發(fā)電廠電氣部分課程設計--電站電氣一次部分設計

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

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

3、><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p><b>　　電氣主接線設計概述</b></p><p>　　電力系統是由發(fā)電廠、變電站、線路和用戶組成。變電站是聯系發(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。為滿足生產需要，變電站中安裝有各種電氣設備，并依照相應的技術要求連接起來。把變壓器、斷路器等按預期

4、生產流程連成的電路，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，成為傳輸強電流、高電壓的網絡，故又稱為一次接線或電氣主系統。用規(guī)定的設備文字和圖形符號并按工作順序排列，詳細地表示電氣設備或成套裝置的全部基本組成和連接關系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。</p><p>　　一、 主接線的設計原則和要求</p><p>　　主接線代表了變電站電氣部

5、分主體結構，是電力系統接線的主要組成部分，是變電站電氣設計的首要部分。它表明了變壓器、線路和斷路器等電氣設備的數量和連接方式及可能的運行方式，從而完成變電、輸配電的任務。它的設計，直接關系著全所電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關系著電力系統的安全、穩(wěn)定、靈活和經濟運行。由于電能生產的特點是發(fā)電、變電、輸電和用電是在同一時刻完成的，所以主接線設計的好壞，也影響到工農業(yè)生產和人民生活。因此，主接線的設計是一個綜合性

6、的問題。必須在滿足國家有關技術經濟政策的前提下，正確處理好各方面的關系，全面分析有關影響因素，力爭使其技術先進、經濟合理、安全可靠。</p><p>　?、? 電氣主接線的設計原則</p><p>　　電氣主接線的基本原則是以設計任務書為依據，以國家經濟建設的方針、政策、技術規(guī)定、標準為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠、調度靈活、滿足各項技術要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地

7、節(jié)省投資，就近取材，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經濟、美觀的原則。</p><p><b>　　對原始資料的分析</b></p><p>　　某電站裝機SFW-4x30MW,，，設備年利用小時數3800，發(fā)電機側無近區(qū)負荷，以兩回110kv輸電線路送至80km外的系統。設計該電廠的電氣主接線圖</p><p>　　

8、由題可知，該電站發(fā)電機的容量為，屬于中小型容量的發(fā)電廠。而且設備年利用小時數為，承擔著腰荷，所以，該水電廠在電力系統中主要起到削峰，填谷的作用。由于發(fā)電機側無近區(qū)負荷，電能全部送到電力系統中。水力發(fā)電廠一般不考慮發(fā)展和擴建，水力發(fā)電廠附近一般地形復雜，使用電氣主接線要盡量做到簡單，緊湊。</p><p><b>　　擬線方案的比較</b></p><p><b&

9、gt;　　發(fā)電機側</b></p><p>　　一般來說發(fā)電機側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。對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段隔離，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，并且任何時候都有備用母線，有較高的可靠性和靈活性。</p><p><b>　　擴大單元接線</b></p><p>　　當發(fā)電機單機容量不大,且在系統備用容量允許時，為了減少變壓器臺數和高壓側斷路器數目，并節(jié)省配電裝置占地面積，將2臺發(fā)電機與1臺變壓器相連接，組成擴大單元接線。</p>&l

12、t;p>　　考慮到本次設計中，發(fā)電機的裝機容量為4臺，且發(fā)電機側無近區(qū)負荷。</p><p>　　發(fā)電機側接線方案比較</p><p>　　發(fā)電機側各種主接線的適用范圍及其優(yōu)缺點如圖一所示；</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，方案一與方案二調度靈活，方案三操作簡單，

13、而方案二接線形式復雜，不宜用于水電站發(fā)電機側接線；</p><p>　　就經濟性而言，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，考慮到經濟性，在發(fā)電機側選用擴大單元接線比較合適。</p><p><b>　　升高壓側</b></p><p>　　一般來說，升高壓側接線

14、方案的基本形式和發(fā)電機側相似，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>　　當只有兩臺變壓器和兩條線路時，宜采用橋形接線。橋形接線根據橋斷路器的安裝位

15、置，可分為內橋接線與外僑接線兩種。</p><p>　　內橋接線在線路故障或切除、投入時，不影響其余回路工作，并且操作簡單；而在變壓器故障或切除、投入時，要使相應線路短時停電且操作復雜。</p><p>　　外僑接線在運行中的特點與內橋接線相反，適用于線路較短和變壓器經常切換的情況。</p><p><b>　　多角形接線</b></p&

16、gt;<p>　　多角形接線的斷路器數等于電源回路數和出線回路的總數，斷路器接成環(huán)形電路，電源回路和出線回路都接在2臺斷路器之間。多角形接線，一般用于回路數較少且能一次建成、而不需要再擴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，不致使中斷該回路供電，增設旁路母線。</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，可以減少設備、節(jié)省投資。</p><p>　　升高壓側接線方案比較</p&

18、gt;<p>　　升高壓側各種接線的優(yōu)缺點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，橋形接線操作簡單。</p><p>　　就經濟性而言，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，可靠性，靈活性，經濟性。在升高壓側選用多角形接線比較合適。</p><p><b>　　主要電氣設備的選擇</b></p><p>　　盡管電力系統中各種電氣設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，但對他們的基本要求卻是一致的。電氣設備要能可

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

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

22、<p>　　當電氣設備安裝地點的環(huán)境條件如溫度、風速、污穢等級、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備使用條件時，應采取措施。</p><p><b>　　高壓斷路器的選擇</b></p><p>　　選擇斷路器時應滿足以下基本要求：</p><p>　　在合閘運行時應為良導體，不但能長期通過負荷電流，即使通過短路

23、電流，也應該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。</p><p>　　在跳閘狀態(tài)下應具有良好的絕緣性。</p><p>　　應有足夠的短路能力和盡可能短的分斷時間。</p><p>　　應有盡可能長的機械壽命和電氣壽命，并要求結構簡單、體積小、重量輕、安裝維護方便。</p><p>　?。ㄒ唬﹤葦嗦菲鞯倪x擇</p><p>

24、　　發(fā)電機最大持續(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>　　根據以上數據，查附表5（發(fā)電廠電氣部分----第四版），可選用。</p><p>　?。ǘ﹤葦嗦菲鞯倪x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>　　根據以上數據，查附表6（發(fā)電廠電氣部分---第四版），可選用。</p><p>　　高壓斷路器選擇結果如下圖所示：</p>

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

27、安裝地點不同可分為屋內和屋外式，按絕緣支柱數目又可分為單柱式單柱式、雙柱式和三柱式。它對配電裝置的布置和占地面積有很大影響，選型時應根據配電裝置特點和使用要求以及技術經濟條件來確定。</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，屋內式隔離開關主要按額定參數選擇。</p><p>　　（一）10.5kv側隔離開關的選擇</p>&

28、lt;p>　　發(fā)電機最大持續(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>　　所以根據以上數據，結合附表7，可選用</p><p>　?。ǘ?10kv側隔離開關的選擇</p><

29、p>　　流過隔離開關最大持續(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>　　根據以上數據，結合附表7，可選擇</p><p>　　隔離開關的選擇結果如下圖所示</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包括以下幾點：</p><p>　　根據安裝地點（如屋內、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滿足</p><p>　　電流互感器的準確級不得低

31、于所供測量儀表的準確級。</p><p><b>　　側電流互感器的選擇</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>　　根據以上兩項及說明查附表8，選型電流互感器其參數如下：</

32、p><p><b>　　側電流互感器的選擇</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>　　根據以上兩項，查附表8，選型電流互感器，其技術參數如下：</p><p>

33、<b>　　電壓互感器的選擇</b></p><p>　　互感器是電力系統中測量儀表，繼電保護等二次設備獲取電氣一次回路信息的傳感器。</p><p>　　在6～35kv屋內配電裝置中，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的電壓互感器，通常采用串級式電磁式電壓互感器；當容量和準確級滿足要求時，通常多在出線上采用電容式電壓互感器。

34、</p><p>　　側電壓互感器和側電壓互感器的選擇</p><p>　　高低壓側的額定電壓電流的計算方法與電流互感器的相同</p><p>　　故低壓側的電壓互感器可選擇的型號為。</p><p>　　高壓側的電壓互感器可選擇的型號為。</p><p>　　所選電壓互感器技術數據如下表所示</p>&

35、lt;p><b>　　主變壓器的選擇</b></p><p>　　由于升高壓側只有一個電壓等級,因此應選擇雙繞組變壓器。</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要考慮一定裕度，所以變壓器的額定容量為：</p><p>　　參考文獻；(1)發(fā)電廠電氣部分