一篇發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——一篇發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)前言

水力發(fā)電廠簡(jiǎn)稱水電廠，又稱水電站，是把水的位能和動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的工廠。它的基本生產(chǎn)過(guò)程是：從河流較高處或水庫(kù)內(nèi)引水，利用水的壓力或流速?zèng)_動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，江水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后由水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

水電廠的特點(diǎn)有：

（1）可綜合利用水能資源（2）發(fā)電成本低、效率高（3）運(yùn)行靈活（4）誰(shuí)能可儲(chǔ)蓄和調(diào)理（5）水力發(fā)電不污染環(huán)境（6）水電廠建設(shè)投資大，工期較長(zhǎng)（7）水電廠建設(shè)和生產(chǎn)都受到各種條件的限制，因而發(fā)電不均衡（8）由于水庫(kù)的興建，給農(nóng)業(yè)帶來(lái)一些不利，還可能在一定程度上破壞自然界的生態(tài)平衡。

本次設(shè)計(jì)為以小型的較重要的水電廠的主接線的設(shè)計(jì)，要求分為設(shè)計(jì)報(bào)告和圖紙兩部分，所設(shè)計(jì)的部分力求概念明白，層次明顯！

本次設(shè)計(jì)從主接線、主要電器設(shè)備選擇等幾個(gè)方面對(duì)水電站設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述，并繪制了電氣主接線圖和布臵圖。

第1章緒論

能源是社會(huì)發(fā)展的重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人類使用能源不僅在數(shù)量上越來(lái)越多，而且在品種及構(gòu)成上也發(fā)生了很大的變化。人類對(duì)能源質(zhì)量也要求越來(lái)越高。電力是能源工業(yè)、基礎(chǔ)工業(yè)，在國(guó)家建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)十分重要的地位，是實(shí)現(xiàn)國(guó)家現(xiàn)代化的戰(zhàn)略重點(diǎn)。電能也是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是一種無(wú)形的、不能大量存儲(chǔ)的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用，幾乎是在同時(shí)瞬間完成的，須隨時(shí)保持功率平衡。要滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，電力工業(yè)必需超前發(fā)展，這是世界發(fā)展規(guī)律。因此，做好電力規(guī)劃，加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)，就尤為重要。

水電站一般包括由擋水、泄水建筑物形成的水庫(kù)和水電站引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房、機(jī)電設(shè)備等。水庫(kù)的高水位水經(jīng)引水系統(tǒng)流入廠房推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)出電能，再經(jīng)升壓變壓器、開(kāi)關(guān)站和輸電線路輸入電網(wǎng)。今后在水力資源豐富而又未充分開(kāi)發(fā)的國(guó)家，常規(guī)水電站的建設(shè)將穩(wěn)步增長(zhǎng)。大型電站的機(jī)組單機(jī)容量將向巨型化發(fā)展。同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源日益緊張，小水電將受到各國(guó)的重視。由于電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相的需要，抽水蓄能電站將有較快的發(fā)展。而潮汐電站和波浪能電站的建設(shè)由于受建站條件及造價(jià)等因素制約，在近期內(nèi)不會(huì)有大幅度的增長(zhǎng)。各類電站的自動(dòng)化和遠(yuǎn)動(dòng)化將進(jìn)一步完善和推廣。

第2章電氣主接線

2.1原始資料

（1）某電廠裝機(jī)SFW設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)負(fù)荷）。

（2）對(duì)原始資料分析（1）工程狀況

?3?30MW，

UN?10.5kV，

cos??0.8。

4100ha，電站以2回110kV電壓等級(jí)輸電線路送入80km外的系統(tǒng)（無(wú)近區(qū)

通過(guò)對(duì)原始資料的分析可知，單機(jī)容量在50MW以下，設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)在3000?5000h范圍

之內(nèi)，該電廠為小型重要水電站，主要承受腰荷。因此，其主接線以供電可靠性高、供電調(diào)度靈活為主選擇接線方式。（2）電力系統(tǒng)狀況

該電廠為重要水電站，在5?10年內(nèi)不擴(kuò)建。

我國(guó)一般對(duì)35kV及以下電壓電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)，有稱小電流接地系統(tǒng)。原始資料中發(fā)電機(jī)出口電壓為10.5kV，故發(fā)電機(jī)采用非直接接地方式，目前，廣泛應(yīng)用的是經(jīng)消弧線圈接地方式或經(jīng)中性點(diǎn)接地變壓器接地。（3）負(fù)荷狀況

發(fā)電機(jī)出口側(cè)電壓等級(jí)為10.5kV，經(jīng)升壓變壓器變?yōu)?10kV，主要承受距水電站80km外的系統(tǒng)，其中無(wú)近區(qū)負(fù)荷，并以2回輸電線路送入系統(tǒng)。（4）其他

環(huán)境條件等無(wú)具體要求，可依照理想條件設(shè)計(jì)。

2.2主接線的設(shè)計(jì)原則

電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計(jì)的重要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝臵布臵、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。因此，必需處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主接線方案，決定電壓等級(jí)和出線回路數(shù)。在選擇電氣主接線時(shí)，應(yīng)以下方面作為設(shè)計(jì)依據(jù):

1、發(fā)電廠、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用

（1）電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠有大型主力電廠、中小型地區(qū)電廠及企業(yè)自備電廠三種類型。大型主力火電廠靠近煤礦或沿海、沿江，并接入330-500kv超高系統(tǒng)；地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)，一般接入110-220kv系統(tǒng)，也有的接入330kv系統(tǒng)；企業(yè)自備電廠則以對(duì)本企業(yè)供電供熱為主，并與地區(qū)110-220kv系統(tǒng)相連。中小型電廠常有發(fā)電機(jī)電壓饋線向附近供電。

（2）電力系統(tǒng)中的變電所有系統(tǒng)樞紐變電所、地區(qū)重要變電所和一般變電所三種類型。系統(tǒng)樞紐變電所匯集多個(gè)大電源，進(jìn)行系統(tǒng)功率變換和中壓供電，電壓為330-500kv；地區(qū)重要變電所，電壓為220-330kv；一般變電所多為終端和分支變電所，電壓為110kv，但也有220kv。2、發(fā)電廠、變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模

（1）發(fā)電廠的機(jī)組容量，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃容量、負(fù)荷增長(zhǎng)速度和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行選擇，最大機(jī)組的容量以占系統(tǒng)總的容量的8-10%為宜。一個(gè)廠房?jī)?nèi)的機(jī)組，其臺(tái)數(shù)以不超過(guò)6臺(tái)、容量等級(jí)以不超過(guò)兩種為宜。

（2）變電所根據(jù)5-10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)。3、負(fù)荷大小和重要性

（1）對(duì)于一級(jí)負(fù)荷必需有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去作用后，能保證一級(jí)負(fù)荷不休止供電。

（2）對(duì)于二級(jí)負(fù)荷一般要有兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去作用后，能保證二級(jí)負(fù)荷不休止供電。

（3）對(duì)于三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。4、系統(tǒng)備用容量的大小

（1）系統(tǒng)中需要有一定的發(fā)電機(jī)備用容量。

（2）裝有2臺(tái)（組）及以上的主變壓器的變電所，其中一臺(tái)（組）事故斷開(kāi)，其余主變壓器的容量應(yīng)能保證該所70%的全部負(fù)荷，在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。5、系統(tǒng)對(duì)電氣主接線提供的具體資料

（1）出線的電壓等級(jí)、回路數(shù)、出線方向、每回路輸送的容量和導(dǎo)線截面積等。（2）主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量型號(hào)等。

（3）調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器、并聯(lián)電抗器、串聯(lián)電容器補(bǔ)償裝臵的型式、數(shù)量、容量和運(yùn)行方式的要求。（4）系統(tǒng)的短路容量或歸算的電抗值。（5）變壓器中性點(diǎn)的接地方式。

（6）系統(tǒng)內(nèi)過(guò)電壓的數(shù)值及限制過(guò)電壓的措施。

（7）為保證大系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提出對(duì)大機(jī)組超高壓電氣主接線可靠性的特別要求。（8）初期及最終發(fā)電廠、變電所與系統(tǒng)的連接方式及推薦的初期和最終主接線方案。

2.3主接線的設(shè)計(jì)要求

主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求。1、可靠性

（1）發(fā)電廠或變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用（容量、電壓等級(jí)）。（2）發(fā)電廠或變電所接入系統(tǒng)的方式（電壓等級(jí)、地理位臵、接入方式等）。（3）發(fā)電廠或變電所的運(yùn)行方式及負(fù)荷性質(zhì)。

（4）設(shè)備的水平。電器設(shè)備制造的水平?jīng)Q定的設(shè)備質(zhì)量和可靠程度直接影響主接線的可靠性。（5）長(zhǎng)期實(shí)踐運(yùn)行。主接線可靠性與運(yùn)行管理和運(yùn)行值班人員的素質(zhì)等因素有米奇軟席，衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)踐運(yùn)行。2、靈活性

（1）調(diào)度要求：可以靈活的投入和切除變壓器、線路、調(diào)配電源和負(fù)荷，能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下、檢修方式以及特別運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。

（2）檢修要求：可以便利的停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修，且不影響對(duì)用戶的供電。

（3）擴(kuò)建要求：應(yīng)留有發(fā)展余地，便于擴(kuò)建。3、經(jīng)濟(jì)性

（1）節(jié)省一次投資。（2）占地面積小。（3）電能損失小。

2.410kv側(cè)主接線設(shè)計(jì)

本資料中說(shuō)明，發(fā)電機(jī)為SFW?3?30MW,說(shuō)明為3臺(tái)發(fā)電機(jī)，且單機(jī)容量為30MW，說(shuō)明以三回

10.5KV進(jìn)入系統(tǒng)，根據(jù)相應(yīng)的資料分析，可采用單母線接線、單母線分段接線、雙母線接線三種接線方式。

方案一：?jiǎn)文妇€分段接線

優(yōu)點(diǎn)：1、用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電。2、當(dāng)一段母線故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線不休止供電，故障時(shí)停電范圍?。皇顾姀S供電的可靠性提高。

3、擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方面均衡擴(kuò)建。

缺點(diǎn)：1、當(dāng)一段母線或母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該母線的回路都要在檢修期間停電。2、當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交織跨越。

適用范圍：適用于6～10KV配電裝臵出線16回及以下；35～60KV配電裝臵出線4～8回；110～220KV配電裝臵少于4回時(shí)。

方案二：?jiǎn)文妇€接線

優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單明了、設(shè)備少、投資省、運(yùn)行操作便利、且便于擴(kuò)建。缺點(diǎn)：可靠性及靈活性比較差。

適用范圍：只有一臺(tái)主變壓器，10KV出線不超過(guò)5回；35KV出線不超過(guò)3回；110KV出線不超過(guò)2回。方案三：雙母線接線

優(yōu)點(diǎn)：供電的可靠性高，調(diào)度靈活，擴(kuò)建便利，便于檢修和試驗(yàn)。

缺點(diǎn)：使用設(shè)備器件多，特別是隔離開(kāi)關(guān)，接線也較繁雜，配電裝臵繁雜，投資較多，經(jīng)濟(jì)性較差，且操作繁雜，運(yùn)行人員在操作中簡(jiǎn)單發(fā)生誤操作。

適用范圍：出線帶電抗器的6～10KV出線；35～60KV配電裝臵出線超過(guò)8回或連接電源較多，負(fù)荷較大時(shí)；110KV～220KV出線超過(guò)5回時(shí)。

綜上所述，10kv側(cè)主接線形式可采用單母線分段的接線方式。

2.5110kv側(cè)主接線設(shè)計(jì)

110KV側(cè)有兩回出線，因而可供選擇的有：?jiǎn)文妇€接線；單母線分段接線；雙母線接線和內(nèi)橋接線。在采用單母線接線、單母線分段接線或雙母線接線的35～110KV主接線中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)臵旁路設(shè)施。

方案1：采用單母線接線

優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單明了、設(shè)備少操作便利、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝臵。

缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開(kāi)關(guān)等）故障或檢修，均需使整個(gè)配電裝臵停電。單母線可用隔離開(kāi)關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時(shí)，全部回路仍需短時(shí)停電，在用隔離開(kāi)關(guān)將故障的母線段分開(kāi)后才能恢復(fù)非故障段的供電。

適用范圍：一般適用于一臺(tái)發(fā)電機(jī)或一臺(tái)變壓器的110-220KV配電裝臵的出線回路數(shù)不超過(guò)兩回。方案2：采用單母線分段接線

優(yōu)點(diǎn)：1、用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，由兩個(gè)電源供電。2、當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線不休止供電和不致使重要用戶停電。

缺點(diǎn)：1、當(dāng)一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。2、當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出線交織跨越。3、擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。

適用范圍：110-220KV配電裝臵的出線回路數(shù)為3-4回時(shí)。方案3：采用雙母線接線

雙母線接線有兩組母線，并且可以互為備用。

優(yōu)點(diǎn)：1、供電可靠性高：通過(guò)兩