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课程设计任务书完整题目

发电厂电气部分课程设计任务书

发电厂电气部分课程设计目的和要求

1.课程设计的目的：

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。

2.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

3.设计成果：

（1）完整的主接线图一张

（2）设计说明书一份

发电厂电气部分课程设计说明书

1.前言（简要介绍本次设计任务的内容、设计的原则、依据和要求）

2.原始资料分析

3.主接线方案确定

3.1主接线方案拟定（2～3个，小图）

3.2主接线方案评定（可靠、灵活、经济）

（本章要求在说明书中明确画出方案拟定示意图，针对图示可以从主接线的三个基本要求列表评价所初选的方案，最终得出结论，对可靠性的定量计算评价，不做要求）。

4.厂用电（所用电）接线设计

5.主变压器（或发电机）的确定

（确定主变压器（或发电机）的型号、容量、台数，列出技术参数表，说明变压器的相数、绕组数、冷却方式等，简要说明确定的理由，为下一章的短路电流计算做准备）

6.短路电流计算

（画出短路电流计算用的等值阻抗图，注明短路点的选择，列出短路电流计算表，具体的阻抗变换过程、计算过程放在附录中。

）

7.电气设备选择

（包括QF、QS、CT、PT、母线、电缆、馈线、电抗器等，按照参考资料积极推荐使用成熟的新产品，不得使用淘汰产品。

按照主接线的电压等级，列出各级电压下的电气设备明细表，具体的设备选择及校验过程放在附录中）

8.继电保护和自动装置（本次不涉及）

9.防雷设计（本次不涉及）

10.配电装置（本次不涉及）

结论

结论是课程设计的总结，单独作为一章编写，是整个设计的归宿。

要求准确阐述自己的创造性工作或新的见解及其意义和作用，还可进一步提出需要讨论的问题和建议。

参考文献：

西北电力设计院.电力工程设计手册.中国电力出版社

熊信银.发电厂电气部分.中国电力出版社

黄纯华.发电厂电气部分课程设计参考资料.中国电力出版社

王荣藩.工厂供电设计与实验[M].天津大学出版社，1998，05

傅知兰.电力系统电气设备选择与计算，中国电力出版社

曹绳敏.电力系统课程设计及毕业设计参考资料.中国电力出版社，1995

西安交通大学.短路电流实用计算方法，西安交通大学出版社

李瑞荣.短路电流实用计算.中国电力出版社，2003

附录

附录A完整的主接线图（VISO或CAD）

附录B短路电流计算过程

附录C设备选择及校验

原始资料1

凝汽式火电厂电气设计

1、发电厂情况：

（1）中型凝汽式火电厂;

（2）机组容量与台数：

4×50MW，

Kv;

（3）电厂所在地区最高温度42℃，年平均温度25℃，气象条件一般；

（4）机组年利用小时数

小时/年；

（5）厂用电率6%；

2、负荷与系统情况：

（1）发电机电压负荷：

最大20MW，最小15MW，

，

5200小时；

（2）110kV负荷：

最大40MW，最小30MW，

5，

4570小时；

（3）其余功率送入220kV系统，系统容量3500MW，归算到发电厂220kV母线上

=0.021（

＝100MVA）；

（4）供电回路数：

1）发电机电压：

电缆出线6回，每回输送容量按3500KW设计，长度L=500～1000m;

2）110kV：

架空线出线6回，每回输送容量按6700KW设计；

3）220kV：

架空线一回。

（5）发电机出口处主保护动作时间0.1s，后备保护动作时间2s

原始资料2

2×15MW水电厂电气设计

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2×15MW的水力发电机组，利用小时数4000小时/年。

3、待设计发电厂接入系统电压等级为110kV，发电厂距110kV系统45km；出线回路数为4回；

4、电力系统的总装机容量为600MVA、归算后的电抗标幺值为0.3，基准容量Sj=100MVA；

5、发电厂低压负荷：

厂用负荷（厂用电率）1.1%

6、高压负荷：

110kV电压级，出线4回，为I级负荷，最大输送容量60MW，cosφ=0.8；

7、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°C；最低温度?

2.1°C；年平均温度18°C；最热月平均地下温度20°C；年平均雷电日T=56

原始资料3

4X200MW电厂

预建一电厂，设计的主要内容、功能及技术指标为：

装机4台，容量为4X200MW,UN=10.5kv；Tmax=6200h；年最高温度40度，平均气温25度；厂用电率：

8%。

功率因数达到0.9。

出线回数背景资料：

a.10kv电压等级：

电缆馈线10回，每回平均输送容量1.8MW。

10kv最大负荷20MW,最小负荷16MW,功率因数0.85,Tmax=5300h，为Ⅰ类、Ⅱ类负荷。

b.110kv电压等级：

架空出线6回，每回平均输送容量11MW。

110KV最大负荷70MW,最小负荷60MW,功率因数0.8,Tmax=5000h，为Ⅱ类负荷。

c.220kv电压等级：

架空线2回，220kv与无穷大系统连接，接受该发电厂的剩余功率。

当取基准容量为100MV.A时，系统归算到220kv母线上。

原始资料4

大型水电厂电气设计

装机容量5×300MW，

3246小时，年最高温度35℃，海拔1000m，地震烈度5级，土壤电阻率600Ω.m，无特殊环境条件。

（1）接入系统：

以4回330kV，90～240km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）。

（2）发电机额定电压15.75kV，

75，

0.2

（3）主变压器，电抗标么值0.14

（4）继电保护：

主保护0.06s，后备保护2s

（5）厂用电：

无高压厂用电设备

原始资料5

2×35+4×15MW水力发电厂电气部分初步设计

一、发电厂的建设规模

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2×35+4×15MW的水力发电机组，利用小时数4000小时/年。

二、发电厂与电力系统连接情况

1、待设计发电厂接入系统电压等级为110kV，发电厂距110kV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2500MVA、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。

三、电力负荷水平

1、低压负荷：

厂用负荷（厂用电率）1.1%；

2、高压负荷：

110kV电压级，出线4回，为I级负荷，最大输送容量250MW，cosϕ=0.8；

四、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−2.1°C；年平均温度18°C；最热月平均地下温度20°C；年平均雷电日T=56日/年；其他条件不限。

原始资料6

35/6.3kV变电所电气初设计

1.建设规模

小型终端变电所

容量35/6.3kV变压器2台，年利用小时数

6000小时

2.系统连接情况

变电所联入系统的电压等级35kV，电源进线为双回路，距离地区变电所8Km，阻抗值0.4Ω/Km

电力系统在地区变电所35kV母线上的短路容量

1000KVA

3.负荷情况

变压器低压侧负荷：

最大5.8MW

，

5000小时，一、二级负荷占70%，6KV馈电线路8回，要求6KV母线上功率因数补偿到0.9

所用电负荷50KW

4.环境条件

1.当地年最高温度38℃，最热月平均温度28℃

2.海拔不超过1000m

原始资料7

110/35/10KV降压变电所电气部分设计

原始资料：

1、变电所的建设规模

本变电所是中型降压变电所，一次建成。

2、变电所与电力系统连接情况

（1）变电所在电力系统中的地位和作用

本所位于某市郊小工业区中心，交通便利，地质条件好，进出线方便，供当地城市、工厂及农村用电。

（2）变电所电压等级为110KV、35KV及10KV，系统以两回线向本所供电，35KV有6回出线，10KV有10回出线。

3、负荷资料

35KV侧最大负荷为38.5MVA，其中重要负荷占60%，最大的一回负荷为7.5MVA，平均功率因素为0.85，Tmax=6000h，35kv用户除本所外无其它电源。

10KV侧最大负荷为25MVA，最大一回为3.2MVA，平均功率因素为0.8，Tmax=4300h，所用负荷按变电所最大负荷的0.5%计算。

4、最小运行方式：

变电所停运一台变压器，同时与变电所连接的发电厂中停用一台容量最大的发电机组。

5、环境条件：

变电所地处平原，年平均气温17℃，最热月平均30℃，绝对最高气温39℃，最热日平均气温为35℃，最低气温-13℃，最热月地下0.8米处土壤平均温度18℃。

当地海拔高度400米，雷暴日数29.5日/年；无空气污染。

土壤电阻率ρ=200Ω•m。

原始资料8

110KV终端变电站电气设计

1.该站为终端变电站，担负着向开发区用户供电的任务；

2.根据电力系统整体规划，待设计的变电站安装3台主变压器，容量按50MVA考虑，一期工程按2台考虑，电压等级为110kV/10kV

3.变电站110kV有2回进线，10kV按20回出线考虑

4.连接该系统最大运行方式下的短路阻抗分别为9.77Ω，5.18Ω，进线线路长8.66Km,10.56Km

5.无特殊环境条件

系统短路阻抗如图：

原始资料9

发电厂升压站设计

（1）待设计的变电站为一发电厂升压站

（2）电厂计划安装两台200MW汽轮发电机机组

发电机型号：

QFSN-200-2Ue=15.75kV

Cos

=0.85Xg=14.13%Pe=200MW

（3）设计电厂为一中型电厂，其容量为2×200MW=400MW，最大机组容量200MW，向系统送电。

发电厂升压站220KV与系统有5回馈线，呈强联系方式。

每条线路最大输送容量200MVA，Tmax=200MW，预留备用空间间隔。

（4）当地最高温度41.7℃，最热月平均最高温度32.5℃，最低温度-18.6℃，最热月地面下0.8米处土壤平均温度25.3℃。

（5）厂用电率为8%，厂用电电压为6KV，发电机出口电压为15.75KV。

（6）本变电站地处8度地震区。

（7）在系统最大运行方式下，系统阻抗值为0.054。

原始资料10

110/35/10.5变电站接入系统设计

1.建设规模：

1.电压等级：

110/35/10.5kV

2.主变容量：

2×315000KVA，本期一台

3.各级电压回路数及输送容量：

110kV进出线4回，每回最大输送容量40000KVA，本期2回；

35kV最终6回，本期4回，每回最大输送容量10000KVA；

10kV最终8回，本期6回，每回最大输送容量1600KVA；

2.接入规模：

本变电站110kV、35kV均接入系统，最大运行方式的阻抗图：

35KV

∞

3.环境条件

海拔700m，温度－20～＋40℃

污染等级Ⅰ，即轻度污染

雷暴日小于30天/年

原始资料11

引水式水电站电气主接线设计

原始资料

（1）待设计的水电站为一引水式电站，设计水头105m,设计流量7.2m3/s,总装机容量为3×2000kW。

选用TSW143/60-6型三相同步交流发电机三台，每台容量为2000kW，

，

，Ie=230A，额定转速n=1000r/min。

（2）该电站为某河梯级电站中的一个三级电站，大坝位于二级电站站区下游约540m处，引水隧洞，渠道及前池，厂房均布设在左岸，站址地形开阔，变电站布置在副厂房北面。

（3）电站设110kV的升压站，兼作梯级中心电站，从而将该流域的四个梯级电站与城关110kV变电站相连。

（4）电站出线共六回：

110kV两回，35kV四回。

其中110kV一回出线长33.7km，北送城关变电站接入系统；另一回备用（考虑将来某电站有6000kW容量由此转送系统）。

35kV一回进线长7km，转送另两电站约6000kW容量；另一回35kV进线长1.5km，转送另一电站约2400kW容量。

还有两回35kV进线为备用。

系统情况如图A-6所示。

图A-6

系统容量：

城关变电站110kV系统容量为

Sxt=∞，Xxt=0。

发电机的次暂态电抗：

2000kW，Xd〞=0.131；

1000kW,Xd〞=0.3；

800kW,Xd〞=0.154。

原始资料12

200MW地区凝汽式火力发电厂电气部分设计

1）某地区根据电力系统的发展规划，拟在该地区新建一座装机容量为200MW的凝汽式火力发电厂，发电厂安装2台50MW机组，1台100MW机组，发电机端电压为10.5KV,电厂建成后以10KV电压供给本地区负荷，其中有机械厂、钢厂、棉纺厂等，最大负荷48MW,最小负荷为24MW，最大负荷利用小时数为4200小时，全部用电缆供电，每回负荷不等，但平均在4MW左右，送电距离为3-6KM，并以110KV电压供给附近的化肥厂和煤矿用电，其最大负荷为58MW,最小负荷为32MW，最大负荷利用小时数为4500小时，要求剩余功率全部送入220KV系统，负荷中Ⅰ类负荷比例为30%，Ⅱ类负荷为40%，Ⅲ类负荷为30%。

2）计划安装两台50MW的汽轮发电机组，型号为QFQ-50-2，功率因数为0.8，安装顺序为#1、#2机；安装一台100MW的汽轮发电机组，型号为TQN-100-2，功率因数为0.85，安装顺序为#3机。

原始资料13

3×34MW水利水力发电厂电气初设计

水电厂装机容量3×34MW，机组

4500小时。

，当地年平均最高气温30℃，海拔600m，地震烈度6级。

土壤电阻率400Ω·m，无其他特殊环境条件。

（1）主变压器采用SFPL7-40000型，采用Y0/△-11接线方式，低压侧电压10.5KV，高压侧242±2×2.5%。

（2）发电机额定电压10.5kV，

5，次暂态电抗

（标么值）。

（3）继电保护：

主保护动作时间0.08s，后备保护动作时间3s，断路器采用SW6－220型，动作时间0.6s，固有分闸时间0.06s。

（4）厂用电：

无高压厂用电气设备。

（5）接入系统：

一回220kV,14km架空线路接入枢纽变电所，系统容量按无限大考虑，地区变电所母线最大短路电流27KA（周期分量，并计入十年发展），线路阻抗0.4Ω/km。

原始资料14

3×100 MW火力发电厂电气部分设计

1、电厂为3台100MW汽轮发电机组，一次设计完成。

2、有220 kV 和110kV两级电压与系统连接，220KV出线有4回，每回出线最大输送容量为50MVA；110KV出线有3回，每回出线输送容量为35MVA。

本厂无6-10 kV及35 kV出线。

3、气象条件：

年最高温度38℃，年最低温度-7℃。

4、系统阻抗在最大运行方式下（SJ=100MVA），与110kV系统的联系阻抗为0.012，与220kV系统的联系阻抗为0.068，两系统均视为无穷大容量系统。

5、发电机参数：

型号：

QFN-100-2  Pe=100MW  Ue=10.5kV  Ie=6475A   cosφ=0.85  Xd”=0.183

原始资料15

双路电源工厂降压变电所设计

背景资料

2.1.1全厂设备情况

（1）本厂产品及生产规模

本厂主要承担全国的冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备的配件生产，即以生产铸造、锻造为主体，生产规模为：

铸钢件1万吨、铸铁件3千吨、锻件1千吨。

（2）本厂车间组成

铸钢车间；铸铁车间；锻造车间；车间；木型车间及木型库；机修车间；砂库；制材场；空压站；锅炉房；综合楼；水塔；水泵房；污水提升站等

（3）负荷性质

本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为6000小时，属于二级负荷[6]。

2.1.2供用电协议

（1）工厂电源从电业部门某200/35kV,用35kV双回架空线引入本厂，其中一个做工作电源，一个作为备用电源,两个电源不并列运行，该变电所距厂东侧8公里；

（2）区域变电所35kV配电出线路定时限过流保护装置的整定时间为2秒，工厂“总降”不应大于1.5秒；

（3）在总降压变电所35千伏侧进行计量；

（4）本厂的功率因数值应在0.9以上。

图2-1为供电系统示意图

图2-1供电系统

2.1.3全厂及各车间负荷计算

说明：

NO1、NO2车间变电所设置两台变压器外，其余设置是一台变压器。

2.1.4厂的自然条件

（1）气象条件

1最热月平均最高温度为

；

2土壤中0.7米深处一年最热月平均温度为

；

3年雷暴日为31天；

4土壤冷冻深度为1.10米；

5夏季主导风向为南风。

（2）地质及水文条件

根据工程地质勘探资料获悉，厂区地址原为耕地，地势平坦，地层以粘土为主，地质条件较好，地下水位为2.8～5.3米。

图2-2为全厂总平面示意图

图2-2全厂总平面示意图

2.2任务要求

工厂供电设计的内容一般包括变配电所的设计、配电线路设计和电气照明等等。

其任务要求具体如下：

（1）分析原始资料，根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型；

（2）负荷计算和无功功率补偿容量的确定；

（3）变配电所主结线方案的选择，进出线的选择，短路计算及开关设备的选择，

表1全厂各车间电器设备及车间变电所负荷计算表（380伏侧）

序号

车间或用电单位

设备容量千瓦

cos

tg

计算负荷

变压器台数

千瓦

千乏

千伏安

（1）NO.1变电所

1

铸钢车间

2000

0.4

0.65

1.17

800

936

1230.7

2

（2）NO.2变电所

1

铸铁车间

1000

0.4

0.7

1.02

400

408

571.4

2

2

砂库

110

0.7

0.6

1.33

77

102.4

128.3

3

小计

429.3

484.89

647.6

（3）NO.3变电所

1

焊车间

1200

0.3

0.45

1.98

360

712.8

800

1

2

1水泵房

28

0.75

0.8

0.75

21

15.8

26.3

3

小计

342.9

692.1

772.4

（4）NO.4变电所

1

空压站

390

0.85

0.75

0.88

331.5

291.7

442

1

2

机修车间

150

0.25

0.65

1.77

37.5

66.4

57.7

3

锻造车间

220

0.3

0.55

1.52

66

100.3

120

4

术型车间

185.85

0.35

0.6

1.33

65.1

86.5

108.4

5

制材场

20

0.28

0.6

1.33

5.6

7.5

9.3

6

综合楼

20

0.9

1

0

18

0

18

7

小计

471.3

513.7

697.2

（5）NO.5变电所

1

锅炉房

300

0.75

0.8

0.75

225

168.8

281.3

1

2

2水泵房

28

0.75

0.8

0.75

21

15.8

26.3

3

仓库（1.2）

88.12

0.3

0.65

1.17

26.4

30.9

40.7

4

污水提升站

14

0.65

0.8

0.75

9.1

6.8

11.4

5

小计

—

—

—

—

253.4

206.7

327

6千伏高压负荷

1

电弧炉

2*1250

0.9

0.87

0.57

2250

1282.5

2589.9

—

2

工频炉

2*300

0.8

0.9

0.48

480

230.4

532.4

3

空压机

2*250

0.85

0.85

0.62

425

263.5

500.1

4

小计

—

—

—

—

3155

1776.4

3620.7

同期系数

=0.9，

=0.93

合计

—

—

—

4941.1

4460

6656.5

—