發(fā)電廠課程設計大型水電廠電氣設計

1、發(fā)電廠電氣部分 課程設計任務書題 目大型水電廠電氣設計學生姓名學號專業(yè)班級設計內容與要求1. 課程設計的任務要求 （1）分析原始資料 （2）設計主接線 （3）計算短路電流 （4）電氣設備選擇2. 設計任務內容（1）裝機容量5300mw（2）發(fā)電機額定電壓18kv， 75， 0.2 (3) 3246小時（4）主變壓器，電抗標么值0.14（5）繼電保護：主保護0.06s，后備保護2s（6）廠用電：無高壓廠用電設備(7) 年最高溫度35，海拔1000m，地震烈度5級.土壤電阻率600.m，無特殊環(huán)境條件。（8）以4回330kv，90240 km架空線路接入樞紐變電所，系統(tǒng)容量按無窮大考慮，系統(tǒng)歸算至

2、水電廠母線最小電抗標么值0.1285（1000mva，已計入十年發(fā)展）。起止時間2011 年 6 月22日 至 2011 年 6 月 30日指導教師簽名年 月 日系（教研室）主任簽名年 月 日學生簽名年 月 日 目錄1.前言（1）2.原始資料分析（2）3.主接線方案的確定（2）4.主變壓器的確定 （5）5.短路電流計算 （5）6.電氣設備選擇 （6）7.設計總結 （7）8.參考文獻 （8）附錄a（9）附錄b（10）附錄c（12）一 前言（一）設計任務的內容（1）裝機容量5300mw（2）發(fā)電機額定電壓18kv， ， 0.2（3）3246小時（4）主變壓器，電抗標么值0.14（5）繼電保護：主保

3、護0.06s，后備保護2s（6）廠用電：無高壓廠用電設備（7）年最高溫度35，海拔1000m，地震烈度5級.土壤電阻率600.m，無特殊環(huán)境條件（8）以4回330kv，90240 km架空線路接入樞紐變電所，系統(tǒng)容量按無窮大考慮，系統(tǒng)歸算至水電廠母線最小電抗標么值0.1285（1000mva，已計入十年發(fā)展） （二）設計目的 發(fā)電廠電氣部分課程設計是在學習電力系統(tǒng)基礎課程后的一次綜合性訓練，通過課程設計的實踐達到： （1）鞏固“發(fā)電廠電氣部分”、“電力系統(tǒng)分析”等課程的理論知識。 （2）熟悉國家能源開發(fā)策略和有關的技術規(guī)范、規(guī)定、導則等。 （3）掌握發(fā)電廠（或變電所）電氣部分設計的基本方法和內

4、容。 （4）學習工程設計說明書的撰寫。 （5）培養(yǎng)學生獨立分析問題、解決問題的工作能力和實際工程設計的基本技能。（三）設計原則 電氣主接線的設計是發(fā)電廠或變電站電氣電氣設計的主體。電氣主接線設計的基本原則是以設計任務要求為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設的方針、政策、技術規(guī)定、標準為準繩，結合工程實際情況，以保證供電可靠、調度靈活、滿足各項技術要求的前提下，兼顧運行、維護方便、盡可能的節(jié)省投資，就近取材。力爭設備原件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。（四）任務要求（1）分析原始資料（2）設計主接線（3）計算短路電流（4）電氣設備選擇（五）設計要求可靠性、靈活性、經(jīng)濟性二、原始

5、資料分析 1、本工程情況：設計電廠為大型水電廠，裝機容量5300mw，3246小時，發(fā)電機額定電壓15.75kv， 75， 0.2。2、電力系統(tǒng)情況：系統(tǒng)容量按無窮大考慮，系統(tǒng)歸算至水電廠母線最小電抗標么值0.1285（1000mva，已計入十年發(fā)展）。 發(fā)電機出口處主保護時間0.06s，后備保護2s。3、負荷情況：以4回330kv，90240 km架空線路接入樞紐變電所，每回路按375kw設計。無高壓廠用電設備。4、環(huán)境情況：年最高溫度35，海拔1000m，地震烈度5級，土壤電阻率600.m，無特殊環(huán)境條件。三、主接線方案確定1、主接線方案擬定：根據(jù)原始資料分析，擬定了兩種主接線方案。方案一

6、：該接線5臺300發(fā)電機組以發(fā)電機變壓器單元接線直接把電能送至電力系統(tǒng)，側為三串二分之三斷路器和一串三分之四斷路器，且采用交叉式接線，以實現(xiàn)條電源進線和條出現(xiàn)配對成串。（如圖1）方案二：該接線5臺300發(fā)電機組以發(fā)電機變壓器單元接線直接把電能送至電力系統(tǒng)，其中一個使用發(fā)電機雙繞組變壓器擴大電源接線，其他三個使用發(fā)電機雙繞組單元接線。（如圖2）、主接線確定：通過比較兩種方案的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性選擇最佳方案。方案一 方案二可靠性由于主變壓器與330kv配電裝置之間采用了電纜，三串一臺半斷路器接線中同名元件可以方便地采用交叉布置，可以減少特殊運行方式下的事故擴大，不僅沒有帶來增加間隔布置的困難，

7、反而增強了可靠性。這種接線方式下任一機組停機都不影響自用電的供給，但當變壓器發(fā)生故障或檢修時，該單元的所有發(fā)電機的電能都不能送出，同時，這種擴大單元接線中擴大單元的容量受到限制。 靈活性這種方式在檢修母線或回路斷路器時不必用隔離開關進行大量的倒閘操作，而且調度和擴建也很方便。在發(fā)電機各個出口處還設有斷路器，給運行帶來了極大地靈活性。接線簡單，開關設備少，操作簡單，可實現(xiàn)集中控制，不需要設置獨立的網(wǎng)控室，使運行管理比較靈活方便 經(jīng)濟性由于使用斷路器和隔離開關等設備比較多，配電裝置比較復雜，占地面積比較大，繼電保護裝置也較復雜，所以投資比較大。減少了主變壓器和主變高壓側的斷路器的數(shù)量，減少了高壓側

8、連線回路數(shù)，從而簡化了高壓側接線，節(jié)省了投資和場地。擴大單元也可以節(jié)省母線，避免額定電流或短路電流過大，使得選擇出口斷路器時受到制造條件或價格過高等原因帶來的困難。四、主變壓器確定1、主變壓器臺數(shù)：根據(jù)方案一，該發(fā)電站裝設5臺雙繞組變壓器，以保證供電可靠性。2、主變壓器容量：主變壓器容量應根據(jù)510年的規(guī)劃進行選擇，并應考慮正常運行和是事故時的負荷能力。每臺變壓器容量一般按下式選擇：（mva）根據(jù)原始資料分析，查330kv系統(tǒng)雙繞組變壓器技術數(shù)據(jù)為表，選擇型號為：ssp360000330的雙繞組變壓器作為主變壓器。具體參數(shù)如下表：型號額定容量比電壓比空載損耗短路損耗阻抗電壓（）連接組標號ssp

9、360000330360360 mva36318kv177kw1967kw15.612五、短路電流計算（一）短路電流計算的目的1、電氣主接線的比選。2、確定中性點的接地方式。3、計算軟導線的短路搖擺。4、計算軟導線的短路搖擺。5、確定分裂導線間隔棒的間距。6、驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓。7、選擇繼電保護裝置和進行整定計算。（二）短路電流計算的條件1、基本假設（1）正常工作時，三項系統(tǒng)對稱運行。（2）所有電流的電動式相位相同。（3）電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行。（4）短路發(fā)生在短路電流為最大的瞬間。（5）不考慮短路店的衰減時間常熟和低壓網(wǎng)絡的短路電流外，遠見的電阻略去不計。（6）不

10、考慮短路點的電流阻抗和變壓器的勵磁電流。（7）元件的技術參數(shù)均取額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調整范圍。（8）輸電線路的電容略去不計。2、一般規(guī)定（1）驗算道義和各種電器設備的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定以及電器開斷電流的短路電流，及其未來的發(fā)展計劃。（2）選擇導體和短路電流，在網(wǎng)絡中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流影響。（3）選擇導線和電器時，對不帶電抗回路的計算短路點，應選擇在正常接線方式時短路電流最大地點。（4）導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和以及電器的開斷電流，一般按三相短路計算。（三）短路電流的計算方法對應系統(tǒng)最大運行方式，按無限大容量系統(tǒng)，進行相關短路點的三相短路電流計算，求

11、i、i、ish、ish值。 i 三相短路電流；ish 三相短路沖擊電流，用來交驗電器設備和母線的動穩(wěn)定；ish 三相短路全電流最大有效值，用來校驗電器和載流導體的熱穩(wěn)定；sk 三相短路容量，用來校驗斷路器和遮斷容量和判斷容量是否超過規(guī)定值，作為選擇 限流電抗器的依據(jù)。（四）、短路電流計算結果：（過程見附錄b） 短路點d1d2次暫態(tài)電流i (ka)4.872ka4.825ka穩(wěn)態(tài)短路電流i (ka)4.872ka4.825ka短路容量sk (mva)2785mva2758mva六、電氣設備選擇電氣設備選擇的原則：1、應滿足正常運行，檢修，短路和過電壓情況的要求，并考慮遠景發(fā)展；2、應按當?shù)丨h(huán)境條

12、件校驗；3、應力求技術先進和經(jīng)濟合理；根據(jù)各電壓等級和相應的短路電流計算結果，選擇相應的電氣設備。列表如下（具體選擇及校驗過程見附錄c）：330kv側主要電氣設備選擇結果表 設備名稱型號主要參數(shù)設備數(shù)量斷路器kw43301500熱穩(wěn)定電流: 35ka（5s）; 額定開斷電流: 26.335ka; 固有分閘時間: 0.04s 13臺隔離開關gw7330動穩(wěn)定電流:55ka熱穩(wěn)定電流:21ka（5s） 35個母線導體導體尺寸hb(mmmm)= 638單條豎直(a):1085akf=1.03 2條18kv側主要電氣設備選擇結果表設備名稱型號主要參數(shù)設備數(shù)量斷路器sn520g額定斷開容量:3000mw

13、a; 額定斷開電流:87ka；熱穩(wěn)定電流：120ka（5s） ；固有分閘時間：0.15s； 5臺隔離開關gn1020t動穩(wěn)定電流：300ka；熱穩(wěn)定電流：100ka（5s） 10個七、設計總結 本次課程設計主要是對大型水電廠電氣部分的一次設備進行設計。主要包括電氣主接線的設計、主變壓器的選擇、短路電流計算和電氣設備的選擇。在這次課程設計的過程中，我和同組的幾個同學一起查閱了相關資料，對課程設計的題目、要求和具體內容等作了討論，并協(xié)力完成了此次設計。通過本次設計，我鞏固了所學的基本理論、專業(yè)知識，并綜合運用所學知識來解決實際的工程問題，學習了工程設計的基本技能和基本方法。采用的電氣主接線具有供電

14、可靠、調度靈活、運行檢修方便且具有經(jīng)濟性等特點。選擇的電氣設備能夠提高運行的可靠性，節(jié)約運行成本。但由于經(jīng)驗不足，且設計時間較短，致使有些方面可能考慮不太全面，有待進一步改進。我深得做課程設計同時也是對課本知識的鞏固和加強，但由于課本上的知識太多，平時課間的學習太倉促并不能很好的理解和運用各個元件的功能，有些知識考試也不太涉及，所以在這次課程設計的過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對其在電路中的使用有了更多的認識。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些元器件的功能，平時看課本，這次看了，下次就忘了，通過動手實踐讓我們對各個元器

15、件認識更近了一步。認識來源于實踐，實踐是認識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標準。所以這次課程設計對我們的作用是非常大的。這次課程設計使我們懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力，才能真正為社會服務。在設計的過程中可以說是困難重重，這畢竟是第一次做的，難免會遇到各種各樣的問題，同時在設計的工程中也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學的知識理解得不夠深刻，掌握的不夠牢固。八、參考文獻1、電力工程設計手冊.西北大學電力設計院.中國電力出版社2、發(fā)電廠電氣部分（第四版）.熊信銀.

16、中國電力出版社3、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第三版）.李光琦. 中國電力出版社附錄a：完整主接線圖附錄b：短路電流計算選區(qū)基準容量為b1000mva，ub=uav（1）330kv側短路電流計算（如圖所示）： * 短路電流有名值：ka沖擊電流：ka短路容量：ka （2）18kv側短路電流計算（如圖所示）： 短路電流有名值：ka沖擊電流：ka短路容量：mva附錄c：設備選擇及校驗過程(一)選擇過程1、斷路器選擇（1）330kv側斷路器選擇：變壓器高壓側最大持續(xù)電流a，查330kv側高壓斷路器技術數(shù)據(jù)，選擇型號為kw43301500的斷路器。技術參數(shù)如下表：型號unin額定開斷電流極限通過電流峰值熱穩(wěn)定電流

17、合閘時間固有分閘時間自動重合閘無電流時間kw43301500330kv1500a26.335ka90ka35ka（5s）0.15s0.04s0.25s（2）18kv側斷路器選擇：發(fā)電機出線端最大持續(xù)電流ka，查330kv側高壓斷路器技術數(shù)據(jù)，選擇型號為sn520g的斷路器。技術參數(shù)如下表：型號unin額定斷開容量 額定斷開電流熱穩(wěn)定電流合閘時間固有分閘時間極限返回電流sn520g20kv12000a300087ka120ka（5s）0.65s0.15s173ka2、隔離開關選擇（1）330kv側隔離開關選擇：查330kv側高壓隔離開關技術數(shù)據(jù)，選擇型號為gw7330的隔離開關。技術參數(shù)如下表：

18、型號unin動穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流gw7330330kv1000a55ka21ka（5s）（2）18kv側隔離開關選擇：查18kv側高壓隔離開關技術數(shù)據(jù)，選擇型號為gn1020t的隔離開關。技術參數(shù)如下表：型號unin動穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流gn1020t20kv13000ka300ka100ka（5s）3、母線選擇：配電裝置的匯流母線通常在正常方式運行下，傳輸容量不大，所以按長期允許電流來選擇。查有關資料選擇尺寸為hb=638mm的鋁導體，且采用單條豎直放置，相間距離a=0.7m,支柱絕緣子跨距l(xiāng)=1.2m。導體有關參數(shù)如下表：導體尺寸hb(mmmm) 單條豎直(a) kf 638 1085 1.

19、03 （二）校驗過程1、斷路器和隔離開關校驗（1）330kv側斷路器和隔離開關校驗：母線處最大持續(xù)工作電流為 imax=1.05sn(un)=600a短路熱穩(wěn)定計算時間為tk= tpr2+ tin+ ta=2s+0.03s+0.04s=2.07sq k = i2tk =4.87222.07=49.134(ka)2 s短路開斷時間tk=tpr1+ tin=0.06+0.04=0.1s0.1 s 故用i校驗inbr沖擊電流：ish1.8i12.403ka下表列出斷路器、隔離開關的有關參數(shù)，并對計算結果進行比較，可見所選kw43301500型斷路器gw7330型隔離開關滿足要求。斷路器、隔離開關選擇結果表計算數(shù)據(jù)kw43301500型斷路器gw7330型隔離開關un 330kvimax 600ai 4.872kaish 12.403kaq k 49.134(ka)2 sish 12.403kaun 330kvin 1500ainbr 26.335kaincl 90kait2t 3525=6125(ka)2 sies 90kaun 330kvin 1000a it2t 2125=2250(ka)2 sies 55ka（2）18kv側斷路器和隔離開關校驗：發(fā)電機出線端最大持續(xù)電流igmax=1.05sn(un)=11.547ka短路熱穩(wěn)定計算時間為t