大型水电厂电气设计Word下载.docx

1、4、 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5、 设计原则、依据原则：电气主接线的设计是发电厂或变电站设讣的主体。电气主接线设计的基本原 则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策.技术规定和标准为 准绳，结合工程实际情况，以保证供电可靠.调度灵活，在满足各项技术要求 的前提下，兼顾运行方便、尽可能节省投资、就地取材，力争设备原件和设计 的先进性与可靠性，坚持可靠、适用、先进、经济、美观的原则。依据：（1）发电厂、变电所在电力系统中的地位和作用（2）发电厂、变电所的分期和最终建设规模（3）负荷大小和重要性（4）系统备用容量大小（5）设计题1_|的

2、原始资料6、 设计基本要求设讣要满足可幕性、灵活性、经济性的要求二、原始资料分析1.工程情况：设计电厂为大型水电厂，其容量为5X300MW,利用小时数为3000h 3246h5000h,为承担腰荷的发电厂，乂因其多承担系统调峰，调相任务， 其主接线应以供电调度灵活为主选择接线方式;o2.电力系统情况：S,=1000MVA,已计入十年发展，系统容量按无穷大考虑, 为简化网络结构及发电厂主接线，减少电压等级宜接入220kV系统，且出线数 目应尽量减少，以利于简化配电装置的规模及维护；3.负荷情况发电机额定电压15.75kV, cos0 = O.875, X/=0.24.环境条件：电厂所在地区最高温

3、度35C,海拔1000m,地震烈度5级，土 壤电阻率600Q.m；水力发电厂不会由于海拔高度而影响发电效果，故可不予 考虑，土壤电阻率也很小，也可不予考虑。5.继电保护：6 无高压厂用电设备三、主接线方案确定水力发电厂的特点是，一般距离负荷中心较远，基本上没有发电机电压负荷, 儿乎全部电能用生高电压送入系统；水力发电厂的装机台数和容量，是根据水能 利用条件一次性确定的，不必考虑发展和扩建；水力发电厂附近地形复杂，电气 主接线应尽量简单，使配电装置紧凑。1.主接线方案拟定根据对原始资料的分析，现将各电压级可能采用的较佳方案列出，进而，以 优化组合方式，组成最佳可比方案。1）10KV电压级.鉴于1

4、0KV出线回路多，并且发电机单机容量为300MW,远大 于有关设讣规程对选用单母线分段接线不得超过24MW的规定，应确定为双母线 分段接线形式,4台300MW机组分别接在两段母线上,剩余功率通过主变压器送往 一级电压110KV.山于10KV电压最大负荷20MW,远小于2*50MW发电机组装容量， 即使在发电机检修的情况下，也可保证该电压等级负荷要求由于2台50MW机组 均接于10KV母线上，有较大短路电流，为选择合适的电气设备，应在分段处加装 母线电抗器，各条电缆线上装设线路电抗器.2.110KV电压级.出线回路大于4回，为使其出线断路器检修时不停电，应采 用单母线分段带旁路接线或双母线带旁路

5、接线，以保证其供电的可靠性和灵活 性.3.220KV电压级.200KV负荷容量大，其主接线是本厂向系统输送功率的主要 接线方式,为保证可靠性，可能有多种接线形式.方案一：图一。为大型水力发电厂的主接线，5台300MW的发电机组 （Un=15.75kV）以发电厂变压器单元接线直接把电能送到至330RV的电力系统, 但由于发电机内阻很小，所以直接厂用电变圧器与发电机用封闭线直接连接，即 厂用分支封闭母线（在发电厂中，发电机至变压器的连接母线如釆用敞露式母线, 会导致绝缘子表面易被灰尘污染，尤其是母线布置在屋外时，受气候变化和污染 更为严重，很容易造成绝缘子闪络及山于外物所致造成母线短路故障。随着机

6、组 容量的增大，对出口母线的可鼎性要求越来越高，而釆用封闭母线是一种较好的Q 1解决方法。）。330kV侧为三串1台短路器接线和一串1丄台断路器接线。实现5 2 3条电源进线和4条出线配对成串.增加了可靠性。在各发电机出口均装有出口短 路器，给运行带来了极大的灵活性。方案二：图二。同样为大型水力发电厂的主接线，5台300MW的发电机组 （Un=15.75kV）,发电机组经双母线分段接线连接，经变压器把电能送到330kV 电力系统。330kV侧为三角形接线方式。其接线方式可以减少一台断路器的使用 乂可以拥有双母接线的稳定性，操作方便。但是，检修断路器是，多角形就要开 环运行，如果此时岀现故障，乂

7、有断路器断开，将使供电造成紊乱；而且其灵活 性乂差了一些。图一方案一图主接线方案的评定单母线接线双母线接线经济性接线简单，投资省，扩建 方便，电能损耗少，经济 性好变压器台数合理，接线也 不复杂，投资合理可靠性母线或母线隔离开关检 修时所有回路都要停止 工作，会造成全场或全站 长期停电供电可黑，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不 致供电中断灵活性调度不方便，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。1.调度灵活，能灵活的适 应电力系统中各种运行 方式调度和潮流变化的 需要，并且通过倒换操作 可以组成各种运行方式。2.扩建方便，扩建时不会

8、 造成原有回路的停电综合考虑各种因素，方案I在可靠性和经济性方面均优于方案II,且该水 电站在保证可靠性的情况下，要看其灵活性，故选择方案I为最终的设计方案。四、厂用电设计1.水电厂的主要厂用电负荷机组自用电部分：压油装置油泵、机组调速和轴承润滑系统用油泵、水内 冷水系统水泵、水轮机顶盖排水泵、漏油泵、主变压器冷却设备等。全厂公用电部分：厂房吊车、快速闸门启闭设备、闸门室吊车、尾水闸门 吊车、蓄电池组和浮充电装置、空气压缩机、中央修配厂、漏油机、全场照 明等。2.厂用电源选择厂用电供电电压确定：对于水d厂，曲于水轮发电机组辅助设备使用的电动机功率不大，釆用动 力和照明三相四制系统供电。但是坝区

9、和水利枢纽距厂区较远，故可选用厂用 电电压等级为6kV。厂用电系统接地方式：厂用变釆用不接地方式，高压低压都为三角电压。厂用工作电源引线方式：因为发电机与主变压器采用单元接线，高压常用工作电源山该单元主变压器 低压侧引借厂用备用电源采用一台备用变压器，以1*台断路器接线方式连于主接线中。3.厂用主变压器的选择厂用电主变压器选择的原则：1.变压器、副边额定电压应分别与引接线和厂用电系统的额定电圧相适应。2连接组别的选择，宜使用同一电压级的厂用工作、备用变压器输出电压的 相位一致。3.阻抗电压及调压形式的选择，宜使在引接点电压及厂用点负荷正常波动范 围内，厂用点各级母线的电压偏移不超过额定电压的5

10、%。4.变压器的容量必须保证厂用机械及设备能从电源获得足够的功率。确定厂用电主变压器容量：按常用电率确厂用电主变压器的容量型号及容量（kVA）低压侧额定容量（kV）连接组损耗（kW）阻抗电压（%）空载电流空载短路SJL1300.4Y/Y00.120.5948Sn=选择型号为：五、主变压器的确定1 变压器的台数：依据方案I,该变电所装设2台三绕组变压器，以充分保证供电可靠性。2容量：单元接线中的主变压器SN应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用 容量负荷后，留有10%的裕度。Sn = 1. 1Png（1 Kp） / cos （；PNG发电机容量；为300MW.SN通过主变压器的容量。Kp厂用电；K

11、p=8%ocos发电机的额定功率；cosDg=0.875.发电机的额定容量为300MW,扣除厂用电后经过变压器的容量为：Sn= 1.1x300（1-0,08） =3469?MVA0.8753由于设计理念中变压器直接与发电机相连，把电能送至330RV电力系统中。 故应选330kV双绕组变压器。综上，选择5台330kV双绕组变压器，型号为SSP-360000/330额定容量额定电压 （kV）损耗 （%）高压低压36000036318171196715.6Y0/A-12双绕组主变圧器SSP-360000/330六、短路电流计算1 短路电流计算的目的（1）在选择电气主接线是，为了比较各种接线方案，或确

12、定某一接线是否需 要采取限制短路电流的措施等，均需要进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、 可靠地工作，同时乂力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。（3）在设计屋外高圧配电装置时。需按短路条件校验软导线的相间和相对地 的安全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为 依据。2.计算短路电流过程见附录3.计算短路电流的方法山于当变压器发生短路时，其余4台发电机也同时断开，故在计算短路电流 时只单独讣算单条输电线路的短路电流。等值阻抗图为4.短路电流计算表短路点dOs时刻短路电流（kA）5.27短路冲击电

13、流（kA）13.41七、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、 应按当地环境条件校核；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 体选择及校验过程列入附录C中）：名称型号发电机TS1264/160-48断路器KW4-330隔离开关GW7-330、330电压互感器YDR-330电流互感器LDZ1-10母线矩形铝导体双条 平放截面125x10各个电气设备的参数发电机 TS1264/160-48（MW）COS0Xdn30021断路器KW4-330电压（kV）额定电 流（kA

14、）额定开 端容量极限通 过电流 （kA）热稳定 电流 （kA）合闸 时间（S）固有 分闸 时间（s）自动 重合 闸无 电流 间隔 时间额定电流 （kA）峰值5sKW4330315035900.150.040.25隔离开关GW7-330、330额定电压额定电流（kA）动稳定电流热稳定电流（kA） （s）15006733.6 （5）电丿玉互感器YDR-33O形式额定变比在下列准确等 级下额定容量（VA）最大容量备注0.513电容 式YDR-33O330000 100 一一 /100 V3 V315050010002000电流互感器LDZM0额定电流比级别组合准确级热稳定倍数动稳定倍数6001000

15、/50.5/350八、设计总结本次课程设计主要是对330kV水电站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、厂用电设计、主变圧器的选择、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，我和同组的儿个同学一起查阅了相关资料，对课 程设计的题II、要求和具体内容等做了讨论，并协力完成了此次设计。通过本次 设计，我能够巩固所学的基本理论、专业知识，并综合运用所学知识来解决实际 的丄程问题，学习工程设讣的基本技能和基本方法。采用的电气主接线具有供电可鼎、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幕性，节约运行成本。但山于设计时间 较短，且经验不足，

16、许多方面考虑不太全面，有待进一步改进。总之，此次课程设计，使我能把在课堂上学习的理论知识应用到实践中，更 好的发现了自己在学习中的不足之处。在设计中，通过查阅资料，咨询老师，解 决了在设计中所遇到的一些问题。通过此次课程设汁，我受益匪浅，学到了很多 东西。九、参考文献1、 西北电力设计院.电力工程设计手册.中国电力出版社2、 熊信银.发电厂电气部分.中国电力出版社3、 黄纯华.发电厂电气部分课程设计参考资料.中国电力岀版社4、 李光琦电力系统暂态分析（第三版）中国电力出版社附录A 完整主接线 主接线另附图。附录B 短路电流计算1.电抗计算选取基容量为 Sj=100MVA5 Uj=Uav=1.0

17、5Ue Sj基准容量（MVA）Uj所在线路的平均额定电压） 注：均采用标幺值算法，省去图3电抗图1.对于TS1264/160-48发电机电抗XI =X2 = X3 = X4 = X5 = Xd X/ , =0.583Sn / cos 高压断路器的校验1、高压断路器的校验a、 安装断路器地点的工作电压为330kV,断路器的额定电压为330kV 即：UNet=UN,满足电压选择条件。b、 由于变压器型号为 SSP_360000/330 型号。则 S,v =360000kVA, UN =363kV厂页-/gmax = 105 仏丁 =601 A所以，断路器的最大持续工作电流Igmax=601A,断路

18、器的额定电流 严 3150A即：1 Net X /gmax满足选择条件。c、 断路器的最大持续电流为/M=35kA,其330RV侧短路电流最大值的有效值Z.v/r = 13.41kA,即q = Ish满足选择条件。d、 短路情况下的热稳定校验KW4330型断路器在5s内的热稳定电流人=35KA,其值大于电流I =5.27KA,因此即使对于无限大电流供电系统来说，满足热稳定要求。 热稳定电流匚是断路器能承受短路电流热效应的能力。按照国家标准规定， 断路器通过热稳定电流在5s时间内，温度不超过允许发热温度，且无触头溶 解和妨碍其正常工作的现象，则认为断路器是热稳定的。7,2 =352 x4 = 4

19、9007C42/5Zx2r = 5.272 x2.06 = 57.2KA2/s由上式得:满足条件C、短路情况下动稳定校验动稳定电流= 100 KA短路冲击电流B =13.41 KA即小满足动稳定条件 二、330KV侧高压隔离开关的校验1、安装隔离开关地点的的工作电压为330kV,隔离开关的额定电压为330kV,即UNe, = UN满足电压选择条件。2、 通过隔离开关的最大持续工作电流Igmax=601A小于隔离开关的额定电流 Z = 1500A, B|J /A,f=/Qmax,满足电流条件。3、 短路情况下动稳定校验动稳定电流Iet=100KA,短路冲击电流/y/, =13.41即b=b，满足动稳定条件。三、 电流互感器校验1、 热稳定校验：Is允许通过热稳定电流It=K（IiN=50X 1000=50000A短路冲击电流 = 13410Ao短路电流发热Qk=/（q+如）即let满足热稳定。2、 动稳定校验：电流互感器动稳定电流ies=1000A X 90=90kA短路冲击电流, = 13.41 kA,即 ios=isho 满足动稳定