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，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0.0，110kV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：

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。

3、负荷情况：35kV负荷数据见下表

10kV负荷数据见下表

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。

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

一、原始资料

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

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

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）：

（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

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

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

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：

（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：

年最大负荷利用小时数Tmax=5500h。

（2）、10kV负荷数据表如下：

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  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。

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：

年最大负荷利用小时数Tmax=5500h

（2）、10kV负荷数据表如下：

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

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。

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100MVA。

   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。