4x15MV水力发电厂课程设计


信息工程学院

课程设计报告书



题目 4X15MV水力发电厂电气次系统设计

专 业：
班 级：
学 号：
学生姓名：
指导教师：

年 月 日

综合课程设计务
1题目
水力发电厂电气次系统设计
2原始资料
1发电厂建设规模
1：设计发电厂类型（水利发电厂）
2：发电厂次设计建成计划安装（415MW）水力发电机组利时数（5000时年）
2发电厂电力系统连接情况
1：设计发电厂接入系统电压等级（110kv）出线回路（3回）中回线供20MW类负荷水电站附负荷3MW
2：电力系统总装机容量（396MVA）全系统负荷340MW负荷225MW
3环境条件
热月面08m土壤均温度286C年低气温4C室热月均温度341C户外低气温401C
4水电站位置发展
水电站位某河流游附城镇5座城镇发展远景：

5系统连接图：


3设计务
1：电气接线设计
2：厂电设计
3：短路电流计算电气设备选择
4：配电装置设计
4设计成果
1：设计说明书份
2：图纸3张（电气接线图屋配电装置图屋外配电装置图）
摘
文4×15MW水力发电厂电气次部分设计通原始资料详细分析根设计务书求进行电气接线方案济技术较厂电设计短路电流计算电气设备选择校验配电装置设计编制设计说明书绘制接线图厂电接线图
关键字：接线短路计算设备选择配电装置设计说明书接线图厂电
Abstract
This article is 4 x 15 mw hydropower plant electrical part design at a time Through detailed analysis of original data according to the requirements of the design plan descriptions of the economic and technical comparison the main electrical wiring scheme design of auxiliary power short circuit current calculation and selection of electrical equipment and calibration power distribution equipment design Compiled the design specification draw the main wiring diagram auxiliary power wiring diagram
The keyword The main connection short circuit calculation equipment selection power distribution equipment design specifications main wiring diagram auxiliary power
目录
1 发电厂电气接线设计 1
11接线方案设计 1
12接线方案济技术较 3
13确定优接线设计方案 5
14发电机变厂变容量选择 6
15厂电设计 7
2 短路电流计算 9
3 导体电器设备选择校验 13
31导体设备选择概述 13
32导体选择校验 13
33导体电气设备选择成果表 16
4 配电装置设计 18
参考文献 19
附录 20

1 发电厂电气接线设计
11接线方案设计
简述：电气接线代表发电厂变电站电气部分体结构电力系统网络结构重组成部分直接影响发电厂变电站运行性灵活性电器选择配电装置布置继电保护决定性关系
电气接线基求包括性灵活性济性三方面
次设计根水电站机电设计手册电力工程设计手册相关参考书目规定结合设计务求拟订2行接线方案进行技术济较出佳接线方案
（1）：次设计重点：水电厂高低两级电压电气接线拟订水电厂机端105KV电压配电装置110KV高压配电装置厂电配电装置等设备选择难点：电厂整电气接线短路电流计算种电器继电保护配置
（2）：发电机变压器接线形式确定：次设计发电机形式根水电厂实际情况采合适型号单机容量15MW厂电分支机端电压等级采105KV
根发电厂变压器确定原：发电厂变台数定2台总容量应等电厂总装机容量采105KV110KV两级电压三相两绕组
（3）：接线方案初步拟订
设计原始资料分析基础结合电力系统电气接线性
济性灵活性等基求综合考虑满足技术济政策前提次设计
力争成技术先进发电济合理接线方案
发电设计水电厂应该考虑首问题兼顾济性水电厂升压站场狭窄等问题设计接线应保证丰期满发积压发电力接线方案方面考虑：
（1）线路断路器变母线障检修时机组影响发电机出力影响
（2）水电厂全厂停电性
（3）接线否具足够灵活性适应种运行方式变化检修事状态操作方便调度灵活检修安全等
（4）满足技术求前提考虑投资省占面积电损失年运行费少
（5）否适宜实现动化实现值守
通原始资料分析现电压等级较佳方案列出进优化组合形成佳方案
（1） 105KV电压级设计水电厂装机4台台单机容量15MW根电力工程设计手册规定发电机电压配电装置宜采单母分段双母分段接线原段母线发电机总容量负荷24MW时般采双母线分段接线考虑设计水电厂型水电厂成宜高技术允许情况考虑单母线分段接线减少成
（2） 110KV电压级前水电厂出线回路数导线选择知设计110KV
出线3回考虑选变数量2台110KV馈线（进出线）终5回考虑选110KV母线接线形式双母线分段接线根分析组合设计提出两种接线方案：
方案：105kv基端母线单母接线110kv母线双母分段
方案二：105kv基端母线双母分段接线110kv母线双母分段
接线方案分析较
序号
接线方案
优点
缺点
1
方案
①发电机侧接线简单运行方便
②段母线接隔离开关障检修时段母线机组继续电网供电性灵活性
③易实现动化值守
① 发电机电压配电装置元件增加检修工作量
②运行方式简单
2
方案二
①性较高检修母线设备障全厂停电概率
②运行方式灵活调度灵活
③易实现动化
① 设备较
②控制室面积增
旁路母线
3MW
母线Ⅱ
110KV
母线Ⅰ
×
×
×
×
×
×
G
×
G
×
G
×
G
20MW
110KV
105kv基端单母线接线110kv母线双母线分段接线
分析出初选两种方案优缺点均满足设计水电厂作方性型水电厂生产运行求通济技术较做进步选择
12接线方案济技术较
接线方案济技术较方法
济计算国民济整体利益出发计算电气接线较方案费效益选择济优方案提供
设计采初步选择设备配电装置型式进行较计算设备配电装置综合投资年运行费运接线济较方法：静态较法进行较
二接线方案济初步较
1接线方案投资初步较
方案投资较表
项目
方案
方案二
10kv接线
15
194
110kv接线
757
757
变
108
108
体投资
1987
2031
综合投资
37753
38589
综合投资较知：Z1>Z2
2 年运行费计算
接线中电气设备运行费包括变压器电损耗设备检修维护折旧等费计算公式
(万元)
中变压器电损失年运行费计算容计算公式

⑴方案年运行费
①变电损失
变型号 SFP740000KVA 技术参数表
型号
额定容量（KVA）
额定电压（KV）
高压
中压
低压
SFP740000110
40000
1102×25％

105
阻抗电压（％）
连接组
功率数
空载电流（％）
损耗（kw）
空载
短路
105
YNd11
Cosφ08
08
46
174
取年运行费中功济量k002

计算
②年运行费公式(中检修维护费Z10058×综合投资折旧费Z20022×综合投资)：
U17253（万元）
U27319（万元）
U1次设计必运静态较法确定技术济优方案方案采2台变110KV采双母线分段接线10KV采单母线分段接线接线方案
13确定优接线设计方案
通11节12节方案二综合较见表
序号
接线方案
方案

方案二

性
性高发电机侧电压母线发电机变压器低压侧短路时短路电流较
性较高检修母线设备障全厂停电概率
灵活性
运行方式相简单调度灵活
运行方式灵活调度灵活易实现动化
济性
发电机侧接线简单控室面积开关设备少操作简便
控室求面积开关设备量
105kv基端单母线接线110kv母线双母线分段旁路母线
3MW
母线Ⅱ
110KV
母线Ⅰ
×
×
×
×
×
×
G
×
G
×
G
×
G
20MW
110KV
接线
定性分析性济性分析计算设计水电厂电气接线方案终确定方案
14发电机变厂变容量选择
1 发电机选择参数
根设计题目参数查相关设计手册参考资料设计确定发电机型式
发电机型号
台数
额定容量（MW）
额定电压
（KV）
额定功率
数cosφ
电抗
(标幺值)
TS5507928
4
15
105
08
0204
参数查电力系统课程设计毕业设计参考资料附录设备规
格参数P95页
2 变压器选择参数
(1) 变选择
根查电力系统课程设计毕业设计参考资料P102页选择设计变压
器技术参数


型号
额定容量（KVA）
额定电压（KV）
SFP740000110
40000
高压
中压
低压
1102×25％

105
阻抗电压（％）
连接组
功率数
空载电流（％）
损耗（kw）
空载
短路
105
YNd11
Cosφ08
08
46
174
(2) 厂变选择
查电力系统课程设计毕业设计参考资料选厂变压器参数
型号
额定容量（KVA）
额定电压（KV）
S92000
2000
高压
中压
低压
10525％

04
阻抗电压（％）
连接组
功率数
空载电流（％）
损耗（kw）
45
YY
Cosφ08
10
空载
短路
245
14
15厂电设计
1厂电作负荷求
前述设计水电厂属方性型水电厂基厂负荷仅考虑直流系统励磁系统水轮机调速系统润滑系统油泵压缩空气系统空压机冷系统润滑系统水泵全厂辅机系统电动机启闭设备明等设施电设计厂电负荷采380V220V供电
2厂电接线方案
设计厂电分接1#变2#变低压侧2台变互备04KV系统单母线分段考虑外水电厂周围厂系统外电源考虑系统接入备电源作厂电
3MW
母线Ⅰ
110KV
×
×
380220V
×
旁路母线
母线Ⅱ
110KV
×
×
×
×
×
G
×
G
×
G
×
G
×
10KV
厂电
20MW
带厂电单母线分段接线图

完整电力系统接线图
2 短路电流计算
短路计算：（k1点机端母线k2点110kv母线）
1 电网简化图：
2复合网序图
1）三相短路
K1点：E107X019

K2点：E107X024

2）单相短路
K1点：E107X1019
X202X001

K2点：E107X1024
X2017X0019

3） 两相短路（BC两相）
K1点：E107X1019X202

K2点：E107X1024X2022


短路清单
短路类型
短路点
化简图
复合网序图
短路电流
单相短路
K1点
（正序）

E107X1019
X0
X2
X202X001

（负序）
（零序）
K2点
（正序）
E107X1024
X2017X0019

（负序）
（零序）
两相短路(BC相)
K1点
（正序）

E107X1019X202
X2


(负序）
K2点
（正序）
E107X1024X2022

(负序）
三相短路
K1点


E107X019


K2点

E107X024


3 导体电器设备选择校验
31导体设备选择概述
1导体电器选择发电厂发电厂电气设计中位作
电气装置中载流导体电气设备正常运行短路状态时必须安全运行保证电气装置性济性必须正确选择电气设备载流导体
2 导体电器选择原
3 次设计中选择导体电器
根第章中接线设计方案次设计中进行选择导体电器
：
1线路引线汇流母线选择
2绝缘子穿墙套选择
3断路器隔离开关选择
4电流电压互感器熔断器
5阻波器耦合电容器选择
6电器选择
32导体选择校验
连接导体选择
1发电机变压器导体选择
导体截面长期发热允许电流济电流密度选择般长期发热允许电流选择年负荷利时数较传输容量较长度20米导体截面般济电流密度选择
根原次设计10KV侧汇流母线仅发电机出口开关柜变间导体进行选择
长期允许发热电流选择：

发电机F1~F4变压器间导体选单条矩形铝导体中截面公式确定
中：

计算
查表选择导体截面：单条125×8（）竖放
①热稳定校验
运简化公式进行校验查发电厂变电站电气部分毕业设计指导P55页
公式中取短路电流持续时间
取70℃时热稳定系数C87
满足热稳定允许截面积查短路计算结果：：

满足热稳定求
②动稳定校验
根动稳定校验条件：
—作母线计算应力
—母线材料允许应力取
单条矩形母线：
中：支持绝缘子间跨距
截面系数
击电流
母线相间距离

振动系数

满足动稳定校验
2厂电导体（厂分支）选择
设计厂电变压器容量2000KVA采户配电装置高压侧选发电机F1~F4变压器连接母线相125×8（）单条矩形硬母线满足动热稳定校验
厂电低压侧：设计中厂变低压侧选双条125×10()
放
3 引线导体（变压器—母线连接线）选择
设计变压器母线连接导体选择长期允许发热考虑选择时2台
母线连接回进行选择试选择5回出线型号LGJQ240进行校验LGJQ240导线长期允许载流量查毕业设计参考资料
热稳定校验
运简化公式进行校验查发电厂变电站电气部分
毕业设计指导P55页
公式中取短路电流持续时间
取70℃时热稳定系数
满足热稳定允许截面积查短路计算结果：：

满足热稳定求选LGJQ300导线满足设计求
二 母线选择
变压器母线连接线引线选择步骤相设计110KV母线选择型号
LGJQ300钢芯铝绞线热稳定电晕校验均满足求
33导体电气设备选择成果表
导体选择成果表
导体名称
导体型号
110kV母线
LGJQ300
110kV出线
LGJQ240
110KV变压器连接导体
LGJQ300
发电机变压器导体
125×8（125×10）
10KV厂变导体
125×8
二 电器设备选择成果表
1 断路器隔离开关选择成果表
型号
额定电
压KV
额定电流A
额定开断电流KA
额定关
合电流
KA
热稳定
电流
KA
动稳定
电流
KA
分闸
时间
安装
点
LW6110
110
3150
40
125
50（3S）
125


GW4110
110
1000


237（4S）
80


ZN5101250
10
1250
25
63
25（2S）
63


ZN510630
10
630
125
40
125
（2s）
40


GN210
10
2000


36（10s）
85


2电流电压互感器选择成果表
（1）电流互感器选择览表
安装点
型号
额定电
流A
级次
组合
二次负荷
热稳
定电
流A
动稳定
电流A
备注
05
1
D
110KV
LCWD110

3005
D1D2
05
12


75
130

F1~F4
LMCD10
20005

















变中性点
LCW35
100
05P
2
4


65
100
厂变
LA10
1505
053
04
04


75
135
3电压互感器选择览表
安装
点

型号
额定电压KV
副绕组额定容量VA
容量VA
原绕组
副绕组
辅助绕
组
05
1
3
110KV母
线
JCC2110


01

500
1000
2000
发电机
JDZ10
10
01

50
80
200

变低
压侧
JDZJ10




30
50
120
发电机
JSJW10
10
01

120
200
480
960
4 熔断器选择成果表
安装点
型号
额定电压
KV
额定电流
A
开断容量MVA
切断效电流KA
10KV电压
互感器
RN210
10
05
200
50
5 绝缘子穿墙套选择成果表
安装点
型号
数量
额定电压KV
片数
备注
高压室
CMWD220
6
20


屋
ZC10

10


屋外
ZPC35

35


110KV母线
XP7


9

6 阻波器耦合电容器选择成果表
安装点
型号
额定电压KV
额定电流电容
备注
110KV出线
ZXK6301116B4

630A

110KV出线
OWF110001H
110
001亨

4 配电装置设计
根电气接线高压配电装置设计技术规程进行配电装置设计确定
配电装置总体面布置断面结构屋屋外配电装置
屋外配电装置图（—面图—断面图）
参考文献
[1] 水利电力部西北电力设计院编电力工程电气设计手册（电气次部分）[M]北京： 水利电力出版社1994
[2] 熊信银．发电厂电气部分[M]．北京：中国电力出版社2004：28210．
[3] 邱关源．电路[M]．北京：高等教育出版社1999：198210．
[4] 弋东方．电力工程电气设计手册[M]．北京：中国电力出版社1996：1975．
[5] 弋东方．电力工程电气设备手册[M]．北京：中国电力出版社2000：146752．
[6] 许建安中型水电站电气设计手册[M]北京：中国水利水电出版社2002
附录



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