4×50MW水电站电气部分设计

本科毕业设计（论文）4×50MW水电站电气部分设计XXX指导教师XXXX专业年级电气工程及其自动化学号XXXXX二〇一二年十二月中国昆明河海大学河海大学《水电站工程电气部分设计》说明书电本12级XXX摘要本设计为4×50MW的水力发电厂的电气部分（发电机、变压器、电气一次主接线及屋外升压站配电装置等）进行初步设计，初步设计内容包含屋外升压站所电气设计，新建4×50MW的水电厂，分为三个电压等级。以一回220Kv电压等级的架空线路输入系统，两回110Kv电压等级的架空线路供地方用电，10Kv系统为水电厂自用电。220Kv采用单母线接线，110Kv侧采用单母线分段接线，安装两台SFPS7-120000∕220三绕组变压器。通过对原始资料的详细分析，并结合设计任务书的要求，进行了电气主接线方案的技术经济比较；地区负荷的设计计算；短路电流计算；主要导体和电器设备的选择和校验；配电装置、防雷设计、继电保护规划设计，最后编制了设计说明并绘制了主接线。通过对此次设计的训练，进一步巩固加深了所学的专业基础知识和专业技能，培养了使用规范化手册、规程等基本工作实践能力。关键词：水电站电气主接线短路电流设备选型防雷继电保护河海大学《水电站工程电气部分设计》说明书电本12级XXX前言1.1设计目的和意义一、毕业设计的目的和意义毕业设计是在完成全部专业课基础上进行的最后一个实现培养目标的一个重要教学环节，是培养学生综合素质和工程实践能力的教育过程，对学生的思想品德、工作态度、工作作风和独立工作能力具有深远的影响。通过前期对专业课的学习以及实习活动，使其对电能的生产、分配和输送过程有了全面的了解，但对电厂接入系统的方式，短路电流的计算、电气设备以及载流导体的选择以及配置情况只停留在理论水平。通过毕业设计应达到以下要求：1、所以通过毕业设计的训练，进一步巩固和加深所学的理论知识、基本技能，使之系统化和综合化。2、培养我们独立工作，独立思考并运用所学的知识解决实际工程技术问题的能力。3、结合设计课题培养我们独立获取新知识的能力，进一步掌握扩大所学专业知识。4、通过毕业设计的训练，使我们树立起具有符合国情和生产实际的正确的设计思想和观点；树立起严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索并具有创新意识及与他人合作的工作作风。1.2原始资料及设计任务要求一、原始资料分析1、原始资料待设计发电厂装机容量为4×50MW,功率因素0.8，厂用电率1.4%，Tmax小时为4600。机组台数：4台利用小时数：4600小时/年。供电距离：120Km。地区负荷的最大负荷占电站装机的25%，地区负荷功率因素0.8，地区负荷供电距离20Km。一、二类负荷占总负荷的70%。1、成果提交（1）设计说明书及计算书1份（2）电气主接线图1份（采用1号图纸手绘或者CAD图A3号图纸打印）二、设计任务1、电气主接线设计，论证设计的主接线为最佳方案；河海大学《水电站工程电气部分设计》说明书电本12级XXX2、电厂发电机参数计算及发电机选择；3、主变压器参数计算、比较、连接方式比较及主变压器选择；4、发电厂地区负荷计算、连接方式优化设计；5、发电厂厂用电接线设计，选择厂用变压器的台数及容量；6、短路电流计算；7、导体和电器设备选择；8、高压配电装置设计；9、发电厂继电保护及自动装置配置；10、变电站防雷保护设计。三、初拟定设计内容1、设计参数（1）Ⅰ类负荷方案表1Ⅰ类负荷方案参数序号类型机组容量（MW）cos厂用电率（%）送电距离（km）Tmax小时系统220kV或110kVS(MVA)X01水电4×500.81.412046000（2）地区负荷方案表2地区负荷方案参数序号类型cos送电距离（km）系统35kV或110kVS(MVA)X070.82002、电力系统与本厂连接情况（1）发电厂在电力系统中的地位和作用：中小型（2）发电厂在联入系统中的电压等级220kV及出线回路1回。（3）发电厂地区负荷电压等级110kV及出线回路2回。（4）电力系统总装机容量200MW系统标幺电抗X*=0。3、电力负荷水平（1）厂用电率：1.4%。高压负荷：220kV电压级：1个；出线回路：1回，为I类负荷，最大输送功率：150MW，中压负荷：110kV电压级：1个；出线回路：2回，为地区负荷，最大输送功率：50MW，Tmax：4600h。4、设计自然条件：海拔1000m，本地区污秽等级2级，地震裂度5级，最高气温32C，河海大学《水电站工程电气部分设计》说明书电本12级XXX最低气温-2C，平均温度15C，最大风速2m/s，其他条件不限。5、设计任务待设计水电站与系统连接分析；水电站电气主接线方案优化设计，绘制电气主接线图；水电站地区负荷接线优化设计；站用电接线优化设计；短路电流计算；水电站导体和电气设备选择设计；水电站高压配电装置设计，水电站过电压保护及防雷规划设计，水电站仪表与继电保护配置规划设计，绘制保护配置图；编制设计说明书（含计算书）。河海大学《水电站工程电气部分设计》说明书电本12级WTS目录摘要前言1.1设计目的和意义1.2原始资料及设计任务要求第1章发电厂电气接线优化设计................................11．1电气主接线设计概述....................................11．2电气主接线的初步方案选择设计..........................31．3电气主接线方案经济选择技术比较.......................101．4最优电气主接线方案确定...............................101．5发电机和主变压器选择.................................131．6厂用电设计...........................................161．7最优电气主接线绘制...................................17第2章短路电流计算.......................................192．1短路电流计算概述.....................................192．2短路电流计算过程.....................................212．3短路电流计算成果.....................................30第3章导体和电器选择......................................323．1导体和电器选择设计概述...............................323．2导体的选择与校验.....................................333．3主要电器设备选择和校验...............................393．4导体和电器选择成果表.................................56河海大学《水电站工程电气部分设计》说明书电本12级WTS第4章高压配电装置优化设计................................584．1高压配电装置概述.....................................584．2高压配电装置优化设计.................................584．3高压配电装置总平面布置要求...........................59第5章防雷保护和接地装置设计...............................595．1发电厂过电压及防护分析...............................595．2避雷器的规划与选择...................................605．3避雷针规划设计及保护.................................63第6章仪表与继电保护配置规划设计...........................656．1仪表与继电保护配置规划...............................656．2继电保护配置规划设计.................................65结论.....................................................67参考文献.................................................71附录.....................................................72河海大学《水电站工程电气部分设计》说明书电本12级WTS第1页共72页第1章发电厂电气接线优化设计1．1电气主接线设计概述发电厂电气一次接线是电力系统网络结构的重要组成部分，它直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性关系。在设计时应同时考虑水电站主接线的可靠性，灵活性和经济性，制定出最佳方案。1.1.1主接线的设计依据在选择电气主接线时，就以下列各点作为设计依据；一、发电厂在电力系统中的地位和作用1.电力系统中的发电厂有大型主力电厂、中小型地区电厂及企业自备电厂三种类型。大型主力发电厂靠近煤矿或沿海、沿江，并接入330～500kV高压系统；地区电厂靠近城镇，一般接入110～220kV，也有接入330kV；企业自备厂则以对本企业供电供热为主，并与地区110～220kV系统相连。中小型电厂常有发电机电压馈线向附近供电。2.发电厂电气主如此线电气主接线方案的选择，主要决定发电厂的类型、工作特性、发电厂的容量、发电机和主变压器的台数和容量。发电厂由于在电力系统中地位和作用不同，其电气主接线的可靠性和经济性的要求也不同。二、发电厂的分期和最终建设规模1.发电厂的机组容量，就根据电力系统规划容量、负荷增长速度和电网结构等因素进行选择，最大装机容量以占系统总容量的8～10％为宜。一个厂房内的机组，其台数以不超过6台、容量等级以不超过两种为宜。2.发电厂建设规模应根据电力系统5～10年发展规划进行设计。为了保证对用户供电的可靠性，在一期工程的设计中，发电厂的主变压器不应少于两台。三、负荷大小和重要性1.对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能够保证对全部一级负荷不间断供电。2.对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。3.对于三级负荷一般只需一个电源供电。四、系统备用容量大小1.系统中需要有一定的发电机装机备用容量。运行备用容量不宜少于8～10％，以适应负荷突河海大学《水电站工程电气部分设计》说明书电本12级WTS第2页共72页增、机组检修和故障停运三种情况。2.装机有两台（组）及以上主变压器的发电厂，当其中一台事故断开时，其余主变压器的容量应保证该发电厂的70％的全部负荷，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一、二级负荷供电。系统备用容量的大小将会影响运行方式的变化。例如：检修母线或断路器时，是否允许线路、变压器和发电机停运：故障时允许切除的线路、变压器各机组的数量等。设计主接线时，应充分考虑这个因素。1.1.2主接线设计和基本要求我国电气设计的技术规程规定：“主接线应根据发电厂电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节省投资等要求”。以下就可靠性、选择性、灵活性和经济性要求说明。一、可靠性供电可靠是电力生产和分配的首要要求电气主接线必须满足这个要求。研究主接线可靠性应注意的问题1.应重视国内外长期运行的实践经验及可靠性的定性分析。主接线可靠性的衡量标准是运行实践，至于可靠性的定量分析由于基础数据及计算方法尚不完善，计算结果