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1、_郑州电力职业技术学院学生毕业论文论文题目：中小型水电站电气部分初步设计院 系： 电力工程系 年 级： 2011级 专 业： 发电厂及电力设备 姓 名： 张龙展 学 号： 20111658 指导教师： 李银芳 摘 要本篇毕业设计主要是对某水电站电气部分的设计，包括主接线方案的设计，主要设备选择，短路电流计算，电气一次设备的选择计算。通过对水电站的主接线设计，主接线方案论证，短路电流计算，电气设备动、热稳定校验，主要电气设备型号及参数的确定，较为细致地完成电力系统中水电站设计。限于毕业设计的具体要求和设计时间的限制，本毕业设计主要完成了对水电站电气主接线设计及论证，短路电流计算，电气一次设备的选
2、择计算，电气设备动、热稳定校验、电气设备型号及参数的确定做了较为详细的理论设计，而对其他方面分析较少，这有待于在今后的学习和工作中继续进行研究。关键词电气主接线；短路电流；电气一次设备。_目录第1章 前言1.1设计题目某小型水电站装机容量为：49000KW，机端电压为6.3KV，有两个升高电压等级35KV/10KV，其中35KV出线一回与电力系统相连（上网），距离为55Km。10KV出线四回，向近区负荷供电。区：1500KW，距电站20km；区：1200KW，距电站10km；区：600KW，距电站25km；区：400KW，距电站8km。功率因数：气象及地质条件：最高气温：最低气温：年平均气温：
3、最大风速：年雷暴日：地震烈度：VII级海拔高度：350米根据以上资料，设计出了一方面能使重要用户的供电可靠性得到保证，另一方面可以把多余的电能输入电网，使其能够得到系统负荷的充分合理利用，从而充分利用水资源的电站。1.2水电站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
4、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、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。发电厂电气主接线的论证，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。1.3本课题的研究意义1.3.1 电站电气主接线的论证意义1.电气主
5、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，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
6、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。1.3.2 电气一次设备和二次设备选择及计算的意义为了满足生产和保证电力系统运行的安全稳定性和经济性，发电厂和变电站中安装有各种电气一次设备和二次设备，其主要任务是启动机组、调试负荷、切换设备和线路、监视主要设备的运行状态、发生异常故障时及时处理等。1.3.3 短路电流计算的意义导体通过短路电流产生的热量，全部用于使温度升高。导体发热对电气设备的影响很大，会导致绝缘材料的绝缘性能降低，使金属材料的机械强度下降，使导体接触部分的接触电阻增加，因此短路电流计算的意义很大。1.3.4 本课题研究的现实意义21世纪初20年，是我国电力发展的
7、关键时期，重点是在加强电厂建设，同时继续加强电网建设，加快结构调整。为国民经济各部门和人民生活供给充足、可靠、优质、廉价的电能，是电力工业的基本任务。厂网分开，竞价上网，实现高度自动化，西电东送，南北互送，走向联合电系统，是电力工业的发展方向。这是一项全局性的庞大系统工程。为实现这一目标，还有很多事要做且依赖于以各方面相关技术的全面进步。1.做好电力规划，加强电厂、电网建设；2.电力工业的现代化；3.联合电力系统；4.洁净煤发电技术；5.绿色能源的开发和利用。1.4本课题的来源实际水电站电气部分的设计1.5论文设计的主要内容这次毕业设计的主要内容是对水电站主接线方案的设计及论证，主要设备的选择
8、，短路电流计算，一次设备的选择计算。第2章 主接线方案确定2.1电气主接线释名发电厂的主接线是由发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线、电缆等电气设备按设计要求连接起来，表示生产汇集和分配电能的电路，电气主接线中的设备用标准的图形符号和文字符号表示的电路图称为电气主接线图。因此电气主接线的设计必须根据电力系统，发电厂及变电站的具体情况，全面分析通过技术，经济的比较，合理地选择主接线。电气主接线须满足以下要求：1、根据发电厂、变电站在电力系统中的地位、作用和用户性质，保证必要的供电可靠性和电能质量的要求。2、应力求接线简单、运行灵活和操作简便。3、保证运行、维护和检修的安全和方便。4、应
9、尽量降低投资，节省运行费用。5、满足扩建的要求，实现分期过渡。2.2主接线方案的拟定结合原始资料，根据其要求初步拟定以下三种方案。2.2.1 方案一见图2-1，方案说明：该水电站有两个升高电压等级，分别为35KV和10KV，故可考虑用两台三绕组变压器，发电机出口端采用单母线接线，35KV侧线路用单母线连接；10KV侧线路采用旁路断路器兼作分段断路器的接线形式，厂用变可以考虑两台，分别接于6.3KV母线和35KV母线上1。2.2.2 方案二见图2-2，方案说明：该方案在发电机端接线采用双母线分段接线形式，发电机发出的电一部分经1号、2号变压器升至35KV，35KV线路采用单母线接线。一部分经3号
10、变压器，高压侧连接35KV母线，中压侧向10KV母线供电，厂用变压器分别接于6.3KV母线和35KV母线上1。2.2.3 方案三见图2-3，方案说明：该方案1号、2号、3号、4号发电机出口端接成单母线接线方式，经1号、2号变压器升至35kV，35kV侧线路采用单母线接线，经3号变压器升至10kV向近区供电，厂用变压器分别接于6.3kV母线和35kV母线上1。图2-1 方案一图2-2 方案二图2-3 方案三2.2.4 方案比较说明方案一：采用两台三绕组变压器，16台断路器，此方案的供电可靠性较高，但变压器中压侧长期处于轻载状态，损耗较大，因而经济性较差1。方案二：接线中采用两台双绕组变压器和一台
11、三绕组变压器，15台断路器，其经济性较差1。方案三：采用三台双绕组变压器，15台断路器，此方案接线简单、经济、保护配置也更为简便1。2.3方案确定因为此水电站属于小型电站，没必要运用复杂且昂贵的接线方案，在满足供电可靠性和电能质量的要求得前提下选择接线简单、运行灵活和操作简便的主接线，同时应尽量降低投资，节省运行费用，满足扩建的要求，实现分期过渡。通过比较，得出设计的方案三较为合理。方案三的详尽图解如下(图2-4)：更为详尽的设备参数及型号见附图1-01。图2-4 方案三第3章 主要设备的选择3.1导线的初步选择3.1.1 与系统相连导线的选择由公式得：根据额定载流量选择导线：由电力工程电气设
12、计手册P412查得，标准导线截面积LGJ-300的额定载流量Ie=735A698.6A。选取导线LGJ-300（r=0.11/km，x=0.399/km）2 3 10。3.1.2 连接近区负荷导线的选择（按电压损耗选择）1区：，取,根据电力工程电气设计手册P412和电力线路技术手册P647查得，取标准导线LGJ-300（r=0.105/km，x=0.399/km）4 5。2区：，取，根据电力系统分册P158查得相应数据，我们可以取标准导线LGJ-50（r=0.63/km，x=0.406/km）2 4。3.区：，取,根据电力工程电气设计手册P411查得，我们可以取标准导线LGJ-95（r=0.3
13、32/km，x=0.397/km）2。4.区：，取,根据电力工程电气设计手册P411查得，我们可以取标准导线LGJ-25（r=1.26/km，x=0.399/km）2。3.1.3 导线的确定通过以上的校验和计算，在满足供电要求的前提下，最终确定各段导线的型号，具体情况如下：见表3-1表3-1 各段导线的选取型号名称导线型号连接系统区区区区LGJ-300LGJ-300LGJ-50LGJ-95LGJ-253.2变压器的选择3.2.1 1T变压器高压侧为38.5KV,低压侧为6.3KV根据发电厂及变电站电气设备P106，接于发电机汇流主母线上的主变，其输送容量应为该母线上发电机的总容量扣除接在该母线
14、上的近区负荷的最小值，原则选择变压器，由于油浸式变压器有30%的过载能力。所以有以下计算：表3-2 1T变压器主要技术参数名称参数型号额定容量高压侧高压分接范围低压侧联接组标号空载损耗负载损耗空载电流（%）短路阻抗（%）S9-3150031500KVA38.5KV22.5%6.3KVYNd1125000KW119000KW0.48.0上网查得：上海尼格自动化设备有限公司变压器：S9-31500/38.5，其主要技术参数见3-2表。3.2.2 2T变压器选择与1T变压器相同。3.2.3 3T变压器的选择向近区负荷供电，其高压侧为10.5KV，低压侧为6.3KV。根据发电厂及变电站电气设备P106，“主变容量按所送最大的视在功率确定”，原则选定：上网查得：上海尼格自动化设备有限公司，变压器SZ9-
