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1、 . 课 程 设 计课程名称： 发电厂电气部分 设计题目：215 MW水电厂电气设计 Word 资料课程设计评定意见设计题目 215 MW水电厂电气设计 院（部） 电力学院 专业班级: 电气工程及其自动化1303班 评价项目每项满分值评分值学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求20学生的勤勉态度，答疑次数20设计说明书学生对理论知识的掌握程度50综合应用能力5创造性5 评定成绩： 指导教师（签名）： 年 月 日Word 资料目 录一 基础资料31.1课程设计目的31.2水电厂电气部分研究的背景31.3发电厂电气主接线的论证意义3二 电气主接线设计32.1 原始资料32.2 对原始资料的分析
2、32.3主接线方案初步拟订32.4 主接线的方案的技术经济比较32.5 主接线方案初步确定3三 主接线方案确定33.1 主接线方案拟定33.2主接线方案初步比较及确定3附 录3心得体会3参考文献3Word 资料摘 要 此次所设计的发电厂类型为水力发电厂 ，又称水电站，它是整个电力系统电能的来源，其中电气主接线又是发电厂的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是发电厂电气部分投资大小的决定性因素。为满足经济发展的需要，根据有关单位的决定设计 1 座单机容量为 15MW，总装机容量为 30MW 的水力发电厂，利用小时数 4000 小时/年
3、，最大输送容量60 MW。 根据任务书上所给原始资料参数，分析水电厂的设计方案，初步确定两个方案，然后从供电的可靠性、灵活性，技术的先进性，经济的合理性来对水电厂建设进行分析。再通过对拟建水电厂的建设方案，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定水电厂的最终方案主接线，从而完成了这座发电厂电器部分的设计。 一 基础资料1.1课程设计目的 本课程设计是在我们进行了电路、电力系统分析这两门专业基础课以及发电厂变电所电气部分这门专业课的理论学习和电厂参观认识学习之后进行的。通过课程设计，培养了我们综合运用所学知识解决问题的本领，巩固和加深对所学知识的理解；并对本门课程有一个系统性的掌
4、握，联系实际现场，具有一定分析问题和解决问题的能力。1.2水电厂电气部分研究的背景 地方中小型水电站的电气主接线选择，以及一次设备和二次设备的选择等等，应本着具体问题具体分析的原则，根据变电站在电力系统中的地位和作用、负荷性质、出线回路数、设备特点、周围环境及变电站规划容量等条件和具体情况，在满足供电可靠性、功能性、具有一定灵活性、还拥有一定发展裕度的前提下，尽量选择经济、简便实用的电气主接线以及一次设备和二次设备。如终端变电站，我们可根据其进线回路数较少的特点，选择线路变压器组接线，或者是桥型接线；中间变电站，我们可根据其交换系统功率和降压分配功率的双重功能的特点，选择单母线接线、单母线分段
5、、单母线带旁路接线等形式。总之，电力网络的复杂性和多样性决定了我们不能教条地选择电站的电气主接线、一次设备、二次设备等等，要具体问题具体分析，选择具有自己特色的电气主接线和设备。 1.3发电厂电气主接线的论证意义电气一次设备及二次设备的选择，厂房、配电装置布置，自动装置选择和控制方式对电厂设计的安全性及经济性起着重要作用。同时对电力系统运行的可靠性，灵活性和经济性起决定性作用。1.电气主接线图是电厂设计的重要部分。同时也是运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据，了解电路中各种电气设备的用途，性能及维护，检查项目和运行操作的步骤等都离不开对电气主接线的掌握。 2.电气主接线表明了发电机，变压器
6、，断路器和线路等电气设备的数量，规格，连接方式及可能的运行方式。电气主接线直接关系着全厂电气设备的选择，配电装置的布置。继电保护和自动装置的确定。是发电厂电气部分投资大小的决定性因素。 3.由于电能生产的特点是：发电，变电，输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线的好坏，直接关系着电力系统的安全，稳定，灵活和经济运行，也直接影响到生产和生活。电气主接线的拟订是一个综合性问题，必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，力求使其技术先进，经济合理，安全可靠。二 电气主接线设计电气主接线代表了发电厂或变电站电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，其直接影响发电厂或变电站运行的可靠性、灵活性
7、并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟订有决定性的关系。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，本次设计根据水电站机电设计手册、电力工程设计手册以及相关参考书目的规定，结合设计任务的要求拟订 2-3 个可行的主接线方案，进行技术和经济比较，得出最佳接线方案。2.1 原始资料 1、待设计发电厂类型： 水力发电厂 ； 2、发电厂一次设计并建成，计划安装215 MW 的水力发电机组，利用小时数 4000 小时/年； 3、待设计发电厂接入系统电压等级为110kV，发电厂距110kV系统45km，出线回路数为4回； 4、电力系统的总装机容量为 600 MVA、归算
8、后的电抗标幺值为 0.3，基准容量Sj=100MVA；5、发电厂低压负荷：厂用负荷（厂用电率） 1.1 %； 6、高压负荷： 110 kV 电压级，出线 4 回，为 I 级负荷，最大输送容量60 MW， cos = 0.8 ； 7、环境条件：海拔 1000m；本地区污秽等级2 级；地震裂度 7 级；最高气温 36C；最低温度21C；年平均温度18C；最热月平均地下温度20C；年平均雷电日T=56。2.2 对原始资料的分析本设计水电站为中、小型水力发电厂，其容量为215 MW，年利用小时数为 TMAX=4000 小时。当电站建成投产后，其装机容量将占系统总容量的0.8%；说明该厂在未来电力系统中
9、的作用和地位并非十分重要，从而该厂主接线设计的侧重点应该在经济性和灵活性。 本次设计的重点是：水电厂高低两级电压电气主接线的拟订和水电厂机端110KV 高压配电装置、总装机容量为 600 MVA、归算后的电抗标幺值为 0.3，基准容量Sj=100MVA。难点是：对电厂整个电气主接线的最终方案的确定。2.3主接线方案初步拟订 在对设计原始资料分析的基础上，结合对电力系统电气主接线的可靠性、经济性及灵活性等基本要求综合考虑，在满足技术、经济政策的前提下，本次设计力争使其成为技术先进，发电可靠、经济合理的主接线方案。 可靠发电是本设计水电厂应该考虑的首要问题，兼顾到经济性和灵活性等问题，设计主接线应
10、保证其丰期满发，不积压发电能力。主接线方案从以下几个方面考虑：1、线路、断路器、主变或母线故障或检修时，对机组的影响，对发电机出力的影响。2、本水电厂有无全厂停电的可能性。3、主接线是否具有足够的灵活性，能适应各种运行方式的变化，且在检修事故状态下操作方便，调度灵活，检修安全等。4、在满足技术要求的前提下，尽可能考虑投资省、占地面积小，电能损失小和年运行费用少。5、是否适宜于实现自动化和实现无人值守。通过对原始资料的分析，现将各电压等级可能的较佳方案列出，进而优化组合，形成最佳可比方案。 2.4 主接线的方案的技术经济比较 根据电站的装机台数和出线回路数及上述资料分析，拟定四个电气主接线方案进
11、行比较：（1） 、方案一：扩大单元接线发电机、变压器采用扩大单元接线，110kV 侧采用单母线接线，其优缺点如下：1、优点： 接线简单清晰，运行方便，只有一台主变压器； 升压站占地面积相对较小，布置方便； 110kV设备相对少、投资较少，维护费用低； 继电保护比较简单，维护工作量小。2、缺点： 主变压器或断路器检修或故障时，必须全厂停机，使本站的电能无法送出。 运行灵活性、供电可靠性较方案略差。 只能获得一个厂用电电源点，需引接外来电源作为厂用备用电源。3、 一般适用范围： 适应范围较广，能较好的适应水电站布置的特点，只要电力系统运行和水库调节性能允许，一般都可使用；当水电站只有一个扩大单元时
12、，除满足系统允许条件外，应注意避免在主变压器回路故障或检修时造成大量弃水、损失电能和影响下游供水，同时还应考虑有可靠的外来厂用电源。（2） 、方案二：单元接线发电机、变压器采用发变组单元接线，110kV侧母线采用单母线接线；其优缺点如下：1、优点： 接线简单清晰、供电可靠性高、灵活，故障影响范围最小；一台主变故障或检修只影响一台发电机运行，仍有部分电能送出；厂用电源分别从主变低压侧取得，提高了厂用电的可靠性。且发电机电压设备最少，布置最简单方便，维护工作量也最小；继电保护简单。2、缺点： 需设两台主变，占地面积较大，投资和年运行维护费相对较高； 110kV 设备布置较方案复杂； 主变压器故障时
13、影响机组送电。3、一般适用范围： 单机容量一般在100MW及以上机组，且台数在6台及以下者；单机容量在45MW80MW之间，经济比较采用其它接线方式不合适时。 （三）、方案三：单母线接线（1）优点：设备少，接线清晰，经济性好，操作简单方便，不易误操作，便于采用成套配电装置，并且母线便于向两端延伸，方便扩建。（2）缺点：可靠性偏差，母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就是要造成全厂长期停电。调度是很不方便，电源只能并列运行，不能分裂运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。（3）一般适用范围：一般只用在出现回路少，并且没有重要负荷的发电厂。（四）、方案四：单母线分段接线（
14、1）优点：将母线分成几段，电源分别接到分段的母线上，出现也分别接到适当的母线上，提高了供电可靠性和灵活性。（2）缺点：当段母线及与之相联的母线隔离开关检修或发生故障时，断开分段断路器1QF，电站有半数电源及引出线停电。 （3）一般适用范围：这种接线在机组台数为4台及以上且重要性较高的电站中得到采用。 2.5 主接线方案初步确定由以上四种接线方案的优缺点分析和接线示意图，本着可靠性、灵活性和经济性的原则，结合电厂实际综合分析，可以得出：单母线和扩大单元接线相比较，其可靠性和灵活性都很相近，厂用电都是在发电机10.5KV侧取得，然而本电站只有两台发电机，比较特殊，所以单母线和扩大单元接线形式相近。从接线图中可以明显地看出单母线接线低压侧多用三个（三相）断路器和三个（三相）隔离开关，增加了一次投资，同时也增加了其继电保护的复杂程度。所以可以明显淘汰单母线分段接线和单母线接线方案。从而保留扩大单元接线（方案1）和单元接线方案（方案2）。三 主接线方案确定
