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发电厂电气部分课程设计指导书

汪兴强

张毅王磊毕锐编

合肥工业大学电气与自动化工程学院

2005年5月25日

发电厂电气部分课程设计指导书

总体要求：

根据设计指导教师的要求，参加设计指导课，独立完成各项设计任务，设计成果

包括设计说明书和图纸，完成后上交给指导教师。

通过课程设计，掌握电力系统

中主接线设计、变压器选择、短路电流计算、主要电气设备的选择和校验、发电厂厂用电系统的设计等知识的基本原理和实现方法。

主要参考书：

《发电厂电气部分》，熊信银主编，中国电力出版社，2004年《电气工程基础》，刘涤尘主编，武汉理工大学出版社，2002年《工厂供电》，刘介才主编，机械工业出版社，1998年《电力系统分析》，何仰赞、温增银主编，中国电力出版社，1997年

0、

220kV变电所电气一次部分设计

、原始资料

1、由于工农业生产发展，需要将某大型水电站的电能送往某市区而拟建一变电所。

2、水电站以220kV电压把电能送往该变电所，该变电所的容量按规定240MVA考虑，

cos护0.8，电能主要送往110kV电网。

3、该变电所有三个电压等级。

220kV进出线4回（两回出线两回入线），每回线路最大输送容量为250MVA。

110kV出线8回，每回线路最大输送容量为120MVA。

10kV出线20回。

4、变电所位于10kV的负荷中心，10kV供电对象为石油及轻纺工业，各回路负荷大小不等，但最大一回负荷不超过5000kW。

5、主变压器各侧最大负荷利用小时数：

220kV侧和110kV侧取5000小时；10kV侧取4500小时。

6、系统电抗（以100MVA为基准）：

220kV系统为0.064,110kV系统为0.51，水电站为

0.132

二、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，拟定本变电所的电

气主接线方案。

经过技术经济比较，确定推荐方案。

2、进行短路电流计算。

3、导体和电气主设备（各电压等级断路器、隔离开关、母线）的选择和校验。

三、设计成品

1、设计说明书：

每人一份，独力完成所要求的设计内容。

书写工整，简明扼要，分析论证条理清晰。

且附必要的数据计算书（整理过的计算过程）。

2、图纸一张：

整洁，线条粗细分明；布置匀称，比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸标注规则无误。

、原始资料

1电力系统接线简图:

2^125_^K4施总

2、系统情况：

待设计变电所于系统联结的110kv单回线路的最大输送功率均不大于80MW。

3、负荷情况：

35kv负荷数据见下表

名称

Pmax（KW）

COS©

线长

（km）

回路数

供电方式

变电所A

10000

0.9

40

1

架空线路

变电所B

10000

0.9

40

1

架空线路

钢铁厂

2000

0.8

15

2

架空线路

化肥厂

5000

0.8

20

1

架空线路

机器厂

6000

0.85

10

1

架空线路

合计

33000

考虑到同时系数Kt=0.8最大负荷利用小时数Tmax=4200h

10kv负荷数据见下表

名称

Pmax（KW）

COS©

线长

（km）

回路数

供电方式

配电站甲

2000

0.85

10

1

电缆

配电站乙

3000

0.85

9

1

电缆

配电站丙

2000

0.8

8

1

电缆

水厂

2000

0.8

6

1

电缆

化工厂

2000

0.85

10

2

电缆

农药厂

2000

0.8

10

1

电缆

电化厂

1000

0.8

6

1

电缆

医院

1000

0.85

4

1

电缆

纺织厂

1000

0.8

7

1

电缆

合计

考虑到同时系数0=0.85，最大负荷利用小时数Tmax=5500h

110kv负荷同时率为0.8，负荷年增长率5%

4、环境条件

地区年最高温度40C，年最低温度-14C，年平均气温17C，最热月平均最高温度

31C，海拔34.6m，年平均气压760mmHg

、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，拟定本变电所的电气主接线方案。

经过技术经济比较，确定推荐方案。

2、进行短路电流计算。

3、导体和电气主设备（各电压等级断路器、隔离开关、母线）的选择和校验。

三、设计成品

1、设计说明书：

每人一份，独力完成所要求的设计内容。

书写工整，简明扼要，分析论证条理清晰。

且附必要的数据计算书（整理过的计算过程）。

2、图纸一张：

整洁，线条粗细分明；布置匀称，比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸标注规则无误。

2、某降压变电所电气一次设计

、原始资料

1、设计容量：

规划设计容量80MVA

2、进出线及负荷情况：

（1）、110kV侧：

进出线4回，其中两回为电源进线，每回最大可输送50000kVA，功率因数为0.85，一回停运后，另一回最大可输送100000kVA负荷；另2回为出线，正常时每回

最大功率为35000kVA，最小为25000kVA，功率因数为0.85，最大负荷利用时间为4200h。

（2）、35kV侧：

出线4回，每回最大负荷12000kVA，无电源进线。

负荷功率因数为0.8，

最大负荷利用小时为4000h，一类负荷占20%，二类负荷占20%，其余为三类负荷。

（3）、l0kV侧：

出线共计14回，其中2回为站用变出线，无电源进线，为电缆出线，每回负荷1600kVA，负荷功率因数为0.8左右，最大负荷利用小时数为5000h以上，其中一、二类负占总最大负荷的50%。

3、系统阻抗：

归算到110kV母线上（Uj=Upj、Sj=100MVA）：

X110大=0.0821；X110小=0.1365、环境条件

当地最高气温40摄氏度，最低气温-25摄氏度，最热月份平均温度23.3摄氏度，变电所所处海拔高度700m。

污秽程度中级。

二、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，拟定本变电所的电气主接线方案。

经过技术经济比较，确定推荐方案。

3、进行短路电流计算。

3、导体和电气主设备（各电压等级断路器、隔离开关、母线）的选择和校验。

三、设计成品

1、设计说明书：

每人一份，独力完成所要求的设计内容。

书写工整，简明扼要，分析论

证条理清晰。

且附必要的数据计算书（整理过的计算过程）。

2、图纸一张：

整洁，线条粗细分明；布置匀称，比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸标注规则无误。

3、中间变电所一次部分设计

、原始资料

1、电力系统情况：

1系统供电至110kV母线，变电所35kV、10kV侧无电源。

系统阻抗归算到110kV母线上。

（Uj=Upj、Sj=100MVA）。

X110大=0.0821;X110小=0.136

2110kV最终两进四出，每回50MVA，本期两进两出；

335kV最终四回出线，本期工程一次建成，Tmax=4800H，负荷同时率为0.80；

410kV最终十回出线，本期八回出线。

Tmax=4500H，负荷同时率为0.85，最小负荷为最大负荷的75%；

5负荷增长率为4%。

2、所址情况：

历年最高气温+39C,历年平均最高气温+36C；海拔高度1100m；无污染。

二、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,拟定本变电所的电气主接线方案。

经过技术经济比较,确定推荐方案。

2、进行短路电流计算。

3、导体和电气主设备（各电压等级断路器、隔离开关、母线）的选择和校验。

三、设计成品

1、.设计说明书：

每人一份,独力完成所要求的设计内容。

书写工整,简明扼要,分析论证条理清晰。

且附必要的数据计算书（整理过的计算过程）。

2、图纸一张：

整洁,线条粗细分明；布置匀称,比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸标注规则无误。

4、110kV变电所电气一次部分设计

、原始资料

1电力系统接线简图:

2、系统及负荷情况：

（1）、35kv负荷数据表如下:

负荷名称

P（KW）

供电方式

线路长度

回路数

cos©

变电所A

5000

架空进线

20

2

0.9

变电所B

5000

架空进线

15

2

0.9

变电所C

10000

架空进线

30

1

0.8

变电所D

5000

架空进线

30

1

0.85

排灌站

8000

架空进线

20

2

0.75

35KV侧负荷同时率为0.80，

年最大负荷利用小时数Tmax=5500h。

（2）、10kv负荷数据表如下：

负荷名称

P（KW）

供电方式

线路长度

回路数

cos©

配电站甲

2000

架空进线

20

1

0.8

配电站乙

2000

架空进线

10

2

0.8

配电站丙

2000

架空进线

15

1

0.8

配电站丁

1500

电缆

1.5

1

0.8

医院

1000

架空进线

5

2

0.9

剧院

1500

架空进线

10

2

0.9

学校

500

电缆

5

1

0.8

10KV侧负荷同时率为0.9，年最大负荷利用小时数Tmax=5500h。

3、110KV侧负荷同时系数Kts=0.8，年最大负荷利用小时数Tmax=5500h，负荷年增长率：

5%。

4、环境条件：

⑴、最高温度：

40°C;⑵、最低温度：

一10°C;

⑶、最热月平均最高温度：

35°C;⑷、30年一遇最大风速为25m/s;

⑸、年平均雷暴日数：

48天；⑹、50年一遇洪水水位：

44.5m；

⑺、所址标高：

50.0—55.0m，覆冰厚度：

5mm

⑻、地震基本烈度：

7度。

、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，拟定本变电所的电气主接线方案。

经过技术经济比较，确定推荐方案。

4、进行短路电流计算。

3、导体和电气主设备（各电压等级断路器、隔离开关、母线）的选择和校验。

三、设计成品

1、设计说明书：

每人一份，独力完成所要求的设计内容。

书写工整，简明扼要，分析论证条理清晰。

且附必要的数据计算书（整理过的计算过程）。

2、图纸一张：

整洁，线条粗细分明；布置匀称，比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸标注规则无误。

5、某中型发电厂电气主接线设计

、原始资料

1、凝汽式发电厂的规模

（1）、装机容量：

装机4台，容量分别为2X50MW,UN=10.5kV,2X300MW,UN=15.75kV。

（2）、机组年利用小时：

取Tmax=6500小时/年。

（3）、气象条件：

最高温度42C,年平均温度25C，气象条件一般无特殊要求（台风、地

震、海拔等）

（4）、厂用电率：

按6％来考虑。

2、电力负荷及如电力系统连接情况

（1）、10.5kV电压级：

电缆馈线6回，每回平均输送容量3600kW。

10kV最大负荷20MW,最小负荷15MW，功率因数为0.8,Tmax=5200小时/年。

（2）、220kV电压级：

架空线5回,每回平均输送容量5000kW。

220kV最大负荷250MW,最小负荷200MW，功率因数为0.85,Tmax=4500小时/年。

（3）、500kV电压级：

架空线4回，备用线1回。

500kV与电力系统连接，接受该发电厂的

剩余功率。

电力系统容量为3500MW，当取基准容量为100MVA时，系统归算到500kV母

线上的电抗为0.021。

二、设计任务

1、主电路设计

（1）选择主变压器台数、容量及型式；

（2）主接线设计,通过技术经济比较,确定主接线方案；

2、进行各电压等级的短路电流计算；

3、选择各电压级主要电气设备,并校验各电压级的开关设备；

4、绘制图纸：

发电厂升压站一次接线图。

三、设计成品

1、.设计说明书：

每人一份,独力完成所要求的设计内容。

书写工整,简明扼要,分析论

证条理清晰。

且附必要的数据计算书（整理过的计算过程）。

2、图纸一张：

整洁,线条粗细分明；布置匀称,比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸标注规则无误。

6、某城区变电所一次部分设计

一、原始资料

1电力系统接线简图：

50KM45KM

岛査桥线B系统〔无穷大系统）

X"=0.281

£=100M知

tiiUllOKV^：

电所

■「

3HKW条出线⑷“&条出线

2、系统及负荷情况：

（1）、35kv负荷数据表如下：

负荷名称

P（KW）

供电方式

「线路长度

回路数

cos©

负荷1

8000

架空进线

16

1

0.9

负荷2

6000

架空进线

17

2

0.9

负荷3

6000

架空进线

29

2

0.9

负荷4

2000

架空进线

22.5

1

0.8

负荷5

5000

架空进线

12.5

1

0.8

负荷6

600

架空进线

9.8

1

0.85

35KV侧负荷同时率为0.85

年最大负荷利用小时数Tmax=5500h

（2）、10kv负荷数据表如下：

负荷名称

P（KW）

供电方式

；线路长度

回路数

cos©

负荷1

2000

架空进线

5

1

0.85

负荷2

3000

架空进线

15

1

0.85

负荷3

2000

架空进线

21

1

0.8

负荷4

2000

架空进线

15

2

0.8

负荷5

2000

架空进线

8

2

0.85

负荷6

2000

架空进线

12

2

0.8

负荷7

2000

架空进线

10

2

0.8

负荷8

1000

架空进线

10

1

0.85

10KV侧负荷同时率为0.9

年最大负荷利用小时数Tmax=4000h

3、110KV侧负荷同时系数Kts=0.8，年最大负荷利用小时数Tmax=5500h，年荷年增长率：

6%

4、环境条件：

⑴、最高温度：

40°C;⑵、最热月平均最高温度：

35°C

⑶、年平均雷暴日数：

48天；⑷、30年一遇最大风速为25m/s;

⑸、所址标高：

50.0—55.0m，覆冰厚度：

5mm

、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，拟定本变电所的电气主接线方案。

经过技术经济比较，确定推荐方案。

3、进行短路电流计算。

3、导体和电气主设备（各电压等级断路器、隔离开关、母线）的选择和校验。

三、设计成品

1、设计说明书：

每人一份，独力完成所要求的设计内容。

书写工整，简明扼要，分析论证条理清晰。

且附必要的数据计算书（整理过的计算过程）。

2、图纸一张：

整洁，线条粗细分明；布置匀称，比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸标注规则无误。

7、多台机组发电厂厂用电部分设计

、原始资料

1电力系统接线图

发电机容量为

2、系统情况

220kV系统在最大运行方式下的等效电抗标么值为0.2（基准容量为1000MVA）。

“OkV

系统在最大运行方式下的等效电抗标么值为0.3（基准容量为600MVA）。

发电机次暂态电抗

为0.35（以发电机容量为基准值），发电机次暂态电势为1。

3、厂用负荷数据（1号厂用变负荷与2号厂用变负荷相同）

设备名称

额定容量（kW）平均功率因数为0.8

1号厂用高压变压器

台数

工作容量（kW）

电动给水泵

3200

2

3200

循环水泵「

1250

2

1250

引风机

700

2

700

送风机

780

2

780

排粉机

440

2

440

磨煤机

475

4

1425

灰浆泵

560

2

560

电除尘变压器「

800kVA

1

800kVA

低厂变压器

1000kVA

2

2000kVA

4、本发电厂所在地区的自然条件：

（1）环境温度为—10〜42C;即最高温度为42C，最低温度为-10C,年平均温度18C

（2）最热月平均最高温度为30C;

（3）设计风速为30m/s;

（4）覆冰厚度为：

设备为10mm，导线为5mm;

（5）海拔高度小于1000m;

（6）地震烈度为7度；

（7）污秽等级为2级；

、设计任务

1、主电路设计

（1）选择高压厂用变压器台数、容量及型式；

（2）选择高压备用变压器台数、容量及型式；

（3）厂用电6kV主接线设计，确定主接线方案；

2、进行6kV厂用工作母线的短路电流计算；

3、选择并校验高厂变6kV出口开关电器。

4、绘制图纸：

发电厂厂用电部分一次接线图。

三、设计成品

1、.设计说明书：

每人一份，独力完成所要求的设计内容。

书写工整，简明扼要，分析论证条理清晰。

且附必要的数据计算书（整理过的计算过程）。

2、图纸一张：

整洁，线条粗细分明；布置匀称，比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸标注规则无误。

8、多台机组发电厂升压站一次系统设计

、原始资料

1电力系统接线图

2回220KV

岀线

待设计一次系统

3回110KV

岀线

G

G

发电机容量为2X125MW，发电机出口电压为13.8kV，功率因数为0.85。

2、系统情况

220kV系统在最大运行方式下的等效电抗标么值为0.2（基准容量为1000MVA）。

110kV

系统在最大运行方式下的等效电抗标么值为0.3（基准容量为600MVA）。

发电机次暂态电抗

为0.35（以发电机容量为基准值），发电机次暂态电势为1。

3、出线数据：

（1）220kV出线数据：

为考虑今后发展，220kV母线拟采用双母带旁路接线形式，本期出线数为2回。

（2）110kV出线数据：

本期出线数为3回，接线形式自行设计。

4、本发电厂所在地区的自然条件：

（1）环境温度为—10〜42C;即最高温度为42C，最低温度为-10C,年平均温度18C

（2）最热月平均最高温度为30C;

（3）设计风速为30m/s；

（4）覆冰厚度为：

设备为10mm，导线为5mm;

（5）海拔高度小于1000m;

（6）地震烈度为7度；

（7）污秽等级为2级；

二、设计任务

1、主电路设计

（1）选择主变压器台数、容量及型式；

（2）主接线设计，通过技术经济比较，确定主接线方案；

2、进行各电压等级的短路电流计算；

3、选择各电压级主要电气设备，并校验各电压级的开关设备；

4、绘制图纸：

发电厂升压站一次接线图。

三、设计成品

1、.设计说明书：

每人一份，独力完成所要求的设计内容。

书写工整，简明扼要，分析论证条理清晰。

且附必要的数据计算书（整理过的计算过程）。

2、图纸一张：

整洁，线条粗细分明；布置匀称，比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸标注规则无误。

9、小型凝汽式火力发电厂电气部分设计

一、原始资料

1、发电机数据：

型号：

QFS—15—2;参数：

Pe=15MWUe=10.5KVLe=1031Acos?

=0.8X"=0.141

2、发电厂与系统连接情况：

本电厂通过一条35KV线路与系统相连（系统电抗标么值为0.5，基准容量100MW，

基准电压为平均额定电压）

3、负荷情况：

发电机机压负荷：

最大负荷18MW，最小负荷12MW，平均功率因数cos?

=0.8，最大

负荷利用小时数Tmax=5500小时，共8回线，每回线最大输送功率2MW。

4、电厂厂用电率9％，厂用高压采用6KV供电。

5、环境条件：

（1）年最高气温40C，最低气温-8C,最热月平均气温33C；

（2）海拔高度520m;

（3）非污染地区；

（4）主导风向：

西北风二、设计任务

1、发电厂主变压器台数，容量及型号的选择；

2、主接线方案的确定；

3、短路电流计算及电气设备选择（断路器、隔离开关）

三、设计成品

1、.设计说明书：

每人一份，独力完成所要求的设计内容。

书写工整，简明扼要，分析论证条理清晰。

且附必要的数据计算书（整理过的计算过程）。

2、图纸一张：

整洁，线条粗细分明；布置匀称，比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸标注规则无误。