【毕业学位论文】（Word原稿）洞坪电厂厂用电源厂用电系统设计

湖北宣恩洞坪水电有限责任公司 题 目：厂用电系统设计 部 门：生产部 1 电站原始资料 . I 原始资料 . I 厂用负荷统计 . 机组自用负荷 . 全厂公用电负荷 . 检修负荷统计 . 水电站的特点及设计内容 . 1 水电站厂用电特点 . 1 厂用电设计步骤 . 1 初步设计 . 1 3 厂用电接线设计 . 2 厂用电源 . 2 种运行方式下厂用电源数量 . 2 保安备用电源设置 . 2 厂用电源取得方式 . 2 厂用电压选择 . 3 厂用电接线方式 . 3 4 厂用变压器选择 . 4 厂变台数 . 4 厂用负荷统计 . 4 厂用设备负荷原则 . 4 正常运行方式 . 4 备用电源负荷统计 . 7 保安电源负荷统计 . 8 厂用变压器容量的选择 . 8 变压器型式选择 . 9 变压器和保安机组的选择 . 9 厂用变压器热稳定、动稳定校验 . 9 电动机自启动容量校验 . 11 5 厂用低压载流导体选择 . 15 持续工作电流 . 15 单台电动机的持续工作电流 . 15 电动机持续工作电流计算 . 15 6 短路计算 . 18 低压网络短路计算 . 18 阻抗参数计算 . 18 短路周期分量计算 . 19 短路冲击电流峰值与短路全电流最大有效值 . 20 短路电流计算结果 . 21 三相短路计算 . 21 单相短路计算 . 23 7 低压电器设备选择 . 24 选择原则 . 24 按正常工作条件选择 . 24 按短路工作条件校验 . 24 低压电器设备的选择 . 24 开关设备 . 24 互感器选择 . 24 低压电气设备校验 . 24 8 电动机启动压降校验 . 25 电动机启动端电压要求 . 25 电动机启动时母线电压计算 . 25 电机启动时端电压校验 . 25 电机启动端电压校验结果 . 25 电动的启动时电动机的端电压校验 25 电机启动端电压校验 25 I 1 电站原始资料 原始资料 （ 1） 洞坪电站地处山区，厂房海拔在 400机容量 2 55气主接线采用扩大单元接线，两台 20变并联运行在 220 以 1回 220旗线与湖北电网连接，为湖北电网重要的“调峰电站”，也是“黑启动”电源之一，经常有全厂停机的机会。 （ 2）电站建设期间架设 了一条 35以作为外接电源使用；（ 3）输电线路地处山区，雷电频繁，可靠性不是很高。 （ 4）洞坪生产的厂房为地下厂房，厂房通风采用设置发电机层、水轮机层各 2台抽风风机和排风洞设置 2 台排风机，以及各工具间采用的小型风机通风。 （ 5）渗漏排水采用渗漏排水泵的形式进行渗漏排水，采用检修泵抽水进行检修时排水，清江水布垭电站的尾水与洞坪尾水闸门处有交叉，尾水水位有超过发电机层情况。 （ 6）设有 300 （ 7）电气主设备布置较为集中，基本在 600纽布 置采用其它另设电源供电。 厂用负荷统计 机组自用负荷 机组自用负荷见表 1 表 1 机组自用负荷 序号 厂用设备名称 设备额定容量（ 电压(V) 电流(A) 台数 单台设备系数 自启动(台 ) 负荷性质 效率 需要容量 有功 (无功 (1 蝶阀压油泵 80 经常断续， I 类 2 油压装置油泵 80 经常断续， I 类 3 机组漏油泵 80 经常断续， 4 顶盖排水 80 经常断续， 机组电加热器 80 2 经常短时或连续， 液位显示仪表 20 2 经常连续， I 类 温度显示仪表 20 2 经常连续， I 类 在线振动仪 20 2 经常连续， I 类 水头效率监测 20 2 经常连续， 事故照明 20 2 经常连续， 端子箱加热 20 2 经常连续， 工作照明 20 2 经常连续， I 类 盘柜照明 20 2 经常连续， 小计 2 6 滤水器 80 2 经常连续， I 类 滤水器 80 2 经常连续， I 类 7 主变冷却器油泵 80 经常连续， I 类 8 励磁系统 80 2 经常连续， I 类 全厂公用电负荷 全厂公用电负荷见表 2 2 全厂公用电负荷 序号 厂用设备名称 设备额定容量(电压(V) 电流 (A) 台数 单台设备系数 自启动(台 ) 负荷性质 效率 需要容量 有功 (无功 ( 1 高压空压机 11 380 22 2 经常断续， 高压气冷干机 80 2 经常断续， 2 低压空压机 22 380 30 2 经常断续， 低压冷干机 80 2 经常断续， 3 压机 80 经常断续， I 类 4 检修排水泵 55 380 97 2 经常断续， 检修排水泵 75 380 123 2 经常断续， 5 渗漏排水泵 55 380 97 2 经常断续， 渗漏排水泵 75 380 123 2 经常断续， 6 消防排水泵 45 380 不经常断续， I 类 7 交通洞排水 11 380 2 经常断续， 8 二道坝排水泵 22 380 2 经常断续， 通风洞排风机 22 380 47 2 经常连续， 9 发电机层、水轮机层风机 80 经常连续， 10 主副厂房拱顶风机配电箱 7 380 经常连续， 11 中控室、 顶风机 80 经常连续， 12 蝶阀、水轮机风机配电箱 80 经常连续， 13 发动机层风机配电箱 80 经常连续， 14 通风洞出风机配电箱 5 380 1 经常连续， 15 发电机层照明 20 1 经常连续， I 类 主变室及过道 20 1 经常连续， I 类 交通洞照明 20 1 经常连续， I 类 水轮机层照明 20 1 经常连续， I 类 水轮机层过道照明 20 1 经常连续， I 类 高低压配电室 20 1 经常连续， I 类 中控室照明 20 1 经常连续， I 类 照明 20 1 经常连续， I 类 通风洞照明 20 1 经常连续， I 类 梯间、走道、工具间，创库照明 20 1 经常连续， I 类 16 0 380 2 20 14 1 经常连续， I 类 17 出现楼电源 80 1 10 7 1 经常连续， I 类 8 控制电源 4 220 1 4 0 经常连续， 19 通信电源 2 220 1 2 0 经常连续， 20 直流充电机 20 380 8 20 0 经常连续， 21 火灾报警器 5 220 1 5 0 经常连续， I 类 检修负荷统计 检修负荷统计见表 3 表 3 检修负荷统计 序号 厂用设备名称 设备额定容量(电压(V) 电流(A) 台数 单台设备系数 自启动(台 ) 负荷性质 效率 需要容量 有功 (无功 (1 桥式起重机主钩 30 380 2 不经常断续， 桥式起重机副钩 30 380 1 不经常断续， 桥式起重 机大车 80 2 不经常断续， 桥式起重机小车 4 380 2 不经常断续， 发电机电动葫芦 30 380 1 不经常断续， 2 桥式起重机主钩 13 380 1 不经常断续， 桥式起重机大车 80 1 不经常断续， 桥式起重机小车 80 1 不经常断续， 3 尾水启闭机 80 2 不经常断续， 4 透平油过滤机 80 1 不经常连续， 压力滤油机 80 2 不经常连续， 真空净油机 80 1 不经常连续， 电动试压泵 80 不经常断续， 齿轮油泵 80 2 不经常连续， 齿轮进油泵 80 不经常连续， 滤纸电烘箱 1 380 2 1 不经常连续， 5 砂轮 80 1 经常短时， 转台电机 80 经常短时， 交流电焊机 16 380 2 16 不经常断续， 直流电焊机 14 380 2 14 不经常断续， 6 升降平台 80 1 经常 短时， 7 盘车装置 80 不经常连续， V 8 电气实验室 40 380 1 40 28 不经常短时， 9 滤油车 80 2 2 不经常连续， 10 12 型座钻 80 1 不经常连续， 11 循环水冷装置 5 380 1 不经常连续， 12 专用焊机 160 380 666 1 60 不经常连续， 13 收充气装置 11 380 1 不经常连续， 1 2 水电站的特点及设计内容 水电站厂用电特点 （ 1）水电站厂用负荷小，厂变一般为装机容量的 厂用实际负荷通常为厂变容量的 15最小负荷与最大负荷相差 5备年利用小时低 。 （ 2）一般无大容量电动机，通常为 380/220 （ 3）枢纽设备布置范围一般较大，厂用供电范围也就较大，因此厂用电压等级不仅与电站容量有关，还取决于枢纽设备的布置形式。如大坝、引水建筑物、辅助生产建筑物等相距较远时，除考虑用 380/220可考虑用 6/10 （ 4）水电站约有 50用设备是不经常运行，只有少数处于经常运行状态，且大部分为间歇性负荷，负荷率和通视率低。 （ 5）水电站大多承担系统调峰调频作用，运行方式多变，机组启停频繁。因此，水电站厂用电源必须要 （ 6）水电站自动化水平高，厂用设备自动化水平也高，电源也要连续并且可靠。 厂用电设计步骤 初步设计 初步设计主要设计厂用电源取得方式、厂用电压等级，初步估计厂变容量，通常在主接线图上表示出厂变引接方式。有时为了工程概预算须估计高低压开关柜、厂用动力、动力电缆长度等。 设计内容与步骤 （ 1） 了解初设时确定的有关原则，详细了解电气主接线、电站运行方式、系统中的作用，最终确定厂变的引接方式和台数； （ 2） 了 解枢纽布置和厂房布置，确定厂变及主盘的布置位置； （ 3） 收集厂用负荷容量大小、用途性质、重要程度、分布地点运行方式，填入负荷统计表中，其中远离厂房须单独供电的负荷应单独列出。 （ 4） 对厂用负荷进行分析统计，确定厂变计算负荷，选定厂变形式与容量，并以电动机的自启动容量对厂变容量进行校验，根据网络接线和水电站运行方式确定厂变是否需要有载调压和电压分接范围； （ 5） 根据选定的接线及厂变参数，画出厂用电接线图，选用厂用配电装置。 （ 6） 根据已选定的接线及厂变参数，进行短路计算。 （ 7） 根据厂用负荷情况和安 装地点的环境温度、海拔等选择厂用电系统各种电气设备及电缆，并按短路电流进行校验； （ 8） 对距离变压器较远、容量大的负荷，应验算允许电压降。 2 3 厂用电接线设计 厂用电源 种运行方式下厂用电源数量 （ 1）机组运行时，应具有两个或两个以上的独立厂用电源； （ 2）全厂停机后，大型峰荷电站仅在有交流的条件下能启动时，应有两个独立厂用电源同时供电；中型峰荷电站也应有两个独立厂用电源供电，但允许一个运行，一个冷备用，可以作为厂内停机的备用电源； （ 3）大修或全厂停机时，允许 1个电源供电； （ 4）在厂用电源变压器或专设的厂用电源的设备检修期间，允许减少厂用电源的数量。 由以上设计原则，根据原始资料，洞坪电厂厂用电源数量设计为 3回电源。 保安备用电源设置 水电站厂用电源一般不设保安备用电源，但对特别重要的大型水电站，当存在以下情况应设保安备用电源： （ 1）承担系统峰荷，经常有全厂停机的机会； （ 2）电力集中送至一个系统，电站与系统有可能失去联系； （ 3）电站厂用电源虽为地区电源，但不够可靠； （ 4）机组仅在有交流的情况下，利用压油装置剩余油压启动。机组启动时，推力轴承采用强制供油润 滑或推理瓦采用循环液体直接冷却； （ 5）当下游水位高于发电机层，电站渗漏排水采用水泵排水。 （ 6）保安电源一般从系统或地区电源取得。当无上述合理可靠电源或经济上不合理时，才考虑专设厂用机组。保安备用电源比一般备用电源容量小。主要能保证启动机组，维持渗漏排水和事故照明，对整流或交流操作站，主要保证整流和交流操作电源和事故照明的需要。 由以上设计原则，根据原始资料，洞坪电厂在系统中为调峰电站，是“黑启动”电源的地位，集中送至湖北电网一个系统，地区电源可靠性差，且尾水水位有发动机层的情况，采用生楼排水泵排水等情况 ，故设计 1 台柴油发电机作为备用保安电源，满足防汛泄洪和保安备用之用。 厂用电源取得方式 （ 1）厂用电源通常考虑由发电机电压母线或单元接线分支供给，需外来电源时，一般均可以由系统通过主变压器倒送供电，也可引自地区电源。 （ 2）电站施工时用的地区电源，电站建成后可将此电源保留作为电站外来厂用电源。 （ 3）大容量峰荷电站是通过主变倒送厂用电还是在高压母线上接高压厂用变压器以取得外来厂用电源，应通过技术经济比较。不同电压等级通过主变倒送厂用电时，经济上合理的主变最大容量可参考：当年利用小时为 2500h,6015001100000220 260000年利用小时为 3500h,60 315001102000022060000 3 （ 4）中型电站机组自用电与全厂公用电一般采用混合式供电，对大型峰荷电站，机组启停频繁，为避免厂用电频繁切换操作，不宜将自用电与公用电分开为两个独立系统；但为可靠性，可以考虑两者分别有不同变压器供电。 （ 5）根据电站容量的大小、厂用负荷分布及枢纽布置等情况，决定全厂公用电是由一级还是两级电压供电，在需 要两级供电的电站，全厂机组自用负荷超过 500般将全厂机组自用负荷与公用负荷分别以不同变压器供电。 （ 6）水电站电源大多采用互为备用方式，在不同运行方式下工作与备用电源常互相切换。因此要求备用电源保持其独立性和具有足够的容量。 由原始资料和设计相关原则， 3回厂用电源分别为：第 1回电源通过机组发电自身的发电能力取得厂用电源，机组发电时供给厂用电源；第 2回电源由湖北电网通过主变压器倒送电取得，主要供全厂停机时使用；第 3回电源通过电站建设期间留下的 35宣恩县地区电网供电，在全厂全厂事故停 机或全厂停机时作为备用电源。 厂用电压选择 （ 1）厂用无大容量电动机，低压电动机的效率高于高压电动机； （ 2）水电站厂房为地下厂房，环境条件恶劣，空气潮湿，低电压要优先于高压供电 （ 3）洞坪电厂的现场情况，设备布置集中，为中型水电站。 根据 力发电厂厂用电设计技术规范中 规定，故设置该厂用电供电系统为 1级供电，供电电压为 380V，三相四线制，中性点直接接地。 厂用电接线方式 根据 力发电厂厂用电设计技术规范中 （ 1）采用全厂公用电与机组自用电混合供电的方式 （ 2）厂用变压器高压侧装设断路器，保证供电运行的灵活性。 （ 3）厂用电接线按照单母线分段的形式设计，当两台机组运行或两台主变并联运行时，按照分段开环运行，单台主变运行时按照一台厂变带全部负荷的形式运行，厂用电接线图见图 1。 （ 4）鉴于“无人值班，少人值守”的电站运行模式，为保证供电的可靠性，低压侧装设备用电源自动投入装置，进行电源自动切换。 （ 5）厂用电接线图见图 1 4 图 1 厂用电接线图 4 厂用变压器选择 厂变台数 （ 1）由一级厂 用电压供电的大中型水电站为 2组超过 3台，且单元接线的大型水电站一般为 3台。 （ 2）由高、低压两级供电的厂用母线，当机组自用负荷与全厂公用负荷混合供电，每级电压母线一般接 2，当机组自用负荷与全厂公用负荷分开供电时，高压母线接 2压母线接若干（两台一组）。 考虑到洞坪两台机组组成的扩大单元接线特点以及由地区引进 1回施工电源作为备用电源的情况，由上述原则设置 3 台厂变，在 3台厂变的容量是有所侧重，备用电源变压器容量相对工作厂用变压器讲，可以稍微减少。 厂用负荷统计 厂用设备负荷原则 （ 1）电动机 c o sc o s ， jd s o s ， 其中： 为电动机的效率，一般取 为功率因数，一般取 2）照明灯管 P ； 中： 为功率因数 (3)电焊机 功率因数 一般取 正常运行方式 机组自用电负荷计算见表 4 表 4 机组自用电负荷计算 序号 厂用设备名称 设备额定容量（ 台数 单台设备系数 两台机组运行 一台机组检修，一台机组运行 需要容量 有功(无功(台数 有功(无功(台数 有功(无功(1 蝶阀压油泵 油压装置油泵 机组漏油泵 顶盖排水 组电加热器 2 0 6 液位显示仪表 2 1 温度显示仪表 2 1 5 在线振动仪 2 1 水头效率监测 2 1 事故照明 2 1 端子箱加热 2 1 工作照明 2 1 盘柜照明 2 1 5 滤水器 水器 主变冷却器油泵 励磁系统 计 厂公用电负荷计算见表 5 表 5 全厂公用电负荷计算 序号 厂用设备名称 设备额定容量（ 台数 单台设备系数 两台机组运行 一台机组检修，一台机组运行 需要容量 有功(无功(台数 有功(无功(台数 有功(无功(1 高压空压机 11 2 压气冷干机 低压空压机 22 2 压冷干机 压机 检修排水泵 55 2 检修排水泵 75 2 2 渗漏排水泵 55 2 渗漏排水泵 75 2 消防排水泵 45 1 7 交通洞排水 11 2 二道坝排水泵 22 2 0 出现楼电源 0 7 1 10 7 1 10 7 11 控制电源 4 1 4 1 4 1 4 12 通信电源 2 1 2 1 2 1 2 13 直流充电机 20 8 20 2 20 2 20 14 火灾报警器 5 1 5 1 5 1 5 小计 5 发电机层、水轮机层风机 6 通风洞排风机 22 2 7 主副厂房拱顶风 机配电箱 7 2 8 中控室、 顶风机 9 蝶阀、水轮机风 机配电箱 0 发动机层风机配 电箱 1 通风洞出风机配 电箱 5 1 2 发电机层照明 1 3 主变室及过道 1 4 交通洞照明 1 5 水轮机层照明 1 6 水轮机层过道照 明 1 7 高低压配电室 1 8 中控室照明 1 6 29 照明 1 0 通风洞照明 1 1 梯间、走道、工具间，创库照明 1 2 计 检修负荷计算见表 6 表 6 检修负荷计算 序号 厂用设备名称 设备额定容量（ 台数 单台设备系数 两台机组运行 一台机组检修，一台机组运行 需要容量 有功(无功(台数 有功(无功(台数 有功(无功(1 发电机桥机主钩 30 2 发电机桥机副钩 30 1 1 电机电动葫芦 30 1 发电机桥机大车 1 电机桥机小车 4 2 1 机主钩 13 1 1 机大车 3 压力滤油机 电动试压泵 1 齿轮进油泵 交流电焊机 16 2 6 2 32 直流电焊机 14 2 4 2 28 升降平台 1 盘车装置 4 0 电气实验室 40 1 0 28 1 40 28 合计 全厂负荷统计计算 按照 力发电厂厂用电设计技术规范中 用负荷统计法进行负荷统计计算。 （ 1）考虑到洞坪地下厂房的特殊性，部分负荷（照明、通风、 同时系数为 1，负荷系数为 1，网损率取