2×30M水力发电厂电气一次部分设计.doc
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郑州航空工业管理学院
发电厂电气部分课程设计
2012届电气工程及其自动化专业1106972班级
题目2×30M水力发电厂电气一次部分设计
姓名***学号110697**
指导教师黄文力职称副教授
二О一三年12月2日内容摘要
本次设计是水电厂电气部分设计。
该水电站的总装机容量为2×30=60MW。
高压侧为110Kv,一回出线与系统相连,一回出线与装机100MW的电站相连,其最大输送功率为60MW,该电厂的厂用电率为0.2%。
根据所给出的原始资料拟定三种电气主接线方案,然后对这三种方案进行可靠性、经济性和灵活性比较后,保留两种较合理的方案,最后通过定量的技术经济比较确定最终的电气主接线方案。
在对系统各种可能发生的短路故障分析计算的基础上,进行了电气设备和导体的选择校验设计。
在对发电厂一次系统分析的基础上,对发电厂的配电装置布置、防雷保护、继电保护和自动装置、同期系统、监控系统均做了初步简单的设计。
毕业设计的过程是一次将理论与实际相结合的初步过程,起到学以致用,巩固和加深对电气工程及其自动化专业的理解,树立工程设计的观念,提高了电力系统设计的能力的作用。
关键字:
电气主接线,短路电流计算,设备选型,配电装置布置,防雷保护,继电保护和自动装置,同期系统,监控系统。
目录
目录 2
第一章绪论 3
1.1本毕业设计的目的和要求 3
1.2本毕业设计的内容 3
1.2.1本次设计主要内容 3
第二章电气主接线设计 4
2.1对水电厂原始资料分析 4
2.1.1原始资料 4
2.2电气主接线方案的确定 5
2.3水轮发电机的选择 6
2.4主变的选择 6
2.4.1相数的选择 6
2.4.2绕组数量和连接方式的选择 7
2.4.3普通型与自偶型选择 7
第三章短路电流计算 8
3.1短路电流计算的基本假设 8
3.2电路元件的参数计算 8
3.3短路电流实用计算方法 8
第四章厂用电设计 10
4.1厂用变压器选择 10
4.2厂用电电压等级 10
4.3厂用电源及其引接 10
4.3.1工作电源 10
4.4厂用电接线方式 11
参考文献 12
第一章绪论
1.1本毕业设计的目的和要求
通过毕业设计,让我们理论联系实际,系统、全面地掌握所学知识,培养我们分析问题、工程计算和独立工作的能力,让我们树立工程观点、社会主义市场经济观点,初步掌握发电厂电气部分的设计方法,并在计算、分析和解决工程实际问题等方面得到训练,为今后从事电力系统及发电厂有关设计、运行、科研等方面的工作奠定坚实的理论基础。
1.2本毕业设计的内容
1.2.1本次设计主要内容
(1)、电厂分析及发电机、主变选择。
(2)、电气主接线设计。
(3)、厂用电设计。
(4)、短路电流计算
第二章电气主接线设计
2.1对水电厂原始资料分析
2.1.1原始资料
1、该水电站的规模、及性质:
该水电站为不重要水电站,拟定1~2台变压器。
电压等级为发电机电压(待选)和110KV等级。
与外界连接方式如下:
-
图2.1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:
厂用电率为0.2%
2.2电气主接线方案的确定
电气主接线设计是水电站电气设计的主体。
它与电力系统、枢纽条件、电站动能参数以及电站运行的可靠性、经济性等密切相关,并对电气布置、设备选择、继电保护和控制方式等都有较大的影响,必须紧密结合所在电力系统和电站的具体情况,全面地分析有关影响因素,正确处理它们之间的关系,通过技术经济比较,合理地选定接线方案。
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。
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。
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、供电的可靠性;
2、运行上的安全和灵活性;
3、接线和继电保护的简化;
4、维护与检修的方便等。
经济比较:
经济比较中,一般有一次投资和年运行费用两大项。
计算中,一般只计算各方案不同的一次性投资及年运行费。
经过综合考虑:
采用单元接线,其接线示意图如下图所示:
图2.2单元接线方案
2.3水轮发电机的选择
在我国,水电站容量为20~80MVA的发电机额定电压取10.5kV,容量为20~170MVA的发电机功率因数取0.8~0.85。
因此可以选发电机型号SF25-16/410,其参数如下表:
表2.1.发电机SF25-16/410参数表
型号
额定容量
功率因数
额定电压(V)
额定电流(A)
次暂态电抗
(MVA)
(MW)
SF25-16/410
31.25
25
0.8
10500
1720
0.26
2.4主变的选择
该水电站远离负荷中心,水电站的厂用电很少(0.2%),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。
2.4.1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。
2.4.2绕组数量和连接方式的选择
(1)绕组数量选择:
根据《电力工程电气设计手册》规定:
“最大机组容量为125MW及以下的发电厂,当有两种升高电压向用户供电与或与系统相连接时,宜采用三绕组变压器。
结合本电厂实际,因而采用双绕组变压器。
(2)绕组连接方式选择:
我国110KV及以上的电压,变压器绕组都采用Y0连接,35KV一下电压,变压器绕组都采用△连接。
结合电厂实际,因而主变压器接线方式采用Y0/△连接。
2.4.3普通型与自偶型选择
根据《电力工程电气设计手册》规定:
“在220KV及以上的电压等级才宜优先考虑采用自偶变压器。
自偶变压器一般作为联络变压器和连接两个直接接地系统。
从经济性的角度出发,结合本电厂实际,选用普通型变压器。
综上所述,需要两种容量的变压器:
62.5MVA(一台)和31.25MVA(两台)。
结合本电厂实际,从经济性的角度出发,选择型式为:
双绕组的无励磁调压电力变压器。
查相关的手册符合条件并通过比较有为:
SFP7—63000/110和SF7—31500/110型。
其技术参数见表2。
表2.2电力变压器技术参数
型号
额定容量(KVA)
额定电压(KV)
空载电流(%)
空载损耗KW
负载损耗KW
阻抗电压
(%)
高压
低压
SFP7—63000/110
63000
110(121)±2×2.5%
10.5
0.6
52
254
10.5
SF7—31500/110
31500
110(121)±2×2.5%
10.5
0.8
31
147
10.5
第三章短路电流计算
3.1短路电流计算的基本假设
(1)短路过程中各发电机之间不发生摇摆,并认为所有发电机的电势都相同电位。
(2)负荷只作近似估计,或当作恒定电抗,或当作某种临时附加电源,视具体情况而定。
(3)不计磁路饱和。
系统各元件的参数都是恒定的,可以用叠加原理。
(4)对称三相系统。
出不对称短路故障处不对称之外,实际系统都是对称的。
(5)忽略了高压线的电阻电容,忽略变压器的电阻和励磁电流,这就是说,发电机、输电、变电和用电的元件均匀纯电抗表示。
(6)金属性短路,即不计过度电阻的影响,认为过渡电阻为零的短路情况。
3.2电路元件的参数计算
选取基准容量为100MVA,归算到110KV侧进行标么值计算。
3.3短路电流实用计算方法
在工程计算中短路电流的计算常采用实用曲线法,其计算步骤如下:
(1)选择计算短路点;
(2)画等值网络图;
A、选取基准容量和基准电压。
B、首先去掉系统中的所有负荷分支。
线路电容、各元件的电阻,发电机电抗用次暂态电抗。
C、将各元件电抗换算为同一基准的标么值电抗。
D、汇出等值网络图,并将各元件电抗统一编号。
E、化简等值网络:
为计算不同短路点的短路电流值,需要将等值网络分别化简为短路点为中心的辐射形等值网络,并求出各电流与短路点之间的电抗,即转移电抗以及无限大电源对短路点的转移电抗。
(3)求出计算电抗,
式中为第i台等值发电机的额定容量。
(4)由运算曲线查出个电源供给的短路电流周期分量标么值(运算曲线只作到)。
(5)计算无限大功率的电源供给的短路电流周期分量。
(6)计算短路电流周期分量有名值和短路容量。
(7)计算冲击电流。
第四章厂用电设计
4.1厂用变压器选择
参加最大负荷运行的容量出现在一台机组检修、其它机组运行时。
同时率、负荷率及网损率取值如下:
自用电负荷同时率:
;负荷率:
;
共用电负荷同时率:
;网损率:
。
则厂用电计算负荷:
=
=172kvA
选择两台容量为200KVA左右的变压器即可满足。
查相关厂用变手册选择型号:
S7—200/10,满足要求。
4.2厂用电电压等级
本电站是小型水电站,没有重型的电气设备。
在我国,一般的小水电站的厂用电电压等级为380/220V三相四线制中性点直接接地系统。
4.3厂用电源及其引接
发电厂的厂用电源必须供电可靠,且能满足各种工作状态的要求,除应具有正常的工作电源外,还应设置备用电源、启动电源和事故保安电源。
4.3.1工作电源
通常,发电厂的工作电源应该至少两个。
本电站主接线设计的是单元接线,厂用电接线位置已在主接线示意图中标出,从两台发电机机端取得,有两个工作电源,若是两台机组停机任可以从系统倒送电回电厂。
这种引接方式,供电可靠、操作简单、调度方便、投资和运行费用都比较省,常被广泛采用。
4.4厂用电接线方式
发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线分段接线方式,并多以成套配电装置接受和分配电能。
根据国内成熟的运行经验,本电站接线方式确定为:
按机组分为两段。
其接线方式示意图如图4.1为:
图4.1厂用电接线示意图
参考文献
[1]水电站机电设计手册编写组.水电站机电设计手册
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- 关 键 词:
- 30 水力发电厂 电气 一次 部分 设计