河北工程大学课程设计
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GZB水电厂电气一次初步设计
设计说明书
学 院：水电学院
专 业：能缘与动力工程
班 级：13级5班 姓 名：赵立栋 学 号：130830518 指导教师：张魁龙老师
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目录
摘要 ................................................................................................................................................................ 3 第一部分 设计说明书 ................................................................................................................................... 4
第一章 原始设计资料 ........................................................................................................................... 4 第二章 主变压器的选择 ....................................................................................................................... 5
2.1 主变压器台数及额定容量的确定 .......................................................................................... 5 2.2 主变压器型号的确定 .............................................................................................................. 5 第三章 电气主接线设计 ....................................................................................................................... 7
3.1 电气主接线的设计 .................................................................................................................. 7 3.2 主接线的接线方式选择 .......................................................................................................... 8 3.3 中性点接地方式 .................................................................................................................... 13 第四章 短路电流计算 ......................................................................................................................... 13
4.1 短路电流计算的目的 ............................................................................................................ 13 4.2 短路电流计算的一般规定 .................................................................................................... 13 第五章 主要电气设备选择与校验 ..................................................................................................... 14
5.1 发电厂主要电气设备 ............................................................................................................ 14 5.2 电气设备选择的一般条件 .................................................................................................... 14 5.3 原始数据 ................................................................................................................................ 16 5.4 断路器的选择与校验 ............................................................................................................ 17 5.5 隔离开关的选择与校验 ........................................................................................................ 18 5.6 互感器的选择与校验 ............................................................................................................ 20 5.7 母线的选择与校验 ................................................................................................................ 25 5.8 绝缘子和穿墙套管的选择与校验 ........................................................................................ 26 5.9 避雷器的配置选择及校验 .................................................................................................... 28 5.10 中性点设备的选择 .............................................................................................................. 29 第六章 防雷保护与接地 ..................................................................................................................... 30
6.1 防雷保护 ................................................................................................................................ 30 6.2 接地装置的说明 .................................................................................................................... 31 6.3 主变中性点放电间隙保护 .................................................................................................... 33 第七章 厂用变压器的选择 ................................................................................................................. 33
7.1 厂用电源引接方式 ................................................................................................................ 33 7.2 厂用变压器型式选择 ............................................................................................................ 34 7.3 厂用变额定电压的选择 ........................................................................................................ 34 7.4 厂用变压器容量及台数选择 ................................................................................................ 34 第八章 二次回路的设想 ..................................................................................................................... 35
8.1 配电装置的设置 .................................................................................................................... 35 8.2 继电保护配置规划 ................................................................................................................ 37 8.3 无功补偿 ................................................................................................................................ 38
参考文献....................................................................................................................................................... 40
致 谢 ................................................................................................................................................. 41
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摘要
发电厂是电力系统的重要组成部分，也直接影响整个电力系统的安全与运在本次设计中，主要针对了一次接线的设计。从主接线方案的确定到厂用电的设计，从短路电流的计算到电气设备的选择以及配电装置的布置，都做了较为详尽的阐述。二次回路的设想则以发电机的继电保护及母线保护设计为专题。设计过程中，综合考虑了经济性、可靠性和可发展性等多方面的因素，在确保可靠性的前提下，力争经济性。设计说明书中所采用的术语、符号也都完全遵循了现行电力工程标准中所规定的术语和符号。
行。在发电厂中，一次接线和二次接线都是其电气部分的重要组成部分。
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第一部分 设计说明书
第一章 原始设计资料
一 电站名称：GZB水电厂
二 电厂概况：该电厂位于长江中游，为河床式水电站。 三 气象、水文资料
1.该电厂建在海拔107m的丘陵地带；
2.全年最高月平均温度26.2℃，全年最低月平均温度6℃，全年平均温度18.8℃； 3.相对湿度：80%；
4.风霜冰冻情况：正常最大风速20m/s； 5.地震级：7级；
6.全年平均降水量：1200～1600mm；
7.雷暴活动情况：该站处在多雷区，且该站位置相对空旷。 四 电力系统及负荷情况
该电厂通过四回220KV线路分别与两个变电站（变电站A和变电站B）相连，本电厂及各变电站情况如下：
1.该电厂装机容量为2×17.5+5×12.5万KW，发电机技术参数如下：SF125-96/1560五台，发电机出口额定电压U=13.8KV，额定功率因数为cos?=0.875，直轴同步电抗为Xd=0.97，直轴次暂态电抗Xd\，SF170-110/1760两台，发电机出口额定电压U=13.8KV，额定功率因数为cos?=0.875，直轴同步电抗为Xd=0.751，直轴次暂态电抗Xd\，最大负荷利用小时数Tmax=6800小时。厂用电率为2%；发电机均采用可控硅自复励方式励磁。开关站设在坝后左岸，主变设在尾水平台上。两者空中距离约为150米至200米。
2.该电厂由两回220kv线路为变电站A供电，二者距离为15公里，线路单位长度电抗值为0.4Ω/KM，而变电站A则通过标幺值为0.36（SB=1000MVA，500KV线路）阻抗接入无限大容量系统；
3.该电厂由另两回220kv线路为变电站B供电，二者距离为100公里，线路单位长度电抗值为0.4Ω/KM，而变电站B则通过标幺值为0.6（SB=1000MVA，500KV线路）阻抗接入无限大容量系统；
4.该电厂发电机出口，除了接有厂用变外，还接有为水库管理处的船闸及泄
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洪闸提供电力的3150KVA，13.8/6KV两台变压器。
第二章 主变压器的选择
2.1 主变压器台数及额定容量的确定
1.主变台数的确定
变压器是一个比较可靠的电气设备，发生事故的几率很低，但在电站发、变、送的整个过程中，它又是一个重要的中间环节，一旦发生事故，其严重性和影响都比较大。主变压器台数的选择因数较多，主要取决于该电站在电力系统的重要性和电站的装机台数。由于该电厂装机容量为2×17.5+5×12.5万KW则益采用单元接线。单元接线就是将发电机与变压器或者发电机-变压器-线路都直接串联起来，中间没有横向联络母线的接线。这种接线大大减少了电器的数量，简化了配电装置的结构，降低了工程投资。同时也减少了故障的可能性，降低了短路电流值。故本次设计选用七台主变压器。
2.主变容量的确定
采用发电机-变压器单元接线时，主变压器容量与发电机容量相配套，主变容量应不小于或等于一台发电机的视在功率。单元接线时的变压器容量应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的欲度来确定。例如100MW发电机陪120MVA主变压器；300MW发电机陪360MVA主变压器；600MW发电机陪720（3×240）MVA主变压器等。故本次设计选用主变压器容量为ST1=150MVA和ST2=240MVA（计算详见设计计算书）。 2.2 主变压器型号的确定
1.主变压器相数的选择
容量为300MW及以下机组单元接线的变压器和330kV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大，占地多，运行损耗也较大。同时配电装置以及断路保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。
本次设计的电厂，位于海拔107m长江中游丘陵地带，交通便利，不受运输的条件限制，应尽量减少占地面积，故本次设计选用三相变压器。
2.绕组个数的选择
最大机组容量为125MW及以下的发电厂，当有两种升高电压向用户供电或与系统连接时，宜采用三绕组变压器，但每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15%及以上。否则绕组未能充分利用，反而不如选择两台双绕组变压器合理。而本电厂装机容量为2×17.5+5×12.5万KW，只有一级升高电压（由13.8KV直接升至220KV）且为小接地电流系统，中性点绝缘。
200MW及以上的机组采用双绕组变压器加联络变压器更为合理。故本次设计
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