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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标和要求
1.课程设计目标：
发电厂电气部分课程设计是在学习电力系统基础课程后一次综合性训练，经过课程设计实践达成：
（1）巩固“发电厂电气部分”、“电力系统分析”等课程理论知识。
（2）熟悉国家能源开发策略和相关技术规范、要求、导则等。
（3）掌握发电厂（或变电所）电气部分设计基础方法和内容。
（4）学习工程设计说明书撰写。
（5）培养学生独立分析问题、处理问题工作能力和实际工程设计基础技能。
2.课程设计任务要求：
（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.设计结果：
（1）完整主接线图一张
（2）设计说明书一份
发电厂电气部分课程设计说明书

1.序言（简明介绍此次设计任务内容、设计标准、依据和要求）
2.原始资料分析
3.主接线方案确定
3.1 主接线方案确定（2～3个，小图）
3.2 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确定示意图，针对图示能够从主接线三个基础要求列表评价所初选方案，最终得出结论，对可靠性定量计算评价，不做要求）。
4.厂用电（所用电）接线设计
5.主变压器（或发电机）确实定
（确定主变压器（或发电机）型号、容量、台数，列出技术参数表，说明变压器相数、绕组数、冷却方法等，简明说明确定理由，为下一章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等值阻抗图，注明短路点选择，列出短路电流计算表，具体阻抗变换过程、计算过程放在附录中。）
7.电气设备选择
（包含QF、QS、CT、PT、母线、电缆、馈线、电抗器等，根据参考资料主动推荐使用成熟新产品，不得使用淘汰产品。根据主接线电压等级，列出各级电压下电气设备明细表，具体设备选择及校验过程放在附录中）
8.继电保护和自动装置（此次不包含）
9.防雷设计（此次不包含）
10.配电装置（此次不包含）
结论
结论是课程设计总结，单独作为一章编写，是整个设计归宿。要求正确叙述自己发明性工作或新见解及其意义和作用，还可深入提出需要讨论问题和提议。
参考文件：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
王荣藩.工厂供电设计和试验[M].天津大学出版社，1998，05
傅知兰.电力系统电气设备选择和计算，中国电力出版社
曹绳敏.电力系统课程设计及毕业设计参考资料. 中国电力出版社，1995
西安交通大学.短路电流 实用计算方法 ，西安交通大学出版社
李瑞荣.短路电流实用计算. 中国电力出版社，
附录
附录A 完整主接线图(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
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）机组容量和台数：4×50 MW， Kv;
（3）电厂所在地域最高温度42℃，年平均温度25℃，气象条件通常；
（4）机组年利用小时数小时/年；
（5）厂用电率6 %；
2、负荷和系统情况：
（1）发电机电压负荷：最大20MW，最小15MW，，5200小时；
（2）110kV负荷：最大40MW，最小30MW，5，4570小时；
（3）其它功率送入220kV系统，系统容量3500MW，归算到发电厂220 kV母线上=0.021(＝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0.1s，后备保护动作时间2s

原始资料2
2×15 MW水电厂电气设计
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2×15 MW 水力发电机组，利用小时数 4000 小时/年。
3、待设计发电厂接入系统电压等级为110kV，发电厂距110kV系统45km；出线回路数为4回；
4、电力系统总装机容量为 600 MVA、归算后电抗标幺值为 0.3，基准容量Sj=100MVA；
5、发电厂低压负荷：厂用负荷（厂用电率） 1.1 %
6、高压负荷： 110 kV 电压级，出线 4 回，为 I 级负荷，最大输送容量60 MW， cosφ = 0.8 ；
7、环境条件：海拔 < 1000m；当地域污秽等级2 级；地震裂度< 7 级；最高气温 36°C；最低温度?2.1°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

原始资料3
4X200MW电厂
预建一电厂，设计关键内容、功效及技术指标为：装机4台，容量为4X200MW,UN=10.5kv；Tmax=6200h；年最高温度40度，平均气温25度；厂用电率：8%。功率因数达成0.9。
出线回数背景资料：
a.10kv电压等级：电缆馈线10回，每回平均输送容量1.8MW。10kv最大负荷20MW,最小负荷16MW,功率因数0.85,Tmax=5300h，为Ⅰ类、Ⅱ类负荷。
b.110kv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0.8,Tmax=5000h，为Ⅱ类负荷。
c.220kv电压等级：架空线2回，220kv和无穷大系统连接，接收该发电厂剩下功率。当取基准容量为100MV.A时，系统归算到220kv母线上。

原始资料4
大型水电厂电气设计
装机容量5×300MW，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＝0.1285（＝1000MVA，已计入十年发展）。
（2）发电机额定电压15.75kV， 75， 0.2
（3）主变压器，电抗标么值0.14
（4）继电保护：主保护0.06s，后备保护2s
（5）厂用电：无高压厂用电设备

原始资料5
2×35+4×15 MW 水力发电厂电气部分初步设计
一、发电厂建设规模
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 水力发电机组，利用小时数 4000 小时/年。
二、发电厂和电力系统连接情况
1、待设计发电厂接入系统电压等级为 110 kV， 发电厂距110 kV系统母线45km； 出线回路数为 4 回；
2、电力系统总装机容量为 2500 MVA、归算后电抗标幺值为0.3 ，基准容量 Sj=100MVA；
3、发电厂在电力系统中所处地理位置、供电范围示意图以下所表示。

三、电力负荷水平
1、 低压负荷：厂用负荷（厂用电率） 1.1 %；
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， cosϕ = 0.8 ；
四、环境条件
海拔 < 1000m；当地域污秽等级 2 级；地震裂度< 7 级 ；最高气温36℃，最低温度−2.1°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；其它条件不限。

原始资料6
35 /6.3 kV变电所电气初设计
1.建设规模
小型终端变电所
容量35 /6.3 kV变压器2台，年利用小时数6000小时
2.系统连接情况
变电所联入系统电压等级35 kV，电源进线为双回路，距离地域变电所8Km ，阻抗值0.4Ω/ Km
电力系统在地域变电所35 kV母线上短路容量1000KVA
3.负荷情况
变压器低压侧负荷：最大5.8MW ，5000小时，一、二级负荷占70%，6KV馈电线路8回，要求6KV母线上功率因数赔偿到0.9
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.海拔不超出1000m

原始资料7
110/35/10KV降压变电所电气部分设计
原始资料：
1、变电所建设规模
本变电所是中型降压变电所，一次建成。
2、变电所和电力系统连接情况
（1）变电所在电力系统中地位和作用
本所在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、负荷资料
35KV侧最大负荷为38.5MVA，其中关键负荷占60%，最大一回负荷为7.5MVA，平均功率原因为0.85，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3.2MVA，平均功率原因为0.8，Tmax=4300h，所用负荷按变电所最大负荷0.5%计算。
4、最小运行方法：变电所停运一台变压器，同时和变电所连接发电厂中停用一台容量最大发电机组。
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0.8米处土壤平均温度18℃。当地海拔高度400米，雷暴日数29.5日/年；无空气污染。土壤电阻率ρ=200Ω•m。

原始资料8
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任务；
2.依据电力系统整体计划，待设计变电站安装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法下短路阻抗分别为9.77Ω，5.18Ω，进线线路长8.66Km,10.56 Km
5.无特殊环境条件
湖通站
终端变
0.039
0.032
0.034
0.034
0.034
d1
d2
110KV
10KV
系统短路阻抗图：

原始资料9
发电厂升压站设计
（1）待设计变电站为一发电厂升压站
（2）电厂计划安装两台200MW汽轮发电机机组
发电机型号：QFSN-200-2 Ue=15.75kV
Cos=0.85 Xg=14.13% Pe=200MW
（3）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。发电厂升压站220KV和系统有5回馈线，呈强联络方法。每条线路最大输送容量200MVA，Tmax=200MW，预留备用空间间隔。
（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15.75KV。
（6）本变电站地处8度地震区。
（7）在系统最大运行方法下，系统阻抗值为0.054。
原始资料10
110/35/10.5变电站接入系统设计
1.建设规模：
1.电压等级：110/35/10.5kV
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， 最大运行方法阻抗图：

110KV
0.106
0.876
35KV

∞

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11
引水式水电站电气主接线设计

原始资料
（1） 待设计水电站为一引水式电站，设计水头105m,设计流量7.2m3/s,总装机容量为3×kW。选择TSW143/60-6型三相同时交流发电机三台，每台容量为kW，，，Ie=230A，额定转速n=1000r/min。
（2） 该电站为某河梯级电站中一个三级电站，大坝在二级电站站区下游约540m处，引水隧洞，渠道及前池，厂房均布设在左岸，站址地形开阔，变电站部署在副厂房北面。
（3） 电站设110kV升压站，兼作梯级中心电站，从而将该流域四个梯级电站和城关110kV变电站相连。
（4） 电站出线共六回：110kV两回，35kV四回。其中110kV一回出线长33.7km，北送城关变电站接入系统；另一回备用（考虑未来某电站有6000kW容量由此转送系统）。
35kV一回进线长7 km，转送另两电站约6000kW容量；另一回35kV进线长1.5 km，转送另一电站约2400kW容量。还有两回35kV进线为备用。

系统情况图A-6所表示。

图A-6
系统容量：城关变电站110kV系统容量为
Sxt=∞，Xxt=0。
发电机次暂态电抗：
kW， Xd〞=0.131；
1000 kW, Xd〞=0.3；
800 kW, Xd〞=0.154。

原始资料12
200MW地域凝汽式火力发电厂电气部分设计
1） 某地域依据电力系统发展计划，拟在该地域新建一座装机容量为200MW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10.5KV,电厂建成后以10KV电压供给当地域负荷，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电压供给周围化肥厂和煤矿用电，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，要求剩下功率全部送入220KV系统，负荷中Ⅰ类负荷百分比为30%，Ⅱ类负荷为40%，Ⅲ类负荷为30%。
2） 计划安装两台50MW汽轮发电机组，型号为QFQ-50-2，功率因数为0.8，安装次序为#1、#2机；安装一台100MW汽轮发电机组，型号为TQN-100-2，功率因数为0.85，安装次序为#3机。

原始资料13
3×34MW水利水力发电厂电气初设计
水电厂装机容量3×34MW，机组4500小时。，当地年平均最高气温30℃，海拔600m，地震烈度6级。土壤电阻率400Ω·m，无其它特殊环境条件。
（1）主变压器采取SFPL7-40000型，采取Y0 /△-11接线方法，低压侧电压10.5KV，高压侧242±2×2.5%。
（2）发电机额定电压10.5kV，5，次暂态电抗（标么值）。
（3）继电保护：主保护动作时间0.08s，后备保护动作时间3s，断路器采取SW6－220型，动作时间0.6s，固有分闸时间0.06s。
（4）厂用电：无高压厂用电气设备。
（5）接入系统：一回220kV,14km架空线路接入枢纽变电所，系统容量按无限大考虑，地域变电所母线最大短路电流27KA（周期分量，并计入十年发展），线路阻抗0.4Ω/km。

原始资料14
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两级电压和系统连接，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法下（SJ=100MVA），和110kV系统联络阻抗为0.012，和220kV系统联络阻抗为0.068，两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=10.5kV  Ie=6475A   cosφ=0.85  Xd”=0.183

原始资料15
双路电源工厂降压变电所设计

背景资料
2.1.1 全厂设备情况
(1) 本厂产品及生产规模
本厂关键负担全国冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备配件生产，即以生产铸造、铸造为主体，生产规模为：铸钢件1万吨、铸铁件3千吨、锻件1千吨。
(2) 本厂车间组成
铸钢车间；铸铁车间；铸造车间；车间；木型车间及木型库；机修车间；砂库；制材场；空压站；锅炉房；综合楼；水塔；水泵房；污水提升站等
(3) 负荷性质
本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为6000小时，属于二级负荷[6]。
2.1.2 供用电协议
(1) 工厂电源从电业部门某200/35kV,用35kV双回架空线引入本厂，其中一个做工作电源，一个作为备用电源,两个电源不并列运行，该变电所距厂东侧8公里；
(2) 区域变电所35kV配电出线路定时限过流保护装置整定时间为2秒，工厂“总降”不应大于1.5秒；
(3) 在总降压变电所35千伏侧进行计量；
(4) 本厂功率因数值应在0.9以上。图2-1为供电系统示意图

图2-1 供电系统
2.1.3 全厂及各车间负荷计算
说明：NO1、NO2 车间变电所设置两台变压器外，其它设置是一台变压器。
2.1.4 厂自然条件
(1) 气象条件
① 最热月平均最高温度为；
② 土壤中0.7米深处十二个月最热月平均温度为；
③ 年雷暴日为31天；
④ 土壤冷冻深度为1.10米；
⑤ 夏季主导风向为南风。
(2) 地质及水文条件
依据工程地质勘探资料得悉，厂区地址原为耕地，地势平坦，地层以粘土为主，地质条件很好，地下水位为2.8～5.3米。图2-2为全厂总平面示意图

图2-2 全厂总平面示意图
2.2 任务要求
工厂供电设计内容通常包含变配电所设计、配电线路设计和电气照明等等。其任务要求具体以下：
(1) 分析原始资料，依据本厂所能取得电源及本厂用电负荷实际情况，并合适考虑到工厂生产发展，根据安全可靠、技术优异、经济合理要求，确定变电所位置和型式，确定变电所主变压器台数和容量、类型；
(2) 负荷计算和无功功率赔偿容量确实定；
(3) 变配电所主结线方案选择，进出线选择，短路计算及开关设备选择，
表1 全厂各车间电器设备及车间变电所负荷计算表(380伏侧)
序号
车间或用电单位
设备容量千瓦

cos

tg
计 算 负 荷
变压器台数

千瓦

千乏

千伏安

(1) NO.1变电所
1
铸钢车间

0.4
0.65
1.17
800
936
1230.7
2
(2) NO.2变电所
1
铸铁车间
1000
0.4
0.7
1.02
400
408
571.4

2
2
砂 库
110
0.7
0.6
1.33
77
102.4
128.3
3
小 计

429.3
484.89
647.6
(3) NO.3变电所
1
焊车间
1200
0.3
0.45
1.98
360
712.8
800

1
2
1水泵房
28
0.75
0.8
0.75
21
15.8
26.3
3
小 计

342.9
692.1
772.4
(4) NO.4变电所
1
空压站
390
0.85
0.75
0.88
331.5
291.7
442

1
2
机修车间
150
0.25
0.65
1.77
37.5
66.4
57.7
3
铸造车间
220
0.3
0.55
1.52
66
100.3
120
4
术型车间
185.85
0.35
0.6
1.33
65.1
86.5
108.4
5
制材场
20
0.28
0.6
1.33
5.6
7.5
9.3
6
综合楼
20
0.9
1
0
18
0
18
7
小 计

471.3
513.7
697.2
(5) NO.5变电所
1
锅炉房
300
0.75
0.8
0.75
225
168.8
281.3

1
2
2水泵房
28
0.75
0.8
0.75
21
15.8
26.3
3
仓库(1.2)
88.12
0.3
0.65
1.17
26.4
30.9
40.7
4
污水提升站
14
0.65
0.8
0.75
9.1
6.8
11.4
5
小 计
—
—
—
—
253.4
206.7
327
6千伏高压负荷
1
电弧炉
2*1250
0.9
0.87
0.57
2250
1282.5
2589.9

—

2
工频炉
2*300
0.8
0.9
0.48
480
230.4
532.4
3
空压机
2*250
0.85
0.85
0.62
425
263.5
500.1
4
小 计
—
—
—
—
3155
1776.4
3620.7
同期系数=0.9， =0.93

合 计
—

—
—
4941.1
4460
6656.5
—