【畢業(yè)學位論文】（Word原稿）洞坪電廠廠用電源廠用電系統(tǒng)設(shè)計

湖北宣恩洞坪水電有限責任公司 題 目：廠用電系統(tǒng)設(shè)計 部 門：生產(chǎn)部 1 電站原始資料 . I 原始資料 . I 廠用負荷統(tǒng)計 . 機組自用負荷 . 全廠公用電負荷 . 檢修負荷統(tǒng)計 . 水電站的特點及設(shè)計內(nèi)容 . 1 水電站廠用電特點 . 1 廠用電設(shè)計步驟 . 1 初步設(shè)計 . 1 3 廠用電接線設(shè)計 . 2 廠用電源 . 2 種運行方式下廠用電源數(shù)量 . 2 保安備用電源設(shè)置 . 2 廠用電源取得方式 . 2 廠用電壓選擇 . 3 廠用電接線方式 . 3 4 廠用變壓器選擇 . 4 廠變臺數(shù) . 4 廠用負荷統(tǒng)計 . 4 廠用設(shè)備負荷原則 . 4 正常運行方式 . 4 備用電源負荷統(tǒng)計 . 7 保安電源負荷統(tǒng)計 . 8 廠用變壓器容量的選擇 . 8 變壓器型式選擇 . 9 變壓器和保安機組的選擇 . 9 廠用變壓器熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定校驗 . 9 電動機自啟動容量校驗 . 11 5 廠用低壓載流導體選擇 . 15 持續(xù)工作電流 . 15 單臺電動機的持續(xù)工作電流 . 15 電動機持續(xù)工作電流計算 . 15 6 短路計算 . 18 低壓網(wǎng)絡(luò)短路計算 . 18 阻抗參數(shù)計算 . 18 短路周期分量計算 . 19 短路沖擊電流峰值與短路全電流最大有效值 . 20 短路電流計算結(jié)果 . 21 三相短路計算 . 21 單相短路計算 . 23 7 低壓電器設(shè)備選擇 . 24 選擇原則 . 24 按正常工作條件選擇 . 24 按短路工作條件校驗 . 24 低壓電器設(shè)備的選擇 . 24 開關(guān)設(shè)備 . 24 互感器選擇 . 24 低壓電氣設(shè)備校驗 . 24 8 電動機啟動壓降校驗 . 25 電動機啟動端電壓要求 . 25 電動機啟動時母線電壓計算 . 25 電機啟動時端電壓校驗 . 25 電機啟動端電壓校驗結(jié)果 . 25 電動的啟動時電動機的端電壓校驗 25 電機啟動端電壓校驗 25 I 1 電站原始資料 原始資料 （ 1） 洞坪電站地處山區(qū)，廠房海拔在 400機容量 2 55氣主接線采用擴大單元接線，兩臺 20變并聯(lián)運行在 220 以 1回 220旗線與湖北電網(wǎng)連接，為湖北電網(wǎng)重要的“調(diào)峰電站”，也是“黑啟動”電源之一，經(jīng)常有全廠停機的機會。 （ 2）電站建設(shè)期間架設(shè) 了一條 35以作為外接電源使用；（ 3）輸電線路地處山區(qū)，雷電頻繁，可靠性不是很高。 （ 4）洞坪生產(chǎn)的廠房為地下廠房，廠房通風采用設(shè)置發(fā)電機層、水輪機層各 2臺抽風風機和排風洞設(shè)置 2 臺排風機，以及各工具間采用的小型風機通風。 （ 5）滲漏排水采用滲漏排水泵的形式進行滲漏排水，采用檢修泵抽水進行檢修時排水，清江水布埡電站的尾水與洞坪尾水閘門處有交叉，尾水水位有超過發(fā)電機層情況。 （ 6）設(shè)有 300 （ 7）電氣主設(shè)備布置較為集中，基本在 600紐布 置采用其它另設(shè)電源供電。 廠用負荷統(tǒng)計 機組自用負荷 機組自用負荷見表 1 表 1 機組自用負荷 序號 廠用設(shè)備名稱 設(shè)備額定容量（ 電壓(V) 電流(A) 臺數(shù) 單臺設(shè)備系數(shù) 自啟動(臺 ) 負荷性質(zhì) 效率 需要容量 有功 (無功 (1 蝶閥壓油泵 80 經(jīng)常斷續(xù)， I 類 2 油壓裝置油泵 80 經(jīng)常斷續(xù)， I 類 3 機組漏油泵 80 經(jīng)常斷續(xù)， 4 頂蓋排水 80 經(jīng)常斷續(xù)， 機組電加熱器 80 2 經(jīng)常短時或連續(xù)， 液位顯示儀表 20 2 經(jīng)常連續(xù)， I 類 溫度顯示儀表 20 2 經(jīng)常連續(xù)， I 類 在線振動儀 20 2 經(jīng)常連續(xù)， I 類 水頭效率監(jiān)測 20 2 經(jīng)常連續(xù)， 事故照明 20 2 經(jīng)常連續(xù)， 端子箱加熱 20 2 經(jīng)常連續(xù)， 工作照明 20 2 經(jīng)常連續(xù)， I 類 盤柜照明 20 2 經(jīng)常連續(xù)， 小計 2 6 濾水器 80 2 經(jīng)常連續(xù)， I 類 濾水器 80 2 經(jīng)常連續(xù)， I 類 7 主變冷卻器油泵 80 經(jīng)常連續(xù)， I 類 8 勵磁系統(tǒng) 80 2 經(jīng)常連續(xù)， I 類 全廠公用電負荷 全廠公用電負荷見表 2 2 全廠公用電負荷 序號 廠用設(shè)備名稱 設(shè)備額定容量(電壓(V) 電流 (A) 臺數(shù) 單臺設(shè)備系數(shù) 自啟動(臺 ) 負荷性質(zhì) 效率 需要容量 有功 (無功 ( 1 高壓空壓機 11 380 22 2 經(jīng)常斷續(xù)， 高壓氣冷干機 80 2 經(jīng)常斷續(xù)， 2 低壓空壓機 22 380 30 2 經(jīng)常斷續(xù)， 低壓冷干機 80 2 經(jīng)常斷續(xù)， 3 壓機 80 經(jīng)常斷續(xù)， I 類 4 檢修排水泵 55 380 97 2 經(jīng)常斷續(xù)， 檢修排水泵 75 380 123 2 經(jīng)常斷續(xù)， 5 滲漏排水泵 55 380 97 2 經(jīng)常斷續(xù)， 滲漏排水泵 75 380 123 2 經(jīng)常斷續(xù)， 6 消防排水泵 45 380 不經(jīng)常斷續(xù)， I 類 7 交通洞排水 11 380 2 經(jīng)常斷續(xù)， 8 二道壩排水泵 22 380 2 經(jīng)常斷續(xù)， 通風洞排風機 22 380 47 2 經(jīng)常連續(xù)， 9 發(fā)電機層、水輪機層風機 80 經(jīng)常連續(xù)， 10 主副廠房拱頂風機配電箱 7 380 經(jīng)常連續(xù)， 11 中控室、 頂風機 80 經(jīng)常連續(xù)， 12 蝶閥、水輪機風機配電箱 80 經(jīng)常連續(xù)， 13 發(fā)動機層風機配電箱 80 經(jīng)常連續(xù)， 14 通風洞出風機配電箱 5 380 1 經(jīng)常連續(xù)， 15 發(fā)電機層照明 20 1 經(jīng)常連續(xù)， I 類 主變室及過道 20 1 經(jīng)常連續(xù)， I 類 交通洞照明 20 1 經(jīng)常連續(xù)， I 類 水輪機層照明 20 1 經(jīng)常連續(xù)， I 類 水輪機層過道照明 20 1 經(jīng)常連續(xù)， I 類 高低壓配電室 20 1 經(jīng)常連續(xù)， I 類 中控室照明 20 1 經(jīng)常連續(xù)， I 類 照明 20 1 經(jīng)常連續(xù)， I 類 通風洞照明 20 1 經(jīng)常連續(xù)， I 類 梯間、走道、工具間，創(chuàng)庫照明 20 1 經(jīng)常連續(xù)， I 類 16 0 380 2 20 14 1 經(jīng)常連續(xù)， I 類 17 出現(xiàn)樓電源 80 1 10 7 1 經(jīng)常連續(xù)， I 類 8 控制電源 4 220 1 4 0 經(jīng)常連續(xù)， 19 通信電源 2 220 1 2 0 經(jīng)常連續(xù)， 20 直流充電機 20 380 8 20 0 經(jīng)常連續(xù)， 21 火災報警器 5 220 1 5 0 經(jīng)常連續(xù)， I 類 檢修負荷統(tǒng)計 檢修負荷統(tǒng)計見表 3 表 3 檢修負荷統(tǒng)計 序號 廠用設(shè)備名稱 設(shè)備額定容量(電壓(V) 電流(A) 臺數(shù) 單臺設(shè)備系數(shù) 自啟動(臺 ) 負荷性質(zhì) 效率 需要容量 有功 (無功 (1 橋式起重機主鉤 30 380 2 不經(jīng)常斷續(xù)， 橋式起重機副鉤 30 380 1 不經(jīng)常斷續(xù)， 橋式起重 機大車 80 2 不經(jīng)常斷續(xù)， 橋式起重機小車 4 380 2 不經(jīng)常斷續(xù)， 發(fā)電機電動葫蘆 30 380 1 不經(jīng)常斷續(xù)， 2 橋式起重機主鉤 13 380 1 不經(jīng)常斷續(xù)， 橋式起重機大車 80 1 不經(jīng)常斷續(xù)， 橋式起重機小車 80 1 不經(jīng)常斷續(xù)， 3 尾水啟閉機 80 2 不經(jīng)常斷續(xù)， 4 透平油過濾機 80 1 不經(jīng)常連續(xù)， 壓力濾油機 80 2 不經(jīng)常連續(xù)， 真空凈油機 80 1 不經(jīng)常連續(xù)， 電動試壓泵 80 不經(jīng)常斷續(xù)， 齒輪油泵 80 2 不經(jīng)常連續(xù)， 齒輪進油泵 80 不經(jīng)常連續(xù)， 濾紙電烘箱 1 380 2 1 不經(jīng)常連續(xù)， 5 砂輪 80 1 經(jīng)常短時， 轉(zhuǎn)臺電機 80 經(jīng)常短時， 交流電焊機 16 380 2 16 不經(jīng)常斷續(xù)， 直流電焊機 14 380 2 14 不經(jīng)常斷續(xù)， 6 升降平臺 80 1 經(jīng)常 短時， 7 盤車裝置 80 不經(jīng)常連續(xù)， V 8 電氣實驗室 40 380 1 40 28 不經(jīng)常短時， 9 濾油車 80 2 2 不經(jīng)常連續(xù)， 10 12 型座鉆 80 1 不經(jīng)常連續(xù)， 11 循環(huán)水冷裝置 5 380 1 不經(jīng)常連續(xù)， 12 專用焊機 160 380 666 1 60 不經(jīng)常連續(xù)， 13 收充氣裝置 11 380 1 不經(jīng)常連續(xù)， 1 2 水電站的特點及設(shè)計內(nèi)容 水電站廠用電特點 （ 1）水電站廠用負荷小，廠變一般為裝機容量的 廠用實際負荷通常為廠變?nèi)萘康?15最小負荷與最大負荷相差 5備年利用小時低 。 （ 2）一般無大容量電動機，通常為 380/220 （ 3）樞紐設(shè)備布置范圍一般較大，廠用供電范圍也就較大，因此廠用電壓等級不僅與電站容量有關(guān)，還取決于樞紐設(shè)備的布置形式。如大壩、引水建筑物、輔助生產(chǎn)建筑物等相距較遠時，除考慮用 380/220可考慮用 6/10 （ 4）水電站約有 50用設(shè)備是不經(jīng)常運行，只有少數(shù)處于經(jīng)常運行狀態(tài)，且大部分為間歇性負荷，負荷率和通視率低。 （ 5）水電站大多承擔系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻作用，運行方式多變，機組啟停頻繁。因此，水電站廠用電源必須要 （ 6）水電站自動化水平高，廠用設(shè)備自動化水平也高，電源也要連續(xù)并且可靠。 廠用電設(shè)計步驟 初步設(shè)計 初步設(shè)計主要設(shè)計廠用電源取得方式、廠用電壓等級，初步估計廠變?nèi)萘?，通常在主接線圖上表示出廠變引接方式。有時為了工程概預算須估計高低壓開關(guān)柜、廠用動力、動力電纜長度等。 設(shè)計內(nèi)容與步驟 （ 1） 了解初設(shè)時確定的有關(guān)原則，詳細了解電氣主接線、電站運行方式、系統(tǒng)中的作用，最終確定廠變的引接方式和臺數(shù)； （ 2） 了 解樞紐布置和廠房布置，確定廠變及主盤的布置位置； （ 3） 收集廠用負荷容量大小、用途性質(zhì)、重要程度、分布地點運行方式，填入負荷統(tǒng)計表中，其中遠離廠房須單獨供電的負荷應單獨列出。 （ 4） 對廠用負荷進行分析統(tǒng)計，確定廠變計算負荷，選定廠變形式與容量，并以電動機的自啟動容量對廠變?nèi)萘窟M行校驗，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線和水電站運行方式確定廠變是否需要有載調(diào)壓和電壓分接范圍； （ 5） 根據(jù)選定的接線及廠變參數(shù)，畫出廠用電接線圖，選用廠用配電裝置。 （ 6） 根據(jù)已選定的接線及廠變參數(shù)，進行短路計算。 （ 7） 根據(jù)廠用負荷情況和安 裝地點的環(huán)境溫度、海拔等選擇廠用電系統(tǒng)各種電氣設(shè)備及電纜，并按短路電流進行校驗； （ 8） 對距離變壓器較遠、容量大的負荷，應驗算允許電壓降。 2 3 廠用電接線設(shè)計 廠用電源 種運行方式下廠用電源數(shù)量 （ 1）機組運行時，應具有兩個或兩個以上的獨立廠用電源； （ 2）全廠停機后，大型峰荷電站僅在有交流的條件下能啟動時，應有兩個獨立廠用電源同時供電；中型峰荷電站也應有兩個獨立廠用電源供電，但允許一個運行，一個冷備用，可以作為廠內(nèi)停機的備用電源； （ 3）大修或全廠停機時，允許 1個電源供電； （ 4）在廠用電源變壓器或?qū)ＴO(shè)的廠用電源的設(shè)備檢修期間，允許減少廠用電源的數(shù)量。 由以上設(shè)計原則，根據(jù)原始資料，洞坪電廠廠用電源數(shù)量設(shè)計為 3回電源。 保安備用電源設(shè)置 水電站廠用電源一般不設(shè)保安備用電源，但對特別重要的大型水電站，當存在以下情況應設(shè)保安備用電源： （ 1）承擔系統(tǒng)峰荷，經(jīng)常有全廠停機的機會； （ 2）電力集中送至一個系統(tǒng)，電站與系統(tǒng)有可能失去聯(lián)系； （ 3）電站廠用電源雖為地區(qū)電源，但不夠可靠； （ 4）機組僅在有交流的情況下，利用壓油裝置剩余油壓啟動。機組啟動時，推力軸承采用強制供油潤 滑或推理瓦采用循環(huán)液體直接冷卻； （ 5）當下游水位高于發(fā)電機層，電站滲漏排水采用水泵排水。 （ 6）保安電源一般從系統(tǒng)或地區(qū)電源取得。當無上述合理可靠電源或經(jīng)濟上不合理時，才考慮專設(shè)廠用機組。保安備用電源比一般備用電源容量小。主要能保證啟動機組，維持滲漏排水和事故照明，對整流或交流操作站，主要保證整流和交流操作電源和事故照明的需要。 由以上設(shè)計原則，根據(jù)原始資料，洞坪電廠在系統(tǒng)中為調(diào)峰電站，是“黑啟動”電源的地位，集中送至湖北電網(wǎng)一個系統(tǒng)，地區(qū)電源可靠性差，且尾水水位有發(fā)動機層的情況，采用生樓排水泵排水等情況 ，故設(shè)計 1 臺柴油發(fā)電機作為備用保安電源，滿足防汛泄洪和保安備用之用。 廠用電源取得方式 （ 1）廠用電源通?？紤]由發(fā)電機電壓母線或單元接線分支供給，需外來電源時，一般均可以由系統(tǒng)通過主變壓器倒送供電，也可引自地區(qū)電源。 （ 2）電站施工時用的地區(qū)電源，電站建成后可將此電源保留作為電站外來廠用電源。 （ 3）大容量峰荷電站是通過主變倒送廠用電還是在高壓母線上接高壓廠用變壓器以取得外來廠用電源，應通過技術(shù)經(jīng)濟比較。不同電壓等級通過主變倒送廠用電時，經(jīng)濟上合理的主變最大容量可參考：當年利用小時為 2500h,6015001100000220 260000年利用小時為 3500h,60 315001102000022060000 3 （ 4）中型電站機組自用電與全廠公用電一般采用混合式供電，對大型峰荷電站，機組啟停頻繁，為避免廠用電頻繁切換操作，不宜將自用電與公用電分開為兩個獨立系統(tǒng)；但為可靠性，可以考慮兩者分別有不同變壓器供電。 （ 5）根據(jù)電站容量的大小、廠用負荷分布及樞紐布置等情況，決定全廠公用電是由一級還是兩級電壓供電，在需 要兩級供電的電站，全廠機組自用負荷超過 500般將全廠機組自用負荷與公用負荷分別以不同變壓器供電。 （ 6）水電站電源大多采用互為備用方式，在不同運行方式下工作與備用電源常互相切換。因此要求備用電源保持其獨立性和具有足夠的容量。 由原始資料和設(shè)計相關(guān)原則， 3回廠用電源分別為：第 1回電源通過機組發(fā)電自身的發(fā)電能力取得廠用電源，機組發(fā)電時供給廠用電源；第 2回電源由湖北電網(wǎng)通過主變壓器倒送電取得，主要供全廠停機時使用；第 3回電源通過電站建設(shè)期間留下的 35宣恩縣地區(qū)電網(wǎng)供電，在全廠全廠事故停 機或全廠停機時作為備用電源。 廠用電壓選擇 （ 1）廠用無大容量電動機，低壓電動機的效率高于高壓電動機； （ 2）水電站廠房為地下廠房，環(huán)境條件惡劣，空氣潮濕，低電壓要優(yōu)先于高壓供電 （ 3）洞坪電廠的現(xiàn)場情況，設(shè)備布置集中，為中型水電站。 根據(jù) 力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)范中 規(guī)定，故設(shè)置該廠用電供電系統(tǒng)為 1級供電，供電電壓為 380V，三相四線制，中性點直接接地。 廠用電接線方式 根據(jù) 力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)范中 （ 1）采用全廠公用電與機組自用電混合供電的方式 （ 2）廠用變壓器高壓側(cè)裝設(shè)斷路器，保證供電運行的靈活性。 （ 3）廠用電接線按照單母線分段的形式設(shè)計，當兩臺機組運行或兩臺主變并聯(lián)運行時，按照分段開環(huán)運行，單臺主變運行時按照一臺廠變帶全部負荷的形式運行，廠用電接線圖見圖 1。 （ 4）鑒于“無人值班，少人值守”的電站運行模式，為保證供電的可靠性，低壓側(cè)裝設(shè)備用電源自動投入裝置，進行電源自動切換。 （ 5）廠用電接線圖見圖 1 4 圖 1 廠用電接線圖 4 廠用變壓器選擇 廠變臺數(shù) （ 1）由一級廠 用電壓供電的大中型水電站為 2組超過 3臺，且單元接線的大型水電站一般為 3臺。 （ 2）由高、低壓兩級供電的廠用母線，當機組自用負荷與全廠公用負荷混合供電，每級電壓母線一般接 2，當機組自用負荷與全廠公用負荷分開供電時，高壓母線接 2壓母線接若干（兩臺一組）。 考慮到洞坪兩臺機組組成的擴大單元接線特點以及由地區(qū)引進 1回施工電源作為備用電源的情況，由上述原則設(shè)置 3 臺廠變，在 3臺廠變的容量是有所側(cè)重，備用電源變壓器容量相對工作廠用變壓器講，可以稍微減少。 廠用負荷統(tǒng)計 廠用設(shè)備負荷原則 （ 1）電動機 c o sc o s ， jd s o s ， 其中： 為電動機的效率，一般取 為功率因數(shù)，一般取 2）照明燈管 P ； 中： 為功率因數(shù) (3)電焊機 功率因數(shù) 一般取 正常運行方式 機組自用電負荷計算見表 4 表 4 機組自用電負荷計算 序號 廠用設(shè)備名稱 設(shè)備額定容量（ 臺數(shù) 單臺設(shè)備系數(shù) 兩臺機組運行 一臺機組檢修，一臺機組運行 需要容量 有功(無功(臺數(shù) 有功(無功(臺數(shù) 有功(無功(1 蝶閥壓油泵 油壓裝置油泵 機組漏油泵 頂蓋排水 組電加熱器 2 0 6 液位顯示儀表 2 1 溫度顯示儀表 2 1 5 在線振動儀 2 1 水頭效率監(jiān)測 2 1 事故照明 2 1 端子箱加熱 2 1 工作照明 2 1 盤柜照明 2 1 5 濾水器 水器 主變冷卻器油泵 勵磁系統(tǒng) 計 廠公用電負荷計算見表 5 表 5 全廠公用電負荷計算 序號 廠用設(shè)備名稱 設(shè)備額定容量（ 臺數(shù) 單臺設(shè)備系數(shù) 兩臺機組運行 一臺機組檢修，一臺機組運行 需要容量 有功(無功(臺數(shù) 有功(無功(臺數(shù) 有功(無功(1 高壓空壓機 11 2 壓氣冷干機 低壓空壓機 22 2 壓冷干機 壓機 檢修排水泵 55 2 檢修排水泵 75 2 2 滲漏排水泵 55 2 滲漏排水泵 75 2 消防排水泵 45 1 7 交通洞排水 11 2 二道壩排水泵 22 2 0 出現(xiàn)樓電源 0 7 1 10 7 1 10 7 11 控制電源 4 1 4 1 4 1 4 12 通信電源 2 1 2 1 2 1 2 13 直流充電機 20 8 20 2 20 2 20 14 火災報警器 5 1 5 1 5 1 5 小計 5 發(fā)電機層、水輪機層風機 6 通風洞排風機 22 2 7 主副廠房拱頂風 機配電箱 7 2 8 中控室、 頂風機 9 蝶閥、水輪機風 機配電箱 0 發(fā)動機層風機配 電箱 1 通風洞出風機配 電箱 5 1 2 發(fā)電機層照明 1 3 主變室及過道 1 4 交通洞照明 1 5 水輪機層照明 1 6 水輪機層過道照 明 1 7 高低壓配電室 1 8 中控室照明 1 6 29 照明 1 0 通風洞照明 1 1 梯間、走道、工具間，創(chuàng)庫照明 1 2 計 檢修負荷計算見表 6 表 6 檢修負荷計算 序號 廠用設(shè)備名稱 設(shè)備額定容量（ 臺數(shù) 單臺設(shè)備系數(shù) 兩臺機組運行 一臺機組檢修，一臺機組運行 需要容量 有功(無功(臺數(shù) 有功(無功(臺數(shù) 有功(無功(1 發(fā)電機橋機主鉤 30 2 發(fā)電機橋機副鉤 30 1 1 電機電動葫蘆 30 1 發(fā)電機橋機大車 1 電機橋機小車 4 2 1 機主鉤 13 1 1 機大車 3 壓力濾油機 電動試壓泵 1 齒輪進油泵 交流電焊機 16 2 6 2 32 直流電焊機 14 2 4 2 28 升降平臺 1 盤車裝置 4 0 電氣實驗室 40 1 0 28 1 40 28 合計 全廠負荷統(tǒng)計計算 按照 力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)范中 用負荷統(tǒng)計法進行負荷統(tǒng)計計算。 （ 1）考慮到洞坪地下廠房的特殊性，部分負荷（照明、通風、 同時系數(shù)為 1，負荷系數(shù)為 1，網(wǎng)損率取