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1、 课程设计报告专 业 新能源科学与工程 班 级 新能131 姓 名 易航 学 号 3130644021 指导教师 杨国清 2016年春季 2目录一、原始资料分析11.1设计原始资料11.2设计任务11.3设计资料分析1二、主接线设计32.1 主接线设计原则32.2 备选主接线方案42.3 技术经济指标对比52.4 拟定主接线6三、厂（站）用电设计73.1 厂用负荷分类及容量统计73.2 厂用电压等级设定83.3 厂用电主接线设计8四、 短路电流计算114.1 机组（或变压器）选型114.2 电路元件参数计算124.3 网络变换144.4 短路点选择144.5 短路电流计算154.6 计算成果汇
2、总28五、电气设备选型295.1 电气设备选型的技术要求295.2 高压断路器选型315.3 隔离开关选型345.4 互感器选型365.5 母线导体的选型41六、附录44附图1、电气主接线图44附图2、厂（站）用电主接线图44附表1、短路电流计算成果表44附表2、高压电气设备选型汇总表452一、原始资料分析1.1设计原始资料1、发电厂情况（1）、类型：火电厂（2）、发电厂容量与台数 MW，发电机电压15.75kV,。（3）、发电厂年利用小时数；（4）、发电厂所在地最高温度40，年平均温度20，气象条件一般，所在地海拔高度低于1000m。2、电力负荷情况（1）、发电机电压负荷：最大20MW，最小
3、10MW，。（2）、110kV电压负荷：最大50MW，最小15MW，。（3）、其余功率送入330kV系统，系统容量15000MVA。归算到330kV母线阻抗为0.02其中MVA。（4）、自用电8%。（5）、供电线路数目发电机电压，架空线路6回，每回输送容量5MW，。110kV架空线路2回，每回输送容量45MW，。330kV架空线路2回，与系统连接。1.2设计任务（1） 原始资料的分析；（2） 主接线的设计；（3） 厂用电的设计；（4） 短路电流的计算；（5） 电气设备的选型。1.3设计资料分析该电厂为中型电厂，其容量为MW，占电力系统容量的，不超过电力系统的检修备用容量8%15%，没有达到事故
4、备用容量10%的限额，这说明该电厂在电力系统中的作用不太重要。年利用小时数，小于电力系统发电机组的平均最大利用小时数，该电厂为火电厂，在电力系统中不承担基荷，从而该电厂的电气主接线可靠性要求不高。发电厂所在地最高温度40，年平均温度20，气象条件一般，所在地海拔高度低于1000m，环境条件要求并不高，因此计算时这些条件可以不予计算。 从负荷特点及电压等级可知，发电机出口15.75kV电压等级负荷不大，共有6回出线，应采用直馈线；110kV电压等级共有2回出线，承担了一部分的负荷，应采用内桥式接线；对于330kV，虽然只有2回出线，然而送出容量MW，可 见对于330kV的接线要求很高。二、主接线
5、设计2.1 主接线设计原则（1） 主接线的设计依据在选择电气主接线时，应以下列各点作为设计依据：发电厂、变电所在电力系统中的地位与作用；发电厂、变电所的分期与最终建设规模；负荷大小与重要性；系统备用容量大小；系统专业对电气主接线提供的具体资料。（2） 主接线设计的基本要求可靠性。可靠性要求主接线满足：断路器检修时，不宜影响对系统的供电；断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电；尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性；大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。灵活性。灵活性要求主接线满足：调度时，应可以灵活地投入和切除发电
6、机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求；检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电；扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。经济性。经济性要求主接线满足：投资省；占地面积小；电能损失少。（3） 电气主接线的设计原则电气主接线设计必须以设计任务书为依据，以国家相关的法规、规程为准则，结合工程的具体特点，全面地综合地加以分析，设计出可靠性高、运行方便灵活而又经济合理的最佳方案。具体设计中还应注意以下几个问题：发电机的容量和台数的考虑、应根据发电厂在系统中的地位和作用，优先选
7、用较大容量的发电机组，因为大机组（我国现为300MW及以上机组）的经济性好。如果附近负荷有供电的要求，一般可以在负荷中心建降压变电所解决。、为便于管理，火力发电厂内一个厂房的机组不宜超过6台。、发电厂最大机组的单机容量应不大于系统总容量的10%。、一个发电厂内发电机组的容量等级不宜过多，最好只有12种，同容量机组应尽量选用同一型式，以方便管理、运行和维护。电压等级及接入系统方式的考虑、大中型发电厂的电压等级不宜多于3级（发电机电压一级，升高电压一级或两级）。大型发电机组要直接升压接入系统主网（目前指330500kV超高压系统）；地区电厂接入110220kV系统。、一般发电厂与系统的连接应有两回
8、或两回以上线路，并接于不同的母线段上，不应因线路故障造成“窝电”现象。个别地方电厂以供给本地负荷为主，仅有少量剩余功率送入系统，也可以用一回线路与系统连接。、35kV及以上高压线路多采用架空线路，10kV线路可用架空线路，也可用电缆线路。保证负荷供电可靠性考虑、对于一级负荷必须有两个独立电源（即发生某种单一故障不会同时停电）供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。、对于二级负荷一般也要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷供电。、对于三级负荷一般只需要一个电源供电。其他方面的综合考虑要考虑的其他因素也很多，如主要设备的供货厂家、交通运输的影
9、响、环境、气象、地震、地质、地形及海拔高度等，都会影响电气主接线的设计，必须综合加以考虑。2.2 备选主接线方案主接线是发电厂电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接线组成的汇集和分配电能的电气主回路，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运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置、继电保护和控制方式的选定有较大影响。因此，发电厂的主接线应根据发电厂在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能
10、和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。（1）单母线接线优点是接线简单清晰，设备少、投资低，操作方便，便于扩建，也便于采用成套配电装置。另外，隔离开关仅仅用于检修，不作为操作电器，不易发生误操作。缺点是可靠性不高，不够灵活。断路器检修时该回路需停电，母线或母线隔离开关故障或检修时则需全部停电。（2）单母线分段接线优点是用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点是当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在母线检修期间内停
11、电。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨热。扩建时需向两个方向均衡扩建。（3）双母线接线优点是供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于试验，施工时可不必停电。缺点是使用设备较多，投资较大，配电装置较为复杂。同时在运行中需将隔离开关作为操作电器。如未严格按规定顺序操作，会造成严重事故。（4）双母线分段接线优点是可靠性与灵活性较高。缺点是增加了一台分段断路器和一台母联断路器，使用设备较多。（5）双母线带旁路母线接线优点是增加供电可靠性，运行操作方便，避免检修断路器时造成停电，不影响双母线的正常运行。缺点是多装了一台断路器，增加投资和占地面积，容易造成误操作。对于发电机侧，可以选用单母线分段、单母线带
12、旁路母线、双母线分段接线。对于110kV侧，可以选用单母线接线、内桥式接线。对于330kV侧，可以选用双母线分段接线、双母线带旁路母线接线。2.3 技术经济指标对比电气主接线的技术比较，主要是比较各方案的供电可靠性和运行灵活性。一般衡量主接线可靠性的一般考虑为：（1） 断路器检修时，能否不影响供电；（2） 线路、断路器甚至母线故障时以及母线检修时，停运的回路数和停运时间的长短，能否保证对重要用户的供电；（3） 发电厂或变电所全部停运的可能性。电气主接线的经济比较包括计算综合投资、计算年运行费用和方案综合比较。（1） 计算综合投资综合总投资包括变压器综合投资、配电装置综合投资、输电线路的综合投资
13、等。（2） 计算年运行费年运行费包括设备折旧费、维修费和电能损耗费等。（3） 方案综合比较综合比较方法有静态比较和动态比较两种。2.4 拟定主接线对于发电机侧，选用双母线分段接线。对于110kV侧，选用内桥式接线。对于330kV侧，选用双母线分段接线。电气主接线方案如下图所示。图1 电气主接线图三、厂（站）用电设计3.1 厂用负荷分类及容量统计厂用电负荷，根据其用电设备在生产中的作用和突然中断供电对人身和设备安全所造成的危害程度，可分为如下五类： （1）、一类厂用负荷凡是属于单元机组本身运行所必须的、短时停电会造成主辅设备损坏、危及人身安全主机停运或大量影响出力的厂用电负荷，如给水泵、凝结水泵
14、、循环水泵、吸风机、送风机等都属于一类负荷。通常，这类负荷都设有两套或多套相同的设备，分别接到两个独立电源的母线上，并设有备用电源。当工作电源失去时，备用电源就立即自动投入。（2）、二类厂用负荷允许短时（如几s至几min）停电，恢复供电后不致造成生产紊乱的负荷，如工业水泵、疏水泵、灰浆泵、输煤系统机械等属于二类负荷。此类负荷一般属于公用性质负荷，不需要24h连续运行，而是间断性运行，一般它们也有备用电源，常用手动切换。（3）、三类厂用负荷凡较长时间停电不致直接影响生产，仅造成生产上不方便的负荷，如修理间、试验室、油处理室等负荷属三类负荷。此类负荷通常由一个电源供电，在大型电厂中，也常用两路电源供电。（4）、事故保安负荷在大容量电厂中，由于自动化程度较高，要求在事故停机过程中及停机后的一段时间内保证供电，否则可能引起主要设备损坏、重要的自动控制失灵或危及人身安全的负荷，称为事故保安负荷。通常事故保安负荷是由蓄电池组、柴油发电机等作为其备用电源的。（5）、不间断供电负荷不间断供电负荷必须保证连续供电（发生事故后电源自动切换时间不大于5ms），并且要求电压与频率非常稳定。因此有时被称为0I类负荷。不间断供电电源（UPS）一般采用以直流蓄电池组为后备的整流逆变装置，采用静态开关进行自动切换。由
