小型水电站设计2×15MW的水力发电机组

小型水电站设计2×15MW的水力发电机组课程设计1目录一选题背景......................................................................31.1原始资料....................................................................31.2设计任务....................................................................3二电气主接线设计................................................................32.1对原始资料的分析计算........................................................32.2电气主接线设计依据..........................................................42.3主接线设计的一般步骤.......................................................42.4技术经济比较...............................................................42.4.1发电机电侧电压（主）接线方案...........................................42.4.2主接线方案拟定........................................................4三变压器的选择..................................................................73.1主变压器的选择.............................................................73.1.1相数的选择..............................................................73.1.2绕组数量和连接方式的选择................................................73.2厂用变压器的选择...........................................................8四．短路电流的计算...............................................................94.1电路简化图8：..............................................................94.2计算各元件的标么值.........................................................104.3短路电流计算...............................................................114.3.1d1点短路电流计算......................................................114.3.2d2点短路..............................................................13五电气设备选择及校验...........................................................155.1电气设备选择的一般规定.....................................................155.1.1按正常工作条件选择....................................................155.1.2按短路条件校验........................................................165.2导体、电缆的选择和校验.....................................................165.3断路器和隔离开关的选择和校验..............................................175.4限流电抗器的选择和校验....................................................17课程设计25.5电流、电压互感器的选择和校验..............................................185.6避雷器的选择和校验........................................................185.6.1避雷器的选择.........................................................185.6.2本水电站接地网的布置..................................................19六.设计体会.....................................................................19附录............................................................................20参考文献........................................................................21课程设计3一选题背景1.1原始资料（1）、待设计发电厂为水力发电厂；发电厂一次设计并建成，计划安装2×15MW的水力发电机组，利用小时数4000小时／年；（2）、待设计发电厂接入系统电压等级为110kV，距系统110kV发电厂45km；出线回路数为4回；（3）、电力系统的总装机容量为600MVA、归算后的电抗标幺值为0.3，基准容量Sj＝100MVA;（4）、低压负荷：厂用负荷（厂用电率）1.1%；（5）、高压负荷：110kV电压级，出线4回,Ⅲ级负荷，最大输送容量60MW，cosφ＝0.8；（6）、环境条件：海拔＜1000m；本地区污秽等级2级；地震裂度＜7级；最高气温36℃；最低温度－2.1℃；年平均温度18℃；最热月平均地下温度20℃；年平均雷电日T＝56日／年；其他条件不限。1.2设计任务（1）、根据对原始资料的分析和本变电所的性质及其在电力系统中的地位，拟定本水电站的电气主接线方案。经过技术经济比较，确定推荐方案。（2）、选择变压器台数、容量及型式。（3）、进行短路电流计算。（4）、导体和电气主设备（各电压等级断路器、隔离开关、母线、电流互感器、电压互感器、电抗器（如有必要则选）、避雷器）的选择和校验。（5）、厂用电接线设计。（6）、绘制电气主接线图。二电气主接线设计2.1对原始资料的分析计算为使发电厂的变压器主接线的选择准确，我们原始资料对分析计算如下；根据原始资料中的最大有功及功率因数，算出最大无功，可得出以下数据课程设计4电压等级线路名称最大有功（MW）最大无功（MVAr）COSФ负荷级别Tmax110KV回路11511.20.814000回路2回路3回路42.2电气主接线设计依据电气主接线的主要要求为:1、可靠性：衡量可靠性的指标，一般是根据主接线型式及主要设备操作的可能方式，按一定的规律计算出“不允许”事件的规律，停运的持续时间期望值等指标，对几种接线形式的择优。2、灵活性：投切发电机、变压器、线路断路器的操作要可靠方便、调度灵活。3、经济性：通过优化比选，工程设计应尽力做到投资省、占地面积小、电能损耗小。2.3主接线设计的一般步骤1、对设计依据和基础资料进行综合分析。2、确定主变的容量和台数，拟定可能采用的主接线形式。3、论证是否需要限制短路电流，并采取合理的措施。4、对选出来的方案进行技术和经济综合比较，确定最佳主接线方案。2.4技术经济比较2.4.1发电机电侧电压（主）接线方案110Kv侧由于本电站是小水电，不承担主要负荷，没有重要机端负荷，从接线的可靠性、经济性和灵活性考虑，在我国运行的成熟经验一般采用单母线接线方式。所以本电站，110Kv侧采用单母线接线。2.4.2主接线方案拟定（一）根据我国现行的规范和成熟的运行经验，结合本设计水电站的实际，现拟定以下三种电气主接线方案(单相示意图)：(1)单母线接线其接线示意图如图4：课程设计5图4单母线接线方案（2）单元接线其接线示意图如图5图5单元接线方案（3）扩大单元接线其接线示意图如图6厂用电厂用电厂用电课程设计6图6扩大单元接线（二）主接线方案初步比较：由以上三种接线方案的优缺点分析和接线示意图，本着可靠性、灵活性和经济性的原则，结合电厂实际综合分析，可以得出：单母线和扩大单元接线相比较，其可靠性和灵活性都很相近，厂用电都是在发电机10.5KV侧取得，然而本电站只有两台发电机，比较特殊，所以单母线和扩大单元接线形式相近。单母线接线灵活性低。所以可以明显淘汰单母线接线方案。从而保留扩大单元接线和单元接线方案。（三）主接线方案的确定（1）技术比较方案的技术特性分析，一般从以下几个方面进行分析：①从供电的可靠性：对于方案2，厂用电从两台发电机上取得，即使检修其中一台变压器和两机组停机电厂也不会停电，然而两台变压器同时故障的可能性非常小。相比方案3，若检修变压器电厂就会停电，否则要另外接入厂用电源，这样投资就增加了。这样，方案2的可靠性相对高些。②从运行安全和灵活性：方案2的变压器的短路容量比方案3小，对变压器和发电机的绝缘水平要求相对较低，安全性相对较高，其灵活性也比较好。③从接线和继电保护：方案3的接线和继电保护都相对方案2较复杂。④从维护与检修：方案3的维护相比方案2较复杂，方案3的检修相比方案2较方便。说明：在比较接线方案时，应估计到接线中发电机、变压器、线路、母线等的继电保护能否实现及其复杂程度。对任何接线方案都能实现可靠的继电保护，由于一次设备投资远远大于二次设备的投资，所以即使某个别元件保护复杂化，也不能作为不采用较经济接线方案的理由。（2）经济比较经济比较中，一般只计算各方案不同的一次性投资及年运行费。1、一次性投资一次性投资包括主变压器、配电装置的综合投资。电气设备的综合投资是电气设备出厂价格、运输机安装费用的总和，又称电气设备的基建投资费。一次性综合投资0(1)()100dOO元式中：0O—主体设备基价，主要包括主变压器、开关设备；d—设用于运输基础加工，土石方附加费的比例系数，通常对110KV取值90，35KV取值100。②、年运行费用课程设计7年运行费用，包括个电气设备的每年折旧费及维护检修费。电气设备年折旧费、维修费可以通过查表得到。经过计算比较结果，选定方案2（单元接线）为主接线方案。三变压器的选择3.1主变压器的选择该水电站远离负荷中心，水电站的厂用电很少（1.1%），且没有地区负荷，因此，选择主变压器的容量应大致等于与其连接的发电机容量。水电厂多数担任峰荷，为了操作方便，其主变压器经常不从电网切开，因此要求变压器空载损耗尽量小。3.1.1相数的选择主变采用三相或单相，主要考虑变压器的可靠性要求及运输条件等因素。根据设计手册有关规定，当运输条件不受限制时，在330KV及以下的电厂及变电所均选用三相变压器。因为三相变压器比相同容量的单相变压器具有节省投资，占地面积小，运行过程损耗小的优点，同时本电厂的运输地理条件不受限制，因而选用三相变压器。3.1.2绕组