一篇发电厂电气部分课程设计文档格式.docx
《一篇发电厂电气部分课程设计文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一篇发电厂电气部分课程设计文档格式.docx（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
（2）电力系统情况
该电厂为重要水电站，在
年内不扩建。
我国一般对
及以下电压电力系统采用中性点非直接接地系统，有称小电流接地系统。
原始资料中发电机出口电压为
，故发电机采用非直接接地方式，目前，广泛应用的是经消弧线圈接地方式或经中性点接地变压器接地。
（3）负荷情况
发电机出口侧电压等级为
，经升压变压器变为
，主要承担距水电站
外的系统，其中无近区负荷，并以2回输电线路送入系统。
（4）其他
环境条件等无具体要求，可按照理想条件设计。
2.2主接线的设计原则
电气主接线是发电厂、变电所电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。
主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。
因此，必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案，决定电压等级和出线回路数。
在选择电气主接线时，应以下方面作为设计依据:
1、发电厂、变电所在电力系统中的地位和作用
（1）电力系统中的发电厂有大型主力电厂、中小型地区电厂及企业自备电厂三种类型。
大型主力火电厂靠近煤矿或沿海、沿江，并接入330-500kv超高系统；
地区电厂靠近城镇，一般接入110-220kv系统，也有的接入330kv系统；
企业自备电厂则以对本企业供电供热为主，并与地区110-220kv系统相连。
中小型电厂常有发电机电压馈线向附近供电。
（2）电力系统中的变电所有系统枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所三种类型。
系统枢纽变电所汇集多个大电源，进行系统功率变换和中压供电，电压为330-500kv；
地区重要变电所，电压为220-330kv；
一般变电所多为终端和分支变电所，电压为110kv，但也有220kv。
2、发电厂、变电所的分期和最终建设规模
（1）发电厂的机组容量，应根据电力系统规划容量、负荷增长速度和电网结构等因素进行选择，最大机组的容量以占系统总的容量的8-10%为宜。
一个厂房内的机组，其台数以不超过6台、容量等级以不超过两种为宜。
（2）变电所根据5-10年电力系统发展规划进行设计。
3、负荷大小和重要性
（1）对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去作用后，能保证一级负荷不间断供电。
（2）对于二级负荷一般要有两个独立的电源供电，且当任何一个电源失去作用后，能保证二级负荷不间断供电。
（3）对于三级负荷一般只需一个电源供电。
4、系统备用容量的大小
（1）系统中需要有一定的发电机备用容量。
（2）装有2台（组）及以上的主变压器的变电所，其中一台（组）事故断开，其余主变压器的容量应能保证该所70%的全部负荷，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。
5、系统对电气主接线提供的具体资料
（1）出线的电压等级、回路数、出线方向、每回路输送的容量和导线截面积等。
（2）主变压器的台数、容量型号等。
（3）调相机、静止补偿器、并联电抗器、串联电容器补偿装置的型式、数量、容量和运行方式的要求。
（4）系统的短路容量或归算的电抗值。
（5）变压器中性点的接地方式。
（6）系统内过电压的数值及限制过电压的措施。
（7）为保证大系统的稳定性，提出对大机组超高压电气主接线可靠性的特殊要求。
（8）初期及最终发电厂、变电所与系统的连接方式及推荐的初期和最终主接线方案。
2.3主接线的设计要求
主接线应满足可靠性、灵活性、经济性的要求。
1、可靠性
（1）发电厂或变电站在电力系统中的地位和作用（容量、电压等级）。
（2）发电厂或变电所接入系统的方式（电压等级、地理位置、接入方式等）。
（3）发电厂或变电所的运行方式及负荷性质。
（4）设备的水平。
电器设备制造的水平决定的设备质量和可靠程度直接影响主接线的可靠性。
（5）长期实践运行。
主接线可靠性与运行管理和运行值班人员的素质等因素有米奇软席，衡量可靠性的客观标准是实践运行。
2、灵活性
（1）调度要求：
可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下、检修方式以及特殊运行方式下的调度要求。
（2）检修要求：
可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修，且不影响对用户的供电。
（3）扩建要求：
应留有发展余地，便于扩建。
3、经济性
（1）节省一次投资。
（2）占地面积小。
（3）电能损失小。
2.410kv侧主接线设计
本资料中说明，发电机为
说明为3台发电机，且单机容量为30MW，说明以三回10.5KV进入系统，根据相应的资料分析，可采用单母线接线、单母线分段接线、双母线接线三种接线方式。
方案一：
单母线分段接线
优点：
1、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。
2、当一段母线故障时，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电，故障时停电范围小；
使水电厂供电的可靠性提高。
3、扩建时需向两个方面均衡扩建。
缺点：
1、当一段母线或母线侧隔离开关故障或检修时，该母线的回路都要在检修期间停电。
2、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。
适用范围：
适用于6～10KV配电装置出线16回及以下；
35～60KV配电装置出线4～8回；
110～220KV配电装置少于4回时。
方案二：
单母线接线
接线简单清晰、设备少、投资省、运行操作方便、且便于扩建。
可靠性及灵活性比较差。
只有一台主变压器，10KV出线不超过5回；
35KV出线不超过3回；
110KV出线不超过2回。
方案三：
双母线接线
供电的可靠性高，调度灵活，扩建方便，便于检修和试验。
使用设备器件多，特别是隔离开关，接线也较复杂，配电装置复杂，投资较多，经济性较差，且操作复杂，运行人员在操作中容易发生误操作。
出线带电抗器的6～10KV出线；
35～60KV配电装置出线超过8回或连接电源较多，负荷较大时；
110KV～220KV出线超过5回时。
综上所述，10kv侧主接线形式可采用单母线分段的接线方式。
2.5110kv侧主接线设计
110KV侧有两回出线，因而可供选择的有：
单母线接线；
单母线分段接线；
双母线接线和内桥接线。
在采用单母线接线、单母线分段接线或双母线接线的35～110KV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。
方案1：
采用单母线接线
接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。
不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。
单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。
一般适用于一台发电机或一台变压器的110-220KV配电装置的出线回路数不超过两回。
方案2：
采用单母线分段接线
1、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，由两个电源供电。
2、当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。
1、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。
2、当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。
3、扩建时需向两个方向均衡扩建。
110-220KV配电装置的出线回路数为3-4回时。
方案3：
采用双母线接线
双母线接线有两组母线，并且可以互为备用。
1、供电可靠性高：
通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致供电中断；
一组母线故障后，能迅速恢复供电。
2、调度灵活：
各个电源和各回路的负荷可以任意分配，能灵活地适应电力系统中各种运行方式的调度和潮流变化的需要；
通过倒换操作可以组成各种运行方式。
3、扩建方便：
向母线左右任何方向扩建，不会影响母线的电源和负荷自由组合分配，施工也不会影响原有回路的供电。
1、倒闸操作复杂，容易误操作。
2、占地面积大，设备多，投资特别大
适用于6～10KV配电装置；
35～60KV配电装置出线超过8回，或者连接电源较大、负荷较大时；
110～220KV出线数为5回及以上时。
方案4：
内桥接线
连接桥断路器接在线路断路器的内侧。
1、高压断路器数量少，四回路只需三台断路器。
2、线路的投入和切除比较方便。
具有较高的经济性。
1、变压器的投入和切除操作较复杂，需动作两台断路器，切换主变时一回线路需要暂时停运。
2、出线断路器检修或者维护时，线路需要长时间停运。
3、连接桥断路器检修时，两个回路需要解列运行。
容量较小的变电所，并且变压器容量不经常切换或线路较长，故障率较低的情况。
1
2
3
4
经过以上分析，110kv侧主接线决定采用单母线分段接线形式。
如下图所示：
第3章变压器选择
在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；
用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；
只供本所（厂）用的变压器，称为站（所）用变压器或自用变压器。
本章是对变电站主变压器的选择。
3.1变压器台数、容量的选择
1、主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。
对于城郊变电所,主变压器容量应与城市规划相结合。
2、根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定变压器的容量。
对于有重要负荷变压器的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；
对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%-80%。
3、同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、标准化。
我国110KV及以上电压，变压器绕组多采用Y连接；
35KV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。
35KV以下电压，变压器绕组多采用△连接。
选择主变压器，需考虑如下原则：
1、当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂和变电站，均应选用三相变压器。
2、当发电厂与系统连接的电压为500KV时，经技术经济比较后，确定选用三相变压器、两台50%容量三相变压器或单相变压器组。
对于单机容量为300MW、并直接升到500KV的，宜选用三相变压器。
3、对于500KV变电所，除需考虑运输条件外，尚应根据所供负荷和系统情况，分析一台（或一组）变压器故障或停电检修时对系统的影响。
尤其在建所初期，若主变压器为一组时，当一台单相变压器故障，会使整组变压器退出，造成全网停电；
如用总容量相同的多台三相变压器，则不会造成所停电。
为此要经过经济论证，来确定选用单相变压器还是三相变压器。
在发电厂或变电站还要根据可靠性、灵活性、经济性等，确定是否需要备用相。
本设计在选择变压器起的时候应该遵循具有发电机电压母线接线的主变压器选择原则，连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器的容量，应考虑以下因素：
（1）当发电机全部投入运行时，在满足发电机电压供电的日最小负荷，并扣除常用负荷后，主变压器应能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统。
（2）当接在发电机电压母线上的最大一台机组检修或者因供热机组负荷变动而需限制本厂出力时，只变压器应能从电力系统倒送功率，保证发电机电压母线上最大负荷的需求。
（3）若发电机点发母线上接有2台及以上的主变压器时，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其他主变压器应能输送母线剩余功率的70%以上。
（4）主变压器应具有从系统倒送功率的能力，以满足发电机电压母线撒谎能够最大负荷的要求。
根据给定的资料，
因此由于以上条件，可得变压器的型号是SI10-90000/110，其技术参数如下：
型号
联结组别
电压组合高压
低压
空载损耗（KW）
负载损耗（KW）
空载电流（%）
短路阻抗（%）
SI10-90000/110
YN,d11
10.5
57.5
289
0.3
第4章主要电气设备选择
由于电气设备和载流导体的用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法并不完全相同，但对他们的基本要求却是基本一致的。
电气设备选择的一般原则为：
1、应满足正常运行、检修、断路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。
2、应按当地环境条件校验。
3、应力求技术先进与经济合理。
5、扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致。
6、选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。
技术条件：
选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保证正常运行。
同时，所选择导线和电气设备应按短路条件下进行动、热稳定校验。
各种高压设备的一般技术条件如下表：
表4-1高压电器技术条件
序号
电器
名称
额定电压（KV）
额定电流（A）
额定容量（KVA）
机械荷载（N）
额定开
断电流
（A）
热稳定
动稳定
绝缘
水平
断路器
√
2
隔离开关
组合电器
4
负荷开关
5
熔断器
6
PT
7
CT
8
电抗器
9
消弧线圈
10
避雷器
11
封闭电器
12
穿墙套管
13
绝缘子
4.1断路器的选择
高压断路器是电气主系统中重要的开关电器。
高压断路器主要功能是：
正常运行倒换运行方式，把设备或者线路接入电网或者退出运行，起着控制作用；
当设备或者线路发生故障时，能快速切除故障回路，保证无故障部分的正常运行。
高压断路器时开关电器中最为完善的一种设备，其最大的特点是能断开电器中负荷电流和短路电流。
开关电器切断通有电流的线路时，在开关电器的动、静触头分离的瞬间，触头间就会出现电弧。
而用高压断路器熄灭交流电弧的基本方法是：
（1）利用灭弧介质
（2）采用特殊金属材料作灭弧触头
（3）利用气体或有吹动电弧
（4）采用多断口熄弧
（5）提高断路器触头的分离速度，迅速拉长电弧，可是弧隙的电场强度骤降；
同时，使电弧的表面突然增大，有利于电弧的冷却和带电质点向周围介质中扩散和离子复合。
4.1.1高压断路器型式选择：
本次在选择断路器时，考虑了产品的系列化，即尽可能采用同一型号的断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。
选择断路器时应满足以下基本要求：
1、在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。
2、在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。
3、应有足够的断路能力和尽可能短的分断时间。
4、应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。
4.1.2断路器选择的具体技术条件
额定电压校验：
UN≥UNs
额定电流校验：
IN＞Imax
开断电流：
INbr>
I″
动稳定：
ies＞ish
热稳定：
It2t>
Qk
同样，隔离开关的选择校验条件与断路器相同，并可以适当降低要求。
4.1.3断路器选择
（1）发电机侧最大持续工作电流：
具体选择及校验过程如下：
1、额定电压选择：
UN≥UNs=10.5KV
2、额定电流选择：
IN＞Imax=2.165KA
由以上可得，发电机侧应用SN10-10Ⅲ/3000型号的断路器。
（2）主变压器器低压侧最大持续工作电流：
IN＞Imax=4.330KA
由以上可得，主变压器低压侧应用SN4-10G/5000型号的断路器。
（3）主变压器器高压侧最大持续工作电流：
UN≥UNs=110KV
IN＞Imax=0.4133KA
由以上可得，主变压器高压侧应用SN10-10I/630型号的断路器。
（4）110侧出线最大持续工作电流：
与主变压器器高压侧所用断路器的型号相同。
总结断路器的型号如下：
发电机侧
主变压器低压侧
主变压器高压侧、110KV两回出线
SN10-10Ⅲ/3000
SN4-10G/5000
SN10-10I/630
4.2隔离开关的选择
4.2.1高压隔离开关的主要功能是保证高压电器及装置在检修工作室的安全，不能用于切断、投入负荷电流或开断短路电流，仅可允许用于不产生强大电弧的某些切换操作。
隔离开关的工作特点实在有电压、无负荷电流情况下，分、合电路。
其主要功用为：
（1）隔离电压
（2）倒闸操作
（3）分、合小电流
4.2.2隔离开关选择的具体技术条件
由此可见，隔离开关的型号选择标准与高压断路器的型号选择标准基本相同，因此一切可按以上断路器所算得的结果为准，因此，隔离开关的型号如下：
GN10-10T/3000-160
GN10-10T/5000-200
GN6-10/600-52
备注：
由于为水力发电厂，考虑到各个因素，所有的设备均在屋内，所有所选设备型号也为屋内适用型号。
4.3电流互感器的选择
互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器。
互感器将高电压、大电流按比例变成低电压（100、100/√3）和小电流（5、1A），其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护等。
为了确保工作人员在接触测量仪表和继电器时安全，互感器的每一个二次绕组必须有可靠地接地，以防绕组间绝缘损坏而使二次部分长期存在高压。
互感器包括电流互感器和电压互感器，主要是电磁式的。
电流互感器的在电力系统中被广泛采用，工作原理与变压器相似。
其特点有：
1、一次绕组串联在电路中，并且匝数很少，故一次绕组中的电流安全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关。
2、电流互感器的二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下电流互感器近于短路状态下。
其主要作用是:
1、将很大的一次电流转变为标准的5安培或1安培的小电流。
2、为测量装置和继电保护的线圈提供电流。
3、使一次设备和二次设备进行隔离。
4.3.1电流互感器的选择和配置条件
型式：
电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。
对于6～20KV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。
对于35KV及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。
有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。
一次回路电压：
Ug（一次回路工作电压）≤Un（原边工作电压）
一次回路电流：
Ig.max≦（一次回路最大工作电压）≤Im（原边额定电流）
准确等级：
要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。
二次负荷：
Sn=I2N×
I2N×
Z2N（VA）
式中，
是电流互感器动稳定倍数。
为电流互感器的1s热稳定倍数。
4.3.2电流互感器的选择
（1）发电机侧电流互感器的选择：
由以上可得，发电机侧电流互感器的型号为：
（2）变压器低压侧电流互感器的选择：
由以上可得，变压器低压侧电流互感器的型号为：
（3）变压器高压侧以及110kv出线侧电流互感器的选择：
由以上可得，变压器高压侧以及110kv出现侧电流互感器的型号为：
综上所得，可得以下电流互感器型号：
位置
变压器低压侧
变压器高压侧、110kv出线
LMC-10
LA-10
电流比
3000/5
5000/5
600~1000/5
准确级
0.5
4.4电压互感器的选择
电压互感器实际上是一个带铁心的变压器。
它主要由一
升级会员 