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发电厂电气部分课程设计指导书

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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

发电厂电气部分课程设计指导书

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

发电厂电气部分课程设计指导书之一

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240MVA考虑，cosφ=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。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。

发电厂电气部分课程设计指导书之二

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0.7~1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：车间名称组装车间实验室氧气站电镀车间锅炉房热处理车间维修车间焊接车间1 焊接车间2 锻压车间金工车间工具车间厂部办公楼高压站高压泵房化工厂二、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，简明扼要，分析论

设备容量kW 800 500 300 800 210 500 300 960 1200 1000 800 600 50 600（cos500（cos2000（cos=0.8） =0.85） =0.8）转供电能 4号车间变 3号车间变 2号车间变备注 1号车间变证条理清晰。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。

发电厂电气部分课程设计指导书之三

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：

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变电所A 变电所B 钢铁厂化肥厂机器厂合计 Pmax (KW) 10000 10000 2000 5000 6000 33000 cos? 0.9 0.9 0.8 0.8 0.85 线长 (km) 40 40 15 20 10 回路数 1 1 2 1 1 供电方式架空线路架空线路架空线路架空线路架空线路考虑到同时系数Kt=0.8最大负荷利用小时数 Tmax＝4200h 10kV负荷数据见下表名称配电站甲配电站乙配电站丙水厂化工厂农药厂电化厂医院纺织厂合计 Pmax (KW) 2000 3000 2000 2000 2000 2000 1000 1000 1000 cos? 0.85 0.85 0.8 0.8 0.85 0.8 0.8 0.85 0.8 线长 (km) 10 9 8 6 10 10 6 4 7 回路数 1 1 1 1 2 1 1 1 1 供电方式电缆电缆电缆电缆电缆电缆电缆电缆电缆考虑到同时系数Kt=0.85，最大负荷利用小时数 Tmax＝5500h 110kV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℃，年最低温度 -14℃ ，年平均气温 17℃，最热月平均最高温度 31℃ ，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。

一、原始资料

发电厂电气部分课程设计指导书之四

某降压变电所电气一次设计

1、设计容量：规划设计容量80MVA 2、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100000kVA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）、l0kV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=100MVA）：X110大=0.0821；X110小=0.136 5、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

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。

发电厂电气部分课程设计指导书之五

多台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

220KV系统220KV系统SSPSL－150000SSPSL－150000110KV系统110KV系统GG待设计高压厂用系统

发电机容量为2×125MW，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）：设备名称电动给水泵循环水泵引风机送风机排粉机磨煤机灰浆泵电除尘变压器低厂变压器额定容量（kW）平均功率因数为0.8 3200 1250 700 780 440 475 560 800kVA 1000kVA 1号厂用高压变压器台数 2 2 2 2 2 4 2 1 2 工作容量（kW） 3200 1250 700 780 440 1425 560 800kVA 2000kVA 4、本发电厂所在地区的自然条件：

（1）环境温度为－10～42℃；即最高温度为42℃，最低温度为-10℃，年平均温度18℃ （2）最热月平均最高温度为30℃；（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。

发电厂电气部分课程设计指导书之六

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出线待设计一次系统3回110KV出线

发电机容量为2×125MW，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－10～42℃；即最高温度为42℃，最低温度为-10℃，年平均温度18℃ （2）最热月平均最高温度为30℃；（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。

发电厂电气部分课程设计指导书之七

中间变电所一次部分设计

一、原始资料 1、电力系统情况：

① 系统供电至110kV母线，变电所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 ② 110kV最终两进四出，每回50MVA，本期两进两出；

③ 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；

④ 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%；

⑤ 负荷增长率为4%。 2、所址情况：

历年最高气温+39℃，历年平均最高气温+36℃；海拔高度1100m；无污染。

二、设计任务

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。

发电厂电气部分课程设计指导书之八

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

220KV系统SSPSL－150000110KV系统G待设计高压厂用系统

发电机容量为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：设备名称电动给水泵循环水泵引风机送风机排粉机磨煤机灰浆泵电除尘变压器低厂变压器额定容量（kW）平均功率因数为0.8 3200 1250 700 780 440 475 560 800kVA 1000kVA 厂用高压变压器台数 2 2 2 2 2 4 2 2 2 工作容量（kW） 3200 1250 700 780 440 950 560 800kVA 2000kVA 4、本发电厂所在地区的自然条件：

（1）环境温度为－10～42℃；即最高温度为42℃，最低温度为-10℃，年平均温度18℃ （2）最热月平均最高温度为30℃；（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。

发电厂电气部分课程设计指导书之九

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：

2、系统及负荷情况：（1）、35kV负荷数据表如下：负荷名称变电所A 变电所B 变电所C 变电所D 排灌站 P(kW) 5000 5000 10000 5000 8000 供电方式架空进线架空进线架空进线架空进线架空进线线路长度 20 15 30 30 20 回路数 2 2 1 1 2 cosφ 0.9 0.9 0.8 0.85 0.75 35kV侧负荷同时率为0.80，

年最大负荷利用小时数Tmax=5500h。

（2）、10kV负荷数据表如下：

负荷名称配电站甲配电站乙配电站丙配电站丁医院剧院学校 P(kW) 2000 2000 2000 1500 1000 1500 500 供电方式架空进线架空进线架空进线电缆架空进线架空进线电缆线路长度 20 10 15 1.5 5 10 5 回路数 1 2 1 1 2 2 1 cosφ 0.8 0.8 0.8 0.8 0.9 0.9 0.8 10kV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：

⑴、最高温度：40°C； ⑵、最低温度：－10°C；

⑶、最热月平均最高温度：35°C；⑷、30年一遇最大风速为25m/s； ⑸、年平均雷暴日数：48天； ⑹、50年一遇洪水水位：44.5m； ⑺、所址标高：50.0－55.0m，覆冰厚度：5mm； ⑻、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；布置匀称，比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸标注规则无误。

发电厂电气部分课程设计指导书之十

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2×50MW，UN＝10.5kV，2×300MW，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℃，年平均温度25℃，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20MW，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。

发电厂电气部分课程设计指导书之十一

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：QFS—15—2；参数：Pe=15MW Ue=10.5KV Le=1031A cos?=0.8 X″=0.141 2、发电厂与系统连接情况：

本电厂通过一条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℃，最低气温-8℃，最热月平均气温33℃；（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。

发电厂电气部分课程设计指导书之十二

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：

2、系统及负荷情况：（1）、35kV负荷数据表如下：

负荷名称负荷1 负荷2 负荷3 负荷4 负荷5 负荷6 P(kW) 8000 6000 6000 2000 5000 600 供电方式架空进线架空进线架空进线架空进线架空进线架空进线线路长度 16 17 29 22.5 12.5 9.8 回路数 1 2 2 1 1 1 cosφ 0.9 0.9 0.9 0.8 0.8 0.85 35kV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：

负荷名称负荷1 负荷2 负荷3 负荷4 负荷5 负荷6 负荷7 负荷8 P(kW) 2000 3000 2000 2000 2000 2000 2000 1000 供电方式架空进线架空进线架空进线架空进线架空进线架空进线架空进线架空进线线路长度 5 15 21 15 8 12 10 10 回路数 1 1 1 2 2 2 2 1 cosφ 0.85 0.85 0.8 0.8 0.85 0.8 0.8 0.85 10kV侧负荷同时率为0.9

年最大负荷利用小时数Tmax=4000h

3、110kV侧负荷同时系数Kts=0.8，年最大负荷利用小时数Tmax=5500h，年荷年增长率：6％ 4、环境条件：

⑴、最高温度：40°C； ⑵、最热月平均最高温度：35°C ⑶、年平均雷暴日数：48天； ⑷、30年一遇最大风速为25m/s； ⑸、所址标高：50.0－55.0m，覆冰厚度：5mm；二、设计任务

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。

发电厂电气部分课程设计指导书之十三

某发电厂一次部分设计

一、原始资料

1.电站以发电为主，装机3台，单机容量4.0MW，总装机容量为12.0MW，多年平均发电量为5658万kW.h，年利用小时数为5029小时。

2.电站以110kV电压接入xx地区电网，110kV出线两回，一回接入110kV变，另一回接入xx电站。电站另有35kV出线一回，预留一回，一回出线给附近的xx厂供电。