发电厂及电力系统毕业设计概要.docx

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发电厂及电力系统毕业设计概要

银河四级电站电气部分设计

毕业设计开题报告

课题名称：

 银河电站电气部分设计

系别水利电力交通工程系

专业发电厂及电力系统

班级电力 200702 班

姓名孙 光 琴

学号200708011205

指导教师张 建 文

时间2009 年 6 月 17 日

水利电力、交通工程系毕业设计开题报告

1

拟设计题目

银河电站电气部分设计

综述

（本课题研究的意

义、研究的现状及

已有成果）

研究意义:

1、水力发电是可再生、无污染的生产过程，其运

行费用低，便于进行电力调峰。

2、随着国民经济的迅速发展，人们对电的需求增

大，人们对能源的利用越来越重视，经济环保

的水资源受到人们的青睐。

如何利用好它，这

就需要系统设计供电方案，为施工提供合理依

据，为预算、维修提供依据保障，提高供电可

靠性。

已有成果：

    已安装一、二、三级。

一级装机 1250KW×3，二

级装机 1250KW 和 3200KW 各一台，三级

2×3200KW；

研究内容

（研究方向，研究

内容、系统功能）

研究方向：

梯级水电站电气主接线设计；

研究内容：

1.主接线方案选择：

按正常工作条件选择、按短

路条件校验；

2.高压电气设备选择及校验。

实现方法及预期目

标

（包括实施的初步

方案、重点、难点

及环境）

实施方法：

1.到现场收集有关资料；

2.根据有关资料，提出电气主接线方案；

3.根据主接线方案，作短路电流计算；

4.根据短路电路计算，选择电气设备；

重 难 点：

1. 电气主接线；

2. 短路电流计算；

3. 电气设备选择与校验；

环        境：

四级建立中心变电站，将银河各级电站在此并网，

由中心变电所分配到县城和系统。

2

对进度的

具体安排

2009 年 6 月 4 日-----2009 年 6 月 10 日      （选        题 ）

2009 年 6 月 10 日-----2009 年 6 月 20 日      （ 开题报告 ）

2009 年 6 月 23 日-----2009 年 10 月 28 日      （ 毕业设计制

作 ）

2009 年 11 月 5 日                                                    （ 初稿上交 ）

2009 年 11 月 12 日                                                    （ 论文答辩 ）

参考文献

[1]房俊龙、黄丽华等编写《电力系统分析》——北京：

中国

水利水电出版社，2007

[2]陈立新、吴志宏主编《电力系统分析》——北京：

高等教

育出版社，2006.7

[3]黄益华主编《发电厂     变电站电气设备》——重庆：

重庆

大学出版社，2005.1

[4]刘介才编《工厂供电》——北京：

机械工业出版社，

2004.5

[5]《水利工程电气设计手册》——水利电力部西北电力设计

院

[6]《电力工程电气设计手册》

指导教师意见

（签署意见并签字）

签字：

                                    年      月      日

3

银河四级电站电气部分设计

系审查意见

审查人签字：

年月日

摘要

此次设计的题目是“银河四级电站电气部分设计”。

主要任务是根据所设计电站在

系统中所处的地位，所供负荷性质，地理位置以及电站本身的台数和容量，拟定几个

可能方案进行一般的技术经济比较，通过论证确定一个合理的主接线方案。

然后根据

选定的主接线，进行短路电流计算。

最后按电气设备选择，选 2-4 个主要的设备进行

选择校验。

关键词：

电气主接线的选择 ；短路电流计算 ；设备校验。

Abstract

The design is entitled "Galaxy 4 power plant electrical part of the

design." The main task is to design power plant according to position in

the system, the load for the nature, location, and power station itself,

the number and capacity of Taiwan to develop several possible options for

the general technical and economic comparisons, by a reasonable argument to

determine the main wiring program. Then according to the selected main

wiring to carry out short-circuit current calculation. And press the

4

银河四级电站电气部分设计

electrical equipment selection, select 2-4 major calibration of equipment

to choose.

Key words:

 electrical main wiring of choice; short-circuit current

calculation; equipment calibration.

第 1 章原始资料

1.1简述

银河四级电站位于 XX 县，属于银河梯形开发的第四级电站，银河水系规划九级电

站，现已安装一、二、三级，一级装机 1250KW*3，二级装机 1250KW 和 3200KW 各一台，

三级 2*3200KW，为了达到梯级电站各站运行合理安排，水能充分的利用；电能集中控

制，电力统一调配的目的。

在四级建立中心变电站，将银河各级电站在此并网，中心

变电站分配到县城和系统。

其系统图见图

（1）。

根据水能计算，银河四级电站拟定装机容量 2*4000KW 水能发电机组。

选型设计数

据如下：

水轮机水头：

设计水头：

34m

最小水头：

16m

最大水头：

41m

水轮机主要参数：

型号：

HL240-LJ-140

直径：

1.4m

额定转速：

300rpm/min

额定功率：

3333KW

额定流量：

12.6m/s

飞逸转速：

640rpm

发电机的主要参数：

型号：

GS325-36/20

5

银河四级电站电气部分设计

额定容量：

4000KW

功率因素：

COS&=0.8

频率：

50HZ

电压：

6.3KV

转速：

300rpm

水 磁 机:

型号:

TY18-2/9-6

容量:

600KW

电压：

额定三相电压:

220V

额定单相电压:

110V

1.2银河梯级水电站联络示意图

6

银河四级电站电气部分设计

3 x 1250kw 1250kw 3200kw2x3200kw4000kw 4000kw

一 一一 一一 一一 一

LGJ70LGJ70LGJ70

6 km3 km3 km

LGJ70

3 km

一 一

LGJ70

80km

一 一 一 一 一

一:

（ 一 一 一 ） 一 一

35kv 一一

110 kv 一 一

一 一 一

一 一 一

一

（1）

第 2 章确定电站主变压器

7

水电站主变压器型号参数

名称

型号

额定容量

额定电压

阻抗电压％

台数

三绕组

变压器

FSL1-1OOOO/121

10000

高压 110KV

中压 35KV

低压 6.3KV

17.5%、

10.5%、

6.5%

2

银河四级电站电气部分设计

本电站为小型电站,两台发电机的额定容量都为 4000KVA 且发电机的端电压为

6.3KVA 在 6-10KV 之间,四级电站与系统有直接联系.当两台发电机同时正常运行时,其

输出功率的 70%为 4480KVA 考虑到变压器的容量越大投资越大,且顾及到电站的未来发

展和扩建,故选择容量在 8000KVA 的变压器两台.

本电站是将发电机发出的电升压至 35KV、110KV 与一级、二级、三级、县城变电

站联络故选用高压侧为 35KV、110KV 的三相三绕组变压器.

我国 35KV、110KV 采用星型连接其中性点多通过消弧线圈接地,四级 35KV、110KV

已采用了接地,遵循两台主变接地原则以及满足在水电站两台发电机组同步并列运行的

影响,综合考虑,主变的接线组别为 Y0/Y0/Δ-12-11。

因有载调压变压器结构较复杂价格比较昂贵,处于经济性考虑所以不选用有载调压

变压器.

两台主变的容量均为在 8000KVA 以上属于大容量变压器,所以选用冷却方式为油浸

风冷却.

综合考虑选用 SFSL1-1OOOO/121 接线组别 Y0/Y0/Δ-12-11, 空载损耗 17.72KW,负

载损耗 93.5KW、99.7KW、78.1KW，空载电流 0.55％的变压器。

第 3 章确定电站的电器主接线

8

银河四级电站电气部分设计

3.1 电气主接线的概述

发电厂和变电站的电气主接线图由各种电气元件和发电机、变压器、断路器、隔

离开关、互感器、母线、电缆、线路等按照一定要求和顺序连接起来，并用国家统一

规格图形和文字符号表示的，发、变、供电的电路图。

1、其重要性如下：

（1）电气主接线图是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据。

（2）电气主接线图是表明了发电机、变压器、断路器和线路等电气设备的数量规

格，连接方式及运行方式。

（3）主接线的好坏，直接关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，也直

接影响到工农业生产和人民生活。

2、对电气主接线的基本要求如下：

（1）根据系统和用户的要求，保证必要的供电可靠性和电能质量。

（2）具有运行、维护的灵活性和方便性。

（3）经济性。

（4）电气主接线具有将来发展和扩建的可能性。

3.2 电气主接线的方案选择与比较

由相关资料我们已知该电厂为水电厂。

1、水电厂的主接线特点是：

（1）水电厂大部分建设在水力资源丰富的江河上，一般距负荷中心较远，很少有

机端负荷，发电机发出的电能绝大部分送入电力系统。

（2）水电厂的主接线应力求简单以利于自动化和减少操作。

（3）水电厂的装机台数和最终容量，是根据江河的水能利用的的条件一次确定

（4）水电厂多建在地形狭窄的山区，升压变电站和其他配电装置的布置，当受到

地形的限制时，选择主接线应尽可能采用荷比接线的节省占地面积，减少土石方量。

3.3 简述本（四级）电站主接线图

9

银河四级电站电气部分设计

本站装机 2 台（P=2*4000KW），发电机电压等级 6.3KV。

6.3KV 侧采用隔离开关分

段的单线接法通过两台绕组变压器将电压分别升至 35KV、110KV。

35KV 侧采用不分段

单母线、单断路器的双母线出线四回。

分别与一级、二级、三级、县城联络 110KV 侧

采用不分段单母线，出线一回与系统联络。

确定三种接线方案，通过比较，择优选用：

第一种方案：

优点：

简单清晰，设备少，运行操作方便，且便于扩建

缺点：

6.3KV 母线侧隔离开关出线故障，发电端断路器出现故障，机组都要停。

第二种方案：

优点：

具有很高的可靠性、运行灵活性和多样性

缺点：

增加了母联断路器与隔离开关，加大了投资成本，经济性不好，不利于电

10

银河四级电站电气部分设计

站的扩建

第三种方案：

优点：

当 6.3KV 母线发生故障时，仅故障母线段停止工作，非故障母线段可继续

运行，相对单母线接线，缩小了母线故障的影响范围。

缺点：

当一段 6.3KV 母线发生故障时，将使该母线段电源出线全部停电减小了系

统发电量。

综合各种因素结合本站在电力系统中的位置以及对本站的投资等实际情况选择第

三种接线方式为本站接线方式最合理，最科学，最经济的方式。

第 4 章说明书

11

银河四级电站电气部分设计

4.1说明

1、短路电流计算依据《电力工程设计手册》。

2、短路电流计算采用运算曲线法的个别变化法。

3、所有发电机均匀阻尼绕组并装有自幼励磁调节器。

4、因为不知系统有关参数，故设系统为无限大功率电源 Xc=0，因此下列计算值比

实际值偏大。

5、取 SB=100MVA,Vg=VN 计算各元件标么值。

4.2短路计算

4.2.1 绘制计算系统图（根据图

（2）作图如下）。

4.2.2 计算各元件电抗标么值并作等值电路图。

1、各元件电抗标么值计算

xG*1 = xG*2 = xG*3 =xd*"

SB

SN

=0.2 ⨯

100

1.25

= 0.2 ⨯

100 ⨯ 0.8

0.25

= 12.8

0.8

xG*4 = xd*4 "

SB

SN

=0.2 ⨯

100

1.25

= 0.2 ⨯

100 ⨯ 0.8

0.25

= 12.8

0.8

12

银河四级电站电气部分设计

xG*5 = xd*5"

SB

SN

=0.2 ⨯

100

3. 2

= 0.2 ⨯

100 ⨯ 0.8

3.2

= 5

0.8

xG*6 = xd*6 "

SB

SN

=0.2 ⨯

100

3. 2

= 0.2 ⨯

100 ⨯ 0 .8

3.2

= 5

0.8

xG*7 = xd*7 "

SB

SN

=0.2 ⨯

100

3. 2

= 0.2 ⨯

100 ⨯ 0 .8

3.2

= 5

0.8

xG*8 = xd*8 "

SB

SN

=0.2 ⨯

100

4

= 0.2 ⨯

100 ⨯ 0.8

4

= 4

0.8

xG*9 = xd*9 "

SB

SN

=0.2 ⨯

100

4

= 0.2 ⨯

100 ⨯ 0 .8

4

= 4

0.8

x*10 =

ud %

100

⨯

S B

S N

=

7

100

⨯

100

3.2

= 2.19 = X *T 1

x*11 = x*12 =

ud %

100

S

S N

6 .5 100

100 2

= 3.25 = X *T 2 = X *T 3

x*13 = X *14 = X *15 =

ud %

100

⨯

S B

S N

=

9.32 100

100 4

= 2.32 = X *T4 = X *T 5 = X *T 6

x*16 = x*19 =

1

200

（U （

-Ⅱ

）% + U （Ⅲ - ）% - U Ⅱ

-Ⅲ

）%）

SB

S N

=

1

200

⨯ （10.5 + 6.5 - 17.5） ⨯

100

8

= 0

x*17 = x*21 =

x*18 = x*20 =

1

200

1

200

（U （

（U （

-Ⅱ

-Ⅱ

）% + U （Ⅲ - ）% - U Ⅱ

）% + U （Ⅲ - ）% - U Ⅱ

-Ⅲ

-Ⅲ

）%）

）%）

SB

S N

SB

S N

=

=

1

200

1

200

⨯ （17.5 + 6.5 - 10.5） ⨯

⨯ （17.5 + 10.5 - 6.5） ⨯

100

8

100

8

= 0.84

= 1.34

x*22 = x0 L

x*23 = x0 L

S B

2

S B

2

= 0.4 ⨯ 6 ⨯

= 0.4 ⨯ 3 ⨯

100

37 2

100

37 2

= 0.175

= 0.088

13

银河四级电站电气部分设计

x*24 = x0 L

S B

2

= 0.4 ⨯ 3 ⨯

100

37 2

= 0.088

x*25 = x0 L

x*26 = x0 L

S B

2

S B

2

= 0.4 ⨯ 35 ⨯

= 0.4 ⨯ 80 ⨯

100

37 2

100

1152

= 1.023

= 0.242

2、制作等值电路图

FC

FC

i

22

24

0.088

i

25

1.023

26

0.242

10

3.25

12

2.32

14

2.32

17

0.84

21

0.84

1

12.8

3

12.8

5          6

5

16

0

18

1.34

20

1.34

19

0

F1 F2 F3

F4 F5      F6 F7

8

4

K（3）

9

4

F8F9

3、网络化简

x*27

= x*1 // x*2 // x*3 =

12.83

12.82 ⨯ 3

= 4.27

x*28 = x*10 // x*11 =

2.19 ⨯ 3.25

2.19 + 3.25

= 1.31

x*29 = x*4 // x*5 =

12.8 ⨯ 5

12.8 + 5

= 3.6

x*30 = x*12 // x*13 =

3 .25 ⨯ 2 .32

3.25 + 2.32

= 1.36

x*31 = x*6 // x*7 =

52

5 ⨯ 2

= 2.5

14

银河四级电站电气部分设计

x*32 = x*14 // x*15

=

2.322

2.32 ⨯ 2

= 1.16

x*33 = x*8 // x*9 =

42

4 ⨯ 2

= 2

x*34 = x*16 // x*19 = 0

x*35 = x*18 // x*20 =

1.342

1.34 ⨯ 2

= 0.67

x*36 = x*17 // x*21

=

0.842

0.84 ⨯ 2

= 0.42

F F

22

0.175

23

0.088

25

1.023

35

0.67

26

0.242

36

0.42

28

1.31

27

4.27

30

1.36

29

3.6

32

1.16

31

2.5

34

0

K（3）

33

2

F123F45F67

x*37 = x*27 + x*28 = 4.27 +1.31 = 5.58

x*38 = x*29 + x*30 = 3.6 +1.36 = 4.96

x*39 = x*31 + x*32 = 2.5 +1.16 = 3.66

x*40 = x*36 + x*26 = 0.242 + 0.42 = 0.662

F89

15

22

0.175

23

0.088

银河四级电站电气部分设计

F

i

25

1.023

37

4.96

39

3.665

35

0.67

K（3）

33

2

40

0.662

F

F123F45F67

F89

x*41 = x*37 + x*22 = 5.58 + 0.175 = 5.755

x*42 = x*41 // x*38 =

5.755 ⨯ 4.96

5.755 + 4.96

= 2.66

x*43 = x*42 + x*23 = 2.66 + 0.088 = 2.748

x*44 = x*43 // x*39 =

2.748 ⨯ 3 .665

2.748 + 3.665

= 1.57

x*45 = x*44 + x*24 = 1.57 + 0.088 = 1.658

F1234567

45

1.658

F

i

25

1.023

35

0.67

40

0.662

k（3）

33

2

F89

16

FC

银河四级电站电气部分设计

网络变换 Y---Δ

x*46 =

x*47 =

x*45 ⨯ x*35

x*25

x*25 ⨯ x*35

x*45

+ x*45 + x*35 =

+ x*25 + x*35 =

1.658 ⨯ 0. 67

1.023

1. 023⨯ 0.67

1.658

+ 1.658 + 0.67 = 3.41

+1.023 + 0.67 = 2.11

F

i

F1234567

47

2.11

46

3.41

K一3一

40

0.662

FC

33

2

F89

x*48 = x*47 // x*40 =

2. 11⨯ 0.662

2.11 + 0.662

= 0.5

Fc

46

3.41

48

0.5

F1234567

（3）

33

2

F89

17

电源

"

I （t = 0）

I0.2 （t = 0.2）

I 4 （t = 4）

I（1-7）

1.72

1.6

2.2

I（8、9）

5.6

3.85

3.225

I系统

18.329

18.329

18.329

总和

25.649

23.779

23.754

短路电流

短路点

"

I （KA）

I∞ （KA）

Ich （KA）

ich （KA）

S0.2 （MVA）

K （3）

25.649

23.754

27.68

65.4

259.47

银河四级电站电气部分设计

4、求计算电抗:

x js1.2.3.4.5.6.7 = x*47

SPE

Sj

= 3.41⨯

4 ⨯1.25 + 3 ⨯ 3 .2

100 ⨯ 0.8

= 0.62

x js8.9. = x*33'

SPE

Sj

= 2 ⨯

2 ⨯ 4

100 ⨯ 0.8

= 0.2

I js系统. =

1

x48

=

1

0.5

= 2

I js = I B I js =

SB

3U B

I js系统 =

100

3 ⨯ 6.3

⨯ 2 = 18.329

查运算曲线得：

K （3） 冲击电流 ich （瞬时值）：

ich = 2.55I ks = 2.55⨯ 25.649 = 65.4KA

K （3） 冲击短路电流 Ich （有效值）：

Ich = 1.51I"= 1.51⨯18.329 = 27.68KA

S（0.2） = 3 ∙ I0.2 ∙U C = 3 ⨯ 23.779 ⨯ 6.3 = 259.47MVA

短路电流计算结果:

18

银河四级电站电气部分设计

第 5 章电气设备的选择与校验

5.16KV 电压级隔离开关的选择与校验

1、按回路工作电压及开关电流选择

U g = （1 ~ 1.1）U N = （1 ~ 1.15） ⨯ 6KV = 6 ~ 6.9KV