水布垭电厂机组用电负荷核算及选型

王世怀，魏兴波，韦志鹏，李水先

(湖北清江水电开发有限责任公司，湖北 宜昌 443000)

水布垭电厂1、2号机组用电开关柜1P(7台)布置于电站发电机夹层(200.5 m)1、2号机组之间；3、4号机组用电开关柜2P(7台)布置在于3、4号机组之间。

由电厂在电网中承担的任务及水能利用特点所决定，机组每天开停机频繁，经常处于热备用状态，每天增减负荷多次。这就要求机组能在多种工况、宽广的负荷变化范围内稳定运行，最大限度地满足电网调度要求，故机组用电系统也应多种工况下可靠供电[1]。

水布垭电厂1、2号机组用电屏1P及3、4号机组用电屏2P均采用2台630 kVA变压器分别带Ⅰ段、Ⅱ段的运行方式，Ⅰ段和Ⅱ段使用母联开关连接[2]。为满足机组发电及检修需要，运行方式有分段运行和联络运行两种，其中正常运行方式为分段运行。

由于水布垭电厂机组扩修改造后，机组用电负荷发生改变，需对机组负荷按照改造后的情况进行重新核算。

1 机组用电核算

1.1 改造后基本负荷情况

以刚刚扩修改造后的3号机组为例，机组改造后的基本负荷情况如表1所示。

表1 基本负荷情况表

1.2 综合系数法计算机组用电最大负荷

用综合系数法进行机组用电负荷计算[3]，机组用电各个负荷的负荷特性如表2所示。

表2 负荷特性表

由综合系数法可以求得机组用电最大负荷：

Sjs=Kz∑Pz+Kg∑Pg

式中：Sjs为机组用电最大负荷，kVA；Kz为机组自用电综合系数(取值0.76)；∑Pz为所有同时参加最大负荷运行的机组自用电负荷额定功率总和，kW；Kg为全厂公用电的综合系数(取值0.77)；∑Pg为所有同时参加最大负荷运行的全厂公用电负荷额定功率总和，kW。

考虑机组用电屏两台机组同时并处于大负荷运行工况，机组用电最大负荷计算如下：

Sjs=0.76×(45+250+5.5+5.5+1+2+15×6+2×12+2.2×6)×2=663.02 kVA

1.3 负荷统计法计算不同工况下机组用电最大负荷

通过设备的铭牌参数，考虑在不同运行工况下求机组用电负荷，取其最大值[4]。

其中高压油泵和调速器油泵为经常断续运行设备，需考虑其同时率；加热器、除尘泵电机、制动变压器为不经常短时或连续运行设备，可按设备组合运行情况计算[5]。

1)单台机组开机过程负荷情况如表3所示。

表3 单台机组开机过程负荷情况表

2)单台机组满负荷运行时负荷情况如表4所示。

表4 单台机组满负荷运行负荷情况表

3)单台机组停机过程负荷情况如表5所示。

表5 单台机组停机过程负荷情况表

由于联络运行时2台机组同时停机的情况较少，但可能出现联络运行时1台机组停机的情况。因此可得当用电屏联络运行，单台变压器带1台机组满负荷运行，同时1台机组停机时机组用电负荷最大，依据负荷统计法计算的机组用电最大负荷为：

S=(513.05+873.41)×0.7×0.77×1.05=784.67 kVA

2 变压器及母排的选型

2.1 变压器选型

水布垭电厂1、2号机组用电屏1P及3、4号机组用电屏2P采用2台630 kVA变压器分别带Ⅰ段、Ⅱ段的运行方式，Ⅰ段和Ⅱ段使用母联开关连接。经上述机组用电核算，水布垭电厂现有变压器容量不能满足要求。仅能满足改造后的单台变压器带1台机组满负荷运行，无法满足机组改造后，单台变压器带2台机组满负荷联络运行的负荷用电需求。为保障机组扩修改造后安全稳定运行，需更换为容量更大的变压器。

依据NB/T 35044-2014《水力发电厂厂用电设计规程》，应在综合系数法机组用电最大负荷和考虑各种工况下机组用电最大负荷中取最大值，故应依据784.67 kVA容量对变压器进行选型。

依据上述计算结果推荐选用800 kVA变压器，经咨询变压器制造厂家，其SCB10-800系列产品变压器在温度为20℃下的铭牌如表6所示。

表6 SCB10-800/10变压器铭牌表

2.2 母排选型

对开关柜铜排载流量进行计算，当机组用电屏分段运行，且机组满发，额定电流为829.46 A。若两天机满发其中1台机组停机时，制动开关投入的用电屏额定电流为1 327.09 A。

当单台变压器带2台机组满负荷联络运行时，额定电流为

829.46×2=1 658.92 A

当单台变压器带1台机组满负荷、1台机组停机的联络运行时，额定电流为

829.46+1 327.09=2 156.55 A

经现场测量，机组用电屏分段运行且机组满发时，实际电流为578.5 A；若2台机满发其中1台机组停机时，制动开关投入的用电屏电流为1 662 A(机组制动变压器以额定电流计算)。经过实际电流与额定电流分别比较，最后综合选择铜排，可能更合理。

依据《工业与民用配电设计手册》查得型号为TMY：10×60×2的铜母排最大容许持续电流如表7所示。

表7 母排最大容许持续电流表

经红外测温检测，机组大发期间，母排温度稳定于40℃，以最大容许持续电流为1 985 A计算母排过载率为

(2 156.55-1 985)/1 985=8.64%

但由于机组制动变投运时间约为5～10 min，短时小幅过载可不作考虑。

经实际电流、额定电流与铜排最大容许持续电流比较，可选择母线铜排型号为TMY：3×(10×60×2)。

3 结 语

通过综合系数法和负荷统计法计算水布垭电厂扩修改造后的机组用电负荷，对原机组用电变压器容量不足进行了验证。依据NB/T 35044《水力发电厂厂用电设计规程》及《工业与民用配电设计手册》，推荐机组用电变压器型号为SCB10-800/10，推荐母排型号为TMY：3×(10×60×2)。