發(fā)電機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、 發(fā)電廠電氣部分題目： 電氣設(shè)備的選擇 姓名: 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： 指導(dǎo)教師：嚴(yán)晉菁目錄緒論.1設(shè)計(jì)任務(wù)書.2一.原始資料及其分析.3二.發(fā)電機(jī)側(cè)主接線方案設(shè)計(jì).4三.升高壓側(cè)主接線方案設(shè)計(jì).6四.變壓器容量的確定.9五.電氣設(shè)備的選擇 5.1高壓斷路器的選擇.10 5.2隔離開關(guān)的選擇.12 5.3電流互感器的選擇.13 5.4電壓互感器的選擇.14六.總結(jié).14 緒論 本文首先根據(jù)任務(wù)書上所給系統(tǒng)與線路及所有負(fù)荷的參數(shù)，分析負(fù)荷發(fā)展趨勢(shì)。從負(fù)荷增長(zhǎng)方面闡明了建站的必要性，然后通過對(duì)擬建變電站的概括以及出線方向來考慮，并通過對(duì)負(fù)荷資料的分析，安全，經(jīng)濟(jì)及可靠性方面考慮，確定了35kV，10kV以

2、及站用電的主接線，然后又通過負(fù)荷計(jì)算及供電范圍確定了主變壓器臺(tái)數(shù)，容量及型號(hào)，同時(shí)也確定了站用變壓器的容量及型號(hào)，最后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算的計(jì)算結(jié)果，對(duì)高壓熔斷器，隔離開關(guān)，母線，絕緣子和穿墻套管，電壓互感器，電流互感器進(jìn)行了選型，從而完成了35kV電氣一次部分的設(shè)計(jì) 1. 發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)任務(wù)書姓名 劉生斌專業(yè)班級(jí)12級(jí)電氣（1）班指導(dǎo)老師嚴(yán)晉菁單位青海大學(xué)設(shè)計(jì)題目 發(fā)電廠主系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容： 本次課程設(shè)計(jì)將電力系統(tǒng)主系統(tǒng)部分初步設(shè)計(jì)與所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)緊密結(jié)合起來，使所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化。培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新精神。按照現(xiàn)行的水利電力工程設(shè)計(jì)

3、規(guī)范、規(guī)程，并結(jié)合工程實(shí)際具體情況完成規(guī)程規(guī)范所要求的電氣主系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)的內(nèi)容及深度。設(shè)計(jì)內(nèi)容1 對(duì)提供原始資料進(jìn)行分析，查找有關(guān)規(guī)程規(guī)范及參考資料。2 對(duì)發(fā)電機(jī)側(cè)升高點(diǎn)壓側(cè)接線方案分別比較。3 確定主變壓器臺(tái)數(shù)、形式、及設(shè)計(jì)容量。4 確定最優(yōu)的電氣主接線方案。5 主要電氣設(shè)備的選擇。6 匯總設(shè)計(jì)成果，完成設(shè)計(jì)論文。 2. 一.原始資料及其分析1.原始資料：新建水電站，設(shè)計(jì)總?cè)萘?10MW，發(fā)電機(jī)型號(hào)：TS425/94-28裝機(jī)四臺(tái)，額定容量10MW，電壓10.5KV，=0.85送到相距50KM的35KV變電所，4回輸電線路，無近區(qū)負(fù)荷，設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)5100h/n.2.對(duì)原始資料分析（1）

4、工程情況：該電廠為一小型電站。目前，按發(fā)電廠的容量劃分：總?cè)萘吭?000MW及以上，單機(jī)容量在200MW及以上的發(fā)電廠稱為大型水電廠；總?cè)萘吭?001000MW，單機(jī)容量在50200MW的發(fā)電廠稱為中型水電廠；總?cè)萘吭?00MW及以下，單機(jī)容量在50MW及以下的發(fā)電廠稱為小型水電廠。設(shè)計(jì)電廠為4×10MW小型電場(chǎng)。又因電廠設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)為5100h/n，在5000范圍之上，所以該電廠主要承擔(dān)基荷。（2）負(fù)荷情況：發(fā)電機(jī)出口側(cè)電壓為10.5KV，無近區(qū)負(fù)荷，經(jīng)升壓變壓器后以35KV電壓等級(jí)4回路出線送至50km處。（3）其他條件： 環(huán)境條件和設(shè)備供貨情況等沒有具體要求，可按照常規(guī)條件

5、設(shè)計(jì)。 3.3.水電廠電氣主接線的特點(diǎn) 一般距負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，基本無發(fā)電機(jī)電壓負(fù)荷，全部電能用升高壓送入系統(tǒng)；水電廠得裝機(jī)臺(tái)數(shù)和容量，是根據(jù)水能利用條件一次確定的，不必考慮發(fā)展與擴(kuò)建；水電廠附近地形復(fù)雜，電氣主接線應(yīng)盡可能，使配電裝置緊湊二.發(fā)電機(jī)側(cè)主接線方案設(shè)計(jì) 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： 方案一：?jiǎn)文妇€接線：?jiǎn)文妇€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

6、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12MW左右，每段母線上出線不多于5回。 方案二：?jiǎn)文妇€分段接線：?jiǎn)文妇€分段接線比單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。單母線分段接線比單母線接線增加了一臺(tái)斷路器，投資有所增加，單母線分段具有單母線的各種優(yōu)點(diǎn)，有較高的可靠性和靈活性。 方案三：擴(kuò)大單元接線：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)大單元線。 4. 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)30MW，Un=10.5K

7、V且發(fā)電機(jī)側(cè)無近區(qū)負(fù)荷。 發(fā)電機(jī)側(cè)接線方案比較 1.發(fā)電機(jī)側(cè)各種主接線的適用范圍及其優(yōu)缺點(diǎn)如下圖推薦備用一備用二優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰，投資小，占地少，操作方便，經(jīng)濟(jì)性好， 由于不設(shè)發(fā)電機(jī)電壓母線，減少了發(fā)電機(jī)電壓側(cè)發(fā)生短路故障的幾率。優(yōu)點(diǎn)：1.用斷路器把母線分段后， 重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電。2.當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，投資少，見效快，運(yùn)行費(fèi)用低，較適用于小容量和用戶對(duì)可靠性要求不高的場(chǎng)所。缺點(diǎn)：運(yùn)行靈活性較差缺點(diǎn)：1.當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，

8、該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。2. 當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。3. 擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。缺點(diǎn)：當(dāng)母線發(fā)生故障或需清掃、檢修時(shí)，需要全部停電；檢修連接在母線上的任何一組隔離開關(guān)時(shí)，也要全部停電；檢修任何一臺(tái)斷路器時(shí)，還必須全部停電。 5.2.就可靠性而言，方案二與方案三的可靠性均優(yōu)于方案一；3.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，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；4.就經(jīng)濟(jì)性而言，方案三用的斷路器較少，節(jié)省投資。  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。3. 升高壓側(cè)

9、主接線方案設(shè)計(jì)一般來說，升高壓側(cè)接線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。方案一：?jiǎn)文妇€接線形式 單母線接線的特點(diǎn)是整個(gè)配電裝置只有一組母線，每個(gè)電源線和引出線都經(jīng)過開關(guān)電器接到同一組母線上。供電電源是變壓器或高壓進(jìn)線回路，母線即可以保證電源并列工作，又能使任一條出線路都可以從電源1或2獲得電能。 方案二：雙母線接線形式 雙母線接線，它有兩組母線，一組為工作母線，一組為備用母線。兩組母線之間通過母

10、線聯(lián)絡(luò)斷路器（簡(jiǎn)稱母聯(lián)斷路器）連接。方案三：?jiǎn)文妇€帶旁路母線 6. 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7.斷該回路供電，增設(shè)旁路母線。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。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。升高壓側(cè)接線方案比較 一， 升高壓側(cè)各種接線的優(yōu)缺點(diǎn)及其適用范圍如圖所示； 推薦備用一備用二優(yōu)點(diǎn)：有了旁路母線，檢修與它相連的任意回路的斷路器時(shí)，該回路便可以不停電，從而提高了供電的可靠性，廣泛應(yīng)用于重要負(fù)荷系統(tǒng)中。優(yōu)點(diǎn)：（1）運(yùn)行方式靈活。（2）檢修母線時(shí)，電源和出線都可以繼

11、續(xù)工作，不會(huì)中斷對(duì)用戶的供電。（3）檢修任一回路母線隔離開關(guān)時(shí)，只需斷開該回路。（4）工作母線故障時(shí)，所有回路能迅速恢復(fù)工作。（5）檢修任一線路斷路器時(shí)，可用母聯(lián)斷路器代替其工作。（6）便于擴(kuò)建。雙母線接線可以任意向兩側(cè)延伸擴(kuò)建，不影響母線的電源和負(fù)荷分配，擴(kuò)建施工時(shí)不會(huì)引起原有回路停電。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，投資少，見效快，運(yùn)行費(fèi)用低，較適用于小容量和用戶對(duì)可靠性要求不高的場(chǎng)所。缺點(diǎn)：帶有專用旁路斷路器的接線，加裝了價(jià)高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資。缺點(diǎn)：（1）在倒母線的操作過程中，需使用隔離開關(guān)切換所有負(fù)荷電流回路，操作過程比較復(fù)雜，容易造成誤操作。（2）工作母線故障時(shí)，將造成短時(shí)（

12、切換母線時(shí)間）全部進(jìn)出線停電。（3）在任一線路斷路器檢修時(shí)，該回路仍需停電或短時(shí)停電（用母聯(lián)斷路器代替線路斷路器之前）。（4）使用的母線隔離開關(guān)數(shù)量較大，同時(shí)也增加了母線的長(zhǎng)度，使得配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資和占地面積增大。缺點(diǎn)：當(dāng)母線發(fā)生故障或需清掃、檢修時(shí)，需要全部停電；檢修連接在母線上的任何一組隔離開關(guān)時(shí)，也要全部停電；檢修任何一臺(tái)斷路器時(shí)，還必須全部停電。二， 就可靠性來說，單母線帶旁路母線可靠性最好，雙母線接線次之，單母線接線可靠不高。 三， 就靈活性來說，單母線帶旁路母線與單母線接線最好，雙母線接線復(fù)雜 四， 就經(jīng)濟(jì)性而言，雙母線接線投資最大，單母線接線投 資最省，單母線帶旁路母線接線

13、介于兩者中間。 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)選用單母線帶旁路母線比較合 由上可確定最優(yōu)主接線圖如下 8.四.主變壓器的選擇由上述主接線的選擇確定變壓器臺(tái)數(shù)為兩臺(tái)。主變壓器容量的確定原則1、接于發(fā)電機(jī)電壓母線上的主變壓器容量的選擇（1）發(fā)電機(jī)出力最大，發(fā)電機(jī)電壓母線上負(fù)荷最小時(shí)，扣除廠用電負(fù)荷后主變壓器能將發(fā)電機(jī)電壓母線上的剩余有功和無功容量送入系統(tǒng)。 （2）當(dāng)接在發(fā)電機(jī)電壓母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)組停用時(shí)，或因供熱負(fù)荷變動(dòng)而需要限制本廠出力時(shí)，或因電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求而需要限制本廠出力時(shí)，主變壓器應(yīng)能從系統(tǒng)中到送功率，以保證發(fā)電機(jī)

14、組電壓母線上最大負(fù)荷的需求。 9. （3）根據(jù)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求而限制本廠輸出功率時(shí)，能供給發(fā)電機(jī)電壓的最大負(fù)荷。（4）若發(fā)電機(jī)電壓母線上接有兩臺(tái)或兩臺(tái)以上主變時(shí)，當(dāng)其中容量最大的一臺(tái)因故退出運(yùn)行時(shí)，其他變壓器在允許正常過負(fù)荷范圍內(nèi)，應(yīng)能輸送母線剩余功率的70%以上。2、單元接線的主變壓器容量的確定 單元接線時(shí)變壓器容量應(yīng)與發(fā)電機(jī)容量配套，按發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有10%的裕度來確定。 對(duì)擴(kuò)大單元接線的變壓器容量應(yīng)按單元接線原則計(jì)算出的兩臺(tái)機(jī)容量之和選擇，應(yīng)盡可能采用分裂繞組變壓器。有原始資料得：廠用電率1。額定容量2*10MW 則變壓器容量：

15、Sn=1.1Pn(1-Kp)÷cos=1.1*20*（1-1）÷0.85=25.6MW變壓器形式的確定：由資料知該電廠有兩種電壓等級(jí)所以采用雙繞組變壓器.5. 主要電氣設(shè)備的選擇當(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。 5.1高壓斷路器的選擇 選擇斷路器時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求： 1、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， 10.即使通過短路電流，也應(yīng)該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性。 2、在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣性。 3、應(yīng)有

16、足夠的短路能力和盡可能短的分?jǐn)鄷r(shí)間。 4、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。 （一）10.5KV側(cè)斷路器的選擇 10MW發(fā)電機(jī)最大持續(xù)工作電流為IN=1.05=679.236AUN>USN=10.5KV由此查附錄表5，可選用SN10-10II/1000（二）35KV側(cè)斷路器的選擇UN>USN=35KV IN=20*1.05÷35=388.135A由此查找附錄表6，可選用SW2-35/600高壓斷路器選擇結(jié)果如下圖所示：斷路器型號(hào)額定電壓（KV）額定電流（A）額定開斷電流（KA）QF1QF4SN10

17、-10II/1000101000 31.5QF5QF12SW2-35/600356006.6 11.5.2隔離開關(guān)的選擇隔離開關(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。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。 （一）10.

18、5kv側(cè)隔離開關(guān)的選擇IN=1.05=679.236AUN>USN=10.5KV所以根據(jù)以上數(shù)據(jù)，結(jié)合附表7，可選用GN6-10/1000-80（二）35KV側(cè)隔離開關(guān)的選擇UN>USN=35KVIN=20*1.05÷35=388.135A所以根據(jù)以上數(shù)據(jù)，結(jié)合附表7，可選用GN2-35T/400-52隔離開關(guān)的選擇結(jié)果如下 12.隔離開關(guān)型號(hào)額定電壓（KV）額定電流（A）熱穩(wěn)定電流（KA）QS1QS4GN6-10/1000-80101000 31.5QS5QS23GN2-35T/400-5235400145.3電流互感器的選擇電流互感器的選擇要點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)： 

19、;1、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。 2、一次回路額定電流和電壓的選擇。一次回路額定電壓Un和電流In應(yīng)滿足UnUns InImax3、電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)不得低于所供測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確級(jí)。10.5KV側(cè)電流互感器的選擇  額定電壓的選擇：UnUns =10.5KV 額定電流的選擇：InImax=679.236A所以根據(jù)以上數(shù)據(jù)，結(jié)合附表8，可選用LA-10 35KV側(cè)電流互感器的選擇 額定電壓的選擇：UnUns =35KV 額定電流的選擇：InImax=388.135A 13.所以根據(jù)以上數(shù)據(jù)，結(jié)合附表8，可選用LCW-355.4電壓互感器的選擇 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