发电厂电气部分课程设计指导书

1、发电厂电气部分课程设计指导书汪兴强 张毅 王磊 毕锐 编合肥工业大学电气与自动化工程学院2011 年 5 月 总体要求 ：根据设计指导教师的要求， 参加设计指导课， 独立完成各项设计任务， 设计成果包括设计说明书和图纸，完成后上交给指导教师。通过课程 设计，掌握电力系统中主接线设计、变压器选择、短路电流计算、主 要电气设备的选择和校验、 发电厂厂用电系统的设计等知识的基本原 理和实现方法。主要参考书：发电厂电气部分第四版，熊信银主编，中国电力出版社， 2009 年 电气工程基础，刘涤尘主编，武汉理工大学出版社， 2002 年 工厂供电第 5 版，刘介才主编，机械工业出版社， 2010 年 电力

2、系统分析，何仰赞、温增银主编，中国电力出版社， 2010 年 电力工程电气设计手册 ，水利电力部西北电力设计院， 1996 年220kV 变电所电气一次部分设计一、原始资料1、由于工农业生产发展，需要将某大型水电站的电能送往某市区而拟建一变电所。2、水电站以 220kV 电压把电能送往该变电所，该变电所的容量按规定240MV A 考虑，cos护0.8，电能主要送往 110kV电网。3、该变电所有三个电压等级。 220kV 进出线 4 回（两回出线两回入线） ，每回线路最大输送 容量为 250MVA。 110kV 出线 8回，每回线路最大输送容量为 120MVA。 10kV 出线 20回。4、变

3、电所位于 10kV 的负荷中心， 10kV 供电对象为石油及轻纺工业， 各回路负荷大小不等， 但最大一回负荷不超过 5000kW 。5、 主变压器各侧最大负荷利用小时数： 220kV 侧和 110kV 侧取 5000 小时； 10kV 侧取 4500 小时。6、系统电抗（以 100MVA为基准）：220kV系统为0.064, 110kV系统为0.51，水电站为0.132二、设计任务1、根据对原始资料的分析和本变电所的性质及其在电力系统中的地位，拟定本变电所的电气主接线方案。经过技术经济比较，确定推荐方案。2、进行短路电流计算。3、导体和电气主设备（各电压等级断路器、隔离开关、母线）的选择和校验

4、。三、设计成品1 、设计说明书：每人一份，独力完成所要求的设计内容。书写工整，简明扼要，分析论证 条理清晰。且附必要的数据计算书（整理过的计算过程） 。2、图纸一张：整洁，线条粗细分明；布置匀称，比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸标 注规则无误。某工厂总降压变电所设计一、原始资料1变电所的规模和性质：（1） 、待设计变电所年负荷增长率4.5%，以五年后的情况作为远期负荷资料。（2） 、本厂有大型高压电器设备及高频或整流装置，除一些辅助车间为三类负荷外，其他负荷均为二类负荷。（3） 、根据全厂用电情况，初步拟定四个车间变电所，由10Kv电缆供给。除此之外，降压变电所通过10Kv电缆直接供给两个高

5、压负荷，负荷同时率0.85，Tmax=4000h。（4） 、该厂除本厂负荷外，给相邻化工厂用架空线提供备用电源，化工厂架空线长3km。2、气象资料：地面下0.71米处全年最热月最高温度为200C，土壤热阻系数为 60。最热月环境平均温度为300C;全年最高温度 400C,最低温度-350C，全年雷暴日为 30天。3、电源：正北方向30公里处有35Kv电源，双回线路供电，该处最大运行方式下的短路容量为 500MVA，最小运行方式下的短路容量为200MVA。4、全厂负荷分配情况：车间名称设备容量kW备注组装车间8001号车间变实验室500氧气站300电镀车间8002号车间变锅炉房210热处理车间5

6、00维修车间300焊接车间19603号车间变焊接车间21200锻压车间10004号车间变金工车间800工具车间600厂部办公楼50高压站600 ( cos =0.8)高压泵房500( cos =0.85)化工厂2000( cos =0.8)转供电能二、设计任务1、按需要系数法进行负荷统计，选择主变台数、容量及型号。2、根据对原始资料的分析，拟定变电所的电气主接线方案，经过投资概算和方案的技术经 济比较，确定一个最佳方案。3、选择短路点、绘制等值电路、进行短路电流计算。4、 进行电气主设备选择（断路器、隔离开关、母线等）。三、设计成品1、设计说明书：每人一份，独力完成所要求的设计内容。书写工整，

7、简明扼要，分析论 证条理清晰。且附必要的数据计算书（整理过的计算过程） 。2、图纸一张：整洁，线条粗细分明；布置匀称，比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸 标注规则无误。110kV变电所电气一次部分设计一、原始资料1电力系统接线简图：V=1 TOOM曲2、 系统情况：待设计变电所于系统联结的110kv单回线路的最大输送功率均不大于80MW。3、负荷情况：35kV负荷数据见下表名称P max (KW)COS 线长(km)回路数供电方式变电所A100000.9401架空线路变电所B100000.9401架空线路钢铁厂20000.8152架空线路化肥厂50000.8201架空线路机器厂60000.85

8、101架空线路合计33000考虑到同时系数Kt=0.8最大负荷利用小时数Tmax= 4200h10kV负荷数据见下表名称Pmax (KW)COS线长(km)回路数供电方式配电站甲20000.85101电缆配电站乙30000.8591电缆配电站丙20000.881电缆水厂20000.861电缆化工厂20000.85102电缆农药厂20000.8101电缆电化厂10000.861电缆医院10000.8541电缆纺织厂10000.871电缆合计考虑到同时系数 Kt=0.85，最大负荷利用小时数Tmax= 5500h110kV负荷同时率为0.8，负荷年增长率5%4、环境条件地区年最高温度 40 C，年

9、最低温度-14 C，年平均气温17 C，最热月平均最高温度31C，海拔34.6m，年平均气压 760mmHg二、设计任务1 、根据对原始资料的分析和本变电所的性质及其在电力系统中的地位，拟定本变电所的电 气主接线方案。经过技术经济比较，确定推荐方案。2、进行短路电流计算。3、导体和电气主设备（各电压等级断路器、隔离开关、母线）的选择和校验。三、设计成品1 、设计说明书：每人一份，独力完成所要求的设计内容。书写工整，简明扼要，分析论 证条理清晰。且附必要的数据计算书（整理过的计算过程） 。2、图纸一张：整洁，线条粗细分明；布置匀称，比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸 标注规则无误。某降压变电所电

10、气一次设计一、原始资料1、设计容量：规划设计容量 80MVA2、进出线及负荷情况：（1）、110kV 侧：进出线 4 回，其中两回为电源进线，每回最大可输送50000kVA ，功率因数为 0.85，一回停运后，另一回最大可输送100000kV A 负荷；另 2 回为出线，正常时每回最大功率为 35000kVA ，最小为 25000kVA ，功率因数为 0.85，最大负荷利用时间为 4200h。（2）、35kV 侧：出线 4 回，每回最大负荷 12000kVA ，无电源进线。负荷功率因数为0.8，最大负荷利用小时为 4000h ，一类负荷占 20%，二类负荷占 20%，其余为三类负荷。（3）、l

11、0kV 侧：出线共计 14 回，其中 2 回为站用变出线，无电源进线，为电缆出线，每回 负荷 1600kVA ，负荷功率因数为 0.8 左右，最大负荷利用小时数为 5000h 以上，其中一、二 类负占总最大负荷的 50%。3、系统阻抗：归算到 110kV 母线上（ Uj= Upj 、Sj=100MV A ）：X 110大=0.0821； X110 小=0.1365、环境条件当地最高气温 40 摄氏度，最低气温 -25 摄氏度，最热月份平均温度 23.3 摄氏度，变电 所所处海拔高度700m。污秽程度中级。二、设计任务1、根据对原始资料的分析和本变电所的性质及其在电力系统中的地位，拟定本变电所的

12、电 气主接线方案。经过技术经济比较，确定推荐方案。2、进行短路电流计算。3、导体和电气主设备（各电压等级断路器、隔离开关、母线）的选择和校验。三、设计成品1、设计说明书：每人一份，独力完成所要求的设计内容。书写工整，简明扼要，分析论 证条理清晰。且附必要的数据计算书（整理过的计算过程） 。2、图纸一张：整洁，线条粗细分明；布置匀称，比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸 标注规则无误。多台机组发电厂厂用电部分设计、原始资料1电力系统接线图220KV系统220KV系统GG待设计高压厂用系统发电机容量为2 X 125MW，发电机出口电压为13.8kV，功率因数为0.85。2、系统情况220kV系统在最

13、大运行方式下的等效电抗标么值为0.2 (基准容量为1000MVA)。110kV系统在最大运行方式下的等效电抗标么值为0.3(基准容量为600MVA)。发电机次暂态电抗为0.35 (以发电机容量为基准值)，发电机次暂态电势为1。3、 厂用负荷数据(1号厂用变负荷与2号厂用变负荷相同)：设备名称额定容量(kW)平均功率因数为 0.81号厂用高压变压器台数工作容量(kW)电动给水泵320023200循环水泵125021250引风机7002700送风机7802780排粉机4402440磨煤机47541425灰浆泵5602560电除尘变压器800kVA1800kVA低厂变压器1000kVA22000kV

14、A4、本发电厂所在地区的自然条件：(1) 环境温度为1042 C;即最高温度为 42 C，最低温度为-10 C,年平均温度18C (2 )最热月平均最高温度为30 C;(3) 设计风速为30m/s;(4) 覆冰厚度为：设备为10mm，导线为5mm;(5) 海拔高度小于1000m ;(6) 地震烈度为7度；7）污秽等级为 2 级；、设计任务1、主电路设计（1）选择高压厂用变压器台数、容量及型式；（2）选择高压备用变压器台数、容量及型式；（3）厂用电 6kV 主接线设计，确定主接线方案； 2、进行 6kV 厂用工作母线的短路电流计算；3、选择并校验高厂变 6kV 出口开关电器。4、绘制图纸：发电厂

15、厂用电部分一次接线图。三、设计成品1、设计说明书：每人一份，独力完成所要求的设计内容。书写工整，简明扼要，分析论 证条理清晰。且附必要的数据计算书（整理过的计算过程） 。2、图纸一张：整洁，线条粗细分明；布置匀称，比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸 标注规则无误。多台机组发电厂升压站一次系统设计一、原始资料1电力系统接线图2 回 220KV岀线3 回 110KV岀线GG发电机容量为2 X 125MW，发电机出口电压为13.8kV，功率因数为0.85。2、系统情况220kV系统在最大运行方式下的等效电抗标么值为0.2 (基准容量为1000MVA)。110kV系统在最大运行方式下的等效电抗标么值为

16、0.3(基准容量为600MVA)。发电机次暂态电抗为0.35 (以发电机容量为基准值)，发电机次暂态电势为1。3、出线数据：(1) 220kV出线数据：为考虑今后发展，220kV母线拟采用双母带旁路接线形式，本期出 线数为2回。(2) 110kV出线数据：本期出线数为 3回，接线形式自行设计。4、本发电厂所在地区的自然条件：(1) 环境温度为1042 C;即最高温度为 42 C，最低温度为-10 C,年平均温度18C(2 )最热月平均最高温度为30 C;(3) 设计风速为30m/s；(4) 覆冰厚度为：设备为 10mm，导线为5mm;(5) 海拔高度小于1000m ;(6) 地震烈度为7度；(

17、7) 污秽等级为2级；、设计任务1、主电路设计(1) 选择主变压器台数、容量及型式；(2) 主接线设计，通过技术经济比较，确定主接线方案；2、进行各电压等级的短路电流计算；3、选择各电压级主要电气设备，并校验各电压级的开关设备;4、绘制图纸：发电厂升压站一次接线图。三、设计成品1、.设计说明书：每人一份，独力完成所要求的设计内容。书写工整，简明扼要，分析论 证条理清晰。且附必要的数据计算书（整理过的计算过程） 。2、图纸一张：整洁，线条粗细分明；布置匀称，比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸 标注规则无误。中间变电所一次部分设计一、原始资料1、电力系统情况： 系统供电至 110kV 母线， 变电

18、所 35kV 、10kV 侧无电源。 系统阻抗归算到 110kV 母线上。 （Uj= Upj 、Sj=100MVA ）。X110 大=0.0821 ; X110小=0.136 110kV 最终两进四出，每回 50 MV A ，本期两进两出； 35kV 最终四回出线，本期工程一次建成， Tmax=4800H ，负荷同时率为 0.80； 10kV 最终十回出线，本期八回出线。 Tmax=4500H ，负荷同时率为 0.85，最小负荷为最 大负荷的 75%； 负荷增长率为 4% 。2、所址情况：历年最高气温+39 C,历年平均最高气温 +36 C；海拔高度1100 m；无污染。二、设计任务1 、根据

19、对原始资料的分析和本变电所的性质及其在电力系统中的地位,拟定本变电所的电 气主接线方案。经过技术经济比较,确定推荐方案。2、 进行短路电流计算。3、导体和电气主设备（各电压等级断路器、隔离开关、母线）的选择和校验。三、设计成品1 、 . 设计说明书：每人一份,独力完成所要求的设计内容。书写工整,简明扼要,分析论 证条理清晰。且附必要的数据计算书（整理过的计算过程） 。2、图纸一张：整洁,线条粗细分明；布置匀称,比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸 标注规则无误。单台125机组发电厂厂用电部分设计一、原始资料1电力系统接线图2、系统情况220kV系统在最大运行方式下的等效电抗标么值为0.2 (基准

20、容量为1000MVA)。“OkV系统在最大运行方式下的等效电抗标么值为0.3(基准容量为600MVA)。发电机次暂态电抗为0.35 (以发电机容量为基准值)，发电机次暂态电势为1。3、厂用负荷数据：设备名称额定容量(kW)平均功率因数为 0.8厂用高压变压器台数工作容量(kW)电动给水泵320023200循环水泵125021250引风机7002700送风机7802780排粉机4402440磨煤机4754950灰浆泵5602560电除尘变压器800kVA2800kVA低厂变压器1000kVA22000kVA4、本发电厂所在地区的自然条件：(1)环境温度为1042 C;即最高温度为 42 C，最低

21、温度为-10 C,年平均温度18C (2 )最热月平均最高温度为30 C;(3) 设计风速为30m/s;(4) 覆冰厚度为：设备为10mm，导线为5mm;(5) 海拔高度小于1000m ;(6) 地震烈度为7度；（7）污秽等级为 2 级；二、设计任务1、主电路设计（1）选择高压厂用变压器台数、容量及型式；（2）选择高压备用变压器台数、容量及型式；（3）厂用电 6kV 主接线设计，确定主接线方案；2、进行 6kV 厂用工作母线的短路电流计算；3、选择并校验高厂变 6kV 出口开关电器。4、绘制图纸：发电厂厂用电部分一次接线图。三、设计成品1、.设计说明书：每人一份，独力完成所要求的设计内容。书写

22、工整，简明扼要，分析论 证条理清晰。且附必要的数据计算书（整理过的计算过程） 。2、图纸一张：整洁，线条粗细分明；布置匀称，比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸 标注规则无误。110kV变电所电气一次部分设计、原始资料1电力系统接线简图:Tz 90姬总j = 3000虫以2、系统及负荷情况：(1 )、35kV负荷数据表如下:负荷名称P(kW)供电方式线路长度回路数cos变电所A5000架空进线2020.9变电所B5000架空进线1520.9变电所C10000架空进线3010.8变电所D5000架空进线3010.85排灌站8000架空进线2020.7535kV侧负荷同时率为 0.80，年最大负荷利

23、用小时数Tmax=5500h。(2)、10kV负荷数据表如下:负荷名称P(kW)供电方式线路长度回路数cos配电站甲2000架空进线2010.8配电站乙2000架空进线1020.8配电站丙2000架空进线1510.8配电站丁1500电缆1.510.8医院1000架空进线520.9剧院1500架空进线1020.9学校500电缆510.810kV侧负荷同时率为 0.9,年最大负荷利用小时数 Tmax=5500h。3、 110kV侧负荷同时系数 Kts=0.8，年最大负荷利用小时数 Tmax=5500h，负荷年增长率：5%。4、环境条件：、最高温度：40 C;、最低温度：一10 C;、最热月平均最高

24、温度：35 C;、30年一遇最大风速为 25m/s ;、年平均雷暴日数： 48天；、50年一遇洪水水位：44.5m；、所址标高：50.0 55.0m，覆冰厚度：5mm、地震基本烈度：7度。二、设计任务1、根据对原始资料的分析和本变电所的性质及其在电力系统中的地位，拟定本变电所的电 气主接线方案。经过技术经济比较，确定推荐方案。3、进行短路电流计算。3、导体和电气主设备（各电压等级断路器、隔离开关、母线）的选择和校验。三、设计成品1、设计说明书：每人一份，独力完成所要求的设计内容。书写工整，简明扼要，分析论 证条理清晰。且附必要的数据计算书（整理过的计算过程） 。2、图纸一张：整洁，线条粗细分明

25、；布置匀称，比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸 标注规则无误。某中型发电厂电气主接线设计一、原始资料1、凝汽式发电厂的规模(1) 、装机容量：装机 4 台，容量分别为 2X 50MW , Un = 10.5kV ,2 X 300MW , Un = 15.75kV。(2) 、机组年利用小时：取 Tmax= 6500小时/年。(3 )、气象条件：最高温度 42 C,年平均温度25C，气象条件一般无特殊要求(台风、地 震、海拔等)( 4)、厂用电率：按 6来考虑。2、电力负荷及如电力系统连接情况(1) 、 10.5kV 电压级：电缆馈线 6回,每回平均输送容量 3600kW。 10kV 最大负荷 2

26、0MW, 最小负荷15MW，功率因数为 0.8, Tmax= 5200小时/年。(2) 、 220kV 电压级：架空线 5 回,每回平均输送容量 5000kW。 220kV 最大负荷 250MW, 最小负荷200MW，功率因数为 0.85, Tmax= 4500小时/年。( 3)、 500kV 电压级：架空线 4 回,备用线 1 回。 500kV 与电力系统连接,接受该发电厂的剩余功率。电力系统容量为3500MW，当取基准容量为100MVA时，系统归算到 500kV母线上的电抗为 0.021。二、设计任务1 、主电路设计(1 )选择主变压器台数、容量及型式；( 2 )主接线设计,通过技术经济比

27、较,确定主接线方案；2、进行各电压等级的短路电流计算；3、选择各电压级主要电气设备,并校验各电压级的开关设备；4、绘制图纸：发电厂升压站一次接线图。三、设计成品1 、 .设计说明书：每人一份,独力完成所要求的设计内容。书写工整,简明扼要,分析论 证条理清晰。且附必要的数据计算书(整理过的计算过程)。2、图纸一张：整洁,线条粗细分明；布置匀称,比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸 标注规则无误。小型凝汽式火力发电厂电气部分设计一、原始资料1、发电机数据：型号：QFS15 2;参数：Pe=15MW Ue=10.5KVLe=1031Acos?=0.8 X =0.1412、发电厂与系统连接情况：本电厂通

28、过一条 35KV 线路与系统相连（系统电抗标么值为0.5，基准容量 100MW，基准电压为平均额定电压）3、负荷情况：发电机机压负荷：最大负荷18MW，最小负荷12MW，平均功率因数 cos?=0.8，最大负荷利用小时数 Tmax=5500 小时，共 8 回线，每回线最大输送功率 2MW。4、电厂厂用电率 9，厂用高压采用 6KV 供电。5、环境条件：（1）年最高气温40 C，最低气温-8 C,最热月平均气温 33 C；（ 2） 海拔高度 520m;（ 3） 非污染地区；（ 4）主导风向：西北风二、设计任务1、发电厂主变压器台数，容量及型号的选择；2、主接线方案的确定；3、短路电流计算及电气设

29、备选择（断路器、隔离开关）。三、设计成品1 、 . 设计说明书：每人一份，独力完成所要求的设计内容。书写工整，简明扼要，分析论 证条理清晰。且附必要的数据计算书（整理过的计算过程） 。2、图纸一张：整洁，线条粗细分明；布置匀称，比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸 标注规则无误。某城区变电所一次部分设计一、原始资料1电力系统接线简图：50KM45KM為点桥线B系统（无穷大系统）X*= 0.231Sj = 1 0OM 必. 待 illOKV 电所 .:硏KW 条出线 WKV&条出线2、系统及负荷情况： （1 ）、35kV负荷数据表如下：负荷名称P(kW)供电方式线路长度回路数cos负荷18000架

30、空进线1610.9负荷26000架空进线1720.9负荷36000架空进线2920.9负荷42000架空进线22.510.8负荷55000架空进线12.510.8负荷6600架空进线9.810.8535kV侧负荷同时率为 0.85年最大负荷利用小时数Tmax=5500h（2）、10kV负荷数据表如下:负荷名称P(kW)供电方式线路长度回路数cos负荷12000架空进线510.85负荷23000架空进线1510.85负荷32000架空进线2110.8负荷42000架空进线1520.8负荷52000架空进线820.85负荷62000架空进线1220.8负荷72000架空进线1020.8负荷81000架空进线1010.8510kV侧负荷同时率为 0.9年