中型水力发电厂电气部分初步设计.doc

1、1专 业 班 级 学生姓名 指导教师 课程设计任务书题 目 中型水力发电厂电气部分初步设计2学生姓名 贾海波 学号 201205080116 专业班级 电气 1201 班设计内容与要求1. 设计要求：（1） 分析原始资料（2） 设计主接线（3） 计算短路电流（4） 电气设备选择2.设计内容（1） 装机容量：装机六台，分别为：2*35MW 取额定电压 Un=10.5kv 4*15MW 取额定电压 Un=10.5kv（2） 机组年利用小时数；T=4000 小时（3） 气象条件：水电站所在区域，海拔1000m；本地区污染等级 2 级；地震裂度7 级；最高气温 36；最低温度-2.1；年平均温度在 1

2、8；最热月平均地下温度 20；年平均雷电日 T=56 日/年；其他条件不限；（4） 功率因数：cos= 0.8 ；（5） 接入系统电压等级：110KV（6） 110KV 输电距离：45KM（7） 接入系统容量和计算后电抗：S=2500MVA，X=0.3，Sj=100MWA;起止时间2015 年 6 月 18 日 至 2015 年 6 月 25 日指导教师签名 2015 年 月 日系（教研室）主任签名2015 年 月 日学生签名 2015 年 6 月 26 日目录31.前言 21.1.变电站设计原则（21.2.对电气主接线的基本要求） 21.3.主接线的设计依据 （31.4.设计题目31.5.设

3、计内容32.课程设计的任务要求 42.1.原始资料分析42.2.主接线方案的拟定52.3. 厂用电的设计（） 82.4.1.发电机的选择及参数（） 82.4.2.变压器的选择及参数（） 92.4.3.厂用变的选择及参数（）92.5.短路电流计算（）102.6.主要电气设备的选择（）112.7.配电装置的选择（）133.设计总结15参考文献 15附录 A（） 16附录 B（） 17附录 C（） 2241.前言变电所是接受电能、变换电压、分配电能的环节，是供配电系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电

4、机） ，变换（变压器，整流器，逆变器） ，输送和分配（电力传输线，配电网） ，消费（负荷） ；另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态，如同步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。1.1变电站设计原则1. 必须严格遵守国家的法律、法规、标准和规范，执行国家经济建设的方针、政策和基本建设程序，特别是应贯彻执行提高综合经济效益和促进技术进步的方针。2.必须从全局出发，按照负荷的等级、用电容量、工程特点和地区供电规划统筹规划，合理确

5、定整体设计方案。3.应做到供电可靠、保证人身和设备安全。要求供电电能质量合格、优质、技术先进和经济合理。设计应采用符合国家现行标准的效率高、能耗低、性能先进的设备。1.2.对电气主接线的基本要求 变电站的电气主接线应满足供电可靠、调度灵活、运行，检修方便且具有经济性和扩建的可能性等基本要求。1.供电可靠性：如何保证可靠地（不断地）向用户供给符合质量的电能是发电厂和变电站的首要任务，尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性。防止系统因为某设备出现故障而导致系统解裂，这是第一个基本要求。2.灵活性：其含义是电气主接线能适应各种运行方式（包括正常、事故和检修运行方式）并能方便地通过操作实现运行方式的变

6、换而且在基本一回路检修时，不影响其他回路继续运行，灵活性还应包括将来扩建的可能性。53.经济性：即在满足可靠性、灵活性、操作方便安全这三个基本要求的前提下，应力求投资节省、占地面积小、电能损失少、运行维护费用低、电器数量少、选用轻型电器是节约投资的重要措施。1.3.主接线的设计依据 1.负荷大小的重要性2.系统备用容量大小（1） 运行备用容量不宜少于8-10%，以适应负荷突变，机组检修和事故停运等情况的调频需要。（2） 装有两台及以上的变压器的变电所，当其中一台事故断开时，其余主变压器的容量应保证该变电所60%70%的全部负荷，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证负荷的一、二级负荷供电。1.

7、4.设计题目：中型水力发电厂电气部分初步设计1.5.设计内容1.建设规模水力发电厂，发电厂一次设计并建成，计划安装 235+415 MW 的水力发电机组，利用小时数 4000 小时/年。 2.系统连接情况（1）待设计发电厂接入系统电压等级为 110 kV， 发电厂距 110 kV 系统母线 45km； 出线回路数为 4 回； （2）电力系统的总装机容量为 2500 MVA、归算后的电抗标幺值为 0.3 ，基准容量 Sj=100MVA； （3）发电厂在电力系统中所处的地理位置、供电范围示意图如下所示。 63.负荷情况（1）低压负荷：厂用负荷（厂用电率） 1.1 %； （2） 高压负荷： 110

8、kV 电压级，出线 4 回，为 I 级负荷，最大输送容量 250 MW， cos = 0.8 ； 4.环境条件 海拔 1000m；本地区污秽等级 2 级；地震裂度 7 级 ；最高气温 36，最低温度2.1C；年平均温度 18C；最热月平均地下温度 20C；年平均雷电日 T=56 日/年；其他条件不限。 2.课程设计的任务要求 2.1.原始资料分析本设计水电站为中小型水力发电厂，其容量为 2*35+4*15MW，最大单机容量为 35MW，最小单机容量为 15MW，年利用小时数为 Tmax=4000 小时，从水电厂接入系统中容量来看，当电厂建成投产后，其装机容量占系统总容量的（2*35+4*15）

9、/0.8/（2500+（2*35+4*15）/0.8）=6.11%8%，说明该厂在未来电力系统中的地位并非十分重要，从而该厂主接线设计的重点应该在经济型和灵活性上。本次设计的重点：水电厂高低两级电压电气主接线的拟定和水电厂机端10.5KV 电压配电装置、110KV 高压配电装置、厂用电配电装置等设备。难点是：对电厂整个电气主接线的短路计算及各种电器的继电保护装置。72.2.主接线方案的拟定1.主接线方案需考虑问题（1）线路、断路器、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）主接线是否具有足够的灵活性，能适应各种运行方式的变化，且在检修事故状

10、态下操作方便，调度灵活，检修安全等。（4）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。 （5）是否适宜于实现自动化和实现无人值守。 通过对原始资料的分析，现将各电压等级可能的较佳方案列出，进而优化组 合，形成最佳可比方案。2.分析各电压等级（1）10.5KV 电压级：本设计水电厂装机共 6 台，其中 4 台单机容量为 15MW，2 台单机容量 35MW，除厂用电外无机端负荷。根据电力工程设计手册规定 ，发电机电压配电装置宜采用单母分段或双母分段接线，其原则是每段母线上发电机总容量或负荷为 24MW 及以上时，一般采用双母线分段接线，考虑到本设计水电厂发电机较

11、多，也可以考虑将 6 台发电机分别接成单元接线或扩大单元接线以减少断路器用量。（2）110KV 电压级：由前水电厂出线回路数和导线选择可知，本设计 110KV 出线 4 回，考虑到选用主变数量为 24 台，110KV 进出线最终为 68 回，考虑选用 110KV 母线接线形式为双母线分段接线。根据以上分析组合，本设计保留以下两种可能接线方案.8方案一：优点：（1）可靠性较高，无论检修母线或设备故障，全厂停电的概率很小。（2）运行方式灵活，调度灵活。（3）易于实现自动化。缺点：（1）设备较多。（2）主控室面积增大。方案二：9优点：（1）可靠性高，运行方式相对简单，调度灵活。（2）发电机侧接线简单

12、，主控室面积小，开关设备少，操作简便。（3）易于实现自动化和无人值守。（4）发电机侧无电压母线，使发电机和变压器低压侧短路时短路电流较小。缺点：运行方式过于简单。通过上述分析对方案一、二的综合比较见下表：序号可能的接线方案 方案一 方案二 备注可靠性可靠性较高，无论检修母线或设备故障，全厂停电的概 率很小。可靠性高，发电机侧无电压母线，使发电机和变压器低压侧短路时短路电流较小。灵活性运行方式灵活，调度灵活，易于实现自动化。运行方式相对简单，调度灵活。经济性主控室要求面积大，开关设备用量大。发电机侧接线简单，主控室面积小，开关设备少，操作简便。10经过分析，本设计水电厂电气主接线方案确定为方案二

13、。2.3 厂用电的设计一般有重要负荷的大型变电所，380220V 系统采用单母线分段接线，两台厂用变压器各接一段母线，正常运行情况下可分列运行，分段开关设有自动投入装置。每台厂用变压器应能担负本段负荷的正常供电，在另一台厂用变压器故障或检修停电时，工作着的厂用变压器还能担负另一段母线上的重要负荷，以保证正常运行。本设计厂用电分别接在 1#主变和 4#主变低压侧上，2 台主变互为备用，0.4KV 系统按单母线分段考虑。另外若水电厂周围有其他除本厂系统外的电源亦可考虑 从其他系统接入备用电源作为厂用电。厂用电接线图如下所示：2.4.1 发电机的选择及主要参数 根据设计题目所给的参数， 查相关设计手册和 参考资料， 本设计确定发电机 型式如下： 序号 发电机型号 台数 额定容量 （ MW） 额定电压 （KV） 额定功率因数cos 电抗 X （标幺值） 备注 1 TS550/79-28 4 15 10.5 0.8 0.204