215MW水電廠電氣設(shè)計

..Word資料Word資料.Word資料課程設(shè)計課程名稱：發(fā)電廠電氣部分設(shè)計題目：2×15MW水電廠電氣設(shè)計課程設(shè)計評定意見設(shè)計題目2×15MW水電廠電氣設(shè)計院（部）電力學(xué)院專業(yè)班級:電氣工程及其自動化1303班評價項目評價項目每項滿分值評分值學(xué)生完成的工作量與內(nèi)容是否符合任務(wù)書的要求20學(xué)生的勤勉態(tài)度，答疑次數(shù)20設(shè)計說明書學(xué)生對理論知識的掌握程度50綜合應(yīng)用能力5創(chuàng)造性5評定成績：指導(dǎo)教師（簽名）：年月日

目錄一基礎(chǔ)資料 2 1.1課程設(shè)計目的 2 1.2水電廠電氣部分研究的背景 21.3發(fā)電廠電氣主接線的論證意義 2二電氣主接線設(shè)計 4 2.1原始資料 4 2.2對原始資料的分析 4 2.3主接線方案初步擬訂 5 2.4主接線的方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 52.5主接線方案初步確定 8三主接線方案確定 10 3.1主接線方案擬定 103.2主接線方案初步比較及確定 11附錄 12心得體會 13參考文獻(xiàn) 14..Word資料Word資料.Word資料摘要此次所設(shè)計的發(fā)電廠類型為水力發(fā)電廠，又稱水電站，它是整個電力系統(tǒng)電能的來源，其中電氣主接線又是發(fā)電廠的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動裝置的確定，是發(fā)電廠電氣部分投資大小的決定性因素。為滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，根據(jù)有關(guān)單位的決定設(shè)計1座單機(jī)容量為15MW，總裝機(jī)容量為30MW的水力發(fā)電廠，利用小時數(shù)4000小時/年，最大輸送容量60MW。根據(jù)任務(wù)書上所給原始資料參數(shù)，分析水電廠的設(shè)計方案，初步確定兩個方案，然后從供電的可靠性、靈活性，技術(shù)的先進(jìn)性，經(jīng)濟(jì)的合理性來對水電廠建設(shè)進(jìn)行分析。再通過對擬建水電廠的建設(shè)方案，并通過對負(fù)荷資料的分析，安全，經(jīng)濟(jì)及可靠性方面考慮，確定水電廠的最終方案主接線，從而完成了這座發(fā)電廠電器部分的設(shè)計。

一基礎(chǔ)資料1.1課程設(shè)計目的本課程設(shè)計是在我們進(jìn)行了《電路》、《電力系統(tǒng)分析》這兩門專業(yè)基礎(chǔ)課以及《發(fā)電廠變電所電氣部分》這門專業(yè)課的理論學(xué)習(xí)和電廠參觀認(rèn)識學(xué)習(xí)之后進(jìn)行的。通過課程設(shè)計，培養(yǎng)了我們綜合運用所學(xué)知識解決問題的本領(lǐng)，鞏固和加深對所學(xué)知識的理解；并對本門課程有一個系統(tǒng)性的掌握，聯(lián)系實際現(xiàn)場，具有一定分析問題和解決問題的能力。1.2水電廠電氣部分研究的背景地方中小型水電站的電氣主接線選擇，以及一次設(shè)備和二次設(shè)備的選擇等等，應(yīng)本著具體問題具體分析的原則，根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用、負(fù)荷性質(zhì)、出線回路數(shù)、設(shè)備特點、周圍環(huán)境及變電站規(guī)劃容量等條件和具體情況，在滿足供電可靠性、功能性、具有一定靈活性、還擁有一定發(fā)展裕度的前提下，盡量選擇經(jīng)濟(jì)、簡便實用的電氣主接線以及一次設(shè)備和二次設(shè)備。如終端變電站，我們可根據(jù)其進(jìn)線回路數(shù)較少的特點，選擇線路變壓器組接線，或者是橋型接線；中間變電站，我們可根據(jù)其交換系統(tǒng)功率和降壓分配功率的雙重功能的特點，選擇單母線接線、單母線分段、單母線帶旁路接線等形式?？傊?，電力網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和多樣性決定了我們不能教條地選擇電站的電氣主接線、一次設(shè)備、二次設(shè)備等等，要具體問題具體分析，選擇具有自己特色的電氣主接線和設(shè)備。1.3發(fā)電廠電氣主接線的論證意義電氣一次設(shè)備及二次設(shè)備的選擇，廠房、配電裝置布置，自動裝置選擇和控制方式對電廠設(shè)計的安全性及經(jīng)濟(jì)性起著重要作用。同時對電力系統(tǒng)運行的可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性起決定性作用。1.電氣主接線圖是電廠設(shè)計的重要部分。同時也是運行人員進(jìn)行各種操作和事故處理的重要依據(jù)，了解電路中各種電氣設(shè)備的用途，性能及維護(hù)，檢查項目和運行操作的步驟等都離不開對電氣主接線的掌握。2.電氣主接線表明了發(fā)電機(jī)，變壓器，斷路器和線路等電氣設(shè)備的數(shù)量，規(guī)格，連接方式及可能的運行方式。電氣主接線直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的布置。繼電保護(hù)和自動裝置的確定。是發(fā)電廠電氣部分投資大小的決定性因素。3.由于電能生產(chǎn)的特點是：發(fā)電，變電，輸電和用電是在同一時刻完成的，所以主接線的好壞，直接關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全，穩(wěn)定，靈活和經(jīng)濟(jì)運行，也直接影響到生產(chǎn)和生活。電氣主接線的擬訂是一個綜合性問題，必須在滿足國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策的前提下，力求使其技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。

二電氣主接線設(shè)計電氣主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其直接影響發(fā)電廠或變電站運行的可靠性、靈活性并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動裝置和控制方式的擬訂有決定性的關(guān)系。對電氣主接線的基本要求包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三個方面，本次設(shè)計根據(jù)《水電站機(jī)電設(shè)計手冊》、《電力工程設(shè)計手冊》以及相關(guān)參考書目的規(guī)定，結(jié)合設(shè)計任務(wù)的要求擬訂2-3個可行的主接線方案，進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較，得出最佳接線方案。2.1原始資料待設(shè)計發(fā)電廠類型：水力發(fā)電廠；發(fā)電廠一次設(shè)計并建成，計劃安裝2×15MW的水力發(fā)電機(jī)組，利用小時數(shù)4000小時/年；待設(shè)計發(fā)電廠接入系統(tǒng)電壓等級為110kV，發(fā)電廠距110kV系統(tǒng)45km，出線回路數(shù)為4回；電力系統(tǒng)的總裝機(jī)容量為600MVA、歸算后的電抗標(biāo)幺值為0.3，基準(zhǔn)容量Sj=100MVA；發(fā)電廠低壓負(fù)荷：廠用負(fù)荷（廠用電率）1.1%；高壓負(fù)荷：110kV電壓級，出線4回，為I級負(fù)荷，最大輸送容量60MW，cosφ=0.8；環(huán)境條件：海拔<1000m；本地區(qū)污穢等級2級；地震裂度<7級；最高氣溫36°C；最低溫度21°C；年平均溫度18°C；最熱月平均地下溫度20°C；年平均雷電日T=56。2.2對原始資料的分析本設(shè)計水電站為中、小型水力發(fā)電廠，其容量為2×15MW，年利用小時數(shù)為TMAX=4000小時。當(dāng)電站建成投產(chǎn)后，其裝機(jī)容量將占系統(tǒng)總?cè)萘康?.8%；說明該廠在未來電力系統(tǒng)中的作用和地位并非十分重要，從而該廠主接線設(shè)計的側(cè)重點應(yīng)該在經(jīng)濟(jì)性和靈活性。本次設(shè)計的重點是：水電廠高低兩級電壓電氣主接線的擬訂和水電廠機(jī)端110KV高壓配電裝置、總裝機(jī)容量為600MVA、歸算后的電抗標(biāo)幺值為0.3，基準(zhǔn)容量Sj=100MVA。難點是：對電廠整個電氣主接線的最終方案的確定。2.3主接線方案初步擬訂在對設(shè)計原始資料分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合對電力系統(tǒng)電氣主接線的可靠性、經(jīng)濟(jì)性及靈活性等基本要求綜合考慮，在滿足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)政策的前提下，本次設(shè)計力爭使其成為技術(shù)先進(jìn)，發(fā)電可靠、經(jīng)濟(jì)合理的主接線方案?？煽堪l(fā)電是本設(shè)計水電廠應(yīng)該考慮的首要問題，兼顧到經(jīng)濟(jì)性和靈活性等問題，設(shè)計主接線應(yīng)保證其豐期滿發(fā)，不積壓發(fā)電能力。主接線方案從以下幾個方面考慮：線路、斷路器、主變或母線故障或檢修時，對機(jī)組的影響，對發(fā)電機(jī)出力的影響。本水電廠有無全廠停電的可能性。主接線是否具有足夠的靈活性，能適應(yīng)各種運行方式的變化，且在檢修事故狀態(tài)下操作方便，調(diào)度靈活，檢修安全等。在滿足技術(shù)要求的前提下，盡可能考慮投資省、占地面積小，電能損失小和年運行費用少。是否適宜于實現(xiàn)自動化和實現(xiàn)無人值守。通過對原始資料的分析，現(xiàn)將各電壓等級可能的較佳方案列出，進(jìn)而優(yōu)化組合，形成最佳可比方案。2.4主接線的方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較根據(jù)電站的裝機(jī)臺數(shù)和出線回路數(shù)及上述資料分析，擬定四個電氣主接線方案進(jìn)行比較：（一）、方案一：擴(kuò)大單元接線發(fā)電機(jī)、變壓器采用擴(kuò)大單元接線，110kV側(cè)采用單母線接線，其優(yōu)缺點如下：1、優(yōu)點：接線簡單清晰，運行方便，只有一臺主變壓器；升壓站占地面積相對較小，布置方便；110kV設(shè)備相對少、投資較少，維護(hù)費用低；繼電保護(hù)比較簡單，維護(hù)工作量小。2、缺點：主變壓器或斷路器檢修或故障時，必須全廠停機(jī)，使本站的電能無法送出。運行靈活性、供電可靠性較方案Ⅱ略差。T ~ ~T③只能獲得一個廠用電電源點，需引接 G1 G2發(fā)電機(jī)擴(kuò)大單元接線 外來電源作為廠用備用電源。3、一般適用范圍：適應(yīng)范圍較廣，能較好的適應(yīng)水電站布置的特點，只要電力系統(tǒng)運行和水庫調(diào)節(jié)性能允許，一般都可使用；當(dāng)水電站只有一個擴(kuò)大單元時，除滿足系統(tǒng)允許條件外，應(yīng)注意避免在主變壓器回路故障或檢修時造成大量棄水、損失電能和影響下游供水，同時還應(yīng)考慮有可靠的外來廠用電源。（二）、方案二：單元接線T1T2 ~ ~ G1 G2 發(fā)電機(jī)單元接線發(fā)電機(jī)、變壓器采用發(fā)—變組單元接線，110kV側(cè)母線采用單母線接線；其優(yōu)缺點如下：1、優(yōu)點：①接線簡單清晰、供電可靠性高、靈活，故障影響范圍最?。虎谝慌_主變故障或檢修只影響一臺發(fā)電機(jī)運行，仍有部分電能送出；③廠用電源分別從主變低壓側(cè)取得，提高了廠用電的可靠性。且發(fā)電機(jī)電壓設(shè)備最少，布置最簡單方便，維護(hù)工作量也最小；繼電保護(hù)簡單。2、缺點：需設(shè)兩臺主變，占地面積較大，投資和年運行維護(hù)費相對較高；110kV設(shè)備布置較方案Ⅰ復(fù)雜；主變壓器故障時影響機(jī)組送電。3、一般適用范圍：單機(jī)容量一般在100MW及以上機(jī)組，且臺數(shù)在6臺及以下者；單機(jī)容量在45MW～80MW之間，經(jīng)濟(jì)比較采用其它接線方式不合適時。（三）、方案三：單母線接線T ~ ~T G1 G2 發(fā)電機(jī)電壓側(cè)單母線接線（1）優(yōu)點：設(shè)備少，接線清晰，經(jīng)濟(jì)性好，操作簡單方便，不易誤操作，便于采用成套配電裝置，并且母線便于向兩端延伸，方便擴(kuò)建。（2）缺點：可靠性偏差，母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時，所有回路都要停止工作，也就是要造成全廠長期停電。調(diào)度是很不方便，電源只能并列運行，不能分裂運行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時，有較大的短路電流。（3）一般適用范圍：一般只用在出現(xiàn)回路少，并且沒有重要負(fù)荷的發(fā)電廠。（四）、方案四：單母線分段接線T21QST21QS1QF2QST1 G1 G2單母線用斷路器分段優(yōu)點：將母線分成幾段，電源分別接到分段的母線上，出現(xiàn)也分別接到適當(dāng)?shù)哪妇€上，提高了供電可靠性和靈活性。缺點：當(dāng)Ⅰ段母線及與之相聯(lián)的母線隔離開關(guān)檢修或發(fā)生故障時，斷開分段斷路器1QF，電站有半數(shù)電源及引出線停電。一般適用范圍：這種接線在機(jī)組臺數(shù)為4臺及以上且重要性較高的電站中得到采用。2.5主接線方案初步確定由以上四種接線方案的優(yōu)缺點分析和接線示意圖，本著可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的原則，結(jié)合電廠實際綜合分析，可以得出：單母線和擴(kuò)大單元接線相比較，其可靠性和靈活性都很相近，廠用電都是在發(fā)電機(jī)10.5KV側(cè)取得，然而本電站只有兩臺發(fā)電機(jī)，比較特殊，所以單母線和擴(kuò)大單元接線形式相近。從接線圖中可以明顯地看出單母線接線低壓側(cè)多用三個（三相）斷路器和三個（三相）隔離開關(guān)，增加了一次投資，同時也增加了其繼電保護(hù)的復(fù)雜程度。所以可以明顯淘汰單母線分段接線和單母線接線方案。從而保留擴(kuò)大單元接線（方案1）和單元接線方案（方案2）。

三主接線方案確定3.1主接線方案擬定方案一：擴(kuò)大單元接線G2G2G1發(fā)電機(jī)擴(kuò)大單元接線方案~T~方案二：單元接線G1~G1~T1G2~T23.2主接線方案初步比較及確定方案的技術(shù)特性分析，一般從以下幾個方面進(jìn)行分析：供電的可靠性；運行上的安全和靈活性；3、接線和繼電保護(hù)的簡化；4、維護(hù)與檢修的方便等。需要說明的是：在比較接線方案時，應(yīng)估計到接線中發(fā)電機(jī)、變壓器、線路、母線等的繼電保護(hù)能否實現(xiàn)及其復(fù)雜程度。然而經(jīng)驗表明，對任何接線方案都能實現(xiàn)可靠的繼電保護(hù)，由于一次設(shè)備投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二次設(shè)備的投資，所以即使某個別元件保護(hù)復(fù)雜化，也不能作為不采用較經(jīng)濟(jì)接線方案的理由。從供電的可靠性看：對于方案2，廠用電從兩臺發(fā)電機(jī)上取得，即使檢修其中一臺變壓器和兩機(jī)組停機(jī)電廠也不會停電，然而兩臺變壓器同時故障的可能性非常小。相比方案1，若檢修變壓器電廠就會停電，否則要另外接入廠用電源，這樣投資就增加了。這樣，方案2的可靠性相對高些。從運行安全和靈活性看：方案2的變壓器的短路容量比方案1小，對變壓器和發(fā)電機(jī)的絕緣水平要求相對較低，安全性相對較高，其靈活性也比較好。從接線和繼電保護(hù)看：方案1的接線和繼電保護(hù)都相對方案2較復(fù)雜。從維護(hù)與檢修看：方案1的維護(hù)相比方案2較復(fù)雜，方案1的檢修相比方案2較方便。主接線方案最終確定：通過對兩種方案的比較，考慮到對電力系統(tǒng)電氣主接線的可靠性、經(jīng)濟(jì)性及靈活性等基本要求綜合考慮，最終決定采用方案二單元接線。(見附錄)附錄2×15MW水電廠電氣主接線圖G1G1~T1G2~T2發(fā)電機(jī)單元接線方案心得體會在兩周的課設(shè)的時間里，我強(qiáng)烈感覺到自己在很多方面的不足，對別人的依賴性比較強(qiáng)。我想我會在以后的學(xué)習(xí)中不斷去發(fā)現(xiàn)自己在很多方面的不足，并一一改正，希望在以后的工作中不要犯同樣的錯誤。在這次課程設(shè)計中，我們盡量按照老師的要求做，但在具體的操作過程中，還是出現(xiàn)了很多的問題。搞完這個課程設(shè)計讓我感覺發(fā)電廠變電所電氣部分是一門很有用的課程。因為我學(xué)到的知識比較少，在很多時候我很多東西都不了解，并且走了很多的彎路。而且我感覺自己的知識不夠連貫，好些時候都出現(xiàn)了卡殼的情況。這次課程設(shè)計后，我一定要重新對發(fā)電廠變電所電氣部分這門課程做進(jìn)一步的了解。對在此過程中遺留下的問題做好好