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1、本 科 毕 业 设 计（论 文）风江水电站电气部分设计姓 名专业年级学 号方 案1摘要32前言43基本资料54 电气主接线设计74.1 主接线设计的基本要求74.2 主接线设计的原则74.3主接线方案的拟定74.3.1发电机-变压器单元接线74.3.2 220kV电压母线75 厂用电系统设计85.1 厂用电接线的设计原则85.2厂用电压等级的确定85.3厂用电源的引接方式85.4厂用电接线形式85.5厂用高压变压器的选择85.5.1额定电压的确定85.5.2 台数和型式的选择95.5.3 容量的选择95.5.4 电抗的选择105.6低压厂用电接线105.7厂用变压器的型号选择116 短路电流计
2、算126.1 短路电流计算的主要目的126.2 一般规定126.2.1 计算的假定条件126.2.2 接线方式136.2.3 短路类型136.2.4 短路计算点136.2.5 短路电流计算方法136.3 短路电流计算步骤136.4 计算公式146.4.1 元件参数计算146.4.2 网络变换156.4.3 计算电抗166.4.4 短路点短路电流周期分量有效值的计算176.4.5 短路的冲击电流176.4.6 电流分布系数及转移电抗176.5 短路电流参数计算186.5.1 220kV母线短路(k1)196.5.2 300MW发电机出口短路(k2)206.6基准值计算226.7标幺值计算236.
3、7.1、发电机的标幺值236.7.2变压器的标幺值237.3.1线路的标幺值247 电气设备的选择267.1 电气设备选择的一般原则267.1.1 按正常工作条件选择267.1.2 按短路状态校验277.2 220kV高压设备的选择287.2.1 高压断路器的选择287.2.2 隔离开关的选择297.2.3 电流互感器的选择297.2.4 电压互感器的选择307.2.5 并联电抗器的选择307.3 高压开关柜的选择317.3.1 种类和型式的选择317.3.2 主开关的选择317.3.5 开断和关合短路电流的选择327.4 裸导体的选择327.4.1 220KV母线的选择327.4.2 封闭母
4、线的选择337.4.3 电晕电压校验337.4.4 热稳定校验348 变压器的选择计算359 总结3610 致3711 参考文献381摘要本毕业设计是风江水电站电气部分初步设计。该水电站的总装机容量为3100=300MW。本设计采用单母分段接线。其中主要容包括：电气一次主接线系统的构成与设计、短路电流计算、导体、电气设备的选择、配电装置的设计与选择。变压器的选择包括：发电厂主变压器、高压备用变压器及高压厂用变压器的台数、容量、型号等主要技术数据的确定；电气主接线主要介绍了电气主接线的重要性、设计依据、基本要求、各种接线形式的优缺点以及主接线的比较选择，并制定了适合本厂要求的主接线； 厂用电接线
5、包括：厂用电接线的总要求以及厂用母线接线设计。短路电流计算是最重要的环节，本论文详细的介绍了短路电流计算的目的、假定条件、一般规定、元件参数的计算、网络变换、以及各短路点的计算等知识； 高压电气设备的选择包括母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、高压开关柜的选择原则和要求，并对这些设备进行校验和产品相关介绍 。毕业设计的过程是一次将理论与实际相结合的初步过程，起到学以致用，巩固和加深对电气工程及其自动化专业的理解，树立工程设计的观念，提高了电力系统设计的能力的作用。通过毕业设计，让我们理论联系实际，系统、全面地掌握所学知识，培养我们分析问题、工程计算和独立工作的能力，让我们树立工
6、程观点、社会主义市场经济观点，初步掌握发电厂电气部分的设计方法，并在计算、分析和解决工程实际问题等方面得到训练，为今后从事电力系统及发电厂有关设计、运行、科研等方面的工作奠定坚实的理论基础。关键词 一次主接线 短路电流计算 电气设备 设备选择 2前言毕业设计是我们在校期间的最后一门必修课，也是一次全面性总结性的实践环节，对我们工作岗位起着承上启下的作用。它是在老师指导下，综合运用五年来所学知识和科学研究的基本容和基本工作程序，树立较强的工作概念、工程概念、经济概念，培养分析问题和解决问题的能力，完成作为一个工程师的基本训练，是为将来顺利走向工作岗位提供业务知识和能力的保证。这次设计是我们走向工
7、作岗位前的一次“实战演习”，它可以巩固、联系、充实、加深、扩大我们所学的基础知识和专业知识，提高运用所学知识，解决实际问题的能力，培养我们敢于创新的精神，并能正确地将独创精神和科学的态度相结合，使我们初步掌握专业设计的流程和方法，熟练运用计算机等工具，以提高其工作效率。重要的是让我们养成了严肃认真，刻苦钻研、实事的工作作风和良好的工作、学习习惯。通过同学们在一起的交流与协作,培养大家的协同合作的工作作风。毕业设计对于我们来说，是一个独立设计、创作的过程，其中的每一步和每一个环节都是对我们的考验和锻炼，它将成为我们今后的学习和工作做铺垫，提高我们多方面的能力。水电站设计是水利水电工程建设设计工作
8、的重要组成部分，其中站址的选择是个很复杂的问题，这主要是因为方案选择要考虑多方面的因素。此外，厂房中各设备的布置也要考虑众多因素。我们就是要针对设计中所遇到的具体问题，运用所学知识，参考相应的书籍、规以及一些实际工程资料，找到其解决方法。在对设计图的处理上，运用了AutoCAD的基本知识，使得绘图更加方便，快捷，从而避免了手工绘图得种种不便，提高了工作效率。同时，也运用了Word知识，使得我们对计算机知识更加巩固。限于本人水平，也限于时间，涉及中难免存在疏漏和不妥之处，敬请老师和同学们批评指正。3基本资料风江水电站位于省西部，电站建成后将向市等地供电。电力系统接线如图B2 所示。电站将在相距7
9、0 公里处的变电所接入系统，电站自用电率0.4%，当地最高气温41 ，最热月平均气温28.5 ，电站设计装机容量为3100MW,年装机利用小时数为4500h，地区最大负荷占电站装机容量的10%，供电距离为15km，其中地区负荷功率因数为0.8，一类、二类负荷占总总负荷的70%，其他原始数据见接线图及相关表格。表B-2 变压器短路电压百分数发电站名称台数单台容量（MVA）短路电压百分数UI-%UI-%U-%火电站336014变218010.5176火电站318012.5变218010.5176株洲变218010.5176变218010.51764 电气主接线设计4.1 主接线设计的基本要求电气主
10、接线设计是水电站电气设计的主体。它与电力系统、枢纽条件、电站动能参数以及电站运行的可靠性、经济性等密切相关，并对电气布置、设备选择、继电保护和控制方式等都有较大的影响，必须紧密结合所在电力系统和电站的具体情况，全面地分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，通过技术经济比较，合理地选定接线方案。电气主接线的主要要求为:1、可靠性：衡量可靠性的指标，一般是根据主接线型式及主要设备操作的可能方式，按一定的规律计算出“不允许”事件的规律，停运的持续时间期望值等指标，对几种接线形式的择优。2、灵活性：投切发电机、变压器、线路断路器的操作要可靠方便、调度灵活。3、经济性：通过优化比选，工程设计应尽力做到
11、投资省、占地面积小、电能损耗小。4.2 主接线设计的原则根据发电厂在电力系统中的地位和作用，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、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、电气设备性能和周围环境等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。4.3主接线方案的拟定4.3.1发电机-变压器单元接线图2.1 发电机-双绕组变压器单元接线300MW发电机组大都采用发电机-双绕组变压器单元接线，如图2.1所示。这种接线开关设备少，操作简便，有利于实现机、炉、电的集中控制。由于省去了高压配电装置，明显地减少了设备检修工作量，以及因不设发电机电压级
12、母线，在发电机出口可不装断路器，而在发电机和变压器之间采用分相封闭母线，使得在发电机和变压器低压侧短路的几率和短路电流相对减小，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得选择出口断路器时，受制造条件或价格甚高等原因造成的困难。4.3.2 220kV电压母线由于随着断路器制造质量的提高，旁路母线的应用已逐渐减少，按规定采用SF6断路器的主接线不宜增设旁路设施。5 厂用电系统设计5.1 厂用电接线的设计原则厂用电接线是否合理，对保证厂用负荷的连续供电和发电厂安全经济运行至关重要。由于厂用电负荷多、分布广、工作环境差和操作频繁等原因，厂用电事故在电厂事故中占有很大比例。因此，必须对厂用电系统设计予以重视
13、。厂用电接线的设计原则主要有:厂用电接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转；接线应能灵活地适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求；厂用电源的对应供电性，本机、发电机的厂用负荷由本机组供电，这样，当厂用电系统发生故障时，只影响一台发电机组的运行，缩小故障围，接线也简单；设计时还应适当注意其经济性和发展的可能性并积极慎重地采用新技术、新设备，使厂用电接线具有可行性和先进性；在设计厂用电接线时，还应对厂用电的电压等级、厂用电源及其引接和厂用电接线形式等问题进行分析。5.2厂用电压等级的确定容量为300MW及以上的机组，高压供电网络可采用6kV一级厂用电压或3kV、10kV两级厂用
14、电压，本设计300MW机组低压供电网络通常为0.4kV(380/220V)。5.3厂用电源的引接方式发电机与主变压器采用单元接线时，高压厂用工作电源从主变压器低压侧引接，供给该机组的厂用负荷。而低压厂用工作电源，由高压厂用母线通过低压厂用变压器引接。5.4厂用电接线形式发电厂厂用电系统接线通常采用单母线分段接线，并多以成套配电装置接受和分配电能。为了保证厂用电系统的供电可靠性和经济性，高压厂用母线均采取按机组分段的原则，即将高压厂用母线按机组台数分成若干独立段，凡属同一台机组的厂用负荷均接在同一段母线上，与机组同组的汽轮机的厂用负荷一般也接在该段母线上，而该段母线由其对应的发电机组供电。低压厂用母线一般也采用按机组分段。5.5厂用高压变压器的选择5.5.1额定电压的确定厂用变压器的额定电压应根据厂用电系统的电压等级和电源引接处的电压确定，变压器一、二次额定电压必须与引接电源电压和厂用网络电压相一致。根据前面分析，厂用工作变压器的额定电压选为10/0.4kV，备用/启动变压器的额定电压选为220/0.4kV。5.5.2 台数和型式的选择1.厂用工作变压器当机组容量增大至300MW及以上等级时，对于厂用工作变压器的设置有以下两种方式：(1) 采用一台大
