电气一次课程设计任务书.docx

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电气一次课程设计任务书

湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower

课程设计任务书

课题名称发电厂电气一次课程设计

适用专业：

发电厂及电力系统

指导老师：

何荣锋

设计开始日期：

2011年12月12日

设计结束日期：

2011年12月16日

电力工程系编

一、设计任务：

设计题目：

2×1600千瓦水电站电气主接线设计

二、设计目的

课程设计是完成专业培养目标的一个实践性教学环节。

学生在老师指导下，应用自己所学专业知识，特别是《发电厂水电站电气设备》课程的专业知识，尽量结合实际情况，完成一个水电站电气主接线的设计工作。

电站的一次设计是电站设计最主要的部分之一，从电站在系统中的位置，近期及远期规划，设计规划容量及台数，运行方式，最大负荷利用小时数等方面进行分析，确定主接线图方案，选择短路点最后选择高压设备，通过本次设计学习和掌握了水电站电气一次部分设计的基本方法。

巩固理论知识，熟悉了《电力工程电气设计手册》等规程规范的使用，使学生能正确掌握电气一次设计的设计程序，培养学生分析解决工程技术中实际问题的初步能力，为今后从事专业工作打下初步基础。

二、待设计电站的原始资料

1、水电站电气主接线方案已定，如附图。

2、发电站出口设备采用成套GG-1A型的开关柜，安装在户内，

实际环境温度35度，额定介质温度30度。

3、电力电缆采用沟道敷设，发电机回路电缆长度超过20米，年最大负荷利用小时数3450小时。

4、发电机纵联差动保护为主保护零秒动作，发电机后备保护为过电流保护1.8秒动作。

5、母线平放，a=240mm,跨距l=900mm。

三、设计内容

1、计算发电机电压母线和35kv母线三相短路时的最大短路电流。

2、根据短路电流计算成果表进行发电机回路所有设备选型。

3、35KV电压等级的断路器，隔离开关的选择。

4、绘制一张主接线简图，标明电流互感器，电压互感器的配置。

5、编写设计说明书

四、设计成果

1、短路电流计算成果表一张。

2、设备选型表一张。

3、完整的设计说明书一份，含短路计算书和电气设备选型。

五、参考资料

1、《发电厂水电站电气设备》

2、《工厂常用电气设备手册》

3、《水电站机电设计手册》

4、《电力工程电气设备设计手册》

5、《水电站电气一次设计手册》

六、进度安排表：

时间

内容

星期一

星期二

星期三

星期四

星期五

上午

下

午

上

午

下

午

上

午

下

午

上

午

下

午

上

午

下

午

短路电流计算

电气设备选型

设计说明书

七、答辩提要

1、本水电站的设计目的和内容，有关的地理气象条件和负荷级别，总体设计步骤。

2、该水电站电压等级、出线回路确定的原则。

3、主变压器容量和台数的选择及其技术经济比较的结果。

4、确定电气主接线方案的主要依据，初步考虑几个方案，最终确定的方案的优缺点，对照主接线说明运行中应注意哪些问题。

5、厂用电方案考虑了哪些因素，备用形式如何？

有哪些负荷？

6、接地刀闸的配置原则。

7、本水电站过电压保护设计的依据和内容，保护范围及绝缘配合方案。

8、本水电站可能会出现哪些内部过电压，是否有相应的措施。

9、接地电阻确定的依据是什么？

本水电站接地电阻应选多大。

10、工频接地和冲击接地是否相对独立。

如果需要连接，要考虑什么条件？

置换接地介质后，对冲击接地和工频接地各有什么影响。

11、避雷针设置的原则和计算方法如何。

避雷针接地体到相应设备的安全距离一般为多少。

依据什么原则确定。

12、短路电流计算和设备选择与校验的一般程序是什么？

动、热稳定校验的电流和计算时间怎样确定。

13、采用标么值的好处是什么？

基准电压怎样选取，为什么？

14、母线、互感器选择校验的基本方法和有关公式（包括钢芯铝绞线）？

15、选择限流式熔断器时，对电压互感器回路有关设备的选择、校验有什么影响，为什么？

16、说明你所选择的户内、户外配电装置的技术性和经济性。

17、根据所址的地理条件，谈谈总体布置的构成过程，并说明户外配电装置间隔标准依据什么原则确定，各户内配电装置布置的原则和理由。

18、说明所内设备一次电缆的走向，母线走向。

19、对主变压器和电力电容器的布置要考虑哪些安全问题？

20、户内配电装置的配置图的作用。

附：

成果格式：

安化晏家水电站电气一次部分

课程设计说明书

姓名：

班级：

学号：

适用专业：

发电厂及电力系统

指导老师：

何荣锋

设计开始日期：

2011年12月12日

设计结束日期：

2011年12月16日

目录

第一章设计原始资料

1.1概况……………………………………………………………………（5）

1.2工程任务和规模……………………………………………………（7）

1.3机器及金属机构……………………………………………………（8）

第二章变压器的选择

2.1主变压器的选择…………………………………………………（10）

2.2厂用变压器的选择………………………………………………（11）

第三章电气主接线设计

3.1电气主接线的概况………………………………………………（14）

3.2电气主接线的方案拟定及比较………………………………（14）

3.2.1主接线方案的拟定………………………………………（14）

3.2.2主接线方案的比较………………………………………（14）

第四章短路电流计算

4.1短路电流计算的目的…………………………………………（17）

4.2短路电流计算的内容…………………………………………（17）

4.3短路电流计算的方法…………………………………………（17）

4.4短路电流计算成果表…………………………………………（18）

第五章设备的选择、校验

5.1电气一次设备选择的一般条件………………………………（19）

5.2电气一次设备的选择及成果…………………………………（21）

前言

水电是清洁能源，可再生、无污染、运行费用低，便于进行电力调峰，有利于提高资源利用率和经济社会的综合效益。

在地球传统能源日益紧张的情况下，世界各国普遍优先开发水电大力利用水能资源。

中国不论是水能资源蕴藏量，还是可能开发的水能资源，都居世界第一位。

截至2008年底，中国水电总装机容量已达到1.75亿千瓦，水电能源开发利用率从改革开放前的不足10%提高到27%。

水电事业的快速发展为国民经济和社会发展作出了重要的贡献，同时还带动了中国电力装备制造业的繁荣。

三峡机组全部国产化，迈出了自主研发和创新的可喜一步。

小水电设计、施工、设备制造也已经达到国际领先水平，使中国成为小水电行业技术输出国之一。

此外，中国水电产业各项经济指标增长较快。

2007年1-11月，中国水力发电行业累计实现工业总产值93,826,334千元，比上年同期增长了20.88%；累计实现产品销售收入89,240,772千元，比上年同期增长了20.17%；累计实现利润总额24,689,815千元，比上年同期增长了35.91%。

2008年1-11月，中国水力发电行业累计实现工业总产值111,348,950千元，比上年同期增长了23.50%；累计实现产品销售收入113,147,151千元，比上年同期增长了24.80%；累计实现利润总额26,863,763千元，比上年同期增长了9.75%。

中国经济已进入新的发展时期，在国民经济持续快速增长、工业现代化进程加快的同时，资源和环境制约趋紧，能源供应出现紧张局面，生态环境压力持续增大。

据此，加快西部水力资源开发、实现西电东送，对于解决国民经济发展中的能源短缺问题、改善生态环境、促进区域经济的协调和可持续发展，无疑具有非常重要的意义。

另外，大力发展水电事业将有利于缩小城乡差距、改善农村生产生活条件，对于推进地方农业生产、提高农民收入，加快脱贫步伐、促进民族团结、维护社会稳定，具有不可替代的作用。

水电开发通过投资拉动、税收增加和相关服务业的发展，将把地方资源优势转变为经济优势、产业优势，以此带动其他产业发展，形成支撑力强的产业集群，有力促进地方经济的全面发展。

本次设计从主接线、短路电流计算、主要电气设备选择等几方面对水电站电气设计进行了阐述，并绘制了电气主接线图（推荐方案）、电气主接线图（比较方案）、升压站平面布置图、厂房电气设备布置图、升压站电气布置断面图、6.3KV高压开关柜接线方案图、低压配电屏接线方案图、变电器主保护回路图和原理图、机组保护原理图等相关设计图纸。

本文是在湖南水利水电学院水利建筑工程系何荣锋教授的精心指导下完成的。

何荣锋老师治学严谨、知识广博、善于捕捉新事物、新的研究方向。

在毕业设计期间何荣锋老师在设计的选题何设计思路上给了我很多的指导和帮助。

何荣锋老师循循善诱的教学方法、热情待人的处事方法、一丝不苟的治学态度、对学生严格要求的敬业精神给我留下了很深的印象。

在此，我对恩师表达最崇高的敬意和最诚挚的感谢！

因为本人知识有限，设计中有很多错误和不妥之处，敬请各位老师批评指正。

第一章设计原始资料

1.1概况

渠江镇位于安化县西南部，柘溪水库库区上游西岸，为安化、新化、溆浦三县交界之处，水路可经柘溪库区至安化县城及沿河各地，陆路有S225省道穿过该镇东北部。

晏家水电站位于渠江镇南部的晏家村，晏家村与溆浦县善溪乡相邻，该村距渠江镇镇政府驻地15km，距善溪乡政府驻地3km，现有人口1100人，人均收入不到1200元。

晏家水电站位于资水一级支流渠江下游，距资水入河口15km，坝址以上控制集雨面积620km2，占渠江总流域面积的72.9%。

该电站上游原规划开发水电站八座，总装机容量28120kW，依次为：

①渠江干流175～207m为梧桐水电站，控制集雨面积570km2，规划装机8000kW；②朱溪江支流207～232m为两江水电站，控制集雨面积330km2，规划装机3200kW；③朱溪江支流232～285m为朱溪江水电站，控制集雨面积315km2，规划装机6400kW；④朱溪江支流285～325m为大兴水电站，控制集雨面积290km2，规划装机5000kW；⑤岗东河支流207～242m为木壕水电站，控制集雨面积182km2，规划装机2000kW；⑥岗东河支流250～292m为罗林水电站，控制集雨面积76km2，规划装机1260kW；⑦岗东河支流292～342m为河边水电站，控制集雨面积68km2，规划装机1260kW；⑧岗东河支流342～390m为芭油水电站，控制集雨面积60km2，规划装机1000kW。

拟建晏家水电站位于梧桐水电站下游3km处，为径流式电站，装机容量为2×1600kW，设计引用流量38.8m3/s。

1.2工程任务和规模

晏家水电站位于资水一级支流渠江下游，坝址处在安化县渠江镇晏家村境内，且紧临溆浦县善溪乡，其库区及集雨区域大部分属溆浦县境内。

该工程上游水位受梧桐水电站尾水控制，下游水位受柘溪水库的调节影响。

据渠江流域的水电规划，梧桐水电站利用水头为175～207m高程；根据柘溪水库多年运行的情况，其常水位一般在160～165m。

由上可知，从梧桐水电站至柘溪水库间有约10m水头的水资源可以开发利用。

根据保证出力，从年发电量、年利用小时数、工程总投资和工程年运行费用等各项指标综合分析后，本阶段选择装机容量为3200kW。

根据电站的流量水头特性，采用轴流式机组。

综合考虑电站的投资及以后的运行情况，选择采用2台1600kW发电机组，转轮直径180cm，额定转速300r/min，额定流量19.4m3/s，额定点效率90%。

1.3机器及金属机构

（1）水轮机主要参数

型号：

ZD680-LH-180台数：

2台

额定水头：

10.0m

额定出力：

1778kW额定流量：

19.40m3/s

额定工况点效率：

90%额定转速：

300r/min

（2）调速器：

选用2个YWT-3000型自动调速器。

（3）发电机主要参数

型号SF1600-20/2600，额定功率1600kW，共2台；

额定电压6300V，额定转速300r/min；

功率因数0.8。

（4）变压器

主变型号：

S9-4000/35台数：

1台

站用变型号：

SC10-315/6.3台数：

1台

本电站主要金属结构为电站流道进、出口工作闸门和检修闸门以及其启闭设备。

闸门均采用钢闸门，共7扇；启闭设备均采用手电两用螺杆式启闭机，分别有1台5t、2台10t、2台15t。

第二章变压器的选择