3×600MW水力发电厂电气部分设计开题报告.doc

电气信息工程学院 毕业设计（论文）开题报告课题名称： 3600MW水力发电厂电气 部分设计 专 业： 电气工程及其自动化 姓 名： 班级学号： 10-01-21 指导教师： 二一三年 三 月 二十八 日 一、选题的意义及国内(外)的研究概况1、目前国内外的技术水平现状由于本课题研究的是水电站设计，故本课题在国内外的研究状况及发展趋势就是水电站的现状和发展趋势。要研究水电站无非就是研究水电站中最主要的几大部分的发展。所以本部分中将分开介绍水电站各主要部分在国内国外的发展情况。介绍顺序依次为：电气主接线部分，高压输电部分，继电保护部分来分别探讨。 在水电厂中，电气主接线的作用是非常突出的。因为它是一个电厂最基础的系统。电气主接线没有设计好就会对电厂运行带来极大的安全隐患，所以在水电站中首先应考虑电气主接线的设计问题。 电气主接线设计方案直接影响其供电的可靠性。这是由于，电厂的可靠性对系统整体的可靠性非常重要。但这种可靠性要求是对整个系统而言的，这当然就要求系统中所有电站均须为此提供必要条件来保证其综合能力的适宜性。但不同的电站，在系统中所承担的任务、工作位置、重要程度等不尽相同。因此，对其主接线可靠性的要求亦不能完全一致，即有其相对性。目前我国大型水电站一般都采用3/2接线，如三峡电站等。由于水电站大多建在地理位置偏僻的地方，离负荷中心较远，故为了降低损耗水电站所发电能都用高电压向外输出。而对于那些特别大型的电站就不得不用特高压来输电了，所以特高压输电技术的发展为水电站降低送电损耗提供了依托。随着大型水电站的建立以及大区电网之间的互连，我国也逐渐开始抓紧建设超高压输电线路。在武汉高压研究所、中国电力科学研究院等研究院所和一些高等院校的积极努力下，我国在超高压输电方面取得了显著的研究成果。保护装置是电力系统中非常重要的一个系统。电力系统在运行过程中随时都可能发生故障和不正常运行状态，为了保证供电的可靠性就必须要求保护装置迅速动作切除故障。 早期的保护装置都是继电器型的。但从90年代开始进入了微机保护时代。目前我国几乎所有的新建电厂都有微机保护装置，许多老电厂也进行了保护的改造，安装了微机保护。不过随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，微机保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外微机保护技术发展的趋势为:计算机化，网络化、保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化。不断完善的微机保护一定会为我国水电站和电力系统的稳定运行，持续供电提供强有力的保障。2、课题的意义 电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础产业。作为一种先进的生产力和基础产业，电力行业对促进国民经济的发展和社会进步起到了重要作用。随着中国经济的发展，对电的需求量不断扩大，电力销售市场的扩大又刺激了整个电力生产的发展。就我国目前的电力能源结构来看，我国主要是以火电为主，但是火电由于运行过程中污染大，煤炭价格高，火电的运行成本高，受锅炉和其他火电厂用电设备的影响，其资源利用率较低，一般热效率只有30%-50%左右。与之相比水电就有很多明显的优势。 水力发电是清洁的电力生产，不排放有害气体、烟尘和灰渣，没有核辐射污染。水能是可再生能源，水力发电效率高，常规水电站水能利用率高达80%左右。水电站的水库可以综合利用，除用于发电以外，还具有防洪、灌溉、航运、城乡生活用水和工矿生产供水、养殖、旅游等功能，发展水电行业有着巨大的综合社会经济效益。正是基于水电的诸多优势以及我国丰富的水能资源，在电力能源需求旺盛的今天，国家正大力开发水电资源。故本题目针对电力发展方面的研究就有显示出了极为重要的意义。二、本课题研究的关键问题及解决的思路1、本课题研究内容及关键问题：研究内容：（1）确定主接线：分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的23个方案，经过技术经济比较，确定最优方案。（2）无功补偿：将功率因素补充到0.9，计算出补偿容量。（3）选择发电机和变压器：选择发电机型号和变压器的容量、台数、型号等。（4）短路电流计算：根据电气设备选择的需要，选择短路计算点，绘制等值网络图，计算短路电流，并列表汇总。（5）电气设备的选择和校验：选择断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、电缆、避雷器等，对短路器，隔离开关进行校验。 （6）进行配电装置设计。 关键问题： （1）电气主接线如何选择。 （2）如何进行短路电流的计算。 （3）怎样选择电气设备。2、解决关键问题的思路 （1） 水电站电气主接线设计是水电站电气设计的首要部分,也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定与电力系统整体及水电站本身的运行可靠性、灵活性和经济性密切相关,并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式以及今后的运行管理等有较大影响,从这个意义上讲它同时也是一个复杂问题,直接由原始资料来确定最佳方案相当困难。方案评价在整个设计过程中起着重要作用,是方案调整与最佳方案确定的基础。长期以来,主接线设计方案的评价主要依据设计者的经验和经济的简单比较给出定性的评价,人的主观因素影响较大。由于设计方案的评价因素很多,很难保证评价的准确性和客观性,因此需要建立一个完整的评价模型来刻划设计方案的评价过程。 主接线设计方案评价因素涉及面很宽,且因素之间存在一定的层次关系,一般按主接线的基本要求分为可靠性、灵活性、发展性、经济性等。人们对每个因素的评价标准是不同的,且这些因素对设计方案优劣的影响程度也不同,很难用单一模式来评价。整个方案评价应是各个评价因素的综合。这些因素的评价与综合通常应用以经典集合论为基础的数学方法进行描述,但是存在着方法本身固有的局限性。应用以模糊集合论为基础的模糊数学方法建立设计方案的多级模糊综合评判模型。 多级模糊评判模型由评价因素集、因素权重集、评价集、隶属函数及单因素评价矩阵、模糊操作算子等几部分组成（2） 在工程计算中短路电流的计算常采用实用曲线法，其计算步骤如下： 1）选择计算短路点； 2）画等值网络图； A、选取基准容量SB=100MVA=和基准电压VB=Vav=。 B、首先去掉系统中的所有负荷分支。线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗Xd。 C、将各元件电抗换算为同一基准的标么值电抗。 D、汇出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。 E、化简等值网络：为计算不同短路点的短路电流值，需要将等值网络分别化简为短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电流与短路点之间的电抗，即转移电抗Xsf, 以及无限大电源对短路点的转移电抗Xsf。 3）求出计算电抗，Xjsi=XifSNi/SB (i=1,2,3.g) 式中SNi为第i台等值发电机的额定容量。 4）由运算曲线查出个电源供给的短路电流周期分量标么值（运算曲线只作到Xjs=3.5）。5）计算无限大功率的电源供给的短路电流周期分量。6）计算短路电流周期分量有名值和短路容量。7）计算冲击电流。（3）正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在保证安全、可靠的前提下，进行电器设备选择，选择一般条件有：1）按正常工作条件包括电压、电流、频率、开断电流等选择。2）按短路条件包括动稳定、热稳定校验。3）按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择 而实际生产中线路的选择和短路电流的计算也都影响着电气设备的选择。三、完成本课题的工作进度计划3月17日3月23日：搜集3600MW水力发电厂电气部分设计的相关资料；3月24日3月30日：根据搜集的资料做开题报告；3月31日4月06日：完成相关英文资料翻译；4月07日4月13日：分析给定的基本资料，设计整体的发电厂电气部分的设计方案；4月14日4月20日：选择合适的主变压器台数、容量和类型并进行主接线方式的比较及确定；4月21日4月27日：进行短路电流计算，包括短路电流计算的基本假设，电路元件的参数计算以及短路电流实用计算方法为设备选择做准备4月28日5月04日：发电厂电气设备的选择与校验，选择并校验断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、电缆、避雷器等，选用设备的型号。5月05日5月11日：配电装置的设计，包括配电装置的布置，安全距离等；5月12日5月18日：绘制系统图及设计的结论；5月19日5月25日：撰写设计的结论。；5月26日6月01日：绘制规范的3600MW水力发电厂电气部分设计图纸（按题目）6月02日6月08日：撰写符合规范的设计说明书（15000字），并附带一张光盘； 6月09日6月15日：准备毕业答辩。四、参考文献1熊信银.发电厂电气部分（第四版）. 北京：中国电力出版社，2009.31-53,63-80,100-213. 2戈东方.电力工程电气设计手册1（电气一次部分）. 北京：中国电力出版社, 2003.45-97,119-123,231-266.3卓乐友.电力工程电气设计手册2（电气二次部分）. 北京：中国电力出版社， 2003.91-108.4杨保初,刘晓波,戴玉松. 高电压技术（第二版）. 重庆：重庆大学出版社，2012.57-94,124-162.5秦波.发电厂电气电气主接线可靠性研究与实践D：硕士学位论文广西：广西大学 电气工程学院，2012.6阮全荣,康本贤,魏广性.水电站电气主接线图册.北京：中国水利水电出版社，2004.18-527傅知兰.电力系统电气设备选择与实用计算.北京:中国电力出版社,2004.18-85.8韦刚.电力系统分析基础.北京：中国电力出版社.2010.26-107.9刘学军,段慧达，辛涛.继电保护原理（第三版）.北京：中国电力出版社，2004. 11-37,101-125.10朱新华. 发电厂电气设备及主接线的可靠性分析（J）.科技致富向导，2013，01（1）:1-4. 五、毕业设计起止日期自 2014年 3 月 17 日起，至 2014 年 6 月20