发电厂电气课程设计任务书

发电厂电气部分课程设计任务书

发电厂电气部分课程设计目的和要求

1.课程设计的目的：

发电厂电气部分课程设计是在学习电力系统基础课程后的一次综合性训练，通过课程设计的实践达到：

（1）巩固“发电厂电气部分”、“电力系统分析”等课程的理论知识。（2）熟悉国家能源开发策略和有关的技术规范、规定、导则等。

（3）掌握发电厂（或变电所）电气部分设计的基本方法和内容。

（4）学习工程设计说明书的撰写。

（5）培养学生独立分析问题、解决问题的工作能力和实际工程设计的基本技能。

2.课程设计的任务要求：

（1）分析原始资料

（2）设计主接线

（3）计算短路电流

（4）电气设备选择

3.设计成果：

（1）完整的主接线图一张

（2）设计说明书一份

发电厂电气部分课程设计说明书

1.前言（简要介绍本次设计任务的内容、设计的原则、依据和要求）

2.原始资料分析

3.主接线方案确定

主接线方案拟定（2～3个，小图）

主接线方案评定（可靠、灵活、经济）

（本章要求在说明书中明确画出方案拟定示意图，针对图示可以从主接线的三个基本要求列表评价所初选的方案，最终得出结论，对可靠性的定量计算评价，不做要求）。

4.厂用电（所用电）接线设计

5.主变压器（或发电机）的确定

（确定主变压器（或发电机）的型号、容量、台数，列出技术参数表，说明变压器的相数、绕组数、冷却方式等，简要说明确定的理由，为下一章的短路电流计算做准备）

6. 短路电流计算

（画出短路电流计算用的等值阻抗图，注明短路点的选择，列出短路电流计算表，具体的阻抗变换过程、计算过程放在附录中。）

7.电气设备选择

（包括QF、QS、CT、PT、母线、电缆、馈线、电抗器等，按照参考资料积极推荐使用成熟的新产品，不得使用淘汰产品。按照主接线的电压等级，列出各级电压下的电气设备明细表，具体的设备选择及校验过程放在附录中）

8.继电保护和自动装置（本次不涉及）

9.防雷设计（本次不涉及）

10.配电装置（本次不涉及）

结论

结论是课程设计的总结，单独作为一章编写，是整个设计的归宿。要求准确阐述自己的创造性工作或新的见解及其意义和作用，还可进一步提出需要讨论的问题和建议。

参考文献：西北电力设计院.电力工程设计手册.中国电力出版社

熊信银.发电厂电气部分. 中国电力出版社

黄纯华.发电厂电气部分课程设计参考资料. 中国电力出版社

附录

附录A 完整的主接线图(VISO或CAD) 附录B 短路电流计算过程

附录C 设备选择及校验

原始资料1

中型火电厂电气设计

火电厂装机容量3×50MW ，年利用小时数6000h ，当地年平均最高气温39℃，海拔540m ，土壤电阻率500Ω·m ，无其他特殊环境条件。

（1） 接入系统：2回110kV,17km 线路接入地区变，系统容量无穷大，

地区变电所母线最大短路电流17kA （周期分量已计入10年发展），

线路阻抗Ω/km 。

（2）

发电机额定电压 kV ，8.0cos =?，次暂态电抗18.0"=d x （标么值）。 （3）

继电保护：主保护动作时间，后备保护动作时间4s 。 （4） 厂用电：机组厂用高压侧计算负荷按机组容量的12%计。

原始资料2

中型水电厂电气设计

水电厂装机容量3×34MW ，年利用小时数4000=max T 小时/年，当地年平均最高气温38℃，海拔600m ，地震烈度6级。土壤电阻率400Ω·m ，无其他特殊环境条件。

（1）接入系统：一回220kV,14km 架空线路接入枢纽变电所，系统容量按无穷

大，变电所母线最大短路电流（周期分量，并计入十年发展）27kA ，线路阻抗Ω/km 。

（2）发电机额定电压，8.0cos =?5，次暂态电抗18.0"=d x （标么值）。

（3）继电保护：主保护动作时间，后备保护动作时间3s

（4）厂用电：无高压厂用电气设备。

原始资料3

凝汽式火电厂电气设计

1、发电厂情况：

（1）中型凝汽式火电厂;

（2）机组容量与台数：4×50 MW ，510.=N U Kv;

（3）电厂所在地区最高温度42℃，年平均温度25℃，气象条件一般；

（4）机组年利用小时数6500=max T 小时/年；

（5）厂用电率6 %；

2、负荷与系统情况：

（1）发电机电压负荷：最大20MW ，最小15MW ，8.0cos =?，=max T 5200小时；

（2）110kV 负荷：最大40MW ，最小30MW ，8.0cos =?5，=max T 4570小时；

（3）其余功率送入220kV 系统，系统容量3500MW ，归算到发电厂220 kV 母

线上"X =(j S ＝100MVA)；

（4）供电回路数：

1）发电机电压：电缆出线6回，每回输送容量按3500KW 设计，长度L=500～

1000m;

2)110kV ：架空线出线6回，每回输送容量按6700KW 设计；

3）220kV ：架空线一回。

（5）发电机出口处主保护动作时间，后备保护动作时间2s

原始资料4

大型水电厂电气设计

装机容量5×300MW ，=max T 3246小时，年最高温度35℃，海拔1000m ，地震烈度5级，土壤电阻率600Ω.m ，无特殊环境条件。

（1）接入系统：以4回330kV ，90～240 km 架空线路接入枢纽变电所，系统容量按无穷大考虑，系统归算至水电厂母线最小电抗标么值"X ＝（j S ＝1000MVA ，已计入十年发展）。

（2）发电机额定电压， 8.0cos =?75， ="d X

（3）主变压器，电抗标么值

（4）继电保护：主保护，后备保护2s

（5）厂用电：无高压厂用电设备

原始资料5

110KV 终端变电站电气设计

1.该站为终端变电站，担负着向开发区用户供电的任务；

2.根据电力系统整体规划，待设计的变电站安装3台主变压器，容量按50MVA 考虑，一期工程按2台考虑，电压等级为110kV/10kV

3.变电站110kV 有2回进线，10kV 按20回出线考虑

4.连接该系统最大运行方式下的短路阻抗分别为Ω，Ω，进线线路长, Km

5.无特殊环境条件

系统短路阻抗如图：

原始资料6

110/35/变电站接入系统电气初设计

1.建设规模：

1.电压等级：110/35/

2.主变容量：2×315000KVA ，本期一台

3.各级电压回路数及输送容量：

110kV 进出线4回，每回最大输送容量40000KVA ，本期2回；

35kV 最终6回，本期4回，每回最大输送容量10000KVA ；

10kV 最终8回，本期6回，每回最大输送容量1600KVA ；

2.接入规模： 本变电站110kV 、35kV 均接入系统

最大运行方式的阻抗图：

35KV ∞

110KV

终端变

110KV

10KV

3.环境条件

海拔700m ，温度－20～＋40℃

污染等级Ⅰ，即轻度污染

雷暴日小于30天/年

原始资料7

3×34MW 水利水力发电厂电气初设计

水电厂装机3×34MW ，总容量万KW ，3台发电机，额定电压，8.0cos =?5，="d X ，机组=max T 4500小时。

主变压器采用SFPL 7-40000型，采用Y 0 /△-11接线方式，低压侧电压，

高压侧242±2×%。

该发电厂以一回220KV ，14 Km 线路接入系统，线路阻抗为Ω/Km ，系统容量按无限大考虑，地区变电所母线最大短路电流27KA

断路器采用SW 6－220型，动作时间，固有分闸时间。

电厂所在地多年平均最高气温30℃，海拔700m ，地震烈度6级，土壤电阻率400Ω. M ，无其他特殊环境条件。

原始资料8

35 / kV 变电所电气初设计

1.建设规模

小型终端变电所

容量35 / kV 变压器2台，年利用小时数=max T 6000小时

2.系统连接情况

变电所联入系统的电压等级35 kV ，电源进线为双回路，距离地区变电所

8Km ，阻抗值Ω/ Km

电力系统在地区变电所35 kV 母线上的短路容量=d s 1000KVA

3.负荷情况

变压器低压侧负荷：最大 8.0cos =?，=max T 5000小时，一、二级负荷

占70%，6KV 馈电线路8回，要求6KV 母线上功率因数补偿到

所用电负荷50KW

4.环境条件

1.当地年最高温度38℃，最热月平均温度28℃

2.海拔不超过1000m

原始资料9

3×100 MW火力发电厂电气部分设计

1、电厂为3台100MW汽轮发电机组，一次设计完成。

2、有220 kV 和110kV两级电压与系统连接，220KV出线有4回，每回出

线最大输送容量为50MVA；110KV出线有3回，每回出线输送容量为35MVA。

本厂无6~10 kV及35 kV出线。

3、气象条件：年最高温度38℃，年最低温度-7℃。

4、系统阻抗在最大运行方式下（SJ=100MVA），与110kV系统的联系阻抗为，

与220kV系统的联系阻抗为，两系统均视为无穷大容量系统。

5、发电机参数：

型号：QFN-100-2 Pe=100MW Ue= Ie=6475A cosφ= Xd”

=

原始资料10

110kV变电站初步设计

该变电站有3台主变压器，初期上2台，分为三个电压等级：110kV、35kV、10kV，各个电压等级均采用单母分段的主接线方式供电，

（1）110kV主接线设计：110KV清河变主要担负着为清河开发区供电的重任，主供电源由北郊变110KV母线供给，一回由北郊变直接供给，另一回由北郊变经大明湖供给形成环形网络，因此有两个方案可供选择：单母线接线；单母线分段接线。

（2）35Kv主接线设计：主要考虑为清河工业园区及周边高陵西部地区供电。

（3）10kV主接线设计：主要考虑为变电站周围地区供电。

为保障电压水平能够满足用户要求，本所选用有载调压变压器，选变压器两台。

3、主要电气设备选择

（1）110kV配电装置选用户外110kV六氟化硫全封闭组合电器(GIS)。开

断电流。

（2）35kV选用kYN-35型手车式金属铠装高压开关柜，内配真空断路器。开断电流25kA。

（3）10kV选用CP800型中置式金属铠装高压开关柜，内配真空断路器。出线开断电流，进线开断电流40kA。

（4）10kV母线避雷器选用HY5WZ-17/45型氧化锌避雷器。

（5）根据《陕西电力系统污秽区分布及电网接线图集》，该站地处Ⅱ级污秽区，考虑到该站距公路较近，污级提高一级，按Ⅲ级户外用电气设备泄漏比距，110kV、35kV、10kV为2.5cm/kV(均按系统最高工作电压确定)。

4、无功补偿及消弧线圈

10kV出线回路数每段母线12回，本期装设2组干式接地变及消弧线圈。接地变容量700/160kVA，消弧线圈600kVA。本期装设2×1800kVar电容器组。

二、负荷发展情况

2004年43000kW

2009年60000kW

2014年90000kW

三、建设规模

主变压器容量本期2×，远期3×50MVA。110kV本期两回出线，采用单母线分段接线；远期六回出线。35kV本期4回出线，采用单母线分二段接线。10kV 本期24回出线，采用单母线分二段接线，远期36回出线，采用单母线分三段

户外设备基础及构架设计原则如下: 110kV架构及基础本期只安装两回。其余架构及基础只上本期规模，其余均不上，预留位置。三号变基础本期不上，仅预留位置。

二、短路阻抗

归算到本变电所110kV母线ΣZ1=，ΣZ0=。

六、运行方式

110kV单母线分段运行，35kV和10kV分列运行。

七、母线回路：

110kV单母线2段（初期上2段）

（2）本变——2＃30000kW 35kV母线2段（初期上2段）（1）本变——1＃9500kW （2）本变——2＃9200kW 10kV母线3段（初期上2段）（1）本变——1＃36500kW （2）本变——2＃33000kW （3）备用1段。

八、出线回路：

110kV出线6回（初期上2回）（1）本变——1＃28000kW （2）本变——2＃30000kW （3）备用4回。

35kV出线4回（初期上4回）（1）本变——1＃5000kW （2）本变——2＃4500kW （3）本变——3＃5000kW （4）本变——4＃4200kW 10kV出线36回（初期上24回）（1）本变——1＃4200kW （2）本变——2＃5000kW （3）本变——3＃3000kW （4）本变——4＃800kW （5）本变——5＃3500kW （6）本变——6＃4000kW （7）本变——7＃5000kW （8）本变——8＃3000kW （9）本变——9＃700kW （10）本变——10＃1800kW （11）本变——11＃3000kW （12）本变——12＃2500kW （13）本变——13＃4500kW （14）本变——14＃4000kW （15）本变——15＃3000kW （16）本变——16＃2000kW （17）本变——17＃3200kW （18）本变——18＃600kW

（20）本变——20＃2200kW

（21）本变——21＃4000kW

（22）本变——22＃3200kW

（23）本变——23＃3000kW

（24）本变——24＃2800kW

（25）备用12回。

原始资料11

200MW地区凝汽式火力发电厂部分

1）某地区根据电力系统的发展规划，拟在该地区新建一座装机容量为

200MW的凝汽式火力发电厂，发电厂安装2台50MW机组，1台100MW机组，发电机端电压为,电厂建成後以10KV电压供给本地区负荷，其中有机械厂、钢厂、棉纺厂等，最大负荷48MW,最小负荷为24MW，最大负荷利用小时数为4200小时，全部用电缆供电，每回负荷不等，但平均在4MW左右，送电距离为3-6KM，并以110KV电压供给附近的化肥厂和煤矿用电，其最大负荷为58MW,最小负荷为32MW，最大负荷利用小时数为4500小时，要求剩余功率全部送入220KV系统，负荷中Ⅰ类负荷比例为30%，Ⅱ类负荷为40%，Ⅲ类负荷为30%。

2）计划安装两台50MW的汽轮发电机组，型号为QFQ-50-2，功率因数为，安装顺序为#1、#2机；安装一台100MW的起轮发电机组，型号为TQN-100-2，功率因数为，安

原始资料12

本次设计为4×600MW 大型发电机组的电气主接线，内容包括：电气主接线方案的拟定、比较和选择；短路电流的计算；主要电气设备和导体的选择；电气设备保护配置；设备汇总和绘制主接线图。所设计的内容力求概念清楚、层次分明、图文对照、表格齐备明了。

发电厂是电力系统的重要组成部分，起着电能的生产和一次分配、稳定系统的重要作用。电气主接线是发电厂变电所的主要部分，电气主接线的方式直接影响运行的可靠性、灵活性，它的拟定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、自动装置和控制方式的确定，是发电厂电气部分投资大

小的决定性因素。本次设计拟定两套接线方案，经分析比较后选定330KV母线采用3/2断路器接线方式。短路计算按三相短路考虑，分别计算了330KV出线和发电机出口20KV的短路情况，根据已知参数和计算结果进行主要电气设备和导体的选择，并进行了开关设备的校验，简要的为主要设备配置了保护，最后进行了设备汇总和主接线图的绘制。

1.原始资料

⑴.韩城第二发电厂的作用和设计规模：

电厂的主要作用：韩城第二发电厂系新建工程，主要是为了缓解我省及周边地区电力供应不足,在西电东送的基础上，大力发展我省煤炭资源优势。

装机容量：本厂为凝汽式火电厂，规划容量2400MW，本期工程建设规模为2×600MW燃煤机组，为两机两炉，留有今后再扩建2×600MW机组的可能性。

⑵.机组年利用小时为6000小时。

⑶.气象条件：

平均气压：

平均气温: ℃

极端最高气温: ℃

极端最低气温: ℃

平均相对湿度: 60％

最大风速: 40m/s

平均风速: s

最大冻土深度: 42cm

⑷.厂用电率：本期工程厂用电率为％。

⑸.电力负荷及与电力系统的连接情况

发电机出口电压为20KV，经主变升压至330kV后与电网连接。电厂有四回330KV 出线，分别送西高明变、韩城变和渭南变(2回), 以6KV电压级供给厂内高压厂用负荷。

原始资料13

预建一电厂，设计的主要内容、功能及技术指标为：装机4台，容量为4X200MW,UN=；Tmax=6200h；年最高温度40度，平均气温25度；厂用电率：8%。功率因数达到及以上。

出线回数背景资料：

电压等级：电缆馈线10回，每回平均输送容量。10kv最大负荷20MW,最小负荷16MW,功率因数,Tmax=5300h，为Ⅰ类、Ⅱ类负荷。

电压等级：架空出线6回，每回平均输送容量11MW。110KV最大负荷70MW,最小负荷60MW,功率因数,Tmax=5000h，为Ⅱ类负荷。

电压等级：架空线2回，220kv与无穷大系统连接，接受该发电厂的剩余功率。当取基准容量为时，系统归算到220kv母线上。

原始资料14

2×35+4×15 MW 水力发电厂电气部分初步设计

一、发电厂的建设规模

1、待设计发电厂类型：水力发电厂；

2、发电厂一次设计并建成，计划安装2×35+4×15 MW 的水力发电机组，

利用小时数 4000 小时/年。

二、发电厂与电力系统连接情况

1、待设计发电厂接入系统电压等级为 110 kV，距系统 110 kV 发电厂45km；出线回路数为 4 回；

2、电力系统的总装机容量为 2500 MVA、归算后的电抗标幺值为，基准容量

Sj=100MVA；

3、发电厂在电力系统中所处的地理位置、供电范围示意图如下所示。

三、电力负荷水平

1、低压负荷：厂用负荷（厂用电率） %；

2、高压负荷： 110 kV 电压级，出线 4 回，为 I 级负荷，最大输送容量 250

MW， cos? = ；

四、环境条件

海拔 < 1000m；本地区污秽等级 2 级；地震裂度< 7 级；最高气温36℃，最低温度?°C；年平均温度18°C；最热月平均地下温度20°C；年平均雷电日T=56 日/年；其他条件不限。

原始资料15

110/35/10KV降压变电所电气部分设计

原始资料：

1、变电所的建设规模

本变电所是中型降压变电所，一次建成。

2、变电所与电力系统连接情况

（1）变电所在电力系统中的地位和作用

本所位于某市郊小工业区中心，交通便利，地质条件好，进出线方便，供当地城市、工厂及农村用电。

（2）变电所电压等级为110KV、35KV及10KV，系统以两回线向本所供电，35KV 有6回出线，10KV有10回出线。

（3）变电所在系统中所处地理位置及与系统连接情况见电力系统图及设备技术表。

3、负荷资料

35KV侧最大负荷为，其中重要负荷占60%，最大的一回负荷为，平均功率因素为，Tmax=6000h，35kv用户除本所外无其它电源。

10KV侧最大负荷为25MVA，最大一回为，平均功率因素为，Tmax=4300h，所用负荷按变电所最大负荷的%计算。

4、最小运行方式：变电所停运一台变压器，同时与变电所连接的发电厂中停用一台容量最大的发电机组。

5、环境条件：

变电所地处平原，年平均气温17℃，最热月平均30℃，绝对最高气温39℃，最热日平均气温为35℃，最低气温-13℃，最热月地下米处土壤平均温度18℃。当地海拔高度400米，雷暴日数日/年；无空气污染。土壤电阻率ρ=200Ω?m。

原始资料16

（1）待设计的变电站为一发电厂升压站

（2）计划安装两台200MW汽轮发电机机组

=15750V

发电机型号：QFSN-200-2 U

e

Cos = X g=%

=200MW

P

e

（3）220KV，出线五回，预留备用空间间隔，每条线路最大输送容量200MVA，=200MW

T

max

（4）当地最高温度41.7℃，最热月平均最高温度32.5℃，最低温度-18.6℃，最热月地面下0.8米处土壤平均温度25.3℃。

（5）厂用电率为8%，厂用电电压为6KV，发电机出口电压为。

（6）本变电站地处8度地震区。

（7）在系统最大运行方式下，系统阻抗值为。

（8）设计电厂为一中型电厂，其容量为2×200 MW=400 MW，最大机组容量200 MW，向系统送电。

（9）变电站220KV与系统有5回馈线，呈强联系方式。