小型水电站课程设计.doc

发电厂电气部分课程设计
第一章 概述 1
1.1 课程设计目的 1
1.2 设计原始资料 1
1.3 设计原则 1
第二章 方案设计 3
2.1 原始资料分析 3
2.2 发电厂接线方案比较 3
2.2.1 主接线方案拟定 3
2.2.2各方案比较 6
2.3 主变的选择 8
2.3.1相数的选择 8
2.3.2 绕组数量的选择 8
2.3.3连接方式的选择 8
2.3.4普通型和自耦型选择 8
2.3.5调压方式的选择 8
2.4各级电压中性点运行方式选择 9
第三章 短路电流的计算 10
3.1 短路形成的原因 10
3.2 短路的危害 10
3.3短路的类型 10
3.4短路电流计算的目的 10
3.5 短路电流的计算方法以及短路点的选取 11
第四章 厂用电设计 23
4.1 厂用电负荷 23
4.2 厂用电电压等级 23
4.3 厂用变压器的选择 23
4.3.1相数的选择 23
4.3.2绕组数量的选择 23
4.3.3联结组别的选择 23
4.3.4厂用变容量的计算 23
4.4 厂用电源及接线方式 24
4.4.1 工作电源 24
4.4.2 备用电源和启动电源 24
4.4.3 事故保安电源 24
4.5 厂用电接线方式 24
4.6 厂用电短路计算 24
4.7厂用电动机的自启动校验 29
4.7.1电动机的自启动的概念和必要性 29
4.7.2电动机自启动时母线电压的校验 30
第五章 导体、电气设备选择及校验 31
5.1选择电气一次设备遵循的条件 31
5.2 导线的选择及校验 31
5.2.1发电机侧导体选择 31
5.2.2主变到系统导体选择 33
5.3 断路器的选择与校验 35
5.3.1 主变到系统侧断路器选择 35
5.3.2 发电机到母线汇流点的断路器选择 36
5.3.3 厂用变高压侧到母线汇流点的断路器的选择 37
5.3.4 厂用变压器低压侧到厂用母线的断路器选择 38
5.3.5 厂用负荷到厂用母线断路器的选择 39
5.4 隔离开关的选择与校验 40
5.4.1主变到系统侧隔离开关选择 41
5.4.2发电机到母线汇流点的隔离开关选择 41
5.4.3 厂用变高压侧到母线汇流点的隔离开关选择 42
5.4.4 厂用变压器低压侧到厂用母线隔离开关选择 43
5.4.5厂用负荷到厂用母线的隔离开关选择 44
5.5 互感器的选择与校验 45
5.5.1 电压互感器的选择 45
5.5.2电流互感器的选择与校验 46
5.6 绝缘子串和套管的选择 47
5.6.1 穿墙套管的选择 47
5.6.2 支柱绝缘子的选择 47
5.6.3 悬式绝缘子的选择 48
5.7 熔断器的选择 48
第六章 发电厂配电装置设计 49
6.1布置原则 49
6.2布置型式 49
6.3配电装置的选择和校验 50
第七章 过压保护和接地 52
7.1电气设备绝缘配合原则 52
7.2过电压保护方式 52
7.2.1过电压 52
7.2.2 避雷针、避雷线、避雷针的选择 52
7.3接地系统 53
第八章 继保配置规划 55
8.1 继电保护配置 55
8.2 电站综合自动化 55
8.3 测量系统 57
8.4 同期装置 57
8.5 信号系统设置 57
8.6 直流系统设置 58
第九章 课程设计总结与心得体会 59
附录 60
参考文献 61

发电厂电气部分课程设计
摘 要：电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再通过由变压器、电力线路的等变换、输送、分配电能设备所组成的电力网络将电能供应到各负荷中心，供给用户使用。电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。电气一次部分主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身投资的大小、运行的灵活性、经济以及供电的可靠性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。随着社会的进步和经济的发展，电能的使用已经渗透到社会、经济、生活的各个领域。本文是对装设有2台8MW水轮机组的中性水电站电气一次部分的初步设计，主要完成了电气主接线的设计，其中包括电气主接线的形式的比较、选择及确定；主变压器容量计算、台数和型号的选择；短路电流计算和高压电气设备的选择与校验。
关键词：发电厂；变压器；电力系统；电气设备

Abstract: electric power system is by power generation, substation, transmission, distribution and utilization of electric energy production and consumption system. Function of it is the nature of primary energy by generating power plant is converted into electrical energy, again by the transformer, power line transformation, transmission, distribution, electric power equipment such as electric power network power supply to the load center, supply users. The main electrical wiring is the first part of power plant and substation electrical design, is also constitute an important part of the power system. A part of the main electrical wiring to determine the overall power system and power plant, the size of the substation itself investment, operation flexibility, economy and closely related to the reliability of power supply, and the selection of electrical equipment, power distribution device, relay protection and control mode has a great influence. With social progress and economic development, the use of electrical energy has penetrated into every field of society, economy, life. This article is to hold 2 8 mw turbines of neutral hydropower station, the electrical part of the preliminary design, mainly completed the main electrical wiring design, including the main electrical wiring in the form of the comparison, selection and determination of; The main transformer capacity calculation, the Numbers and types of choice; Short circuit current calculation and high voltage electrical equipment selection and calibration.

Key words: power plant; Transformer; Power system; Electrical equipment

第一章 概述
1.1 课程设计目的
本次课程设计是发电厂电气部分的相关设计。此次设计涉及到了发电厂电气部分、电力系统等多方面学科的综合应用，是对之前所学知识的一次大综合设计。电气主接线代表了发电厂或变电站电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，其直接影响发电厂或变电站运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟订有决定性的关系。
对电气主接线的基本要求包括可靠性、灵活性和经济性三个方面，本次设计根据相关参考书目的规定，结合设计任务的要求拟订2-3个可行的主接线方案，进行技术和经济比较，得出最佳接线方案。
1.2 设计原始资料
1. 待设计发电厂类型：水力发电厂；
2. 发电厂一次设计并建成，计划安装2×8MW的水力发电机组，利用小时数5000小时/年。
3. 待设计发电厂接入系统电压等级为110kV，距系统110kV发电厂24.5km；出线回路数为1回；
4. 电力系统的总装机容量为650MW、归算后的电抗标幺值为0.3，基准容量Sj=100MVA；
5. 低压负荷：厂用负荷（厂用电率）6%；
6. 高压负荷：110kV电压级，出线1回，最大输送容量60MW，cosφ=0.8；
7. 环境条件：海拔＜800m;地震烈度＜Ⅵ级；相对湿度75.85%；平均风速1.50m/s；最高气温40.4℃；最低气温-7℃；年平均温度16.2℃；极端最低气温-6.2℃；年均降水量1200mm；年均日照14387h；其他条件不限。
1.3 设计原则
电气主接线是水电站由高压电气设备通过连线组成的接收和分配电能的电路。电气主接线根据水电站在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足运行可靠、简单灵活、操作方便、易于维护检修、利于远方监控和节约投资等要求。 
在电气主接线设计时，综合考虑以下方面：
(1)保证必要的供电可靠性和电能质量
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，必须满足必要的供电可靠性。 
(2)具有经济性
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。
(3)具有一定的灵活性和方便性，并能适应远方监控的要求。
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。
(4)具有发展和扩建的可能性
随着经济的发展，已投产的水电站可能需要扩大机组容量，从主变压器的容量、数量到馈电线路数均有扩建的可能，有的甚至需要升压，所以在设计主接线时应留有发展余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到分期过渡接线的可能和施工的方便。

第二章 方案设计
2.1 原始资料分析
本次设计是小型水电厂，其计划安装2×8MW的水利发电机组，利用小时数5000小时/年。
给当方案建成之后，给装机容量为600MVA的系统供电，其所占容量为系统容量的3%。并未达到15%，说明该电厂在主系统中并不十分重要，因此优先考虑其经济性和灵活性。
利用小时数为5000小时/年，根据承担基荷为主的发电厂，设备利用率高，一般年利用小时数在5000h以上；承担腰荷的发电厂，设备利用小时数应在3000～5000h；承担峰荷的发电厂，设备利用小时数在3000h以下的规律，可以知道该水电厂主要承担腰荷的供电。[2]
因此本次设计的重点是：水电厂高低两级电压电气主接线的拟订以及水电厂机端10.5 KV电压配电装置、110KV高压配电装置、厂用电配电装置等设备的选择。难点是：对电厂整个电气主接线的短路电流计算及各种电器的继电保护配置。
2.2 发电厂接线方案比较
2.2.1 主接线方案拟定
本次是2台8MW机组并列运行，在对设计原始资料分析的基础上，结合对电力系统电气主接线的可靠性、经济性及灵活性等基本要求综合考虑，在满足技术、经济政策的前提下，本次设计力争使其成为技术先进，发电可靠、经济合理的主接线方案。
可靠发电是本设计水电厂应该考虑的首要问题，兼顾到经济性和水电厂升压站场地狭窄等问题，设计主接线应保证其丰期满发，不积压发电能力。主接线方案从以下几个方面考虑：
1、线路、断路器、主变或母线故障或检修时，对机组的影响，对发电机出力的影响。
2、本水电厂有无全厂停电的可能性。
3、在满足技术要求的前提下，尽可能考虑投资省、占地面积小，电能损失小和年运行费用少。
经过资料查询，决定采用发电机型号如表2.1所示
表2.1 发电机型号
发电机型号
台数
额定容量
额定电压
额定功率因数
电抗标么值
SF8000-10/2600
2
8MW
10.5KV
0.8
0.2
因此初步拟定单元接线、扩大单元接线、单母线接线三种接线方式进行讨论。

方案Ⅰ：单元接线：采用两台12.5MVA主变压器经过10.5KV升压到110KV分别走单独的线路给系统供电，直接从变压器端引出线接厂用电变压器，接线方式如图2.1所示。

图2.1 方案Ⅰ单元接线
方案Ⅱ：扩大单元接线：两台发电机并列运行，通过一台25MVA的主变压器经过10.5KV升压到110KV给系统供电，直接从变压器端引出线接厂用电变压器，接线方式如图2.2所示。

图2.2 方案Ⅱ扩大单元接线
方案Ⅲ：单母线接线：两台发电机出口侧引接母线，从母线上引接厂用变压器，接线方式如图2.3所示。

图2.3方案Ⅲ单母线接线

2.2.2各方案比较
名称
优点
缺点
适用范围
单母线接线
1. 运行操作方便，不易误操作。2.母线便于向两端延伸，有利于扩建，便于采用成套设备。
1.灵活性较差。2.不利于设备检修3.可靠性偏差，母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就是要造成全厂长期停电。
一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂
单元接线
1.发电机与主变压器容量相同，同时工作，在发电机与主变压器之间可不装设断路器2.故障范围最小，运行可靠灵活
1.主变压器与高压断路器数量多，增加布置场地与设备的投资2.主变压器高压侧出线回路多，布置复杂，对简化高压侧接线不利
单机容量一般在100MW及以上机组，且台数在6台及以下者
扩大单元接线
1.运行维护方便，减少了主变压器台数及其相应的高压设备，缩小了布置场地，节省投资2.任一机组停机，不影响厂用电源供电，两台机组停机，仍可继续由系统主变压器倒送
1.主变压器故障或检修时，两台机组容量不能送出2.增大发电机电压短路容量
只要电力系统运行和水库调节性能允许，一般都可使用

方案Ⅲ利用单母线，直接从母线上引接厂用变压器，多出了一条母线，相应成本提高，而且该方法一般用在需要给地方负荷供电的情况下，但是此次设计是水电厂，没有地方负荷，采用这种方法会造成大大的浪费，因此不采用方案Ⅲ。
对方案Ⅰ和方案Ⅱ，进行主变选择后进行经济性比较来判断方案的优劣。本次经济性比较采用抵偿年限法，需求出综合总投资和年运行费用。
方案Ⅰ的主变压器容量选择为：
；
选择12.5MVA主变
通过查询资料得到变压器特性选择如表2.1所示
表2.1方案Ⅰ主变压器
变压器型号
台数
空载损耗kW
负载损耗kW
空载电流%
阻抗电压%
价格万元
附加费用a
SF10-12500/110
2
11.6
59.5
0.3
10.5
200
90

综合投资：
年运行费用 (设备折旧费U1 5.8%+设备维修费U2 4.2%)：

年损耗：

每度电为0.5元，则每年总运行费用为：
方案Ⅱ的主变压器容量选择为：
；
选择25主变
通过查询资料得到变压器特性选择如表2.2示
表2.2方案Ⅱ主变压器
变压器型号
台数
空载损耗kW
负载损耗kW
空载电流%
阻抗电压%
价格万元
附加费用a
SF10-25000/110
1
19.6
104.6
0.3
10.5
300
90

综合投资：
年运行费用：
年损耗：
每度电为0.5元，则每年总运行费用为：
可知 ，，因此采用方案Ⅱ经济性更好。采用方案Ⅱ，即扩大单元接线。
2.3 主变的选择
2.3.1相数的选择
主变采用三相或单相，主要考虑变压器的可靠性要求及运输条件等因素。根据设计手册有关规定，当运输条件不受限制时，在330KV及以下的电厂及变电所均选用三相变压器，因为三相变压器比相同容量的单相变压器具有节省投资，占地面积小，运行过程损耗小的优点，同时本电厂的运输地理条件不受限制，因而选用三相变压器。
2.3.2 绕组数量的选择
结合本厂实际，本水电厂只有两个电压等级，故选择双绕组变压器。
2.3.3连接方式的选择
绕组连接方式选择：我国110KV及以上的电压，变压器绕组都采取Y连接，35KV以下电压，变压器绕组都采取△连接。结合本电厂实际，因而主变压器接线方式采用Y/△连接。
2.3.4普通型和自耦型选择
根据《电力工程电气设计手册》规定：“在220KV及以上的电压等级才宜优先考虑采用自耦变压器。自耦变压器一般作为联络变压器和连接两个直接接地系统。因此本水电厂选用普通型变压器。
2.3.5调压方式的选择
为了保证水电厂的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过变压器的分接开关切换，改变变压器高压绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无励磁调压，调压范围通常在±2×2.5%以内，应视具体情况决定。另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30%。但因为有载调压，变压器结构复杂，价格昂贵，只有在以下范围选用：
a、 接于出力大的水电厂的主变压器，特别是潮流方向不固定，且要求变压器二次电压维持在一定水平时。
b、 接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证供电质量，要求母线电压恒定时。
发电厂升压变压器一般选用无励磁调压变压器，因为可以通过调节发电机励磁电流来实现调节电压，因此本水电厂采用无励磁调压。
2.4各级电压中性点运行方式选择
运行经验表明，中性点运行方式的正确与否关系到电压等级、绝缘水平、通讯干扰、接地保护方式、运行的可靠性、系统接线等许多方面。目前，我国电力系统中普遍采用的中性点运行方式有中性点直接接地、中性点不接地和中性点经消弧线圈接地等方式。
随着电力网电压等级的升高，对绝缘的投资大大增加，为了降低设备造价，可以采用中性点直接接地系统。目前，我国对110KV及以上电力系统一般都采用中性点直接接地系统，其优点是：单相接地时，其中性点电位不变，非故障相对地电压不会升高，因此降低了绝缘投资。3～10KV电力网中，当单相接地电流小于30A时，采用中性点不接地运行方式。发电机中性点均采用非直接接地方式，本设计方案采用的是扩大单元接线，所以按规程应该采用经消弧线圈接地方式。
本电厂是小型水电厂，没有重型的电气设备，水轮发电机组辅助设备使用的电动机容量均不大，通常只设380V一个常用电压等级，有动力和照明共用的三相四线制系统供电，我国380V低压配电系统，广泛采用中性点直接接地的运行方式。
综上所述，110KV侧采用中性点直接接地方案，10.5KV侧采用不接地方案，厂用电采用直接接地方案，发电机中性点采用经消弧线圈接地方案。

第74页 共61页

第三章 短路电流的计算
3.1 短路形成的原因
电气设备载流部分绝缘的损坏是形成短路的主要原因。绝缘材料因时间太长而老化、操作过电压或雷击过电压、机械力损伤等，均可导致电气设备绝缘的损坏。此外，人员的不正确操作，如带负荷拉刀闸、未拆除接地线就送电等，也是造成短路的主要原因。还有暴风雪、冰雹以及地震等自然灾害和动物误碰等，也常常导致短路故障。
3.2 短路的危害
发生短路后，电力系统在运行中阻抗突然大为减小，使短路处及供电回路流过巨大的短路电流，同时，短路点的电压有可能降低为零，因此，短路故障给电力系统带来的后果是严重的，具体有以下几个方面：
（1） 巨大的短路电流会使电气设备产生巨大的电动力，可能使电气设备遭到破坏。
（2） 短路时电压的降低会破坏用电设备的正常运行，特别是使厂矿企业中大量使用的异步电动机转速下降甚至停转，给生产带来巨大损失。
（3） 巨大的短路短路电流会使电气设备急剧发热，可能导致电气设备损坏；短路处发生的电弧温度高达上万度，会烧坏设备甚至危及人身安全。
（4） 严重的短路还有可能危及电力系统的稳定运行，使发电机失去同步，导致电力系统解列，甚至引起系统崩溃，造成大面积停电。
（5） 当发生不对称短路时，还会产生零序电流及相应的磁场，使邻近的通信线路受到严重的电磁干扰，使通信不能正常进行。
3.3短路的类型
短路分为不对称短路和对称短路，对称短路即为三相短路，不对称短路又分为单相短路接地，两相短路，两相短路接地三种。
3.4短路电流计算的目的
在水电厂电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其目的是：
1. 在选择载流导体及电气设备时，为了保证设备在正常运行和短路情况下都能安全、可靠的工作，同时又节约资金，这就需对有关短路电流值进行动稳定、热稳定和开断能力的检验。
2. 为选择继电保护方式和进行整定计算提供依据。
3. 接地装置的设计，也需用短路电流。
3.5 短路电流的计算方法以及短路点的选取
本次设计短路电流计算运用运算曲线法，采用电路元件的标幺值进行。短路点的选取依据断路器的位置来确定，确定了3个短路点。本次课设计算了三相短路和单相短路可能出现最大短路电流的情况。3个短路点如下图所示：

图3-1

主要元器件参数如表3.1
表3.1 元器件参数
电气元件
参数
备注
发电机G1~G2

主变压器1B

线路
24.5 0.4

系统
650

本设计取基准功率，取电压基准为（各段平均额定电压），计算过程如下
发电机电抗：
变压器电抗：
线路电抗：
系统电抗：
计算系统短路电流有名值：
计算系统冲击短路电流：
计算系统短路电流最大有效值：
计算系统容量：
1.三相短路
1） K1短路时，电路等值变换如图：
→

图3-2 图3-3

发电机端基准电流：
系统端基准电流：
式中
发电机1的计算电抗：
发电机2的计算电抗：
系统侧的计算电抗：
通过查表法计算出0、0.2、4秒时刻各个系统赋予短路点的短路电流参数。
（1） 发电机G1供给在短路点处产生的短路电流:

（2） 发电机G2供给在短路点处产生的短路电流：

（3） 将系统看作无穷大电源，则系统供给在短路点处产生的短路电流:

2） K2短路时，电路等值变换如图：
→

图3-4 图3-5
发电机端基准电流：
系统端基准电流：
式中
发电机1的计算电抗：
发电机2的计算电抗：
通过查表法计算出0、0.2、4秒时刻各个系统赋予短路点的短路电流参数。
（1）发电机G1供给在短路点处产生的短路电流:

（2）发电机G2供给在短路点处产生的短路电流：

（3）将系统看作无穷大电源，则系统供给在短路点处产生的短路电流:

3）K3短路时，电路等值变换如图：
→

图3-6 图3-7

发电机端基准电流：
系统端基准电流：
式中
发电机1的计算电抗：
发电机2的计算电抗：
通过查表法计算出0、0.2、4秒时刻各个系统赋予短路点的短路电流参数。
（1）发电机G1供给在短路点处产生的短路电流:

（2）发电机G2供给在短路点处产生的短路电流：

（3）将系统看作无穷大电源，则系统供给在短路点处产生的短路电流:

2.单相短路
负序网络参数：

，
零序网络参数：

，

图3-7 负序短路点网络 图3-8 零序短路点网络

(1) 在K1点短路：
负序网络参数：

图3-9 负序短路电路 图3-10 零序短路电路

所以

将做星网变换，得

图3-11
，查表可得
所以

(2) 在K2点短路：

图3-12 负序短路电路 图3-13零序短路电路

所以，
将做星网变换，得

，查表可得
所以

图3-14

(1) 在K3点短路：

图3-15 负序短路电路 图3-16 零序短路电路

所以
将做星网变换，得

图3-18
查表可得
所以

由上述计算可知，三相短路电流大于单相短路电流，短路电流表格以三相其中三相短路为准。

第四章 厂用电设计
4.1 厂用电负荷
一般水电厂的主要厂用负荷有以下两大类
（1） 机组自用电
主要包括有：压油装置油泵、机组轴承润滑系统用泵、水内冷水系统用泵、水轮机盖顶排水泵、漏油泵、主变压器冷却器、机组技术供水泵、蝶阀压油装置油泵和励磁系统可控硅冷却风扇等。
（2） 全厂公用电
主要包括有：充电装置、变电厂用电、水泵装置、压气系统、油系统、起重机和闸门启闭设备、电热和照明、坝区及引水建筑物以及其他负荷。
4.2 厂用电电压等级
本电厂是小型水电厂，没有重型的电气设备，水轮发电机组辅助设备使用的电动机容量均不大。在我国，一般的小水电厂的厂用电电压等级通常只设380V一个电压等级，由动力和照明共用的三相四线制系统供电。
4.3 厂用变压器的选择
4.3.1相数的选择
厂变采用三相或单相，主要考虑变压器的可靠性要求及运输条件等因素。三相变压器比相同容量的单项变压器具有节省投资，占地面积小，运行过程损耗小的有点，因此选用三相变压器。
4.3.2绕组数量的选择
结合本电厂实际，本水电厂的厂用电电压等级只设380V一个电压等级，即将10KV的发电机端电压直接变为380V，故选择双绕组变压器。
4.3.3联结组别的选择
我国的配电变压器有Yyn0和Dyn11两种常见的联结组别。但Dyn11比Yyn0性能更优越。因此宜选用Dyn11.
4.3.4厂用变容量的计算
电厂的厂用电率为6%，则厂用电容量为
因此选一台1的配电变压器。

厂用变压器参数
变压器型号
台数
空载电流%
阻抗电压%
S9-1000/10
1
0.9
4

4.4 厂用电源及接线方式
水电厂的厂用电源必须供电可靠，且能满足各种工作状态的需求，除应具有正常的工作电源之外，还应设置备用电源、启动电源和事故保安电源。
4.4.1 工作电源
通常，水电厂的工作电源至少应该两个。本电厂主接线设计的是扩大单元接线，厂用电接线位置已在主接线示意图中标出，从发电机端取得，有一个工作电源，若是两台机组停机可以从系统倒送电回电厂。这种接线方式，供电可靠、操作方便、调度方便、投资和运行费用都比较省，常被广泛采用。
4.4.2 备用电源和启动电源
厂用备用电源用于工作电源因事故或检修而失电时代替工作电源，起后备作用。
此次备用电源为暗备用。
4.4.3 事故保安电源
在一般的水电厂中，不设置事故保安电源，只有在一些特备重要的大型水电厂，200MW及以上的大容量机组，当厂用工作电源和备用电源都消失时，为确保在严重事故状态下能安全停机，事故消除后能及时恢复供电，应设置事故保安电源，以确保事故保安负荷，如润滑油泵、密封油泵热工仪表及自动装置、盘车装置、顶轴油泵、事故照明负荷和计算机等设施的连续供电。
4.5 厂用电接线方式
单母线分段接线

4.6 厂用电短路计算
短路点的选取依据断路器的位置来确定，确定了2个短路点。如下图所示：

图4—1
(1)在K4点短路：

图4-2

系统的电流标幺值：

发电机计算电抗：

（2）在K5点短路:

图4-3
星网变换：

系统：
发电机计算电抗：

（3）在K6点短路:
图4-4
电动机计算电抗：

（4）在K7点短路:
D
D
D
D
D
D
G
G
S

图4-5

4.7厂用电动机的自启动校验
4.7.1电动机的自启动的概念和必要性
当厂用母线电压降低较多或突然消失时，由其供电的厂用电动机转速就会下降，甚至完全停止。电动机转速明显下降的过程称为惰行。当故障排除或备用电源自动投入（约需0.5~1.5s）后，仍然连于电源上处于惰行状态的电动机又会自动加速，恢复到稳态运行，这一过程称为电动机的自启动。
若同一段厂用母线上的一组电动机同时参加自启动，总的自启动电流会很大，在其通过的厂用变压器（或电抗器）及线路上将产生较大的电压降，使电动机机端电压低于额定电压，电磁转矩小与拖动机械的组转矩而启动不了，或略大于阻转矩而使启动时间拖得过长，导致电动机严重发热，损害其绝缘和寿命甚至使电动机烧毁。因此，设计厂用电系统时必须进行电动机自启动校验。
4.7.2电动机自启动时母线电压的校验
选择4台给水泵及循环水泵电动机的电抗标幺值为 ：，
厂用低压变压器的电抗标幺值：
厂用电动机额定效率和功率因数：；
厂用电动机平均启动电流倍数；
厂用电动机低压母线上自启动总容量：P=500KW；
根据公式
查教材表6-7可得，符合条件，可以顺利启动。

第五章 导体、电气设备选择及校验
5.1选择电气一次设备遵循的条件
电器和导体的选择设计，同样必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。
一般原则：
1. 应力求技术先进、安全使用、经济合理；
2. 应满足正常运行，检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；
3. 应按当地环境条件校核；
4. 应与整个工程的建设标准协调一致；
5. 选择的导体品种不宜太多；
5.2 导线的选择及校验
导体截面可按长期发热允许电流或经济电流密度选择，一般按长期发热允许电流选择，对于年负荷利用小时数较大，传输容量较大，长度在 20 米以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。
导体的选择内容包括：1.确定导体的材料、和截面积、布置方式；2.选择导线的横截面积；3.校验导体的动稳定和热稳定；4.对重要的和大电流的母线，校验其共振频率；5.对于110kV及以上的导线还应校验能否发生电晕。
5.2.1发电机侧导体选择
根据设计经验，一般10KV及以下的高压线路和低压动力线路，通常按发热条件来选择，对长距离大电流线路和35KV及以上的高压线路，则按经济电流密度确定经济截面。
（1）发电厂引出线到汇流点间的连接导线选择50mm×5mmLMY型母线。
母线的校验
1. 50mm×5mmLMY型母线的允许载流量为：
热稳定系数：
经查表[4]，
发电机回路最大持续工作电流：

发电机回路最大持续工作电流小于母线的允许载流量。
2.校验母线的动稳定度
发电机出口短路时流过母线的冲击短路电流来自于系统侧和另一发电机之和较大，经查表系统侧冲击电流为17.625KA，发电机侧短路冲击电流为8.164KA，总和为25.789KA。
母线的截面系数为

所以母线在三相短路时所受的计算应力为

而硬母线的允许应力为：，因此该母线的动稳定度满足要求。
3.校验母线的热稳定度
热稳定条件

式中： ——满足导体热稳定要求的最小截面积；
——导体本身的截面积。
通过之前计算的短路电流，取短路电路的切断时间为，短路的非周期非量热效应可以忽略，因此：
导体温度
经查表[5] ，C=87，K=1.01
最小导体截面积：
满足热稳定条件。
（2）发电机引出线汇流点到变压器低压侧间的连接导体选择80mm×8mmLMY型母线。
母线的校验
1.热稳定系数：
经查表，
发电机引出线汇流点到变压器低压侧间的母线最大持续工作电流：

发电机回路最大持续工作电流小于母线的允许载流量。
2.校验母线的动稳定度
发电机出口短路时流过母线的冲击短路电流来自于系统侧较大，经查表系统侧冲击电流为17.625KA。

所以母线在三相短路时所受的计算应力为

而硬母线的允许应力为：，因此该母线的动稳定度满足要求。
3. 校验母线的热稳定度
热稳定条件

式中： ——满足导体热稳定要求的最小截面积；
——导体本身的截面积。
通过之前计算的短路电流，取短路电路的切断时间为，短路的非周期非量热效应可以忽略，因此：
导体温度：经查表，C=87，K=1.04
最小导体截面积：
满足热稳定条件。
5.2.2主变到系统导体选择
由于连接到系统要经过长的线路，因此输电导体选用架空线。校验短路点选取k3、k4中短路电流最大的值。,
K3侧短路电流最大，因此选择k3侧的