水电站电气课程设计模板.docx

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1、重庆水利电力职业技术学院水电站电气一次部分课程设计姓名：沈建系别：电气工程系专业：小型水电站和电力网班级：09级小水电1班学号：指导老师：徐健起止时间2011年2月21日至2011年2月25日摘要水电站是电力系统的重要构成部分，它为整个电力系统口勺电能的来源，电气主接线是发电厂的重要环节，电气主接线的确定直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置确实定，是发电厂电气部分投资大小的决定性原因。为满足经济发展的需要，根据有关单位的决定设计1座单机容量为15MW,总装机容量为30MW的水力发电厂。首先根据任务书上所给原始资料参数，分析发电厂的设计方案。从供电的可靠性、灵活性，技

2、术的先进性，经济的合理性来对电厂建设进行分析。然后通过对拟建发电厂的建设方案，并通过对负荷资料的分析，安全，经济和可靠性方面考虑，确定了发电厂的主接线，然后又通过负荷计算和供电范围确定了主变压器台数，容量和型号，同步也确定了站用变压器的容量和型号，最终，根据最大持续工作电流和短路计算的计算成果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完毕了这座发电厂电器部分的设计。关键词：发电厂主变压器短路计算选型目录摘要21.1 课程设计的目H51.2 课程设计的内容5第二章电气主接线设计2.1 原始资料62.2 对原始资料的分析62.3 电气主接线的设计根据6

3、2.4 主接线设计环节72.5 技术经济比较7发电机侧电压（主）接线方案72.5.2主接线方案确定9第三章重要变压的选择3.1 主变的选择12相数的选择12绕组数量和连接方式的选择123.2 厂用变压器的选择13第四章短路电流计算4.1 电路简化图144.2 计算各元件标么值H4.3 短路点电流计算15d1点短路电流计算15d2点短路电流计算194.4 三相短路电流计算成果汇总表22第五章电气设备选择和校验5.1 电气设备选择的一般规定23按正常工作条件选择23按短路条件校验245. 2断路器和隔离开关的选择和校验255.3 限流电抗器的选择和校验255.4 导体、电缆的选择和校验265.5

4、绝缘子、穿墙套管的选择和校验265.6 电流、电压互感器的选择和校验27第六章避雷器的选择和校验6.1避雷器的设置286. 2避雷器的选择28第七章防雷保护与接地7. 1防雷保护29直击过电压29入侵雷电波保护297.2接地装置30一般规定30减少土壤电阻率的措施30本水电站接地网的布置30第八章重要电气设备汇总31附录33参照文献341.1 课程设计的目的:1、复习巩固本课程和其他课程的有关内容，增强工程概念，培养电力工程规划设计的能力。2、复习水电站电气设备有关知识，深入巩固电气主接线和短路计算，电气设备选择等内容；3、运用所给资料进行电厂接入系统设计，主接线和自用电方案选择，掌握短路电流

5、计算，会进行电气设备的配置和选型设计。1.2 课程设计内容：1. 发电厂主接线的设计；2. 短路电流的计算3. 电气设备的选择（母线电缆断路器隔离开关互感器避雷器）防雷保护和接地装置设计第二章电气主接线设计2.1 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2X15MW的水力发电机组，运用小时数4000小时/年。3、待设计发电厂接入系统电压等级为I1OkV,距系统IIokv发电厂45km；出线回路数为4回；4、电力系统的总装机容量为600MVAs归算后的电抗标幺值为0.3,基准容量Sj=IoOMvA：5、发电厂在电力系统中所处的地理位置、供电范固示意图如下所示

6、。6、低压负荷：厂用负荷（厂用电率）1.1%；7、高压负荷：110kV电压级，出线4回，为I级负荷，最大输送容量60MW,cos=0.8：8、环境条件：海拔1000m；当地区污秽等级2级；地震裂度7级；最高气温360C；最低温度N.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。2.2 对原始资料的分析计算为是发电厂的变压器主接线的选择精确，我们原始资料对分析计算如下;根据原始资料中的最大有功和功率因数，算出最大无功，可得出如下数据电压等级线路名称最大有功(MW)最大无功(MVAr)COS负荷级别TSI1OKV回路11511.20.814000回路2

7、回路3回路42.3 电气主接线设计根据电气主接线设计是水电站电气设计的主体。它与电力系统、枢纽条件、电站动能参数以和电站运行的可靠性、经济性等亲密有关，并对电气布置、设备选择、继电保护和控制方式等均有较大的影响，必须紧密结合所在电力系统和电站的详细状况，全面地分析有关影响原因，对的处理它们之间的关系，通过技术经济比较，合理地选定接线方案。电气主接线的重要规定为：1、可靠性：衡量可靠性的指标，一般是根据主接线型式和重要设备操作的也许方式，按一定的规律计算出“不容许”事件的规律，停运的持续时间期望值等指标，对几种接线形式的择优。2、灵活性：投切发电机、变压器、线路断路器的操作要可靠以便、调度灵活。

8、3、经济性：通过优化比选，工程设计应竭力做到投资省、占地面积小、电能损耗小。2.4 主接线设计的一般环节1、对设计根据和基础资料进行综合分析。2、确定主变的容量和台数，确定也许采用小J主接线形式。3、论证与否需要限制短路电流，并采用合理的措施。4、对选出来的方案进行技术和经济综合比较，确定最佳主接线方案。2.5 技术经济比较2.5.1 发电机电侧电压(主)接线方案根据我国现行的规范和成熟的运行经验，满足可靠性、灵活性和经济性的前提下，发电机电压接线可采纳的接线方式有如下三种:方案一:单母线接线图1单母线接线示意图(I)长处：设备少，接线清晰，经济性好，便于采用成套配电装置，并且母线便于向两端延

9、伸，以便扩建。(2)缺陷：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。调度是很不以便，电源只能并列运行，不能分裂运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。(3)一般合用范囤：一般只用在出现回路少，并且没有重要负荷的发电厂。方案二：单元接线图2单元接线示意图(1)长处：发电机与主变压器容量相似，接线最简要清晰，故障影响范围最小，运行可匏、灵活；发电机电压设备至少，布置最简朴以便，维护工作量也最小；继电保护简朴。(2)缺陷：主变压器与高压断路器数量多，主变压器高压侧出线回路多，布置复杂增长布置场地与设备的投资：。(3)一般合用范围：单机容量一般在IoOMW和以上机组，且台

10、数在6台和如下者：单机容量在45MW80MW之间，经经济比较采用其他接线方式不合适时。方案三：扩大单元接线图3扩大单元接线示意图(1)长处：接线简朴清晰，运行维护以便：与单元接线比较，减少主变压器台数和其对应的高压设备，节省投资；与单元接线比较，任一机组停机，不影响厂用电源供电，本单元两台机组停机，仍可继续有系统主变压器倒送：减少主变压器高压侧出线，可简化布置和高压侧接线。(2)缺陷：主变压器故障或检修时，两台机组容量不能送出：增长两台低压侧断路器，且增大发电机电压短路容量。(3)一般合用范围：适应范围较广，能很好的适应水电站布置的特点，只要电力系统运行和水库调整性能容许，一般都可使用。应注意

11、防止在主变压器回路故障或检修时导致大量电能损失。主接线方案确定I1oKv侧由于本电站是小水电，不承担重要负荷，没有重要机端负荷，从接线的可靠性、经济性和灵活性考虑，在我国运行的成熟经验般采用单母线接线方式。因此本电站，I1OKv侧采用单母线接线。（一）根据以上三种主接线方式，并结合本设计水电站的实际，现确定如下三种电气主接线方案（单相示意图）：（1）单母线接线其接线示意图如图4：图4单母线接线方案（2）单元接线其接线示意图如图5：图5单元接线方案（3）扩大单元接线其接线示意图如图6：图6扩大单元接线（二）主接线方案初步比较：由以上三种接线方案的优缺陷分析和接线示意图，本着可靠性、灵活性和经济性

12、的原则，结合电厂实际综合分析，可以得出：单母线和扩大单元接线相比较，其可靠性和灵活性都很相近，厂用电都是在发电机10.5Kv侧获得，然而本电站只有两台发电机，比较特殊，因此单母线和扩大单元接线形式相近。单母线接线灵活性低。因此可以明显淘汰单母线接线方案。从而保留扩大单元接线和单元接线方案。（H）主接线方案确实定（1）技术比较方案的技术特性分析，一般从如下几种方面进行分析：供电的可靠性：运行上的安全和灵活性：接线和继电保护的简化：维护与检修的以便等。需要阐明的是：在比较接线方案是，应估计到接线中发电机、变压器、线路、母线等的继电保护能否实现和其复杂程度。对任何接线方案都能实现可靠的继电保护，由于

13、一次设备投资远远不小于二次设备的投资，因此虽然某个别元件保护其杂化,也不能作为不采用较经济接线方案的理由。从供电的可匏性看：对于方案2,厂用电从两台发电机上获得，虽然检修其中一台变压器和两机组停机电厂也不会停电,然而两台变压器同步故障的也许性非常小。相比方案3,若检修变压器电厂就会停电，否则要此外接入厂用电源，这样投资就增长了。这样，方案2时可靠性相对高些。从运行安全和灵活性看：方案2的变压器的短路容量比方案3小，对变压器和发电机的绝缘水平规定相对较低，安全性相对较高，其灵活性也比很好。从接线和继电保护看：方案3的接线和继电保护都相对方案2较复杂。从维护与检修看：方案3的维护相比方案2较复杂，

14、方案3的检修相比方案2较以便。(2)经济比较经济比较中，一般有一次投资和年运行费用两大项。计算中，一般只计算各方案不一样的一次性投资和年运行费。I、一次性投资一次性投资包括主变压器、配电装置的综合投资。电气设备的综合投资是电气设备出厂价格、运送机安装费用的总和，又称电气设备的基建投资费。电气设备的基建投资费的计算公式可认为：式中网,一电气设备综合指标，元；G一电气设备出厂价格，元；1电气设备运杂费率，可以取0.050.07,运距短取小值，运距大取大值：12-电气设备安装费率，可以取0.13。输电线路综合指标的计算：在掌握当地钢材、水泥和铝导线的市场价格后，由书可以查出材料消耗定额，然后可按下公

15、式计算：Bji=XIX2(CD+C2D2+C3D3)员一线路综合指标，元/Km；DJD,一材料消耗定额，T/Km；D1,D八Ds分别代表钢材、水泥和铝导线的消耗定额:CJa一材料单价，元/T：c、g、为钢材、水泥和铝导线三种材料的单价;Xi-综合系数，1.3；X?一地形修正系数。地形修正系数为平地1丘陵1.1山地12高山1.4沼泽1.2城镇12投资复利计算：投资K一次完毕，年利率为i,t年发挥效益，则贴现到t年后的实际投资Z为Z=K（1+i）tII、年运行费用年运行费用，包括个电气设备的每年折旧费和维护检修费。电气设备年折旧费、维修费可以通过查表得到。通过计算比较成果，选定方案2（单元接线）为主接线方案。第三章重要变压器的选择3.1主变的选择该水电站远离负荷中心，水电站的厂用电很少（1.1%）