發(fā)電機課程設(shè)計

1、 發(fā)電廠電氣部分題目： 電氣設(shè)備的選擇 姓名: 學號： 班級： 指導老師：嚴晉菁名目緒論.1設(shè)計任務書.2一.原始資料及其分析.3二.發(fā)電機側(cè)主接線方案設(shè)計.4三.上升壓側(cè)主接線方案設(shè)計.6四.變壓器容量的確定.9五.電氣設(shè)備的選擇 5.1高壓斷路器的選擇.10 5.2隔離開關(guān)的選擇.12 5.3電流互感器的選擇.13 5.4電壓互感器的選擇.14六.總結(jié).14 緒論 本文首先依據(jù)任務書上所給系統(tǒng)與線路及全部負荷的參數(shù)，分析負荷進展趨勢。從負荷增長方面闡明白建站的必要性，然后通過對擬建變電站的概括以及出線方始終考慮，并通過對負荷資料的分析，平安，經(jīng)濟及牢靠性方面考慮，確定了35kV，10kV以

2、及站用電的主接線，然后又通過負荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)，容量及型號，同時也確定了站用變壓器的容量及型號，最終，依據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計算的計算結(jié)果，對高壓熔斷器，隔離開關(guān)，母線，絕緣子和穿墻套管，電壓互感器，電流互感器進行了選型，從而完成了35kV電氣一次部分的設(shè)計 1. 發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計任務書姓名 劉生斌專業(yè)班級12級電氣（1）班指導老師嚴晉菁單位青海高校設(shè)計題目 發(fā)電廠主系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計要求課程設(shè)計主要內(nèi)容： 本次課程設(shè)計將電力系統(tǒng)主系統(tǒng)部分初步設(shè)計與所學專業(yè)理論學問緊密結(jié)合起來，使所學學問系統(tǒng)化。培育同學運用所學學問解決實際問題的力量和創(chuàng)新精神。依據(jù)現(xiàn)行的水利電力工程設(shè)計

3、規(guī)范、規(guī)程，并結(jié)合工程實際具體狀況完成規(guī)程規(guī)范所要求的電氣主系統(tǒng)初步設(shè)計的內(nèi)容及深度。設(shè)計內(nèi)容1 對供應原始資料進行分析，查找有關(guān)規(guī)程規(guī)范及參考資料。2 對發(fā)電機側(cè)上升點壓側(cè)接線方案分別比較。3 確定主變壓器臺數(shù)、形式、及設(shè)計容量。4 確定最優(yōu)的電氣主接線方案。5 主要電氣設(shè)備的選擇。6 匯總設(shè)計成果，完成設(shè)計論文。 2. 一.原始資料及其分析1.原始資料：新建水電站，設(shè)計總?cè)萘?10MW，發(fā)電機型號：TS425/94-28裝機四臺，額定容量10MW，電壓10.5KV，=0.85送到相距50KM的35KV變電所，4回輸電線路，無近區(qū)負荷，設(shè)備年利用小時數(shù)5100h/n.2.對原始資料分析（1）

4、工程狀況：該電廠為一小型電站。目前，按發(fā)電廠的容量劃分：總?cè)萘吭?000MW及以上，單機容量在200MW及以上的發(fā)電廠稱為大型水電廠；總?cè)萘吭?001000MW，單機容量在50200MW的發(fā)電廠稱為中型水電廠；總?cè)萘吭?00MW及以下，單機容量在50MW及以下的發(fā)電廠稱為小型水電廠。設(shè)計電廠為4×10MW小型電場。又因電廠設(shè)備年利用小時數(shù)為5100h/n，在5000范圍之上，所以該電廠主要擔當基荷。（2）負荷狀況：發(fā)電機出口側(cè)電壓為10.5KV，無近區(qū)負荷，經(jīng)升壓變壓器后以35KV電壓等級4回路出線送至50km處。（3）其他條件： 環(huán)境條件和設(shè)備供貨狀況等沒有具體要求，可依據(jù)常規(guī)條件

5、設(shè)計。 3.3.水電廠電氣主接線的特點 一般距負荷中心較遠，基本無發(fā)電機電壓負荷，全部電能用上升壓送入系統(tǒng)；水電廠得裝機臺數(shù)和容量，是依據(jù)水能利用條件一次確定的，不必考慮進展與擴建；水電廠四周地形簡單，電氣主接線應盡可能，使配電裝置緊湊二.發(fā)電機側(cè)主接線方案設(shè)計 一般來說發(fā)電機側(cè)的電氣主接線一般都實行以下幾種方式： 方案一：單母線接線：單母線分段接線可以提高供電牢靠性和機敏性。對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電；而兩段母線同時故障的幾率甚小，可以不予考慮。該接線

6、適用于：小容量發(fā)電廠的發(fā)電機電壓配電裝置，一般每段母線上所接發(fā)電容量為12MW左右，每段母線上出線不多于5回。 方案二：單母線分段接線：單母線分段接線比單母線接線的牢靠性更高，只是部分短時停電，而不是全部短期停電。單母線分段接線比單母線接線增加了一臺斷路器，投資有所增加，單母線分段具有單母線的各種優(yōu)點，有較高的牢靠性和機敏性。 方案三：擴大單元接線：當發(fā)電機單機容量不大且在系統(tǒng)備用容量允許時，為了削減變壓器臺數(shù)和高壓側(cè)斷路器數(shù)目，并節(jié)省配電裝置占地面積，將2臺發(fā)電機與1臺變壓器相連接，組成擴大單元線。 4. 考慮到本次設(shè)計中，發(fā)電機的裝機容量為4臺30MW，Un=10.5K

7、V且發(fā)電機側(cè)無近區(qū)負荷。 發(fā)電機側(cè)接線方案比較 1.發(fā)電機側(cè)各種主接線的適用范圍及其優(yōu)缺點如下圖推舉備用一備用二優(yōu)點：接線簡潔清楚，投資小，占地少，操作便利，經(jīng)濟性好， 由于不設(shè)發(fā)電機電壓母線，削減了發(fā)電機電壓側(cè)發(fā)生短路故障的幾率。優(yōu)點：1.用斷路器把母線分段后， 重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。2.當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡潔，操作簡便，投資少，見效快，運行費用低，較適用于小容量和用戶對牢靠性要求不高的場所。缺點：運行機敏性較差缺點：1.當一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，

8、該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。2. 當出線為雙回路時，常使架空線路消滅交叉跨越。3. 擴建時需向兩個方向均衡擴建。缺點：當母線發(fā)生故障或需清掃、檢修時，需要全部停電；檢修連接在母線上的任何一組隔離開關(guān)時，也要全部停電；檢修任何一臺斷路器時，還必需全部停電。 5.2.就牢靠性而言，方案二與方案三的牢靠性均優(yōu)于方案一；3.就機敏性而言，方案一與方案二調(diào)度機敏，方案三操作簡潔，而方案二接線形式簡單，不宜用于水電站發(fā)電機側(cè)接線；4.就經(jīng)濟性而言，方案三用的斷路器較少，節(jié)省投資。  綜上所述，在牢靠性與機敏性均滿足的狀況下，考慮到經(jīng)濟性，在發(fā)電機側(cè)選用擴大單元接線比較合適。3. 上升壓側(cè)

9、主接線方案設(shè)計一般來說，上升壓側(cè)接線方案的基本形式和發(fā)電機側(cè)相像，分為有匯流母線和無匯流母線兩種基本形式。有匯流母線的主要包括單母線接線和雙母線接線兩大類，無匯流母線的主要包括單元接線，橋型接線和角形接線，其中有母線的接線形式又可分為有旁路母線和無旁路母線兩大類。方案一：單母線接線形式 單母線接線的特點是整個配電裝置只有一組母線，每個電源線和引出線都經(jīng)過開關(guān)電器接到同一組母線上。供電電源是變壓器或高壓進線回路，母線即可以保證電源并列工作，又能使任一條出線路都可以從電源1或2獲得電能。 方案二：雙母線接線形式 雙母線接線，它有兩組母線，一組為工作母線，一組為備用母線。兩組母線之間通過母

10、線聯(lián)絡斷路器（簡稱母聯(lián)斷路器）連接。方案三：單母線帶旁路母線 6. 為了能使接受單母線分段的配電裝置檢修斷路器時，不致使中7.斷該回路供電，增設(shè)旁路母線。單母線分段帶有專用旁路斷路器的旁路母線接線極大的提高了牢靠性，但這種接線增加了一臺旁路斷路器的投資。而分段斷路器兼作旁路斷路器的接線，可以削減設(shè)備、節(jié)省投資。上升壓側(cè)接線方案比較 一， 上升壓側(cè)各種接線的優(yōu)缺點及其適用范圍如圖所示； 推舉備用一備用二優(yōu)點：有了旁路母線，檢修與它相連的任意回路的斷路器時，該回路便可以不停電，從而提高了供電的牢靠性，廣泛應用于重要負荷系統(tǒng)中。優(yōu)點：（1）運行方式機敏。（2）檢修母線時，電源和出線都可以連

11、續(xù)工作，不會中斷對用戶的供電。（3）檢修任一回路母線隔離開關(guān)時，只需斷開該回路。（4）工作母線故障時，全部回路能快速恢復工作。（5）檢修任一線路斷路器時，可用母聯(lián)斷路器代替其工作。（6）便于擴建。雙母線接線可以任意向兩側(cè)延長擴建，不影響母線的電源和負荷安排，擴建施工時不會引起原有回路停電。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡潔，操作簡便，投資少，見效快，運行費用低，較適用于小容量和用戶對牢靠性要求不高的場所。缺點：帶有專用旁路斷路器的接線，加裝了價高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資。缺點：（1）在倒母線的操作過程中，需使用隔離開關(guān)切換全部負荷電流回路，操作過程比較簡單，簡潔造成誤操作。（2）工作母線故障時，將造成短時（

12、切換母線時間）全部進出線停電。（3）在任一線路斷路器檢修時，該回路仍需停電或短時停電（用母聯(lián)斷路器代替線路斷路器之前）。（4）使用的母線隔離開關(guān)數(shù)量較大，同時也增加了母線的長度，使得配電裝置結(jié)構(gòu)簡單，投資和占地面積增大。缺點：當母線發(fā)生故障或需清掃、檢修時，需要全部停電；檢修連接在母線上的任何一組隔離開關(guān)時，也要全部停電；檢修任何一臺斷路器時，還必需全部停電。二， 就牢靠性來說，單母線帶旁路母線牢靠性最好，雙母線接線次之，單母線接線牢靠不高。 三， 就機敏性來說，單母線帶旁路母線與單母線接線最好，雙母線接線簡單 四， 就經(jīng)濟性而言，雙母線接線投資最大，單母線接線投 資最省，單母線帶旁路母線接線

13、介于兩者中間。 綜合以上各種因素，考慮各種主接線適用范圍，優(yōu)缺點，牢靠性，機敏性，經(jīng)濟性。在上升壓側(cè)選用單母線帶旁路母線比較合 由上可確定最優(yōu)主接線圖如下 8.四.主變壓器的選擇由上述主接線的選擇確定變壓器臺數(shù)為兩臺。主變壓器容量的確定原則1、接于發(fā)電機電壓母線上的主變壓器容量的選擇（1）發(fā)電機出力最大，發(fā)電機電壓母線上負荷最小時，扣除廠用電負荷后主變壓器能將發(fā)電機電壓母線上的剩余有功和無功容量送入系統(tǒng)。 （2）當接在發(fā)電機電壓母線上最大一臺發(fā)電機組停用時，或因供熱負荷變動而需要限制本廠出力時，或因電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的要求而需要限制本廠出力時，主變壓器應能從系統(tǒng)中到送功率，以保證發(fā)電機

14、組電壓母線上最大負荷的需求。 9. （3）依據(jù)系統(tǒng)經(jīng)濟運行的要求而限制本廠輸出功率時，能供應發(fā)電機電壓的最大負荷。（4）若發(fā)電機電壓母線上接有兩臺或兩臺以上主變時，當其中容量最大的一臺因故退出運行時，其他變壓器在允許正常過負荷范圍內(nèi)，應能輸送母線剩余功率的70%以上。2、單元接線的主變壓器容量的確定 單元接線時變壓器容量應與發(fā)電機容量配套，按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%的裕度來確定。 對擴大單元接線的變壓器容量應按單元接線原則計算出的兩臺機容量之和選擇，應盡可能接受分裂繞組變壓器。有原始資料得：廠用電率1。額定容量2*10MW 則變壓器容量：

15、Sn=1.1Pn(1-Kp)÷cos=1.1*20*（1-1）÷0.85=25.6MW變壓器形式的確定：由資料知該電廠有兩種電壓等級所以接受雙繞組變壓器.5. 主要電氣設(shè)備的選擇當電氣設(shè)備安裝地點的環(huán)境條件如溫度、風速、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電氣設(shè)備使用條件時，應實行措施。 5.1高壓斷路器的選擇 選擇斷路器時應滿足以下基本要求： 1、在合閘運行時應為良導體，不但能長期通過負荷電流， 10.即使通過短路電流，也應當具有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。 2、在跳閘狀態(tài)下應具有良好的絕緣性。 3、應有

16、足夠的短路力量和盡可能短的分斷時間。 4、應有盡可能長的機械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡潔、體積小、重量輕、安裝維護便利。 （一）10.5KV側(cè)斷路器的選擇 10MW發(fā)電機最大持續(xù)工作電流為IN=1.05=679.236AUN>USN=10.5KV由此查附錄表5，可選用SN10-10II/1000（二）35KV側(cè)斷路器的選擇UN>USN=35KV IN=20*1.05÷35=388.135A由此查找附錄表6，可選用SW2-35/600高壓斷路器選擇結(jié)果如下圖所示：斷路器型號額定電壓（KV）額定電流（A）額定開斷電流（KA）QF1QF4SN10

17、-10II/1000101000 31.5QF5QF12SW2-35/600356006.6 11.5.2隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)是發(fā)電廠和變電站中常用的開關(guān)電氣設(shè)備，一般配有電動及手動操動機構(gòu)，單相或三相操作，一般需要與斷路器配套使用。但隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流。隔離開關(guān)與斷路器相比，在額定電壓、電流的選擇及短路動、熱穩(wěn)定校驗的項目相同。隔離開關(guān)的型式較多，按安裝地點不同可分為屋內(nèi)和屋外式，按絕緣支柱數(shù)目又可分為單柱式單柱式、雙柱式和三柱式。它對配電裝置的布置和占地面積有很大影響，選型時應依據(jù)配電裝置特點和使用要求以及技術(shù)經(jīng)濟條件來確定。 （一）10.

18、5kv側(cè)隔離開關(guān)的選擇IN=1.05=679.236AUN>USN=10.5KV所以依據(jù)以上數(shù)據(jù)，結(jié)合附表7，可選用GN6-10/1000-80（二）35KV側(cè)隔離開關(guān)的選擇UN>USN=35KVIN=20*1.05÷35=388.135A所以依據(jù)以上數(shù)據(jù)，結(jié)合附表7，可選用GN2-35T/400-52隔離開關(guān)的選擇結(jié)果如下 12.隔離開關(guān)型號額定電壓（KV）額定電流（A）熱穩(wěn)定電流（KA）QS1QS4GN6-10/1000-80101000 31.5QS5QS23GN2-35T/400-5235400145.3電流互感器的選擇電流互感器的選擇要點包括以下幾點： 

19、;1、依據(jù)安裝地點（如屋內(nèi)、屋外）和安裝方式（如穿墻式、支持式、裝入式等）選擇其形式。 2、一次回路額定電流和電壓的選擇。一次回路額定電壓Un和電流In應滿足UnUns InImax3、電流互感器的精確級不得低于所供測量儀表的精確級。10.5KV側(cè)電流互感器的選擇  額定電壓的選擇：UnUns =10.5KV 額定電流的選擇：InImax=679.236A所以依據(jù)以上數(shù)據(jù)，結(jié)合附表8，可選用LA-10 35KV側(cè)電流互感器的選擇 額定電壓的選擇：UnUns =35KV 額定電流的選擇：InImax=388.135A 13.所以依據(jù)以上數(shù)據(jù)，結(jié)合附表8，可選用LCW-355.4電壓互感器的選擇 互感器是電力系統(tǒng)中測量儀表，繼電愛護等二次設(shè)備獵取電氣一次回路信息的傳感器。 在