毕业设计任务书 张正伟

毕业设计任务书〈一〉原始资料1、发电厂〈变电所〉类型水电厂2、发电机组〈变压器〉台数与容量4x35MW3、电力负荷：（1）厂用电率0.5%U=10.5kv（2）110千伏电压级负荷：最大输送137兆瓦,COSφ=0.8（3）负荷曲线图：功率%110干伏电压负荷曲线功率%千伏电压负荷曲线100100808060604040202004812162024时04812162024时典型日负荷曲线(夏季185天冬季180天)4、设计电厂〈变电所〉接入电力系统情况:（1）110KV升高电压级架空线2回，与系统连接线2回，最大输送137兆瓦,COSφ=0.8I.电厂(变电所〉在各电压等级上接入电力系统的示意图S=∞2X40KM110KV设计电厂〈变电所〉II.穿越电厂〈变电所〉功率兆瓦,由千伏,送入千伏5、环境条件1.当地年最高温度36℃,年最低温度-3℃,最热月平均最高温度26℃,II.当地海拔高度450米；风向南风势3级。Ⅲ.其它无〈二〉设计内容参照设计指示书第二章电气主接线设计2.1对水电厂原始资料分析2.1.1原始资料1、该水电站的规模、及性质：该水电站近端没有Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类负荷，为不重要水电站，拟定1～4台变压器。电压等级为发电机电压（待选）和110KV等级。与外界连接方式如下：通过40KM双回联络线（导线型号待选）与∞系统相连，如图所示：S=∞2X40KM110KV原始接线图2、负荷：（1）110KV侧：夏季：负荷率：100%负荷天数：185天冬季：负荷率：40%负荷天数：180天（2）发电机侧：厂用电率为0.5%3、其他资料当地海拔高度420米，当地年最高温度36℃，年最低温度-3℃，最热月平均最高温度26℃。风向南，风势3级，其他资料没有给出，视为不受限制4.原始资料分析;该水电站为典型的小水电，其容量为140MW,最大单机容量为35MW,不担任重要负荷的供电，对设计的可靠性、安全性、灵活性等没有很严格的要求，拟定1～4台变压器。其地形条件限制不严格，但从节省用地考虑，尽可能使其布置紧凑，便于运行管理。另外，周围的环境和气候对设备的选择的制约也不大。综上，在设计中要充分分析所给的原始资料，同时结合实际的情况，做到设计的方案具有可靠性、安全性、经济性等。2.2电气主接线设计依据电气主接线设计是水电站电气设计的主体。它与电力系统、枢纽条件、电站动能参数以及电站运行的可靠性、经济性等密切相关，并对电气布置、设备选择、继电保护和控制方式等都有较大的影响，必须紧密结合所在电力系统和电站的具体情况，全面地分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，通过技术经济比较，合理地选定接线方案。电气主接线的主要要求为:1、可靠性：衡量可靠性的指标，一般是根据主接线型式及主要设备操作的可能方式，按一定的规律计算出“不允许”事件的规律，停运的持续时间期望值等指标，对几种接线形式的择优。2、灵活性：投切发电机、变压器、线路断路器的操作要可靠方便、调度灵活。3、经济性：通过优化比选，工程设计应尽力做到投资省、占地面积小、电能损耗小。2.3主接线设计的一般步骤1、对设计依据和基础资料进行综合分析。2、确定主变的容量和台数，拟定可能采用的主接线形式。3、论证是否需要限制短路电流，并采取合理的措施。4、对选出来的方案进行技术和经济综合比较，确定最佳主接线方案2.4技术经济比较2.4.1发电机电压（主）接线方案在对原始资料分析的基础上，结合对电气主接线的可靠性、灵活性以及经济性等基本要求，综合考虑。在满足技术、经济政策的前提下，力争使其成为技术先进、供电安全可靠、经济合理的主接线方案。发电、供电可靠性是发电厂生产的首要问题，主接线的设计，首先应该保证其满发、满供、不积压发电能力，同时尽最大可能减少能量传输过程中的损失，以保证供电经济性。为此，对大、中型发电厂主接线的可靠性，拟从以下几个方面考虑：（1）断路器检修时，是否影响连续供电；（2）线路、断路器或者母线故障，以及在母线检修时，造成停运馈线回路的多少和停电时间的长短，能否满足对Ⅰ、Ⅱ类重要负荷连续供电的要求；（3）本发电厂有无全厂停电的可能性；此外，主接线还应具有足够的灵活性，能适应多种运行方式的变化，而且在检修、事故等特殊状态下操作方便、调度灵活、检修安全，扩建发展方便。主接线的可靠性与经济性应该综合考虑、辨证统一，在满足技术要求的前提下，尽可能投资省、占地面积少、年运行费用为最小。根据对原始资料的分析，本厂采用机变单元接线形式。现将各可能采用的较佳方案列出，进而以优化组合的方式，组成最佳可比方案。根据以上分析，保留下面两种可能接线方案方案一：单元接线W2W1方案二：扩大单元接线W2W1（三）主接线方案的确定（1）技术比较方案的技术特性分析，一般从以下几个方面进行分析：1、供电的可靠性；2、运行上的安全和灵活性；3、接线和继电保护的简化；4、维护与检修的方便等。这两个方案采用了不同的主接线方式，经验表明对任何主接线方式都能实现可靠的继电保护，由于一次设备投资远远大于二次设备的投资，所以即使某个别元件保护复杂化，也不能作为不采用较经济接线方案的理由。从供电的可靠性看：对于方案1，厂用电从4台发电机上取得，即使检修其中一台变压器和4机组停机电厂也不会停电，然而4台变压器同时故障的可能性非常小。相比方案2，若检修变压器电厂就会停电，否则要另外接入厂用电源，这样投资就增加了。这样，方案1的可靠性相对高些。从运行安全和灵活性看：方案1的变压器的短路容量比方案2小，对变压器和发电机的绝缘水平要求相对较低，安全性相对较高，其灵活性也比较好。从接线和继电保护看：方案2的接线和继电保护都相对方案1较复杂。从维护与检修看：方案2的维护相比方案1较复杂，方案1的检修相比方案2较方便。（2）经济比较（1）一次投资一次性投资包括主变压器、配电装置的综合投资。电气设备的综合投资是电气设备出厂价格、运输机安装费用的总和，又称电气设备的基建投资费。一次性综合投资0(1)()100dOO元式中：0O—主体设备基价，主要包括主变压器、开关设备；d—设用于运输基础加工，土石方附加费的比例系数，通常对110KV取值90，35KV取值100。（2）年运行费用12.UdAUU式中：1U—小修维护费，一般为（0.022～0.042）O；2U—折旧费，一般为（0.005～0.058）O；A—电能损失，主要指变压器的能量损耗（KW.h）d—电能电价，目前全国各地区均价为0.25～0.3元/KW.h。A—随变压器型式不同而异，对双绕组变压器有2001A=[()()()].(.)kkNSnPKQPKQtKWhnS式中n—相同变压器的台数；NS—每台变压器的额定容量（KV.A）；S—n台变压器担负的总负荷（KV.A）；t—对应负荷使用的小时数；0P、0Q—每台变压器的空载有功损耗（KW）、无功损耗（Kvar）；其中：无功损耗：100S(%)I=QΔn00（千乏）；(%)I0——一台变压器空载电流百分数值；kP、kQ—每台变压器的短路有功损耗（KW）、无功损耗（Kvar）；无功损耗：100S(%)U=QΔnd（千乏）；(%)Ud——变压器的短路电压（阻抗电压）百分值；K—无功经济当量，即每多发或多供1kvar无功功率，在电力系统中所引起的有功损耗（KW）增加的值。发电厂取0.02。通过以上计算方法计算得出方案一得运行费用最少通过主接线的定性分析和可靠性及经济计算，在技术上（可靠性，灵活性）方案一占优势，在经济上也比方案二更合理，所以，决定选取方案一为设计最终方案。2.5水轮发电机的选择在我国，水电站容量为20～80MVA的发电机额定电压取10.5kV，容量为20～170MVA的发电机功率因数取0.8～0.85。因此可以选发电机型号，其参数如下表：表2.1.发电机SF25-16/410参数表型号额定容量功率因数cosn额定电压nU（V）额定电流nI（A）次暂态电抗''dxnS（MVA）nP（MW）2.6主变的选择单元接线时变压器容量应按发电机的额定容量扣出本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定，该水电站远离负荷中心，水电站的厂用电很少（0.5%），且没有地区负荷，因此，选择主变压器的容量应大致等于与其连接的发电机容量。水电厂多数担任峰荷，为了操作方便，其主变压器经常不从电网切开，因此要求变压器空载损耗尽量小2.6.1相数的选择容量为300MW及以下机组单元接线的主变压器和330千伏及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器，且本厂运输条件不受限制，所以选用三相变压器。2.6.2绕组数量和连接方式的选择（1）绕组数量选择：根据《电力工程电气设计手册》规定并结合本厂实际，因而采用双绕组变压器。（2）绕组连接方式选择：我国110KV及以上的电压，变压器绕组都采用0Y连接，35KV一下电压，变压器绕组都采用连接。结合很电厂实际，因而主变压器接线方式采用0/Y连接。综上所述，在比较的两个方案中，需要两种容量的变压器：MVA（一台）和MVA（两台）。结合本电厂实际，从经济性的角度出发，选择型式为：双绕组的无励磁调压电力变压器。查相关的手册符合条件并通过比较有为：和型。其技术参数见表2。表2.2电力变压器技术参数型号额定容量（KVA）额定电压（KV）空载电流（%）空载损耗KW负载损耗KW阻抗电压（%）高压低压第三章短路电流计算在发电厂、变电所电气设计中，计算短路电流的目的是：1）计算出最大可能短路电流，提出对运行方式的要求以及限制短路电流必须采取的措施；2）电气设备、载流导体的选择。进行短路情况下的动稳定及热稳定校验；3）屋外高压配电装置设计、接地装置设计。进行短路情况下的安全距离、接地电阻等的校验；4）继保装置的选择与整定。3.1短路电流计算的基本假设（1）短路过程中各发电机之间不发生摇摆，并认为所有发电机的电势都相同电位。（2）负荷只作近似估计，或当作恒定电抗，或当作某种临时附加电源，视具体情况而定。（3）不计磁路饱和。系统各元件的参数都是恒定的，可以用叠加原理。（4）对称三相系统。出不对称短路故障处不对称之外，实际系统都是对称的。（5）忽略了高压线的电阻电容，忽略变压器的电阻和励磁电流，这就是说，发电机、输电、变电和用电的元件均匀纯电抗表示。（6）金属性短路，即不计过度电阻的影响，认为过渡电阻为零的短路情况3.2电路元件参数的计算根据第一节的假设，首先去掉系统中所有负荷、线路电容、并联电抗等，同时忽略系统各元件的电阻，发电机用次暂态电抗dX表示，用统一的基准容量和网络平均额定电压归算系统各元件电抗的标幺值。1、基准值基准容量MVA100Sb基准电压avbUU于是可得：基准电流bbbUSI3基准电抗bbbbbSUIUX233.3网络变换与简化1、网络变换的基本公式1）常用设备电抗换算公式设备名称参数有名值（）标幺值发电机FnXFnn2nFXSUXFnnbbF*FXSSXXX变压器%Udn2ndBSU100%UX100%USSXXXdnbbB*B电抗器KX（%）nnKKI3U100%UX100%UIUUIXXXKnbnbbK*K线路0X（km/）l0lXX2bbbl*lUSXXX系统电抗已知短路容量SSSXb*0与系统连接的断路器开断容量KdSKdb*0SSX从基准值1bS换算到基准值2bS1bX1b2b1b2bSSXX综合运用Y—变换，网络中间点消去法，对该电厂的接线与外界接线进行变换和简化。具体的计算过程详见设计计算书。3.4短路电流实用计算方法在工程计算中短路电流的计算常采用实用曲线法，其计算步骤如下：（1）选择计算短路点；（2）画等值网络图；A、选取基准容量100BSMVA和基准电压BavVV。B、首先去掉系统中的所有负荷分支。线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗dX。C、将各元件电抗换算为同一基准的标么值电抗。D、汇出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。E、化简等值网络：为计算不同短路点的短路电流值，需要将等值网络分别化简为