发电机课程设计

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1、发电厂电气部分题目：电气设备的选择姓名：学号：班级： 指导教师：严晋菁目录绪论1设计任务书2一. 原始资料及其分析3二. 发电机侧主接线方案设计4三. 升高压侧主接线方案设计6四. 变压器容量的确定9五. 电气设备的选择5.1 高压断路器的选择105.2 隔离开关的选择125.3 电流互感器的选择135.4 电压互感器的选择14六.总结14绪论本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析 负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟 建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安 全，经济及可靠性方面考虑，确定了35kV, 10kV以及站用电的主接 线

2、，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型 号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工 作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝 缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了 35kV电气一次部分的设计发电厂电气部分课程设计任务书姓名刘生斌专业班级12级电气（1）班指导老师严晋菁单位青海大学设计题目发电厂主系统设计设计要求课程设计主要内容：本次课程设计将电力系统主系统部分初步设计与所学专 业理论知识紧密结合起来，使所学知识系统化。培养学生运 用所学知识解决实际问题的能力和创新精神。按照现行的水 利电力工程设计规范、规程，并结

3、合工程实际具体情况完成 规程规范所要求的电气主系统初步设计的内容及深度。设 计 内 容1对提供原始资料进行分析，查找有关规程规范及参考资料。2对发电机侧升高点压侧接线方案分别比较。3确定主变压器台数、形式、及设计容量。4确定最优的电气主接线方案。5主要电气设备的选择。6汇总设计成果，完成设计论文。一. 原始资料及其分析1. 原始资料：新建水电站，设计总容量4 x 10MW ,发电机型号：TS425/94-28装机四台，额定容量10MW,电压10.5KV, cos申=0.85 送到相距50KM的35KV变电所，4回输电线路，无近区负荷， 设备年利用小时数 5100h/n.2. 对原始资料分析（1

4、）工程情况：该电厂为一小型电站。目前，按发电厂的容量划分：总容量在 1000MW及以上，单机容量在200MW及以上的发电厂称为大型 水电厂；总容量在2001000MW，单机容量在50200MW 的 发电厂称为中型水电厂；总容量在200MW及以下，单机容量在 50MW及以下的发电厂称为小型水电厂。设计电厂为4X 10MW 小型电场。又因电厂设备年利用小时数为5100h/n，在5000范围之上，所以 该电厂主要承担基荷。（2）负荷情况：发电机出口侧电压为10.5KV，无近区负荷，经升压变压器后以 35KV电压等级4回路出线送至50km处。（3）其他条件：环境条件和设备供货情况等没有具体要求，可按照

5、常规条件设 计。3.3. 水电厂电气主接线的特点一般距负荷中心较远，基本无发电机电压负荷，全部电能用 升高压送入系统；水电厂得装机台数和容量，是根据水能利用条 件一次确定的，不必考虑发展与扩建；水电厂附近地形复杂，电 气主接线应尽可能，使配电装置紧凑二. 发电机侧主接线方案设计 一般来说发电机侧的电气主接线一般都采取以下几种方式： 方案一：单母线接线：单母线分段接线可以提高供电可靠性和 灵活性。对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电 源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离， 保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电；而两段母线 同时故障的几率甚小，可以不予考虑。该

6、接线适用于：小容量发 电厂的发电机电压配电装置，一般每段母线上所接发电容量为 12MW 左右，每段母线上出线不多于 5 回。 方案二：单母线分段接线：单母线分段接线比单母线接线的可 靠性更高，只是部分短时停电，而不是全部短期停电。单母线分 段接线比单母线接线增加了一台断路器，投资有所增加，单母线 分段具有单母线的各种优点，有较高的可靠性和灵活性。 方案三：扩大单元接线：当发电机单机容量不大且在系统备用 容量允许时，为了减少变压器台数和高压侧断路器数目，并节省 配电装置占地面积，将 2 台发电机与 1台变压器相连接，组成扩 大单元线。 4.考虑到本次设计中，发电机的装机容量为4台30MW,Un=

7、10.5KV且发电机侧无近区负荷。发电机侧接线方案比较1. 发电机侧各种主接线的适用范围及其优缺点如下图推荐备用一备用二优点：接线简单清晰，投资 小，占地少，操作方便，经 济性好，由于不设发电机电 压母线，减少了发电机电压 侧发生短路故障的几率。缺点：运行灵活性较差优点：1用断路器把母线分段 后，重要用户可以从不同段 引出两个回路，有两个电源 供电。2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：1当一段母线或母线隔 离开关故障或检修时，该段母 线的回路都要在检修期间内 停电。2当出线为双回路时，常使架 空线路出现交叉跨越。3扩建时需

8、向两个方向均衡 扩建。优点：结构简单，操作简便, 投资少，见效快,运行费用低, 较适用于小容量和用户对可 靠性要求不高的场所。缺点：当母线发生故障或需清 扫、检修时，需要全部停电; 检修连接在母线上的任何一 组隔离开关时，也要全部停 电；检修任何一台断路器时, 还必须全部停电。2. 就可靠性而言，方案二与方案三的可靠性均优于方案一；3. 就灵活性而言，方案一与方案二调度灵活，方案三操作简单， 而方案二接线形式复杂，不宜用于水电站发电机侧接线；4. 就经济性而言，方案三用的断路器较少，节省投资。综上所述，在可靠性与灵活性均满足的情况下，考虑到经济 性，在发电机侧选用扩大单元接线比较合适。三. 升

9、高压侧主接线方案设计 一般来说，升高压侧接线方案的基本形式和发电机侧相似，分为 有汇流母线和无汇流母线两种基本形式。有汇流母线的主要包括 单母线接线和双母线接线两大类，无汇流母线的主要包括单元接 线，桥型接线和角形接线，其中有母线的接线形式又可分为有旁 路母线和无旁路母线两大类。方案一：单母线接线形式单母线接线的特点是整个配电装置只有一组母线，每个电 源线和引出线都经过开关电器接到同一组母线上。供电电源是变 压器或高压进线回路，母线即可以保证电源并列工作，又能使任 一条出线路都可以从电源1 或2获得电能。 方案二：双母线接线形式双母线接线，它有两组母线，一组为工作母线，一组为备 用母线。两组母

10、线之间通过母线联络断路器（简称母联断路器） 连接。方案三：单母线带旁路母线 6.为了能使采用单母线分段的配电装置检修断路器时，不致使中7断该回路供电，增设旁路母线。单母线分段带有专用旁路断路 器的旁路母线接线极大的提高了可靠性，但这种接线增加了一台 旁路断路器的投资。而分段断路器兼作旁路断路器的接线，可以 减少设备、节省投资。升高压侧接线方案比较升高压侧各种接线的优缺点及其适用范围如图所示;推荐备用一备用二:i11 LrJ*1J*-、-、1I优点：有了旁路母线，检修 与它相连的任意回路的断路 器时，该回路便可以不停电， 从而提咼了供电的可靠性， 广泛应用于重要负荷系统 中。优点：(1)运行方式

11、灵活。(2) 检修母线时，电源和出 线都可以继续工作，不会中断 对用户的供电。(3) 检修任一回路母线隔离 开关时，只需断开该回路。(4) 工作母线故障时，所有 回路能迅速恢复工作。(5) 检修任一线路断路器时， 可用母联断路器代替其工作。(6) 便于扩建。双母线接线 可以任意向两侧延伸扩建，不 影响母线的电源和负荷分配， 扩建施工时不会引起原有回 路停电。优点：结构简单，操作简便， 投资少，见效快,运行费用低， 较适用于小容量和用户对可 靠性要求不咼的场所。缺点：带有专用旁路断路器 的接线，加装了价高的断路 器和隔离开关，增加了投资。缺点：（1）在倒母线的操作 过程中，需使用隔离开关切换 所

12、有负荷电流回路，操作过程 比较复杂，容易造成误操作。（2）工作母线故障时，将造 成短时（切换母线时间）全部 进出线停电。（3）在任一线路断路器检修 时，该回路仍需停电或短时停 电（用母联断路器代替线路断 路器之前）。（4）使用的母线隔离开关数 量较大，同时也增加了母线的 长度，使得配电装置结构复 杂，投资和占地面积增大。缺点：当母线发生故障或需清 扫、检修时，需要全部停电; 检修连接在母线上的任何一 组隔离开关时，也要全部停 电；检修任何一台断路器时, 还必须全部停电。二， 就可靠性来说，单母线带旁路母线可靠性最好，双母线接 线次之，单母线接线可靠不高。三， 就灵活性来说，单母线带旁路母线与单

13、母线接线最好，双 母线接线复杂四， 就经济性而言，双母线接线投资最大，单母线接线投 资 最省，单母线带旁路母线接线介于两者中间。综合以上各种因素，考虑各种主接线适用范围，优缺点，可 靠性，灵活性，经济性。在升高压侧选用单母线带旁路母线比较由上可确定最优主接线图如下由上述主接线的选择确定变压器台数为两台。主变压器容量的确定原则1、接于发电机电压母线上的主变压器容量的选择(1) 发电机出力最大，发电机电压母线上负荷最小时，扣除厂 用电负荷后主变压器能将发电机电压母线上的剩余有功和无功 容量送入系统。(2) 当接在发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，或因 供热负荷变动而需要限制本厂出力时，或因电

14、力系统经济运行的 要求而需要限制本厂出力时，主变压器应能从系统中到送功率， 以保证发电机组电压母线上最大负荷的需求。(3) 根据系统经济运行的要求而限制本厂输出功率时，能供给 发电机电压的最大负荷。(4) 若发电机电压母线上接有两台或两台以上主变时，当其中 容量最大的一台因故退出运行时，其他变压器在允许正常过负荷 范围内，应能输送母线剩余功率的 70%以上。2、单元接线的主变压器容量的确定 单元接线时变压器容量应与发电机容量配套，按发电机的额定 容量扣除本机组的厂用负荷后，留有 10%的裕度来确定。 对扩大单元接线的变压器容量应按单元接线原则计算出的两台 机容量之和选择，应尽可能采用分裂绕组变

15、压器。 有原始资料得：厂用电率 1。额定容量 2*10MW 则变压器容量：Sn=l.lPn(l-Kp)一cosd=1.1*20* (1T%) 一0.85=25.6MW 变压器形式的确定：由资料知该电厂有两种电压等级所以采用双 绕组变压器.五.主要电气设备的选择 当电气设备安装地点的环境条件如温度、风速、污秽等级、海拔 高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电气设备使用条 件时，应采取措施。5.l 高压断路器的选择 选择断路器时应满足以下基本要求：l 、在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流， 10.即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。2 、在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。3 、应有足够的短路能力和尽可能短的分断时间。4 、应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体 积小、重量轻、安装维护方便。（一）10.5KV侧断路器的选择10MW 发电机最大持续工作电流为PIN=1.05n cos w =679.236AUNUSN=10.5KV由此查附录表 5，可选用 SN10-10