水电厂设计

目录一、题目二、原始资料三、水电站电气部分研究的背景四、电气主接线的设计1）、电气主接线须满足以下要求2）、主接线方案的拟定3）、方案比较五、导线的初步选择和变压器的选择1）、与系统相连45km导线的选择2）、变压器的选择六、短路电流计算七、电气一次设备的选择计算1）、6.3KV母线的选择2）、110kV母线的选择3）、断路器和隔离开关的选则八、发电机机端电缆的选择九、参考文献一、题目：2×15MW水力发电厂电气一次部分设计二、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，距系统110kV发电厂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、发电厂在电力系统中所处的地理位置、供电范围示意图如下所示。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，cosφ=0.8；8、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日/年；其他条件不限。三、水电站电气部分研究的背景地方中小型水电站的电气主接线选择，以及一次设备和二次设备的选择等等，应本着具体问题具体分析的原则，根据变电站在电力系统中的地位和作用、负荷性质、出线回路数、设备特点、周围环境及变电站规划容量等条件和具体情况，在满足供电可靠性、功能性、具有一定灵活性、还拥有一定发展裕度的前提下，尽量选择经济、简便实用的电气主接线以及一次设备和二次设备。如终端变电站，我们可根据其进线回路数较少的特点，选择线路变压器组接线，或者是桥型接线；中间变电站，我们可根据其交换系统功率和降压分配功率的双重功能的特点，选择单母线接线、单母线分段、单母线带旁路接线等形式。总之，电力网络的复杂性和多样性决定了我们不能教条地选择电站的电气主接线、一次设备、二次设备等等，要具体问题具体分析，选择具有自己特色的电气主接线和设备。发电厂电气主接线的论证，电气一次设备及二次设备的选择，厂房、配电装置布置，自动装置选择和控制方式对电厂设计的安全性及经济性起着重要作用。同时对电力系统运行的可靠性，灵活性和经济性起决定性作用。四、电气主接线的设计1）、电气主接线须满足以下要求：1、根据发电厂、变电站在电力系统中的地位、作用和用户性质，保证必要的供电可靠性和电能质量的要求。2、应力求接线简单、运行灵活和操作简便。3、保证运行、维护和检修的安全和方便。4、应尽量降低投资，节省运行费用。5、满足扩建的要求，实现分期过渡。2）、主接线方案的拟定方案一：低压侧母线采用单母线，高压侧采用单母线分段，如图一所示。方案二：低压侧采用单母线，高压侧采用双母线分段，如图二所示。WL1WL2WL3WL4WIIWIWP6.3KV110KVG2G1图一WL1WL2WL3WL4WIIWIWP6.3KV110KVG1G2图二3）、方案比较上述的不同之处在于110KV母线采用的母线形式，虽然采用双母线分段可靠性高，但接线复杂，而且需要的隔离开关数量明显要多，也不经济。相对来说，单母线分段可靠性也不错，且接线简单灵活，也适合扩建。总的来说，对于发电机组容量较小的发电厂，且出线回路不多的网络，采用方案一较好。五、导线的初步选择和变压器的选择1）、与系统相连45km导线的选择由公式cos3maxUIP得：AUIPI5.2168.01003150002cos3maxmax根据额定载流量选择导线：由《电力工程电气设计手册》查得，标准导线截面积LGJ-50/8的额定载流量Ie=234A216.5A。所以选取导线LGJ-50/8（r=0.65Ω/km，x=0.4Ω/km）。2）、变压器的选择1、1T和2T变压器高压侧为110KV,低压侧为6.3KV根据《发电厂及变电站电气设备》，接于发电机汇流主母线上的主变，其输送容量应为该母线上发电机的总容量扣除接在该母线上的近区负荷的最小值，原则选择变压器，由于油浸式变压器有30%的过载能力。所以有以下计算：KVASKVASKVASSSGeTSSGeTSSGeSSGeT2625037500%70)%(702625037500%70)%(700375008.0150002)%(70min2min1minmin1近近近近查发电厂电气部分课程设计表3－22110KV双绕组变压器技术参数1得表一1T和2T变压器主要技术参数名称参数型号额定容量高压侧高压分接范围低压侧联接组标号空载损耗短路损耗空载电流（%）阻抗电压（%）SF7-31500/11031500KVA110KV±2×2.5%6.3KVYNd1138.5KW148KW0.810.52）、3T为厂用变压器其高压侧为6.3KV，低压侧为0.4KV。根据《发电厂及变电站电气设备》及根据要求厂用电率为1.1%，则KWESsT330150002%1.1%1.13表二3T变压器主要技术参数名称参数型号高压高压分接范围低压联接组标号空载损耗短路损耗空载电流（%）阻抗电压（%）SZ6-4006.3KV±4×2.5%0.4KVYyno870W4200W343）、最终选定变压器表三变压器的选择变压器型号阻抗电压（%）1T、2T3TSF7-31500/110SZ6-400/6.310.54六、短路电流计算1）、短路电流计算的主要目的1.电气主接线的比较与选择。2.选择断路器汇流母线等电气设备，并对这些设备提出技术要求。3.为继电器保护的设计以及调试提供依据。4.评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施。5.分析计算送电线路对通讯设施的影响。2）、接线方式计算短路电流所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线式。3）、短路种类一般按三相短路计算。4）、短路计算点分别选取高压和低压母线为短路计算点。5）、计算过程短路电流的计算采用标幺值进行近似计算，取统一基准容量Sj=100MVA，将各级电压的平均额定电压取为基准电压，即Uj=UV。WL1WL2WL3WL4WIIWIWP6.3KV110KVG2G1d1d21、1d短路时短路电流计算，取''dx=0.21。14.0115100454.033.05.311001005.10100%75.18.01510021.02254321jjejdejdUSxlxSSUxxSSxxx系统侧短路电流为：(3)15111001.50/40.30.14/433115jdjsSIKAUxx发电机侧短路电流为：39.01008.0/3004.1)2/2/(31jNjsSSXxx当39.0*Xjs时，查《电力工程电气设计手册》P132错误!未指定书签。曲线表得各时刻电流标幺值。65.22525.2185.20*2*1*0IIIttt各时刻短路电流的有名值为：KAUSIjNFI54.011538.03085.23*0)3(0KAUSIjNFI48.011538.030525.23*1)3(1KAUSIjNFI50.011538.03065.23*2)3(21d点短路时，各时刻短路电流的有名值为：KAIIIdF04.250.154.0)3(2)3(0)3(0KAIIIdF98.150.148.0)3(2)3(1)3(1KAIIIdF00.250.150.0)3(2)3(2)3(2发电厂高压侧Kim=1.85，对应)3(56.1dchII系统侧：KAIIKAIKIKidchdimmimch34.250.156.156.192.350.1285.12)3(1)3(122发电机侧：KAIIKAIKIKiFchFimmimch84.054.056.156.145.154.0290.12)3(02)3(02d1点：KAIIIKAiiichchchchchch18.384.034.237.545.192.321212、d2点短路，取''dx=0.21。14.0115100454.033.05.311001005.10100%75.18.01510021.02254321jjejdejdUSxlxSSUxxSSxxx系统侧提供短路电流：KAUSxxxIjjsd04.11103100165.00375.03.0132/4/135)3(2发电机侧提供短路电流：33.01008.030275.121jNjsSSxx当33.0*jsx时，查《电力工程电气设计手册》曲线表得各时刻电流标幺值。各时刻短路电流的有名值为：KAUSIIKAUSIIKAUSIjNFjNFjNFI79.93.638.03085.2362.93.638.0308.2368.113.638.0304.33*3)3(3*1)3(1*0)3(0d2点短路时，零时刻的短路电流：KAIIIdF72.1204.168.11)3(1)3(0)3(0KAIIIdF66.1004.162.9)3(1)3(1)3(1KAIIIdF83.1004.179.9)3(1)3(2)3(2取发电机机端Kim=1.90，对应)3(62.1dchII。系统侧：KAIIKAIKIKidchdimmimch68.104.162.162.180.204.169.22)3(11)3(11发电机侧：KAIIKAIKIKiFchFimmimch92.1868.1162.162.142.3168.11290.12)3(02)3(02d2点短路时：KAIIIKAiiichchchchchch60.2092.1868.122.3442.3180.22121经上面d1、d2点短路电流计算，可以得到如表四所示不同短路点短路电流值。表四短路电流短路点短路电流1d短路2d短路chi（KA）5.3734.22chI（KA）3.1820.60''kI（KA）2.0412.72七、电气一次设备的选择计算1）、6.3KV母线的选择选型：考虑到水电站一般处于较偏僻的地方，电站厂房位于河流边，且空间较狭窄。为了节约空间，同时满足机械强度的要求，站内所有母线选铝母线---LMY。1.母线最大持续工作电流为：AUPIg44.36088.03.633000005.1cos305.1按经济电流密度选择，查《电力工程电气设计手册》P336，由图8-1查得，4000maxT，9.0J。238.40099.044.3608mmJISgJ查《发电厂电气部分》附表2，选用槽形铝导体，截面尺寸为：12,8,80,175rcbh，即LMY-175-80-8-12，24880mmS槽形母线，其集肤效应系数103.1fK，AIy660030。当周围环境温度为18℃时，温度修正系数07.10QQQQKee。`706207.16600gyIAI2.热稳定校验stttkdbdz7.02.05.0正常时运行的最高温度：CIIQQQQyge32)706244.3608()1870(18)()(0022查《电气工程电气手册》得C=101，满足短路时发热的最小导体截面为：22min488067.110101/95.11176101/103.17.012720/mmmmCKtISfdzd满足热稳定要求。3.动稳定校验已知冲击电流