水力發(fā)電廠電氣一次部分設(shè)計羅開元.doc
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發(fā)電廠電氣部分電氣設(shè)計報告 題目：水力發(fā)電廠電氣一次部分設(shè)計 班級： K0312417 姓名： 羅開元 學(xué)號： K031241723 老師： 高仕紅 2015年 07 月 06 日 信息工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書 學(xué) 號 K031241711 學(xué)生姓名 崔明 專業(yè)（班級） 電氣工程及其自動化 學(xué) 號 K031241723 學(xué)生姓名 羅開元 專業(yè)（班級） 電氣工程及其自動化 設(shè) 計 技 術(shù) 參 數(shù) 1、電氣主接線方案的擬定與方案確定； 2、主要設(shè)備的選擇：主變壓器的選擇，變壓器的選型，變壓器容量的確定與計算，廠用電接線的設(shè)計； 3、短路點短路電流的計算所需的部分參數(shù)都已經(jīng)標(biāo)注在電路圖中，本組成員計算所需的線路長度數(shù)據(jù)為（40 140 80 70 30）（單位：KM）； 發(fā)電機(jī)：電壓標(biāo)幺值E=1.0,近似計算短路電流。 4、 高壓電氣設(shè)備選擇，斷路器的選擇，隔離開關(guān)的選擇，電壓互感器的選擇，電流互感器的選擇，母線選擇； 5、 屋內(nèi)屋外配電裝置的選擇。 工 作 量 所有工作由2人集體完成。 摘要 本文為415MW水力發(fā)電廠電氣一次部分設(shè)計。通過對原始資料的詳細(xì)分析，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，進(jìn)行了電氣主接線方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，廠用電設(shè)計，短路電流計算和電氣設(shè)備的選擇和校驗，配電裝置設(shè)計。編制了設(shè)計說明書，繪制了主接線圖，廠用電接線圖。 關(guān)鍵字：主接線、短路計算、設(shè)備選擇、配電裝置、設(shè)計說明書、主接線圖、廠用電 Abstract This article is 4 x 15 mw hydropower plant electrical part design at a time. Through detailed analysis of original data, according to the requirements of the design plan descriptions of the economic and technical comparison, the main electrical wiring scheme design of auxiliary power, short circuit current calculation and selection of electrical equipment and calibration, power distribution equipment design. Compiled the design specification, draw the main wiring diagram, auxiliary power wiring diagram. The keyword :The main connection, short circuit calculation, equipment selection, power distribution equipment, design specifications, main wiring diagram, auxiliary power 目錄 1綜合課程設(shè)計任務(wù)…………………………………………………………..….2 1.1題目………………………………………………………………….................2 1.2原始資料……………………………………………………………………….2 1.3設(shè)計任務(wù)……………………………………………………………………....2 1.4設(shè)計成果……………………………………………………………………....2 1.5備 注……………………………………………………………………….2 2、發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計……………………………………………………….3 2.1主接線的方案設(shè)計……………………………………………………………3 2.2主接線方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較…………………………………………………5 3、 短路電流計算………………………………………………………………..11 4、 導(dǎo)體，電器設(shè)備選擇及校驗………………………………………………..15 4.1導(dǎo)體設(shè)備選擇概述……………………………………………………………15 4.2導(dǎo)體的選擇與校驗……………………………………………………………15 4.3導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇成果表……………………………………………...17 5、 配電裝置設(shè)計………………………………………………………………..20 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………..21 附錄………………………………………………………………………………..22 1、綜合課程設(shè)計任務(wù) 1.1題目 水力發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)設(shè)計 1.2原始資料 （1）水電站位于某河流上游，附近有城鎮(zhèn)5座，各城鎮(zhèn)發(fā)展遠(yuǎn)景如下： 城鎮(zhèn)名稱 工業(yè)發(fā)展遠(yuǎn)景 負(fù)荷增長 A 農(nóng)業(yè)用電、地方小型工業(yè) 10MW B 有色金屬、煤、鋼鐵企業(yè) 120MW C 化工、紡織、水泥 55MW D 鋼鐵、機(jī)械制造、化肥、農(nóng)機(jī)廠 115MW E 食品工業(yè)、農(nóng)業(yè)用電、輕工業(yè) 29MW （2）最熱月地面下0.8m土壤平均溫度28.6℃，多年最低氣溫-4℃；室內(nèi)最熱月平均溫度34.1℃，戶外最低氣溫40.1℃；水電站裝機(jī)4x15MW，最大利用小時數(shù)5000小時，110kV出現(xiàn)3回，其中一回線供20MW的I類負(fù)荷，水電站附近負(fù)荷3MW（不包括自用電和樞紐用電），全系統(tǒng)最大負(fù)荷340MW，最小負(fù)荷225MW。 （3）系統(tǒng)連接圖如下： 1.3設(shè)計任務(wù) （1）電氣主接線設(shè)計；（2）廠用電設(shè)計；（3）短路電流計算和電氣設(shè)備選擇；（4）配電裝置設(shè)計 1.4設(shè)計成果 （1）設(shè)計說明書1份；（2）圖紙3張（電氣主接線圖、屋內(nèi)配電裝置圖、屋外配電裝置圖） 1.5備 注 布置設(shè)計任務(wù)時不同組的學(xué)生要有不同的線路參數(shù)（由學(xué)習(xí)委員分配，一般最多2人一個小組）；短路電流計算包括理論計算和計算機(jī)仿真計算結(jié)果，兩個要形成對比。 2、發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計 2.1主接線的方案設(shè)計 簡述：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)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。 （1）：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10.5KV電壓配電裝置、110KV高壓配電裝置、廠用電配電裝置等設(shè)備的選擇。難點是：對電廠整個電氣主接線的短路電流計算及各種電器的繼電保護(hù)配置。 （2）：發(fā)電機(jī)與主變壓器的接線形式的確定：本次設(shè)計發(fā)電機(jī)的形式根據(jù)水電廠實際情況采用合適型號，因其單機(jī)容量在15MW，無廠用電分支，其機(jī)端電壓等級采用10.5KV， 根據(jù)發(fā)電廠主變壓器確定原則：發(fā)電廠主變臺數(shù)定為2臺總?cè)萘繎?yīng)大于或等于電廠總裝機(jī)容量。采用10.5KV/110KV兩級電壓，三相兩繞組 （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。 可靠發(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)性和水電廠升壓站場地狹窄等問題，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： （1）、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。 （2）、本水電廠有無全廠停電的可能性。 （3）、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。 （4）、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。 （5）、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。 （1） 、10.5KV電壓級，本設(shè)計水電廠裝機(jī)共4臺，每臺單機(jī)容量為15MW。根據(jù)《電力工程設(shè)計手冊規(guī)定》，發(fā)電機(jī)電壓配電裝置宜采用單母分段或雙母分段接線，其原則是每段母線上發(fā)電機(jī)總?cè)萘炕蜇?fù)荷為24MW及以上時，一般采用雙母線分段接線，考慮到本設(shè)計水電廠是小型水電廠，成本不宜過高，在技術(shù)允許的情況下可以考慮單母線分段接線，以減少成本。 （2） 、110KV電壓級，由前水電廠出線回路數(shù)和導(dǎo)線選擇可知，本設(shè)計110KV 出線3回，考慮到選用主變數(shù)量為2臺，110KV饋線（進(jìn)出線）最終為5回，考慮選用110KV母線接線形式為雙母線分段接線。根據(jù)以上分析組合，本設(shè)計提出兩種可能接線方案： 方案一：10.5kv基端母線-單母接線，110kv母線-雙母分段。 方案二：10.5kv基端母線-雙母分段接線，110kv母線-雙母分段。 主接線方案分析比較 序號 可能的接線方案 優(yōu)點 缺點 1 方案一 ①、發(fā)電機(jī)側(cè)接線簡單，運行方便； ②、當(dāng)任一段母線及其所接隔離開關(guān)故障檢修時，另一段母線的機(jī)組可繼續(xù)向電網(wǎng)供電，可靠性靈活性； ③、易于實現(xiàn)自動化和無人值守。 ① 、發(fā)電機(jī)電壓配電裝置元件多，增加檢修工作量； ②、運行方式簡單。 2 方案二 ①、可靠性較高，無論檢修母線或設(shè)備故障，全廠停電的概率很小。 ②、運行方式靈活，調(diào)度靈活。 ③、易于實現(xiàn)自動化。 ① 、設(shè)備較多； ②、主控制室面積增大。 旁路母線 3MW 母線Ⅱ 110KV 母線Ⅰ G G G G 20MW 110KV 10.5kv基端單母線接線-110kv母線雙母線分段接線 從以上分析可以看出，初選兩種方案各有優(yōu)缺點，但均能滿足本設(shè)計水電廠作為地方性小型水電廠的生產(chǎn)運行要求。將通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較做進(jìn)一步選擇。 2.2主接線方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較 一、主接線方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較的方法 經(jīng)濟(jì)計算是從國民經(jīng)濟(jì)整體利益出發(fā)，計算電氣主接線各個比較方案的費用和效益，為選擇經(jīng)濟(jì)上的最優(yōu)方案提供依據(jù)。 本設(shè)計采用初步選擇設(shè)備及配電裝置型式進(jìn)行比較，計算主要設(shè)備及配電裝置的綜合投資和年運行費用，運用主接線經(jīng)濟(jì)比較的方法：靜態(tài)比較法進(jìn)行比較。 二、主接線方案的經(jīng)濟(jì)初步比較 1、主接線方案的投資初步比較 方案投資比較表 項目 方案一 方案二 10kv接線 15 19.4 110kv接線 75.7 75.7 主變 108 108 本體投資 198.7 203.1 綜合投資 377.53 385.89 由綜合投資比較可知：Z1>Z2 2、 年運行費用計算 主接線中電氣設(shè)備的運行費用主要包括主變壓器的電能損耗及設(shè)備的檢修、維護(hù)折舊等費用。計算公式是 (萬元) 其中為變壓器電能損失，為年運行費用的計算的主要內(nèi)容其計算公式為 ⑴、方案一年運行費用 ①主變電能損失 主變型號 SFP7-40000KVA 其技術(shù)參數(shù)如下表 型號 額定容量（KVA） 額定電壓（KV） 高壓 中壓 低壓 SFP7-40000/110 40000 11022.5％ 10.5 阻抗電壓（％） 連接組別 功率因數(shù) 空載電流（％） 損耗（kw） 空載 短路 10.5 YN,d11 Cosφ=0.8 0.8 46 174 取年運行費用中無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量k=0.02 則計算得 ②、年運行費用據(jù)公式(其中檢修維護(hù)費Z1=0.058綜合投資，折舊費Z2=0.022綜合投資)得： U1=72.53（萬元） U2=73.19（萬元） U1下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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