发电厂电气系统课程设计
某水电厂电气接线设计
班级学号(姓名)
指导教师姚明仁
三峡学科技学院
2021年7月5日
三 峡 学
课 程 设 计 务 书
2021 年 春季 学期
学院：科技学院
课程名称
某水电厂电气接线设计
指导老师
姚明仁
系
专 业
学生姓名
班 级
2006409394
学 号
课题概述：
设计座型水电厂电气接线完成电气接线方案确实定短路电流计算电器设备选择校验
原始资料参数：
1 发电厂规模
11 安装立式水轮发电机2台单机容量5MVA年利时数3500时
12 水轮发电机型号参数
型号：TS2605210SN5MVAUN63kVCOSφN08三相50Hz xd1965x21249x0772励磁方式控硅励
2 电力系统厂连接情况
该水电厂35kV输电线路回输送17km处城关变电站城关变电站变台型号：SFS720000110容量：20000kVA额定电压〔kV〕：110±2×253511短路电压：U高中175U高低105U中低65
城关变电站110kV侧短路阻抗00511kV侧电源
3 电力负荷水
31 发电机电压负荷
坝区350kWCOSφ086Tmax2300h二级负荷馈电回路数2回
生活区负荷250kWCOSφ085Tmax2500h三级负荷
32 厂电率装机容量4计算
33 高压负荷
35kV电压级1回二级负荷输送容量32MVACOSφ09Tmax3500h
4 环境条件〔略昆明市环境条件考虑〕
目 录
某水电厂电气接线设计
学 生：
指导教师：姚明仁
〔三峡学 科技学院〕
摘 ：
关键词：水电厂电气接线短路计算设备选择
前言
1 接线方案设计
接线应满足性灵活性济性三项根求
〔〕性
供电性电生产分配首求接线首先应该满足求具体求：
〔1〕断路器检修时宜影响系统供电
〔2〕断路器母线障母线检修时量减少停运回路数停运时间保证级负荷全部局部二级负荷供电
〔3〕量防止发电厂变电全部停运性
〔4〕机组超高压电气接线应满足性特殊求
〔二〕灵活性
接线应满足调度检修扩建灵活性
〔1〕调度时应灵活投入切发电机变压器线路调配电源负荷满足系统事运行方式检修运行方式特殊运行方式系统调度求
〔2〕检修时方便停运断路器母线继电保护设备进行安检修致影响电力网运行户供电
〔3〕扩建时容易初期接线渡终接线影响连续供电停电时间短情况投入新装机组变压器线路互相干扰次二次局部改建工作量少
〔三〕济性
接线满足性灵活性求前提做济合理
1投资省
〔1〕接线应力求简单节省断路器隔离开关电流电压互感器避雷器等次设备
〔2〕继电保护二次回路复杂节省二次设备控制电缆
〔3〕限制短路电流便选择价廉电气设备轻型电器
〔4〕满足系统安运行继电保护求110kV终端分支变电站采简易电器
2占面积
接线设计配电装置布置创造条件量占面积减少
3电损失少
济合理选择变压器种类〔双绕组三绕组耦变压器〕容量数量防止两次变压增电损失
外系统规划设计中防止建立复杂操作枢纽简化接线发电厂变电接入系统电压等级般超两种
11
方案拟
性
方案Ⅰ：
方案Ⅱ：
12
方案拟
13
14 厂电生活区电接线方案
厂电接线般求：
1〕厂电接线应量简单清晰
2〕保证重负荷供电供电间断时间超允许值
3〕保证厂电设备级保护动作选择性
4〕厂分段母线般应负荷均匀分布两段母线
5〕应量负荷供电线路短节省电缆减少损耗便运行理
6〕操作维护方便济合理
考虑点选择厂电接线单母分段接线段分台厂变压器厂电母线生活区电母线相连作生活区电备电源减少投资
终确定接线方案图
2 变压器选择
21 变压器选择
211 变压器台数选择
考虑1台变压器性较低旦发生障检修退出运行整电厂外送电选择3台变接线复杂投资较应选择2台变压器互暗备性高接线较简明投资较济
212 变压器容量选择
考虑原：
1〕发电机电压母线负荷时发电机电压母线剩余功功容量送入系统
2〕发电机电压母线台发电机组停运时系统供应发电机电压负荷电厂分期建设程中事断开台发电机组情况通变压器系统取电时考虑变压器允许负荷限制非重负荷
3〕根系统济运行求〔充分利丰水季节水〕限制厂输出功率时供应发电机电压负荷
4〕述条件计算时应考虑负荷曲线变化逐年负荷开展特应注意发电厂初期运行发电机电压母线负荷时发电机电压母线剩余容量送入系统
5〕发电机电压母线系统连接变压器般两台发电机电压供电方电厂系统电源仅作备允许装设台变压器作发电厂系统联络假设发电机电压母线接2台变压器时中容量台推出运行时变压器允许负荷10％范围应输送母线剩余功率70％
坝区
务书原始资料参数知：
原始资料计算公式：
生活区
务书原始资料参数知：
原始资料计算公式：
厂电
务书原始资料参数知：
厂电率装机容量2％计算
述考虑原：
考虑变压器允许负荷10％障常发生应选择变额定容量
213 变压器相数选择
214 变压器绕组数量连接方式选择
表1 变压器参数表
型号
额定容量〔kVA〕
额定电压〔kV〕
空载电流〔％〕
空载损耗〔kW〕
阻抗电压〔％〕
高压
中压
低压
高中
高低
中低
注：数源电力工程电气设计手册 电气次局部
22 坝区变压器选择
221 坝区变压器台数选择
222 坝区变压器容量选择
223 坝区变压器绕组数量选择
坝区变压器采双绕组变压器
综合3点查电力工程电气设计手册 电气次局部选择型变压器作水电厂坝区变压器具体参数见表
表 型变压器参数表
型号
额定容量〔kVA〕
额定电压〔kV〕
阻抗电压〔％〕
连接组标号
损耗〔W〕
空载电流〔％〕
高
低
空载
短路
注：数源电力工程电气设计手册 电气次局部
23 生活区变压器选择
231 生活区变压器台数选择
选择1台生活区变压器
232 生活区变压器容量选择
233 生活区变压器绕组数量选择
综合3点查电力工程电气设计手册 电气次局部选择 型变压器作水电厂生活区变压器具体参数见表
表 型变压器参数表
型号
额定容量〔kVA〕
额定电压〔kV〕
阻抗电压〔％〕
连接组标号
损耗〔W〕
空载电流〔％〕
高
低
空载
短路
注：数源电力工程电气设计手册 电气次局部
24 厂变压选择
241 厂变压器台数选择
选择2台厂变压器二者互备
242 厂变压器容量选择
243 厂变压器绕组数量选择
综合3点查电力工程电气设计手册 电气次局部选择 型变压器作水电厂厂变压器具体参数见表
表 型变压器参数表
型号
额定容量〔kVA〕
额定电压〔kV〕
阻抗电压〔％〕
连接组标号
损耗〔W〕
空载电流〔％〕
高
低
空载
短路
注：数源电力工程电气设计手册 电气次局部
3 短路电流计算
31 根假定
设计短路电流计算中采假设条件原：
1〕正常工作时三相系统称运行
2〕电源电动势相位角相
3〕系统中步异步电机均理想电机考虑电机磁饱磁滞涡流导体集肤效应等影响转子结构完全称定子三相绕组空间位置相差电气角度
4〕电力系统中元件磁路饱带铁芯电气设备电抗值电流发生变化
5〕电力系统中电源额定负荷运行中50％负荷接高压母线50％负荷接系统侧
6〕步电机具动调整励磁装置〔包括强行励磁〕
7〕短路发生短路电流值瞬间
8〕考虑短路点电弧阻抗变压器励磁电流
9〕计算短路电流衰减时间常数低压网络短路电流外元件电阻略计
10〕元件计算参数均取额定值考虑参数误差调整范围
11〕输电线路电容略计
12〕概率统计法制定短路电流运算曲线
32 原始数确实定
该水电厂 原始数参考务书
参型水电站 电气次回路局部册电力工程电气设计手册方法公式进行计算
采标制进行计算基准容量取基准电压取级均电压
表 短路计算基准值
额定电压
基准电压
基准电流
基准电抗
63
66
875
0435
35
37
156
137
110
115
0502
132
注：数源电力工程电气设计手册 电气次局部
33 计算元件电抗标值绘制等值电抗图
331 水轮发电机电抗标值
型水电站 电气次回路局部册 P52 查公式〔31〕
〔31〕
式中 ——发电机额定容量〔〕
——发电机轴次暂态电抗
——发电机轴次暂态电抗标值
公式〔31〕务书原始参数计算出2台发电机电抗标值：
332 变压器电抗标值
21表1知型号 型变压器阻抗电压分：
型水电站 电气次回路局部册查公式〔32〕
〔32〕
式中 ——变压器电抗标值
——变压器额定容量〔〕
公式〔32〕
333 架空线路电抗标值
查水电站机电设计手册 电气二次 P518 表717列均值选取然条线路长度诚意公里标值该线路电抗标值
计算架空线路正序电抗标值表 示
表 线路电抗标值
电压等级〔kV〕
线路长度〔km〕
公里电抗
电抗编号
电抗值
注：数源水电站机电设计手册 电气次
334 变电站变电抗标值
34 短路点进行网络变换
341 点短路化简计算
型水电站 电气次回路局部 P70 查公式〔35〕〔36〕
型水电站 电气次回路局部 P65 查公式〔37〕〔38〕
〔35〕
〔36〕
〔37〕
〔38〕
式中 ——发电机计算电抗
——次暂态短路电流
——短路击电流值
——短路全电流效值
——击系数取18
公式〔35〕〔36〕〔37〕〔38〕
t0s 时
t02s 时
t1s 时
额定电流
短路电流
击电流
短路全电流效值
短路容量
342 点短路化简计算
发电机侧计算电抗
查电力工程电气设计手册 电气次局部 P137 水轮发电机运算曲线数字表
t0s 时
t02s 时
t1s 时
额定电流
短路电流
击电流
短路容量
343 点短路化简
4 电气设备选择校验
高压电气设备选择般原：
1〕应满足正常运行检修短路电压情况求考虑远景开展
2〕应环境条件校核
3〕应力求技术先进济合理
4〕整工程建设标准应协调致
5〕类设备应量减少品种
6〕选新产品均应具试验数正鉴定合格特殊情况选未正式鉴定新产品时应级批准
41 高压断路器隔离开关选择校验
411 发电机出口处
表8 发电机出口处断路器隔离开关选择结果表
计算数
型断路器
型隔离开关
kV
？kV
kV
A
？A
A
kA
？kA
——
kA
？kA
——
？
kA
16kA
80kA
注：数源电力工程电气设计手册 电气次局部411中计算结果
412 变压器 低压侧
表9 变压器低压侧断路器隔离开关选择结果表
计算数
SN520G5000型断路器
GN1010T5000型隔离开关
kV
kV
？ kV
kA
kA
？ kA
kA
kA
——
kA
kA
——
？
？ kA
？ kA
？ kA
注：数源电力工程电气设计手册 电气次局部411中计算结果
413变压器 高压侧
表10 变压器高压侧断路器隔离开关选择结果表
计算数
？型断路器
？型隔离开关
？kV
？kV
？kV
？A
？A
？A
？kA
？kA
——
？kA
？kA
——
？
？
？
？kA
？kA
？kA
注：数源电力工程电气设计手册 电气次局部411中计算结果
42 电流互感器选择校验
421
422 变压器低压侧电流互感器选择
422 变压器高压侧电流互感器选择
423 变压器中压侧电流互感器选择
43 电压互感器选择校验
431 发电机出口处母线电压互感器选择校验
432 35kV出线电压互感器选择校验
44 母线选择校验
45 导线选择校验
451 变压器低压侧导线选择校验
452 变压器高压侧导线选择校验
46 避雷器选择校验
47 绝缘子选择校验
5 总结
致 谢
参考文献
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发电厂电气系统课程设计
某水电厂电气接线设计
班级学号(姓名)
指导教师姚明仁
三峡学科技学院
2021年7月5日
三 峡 学
课 程 设 计 务 书
2021 年 春季 学期
学院：科技学院
课程名称
某水电厂电气接线设计
指导老师
姚明仁
系
专 业
学生姓名
班 级
2006409394
学 号
课题概述：
设计座型水电厂电气接线完成电气接线方案确实定短路电流计算电器设备选择校验
原始资料参数：
1 发电厂规模
11 安装立式水轮发电机2台单机容量5MVA年利时数3500时
12 水轮发电机型号参数
型号：TS2605210SN5MVAUN63kVCOSφN08三相50Hz xd1965x21249x0772励磁方式控硅励
2 电力系统厂连接情况
该水电厂35kV输电线路回输送17km处城关变电站城关变电站变台型号：SFS720000110容量：20000kVA额定电压〔kV〕：110±2×253511短路电压：U高中175U高低105U中低65
城关变电站110kV侧短路阻抗00511kV侧电源
3 电力负荷水
31 发电机电压负荷
坝区350kWCOSφ086Tmax2300h二级负荷馈电回路数2回
生活区负荷250kWCOSφ085Tmax2500h三级负荷
32 厂电率装机容量4计算
33 高压负荷
35kV电压级1回二级负荷输送容量32MVACOSφ09Tmax3500h
4 环境条件〔略昆明市环境条件考虑〕
目 录
某水电厂电气接线设计
学 生：
指导教师：姚明仁
〔三峡学 科技学院〕
摘 ：
关键词：水电厂电气接线短路计算设备选择
前言
1 接线方案设计
接线应满足性灵活性济性三项根求
〔〕性
供电性电生产分配首求接线首先应该满足求具体求：
〔1〕断路器检修时宜影响系统供电
〔2〕断路器母线障母线检修时量减少停运回路数停运时间保证级负荷全部局部二级负荷供电
〔3〕量防止发电厂变电全部停运性
〔4〕机组超高压电气接线应满足性特殊求
〔二〕灵活性
接线应满足调度检修扩建灵活性
〔1〕调度时应灵活投入切发电机变压器线路调配电源负荷满足系统事运行方式检修运行方式特殊运行方式系统调度求
〔2〕检修时方便停运断路器母线继电保护设备进行安检修致影响电力网运行户供电
〔3〕扩建时容易初期接线渡终接线影响连续供电停电时间短情况投入新装机组变压器线路互相干扰次二次局部改建工作量少
〔三〕济性
接线满足性灵活性求前提做济合理
1投资省
〔1〕接线应力求简单节省断路器隔离开关电流电压互感器避雷器等次设备
〔2〕继电保护二次回路复杂节省二次设备控制电缆
〔3〕限制短路电流便选择价廉电气设备轻型电器
〔4〕满足系统安运行继电保护求110kV终端分支变电站采简易电器
2占面积
接线设计配电装置布置创造条件量占面积减少
3电损失少
济合理选择变压器种类〔双绕组三绕组耦变压器〕容量数量防止两次变压增电损失
外系统规划设计中防止建立复杂操作枢纽简化接线发电厂变电接入系统电压等级般超两种
11
方案拟
性
方案Ⅰ：
方案Ⅱ：
12
方案拟
13
14 厂电生活区电接线方案
厂电接线般求：
1〕厂电接线应量简单清晰
2〕保证重负荷供电供电间断时间超允许值
3〕保证厂电设备级保护动作选择性
4〕厂分段母线般应负荷均匀分布两段母线
5〕应量负荷供电线路短节省电缆减少损耗便运行理
6〕操作维护方便济合理
考虑点选择厂电接线单母分段接线段分台厂变压器厂电母线生活区电母线相连作生活区电备电源减少投资
终确定接线方案图
2 变压器选择
21 变压器选择
211 变压器台数选择
考虑1台变压器性较低旦发生障检修退出运行整电厂外送电选择3台变接线复杂投资较应选择2台变压器互暗备性高接线较简明投资较济
212 变压器容量选择
考虑原：
1〕发电机电压母线负荷时发电机电压母线剩余功功容量送入系统
2〕发电机电压母线台发电机组停运时系统供应发电机电压负荷电厂分期建设程中事断开台发电机组情况通变压器系统取电时考虑变压器允许负荷限制非重负荷
3〕根系统济运行求〔充分利丰水季节水〕限制厂输出功率时供应发电机电压负荷
4〕述条件计算时应考虑负荷曲线变化逐年负荷开展特应注意发电厂初期运行发电机电压母线负荷时发电机电压母线剩余容量送入系统
5〕发电机电压母线系统连接变压器般两台发电机电压供电方电厂系统电源仅作备允许装设台变压器作发电厂系统联络假设发电机电压母线接2台变压器时中容量台推出运行时变压器允许负荷10％范围应输送母线剩余功率70％
坝区
务书原始资料参数知：
原始资料计算公式：
生活区
务书原始资料参数知：
原始资料计算公式：
厂电
务书原始资料参数知：
厂电率装机容量2％计算
述考虑原：
考虑变压器允许负荷10％障常发生应选择变额定容量
213 变压器相数选择
214 变压器绕组数量连接方式选择
表1 变压器参数表
型号
额定容量〔kVA〕
额定电压〔kV〕
空载电流〔％〕
空载损耗〔kW〕
阻抗电压〔％〕
高压
中压
低压
高中
高低
中低
注：数源电力工程电气设计手册 电气次局部
22 坝区变压器选择
221 坝区变压器台数选择
222 坝区变压器容量选择
223 坝区变压器绕组数量选择
坝区变压器采双绕组变压器
综合3点查电力工程电气设计手册 电气次局部选择型变压器作水电厂坝区变压器具体参数见表
表 型变压器参数表
型号
额定容量〔kVA〕
额定电压〔kV〕
阻抗电压〔％〕
连接组标号
损耗〔W〕
空载电流〔％〕
高
低
空载
短路
注：数源电力工程电气设计手册 电气次局部
23 生活区变压器选择
231 生活区变压器台数选择
选择1台生活区变压器
232 生活区变压器容量选择
233 生活区变压器绕组数量选择
综合3点查电力工程电气设计手册 电气次局部选择 型变压器作水电厂生活区变压器具体参数见表
表 型变压器参数表
型号
额定容量〔kVA〕
额定电压〔kV〕
阻抗电压〔％〕
连接组标号
损耗〔W〕
空载电流〔％〕
高
低
空载
短路
注：数源电力工程电气设计手册 电气次局部
24 厂变压选择
241 厂变压器台数选择
选择2台厂变压器二者互备
242 厂变压器容量选择
243 厂变压器绕组数量选择
综合3点查电力工程电气设计手册 电气次局部选择 型变压器作水电厂厂变压器具体参数见表
表 型变压器参数表
型号
额定容量〔kVA〕
额定电压〔kV〕
阻抗电压〔％〕
连接组标号
损耗〔W〕
空载电流〔％〕
高
低
空载
短路
注：数源电力工程电气设计手册 电气次局部
3 短路电流计算
31 根假定
设计短路电流计算中采假设条件原：
1〕正常工作时三相系统称运行
2〕电源电动势相位角相
3〕系统中步异步电机均理想电机考虑电机磁饱磁滞涡流导体集肤效应等影响转子结构完全称定子三相绕组空间位置相差电气角度
4〕电力系统中元件磁路饱带铁芯电气设备电抗值电流发生变化
5〕电力系统中电源额定负荷运行中50％负荷接高压母线50％负荷接系统侧
6〕步电机具动调整励磁装置〔包括强行励磁〕
7〕短路发生短路电流值瞬间
8〕考虑短路点电弧阻抗变压器励磁电流
9〕计算短路电流衰减时间常数低压网络短路电流外元件电阻略计
10〕元件计算参数均取额定值考虑参数误差调整范围
11〕输电线路电容略计
12〕概率统计法制定短路电流运算曲线
32 原始数确实定
该水电厂 原始数参考务书
参型水电站 电气次回路局部册电力工程电气设计手册方法公式进行计算
采标制进行计算基准容量取基准电压取级均电压
表 短路计算基准值
额定电压
基准电压
基准电流
基准电抗
63
66
875
0435
35
37
156
137
110
115
0502
132
注：数源电力工程电气设计手册 电气次局部
33 计算元件电抗标值绘制等值电抗图
331 水轮发电机电抗标值
型水电站 电气次回路局部册 P52 查公式〔31〕
〔31〕
式中 ——发电机额定容量〔〕
——发电机轴次暂态电抗
——发电机轴次暂态电抗标值
公式〔31〕务书原始参数计算出2台发电机电抗标值：
332 变压器电抗标值
21表1知型号 型变压器阻抗电压分：
型水电站 电气次回路局部册查公式〔32〕
〔32〕
式中 ——变压器电抗标值
——变压器额定容量〔〕
公式〔32〕
333 架空线路电抗标值
查水电站机电设计手册 电气二次 P518 表717列均值选取然条线路长度诚意公里标值该线路电抗标值
计算架空线路正序电抗标值表 示
表 线路电抗标值
电压等级〔kV〕
线路长度〔km〕
公里电抗
电抗编号
电抗值
注：数源水电站机电设计手册 电气次
334 变电站变电抗标值
34 短路点进行网络变换
341 点短路化简计算
型水电站 电气次回路局部 P70 查公式〔35〕〔36〕
型水电站 电气次回路局部 P65 查公式〔37〕〔38〕
〔35〕
〔36〕
〔37〕
〔38〕
式中 ——发电机计算电抗
——次暂态短路电流
——短路击电流值
——短路全电流效值
——击系数取18
公式〔35〕〔36〕〔37〕〔38〕
t0s 时
t02s 时
t1s 时
额定电流
短路电流
击电流
短路全电流效值
短路容量
342 点短路化简计算
发电机侧计算电抗
查电力工程电气设计手册 电气次局部 P137 水轮发电机运算曲线数字表
t0s 时
t02s 时
t1s 时
额定电流
短路电流
击电流
短路容量
343 点短路化简
4 电气设备选择校验
高压电气设备选择般原：
1〕应满足正常运行检修短路电压情况求考虑远景开展
2〕应环境条件校核
3〕应力求技术先进济合理
4〕整工程建设标准应协调致
5〕类设备应量减少品种
6〕选新产品均应具试验数正鉴定合格特殊情况选未正式鉴定新产品时应级批准
41 高压断路器隔离开关选择校验
411 发电机出口处
表8 发电机出口处断路器隔离开关选择结果表
计算数
型断路器
型隔离开关
kV
？kV
kV
A
？A
A
kA
？kA
——
kA
？kA
——
？
kA
16kA
80kA
注：数源电力工程电气设计手册 电气次局部411中计算结果
412 变压器 低压侧
表9 变压器低压侧断路器隔离开关选择结果表
计算数
SN520G5000型断路器
GN1010T5000型隔离开关
kV
kV
？ kV
kA
kA
？ kA
kA
kA
——
kA
kA
——
？
？ kA
？ kA
？ kA
注：数源电力工程电气设计手册 电气次局部411中计算结果
413变压器 高压侧
表10 变压器高压侧断路器隔离开关选择结果表
计算数
？型断路器
？型隔离开关
？kV
？kV
？kV
？A
？A
？A
？kA
？kA
——
？kA
？kA
——
？
？
？
？kA
？kA
？kA
注：数源电力工程电气设计手册 电气次局部411中计算结果
42 电流互感器选择校验
421
422 变压器低压侧电流互感器选择
422 变压器高压侧电流互感器选择
423 变压器中压侧电流互感器选择
43 电压互感器选择校验
431 发电机出口处母线电压互感器选择校验
432 35kV出线电压互感器选择校验
44 母线选择校验
45 导线选择校验
451 变压器低压侧导线选择校验
452 变压器高压侧导线选择校验
46 避雷器选择校验
47 绝缘子选择校验
5 总结
致 谢
参考文献
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