0914121-3發(fā)電廠電氣部分設計指導書

0914121-3發(fā)電廠電氣部分設計指導書《發(fā)電廠電氣部分》

課程設計指導書

班級：-3人數：137人

指導老師：程坦(28人)、朱更輝（27人）、劉豪（28人）、

何國鋒（27人）、王廣（27人）

時間：第16周（6月15日-6月21日）

《發(fā)電廠電氣部分》課程設計指導書

一、課程設計的性質、地位和任務

本課程設計是電力系統自動化技術專業(yè)同學在完成《發(fā)電廠電氣部分》的理論學習之后進行的與課程配套的設計環(huán)節(jié)，是本專業(yè)集中實踐教學的主要內容之一。通過《發(fā)電廠電氣部分》課程設計的教學實踐，使同學運用所學的理論并遵循行業(yè)電氣設計崗位的設計程序、方法，進行發(fā)電廠或變電站電氣一次部分設計的初步訓練，鞏固基礎理論和專業(yè)學問，強化工程設計中計算和繪圖的基本力量以及專業(yè)綜合力量的應用，培育同學的綜合設計力量，達到能獨立地設計中小型發(fā)電廠或變電站電氣一次部分的力量，為后續(xù)的畢業(yè)設計及畢業(yè)后從事本專業(yè)的設計工作做好必要的預備。

二、課程設計目標

通過課程設計，要求同學把握設計的步驟和方法；學會運用規(guī)程、規(guī)范、手冊和參考資料。通過課程設計應使每個同學都受到較全面的訓練，在老師的詳細指導下獨立完成規(guī)定的設計任務，為畢業(yè)后從事本專業(yè)的設計工作打下良好的基礎。

三、時間安排

四、考核方式和成果評定標準

課程設計完成后的全部圖紙及說明書應有設計者和指導老師的簽名。未經指導老師簽字的設計，不能參與答辯。

答辯時每人提交一本“發(fā)電廠變電站課程設計報告”（手寫，計算機打印無效），由指導老師組成答辯小組，答辯時按說明書編寫挨次，設計者本人首先對自己的設計進行5--10分鐘的講解，講明設計中主要解決的問題，然后回答老師提問。每位同學答辯總時間一般不超過20--25分鐘。

課程設計考核方式包括：一次原理圖、設備選型表以及設計說明書的完成狀況；主接線設計的是否合理、短路電流計算是否正確；獨立工作力量以及答辯狀況綜合衡量，其中，出勤10%；設計內容40%;圖面質量30%;答辯狀況20%，由答辯小組爭論評定。

五、參考資料

楊宛輝等.發(fā)電廠、變電所電氣一次部分設計參考圖冊.

導體和電器選擇設計技術規(guī)定SDGJ14-86.中國電力出版社.

水利電力部西北電力設計院編.電力工程電氣設計手冊（電氣一次部分上、下）.北京：中國電力出版社,1998

工廠常用電氣設備手冊（第2版）.北京：中國電力出版社，1997

題目一：200MW地區(qū)凝汽式火力發(fā)電廠電氣部分設計

1、設計原始資料：

1）某地區(qū)依據電力系統的進展規(guī)劃，擬在該地區(qū)新建一座裝機容量為200MW的凝汽式火力發(fā)電廠，發(fā)電廠安裝2臺50MW機組，1臺100MW機組，發(fā)電機端電壓為10.5KV,電廠建成後以10KV電壓供應本地區(qū)負荷，其中有機械廠、鋼廠、棉紡廠等，最大負荷48MW,最小負荷為24MW，最大負荷利用小時數為4200小時，全部用電纜供電，每回負荷不等，但平均在4MW左右，送電距離為3-6KM，并以110KV電壓供應四周的化肥廠和煤礦用電，其最大負荷為58MW,最小負荷為32MW，最大負荷利用小時數為4500小時，要求剩余功率全部送入220KV系統，負荷中Ⅰ類負荷比例為30%，Ⅱ類負荷為40%，Ⅲ類負荷為30%。

2）方案安裝兩臺50MW的汽輪發(fā)電機組，型號為QFQ-50-2，功率因數為0.8，安裝挨次為#1、#2機；安裝一臺100MW的起輪發(fā)電機組，型號為TQN-100-2，功率因數為0.85，安裝挨次為#3機；廠用電率為6%，，機組年利用小時

Tmax=5800。

3）按負荷供電牢靠性要求及線路傳輸力量已確定各級電壓消失列于下表：

4）本廠與系統的簡潔聯系如下圖所示：

5）計算短路電流資料：

220KV電壓級與容量為2000MW的電力系統相連，以100MVA為基數值歸算到本廠220KV母線上阻抗為0.048，系統功率因數為0.85。

6）廠址條件：廠址位于江邊，水源充分，四周地勢平坦，具有鐵路與外相連。

7）氣象條件：肯定最高溫度為400C；最高月平均溫度為260C；年平均溫度為

10.7；風向以東北風為主。

2、設計基本內容：

1）發(fā)電廠電氣主接線的設計；

2）短路電流計算；

3）主要電氣設備選擇；

4）配電裝置規(guī)劃及設計。

3、設計成果

1）設計說明書一份

2）電氣主接線圖一張

3）10KV配置圖一張

4）220KV進出線斷面圖一張

題目二：某市110KV中心變電所電氣一次部分初步設計

1.2原始資料

1）設計變電所建在城西2KM處，建成后，除向四周地區(qū)負荷供電外，還輸送部分系統的交換功率。

2）變電所的地理位置如下圖所示：

3）系統電源狀況如下：

綜合小水電：S∑=24MVA，L1=20KM，35KV雙回路送入變電所，豐水期滿發(fā)電，枯水期只發(fā)三分之一容量，近區(qū)用電及站用電占發(fā)電容量的10%，最大運行方式時的綜合電抗折算至SJ=100MVA時，XJ*=3。

本市火電廠：發(fā)電機兩臺，Pe=5MW，cosФe=0.8，Xd″=0.18,經一臺雙繞組變壓器SL7—12500KVA，6.3KV/35KV，Ud%=8，L2=5KM用架空線輸入變電所，其廠用電占5%，近區(qū)用電占15%。

省電網：由西南方向經110KV，L3=65KM的輸電線路與變電所相連，對本市的發(fā)供電起綜合平衡作用。

4）變電所最大負荷利用小時數TMAX=6000h,同時率取0.9。

5）10KV用戶負荷資料如下表所示：

變電所建成后第五年總負荷增加到30.6MW，建成后第十年總負荷增加到49.3MW。

6）變電所自用負荷以2臺100KVA考慮。

7）氣象及地質條件：設計變電所地處半丘陵區(qū)，無污染影響，年最高溫度40度，最熱月平均溫度34度，年最低溫度40度，最熱地下0.8M處土壤平均溫度30.4度，海拔高度為50M。

1.3設計任務

1）選擇變電所主變臺數、容量及型式。

2）設計本變電所的電氣主接線，選出數個電氣主接線方案進行技術經濟比較，確定一個最佳方案。

3）進行必要的短路電流計算。

4）選擇和校驗所需的電氣設備。

5）設計本變電所的自用電接線。

1.4設計成果

1）設計說明書及計算書各一份。

2）變電所電氣主接線圖一張。

3）變電所自用電接線圖一張。

題目三：900MW火電廠電氣部分設計

一、發(fā)電廠狀況

（1）類型：火電廠

（2）發(fā)電廠容量與臺數3×200+1×300MW，發(fā)電機電壓15.75kv，cosΦ=0.85

（3）發(fā)電廠年利用小時數Tmax=5300h；

（4）發(fā)電廠所在地最高溫度40攝氏度，年平均溫度20攝氏度，氣象條件一般，所在地海拔高度低于1000m。

二、電力負荷狀況

1)發(fā)電機電壓負荷：最大40MW，最小30MW，cosΦ=0.85，Tmax=6000h。

2)220kv電壓負荷：最大100MW，最小50MW，cosΦ=0.85，Tmax=5000h。

3)其余功率送入500kv系統，系統容量10000MVA。歸算到500kv母線阻抗為0.03，其中Sj=100MVA。

4）自用電8%。

5）供電線路數目。

（1）發(fā)電機電壓，架空線路10回，每回輸送容量5MW，cosΦ=0.85

（2）220kv架空線路6回，每回輸送容量80MW，cosΦ=0.8

（3）500kv架空線路2回，與系統連接。

三、設計成果

1課程設計說明書1份

2發(fā)電廠電氣主接線圖1張。

3課程設計計算書1份。

題目四：650MW火電廠主接線設計

1、設計原始資料：本設計中電廠址位于新建的大型煤礦區(qū)內，為一坑口電廠，所用燃煤由煤礦直接供應。廠址地區(qū)條件較好，地勢較為平坦，屬于5級地震區(qū)，凍土層深1.5m，復冰厚10mm，最大風速18m/s，年平均氣溫+5℃，最高氣溫+35℃，最低-25℃，該廠生產的電力有110kV電壓等級8回線向4個較大的負荷供電，綜合最大負荷200MW，另外220kV電壓等級有4回和系統聯絡。發(fā)電廠主要技術指標

①裝機容量2×200MW+2×125MW=650MW

②機組年利用小時數：Tmax=6000h。

③電廠生產的電能除廠用電外全部以雙回線路送入系統和負荷。

④廠用電率8%

發(fā)電機組參數采集

該廠發(fā)電機組有QFS-200-2和QFS-125-2兩種型號，發(fā)電機組參數如表1-1所示

2、設計內容：1、對電氣主接線進行論述

2、選擇電氣主接線方式，并說明

3、對主接線主要電氣設備選型計算，校驗計算

4、主要點短路電流計算

5．對廠用電6KV段設計

3、設計要求：①主接線論證，方案比較

②主接線設計

③設備選型科學并有依據

④圖紙規(guī)范

⑤獨立完成

⑥參閱相關資料

題目五：2*300MW火電廠廠用電系統設計

1、設計原始資料：廠用電負荷見下表

負荷類別設備名稱電壓（kv）額定容量（kw）臺數

汽輪機負荷電動給水泵655002循環(huán)水泵612506凝聚水泵63154

鍋爐負荷和輸煤負荷引風機622404送風機610004一次風機63004排粉機66808磨粉機610008凝聚水升壓泵66304主汽機調速油泵63501碎煤機63202噴射水泵626021號皮帶機630024號皮帶機63002

低壓負荷機爐變壓器1600（kv.A）4電除塵變壓器1250（kv.A）4化水變壓器1000（kv.A）2公用變壓器1000（kv.A）3輸煤變壓器1000（kv.A）3灰漿變壓器1000（kv.A）1負壓風機房變壓器1000（kv.A）1污水變壓器315（kv.A）2修配變壓器800（kv.A）1水源地變壓器1000（kv.A）2照明變壓器315（kv.A）2

2、設計內容

1）廠用電系統接線設計

2）廠用電系統負荷計算

3）高壓變壓器選型計算

4）對廠用電系統一次電氣設備選型計算3、設計成果

1）課程設計說明書1份

2）廠用電系統接線圖1張。

3）課程設計計算書1份。

題目六：110kV變電站電氣部分規(guī)劃設計

一、原始資料：

1、本變電站的電源進線：兩路獨立的110kV電源進線，最大運行方式時的綜合電抗（標幺值）分別為：進線一：X1=3（SB=50MVA）;進線二：X2=3（SB=50MVA）。

2、本變電站的負荷資料

○

135kV側負荷如表2.1表2.135kV側負荷表

估計遠期新增負荷6MW。

其中：35kV及10kV負荷功率因數均取為cosΦ=0.85

有功功率同時系數pK∑：35kV側取為0.9，10kV側取為0.85無功功率同時系數qK∑：對于變電站總計算負荷，qK∑的取值一般為

0.95~1，本次設計中取值為1

站用電負荷為50kW，cosΦ=0.88○

210kV側負荷如表2.2表2.210kV側負荷表

估計遠期新增負荷5MW。二、設計任務

本次設計的課題是110kV變電站電氣部分規(guī)劃設計，主要進行負荷分析及變電站主變壓器容量、臺數和型號的選擇；確定主接線的最佳方案；計算短路電流；主要電氣設備的選擇（可以僅對高壓側斷路器進行選擇）。三、設計成果

1）課程設計說明書（含計算部分）1份。2）主接線圖1份。

題目七：60萬噸采輸鹵工程10KV變配電工程設計

（一）基礎資料

本工程負荷等級為三級。采納一回10KV線路，架空敷設然后電纜埋地引入。礦部主要用電設備為10KV高壓電機四臺、380V低壓電機三臺、低壓潛水泵兩臺和照明用電，電壓為380V/220V，相數為三相。

動力負荷相對集中在中心泵房車間，因此設計考慮在配電所旁離中心泵房30米設置一座10/0.4kV變配電室，設置兩臺800kVA變壓器,其負荷率為0.78，滿意變壓器要求。

功率因數采納集中補償方案補償后10kV側cosφ＞0.9。1、采鹵泵：單機容量710kw總容量：3﹡710=2130kw

常用容量（兩開一備）：2*710=1420kw(查表得：Kd=0.8?tg=0.672)采鹵泵2：一臺容量355kwPe=355kw

2、供低配變壓器：兩臺容量1600KVA(查資料：Kd=0.8?tg=0.672)

3、自用變壓器：一臺容量50KVA30P=30kw30Q=40var

30S=50KVA

4、0.4kv低配：

（1）輸鹵泵：三臺（單臺132kw,兩開一備）容量264kw(查資料：Kd=0.8?tg=0.672)

（2）建槽泵：一臺容量160kw(查資料：Kd=0.8?tg=0.672)

（3）起水泵：兩臺容量為18.5kw和22k（查資料：Kd=0.8?tg=0.672）（4）生活用電：容量50kw（查資料：Kd=1?tg=0.5)（二）設計任務

1、負荷計算；

2、無功補償；

3、主變容量臺數選擇；

4、總降壓變壓電站主結線設計；

5、短路電流計算；

6、主要電氣設備選擇和校驗

題目八熱電廠電氣一次部分設計

1電廠性質與規(guī)模

該熱電廠服務對象是一個以輕工業(yè)為主的新興城市。以發(fā)電機電壓直接供電的用戶主要有：棉紡、印染、紡織、機械農副產品加工及市區(qū)用電（包括商業(yè)，交通，居民生活等）等，廠址位于主要電、熱用戶四周，交通便利，水源豐富，燃煤充分。為削減燃料運輸、電廠建在動力資源較豐富的地方，為了削減電能輸送損耗，發(fā)電廠應建在負荷中心，電能大部分都用發(fā)電機電壓直接饋送給地方用戶，只將剩余的電能以上升電壓送往系統，并與系統相連。它不僅生產電能還兼供熱能，可提高發(fā)電廠熱效率。

本電廠擬采納1條110KV輸電線路（廠系線）直接與系統聯系；另一條110KV輸電線路（廠甲線）經過變電站甲與系統構成環(huán)網。該電廠還以雙回110KV線路（廠乙線I，廠乙線II）向變電站乙供電。甲，乙變電站的主要用戶是煤礦，化肥廠，鋼鐵廠及一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)，農副產品加工業(yè)，農業(yè)，居民生活用電等。

該熱電廠屬于地方性火電廠。熱電廠通常建設在城市四周或工業(yè)負荷中心，多為熱力發(fā)電廠，以推行熱電聯產，由于受供熱距離的限制，一般熱電廠的單機容量多為中、小型機組。通常，它們的電氣主接線包括發(fā)電機電壓接線形式及1～2級上升電壓級接線形式，且與系統相連接。

電廠裝機容量2*25MW+2*50MW

其中QF2-25-2，10.5KV，2臺

QFQ-50-2，10.5KV，2臺

2廠址地理位置以及環(huán)境條件

（1）廠址地理位置圖（如圖1-1所示）。

（2）負荷分析

該地區(qū)年最高溫度40℃，年最低溫度-16℃，最熱月平均最高溫度為+32℃，海拔高度200m，地震烈度6度。廠區(qū)無嚴峻污染，土壤熱阻率ρt=120℃·㎝/w，土壤溫度為20℃。

3負荷資料

負荷資料如表1-1所示。

廠用電率：25MW機組取10%，50MW機組取8%

表1.1負荷資料表

注：表中數據為最大負荷值，最小負荷為70%最大負荷；同時率取0.85~0.95

4電力系統接線簡圖

電力系統接線簡圖如圖1-2所示。

設計任務：1、電廠主接線

2、主要電氣設備選擇

8.0

30

max

=

=

θ

COS

MWP

題目九：110KV變電站一次部分設計

（一）建設性質及規(guī)模

本所位于市邊緣，供應城市和近郊工業(yè)、農業(yè)及生活用電，系新建變電所。電壓等級：110/10KV

線路回數：110KV：2回，備用2回

10KV：13回，備用2回

（二）電力系統簡圖

附注：（1）圖中系統容量、系統阻抗均相當于最大運行方式（2）最小運行方式時：1150ISMVA=，0.65;sIX=

300IISMVA=，0.85sIIX=;

(3)系統可保證本站110kV母線電壓波動在5%±以內。（4）甲變、乙變主要負荷為煤礦。供電牢靠性要求較高。

乙變甲變

B

蒙城變

（三）負荷資料

1015

1015

注：1、表中空缺負荷數據由同學自行分析

（四）所址條件1、地理位置示

2、地形、地質、水文、氣象等條件

所址地區(qū)平均海拔100m，地勢平坦，交通便利，有充分水源，屬輕地震區(qū)。年最高氣溫+42℃，年最低氣溫-18℃，年平均溫度+16℃，最熱月平均最高溫度+32℃。最大風速35m/s,主導風向西北，覆冰厚度10mm≤。微風風速3.5m/s,屬于我國VII類標準氣象區(qū)。土壤熱阻系數

120rρ=℃.CM/W，土溫20℃。

（五）、設計成果

1課程設計說明書1份

2發(fā)電廠電氣主接線圖1張。

3課程設計計算書1份。

市區(qū)二

印染廠

食品廠

針織廠

棉紡廠市區(qū)一

柴油機廠

郊區(qū)變

機修廠

水泥廠

郊區(qū)東

北

蒙城變

題目十：110KV降壓變電站一次部分設計

一、所址概況

變電所位于某城市，地勢平坦，交通便利，空氣污染稍微，區(qū)平均海拔200米，最高氣溫40℃，最低氣溫-18℃，年平均氣溫14℃，最熱月平均最高氣溫30℃，土壤溫度25℃。

二、系統狀況如下圖

注：括號內為最小運行方式

三、負荷狀況：

四、設計成果

1課程設計說明書1份

2發(fā)電廠電氣主接線圖1張。

3課程設計計算書1份。

題目十一：220KV變電所一次部分設計

一、所在變電所的建設規(guī)模

⑴、類型：220KV樞紐變電所

⑵、最終容量：依據工農業(yè)負荷的增長,需要安裝兩臺220KV/110KV/10KV，容量為120MVA，容量比為100/100/50的變壓器。一次設計，兩期建設。

二、變電所與系統的連接狀況

⑴、變電所與220KV和110KV兩個電力系統相連，并擔負一個地區(qū)的供電，是一個樞紐變電所。

⑵、變電所用兩回線路與220KV系統連接，用3回線路與110KV系統相連。

⑶、將來有一座大型水電廠建成后，有兩回220KV線路連至本變電所。另有一座火電廠建成后，用2回110KV線路連至本變電所。

⑷、本變電全部2回110KV線路與110KV地區(qū)電網相連。

⑸、為了將來負荷進展需要，在220KV和110KV側各留一回線路作為備用。

⑹、本變電所地理位置如（圖一）所示。

⑺、電力系統總裝機容量465萬千瓦，在最大運行方式下的阻抗如（圖二）所示。

三、負荷狀況

⑴、220KV進出線回路數最終為5回，本期興建2回，每回最大輸送容量為KVA，其余3回線路每回最大輸送主KVA，Tmax＝5000h

為一級負荷。

⑵、110KV進出線回路數最終為8回，本期只興建5回，其中3回與110kv系統連接，每回的最大輸送容量為4100KVA，Tmax＝4000h，為一級負荷；其余5回每回的最大輸送容量為3010KVA，Tmax＝4000h。

⑶、10KV出線回路數共有4條，本期一次建成，每回線路的最大輸送容量為2024KVA,10KV無電抗，預留2個擴建間隙作為備用。

⑷、環(huán)境條件：

①、變電所四周地勢平坦；

②、當地每年最高氣溫41.70C，年最低氣溫－20.60C；

③、海拔高度：396.8m；

④、雷電日數：25.1日/年；

220KV樞紐變電所地理位置接線圖

四、設計成果

1課程設計說明書1份

2發(fā)電廠電氣主接線圖1張。

3課程設計計算書1份。

題目十二：ZY市110KV變電所一次部分設計

（一）設計依據

省電力公司號文件關于ZY市郊110KV變電所設計任務

其電力系統接線簡圖

附注：1°圖中，系統容量、系統阻抗均相當于最大運行方式；

2°最小運行方式下：S1=1300MVAXs1=0.65

S2=170MVAXs2=0.75

3°系統可保證本所110KV母線電壓波動在±5％以內。

（二）建設性質及其規(guī)模

隨著ZY市經濟的迅猛進展及人民群眾生活的日益提高和改善，新企業(yè)、新用戶用電量和大大增加，用電質量要求不斷地提高，因此為了搞好本市的經濟建設的高速進展以及滿意人民群眾生活的需要，在位于本市市郊建立110KV變電所已經成為必定，它向市區(qū)工業(yè)、生活及郊區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)與農戶供電，以滿意不同用戶用電的需求。

電壓等級：110/35/10