设计

发电厂电气部分课程设计1课程设计任务书一、设计题目：某小型水电站设计该水电站根据水能利用条件拟定装机容量为3*1000KW，发电机额定电压为6.3KV，各参数：dx'=0.23，)2(x=dx'，(0)x=0.07，dx''=0.38，COSφ=0.8。电站线路出线有两回，一回将电能输送到离本站4公里的变电所（该所有10KV,35KV两种电压等级）接入系统，另一回将输电能输送到离本站5公里的某工厂，该厂一班制，日最大负荷为500KW.年最大负荷利用小时数T=3500小时。站址附近系山沟地形有公路可通。海拔高度为3050米，年平均气温15摄氏度，最高气温30摄氏度，最低气温-10摄氏度。夏季雷电严重，雨季多雨，冬季渠道结冰严重，暴风雪天气少，空气无污染，主要风为西北风。二、设计内容1.拟定电气主接线方案；2.短路电流计算；3.主要一次电气设备选择三、设计成果要求1、设计说明书一份2、电气主接线图一份发电厂电气部分课程设计2第一章电气主接线的确定电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性，灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择，配电装置布置，继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，确定主接线方案。一、对原始资料进行分析（一）在电力系统中的地位和作用由资料可知本水电站总装机容量为3MW占系统总容量的比重小，为小型水电站。该水电站主要承担腰荷和峰荷，且其年最大利用小时数为3500小时，则其主接线应满足供电调度灵活性。（二）电力系统情况电力系统情况包括系统总装机容量、近期及远景（5-10年）发展规划、归算到本厂高压母线侧电抗，本厂在系统中的地位和作用、近期和远景等。由原始资料分析可知，该水电站在系统中处于非重要地位，接线方式要求不高。（三）负荷大小的重要性（1）对于一级负荷必须有两个独立的电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。（2）对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部或大部分二级负荷不间断供电。（3）对于三级负荷一般只要一个电源供电。由原始资料可知此水电站承担的负荷对供电可靠性要求不太高，只需满足一定的灵活性。二、主接线设计的基本要求主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三个要求（一）可靠性（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电。（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回数和停运的时间，并保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。（3）尽量避免变电所的停运的可靠性。发电厂电气部分课程设计3（二）灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建的灵性活。（1）调度时应可以灵敏地投入和切除电压的线路，满足系统在事故运行方式，检修运行方式以及特殊运行下的系统调度要求。（2）检修时可方便地停运断路器母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网用户的供电。（3）扩建时可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连接供电或停电时间最短的情况下投入变压器或线路而互不干扰，并且对一级和二级部分的改建工作量最少。（三）经济性主接线在满足可靠性、灵敏性的要求下做到经济合理。三、电气主接线拟定根据以上原则结合所给的设计任务书，可得水电站的主接线设计为：有两回出线，一回出线经升压后输送到5公里外的工厂，工厂日最大负荷为500Kw；另一回经升压至10KV送入系统。工厂的日最大负荷为500KW，则可由一台发电机供电，多余电量通过另一回线路送入系统。另外两台发电机经变压器直接送入系统。由于电气主接线需满足灵活性，可采用单母分段带旁路的接线形式。电气主接线拟定如下图发电厂电气部分课程设计4本图采用有专用旁路断路器的单母分段带旁路的接线方式，线路L1由两台发电机采用扩大单元接线，出口电压为6.3KV，经变压器升压为10KV直接送入系统；线路L2由一台发电机采用单元接线供电，多余的电量经发电机出口的母联断路器输送到L1线路发电机的出口母线。四、变压器的选择变压器的容量和台数直接影响主接线形式和配电装置的结构。它的选择主要取决于输送功率的大小、与系统的紧密度、运行方式及负荷增长速度等因素，并要考虑5年内的负荷发展需要。因此，变压器的选择如下:线路L2的变压器2T的容量1.1/P1.1NGCOSSN1000/0.8=1375K，可选择S7—1600/10型双绕组变压器，5.5%%US，连接组别为Y，d11。线路L1的变压器1T容量WNGK5.34378.0/500-1000100021.1/P1.1）（COSSN，可选择型号为S7—4000/10的双绕组变压器，5.5%%US，连接组别为Y，d11。第二章短路电流计算一、短路计算的目的1）电气主接线的选取；2）选择导线的电气设备；3）确定中性点的接地方式；4）计算软导线的短路摇摆；5）定分裂导线间隔棒的距离；6）验算接地装置的接触电压和跨步电压；7）选择继电保护装置和进行整定计算。二、短路电流计算中相关假设和原则1）正常工作时，三相系统对称运行。2）所有电源的电势相位角相同。3）系统中同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应的影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间位置相差120°电气角度。发电厂电气部分课程设计54）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁心的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。5）除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计。6）输电线路的电容略去不计。根据以上假设和规定短路点的选取见下图对于图中分别选取线路L1的发电机出口6.3KV母线和线路L2的变压器10KV母线为短路点进行短路电流计算。系统网络图及等值网络如下图：系统短路点选取图短路点1的等值电路短路点2对应的电路发电厂电气部分课程设计6三、短路电流计算选取AVBBVVKw1000S，，计算各元件的参数标幺值发电机G-1、G-2、G-3321xxx0.38×1000/1000=0.38变压器1TTX=0.055×1000/4000=0.01375变压器2TTX=0.055×1000/1600=0.0344对于短路点1：将发电机321GGG、、合并，发电机321GGG、、对短路点转移电抗为1fx2fx3fx0.38，合并后fx0.38//0.38//0.38=0.38/3，计算电抗为1xjs0.38/3×3×1000/1000=0.38对于短路点2：4X=0.0344发电机321-G-G-G、、合并，用一台等值机表示计算电抗为jsx=0.1611×3000÷1000=0.1611×3=0.483在1f点短路时归算到短路点电压级的各电源的额定电流分别为32N1IINNI=1000/(√3×6.3)=91.64A基准电流BI=1000/（√3×6.3）=91.64A在2f点短路时归算到短路点电压级的各电源的额定电流分别为32N1IINNI=1000/(√3×10)=57.74A基准电流BI1000/(√3×10)=57.74A短路电流计算结果时间电流值G-1、G-2、G-3合并短路点总电流/KA1f点短路0s标幺值2.9220.268有名值（KA）0.2682.0s标幺值2.6710.245有名值（KA）0.2454.0s标幺值2.7820.255有名值（KA）0.255发电厂电气部分课程设计7第三章设备选择及校验由于各种电气设备的具体工作条件并不完全相同，所以它们选择的具体方法也不完全相同，但基本要求相同，即保证电气设备可靠的工作。按照正常工作条件选择，并按短路情况校验其热稳定和动稳定。结合任务书，所有设备均选择高原型。一、断路器的选择及校验由短路电流的计算可知应按在1f点短路时进行设备的校验。10KV侧断路器QF5、QF7的额定电流为N1I(2×1000+500)/（10×√3）=144.3A，则可选择LW3-10Ⅲ型6SF高压断路器,其额参数如下型号额定电压（kV）额定电流（A）动稳定电流(kA）4s热稳定电流kALW3-10Ⅲ10400166.3对断路器的校验：热稳定校验由于kt1s，则kQ≈pQ=kt/12(2I＋102tk/2I＋2tkI）=4÷12×（0.268×0.268＋10×0.245×0.245＋0.255×0.255）=0.246[kA·kA·s]2tI·t=6.3×6.3×4=158.7[kA·kA·s]则可得tI·tI·tkQ，满足热稳定。动稳定校验ies=16KA，ish=2.55I''=2.55*0.268=0.683kA，则可得ies﹥ish，则满足动稳定要求。10KV侧断路器QF4、QF6的额定电流为N2I=500÷10÷√3=28.9A，则可选择LW3-10Ⅲ型6SF高压断路器,其额定参数如下时间电流值G-1、G-2、G-3合并及与4X串联短路点总电流/KA2f点短路0s标幺值2.2650.131有名值（KA）0.1312.0s标幺值2.3400.135有名值（KA）0.1354.0s标幺值2.5240.146有名值（KA）0.146发电厂电气部分课程设计8型号额定电压（kV）额定电流（A）动稳定电流(kA）4s热稳定电流kALW3-10Ⅲ10400166.3对断路器的校验：热稳定校验由于kt1s，则kQ≈pQ=kt/12(2I＋102tk/2I＋2tkI）=4÷12×（0.268×0.268＋10×0.245×0.245＋0.255×0.255）=0.246[kA·kA·s]2tI·t=6.3×6.3×4=158.7[kA·kA·s]则可得tI·tI·tkQ，满足热稳定要求。动稳定校验ies=16KA，ish=2.55I''=2.55×0.268=0.683kA，则可得ies﹥ish，则满足动稳定要求。二、隔离开关的选择及校验10Kv侧隔离开关的选择隔离开关QS5、QS7的额定电流NQSI=(2×1000+500)/（10×√3）=144.3A，则可选择GN19-10型隔离开关，其相关参数如下型号额定电压（kV）额定电流（A）动稳定电流（kA）4s热稳定电流（kA）GN19-101040031.512.5动稳定校验ies=31.5kA，ish=2.55I''=2.55*0.268=0.683kA，则可得ies﹥ish，则满足动稳定要求。热稳定校验由于kt1s，则kQ≈pQ=kt/12(2I＋102tk/2I＋2tkI）=4÷12×（0.268×0.268＋10×0.245×0.245＋0.255×0.255）=0.246[kA·kA·s]2tI·t=12.5×12.5×4=625[kA·kA·s]则可得tI·tI·tkQ，满足热稳定要求。发电厂电气部分课程设计9结语课程设计是我们在校期间的一个重要的综合性实践环节。通过本次设计使我对所学的理论知识有了进一步的认识，是把所学的各门专业知识、实践知识进行了一次综合运用，从而完善、巩固和提高了专业理论知识，并将所学知识运用于实践中，培养和提高了分析和解决实际问题的能力。通过本次结合某小型水电站的相关资料，进行分析并详细阐述了该水电站电气主接线的设计情况。这次课程设计使我熟悉了国家能源开发政策和有关技术规程、规则等，树立了发电、变电、送电、配电必须安全、可靠、经济的观点，为今后能尽快适应实际工作打下基础。发电厂电气部分课程设计10参考文献[1]姚春球．发电厂电气部分．中国电力出版社，2004[2]何仰赞，温增银．电力系统分析（上、下册）．第三版．华中科技大学出版社，2002[3]简浩华，许建安．小型水电站电气部分设计指南．水利电力出版社，1999[4]王卫峰．小型水电站电气设计中应注意的事项[J]．农村电气化，2008，28（12）：78-79．