发电机课程设计

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1、 发电厂电气部分题目： 电气设备的选择 姓名: 学号： 班级： 指导教师：严晋菁目录绪论.1设计任务书.2一.原始资料及其分析.3二.发电机侧主接线方案设计.4三.升高压侧主接线方案设计.6四.变压器容量的确定.9五.电气设备的选择 5.1高压断路器的选择.10 5.2隔离开关的选择.12 5.3电流互感器的选择.13 5.4电压互感器的选择.14六.总结.14 绪论 本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了35kV，10kV以

2、及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了35kV电气一次部分的设计 1. 发电厂电气部分课程设计任务书姓名 刘生斌专业班级12级电气（1）班指导老师严晋菁单位青海大学设计题目 发电厂主系统设计设计要求课程设计主要内容： 本次课程设计将电力系统主系统部分初步设计与所学专业理论知识紧密结合起来，使所学知识系统化。培养学生运用所学知识解决实际问题的能力和创新精神。按照现行的水利电力工程设计

3、规范、规程，并结合工程实际具体情况完成规程规范所要求的电气主系统初步设计的内容及深度。设计内容1 对提供原始资料进行分析，查找有关规程规范及参考资料。2 对发电机侧升高点压侧接线方案分别比较。3 确定主变压器台数、形式、及设计容量。4 确定最优的电气主接线方案。5 主要电气设备的选择。6 汇总设计成果，完成设计论文。 2. 一.原始资料及其分析1.原始资料：新建水电站，设计总容量410MW，发电机型号：TS425/94-28装机四台，额定容量10MW，电压10.5KV，=0.85送到相距50KM的35KV变电所，4回输电线路，无近区负荷，设备年利用小时数5100h/n.2.对原始资料分析（1）

4、工程情况：该电厂为一小型电站。目前，按发电厂的容量划分：总容量在1000MW及以上，单机容量在200MW及以上的发电厂称为大型水电厂；总容量在2001000MW，单机容量在50200MW的发电厂称为中型水电厂；总容量在200MW及以下，单机容量在50MW及以下的发电厂称为小型水电厂。设计电厂为410MW小型电场。又因电厂设备年利用小时数为5100h/n，在5000范围之上，所以该电厂主要承担基荷。（2）负荷情况：发电机出口侧电压为10.5KV，无近区负荷，经升压变压器后以35KV电压等级4回路出线送至50km处。（3）其他条件： 环境条件和设备供货情况等没有具体要求，可按照常规条件设计。 3.

5、3.水电厂电气主接线的特点 一般距负荷中心较远，基本无发电机电压负荷，全部电能用升高压送入系统；水电厂得装机台数和容量，是根据水能利用条件一次确定的，不必考虑发展与扩建；水电厂附近地形复杂，电气主接线应尽可能，使配电装置紧凑二.发电机侧主接线方案设计一般来说发电机侧的电气主接线一般都采取以下几种方式：方案一：单母线接线：单母线分段接线可以提高供电可靠性和灵活性。对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电；而两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。该接线适用于：小容量发电厂的发电机电压配电

6、装置，一般每段母线上所接发电容量为12MW左右，每段母线上出线不多于5回。方案二：单母线分段接线：单母线分段接线比单母线接线的可靠性更高，只是部分短时停电，而不是全部短期停电。单母线分段接线比单母线接线增加了一台断路器，投资有所增加，单母线分段具有单母线的各种优点，有较高的可靠性和灵活性。方案三：扩大单元接线：当发电机单机容量不大且在系统备用容量允许时，为了减少变压器台数和高压侧断路器数目，并节省配电装置占地面积，将2台发电机与1台变压器相连接，组成扩大单元线。 4. 考虑到本次设计中，发电机的装机容量为4台30MW，Un=10.5KV且发电机侧无近区负荷。发电机侧接线方案比较1.发电机侧各种

7、主接线的适用范围及其优缺点如下图推荐备用一备用二优点：接线简单清晰，投资小，占地少，操作方便，经济性好， 由于不设发电机电压母线，减少了发电机电压侧发生短路故障的几率。优点：1.用断路器把母线分段后， 重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。2.当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。优点：结构简单，操作简便，投资少，见效快，运行费用低，较适用于小容量和用户对可靠性要求不高的场所。缺点：运行灵活性较差缺点：1.当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。2. 当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越

8、。3. 扩建时需向两个方向均衡扩建。缺点：当母线发生故障或需清扫、检修时，需要全部停电；检修连接在母线上的任何一组隔离开关时，也要全部停电；检修任何一台断路器时，还必须全部停电。 5.2.就可靠性而言，方案二与方案三的可靠性均优于方案一；3.就灵活性而言，方案一与方案二调度灵活，方案三操作简单，而方案二接线形式复杂，不宜用于水电站发电机侧接线；4.就经济性而言，方案三用的断路器较少，节省投资。 综上所述，在可靠性与灵活性均满足的情况下，考虑到经济性，在发电机侧选用扩大单元接线比较合适。三. 升高压侧主接线方案设计一般来说，升高压侧接线方案的基本形式和发电机侧相似，分为有汇流母线和无汇流母线两种

9、基本形式。有汇流母线的主要包括单母线接线和双母线接线两大类，无汇流母线的主要包括单元接线，桥型接线和角形接线，其中有母线的接线形式又可分为有旁路母线和无旁路母线两大类。方案一：单母线接线形式 单母线接线的特点是整个配电装置只有一组母线，每个电源线和引出线都经过开关电器接到同一组母线上。供电电源是变压器或高压进线回路，母线即可以保证电源并列工作，又能使任一条出线路都可以从电源1或2获得电能。方案二：双母线接线形式 双母线接线，它有两组母线，一组为工作母线，一组为备用母线。两组母线之间通过母线联络断路器（简称母联断路器）连接。方案三：单母线带旁路母线 6.为了能使采用单母线分段的配电装置检修断路器

10、时，不致使中7.断该回路供电，增设旁路母线。单母线分段带有专用旁路断路器的旁路母线接线极大的提高了可靠性，但这种接线增加了一台旁路断路器的投资。而分段断路器兼作旁路断路器的接线，可以减少设备、节省投资。升高压侧接线方案比较 一， 升高压侧各种接线的优缺点及其适用范围如图所示； 推荐备用一备用二优点：有了旁路母线，检修与它相连的任意回路的断路器时，该回路便可以不停电，从而提高了供电的可靠性，广泛应用于重要负荷系统中。优点：（1）运行方式灵活。（2）检修母线时，电源和出线都可以继续工作，不会中断对用户的供电。（3）检修任一回路母线隔离开关时，只需断开该回路。（4）工作母线故障时，所有回路能迅速恢复

11、工作。（5）检修任一线路断路器时，可用母联断路器代替其工作。（6）便于扩建。双母线接线可以任意向两侧延伸扩建，不影响母线的电源和负荷分配，扩建施工时不会引起原有回路停电。优点：结构简单，操作简便，投资少，见效快，运行费用低，较适用于小容量和用户对可靠性要求不高的场所。缺点：带有专用旁路断路器的接线，加装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资。缺点：（1）在倒母线的操作过程中，需使用隔离开关切换所有负荷电流回路，操作过程比较复杂，容易造成误操作。（2）工作母线故障时，将造成短时（切换母线时间）全部进出线停电。（3）在任一线路断路器检修时，该回路仍需停电或短时停电（用母联断路器代替线路断路器之前）。

12、（4）使用的母线隔离开关数量较大，同时也增加了母线的长度，使得配电装置结构复杂，投资和占地面积增大。缺点：当母线发生故障或需清扫、检修时，需要全部停电；检修连接在母线上的任何一组隔离开关时，也要全部停电；检修任何一台断路器时，还必须全部停电。二， 就可靠性来说，单母线带旁路母线可靠性最好，双母线接线次之，单母线接线可靠不高。 三， 就灵活性来说，单母线带旁路母线与单母线接线最好，双母线接线复杂 四， 就经济性而言，双母线接线投资最大，单母线接线投 资最省，单母线带旁路母线接线介于两者中间。 综合以上各种因素，考虑各种主接线适用范围，优缺点，可靠性，灵活性，经济性。在升高压侧选用单母线带旁路母线

13、比较合 由上可确定最优主接线图如下 8.四.主变压器的选择由上述主接线的选择确定变压器台数为两台。主变压器容量的确定原则1、接于发电机电压母线上的主变压器容量的选择（1）发电机出力最大，发电机电压母线上负荷最小时，扣除厂用电负荷后主变压器能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统。（2）当接在发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，或因供热负荷变动而需要限制本厂出力时，或因电力系统经济运行的要求而需要限制本厂出力时，主变压器应能从系统中到送功率，以保证发电机组电压母线上最大负荷的需求。 9.（3）根据系统经济运行的要求而限制本厂输出功率时，能供给发电机电压的最大负荷。（4）若发电机电压母

14、线上接有两台或两台以上主变时，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其他变压器在允许正常过负荷范围内，应能输送母线剩余功率的70%以上。2、单元接线的主变压器容量的确定单元接线时变压器容量应与发电机容量配套，按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。对扩大单元接线的变压器容量应按单元接线原则计算出的两台机容量之和选择，应尽可能采用分裂绕组变压器。有原始资料得：厂用电率1。额定容量2*10MW 则变压器容量：Sn=1.1Pn(1-Kp)cos=1.1*20*（1-1）0.85=25.6MW变压器形式的确定：由资料知该电厂有两种电压等级所以采用双绕组变压器.五. 主要电气设备

15、的选择当电气设备安装地点的环境条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。5.1高压断路器的选择选择断路器时应满足以下基本要求：1、在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流， 10.即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。2、在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。3、应有足够的短路能力和尽可能短的分断时间。4、应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。（一）10.5KV侧断路器的选择10MW发电机最大持续工作电流为IN=1.05=679.236AUNUSN=10.5KV由此查附录表

16、5，可选用SN10-10II/1000（二）35KV侧断路器的选择UNUSN=35KV IN=20*1.0535=388.135A由此查找附录表6，可选用SW2-35/600高压断路器选择结果如下图所示：断路器型号额定电压（KV）额定电流（A）额定开断电流（KA）QF1QF4SN10-10II/1000101000 31.5QF5QF12SW2-35/600356006.6 11.5.2隔离开关的选择隔离开关是发电厂和变电站中常用的开关电气设备，一般配有电动及手动操动机构，单相或三相操作，一般需要与断路器配套使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。隔离开关与断路器相比

17、，在额定电压、电流的选择及短路动、热稳定校验的项目相同。隔离开关的型式较多，按安装地点不同可分为屋内和屋外式，按绝缘支柱数目又可分为单柱式单柱式、双柱式和三柱式。它对配电装置的布置和占地面积有很大影响，选型时应根据配电装置特点和使用要求以及技术经济条件来确定。（一）10.5kv侧隔离开关的选择IN=1.05=679.236AUNUSN=10.5KV所以根据以上数据，结合附表7，可选用GN6-10/1000-80（二）35KV侧隔离开关的选择UNUSN=35KVIN=20*1.0535=388.135A所以根据以上数据，结合附表7，可选用GN2-35T/400-52隔离开关的选择结果如下 12.

18、隔离开关型号额定电压（KV）额定电流（A）热稳定电流（KA）QS1QS4GN6-10/1000-80101000 31.5QS5QS23GN2-35T/400-5235400145.3电流互感器的选择电流互感器的选择要点包括以下几点：1、根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式等）选择其形式。2、一次回路额定电流和电压的选择。一次回路额定电压Un和电流In应满足UnUns InImax3、电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。10.5KV侧电流互感器的选择 额定电压的选择：UnUns =10.5KV 额定电流的选择：InImax=679.236A所以根据以上数

19、据，结合附表8，可选用LA-10 35KV侧电流互感器的选择 额定电压的选择：UnUns =35KV 额定电流的选择：InImax=388.135A 13.所以根据以上数据，结合附表8，可选用LCW-355.4电压互感器的选择 互感器是电力系统中测量仪表，继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器。 在635kv屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式电压互感器；110220kv配电装置特别是母线上装设的电压互感器，通常采用串级式电磁式电压互感器；当容量和准确级满足要求时，通常多在出线上采用电容式电压互感器.10.5KV侧电流互感器与35KV侧电流互感器的选择其额定电压同上电流互感器的选择所

20、以10.5KV侧根据以上数据，结合附表9，可选用JSJW-10所以35KV侧根据以上数据，结合附表9，可选用JDJJ-35六. 总结本次课程设计的题目是“设计总容量410MW的水电站”。在这次设计得过程中，我们翻阅了许多的相关资料，电机侧与升高电压侧各设计了三种接线方案，各自比较得出最优接线方案，满足了该系统的设计要求；最重要的是通过本次设计，我们能够巩固所学的基本理论、专业知识，并综合运用所学知识来解决实际的工程问题，学习工程设计的基本技能，基本程序和基本方法。所设计的电气部分具有可靠性、灵活性、经济性，并能满足工程建设规模要求。采用的电气主接线具有供电可靠、 14.调度灵活、运行检修方便且具有经济性和可扩建发展的可能性等特点。所选主变经济、合理。在设计过程中，短路电流是按最严重情况考虑计算的，并结合实际环境，选择的电气设备提高了运行的可靠性，节约运行成本。 通过这次为期两周的课程设计，我把课堂上学习的理论知识同生产生活实际结合起来，在实践中检验理论，在实践中巩固理论，在实践中升华理论。这对我们以后的毕业设计和日后的工作都有很大的帮助。 15.