水力發(fā)電廠電力一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告書題目: 水力發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)_專業(yè)：電氣工程及其自動化班級:17學(xué)號:學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：文檔大全2015 年 7 月 12 日綜合課程設(shè)計(jì)任務(wù)1、題目水力發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)2、原始資料1、發(fā)電廠的建設(shè)規(guī)模1：待設(shè)計(jì)發(fā)電廠類型（水利發(fā)電廠）。2：發(fā)電廠一次設(shè)計(jì)并建成，計(jì)劃安裝（ 4 15MW ）的水力發(fā)電機(jī)組，最大 利用小時(shí)數(shù)（ 5000 小時(shí)/ 年）。2、發(fā)電廠與電力系統(tǒng)連接情況1：待設(shè)計(jì)發(fā)電廠接入系統(tǒng)電壓等級為（ 110kv ），出線回路為（ 3 回），其 中一回線供 20MW 的一類負(fù)荷，水電站附近負(fù)荷 3MW 。2：電力系統(tǒng)的總裝機(jī)容量為

2、（ 396MVA ），全系統(tǒng)最大負(fù)荷 340MW ，最 小負(fù)荷 225MW 。3、環(huán)境條件最熱月地面下0.8m 土壤平均溫度28.6 C,多年最低氣溫-4 C;室內(nèi)最熱 月平均溫度34.1 C,戶外最低氣溫40.1 Co4、水電站位置和發(fā)展水電站位于某河流上游,附近有城鎮(zhèn) 5 座,各城鎮(zhèn)發(fā)展遠(yuǎn)景如下：5、系統(tǒng)連接圖如下：SIFc;一 0 訝 2!oh k FrsTrJ氏=丄5 Al 克 J ,宀仝二nu -35/Mm dYWH -一導(dǎo)-YiwysUF-IhMXrJ- 1-去威黃-S七蜚世釜=二一 蟲蘭，U 一妥二専一E-M-01ru*iwsoL6OS8X*I罔儘心M二pmZ22、年運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算

3、主接線中電氣設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用主要包括主變壓器的電能損耗及設(shè)備的檢修、 維護(hù)折舊等費(fèi)用。計(jì)算公式是U a A Z1 Z2（萬元）其中A為變壓器電能損失，為年運(yùn)行費(fèi)用的計(jì)算的主要內(nèi)容其計(jì)算公式為21SAn（ R k Qo） -（ Pk k Qk）TnSn、方案一年運(yùn)行費(fèi)用主變電能損失主變型號SFP7-40000KVA 其技術(shù)參數(shù)如下表型號額定容量（KVA）額定電壓（KV）咼壓中壓低壓SFP7-40000/400001102 X10.51102.5 %阻抗電壓（）連接組別功率因數(shù)空載電流（）損耗（kw）空載 短路10.5YN,d11Cos =0.80.846174S取年運(yùn)行費(fèi)用中無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量 k=0.

4、02Qo l(%)kvar100SnQk Ud (%)kvar100則計(jì)算得 A 1386700( kwh)、年運(yùn)行費(fèi)用據(jù)公式U a A Z1 Z2(其中檢修維護(hù)費(fèi)Z1=0.058 X綜合投資,折舊費(fèi)Z2=0.022 X綜合投資)得：5=72.53 (萬元)U2=73.19 (萬元)U1U2本次設(shè)計(jì)不必運(yùn)用靜態(tài)比較法即可確定在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上最優(yōu)方案為方案一即采用2臺主變，110KV采用雙母線分段接線，10KV采用單母線分段接線的主 接線方案。1.3確定最優(yōu)主接線設(shè)計(jì)方案通過1.1節(jié)和1.2節(jié)對方案一、二的綜合比較見下表序號可能的接線方案萬案一萬案二可靠性可靠性高，發(fā)電機(jī)側(cè) 無電壓母線，使得在發(fā)電

5、機(jī)和變壓器低壓側(cè)短路 時(shí)短路電流較小?？煽啃暂^高，無論檢修母線或設(shè)備故障，全廠停電的概率很小。靈活性運(yùn)行方式相對簡單，運(yùn)行方式靈活，調(diào)度調(diào)度靈活。靈活。易于實(shí)現(xiàn)自動化。發(fā)電機(jī)側(cè)接線簡單，主控室要求面積大，經(jīng)濟(jì)性主控至面積小，開關(guān)設(shè)備開關(guān)設(shè)備用量大。少，操作簡便。20MW 止110KVII 10.5kv基端單母線接線-110kv母線雙母線分段接線經(jīng)過定性分析和可靠性及經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算， 本設(shè)計(jì)水電廠電氣主接線方案最 終確定為方案一1.4發(fā)電機(jī)，主變及廠用變?nèi)萘窟x擇 1、發(fā)電機(jī)的選擇及主要參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)題目所給的參數(shù)，查相關(guān)設(shè)計(jì)手冊和參考資料，本設(shè)計(jì)確定發(fā)電機(jī) 型式如下發(fā)電機(jī)型號臺數(shù)額定容量額定電壓額

6、定功率電抗X*（MW）（KV）因數(shù)cos （標(biāo)幺值）TS550/79-241510.50.80.2048以上參數(shù)查電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料附錄一，主要設(shè)備規(guī)格及參數(shù)。P95頁2、變壓器的選擇及主要參數(shù)（1）、主變選擇根據(jù)查電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料P102頁選擇本設(shè)計(jì)主變壓器技術(shù)參數(shù)如下型號額定容量（KVA）額定電壓（KV）SFP7-40000/110咼壓中壓低壓400001102 X2.5 %10.5阻抗電壓（）連接組別功率因數(shù)空載電流（）損耗（kw）空載短路10.5YN,d11Cos =0.80.846174（2）、廠用變選擇查電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料選用廠用變

7、壓器參數(shù)如下額定容量型號額定電壓（KV）(KVA)S9-20002000咼壓中壓低壓10.52.5 %0.4阻抗電壓（）連接組別功率因數(shù)空載電流（）損耗（kw）4.5Y,YN。Cos =0.81.0空載短路2.45141.5廠用電設(shè)計(jì)1、廠用電的作用和負(fù)荷要求如前所述，本設(shè)計(jì)水電廠屬地方性小型水電廠，其最基本的廠用負(fù)荷僅考慮 直流系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)、水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)的油泵、壓縮空氣系統(tǒng)的空壓 機(jī)、冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)的水泵，全廠輔機(jī)系統(tǒng)的電動機(jī)、啟閉設(shè)備、照明等設(shè) 施用電，因此本設(shè)計(jì)廠用電負(fù)荷采用 380V/220V 供電。2、廠用電接線方案本設(shè)計(jì)廠用電分別接在1#主變和2#主變低壓側(cè)上 2

8、臺主變互為備用 0.4KV系統(tǒng)按單母線分段考慮。另外若水電廠周圍有其他除本廠系統(tǒng)外的電源亦 可考慮從其他系統(tǒng)接入備用電源作為廠用電。10MW40 (36,34,32)km110 kVP015.7kWPs73 kWI 0%0.5Vs%10.510kV帶廠用電單母線分段接線圖120 MW -YN,d114 63MWVA15MW600)25 MW25 MWYN,d1116MWVA0YN,d112 20MWVA20 MW18.6kW89kW0.54hVs%10.5n iz /0P0Ps10%30 MW-IkWPs 121 kWIo%0.35Vs%10.5415 MW312MWXd0.136Xd0.13

9、6X20.16X20.161X00.073X00. 075cos n 0.8cosn0.815.7kW73kW0.510.5P0Ps 丨0% Vs%463 MWxd0. 134X20.161X00.06cos n 0.8570(75,65,60)km80 MW110 kV110kVP044 kW10 kVPs121 kWI0%0.35Vs%10.5YN,d112 16 MWVA 63 MWVA1 50MW完整電力系統(tǒng)接線圖P0Ps丨0%Vs%11kW 50kW0.5510.5P013.2kWps 63kW10%0.55Vs(12)%10.5Vs(2 3)%6.5 5MWVs(13)%17.5

10、和10kVYN,d112 10MWVA35 kV35kVXd0.128X20.154X00.054cos n 0.85Xd0.128X20.157X00.0591cos n 0.82短路電流計(jì)算短路計(jì)算：（k1點(diǎn)為機(jī)端母線，k2點(diǎn)為110kv母線）1電網(wǎng)簡化圖:0.25 J 0.165 J 0.59zw/z/wv-Kl K22復(fù)合網(wǎng)序圖K1 點(diǎn)：E=1.07，X=0.19 ；.E1.07I K15.631 K1X0.19Q 丿VV VK2 點(diǎn)：E=1.07，X=0.24 ；EXE 1.07, “I K24.451X 0.24o1 ）三相短路2）單相短路K1 點(diǎn)：E=1.07，X1=0.19，X

11、2=0.2，X0=0.1 ；1 K1 X1 X2 X01.070.19 0.2 0.12.18K2 點(diǎn):E=1.07，X1=0.24,X2=0.17,X0=0.19；1 K2 X1 X2 X0 0.171.070.19 0.241.783）兩相短路（BC兩相）K1 點(diǎn):E=1.07，X1=0.19，X2=0.2 ；EIk11.070.19 0.22.74A/WX2K2 點(diǎn)：E=1.07 , X1=0.24 , X2=0.22E1.071 K2 X1 X22.320.24 0.23短路清單短路類型短路點(diǎn)化簡圖復(fù)合網(wǎng)序圖短路電流E=1.07 , X=0.24 ;E 1.07X 0.244.453導(dǎo)

12、體，電器設(shè)備選擇及校驗(yàn)3.1導(dǎo)體設(shè)備選擇概述1、導(dǎo)體、電器選擇在發(fā)電廠和發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)中的地位和作用電氣裝置中的載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備， 在正常運(yùn)行和短路狀態(tài)時(shí)都必須安全可 靠的運(yùn)行為了保證電氣裝置的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，必須正確地選擇電氣設(shè)備和載 流導(dǎo)體。2、導(dǎo)體、電器選擇原則3、本次設(shè)計(jì)中選擇的導(dǎo)體、電器根據(jù)第一章中主接線的設(shè)計(jì)方案， 本次設(shè)計(jì)中要進(jìn)行選擇的導(dǎo)體和電器主要 是：1、線路、引線及匯流母線的選擇2、絕緣子、穿墻套管的選擇3、斷路器、隔離開關(guān)的選擇4、電流、電壓互感器及其熔斷器5、阻波器、耦合電容器的選擇6、其他電器的選擇3.2導(dǎo)體的選擇與校驗(yàn)一、連接導(dǎo)體的選擇1、發(fā)電機(jī)-變壓器導(dǎo)體選擇般

13、按長期發(fā)熱允許導(dǎo)體截面可按長期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，電流選擇，對年負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)較大，傳輸容量較大，長度在20米以上的導(dǎo)體, 其截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。根據(jù)以上原則，本次設(shè)計(jì)因10KV側(cè)無匯流母線，僅對發(fā)電機(jī)出口開關(guān)柜至 主變之間的導(dǎo)體進(jìn)行選擇。按長期允許發(fā)熱電流選擇：發(fā)電機(jī)F1F4至變壓器之間導(dǎo)體選用單條矩形鋁導(dǎo)體，其中截面按公式Imax也確定;37500.3 10.52165A其中：Imax70 2070 251.05計(jì)算得I ai 2062查表選擇得導(dǎo)體截面為：單條125 X8 ( mm2)豎放、熱穩(wěn)定校驗(yàn)運(yùn)用簡化公式汕c、切進(jìn)行校驗(yàn)。查發(fā)電廠和變電站電氣部分畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)P

14、55頁公式中取短路電流持續(xù)時(shí)間tdz 0.25s取70 C時(shí)熱穩(wěn)定系數(shù)C=87Smin為滿足熱穩(wěn)定的最小允許截面積，查短路計(jì)算結(jié)果：I 25.26則:QC Oft 、Sn.0.25 145.17mm2 1000mm287滿足熱穩(wěn)定要求。、動穩(wěn)定校驗(yàn)根據(jù)動穩(wěn)定校驗(yàn)條件:maxymax 作用在母線上的最大計(jì)算應(yīng)力母線材料的允許應(yīng)力。取70 106(pa)對于單條矩形母線:其中：支持絕緣子間的跨距L 1.2截面系數(shù) w bh2/61.67 10 4沖擊電流ich 70.3KA母線相間距離 0.75m振動系數(shù)12L285貝U max 1.73 i ch 109.8 10wmaxy滿足動穩(wěn)定校驗(yàn)2、廠用

15、電導(dǎo)體(廠用分支)選擇本設(shè)計(jì)廠用電變壓器容量為2000KVA，采用戶內(nèi)配電裝置，其高壓側(cè)Imax 110A，選用發(fā)電機(jī)F1F4與變壓器連接母線相同的125 X8 (mm2)單條 矩形硬母線可以滿足動熱穩(wěn)定校驗(yàn)。廠用電低壓側(cè)：本設(shè)計(jì)中廠用變低壓側(cè)Imax 2887A,選用雙條125 X10( mm2)平放。3、引上線導(dǎo)體(變壓器一母線連接線)選擇本設(shè)計(jì)變壓器-母線連接導(dǎo)體的選擇按長期允許發(fā)熱考慮，選擇時(shí)按2臺主與母線連接的一回進(jìn)行選擇，試選擇與 5回出線同型號的LGJQ-240進(jìn)行校驗(yàn)。LGJQ-240導(dǎo)線其最大長期允許載流量為lat 605A(70C)查畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資 料。熱穩(wěn)定校驗(yàn)運(yùn)用簡化公

16、式Smin tdz進(jìn)行校驗(yàn)。查發(fā)電廠和變電站電氣部分C畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)P55頁公式中取短路電流持續(xù)時(shí)間tdz 3s取70 C時(shí)熱穩(wěn)定系數(shù)C 87Smin為滿足熱穩(wěn)定的最小允許截面積，查短路計(jì)算結(jié)果：I 13.28KA貝U：Smin 13.28、0.25264mm2240mm287不能滿足熱穩(wěn)定要求，為此選用 LGJQ-300導(dǎo)線能滿足設(shè)計(jì)要求。二、母線的選擇與變壓器-母線連接線引線選擇步驟相同，本設(shè)計(jì) 110KV母線選擇型號為 LGJQ-300的鋼芯鋁絞線，其熱穩(wěn)定、電暈的校驗(yàn)均能滿足要求。3.3導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇成果表、導(dǎo)體選擇成果表導(dǎo)體名稱導(dǎo)體型號110kV母線LGJQ-300110kV出線

17、LGJQ-240110KV變壓器連接導(dǎo)體LGJQ-300發(fā)電機(jī)-變壓器導(dǎo)體125 X8 (125 X10)10KV廠用變導(dǎo)體125 X8、電器設(shè)備選擇成果表1、斷路器、隔離開關(guān)選擇成果表型號額定電壓KV額定電流A額定開斷電流KA額定關(guān)合電流KA熱穩(wěn)定電流KA動穩(wěn)定電流KA分閘時(shí)間安裝地占八、LW6-11011031504012550 (3S)125GW4-110110100023.7(4S)80ZN5-10/1250101250256325 (2S)63ZN5-10/6301063012540125（2s）40GN2-1010200036（10s）852、電流、電壓互感器選擇成果表(1 )電流

18、互感器選擇一覽表安裝地占八、型號額定電流 A級次組合二次負(fù)荷熱穩(wěn)定電流 A動穩(wěn)定電流A備注0.51D110KVLCWD-110300/5D1/D20.51.275130F1F4LMCD-102000/5主變中性點(diǎn)LCW-351000.5/P2465100廠變LA-10150/50.5/30.40.4751353、電壓互感器選擇一覽表安裝地額定電壓KV副繞組額定容量VA最大容占八、型號原繞組副繞組輔助繞組0.513量VA110KV母線JCC2-110100尋0.1T30.150010002000發(fā)電機(jī)JDZ-10100.15080200主變低壓側(cè)JDZJ-101000.1730.17330501

19、20發(fā)電機(jī)JSJW-10100.10.1731202004809604、熔斷器的選擇成果表安裝地點(diǎn)型號額定電壓KV額定電流A開斷容量MVA取大切斷有效電流 KA10KV電壓互感器RN2-10100.5200505、絕緣子、穿墻套管的選擇成果表安裝地點(diǎn)型號數(shù)量額定電壓KV片數(shù)備注高壓室CMWD2-20620屋內(nèi)ZC-1010屋外ZPC-3535110KV母線XP-796、阻波器、耦合電容器的選擇成果表安裝地點(diǎn)型號額定電壓KV額定電流/電容備注110KV出線ZXK-630-1.1/16-B4630A110KV出線OWF110/ 730.01H110/ 爲(wèi)0.01 亨4配電裝置設(shè)計(jì)根據(jù)電氣主接線和高

20、壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行配電裝置設(shè)計(jì)確定配電裝置的總體平面布置，斷面結(jié)構(gòu)，屋內(nèi)、屋外配電裝置。屋外配電裝置圖（上一平面圖，下一斷面圖）圖2 llOkv單母分段帶旁路、半高型東置的斷面圖+1-母線,2旁路母線;趴農(nóng)了-隔離開關(guān)：5靳齬;首電流互感器J乳記淇器9輻合電容善參考文獻(xiàn)1 水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院編，電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊 （電氣一次部分） M 北京： 水利電力出版社， 1994.2 熊信銀發(fā)電廠電氣部分 M 北京：中國電力出版社， 2004： 28-210 3 邱關(guān)源電路 M 北京：高等教育出版社，1999 ： 198-2104弋東方電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊M北京：中國電力出版社，1996： 1-975 5弋東方電力工程電氣設(shè)備手冊M北京：中國電力出版社，2000：146-7526許建安.中小型水電站電氣設(shè)計(jì)手冊 M. 北京：中國水利水電出版社，2002.附錄50d tQD !-: biHMN 鶴=HJraL .-,3 呵呂=一 耳 EaM