電力系統(tǒng)分析畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)引言本次設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容為電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)及降損措施的分析，是電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)完該專(zhuān)業(yè)的相關(guān)課程后，在畢業(yè)前夕所做的一次綜合性的設(shè)計(jì)。該次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于：將所過(guò)的主要課程進(jìn)行一次較系統(tǒng)而全面的總結(jié)。將所學(xué)過(guò)的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí),第一次較全面地用于實(shí)踐,用它解決實(shí)際的問(wèn)題,而從提高分析能力,并力爭(zhēng)有所創(chuàng)新。初步掌握電力系統(tǒng)(電力網(wǎng))的設(shè)計(jì)思路,步驟和方法,同時(shí)學(xué)會(huì)正確運(yùn)用設(shè)計(jì)手冊(cè),設(shè)計(jì)規(guī)程,規(guī)范及有關(guān)技術(shù)資料,掌握編寫(xiě)設(shè)計(jì)文件的方法。其意義是對(duì)所學(xué)知識(shí)的進(jìn)行總的應(yīng)用，通過(guò)這次設(shè)計(jì)使自己能更好的掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并鍛煉自己獨(dú)立思考的能力和培養(yǎng)團(tuán)結(jié)

2、協(xié)作的精神。此外,在計(jì)算機(jī)CAD繪圖及外文資料的閱讀與翻譯方面也得到較好的鍛煉.。 本設(shè)計(jì)是電力系統(tǒng)的常規(guī)設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)發(fā)電廠和變電所之間如何進(jìn)行科學(xué)、合理、靈活的調(diào)度，把安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能送到負(fù)荷集中地區(qū)。發(fā)電廠把別種形式的能量轉(zhuǎn)換成電能，電能經(jīng)過(guò)變電所和不同電壓等級(jí)的輸電線路輸送被分配給用戶，再通過(guò)各種用電設(shè)備轉(zhuǎn)換成適合用戶需要的各種能量。這些生產(chǎn)、輸送、分和消費(fèi)電能的各種電氣設(shè)備連接在一起而組成的整體稱(chēng)為電力系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)是一門(mén)涉及科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和方針政策等各方面的綜合性的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是工程建設(shè)中貫徹國(guó)家的基本方針和技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，做出切合實(shí)際、安全使用、技術(shù)先進(jìn)、綜合

3、經(jīng)濟(jì)效益好的設(shè)計(jì)，有效地為國(guó)家建設(shè)服務(wù)。從電力系統(tǒng)的特點(diǎn)出發(fā)，根據(jù)電力工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的地位和作用，決定了對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行要達(dá)到以下的技術(shù)要求：保證安全可靠的供電；保證良好的電能質(zhì)量；保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。1 電力系統(tǒng)有功功率平衡及發(fā)電廠裝機(jī)容量的確定電力系統(tǒng)運(yùn)行中，所有發(fā)電廠發(fā)出的有功功率的總和在任何時(shí)刻都是與全系統(tǒng)的有功需求相平衡的，系統(tǒng)的有功需求包括用戶的有功負(fù)荷、電力系統(tǒng)的有功損耗和發(fā)電廠廠用有功負(fù)荷。將區(qū)域內(nèi)各種最大用電負(fù)荷相加，再乘以一個(gè)小于的同時(shí)率，即得系統(tǒng)的最大用電負(fù)荷。系統(tǒng)最大供電負(fù)荷，就是用電負(fù)荷加上為輸送該負(fù)荷而產(chǎn)生的功率損耗，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，網(wǎng)損率取為10%。為保證安全和

4、優(yōu)質(zhì)供電，電力系統(tǒng)的有功功率平衡必須在額定運(yùn)行參數(shù)下確定，而且還應(yīng)具備一定的備用容量。系統(tǒng)電源的裝機(jī)容量大于發(fā)電負(fù)荷（即發(fā)電容量）的部分，稱(chēng)為系統(tǒng)的備用容量。系統(tǒng)綜合最大用電負(fù)荷P max =K0Pi max = 0.9*(180+120+200+150) = 585MW式中：K0同時(shí)率，K01；Pi max -各用戶最大負(fù)荷的總和。系統(tǒng)最大供電負(fù)荷 系統(tǒng)綜合最大供電負(fù)荷Ps max = P max / (1-KL) = 585/ (1-0.1) = 650MW式中：KL網(wǎng)損率。系統(tǒng)綜合最大發(fā)電負(fù)荷Pg max = Ps max / (1-Kp) = (650+20+10) / (1-0.06

5、) = 723.404MW式中：Kp廠用電率。系統(tǒng)有功備用容量國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用：考慮到工業(yè)用戶超計(jì)劃生產(chǎn)、新用戶的出現(xiàn)而設(shè)立。一般為最大發(fā)電負(fù)荷的5%。暫不考慮。負(fù)荷備用：為滿足系統(tǒng)中短時(shí)的負(fù)荷波動(dòng)和一天中計(jì)劃外的負(fù)荷增加留有的備用。由系統(tǒng)總負(fù)荷的大小及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并考慮系統(tǒng)各類(lèi)用戶的比重確定。一般取最大負(fù)荷的（25）%。大系統(tǒng)取小值，小系統(tǒng)取大值。5%PR=36.17MW事故備用：為防止系統(tǒng)中某些發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然事故留有的備用。由系統(tǒng)中機(jī)組的臺(tái)數(shù)、機(jī)組容量的大小、機(jī)組的故障率及系統(tǒng)可靠性指標(biāo)確定。一般為最大發(fā)電負(fù)荷的10%，且不小于系統(tǒng)中一臺(tái)最大機(jī)組的容量。暫不考慮。檢修備用：為保證系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備

6、進(jìn)行定期檢修時(shí)留有的備用。如在一年中最小負(fù)荷季節(jié)（大修）和節(jié)假日（小修）能夠完全分期分批地安排所有機(jī)組的檢修，則不需設(shè)置。不能低于最大的單機(jī)容量，本設(shè)計(jì)為100MW。 電廠裝機(jī)容量計(jì)算水電廠：P水=5*15=75MWP(火發(fā))=Pgmax+5%PR+100=723.404+36.17+100=859.574MW P(火裝)=P（火發(fā)）-P水=859.57-75=784.574MW發(fā)電廠裝機(jī)容量的確定：由計(jì)算書(shū)得選取火電廠裝機(jī)容量為（7*100+2*50）MW查詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)手冊(cè)選擇火電廠的機(jī)組型號(hào)為：7*QFN1002及 2*QFQ502。 2 確定電力網(wǎng)的最佳接線方案 2.1 方案初選考慮可能的網(wǎng)絡(luò)

7、連接方式，對(duì)于顯然不合理的方案予以淘汰。其首要依據(jù)為電力系統(tǒng)的供電可靠性；其次可通過(guò)滿足備用情況的線路長(zhǎng)度、高壓斷路器的數(shù)量及調(diào)度靈活性等指標(biāo)來(lái)取舍，最后只保留兩個(gè)個(gè)方案進(jìn)行下一步的經(jīng)濟(jì)比較。表2.1 方案設(shè)計(jì)比較方案設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性（線路長(zhǎng)度Km）可靠性靈活性取舍1920好中舍2966好好舍31016好好取4850好中舍51118好好舍61536好好舍7508差好舍8918好好舍91016好好舍10904好中取初選方案3與方案10。2.2 方案比較由上述表格的初選可知，方案1和方案2可作為最佳初選方案。因此，需要從這兩個(gè)最佳初選方案中確定出一個(gè)最佳方案，作為本次設(shè)計(jì)的論證方案。2.2.1 方案一1

8、234圖2.2.1 方案一接線設(shè)計(jì)圖（1）功率分布及電壓等級(jí)確定在此初步潮流計(jì)算中，忽略線路和變壓器的損耗，因此，各變電所的負(fù)荷近似等于運(yùn)算負(fù)荷。將環(huán)網(wǎng)打開(kāi)，按照均一網(wǎng)計(jì)算。同時(shí)，雙回線路的傳輸功率按重要負(fù)荷和最大負(fù)荷的70%來(lái)選擇，取二者中的較大值。各段傳輸功率：P=180*70%=126MW>60MW PI MAX=126MWP=120*70%=84MW>25MW P MAX=84MWP=200*70%=140MW>25MW P MAX=140MW對(duì)于線路：豐水期P1=(200+150)-(5*15*98%-10)*70%=200.55MWP2=(70+80)-(5*15

9、*98%-10)*70%=60.55MW枯水期P3=(200+150)-30*98%*70%=224.42MWP4=(70+80)-30*98%*70%=84.42MWP MAX=224.42MW對(duì)于線路：豐水期P1=150-(5*15*98%-10)*70%=60.55MWP2=80-(5*15*98%-10)*70%=11.55MW枯水期P3=(150-30*98%)*70%=84.42MWP4=(80-30*98%)*70%=35.42MWP MAX=84.42MW電壓等級(jí)的選擇原則：輸電電壓及合理的電壓等級(jí)的選擇是一個(gè)涉及面很廣的綜合性問(wèn)題，除考慮送電容量、距離、運(yùn)行方式等多種因素外，

10、還應(yīng)根據(jù)動(dòng)力資源的分布及工業(yè)布局等遠(yuǎn)景發(fā)展情況，進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。選定的電壓等級(jí)應(yīng)是國(guó)家電壓標(biāo)準(zhǔn)3、6、10、35、63、110、220、330、500、750kV。根據(jù)我國(guó)工業(yè)發(fā)展快的特點(diǎn)，電壓等級(jí)不宜過(guò)多，以減少變電重復(fù)容量，同一地區(qū)、同一電力網(wǎng)內(nèi)，應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化電壓等級(jí)。根據(jù)孟祥萍、高嬿編著的電力系統(tǒng)分析一書(shū)第8頁(yè)，表1-2各級(jí)電壓架空線路與輸送容量、輸送距離的關(guān)系，查得本方案所有線路段電壓等級(jí)均為220kv。表2.2.1（1） 根據(jù)線路距離與功率確定電壓等級(jí)線路距離（Km）功率(MW)額定電壓（KV）16512622012184220102224.422206384.4222057

11、140220（2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面積及型號(hào)對(duì)導(dǎo)線的主要求是有良好的導(dǎo)電性能、足夠的機(jī)械強(qiáng)度和抗腐蝕性能。導(dǎo)線的常用材料有銅、鋁和鋼，在特殊情況下也使用鋁合金。1)銅。導(dǎo)電性能好、耐腐蝕、抗拉強(qiáng)度高，是理想的導(dǎo)電材料。產(chǎn)量少，價(jià)格高。2)鋁。導(dǎo)電性能較好，比重小，價(jià)格低。機(jī)械強(qiáng)度差，抗腐蝕能力較差。3)鋼。導(dǎo)電性能差，機(jī)械強(qiáng)度大。為了充分利用各種材料導(dǎo)線的優(yōu)點(diǎn)，我們把鋁和鋼融合起來(lái)，采用鋼芯鋁絞線LGJ。當(dāng)LGJ導(dǎo)線還不能滿足要求時(shí)，可以使用分裂導(dǎo)線、擴(kuò)徑導(dǎo)線，或者輕型、加強(qiáng)型LGJ導(dǎo)線，即LGJQ和LGJJ。架空線路導(dǎo)線截面面積一般情況下按經(jīng)濟(jì)電流密度來(lái)選擇。按經(jīng)濟(jì)電流密度來(lái)選擇導(dǎo)線

12、截面用的輸送容量，應(yīng)考慮線路投入運(yùn)行后年的發(fā)展。在計(jì)算中必須采用正常運(yùn)行方式下經(jīng)常重復(fù)出現(xiàn)的最高負(fù)荷，但在系統(tǒng)發(fā)展還不明確的情況下，應(yīng)注意勿使導(dǎo)線截面定的過(guò)小。S=PMAX3UNcosJ(J=1.15 cos=0.85)SI= 126*1033*220*0.85*1.15 =338.275 mm2S= 84*1033*220*0.85*1.15 =225.517 mm2S=224.42*1033*220*0.85*1.15 =592.506 mm2S= 84.42*1033*220*0.85*1.15 =226.645mm2S= 140*1033*220*0.85*1.15 =375.862

13、mm2表2.2.1（2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面積及型號(hào)線路 橫截面積（mm2） 導(dǎo)線型號(hào)338.275 LGJQ-400225.517 LGJ-240592.506 LGJ-2*300226.645 LGJ-300375.862 LGJQ-400表2.2.1(3) 導(dǎo)線參數(shù)與價(jià)格型號(hào)電阻()電抗()電導(dǎo)()價(jià)格（萬(wàn)元/km）LGJ-2400.1320.4322.63*10-637.93LGJ-3000.1070.4272.68*10-641.03LGJQ-4000.080.4172.73*10-660.41LGJ-2*3000.0530.3123.4*10-668.45（3）導(dǎo)線校驗(yàn)按發(fā)熱

14、條件校驗(yàn)導(dǎo)線截面積 I=SJ=PMAX3UNcosI= PMAX3UNcos=126*1033*220*0.85 = 389.016A<836AI= PMAX3UNcos = 84*1033*220*0.85 = 259.345A<613AI= PMAX3UNcos = 224.42*1033*220*0.85 =692.882A<1187AI= PMAX3UNcos = 84.42*1033*220*0.85 = 260.641A<735AI= PMAX3UNcos = 140*1033*220*0.85 =432.240A<836A均滿足要求。按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)導(dǎo)

15、線截面積線路電壓等級(jí)為35kV以上，且最小截面積均大于25，因此，不需要進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度的校驗(yàn)。說(shuō)明所選導(dǎo)線都滿足條件。按電暈校驗(yàn)導(dǎo)線截面積由電暈校驗(yàn)的原則知，110kV電壓等級(jí)的輸電線路，其導(dǎo)線最小截面積為50，220kV電壓等級(jí)的輸電線路，為240時(shí)，可以不進(jìn)行校驗(yàn)。（4）線路總投資由220kV輸電工程參考造價(jià)表格中數(shù)據(jù)計(jì)算（取同塔架設(shè)雙回線系數(shù)為1.8）1.8*60.41*(165+57)+37.93*121+41.03*63+68.45*102=51962.202萬(wàn)元（5）變壓器總投資S=PMAXcosS1= 180*103*70%0.85 = KVAS2= 120*103*70%0.85

16、 = 98824 KVAS3= 200*103*70%0.85 = KVAS4= 150*103*70%0.85 = KVA經(jīng)查詢(xún)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)第556頁(yè)，得變壓器型號(hào)如表2.2.1（5）表2.2.1（5）變壓器型號(hào)變電所容量（KVA）型號(hào)價(jià)格（萬(wàn)元）1SFP3-/220715298824SFP-/2206603SFP3-/2208584SFP3-/220715變壓器總投資為S = 715*4+660*2+858*2=5896萬(wàn)元方案一總投資：57858.202萬(wàn)元（6）年運(yùn)行費(fèi)計(jì)算折舊費(fèi)、小修費(fèi)、運(yùn)行維護(hù)管理費(fèi)：經(jīng)查詢(xún)手冊(cè)，線路投資近似7%，變壓器投資近似13%W = 51962.202*

17、7%+5896*13%=4403.834萬(wàn)元電能損耗計(jì)算（最大負(fù)荷損耗時(shí)間法） 線路部分：W=PMAX2U2cos2R10-3W=(126*103*50%)22202*0.852*0.082*165*3500*10-3 = 2622*103 KwhW=(84*103*50%)22202*0.852*0.1322*121*3500*10-3 = 1409*103 KwhW=(224.42*103*50%)22202*0.852*0.082*102*3500*10-3 =2104*103 KwhW=(84.42*103*50%)22202*0.852*0.0532*63*3500*10-3 =29

18、7*103 KwhW=(140*103*50%)22202*0.852*0.1072*57*3500*10-3 =1496*103 Kwh變壓器部分：WT=PSnSMAXSN2+P0*8760WT=4052*180*103*70%0.85*3500+2*112*8760 =2654*103 KwhWT=2502*120*103*70%0.85*3500+2*67*8760 =1471*103 KwhWT=8302*200*103*70%0.85*3500+2*200*8760 =4720*103 KwhWT=4052*150*103*70%0.85*3500+2*112*8760 =2443*

19、103 Kwh總電能損耗：（電費(fèi)取0.6元/Kwh）W總=2622+1409+297+2104+1496+2654+1471+4720+2443*103*0.6= 1152.96萬(wàn)元總結(jié)如表： 表2.2.1（6）方案一總結(jié)方案號(hào)總投資（萬(wàn)元）年運(yùn)行費(fèi)（萬(wàn)元）方案一57858.2025556.7942.2.2 方案二1234VI圖2.2.2 方案二接線方案（1）功率分布及電壓等級(jí)確定各段傳輸功率：P=200*70%=140MW>25MW PMAX=140MWP=150*70%=105MW>5MW PMAX=105MW對(duì)于線路：豐水期P1=(200+150)-(5*15*98%-10)

20、*70%=200.55MWP2=(70+80)-(5*15*98%-10)*70%=60.55MW枯水期P3=(200+150)-30*98%*70%=224.42MWP4=(70+80)-30*98%*70%=84.42MWPMAX=224.42MW將環(huán)網(wǎng)打開(kāi)，按照均一網(wǎng)計(jì)算 1 2 P1 P2圖2.2.3 均一網(wǎng)等效圖P火1=P1MAXL12+L2火+P2MAXL2火L火1+L12+L2火P火1(1)=180*72+121+120*=137.598 MW P火1(2)=180*72+121+66*=119.346MW P火1(3)=100*72+121+120*=94.469 MW P火1

21、(4)=100*72+121+66*=76.218 MW P火1MAX=137.598 MWP火2(1)=120*72+165+180*=162.402 MW P火2(2)=120*72+165+100*=125.531MW P火2(3)=66*72+165+180*=126.654MW P火2(4)=66*72+165+100*=89.782MW P火2MAX=162.402MW P12=P火2MAX-P火1MAX=24.804MW 變電所1為功率分點(diǎn)P火2MAX>P火1MAX設(shè)火-2段故障那么：P12 = 120*70% = 84MW P火1MAX= (84+180)*70% =18

22、4.8MW設(shè)火-1段故障P12 = 180*70% = 126MW P火2MAX= (126+120)*70% =172.2MW設(shè)1-2段故障 P火1MAX= 180*70% =126MW P火2MAX= 120*70% =84MW由上可知：線路在發(fā)生故障時(shí)所承擔(dān)的功率將比正常時(shí)高。為保證供電可靠性，選用故障時(shí)最大傳輸功率為線路電壓等級(jí)選取依據(jù)。表2.2.2（1）根據(jù)距離與功率設(shè)定電壓等級(jí)線路距離（Km）功率(MW)額定電壓（KV）72126220165184.8220121172.2220153224.422206314022057105220（2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面積及型號(hào)S=PM

23、AX3UNcosJ(J=1.15 cos=0.85)SI= 126*1033*220*0.85*1.15 =338.275 mm2S= 184.8*1033*220*0.85*1.15 =496.137 mm2S=172.2*1033*220*0.85*1.15 =462.310mm2S= 224.42*1033*220*0.85*1.15 =592.506mm2S= 140*1033*220*0.85*1.15 =375.862mm2S= 105*1033*220*0.85*1.15 =281.896mm2表2.2.2（2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面積及型號(hào)線路橫截面積（mm2）導(dǎo)線型號(hào)33

24、8.275LGJQ-400496.137LGJ-2*300462.310LGJ-2*240592.506LGJ-2*300375.862LGJQ-400281.896LGJ-300表2.2.2（3）線路價(jià)格及參數(shù)型號(hào)電阻()電抗()價(jià)格（萬(wàn)元/km）LGJ-3000.1070.42741.03LGJQ-4000.080.41760.41LGJ-2*2400.0660.31555.5LGJ-2*3000.0530.31268.45（3）導(dǎo)線校驗(yàn)按發(fā)熱條件校驗(yàn)導(dǎo)線截面積 I=SJ=PMAX3UNcosI= PMAX3UNcos=126*1033*220*0.85 = 389.016A<898

25、AI= PMAX3UNcos = 184.8*1033*220*0.85 = 570.558A<1281AI= PMAX3UNcos = 172.2*1033*220*0.85 =531.657A<1025AI= PMAX3UNcos = 224.42*1033*220*0.85 = 692.882A<1187AI= PMAX3UNcos = 140*1033*220*0.85 = 432.241A<1281AI= PMAX3UNcos = 105*1033*220*0.85 = 324.180A<735A均滿足要求。按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)導(dǎo)線截面積線路電壓等級(jí)為35kV

26、以上，且最小截面積均大于25，因此，不需要進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度的校驗(yàn)。說(shuō)明所選導(dǎo)線都滿足條件。按電暈校驗(yàn)導(dǎo)線截面積由電暈校驗(yàn)的原則知，110kV電壓等級(jí)的輸電線路，其導(dǎo)線最小截面積為50，220kV電壓等級(jí)的輸電線路，為240時(shí)，可以不進(jìn)行校驗(yàn).（4）線路總投資(72+63)*60.41+57*41.03+1.8*68.45*(165+153)+121*55.5=61762.74萬(wàn)元（5）變壓器投資與方案一選擇相同S = 715*4+660*2+858*2=5896萬(wàn)元（6）年運(yùn)行費(fèi)計(jì)算折舊費(fèi)、小修費(fèi)、運(yùn)行維護(hù)管理費(fèi)：經(jīng)查詢(xún)手冊(cè)，線路投資近似7%，變壓器投資近似13%W = 61762.74*7%+5

27、896*13%=5089.872萬(wàn)元電能損耗計(jì)算（最大負(fù)荷損耗時(shí)間法） 線路部分：W=PMAX2U2cos2R10-3W=(126*103*50%)22202*0.852*0.079*72*3500*10-3 = 9038*103 KwhW=(184.8*103*50%)22202*0.852* 0.053 *121*3500*10-3 =29892*103 KwhW=(172.2*103*50%)22202*0.852*0.066*121*3500*10-3 =23702*103 KwhW=(224.42*103*50%)22202*0.852*0.0792*153*3500*10-3 =7

28、616*103 KwhW=(140*103*50%)21102*0.852*0.0792*63*3500*10-3 =1220*103 KwhW=(105*103*50%)22202*0.852*0.1052*57*3500*10-3 =3302*103 Kwh變壓器部分：WT=PSnSMAXSN2+P0*8760WT=4052*180*103*70%0.85*3500+2*112*8760 =2654*103 KwhWT=2502*120*103*70%0.85*3500+2*67*8760 =1471*103 KwhWT=8302*200*103*70%0.85*3500+2*200*87

29、60 =4720*103 KwhWT=4052*150*103*70%0.85*3500+2*112*8760 =2443*103 Kwh總電能損耗：（電費(fèi)取0.6元/Kwh）W總=29892+9038+23702+7616+1220+3302+2654+1471+4720+2443*103*0.6=5163.48萬(wàn)元總結(jié)如表： 表2.2.2（6）方案二總結(jié)方案號(hào)總投資（萬(wàn)元）年運(yùn)行費(fèi)（萬(wàn)元）方案二61762.7410253.3522.3 最終方案的確定針對(duì)網(wǎng)絡(luò)方案初選結(jié)果的兩個(gè)方案，分別計(jì)算它們的一次性總投資和年運(yùn)行費(fèi)，采用償還年限法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，最后確定其中之一為最佳接線方案。償還年限法公

30、式：T =（Z1 Z2）/（F2 F1）式中：T 償還年限（年）； Z1 方案1的投資（萬(wàn)元）； Z2 方案2的投資（萬(wàn)元）； F1 方案1的年運(yùn)行費(fèi)（萬(wàn)元/年）； F2 方案2的年運(yùn)行費(fèi)（萬(wàn)元/年）。如T10年，選取投資大的方案；如T10年，選取投資小的方案。最終選取方案一為最佳方案。3 發(fā)電廠及變電所電氣主接線的確定3.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則電氣主接線是由電氣設(shè)備通過(guò)連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)。對(duì)電氣主接線的基本要求，概括地說(shuō)應(yīng)包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面。其中可靠性是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，同時(shí)是電氣主接線的最基本要求；靈活性包括操作的方

31、便性、調(diào)度的方便性和擴(kuò)建的方便性；而經(jīng)濟(jì)性是指節(jié)約一次性投資、占地面積少、電能損耗少。電氣主接線的設(shè)計(jì)是發(fā)電廠或變電站電氣設(shè)計(jì)的主體。它與電力系統(tǒng)、發(fā)電廠動(dòng)力參數(shù)、基本原始資料以及電廠運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求等密切相關(guān)，并對(duì)電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護(hù)和控制方式等都有較大的影響。因此，主接線設(shè)計(jì)，必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠或變電站的具體情況，全面分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系，經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，合理地選擇主接線方案。3.2 發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計(jì)原則及選擇發(fā)電廠電氣主接線的主體結(jié)構(gòu)是電路系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分.直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性、并對(duì)電器選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自

32、動(dòng)裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。發(fā)電廠電氣主接線的確定，主要決定于發(fā)電廠的類(lèi)型、總?cè)萘?、單機(jī)容量及發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位，同時(shí)還要考慮電壓等級(jí)、輸電距離、負(fù)荷類(lèi)型、電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、開(kāi)關(guān)電器的形式、是否有擴(kuò)建規(guī)劃等情況而定。3.3 變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)原則 (1）變電所的高壓側(cè)接線，應(yīng)盡量采用斷路器較少或不用斷路器的接線形式。在滿足繼電保護(hù)的情況下，也可在地區(qū)線路上采用分支接線。(2）在35kV、60kV配電裝置中，當(dāng)線路為三回及以上時(shí)，一般采用單母或分段接線，若連接電源較多，出線較多，負(fù)荷較大或處于污穢地區(qū)，可采用雙母線接線。(3）在110kV、220kV配電裝置中，當(dāng)線路為

33、回時(shí)，一般采用單母分段，若為樞紐變電所，線路在4回及以上時(shí)，一般采用雙母線接線。(4）當(dāng)采用SF6等性能可靠，檢修周期長(zhǎng)的斷路器及更換迅速的手車(chē)式斷路器時(shí)，均可不設(shè)旁路設(shè)施。(5）在6kV、10kV配電裝置中，當(dāng)短路電流較大、出線回路多、功率較大等情況上時(shí)，采用雙母線接線，一般不設(shè)旁路母線。3.4 主接線方案確定由上述的設(shè)計(jì)原則知，選擇可靠性高、所用斷路器較少的接線形式。由于變電所的電壓等級(jí)為220/10.5kV，為了減少電網(wǎng)的安裝容量和線損，應(yīng)盡可能避免二次電壓。為保證供電可靠性，高壓側(cè)均采用雙母線，10kV側(cè)均采用單母分段。為限制短路電流，分段斷路器取斷開(kāi)運(yùn)行方式。220kv母線處均采用雙

34、母線接線形式。水電廠及火電廠100MW發(fā)電機(jī)組采用雙繞組變壓器分別接成發(fā)電機(jī)-雙繞組變壓器單元接線，直接將電能送入系統(tǒng)。而火電廠發(fā)電機(jī)電壓的10KV母線采用雙母線分段接線，母線分段斷路器上串接有母線電抗器，出線上串接有線路電抗器，兩個(gè)50MW容量的發(fā)電機(jī)組在滿足機(jī)壓負(fù)荷的前提下將剩余功率送往高壓側(cè)。4 選擇發(fā)電廠及變電所的主變和高壓斷路器4.1 發(fā)電廠及變電所主變壓器的確定4.1.1 主變壓器的選擇選擇原則：(1）單元接線的主變壓器。按發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有10%的裕度。(2）有機(jī)壓母線的主變壓器。 1）當(dāng)發(fā)電機(jī)全部投入運(yùn)行時(shí)，在滿足發(fā)電機(jī)電壓供電的日最小負(fù)荷，并扣除廠用

35、負(fù)荷后，主變壓器應(yīng)能將發(fā)電機(jī)電壓母線上剩余的功率送入系統(tǒng)。2）當(dāng)接在發(fā)電機(jī)電壓母線上的最大一臺(tái)機(jī)組檢修或因供熱機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)需限制本廠出力時(shí)，主變壓器應(yīng)能從電力系統(tǒng)倒送功率，保證發(fā)電機(jī)電壓母線上最大負(fù)荷的需要。3）若發(fā)電機(jī)電壓母線上接有2臺(tái)及以上的主變壓器時(shí)，當(dāng)其中容量最大的一臺(tái)因故退出運(yùn)行時(shí)，其它主變壓器應(yīng)能輸送母線剩余功率的70%以上。4.1.2 主變壓器容量的計(jì)算火電廠100MW采用機(jī)組變壓器單元接線，變壓器容量應(yīng)按發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有10%的裕度來(lái)確定?；痣姀S100MW主變壓器容量S=100*103*1-10%*1.10.85= kVA若發(fā)電機(jī)電壓母線上接有2臺(tái)及

36、以上的主變壓器時(shí)，當(dāng)其中容量最大的一臺(tái)因故退出運(yùn)行時(shí)，其它主變壓器應(yīng)能輸送母線剩余功率的70%以上?；痣姀S50MW主變壓器容量S=50*103*1-10%-20*70%0.85=37042 kVA水電廠采用機(jī)組變壓器單元接線，變壓器容量應(yīng)按發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有10%的裕度來(lái)確定。水電廠15MW主變壓器容量S=15*103*1-10%*1.10.85=17471kVA水電廠近區(qū)負(fù)荷主變壓容量S= 15*103*1-10%*1.1-100.85=17459kVA根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，#1，#2，#3，#4變電所都有重要負(fù)荷，所以每個(gè)變電所都選擇兩個(gè)主變壓器為宜，對(duì)具有兩臺(tái)主變的

37、變電所，其中一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)滿足全部負(fù)荷的70%以上,且不小于重要負(fù)荷。變電所1主變壓器容量 S=180*103*70%0.85=kVA變電所2主變壓器容量 S=120*103*70%0.85=98824kVA 變電所3主變壓器容量 S=200*103*70%0.85=kVA 變電所4主變壓器容量 S=150*103*70%0.85=kVA 4.1.3 主變壓器的選擇參照GBT6451-2008油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求。表4.1.3 主變壓器型號(hào)及參數(shù)類(lèi)型型號(hào)額定電壓（KV）空載損耗（KW）負(fù)載損耗（KW）空載電流（ %）阻抗電壓（ %）高低水電廠SFP7-40000

38、/220242+2×2.5%10.5521751.112火電廠100MWSFP7-/220242+2×2.5%10.51183850.913火電廠50MWSFP7-40000/220242+2×2.5%10.5521751.112變電所1SFP3-/220242+2×2.5%10.51124050.5013變電所2SFP7-/220 242+2×2.5%10.51183850.913變電所3SFP3-/220 242+2×2.5%10.52008301.214變電所4SFP3-/220242+2×2.5%10.5112405

39、0.50134.2 短路電流計(jì)算圖4.2 短路電流計(jì)算阻抗圖4.2.1 短路計(jì)算的目的（1）選擇有足夠電動(dòng)力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的電氣設(shè)備。（2）合理地配置繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置，并正確整定其參數(shù)。（3）比較和評(píng)價(jià)電氣主接線方案時(shí)，可以依據(jù)短路計(jì)算的結(jié)果，確定是否采取限制短路電流的措施，并對(duì)設(shè)備的造價(jià)進(jìn)行評(píng)估，選擇最佳的主接線方案。4.2.2 短路計(jì)算的意義和方法為保證電力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行，在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)行分析，以及繼電保護(hù)規(guī)劃和設(shè)計(jì)中，不僅要考慮系統(tǒng)在正常狀態(tài)下的運(yùn)行情況，還應(yīng)考慮系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，各種電氣量的變化情況，以及由于故障產(chǎn)生的后果。4.2.3 計(jì)算方法周期分量計(jì)算曲線法對(duì)于包含

40、有多臺(tái)發(fā)電機(jī)的實(shí)際電力系統(tǒng)，短路電流的工程實(shí)用計(jì)算，一般需要計(jì)算次暫態(tài)電流以及任意時(shí)刻該周期分量電流的有效值。前者用于繼電保護(hù)的整定計(jì)算、校驗(yàn)斷路器等；后者則用于電氣設(shè)備熱穩(wěn)定性的校驗(yàn)。由于當(dāng)時(shí)間t>1s 時(shí)，可以不計(jì)及非周期分量，而設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求計(jì)算t=0s、t=2s和t=4s時(shí)的值，因此，只計(jì)及周期分量，且采用采用三相短路的實(shí)用計(jì)算計(jì)算曲線法。各元件的電抗標(biāo)幺值: 發(fā)電機(jī)Xd*"=Xd%"100SBSN=Xd"SBSN 變壓器X*d=US%100SBSN 線路X*l=XlSBUB2 取SB=100 MVA,UB=UAV=230 kV 限流電抗器標(biāo)幺值的計(jì)

41、算計(jì)算公式： X*=XR%UN1003INSBUB2表5-5 電抗器電抗標(biāo)么值型號(hào)(kV)(A)額定電抗率短時(shí)4S電流（kA）峰值電流（kA） 標(biāo)么值Xkk-10-2500-1010250010%501280.209 火電廠發(fā)電機(jī)X1=0.183*.85=0.156=X2=X3=X4=X5=X6=X7X8=0.195*.85=0.332=X9 火電廠變壓器XT1=13100*=0.108=XT2=XT3=XT4=XT5=XT6=XT7XT8=13100*10050=0.240=XT9 水電廠發(fā)電機(jī)X10=0.205*.85=1.162=X11=X12=X13=X14水電廠變壓器XT10=121

42、00*10040=0.300=XT11=XT12=XT13=XT14 線路 XL1=12*0.416*165*=0.065 XL2=12*0.432*121*=0.049XL3=12*0.312*102*=0.030XL4=12*0.425*63*=0.025XL5=12*0.416*57*=0.0224.2.4 f-1點(diǎn)短路圖4.2.4 f-1點(diǎn)短路接線圖 圖4.2.4（1） f-1點(diǎn)短路接線圖圖4.2.4（2） f-1點(diǎn)短路接線圖計(jì)算結(jié)果: XA=X1+XT1/X2+XT2/X3+XT3/X4+XT4/X5+XT5/X6+XT6/X7+XT7=0.038 XB=X8+X9/XT8+XT9=

43、0.286 Xc=XL3+XL4=0.055 XD=X10+XT10/X11+XT11/X12+XT12/X13+XT13/X14+XT14=0.038 XE=XA/XB=0.034 XF=XC+XD=0.352計(jì)算電抗Xjs=XfUav2SBUB2SN=XfSNSBXjsE=0.034*7*100+2*500.85*100=0.32XjsF=0.352*5*150.85*100=0.31查計(jì)算曲線0s,2s,4s相應(yīng)電流標(biāo)幺值IE0=3.368 IE2=2.306 IE4=2.316IF0=3.611 IF2=2.933 IF4=2.968IB=S3UB=1003*230=0.251 kA短

44、路點(diǎn)起始次暫態(tài)電流I火''=E''X火f=10.034=29.412 I火=7.38KAI水''=E''X水f=10.352=2.841 I水=0.713KA短路沖擊電流取發(fā)電機(jī)沖擊系數(shù)為1.85 I''=29.412+2.841=32.253Iim=2*32.253*1.85*0.251=21.180 kA 4.2.5 f-2點(diǎn)短路圖4.2.5 f-2點(diǎn)短路接線圖 圖4.2.5（1） f-2點(diǎn)短路接線圖對(duì)XA,XB,XC支路進(jìn)行星網(wǎng)變換，求出各電源對(duì)短路點(diǎn)f2的轉(zhuǎn)移電抗XAC=XA*XC*1XA+1XB+1XC=

45、0.188XBC=XB*XC*1XA+1XB+1XC=1.414 XE=XAC/XBC=0.166計(jì)算電抗Xjs=XfUav2SBUB2SN=XfSNSBXjsE=0.166*7*100+2*500.85*100=1.56XjsD=0.297*5*150.85*100=0.26查計(jì)算曲線0s,2s,4s相應(yīng)電流標(biāo)幺值IE0=0.659 IE2=0.682 IE4=0.682ID0=4.290 ID2=3.133 ID4=3.098IB=S3UB=1003*230=0.251 kA短路點(diǎn)起始次暫態(tài)電流I火''=E''X火f=10.166=6.026 I火=1.51

46、3KAI水''=E''X水f=10.297=3.367 I水=0.845KA短路沖擊電流取發(fā)電機(jī)沖擊系數(shù)為1.85 iim=2*3.367+6.026*1.85*0.251=6.168 kA4.2.6 f-3點(diǎn)短路圖4.2.6 f-3點(diǎn)短路接線圖圖4.2.6（1） f-3點(diǎn)短路接線圖 XE=XC+XD=0.352對(duì)XL1,XA,XB,XE支路進(jìn)行星網(wǎng)變換，求出各電源對(duì)短路點(diǎn)f3的轉(zhuǎn)移電抗XAf=0.065*0.038*10.065+10.038+10.352+10.286=0.119XBf=0.065*0.286*10.065+10.038+10.352+10.

47、286=0.893XEf=0.065*0.352*10.065+10.038+10.352+10.286=1.099 X火f=XAf/XBf=0.105計(jì)算電抗Xjs=XfUav2SBUB2SN=XfSNSBXjs火=0.105*7*100+2*500.85*100=0.99XjsE=0.97查詢(xún)計(jì)算曲線0s,2s,4s相應(yīng)電流標(biāo)幺值I火0=1.046 I火2=1.143 I火0=1.143IE0=1.095 IE2=1.275 IE4=1.275IB=S3UB=1003*230=0.251 kA短路點(diǎn)起始次暫態(tài)電流I火''=E''X火f=10.105=9.52

48、3 I火=8.666KAI水''=E''X水f=11.099=0.910 I水=0.228KA短路沖擊電流取發(fā)電機(jī)沖擊系數(shù)為1.80 Iim=2*9.523+0.910*1.80*0.251=6.67 kA4.2.7 f-4點(diǎn)短路圖4.2.7 f-4點(diǎn)短路接線圖圖4.2.7（1）f-4點(diǎn)短路接線圖對(duì)XL2,XA,XB,XE支路進(jìn)行星網(wǎng)變換，求出各電源對(duì)短路點(diǎn)f4的轉(zhuǎn)移電抗XAf=0.049*0.038*10.049+10.038+10.352+10.286=0.099XBf=0.049*0.286*10.049+10.038+10.352+10.286=0.74

49、4XEf=0.049*0.352*10.049+10.038+10.352+10.286=0.915 X火f=XAf/XBf=0.087計(jì)算電抗Xjs=XfUav2SBUB2SN=XfSNSBXjs火=0.82XjsE=0.81查詢(xún)計(jì)算曲線0s,2s,4s相應(yīng)電流標(biāo)幺值I火0=1.269 I火2=1.398 I火0=1.432IE0=1.320 IE2=1.597 IE4=1.616短路點(diǎn)起始次暫態(tài)電流I火''=E''X火f=1.145 I火=0.287KAI水''=E''X水f=1.093 I水=0.274KA短路沖擊電流取發(fā)電

50、機(jī)沖擊系數(shù)為1.80 iim=2*1.145+1.093*1.80*0.251=1.430 kA4.2.8 f-5點(diǎn)短路圖4.2.8 f-5點(diǎn)短路接線圖圖4.2.8（1） f-5點(diǎn)短路接線圖對(duì)XL3,XA,XB支路進(jìn)行星網(wǎng)變換，求出各電源對(duì)短路點(diǎn)f5的轉(zhuǎn)移電抗 XE=0.064 XE=XL4+XD=0.322計(jì)算電抗Xjs=XfUav2SBUB2SN=XfSNSBXjs火=0.60XjsE=0.28查詢(xún)計(jì)算曲線0s,2s,4s相應(yīng)電流標(biāo)幺值I火0=1.748 I火2=1.699 I火0=1.884IE0=3.993 IE2=3.049 IE4=3.043短路點(diǎn)起始次暫態(tài)電流I火'

51、9;=E''X火f=15.100 I火=3.79KAI水''=E''X水f=1.435 I水=0.360KA短路沖擊電流取發(fā)電機(jī)沖擊系數(shù)為1.80 iim=2*15.100+1.435*1.80*0.251=10.565 kA4.2.9 f-6點(diǎn)短路圖4.2.9 f-6點(diǎn)短路接線圖圖4.2.9（1） f-6點(diǎn)短路接線圖對(duì)XA,XB,XC支路進(jìn)行星網(wǎng)變換，求出各電源對(duì)短路點(diǎn)f6的轉(zhuǎn)移電抗 XAf=0.065 XBf=0.491 XEf=0.605 X火f=XAf/XBf =0.057計(jì)算電抗Xjs=XfUav2SBUB2SN=XfSNSBXjsE=

52、0.53Xjs火=0.54查詢(xún)計(jì)算曲線0s,2s,4s相應(yīng)電流標(biāo)幺值I火0=1.953 I火2=1.804 I火0=1.968IE0=2.054 IE2=2.216 IE4=2.417短路點(diǎn)起始次暫態(tài)電流I火''=E''X火f=17.544 I火=4.404KAI水''=E''X水f=1.653 I水=0.415KA短路沖擊電流取發(fā)電機(jī)沖擊系數(shù)為1.80 iim=2*17.544+1.653*1.80*0.251=12.263 kA4.2.10 f-7點(diǎn)短路圖4.2.10 f-7點(diǎn)短路接線圖圖4.2.10（1） f-7點(diǎn)短路接線圖對(duì)XT8,XT9,X*支路進(jìn)行星網(wǎng)變換，求出各電源對(duì)短路點(diǎn)f7的轉(zhuǎn)移電抗XT89=0.240*0.2400.240+0.240+0.209=0.697XT89=0.209*0.2400.240+0.240+