2×30M水力发电厂电气一次部分设计

郑州航空工业管理学院发电厂电气部分课程设计2012届电气工程及其自动化专业1106972班级题目2×30M水力发电厂电气一次部分设计姓名***学号110697**指导教师黄文力职称副教授二О一三年12月2日1内容摘要本次设计是水电厂电气部分设计。该水电站的总装机容量为2×30=60MW。高压侧为110Kv，一回出线与系统相连，一回出线与装机100MW的电站相连，其最大输送功率为60MW，该电厂的厂用电率为0.2%。根据所给出的原始资料拟定三种电气主接线方案，然后对这三种方案进行可靠性、经济性和灵活性比较后，保留两种较合理的方案，最后通过定量的技术经济比较确定最终的电气主接线方案。在对系统各种可能发生的短路故障分析计算的基础上，进行了电气设备和导体的选择校验设计。在对发电厂一次系统分析的基础上，对发电厂的配电装置布置、防雷保护、继电保护和自动装置、同期系统、监控系统均做了初步简单的设计。毕业设计的过程是一次将理论与实际相结合的初步过程，起到学以致用，巩固和加深对电气工程及其自动化专业的理解，树立工程设计的观念，提高了电力系统设计的能力的作用。关键字：电气主接线，短路电流计算，设备选型，配电装置布置，防雷保护，继电保护和自动装置，同期系统，监控系统。2目录目录...............................................................................................................................2第一章绪论.....................................................................................................................31.1本毕业设计的目的和要求..................................................................................31.2本毕业设计的内容..............................................................................................31.2.1本次设计主要内容.................................................................................3第二章电气主接线设计.................................................................................................42.1对水电厂原始资料分析......................................................................................42.1.1原始资料.................................................................................................42.2电气主接线方案的确定......................................................................................52.3水轮发电机的选择..............................................................................................62.4主变的选择...........................................................................................................62.4.1相数的选择................................................................................................62.4.2绕组数量和连接方式的选择....................................................................72.4.3普通型与自偶型选择................................................................................7第三章短路电流计算.....................................................................................................83.1短路电流计算的基本假设................................................................................83.2电路元件的参数计算........................................................................................83.3短路电流实用计算方法....................................................................................8第四章厂用电设计.......................................................................................................104.1厂用变压器选择..............................................................................................104.2厂用电电压等级..............................................................................................104.3厂用电源及其引接..........................................................................................104.3.1工作电源.................................................................................................104.4厂用电接线方式................................................................................................11参考文献...........................................................................................................................123第一章绪论1.1本毕业设计的目的和要求通过毕业设计，让我们理论联系实际，系统、全面地掌握所学知识，培养我们分析问题、工程计算和独立工作的能力，让我们树立工程观点、社会主义市场经济观点，初步掌握发电厂电气部分的设计方法，并在计算、分析和解决工程实际问题等方面得到训练，为今后从事电力系统及发电厂有关设计、运行、科研等方面的工作奠定坚实的理论基础。1.2本毕业设计的内容1.2.1本次设计主要内容（1）、电厂分析及发电机、主变选择。（2）、电气主接线设计。（3）、厂用电设计。（4）、短路电流计算4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：该水电站为不重要水电站，拟定1～2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：-图2.1原始连接图2、负荷：（1）110KV侧：5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0.2%2.2电气主接线方案的确定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。110Kv侧由于本电站是小水电，不承担主要负荷，没有重要机端负荷，从接线的可靠性、经济性和灵活性考虑，在我国运行的成熟经验一般采用单母线接线方式。所以本电站，110Kv侧采用单母线接线。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。经济比较：经济比较中，一般有一次投资和年运行费用两大项。计算中，一般只计算各方案不同的一次性投资及年运行费。经过综合考虑：采用单元接线，其接线示意图如下图所示：6图2.2单元接线方案2.3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SF25-16/410，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）SF25-16/41031.25250.81050017200.262.4主变的选择该水电站远离负荷中心，水电站的厂用电很少（0.2%），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。2.4.1相数的选择主变采用三相或单相，主要考虑变压器的可靠性要求及运输条件等因素。根据设计手册有关规定，当运输条件不受限制时，在330KV及以下的电厂及变电所均选用三相变压器。因为三相变压器比相同容量的单相变压器具有节省投资，占地面积7小，运行过程损耗小的优点，同时本电厂的运输地理条件不受限制，因而选用三相变压器。2.4.2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：“最大机组容量为125MW及以下的发电厂，当有两种升高电压向用户供电与或与系统相连接时，宜采用三绕组变压器。结合本电厂实际，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Y0连接，35KV一下电压，变压器绕组都采用△连接。结合电厂实际，因而主变压器接线方式采用Y0/△连接。2.4.3普通型与自偶型选择根据《电力工程电气设计手册》规定：“在220KV及以上的电压等级才宜优先考虑采用自偶变压器。自偶变压器一般作为联络变压器和连接两个直接接地系统。从经济性的角度出发