石泉水电站的电气部分设计毕业设计论文.doc
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1、毕业设计(论文)题 目 水电站电气部分设计 专 业 热能与动力工程 班 级 学 生 指导教师 2013年 摘 要水电站电气一次部分设计是水电站整体设计的重要组成部分,本设计进行了石泉水电站的电气部分设计。设计的内容包括电气主接线方案的拟定与比选,主变压器的选择,最优电气主接线方案的短路电流计算,主要的电气一次设备参数和型号的确定及动稳定、热稳定的校验;110KV与220KV开关站的配电装置的设计;确定厂用电的电压等级、厂用电源的取得方式及选择厂用电接线方式,并统计和计算厂用电负荷,选择厂用变压器,并进行了厂用电动机的自启动校验;绘制了电气主接线图、开关站的平面图和断面图、厂用电接线等相关图纸。
2、限于毕业设计的具体要求和设计时间的限制,对某些方面分析较少,这有待于在今后的学习和工作中继续进行研究。关键词:水电站,电气主接线,短路电流,厂用电ABSTRACT the main electric design is a significant part of the overall design for the hydropower station. This graduation design has carried on the design of the electrical part of Shiquan hydropower station. Its main contents
3、are: first to formulate three power plant main electrical wirings and then determine the best one; to determine the main transformer; to carry on the short-circuit current computation of the best power plant main electrical wiring; first to choose the main electrical equipments (including model and
4、parameter) and then to checkout their performance (including the heat withstand and the dynamic stability ); to determine the the overall arrangement of power distribution equipment in the 110KV and 220KV switch yard; to determine the voltage level and supply source of the auxiliary power and choice
5、 of auxiliary power wiring, and statistics and calculation of plant load, select the auxiliary transformer,and check the electromotors starting performance; to draw the diagrams of main electrical wiring, the diagram of auxiliary power wiring, a the floor plan and sectional diagrams of the switching
6、 station.Keywords: hydropower station ,main electrical wiring ,short circuit current, auxiliary power目 录目 录.III第1章 前言. 11.1 设计项目.11.2 本课题的研究意义.11.3 课题来源 .21.4 本课题研究现状.21.5 本论文设计的主要内容 .3第2章 电气主接线设计. 42.1 石泉水电站供电负荷概括.42.2 电气主接线设计的基本要求.42.3 电气主接线方案拟定.52.3.1 方案一. 52.3.2 方案二. 52.3.3 方案三. 62.4 电气主接线方案比较与确
7、定.72.4.1 经济方面比较. 72.4.2 技术方面比较. 82.4.3 电气主接线方案确定. 112.5 主变压器的选择.122.5.1 1#与2#主变压器的选择.122.5.2 3#主变压器的选择. 132.5.3 4#主变压器的选择. 142.5.4 主变压器汇总. 15第3章 短路电流计算. 173.1 短路电流计算的一般规定.173.2 短路电流计算.183.2.1 短路计算点的选择. 183.2.2 计算各元件的电抗标幺值并绘制等值电路图. 193.2.3 短路计算点K1.213.2.4 短路计算点K2.273.2.5 短路计算点K3.313.2.6 短路计算点K4.353.2
8、.7 短路计算点K5.393.3 短路电流计算结果汇总.43第4章 高压电气设备选择. 474.1 电气设备选择的一般条件.474.2 断路器的选择.484.3 隔离开关的选择.564.4 电压互感器的选择.634.5 电流互感器的选择.664.6 高压熔断器的选择.744.7 避雷器的选择.764.8 电缆的选择.814.9 母线的选择.84第5章 配电装置的总体布置. 88 5.1 配电装置概述.885.2 110KV开关站. 905.3 220KV开关站. 91第6章 厂用电设计.926.1 电站枢纽概况.926.2 负荷统计.926.3 厂用电系统的特点与设计原则.956.4 厂用电源
9、与厂用电压的选择.976.5 厂用电接线.996.6 厂用变压器的选择.1016.7 电动机自启动校验.103第7章 结论.1097.1 石泉水电站电气部分设计结论.1097.2 设计要点知识总结.109致谢. 111参考文献. 112VII 第1章 前 言1.1 设计项目 石泉水电站电气部分设计,由于时间仓促,本次设计仅涉及到电气一次部分,对电气二次部分考虑的相对较少一些。 石泉水电站装机容量为:345+245MW,机端电压为10.5KV,有两个升高电压等级220KV/110KV。 气象及地质条件:海拔高度400 m多年平均气温14.6 极端最高气温41.4 极端最低气温- 10.2 相对湿
10、度74%地震设防裂度7 度 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,从而充分利用水资源的水电站电气一次部分。1.2 本课题的研究意义第一、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。第二、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。第三、
11、通过设计工作,我会受到理论联系实际的综合训练,培养运用所学理论知识和基本技能来解决工程实际问题的能力;还会了解、掌握工程设计全过程,提高工程实践能力。第四、可以提高个人综合素质。例如,对设计质量的不懈追求,有助于探求真理、严谨求实的工作作风和学习态度养成;对多种工程技术方案的论证比较,能够提高个人科学认识、分析问题的能力。第五、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。第六、考虑到石泉水电厂是上世纪的一个老电厂,已经运行有40年有余。在这40年里,随着全球经济的迅猛发展,全球用电需求
12、随之加大,进而促进了电力工业的发展,我国在这40年里,特别是改革开放以来,对电力工业加大了投入,输变电设备的制造水平和质量都有所提高,对电气设计也有了一些新的研究方法,石泉电厂电气设计在运行中也显现出了不少的问题,所以有必要采用新的方法与技术进行再设计,力求做到电气设计可靠、灵活、经济的要求,如果可能,实现无人值班,少人值守也是可以的。1.3 课题来源 本着毕业设计课题应与科学研究、技术开发、经济建设和社会发展紧密结合的原则,在调查研究、阅读学科文献资料的基础上,积极与专业老师交流,结合个人兴趣爱好,并广泛征求意见后,我选择“石泉水电站电气部分设计”作为毕业设计的研究课题。本课题属于工程设计类
13、题目。1.4 本课题研究现状 21世纪初20年,是我国电力发展的关键时期,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。1.5 本论文设计的主要内容 本论文主要对石泉水电站的电气一次部分进行了设计,主要内容包括电气主接线方案的拟定与比选,最终将原始电气主接线改进型方案确定为最优方案;然后在最优方案的基础上,经过仔细
14、的分析论证,选取了6个短路点进行了短路电流计算,确定出本电站的短路水平。紧接着根据短路电流计算结果,选取了主要的电气一次设备,确定了其型号及关键的参数,并根据相关要求,对所选的设备进行了动稳定与热稳定的校验,所选择的主要电气一次设备包括:断路器(包括发电机出口断路器)、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、电缆、开关站母线。厂用电也进行了设计,结合石泉水电站水利枢纽的情况,在进行负荷分析与统计的基础上确定了其厂用电的供电电压,供电方式,供电电源引接方式,供电接线方式等,并选择了厂用电变压器。最后还进行了厂用电动机的自启动校验。最后,在以上分析计算的基础上,绘制了电气主接线的最优方案图与比选
15、方案图,开关站的平面布置图及其必要的断面图,厂用电的接线图等相关图纸。至此,整个毕业设计告于段落。 第2章 电气主接线设计2.1 石泉水电站供电负荷概况 图2.1 石泉水电站的供电对象 石泉水电站发出的电力除少部分供给厂用电自身用电及近区用电外,其余电力主要供给四个地方,如图1所示。(1)洋县变电所:以220 KV高压送电,送电距离达86 Km。洋县变电所配置两台变压器,单台容量分别为120 MVA及90MVA。(2)古堰变电所:以110 KV供电,供电距离4 Km。该变电所配置有一台容量为20 MVA的变压器。(3)汉阴变电所:以110 KV供电,供电距离35 Km。该变电所配置有两台容量分
16、别为20 MVA和10 MVA的变压器。(4)茶镇变电所:以110 KV供电,供电距离16 Km。该变电所配置有一台容量为10 MVA的变压器。从上可以看出,该电站以两种电压供电,加之电站所采用发电机的机端电压为10.5 KV,则该电站的高压部分共有三个电压等级,对着三个电压等级应分别进行考虑。其中负荷(2)、(3)、(4)对应的变电所中均接有牵引变电所,对铁路交通运输比较重要,设计时要特别考虑.12.2 电气主接线设计的基本要求(1)满足用户或电力系统的供电可靠性和电能质量的要求。(2)接线简单、清晰、操作维护方便;(3)接线应具有一定的灵活性。(4)满足电站初期发电及最终规模的运行要求,还
17、应考虑便于分期过 渡。技术先进,经济合理。22.3 电气主接线方案拟定 根据石泉水电站的装机容量和供电范围及容量,在满足电气主接线的要求的情况下,暂时拟定三个方案。2.3.1 方案一 图2.2 方案一 如图2所示,方案一中,110 KV高压侧母线采用了3/2接线,具有高度的可靠性,220 KV高压侧母线采用单母线接线形式,可靠性一般,1#和2#机组均以单元接线的形式接入110 KV母线,3#机组也以单元接线的形式接入一台自耦变压器的低压侧,该自耦变压器用于连接110 KV与220 KV系统。4#和5#机组以扩大单元接线的形式接入220 KV系统。2.3.2 方案二 图2.3 方案二如图3所示,
18、在方案二中,针对汉阴变,石堰变,茶镇变等负荷,考虑到由于其输电距离较近,变压器切换频繁且供电负荷有差异,容易产生穿越功率等因素,所以110 KV系统采用了扩大型外桥接线方式,同时为了在检修线路或变压器回路断路器时不中断线路或变压器的正常运行,特意装设了两条断开的跨条(如图3 中虚线所示),还有为了轮流停电检修任何一组隔离开关,在跨条的两端各装设两组隔离开关。对于220 KV 系统仍采用了单母线接线方式,两回进线,一回出线。对于110 KV与220 KV两系统之间的联系,没有设置专用的联络变压器,而是采用了两台三绕组变压器。针对发电机的连接方式,13#机组的电压采用了单母线接线方式,45#机组也
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