發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)--電站電氣一次部分設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　《發(fā)電廠電氣部分》</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目： 4×30MW電站電氣一次部分設(shè)計(jì) </p><p><b>　　學(xué) 生 姓 名： </b></p><p><b&g

2、t;　　學(xué) 號(hào)： </b></p><p><b>　　指 導(dǎo) 教 師： </b></p><p><b>　　專 業(yè) 年 級(jí)： </b></p><p>　　院 系：水利電力學(xué)院</p><p><b>　　完 成 日 期： </b></p

3、><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　　電氣主接線設(shè)計(jì)概述</b></p><p>　　電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電站、線路和用戶組成。變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。為滿足生產(chǎn)需要，變電站中安裝有各種電氣設(shè)備，并依照相應(yīng)的技術(shù)要求連接起來。把變壓器、斷路器等按預(yù)期

4、生產(chǎn)流程連成的電路，稱為電氣主接線。電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號(hào)并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。</p><p>　　一、 主接線的設(shè)計(jì)原則和要求</p><p>　　主接線代表了變電站電氣部

5、分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分，是變電站電氣設(shè)計(jì)的首要部分。它表明了變壓器、線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù)量和連接方式及可能的運(yùn)行方式，從而完成變電、輸配電的任務(wù)。它的設(shè)計(jì)，直接關(guān)系著全所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。由于電能生產(chǎn)的特點(diǎn)是發(fā)電、變電、輸電和用電是在同一時(shí)刻完成的，所以主接線設(shè)計(jì)的好壞，也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線的設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性

6、的問題。必須在滿足國(guó)家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策的前提下，正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，力爭(zhēng)使其技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠。</p><p>　?、? 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則</p><p>　　電氣主接線的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能地

7、節(jié)省投資，就近取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。</p><p><b>　　對(duì)原始資料的分析</b></p><p>　　某電站裝機(jī)SFW-4x30MW,，，設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)3800，發(fā)電機(jī)側(cè)無近區(qū)負(fù)荷，以兩回110kv輸電線路送至80km外的系統(tǒng)。設(shè)計(jì)該電廠的電氣主接線圖</p><p>　　

8、由題可知，該電站發(fā)電機(jī)的容量為，屬于中小型容量的發(fā)電廠。而且設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)為，承擔(dān)著腰荷，所以，該水電廠在電力系統(tǒng)中主要起到削峰，填谷的作用。由于發(fā)電機(jī)側(cè)無近區(qū)負(fù)荷，電能全部送到電力系統(tǒng)中。水力發(fā)電廠一般不考慮發(fā)展和擴(kuò)建，水力發(fā)電廠附近一般地形復(fù)雜，使用電氣主接線要盡量做到簡(jiǎn)單，緊湊。</p><p><b>　　擬線方案的比較</b></p><p><b&

9、gt;　　發(fā)電機(jī)側(cè)</b></p><p>　　一般來說發(fā)電機(jī)側(cè)的電氣主接線一般都采取以下幾種方式：</p><p><b>　　單母線分段接線</b></p><p>　　單母線分段接線可以提高供電可靠性和靈活性。對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個(gè)電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常段母線

10、不間斷供電，不致使重要用戶停電；而兩段母線同時(shí)故障的幾率甚小，可以不予考慮。該接線適用于：小容量發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)電壓配電裝置，一般每段母線上所接發(fā)電容量為左右，每段母線上出線不多于5回。</p><p><b>　　雙母線分段接線</b></p><p>　　雙母線分段接線比雙母線接線的可靠性更高，只是部分短時(shí)停電，而不是全部短期停電。雙母線分段接線比雙母線接線增加了兩

11、臺(tái)斷路器，投資有所增加，但雙母線分段不僅具有雙母線的各種優(yōu)點(diǎn)，并且任何時(shí)候都有備用母線，有較高的可靠性和靈活性。</p><p><b>　　擴(kuò)大單元接線</b></p><p>　　當(dāng)發(fā)電機(jī)單機(jī)容量不大,且在系統(tǒng)備用容量允許時(shí)，為了減少變壓器臺(tái)數(shù)和高壓側(cè)斷路器數(shù)目，并節(jié)省配電裝置占地面積，將2臺(tái)發(fā)電機(jī)與1臺(tái)變壓器相連接，組成擴(kuò)大單元接線。</p>&l

12、t;p>　　考慮到本次設(shè)計(jì)中，發(fā)電機(jī)的裝機(jī)容量為4臺(tái)，且發(fā)電機(jī)側(cè)無近區(qū)負(fù)荷。</p><p>　　發(fā)電機(jī)側(cè)接線方案比較</p><p>　　發(fā)電機(jī)側(cè)各種主接線的適用范圍及其優(yōu)缺點(diǎn)如圖一所示；</p><p>　　就可靠性而言，方案二與方案三的可靠性均優(yōu)于方案一；</p><p>　　就靈活性而言，方案一與方案二調(diào)度靈活，方案三操作簡(jiǎn)單，

13、而方案二接線形式復(fù)雜，不宜用于水電站發(fā)電機(jī)側(cè)接線；</p><p>　　就經(jīng)濟(jì)性而言，方案三用的斷路器較少，節(jié)省投資。</p><p>　　綜上所述，在可靠性與靈活性均滿足的情況下，考慮到經(jīng)濟(jì)性，在發(fā)電機(jī)側(cè)選用擴(kuò)大單元接線比較合適。</p><p><b>　　升高壓側(cè)</b></p><p>　　一般來說，升高壓側(cè)接線

14、方案的基本形式和發(fā)電機(jī)側(cè)相似，分為有匯流母線和無匯流母線兩種基本形式。有匯流母線的主要包括單母線接線和雙母線接線兩大類，無匯流母線的主要包括單元接線，橋型接線和角形接線，其中有母線的接線形式又可分為有旁路母線和無旁路母線兩大類。</p><p><b>　　橋形接線</b></p><p>　　當(dāng)只有兩臺(tái)變壓器和兩條線路時(shí)，宜采用橋形接線。橋形接線根據(jù)橋斷路器的安裝位

15、置，可分為內(nèi)橋接線與外僑接線兩種。</p><p>　　內(nèi)橋接線在線路故障或切除、投入時(shí)，不影響其余回路工作，并且操作簡(jiǎn)單；而在變壓器故障或切除、投入時(shí)，要使相應(yīng)線路短時(shí)停電且操作復(fù)雜。</p><p>　　外僑接線在運(yùn)行中的特點(diǎn)與內(nèi)橋接線相反，適用于線路較短和變壓器經(jīng)常切換的情況。</p><p><b>　　多角形接線</b></p&

16、gt;<p>　　多角形接線的斷路器數(shù)等于電源回路數(shù)和出線回路的總數(shù)，斷路器接成環(huán)形電路，電源回路和出線回路都接在2臺(tái)斷路器之間。多角形接線，一般用于回路數(shù)較少且能一次建成、而不需要再擴(kuò)建的及以上的配電裝置中。由于角形接線無母線，配電裝置占地面積小，故多用于進(jìn)出線路不超過6回、地形狹窄的中、小型水力發(fā)電廠。</p><p><b>　　單母線帶旁路母線</b></p>

17、;<p>　　為了能使采用單母線分段的配電裝置檢修斷路器時(shí)，不致使中斷該回路供電，增設(shè)旁路母線。</p><p>　　單母線分段帶有專用旁路斷路器的旁路母線接線極大的提高了可靠性，但這種接線增加了一臺(tái)旁路斷路器的投資。</p><p>　　而分段斷路器兼作旁路斷路器的接線，可以減少設(shè)備、節(jié)省投資。</p><p>　　升高壓側(cè)接線方案比較</p&

18、gt;<p>　　升高壓側(cè)各種接線的優(yōu)缺點(diǎn)及其適用范圍如圖二所示；</p><p>　　就可靠性來說，單母線帶旁路母線可靠性最好，多角形接線次之，橋形接線可靠不高。</p><p>　　就靈活性來說，單母線帶旁路母線可靠性最好，多角形接線操作方便，橋形接線操作簡(jiǎn)單。</p><p>　　就經(jīng)濟(jì)性而言，單母線帶旁路母線投資最大，橋形接線投資最省，多角形接

19、線介于兩者中間。</p><p>　　綜合以上各種因素，考慮各種主接線適用范圍，優(yōu)缺點(diǎn)，可靠性，靈活性，經(jīng)濟(jì)性。在升高壓側(cè)選用多角形接線比較合適。</p><p><b>　　主要電氣設(shè)備的選擇</b></p><p>　　盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對(duì)他們的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要能可

20、靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。</p><p>　　一般來說按正常工作條件選擇電氣設(shè)備分以下幾種：</p><p><b>　　額定電壓</b></p><p>　　電氣設(shè)備所在的電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，有時(shí)會(huì)高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設(shè)備允許的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。

21、因此，在選擇電氣設(shè)備時(shí)，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓的條件選擇。</p><p><b>　　額定電流</b></p><p>　　電氣設(shè)備的額定電流是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流。應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流。</p><p>　　環(huán)境條件對(duì)電氣設(shè)備選擇的影響</p>

22、<p>　　當(dāng)電氣設(shè)備安裝地點(diǎn)的環(huán)境條件如溫度、風(fēng)速、污穢等級(jí)、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電氣設(shè)備使用條件時(shí)，應(yīng)采取措施。</p><p><b>　　高壓斷路器的選擇</b></p><p>　　選擇斷路器時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求：</p><p>　　在合閘運(yùn)行時(shí)應(yīng)為良導(dǎo)體，不但能長(zhǎng)期通過負(fù)荷電流，即使通過短路

23、電流，也應(yīng)該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性。</p><p>　　在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣性。</p><p>　　應(yīng)有足夠的短路能力和盡可能短的分?jǐn)鄷r(shí)間。</p><p>　　應(yīng)有盡可能長(zhǎng)的機(jī)械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、安裝維護(hù)方便。</p><p>　?。ㄒ唬﹤?cè)斷路器的選擇</p><p>

24、　　發(fā)電機(jī)最大持續(xù)工作電流為</p><p><b>　　額定電壓選擇：</b></p><p><b>　　額定電流選擇：</b></p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)，查附表5（發(fā)電廠電氣部分----第四版），可選用。</p><p>　?。ǘ﹤?cè)斷路器的選擇</p><p>

25、;　　流過斷路器最大持續(xù)工作電流為</p><p><b>　　額定電壓選擇：</b></p><p><b>　　額定電流選擇： </b></p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)，查附表6（發(fā)電廠電氣部分---第四版），可選用。</p><p>　　高壓斷路器選擇結(jié)果如下圖所示：</p>

26、<p><b>　　隔離開關(guān)的選擇</b></p><p>　　隔離開關(guān)是發(fā)電廠和變電站中常用的開關(guān)電氣設(shè)備，一般配有電動(dòng)及手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，單相或三相操作，一般需要與斷路器配套使用。但隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負(fù)荷電流和短路電流。</p><p>　　隔離開關(guān)與斷路器相比，在額定電壓、電流的選擇及短路動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)的項(xiàng)目相同。隔離開關(guān)的型式較多，按

27、安裝地點(diǎn)不同可分為屋內(nèi)和屋外式，按絕緣支柱數(shù)目又可分為單柱式單柱式、雙柱式和三柱式。它對(duì)配電裝置的布置和占地面積有很大影響，選型時(shí)應(yīng)根據(jù)配電裝置特點(diǎn)和使用要求以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件來確定。</p><p>　　35~110KV屋外配電裝置一般可跟具體情況選GW4，GW5型隔離開關(guān)，屋內(nèi)式隔離開關(guān)主要按額定參數(shù)選擇。</p><p>　?。ㄒ唬?0.5kv側(cè)隔離開關(guān)的選擇</p>&

28、lt;p>　　發(fā)電機(jī)最大持續(xù)工作電流為</p><p><b>　　1.額定電壓選擇：</b></p><p><b>　　2.額定電流選擇：</b></p><p>　　所以根據(jù)以上數(shù)據(jù)，結(jié)合附表7，可選用</p><p>　?。ǘ?10kv側(cè)隔離開關(guān)的選擇</p><

29、p>　　流過隔離開關(guān)最大持續(xù)工作電流為</p><p><b>　　1.額定電壓選擇：</b></p><p><b>　　2.額定電流選擇：</b></p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)，結(jié)合附表7，可選擇</p><p>　　隔離開關(guān)的選擇結(jié)果如下圖所示</p><p>

30、;<b>　　電流互感器的選擇</b></p><p>　　電流互感器的選擇要點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)：</p><p>　　根據(jù)安裝地點(diǎn)（如屋內(nèi)、屋外）和安裝方式（如穿墻式、支持式、裝入式等）選擇其形式。</p><p>　　一次回路額定電流和電壓的選擇。一次回路額定電壓和電流應(yīng)滿足</p><p>　　電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)不得低

31、于所供測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確級(jí)。</p><p><b>　　側(cè)電流互感器的選擇</b></p><p><b>　　1.額定電壓選擇：</b></p><p><b>　　2.額定電流選擇：</b></p><p>　　根據(jù)以上兩項(xiàng)及說明查附表8，選型電流互感器其參數(shù)如下：</

32、p><p><b>　　側(cè)電流互感器的選擇</b></p><p><b>　　1.額定電壓選擇：</b></p><p><b>　　2.額定電流選擇：</b></p><p>　　根據(jù)以上兩項(xiàng)，查附表8，選型電流互感器，其技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>

33、<b>　　電壓互感器的選擇</b></p><p>　　互感器是電力系統(tǒng)中測(cè)量?jī)x表，繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路信息的傳感器。</p><p>　　在6～35kv屋內(nèi)配電裝置中，一般采用油浸式或澆注式電壓互感器；110～220kv配電裝置特別是母線上裝設(shè)的電壓互感器，通常采用串級(jí)式電磁式電壓互感器；當(dāng)容量和準(zhǔn)確級(jí)滿足要求時(shí)，通常多在出線上采用電容式電壓互感器。

34、</p><p>　　側(cè)電壓互感器和側(cè)電壓互感器的選擇</p><p>　　高低壓側(cè)的額定電壓電流的計(jì)算方法與電流互感器的相同</p><p>　　故低壓側(cè)的電壓互感器可選擇的型號(hào)為。</p><p>　　高壓側(cè)的電壓互感器可選擇的型號(hào)為。</p><p>　　所選電壓互感器技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示</p>&

35、lt;p><b>　　主變壓器的選擇</b></p><p>　　由于升高壓側(cè)只有一個(gè)電壓等級(jí),因此應(yīng)選擇雙繞組變壓器。</p><p>　　分析原始資料可知：變壓器的容量為：</p><p>　　一般在選擇變壓器時(shí)要考慮一定裕度，所以變壓器的額定容量為：</p><p>　　參考文獻(xiàn)；(1)發(fā)電廠電氣部分