水力發(fā)電廠電力一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明

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)：電氣工程與其自動(dòng)化班級(jí)：17學(xué)號(hào)：學(xué)生某某：指導(dǎo)教師：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〔415MW〕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(jí)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〔396MVA〕，全系統(tǒng)最大負(fù)荷340MW，最小負(fù)荷225MW。3、環(huán)境條件C，多年最低氣溫-4C。4、水電站位置和開展水電站位于某河流上游，附近有城鎮(zhèn)5座，各城鎮(zhèn)開展遠(yuǎn)景如下：5、系統(tǒng)連接圖如下：3、設(shè)計(jì)任務(wù)1：電氣主接線設(shè)計(jì)2：廠用電設(shè)計(jì)3：短路電流計(jì)算和電氣設(shè)備選擇4：配電裝置設(shè)計(jì)4、設(shè)計(jì)成果1：設(shè)計(jì)說明書一份2：圖紙3X〔電氣主接線圖、屋內(nèi)配電裝置圖、屋外配電裝置圖〕摘要本文為4×15MW水力發(fā)電廠電氣一次局部設(shè)計(jì)。通過對(duì)原始資料的詳細(xì)分析，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，進(jìn)展了電氣主接線方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比擬，廠用電設(shè)計(jì)，短路電流計(jì)算和電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)，配電裝置設(shè)計(jì)。編制了設(shè)計(jì)說明書，繪制了主接線圖，廠用電接線圖。關(guān)鍵字：主接線、短路計(jì)算、設(shè)備選擇、配電裝置、設(shè)計(jì)說明書、主接線圖、廠用電AbstractThisarticleis4x15mwhydropowerplantelectricalpartdesignatatime.Throughdetailedanalysisoforiginaldata,accordingtotherequirementsofthedesignplandescriptionsoftheeconomicandtechnicalparison,themainelectricalwiringschemedesignofauxiliarypower,shortcircuitcurrentcalculationandselectionofelectricalequipmentandcalibration,powerdistributionequipmentdesign.piledthedesignspecification,drawthemainwiringdiagram,auxiliarypowerwiringdiagram.Thekeyword:Themainconnection,shortcircuitcalculation,equipmentselection,powerdistributionequipment,designspecifications,mainwiringdiagram,auxiliarypower目錄TOC\o"1-3"\h\u235201發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計(jì) ②、主控制室面積增大。旁路母線旁路母線3MW母線Ⅱ110KV母線Ⅰ××××××G×G×G×G20MW110KV從以上分析可以看出，初選兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，但均能滿足本設(shè)計(jì)水電廠作為地方性小型水電廠的生產(chǎn)運(yùn)行要求。將通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比擬做進(jìn)一步選擇。一、主接線方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比擬的方法經(jīng)濟(jì)計(jì)算是從國(guó)民經(jīng)濟(jì)整體利益出發(fā)，計(jì)算電氣主接線各個(gè)比擬方案的費(fèi)用和效益，為選擇經(jīng)濟(jì)上的最優(yōu)方案提供依據(jù)。本設(shè)計(jì)采用初步選擇設(shè)備與配電裝置型式進(jìn)展比擬，計(jì)算主要設(shè)備與配電裝置的綜合投資和年運(yùn)行費(fèi)用，運(yùn)用主接線經(jīng)濟(jì)比擬的方法：靜態(tài)比擬法進(jìn)展比擬。二、主接線方案的經(jīng)濟(jì)初步比擬1、主接線方案的投資初步比擬方案投資比擬表項(xiàng)目方案一方案二10kv接線15110kv接線主變108108本體投資綜合投資由綜合投資比擬可知：Z1>Z2年運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算主接線中電氣設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用主要包括主變壓器的電能損耗與設(shè)備的檢修、維護(hù)折舊等費(fèi)用。計(jì)算公式是(萬元)其中為變壓器電能損失，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⑴、方案一年運(yùn)行費(fèi)用①主變電能損失主變型號(hào)SFP7-40000KVA其技術(shù)參數(shù)如下表型號(hào)額定容量〔KVA〕額定電壓〔KV〕高壓中壓低壓SFP7-40000/110400001102×％阻抗電壓〔％〕連接組別功率因數(shù)空載電流〔％〕損耗〔kw〕空載短路YN,d11Cosφ46174取年運(yùn)行費(fèi)用中無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量k=0.02如此計(jì)算得②、年運(yùn)行費(fèi)用據(jù)公式(其中檢修維護(hù)費(fèi)×綜合投資，折舊費(fèi)×綜合投資)得：U1=72.53〔萬元〕U2=73.19〔萬元〕U1<U2本次設(shè)計(jì)不必運(yùn)用靜態(tài)比擬法即可確定在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上最優(yōu)方案為方案一即采用2臺(tái)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。通過1.1節(jié)和1.2節(jié)對(duì)方案一、二的綜合比擬見下表序號(hào)可能的接線方案方案一方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)電機(jī)和變壓器低壓側(cè)短路時(shí)短路電流較小。可靠性較高，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(duì)簡(jiǎn)單，調(diào)度靈活。運(yùn)行方式靈活，調(diào)度靈活。易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。經(jīng)濟(jì)性發(fā)電機(jī)側(cè)接線簡(jiǎn)單，主控室面積小，開關(guān)設(shè)備少，操作簡(jiǎn)便。主控室要求面積大，開關(guān)設(shè)備用量大。kv母線雙母線分段旁路母線3M旁路母線3MW母線Ⅱ110KV母線Ⅰ××××××G×G×G×G20MW110KV經(jīng)過定性分析和可靠性與經(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)，主變與廠用變?nèi)萘窟x擇發(fā)電機(jī)的選擇與主要參數(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(cè)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(hào)臺(tái)數(shù)額定容量〔MW〕額定電壓〔KV〕額定功率因數(shù)cosφ電抗(標(biāo)幺值)TS550/79-28415以上參數(shù)查《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料》附錄一,主要設(shè)備規(guī)格與參數(shù)。P95頁變壓器的選擇與主要參數(shù)、主變選擇根據(jù)查《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)與畢業(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(hào)額定容量〔KVA〕額定電壓〔KV〕SFP7-40000/11040000高壓中壓低壓1102×％阻抗電壓〔％〕連接組別功率因數(shù)空載電流〔％〕損耗〔kw〕空載短路YN,d11Cosφ46174、廠用變選擇查《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料》選用廠用變壓器參數(shù)如下型號(hào)額定容量〔KVA〕額定電壓〔KV〕S9-20002000高壓中壓低壓％阻抗電壓〔％〕連接組別功率因數(shù)空載電流〔％〕損耗〔kw〕Y,YCosφ空載短路141、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，其最根本的廠用負(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(rùn)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(rùn)滑系統(tǒng)的水泵，全廠輔機(jī)系統(tǒng)的電動(dòng)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臺(tái)主變互為備用0.4KV系統(tǒng)按單母線分段考慮。另外假如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。3MW3MW母線Ⅰ110KV××380/220V×旁路母線母線Ⅱ110KV×××××G×G×G×G×10KV廠用電20MW完整電力系統(tǒng)接線圖2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〕電網(wǎng)簡(jiǎn)化圖：2.復(fù)合網(wǎng)序圖1〕三相短路K1點(diǎn)：，；K2點(diǎn)：，；2〕單相短路K1點(diǎn)：，，，；K2點(diǎn)：，X1=0.24,；兩相短路〔BC兩相〕K1點(diǎn)：，，；K2點(diǎn)：，，短路清單短路類型短路點(diǎn)化簡(jiǎn)圖復(fù)合網(wǎng)序圖短路電流單相短路K1點(diǎn)〔正序〕，，X0X2，；X0X2〔負(fù)序〕〔零序〕K2點(diǎn)〔正序〕，X1=0.24,；〔負(fù)序〕〔零序〕兩相短路(BC相)K1點(diǎn)〔正序〕，，；X2X2(負(fù)序〕K2點(diǎn)〔正序〕，，；(負(fù)序〕三相短路K1點(diǎn)，；K2點(diǎn)，；3導(dǎo)體，電器設(shè)備選擇與校驗(yàn)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。導(dǎo)體、電器選擇原如此本次設(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)展選擇的導(dǎo)體和電器主要是：1、線路、引線與匯流母線的選擇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、電壓互感器與其熔斷器5、阻波器、耦合電容器的選擇6、其他電器的選擇一、連接導(dǎo)體的選擇1、發(fā)電機(jī)-變壓器導(dǎo)體選擇導(dǎo)體截面可按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，一般按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇，對(duì)年負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)較大，傳輸容量較大，長(zhǎng)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)以上原如此，本次設(shè)計(jì)因10KV側(cè)無匯流母線，僅對(duì)發(fā)電機(jī)出口開關(guān)柜至主變之間的導(dǎo)體進(jìn)展選擇。按長(zhǎng)期允許發(fā)熱電流選擇：發(fā)電機(jī)F1~F4至變壓器之間導(dǎo)體選用單條矩形鋁導(dǎo)體，其中截面按公式確定；其中：計(jì)算得查表選擇得導(dǎo)體截面為：?jiǎn)螚l125×8〔〕豎放①、熱穩(wěn)定校驗(yàn)運(yùn)用簡(jiǎn)化公式進(jìn)展校驗(yàn)。查《發(fā)電廠和變電站電氣局部畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)》P55頁公式中取短路電流持續(xù)時(shí)間取70℃時(shí)熱穩(wěn)定系數(shù)C=87為滿足熱穩(wěn)定的最小允許截面積，查短路計(jì)算結(jié)果：如此：滿足熱穩(wěn)定要求。②、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)根據(jù)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件：—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。取對(duì)于單條矩形母線：其中：支持絕緣子間的跨距截面系數(shù)沖擊電流母線相間距離振動(dòng)系數(shù)如此滿足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)2、廠用電導(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)，選用發(fā)電機(jī)F1~F4與變壓器連接母線一樣的125×8〔〕單條矩形硬母線可以滿足動(dòng)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),選用雙條125×10()平放。引上線導(dǎo)體〔變壓器—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(zhǎng)期允許發(fā)熱考慮，選擇時(shí)按2臺(tái)主與母線連接的一回進(jìn)展選擇，試選擇與5回出線同型號(hào)的LGJQ-240進(jìn)展校驗(yàn)。LGJQ-240導(dǎo)線其最大長(zhǎng)期允許載流量為查《畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料》。熱穩(wěn)定校驗(yàn)運(yùn)用簡(jiǎn)化公式進(jìn)展校驗(yàn)。查《發(fā)電廠和變電站電氣局部畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)》P55頁公式中取短路電流持續(xù)時(shí)間取70℃時(shí)熱穩(wěn)定系數(shù)為滿足熱穩(wěn)定的最小允許截面積，查短路計(jì)算結(jié)果：如此：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。母線的選擇與變壓器-母線連接線引線選擇步驟一樣，本設(shè)計(jì)110KV母線選擇型號(hào)為L(zhǎng)GJQ-300的鋼芯鋁絞線，其熱穩(wěn)定、電暈的校驗(yàn)均能滿足要求。導(dǎo)體選擇成果表導(dǎo)體名稱導(dǎo)體型號(hào)110kV母線LGJQ-300110kV出線LGJQ-240110KV變壓器連接導(dǎo)體LGJQ-300發(fā)電機(jī)-變壓器導(dǎo)體125×8〔125×10〕10KV廠用變導(dǎo)體125×8電器設(shè)備選擇成果表斷路器、隔離開關(guān)選擇成果表型號(hào)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(dòng)穩(wěn)定電流KA分閘時(shí)間安裝地點(diǎn)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〕電流互感器選擇一覽表安裝地點(diǎn)型號(hào)額定電流A級(jí)次組合二次負(fù)荷熱穩(wěn)定電流A動(dòng)穩(wěn)定電流A備注1D110KVLCWD-110300/5D1/D275130F1~F4LMCD-102000/5主變中性點(diǎn)LCW-351002465100廠變LA-10150/5751353、電壓互感器選擇一覽表安裝地點(diǎn)型號(hào)額定電壓KV副繞組額定容量VA最大容量VA原繞組副繞組輔助繞組13110KV母線JCC2-11050010002000發(fā)電機(jī)JDZ-10105080200主變低壓側(cè)JDZJ-103050120發(fā)電機(jī)JSJW-1010120200480960熔斷器的選擇成果表安裝地點(diǎn)型號(hào)額定電壓KV額定電流A開斷容量MVA最大切斷有效電流KA10KV電壓互感器RN2-101020050絕緣子、穿墻套管的選擇成果表安裝地點(diǎn)型號(hào)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-79阻波器、耦合電容器的選擇成果表安裝地點(diǎn)型號(hào)額定電壓KV額定電流/電容備注110KV出線630A110KV出線OWF110/110/4配電裝置設(shè)計(jì)根據(jù)電氣主接線和《高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》進(jìn)展配電裝置設(shè)計(jì)確定配電裝置