发电厂电气课程设计

1前言为使学习的知识系统化，培养学生解决实际问题的能力，锻炼理论知识与应用实践中的过渡，特为学生安排此课程设计科目，相信通过此途径，学生的综合能力会得到相应的提高，理论知识的应用也能得以成长。1绪论电力系统是由发电厂、变电站、线路和用户组成。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。为满足生产需要，变电站中安装有各种电气设备，并依照相应的技术要求连接起来。把变压器、断路器等按预期生产流程连成的电路，称为电气主接线。电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。2电气主接线2.1原始资料某电厂四台发电机，发电机出口电压10.5kv，无近区负荷。以四回110kv线路接入系统，分别做发电机电压侧和升高压侧比较。2.2主接线的设计原则基本原则以设计以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、2调度灵活、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。2.3主接线的设计要求主接线应满足可靠性、灵活性、经济性的要求。1、可靠性（1）发电厂在电力系统中的地位和作用。（2）发电厂所接入系统的方式。（3）发电厂的运行方式及负荷性质。（4）设备的制造水平。（5）长期实践运行经验。2、灵活性（1）操作的方便性。电气主接线应该在服从可靠性的基础要求条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌控，不致在操作过程中出差错。（2）调度的方便性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式。并且在发生事故时，要能尽快地切出故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。（3）扩建的方便性。对将来要扩建的发电厂，主接线必须具有扩建的方便性。尤其是火电厂和变电站，在设计主接线时应留有发展扩建的余地。设计时不仅要求考虑最终接线的实现，还要考虑到从初期接3线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最少。3、经济性（1)节省一次投资（2)占地面积小（3)电能损失小2.4低压侧10.5kv侧主接线设计方案比较从原始资料中可知该发电厂为四台发电机，说明以四回10.5kv进入系统，无近区负荷，根据相应的资料分析，可采用单母线接线、单母线分段接线、双母线分段接线、单元接线四种接线方式。方案一：单母线接线适用范围：只有一台主变压器，10kv出线不超过5回；35kv出线不超过3回；110kv出线不超过2回。方案二：单母线分段接线适用范围：适用与6~10kv配电装置出线16回及一下；35~60kv配电装置出线4~8回；110~220kv配电装置少于四回时。方案三：双母线分段接线适用范围：适用于配电装置进出总数达10~14回时，一组母线分段，配电装置进出线总数达15回以上时，两组母线分段。方案四：单元接线适用范围：台数不多的大（b接线除外）中型区域发电厂；分期投产4或装机容量不等的无机压负荷的小型水电站。从经济性上比较，方案三、四的投资较大。从灵活性上和可靠性比较，方案二、三的可靠性和灵活性相比要高。经过综合比较上述方案（见表1）。综上所述，10.5kv侧主接线形式可采用单母线分段的接线方式。5表1：方案编号简图优点缺点方案一：采用单母线接线接线简单（设备少）、清晰、明了；布置、安排简单，配电装置建造费用低；断路器与隔离开关间易实现可靠的防误闭锁，操作安全、方便，母线故障的几率低；易扩建和采用成套式配电装置。可靠性差，母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就是要造成全厂或全站长期停电，调度不方便，电能只能并列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。方案二：采用单母线分段接线当一段母线故障时，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电，缩小停电范围；使水电厂供电的可靠性提高；扩建时需向两个方面均衡扩建。母线短路容量增大一倍，影响设备的选择；增加了一套分段断路器，倒闸操作复杂些；母线故障或检修时要造成部分回路停电。6方案三：采用双母线分段接线在发电厂、变电站中，母线发生故障的影响范围很大。采用单母线或双母线接线时，一段母线故障将造成约半数的回路停电或短时停电。大型发电厂和变电站对运行卡靠性和灵活性的要求很高，必须注意避免母线系统故障以及限制母线故障的影响范围，防止全厂停点事故的发生，为此可考虑采用双母线分段接线。双母线分段接线具有相当高的供电可靠性与灵活性。所使用的电气设备更多，配电装置也更复杂。方案四：采用扩大单元接线接线简化，使用的电器最少，操作简便，降低故障的可能性，提高了工作的可靠性；配电装置简单，投资少，占地少；发电机出口短路电流小；继电保护简单。任一元件故障或检修全停，检修时灵活性差。72.5高压侧110kv侧主接线设计方案比较110kv侧有四回出线，因而可供选择的有：单母线分段接线；单母线分段带旁路母线接线；双母线接线；三角形接线。方案一：单母线分段接线适用范围：110~220kv配电装置的出线回路数为3~4回时。方案二：单母线分段带旁路母线接线适用范围：广泛应用于出线回路不多，负荷较为重要的中小型发电厂或35～110KV变电站中。方案三：双母线接线适用范围：适用于6~10kv配电装置；35~60kv配电装置出线超过8回，或者连接电源较大、负荷较大时；110~220kv出线数为5回及以上时。方案四：三角形接线适用范围：一般用于回路书较少且能一次建成、而不需要再扩建的110kv及以上的配电装置中。经过综合比较上述方案（见表2）经过以上分析，110kv侧主接线决定采用单母线分段接线形式。8表2方案编号简图优点缺点方案一：采用单母线分段接线用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，由两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电；当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。母线短路容量增大一倍，影响设备的选择。方案二：采用单母线分段带旁路母线接线可供电给一级负荷，可靠性大为提高；母线、隔检修仅停一半，提高了灵活性。每一回路都增加了一组隔离开关，使配电装置的构架及占地面积、投资费用都相应增加；同时由于配电装置的复杂，在改变运行方式倒闸操作时容易发生误操作，且不宜实现自动化；尤其当母线故障时，须短时切除较多的电源和线路，这对特别重要的大型发电厂和变电站是不允许的。9方案三：采用双母线接线供电可靠性高：通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电。调度灵活：各个电源和各回路的负荷可以任意分配，能灵活地适应电力系统中各种运行方式的调度和潮流变化的需要。扩建方便使用设备器件多，特别是隔离开关。接线也较复杂，配电装置复杂，经济性较差；操作步骤较复杂，易出现误操作，导致设备或人身事故。占地面积大，投资大。方案四：采用三角形接线所用的断路器数目比单母线分段接线或双母线接线还少1台，却具有双断路器双母线接线的可靠性，任一台断路器检修时，只需断开其两侧的隔离开关，不会引起任何回路停电；没有母线，因而不存在因母线故障所产生的影响；任一回路故障时，只跳开与它相连接的2台断路器，不会影响其他回路的正常工作；操作方便，所有隔离开关只用于检修时隔离电源，不作操作之用，不会发生带负荷断开隔离开关的事故。检修任何一台断路器时，多角形就开环运行，如果此时出现故障，又有断路器自动跳开，将使供电造成紊乱；由于运行变化大，电气设备可能在闭环和开环两种情况下工作，其中所流过的工作电流差别较大，会给电气设备的选择带来困难，并且使继电保护装置复杂化；不便于扩建。102.6主接线的确定通过上面对发电机侧和升高压侧的主接线进行的拟定、比较以及确定，该水电厂发电站采用单母线分段接线与三角形接线相互组合的接线方式。主接线的简图如下：113结束语经过两周的时间，我顺利的完成了这次课程设计。从总体上来说，我对自己的成果还是比较满意的，也基本上达到了老师的要求。两周的时间是短暂的，但却是充实的。每个步骤的完成我都是耐心查阅资料，认真对待的，所以此刻也有种因小小成功而喜悦激动的心情。不单单是知识的加深，更深刻的体会到一点。任何一项任务要想漂亮的完成一定要做到认真对待，不急不躁。这期间难免会遇到困难，要想办法解决，不能逃避困难，更不能退缩放弃这项任务。一份满意的答卷要经受起考验，就要提前对其多次质疑，多次修改完善。初次完成就草草结束任务，其中往往存在着很多问题。这是本人第一次完成此类的设计，由于本人经历、阅历、实际操作能力有限，难免存在一些不尽人意的地方，请老师指点批正。通过本次设计，不仅丰富了我的专业知识，还让我深深体会到了认识事物的过程。整份设计的完成分为几个步骤，取得原始资料，查阅相关材料，初步方案设计，方案比较，结合现实应用初定设计方案，修改至完成设计。整个过程中还要多与别人交流沟通，期间往往会有新的想法。这次课程设计更为以后的毕业设计打下良好基础，虽然已完成设计，但学到的东西是不会忘记的。同时希望老师批评指正。