发电厂课程设计大型水电厂电气设计.doc

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1、发电厂电气部分 课程设计任务书题 目大型水电厂电气设计学生姓名学号专业班级设计内容与要求1. 课程设计的任务要求 （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. 设计任务内容（1）装机容量5300MW（2）发电机额定电压18kV， 75， 0.2 (3) 3246小时（4）主变压器，电抗标么值0.14（5）继电保护：主保护0.06s，后备保护2s（6）厂用电：无高压厂用电设备(7) 年最高温度35，海拔1000m，地震烈度5级.土壤电阻率600.m，无特殊环境条件。（8）以4回330kV，90240 km架空线路接入枢纽变电所，系统容量按无穷大考虑，系统归算至

2、水电厂母线最小电抗标么值0.1285（1000MVA，已计入十年发展）。起止时间2011 年 6 月22日 至 2011 年 6 月 30日指导教师签名年 月 日系（教研室）主任签名年 月 日学生签名年 月 日 目录1.前言（1）2.原始资料分析（2）3.主接线方案的确定（2）4.主变压器的确定 （5）5.短路电流计算 （5）6.电气设备选择 （6）7.设计总结 （7）8.参考文献 （8）附录A（9）附录B（10）附录C（12）一 前言（一）设计任务的内容（1）装机容量5300MW（2）发电机额定电压18kV， ， 0.2（3）3246小时（4）主变压器，电抗标么值0.14（5）继电保护：主保

3、护0.06s，后备保护2s（6）厂用电：无高压厂用电设备（7）年最高温度35，海拔1000m，地震烈度5级.土壤电阻率600.m，无特殊环境条件（8）以4回330kV，90240 km架空线路接入枢纽变电所，系统容量按无穷大考虑，系统归算至水电厂母线最小电抗标么值0.1285（1000MVA，已计入十年发展） （二）设计目的 发电厂电气部分课程设计是在学习电力系统基础课程后的一次综合性训练，通过课程设计的实践达到： （1）巩固“发电厂电气部分”、“电力系统分析”等课程的理论知识。 （2）熟悉国家能源开发策略和有关的技术规范、规定、导则等。 （3）掌握发电厂（或变电所）电气部分设计的基本方法和内

4、容。 （4）学习工程设计说明书的撰写。 （5）培养学生独立分析问题、解决问题的工作能力和实际工程设计的基本技能。（三）设计原则 电气主接线的设计是发电厂或变电站电气电气设计的主体。电气主接线设计的基本原则是以设计任务要求为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，以保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便、尽可能的节省投资，就近取材。力争设备原件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。（四）任务要求（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（五）设计要求可靠性、灵活性、经济性二、原始

5、资料分析 1、本工程情况：设计电厂为大型水电厂，装机容量5300MW，3246小时，发电机额定电压15.75kV， 75， 0.2。2、电力系统情况：系统容量按无穷大考虑，系统归算至水电厂母线最小电抗标么值0.1285（1000MVA，已计入十年发展）。 发电机出口处主保护时间0.06s，后备保护2s。3、负荷情况：以4回330kV，90240 km架空线路接入枢纽变电所，每回路按375KW设计。无高压厂用电设备。4、环境情况：年最高温度35，海拔1000m，地震烈度5级，土壤电阻率600.m，无特殊环境条件。三、主接线方案确定1、主接线方案拟定：根据原始资料分析，拟定了两种主接线方案。方案一

6、：该接线5台300发电机组以发电机变压器单元接线直接把电能送至电力系统，侧为三串二分之三断路器和一串三分之四断路器，且采用交叉式接线，以实现条电源进线和条出现配对成串。（如图1）方案二：该接线5台300发电机组以发电机变压器单元接线直接把电能送至电力系统，其中一个使用发电机双绕组变压器扩大电源接线，其他三个使用发电机双绕组单元接线。（如图2）、主接线确定：通过比较两种方案的可靠性、灵活性、经济性选择最佳方案。方案一 方案二可靠性由于主变压器与330KV配电装置之间采用了电缆，三串一台半断路器接线中同名元件可以方便地采用交叉布置，可以减少特殊运行方式下的事故扩大，不仅没有带来增加间隔布置的困难，

7、反而增强了可靠性。这种接线方式下任一机组停机都不影响自用电的供给，但当变压器发生故障或检修时，该单元的所有发电机的电能都不能送出，同时，这种扩大单元接线中扩大单元的容量受到限制。 灵活性这种方式在检修母线或回路断路器时不必用隔离开关进行大量的倒闸操作，而且调度和扩建也很方便。在发电机各个出口处还设有断路器，给运行带来了极大地灵活性。接线简单，开关设备少，操作简单，可实现集中控制，不需要设置独立的网控室，使运行管理比较灵活方便 经济性由于使用断路器和隔离开关等设备比较多，配电装置比较复杂，占地面积比较大，继电保护装置也较复杂，所以投资比较大。减少了主变压器和主变高压侧的断路器的数量，减少了高压侧

8、连线回路数，从而简化了高压侧接线，节省了投资和场地。扩大单元也可以节省母线，避免额定电流或短路电流过大，使得选择出口断路器时受到制造条件或价格过高等原因带来的困难。四、主变压器确定1、主变压器台数：根据方案一，该发电站装设5台双绕组变压器，以保证供电可靠性。2、主变压器容量：主变压器容量应根据510年的规划进行选择，并应考虑正常运行和是事故时的负荷能力。每台变压器容量一般按下式选择：（MVA）根据原始资料分析，查330KV系统双绕组变压器技术数据为表，选择型号为：SSP360000330的双绕组变压器作为主变压器。具体参数如下表：型号额定容量比电压比空载损耗短路损耗阻抗电压（）连接组标号SSP

9、360000330360360 MVA36318KV177KW1967KW15.612五、短路电流计算（一）短路电流计算的目的1、电气主接线的比选。2、确定中性点的接地方式。3、计算软导线的短路摇摆。4、计算软导线的短路摇摆。5、确定分裂导线间隔棒的间距。6、验算接地装置的接触电压和跨步电压。7、选择继电保护装置和进行整定计算。（二）短路电流计算的条件1、基本假设（1）正常工作时，三项系统对称运行。（2）所有电流的电动式相位相同。（3）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。（4）短路发生在短路电流为最大的瞬间。（5）不考虑短路店的衰减时间常熟和低压网络的短路电流外，远见的电阻略去不计。（6）不

10、考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流。（7）元件的技术参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围。（8）输电线路的电容略去不计。2、一般规定（1）验算道义和各种电器设备的动稳定，热稳定以及电器开断电流的短路电流，及其未来的发展计划。（2）选择导体和短路电流，在网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流影响。（3）选择导线和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大地点。（4）导体和电器的动稳定、热稳定和以及电器的开断电流，一般按三相短路计算。（三）短路电流的计算方法对应系统最大运行方式，按无限大容量系统，进行相关短路点的三相短路电流计算，求

11、I、I、ish、Ish值。 I 三相短路电流；ish 三相短路冲击电流，用来交验电器设备和母线的动稳定；Ish 三相短路全电流最大有效值，用来校验电器和载流导体的热稳定；Sk 三相短路容量，用来校验断路器和遮断容量和判断容量是否超过规定值，作为选择 限流电抗器的依据。（四）、短路电流计算结果：（过程见附录B） 短路点d1d2次暂态电流I (KA)4.872KA4.825KA稳态短路电流I (KA)4.872KA4.825KA短路容量SK (MVA)2785MVA2758MVA六、电气设备选择电气设备选择的原则：1、应满足正常运行，检修，短路和过电压情况的要求，并考虑远景发展；2、应按当地环境条

12、件校验；3、应力求技术先进和经济合理；根据各电压等级和相应的短路电流计算结果，选择相应的电气设备。列表如下（具体选择及校验过程见附录C）：330KV侧主要电气设备选择结果表 设备名称型号主要参数设备数量断路器KW43301500热稳定电流: 35KA（5S）; 额定开断电流: 26.335KA; 固有分闸时间: 0.04S 13台隔离开关GW7330动稳定电流:55KA热稳定电流:21KA（5S） 35个母线导体导体尺寸hb(mmmm)= 638单条竖直(A):1085AKf=1.03 2条18KV侧主要电气设备选择结果表设备名称型号主要参数设备数量断路器SN520G额定断开容量:3000MW

13、A; 额定断开电流:87KA；热稳定电流：120KA（5S） ；固有分闸时间：0.15S； 5台隔离开关GN1020T动稳定电流：300KA；热稳定电流：100KA（5S） 10个七、设计总结 本次课程设计主要是对大型水电厂电气部分的一次设备进行设计。主要包括电气主接线的设计、主变压器的选择、短路电流计算和电气设备的选择。在这次课程设计的过程中，我和同组的几个同学一起查阅了相关资料，对课程设计的题目、要求和具体内容等作了讨论，并协力完成了此次设计。通过本次设计，我巩固了所学的基本理论、专业知识，并综合运用所学知识来解决实际的工程问题，学习了工程设计的基本技能和基本方法。采用的电气主接线具有供电

14、可靠、调度灵活、运行检修方便且具有经济性等特点。选择的电气设备能够提高运行的可靠性，节约运行成本。但由于经验不足，且设计时间较短，致使有些方面可能考虑不太全面，有待进一步改进。我深得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，但由于课本上的知识太多，平时课间的学习太仓促并不能很好的理解和运用各个元件的功能，有些知识考试也不太涉及，所以在这次课程设计的过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对其在电路中的使用有了更多的认识。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些元器件的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元器

15、件认识更近了一步。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这次课程设计对我们的作用是非常大的。这次课程设计使我们懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力，才能真正为社会服务。在设计的过程中可以说是困难重重，这毕竟是第一次做的，难免会遇到各种各样的问题，同时在设计的工程中也发现了自己的不足之处，对以前所学的知识理解得不够深刻，掌握的不够牢固。八、参考文献1、电力工程设计手册.西北大学电力设计院.中国电力出版社2、发电厂电气部分（第四版）.熊信银.

16、中国电力出版社3、电力系统暂态分析（第三版）.李光琦. 中国电力出版社附录A：完整主接线图附录B：短路电流计算选区基准容量为B1000MVA，UB=Uav（1）330KV侧短路电流计算（如图所示）： * 短路电流有名值：kA冲击电流：kA短路容量：kA （2）18KV侧短路电流计算（如图所示）： 短路电流有名值：kA冲击电流：kA短路容量：MVA附录C：设备选择及校验过程(一)选择过程1、断路器选择（1）330KV侧断路器选择：变压器高压侧最大持续电流A，查330KV侧高压断路器技术数据，选择型号为KW43301500的断路器。技术参数如下表：型号UNIN额定开断电流极限通过电流峰值热稳定电流

17、合闸时间固有分闸时间自动重合闸无电流时间kw43301500330KV1500A26.335KA90KA35KA（5S）0.15S0.04S0.25S（2）18KV侧断路器选择：发电机出线端最大持续电流kA，查330KV侧高压断路器技术数据，选择型号为SN520G的断路器。技术参数如下表：型号UNIN额定断开容量 额定断开电流热稳定电流合闸时间固有分闸时间极限返回电流SN520G20KV12000A300087KA120KA（5S）0.65S0.15S173KA2、隔离开关选择（1）330KV侧隔离开关选择：查330KV侧高压隔离开关技术数据，选择型号为GW7330的隔离开关。技术参数如下表：

18、型号UNIN动稳定电流热稳定电流GW7330330KV1000A55KA21KA（5S）（2）18KV侧隔离开关选择：查18KV侧高压隔离开关技术数据，选择型号为GN1020T的隔离开关。技术参数如下表：型号UNIN动稳定电流热稳定电流GN1020T20KV13000KA300KA100KA（5S）3、母线选择：配电装置的汇流母线通常在正常方式运行下，传输容量不大，所以按长期允许电流来选择。查有关资料选择尺寸为hb=638mm的铝导体，且采用单条竖直放置，相间距离a=0.7m,支柱绝缘子跨距L=1.2m。导体有关参数如下表：导体尺寸hb(mmmm) 单条竖直(A) Kf 638 1085 1.

19、03 （二）校验过程1、断路器和隔离开关校验（1）330KV侧断路器和隔离开关校验：母线处最大持续工作电流为 Imax=1.05SN(UN)=600A短路热稳定计算时间为tk= tpr2+ tin+ ta=2s+0.03s+0.04s=2.07sQ k = I2tk =4.87222.07=49.134(KA)2 S短路开断时间tk=tpr1+ tin=0.06+0.04=0.1S0.1 s 故用I校验INbr冲击电流：ish1.8I12.403KA下表列出断路器、隔离开关的有关参数，并对计算结果进行比较，可见所选kw43301500型断路器GW7330型隔离开关满足要求。断路器、隔离开关选择

20、结果表计算数据kw43301500型断路器GW7330型隔离开关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侧断路器和隔离开关校验：发电机出线端最大持续电流Igmax=1.05SN(UN)=11.547KA短路热稳定计算时间为tk= tpr2+ tin+ ta=2s+0

21、.03s+0.15=2.18Q k = I2tk =4.825222.18=50.756(KA)2 S短路开断时间tk=tpr1+ tin=0.06+0.15=0.21 s0.1 s故用I校验INbr冲击电流：ish1.9I12.965KA下表列出断路器、隔离开关的有关参数，并对计算结果进行比较，可见所选SN520GX型断路器GN1020T型隔离开关关满足要求。 断路器、隔离开关选择结果表计算数据SN520GX型断路器GN1020T型隔离开关UN 18KVImax 11.547AI 4.8252KAish 12.965KAQ k 50.756(KA)2 Sish 12.965KAUN 20KV

22、IN 12.000kAINbr 87KAiNcl 300KAIt2t 3525=6125(KA)2 SIes 300 KAUN 20KVIN 13.000KA It2t 10025=50000(KA)2 Sies 300KA3.母线校验:(1)查有关资料选择尺寸为hb=638mm的铝导体，且采用单条竖直放置，相间距离a=0.7m,支柱绝缘子跨距L=1.2m,竖放允许电流为1085A，当环境为35时计算出温度修正系数K=0.86，则：Ial35=0.881085=954.8A600A(2)热稳定校验正常运行时导体温度为： 查表得：，则： 可见满足热稳定要求。（3）动稳定校验母线相间应力为：截面系数为： 绝缘子间最大跨距为：导体自振动频率有以下求得 则频率为： 可见满足动稳定要求。