水电站电气主接线毕业设计论文.doc
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西南科技大学本科生毕业论文
Southwestuniversityofscienceandtechnology
本科毕业设计(论文)
学院:
年级:
专业:
电气工程及其自动化
姓名:
学号:
指导教师:
某水电站电气主接线系统设计
二〇一三年六月
某水电站电气主接线系统设计
摘要:
该水电站以发电为主,兼顾拦沙、防洪等综合利用效益。
水电站总装机容量约为10MV.A,为小型水电站。
小型水电站的设计需要遵循国家相关设计标准,力求做到经济,安全,实用。
本设计设计从原始资料入手,根据所给发电机的装机容量和相关参数,分析比较了电气主接线的的基本方式,确定35KV母线主接线方式,然后进行主变压器选择。
通过短路电流的计算结果,选择了最终的电气设备,如断路器,隔离开关,电流互感器、电压互感器等,并进行了选型和校验,完成该水电站一次设备装置配置,最后论文对电站常用继电保护以及防雷保护做了基本阐述。
关键字:
小型水电站;电气主接线;变压器;电气设备;
Thedesignofthemainelectricalsystemof
theHydropowerStation
Abstract:
Themainpurposeofpowerbalanceofthehydropowerstation,andcomprehensiveutilizationbenefitofsediment,floodcontrol.Thetotalinstalledcapacityofhydropowerisabout10M.VA,forsmallhydropowerstation!
Needtofollowthedesignstandard,economy,safetydesignofsmallhydropowerstation,utility!
Thedesignbeginswithprimitivedata,accordingtotheinstalledcapacityofgenerators,choiceofthemainelectricalwiringbasicway,determinethemainwiringofmaintransformerselection,inthechoiceofmainwiringandmaintransformer,calculationofshortcircuitcurrent,aftershort-circuitcurrentcalculation,accordingtoshort-circuitcurrentcalculationtheresultsofthefinalselection,electricalequipment,suchascircuitbreaker,isolatingswitch,currenttransformer,completeanequipmentarea,andfinallytotwoprotectioncalculationoptions!
AllselectedelectricalequipmenttoCAD,andmarkout!
Throughthisdesigncanimprovethedesignofhydropowerstationmaster,toraiseawarenessandunderstandingeachpartofhydropowerstation,thefuturestudyandlifehasalotofhelp.
Keywords:
Smallhydropowerstation;themainelectricalwiring;transformer;theelectricalequipment
目录
第一章概述 1
前言 1
1.1设计目的 1
1.2水电站定型 1
1.3设计内容 2
第二章电气主接线设计 3
2.1电气主接线的基本要求 3
2.2水电站电气主接线基本形式 3
2.2.1电气主接线的特点 3
2.2.2发电机电压侧接线 4
2.2.3高压侧接线 5
2.2.4原始资料 7
2.3电气主接线方案的拟定与选择 8
第三章主变压器的选择 12
3.1主变压器台数的选择 12
3.2主变压器形式的选择 12
3.3主变压器主要参数的选择 13
3.4厂用变压器的选择 14
第四章短路电流计算 15
4.1短路电流计算目的与一般规律 15
4.2短路电流计算 15
4.2.2电气设备电抗标幺值 16
4.2.3短路点计算 18
4.2.4短路点整合一览表 22
第五章电气设备的选择与效验 23
5.1概述 23
5.2设备选择规律 23
5.3设备选择条件 23
5.3.1按正常工作条件选择电气设备 24
5.3.2按短路情况校验 25
5.3.3断路器的选择 26
5.3.4隔离开关的选择 28
5.3.5互感器的选择 30
5.4母线的选择 31
5.4.1选择及校验原则 31
5.4.2母线的确定 32
第六章继电保护与防雷 33
6.1变压器保护 33
6.2过电流保护 33
6.3过电压保护 33
6.4调差以及差动保护 34
6.4.1调差 34
6.4.2差动保护 35
6.5防雷保护装置 35
结论 36
参考文献 37
致谢 38
西南科技大学本科生毕业论文
第一章概述
前言
电力系统是由发电厂、变电站、线路和用户组成。
发电站是对电能的生产以及部分电压的转换,起着发电和变换电能的作用。
为满足生产需要,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。
1.1设计目的
1、水电站洪水时期可以调节洪峰,水能没有污染空气!
根据人们生活水平的提高,对于能源的需求也越来越迫切。
因此,作为基层水利工作者如何做好小水电站的规划设计,充分利用和合理调配水资源显得尤为重要。
2、随着国家的发展建设,电能的需求越来越重要,建设水电站为国家的发展做出贡献,而水电站中最重要的一个环节为电气主接线的设计与布局(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)。
3、利用所给资料进行电厂接入系统设计,主接线和自用电方案选择,掌握短路电流计算,会进行电气设备的配置和选型设计。
1.2水电站定型
水电站大小是按照电站的装机容量来计算的,单机在100MW以上的一般都是大型电厂,单机容量10-100MW的为中型电厂,单机容量10MW以下的就称为小型电厂了。
电站共装设3台2500KW的混流式水轮发电机组,总装机10MW,因此把该水电站定型为小水电站。
该水电站以发电为主,兼顾拦沙、防洪等综合利用效益。
1.3设计内容
1、电气主接线设计
2、主变压器选择
3、短路电流计算
4、电气设备的选择效验
5、电路系统保护(如接地保护,过载保护,差动保护等)
6、完整电气主接线CAD图及厂房的平面!
第二章电气主接线设计
2.1电气主接线的基本要求
在设计电气主接线时,应使其满足供电可靠,运行灵活和经济等项基本要求。
1.可靠性:
电气接线必须保证用户供电的可靠性,应分别按各类负荷的重要性程度安排相应可靠程度的接线方式。
保证电气接线可靠性可以用多种措施来实现。
可靠性的客观衡量标准是运行实践,估价一个主接线的可靠性时,应充分考虑长期积累的运行经验。
主接线的可靠性,是由其各组成元件(包括一次设备和二次设备)的可靠性的综合。
因此主接线设计,要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。
可靠性并不是绝对的,同样的主接线对于某水电站是可靠的,而对另一个水电站则可能不可靠。
因此,在评价可靠性的时候,不能脱离变电站在系统中的地位和作用。
2.灵活性:
电气系统接线应能适应各式各样可能运行方式的要求。
并可以保证能将符合质量要求的电能送给用户。
特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时,能够通过倒换开关的运行方式,做到调度灵活,不中断向用户的供电。
3.安全性:
电力网接线必须保证在任何可能的运行方式下及检修方式下运行人员的安全性与设备的安全性。
4.经济性:
主接线系统必须要保证运行操作的方便性以及在保证技术条件的要求下,做到经济并且合理,减少占地面积,节省投资。
其中包括最少的年运行费。
5.应具有发展与扩建的方便性。
2.2水电站电气主接线基本形式
2.2.1电气主接线的特点
根据已知资料可知,该水电站为电规模较小的二级电站,因此设计得水电站主要是为提供一些小地方的电力负荷,根据设计要求,考虑将满足以下几个要求及其特点:
(1)保证必要的供电可靠性和电能质量的安全可靠是电力生产的首要条件,保证供电可靠性和电能质量是对主接线最基本的要求!
(2)在小型水电站的主接线设计时,主要的矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。
欲使主接线可靠灵活,将导致投资增加,所以必须把技术和经济两者综合考虑,在满足可靠、运行灵活方便的基础上,尽量使设备的投资费用和运行费用最少!
(3)水电站一般离用电负荷区较远,发电机电压侧负荷小,有的可能符合为零,电站主要通过变压器升压后输送出去。
小水电站投产后一般不会扩建,但可能会增加出线回路数,因此在出线设计时应该适当的预留出线空位!
(4)小型水电站多数地处偏远山区,地形狭窄,配电装置的布置容易受到地形的限制,为减少开支,接线形式因简单清晰,并且运行维护方便!
(5)小型水电站容量有限,装机台数多数在四台以下,相应电站的出线电压级、回路数及主变压器的台数都比较少!
综上所述,对于小型水电站的电气主接线因满足基本要求,并且尽可能采用简单、清晰而又符合实际的接线型式!
2.2.2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3×2500KW的水力发电机组,利用小时数5000小时/年;
3、待设计发电厂接入系统电压等级为38.5kV,距系统38.5kV发电厂2km;出线回路数为设定为4回;
4、电力系统的总装机容量为10MVA
2.2.3发电机电压侧接线方式比较
目前水电站的发电机电压侧接线常用的有以下几种,具体如下表2.1:
表2.1发电机电压侧接线
接线名称
简图
优缺点
适用范围
单元接线
(1)故障影响范围小,可靠性高
(2)接线简单、清晰,运行灵活
(3)继电保护简单
(4)设备少,布置简单,维修量小
(5)投资比
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