发电厂电气部分课程设计指导书

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
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，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100MV A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。

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500MV A，最小运行方式下的短路容量为200MV A。

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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。

考虑到同时系数K t=0.8最大负荷利用小时数T max＝4200h
考虑到同时系数K t=0.85，最大负荷利用小时数T max＝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。

某降压变电所电气一次设计
一、原始资料
1、设计容量：规划设计容量80MV A
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100000kV A负荷；另2回为出线，正常时每回最大功率为35000kV A，最小为25000kV A，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12000kV A，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1600kV A，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）：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
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。

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
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1000MV A）。

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600MV A）。

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。

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
3回110KV 出线
G G
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1000MV A ）。

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600MV A ）。

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。

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=100MV A）。

X110大=0.0821；X110小=0.136
② 110kV最终两进四出，每回50MV A，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；
④10kV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
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。

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
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1000MV A）。

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600MV A）。

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。

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侧负荷同时率为0.80，
年最大负荷利用小时数T max=5500h。

（2）、
10kV侧负荷同时率为0.9，
年最大负荷利用小时数T max=5500h。

3、110kV侧负荷同时系数K ts=0.8，年最大负荷利用小时数T max=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，U N＝10.5kV，2×300MW，U N＝15.75kV。

（2）、机组年利用小时：取T max＝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，T max＝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，T max＝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100MV A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。

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 cosø=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cosø=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。

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：
35kV侧负荷同时率为0.85
年最大负荷利用小时数T max=5500h
（2）、10kV负荷数据表如下：
年最大负荷利用小时数T max=4000h
3、110kV侧负荷同时系数K ts=0.8，年最大负荷利用小时数T max=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
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1
2.0MW，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。

3.电站的系统资料：
系统至110kV母线的电抗值：正序0.4679（大方式）0.5271（小方式）；零序1.3266（大方式）1.3458（小方式），基准容量100MV A。

电站的土壤电阻率：1000-2500（沙砾）水电阻率：30-300。

二、设计任务
1、发电厂主变压器台数，容量及型号的选择；
2、电气主接线方案的确定
1) 发电机与变压器的组合方式，三种方案的比较，推荐一种方案
2) 高压侧接线，几种方案比较，推荐一种方案
3) 电气主接线厂用电接线
3、考虑厂用电接线方式
4、电气设备选择
1) 短路电流计算
2) 电气设备选择
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。