电站毕业设计电气一次部分

X X X X 电 站设计报告（电气一次部分）班级：姓名：学号：二零一一年二月 目 录1. 工程简介- 1 -1.1电站基本资料- 1 -1.2厂区综合环境- 1 -2.电气设计- 2 -2.1接入电力系统方式- 2 -2.2电气主接线方案比较- 3 -2.3厂用电- 4 -2.4主要电气设备选择及校验- 4 -2.5主要电气设备布置- 13 -3防雷接地- 13 -3.1直击雷过电压防护- 13 -3.2侵入波过电压保护- 13 -3.3感应雷过电压保护- 15 -1. 工程简介1.1电站基本资料该设计电站，海拔800米，为低海拔，低水头，大流量电站，装机为28000KW，接线方式为单母线不分段接线，以一回110KV，23.5KM的线路出线并网，并网点为依乌电站。年利用小时5000小时，该电站由取水口，引水明渠，厂区及尾水渠四部分组成。通过水机设计人员的技术论证，确定该电站采用2台发电机组，一台主变的单母线接线方案，只发不供。经一回24.5KM，110KV出线送至依乌电站。该电站厂用电分别取自10.5KV母线和外接10KV电源。全厂采用常规继电保护，开关室配置手车开关柜，为保证各系统可靠工作，全站配置220V直流操作电源系统，直流操作电源系统配电池容量为200AH。1.2厂区综合环境山江地区气候温和，雨量丰沛，霜雪期短，湿度大，阳光充足，冬季干燥温和，夏秋炎热多雨，四季分明，属大陆性季风气候。多年平均水面蒸发量1183.9mm，相对湿度75.8%，绝对湿度15.5mb，多年平均日照1438.7h。多年平均风速1.2m/s，最大风速15.5m/s，瞬时最大风速20m/s（风向NNW）。多年平均气温16.2，极端最低气温-6.2，极端最高温度40.4。冬季为8085天，多雾；夏季为120140天。多年平均降水量约1200mm。地区地震峰值加速度为0.05g，对应地震基本烈度度，地处国道213旁，交通便利。2.电气设计2.1接入电力系统方式1机端电压选择：机端电压可选为6.3KV和10.5KV，该电站装机容量较大，6.3KV的机端电压其母线电流大，电缆截面选型较大，投资大。而6.3KV的发电机及其开关设备单价与10.5KV的发电机及其开关设备的单价相差不大，综合考虑该站选用10.5KV机端电压的发电机。2上网电压选择：本站附近可选择35KV线路和110KV线路可作为上网电压。又由于该站装机较大，在山江地区电网中占较高的比重，对供电可靠性要求高，以高电压等级作上网电压能发挥其大电站的作用，故确定该站选用110KV电压等级上网。3上网点选择：由接入系统单线图和该工程的地理位置可知，该站附近有1个110KV城关变电站和1个35KV跌水电站及1个110KV依乌电站。由于确定上网电压为110KV，故从城关变电站和依乌电站中取舍。若选用110KV城关变电站作上网点，上网线长39Km，投资大。若选用依乌电站的20000KVA的三绕组变压器作上网点，上网线长24.5Km，投资小，且该站变压器可靠性高。故选择依乌电站的20000KVA的三绕组变压器作为本站上网点。综上：该工程采用2台机组，总装机16000KW，机端电压10.5KV。根据接入单线图，选取110KV依乌电站作为本站并网点，一回出线，长度24.5Km，导线型号LGJ-185，输送容量16000KW。2.2电气主接线方案比较根据本站水头及流量可确定该站采用2台机组，其型号为SFW8000-10/2600，PN=8000KW，UN=10.5KV，COS=0.8，I=550A的水轮发电机。根据以上依据，在满足供电可靠、运行灵活的前提下，初步拟定电气主接线方案两个，以此进行技术性及经济性比较。1技术比较：方案：本方案为两机一变的单母线接线，厂变分别取自10.5KV母线和外接10KV电源，以一回110KV出线并网。主要优点：主变少，占地少，投资小，能满足运行方式变化的要求。主要缺点：可靠性低，灵活性差，变压器体积大、重量大，损耗大，若变压器出现故障，全厂电能不能送出。方案：本方案采用两个发电机变压器单元接线，厂变取自机端和外接10KV电源。以一回110KV出线并网。主要优点：运行灵活性，可靠性高，保护配置容易实现。主要缺点：由于采用两台主变以及110kV配电设备增多，保护复杂，升压站占地面积大，投资增加。2经济比较：对上述两个方案的主要设备进行经济比较，经济比较见下表：电气主接线方案经济比较表项目方案电力变压器110kV开关10.5kV柜总金额万元变比容量kVA数量台单价万元金额万元数量台单价万元金额万元数量台单价万元金额万元一121/10.5250001180180118186530228二121/10.52100002130260318543515329注：本经济比较表仅对各方案中不同部分进行比较，计算中亦只列入了各方案主要电气设备数量和价格。3推荐方案：综上所述，方案I经济性能指标优异，可靠性符合设计要求，运行灵活性好，故推荐采用方案I接线作为该电站的电气主接线。2.3厂用电1厂用电电源为保证厂用电源的可靠性，本站考虑分别从10.5KV母线和10KV外接电源引取厂用电，经过厂用负荷统计，确定两台厂变型号为S9-200/10。由于有外接电源，为减小运行费用，采用单母线分段接线，互为明备用，平时41B运行，在41B与42B间设闭锁措施和备自投装置。2厂用电接线厂用电母线采用单母线分段接线，厂用电系统采用三相四线制，动力、照明合并使用，为保证供电可靠性，取水口配备50KW柴油发电机一台。2.4主要电气设备选择及校验电站主要电气设备选择原则：在满足正常运行、短路和过电压等各种要求的前提下，选择有成熟运行经验、技术先进、运行维护方便和经济合理的设备。1.短路电流计算：10.5KV母线上为d1点，变压器高压侧上为d2点，系统出线侧为d3点。采用个别变换法，取基准容量为100MVA，采用平均额定电压。短路电流计算网络图：短路点平均电压 Up电源计算数据最大运行方式：短路电流计算数据电源名称额定容量Se直连电抗X计算电抗 Xjs （查表）电源额定电流Iet=0st=0.1st=0.2st=2st=4s冲击短路电流 ich短路全电流最大有效值 Ich标幺值I*(查表)有名值I短路容量S标幺值I*0.1有名值 I0.1标幺值I*0.2有名值 I0.2标幺值I*2有名值 I2标幺值I*4有名值 I4短路容量S4kVMVAKAKAMVAKAKAKAKAMVAKAKA123456789101112131415161718192021d110.5系统1000.4945.49911.131202.43411.13111.13111.13111.131202.43428.33516.919本站20120.2001.1005.5266.077110.5204.0454.4483.8564.2413.3783.7153.2343.55664.67116.3299.8456.59917.208312.95415.57915.37214.84614.687267.10544.66426.764d2115系统1000.0740.5026.7841351.2776.7846.7846.7846.7841351.27717.74910.583本站201.420.2840.1003.9930.40179.8743.200.3213.0960.3113.0490.3063.0430.30660.9511.0490.6260.6027.1851431.1517.1057.0957.0907.0921412.22818.79811.209短路计算成果表短路点平均电压 Up电源计算数据最小运行方式：短路电流计算数据电源名称额定容量Se直连电抗X计算电抗 Xjs （查表）电源额定电流Iet=0st=0.1st=0.2st=2st=4s冲击短路电流 ich短路全电流最大有效值 Ich标幺值I*(查表)有名值I短路容量S标幺值I*0.1有名值 I0.1标幺值I*0.2有名值 I0.2标幺值I*2有名值 I2标幺值I*4有名值 I4短路容量S4kVMVAKAKAMVAKAKAKAKAMVAKAKA123456789101112131415161718192021d110.5系统12.250.6742.28441.5381.8911.861.9361.96535.7375.8143.472本站1020.2000.5505.5263.03955.2694.0452.2243.8562.1203.3781.8573.2341.77832.3368.1664.923d2115系统12.250.0620.24849.3980.1970.1920.1890.18737.2480.6490.387本站102.420.2420.0504.610.23146.0123.590.1803.450.1733.220.1623.160.15937.6710.6040.360d3115系统12.250.0620.25543.8640.2030.1960.1910.18937.6460.6850.413本站102.4940.2490.0504.480.22544.8173.50.1763.380.1703.170.1593.120.15731.2720.5730.342- 13 - - 13 - -2.主要设备选择（1）水轮发电机选择：由电站流量、水头确定水轮机布置方式及台数，确定发电机组采用2台卧式机组，其型号均为SFW8000-10/2600，额定参数分别为PN=8000KW，UN=10.5KV，COS=0.8，IN=550A。（2）电力变压器选择：初步拟定可选方案有两个：干式变压器和油浸式变压器。干式变压器特点：其优点是变压器无油化无污染，无燃烧爆炸危险，损耗小，效率高。其缺点是散热差，过载能力差，需室内安放，价格相对较高。油浸式变压器特点：过载能力强，散热好，造价低。其缺点是有燃烧爆炸危险，空载损失大，能耗高等。根据本站特点，考虑扩建可能性，变压器容量定为25000KVA和电压等级达110KV，若是使用干式变压器，则其体积很大，而且需要修建单独房间放置变压器，投资增加，综合考虑，使用油浸式变压器为宜。其型号为的变压器。（3）开关柜选择：初步拟定可选方案有两个：固定式和手车式。手车式：手车式开关柜具有可靠性高，设备使用寿命长，检修维护时手车可拉出柜外，检修安全方便。固定式：固定式柜体检修时人不可进入，检修相对不太方便。综合考虑选安全性相对较高检修方便的手车式开关柜。查阅相关资料，确定10.5KV开关柜选择KYN8-10-型的开关柜，其柜体尺寸为：84023001500。（4）断路器选择：初步拟定可选方案两个：真空断路器和少油式断路器。真空断路器特点寿命长，无油化，防火防爆，体积小重量轻，检修间隔时间长，维护方便。但其价格较昂贵。少油式断路器特点：检修周期短，成本较低。但其灭弧能力差，有燃烧爆炸危险。综合考虑后，选用真空断路器，考虑到同柜体间断路器的可互换性，故10.5KV开关柜使用ZN28-10/630的断路器，并配CD10的电磁操作机构。户外配置考虑高电压等级，选用六氟化硫断路器，型号为LW6-110/3150。（5）电流互感器选择：按电压等级、工作条件选择，10.5KV开关柜选用LZZBJ10-10 型电流互感器，户外选用LQZ-35-型电流互感器，其变比和准确度按各回路电流选配。（6）高压隔离开关选择：按电压等级和用途，查相关资料，机端初选GN30-10/400，出线电压互感器初选GW4-110/630，出线侧初选带接地刀闸的GW4-110D/630的隔离开关满足使用要求。（7）高压熔断器选择：根据机端电压大小和保护对象是电压互感器，初选RN2-10/0.5的熔断器作保护使用。（8）避雷器选择： 根据工作条件选择电站用复合外套无间隙氧化锌避雷器HY5WZ系列。经过相关计算，初选HY5WZ-12.7/45的避雷器。（9）电压互感器选择：根据用途及安装布置方式，查相关资料，10.5KV侧选用JDZJ-10和JDZ-10的电压互感器。110KV侧选用JCC1-110的电压互感器，其变比由其所在电压等级选配。（10）电力电缆选择：根据工作电压、载流能力、发热条件、电压降不大于10%的要求和敷设环境选择电力电缆。2台机端拟选用YJV22-10-3400型，变压器的低压侧选用YJV22-10-1800型交联聚乙烯绝缘钢带铠装带护套电力电缆，电缆敷设时应注意避开水管，煤气，通信电缆管道。（11）主母线选择： 根据计算校验，确定10.5KV采用LMY-8010的硬铝排。（12）配电变压器选择：为提高厂用电可靠性，本站采用两台厂变，引至10.5KV母线和10KV外接电源线。根据厂用负荷统计，查相关手册，确定两台厂变型号、参数分别为S9-200/10，Y/yn0，10.55%/0.4kV，Ud%=4.0。由于本站取水口采用10KV供电经降压变降压使用，由于取水口仅有泄洪闸、进水闸与照明的负荷，经过统计，初选使用S9-100/10，Y/yn0，10.55%/0.4kV，Ud%=4.0的厂变。3主要电气设备动、热稳定校验：1G、2G出口断路器校验计算数据技术数据（保证值）计算参数计算值额定参数ZN28-10/630I”(KA)14.170IKN(KA)20iim(KA)36.5idn(KA)50QK(KA2S)684.857IrNtrN(KA2S)2000结论：合格变压器低压侧断路器校验计算数据技术数据（保证值）计算参数计算值额定参数ZN28-10/1250I”(KA)11.131IKN(KA)25iim(KA)28.335idn(KA)63QK(KA2S)495.597IrNtrN(KA2S)3125结论：合格变压器高压侧断路器校验计算数据技术数据（保证值）计算参数计算值额定参数LW6-110/3150I”(KA)6.784IKN(KA)31.5iim(KA)17.749idn(KA)100QK(KA2S)184.091IrNtrN(KA2S)4961.25结论：合格出线电压互感器侧隔离开关校验计算数据技术数据（保证值）计算参数计算值额定参数GW4-110/630I”(KA)6.784IKN(KA)20iim(KA)17.749idn(KA)50QK(KA2S)184.091IrNtrN(KA2S)12500结论：合格出线侧隔离开关校验计算数据技术数据（保证值）计算参数计算值额定参数GW4-110D/630I”(KA)6.784IKN(KA)20iim(KA)17.749idn(KA)50QK(KA2S)184.091IrNtrN(KA2S)12500结论：合格机旁隔离开关校验计算数据技术数据（保证值）计算参数计算值额定参数GN30-10/400I”(KA)6.784IKN(KA)12.5iim(KA)17.749idn(KA)31.5QK(KA2S)184.091IrNtrN(KA2S)781结论：合格4主要电气一次设备统计：主要电气一次设备统计表序号名 称型 号 及 规 格单位数量备注1水轮发电机SFW8000-10/2600,Pn=8000kW,Un=10.5kV,COSj=0.8,I=550A台22电力变压器SF10-25000/110,12125%/10.5KV,YN/d11, Uk%=10.5台13配电变压器S9-200/10,10.55%/0.4KV,Y/yn0台24配电变压器S9-100/10,10.55%/0.4KV,Y/yn0台1供取水口用5隔离变压器S9-100/10,115%/10.5KV,Y/d11台16励磁变压器台2厂家提供7柴油发电机组50kW台1取水口应急8高压开关柜KYN8-10-5面39高压开关柜KYN8-10-49面210高压开关柜KYN8-10-38面111高压断路器LW6-110/3150台112电流互感器LQZ35，2100/5,0.5/D只513电流互感器LZZBJ10-10,600/5只1014电压互感器JDZJ-10,10/3,0.1/3,0.1/3只615电压互感器JDZ-10,10/0.1KV只416电压互感器JCC1-110,110/3,0.1/3,0.1只317高压隔离开关GW4-110/630组118高压隔离开关GW4-110D/630组119高压隔离开关GN30-10/400组420高压熔断器RN2-10/0.5组421避雷器Y5W1-126/332组12210.5KV母线LMY-8010米4023电力电缆YJV22-10-3400米30024电力电缆YJV22-10-1800米3002.5主要电气设备布置厂房机组的上游侧布置机旁屏3面，分别为水机自动化屏、机组测温制动屏和励磁柜。并且布置3面厂用屏，分别为12#发电机厂用屏和公用厂用屏。在中央控制室布置直流屏2面、1G继电保护器柜1面，2G继电保护柜1面、T-L继电保护器柜1面、主屏3面、工具屏1面、电度表屏1面和操作台一张。在10.5KV开关室布置高压开关柜7面和3台配电变压器。在升压站布置一台主变、户外配电装置、出线架和避雷针2只。3防雷接地3.1直击雷过电压防护根据过电压保护规定，该站主厂房为钢筋混凝土结构，采用避雷带保护，避雷带与厂房保护接地系统连接，接地电阻应小于10。在升压站设置独立避雷针，且终端杆塔设于避雷针保护范围内。3.2侵入波过电压保护为防止雷电波侵入对设备的危害，在母线上装设避雷器；在架空线路进厂末端装设避雷器，其氧化锌避雷器雷电冲击残压需满足绝缘配合要求，架空线还需全线加设避雷线。3.3感应雷过电压保护在主厂房、高压开关室，中控室等建筑修建时其梁、柱、墙面、地面钢筋应良好焊接引入接地网络中形成屏蔽网络，以对电气设备形成良好屏蔽，防止感应雷损坏高低压设备。对于所有电力电缆，其屏蔽层也应良好接地。