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发电厂主系统设计及升压站电气设备布置
第六章 最优电气主接线的选择
电气主接线是指发电厂或变电所中汇集、分配电能的电路，通常称一次接线，是由断路器、隔离开关、互感器、避雷器、发电机等电气设备按照一定的顺序连接而成的。它是发电厂、变电所电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。
主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案，决定于电压等级和出线回路数。
电气主接线的设计原则：
（1）可靠性；安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本的要求。在设计时，除对主接线形式予以定性评价外，对于比较重要的水电站需要进行定量分析和计算。
（2）灵活性；主要包括操作的方便性、调度的方便性和扩建的方便性。主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行方式的转换。不仅正常运行时能安全可靠地供电，而且无论在系统正常运行还是故障或设备检修时都能适应远方监控的要求，并能灵活、简单、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。显然，复杂地接线不会保证操作方便，反而使误操作机率增加。但是过于简单的接线，则不一定能满足运行方式的要求，给运行造成不便，甚至增加不必要的停电次数和停电时间。
（3）经济性；主要包括：节省一次投资、占地面积少和电能损耗小三个方面。在主接线设计时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线可靠、灵活，将导致投资增加。所以必须把技术与经济两者综合考虑，在满足供电可靠、运行灵活方便的基础上，尽量使设备投资费用和运行费用为最少。
根据上面两节，清楚知道选择的结果，那就是该电站选用发电机侧选用单母线接线。升高压侧选用内桥接线。
水力发电厂的特点是，一般距负荷中心较远，基本上没发电机电压负荷，几乎全部电能用升高压送入系统；水力发电厂的装机台数和容量，是根据水能利用条件一次性确定的，不必考虑发展和扩建；水力发电厂附近地形复杂，电气主接线尽可能简单，使配电装置紧凑。
此外，水轮发电机启动迅速、灵活方便，一般正常情况下，从启动到带满负荷只需4-5min，事故情况下还可能不到1min。因此，水电厂常被用作系统备用和检修备用。对具有水库调节的水电厂，通常在丰水期承担系统基荷，枯水
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期多带尖峰负荷。很多水电厂还担负着系统的调频、调相任务。因此，水电厂的负荷曲线变化较大、机组开停频繁，其接线应具有较好的灵活性。
再根据原始资料，查阅电力《工程电气设计手册》，设计出最终电气主接线图，见附录（三）。所示为一小型水力发电厂的主接线。水电厂以三台30MW发电机组（发电机出口电压为10.5KV）以发电机-变压器单元接线直接把电能送至110KV电力系统，110KV侧为单母接线，实现三条电源进线和两条出线配对。
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第七章 主要电气设备的选择
根据原始资料可知，本设计无需对变压器进行选择，选择其它电气设备时，只需按工作条件进行选择，不需要进行短路电流的计算和短路校验。
正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。
尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。本设计，电气设备的选择包括：短路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择、避雷器的选择，导线的选择。
电气设备选择的一般原则：
1、应满足正常运行、检修、断路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要
2、应按当地环境条件校验 3、应力求技术先进与经济合理 4、选择导体时应尽量减少品种
5、扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致
6、选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格 电气设备选择的条件：
尽管各种电气设备都有自己的特点，有各自的校验标准，但是电气设备的选择都按正常工作条件进行选择。
（1）额定电压
规定一般电气设备允许的堆高工作电压电压为电气设备的1.1—1.15倍，而电气设备所在电网的运行电压波动一般不超过电网额定电压的1.15倍，因此，在选择电气设备时，一般按照电气设备的额定电压UN不低于装置地点的额定电压UNS的条件选择，即 UN?UNS
(2) 额定电流
电气设备的额定电流IN是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即
IN?Imax
（3）环境条件
电气设备的选择与环境条件，如温度、风速、污秽等级、海拔高度等，都有关系，对于环境条件超过一般电气设备的使用条件时，应采取措施。
在本设计中无环境条件，故所有选择的电气设备均理解为按可承受环境
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条件进行选择。
主变压器的选择
（一）主变压器容量、台数的确定原则
主变压器容量、台数直接影响主接线的的形式和配电装置的结构。它的确定应综合各种因素进行分析，做出合理的选择。主变压器容量一般按变电所建成后5~10年的规划负荷选择，也需考虑原始资料。
具有发电机电压母线接线的主变压器容量、台数的确定：
（1）当发电机电压母线上负荷最小时，能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统。
（2）当接在发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，主变压器应能从系统中倒送功率，以保证发电机电压母线上最大负荷的需要。
（3）根据系统经济运行的要求而限制本厂输出功率时，能供给发电机电压的最大负荷。
（4）发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。对装设两台或以上主变压器的发电厂，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其它主变压器在允许正常过负荷范围内，应能输送母线剩余功率的70%以上。
（二）变压器型号的选择：
小型水电站厂用电率一般为0.5%-1.0%，所以大概有90000*0.95=85500（KW）送至负荷。
根据最大效率法计算知：βip一般取0.55 Sem=S/βip=85500/0.8÷0.55=194318.2KVA 根据变压器产品样本查选型号为：SF11-85000/110。
由原始资料可知，该设计中所有断路器、隔离开关、电压电流互感器及避雷器的选择，都只需按额定电流和额定电压进行选择。
（一）按额定电压选择：
断路器、隔离开关额定电压不小于安装地点电网额定电压，即 对10.5KV侧断路器D1～D7、隔离开关G1～G14： 对110KV侧断路器D8～D11隔离开关G15～G22： （二）按额定电流选择
断路器的额定电流不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流，即
对30000KW发电机出口隔离开关G1～G6、断路器D1～D3： IN=1.05*30000/*10.5*0.8)=(A)
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