《電氣工程基礎(chǔ)》課程設(shè)計

1、<p>　　《電氣工程基礎(chǔ)》課程設(shè)計</p><p><b>　　一、設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　據(jù)待建水電站在系統(tǒng)中的地位、作用、運行方式和輸送功率、距離，選擇技術(shù)上滿足要求的水電站與系統(tǒng)連接輸電線路的回路數(shù)、電壓等級、導(dǎo)線規(guī)格。</p><p>　　確定待建水電站技術(shù)上滿足要求的地方用戶供電方案：供電線路回路數(shù)、電壓等級

2、、導(dǎo)線規(guī)格。</p><p>　　根據(jù)待建水電站電壓等級、機組臺數(shù)、功率輸送情況，擬訂滿足供電可靠性和水電站各種運行方式要求的主變壓器可選用方案（主變類型、臺數(shù)、容量、型號）。</p><p>　　根據(jù)所確定的主變方案和進出線回路數(shù)，通過分析、論證，確定待建水電站各電壓等級的主接線型式。</p><p>　　設(shè)計待建水電站自用電接線，選用自用電變壓器臺數(shù)、容量、型號

3、。</p><p>　　通過對選用方案經(jīng)濟比較，選定綜合經(jīng)濟指標最優(yōu)的水電站主變、主接線方案。</p><p>　　根據(jù)選擇、校驗電氣設(shè)備的需要，計算三相短路電源。</p><p>　　選擇水電站發(fā)電機電壓和高壓電氣設(shè)備：斷路器、隔離開關(guān)、母線、TV、TA等。</p><p><b>　　二、原始資料 </b><

4、/p><p>　　裝機3臺水輪機組3*72.5MW，機組年利用小時數(shù)Tmax=4400h。廠用電率0.4%，地區(qū)最大負荷占電站裝機10%，其中一二類負荷占總負荷70%，供電距離15KM，地區(qū)負荷。</p><p>　　渡江水電站位于貴州省中部，建成后向沈陽市供電。電力系統(tǒng)接線如圖2—1所示。電站建成后，接至相距30公里處的貴河變電所。當?shù)刈顭嵩缕骄鶜鉁?8℃，年最高溫度40℃，其他原始數(shù)據(jù)見接

5、線圖及相關(guān)表格。</p><p>　　表2-1 變壓器短路電壓百分數(shù)</p><p>　　圖2－1 渡江水電站接入系統(tǒng)圖</p><p><b>　　三、接入系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　3.1選擇水輪機型號</p><p>　　根據(jù)水輪機組容量，查相關(guān)技術(shù)手冊選取型號為TS854/1

6、56-40的水輪機。具體參數(shù)如下：</p><p>　　3.2線路電壓等級選擇</p><p><b>　　選擇2回線，</b></p><p>　　根據(jù)回路數(shù)、輸送功率、年裝機利用小時數(shù)查表求電壓等級，選擇電壓等級220KV</p><p><b>　　3.3導(dǎo)線類型選擇</b></p>

7、;<p><b>　　選擇LGJ導(dǎo)線</b></p><p>　　3.4按照經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面積</p><p>　　，根據(jù)年裝機利用小時數(shù)查表得j=1.19A/mm2</p><p>　　根據(jù)計算所得Sj，查表可得，選取導(dǎo)線標準截面241.27mm2的導(dǎo)線</p><p>　　3.5輸電線路選擇及校

8、驗</p><p><b>　　3.5.1電暈校驗</b></p><p><b>　　3.5.2發(fā)熱校驗</b></p><p><b>　　正常運行：</b></p><p><b>　　一回線故障：</b></p><p>　

9、　3.5.3電壓損耗校驗</p><p><b>　　正常運行：</b></p><p><b>　　一回線故障：</b></p><p>　　四、地方用戶供電方案</p><p><b>　　4.1回路數(shù)選擇</b></p><p>　　根據(jù)需求選擇兩

10、回線作為地方用戶供電選擇。</p><p>　　4.2線路電壓等級選擇</p><p>　　4.2.1用戶最大電能</p><p>　　4.2.2考慮5年發(fā)展</p><p><b>　　選擇兩回線，</b></p><p>　　選擇電壓等級為110KV</p><p>&

11、lt;b>　　4.3導(dǎo)線類型選擇</b></p><p><b>　　選擇LGJ導(dǎo)線</b></p><p>　　4.4按照經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面積 </p><p>　　根據(jù)計算所得Sj，查表可得，選取導(dǎo)線標準截面68.05mm2的導(dǎo)線</p><p>　　4.5輸電線路選擇及校驗</p&g

12、t;<p><b>　　4.5.1電暈校驗</b></p><p><b>　　4.5.2發(fā)熱校驗</b></p><p><b>　　正常運行：</b></p><p><b>　　一回線故障：</b></p><p>　　4.5.3電壓損

13、耗校驗</p><p><b>　　正常運行：</b></p><p><b>　　一回線故障：</b></p><p>　　五、發(fā)電廠主變壓器選擇</p><p><b>　　5.1可行性方案一</b></p><p>　　發(fā)電機輸出線采用雙母線分段接

14、線，保證系統(tǒng)的可靠性。因為接入系統(tǒng)輸電線路，地方供電輸電線路均采用雙回線，所以變壓器聯(lián)結(jié)系統(tǒng)、地方均采用內(nèi)橋接線。</p><p>　　發(fā)電機總視在功率：3*72.5/0.85=255.88MVA</p><p>　　由設(shè)計方案已知條件：</p><p>　　由于兩臺三相雙繞組變壓器造價、維護費用、占用場地少所以綜合考慮選擇兩臺三相三繞組變壓器，高壓側(cè)220KV，中

15、壓側(cè)110KV，低壓側(cè)13.8KV。</p><p>　　為保證一臺變壓器故障時，可以滿足系統(tǒng)供電要求255.88*75%=191.91MVA，更具經(jīng)濟性、可靠性綜合考慮變壓器容量選擇為180MVA。</p><p><b>　　，</b></p><p>　　視在功率0.87/0.85=1.02MVA</p><p>

16、　　廠用電變壓器直接連接發(fā)電機母線，采用兩臺1MVA的變壓器，出線內(nèi)橋連接的暗備用設(shè)計。</p><p>　　根據(jù)以上各參數(shù)要求，查《油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)及要求》第23頁，選擇額定容量180MVA三相三繞組無勵磁調(diào)壓電力變壓器，查《油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)及要求》第2頁，選擇額定容量30KVA三相雙繞組無勵磁調(diào)壓電力變壓器，具體參數(shù)如下表</p><p><b>　　接線圖如

17、下：</b></p><p><b>　　5.2可行性方案二</b></p><p>　　3臺發(fā)電機輸出線，其中一臺采用單元接線，其余兩臺采用擴大單元接線。這樣接線簡單，造價低。因為接入系統(tǒng)輸電線路，地方供電輸電線路均采用雙回線，所以變壓器聯(lián)結(jié)系統(tǒng)、地方均采用內(nèi)橋接線。</p><p>　　發(fā)電機總視在功率：3*72.5/0.85=

18、255.88MVA</p><p>　　一臺72.5/0.85=85.29MVA，選擇90MVA的三相三繞組變壓器。</p><p>　　兩臺2*72.5/0.85=170.59MVA，選擇180MVA的三相三繞組變壓器。</p><p><b>　　，</b></p><p>　　視在功率0.87/0.85=1.02M

19、VA</p><p>　　廠用電變壓器直接連接發(fā)電機母線，采用兩臺1MVA的變壓器，出線內(nèi)橋連接的暗備用設(shè)計。</p><p>　　根據(jù)以上各參數(shù)要求，查《油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)及要求》第23頁，選擇額定容量180MVA三相三繞組無勵磁調(diào)壓電力變壓器，查《油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)及要求》第23頁，選擇額定容量90MVA三相三繞組無勵磁調(diào)壓電力變壓器。具體參數(shù)如下表</p>

20、<p><b>　　接線圖如下：</b></p><p>　　六、主變方案的經(jīng)濟比較</p><p>　　經(jīng)濟比較內(nèi)容：(注意：只計算各方案中不同的部分)</p><p>　?、倬C合投資；②計算年運行費用；③方案綜合比較</p><p><b>　　6.1綜合投資計算</b></p&

21、gt;<p>　　即：主體綜合投資＋各項附加費用（運輸、安裝等）</p><p>　　附加費用由a系數(shù)描述，與變壓器容量和電壓有關(guān).</p><p><b>　　變壓器綜合投資計算</b></p><p><b>　　變壓器綜合投資</b></p><p>　　方案參與比較部分項總投資

22、：</p><p>　　方案一：180MVA，220KV變壓器</p><p><b>　　綜合投資：</b></p><p>　　方案二：180MVA，220KV變壓器</p><p>　　90MVA，220KV變壓器</p><p><b>　　綜合投資：</b><

23、/p><p>　　6.2年運行費U的計算</p><p>　　包括年設(shè)備折舊費、維修費和電能損耗費三項。</p><p>　　6.2.1設(shè)備折舊費U1</p><p><b>　　對于變壓器：</b></p><p>　　180MVA，220KV變壓器</p><p>　　90

24、MVA，220KV變壓器</p><p>　　6.2.2維修費U2</p><p><b>　　對于變壓器：</b></p><p>　　180MVA，220KV變壓器</p><p>　　90MVA，220KV變壓器</p><p>　　6.2.3年電能損耗費計算</p><

25、p>　　某臺變壓器年電能損耗費： </p><p>　　式中：為當?shù)仉娔軆r格（元/kw.h或度）；</p><p>　　為該臺變壓器每年電能損耗。</p><p>　　一臺三繞組變壓器全年電能損耗為：</p><p><b>　　式中：；</b></p><p>　　變壓器年電能總損耗費:

26、</p><p>　　方案年運行費用為： </p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　180MVA，220KV變壓器:</p><p><b>　　查表得h</b></p><p>　　方案一年運行費用為：</p><p>&l

27、t;b>　　方案二：</b></p><p>　　180MVA，220KV變壓器:</p><p><b>　　查表得h</b></p><p>　　90MVA，220KV變壓器:</p><p><b>　　查表得h</b></p><p>　　方案二年運

28、行費用為：</p><p>　　6.3方案的經(jīng)濟比較　</p><p>　　通常各方案比較時，選擇技術(shù)上滿足要求，投資和年運行費用都低的方案。如不能有這樣的結(jié)果，需對各方案進行綜合比較。</p><p>　　比較方法：靜態(tài)比較、動態(tài)比較</p><p>　　補償年限的靜態(tài)比較：</p><p>　　若甲方案綜合投資多于

29、乙方案，但年運行費少于乙方案，則</p><p><b>　　抵償年限</b></p><p>　　T<5（5年就收回） 選甲方案</p><p>　　T>8 選乙方案</p><p>　　對于方案一、方案二進行補償年限的靜態(tài)比較</p>

30、<p><b>　　補償年限</b></p><p>　　因為甲方案可靠性更高，且運行費用較低，補償年限在8年以內(nèi)，所以綜合考慮，選擇甲方案作為水電站的主變方案。</p><p><b>　　七、短路計算</b></p><p>　　7.1計算各設(shè)備參數(shù)，繪制系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)</p><p>

31、;<b>　　7.2網(wǎng)絡(luò)化簡</b></p><p>　　求出各電源對短路點的轉(zhuǎn)移阻抗。</p><p><b>　　短路點1：</b></p><p><b>　　短路點2：</b></p><p><b>　　短路點3：</b></p>

32、<p>　　7.3計算各短路點的電流周期分量</p><p>　　7.3.1短路點1（220KV）</p><p><b>　　等效轉(zhuǎn)移阻抗：</b></p><p><b>　　計算電抗：</b></p><p>　　查水輪機、汽輪機運算曲線，可以得到t=0s,0.1s,2s,4s時的短

33、路電流周期分量標幺值</p><p>　　對于無窮大系統(tǒng)短路電流周期分量不隨時間變化 </p><p><b>　　電流周期分量標幺值</b></p><p><b>　　電流周期分量有名值</b></p><p><b>　　沖擊電流： </b></p><

34、;p><b>　　最大有效值電流： </b></p><p>　　7.3.2短路點2（110KV）</p><p><b>　　等效轉(zhuǎn)移阻抗：</b></p><p><b>　　計算電抗：</b></p><p>　　查水輪機、汽輪機運算曲線，可以得到t=0s,0.1s

35、,2s,4s時的短路電流周期分量標幺值</p><p>　　對于無窮大系統(tǒng)短路電流周期分量不隨時間變化 </p><p><b>　　電流周期分量標幺值</b></p><p><b>　　電流周期分量有名值</b></p><p><b>　　沖擊電流： </b></p

36、><p><b>　　最大有效值電流： </b></p><p>　　7.3.3短路點3（13.8KV）</p><p><b>　　等效轉(zhuǎn)移阻抗：</b></p><p><b>　　計算電抗：</b></p><p>　　查水輪機、汽輪機運算曲線，可以得

37、到t=0s,0.1s,2s,4s時的短路電流周期分量標幺值</p><p>　　對于無窮大系統(tǒng)短路電流周期分量不隨時間變化 </p><p><b>　　電流周期分量標幺值</b></p><p><b>　　電流周期分量有名值</b></p><p><b>　　沖擊電流： </b

38、></p><p><b>　　最大有效值電流： </b></p><p><b>　　電流太大，取</b></p><p><b>　　電流周期分量有名值</b></p><p><b>　　沖擊電流： </b></p><p&

39、gt;<b>　　最大有效值電流： </b></p><p>　　八、高壓電氣設(shè)備選擇</p><p>　　8.1斷路器與隔離開關(guān)的選擇</p><p>　　8.1.1 220KV高壓側(cè)</p><p>　　線路為變壓器回路，因此所選斷路器應(yīng)滿足：</p><p>　　據(jù)此，試選擇斷路器型號為LW

40、 220型，選擇隔離開關(guān)型號為GW7220D型。校驗結(jié)果如下：</p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗:</b></p><p>　　斷路器LW 220：</p><p>　　隔離開關(guān)GW7220D： </p><p><b>　　符合要求。</b></p><p>　　8.

41、1.2 110KV中壓側(cè)</p><p>　　線路為變壓器回路，因此所選斷路器應(yīng)滿足：</p><p>　　據(jù)此，試選擇斷路器型號為SW4110型，選擇隔離開關(guān)型號為GW7110D型。校驗結(jié)果如下：</p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗:</b></p><p>　　斷路器LW 220：</p><

42、p>　　隔離開關(guān)GW7220D：</p><p><b>　　符合要求。</b></p><p>　　8.1.3 13.8KV發(fā)電機出口處</p><p>　　線路為發(fā)電機和變壓器回路，因此所選斷路器應(yīng)滿足：</p><p>　　據(jù)此，試選擇斷路器型號為SN520G型，選擇隔離開關(guān)型號為GN1020T型。校驗結(jié)果如

43、下:</p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗:</b></p><p>　　斷路器LW 220：</p><p>　　隔離開關(guān)GW7220D：</p><p><b>　　符合要求。</b></p><p>　　8.2電壓互感器的選擇</p><p>

44、　　220kV電壓互感器選用三只，接線方式為型，高壓側(cè)的電壓互感器用于測量，因此測量準確級選用1級。</p><p>　　110kV電壓互感器選用三只，接線方式為型，中壓側(cè)的電壓互感器用于測量，因此準確級選用1級。</p><p>　　13.8kV電壓互感器選用三只，構(gòu)成一組，接線方式為型。發(fā)電機出口處的電壓互感器裝于發(fā)電機出口，供勵磁調(diào)節(jié)裝置用，因此準確級選用0.5級；另外一組為三繞組構(gòu)

45、成的接線，供測量、同期、繼電保護用，因此準確級選用1級。</p><p>　　8.3電流互感器的選擇</p><p>　　8.3.1 220kV電流互感器的選擇</p><p>　　以主變壓器高壓側(cè)的電流互感器為例，回路工作電流為，試選用LCWD3 220型的電流互感器，電流變比為600/1。</p><p><b>　　查表可知：

46、， </b></p><p><b>　　動穩(wěn)定校驗：</b></p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗：</b></p><p>　　經(jīng)校驗，可以選用電流互感器LCWD3 220型。</p><p>　　8.3.2 110kV電流互感器的選擇</p><p>　　

47、以主變壓器中壓側(cè)的電流互感器為例，回路工作電流為，試選用LCWD-110型的電流互感器，電流變比為300/5。</p><p><b>　　查表可知：， </b></p><p><b>　　動穩(wěn)定校驗：</b></p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗：</b></p><p>

48、;　　經(jīng)校驗，可以選用電流互感器LCWD-110型。</p><p>　　8.3.3 13.8kV電流互感器的選擇</p><p>　　以發(fā)電機出口側(cè)電流互感器為例，回路工作電流為，試選用LMC-15型的電流互感器，電流變比為5000/5。</p><p><b>　　查表可知：， </b></p><p><b&