的选型和布置方式，直接影响到整个配电装置的占地面积。3．）电能损耗小。经济合理地选择变压器的类型（双绕组、三绕组、自藕变、有载调压等）、容量、台数和电压等级。4．）具有发展和扩建的可能性。主接线可以容易地从初期接线方式过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，完成过渡期的改扩建，且对一次和二次部分的改动的工作量最少。4.设计电气主接线时的依据1.）水电站在电力系统中的地位和作用。2.）负荷大小和重要性。3.）系统备用容量大小。4.）系统对电气主接线提供的原始资料。2.2主接线方案的选择1．根据原始资料确定初步方案：方案主变数量高压侧接线6.3KV35KV方案一2台Y扩大单元接线单母线方案二2台Y单母分段接线单母线2．二种方案的经济与技术比较：比较项目扩大单元接线单母分段接线可靠性某两台发电机或主变压器检修时该回路供电中断可轮流检修两台发电机而不致使该回路供电中断灵活性设备少，操作方便操作相对复杂经济性投资较少投资相对较多发展性扩建方便扩建方便综合分析上述两种接线方案，再结合原始资料及该电站在地区建立系统的地位，方案一和方案二都满足这项要求，但结合实际情况及经济性和灵活性等方面的考虑故应选择方案一。3．经过初步计算选择下述型号的变压器发电机电压母线上的供电负荷为最小时，应能将水电站的剩余功率送入电力网，即Wr=PG-PGMIN/cosΦHWr——所需变压器的容量，KVA；PG——发电机机组总有功功率，KW；PGMIN——发电机电压母线侧最小负荷值，KW；cosΦH——发电机额定功率因数，一般为0.8；发电机电压母线侧最小负荷侧可以忽略不计，Wr=4×3000/0.8/2=7500,应留有适当的欲度，所以变压器容量选8000.Stn=4·Sgn/2=7500（KVA）型号：SZ9-8000台数：2高压：38.5kv分接范围：±3×2.5%低压：6.3kv连接组别：Y,d11空载损耗：9.84kW空载电流（%）：0.9短路阻抗（%）：7.5第三章短路电流计算3.1短路电流计算的目的1.在设计电气主接线时，为了比较各种方案，确定某种接线方式是否有必要采取限制短路电流的措施等，需要进行短路电流的计算。2.在进行电气设备和载流导体的选择时，为了保证各种电气设备和导体在正常运行时和故障情况下都能安全、可靠的工作，同时又要力求节约，减少投资，需要根据短路电流对电气设备进行动、热稳定的校验。3.在选择继电保护装置及进行整定计算时，必须以各种不同类型短路时的短路电流作为依据。4.涉及屋外高压配电装置时，要按短路条件检验软导线的相间、相对的安全距离。5.设计接地装置。6.进行电力系统运行及故障分析等。3.2短路电流计算的一般规定1.验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算。2.对供电导体和电器选择用的短路电流，其短路计算点的选择，应以正常接线方式时短路电流最大为原则。3.3短路电流计算的内容1．短路点的选取：各级电压母线、各级线路末端。2.短路时间的确定：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，确定计算短路电流的时间。3.短路电流的计算：最大运行方式下最大短路电流：最小运行方式下最小短路电流;各级电压中性点不接地系统的单相短路电流。计算的具体项目及其计算条件，取决于计算短路电流的目的。3.4短路电流计算方法供配电系统某处发生短路时，要算出短路电流必须首先计算出短路点到电源的回路总电抗值。短路电流的计算可以用有名值法，也可以用标么值法。有名值法，就是在短路电流计算中，各物理量都采用有名值。它的特点是直接利用各物理量的有名值进行计算。在小型系统的短路电流计算中比较直接、方便。标么值法，是在短路电流的计算中，各阻抗、电压、电流量都采用标么值，即用将实际值与所选定的基准值的比值来计算。其优点是在多电压等级的系统中计算比较方便。短路电流的计算3.5.1各电抗的标么值:Uj=UavSj=100MVA垌坊水电站发电机电抗的标么值：X1=X2=Xd”·Sj/Sgn=0.21·100·1000·0.8/400=42垌坊水电站变压器电抗的标么值：X3=X4=Uk%·Sj/100·Stn=6.5·100·1000/100·500=13垌坊水电站线路电抗的标么值：X5=XοL·Sj/Uj²=0.42·20·100/37²=0.614下源水电站发电机电抗标么值：X6=X7=X8=X9=Xd”·Sj/Sgn=0.21·100·1000/1250=16.8下源水电站变压器电抗的标么值：X10=X11=Uk%·Sj/100·Stn=7·100·1000/3150·100=2.22下源水电站线路电抗的标么值：X12=XοL·Sj/Uj²=0.42·7·100/37²=0.215联网水电站群发电机电抗的标么值：X13=X*t·Sj/Sn=0.5·100·1000/10000=5联网水电站和芳溪变电站线路电抗的标么值：X14=X17=XοL·Sj/Uj²=0.42·30·100/37²=0.92大电网发电机的电抗标么值为：X25=X*t·Sj/Sn=0.5·100·1000/100000=0.5大电网线路的电抗标么值为：X24=XοL·Sj/Uj²=0.43·80·100/115²=0.26芳溪变电站变压器的阻抗标么值：X19=X22=X1*j=（U12%+U13%-U23%）·Sj/200·Sn=（10.4+16.23-5.62）·100·1000/200·7500=1.401X18=X21=X2*j=(U23%+U12%-U13%)·Sj/200·Sn=(10.4+5.62-16.23)·100·1000/200·7500=0X20=X23=X3*j=(U13%+U23%-U12%)·Sj/200·Sn=(16.23+5.62-10.4)·100·1000/200·7500=0.76设计水电站发电机电抗的标么值：X28=X29=X30=X31=Xd”·Sj/Sgn=0.21·100·1000·0.8/3000=5.6设计水电站变压器电抗的标么：X26=X27=Uk%·Sj/100·Stn=7.5·100·1000/100·8000=0.938设计水电站线路电抗的标么值：X15=X16=XοL·Sj/Uj²=0.42·22·100/37²=0.675塔下水电站发电机电抗的标么值为：X36=X35=Xd”·Sj/Sgn=0.21·100·1000·0.8/1000=16.8塔下水电站变压器电抗的标么值为：X33=X34=Uk%·Sj/100·Stn=6.5·100·100·1000/1250=5.2塔下水电站线路电抗的标么值为:X32=XοLSj/Uj²=0.42·7·100/37²=0.2153.5.2电网化简：1）垌坊和下源水电站：X37=X1+X3/2=42+13/2=55/2=27.5X38=X6/4=16.8/4=4.2X39=X10/2=2.22/2=1.11X40=X37+X5=27.5+0.614=28.114X41=X38+X39=4.2+1.11=5.31X42=(1/X40+1/X41+1/X12)·X40·X12=（1/28.114+1/5.31+1/0.215）·28.114·0.215=29.467X43=(1/X40+1/X41+1/X12)·X41·X12=(1/28.114+1/5.31+1/0.215)·5.31·0.215=5.5662)塔下和设计水电站X44=X33+X35/2=16.8+5.2/2=11X45=X46=X28/2=5.6/2=2.8X47=X44+X32=11+0.215=11.215X48=X45+X27/2=2.8+0.938/2=1.8693）联网小水电站群和大电网X49=X50=X18+X19+X18·X19/X20=0+1.401+0=1.401X51=X49/2=1.401/2=0.7005X52=X24+X25+X51=0.5+0.26+0.7005=1.46053.5.3综上可得：X53=X15·X14/[X14+X15+（X16+X17）]=0.675·0.92/[0.675+0.92+(0.675+0.92)]=0.19467X54=X15·(X16+X17)/[X14+X15+(X16+X17)]=0.675·(0.675+0.92)/[0.675+0.92+(0.675+0.92)]=0.3375X55=X14·(X16+X17)/[X14+X15+(X16+X17)]=0.920·(0.675+0.92)/[0.675+0.92+(0.675+0.92)]=0.46X56=(1/X42+1/X43+1/X53)·X42·X53=(1/29.467+1/5.566+1/0.19467)·29.467·0.19467=30.6923X57=(1/X42+1/X43+1/X53)·X42`X53=(1/29.467+1/5.566+1/0.19467)·5.566·0.19467=5.797X58=(1/X13+1/X52+1/X55)·X13·X55=(1/5+1/1.4605+1/0.46)·5·0.46=7.0348X59=(1/X13+1/X52+1/X55)·X52·X55=(1/5+1/1.4605+1/0.46)·1.4605·0.46=2.0549X60=(1/X56+1/X57+1/X58+1/X59+1/X54)·X56·X54=(1/30.6923+1/5.797+1/7.0348+1/2.0549+1/0.3375)·30.6923·0.3375=39.33X61=(1/X56+1/X57+1/X58+1/X59+1/X54)·X57·X54=(1/30.6923+1/5.797+1/7.0348+1/2.0549+1/0.3375)·5.797·0.3375=7.428X62=(1/X56+1/X57+1/X58+1/X59+1/X54)·X58·X54=(1/30.6923+1/5.797+1/7.0348+1/2.0549+1/0.3375)·7.0348·0.3375=9.0146X63=(1/X56+1/X57+1/X58+1/X59+1/X54)·X59·X54=(1/30.6923+1/5.797+1/7.0348+1/2.0549+1/0.3375)·2.0549·0.3375=2.6332各电站的等值电抗即为各电站与短路点的组合电抗（如上图所示）3.5.4计算电抗的公式见《水电站变电所电气设备》第四章第四节P46垌坊X60·js=X∑·SN∑/Sj=39.33·2·400/0.8·100·1000=0.3933下源X61·js=X∑·SN∑/Sj=7.428·4·1250、100·1000=0.3714联网X62·js=X∑·SN∑/Sj=9.0146·10000/100·1000=0.90146大电网X63·js=X∑·SN∑/Sj=2.6332·100000/100·1000=2.6332塔下X47·js=X∑·SN∑/Sj=11.215·2·1000/0.8·100·1000=0.280375设计X48·js=X∑·SN∑/Sj=1.869·4·3000/0.8·100·1000=0.280353.5.5根据以上计算电流在《小型水电站机电设计手册》电气一次P145查水轮发电机运算曲线数字表可得：电抗T=0”T=0.2”T=1”T=2”T=4”X60·js=0.39332.782.462.522.632.74X61·js=0.37142.962.512.612.702.80X62·js=0.901461.1821.1551．3521.4031.403X63·js=2.63320.390.390.390.390.39X47·js=0.2803753.993.0963.063.053.04X48·js=0.280353.993.0963.063.053.043.5.6各电站的短路电流可由公式：I”=I”*t0SN∑/Uav√3I∞=I”*t4SN∑/Uav√3冲击短路电流：当短路发生在水电站高压侧母线故Kim=1.85当短路发生在发电机端时，取Kim=1.9iim=√2KimI”3.5.7各电站的额定电流为：垌坊I=S/Uav3=2·400/37·0.8·√3=15.60（A）下源I=S/Uav√3=4·1250/37·√3=78.02（A）联网I=S/Uav√3=10000/37·√3=156.04（A）南昌I=S/Uav√3=100000/37·√3=1560.41（A）塔下I=S/Uav√3=2·1000/37·0.8·√3=39.01（A）设计I=S/Uav√3=4·3000·37·0.8·√3=234.06（A）3.5.8当设计变电站的低电压侧K2点发生短路时：网络化简，求出组合电抗。X63=X46+X26=2.8+0.938=3.738设A=（1/X60+1/X61+1/X62+1/X63+1/X47+1/X63+1/X27）·X27=(1/39.33+1/7.428+1/9.0146+1/2.6332+1/11.215+1/3.738)·0.938=1.945X64=A·X60=1.945·39.33=76.4969X65=A·X61=1.945·7.428=14.4475X66=A·X62=1.945·9.0146=17.5334X68=A·X47=1.945·11.215=21.8132X69=A·X63=1.945·3.738=7.2704则各计算电抗分别为:X64js=X61∑·SN∑/Sj=76.4969·2·400/0.8·100·1000=0.765X65js=X62∑·SN∑/Sj=14.4475·4·1250/100·1000=0.7224X66js=X63∑·SN∑/Sj=17.5334·10000/100·1000=1.753X67js=X64∑·SN∑/Sj=5.1246·100000/100·1000=5.1216X68js=X65∑·SN∑/Sj=21.8132·2·1000/0.8·100·1000=0.5453X69js=X66∑·SN∑/Sj=7.2704·2·3000/0.8·100·1000=0.5453X45js=X45∑·SN∑/Sj=2.8·2·3000/0.8·100·1000=0.21可见X67js=5.1216›3.45故可作无穷大系统处理，其短路电流的标么值I*=1/5.1216=0.19533.5.9根据以上计算电抗，查《小型水电站机电设计手册》电气一次，P145查水轮发电机运算曲线数字表可得：电抗T=0”T=0.2”T=1”T=2”T=4”X64·js=0.7651.4181.3291.5581.7121.764X65·js=0.72241.4811.4071.623.5871.879X66·js=1.7530.5980.6160.6280.6280.628X68·js=0.54532.0131.8262.0152.1912.396X69·js=0.54532.0131.8262.0152.1912.396X45·js=0.215.2913.7453.4973.343.2133.6.0各电站的短路电流及冲击电流的计算公式如3.56各电站的额定电流为：垌坊I=S/Uav√3=2·400/6.3·0.8·√3=91.64（A）下源I=S/Uav√3=4·1250/6.3·√3=458.21（A）联网I=S/Uav√3=10000/6.3·√3=916.43（A）南昌I=S/Uav√3=100000/6.3·√3=9164.2（A）塔下I=S/Uav√3=2·1000/6.3·0.8·√3=229.11（A）设计I=S/Uav√3=4·3000·37·0.8·√3=687.32（A）设计短路I=S/Uav√3=4·3000·37·0.8·√3=687.32（A）将以上结果填入表格：Iz”=I*”·SnΣ/Uav·√3Sz”=I*”·SnΣIch=√2·Kim·Iz”短路点电源容量S(MVA)额定电流（A）计算电抗（xjs）冲击电流ich(A)T=0”T=0.2”T=1”T=2”T=4”I*”IZ”(A)SZ”(MVA)I*”IZ”(A)SZ(MVA)I*”IZ”(A)SZ(MVA)I*”IZ”(A)SZ(MVA)I*IZ”(A)SZ(MVAK1点短路（35kv侧）115.60.3933113.492.7843.382.782.4638.392.462.5239.322.522.6341.042.632.7442.762.74578.020.3714604.212.96230.9414.82.51195.8312.552.61203.6313.052.7210.6513.52.8218.461410156.040.9015482.551.182184.4411.821.155180.2311.551.352210.9713.521.403218.9214.031.403218.9214.031001560.412.6331592.250.39608.59390.39608.56390.39608.56390.39608.56390.39608.56392.539.010.280407.273.99155.659.983.096120.787.743.06119.377.653.05118.987.633.04118.597.615234.060.2802443.363.99933.9059.853.096748.0647.943.06716.2345.93.05713.8945.753.04711.5545.6合计133.55643.132156.9138.231891.85121.241898.08121.641912.04122.541918.84122.95K2点短路（6.3KV侧）191.640.765349.181.418129.951.4181.329121.791.3291.558142.781.5581.721157.721.7211.764161.661.7645458.210.72241823.441.481678.627.4051.407644.717.041.62742.318.11.794822.048.971.879860.999.410916.431.7531472.550.598548.025.980.616564.526.160.628575.526.280.628575.526.280.628575.526.281009164.25.12164809.160.19531789.7919.530.19531789.7919.530.19531789.7919.530.19531789.7919.530.19531789.7919.532.5229.110.54531239.232.013461.195.0331.826418.354.572.015461.655.042.191501.975.482.396548.945.997.5687.320.54533717.682.0131383.5815.11.8261255.0513.72.0151384.9515.112.191505.9216.432.3961646.8217.977.5687.320.219771.625.2913636.6239.683.7452.57428.093.4972403.5626.233.342295.6525.053.2132208.3624.1合计133.523182.868627.7794.1467368.2180.4017500.5681.8487468.6183.4617792.0885.034第四章厂用电的设计4.1厂用电设计的基本要求水电站的厂用电主要给各种厂用机械的电动机供电，是保证电站正常工作的基本电源，是电力生产的基本保障，其重要性是极其明显的。厂用电接线除应满足正常运行的安全、可靠、；灵活、经济和检修、维护方便等一般要求外，还应满足下列特殊要求：尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。充分考虑水电站正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求、切换操作简便。便于分期扩建或连续施工。对公用负荷的供电，要结合远景规模统筹安排。4.2水电站厂用电的特点1）水电站厂用电负荷较小，厂用负荷的容量，一般只占全站总装机容量的1%-3%。而且，厂用设备一般均为380/220V低压设备。2）水电站的厂用电负荷一般约有50%-70%的容量不经常运转，只有少数负荷是经常运行的，且其中大部负荷是间歇运行的，因同时率及负荷率均较低，故最大负荷年利用小时数也较低。3）水电站厂用电设备一般比较简单，因而厂用电接线也可相应简化。4）水电站厂用负荷，不但与水电站的容量有关，而且与水电站的枢纽布置、机组型式以及水头大小有关。5）水电站不同运行方式对厂用电负荷有影响。6）水电站厂用电设备易于实现较高水平的自动控制。4.3统计原则及计算分析过程4.3.1一般考虑电站全部机组运行和一台机组检修其余机组运行两种情况，以最大负荷为厂用电系统计负荷：1）短时而不经常运行或断续而不经常运行的负荷，可不计入计算负荷内。2）连续而不经常运行的负荷，应计入计算负荷内。3）互为备用的用电设备，只计入同时运行的电动机台数。4.3.2计算分析过程1）不经常、断续运行负荷：桥式起动机（主钩、小车）、油系统（真空滤油机、油泵、油箱）、气系统（高压气机、一台低压气机）、水系统（消防水泵、油泵）、油系统（检修时不计两排）。2）经常连续运行负荷ηd-对应于轴功率的电动机效率COSφd-对应于轴功率的电动机功率因数付钩Pjd=Ped/ηd·COSφd=16/0.8·0.85=23.53（KVA）大车Pjd=Ped/ηd·COSφd=7.5/0.8·0.85=11.03（KVA）压力滤油机Pjd=Ped/ηd·COSφd=1.1/0.8·0.85=1.62(KVA)万用电炉Pjd=Ped/COSφd=1·1/1=1(KVA)低压空气机Pjd=Ped/ηd·COSφd=16/0.8·0.85=23.53(KVA)排水泵Pjd=Ped/ηd·COSφd=2.8/0.8·0.85=41.18（KVA）油泵Pjd=Ped/ηd·COSφd=7.5/0.8·0.85=11.03（KVA）直流整流Pjd=Ped/ηd·COSφd=7/0.8·0.85=10.29（KVA）蓄电整流Pjd=Ped/ηd·COSφd=5/0.8·0.85=7.35(KVA)3）照明配电箱：在统计负荷时，一般取其容量的50%-80%。4）发电机层插座电流应全部计入，取其容量的80%。Pjd=40·80%=32（KVA）5）主阀油压装置：I类，不经常断续运行，本不应考虑进去，但为了满足互为备用的用电设备，只计入同时运行的电动机台数这一条件，所以考虑进去，以便选择有适当裕度的变压器。序号设备名称型号台数容量功率因数（%）效率（%）需要B容量参加计算负荷的容量自起动容量全部运行一台检修台数容量台数容量（KW）1主钩JZR2－63－101500.858073.542付钩JZR2－42－81160.858023.53123.53123.533大车JZR2－22－627.50.858011.03111.034小车JZR2－21－6150.85807.355压力滤油机JO2－21－411.10.85801.6211.626真空滤油机ZLY－501280.858041.187油泵JO2－31－412.20.85803.248烘箱110.85801.749万用电炉21110011110高压气机CZ－20/30117.50.858011.0311低压气机ZA－1.5/82160.858023.53123.53123.5323.5312消防水泵4BA－61280.858041.1813排水泵8BA－122280.858041.18141.18282.3641.1814油压系统JO2－42－287.50.858011.03444.12222.0644.1215直流整流270.858010.29220.58220.5816蓄电整流450.85807.3517.3517.35171＃照明配电箱161100680%4.880%4.8182＃照明配电箱161100680%4.880%4.8193＃照明配电箱151100580%480%4204＃照明配电箱141100480%4·0.880%3.221付厂房插座电源12011002080%1680%1622主控室插座电源12011002080%1680%1623主伐油压装置JO2－1325－247.50.858011.03222.06222.0622.06合计231.15263.9130.8127.96145.5综上所述：∑P=KfKvKt∑Pj=0.72·1.05·0.75·263.94=149.6S=∑P/COSΦ=149.6/0.85=176（KVA）Kt-同时系数取0.75；Kv-网络损失系数取1.05；Kf-负荷系数取0.72厂用电气的选择厂用电器选择的一般原则低压电气的额定电压应不低于其供电网络的额定电压，其额定频率应符合供电网络的额定频率。低压电气的额定电流应不低于其供电回路的持续工作电流。所选低压电器还应满足在短路条件下的动稳定和热稳定要求。对于断开短路电流的低压电器应校验其在短路条件下的分析能力。4.4.2厂用变压器的选择厂用变压器有油浸式和干式两种，根据运行经验一般选用干式变压器。当厂用变压器装设两台干式变压器：Snb≥Sjs=176（KVA）据此查手册选用：SG9-200/6.3型参数：高压：6.3KV阻抗电压%：4低压：0.4KV连接组：Dyn04.5校验在厂用电消失后，为使机组能迅速恢复正常运行，当备用电源投入时，应能保证重要的厂用电负荷能自起动，经计算表明，当厂用变压器阻抗为4%，自起动时母线电压允许值为额定电压的65%-70%时：Pnd=｛（Ux%-Um%）/Um%·Uz｝·ηp·COSφ·Snb/Kq=｛（100%-60%）/60%·4%｝·0.75·200/6=416.7（KVA）Pn=200(KVA)Pnd-厂用电变压器允许电动机自起动容量，KW；Snb-厂用电变压器额定容量，KVA；Ux%-电源电压对于厂用电压的百分数，普通变压器可取100%；Um%-自起动时母线允许电压百分值，一般可取60%；Uz-厂用电变压器阻抗百分值；Kq-自起动电动机的平均启动电流倍数，一般可取6～7；ηpCOSΦ-自起动电动机平均效率和平均功率因数的乘积，一般可取0.75.uz对于小型水电站厂用电变压器阻抗百分值一般为4%。Pnd〉Pn（合格）第五章电气设备的选择与校验5.135KV断路器的选择与校验5.1.1断路器的作用断路器是电力系统中非常重要的控制和保护设备，是用于接通或开断电路的电气设备。在电网中起两方面的作用：一是控制作用；二是保护作用。其选择的好坏，不但直接影响变电所的正常运行，而且也影响在故障条件下是否能可靠地分断。5.1.2断路器的选择1）按额定电压选择断路器的额定电压，应不小于所在电网的额定电压，即Un≥Ug式中Un-所选断路器额定电压；Ug-电网工作电压。2）按额定电流选择断路器的额定电流，应大于所在回路的最大持续工作电流，即In≥Ig·max式中In-所选断路器额定电流；Ig·max-所在回路的最大持续工作电流。3）按开断电流选择断路器的额定Ikkd应大于或等于断路器触头刚分开时，实际开断的短路电流周期分量有效值Izk来选择，即断高压断路器的额定开断电流应满足Ikkd≥Izk式中Izk-断路器触头刚分开时实际开断的短路电流周期分量有效值。5.1.3结合5.1.2可知选择ZW8-40.5/1000型户外真空断路器。其校验如下：Ug=35（KV）≤40.5（KV）合格；Imax=1.05In=1.05·Pn/√3·Un·COSφ=1.05·14000/√3·37·0.8=286.72（A）〈1000（A）合格；I”=2.157（KA）〈I”=20（KA）合格；取t=2sQk=（I”²+10Izt1²+It²）·t/12=（2.157²+10·1.898²+1.912²）·2/12=7.389（KA²·S）〈20²·4=1600（KA²·S）合格；ish=5.643（KA）〈ish=50（KA）合格；计算数据ZW8-40.5/1000Ug35（KV）Ug40．5（KV）Imax（额定电流）286．72（A）Imax（额定电流）1000（A）I”（次暂态）2.157(KA)I”（开断电流）20（KA）Qk7.389(KA²·S)Qk1600（KA²·S）Ish（冲击电流）5．643（KA）Ish（关合电流）50(KA)35KV隔离开关的选择与校验5.2.1隔离开关的作用隔离开关的重要用途是保证电压在1000V以上的高压装置中检修工作的安全，用隔离开关将高压装置中需要检修的部分，与其他带电部分可靠地隔离；隔离开关经常用来进行电力系统运行方式改变时的倒闸操作，也可以接通或切断小电流电路。电压互感器和避雷器电路。母线和直接与母线相连设备的电容电路。空载变压器电路。空载线路。特别强调，隔离开关在任何情况下，均不能切、合负荷电流和短路电流，并应设法避免可能发生的误操作。5.2.235KV隔离开关的选择1）按额定电压选择隔离开关的额定电压，应不小于所在电网的额定电压，即Un≥Ug式中Un-所选隔离开关额定电压；Ug-电网工作电压。2）按额定电流选择隔离开关的额定电流，应大于所在回路的最大持续工作电流，即In≥Ig·max式中In-所选隔离开关额定电流；Ig·max-所在回路的最大持续工作电流。综上选择GW27-40.5/630型户外隔离开关其校验如下：Ug=35（KV）≤40.5（KV）合格；Imax=1.05In=1.05·Pn/√3·Un·COSφ=1.05·14000/√3·37·0.8=286.72（A）〈630（A）合格；取t=2sQk=（I”²+10Izt1²+It²）·t/12=（2.157²+10·1.898²+1.912²）·2/12=7.389（KA²·S）〈20²·4=1600（KA²·S）合格；计算数据GW27-40.5/630Ug35（KV）Ug40.5（KV）Imax（额定电流）286.72（A）Imax（额定电流）630（A）Qk7.389（KA²·S）Qk1600（KA²·S）5.335KV电流互感器的选择与校验5.3.1电流互感器的作用电流互感器TA用于各种电压的交流装置中，其一次绕组串联于被测量电路内，二次绕组与一次测量仪表和继电器的电流线圈串联链接。1）在技术方面，电流互感器将一次系统的大电流变成小电流，便于实现对一次系统的测量和保护作用，也易于实现自动化和远动化。2）在经济方面，电流互感器使二次测量仪表和继电器标准化和小型化，使其结构轻巧、价格便宜。二次连接可采用低电压、小截面的电缆，使屏内布线简单，安装调试方便，并可降低造价。3）在安全方面，电流互感器使测量仪表和继电器等二次设备与高压的一次系统在电气方面隔离，保证了人身和设备的安全。其次，一次系统发生短路时。能够保护测量仪表和继电器免受大电流的损害，保证了设备的安全。5.3.2电流互感器的选择电流互感器的一次额定电压和电流必须满足Un≥UnwIn1≥Ig·max式中Unw-电流互感器所在电网的额定电压；Un-电流互感器的一次额定电压；In1-电流互感器的一次额定电流；Ig·max-电流互感器一次回路最大工作电流。5.3.335KV线路及变压器高压侧电流互感器的选择与校验结合5.3.2选择LZZB-35型电流互感器其校验如下：Un=35（KV）≥Unw=35(KV)合格；In1=400(A)≥Ig·max=286.72（A）合格；取t=2sQk=（I”²+10Izt1²+It²）·t/12=（2.157²+10·1.898²+1.912²）·2/12=7.389（KA²·S）〈16²·4=1024（KA²·S）合格；计算数据LZZB-35Ug35（KV）Un35（KV）In1286.72（A）In1400(A)Qk7.389（KA²·S）Qk1024（KA²·S）5.3互感器的选择与校验5.4.1电压互感器PT用于380V及其以下的交流装置中，其一次绕组与一次被测电力网并联，二次绕组与二次测量仪表和继电器的电压线圈并联连接。1）在技术方面，电压互感器将一次系统的高电压变成低电压，便于实现对一次系统的测量和保护作用，也易于实现自动化和远动化。2）在经济方面，电压互感器使二次测量仪表和继电器标准化和小型化，使其结构轻巧、价格便宜。二次连接可采用低电压、小截面的电缆，使屏内布线简单，安装调试方便，并可降低造价。3）在安全方面，电压互感器使测量仪表和继电器等二次设备与高压的一次系统在电气方面隔离，保证了人身和设备的安全。其次，一次系统发生短路时。能够保护测量仪表和继电器免受大电流的损害，保证了设备的安全。5.4.2电压互感器的选择为了确保电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在Un1范围内变动，即应满足下列条件：1.1Un1〉Uw〉0.9Un1式中Un1-电压互感器额定一次线电压。35KV母线电压互感器的选择与校验结合5.4.2选择JDZXW-35-35/√3|0.1/√3|0.1/3其校验如下：0.9Un=31.5（KV）〈Uns=35（KV）〈1.1Un=38.5(KV)合格电压等级选择型号35KVJDZXW-35-35/√3|0.1/√3|0.1/35.5熔断器的选择与校验5.5.1熔断器的作用熔断器是一种最简单的保护电气，它串接在电路中，当电路发生短路或过负荷时，熔断器自动断开电路，使其他电气设备得到保护。熔断器分为低压熔断器和高压熔断器。熔断器的工作过程大致可分为以下四个阶段：熔断器的熔件因过载或短路而加热到熔化温度；熔件的熔化和气化；触头之间的间隙击穿和产生电弧；电弧熄灭，电路被断开。5.5.2熔断器的选择为了保证熔断器外壳不致损坏，高压熔断器的额定电压应大于或等于所保护线路的额定电压：Un≥UksUn-所选择熔断器的额定电压；Uks-所保护线路的额定电压。5.5.335KV侧高压熔断器的选择与校验结合5.5.2选择RW5-35/0.5型高压熔断器Un=35（KV）≥Uks=35（KV）合格；断流容量：Sns=50（MVA）〉S”=（155.65+933.9）·0.001·37=40.313（MVA）合格电压等级选择型号35KVRW5-35/0.56.3KVRN2-10/0.5避雷器的选择35KV侧选用HY5WZ2-35型避雷器5.7母线的选择母线分硬母线、软母线、电缆三类。硬母线一般采用铝材，可按最大持续工作电流或经济电流密度选择截面积，应校验热稳定和动稳定，110KV及以上的母线还要进行电晕电压校验。电缆的选择包括型式、额定电压、截面积，要进行热稳定校验。软母线不必校验。35kv母线导体选择查手册得出Tmax＝3000h，钢芯铝绞线的经济电流密度为J＝1.53A/mm2Sj＝Ig/j＝277.46/1.53＝181.35mm2考虑留一定的裕度。选择LGJ－240钢芯铝绞线为35kv母线导体。电压等级选择型号35KVLGJ－2406.3KV开关柜及电气设备的选择5.8.1发电机的出线柜及励磁柜的选择根据电气主接线图和电压等级等条件，在发电机的出线柜选择KYN28A-12-032型号的开关柜。其的型号为：VD4-12/1225(KA)电流互感器的型号为：AS12/150B/2S电压互感器的型号为：RZL-6-35/√3|0.1/√3|0.1/3PT励磁电压互感器的型号为：RZL-6-35/√3|0.1/√3熔断器的型号为：RN2-10/0.5校验如下：1）断路器的校验Ug=6.3（KV）≤12（KV）合格；Imax=1.05In=1.05·Pn/√3·Un·COSφ=1.05·3000·2/√3·6.3·0.8=286.72（A）〈1600（A）合格；I”=8.628(KA)〈I”=25（KA）合格；取t=2sQk=（I”²+10Izt1²+It²）·t/12=（8.628²+10·7.501²+7.47²）·2/12=115.48（KA²·S）〈25²·4=2500（KA²·S）合格；ish=23.183（KA）〈ish=50（KA）合格；计算数据VD4-12/1225(KA)Ug6.3（KV）Ug12（KV）Imax（额定电流）721.69（A）Imax（额定电流）1250（A）I”（次暂态）8.628(KA)I”（开断电流）25（KA）Qk115.48(KA²·S)Qk2500（KA²·S）Ish（冲击电流）23.183（KA）Ish（关合电流）50(KA)2)互感器的校验Un=12（KV）≥Unw=6.3(KV)合格；In1=1250(A)≥Ig·max=721.69（A）合格；取t=2sQk=（I”²+10Izt1²+It²）·t/12=（8.628²+10·7.501²+7.47²）·2/12=115.48（KA²·S）〈40²·3=4800（KA²·S）合格；计算数据AS12/150B/2SUg6.3（KV）Un12（KV）In1721.69（A）In11250(A)Qk115.48（KA²·S）Qk4800（KA²·S）电压互感器的校验0.9Un=5.4(KV)〈Uns=6(KV)〈1.1Un=6.6（KV）合格6.3KVJDZ-6QRZL-6-35/√3|0.1/√3|0.1/3由于采用了限流型熔断器，电压互感器动、热稳定不需要校验。励磁PT柜选KYN28A-12-038（改）；PT励磁电压互感器的型号为：RZL-6-35/√3|0.1/√3校验：0.9Un=5.4(KV)〈Uns=6(KV)〈1.1Un=6.6（KV）合格6.3KVRZL-6-35/√3|0.1/√35.8.26.3KV母线电压互感器柜根据电气主接线图和电压等级等条件，在6.3KV母线电压互感器柜选择KYN28A-12-046型的开关柜。其熔断器的型号为：RN2-10/