发电厂电气部分初步设计毕业设计.doc

华 北 水 利 水 电 学 院 毕 业 设 计 任 务 书 设计题设计题目：目： 发电发电厂厂电电气部分初步气部分初步设计设计 专 业： 电气工程及其自动化 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文） ，是我个人在指导教师的指 导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢 的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我 为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究 提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示 了谢意。 作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的 规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校 有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为 目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果 由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和 汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 一、毕业设计目的 毕业设计是学生毕业前的一次综合性实践训练，通过毕业设计应达到： 1、巩固运用已有的专业知识，扩充新的专业知识； 2、了解工程设计中国家的方针和政策，有关技术规程、规定，树立工程设计必须安 全、可靠和经济的观点； 3、掌握实际工程设计的基本方法； 4、培养自学能力、分析和解决问题的能力以及组织表达能力； 5、培养严肃认真的科学作风。 二、主要设计内容 1、电气主接线设计； 2、厂用电设计； 3、短路电流计算； 4、导体与电气设备选择； 5、电气设备布置； 6、初步规划二次回路方案。 三、重点研究问题 1、电气主接线方案的比较和确定； 2、三相短路电流计算； 3、各级电压导体与电气设备选择。 四、主要技术指标或主要设计参数 1、发电机参数： 水电厂 445MW，UGN=10.5kV， cos=0.85，X”d=0.1834 2、发电厂年最大负荷利用小时数：Tmax=5600 小时/年； 3、电厂的运行方式：担任系统调峰和事故备用任务，七至十月份电厂在基荷运行， 十二月至三月担任系统峰荷，其他月份担任系统腰荷。 4、系统负荷特性：以工业用电为主，主要是冶金、建材、化工工业等，用电负荷约 占系统总负荷的。80% 5、电站近区负荷情况：无近区负荷。 6、升高电压等级、出线回路数及线路负荷： 110kV 出线 4 回，线路参数为： 线路 1（至系统） Pmax=42MW，L=30km 线路 2（至系统） Pmax=38MW，L=33km 线路 3（至用户） Pmax=36MW，L=35km 线路 4（至用户） Pmax=44MW，L=28km 35kV 出线 2 回，线路参数为： 线路 1（至用户） Pmax=10MW，L=12km 线路 2（至用户） Pmax=8MW，L=16km 7、厂用电情况：厂用变压器的容量按电厂总装机容量的 1 %选定，厂用电电压等级 为一级电压 380/220V。 8、气象资料：本电厂的年平均气温为，年最高气温为 36.5，年最低气温为22.3 -0.7。 9、本发电厂的厂址，地势平坦，交通方便。 五、设计成果 1、毕业设计说明书（含计算书）1 份；（小四号宋字体、A4打印纸打印） 2、图纸 3 张： （1）电气主接线图 1 张（计算机绘制、A1 打印纸打印） ； （2）开关站平面布置图 1 张（手工绘制、2#图纸幅面） ； （3）变压器保护原理接线图（展开图、手工绘制，1#图纸幅面） 。 六、设计时间安排（见表 1） 表 1 毕业设计时间安排 设计内容时间安排 阅读并分析原始资料，参考有关设计资料，结合电气主接线使用的 经验提出若干个可行的电气主接线方案。 1 周 对若干个可行的电气主接线方案进行技术经济比较（方案技术经济 比较结果列表表示） ，选出最优电气主接线方案。同步编写设计说明书 和计算书。 1.5 周 对最优电气主接线方案进行短路电流计算，得出校验导体和设备动 稳定及热稳定所需要的短路电流（短路电流计算结果列表表示） 。同步 编写设计说明书和计算书。 2 周 对最优电气主接线方案进行导体（发电机引出导体及其绝缘子）和 电气设备（主变、厂变、断路器、隔离开关、电压互感器及保护熔断器、 电流互感器、避雷器、消弧线圈等）选择。同步编写设计说明书和计算 书。 2.5 周 绘制电气主接线图（必须符合国家规定的制图规范）2 周 初步规划二次回路的基本方案（写出文字说明即可） ，整理毕业设 计成果。 1 周 外文翻译，准备毕业答辩1 周 毕业答辩1 周 华北水利水电学院毕业设计 I 摘 要 水力发电厂是把水的位能和动能转换成电能的工厂，它的基本生产过程是：从河流 高处或其他水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能转变成机械能， 然后水轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能；是为开发利用水能资源，将水能转 变成电能而修建的工程建筑物和机械、电气设备的综合体，是利用水能生产电能的基地。 电气主接线是发电厂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 的确定对电力系统整体及发电厂本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。并且 对电气设备选择、配电装置的拟定有较大的影响。本文是对配有 4 台 45MW 水轮发电机的 中型水电厂一次部分的初步设计，主要完成了电气主接线的设计。包括电气主接线的形 式的比较、选择；主变压器、和厂用变压器容量计算、台数和型号的选择；短路电流计 算和高压电气设备的选择与校验。 关键词：水电厂；电气主接线；短路电流；电气设备关键词：水电厂；电气主接线；短路电流；电气设备 华北水利水电学院毕业设计 II Abstract Hydroelectric power plant is to water potential and kinetic energy into electric energy plant, and its basic production process: from a height, or other reservoirs in the river water, using water pressure or flow impulse turbine rotation, the water into mechanical energy , and then rotating turbine driven generator, the mechanical energy into electrical energy; is used for the development of hydropower resources, electricity and the water into the building construction and mechanical engineering, electrical equipment, complex, is the production of electricity using water base. An electrical main connection is the most important part of the electrical design of power plants, but also constitutes an important part of the power system. Determination of the main terminal and power plant on the overall power system reliability of their operation, flexibility and economy are closely related. And selection of electrical equipment, power distribution equipment has a greater impact formulation. This article is equipped with 4 sets of 45MW hydropower plant medium-sized hydro preliminary design of a part, mainly to complete the electrical main wiring design. Including electrical wiring in the form of the main comparison of choice; main transformer, and auxiliary transformer capacity calculation, the number and types of choice sets; short-circuit current calculation and selection of high-voltage electrical equipment and calibration. Keywords: Hydroelectric Power station; Electrical Main Connection; Short-circuit Current; Electrical Equipment 华北水利水电学院毕业设计 III 前 言 毕业设计是我们毕业前的最后一个理论与实践相结合的重要环节，是让学习的知识 深化和提高的重要过程，是让我们运用所学的知识进行一次全面总结和综合训练，是素 质与工程实践能力培养效果的全面检验。 在冯金光老师的指导和影响下，我养成了认真对待问题的习惯，通过查阅文献、搜 集资料、综合分析、计算比较等，较好地完成了本次的设计任务，并在此过程中深化了 以前所学的知识,提高了对专业知识的理解和运用能力，为以后的学习和工作打下了良好 的基础。很敬佩冯老师一丝不苟地对待学习和工作的作风，并不厌其烦地指正我们在设 计中遇到的错误，这对我完成本次毕业设计有很大的帮助。在此，我对冯老师表达深深 的谢意：冯老师，您辛苦了！ 华北水利水电学院毕业设计 1 目 录 摘摘 要要.I ABSTRACT.II 前前 言言.III 第一篇第一篇 说明书说明书.1 1 电气主接线的设计电气主接线的设计.1 1.1 设计遵循的原则.1 1.2 电气主接线设计的基本要求.1 1.2.1 可靠性.1 1.2.2 灵活性.1 1.2.3 经济性.2 1.3 电气主接线的选择.2 1.3.1 发电机与主变的接线方式.2 1.3.2 110kV 配电装置的方案 .2 1.3.3 35kV 配电装置的方案 .3 1.3.4 电气主接线的确定.3 1.4 发电厂主变压器的选择.6 1.4.1 主变压器台数、容量的选择.6 1.4.2 主变压器型式的选择.6 1.4.3 绕组接线组别的选择.6 1.4.4 调压方式的选择.7 1.4.5 主变压器的选择结果.7 2 厂用电厂用电的的设计设计.8 2.1 厂用电的特点及厂用电的引接.8 2.1.1 水电站厂用电的特点.8 2.1.2 厂用变压器容量及台数选择.8 2.1.3 厂用电源的引接方式.8 华北水利水电学院毕业设计 2 2.2 厂用变压器型式的选择.9 2.2.1 厂变容量的计算.9 2.2.2 厂变的选择.9 3 短路电流的计算短路电流的计算.10 3.1 短路的类型及短路计算.10 3.1.1 短路电流计算的基本假设.10 3.1.2 短路的类型.10 3.1.3 短路电流的计算目的.10 3.1.4 短路电流的计算步骤.10 3.2 短路电流计算结果.11 3.2.1 系统等值电路图.11 3.2.2 短路电流计算结果.11 4 导体与电气设备的选择导体与电气设备的选择.13 4.1 电气设备选择的一般条件.13 4.1.1 按正常工作条件选择电气设备.13 4.1.2 按短路状态校验设备.14 4.2 导体的选择.14 4.2.1 导体的选择步骤.14 4.2.2 发电机引出导体的选择结果.15 4.3 绝缘子和穿墙套管的选择.15 4.3.1 绝缘子和穿墙套管的选择步骤.15 4.3.2 绝缘子和穿墙套管的选择结果.16 4.4 高压断路器的选择.16 4.4.1 高压断路器的选择步骤.16 4.4.2 高压断路器的选择结果.18 4.5 高压隔离开关的选择.18 4.5.1 高压隔离开关的选择步骤.18 4.5.2 高压隔离开关的选择结果.19 4.6 电压互感器及保护熔断器的选择.19 华北水利水电学院毕业设计 3 4.6.1 电压互感器及保护熔断器的配置.19 4.6.2 电压互感器的及保护熔断器的选择内容.20 4.6.3 电压互感器及保护熔断器的选择结果.21 4.7 电流互感器的选择.22 4.7.1 电流互感器的选择内容.23 4.7.2 电流互感器的选择结果.24 4.8 避雷器的选择.25 4.8.1 避雷器的配置原则.25 4.8.2 避雷器的选择和校验.25 4.8.3 避雷器的选择结果.26 4.9 消弧线圈的选择.27 4.9.1 消弧线圈的选择内容.27 4.9.2 消弧线圈的确定.29 5 电气设备布置电气设备布置.29 5.1 电气设备布置的基本要求.29 5.2 厂内外主要电气设备布置.30 6 二次回路的初步规划二次回路的初步规划.30 第二篇第二篇 计算书计算书.32 1 短路电流计算短路电流计算.32 1.1 系统等值电路图及各参数的计算.32 1.2 三相对称短路的短路电流计算.33 1.2.1 k1 点三相短路的短路电流计算.33 1.2.2 k2 点三相短路的短路电流计算.37 1.2.3 k3 点三相短路的短路电流计算.40 1.2.4 k4 点三相短路的短路电流计算.43 1.3 不对称短路的短路电流计算.45 2 电气设备的选择电气设备的选择.53 2.1 导体及其绝缘子和穿墙套管的选择.53 华北水利水电学院毕业设计 4 2.1.1 发电机出口导体的选择.53 2.1.2 绝缘子和穿墙套管的选择.55 2.2 高压断路器的选择.57 2.2.1 发电机出口（接三绕组变压器）断路器的选择.57 2.2.2 35kV 级高压断路器的选择 .58 2.2.3 110kV 级高压断路器的选择 .60 2.3 高压隔离开关的选择.61 2.3.1 发电机出口高压隔离开关的选择.61 2.3.2 35kV 侧高压隔离开关的选择 .62 2.3.3 110kV 级高压隔离开关的选择 .63 2.4 电压互感器及保护熔断器的选择.64 2.4.1 发电机出口电压互感器及熔断器的选择.64 2.4.2 35kV 级电压互感器及熔断器的选择 .66 2.4.3 110kV 级电压互感器的选择 .67 2.5 电流互感器的选择.67 2.5.1 发电机出口电流互感器的选择.67 2.5.2 发电机中性点横差保护用电流互感器选择.69 2.5.3 35 kV 侧电流互感器的选择 .69 2.5.4 110kV 侧电流互感器的选择 .70 2.5.5 变压器 110kV 侧中性点电流互感器的选择 .71 2.6 发电机中性点消弧线圈的选择.72 2.6.1 发电机电压回路的电容电流计算.72 2.6.2 容量及分接头的选择.73 2.6.3 中性点位移校验.73 2.7 三绕组变压器 35KV 侧中性点接地方式的选择 .73 参考文献参考文献.75 附附 录录.76 英文翻译.76 中文翻译.82 华北水利水电学院毕业设计 1 第一篇 说明书 1 电气主接线的设计 1.1 设计遵循的原则 以老师下达的设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准 为准绳，结合工程实际情况，根据国家现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电 力建设与发展的方针，准确地掌握原始资料，在保证供电可靠、运行灵活、维护方便等 基本要求下，力争节约投资，降低造价，并尽可能采用先进技术，坚持供电可靠、技术 先进、安全使用、经济美观的原则。 1.2 电气主接线设计的基本要求 电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，它反映各设备的作用、连接方式和 回路间的相互关系。它的设计对电力系统的安全、经济运行起着决定的作用。因此，对 电气主接线的基本要求包括可靠性、灵活性和经济性三个方面。 1.2.1 可靠性 对于一般技术系统来说，可靠性是指一个元件、一个系统在规定的时间内及一定条 件下完成预定功能的能力。为了向用户供应持续、优质的电力，主接线首先必须满足这 一可靠要求。主接线的一般要求是： (1) 断路器检修时，不宜影响对系统的供电。 (2) 断路器或母线故障，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线的回路 数和停运时间，并保证对第一类、第二类负荷的供电。 (3) 尽量避免发电厂或变电所全部停运的可能性。 1.2.2 灵活性 (1) 高度灵活，操作方便。应能灵活地投入或切除机组、变压器或线路，灵活地调配 电源和负荷，满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的要求。 (2) 检修安全。应能方便地停运线路、断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检 修而不影响系统的正常运行及用户的供电要求。需要注意的是过于简单的接线，可能满 足不了运行方式的要求，给运行带来不便，甚至增加不必要的停电次数和时间；而过于 华北水利水电学院毕业设计 2 复杂的接线，则不仅增加投资，而且会增加操作步骤，给操作带来不便，并增加误操作 的机率。 (3) 扩建方便。随着电力事业的发展，往往需要对已投运的发电厂进行扩建，从发电 机、变压器直至馈线数均有扩建的可能。所以在设计主接线时，应留有余地，应能容易 地从初期过渡到最终接线，使在扩建时一、二次设备所需的改造最少。 1.2.3 经济性 方案的经济性体现在以下三个方面： (1) 投资省。主接线要力求简单，以节省一次设备的使用数量；继电保护和二次回路 在满足技术要求的前提下，简化配置、优化控制电缆的布置，以节省二次设备和控制电 缆的长度；采取措施，限制短路电流，得以选用价廉的轻型设备，节省开支。