2010届毕业设计论文
系别：电力工程系
专业：电厂水电
姓名：苏同学
学号：0702152**
指导教师：郑老师
题目：白沙水电厂一次设计
目录
1绪论 (1)
1.1 电力系统概述 (1)
1.2 白沙水电站一次部分设计任务书 (2)
2白沙水电站电气主接线的确定 (4)
2.1 概述 (4)
2.2 电气主接线的选择 (4)
2.3 主接线的设计 (6)
3主变的选择 (9)
3.1 变压器的选型 (9)
3.2 主变参数分析 (9)
4短路电流计算 (12)
4.1 概述 (12)
4.2 各系统短路电流的计算 (13)
5水电站一次设备的选择 (17)
5.1 选择电气一次设备遵循的条件 (17)
5.2 电气设备的选择 (19)
6、主要高压电气设备的选择结果汇总表 (23)
1 绪论
1.1 电力系统概述
由发电、变电、输电、配电和崩电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等)转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到并负荷中心。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费下衡。同此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需在再个环节和不同层次设置相麻的信息与控制系统，以便刘电能的生产和输运过程进行测最、调节、控制、保护、通信利调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。
电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和训度，易于实现自动化。因此，电能己广泛施用于国民经济、社会生产利人民生活的择个方面。绝人多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。到2003年底，我国发电机装机容量达38450万千瓦，发电量达19080亿度，居世界第2位。工业用电量己占伞部用电量的50～70％，是电力系统的最大电能用户，供配电系统的任务就是企业所需电能的供应和分配。电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于训控的电能得到广泛应用，推动了社会生产符合领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水下的标志之一。
1.2 白沙水电站一次部分设计任务书
一、目的与意义
发电厂电气一次部分直接关系到发电厂投资的大小、运行的灵活性、经济性以及供电的可靠性，发电厂电气一次部分设计是发电厂设计的最主要设计工作之一。同时，发电厂电气一次部分设计综合了电气工程专业众多的专业课以及专业基础课。因此，发电气一次部分设计可以锻炼学生综合应运所学知识提出问题、解决问题的能力。
发电厂电气一次部分设计的主要目的在于使学生通过此次课程设计，在如下几个方面得到充分的训练。
1、结合毕业设计任务，加深对所学知识内在联系的理解，并能灵活地加以综合应用。
2、根据所学的知识及课程设计任务，学会提出问题、解决问题，最终将知识转化为能力
3、通过课程设计的实践，熟悉工程设计的全过程，掌握工程设计的思想、方法、手段，树立必要的工程概念，培养一丝不苟的求实态度。
4、掌握资料的收集、工程计算、工程技术图纸的绘制标准以及绘制方法，设计报告的撰写等。
二、原始资料
白沙水电站工程设计正常蓄水位75.0 m，额定水头5.28 m，加权平均水头6.20m，电站安装三台灯泡贯流式水轮发电机组，每台机组的额定容量为5.22 MW，发电机出口的额定电压为10.5 kV，额定功率因数为0.9，额定频率为50 Hz。电站年发电量为4576.6万kW.h，年利用小时数为2924h，厂用电耗电率约为4.72%。
根据业主提供的系统资料和要求，电站采用35 kV电压送出，35 kV出线回路数一回，接至三江口水电站升压站，送电距离约6 km，导线型号为LGJ-150。
设计内容
本课程设计的内容包括水电站电气一次部分的主要内容。课程设计完后所提交的毕业设计论文应包括如下内容。
1、负荷计算及主要变压器的选择；
2、主接线方案设计、评价、比较与选择；
3、短路设计计算过程及结果汇总表；
4、主要高压电气设备的选择、校验计算及结果汇总表。
设计要求及注意事项
附件一中水电站运行方式：丰水季节3台机组满发，枯水季节考虑1台机组运行。
水电站电气主接线设计时，应至少考虑三种待选方案，经过技术性（主要是供电可靠性、运行灵活性）、经济性(主要是设备投资)比较后，确定推选方案。
对于推选方案，要进行详细的短路计算（包括三项对称短路、单相接地短路计算），短路电流计算结果应汇总成表。其他待选方案不进行短路计算、电气设备的选择与校验等工作，但要给出电气主接简图。
对于推选方案的电气主接线图，应在图中著名电器设备的型号、规格、参数等技术数据（相同设备课只在一处注明）。
各种电压等级断路器尽量不要选用油开关。
电气设备的选择结果应以表格的形式给出。
图纸要求AutoCAD绘制，图纸的图幅、图框、会签表、文字符号应符合国家标准的规定。
2 白沙水电站电气主接线的确定
2.1 概述
电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。并且对电气设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线的方案。
电气主接线设计的一般步骤
1、根据发电机的额定电压、站用电的电压等级以及开网的情况（包括电压等级及地点）等，综合考虑后确定电站的输电电压等级及出线回路路线；
2、根据电力系统的实际情况及电站可能的最大输出功率，经分析比较后确定联络变压器（或主变压器）与发电机组的组合方式，并确定变压器容量和台数。
3、拟定2—3个可行的接线方案，并同时列出各方案中的主要电气设备（如变压器、开关柜及电抗器等），进行经济比较，并从供电的可靠性、供电质量、运行和维护的方便性以及建设速度等方面，进行充分的技术比较，最后确定一个最合理的方案。
4、对确定的接线方案，一般考虑并网运行，按正常运行（包括最大和最小运行方式）和短路故障条件选择和校验主要设备，并尽可能考虑继电保护及自动化装置等方面要求。
2.2 电气主接线的选择
电气主接线是发电厂变电所电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。电气主接线是由高压电气设备边成的接收和分配电能的电路，是发电厂和变电所最重要的组成部分之一，对安全可靠供电至关重要。因此，设计的主接线必须满足如下要求：
（1）满足对用户供电必要的可靠性和电能质量的要求；
（2）接线简单、清晰，操作简单；
（3）必要的运行灵活性和检修方便；
（4）投资少，运行费用低；
（5）具有扩建的可能性。
发电厂的主接线的基本环节是电源（发电机或变压器）和引出线。母线（又称汇流母线）是中间环节，它起着汇总和分配电能的作用。由于多数情况下引出线数目要比电源数目多好倍，故在二者之间采用母线连接既有利于电能交换，还可以使接线简单明了和运行方便。
2.3 主接线的设计
1、课程设计的技术背景和设计依据
（1）电厂规模：
装机容量：装机3台，容量均为5.22MW，U N=10.5KV
气象条件：最高温度为40.9℃，年平均气温为16.7℃，气象条件一般，无特殊要求
厂用电率：4.72%
（2）出线回数：
35KV电压等级：出线1回，接至三江口水电站升压站，送电距离约6 km。
2、电气主接线方案比较
（1）发电机电压侧接线
发电机电压侧接线拟定如下三种接线方案进行技术经济比较。
方案一：三机一变单母线
选用一台容量为20000 kVA的升压变。发电机电压侧采用单母线接线，即三台发电机组与一台主变压器组成单母线接线形式。
方案二：三机二变又母线
选用两台容量分别为8000 kVA和16000KVA的升压变。发电机电压侧采用单母线断路器分断接线形式，正常情况下母联断路器断开运行。
方案三：三机三变单元接线。
全厂总共分成三个单元，每台发电机分别经一台12500kV A的变
压器由6.3kV升压至110kV。
从经济上比较，方案二、三的投资较大，占地面积广。
从灵活性和可靠性比较，方案二的可靠性和灵活性最高。
经过综合比较上述方案（见比较表2-1），本阶段选用方案一：“即发电机电压侧采用三机一变单母线接线，35kV侧采用线路—变压器组接线。”作为推荐方案，接线见“电气主接线图”。
7
表2-1 10.5kV 发电机电压侧接线方案比较表
方案编号
方案一 方案二
简 图
GS220000kVA GS1
10.5kV
3X5.3MW
GS3
10.5kV
8000kVA
3X5.3MW
10.5kV
GS2
1600kVA GS3
GS1
优 点
1.接线形式为单母线接线，简单清晰，运行维护方便，投资较方案二节省。
2.继电保护简单。
3.发电机、主变低压侧均设断路器，操作方便。 1.接线简明清晰，故障影响范围最小，运行灵活、可靠性最高。
2、当一段母线或一台主变压器出现故障时电厂仍可向电网送部分负荷。
缺 点
1.主变压器故障或检修，机组的电能不能送出。
2.母线或母线所连接的开关故障时，全部电能不能送出。
1.增加一组分段开关和一台主变压器，占地面积大，布置较复杂。
2.设备投资和年运行费最高。
3.继电保护方案复杂。
推荐方案
方案一。
（2）35 kV高压侧接线方案
根据业主提供的资料，电站以35 kV级电压送出，出线回路数1回。高压侧采用变压器——线路组接线方案。同时采用C-GIS40.5kv气体绝缘金属封闭开关柜，占地面积小。
3 主变的选择
3.1 变压器的选型
电力变压器(文字符号为T或TM)，根据国际电工委员会的界定，凡是三相变压器的额定容量住5KV A及以上，单相的在lKV A及以卜的输变电用变压器，均成为电力变压器。电力变压器是发电厂和变电所中重要的一次设备之一，随着电力系统电压等级的提高和规模的大，电压升和降压的层次增多，系统巾变压器的总容量己达发电机容量的7-10倍。可见，电力变压器的运行是电力生产中非常重要的环节。主变压器在电气设备投资中所占比例较大，同时与之相适应的配电装置，特别是人容量、高电压的配电装置的投资也很人。因此，主变压器的选择对发电厂、变电所的技术性影响很大。例如，大型大电厂高、中压联络变压器台数不足(一台)或者容量小足将导致电站、电网的运行可靠性下降，来联络变压器经常过载或被迫限制两级电网的功率交换。反之，台数过多、容量过大将增加投资并使再己电装置复杂化。
3.2 主变参数分析
1、容量的计算及确定
连接存发电机电压母线与系统间的主变压器容量，应按下列条件计算：
(1)当发电机电压母线上负荷最小时，能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统，但小考虑稀有的最小负荷情况。
(2)当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，能由系统供给发电机电压的最大负荷。在电厂分期建设过程中，在事故断开最大台发电机组的情况下，通过变压器向系统取得电能时，可以考虑变压器的允许过负荷能力和限制非重要负荷。
(3)根据系统经济运行的要求，而限制本厂的输出功率时能供给发电机电压的最大负荷
(4)按上述条件计算时，应考虑负荷曲线的变化和逐年负荷的发展。特别注意发电厂初期运行时当发电机电压母线负荷不大时，能将发电机电压母线上的剩余容量送入系统。
具体计算过程如下：
最大容量S=（S G—S GХ4.72%）Х1.1/0.8
=（3Х5.3-3Х5.3Х4.72%）Х1.1/0.8
=-20.8MV A
根据以上标准、计算容量及接线方式，应选择一台双绕组的变压器，容量为20MV A。
2、相数的选择
变压器的相数有单相和三相，主变压器是采用三想还是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。规程上规定，当不受运输条件限制时，在330KV，及以下的发电厂及变电站，均选用三相变压器。同时，因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，而小作考虑。本发电厂应选用三想变压器。
3、绕组数
绕组的形式主要有双绕组和三绕组。本发电厂只有两个电压等级，故选择双绕组变压器。
4、普通型还是自耦型
5、中性点接地方式
电网的中性点接地方式，决定了变压器中性点的接地方式。本变电站所选用的变为普通型双绕组变压器，主变压器的10.5KV侧的中性点采用直接接地方式。
6、绕组接线组别
变压器接线必须与系统每年电压相位一直，否则、不能并列运行。电力系统采用的组别接线方式只有星行“Y”和二角形“d”两种。本电厂选用连接组为Y,d11 7、调压方式
为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过变压器的分接开关切换，改变变压器高压绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为五激磁调压，调压范围通常在±2×2 5％以内，应视具体工程情况决定。另种足带负荷切换，称为有载调压，训整范围可达30％。但由于有载调压，变压器结构复杂，价格昂贵，只有在以下范围选用：
a、接于出力大的发电厂的主变压器，特刖是潮流方向不固定，且要求变挑压器二次电压维持在一定水平时。
b、接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证供电质量，要求母线电压恒定时。
通常，发电厂主变压器很少有采用有载调压，因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压，同此本发电厂采用无激励磁调压。
综上所述和查有关变压器型号手册所选主变压器的技术数据如下：
型号：S10-20000/35
电压变比：38.5±2x2.5%/10.5kV
额定容量：20000KVA
接线组别：Y，d11
阻抗电压：Ud%=8
4 短路电流计算
目的：
在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其目的是：
1、在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等。
2、在选择载流导体及电器元件时，为了保证设备在正常运行和短路情况下都能安全，可靠地工作，同时又力为节约资金，这就需对有关短路电流值进行动稳定、热稳定和开断能力的检验。
3、为选择继电保护方式和进行整定计算提供依据。
4、接地装置的设计，也需用短路电流。
4.1 概述
电力系统运行有三种状态：正常运行状态、非正常运行状态和短路故障。在供电系统的设计和运行中，还要考虑到可能发生的故障以及不正常运行情况。对供电系统危寄最大的是短路故障。短路电流将引起电动力效应和发热效应以及电压的降低等。因此，短路电流计算足电气主接线的方案比较、电气设备及载流导体的选择、节地计算以及继电保护选择和整定的基础。
短路就是指不同电位导电部分之间的不正常短接。如电力系统中，相与相之间的水中性点直接节地系统中的相与地之间的短接都是短路。为了保证电力系统的安全、靠运行，在电力系统设计和运行分析中，一定要考虑系统等不正常工作状态。§2-1-2、短路电流计算的一般规定
按照《高压配电装置设计技术规程SDJ5-85》、《供配电设计手册》和《导体和电器选择设计技术规定SDGJ14-86》的有关条文，对于验算导体和电器时所用短路电流，一般有以下规定。
计算的基本情况：
a、电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；
b、所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；
c、短路发生在短路电流为最大值的瞬间；
d、所有电源的电势相位角相同；
e、应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。
接线方式：计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。
●计算容量：应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本工程建成后5-10年）。
?短路种类，一般按d(3)计算，若发电机出口的d(2)、或中性点直接接地系统中的d(1)或d(11)较d(3)严重情况进行校验。
?短路计算点：按正常接线方式时，通过电器元件的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。
4.2 各系统短路电流的计算
4.2.1短路计算的基本假定和计算方法
1、基本假定
（1）正常工作时，三相系统对称运行。
（2）所有电源的电动势相位角相同。
（3）系统中的电机机均为理想电机，不考虑电磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响，转子结构完全对称。
（4）短路发生在短路电流为最大的瞬间。
（5）不考虑短路电流为最大的瞬间。
2、短路电流计算的方法
对应系统最大运行方式下，按无限大容量系统，进行相关的短路点的三项短路电流计算，求得I〞、i ch值。
4.2.2 电抗图及电抗计算
由电厂电气主接线图，和设计任务中给出相关参数，可画出系统的等值电抗图
如4-1所示。
选取基准容量为S j =100MV A U j =10.5KV
Z *j =1.1025
以上均采用标幺值计算方法。 1、发电机的电抗
X *G =0.2*100/5.22=3.83
2、对于S10-20000/35型双绕组变压器的电抗值计算
U K1=8/100*100/20=0.4
3、短路点的选择、短路电流以及冲击电流的计算
无限大容量电力系统是指容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当
用户供电系统发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压基本不变，叫将该电力系统枞为无限大容量电力系统。但足，在实际电力系统中，他的容量和电抗都有一定的数值，因此，当用户供电系统发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压相应也有所变动。但一般的供电系统，由于它是存小容量线路上发生短路，电力系统母线电压基本不变，因此，电力系统可视为无限大容量电力系统。由于无限大容量电力系统的三相短路电流是对称的，所以他的变化规律只需考虑一相的。
短路点的选择应选择通过导体和电器的短路电流为最大的那些点作为短路计算点。
首先，应在条电压等级的母线上选择二个短路计算点dl 、d2
图4-1系统等值电抗
（1）35KV 母线上短路(d1点)的计算
.
1149.14.0627=+=+=x x x
系统支路：917.83
37100
175.01311"
=??=?=P j U U x I KA
电站支路：26.0549.1100
9.022.53
77=??=
?
=j
g js s
s x x
4
.179.022
.53cos 3098.3253
.330375290.44210=?======?
p
Se I I I I
KA
196.03374
.17290.430"=??
=?
=P U Se I I
KA
I k i U Se
I I U Se
I I U Se
I I ch ch P Z P Z P Z 048.3165.185.122841
.03
374
.17098.33
883
.03374
.17253.33916.03374
.17375.33
'')
3(442211=??===??
=??
==??
=??==??
=??
=
查运算曲线或运算数字表得：
侧有效值为：
短路叠加数据为： KA
i KA
I KA I KA I KA
I ch 764.25048.3698.22758.9048.3917.88.9833.0917.8833.90916.197.8082.10165.1917.8)3(421"=+==+==+==+==+=
（2） 10.5KV 短路计算
(2)10.5KV 母线短路的等效值电路如图
KA
x x x 475.04.0175.0218=
+=+=
系统之路：KA U U X I p j 576.113
5.10100475.01
318"=??=??=
电站支路：KA x x js 20.0100
4
.1788=?
= 234
.3856.3045.4526.5*4*2
*1*0====I I I I
KA I ch
k ch i
KA p U Se I z I KA p U Se I z I KA p U Se I Z I KA p
U
Se I I 206.14287.59.12"2)
3(094.33
5.104.17234.33*44689.335.104.1785
6.33*228
7.335.104.17045.43*11287.535.104.17526.53*0"=??=?==??
=??==??=??
==??
=??==??
=??=
KA
i KA
I KA I KA I KA I ch 725.43206.14219.2967.14094.3576.11265.15689.3576.11446.1587.3576.11863.16287.5576.11)3(421"=+==+==+==+==+=
侧有名值为：
查运算曲线数字表短路叠加数据为：
5 水电站一次设备的选择
5.1 选择电气一次设备遵循的条件
电器和导体的选择设计，同样必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。
一般原则：
1、应力求技术先进、安全使用、经济合理；
2、应满足正常运行，检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；
3、应按当地环境条件校核；
4、应与整个工程的建设标准协调一致；
5、选择的导体品种不宜太多；
6、选用新产品应慎重。新产品应有可靠的实验数据，并经主管单位鉴定合格。
按原水电部86年颁布的《导体和电器选择设计技术规定SDGJ14—86》，对于倒替和电器选择设计的规定简述如下：
1、选用的电器允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压；
2、选用倒替的长期允许电流不得小于该回路的最大持续工作电流；
3、验算导体和电器动、热稳定及电器开断电流所用的短路电流，应按具体工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景规划（宜为该工程建成后5—10年），确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。
4、导体和电器的动、热稳定及电器的开断电流，可按三相短路验算；
5、用熔断器保护的倒替和电器可不验算热稳定；除用有限流作用的熔断器保护者外；裸导体和电器的动稳定仍应验算。用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。
6、验算裸导体短路热效应的计算时间，宜采用主保护动作时间加相应的断路器全分闸时间，如主保护有死区时，则采用能对该死区起作用的后备保护动作时间，并采用相应处的短路电流值；电器的短路热效应应计算时间，宜采用后备保护动作时间加相应的断路器全分闸时间。（110KV以下的电力电缆宜采用主保护动作时
间加相应的断路器全分闸时间）。 电网开关电器的选择
电网配置开关电器的原则是：在每一条支路的电源侧配置一组开关电器，这一组开关电器应该具备三种功能：
1、正常操作。能接通与切断正常负荷，并应该考虑是否需要远方操作的要求。
2、事故时自动切断电器。能在保护装置的控制下切断可能流过该支路的最大短路电流。
3、检修隔离。专用检修隔离作用的开关电器仅在该支路无电流下进行操作，具有明显的断口并能可靠地防止误操作。 高压熔断器的选择
高压熔断器在流过短路电流或较长时候过电流时熔断，以保护电气设备，主要产品有限流式和跌落式熔断器两类。
1、对于限流式熔断器保护设备时，短路电流没有达到其最大值之前就熔断 ，因而大大减轻电气设备所受的危害。其中RN1和RN3供设备过渡与短路保护时用，RN2用于保护户内式电压互感器。
2、跌落式熔断器切断电流时，不会载流，过电压较低，可以用于小系统中。 高压断路器的选择
高压断路器不但能在正常负荷下接通和断开电路，而且在事故的状态下也能迅速断开短路电流，保障其他部分正常工作。对于电网的容量较小，则可以考虑真空断路器，它的优点是灭弧迅速，触头寿命长。小型的发电站的屋内配电装置也常采用SN 型少油断路器，系采用纵横气吹和机械油吹联合作用的结构。 避雷器的选择和校验规则
1、系统长期施加于避雷器上的运行电压Uxg 不得超过避雷器的持续运行电压，理论上，系统长期施加于避雷器的电压应为相电压。
2、金属氧化物避雷器的额定电压Ube 应不大于电网的工频过电压U ，通常选取避雷器的暂时过电压作为电力系统出的最高工频过电压（电网工频过电压）；即Ube>U ，对于110-220KV 有效接地系统暂时过电压U 一般不超过
33.1m
U ,对于
中性点接地处U 一般不大于m U 45
.0。 3、避雷器的标称放电电流应大于或等于流过避雷器的雷电冲击电流，氧化
试论中小型水电站的电气二次设计 发表时间：2019-04-03T11:13:36.270Z 来源：《防护工程》2018年第35期作者：杨海东 [导读] 而中小型水电站中的电气二次设计对于整个水电站的运行的安全与稳定发挥着极为重要的作用。本文主要就中小型水电站的电气二次设计进行探讨。 摘要：随着社会经济的不断发展，人们生活水平的不断提高以及企业规模的不断扩大，人们在生产经营以及日常生活中的用电量逐渐增大。随着用电需求的不断扩大，就使得各种发电系统得到了较为快速的发展。在近些年间，水电站以其可再生、清洁无污染、运行成本低等诸多优点成为发电行业的新宠。而随着经济的发展以及能源的日益紧张，中小型水电站在近些年得到了广泛的重视和应用，而中小型水电站中的电气二次设计对于整个水电站的运行的安全与稳定发挥着极为重要的作用。本文主要就中小型水电站的电气二次设计进行探讨。 关键词：中小型水电站电气二次设计探讨? 中小型水电站是将流动的水能转化为电能的大型工程，它的主要运行原理是通过水库将从高处泄落的水引入水电站的引水系统中，用水的落差形成重力作用，从而形成动力，推动水电站系统中的机组正常运行，将水能转化为电能，并将电能输送至发电厂，为居民日常生活和企业生产经营提供电力资源使用。在水电站的电气设备中一般包括电气一次设备与电气二次设备，常见的电气二次设备主要包括计算机监控系统设备、机组继电保护系统设备、机组励磁系统设备、机组状态监测系统设备、高压系统保护及自动装置所组成的设备等等。电气二次设备在水电站的电气设计中作用极大，是保障水电站正常运行的基础，也是水电站电气设计中必不可少的重要组成部分[1]。? 1 计算机监控系统设计? 中小型水电站电气二次设备中的计算机监控系统主要是对其它运行的设备进行监控，并对监控结果作出相应的调节，能够有效维护设备的正常运行。一般中小型水电站中的计算机监控系统均采用符合国际开放系统标准的分层分布结构，采用计算机监控系统的主要目的就是为了减少工作人员的工作量，尽可能地减少值班人员。计算机监控系统分为电站终端控制级与现场控制级两层，采用100Mb/s光纤通过太网进行连接。电站终端控制级主要负责对其它运行设备进行终端监控，实时反馈信息，并对监控结果进行相应调节；现场控制机则负责对水轮发电机组、电气一次设备以及公用设备等进行现场实时监控和调节，当电站终端控制级出现故障时，现场控制级可以不受其影响，单独运行和调节。电气二次设备中对计算机监控系统的要求为，必须实行与调度、水情测试状况、泄洪闸门控制等系统的实时联系与通讯[2]。? 2 机组继电保护系统设计? 电气二次设备中的机组继电保护系统设备的功能主要是为了给水电站运行过程中一些其它的重要设备提供继电保护。受机组继电保护系统保护的设备主要有水轮发电机组、变压器、110kV线路、厂用变保护等设备，电气二次设计中的保护装置内部含有自检功能，能够有效检查出水电站运行过程中一些重要的设施设备是否受到了电磁的影响，并对受到电磁影响的设施设备进行相应地保护和调节。另外，在电气二次设计中在机组继电保护系统中设计了一个与计算机监控系统相连接的接口，可以实现机组继电保护系统与计算机监控系统的实时通讯。? 3 机组励磁系统设计? 在中小型水电站电气二次设计中，应该为每台发电机、每台主变压器、110 kV线路以及厂用变保护设备等配备一块交流采样电量综合测试仪，检测每个设备中的所有的电气量，从而确定是否应该为发电机的励磁电压、励磁电流等配备电量变送器。而每台发电机的有功功率、无功功率、单相定子电压、单相主变低压侧6.3kV母线电压、0.4kV厂用电母线电压、220V直流母线电压、UPS电源交流电压以及频率等是否需要分别配置电量变送器，是由发电机的实际需要来决定的。除此之外，为了给宏观监控提供方面以及为计算机监控系统准备备用设备，在中央控制系统中还应该配备少量的常规电测电子仪表，可以采用数字式仪表或者指针式的仪表，但为了更为精准地进行检测，数字电子仪表更为合适[3]。? 4 直流电源设计? 在中小型水电站电气二次设计中直流电源系统一般设计为220V的直流电源，对水电站中全部设备的电气保护、控制、操作、自动装置、事故照明等提供直流电源。为了加强水电站系统设备的防爆功能，在进行直流电源设计时，应同时设计出一组104只铅酸蓄电池的电池组，容量为200AH，电池组需要具备阀控、免维护、防爆等功能，还要设计一套充电装置。直流母线上为单母线，母线上挂一组铅酸蓄电池与一套充电装置，并配备微机绝缘检测装置以及蓄电池巡察装置。充电装置中一般采用微机控制高频开关整流模块，采用N+1冗余模式。? 5 交流电源设计? 中小型水电站中一般采用独立的一组10kVA的UPS交流电源装置，在此交流电源装置中不需要配备蓄电池。在水电站正常运行时，由交流220V的厂用电进行供电，在装置中要配置无触点旁路开关[4]。在UPS中某单元发生故障时，开关可以自动切换交流电源，而当交流电源中断时，可以无障碍地切换至直流电源，这样就能保证交流输出的不间断，从而保障水电站运行的安全与稳定。? 6 结语? 综上所述，中小型水电站中的电气二次设备对于整个水电站的安全、平稳运行发挥着极为重要的作用。在电气二次设计中的接线设计通常是对一次系统进行实时地检测、控制和保护，同时也对一次系统中的一次设备进行监测和保护，以保证一次设备的正常平稳运行。因此，在中小型水电站中应该加强对电气二次设计的重视程度，同时注重设计的科学性与合理性，提升电气二次设计水平，使其能够充分发挥保证水电站正常运行的作用，进一步提升水电站运行效益。? 参考文献：? [1] 王成明，邓鹏，朱冠廷.缅甸道耶坎水电站电气二次设计[J].人民长江，2013（S2）：71-73+113.? [2] 朱冠廷，黄天东，陈吉祥，邹来勇.湖北三里坪水电站电气二次设计[J].人民长江，2013（20）：68-71.? [3] 周业荣，严映峰，宋柯，刘立春，王蓓蓓.瀑布沟水电站电气二次系统总体设计介绍[J].水电站机电技术，2014（06）：28-32+35.?
前言 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。 一、主接线的设计原则和要求 主接线代表了变电站电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电站电气设计的首要部分。它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。由于电能生产的特点是发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。 Ⅰ. 电气主接线的设计原则 电气主接线的基本原则是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、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、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。 1.接线方式：对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少或不用断路器的接线，如线路—变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。在110-220KV 配电装置中，当出线为2 回时，一般采用桥形接线；当出线不超过4 回时，一般采用分段单母线接线。在枢纽变电站中，当110-220KV 出线在4 回及以上时，一般采用双母接线。在大容量变电站中，为了限制6-10KV 出线上的短路电流，一般可采用下列措施：
专业 班级 学生姓名 指导教师 课程设计任务书
目录 1.前言 (2)
1.1.变电站设计原则………………………………………………（2 1.2.对电气主接线的基本要求………………………………………） 2 1.3.主接线的设计依据……………………………………………（3 1.4.设计题目 (3) 1.5.设计内容 (3) 2.课程设计的任务要求 (4) 2.1.原始资料分析 (4) 2.2.主接线方案的拟定 (5) 2.3. 厂用电的设计…………………………………………（） 8 2.4.1.发电机的选择及参数…………………………………（） 8 2.4.2.变压器的选择及参数…………………………………（） 9 2.4. 3.厂用变的选择及参数…………………………（）9 2.5.短路电流计算………………………………（）10 2.6.主要电气设备的选择…………………………（）11 2.7.配电装置的选择……………………………（）13 3.设计总结 (15) 参考文献 (15) 附录A………………………………………………………（） 16 附录B……………………………………………………（） 17 附录C……………………………………………………………（） 22
1.前言 变电所是接受电能、变换电压、分配电能的环节，是供配电系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电机），变换（变压器，整流器，逆变器），输送和分配（电力传输线，配电网），消费（负荷）；另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态，如同步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。 1.1变电站设计原则 1. 必须严格遵守国家的法律、法规、标准和规范，执行国家经济建设的方针、政策和基本建设程序，特别是应贯彻执行提高综合经济效益和促进技术进步的方针。 2.必须从全局出发，按照负荷的等级、用电容量、工程特点和地区供电规划统筹规划，合理确定整体设计方案。 3.应做到供电可靠、保证人身和设备安全。要求供电电能质量合格、优质、技术先进和经济合理。设计应采用符合国家现行标准的效率高、能耗低、性能先进的设备。 1.2.对电气主接线的基本要求 变电站的电气主接线应满足供电可靠、调度灵活、运行，检修方便且具有经济性和扩建的可能性等基本要求。 1.供电可靠性：如何保证可靠地（不断地）向用户供给符合质量的电能是发电厂和变电站的首要任务，尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性。防止系统因为某设备出现故障而导致系统解裂，这是第一个基本要求。 2.灵活性：其含义是电气主接线能适应各种运行方式（包括正常、事故和检修运行方式）并能方便地通过操作实现运行方式的变换而且在基本一回路检修时，不影响其他回路继续运行，灵活性还应包括将来扩建的可能性。
电气与信息学院 毕业设计（论文）开题报告
《220kV变电站电气部分初步设计》开题报告 一、课题的目的和意义 随着国民经济的迅速发展，电力工业的腾飞，人们对能源利用的认识越来越重视。现在根据电力系统的发展规划，拟在某地区新建一座220KV的变电站。 本次设计是在掌握变电站生产过程的基础上完成的。通过它我不仅复习巩固了专业课程的有关内容，而且拓宽了知识面，增强了工程观念，培养了变电站设计的能力。同时对能源、发电、变电和输电的电气部分有个详细的概念，能熟练的运用有些知识，如短路计算的基本理论和方法、主接线的设计、导体电气设备的选择以及变压器的运行等。 二、文献综述 1 变电站的概述 随着经济的发展，工业水平的进步，人们生活水平不断的提高，电力系统在整个行业中所占比例逐渐趋大。现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。电力系统是国民经济的重要能源部门，而变电站的设计是电力工业建设中必不可少的一个项目。由于变电站的设计内容多，范围广，逻辑性强，不同电压等级，不同类型，不同性质负荷的变电站设计时所侧重的方面是不一样的。设计过程中要针对变电站的规模和形式，具体问题具体分析。 变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。我国电力系统的变电站大致分为四大类：升压变电站，主网变电站，二次变电站，配电站。我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，对变电所的设计提出了更高的要求，更需要我们提高知识理解应用水平，认真对待。[1] 结合我国电力现状，为国民经济各部门和人民生活供给充足、可靠、优质、廉价的电能，优化发展变电站，规划以220KV、110KV、10KV电压等级设计变电站。从我国目前部分地区用电发展趋势来看，新建变电站应充分体现出安全性、可靠
; 小型水电站设计2×15MW的水力发电机组
目录 一选题背景 (3) 原始资料 (3) 设计任务 (3) 二电气主接线设计 (3) 对原始资料的分析计算 (3) 电气主接线设计依据 (4) 主接线设计的一般步骤 (4) 技术经济比较 (4) 发电机电侧电压（主）接线方案 (4) 主接线方案拟定 (4) 三变压器的选择 (7) 3. 1主变压器的选择 (7) 相数的选择 (7) 绕组数量和连接方式的选择 (7) 厂用变压器的选择 (8) 四．短路电流的计算 (9) 电路简化图8： (9) 计算各元件的标么值 (10) 短路电流计算 (11) d1点短路电流计算 (11) d2点短路 (13) 五电气设备选择及校验 (15) 电气设备选择的一般规定 (15) 按正常工作条件选择 (15) 按短路条件校验 (16) 导体、电缆的选择和校验 (16) 断路器和隔离开关的选择和校验 (17) 限流电抗器的选择和校验 (17)
电流、电压互感器的选择和校验 (18) 避雷器的选择和校验 (18) 避雷器的选择 (18) 本水电站接地网的布置 (19) 六.设计体会 (19) 附录 (20) 参考文献 (22)
一选题背景 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，基准容量Sj＝100MVA; （4）、低压负荷：厂用负荷（厂用电率）%； （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＝； （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－℃；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。 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 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
题目：水电站电气部分设计
容摘要 电力的发展对一个国家的发展至关重要，现今300MW及其以上的大型机组已广泛采用，为了顺应其发展，也为了有效的满足可靠性、灵活性、及经济性的要求，本设计采用了目前我国应用最广泛的发电机—变压器组单元接线，主接线型式为双母线接线，在我国已具有较多的运行经验。设备的选择更多地考虑了新型设备的选择，让新技术更好的服务于我国的电力企业。并采用适宜的设备配置及可靠的保护配置，具有较好的实用性，能满足供电可靠性的要求。 关键词：电气主接线；水电站；短路电流；
目录 容摘要 .............................................................. I 1 绪论 . (1) 1.1 水电站的发展现状与趋势 (1) 1.2 水电站的研究背景 (1) 1.3 本次论文的主要工作 (2) 2 电气设计的主要容 (3) 2.1 变电所的总体分析及主变选择 (3) 2.2 电气主接线的选择 (4) 2.3 短路电流计算 (4) 2.4 电气设备选择 (10) 2.5 高压配电装置的设计 (19) 3 变电所的总体分析及主变选择 (21) 3.1 变电所的总体情况分析 (21) 3.2 主变压器容量的选择 (21) 3.3 主变压器台数的选择 (21) 3.4 发电机—变压器组保护配置 (22) 4 电气主接线设计 (24) 4.1 引言 (24) 4.2 电气主接线设计的原则和基本要求 (24) 4.3 电气主接线设计说明 (25) 5 短路电流计算 (27) 5.1 短路计算的目的 (27) 5.2 变电所短路短路电流计算 (27) 6 结论 (30) 参考文献 (31)
发电厂电气部分初步设计
188发电厂电气部分初步设计任务书 一、毕业设计的目的 电能有许多的优点，随着电力工业和国民经济的可持续发展,电力已成为国民经济建设中不可缺少的动力，并广泛应用于一切生产和日常生活方面。而电力的安全运行则是电力生产过程中的重中之重，本次设计主要考察学生对电站方面的认识，通过对可能问题的分析来加深学生对电站的理解和应用以及其在电力系统中的作用。 二、主要设计内容 1．电气主接线及高压厂用电接线设计； 2．短路电流计算及主要电气设备选择； 3．配电装置设计； 4．发电机、变压器、输电线路的保护配置设计； 5．发电机保护设计； 6．发电机保护整定计算。 三、重点研究问题 1、电气主接线及高压厂用电接线设计； 2、短路电流计算及主要电气设备选择； 3、配电装置设计。 四、主要技术指标或主要设计参数 本电厂拟采用1条110KV输电线路（厂系线）直接与系统联系；另一条110KV输电线路（厂甲线）经过变电站甲与系统构成环网。该电厂还以双回110KV线路（厂乙线I、厂乙线II）向变电站乙供电。甲、乙变电站的主要用户是煤矿、化肥厂、钢铁厂及一些乡镇工业、农副产品加工业、农业、居民生活用电等。
电厂装机容量 2×65MW+2×75MW，其中：QF 2 -65-2-10.5型2台，QFQ-75-2-10.5型2台。厂用电率：65MW机组取8%，75MW机组取8%。 五、设计成果要求 1. 完成电站电气主接线方案设计，并确定主变压器的台数和型号； 2. 根据设计资料计算短路电流； 3. 选择设计站110KV高压电气设备并进行动、热稳定计算； 4. 主变压器保护的配置； 5. 设计说明书、计算书一份；5. CAD绘制电气主接线图、开关站平面布置图、发电机保护原理接线图及展开图、10KV配电室平面布置图。 六、其他 负荷资料表 电压线路名称最大功率cosφ距离（km）Tmax(h/y) 其它 110KV 厂系线100 联络线厂甲线35MW 0.8 20 5100 东北方厂乙线40MW 0.8 90 5100 西方 10KV 棉I厂线2400KW 0.8 2 5500 棉II厂线2250KW 0.8 2 5500 钢铁厂线2230KW 0.8 4 4000 印染厂I线6100KW 0.8 3 52300 印染厂II 线 5150KW 0.8 3 5230 市区I线7500KW 0.8 4 4300 市区II线7340KW 0.8 8 4300 市区III线8370KW 0.8 10 3500 市区IV线6820KW 0.8 10 3500 备用I线6250KW
2×25MW水电站电气部分设计 前言 电能是如今工厂生产的重要能量。电力可简单从不同形态的能源转换得到，且方便转变成不同形态的能源;电能是简单和经济的，并且很容易控制，调节和测量，并有利于自动化的生产过程。因此，电能被广泛应用于现代工业生产和整个国家的经济生活。 我国拥有丰富的能源储备。这所有现实条件使中国重要工业的建设带来了优质的现实资源。然而，我国前期的发电产业不发达，没能高效运用这些资源。不过，经历了文化改革，电力工业快速发展为共和国人民经济发展做出了卓越贡献。但是，随着近年来我国从工业，国民经济等方面的崛起，我国电力工业发展已无法满足整个国家的发展需求，另外，由于我国人口问题，在人均用电方面，至今不仅仍远落后于许多发达国家，即便在发展中国家里，也只处于中等水平。因此，要实现全国全面小康的建设要求，我国必须大力发展电力工程。 水电厂，它的原理是利用水的动能和位能转化为电力能源，其初级运行方式：将高位面水力引入，通过压力或水的动能推动水轮机，通过工作单元将其化为机械能，随后水轮机联代发电机，最终实现电能转换。 该论文主题为水电厂电气部分设计。此电厂的总工作单元机容为2×25=50MW。高压端是110kV，一回出路和系统联接，一回出路和工作单位100MW的电站相连，它的最大输出功率是50MW，此厂的工作电率为0.2%。经过审查处事信息确定三种电气主接线方法，接着将所有方法通过可靠性、经济性与灵活性筛选后，预存两个具有可行性的方法，后期将定量的技术经济筛选作为实行的电气主接线方法的确定依据。
1 原始资料分析 1.1 方案资料 1. 该水电站的规模及性质 该水电站没有I 、II 和站近侧III 负载，为一般水电站，假设1～2台变压器。它的电压等级是发电机电压(未定)与110kV 阶级。 与外界连接方式如下：- (1) 通过50km 的联络线(导线型号待选)与通过2×50MV A 、 %10.5%k U =的变压器升压到110kV 的4×20MW 、' 0.21d X =的电厂相联连。 (2) 通过30km 联络线(导线型号待选)与S =∞系统相连。如图1.1所示。 图1.1 原始连接图 2. 负荷 (1) 110kV 侧： 夏季：负荷率100%，负荷天数185天。 冬季：负荷率40%，负荷天数180天。 (2) 发电机侧：
毕业设计 Graduation practice achievement 设计项目名称小型水电站电气设计
目录 设计计算书 第一章电气一次部分设计 1、电气主接线方案比较 (1) 2、主变压器容量选择 (3) 3、电气一次短路电流计算 (4) 4、高压电气设备的选择和校验 (13) 第二章厂用电系统设计 1、厂用变压器选择 (29) 2、厂用主要电气设备选择 (29) 第三章继电保护设计 1、继电保护方案 (32) 2、电气二次短路电流计算 (33) 3、继电保护整定计算 (37)
第一章电气一次部分设计 1、电气主接线方案比较 方案一：3台发电机共用一根母线，采用单母线接线不分段； 设置一台变压器，其容量为12000KVA； 方案二：1、2号发电机采用单母线接线；3号发电机-变压器单元接线； 设置了2台变压器，其容量分别为8000KVA、4000KVA; 35KV线路采用单母线接线不分段。
电气主接线方案比较： （1）供电可靠性 方案一供电可靠性较差； 方案二供电可靠性较好。 （2）运行上的安全和灵活性 方案一母线或母线侧隔离开关故障或检修时，整个配电装置必须退出运行，而任何一个断路器检修时，其所在回路也必须退出运行，灵活性也较差； 方案二单母线接线与发电机-变压器单元接线相配合，使供电可靠性大大提高，提高了运行的灵活性。 （3）接线简单、维护和检修方便 很显然方案一最简单、维护和检修方便。 （4）经济方面的比较 方案一最经济。 各种方案选用设备元件数量及供电性能列表：
综合比较：选方案二最合适。 经过综合比较上述方案，本阶段选用方案二作为推荐方案，接线见“电气主接线图”。 2、 变压器容量及型号的确定： 1、1T S =θCOS P ∑=KVA 80008 .032002=? 经查表选择SF7-8000/35型号，其主要技术参数如下： 2、KVA COS P S T 40008 .032002===∑θ 经查表选择SL7-4000/35型号, 其主要技术参数如下：
发电厂电气部分课程设计 题目：220KV/35KV黄埠变电站一次系统设计学院：自动化工程学院 专业：电气工程及其自动化 姓名： 指导教师： 2011年9 月14 日
设计题目：220KV/35KV黄埠变电站一次系统设计 原始资料： （1）220KV进线2回。分别从主系统220KV双母线接线带旁路上引接；35KV 出线10回供给下级变电站。 （2）工程建设规模：主变压器两台，容量均为63MV A，年最大负荷利用小时数均为6000h，电压等级220KV/35KV。 （3）系统短路容量：两台主变压器分裂运行时，220KV母线三相最大短路容量为6137.35MV A,短路电流16.38KA；35KV母线三相最大短路容量为936.15MV A,短路电流15.44KA。 设计要求 1.为该变电站设计出电气主接线图。 2.选择主变压器型号。 3.选择变压器出口断路器和隔离开关（220KV）。 4.利用经济电流密度选择变压器出口母线。 5.选择35KV出口断路器和隔离开关。 6.选择电压互感器和电流互感器型号。
接线图
各部分设计 （1） 变压器 根据两台主变压器的容量和变比，根据华鹏变压器厂提供的产品样本 选择S （F ）（P ）Z11-63000，额定电压为220±8×1.25%/35KV ，联结组标号为YNd11的变压器。 （2） 变压器出口断路器和隔离开关 变压器出口（220KV 侧）最大持续电流为 A U S N N ax 6.173220 *363000*05.1305.1I m == = 根据变压器出口的U NS 、I max ,根据《发电厂电气部分》附表6，可选
初步设计 电气部分 高压厂用电方案研究 初步设计 电气部分 高压厂用电方案研究
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目录 1、本工程的基本特点 2、6kV厂用电接线方式 2.1 影响厂用电接线的几个主要因素2.1.1 高压厂变调压方式 2.1.2 脱硫辅机电源的接线方式 2.1.3 6kV输煤段的设置 2.2 主厂房6kV厂用电原则接线方案 2.3 事故保安电源接线 3 厂用电系统中性点的接地方式
1 本工程的基本特点 a）4台60万机组一起设计。 b）主接线方案在前一阶段中已经确定采用发电机设出口断路器。 c）每台机组按单元设FGD脱硫系统。脱硫系统为单套辅机方案。 d）汽机房经优化以后，留给6kV配电装置的空间受到限制，每台机组只有一跨。 e）由于本工程为超临界机组，汽机锅炉附机的电动机容量比亚临界大很多，而电动给水泵则达到9100KW。 e）运煤系统采用铁路运输，运煤工艺有明确的双路皮带同时运行要求，尤其是卸煤系统。当一路皮带失去电源时，即可能造成压车。因此，必须考虑双路电源皆能同时可靠供电。 2 6kV厂用电接线方式 2.1 影响厂用电接线的几个主要因素 2.1.1 高压厂变调压方式 发电机设有出口断路器，机组通过高压厂变直接启动，备变仅为停机备用。主变22kV侧最大电压波动已达88%-105%，因此主变或高压厂变必须采用带负荷调压方式。 在主变或高压厂变二种带负荷调压方式中，本工程采用高压厂变带负荷调压方式。此方式具有下列优点： 1、投资相近，但更有利于6kV厂用母线的电压稳定。采用+8?1.25%/-10?1.25%有载调压开关后，6kV厂用母线正常电压波动很容易稳定在±5%以内。而主变带负荷调压方式理论上只能保证主变低压侧（22kV）的电压稳定，不能抵消厂用母线上因厂用电负荷潮流变化引起的电压波动。
2×100MW发电厂电气部分设计毕业设计 引言 随着高速发展的现代社会,电力工业在国民经济中的作用已为人所共知,它不仅全面的影响国民经济其他部门的发展,同时也极大的影响人民的物质与文化水平的提高，影响整个社会的进步,其中发电厂在电力系统中起着重要的作用.我国正在飞速发展，经济快速的增长使得对电能的需求量在不断提高，各类发电厂的数量随之而增加，特别是火力发电厂依然十分重要。 我本次设计的题目为“2 100MW发电厂电气部分设计”，设计的主要内容为：确定电气主接线图；选择主变压器的型号；对主接线上的短路点进行短路电流计算；设备选型及校验；发电机保护整定计算；防雷接地计算；屋外配置设计。 在佈仁图老师的认真辅导下使我在此次的毕业设计中对发电厂等方面的知识有了更多的了解,真是受益匪浅.
第一章绪论 随着我国经济发展速度的不断加快，特别是伴随西部大开发和振兴东北老工业基地的力度加大，我国的电力需求猛增。为了提高国家电力工业的效益，促进相关工业的技术水平的提高，增加新的经济增长点。近期的重点是：发展大容量、高效低污染的常规火电机组，积极开发洁净煤发电新技术，解决提高燃煤发电机组的效率和改善环境污染两大关键问题；开发水电站老机组的改造技术，提高机组效益和对水利资源的的效利用；加强电网关键技术的开发研究，积极推进跨大区电网互联，优化资源配置，建立有效电力市场体系；大力开发和推广节能降耗技术，加速对中小机组、老机组、城市和农村电网的技术改造，降低损耗，提高效益。 我国电力的发展将朝向“大机组、超高压、大电网、新能源”方向发展。 火力发电中的主要环节是热能的传递和转换，将初参数提高到超临界状态，提高了可用能的品位。使热能转换效率提高，这是大容量火电机组提高效率的主要方向。与同容量亚临界火电机组比较，超临界机组可提高效率2-2.5%，超临界机组可提高效率约5%。大型超临界机组的开发与应用，可以有效的改变我国电力工业目前能耗高和环境污染及依赖进口设备的局面，具有现实的经济、社会效益。 由于空冷电站的耗水量仅为湿冷电站的1/3，适合于我国富煤缺水的“三北”地区建设大型坑口电站，变输煤为输电。对减轻铁路运煤压力、促进“三北”及相邻地区的经济发展具有非常重要的现实意义。 设计为（2 100）MW发电厂电气部分设计，要任务是电气主接线，厂用电设计、短路计算、主要设备的选择和校验、防雷与接地装置设计、发电机保护的整定计算、配电装置设计。技术要求主接线可靠、灵活、经济、便于扩建。所有设计过程均需要考虑国家电力部门的技术规程和规范。
毕业设计成果 Graduation practice achievement 设计项目名称110KV变电站初步设计
序 毕业设计是我们完成大学学习的最后一次总结与学习的机会，是对我们所学各门功课的综合运用与提高。通过这次毕业设计，巩固与加深了我们所学的理论专业知识，锻炼了我们分析与解决实际工程问题的能力培养和提高了我们综合实用技术规范，技术资料和进行有关计算，设计和绘图，编写技术文件的初步技能，为今后的工作和学习打下坚实的基础。 这次的毕业设计是由仇新艳老师带领的，在设计期间老师和我们共同讨论，一起学习，对我的启发良多。对此我很感谢仇老师的耐心指导，尤其是仇老师碰到问题时那积极解决问题的态度很值得我学习。 最后我还要感谢我们这组同学，在设计期间，大部分都是经过我们的仔细讨论我才解决了我的一些疑惑。通过短路电流的计算，教会了我对于高压电气的具体选型及校验方法；对于在设计过电压防护中我学会了如何来确定避雷针的高度；对于厂用变压器的选择，我也有了很深刻的认识。以上种种问题的解决，才使我的毕业设计最后能按时的完成，对此我很感谢。 这期间我查阅了大量的资料，极大的锻炼了我搜集资料和分析资料的能力，为我以后的就业提供了很大的帮助。最后我很感谢学院的领导和老师们对我这三年的教育和关怀。
目录 序 第一章原始资料 (4) 1.1水能资料 (4) 1.2 电力系统资料 (4) 第二章电气主接线设计 (6) 2.1 电气主接线设计概述 (6) 2.2 主接线方案的选择 (7) 第三章短路电流计算 (9) 3.1 短路电流计算的目的 (9) 3.2 短路电流计算的一般规定 (9) 3.3 短路电流计算的内容 (9) 3.4 短路电流计算方法 (10) 3.5 短路电流的计算 (10) 第四章厂用电的设计 (23) 4.1 厂用电设计的基本要求 (23) 4.2 水电站厂用电的特点 (23) 4.3 统计原则及计算分析过程 (23) 4.4 厂用电气的选择 (26) 4.5校验 (27) 第五章电气设备的选择及校验 (28) 5.1 35KV断路器选择与校验 (28) 5.2 35KV隔离开关选择与校验 (29) 5.3 35KV电流互感器选择与校验 (30) 5.4 35KV电压互感器选择与校验 (31) 5.5 熔断器的选择与校验 (32) 5.6 避雷器的选择 (33) 5.7 母线的选择 (33) 5.8 6.3KV开关柜及电气设备的选择 (34) 第六章过电压保护 (37) 6.1 造成水电站事故的原因 (37) 6.2 感应雷和雷电侵入波的防护 (37) 6.3 直击雷的防护 (37) 参考文献 (39) 附图
目录 一、题目 二、原始资料 三、水电站电气部分研究的背景 四、电气主接线的设计 1）、电气主接线须满足以下要求2）、主接线方案的拟定 3）、方案比较 五、导线的初步选择和变压器的选择 1）、与系统相连45km导线的选择 2）、变压器的选择 六、短路电流计算 七、电气一次设备的选择计算 1）、母线的选择 2）、110kV母线的选择 3）、断路器和隔离开关的选则 八、发电机机端电缆的选择 九、参考文献
一、题目：2×15MW水力发电厂电气一次部分设计 二、原始资料： 1、待设计发电厂类型：水力发电厂； 2、发电厂一次设计并建成，计划安装2×15 MW 的水力发电机组，利用小时数 4000 小时/年。 3、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； 4、电力系统的总装机容量为 600 MVA、归算后的电抗标幺值为，基准容量Sj=100MVA； 5、发电厂在电力系统中所处的地理位置、供电范围示意图如下所示。 6、低压负荷：厂用负荷（厂用电率） %； 7、高压负荷： 110 kV 电压级，出线 4 回，为 I 级负荷，最大输送容量60 MW， cosφ = ； 8、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°C；最低温度?°C；年平均温度18°C；最热月平均地下温度20°C；年平均雷电日T=56 日/年；其他条件不限。 三、水电站电气部分研究的背景 地方中小型水电站的电气主接线选择，以及一次设备和二次设备的选择等等，应本着具体问题具体分析的原则，根据变电站在电力系统中的地位和作用、负荷性质、出线回路数、设备特点、周围环境及变电站规划容量等条件和具体情况，在满足供电可靠性、功能性、具有一定灵活性、还拥有一定发展裕度的前提下，尽量选择经济、简便实用的电气主接线以及一次设备和二次设备。如终端变电站，我们可根据其进线回路数较少的特点，选择线路变压器组接线，或者是桥型接线；中间变电站，我们可根据其交换系统功率和降压分配功率的双重功能的特点，选择单母线接线、单母线分段、单母线带旁路接线等形式。总之，电力网络的复杂性和多样性决定了我们不能教条地选择电站的电气主接线、一次设备、二次设备等等，要具体问题具体分析，选择具有自己特色的电气主接线和设备。 发电厂电气主接线的论证，电气一次设备及二次设备的选择，厂房、配电装置布置，自动装置选择和控制方式对电厂设计的安全性及经济性起着重要作用。同时对电力系统运行的可靠性，灵活性和经济性起决定性作用。 四、电气主接线的设计 1）、电气主接线须满足以下要求： 1、根据发电厂、变电站在电力系统中的地位、作用和用户性质，保证必要的供电可靠性和电能质量的要求。 2、应力求接线简单、运行灵活和操作简便。 3、保证运行、维护和检修的安全和方便。 4、应尽量降低投资，节省运行费用。 5、满足扩建的要求，实现分期过渡。 2）、主接线方案的拟定 方案一：低压侧母线采用单母线，高压侧采用单母线分段，如图一所示。 方案二：低压侧采用单母线，高压侧采用双母线分段，如图二所示。
发电厂电气部分课程设计 设计题目火力发电厂电气主接线设计 指导教师 院（系、部） 专业班级 学号 姓名 日期
课程设计标准评分模板课程设计成绩评定表
发电厂电气部分 课程设计任务书 一、设计题目 火力发电厂电气主接线设计 二、设计任务 根据所提供的某火力发电厂原始资料（详见附1），完成以下设计任务： 1. 对原始资料的分析 2. 主接线方案的拟定 3. 方案的经济比较 4. 主接线最终方案的确定 三、设计计划 本课程设计时间为一周，具体安排如下： 第1天：查阅相关材料，熟悉设计任务 第2 ~ 3天：分析原始资料，拟定主接线方案 第4天：方案的经济比较 第5 ~ 6天：绘制主接线方案图，整理设计说明书 第7天：答辩 四、设计要求 1. 设计必须按照设计计划按时完成 2. 设计成果包括设计说明书（模板及格式要求详见附2和附3）一份、主接线方案图（A3）一张 3. 答辩时本人务必到场 指导教师： 教研室主任： 时间：2013年1月13日
设计原始数据及主要内容 一、原始数据 某火力发电厂原始资料如下：装机4台，分别为供热式机组2 ? 50MW（U N = 10.5kV），凝汽式机组2 ? 300MW（U N = 15.75kV），厂用电率6%，机组年利用小时T max = 6500h。 系统规划部门提供的电力负荷及与电力系统连接情况资料如下： (1) 10.5kV电压级最大负荷23.93MW，最小负荷18.93MW，cos?= 0.8，电缆馈线10回； (2) 220kV电压级最大负荷253.93MW，最小负荷203.93MW，cos?= 0.85，架空线5回； (3) 500kV电压级与容量为3500MW的电力系统连接，系统归算到本电厂500kV母线上的电抗标么值x S* = 0.021（基准容量为100MV A），500kV架空线4回，备用线1回。 二、主要内容 1. 对原始资料的分析 2. 主接线方案的拟定 (1) 10kV电压级 (2) 220kV电压级 (3) 500kV电压级 3. 方案的经济比较 (1) 计算一次投资 (2) 计算年运行费 4. 主接线最终方案的确定
110KV变电站电气部分设计 二〇〇九年八月 目录 设计任务书 (4) 第一部分主要设计技术原则 (5) 第一章主变容量、形式及台数的选择 (6) 第一节主变压器台数的选择 (6) 第二节主变压器容量的选择 (7) 第三节主变压器形式的选择 (8) 第二章电气主接线形式的选择 (10) 第一节主接线方式选择 (12) 第三章短路电流计算 (13) 第一节短路电流计算的目的和条件 (14) 第四章电气设备的选择 (15) 第一节导体和电气设备选择的一般条件 (15) 第二节断路器的选择 (18) 第三节隔离开关的选择 (19) 第四节高压熔断器的选择 (20) 第五节互感器的选择 (20) 第六节母线的选择 (24) 第七节限流电抗器的选择 (24) 第八节站用变压器的台数及容量的选择 (25) 第九节 10kV无功补偿的选择 (26) 第五章 10kV高压开关柜的选择 (26) 第二部分计算说明书 附录一主变压器容量的选择 (27) 附录二短路电流计算 (28) 附录三断路器的选择计算 (30) 附录四隔离开关选择计算 (32) 附录五电流互感器的选择 (34) 附录六电压互感器的选择 (35) 附录七母线的选择计算 (36) 附录八 10kV高压开关柜的选择 (37) （含10kV电气设备的选择） 第三部分相关图纸 一、变电站一次主结线图 (42) 二、10kV高压开关柜配置图 (43) 三、10kV线路控制、保护回路接线图 (44) 四、110kV接入系统路径比较图 (45) 第四部分 一、参考文献 (46)
二、心得体会 (47) 设计任务书 一、设计任务： ***钢厂搬迁昌北新区，一、二期工程总负荷为24.5兆瓦，三期工程总负荷为31兆瓦,四期工程总负荷为20兆瓦;一、二、三、四期工程总负荷为75.5兆瓦,实际用电负荷 34.66兆瓦,拟新建江西洪都钢厂变电所。本厂用电负荷设施均为Ⅰ类负荷。 第一部分主要设计技术原则 本次110kV变电站的设计，经过三年的专业课程学习，在已有专业知识的基础上，了解了当前我国变电站技术的发展现状及技术发展趋向，按照现代电力系统设计要求，确定设计一个110kV综合自动化变电站，采用微机监控技术及微机保护，一次设备选择增强自动化程度，减少设备运行维护工作量，突出无油化，免维护型设备，选用目前较为先进的一、二次设备。 将此变电站做为一个终端用户变电站考虑，二个电压等级，即110kV/10kV。 设计中依据《变电所总布置设计技术规程》、《交流高压断路器参数选用导则》、《交流高压断路器订货技术条件》、《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》、《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》、《高压配电装置设计技术规程》、《110kV-330kV变电所计算机监控系统设计技术规程》及本专业各教材。 第一章主变容量、形式及台数的选择 主变压器是变电站（所）中的主要电气设备之一，它的主要作用是变换电压以利于功率的传输，电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高了经济效益，达到远距离送电的目的。而降压变压器则将高电压降低为用户所需要的各级使用电压，以满足用户的需要。主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。因此，主变的选择除依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统的紧密程度，同时兼顾负荷性质等方面，综合分析，合理选择。 第一节主变压器台数的选择 由原始资料可知，我们本次设计的江西洪都钢厂厂用电变电站，主要是接受由220kV双港变110kV的功率和220KV盘龙山变供110kV的功率，通过主变向10kV线路输送。由于厂区主要为I类负荷，停电会对生产造成重大的影响。因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。 为了提高供电的可靠性，防止因一台主变故障或检修时影响整个变电站的供电，变电站中一般装设两台主变压器。互为备用，可以避免因主变故障或检修而造成对用户的停电，若变电站装设三台主变，虽然供电可靠性有所提高，但是投资较大，接线网络较复杂，增大了占地面积和配电设备及继电保护的复杂性，并带来维护和倒闸操作的许多复杂化，并且会造成短路容量过大。考虑到两台主变同时发生故障的几率较小，适合负荷的增长和扩建的需要，而当一台主变压器故障或检修时由另一台主变压器可带动全部负荷的70%，能保证正常供电，故可选择两台主变压器。 第二节主变压器容量的选择 主变压器容量一般按变电站建成后5--10年规划负荷选择，并适当考虑到远期10--20年的负荷发展，对于城郊变电站主变压器容量应与城市规划相结合，该变电站近期和远期负荷都已给定，所以，应接近期和远期总负荷来选择主变容量。根据变电站所带负荷的性质和电网的结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电站应考虑当一台主变压器停用时，其余变压器容量在计及过负荷能力的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性变电站当一台主变压器停用时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70--80%。该变电站的主变压器是按全部负荷的70%来选择，因此装设两