《电气工程及其自动化毕业设计（论文）国电大渡河铜街子水电厂电气部分设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气工程及其自动化毕业设计（论文）国电大渡河铜街子水电厂电气部分设计（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、长春工程学院毕业设计（论文）目 录1 引言12 电气主接线方案的确定22.1 电气主接线设计原则22.2 对原始资料分析22.3 电气主接线确定33 厂用电接线设计53.1 厂用电接线的要求53.2 厂用电接线的设计原则63.3 厂用电源及其引接63.4 厂用电接线形式74 短路计算84.1 计算各元件电抗84.2 对各短路点进行短路计算95 导体和电气设备的选择及校验155.1 设备选择原则155.2 设备选择及校验166 继电保护256.1继电保护要求256.2 发电机保护256.3 变压器保护266.4 母线保护277 高压配电装置287.1 配电装置的设计原则287.2 设计要求297
2、.3 屋外配电装置307.4 布置方案确定31总结32参考文献33致谢341 引言铜街子水电站位于四川省大渡河下游河段上，距乐山市80km。是大渡河流域梯级开发下游最后一级电站。电站距上游龚嘴水电站33公里，距成昆铁路轸溪车站17km，以发电为主，兼顾漂木和下游通航。电站安装4台轴流转桨式水轮发电机组，单机容量150MW。发电机为空冷半伞式，额定电压13.8kV，额定容量176.47MVA，额定功率因数0.85。总装机容量600MW，保证出力130MW，多年平均发电量32.1亿kWh。电站主要为四川电力系统供电，电压220kV出线4回，并留有2回500kV出线位置。系统提供的220kV系统阻抗
3、以Sj=100MVA为基准时正序阻抗Xs(1)=0.0168。极端最高气温40。通过查阅相关资料了解到铜街子水电站实际情况，铜街子水电站坝区位于大渡河高山峡谷到丘陵宽谷的过渡带，坝址正处于峡谷出口处。河谷宽400m，左岸岸坡平缓，右岸较陡，两岸冲沟发育。坝址出露地层为二叠系峨眉山玄武岩和沙湾组页岩。大坝建基面以下分布有连续的软弱夹层及层间错动带，断层、裂隙发育。河谷左右各有一个深槽。左深槽深70m、宽40m，充填物为冲积、洪积层，并有20m厚的沙层。右深槽深30m、宽80m，充填物为冲积层。谷底分布有条断层，斜贯整个枢纽区。地震基本烈度为度。本次设计中包括电气主接线方案的选择，站用电接线方案的
4、设计，短路电流的计算，电气设备的配置，电气设备的选择，配电装置的设计，防雷保护设计等部分。设计按照实际工程设计的原则设计规程以及典型设计方案进行，力求做到内容尽量完善，达到模拟实训的最佳效果。2 电气主接线方案的确定电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。本章节是以电气主接线的设计为中心，从工程观点出发，对主接线的基本要求，典型接线形式等进行详尽的分析。综合阐述各种类型发电厂或变电站电气主接线的特点和主接线设计的一般原则、步骤、并举例说明。2.1 电气主接线设计原则电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路成为传输强电流、高电压的网
5、络，故又称为一次接线或电气主系统。用规定的电气设备图形符号和文字符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线连接图，称为主接线电路图。主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电气选择、配电装置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论比较后方可确定。电气主接线应满足以下几点要求： 1）可靠性：主接线系统应保证对用户供电的可靠性，特别是保证对重要负荷的供电。 2）灵活性：主接线系统应能灵活地适应各种工作情
6、况，特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时，能够通过倒换开关的运行方式，做到调度灵活，不中断向用户的供电。在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。3）经济性：主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下，做到经济合理，尽量减少占地面积，节省投资。2.2 对原始资料分析电站安装4台轴流转桨式水轮发电机组，单机容量150MW。发电机为空冷半伞式，额定电压13.8kV，额定容量176.47MVA，额定功率因数0.85。总装机容量600MW，保证出力130MW。电站主要为四川电力系统供电，电压220kV出线4回，并留有2回500kV出线位置。该电站主要为四川电力系统供电，主要承
7、担系统调峰、调相任务，且担负基荷、腰荷和峰荷，在电力系统中占有较高重要性，所以对可靠性和灵活性要求较高，电气主接线的确定在满足可靠性和灵活性的前提下还需充分考虑经济性。2.3 电气主接线确定结合本设计内容，可提出以下三种待选方案：（1）双母线接线 （2）双母线带旁路接线（3）3/2接线 当采用双母线带旁路接线时，若母联和旁路各用一台断路器，需要11台断路器。它的运行具有很高的可靠性和灵活性。但投资大，占地面积也大。当采用3/2接线时，同样具有很高的可靠性和灵活性。通常在330kV500kV配电装置中应用比较广泛，对于220kV出现回路暂不考虑3/2接线。当采用双母线接线时，拥有较高的可靠性，灵
8、活性，由于每条进出线各需要一台断路器，另外需要加一台母联断路器，因为共有8条进出线，故需要9台断路器。这种接线具有很高的经济性，广泛用于110kV220kV出现数为5回及以上。220kV侧的断路器采用SF6断路器，其检修周期长，可靠性高，故可不设旁路母线。双母线接线是最佳方案。接线如图1.1所示：图2.1 电气主接线线形式图2.3.1 发电机选择 根据设计资料可知，该火电厂的发电机单机的容量为150MW。查看电力设备手册选择，其详细电气参数见表2-1所示。表2-1 150MW水轮发电机型号及电气参数产品型号额定容量额定电压额定电流转速功率因数定子接线同步电抗次暂态电抗零序电抗YFSN-180-
9、2180MW13.8kV13kA3000r/min0.852-Y236.35%20%9.36%2.3.2 主变压器的确定 结合本设计的具体情况查看电力设计手册和电力系统设备手册，具有发电机电压采用单元接线的主变压器在选择容量的时候，应按照发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后并留有10%的裕度。因此： 主变压器容量的计算公式为： 其中为厂用电率 ,查阅电力工程设备手册，选取与之最接近的变压器的容量为180MVA，具体参数及型号见下表：表2.2 主变压器参数额定容量(MVA)电压组合及分接范围连接标 号阻抗电抗(%)高压(kV)低压(kV)空载损耗(KW)负载损耗(KW)空载电流(KA)空载损耗
10、(KW)负载损耗 (KW)空载电流(KA)24024222.5%13.8YN,D111183850.91264901.312-142.3.3 厂用变压器厂用变压器的选择主要考虑厂用高压工作变压器和启动备用变压器的选择，其选择内容包括变压器的台数、型式、额定电压、容量和阻抗。为了正确选择厂用变压器容量，首先应对厂用主要用电设备的容量、数量及运行方式有所了解，并予以分类和统计，最后确定厂用变压器容量。结合本设计的具体情况查看电力设计手册和电力系统设备手册，选择厂用变压器规格如表1.3所示：表2.3 厂用变压器参数表型号额定容量（kV.A）高压（kV）低压（kV）电抗百分数%S7-160013.81
11、60013.86.353 厂用电接线设计发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量有电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备（如水轮机、发电机等）和水处理的正常运行。这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明用电设备等都属于厂用负荷，总的耗电量，通称为厂用电。对水电厂来说，厂用电负荷属最重要负荷之一。水电厂厂用机械的数量、容量及重要程度等与机组容量有关，并受水头、流量和水轮机型式以及运行方式等条件影响。当水头不同时，技术供水、闸门启闭、综合利用等装置的用电要求就有所不同；当机组承但系统调相、调频任务时，其辅助设备相对也要增加，由于这些不同，使供电容量和方式皆有差异。一般水电厂最基本
12、的厂用电负荷是水轮机调速系统和润滑系统油泵、压缩空起系统的空气压缩机、发电机冷却系统和润滑系统的水泵、全场辅助机械系统的电动机、闸门启闭设备、照明及水利枢纽等设备用电。3.1 厂用电接线的要求按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，积极慎重地采用成熟的新技术和新设备，使设计经济合理、技术先进，保证机组安全、经济地运行。 接线应满足下述要求： (1)各机组的厂用电系统应是独立的。特别是200MW及以上机组，应做到这一点。在任何运行方式下，一台机组故障停运或其辅机的电气故障不应影响另一台机组的运行，并要求受厂用电故障影响而停运的机组应能在短期内恢复运行。 (2)全厂性公用负荷应分散接入不同机
13、组的厂用母线或公用负荷母线。 (3)充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求，尽可能地使切换操作简便，启动(备用)电源能在短时内投入。(4)充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别要注意对公用负荷供电的影响，要便于过渡，尽量减少改变接线和更换设置。 (5)200MW及以上机组应设置足够容量的交流事故保安电源。当全厂停电时，可以快速启动和自动投入向保安负荷供电。3.2 厂用电接线的设计原则 厂用电接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电； 能灵活适应正常、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、炉的厂用负荷由本机组供电，这样，当厂用电系统发
14、生故障时，只影响一台发电机组的运行，缩小故障范围，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、中性点接地方式、厂用电源及其引接和厂用电接线形式等问题进行分析和论证。3.3 厂用电源及其引接 （1）工作电源发电厂的厂用电源，必须供电可靠，且能满足各种工作状态的要求，除应具有正常的工作电源外，还应设置备用电源、启动电源和事故保安电源。一般电厂中，都以启动电源兼作备用电源。发电厂或变电站的厂用工作电源，是保证正常运行的基本电源。通常，工作电源应不少于两个。厂用高压工作电源从发电机电压回
15、路的引接方式与主接线形式有密切联系。当主接线具有发电机电压母线时,厂用工作电源(厂用变压器或厂用电抗器)一般直接从母线上引接；当发电机和主变压器为单元接线时，则厂用工作电源从主变压器的低压侧引接。（2） 备用电源和启动电源厂用备用电源用于工作电源因事故或检修而失电时替代工作电源，起后备作用。备用电源应具有独立性和足够的供电容量，最好能与电力系统紧密联系，在全厂停电情况下仍能从系统取得厂用电源。启动电源一般是指机组在启动或停运过程中，工作电源不可能供电的工况下为该机组的厂用负荷提供的电源。因此，启动电源实质上也是一个备用电源。备用电源的引方式：从发电机电压母线的不同分段上，通过厂用备用变压器(或电抗器)引接。从发电厂联络变压器的低压绕组引接，但
