电气一次课程设计任务书

湖 南 水 利 水 电 职 业 技 术 学 院 Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power 安化晏家水电站电气一次部分安化晏家水电站电气一次部分 课程设计说明书课程设计说明书 姓名 姓名 郑郑 盼盼 班级 班级 电力系统及发电厂一班电力系统及发电厂一班 学号 学号 201035010006 适用专业 适用专业 发电厂及电力系统发电厂及电力系统 指导老师 指导老师 何何 荣荣 锋锋 设计开始日期 设计开始日期 2011 年年 12 月月 12 日日 设计结束日期 设计结束日期 2011 年年 12 月月 16 日日 目目 录录 第一章第一章 设计原始资料设计原始资料 1 1 概况 5 1 2 工程任务和规模 7 1 3 机器及金属机构 8 第二章第二章 变压器的选择变压器的选择 2 1 主变压器的选择 10 2 2 厂用变压器的选择 11 第三章第三章 电气主接线设计电气主接线设计 3 1 电气主接线的概况 14 3 2 电气主接线的方案拟定及比较 14 3 2 1 主接线方案的拟定 14 3 2 2 主接线方案的比较 14 第四章第四章 短路电流计算短路电流计算 4 1 短路电流计算的目的 17 4 2 短路电流计算的内容 17 4 3 短路电流计算的方法 17 4 4 短路电流计算成果表 18 第五章第五章 设备的选择 校验设备的选择 校验 5 1 电气一次设备选择的一般条件 19 5 2 电气一次设备的选择及成果 21 前前 言言 水电是清洁能源 可再生 无污染 运行费用低 便于进行电力调峰 有 利于提高资源利用率和经济社会的综合效益 在地球传统能源日益紧张的情况 下 世界各国普遍优先开发水电大力利用水能资源 中国不论是水能资源蕴藏量 还是可能开发的水能资源 都居世界第一位 截至 2008 年底 中国水电总装机容量已达到 1 75 亿千瓦 水电能源开发利用 率从改革开放前的不足 10 提高到 27 水电事业的快速发展为国民经济和社会 发展作出了重要的贡献 同时还带动了中国电力装备制造业的繁荣 三峡机组 全部国产化 迈出了自主研发和创新的可喜一步 小水电设计 施工 设备制 造也已经达到国际领先水平 使中国成为小水电行业技术输出国之一 此外 中国水电产业各项经济指标增长较快 2007 年 1 11 月 中国水力 发电行业累计实现工业总产值 93 826 334 千元 比上年同期增长了 20 88 累计实现产品销售收入 89 240 772 千元 比上年同期增长了 20 17 累计实 现利润总额 24 689 815 千元 比上年同期增长了 35 91 2008 年 1 11 月 中 国水力发电行业累计实现工业总产值 111 348 950 千元 比上年同期增长了 23 50 累计实现产品销售收入 113 147 151 千元 比上年同期增长了 24 80 累计实现利润总额 26 863 763 千元 比上年同期增长了 9 75 中国经济已进入新的发展时期 在国民经济持续快速增长 工业现代化进 程加快的同时 资源和环境制约趋紧 能源供应出现紧张局面 生态环境压力 持续增大 据此 加快西部水力资源开发 实现西电东送 对于解决国民经济 发展中的能源短缺问题 改善生态环境 促进区域经济的协调和可持续发展 无疑具有非常重要的意义 另外 大力发展水电事业将有利于缩小城乡差距 改善农村生产生活条件 对于推进地方农业生产 提高农民收入 加快脱贫步 伐 促进民族团结 维护社会稳定 具有不可替代的作用 水电开发通过投资 拉动 税收增加和相关服务业的发展 将把地方资源优势转变为经济优势 产 业优势 以此带动其他产业发展 形成支撑力强的产业集群 有力促进地方经 济的全面发展 本次设计从主接线 短路电流计算 主要电气设备选择等几方面对水电站电气 设计进行了阐述 并绘制了电气主接线图 推荐方案 电气主接线图 比较方 案 升压站平面布置图 厂房电气设备布置图 升压站电气布置断面图 6 3KV 高压开关柜接线方案图 低压配电屏接线方案图 变电器主保护回路图 和原理图 机组保护原理图等相关设计图纸 本文是在湖南水利水电学院水利 建筑工程系何荣锋教授的精心指导下完成的 何荣锋老师治学严谨 知识广博 善于捕捉新事物 新的研究方向 在毕业设计期间何荣锋老师在设计的选题何 设计思路上给了我很多的指导和帮助 何荣锋老师循循善诱的教学方法 热情 待人的处事方法 一丝不苟的治学态度 对学生严格要求的敬业精神给我留下 了很深的印象 在此 我对恩师表达最崇高的敬意和最诚挚的感谢 因为本人知识有限 设计中有很多错误和不妥之处 敬请各位老师批评指 正 第一章第一章 设计原始资料设计原始资料 1 11 1 概况概况 渠江镇位于安化县西南部 柘溪水库库区上游西岸 为安化 新化 溆浦 三县交界之处 水路可经柘溪库区至安化县城及沿河各地 陆路有 S225 省道穿 过该镇东北部 晏家水电站位于渠江镇南部的晏家村 晏家村与溆浦县善溪乡 相邻 该村距渠江镇镇政府驻地 15km 距善溪乡政府驻地 3km 现有人口 1100 人 人均收入不到 1200 元 晏家水电站位于资水一级支流渠江下游 距资水入河口 15km 坝址以上控 制集雨面积 620km2 占渠江总流域面积的 72 9 该电站上游原规划开发水电 站八座 总装机容量 28120kW 依次为 渠江干流 175 207m 为梧桐水电站 控制集雨面积 570km2 规划装机 8000kW 朱溪江支流 207 232m 为两江水电 站 控制集雨面积 330km2 规划装机 3200kW 朱溪江支流 232 285m 为朱溪 江水电站 控制集雨面积 315km2 规划装机 6400kW 朱溪江支流 285 325m 为大兴水电站 控制集雨面积 290km2 规划装机 5000kW 岗东河支流 207 242m 为木壕水电站 控制集雨面积 182km2 规划装机 2000kW 岗东河 支流 250 292m 为罗林水电站 控制集雨面积 76km2 规划装机 1260kW 岗 东河支流 292 342m 为河边水电站 控制集雨面积 68km2 规划装机 1260kW 岗东河支流 342 390m 为芭油水电站 控制集雨面积 60km2 规划装 机 1000kW 拟建晏家水电站位于梧桐水电站下游 3km 处 为径流式电站 装机容量为 2 1600kW 设计引用流量 38 8m3 s 1 21 2 工程任务和规模工程任务和规模 晏家水电站位于资水一级支流渠江下游 坝址处在安化县渠江镇晏家村境 内 且紧临溆浦县善溪乡 其库区及集雨区域大部分属溆浦县境内 该工程上 游水位受梧桐水电站尾水控制 下游水位受柘溪水库的调节影响 据渠江流域 的水电规划 梧桐水电站利用水头为 175 207m 高程 根据柘溪水库多年运行 的情况 其常水位一般在 160 165m 由上可知 从梧桐水电站至柘溪水库间 有约 10m 水头的水资源可以开发利用 根据保证出力 从年发电量 年利用小时数 工程总投资和工程年运行费 用等各项指标综合分析后 本阶段选择装机容量为 3200kW 根据电站的流量水头特性 采用轴流式机组 综合考虑电站的投资及以后 的运行情况 选择采用 2 台 1600kW 发电机组 转轮直径 180cm 额定转速 300r min 额定流量 19 4m3 s 额定点效率 90 1 31 3 机器及金属机构机器及金属机构 1 水轮机主要参数 型号 ZD680 LH 180 台数 2 台 额定水头 10 0m 额定出力 1778kW 额定流量 19 40m3 s 额定工况点效率 90 额定转速 300r min 2 调速器 选用 2 个 YWT 3000 型自动调速器 3 发电机主要参数 型号 SF1600 20 2600 额定功率 1600kW 共 2 台 额定电压 6300V 额定转速 300r min 功率因数 0 8 4 变压器 主变型号 S9 4000 35 台数 1 台 站用变型号 SC10 315 6 3 台数 1 台 本电站主要金属结构为电站流道进 出口工作闸门和检修闸门以及其启闭 设备 闸门均采用钢闸门 共 7 扇 启闭设备均采用手电两用螺杆式启闭机 分 别有 1 台 5t 2 台 10t 2 台 15t 第二章第二章 变压器的选择变压器的选择 3 1 主变压器的选择主变压器的选择 变压器是比较可靠的元件 发生事故的几率很小 但它在电能生产和输送 过程中一旦发生事故 其严重性和影响面都是很大的 必须予以足够的重视 电力变压器按相数分 有单相和三相两大类 主要考虑变压器制造条件 可靠性要求和运输条件等因素 对 330及其以下晓以大电压系统中 当不受kV 运输条件限制时 一般选用三相变压器 因为单相变压器相对而言投资大 占 地多 运行损耗也较大 同时配电装置结构复杂 增加了维修工作量 因此本 设计中主变压器采用三相电力变压器 1 主变容量的选择 由于发电机电压侧有较大的近区负荷 则主变的容量可按照发电机电压侧 最小负荷时 能将电站所有剩余的有功功率和无功功率送出去进行选择 主变 容量考虑 5 10 年后的远景规划 根据公式 Sn 0 6Pm 其中 Pm 为最大电荷 2 主变台数的选择 主变台数的选择因数较多 主要取决于该电站在电力系统中的重要性和电 站 装机台数 由于该电站属于小型水电站 为了考虑经济性 所以选择两台主变 最合适 3 主变型式的选择 中小型水电站的主变宜采用三相普通油浸式电力升压变压器 具有常规的 接线组别 Y d11 或者 YN d11 其冷却方式 使用材料 电压调节的项目一般按 照厂家标准 但用户可以提出阻抗值 第损耗甚至有载调压等方面的特殊要求 电力变压器按绕组导体材质分 有铜线变压器 铝线变压器及半铜半铝 超导等变压器 因为铜绕组变压器损耗低 故本设计中主变压器选择铜绕组变 压器 电力变压器按绕组形式分 有双绕组变压器 三绕组变压器 自耦变电器 双绕组变压器用于连接电力系统中的两个电压等级 三绕组变压器一般用于电 力系统区域变电站中 连接三个电压等级 自耦变电器用于连接不同电压的电 力系统 也可做为普通的升压或降后变压器用 因为晏家水电站高压只有 35 和 6 3KV 两个电压等级 所以本设计中主变压器采用双绕组变压器 kV 查电气设计手册得下表 2 1 电压组合 型号 额定容 量 KVA 高压 KV 高压分接 范围 低压 KV 联结 组别 空载 损耗 KW 负载 损耗 KW 空载 电流 阻抗 电压 S9 630 356301 087 850 376 5 S9 1000 3510001 5012 01 06 5 S9 125O 3512501 8014 00 96 5 S9 1600 3516002 1317 00 856 5 S9 2000 3520002 6019 00 756 5 S9 2500 352500 35 3 1021 00 756 5 S9 3150 3531503 8024 50 707 S9 400O 3540004 6029 00 707 S9 5000 355000 5 10 5 Y d1 1 5 5033 00 607 S9 6300 3563006 6037 00 607 5 S9 8000 3580008 5042 00 557 5 S9 10000 351000010 048 30 557 5 S9 12500 351250012 057 50 508 0 S9 16000 3516000 35 38 5 2 2 5 10 5 11 Ynd1 1 14 670 00 508 0 依据原始资料可得晏家水电站的总装机容量为 3 2MW 主变压器容量应按 发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷之后 应该还留有 10 的余地来确定 所以主变压器的容量应选 2MVA 根据上述表可得主变压器型号为 S9 4000 38 5 为主变压器 3 2 厂用变压器的选择厂用变压器的选择 3 2 13 2 1 厂用变压器选择的基本要求厂用变压器选择的基本要求 目前可供选择的厂用变压器型式有油浸式 普通干式 浇注式 油浸式的 优点是过载过压能力强 订货容易 维修简便 价格便宜 屋内屋外都适合布 置 缺点是带有一定油量 屋内布置时要有防火防爆小间及通风散热及事故排 油等设施 干式变压器是无油设备 防火性能好 但绝缘水平要比相同电压等 级的油浸式变压器低 过载能力也低 因此不允许直接与架空线路连接 否则 要经过不短于 500m 的电缆或者采用灭弧电压较低的避雷器作为进线保护 干 式变压期只能作为屋内布置 而且要求有防潮防尘和通风良好的环境 环氧树 脂浇注干式变压器具有一定的防潮和难燃的特点 比一般干式变压器为优 厂用变压器属于降压变压器 但其实额定电压 变比 阻抗等参数和质量 要求与一般配电变压器有所不同 宜向制造厂特殊定制 1 厂用变压器原边额定电压必须与引线处电压一致 副边额定电压则与厂 用电压相配合 2 厂用变压器可以选用双绕组变压器 但大型机组的厂用变压器多选择用 低压绕组分裂变压器 3 厂用变压器的容量必须满足厂用机械正常运转和自起动的要求 4 厂用变压器的阻抗电压不能太小 否则短路电流大 厂用系统的高压断 路器无法选用价格低廉的轻型断路器 阻抗电压也不能太大 否则无法满足电 压波动和电动机自启动要求 3 2 2 厂用变压器容量及台数选择厂用变压器容量及台数选择 厂用变压器容量的选择 应保证在正常情况下满足全厂厂用电负荷的供电 不应由于过负荷过热而影响其使用寿命 一般事故或检修条件下 应具有足够 的备用容量 以保证发电机正常运行 厂用变压器容量于厂用变压器台数及备用容量方式有关 一般小型水电站采