毕业设计（论文）-沙盘湾水电站机电系统初步设计.doc

动力工程系毕业设计重庆电力高等专科学校 设计题目：沙盘湾水电站机电系统初步设计院 系 动力工程系 专 业 水电站动力设备与管理班 级 水动1011 学 生 姓 名 吕婷婷 指 导 教 师 杨启军 日 期 2013年5 月14日 一、毕业设计（论文）任务的具体内容与要求通过毕业设计，培养学生综合运用所学的机电系统部分理论知识和技能，提高解决实际问题能力，使学生掌握电气设计的基本原则和方法，掌握查阅文献、收集资料、分析计算、综合论证、设计制图、数据处理等多方面的基本技能。具体内容如下：1、水轮发电机组的选型设计2、调节保证计算及调节设备的选择3水轮发电机组辅助设备的设计4水电厂电气部分的设计：5厂房布置设计二、设计成果1.设计说明书一份 说明设计思想，方案比较及最终结果，并附有必要的图表。格式可参考大中型水电站初步设计报告范本的相关内容。2.设计计算书一份给出设计计算过程，计算公式，参数选取的依据，计算结果。具体格式见参考资料。3.设计图纸一套主机成果图（运转特性曲线、蜗壳及尾水管单线图）、辅助设备系统图（油、水、气水系统图）、厂房布置图、电气图（主接线图、机组继电保护配置图）。三、推荐的主要参考文献：1能源动力类水动专业毕业设计与课程设计指南 水利电力出版社2电力工程电气设计手册 电气一次分册 西北电力设计院3、水轮机教材 水利水电出版社4水轮机原理及运行 中国电力出版社4发变电站电气工程 水利水电出版社5水电站继电保护 黄河水利出版社6、继电保护与安全自动装置技术规程 国家标准化委员会7、水电站机电设计手册水力机械分册 水利电力出版社 指导教师（签字） 杨启军 签发日期 2013 年 5 月 14 日毕 业 设 计（论文）进 程 计 划完成周数阶段性工作内容、任务执行情况1 2122、11、 1、任务下达、借阅资料、课题分析、开题答辩2、水轮发电机组选型设计3、调节保证计算机调节设备选择设计5、水力机组辅助设备设计6、水电厂电气部分设计7、厂房布置设计、编制毕业论文8、编制毕业论文、打印、答辩附录：设计基本资料一、设计题目沙盘湾水电站机电系统初步设计二、原始资料沙盘湾水电站位于我国湖南省中部的沙水流域上，在沙县上游12公里处，电站建成后将向汀中地区供电，其主要供电地区为长沙等地。沙盘湾水电站坝址在大叶江上游200公尺处，坝址地区条件优越，两越边坡稳定，坝址段上部河谷宽浅，坝段下部河谷窄深。厂址选在大坝下游右岸上，水由隧洞式压力钢管（长约150米）引入厂房。公路自下游在右岸进入厂区。1、本电站装机有下列方案（共分为3个设计小组）Hmax米82Hr米60Hmin米50N装机万千瓦50利用小时数小时5100保证出力万千瓦142、电站下游水位曲线千年一遇洪水尾水位为106.2，对应流量Q=18800米3/秒。4、负荷情况及电力系统接线图电站建成后承担基荷及部分峰荷，亦考虑调相，本站将在相距80公里的长沙变电站接入系统，供电力系统接线见下图。发电厂变电站设备如下表: 名称台数单台容量（MVA）负荷级别短路电压百分数U1-2%U1-3%U2-3%长沙火电站2180112.5长沙变电站2180110.5176九里巷火电站2260214常德变电站2180210.5176益阳变电站290110.5176.5湘潭火电站2180112.5湘潭变电站2 180210.5176株洲变电站2180210.5176益阳变电站2180210.51764环境条件（1）该地区属于温暖多雨气候，春温秋澡，春间多梅雨，秋冬降雨较少，年平均气温16，年最高气温40.9，年最低气温-9.2，最热月最高平均气温30C，亚热带气候。（2）电站海拔高程取下游最低水位92m。（3）当地雷暴日数为55日/年；（4）本变电站处于“薄土层石灰岩”地区，土壤电阻率高达1000.。三、设计内容及程序见能源动力类水动专业毕业设计与课程设计指南，水利电力出版社。四、成绩评定毕业设计成绩采用等级制（优、良、中、及格和不及格），由以下内容组成：1、设计说明书、计算书、图纸的完整性：内容、规范、工整等。（30）2、设计说明书、计算书、图纸的可用性：设计方法的正确性、完整性、创造性等。(30%)3、答辩效果：准确性、全面性、快速性。（30%）4、平时成绩：遵守纪律情况、学习态度。（10）五、推荐的主要参考资料 1、能源动力类水动专业毕业设计与课程设计指南 水利电力出版社2、电力工程电气设计手册 电气一次分册 西北电力设计院3、水轮机 水利水电出版社4、发变电站电气工程 水利水电出版社5、水电站继电保护 黄河水利出版社6、继电保护与安全自动装置技术规程 国家标准化委员会7、水电站机电设计手册水力机械分册 水利电力出版社重庆电力高等专科学校 目录第1章 水轮机的选型设计131.1水轮机型号选定及机组台数的选择131.2水轮机主要参数的选择141.3 初选较优方案151.4 技术经济指标计算151.5最优方案的进出流水道计算191.6 绘制厂房剖面图21第2章 调节保证计算及调节设备选择设计222.1 调节保证计算的目的和任务222.2 设计水头下甩全负荷222.3 最大水头甩全负荷232.4调速设备的选择23第3章 辅助设备233.1 气系统的设计233.2 水系统的设计243.3 油系统的设计25第4章 电气部分264.1 接入系统设计264.2 电气主接线设计264.3 短路电流计算274.4 电气设备选择30 摘要关键词：沙盘湾水电站、水机、电气主接线毕业设计(论文)任务的具体内容与要求：通过毕业设计,培养学生综合运用所学的机电系统部分理论知识和技能,提高解决实际问题的能力,使学生掌握电气设计的基本原则和方法,掌握查阅文献、收集资料、分析计算、综合论证、设计制图、数据处理等多方面的基本技能。原始资料内容：沙盘湾水电站位于我国湖南省中部的沙水流域上，在沙溪县上游12公里处，电站建成后将向汀中地区供电，其主要供电地区为长沙等地。沙盘湾水电站坝址在大叶江上游200公尺处，坝址地区条件优越，两边边坡稳定，坝址段上游河谷宽浅，坝段下部河谷狭窄。厂址选在大坝下游右岸上，水由隧洞式压力钢管引入厂房，长约150米。公路自下游在右岸进入厂区。水电站机电部分设计主要根据水电站水头范围进行水轮机的主机选型，然后在同一型号中按不同的方案由模型综合特性曲线在最大和最小水头下的比转速最大范围包围高效率区间来选定三个较优方案，利用面积法比较三个较优方案的平均效率，同时参考技术经济指标从中选出最优方案，然后利用最优方案的参数，来进行相关的进出水流道计算，从而确定蜗壳和尾水管的具体尺寸。根据流道的尺寸对水电站进行调节保证计算，保证满足水电站的调节要求，蜗壳水击压力上升在允许范围里，同时确定调节时间常数。 在电气部分，要根据装机容量和机组台数来进行主接线设计和接入系统设计，在设计中要充分考虑电站的在系统中的地位，从而确定电站的安全系数，由此来综合考虑来确定电气主接线的形式。在设计中要力求安全行高，控制简单方便，同时尽量节省开支。 第1章 水轮机的选型设计 1.1水轮机型号选定及机组台数的选择1、 水轮机型式的选择 根据原始资料以及计算公式，确定水轮机的形式为混流式，再根据电站的水头范围为50-82，故最终选择水轮机的形式为HL220-46.根据混流式水轮机的优点：（1）比转速范围广，适用水头范围广，可适用30700m；（2）结构简单，价格低；（3）装有尾水管，可减少转轮出口水流损失。 故选择混流式水轮机。二、拟订机组台数并确定单机容量台数单机容量（万千瓦）总装机容量2214231442410.54258.442 1.2水轮机主要参数的选择一、初步拟定为2台,3台,4台,5台四种方案进行比较。基本参数：模型效率：，暂取效率修正量，则设计工况下原型水轮机效率为：；推荐使用最优单位流量：，最优单位转速：，最优单位流量：。二、分别对两台机组、三台机组、四台机组、五台机组进行计算 计算项目包括：1）转轮直径2）原型水轮机的效率3）同步转速的选择4）水轮机的运行范围三、对各个方案的计算结果汇总在一个表格中表1-2 水轮机各方案参数比较表方案机型台数(台）直径（m）转速n（r/min)n11max(r/min)n11a(r/min)n11min(r/min)1HL220277574.2567.7857.981.132HL220277978.2171.3961.071.133HL22035.593.872.9666.656.971.234HL22035.510077.787160.741.235HL22045107.175.7369.1359.141.096HL22045115.481.674.4963.721.097HL22054.5115.473.4467.0457.351.18HL22054.512579.5572.6262.121.1 1.3 初选较优方案一、初选方案的标准：1：不能超过5%出力限制线:2：、在最高效率区3：穿过高效率区二、初选最优方案经过上述三个条件比较选择机组台数分别飞2、4、5，分别吗，命名为方案一、方案二、方案三，并根据以下比较选出最终的方案 1.4 技术经济指标计算一、动能经济指标1绘制转轮运转综合特性曲线 (1) 等效率曲线的绘制：A、在水轮机工作水头范围（HminHmax）内取4个水头值，计算各水头对应的单位转速N11，以各N11值在模型综合特性曲线上作水平线与其等效率线相交得一系列交点，根据交点处的Q11和m计算出原型水轮机的效率和出力P具体结果见表1-3、表1-4。然后对每个水头值作等效率曲线。B、在曲线=f（P）上过某效率值水平线与曲线相交，记下各点P，H值。C、将各点的H、P值绘在坐标图上，将各点连成光滑曲线，即为某的效率值。D、绘制出力限制线。在HrHmax之间，是一条P=Pr的直线。在HminHr之间出力限制线一般由模型综合特性曲线的95%出力限制线换算而得。各方案的曲线见图1-1、图1-2、图1-3。2 据所绘制的运转特性曲线计算各方案的平均效率利用面积法求各方案的平均效率式中1 、2 为特性曲线上相邻等效率线上的效率值，A为两相邻效率线之间的面积。具体结果见表1-6.表1-6 平均效率的比较方案一(1+2)/2Ai(1+2)Ai/20.925 32.760.9154.550.8943.560.87 6 5.220.85775.950.8554.150.81 43.24Ai(1+2)Ai/2(%)3328.686.7方案二(1+2)/2Ai(1+2)Ai/20.9143.64 0.89 76.230.8651613.840.84 65.040.82 75.740.80 540.78 475.46Ai(1+2)Ai/2(%)5244.184.8方案三(1+2)/2Ai(1+2)Ai/20.952.2750.8762.610.85541.710.83124.980.8241.640.820.80.763212.16Ai(%)4526.17583.2%由上述计算可知，方案一平均效率较大。方案一：图1-1方案二：图1-2方案三：图1-3二、机电设备投资和耗钢量 该部分别对水力部分和电气部分进行计算，水力部分包括水轮机、调速器、起重设备、辅助设备部分、设备安装运行费、总投资及单位千瓦投资、总耗钢量分别计算。电气部分包括：变压器及开关总价、电气自动化设备、设备安装运输费。3、 水利机械，电气部分，价格列表如下： 水力机械投资估算表方案 项目 123水轮机单重(吨/台)920.73454.22364.06水轮机总重(吨)1841.461816.881820.3水轮机单价(万元/吨)2.52.52.5水轮机总价（万元）4603.654542.24550.75调速器单价(万元/台)808080调速器总价(万元)160320400起重机重量(吨)350210180起重机总价(万元)420252216辅助设备投资(万元)166.73170.18173.28安装运输费(万元)428.03422.75427.20总投资(万元)5778.415707.135767.23总耗钢量(吨)2191.462026.882000.3单位千瓦投资(万元/千瓦)0.0140.0140.014单位千瓦耗钢量(吨/千瓦)0.0480.0520.048 电气部分投资估算表方案 项目 123发电机单重(吨/台)1678.08821.12670.91发电机总重(吨)3356.163284.483354.55发电机单价(万元/吨)333发电机总价(万元)10068.489853.4410063.65变压器、开关总价(万元)2219.281101610756自动化设备总价(万元)1228.782086.942082.1设备安装运输费(万元)1081.321836.511832.14总投资(万元)14597.8624792.8924733.89单位千瓦投资(万元/千瓦)0.03480.0590.059单位千瓦耗钢量(吨/千瓦)0.070.0780.08 各方案综合比较表方案 项目 123最大水头Hmax(米)828282最小水头Hmin(米)505050平均水头Hp(米)606060装机容量Ny(万千瓦)424242水轮机型号HL220-46HL220-46HL220-46单机容量N(万千瓦)2110.58.4机组台数245转轮直径D1(米) 754.5机组转速(转/分) 79115.4125水轮机平均效率86.784.883.2总投资(万元)20376.2730500.0230501.12单位千瓦投资(万元/千瓦)0.04850.07250.0726总耗钢量(吨)2191.462026.882000.3单位千瓦耗钢量(吨公斤/千瓦)0.0590.0650.064比较结果方案二较优4、 最优方案的选择 由以上表可知，方案二的投资最小、单位千瓦投资最小、平均效率最高，最优方案主要取决于单位千瓦投资和平均效率，故采用方案二作为最优方案。 1.5最优方案的进出流水道计算 一、吸出高度的计算 分别对最优方案一，即机组台数为2，单机容量为21万千瓦，额定转速为79r/min的最大水头、最小水头、平均水头的吸出高度进行计算，经比较选出较小的吸出高度，即为最终的吸出高度值。 综上所述选择二、安装高程的计算由安装高程的计算公式：故立轴混流式水轮机安装高程： 3、 飞逸转速 4、 轴向水推力 5、 转轮的计算 由已知型号的水轮机的尺寸（水轮机教材P78）有几何相似得下表：1.0表1-10 转轮尺寸表 1.01.0820.9280.4780.870.1161.0080.440.04357.07.5746.4963.3466.090.8127.0563.080.30450.05450.250.4850.5040.1650.4820.3090.38151.753.3953.5281.1553.4092.1636、 蜗壳计算 1、 蜗壳型式、断面形状和包角的确定(1)蜗壳参数与断面连接尺寸选择(2)根据水轮机教材P99图5-40可知蜗壳流速系数K=0.91(3)蜗壳包角为由于本站应用水头为：50-82m140m,故采用钢板焊接蜗壳，蜗壳断面为圆形，当蜗壳尾部用圆断面不能和座环蝶形边相连接时，采用椭圆形断面。2、 座环尺寸的确定连接的座环有两种：一种是带蝶形边座环；一种是无蝶形边座环。我们采用带蝶形边座环，其锥角为55度。其有关尺寸见下表：由水电站动力设备手册 P20 得表1-11 座环尺寸表名称Da(m)Db(m)K(m)r(m)座环参数10.59.2510.83、 蜗壳参数计算包括： 进口断面流量、进口断面的流速、进口断面面积 、进口断面半径、进口断面中心距 4、 圆断面计算5、 椭圆断面的计算七、尾水管计算 1.6 绘制厂房剖面图水电站厂房的组成有厂房建筑物组成、厂房的机电设备。立式机组厂房轮廓的尺寸确定包括：水轮发电机外形尺寸估算、厂房长度的确定、厂房宽度的确定、主厂房高度及厂房各层高程的确定。一、水轮发电机外形尺寸计算 1、发电机尺寸的确定：包括：极距（cm）的确定、定子铁芯内径的确定、定子铁芯长度lt(cm)的计算、定子铁芯外径2、 外形尺寸（1） 平面尺寸：包括定子基座外径 、风罩内径 、转子直径、下机架最大跨度 、推力轴承外径（2） 轴向尺寸：包括定子机座高度、上机架高度、推力轴承h3、下机架高度、定子机架支撑面到下机架支撑面到挡风板距离、下机架支撑面到大轴法兰距离、 定子支撑面到大轴法兰盘面距离、 转子磁轭轴向高度、定子铁芯轴向中心线到法兰盘面距离、发电机主轴高度 二、厂房各高程的确定包括：1.安装高程 2.尾水管底板高程 3.进水阀层地面高程 4.水轮机层高程确定 5.发电机层高程 6.轨顶高程 7.天花板高程 8.屋顶高程 9.厂房下部分总高度 10.上部分高度 11.主厂房高度2、 厂房宽度的确定1、上游侧宽度的确定2、下游侧宽度的确定3、 主厂房长度 1、机组段长度包括：蜗壳层 、尾水管层、发电机层 2、端机组段加长长度 3、安装场长度的确定五、厂房剖面图厂房剖面图见附录图三 第2章 调节保证计算及调节设备选择设计 2.1 调节保证计算的目的和任务一、调节保证的目的电站在运行过程中，常会由于各种事故，机组突然与系统解列，从而造成甩负荷。在甩负荷时，由于导叶迅速关闭，水轮机的流量会急剧变化，因此在水轮机过水系统内会产生水击，调节保证计算就是在初步设计阶段计算出上述过程中最大的转速上升及最大的压力上升值。调节保证计算一般应对两个工况进行，即计算设计水头和最大水头甩全负荷的压力上升和速率上升，并取其大者。2、 调节保证计算的标准 压力变化计算标准： 三、调保计算的任务 水轮发电机组丢弃负荷后的蜗壳压力升高值和机组转速升高值以及尾水管的最大真空度与机组关机规律和关机时间有关，水电站调节保证计算的任务就是根据水电站引水系统的布置和电站设计参数，选择合适的导叶关闭规律和关机、开机时间，计算水轮发电机组丢弃负荷或增加负荷后有压引水管道系统内的最大内水压力，计算机组丢弃负荷后的转速升高变化率，计算尾水管的最大真空度，使他们满足水电站机电设计规范要求。注：上述目的、标准、任务均是按照毕业设计与课程设计指南P23 2.2 设计水头下甩全负荷一、已知计算参数 压力钢管长约为150m，经济流速为5m/s，额定转速为79r/min二、管道特性系数 包括：压力钢管段、蜗壳段的特性计算3、 水击压力升高计算 分别对压力钢管、蜗壳、尾水管的最大压力上升值进行计算四、转速上升计算1.机组转动惯量2.机组惯性时间常数Ta3.调节滞后时间常数Tc4.水锤压力影响系数5.水轮机飞逸特性影响系数 2.3 最大水头甩全负荷其计算项目与额定下一样注：给定关闭时间： 将导叶关闭过程的直线段加以适当延长，得到，称为直线关闭时间，对于大容量机组可延长至15s,有特殊要求可延长。接力器的直线关闭时间通常按设计水头下，机组甩全负荷时的工况来确定，对于额定水头下甩负荷的关闭时间可按下式： 因为，所以 根据HL220-46模型水轮机运转特性曲线可得。 由HL-220模型特性曲线查的，最大水头下带额定负荷导叶开度为33，设计水头下带额定负荷时的导叶开度为17 2.4调速设备的选择水电站中，中小型调速的、器的选择内容主要是接力器工作容量计算，大型调速器的选择内容主要是主配压阀直径选取。1、 调节功计算及接力器的选择2、 大型调速器的选择3、 油压装置的选择 从水电站动力设备P231可查得，选取YZ-20/2-4.0型分离式油压装置。 第3章 辅助设备 3.1 气系统的设计一、气系统用户1.油压装置压力油槽充气，额定压力4MPa。2.机组停机时制动装置用气，额定压力为0.7MPa.3.机组作调相运行时转轮室压水用气，额定压力为0.7MPa.4.检修维护时风动工具及吹污用气，额定压力为0.7MPa.5.水轮机导轴承检修密封围带充气，额定压力为0.7MPa. 6.水轮发电机组调相用气，额定压力为0.7MPa.7.水轮机主轴密封及进水阀空气围带用气。二、供气方式电站压缩空气用户均布置在主厂房内，从供气可靠，经济，合理和运行维护方便考虑，采用厂内压缩空气系统综合系统向各个用户供气。压缩空气系统的组成包括空压机、储气罐及附属设备、测量及控制元件。油压装置压油槽供气，为了提高其干燥度，空压机后设气水分离器和储气罐，采用二级压力供气。储气罐的高压空气经减压后供给压油槽。低压用户合用空压机，储气罐按各用户的要求来设置三、设备选择 设备选择包括：机组低压用气和高压用气所用的设备低压用气需对以下用气进行计算，根据计算结果，选出设备1. 机组制动用气：包括制动用气量、储气罐容积、空压机生产率、供气管道的选择2. 机组调相压水用气：包括压水深度、充气容积（ 导叶部分充气容积、底环部分充气容积、锥管部分、转轮部分）、转轮室充气压力、空气压缩设备容量3. 维护检修用气4. 空气围带充气对于低压用气，维护检修和空气围带充气用气量较小，所以无需对其进行空压机和储气罐的进行单独的选择，对于机组制动用气和调相压水用气的低压空压机的选择型号为：4L-20/8选择台数为两台，一台工作，一台备用。高压用气：高压气主要用于调速器供油对于空压机的选择：选择两台高压空压机，一台用于备用，一台工作，选择型号为V1/40-1选择四个容量为3的高压油罐四、气系统图气系统图见附录四,参考水电站机电分册-水力机械203页。 3.2 水系统的设计一、技术供水 技术供水系统又称为生产供水，主要对象是各种机电运行设备，主要有发电机空气冷却器、发电机推力轴承导轴承、水轮机导轴承冷却器和润滑水冷式变压器、水冷式空气压缩机等，主要是对设备进行冷却，有时也进行润滑及水压操作。（1） 设备用水量包括以下项目： 1、水轮发电机的冷却水量 2、机组轴承冷却用水 3、其余设备用水量占1% 4、则每台机组总用水量为（二）水温、水压、水质的要求 (三)水源及供水方式 1.电站水头50-82m,采用上游水库作水源 以蜗壳取水为主,坝前取水作为备用水源，取水口设在蜗壳圆形断面的斜上方 2.供水方式由于水电站平均水头在50-82m范围内,大于40-50m水头，所以采用自流减压供水. 3.设备配置方式 采用单元供水.（4） 、技术供水系统及设备 1、管道的选择 通过计算，查水电站机电设计手册-水力机械P407，取 2.取水口布置 a.备用取水口：在坝前不同高程设置3个备用取水口 b.工作取水口：每台机组设置一个单独的工作取水口 c.取水口个数：每台机组单独供水，备用取水口共用 d.排水管出口:设置在最低尾水位以下，出口设栏污栅 e.滤水器：设置在供水系统每个取水口后，采用转动式滤水器2、 渗漏排水:包括以下计算项目 1、渗漏水量的估算 2、集水井有效容积的确定3、渗漏水泵的选择：经过计算，设两台，其中一台备用，由水电站动力设备手册P362选取4JD10104、渗漏排水泵的操作方式：采用自动操作三、检修排水 1.排水量计算：包括对压力钢管、蜗壳、尾水管需排除的积水分别计算 2.漏水量估算：对上游闸门和尾水闸门的漏水量分别计算 3.检修排设备的选择：1.泵流量计算 2.检修水泵扬程计算：用两台检修排水泵 3.水泵选择：取水泵两台20sh-9深井泵四、水系统图 3.3 油系统的设计1、 透平油系统供油对象及组成供油对象：发电机推力轴承，导轴承,调速系统等供油。二、用油量估算包括以下项目： 1.调速系统的用油量 2.机组轴承充油量:发电机推力轴承的损耗、导轴承的损耗、机组轴承充油量 3.管道充油量：运行用油量、事故备用油量、补充用油量 4.系统用油量计算3、 绝缘油总用油量：与透平类似4、 油处理设备选择 1.透平油系统设备选择:（1）净油槽（2个）:选取两台容积10油罐（2）运行油槽其容积一般与净油罐相同:选取两台容积10油罐 (3)油泵和净油设备的选择（2台):选取两台油泵型号为2CY-5/3.3-1 2.绝缘油系统设备选择（1）净油槽（2个）：选取油罐型号为，设两个。 （2）运行油槽其容积一般与净油罐相同:（2个）（3）油泵和净油设备的选择（2台)：选取两台油泵型号为2CY-7.5/2.5五、管径及管材的选择六、油系统图 第4章 电气部分 4.1 接入系统设计一、接入系统分析二、送电容量的估算：送电容量=本电站最大出力-近区供电负荷-本电站自用电负荷。三、送电线路导线截面的选择1.220Kv导线截面：通过计算，查电力设备选型手册表8-47 P1213.选取NAHLGJQ-8002.校验导线截面积：符合发热条件，不用校验3.电晕校验 4.2 电气主接线设计1 电气主接线设计的基本要求二主接线基本形式确定送电回路2回，送电线路电压等级为220Kv，水电站一般离负荷中心较远，当地负荷很小，电能主要通过变压器升压后送出，多采用单元接线。母线接线方式为双母线。3 发电机选型 SP210-40/12800型号水轮发电机主要参数型号额定功率额定电压额定电流励磁方式SP210-40/12800210MW15.75kV8800A晶闸管他励4. 变压器的选择 1.主变台数及形式的选择：主变台数为2台 2.主变单台容量的确定 主变压器参数表型号额定容量额定电压阻抗电压300000高低15.7514 3.厂用电设计 厂用变参数表型号额定容量额定电压 阻抗电压SZL7-12501250高10.5低0.44.5%五电力系统的中性点接地方式 主变：220KV系统经隔离开关接地。水轮发电机：中性点经高阻抗接地。厂用变：一般不接地运行。6. 主接线图的方案确定 选择双母线接线方式 4.3 短路电流计算一电路元件参数的计算基准值计算，选取基准值如下表（水电站机电设计手册-电气一次P82 表3-1）：表4-3 基准值参照表Sj=100MVAUe（kV）22015.7510Uav（kV）23015.7510.5 注：基准电流： 基准电抗： 二各元件参数标幺值的计算公式(1)发电机标幺值： 有名值：注：为发电机次暂态电抗百分数,通过查（水电站机电设计手册-电气一次）P84表3-3可得该值为0.21 为发电机额定容量，单位为MVA(2) 变压器标幺值： 有名值：注：为变压器阻抗电压百分值，该值可在原始资料中查得 是最大容量线圈的额定容量 单位为kV(3) 电抗器标幺值： 有名值：注：为电抗器电抗的百分数(4) 线路标幺值： 注：为每相电抗的有名值，通过查（水电站机电设计手册-电气一次）P84表3-3可得该值为0.4 单位为kA单位为根据上述公式分别计算发电机、变压器、线路的阻抗有名值和标幺值。3 化简电路图4 计算电抗标么值在计算过程中将电路图一步一步进行化简，计算各个电站的短路电流五计算各个电站的短路电流分别对两个短路点进行计算，计算各个电站给短路点提供的短路电流的大小，分别查0、2、4秒曲线查的电流标幺值，同时计算短路容量、短路冲击电流、短路电流最大值六短路点电流同理可得，各短路点计算值已列下表表4-5 各点短路计算值短路点分支回路短路点均电压(KV)计算电抗标幺值分支额定电流Ie(KA)d1九里巷火电站2300.881.004湘潭火电站1.5870.753长沙火电站0.6960.753沙盘湾水电站0.6481.20d2九里巷火电站15.751.6414.66湘潭火电站2.9711长沙火电站1.2911沙盘湾水电站1号0.5528.38沙盘湾水电站2号0.2118.38短路点分支回路 t=0 d1九里巷火电站1.21.204479.643.061.82湘潭火电站0.580.437174.091.110.66长沙火电站1.551.167464.92.971.76沙盘湾水电站1.611.932769.654.922.92合计4.741888.2812.747.67d2九里巷火电站0.710.262279.9526.1215.5湘潭火电站0.374.07111.0310.366.15长沙火电站0.818.91243.0622.6813.45沙盘湾水电站1号2.218.436502.9346.9327.84沙盘湾水电站2号5.243.5761188.74110.9365.8合计85.2542325.71229.08138短路点分支回路 t=2 d1九里巷火电站1.451.46湘潭火电站0.70.528长沙火电站1.871.408沙盘湾水电站1.952.34合计5.736d2九里巷火电站0.689.97湘潭火电站0.387.48长沙火电站0.9210.12沙盘湾水电站1号2.1818.27沙盘湾水电站2号3.3528.07合计73.91短路点分支回路 t=4 d1九里巷火电站1.481.486湘潭火电站0.70.528长沙火电站1.951.468沙盘湾水电站2.052.46合计5.942d2九里巷火电站0.689.97湘潭火电站0.387.48长沙火电站0.9210.12沙盘湾水电站1号2.420.11沙盘湾水电站2号3.2226.98合计74.66 4.4 电气设备选择一、按正常工作条件选择设备1、设备形式的选择2、额定电压：电气设备和载流导体的额定电压不小于装设地点的点的额定电压3、额定电流：电气设备的额定电流或载流导体的长期允许电流应不小于所在回 路最大持续工作电流， 其设备如下表，其余设备见电气主接线图 表4-2 设备明细表序号设备名称安装位置设备型号台数Ue(KV)1变压器主变压器2220厂用变压器210.52断路器220KV线路LW-220/I2220发电机出口2183隔离开关220KV出线8220发电机出口2204电流互感器220KV出线1222015.75KV侧220主变高压出口22205电压互感器220KV出线2220发电机出口4206避雷器220KV母线2220变压器中性点27封闭母线发电机出口218二、电气主接线重庆电力高等专科学校 前言水电是清洁的可再生能源，符合可持续发展、改善生态环境和提高资源利用效率的目标，而且我国近80%的水能资源集中在西部，开发西部水电资源有利于实现西部资源优势向经济优势转化，也符合党中央提出的西部大开发战略要求。本论文是根据沙盘湾水电站的相关原始资料进行编写的，设计的题目是：沙盘湾水电站的设计，根据设计的要求和基本情况，我们运用了三年在所学到的专业知识，将理论和实践紧密相联接，对我们三年的学习情况的总结和应用，在本次设计中我们解决了很多在以往学习中不懂和不理解的知识，对于CAD，word也有了更进一步的掌握，这对我们以后去水电厂工作有了很大的帮助，同时，也培养我们独立完成任务，善于发现问题和解决问题的能力。 本论文是在杨启军老师的指导下完成，本论文设计的内容有：水轮机组的选型设计，调节保证计算及调节设备的选择、水轮机组的辅助设计、水电站电气部分计算及选型，厂房尺寸设计等。 对于本书中的缺点及问题，希望读者给予指正。编者2013年5月第 31 页目录第1章 水轮机的选型设计321.1水轮机型号选定及机组台数的选择321.2水轮机主要参数的选择321.3初选较优方案381.4 技术经济指标计算391.5 最优方案选择451.6 最优方案的进出流水道计算461.7 绘制厂房剖面图54第2章 调节保证计算及调节设备选择设计612.1 调节保证计算的目的和任务612.2 设计水头下甩全负荷622.3 最大水头甩全负荷662.4调速设备的选择69第3章 辅助设备713.1 气系统的设计713.2 水系统的设计753.3 油系统的设计81第4章 电气部分854.1 接入系统设计864.2 电气主接线设计864.3 短路电流计算884.4 电气设备选择101谢