電力系統(tǒng)常規(guī)設計畢業(yè)設計

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1、 I目 錄1 引言.12 電力系統(tǒng)有功功率平衡和發(fā)電廠裝機容量的確定 .33 確定電力網(wǎng)的最佳接線方案 .53.1 網(wǎng)絡方案的初選 .53.2 確定電力網(wǎng)絡的最佳接線方式 .64 發(fā)電廠及變電所電氣主接線的確定 .164.1 電氣主接線設計原則 .164.2 發(fā)電廠及變電所的電氣主接線確定 .165 選擇發(fā)電廠及變電所的主變和高壓斷路器 .185.1 主變壓器的選擇 .185.2 高壓斷路器的選擇與校驗 .196 各種運行方式下的潮流計算 .456.1 豐水期的潮流計算 .466.2 枯水期的潮流計算 .607 電力系統(tǒng)無功功率平衡及調(diào)壓計算 .757.1 電力系統(tǒng)無功功率平衡的計算 .757

2、.2 調(diào)壓計算 .768 總結(jié) .80參考文獻 .81謝 辭 .82 11 引言電力工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展中最重要的基礎能源產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟的第一基礎產(chǎn)業(yè)，是關系國計民生的基礎產(chǎn)業(yè)，是世界各國經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略中的優(yōu)先發(fā)展重點。作為一種先進的生產(chǎn)力和基礎產(chǎn)業(yè)，電力行業(yè)對促進國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會進步起到重要作用。近些年來，隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速健康發(fā)展，電力工業(yè)也突飛猛進，電力建設項目在全國遍地開花。因此，做好電力系統(tǒng)的設計規(guī)劃工作，事關國家的長治久安和人民群眾的切身利益，也是我們這些即將走上工作崗位的大學生義不容辭的責任。1隨著我國各大區(qū)域電網(wǎng)公司的組建，在區(qū)域電力市場發(fā)展的同時，需要加強區(qū)域電網(wǎng)的統(tǒng)一

3、調(diào)度，運行方式的統(tǒng)一安排和電網(wǎng)的統(tǒng)一管理。包括負荷的統(tǒng)一安排，電廠檢修的統(tǒng)一安排，負荷的統(tǒng)一平衡。同時，在區(qū)域電網(wǎng)之間建立一個機制來加強計劃、協(xié)調(diào)、溝通和控制，也是亟待考慮的一個重要課題。強制性的電力可靠性標準和規(guī)程可以在電力系統(tǒng)控制的基礎層面幫助解決計劃，協(xié)調(diào)和溝通系統(tǒng)之間的崩潰。中國實行“廠網(wǎng)分開”以后，必須建立合理的電網(wǎng)投資回報機制，設計合理的輸電電價體系，以吸引電網(wǎng)的持續(xù)投資。與此同時，為適應電力需求快速增長，電網(wǎng)規(guī)劃需要有一定的提前性，適度超前以較好地適應發(fā)展的需求。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大，電網(wǎng)逐漸加強，電力系統(tǒng)中短路電流水平逐年攀升，部分變電站的 220 kV 與 500 kV

4、母線的短路電流超過 50kA，甚至直逼 63kA。由于短路電流是 2電網(wǎng)導體與設備選擇、計算的基礎數(shù)據(jù)，短路電流的增大過快己成為電力系統(tǒng)規(guī)劃、設計、運行面臨的重大問題。而合理規(guī)劃電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是限制短路電流的根本措施，特高壓交直流電網(wǎng)的建設對電網(wǎng)規(guī)劃提出新的要求。在現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)基礎上，局部適當調(diào)整電網(wǎng)運行方式，是抑制短路電流較為便捷的手段。采用傳統(tǒng)的高阻抗設備、限流電抗器等，可以較好地限制短路電流，同時投資增加不大，目前在國內(nèi)外電網(wǎng)中己經(jīng)廣泛應用，但使用時要考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運行方式等限制條件。提高中壓配電網(wǎng)的電壓等級，在增大輸送容量的同時有效降低了配電網(wǎng)的短路電流。采用高遮斷容量的開關設備只是一種適應

5、性的手段，并不是限制手段。新型短路電流限制器與可控式串聯(lián)電抗器，具有正常運行時不改變系統(tǒng)阻抗，短路時增大系統(tǒng)阻抗的特點，是具有發(fā)展前景的短路電流限制技術(shù)。對于限制不對稱短路電流的零序分量，主要從增大變壓器中性點阻抗方面入手，目前多采用加裝變壓器中性點小電抗與適當增加電網(wǎng)三線圈變壓器數(shù)量來實現(xiàn)?？傊?，短路電流對于電網(wǎng)的規(guī)劃、設計影響重大，與電網(wǎng)建設 2的投資關系密切，作為電力工作者應合理使用各種限制電網(wǎng)短路電流措施，以有效抑制目前短路電流水平增長過快的勢頭。本次設計的課題內(nèi)容為電力系統(tǒng)常規(guī)設計，是電氣工程及其自動化專業(yè)學生學習完該專業(yè)的相關課程后，在畢業(yè)前夕所做的一次綜合性的設計。 該次畢業(yè)設計

6、的目的在于：學生在學習完該專業(yè)的相關課程后，能夠?qū)λ鶎W知識有一個系統(tǒng)而全面地認識，從而達到加強鞏固的目的，為以后的工作奠定一定的基礎。同時了解國家對電力系統(tǒng)的規(guī)劃和發(fā)展的近期和遠期目標；電力系統(tǒng)發(fā)展的規(guī)模及其速度和未來國民經(jīng)濟的發(fā)展對其規(guī)劃和設計的要求；了解動力資源和其它經(jīng)濟資源的合理分配，從而測算出用戶對電力、電量的需求，分析合理地電源構(gòu)成和布局、裝機規(guī)模及單機容量，研究新的輸電方式和更高的電壓等級，以及對電網(wǎng)新運行方式的需求，估算未來電力系統(tǒng)發(fā)展所需求的資金和各類燃料數(shù)量；提出電力工業(yè)發(fā)展所需超前研究的科研課題和建設方針、設計以及新設備試制等任務。通過該次設計，學生能夠獨立地設計出合理地電

7、源和網(wǎng)絡建設方案，統(tǒng)一和協(xié)調(diào)輸、變電工程的配套建設方案項目，確定設計年度內(nèi)系統(tǒng)發(fā)展的具體實施方案，從整體出發(fā)，深入論證各種方案的可行性。該設計解決的問題就是通過進行必要的安全校核計算，從眾多方案中選擇出技術(shù)指標（可靠性、靈活性和經(jīng)濟性）較高的方案，確定電廠、變電所主接線及對網(wǎng)絡的中性點運行方式和不對稱故障分析，力爭做到創(chuàng)新。設計的內(nèi)容主要包括計算書、說明書、與本專業(yè)的相關一篇外文翻譯及附錄。通過此次設計，我們不僅掌握了各種運行方式下電力網(wǎng)的潮流分布和故障分析，培養(yǎng)解決實際工程問題的能力，并為以后在電力系統(tǒng)行業(yè)的工作打下基礎。 32 電力系統(tǒng)有功功率平衡和發(fā)電廠裝機容量的確定電力系統(tǒng)有功功率平衡

8、是指運行中，所有發(fā)電廠發(fā)出的有功功率的總和 ，在 3maxP任何時刻都等于該系統(tǒng)的總負荷。maxiP1）求取系統(tǒng)綜合最大發(fā)電負荷系統(tǒng)綜合最大用電負荷: 式中：為最大負荷同時率，本設計取=0.9；max0maxiPkP0K0K=150+120+90+90+60=510（MW） ； =5100.9=459（MW）maxiPmaxP系統(tǒng)綜合最大供電負荷：通過系統(tǒng)的最大用電負荷和供電負荷的 10%網(wǎng)損率可算出最大供電負荷，其公式為 ，為網(wǎng)損率,取 10%；=459/(1-10%)=510(MW)lsKPP1maxmaxlKmaxsP系統(tǒng)綜合最大發(fā)電負荷 式中：為廠用電率，本設計中取值為 6%)1 (m

9、axmaxpsgKPPpK=510/(1-6%)=542.55（MW）maxgP2）求取系統(tǒng)的有功備用容量PR事 故 備 用 ：取最大負荷的 10%，但不得小于最大一臺機組的容量。10%=542.550.1=54.26(MW）maxgPP事故備用負 荷 備 用 ：取最大負荷的(25)%，大系統(tǒng)取小值，小系統(tǒng)取大值，本系統(tǒng)取大值5%=542.550.05=27.13(MW）maxgPP負荷備用即 系統(tǒng)的有功備用容量54.26+27.13=81.39(MW）RP負荷備用事故備用PP3）確定電廠的裝機容量 系統(tǒng)總裝機容量：542.55+81.39=623.94(MW) RgGNPPPmax水電廠的裝

10、機容量：P=-=459-5100.94800/8760=207.49(MW)峰maxP平均負荷P=P0.5=207.49/0.5=414.98(MW)水GNP峰 式中：P系統(tǒng)有功日負荷曲線的峰頭部分峰 40.5水電廠在枯水期用 50%的容量調(diào)峰水廠廠用電率為 1%；強迫功率 32MW；枯水期水廠可發(fā)電容量為豐水期的 50%。根據(jù)任務書所述，最多選定 6 臺 TS425/94-28 機組，水輪機型號、參數(shù)見下表 2-2 所示：表 2-1 水輪機型號、參數(shù)型號額定功率(MW)額定電壓( kV)額定功率因數(shù)xdxdxdxqx26TS425/94-281010.50.801.0700.3050.219

11、0.7490.228火電廠的裝機容量：=623.94-60/0.5=593.94（MW）水火PPPGNGN查電氣工程電氣設備手冊 ，擬建火電廠的容量為 50MW 機組共 10 臺，25MW 機組共 4 臺；汽輪機型號、參數(shù)見下表 2-1 所示：表 2-2 汽輪機型號、參數(shù)型號額定功率(MW)額定電壓( kV)額定功率因數(shù)xdxdxdx2x04TQG-25-2256.30.82.1660.2050.1260.1540.08310QFS-50-25010.50.801.730.2160.1410.1720.0651 53 確定電力網(wǎng)的最佳接線方案3.1 網(wǎng)絡方案的初選根據(jù)地理位置，考慮可能的網(wǎng)絡連

12、接方式，對顯然不合理的方案予以淘汰，其首要依據(jù) 4為電力系統(tǒng)的供電可靠性，其次可通過滿足備用情況的線路長度、高壓斷路器的數(shù)量及調(diào)度的靈活性等指標來取舍，最后只保留少數(shù)幾個方案進行下一步的經(jīng)濟比較。從可靠性角度分，電網(wǎng)接線基本上可以分為無備用網(wǎng)絡和有備用網(wǎng)絡兩大類。無備用網(wǎng)絡又可分為單回路放射式和單回路鏈式；有備用網(wǎng)絡又可分為雙回路放射式、雙回路鏈式、環(huán)網(wǎng)和雙回路與環(huán)網(wǎng)混合型等。從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)繁簡程度分，并從如何分析、控制穩(wěn)定水平著眼，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)又可分為簡單結(jié)構(gòu)和復雜結(jié)構(gòu)兩種。屬于簡單結(jié)構(gòu)的電力系統(tǒng)是分析機電暫態(tài)過程時可以歸結(jié)為等值兩機系統(tǒng)的電力系統(tǒng)。如果在分析電力系統(tǒng)機電暫態(tài)時不能歸結(jié)為兩機系統(tǒng)，則

13、電力系統(tǒng)應該用 3 臺或更多臺等值發(fā)電機來表示，這就屬于復雜結(jié)構(gòu)的電力系統(tǒng)了。本題目屬于復雜電力系統(tǒng)。電力網(wǎng)絡初選的情況見表 3-1 所示：表 3-1 電力網(wǎng)絡方案的初選1供電不可靠，電力網(wǎng)過于復雜且不安全，不宜采用2供電不可靠，所用導線過長過多，經(jīng)濟性差，不宜采用3供電可靠，但所用導線過長，經(jīng)濟性差，不宜采用4供電不可靠，所用導線過長過多，經(jīng)濟性差，不宜采用 65供電可靠性高，接線簡單，運行方便，可采用6供電可靠性高，投資小，可采用7供電可靠，投資少，但調(diào)度復雜，不宜采用8供電可靠，投資少，但故障時會造成某些線路過負荷，不宜采用綜上比較：初步選出了方案 5 與方案 6 兩個比較合理的結(jié)線方案

14、3.2 確定電力網(wǎng)絡的最佳接線方式針對網(wǎng)絡方案初選后所取的兩個方案，從總投資和總年運行費兩個方面進行經(jīng)濟技術(shù)比較。若總投資和總年運行費同時為小時，則取之；若總投資和總年運行費一大一小時，則采用償還年限法進行經(jīng)濟比較，最后確定其中之一為最佳接線方案。一般，標準抵償年限T 為 68 年（負荷密度大的地區(qū)取最小值；負荷密度小的地區(qū) 5取最大值） 。當 T 大于標準抵償年限時，應選擇投資小而年費用較多的方案；反之，則選擇投資多而年費用少的方案。3.2.1 方案 5 的總投資和總年運行費1）計算方案 5 的總投資計算方案 5 的線路總投資a.首先確定各段線路的電壓等級我國各級電壓傳輸能力統(tǒng)計表 3-2表

15、 3-2 各級電壓架空線路與輸送容量、輸送距離的關系輸電電壓（kV）輸送容量（MW）傳輸距離（kM） 70.380.1 及以下0.6 及以下30.11.01360.11.2415100.22.0620352102050110105050100220100500100300330200100020060050060015004001000根據(jù)上表可選各線路電壓等級分別見表 3-3表 3-3 各線路電壓等級項目 線路H1S1H2S3S4H5最大負荷（MW）413.94263.94120909060距離（km）181.11100.5082.46100106.3042.43電壓等級（kV）220220

16、220220220220H：火電廠 S：水電廠b.計算導線截面積及型號火電廠到變電所 1、2、5 與水電廠到變電所 1、3、4 均采用雙回線路，當其中一回發(fā)生故障時，另一回應能承擔變電所最大負荷的 70%供電。按經(jīng)濟電流密度法確定各個導線型號通過線路的傳輸功率和傳輸距離，確定電壓等級，按經(jīng)濟電流密度法 S=P/（cosUJ） ，3J 取值：1.15，求出導線截面積,確定方案導線型號，各回線路所選導線型號結(jié)果見表 3-2=選取導線型號為 LGJ-40021HS23mm79.5245.11.90220310%5094.413=選取導線型號為 LGJ-4001SS23mm62.3345.11.902

17、20310%5094.263=選取導線型號為 LGJ-2402HS23mm13.1525.119 . 0220310%50120=選取導線型號為 LGJ-2403SS23mm10.1145.119 . 0220310%5090 8=選取導線型號為 LGJ-2404SS23mm10.11415. 1.90220310%5090=選取導線型號為 LGJ-2405HS23mm07.765.119 . 022031050%06表 3-4 方案 5 所選架空導線 參數(shù)線路線路型號R()/ kmX()/ km電壓等級（kV）單價km萬距離（km）投資（萬）1HLLGJ-40020.080.41722030

18、2181.1121733.21SLLGJ-4000.080.417220302100.5060302HLLGJ-2400.1310.43222030282.464947.63SLLGJ-2400.1310.43222030210060004SLLGJ-2400.1310.432220302106.3063785HLLGJ-2400.1310.43222030242.432545.8合計：導線投資為 47634.6 萬元c.對所選導線的截面積進行校驗 按機械強度校驗導線截面積 為了保證架空線路必要的安全機械強度，對于跨越鐵路，通航河流、運河、公路、通信線路和居民區(qū)的線路，其導線截面不得小于 35

19、 mm ，所選導線都符合要求。2按電暈校驗導線截面積電力設計手冊規(guī)定：電壓等級為 220kV 的輸電線路，導線最小直徑不小于 21.4mm不必驗算電暈，所選導線都符合要求。按發(fā)熱校驗導線截面積表 3-5 各種型號導線長期運行時能通過的最大電流值型號LGJ-150LGJ-185LGJ-240LGJ-300LGJQ-400載流量445A515A610A700A845A根據(jù)公式=可得HICOSUPNMAX310%703 9=1HI AA284508.13179 . 0220310.7094.4133=1SI AA84581.8399 . 0220310.7094.2633=2HI AA61082.3

20、819 . 0220310.701203= 3SI AA61036.2869 . 0220310.70903= 4SI AA61036.2869 . 0220310.70903= 5HI AA61091.1909 . 0220310.70603故所選導線都符合要求。計算變壓器總投資a.選取變壓器的臺數(shù)由于本系統(tǒng)有 5 個變電所，所以每個變電所均裝設 2 臺變壓器，即共選取 10 臺變壓器，當一臺變壓器發(fā)生故事另一臺應能承擔總?cè)萘康?70%。b.選取變壓器型號 利用公式： 計算出變壓器所需容量COSPSMAX%70=116667(kVA)1#S.9010%701503 =93333(kVA)2#

21、S.9010%701203=70000(kVA)3#S.9010%70903=70000(kVA)4#S.9010%70903=46667(kVA)5#S.9010%70603表 3-6 各個變電器的型號、價格及各個實驗參數(shù)變壓器型號額定容量高壓低壓0PkWSPkW%0I%SU價格（萬）#1SF-120000/22012000022081.25%38.51306000.511.23752#2SF-120000/22012000022081.25%38.51306000.511.23752 10#3SF-90000/2209000022081.25%38.5642760.710.52792#4S

22、F-90000/2209000022081.25%38.5642760.710.52792#5SF-50000/2205000022081.25%38.5451750.710.5140.992合計：變壓器總投資為 2897.98 萬元計算方案 5 的一次性投資 一次性投資=線路總投資+變壓器總投資=47634.6+2897.98=50532.58（萬元）2）計算方案 5 的年總運行費 年運行費用包括折舊費、小修費、維護管理費、電能損耗費。其中折舊費、小修費、維護管理費之和約占線路總投資的 7%與變壓器總投資的 13%，電網(wǎng)全年的電能損耗可通過最大負荷損耗時間法計算電網(wǎng)全年的電量損耗，電能損耗計

23、算公式為，3222max10cosURPW其中損耗小時數(shù)可由線路傳輸?shù)淖畲竽昀眯r數(shù)和線路傳輸功率因數(shù)查得； maxTcos 計算系統(tǒng)設備的運行維護管理費、小修費、折舊費￥1￥1=47634.67%+2897.9813%=3711.16（萬元） 計算電網(wǎng)全年的電能損耗費用￥2a.利用電能損耗計算公式計算線路中的全年能量損耗：3222max10cosURPW50.66(kWh)1LHW3222310220.904320011.18108. 041094.41361022.86(kWh)1LSW3222310220.902320050.10008. 021094.2636106.35(kWh)2

24、LHW3222310220.902320046.82131. 02101206104.33(kWh)3LSW3222310220.9023200100131. 0210906104.60(kWh)4LSW3222310220.902320030.106131. 021090610 110.82(kWh)5LHW3222310220.902320043.42131. 021060610故，線路中線路全年能量損耗為 89.62（kWh）LW610b.計算變壓器的全年能量損耗TW621103.4332001202.90150600287601302320087602TOTPPW(kWh)(kWh)6

25、221046. 332001202.90120600287601302320087602TOTPPW(kWh)623105.023200902.909027628760642320087602TOTPPW(kWh)6241084 . 13200902.909027628760642320087602TOTPPW(kWh)6251084 . 13200502.906017528760452320087602TOTPPW故，變壓器全年能量損耗為 11.90(kWh)TW610系統(tǒng)的總電能量損耗=+=(89.62+11.90)=101.52(kWh)WLWTW610610電網(wǎng)全年的電能損耗費用（0.

26、5 元/度）￥2=0.5=50760000(元)W電網(wǎng)總年運行費用=5076+3711.16=8787.16（萬元）綜合： 方案 5 一次性投資為 50532.58 萬元 方案 5 總年運行費為 8787.16 萬元3.2.2 方案 6 的總投資和總年運行費1）計算方案 6 的總投資計算方案 6 的線路總投資a.首先確定各段線路的電壓等級88.77(MW)2HP43.4246.8245.11043.426043.4245.11012091.23(MW)5HP43.4246.8245.11046.8212046.8245.11060 1260(MW) 90(MW) 90(MW) 413.94(M

27、W) 263.94(MW)25P3SP4SP1HP1SP表 3-7 各段線路電壓等級項目 線路H1S1H2S3S4H525最大負荷（MW）413.94263.9488.77909091.2360距離（KW）181.11100.5082.46100106.342.43110.45電壓等級（KV）220220220220220220220H：火電廠 S：水電廠b.計算導線截面積及型號火電廠到變電所 2、5 采用環(huán)網(wǎng)，火電廠到變電所 1、水電廠到變電所 1、3、4 采用雙回導線，按經(jīng)濟電流密度法確定各個導線型號通過線路的傳輸功率和傳輸距離，確定電壓等級，按經(jīng)濟電流密度法 S=P/(cosUJ)，3J

28、 取值：1.15，求出導線截面積,確定方案導線型號，各回線路所選導線型號結(jié)果見表 3-2=1HS23mm79.5245.11.90220310%5094.413=1SS23mm62.3345.11.90220310%5094.263=2HS23mm08.2255.119 . 022031077.88=25S23mm13.1525.119 . 022031060=3SS23mm10.11415. 1.90220310%5090=4SS23mm10.11415. 1.90220310%5090=5HS23mm32.2315.119 . 022031023. 19表 3-8 方案 6 所選架空導線

29、參數(shù)線路線路型號R()/ kmX()/ km電壓等級（kV）單價km萬距離（km）投資（萬）1HLLGJ-40020.080.417220302181.1121733.21SLLGJ-4000.080.417220302100.506030 132HLLGJ-3000.1070.42203582.462886.125LLGJ-2400.1310.4322030110.453313.53SLLGJ-2400.1310.4322030210060004SLLGJ-2400.1310.43220302106.363785HLLGJ-3000.1070.42203542.431485.05合計：導線投

30、資為 47825.85（萬元）c.對所選導線的截面積進行校驗 按機械強度校驗導線截面積 為了保證架空線路必要的安全機械強度，對于跨越鐵路，通航河流、運河、公路、通信線路和居民區(qū)的線路，其導線截面不得小于 35 mm ，所選導線都符合要求。2按電暈校驗導線截面積電力設計手冊規(guī)定：電壓等級為 220kV 的輸電線路，導線最小直徑不小于 21.4mm不必驗算電暈，所選導線都符合要求。按發(fā)熱校驗導線截面積表 3-9 各種型號導線長期運行時能通過的最大電流值型號LGJ-150LGJ-185LGJ-240LGJ-300LGJQ-400載流量445A515A610A700A845A根據(jù)公式=可得HICOSU

31、PNMAX310%703=1HI AA284508.1317.902203107 . 094.4133=1SI AA84581.839.902203107 . 094.2633=2HI AA70050.403.9022031077.883= 25I AA61073.272.90220310603= 3SI AA61036.286.90220310.70903 14= 4SI AA61036.286.90220310.70903= 5HI AA70068.414.9022031023.913故所選導線都符合要求。計算變壓器總投資方案 6 的變壓器總投資計算方法與結(jié)果同方案 5 一致，即：變壓器總

32、投資為 2897.98 萬元。計算方案 6 的一次性投資 一次性投資=線路總投資+變壓器總投資=47825.85+2897.98=50723.83（萬元）2）計算方案 6 的年總運行費 年運行費用包括折舊費、小修費、維護管理費、電能損耗費。其中折舊費、小修費、維護管理費之和約占線路總投資的 7%與變壓器總投資的 13%，電網(wǎng)全年的電能損耗可通過最大負荷損耗時間法計算電網(wǎng)全年的電量損耗，電能損耗計算公式為，3222max10cosURPW其中損耗小時數(shù)可由線路傳輸?shù)淖畲竽昀眯r數(shù)和線路傳輸功率因數(shù)查得； maxTcos 計算系統(tǒng)設備的運行維護管理費、小修費、折舊費￥1￥1=47825.857%

33、+2897.9813%=3724.55（萬元） 計算電網(wǎng)全年的電能損耗費用￥2a.利用電能損耗計算公式計算線路中的全年能量損耗：3222max10cosURPW50.66(kWh)1LHW3222310220.904320011.18108. 041094.41361022.86(kWh)1LSW3222310220.902320050.10008. 021094.26361010.37(kWh)2LHW3222310220.90320046.82107. 0101206104.25(kWh)25LW3222310220.90320045.110131. 010606104.33(kWh)3L

34、SW3222310220.9023200100131. 021090610 154.60(kWh)4LSW3222310220.902320030.106131. 02109061010.37(kWh)5LHW3222310220.90320043.42107. 01023.91610故，線路中線路全年能量損耗為 107.44kWh LW610b.計算變壓器的全年能量損耗：TW變壓器全年能量損耗的計算方法與結(jié)果同方案 5 一致，故變壓器全年能量損耗為 11.90TW kWh610系統(tǒng)的總電能量損耗=+=(107.44+11.90)=119.34(kWh)WLWTW610610電網(wǎng)全年的電能損耗

35、費用（0.5 元/度）￥2=0.5=59670000（元）W電網(wǎng)總年運行費用=5967+3724.55=9691.55（萬元）綜合： 方案 6 一次性投資為 50723.83 萬元 方案 6 總年運行費為 9691.55 萬元3.2.3 通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定最佳方案在本設計中，方案 5 的工程投資小于方案 6 的工程投資： =50723.83-50532.58=191.25(萬元)56ZZ 而方案 5 的年運行費用也小于方案 6 的年運行費用： =9691.55-8787.16=904.39（萬元）56TT 本設計中方案 5 的總投資和年運行費都小于方案 6。方案 5 不僅技術(shù)可行，經(jīng)濟上也比

36、較合理，因此不需要抵償年限來判斷。最終選取方案 5 最為本區(qū)域網(wǎng)絡的最佳接線方案。 164 發(fā)電廠及變電所電氣主接線的確定4.1 電氣主接線設計原則電氣主接線是由電氣設備通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成 6為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。對主接線的基本要求，概括地說應包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三方面。本設計主要進行技術(shù)比較，經(jīng)濟性只作定性論證。技術(shù)比較是根據(jù)發(fā)電廠及變電所的容量、規(guī)模、運行方式、電壓等級、負荷性質(zhì)、回路數(shù)及其在系統(tǒng)中的作用等進行全面的分析論證。一般從以下幾個方面進行分析：供電的可靠性；運行的靈活性；檢修與維護的方便性；接線與繼電保護

37、的簡化；4.2 發(fā)電廠及變電所的電氣主接線確定4.2.1 火電廠電氣主接線的確定QFS-50-2 汽輪機，發(fā)電機出口電壓為 10.5KV，且沒有發(fā)電機機壓負荷，可直接采用發(fā)電機變壓器單元接線方式升到 220kV，其適用范圍為只有一臺變壓器和一回線路時；當發(fā)電廠內(nèi)不設高壓配電裝置、直接將電能送至系統(tǒng)樞紐變電所時。由于本系統(tǒng)為區(qū)域小系統(tǒng)，火廠主接線方式得從供電的可靠性考慮，且為了能靈活地適應系統(tǒng)各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要，所以 220kV 采用雙母線接線；TQG-25-2 汽輪機，發(fā)電機出口電壓為 6.3KV，由于本系統(tǒng)的最大機組容量為 50MW，考慮到供電的可靠性，擴建的靈活性，向雙母線左

38、右任何方向擴建，均不會影響兩組母線的電源和負荷自由組合分配，在施工中也不會造成原有回路停電，雖出線回路少，但 220kV 最終采用雙母線接線。4.2.2 水電廠電氣主接線的確定6 臺 TS425/94-28 的水輪機，分別采用發(fā)電機雙繞組變壓器單元接線方式升到220kV，這種單元接線簡單，開關設備少，避免了由于額定電流或短路電流過大時，使得選擇出口斷路器時，受到制造條件等原因造成的困難；220kV 采用雙母線接線。4.2.3 變電所電氣主接線的確定考慮到#1#5 個變電所的高壓側(cè)母線較為重要，分析供電的可靠性，擴建的靈活性，可 17考慮用雙母線，本系統(tǒng)的各回路負荷可以任意分配到某一組母線，且其

39、中一條母線故障后，可迅速恢復供電，符合本區(qū)域系統(tǒng)要求，又由于變電所的高壓側(cè)均采用了可靠性高的六氟化硫（）斷路器，其檢修周期長，故不設旁路設施，最終變電所高壓側(cè)母線選取雙母線接6SF線。綜上所述，本設計系統(tǒng)的高壓側(cè)母線均采用雙母線接線，高壓側(cè)均采用了可靠性高的 7六氟化硫（）斷路器，其檢修周期長，均不設旁路設施。6SF 圖 4-1 電氣主接線圖 185 選擇發(fā)電廠及變電所的主變和高壓斷路器5.1 主變壓器的選擇發(fā)電機與主變壓器為單元連接時，主變壓器的額定容量可按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有 10%裕度來確定； cos%1011 . 1PS火cos%211 . 1PS水5.1.1

40、火電廠主變壓器容量和型號的選擇QFS-50-2 發(fā)電機采用的變壓器 T1，容量為：61.88(MVA)1TS8.0%101501.1T1 選用 SSP3-75000/220TH 型號的雙繞組變壓器，具體參數(shù)詳見表 5-1TQG-25-2 發(fā)電機采用雙繞組變壓器 T2: 30.94(MVA)2TS8.0%101251.1選用 SFP7-40000/220 型號的雙繞組變壓器，具體參數(shù)詳見設計說明書表 5-1然后結(jié)合低壓側(cè)和高壓側(cè)的電壓，可以查閱設計手冊選擇發(fā)電廠的主變的型號，選型如下： 8表 5-1 火電廠主變壓器型號、參數(shù)名稱型 號額定電壓(kV)阻抗電壓()%SU負載損耗(kW)SP空載損耗

41、(kW)空載電流(%)T1SSP3-75000/220TH24222.5%10.513.8534279.61.3T2SFP7-40000/22024222.5%6.312175521.15.1.2 水電廠主變壓器容量和型號的選擇TS425/94-28 發(fā)電機采用變壓器 T3: 13.48 (MVA)3TS8.0%21101.1選用 SFP7-40000/220 型號的雙繞組變壓器，具體參數(shù)詳見設計說明書表 5-2表 5-2 水電廠主變壓器型號、參數(shù) 19名稱型 號額定電壓(kV)阻抗電壓()%SU負載損耗(kW)SP空載損耗(kW)空載電流(%)T3SFP7-40000/22024222.5%

42、10.512175521.15.1.3 變電所主變壓器容量和型號的選擇表 5-3 各個變電器的型號及各個實驗參數(shù)變壓器型號額定容量高壓低壓（kW0P）（kWSP）%0I%SU#1SF-120000/22012000022081.25%38.51306000.511.2#2SF-120000/22012000022081.25%38.51306000.511.2#3SF-90000/2209000022081.25%38.5642760.710.5#4SF-90000/2209000022081.25%38.5642760.710.5#5SF-50000/2205000022081.25%38.

43、5451750.710.55.2 高壓斷路器的選擇與校驗5.2.1 高壓斷路器的選擇計算各斷路器回路的最大持續(xù)工作電流。然后按斷路器所處的電網(wǎng)的額定電壓和額定電流來選擇斷路器：，NUNSUNmaxII式中：，斷路器的額定電壓和額定電流；NUNI 斷路器安裝處的網(wǎng)絡額定電壓；NSU 斷路器回路的最大持續(xù)工作電流。maxI以斷路器回路的最大持續(xù)工作電流、額定電壓來選取，其中最大持續(xù)工作電流maxINU可以取負荷最重的一個回路的電流maxI1）火電廠 220kV 側(cè)高壓斷路器：QFS-50-2 型發(fā)電機出口斷路器的最大持續(xù)工作電流為： 20=172.22(A)NNgUPIcos305.1max.12

44、208.03105005.13經(jīng)過比較，確定172.22A =220kV 初步選取為 LW2-220 型號斷路器、GW4-220 型maxINU號隔離開關，詳細參數(shù)見表 5-4、5-5。TQG-25-2 型發(fā)電機出口斷路器的最大持續(xù)工作電流為：=86.11(A)NNgUPIcos305.1max.22208.03102505.13經(jīng)過比較，確定86.11A =220kV 初步選取為 LW2-220 型號斷路器、GW4-220 型號maxINU隔離開關，詳細參數(shù)見表 5-4、5-5。2）水電廠 220kV 高壓側(cè)斷路器：TS425/94-28 型發(fā)電機出口斷路器的最大持續(xù)工作電流為：=34.44

45、(A)NNgUPIcos305.1max.2208 . 03101005. 13經(jīng)過比較，確定34.44A =220kV 初步選取為 LW2-220 型號斷路器、GW4-220 型號maxINU隔離開關，詳細參數(shù)見表 5-4、5-5。3）變電所高壓側(cè)斷路器的選擇#1 變電所：=321.48(A)70%Ucos305. 1Nmax1#NgPI70%2200.931500001.05#2 變電所：=257.18(A)70%Ucos305. 1Nmax2#NgPI70%0220.931200001.05#3 變電所：=192.89(A)70%Ucos305. 1Nmax3#NgPI70%0220.9

46、3900001.05#4 變電所：=192.89(A)70%Ucos305. 1Nmax4#NgPI70%0220.93900001.05#5 變電所： 21=128.59(A)70%Ucos305. 1Nmax5#NgPI70%0220.93600001.05根據(jù)各高壓母線側(cè)的、及斷路器安裝的要求，查電氣設備手冊，變電所 220kV 高NUmaxgI壓側(cè)斷路器初步全都選取為 LW2-220 型號斷路器，其具體參數(shù)見表 5-4、5-5 。表 5-4 斷路器的額定參數(shù)斷路器型號斷路器（LW2-220）額定電壓NU220kV額定電流NI2500A表 5-5 隔離開關的額定參數(shù)隔離開關型號隔離開關（

47、GW4-220）額定電壓NU220kV額定電流NI2500A5.2.2 高壓斷路器的校驗.短路電流的計算 9最終選定的網(wǎng)絡方案后，分別對火電廠高壓（220kV） ，水電廠高壓（220kV） ，以及各個變電所的高壓側(cè)母線進行三相短路電流計算。短路計算時，忽略線路、變壓器電阻以及負荷的影響，其步驟為: 根據(jù)電氣主接線畫出等值電路圖（見圖 5-1） ； 選統(tǒng)一功率基準值 S SB B，令電壓基準值 U UB B =U=Uavav，求各元件的電抗標么值； 確定短路計算點； 采用星網(wǎng)變換法，求出各電源點到對各短路計算點的轉(zhuǎn)移電抗和計算電抗； 由計算曲線查出各電源供給短路電流的標么值；計算出各短路計算點的

48、三相短路起始次暫態(tài)電流 II、短路沖擊電流；2 秒及 4 秒時的短路電流周期分量有效值；shI 填制短路電流計算結(jié)果表（見表 5-6） 。 22圖 5-1 短路計算等值電路圖(一)各元件電抗標幺值的計算發(fā)電機： 變壓器： 線路： GNBdGSSXX * TNBSTSSUX100%*2*BBLLUSXX取基準容量： 基準電壓：AMVSB100avBUU火電廠發(fā)電機 G1-G9 的電抗標幺值：346. 08 . 050100216. 0*1098765432*1XXXXXXXXXX火電廠發(fā)電機 G10-G14、的電抗標幺值：656. 08 . 025100205. 01413*12*11XXXX水

49、電廠發(fā)電機 G15-G20 的電抗標幺值：440. 28 . 010100305. 0*20*19*18*17*16*15XXXXXX火電廠所用雙繞組變壓器 T1 的電抗標幺值：0.185*30*29*28*27*26*25*24*23*22*21XXXXXXXXXX7510010085.13火電廠所用雙繞組變壓器 T2 各繞組的電抗標幺值為：300. 04010010012*34*33*32*31XXXX水電廠所用雙繞組變壓器 T3 的電抗標幺值： 23=0.300*40*39*38*37*36*35XXXXXX4010010012各回線路的電抗標幺值：火電廠#2： 034. 0230100

50、324 . 046.82212*41X火電廠#5： 069. 023010023.4043.42212*42X火電廠#1： 036. 0230100417. 011.181412*43X水電廠#1： 040. 023010017.4050.100212*44X水電廠#3： 041. 023010023.40100212*45X水電廠#4： 043. 023010023.4030.106212*46X(二)點（火電廠 220kV 母線）短路電流計算1K 由等值電路圖 1 化簡可得等值電路 2，見圖 5-2 所示圖 5-2 等值電路 20.053 *30*10*22*2*21*1*47/./XXX

51、XXXX0.239 *34*14*32*12*31*11*48/./XXXXXXX0.036+0.040=0.076*44*43*49XXX0.457 *40*20*36*16*35*15*50/./XXXXXXX由等值電路 2 化簡成等值電路 3，可得電源點到短路點的短路電抗。1K 24圖 5-3 等值電路 30.076+0.457=0.533*50*49*51XXX0.043.2390.0530392 . 0530 . 0/*48*47*52XXXa.火電廠供給的短路電流計算電抗：323. 01008 . 0600043. 0X（火）js查汽輪機計算曲線，次暫態(tài)(0s)短路電流標幺值為：；

52、2s 短路電流標幺值為：368. 3I *；4s 短路電流標幺值為：；360. 2*2I316. 2*4I因此：次暫態(tài)短路電流的有名值為 =3.368=6.34(kA)avNUSII3 * 23038 . 06002s 短路電流的有名值 =2.360=4.44(kA)avNUSII3*2223038 . 06004s 短路電流的有名值 =2.316=4.36(kA)avNUSII3*4423038 . 0600短路沖擊電流：16.14(kA) 28 . 1IIsh34. 628 . 1b.水電廠供給的短路電流計算電抗：400. 01008 . 060533. 0X（水）js 25查水輪機計算曲

53、線，次暫態(tài)(0s)短路電流標幺值為：；2s 短路電流標幺值為：767. 2*I；4s 短路電流標幺值為：；600. 2*2I728. 2*4I因此：次暫態(tài)短路電流的有名值為 =2.767=0.52(kA)avNUSII3 * 23038 . 0602s 短路電流的有名值 =2.6=0.49(kA)avNUSII3*2223038 . 0604s 短路電流的有名值 =2.728=0.51(kA)avNUSII3*4423038 . 060短路沖擊電流：1.32 (kA) 28 . 1IIsh25 . 028 . 1c.各電源供給的短路電流匯總表各電源供給的短路電流匯總表見表 5-6表 5-6 火

54、電廠 220kV 母線（K1 點）短路電流計算結(jié)果匯總表(單位：kA)電 源0s 短路電流 I2s 短路電流2I4s 短路電流4I沖擊電流火電廠（575MW） 火S6.344.444.3616.14水電廠（60MW） 水S0.520.490.511.32總和6.864.934.8717.46短路電流熱效應=104.61412102422 2IIIQK41287. 493. 41086. 6222 skA2(三)點（水電廠 220kV 母線）短路電流計算2K 由等值電路圖 1 化簡可得等值電路 4。 26圖 5-4 等值電路 40.053 *30*10*22*2*21*1*53/./XXXXXX

55、X0.239 *34*14*32*12*31*11*54/./XXXXXXX0.036+0.040=0.076*44*43*55XXX0.457 *40*20*36*16*35*15*56/./XXXXXXX等值電路圖 4 進一步化簡，最終化簡成等值電路圖 5。圖 5-5 等值電路 50.119*55*54*53*57/XXXXa.火電廠供給的短路電流計算電抗：893. 01008 . 0600119. 0X（火）js查汽輪機計算曲線，次暫態(tài) 0s 短路電流標幺值為：；2s 短路電流標幺值為：153. 1I *；4s 短路電流標幺值為：；279. 1*2I279. 1*4I 27因此：次暫態(tài)短

56、路電流的有名值為 =1.153=2.17(kA)avNUSII3 * 23038 . 06002s 短路電流的有名值 =1.279=2.41(kA)avNUSII3*2223038 . 06004s 短路電流的有名值 =1.279=2.41(kA)avNUSII3*4423038 . 0600短路沖擊電流：5.52(kA) 28 . 1IIsh71 . 228 . 1b.水電廠供給的短路電流計算電抗：343. 01008 . 060457. 0X（水）js查水輪機計算曲線，次暫態(tài)（0s）短路電流標幺值為：；2s 短路電流標幺值為：159. 3I *；4s 短路電流標幺值為：；252. 2*2I

57、283. 2*4I因此：次暫態(tài)短路電流的有名值為 =3.159=0.59(kA)avNUSII3 * 23038 . 0602s 短路電流的有名值 =2.252=0.42(kA)avNUSII3*2223038 . 0604s 短路電流的有名值 =2.283=0.43(kA)avNUSII3*4423038 . 060短路沖擊電流：1.50(kA) 28 . 1IIsh95 . 028 . 1c.各電源供給的短路電流匯總表各電源供給的短路電流匯總表見表 5-7表 5-7 水電廠 220kV 母線（K2 點）短路電流計算結(jié)果匯總表(單位:kA)電 源0s 短路電流 I2s 短路電流2I4s 短路

58、電流4I沖擊電流火電廠（575MW） 火S2.172.412.415.52 28水電廠（60MW） 水S0.590.420.431.50總和2.762.832.847.02短路電流熱效應=31.92412102422 2IIIQK384. 283. 21076. 2222 skA2(四)點（#2 變電所高壓側(cè)母線）短路電流計算3K由等值電路圖 1 可化簡得等值電路圖 6，然后進一步化簡等值電路圖，得等值電路圖 7。 圖 5-6 等值電路圖 6 圖 5-7 等值電路圖 70.053 *30*10*22*2*21*1*58/./XXXXXXX0.239 *34*14*32*12*31*11*59/

59、./XXXXXXX0.036+0.040=0.076*44*43*60XXX0.457 *40*20*36*16*35*15*61/./XXXXXXX0.043*59*58*62/ XXX0.076+0.457=0.533*61*60*63XXX等值電路圖 7 進一步化簡，最終化簡成等值電路圖 8。 29圖 5-8 等值電路圖 8080. 0335 . 01340 . 01034. 01340 . 0034. 0111*63*62*41*62*41*64XXXXXX988. 0.53301430 . 01340 . 01335 . 0034. 0111*63*62*41*63*41*65XXX

60、XXXa.火電廠供給的短路電流 計算電抗：600. 01008 . 0575820 . 0X（火）js查汽輪機計算曲線，次暫態(tài)（0s）短路電流標幺值為：；2s 短路電流標幺值為：802. 1I *；4s 短路電流標幺值為：；054. 2*2I263. 2*4I因此：次暫態(tài)短路電流的有名值為 =1.802=3.39(kA)avNUSII3 * 23038 . 06002s 短路電流的有名值 =2.054=3.87(kA)avNUSII3*2223038 . 06004s 短路電流的有名值 =2.263=4.26(kA)avNUSII3*4423038 . 0600短路沖擊電流：8.63(kA)

61、28 . 1IIsh.39328 . 1b.水電廠供給的短路電流 30計算電抗：741. 01008 . 060988. 0X（水）js查水輪機計算曲線，次暫態(tài)（0s）短路電流標幺值為：；2s 短路電流標幺值為：428. 1I *；4s 短路電流標幺值為：；741. 1*2I794. 1*4I因此：次暫態(tài)短路電流的有名值為 =1.428=0.27(kA)avNUSII3 * 23038 . 0602s 短路電流的有名值 =1.741=0.33(kA)avNUSII3*2223038 . 0604s 短路電流的有名值 =1.794=0.34(kA)avNUSII3*4423038 . 060短路

62、沖擊電流：0.69(kA) 28 . 1IIsh.27028 . 1c.各電源供給的短路電流匯總表各電源供給的短路電流匯總表見表 5-8表 5-8 #2 變電所高壓側(cè)母線（K3 點）短路電流計算結(jié)果匯總表(單位：kA)電 源0s 短路電流 I2s 短路電流2I4s 短路電流4I沖擊電流火電廠（575MW） 火S3.393.894.268.63水電廠（60MW） 水S0.270.330.340.69總和3.664.224.609.32短路電流熱效應=70.88412102422 2IIIQK360. 422. 41066. 3222 skA2(五)點（#5 變電所高壓側(cè)母線）短路電流計算4K由等

63、值電路圖 1 可化簡得等值電路圖 9，然后進一步化簡等值電路圖，得等值電路圖 10。 31 圖 5-9 等值電路圖 9 圖 5-10 等值電路圖 100.053 *30*10*22*2*21*1*58/./XXXXXXX0.239 *34*14*32*12*31*11*59/./XXXXXXX0.036+0.040=0.076*44*43*60XXX0.457 *40*20*36*16*35*15*61/./XXXXXXX0.043*59*58*62/ XXX0.076+0.457=0.533*61*60*63XXX等值電路圖 10 進一步化簡，最終化簡成等值電路圖 11。圖 5-11 等值電

64、路圖 11118. 0335 . 01340 . 01069. 01340 . 0069. 0111*63*62*42*62*42*66XXXXXX 32457. 1.53301430 . 01960 . 01335 . 0069. 0111*63*62*42*63*42*67XXXXXXa.火電廠供給的短路電流 計算電抗：885. 01008 . 0600811 . 0X（火）js查汽輪機計算曲線，次暫態(tài)（0s）短路電流標幺值為：；2s 短路電流標幺值為：153. 1I *；4s 短路電流標幺值為：；792 . 1*2I792 . 1*4I因此：次暫態(tài)短路電流的有名值為 =1.153=2.1

65、7(kA)avNUSII3 * 23038 . 06002s 短路電流的有名值 =1.279=2.41(kA)avNUSII3*2223038 . 06004s 短路電流的有名值 =1.279=2.41(kA)avNUSII3*4423038 . 0600短路沖擊電流：5.52(kA) 28 . 1IIsh17. 228 . 1b.水電廠供給的短路電流計算電抗：093. 11008 . 060457. 1X（水）js查水輪機計算曲線，次暫態(tài)（0s）短路電流標幺值為：；2s 短路電流標幺值為：962. 0I *；4s 短路電流標幺值為：；087. 1*2I087. 1*4I因此：次暫態(tài)短路電流的

66、有名值為 =0.962=0.18(kA)avNUSII3 * 23038 . 0602s 短路電流的有名值 =1.087=0.20(kA)avNUSII3*2223038 . 0604s 短路電流的有名值 =1.087=0.20(kA)avNUSII3*4423038 . 060 33短路沖擊電流：0.46(kA) 28 . 1IIsh.18028 . 1c.各電源供給的短路電流匯總表各電源供給的短路電流匯總表見表 5-9表 5-9 #5 變電所高壓側(cè)母線（K4 點）短路電流計算結(jié)果匯總表(單位：kA)電 源0s 短路電流 I2s 短路電流2I4s 短路電流4I沖擊電流火電廠（575MW） 火S2.172.412.415.52水電廠（60MW） 水S0.180.200.200.46總和2.352.612.615.98短路電流熱效應=26.82412102422 2IIIQK361. 261. 21035. 2222 skA2(五)點（#1 變電所高壓側(cè)母線）短路電流計算5K由等值電路圖 1 可化簡得等值電路圖 12。圖 5-12 等值電路圖 120.053 *30*10*22*2*21