發(fā)電廠課程設(shè)計(jì)

1、青島科技大學(xué)自動(dòng)化與電子工程學(xué)院發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)學(xué) 院：自動(dòng)化與電子工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：電氣工程及其自動(dòng)化101班 姓 名：郭浩學(xué) 號(hào)：31時(shí) 間：2013.7設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：地區(qū)電力網(wǎng)規(guī)劃及發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)1、電源情況某市擬建一座火電廠，容量為，取6500h。該廠部分容量的30%供給本市負(fù)荷：10 KV負(fù)荷16MW，其余容量都匯入地區(qū)電網(wǎng)，供給地區(qū)負(fù)荷。同時(shí)，地區(qū)電網(wǎng)又與大系統(tǒng)相連。地區(qū)原有水電廠一座，容量為，取4000h；沒有本地負(fù)荷，全部供出匯入地區(qū)電網(wǎng)。2、負(fù)荷情況地區(qū)電網(wǎng)有兩個(gè)大型變電所：清泉變電所負(fù)荷為50+j30MVA，Tmax取5000h。石崗變電所負(fù)荷為60+j40

2、MVA，Tmax取5800h。（均有一、二類負(fù)荷，均占66%，最小負(fù)荷可取60%）3、氣象數(shù)據(jù)本地區(qū)年平均氣溫15，最熱月平均最高氣溫28。4、地理位置數(shù)據(jù)見上圖（圖中1cm代表30km）。數(shù)據(jù)如下：石崗變；水電廠；新建火電廠；清泉變；大系統(tǒng)。5、設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)，選定火電廠的發(fā)電機(jī)型號(hào)、參數(shù)，確定火電廠的電氣主接線和升壓變壓器臺(tái)數(shù)、型號(hào)、容量、參數(shù)。（2）制定無功平衡方案，決定各節(jié)點(diǎn)補(bǔ)償容量。（3）擬定地區(qū)電網(wǎng)接線方案?？沙醵ǔ鰞蓚€(gè)比較合理的方案參加經(jīng)濟(jì)比較。（4）對(duì)火電廠內(nèi)高、中、低三個(gè)電壓等級(jí)母線進(jìn)行短路電流計(jì)算。（5）選擇火電廠電氣主接線中的主要設(shè)備，并進(jìn)行校驗(yàn)6、設(shè)計(jì)成

3、果（1）設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份，要求條目清楚、計(jì)算正確、文本整潔。（2）地區(qū)電網(wǎng)最大負(fù)荷潮流分布圖一張，新建火電廠電氣主接線圖一張。目 錄設(shè)計(jì)說明書1、確定火電廠和水電廠的發(fā)電機(jī)型號(hào)、參數(shù).32、通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定地區(qū)電網(wǎng)接線方案.43、確定發(fā)電廠的電氣主接線.53.1火電廠電氣主接線的確定.53.2水電廠電氣主接線的確定.64、確定發(fā)電廠的主變壓器.7.4.1火電廠主變壓器的選擇.74.2水電廠主變壓器的選擇.75 、短路電流水平及電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)算書1、發(fā)電廠主變壓器容量的選擇.81.1火電廠主變壓器容量的選擇.81.2水電廠主變壓器容量的選擇.82、地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的計(jì)算（輻射

4、網(wǎng)）.92.1地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的功率平衡計(jì)算.92.2地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的架空線路導(dǎo)線型號(hào)初選.122.3地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的導(dǎo)線截面積校驗(yàn).132.4地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的總投資和年運(yùn)行費(fèi)用.193、地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的計(jì)算（環(huán)網(wǎng)）.203.1 地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的功率平衡計(jì)算203.2地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的架空線路導(dǎo)線型號(hào)初選.223.3地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的導(dǎo)線截面積校驗(yàn).223.4地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的總投資和年運(yùn)行費(fèi).244、通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定最佳方案25變電站課程設(shè)計(jì)中的問題總結(jié).26設(shè)計(jì)體會(huì).28設(shè)計(jì)說明書1.確定火電廠和水電廠的發(fā)電機(jī)型號(hào)、參數(shù)發(fā)電廠是電能的生產(chǎn)單位，電能由發(fā)電機(jī)發(fā)

5、出，經(jīng)升壓變壓器升壓后送到電網(wǎng)供用戶使用。發(fā)電機(jī)是電廠的主要設(shè)備，也是及其昂貴的設(shè)備。因此在設(shè)計(jì)中要對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)設(shè)計(jì)，避免故障等原因損壞發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)按原動(dòng)機(jī)分類可分類為：汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)及燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)。按冷卻方式可分為外冷式和內(nèi)冷式發(fā)電機(jī)。按冷卻介質(zhì)可分為空氣冷卻發(fā)電機(jī)、氫氣冷卻發(fā)電機(jī)、水冷卻發(fā)電機(jī)及油冷卻發(fā)電機(jī)等。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為凸極式和隱極式發(fā)電機(jī)。同步發(fā)電機(jī)的額定參數(shù)有：（1）額定功率：發(fā)電機(jī)在規(guī)定條件下運(yùn)行時(shí)，連續(xù)輸出的最大電功率，單位為千瓦或兆瓦。（2）額定電壓:發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)釘子繞組的標(biāo)稱電壓，單位為V或KV，通常帶有6.3KV、10.5KV、13.8KV

6、等。（3）額定電流：發(fā)電機(jī)在額定條件下運(yùn)行時(shí)，流過定子繞組的標(biāo)稱線電流，單位為A或KA。（4）額定轉(zhuǎn)速:轉(zhuǎn)子正常運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。（5）額定頻率：我國(guó)規(guī)定頻率為50HZ。（6）額定效率：發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行的效率。發(fā)電機(jī)的容量越大，效率越高。（7）額定溫升：運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)的定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組允許比環(huán)境溫度升高的度數(shù)。（8）額定功率因數(shù)：在額定功率下，額定電壓與額定電流之間相位差的余弦值。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，擬建火電廠容量為汽輪發(fā)電機(jī)50MW2臺(tái)、125MW1臺(tái)；水電廠容量為水輪發(fā)電機(jī)60MW2臺(tái)。確定汽輪發(fā)電機(jī)型號(hào)、參數(shù)見表1-1，水輪發(fā)電機(jī)型號(hào)、參數(shù)見表1-2 表1-1 汽輪發(fā)電

7、機(jī)型號(hào)、參數(shù)型 號(hào)額定容量（MW）額定電壓（KV）額定電流（A）功率因數(shù)COS次暫態(tài)電抗臺(tái)數(shù)QF-50-25010.534400.850.1242QF-125-212513.861500.80.181表1-2 水輪發(fā)電機(jī)型號(hào)、參數(shù)型號(hào)額定容量（MW）額定電壓（KV）額定電流（A）功率因數(shù)次暫態(tài)電抗Xd臺(tái)數(shù)SF60-96/90006013.829500.850.27022.通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定地區(qū)電網(wǎng)接線方案根據(jù)地理位置，可擬出多個(gè)地區(qū)電網(wǎng)接線方案。根據(jù)就近送電、安全可靠、電源不要窩電等原則，初步選出兩個(gè)比較合理的方案，進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。方案1：如圖2.1所示，火電廠以雙回線分別送電給石崗

8、變電所和大系統(tǒng)；水電廠以雙回線送電給清泉變電所，以單回線送電給大系統(tǒng)。所有線路均選用110KV。方案2：如圖2.2所示，火電廠仍以雙回線分別送電給石崗變電所和大系統(tǒng)；水電廠則以單回線分別送電給清泉變和大系統(tǒng)，同時(shí)再以單回線連接大系統(tǒng)和清泉變，形成3點(diǎn)單環(huán)網(wǎng)。所有線路均選用110KV。圖2.1 方案1接線圖 圖2.2 方案2接線圖經(jīng)過輸電線選擇計(jì)算和潮流計(jì)算，兩個(gè)設(shè)計(jì)方案在技術(shù)上都可行，再對(duì)這兩個(gè)方案進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較。在對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性能比較時(shí)，有時(shí)要用抵償年限來判斷。抵償年限的含義是：若方案1的工程投資小于方案2的工程投資，而方案1的年運(yùn)行費(fèi)用卻大于方案2的年運(yùn)行費(fèi)用，則由于方案2

9、的運(yùn)行費(fèi)用的減少，在若干年后方案2能夠抵償所增加的投資。一般，標(biāo)準(zhǔn)抵償年限T為年（負(fù)荷密度大的地區(qū)取較小值；負(fù)荷較小的地區(qū)取較大值）。當(dāng)T大于標(biāo)準(zhǔn)年限時(shí)，應(yīng)選擇投資小而年費(fèi)用較多的方案：反之，則選擇投資多而年費(fèi)用較少的方案。在本設(shè)計(jì)中方案1的工程投資小于方案2的工程投資：Z2 - Z1 = 13392 12207 = 1185(萬元)而方案1的年運(yùn)行費(fèi)用也小于方案2的年運(yùn)行費(fèi)用：U2 - U1 = 3553 - 3454.5 = 98.5（萬元）本設(shè)計(jì)中方案1總投資和年運(yùn)行費(fèi)用都少于方案2。方案1不僅技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)上也比方案2合理，因此，不需要采用抵償年限來判斷。最終選取方案1作為本地區(qū)電網(wǎng)最

10、佳接線方案經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較見表1-3。表1-3 方案的經(jīng)濟(jì)比較方案線路總長(zhǎng)度（km）線路總投資（萬元）線路年電能損耗（萬元）年運(yùn)行費(fèi)用（萬元）15821220726003454.52517133922615.635533.確定發(fā)電廠的電氣主接線電氣主接線是由高壓電器通過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)。用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號(hào)并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為電氣主接線圖。主接線代表了發(fā)電廠或變電所電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。3.1火電廠電氣主接線的確定(1)50MW汽輪發(fā)電機(jī)2

11、臺(tái)，發(fā)電機(jī)出口電壓為10.5KV。10KV發(fā)電機(jī)電壓母線采用雙母線分段接線方式，具有較高的可靠性和靈活性。(2)125MW汽輪發(fā)電機(jī)1臺(tái)，發(fā)電機(jī)出口電壓為13.8KV，直接用單元接線方式升壓到110KV，110KV側(cè)采用雙母線接線，運(yùn)行可靠性高，調(diào)度靈活方便。(3)10KV發(fā)電機(jī)電壓母線接出2臺(tái)三繞組升壓變壓器，其高壓側(cè)接入110KV母線，其中壓側(cè)為35KV，選用單母線接線方式。圖1-3 火電廠電氣主接線簡(jiǎn)圖3.2水電廠電氣主接線的確定水電廠有60MW水輪發(fā)電機(jī)2臺(tái)，發(fā)電機(jī)出口電壓為13.8KV。直接用單元接線方式升壓到110KV，110KV側(cè)選用內(nèi)橋接線方式，經(jīng)濟(jì)性好且運(yùn)行方便。4.確定發(fā)電

12、廠的主變壓器4.1火電廠主變壓器的選擇選用1臺(tái)125MW發(fā)電機(jī)采用150MVA雙繞組變壓器直接升壓至110KV；2臺(tái)50MW發(fā)電機(jī)采用2臺(tái)63MVA三繞組變壓器升壓至35KV和110KV。兩臺(tái)變壓器可以互為備用?；痣姀S主變壓器型號(hào)、參數(shù)見表4-1表4-1 火電廠主變壓器型號(hào)、參數(shù)名稱型號(hào)額定容量（KVA）額定電壓（KV） 阻抗電壓（%）臺(tái)數(shù)高壓中壓低壓高-中高-低中-低三繞組變壓器S-FPSL7-6300/11063001213851051710.56.52雙繞組變壓器SSPL-150000/11015000012113812.6814.2水電廠主變壓器的選擇水電廠水輪發(fā)電機(jī)為2臺(tái)60MW，全

13、部以110KV供本地系統(tǒng)。考慮到供電可靠性的要求，采用兩臺(tái)雙繞組變壓器。水電廠主變壓器型號(hào)、參數(shù)見表4-2。表4-2 水電廠主變壓器型號(hào)、參數(shù)名稱型號(hào)額定容量(KVA)額定電壓（KV）阻抗電壓（%）臺(tái)數(shù)高壓低壓雙繞組變壓器SSPL-90000/1109000012113.810.525、短路電流水平對(duì)優(yōu)選法案1的火電廠內(nèi)110KV(K1點(diǎn))、35KV(K2點(diǎn))、10KV(K3點(diǎn))三級(jí)電壓母線進(jìn)行了短路電流的計(jì)算，計(jì)算出系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下的三相短路電流，為電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)提供依據(jù)。為了使一般10KV出線斷路器能選為輕型斷路器，例如SN10-101/630型，需要安裝10Kv出線電抗器。當(dāng)電

14、抗器后K4點(diǎn)短路，其短路電流被大大限制了。短路電流計(jì)算結(jié)果匯總見下表 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三相短路電流匯總表短路點(diǎn)0s短路電流周期分量I”4s短路電流I1短路沖擊電流110KV(K1點(diǎn))8.96.623.135KV(K2點(diǎn))12.89.433.710KV(K3點(diǎn))915124310KV(K4點(diǎn))5.145.2136、主要電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)1、 110kv斷路器及隔離開關(guān)的選擇以110kv雙母線的母聯(lián)斷路器及其兩側(cè)隔離開關(guān)為例，列表檢驗(yàn)如下表所示。 110kv斷路器及隔離開關(guān)的校驗(yàn)項(xiàng)目計(jì)算數(shù)據(jù)斷路器(FAI)隔離開關(guān)(GW4-110)合格與否額定電壓UN 110KVUN 110KVUN 110K

15、V額定電流IKmax787AIN 2500AIN 2000A開路電流I” 8.9KAIbx 40KA動(dòng)穩(wěn)定iNh 23.1KAimax 100KAimax 80KA熱穩(wěn)定I2tcqIth2t 4074Ith2t 31.5242、 35kv斷路器及隔離開關(guān)的選擇以35kv單母線的進(jìn)線斷路器及其兩側(cè)隔離開關(guān)為例，列表檢驗(yàn)如下表所示。3、 l0kV斷路器及隔離開關(guān)的選.擇安裝于不同地點(diǎn)的l0kV斷路器所承受的短路電流差別很大，故應(yīng)仔細(xì)區(qū)分。(1) G1發(fā)電機(jī)出口斷路器及其隔離開關(guān)。列表校驗(yàn)如下表所示。(2) l0kV出線斷路器及其限流電抗器。K4點(diǎn)短路時(shí)，全部短路電流都會(huì)流過出線斷路器及其電抗器輕型

16、斷路器SN10-l0I/630的開斷能力為16kA5. 14kA(合格)斷路器SN10-l0I/630的動(dòng)穩(wěn)定電流為40kA13kA(合格)斷路器SNlO-l0I/630的熱穩(wěn)定數(shù)據(jù)為162 25. 22 2(合格)電抗器NKL-10-300-4的動(dòng)穩(wěn)定電流為19.1KA13KA(合格)電抗器NKL-10-300-4的熱穩(wěn)定數(shù)據(jù)為17.4525.22 1(合格)設(shè)計(jì)計(jì)算書1發(fā)電廠主變壓器容量的選擇1.1火電廠主變壓器容量的選擇火電廠共有汽輪發(fā)電機(jī)3臺(tái)。其中50MW2臺(tái)，125MW1臺(tái)。(1)125MW發(fā)電機(jī)采用雙繞組變壓器直接升壓至110KV。按發(fā)電機(jī)容量選擇配套的升壓變壓器：故125MW發(fā)電

17、機(jī)輸出采用容量為150000KVA的雙繞組變壓器，變比為13.8/121，型號(hào)為SSPL-150000/110,具體參數(shù)見表2-3。(2)10KV母線上有16MW供本市負(fù)荷，同時(shí)廠用電取為5%，則通過兩臺(tái)升壓變壓器的總功率為：兩臺(tái)50MW發(fā)電機(jī)剩余容量采用兩臺(tái)三繞組變壓器輸出，兩臺(tái)變壓器應(yīng)互為備用，當(dāng)一臺(tái)檢修時(shí)，另一臺(tái)可承擔(dān)70%的負(fù)荷，故每臺(tái)變壓器容量計(jì)算如下：選用兩臺(tái)容量相近的63000KVA三相繞組變壓器，變比為10.5/38.5/121，型號(hào)為SFPL7-63000/110,具體參數(shù)詳見表1-1。1.2水電廠主變壓器容量的選擇 水電廠每臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)為60MW，擬采用發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器單

18、元式接線，直接升壓至110KV輸出。水電廠廠用電很少，僅占容量的1%。按發(fā)電機(jī)容量選擇變壓器：選用兩臺(tái)容量為90000KVA的雙繞組變壓器輸出，變比為13.8/121，型號(hào)為SFP7-90000/110。2.地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的計(jì)算2.1地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的功率平衡計(jì)算(1)石崗變電所石崗變電所負(fù)荷功率為：則功率因數(shù) 按要求應(yīng)當(dāng)采用電容器將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.9以上： 解得 即經(jīng)電容QC補(bǔ)償后，石崗變電所所需功率變?yōu)椋菏瘝徸冸娝a(bǔ)償電容容量至少為：火電廠擬采用雙回線供電給石崗變，線路末端每一回路的功率為：火電廠供石崗變電所線路首端，每一回路的功率初步估算為：(2)清泉變電所清泉變電所負(fù)荷功率為：

19、則功率因數(shù) 按要求應(yīng)當(dāng)采用電容器將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.9以上。設(shè)用電容將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.93 解得 經(jīng)電容補(bǔ)償后，清泉變電所實(shí)際負(fù)荷為： 清泉變補(bǔ)償電容容量為：水電廠擬以雙回線供電給清泉變，每回路末端功率為：線路首端每一回線的功率初步估算為：(3)水電廠水電廠輸出有功功率： 水電廠一般無附近電荷，因此可設(shè)其運(yùn)行功率因數(shù)為較高值，以避免遠(yuǎn)距離輸送無功。令水電廠110KV出口處：則輸出視在功率為：輸出無功功率為：水電廠輸出功率為：水電廠分別向大系統(tǒng)和清泉變兩個(gè)方向供電。水電廠雙回線向清泉變供電，線路首端每一回線的功率初步估算為：水電廠多余功率擬以單回線送往大系統(tǒng)。則送往大系統(tǒng)的功率為：(4)火電廠

20、火電廠需要分別向石崗變電所和大系統(tǒng)兩個(gè)方向供電?；痣姀S廠用電取為總?cè)萘康?%以10KV供出16MW，以35KV供出26MW，其余容量匯入110KV系統(tǒng)?；痣姀S以110KV外送總有功功率為：令其運(yùn)行功率因數(shù)為： 則外送總視在功率為：外送總無功功率為：火電廠以110KV外送總功率為：火電廠供石崗變電所總功率?；痣姀S供石崗變電所線路首端雙回線總功率估算為：火電廠送大系統(tǒng)總功率?；痣姀S送大系統(tǒng)總功率為： 火電廠擬以雙回線送往大系統(tǒng)，線路首端每一回線的功率為：（5）大系統(tǒng)火電廠送給大系統(tǒng)的總功率為：水電廠送給大系統(tǒng)的總功率為：火電廠、水電廠送至大系統(tǒng)的功率合計(jì)為：2.2地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的架空線路導(dǎo)線型

21、號(hào)初選（1）火電廠石崗變電所由于火電廠至石崗變電所采用雙回路，因此每條線路上總功率和電流為：，查軟導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖，得則其經(jīng)濟(jì)截面為：試取最接近的導(dǎo)線截面為,選取LGJ210/35鋼芯鋁絞線。（2）火電廠大系統(tǒng)火電廠至大系統(tǒng)采用雙回路，每條線路上的總功率和電流為：，查軟導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖，得則其經(jīng)濟(jì)截面為：取導(dǎo)線截面為,選取LGJ300/50鋼芯鋁絞線。(3)水電廠清泉變電所水電廠至清泉變電所采用雙回路，每條線路上的總功率和電流為：，查導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖，得則其經(jīng)濟(jì)截面為：取導(dǎo)線截面為150mm2,選取LGJ150/25鋼芯鋁絞線。(4)水電廠大系統(tǒng)水電廠經(jīng)單回路送往大系統(tǒng)，查導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密

22、度圖，得J=1.28A/mm2則其經(jīng)濟(jì)截面為：取導(dǎo)線截面為240mm2,選取LGJ-240/50鋼芯鋁絞線。2.3地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的導(dǎo)線截面積校驗(yàn)(1)按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)導(dǎo)線截面積為保證架空線路具有必要的機(jī)械強(qiáng)度，對(duì)于110KV等級(jí)的線路，一般認(rèn)為不得小于35mm2。因此所選的全部導(dǎo)線均滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求。(2)按電暈校驗(yàn)導(dǎo)線截面積根據(jù)下表可見，所選的全部導(dǎo)線均滿足電暈的要求。按電暈校驗(yàn)導(dǎo)線截面積額定電壓（KV）110220330500（四分裂）750（四分裂）單導(dǎo)線雙分裂導(dǎo)線外徑（mm2）9.621.433.1相應(yīng)型號(hào)LGJ-50LGJ-240LGJ-6002LGJ-2404LGJ-3004L

23、GJQ-400(3)按允許載流量校驗(yàn)導(dǎo)線截面積允許載流量是根據(jù)熱平衡條件確定的導(dǎo)線長(zhǎng)期允許通過的電流。所有線路都必須根據(jù)可能出現(xiàn)的長(zhǎng)期運(yùn)行情況作允許載流量校驗(yàn)。進(jìn)行這種校驗(yàn)時(shí)，鋼芯鋁絞線的允許溫度一般去70，并取導(dǎo)線周圍環(huán)境溫度為25.各種導(dǎo)線的長(zhǎng)期允許通過電流如下表所示。導(dǎo)線長(zhǎng)期允許通過電流 單位：A截面積（mm2）標(biāo)號(hào)35507095120150185240300400LJ170215265325375440500610680830LGJ170220275335380445515610700800按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)線截面積，一般都會(huì)比按正常運(yùn)行情況下的允許載流量計(jì)算的面積大得多。而在故

24、障情況下，例如雙回線中有一回線斷開時(shí)，則有可能使導(dǎo)線過熱。根據(jù)氣象資料，最熱月平均最高氣溫為28，查得的允許載流量應(yīng)乘以溫度修正系數(shù)： 火電廠石崗變（LGJ210雙回線）：LGJ210鋼芯鋁絞線允許載流量為586A，乘以溫度修正系數(shù)后： ， 合格。當(dāng)雙回路斷開一回，流過另一回路的最大電流為：，仍小于溫度修正后的允許載流量586A， 合格。LGJ210/35導(dǎo)線滿足要求，查得其參數(shù)（電阻，電抗，沖電功率）如下：r1=0.13/km, x1=0.388/km, QCL=3.35Mvar/100km火電廠大系統(tǒng)（LGJ300雙回線）：LGJ300鋼芯鋁絞線允許載流量為700A，乘以溫度修正系數(shù)后：7

25、000.97=679273A ，合格。當(dāng)雙回路斷開一回，流過另一回的最大電流為：2273=546A，仍小于允許載流量679A，合格LGJ300/50導(dǎo)線滿足要求，查得其參數(shù)如下：r1=0.107/km, x1=0.382/km, QCL=3.48Mvar/100km水電廠清泉變（LGJ150雙回線）：LGJ150鋼芯鋁絞線允許載流量為445A，乘以溫度修正系數(shù)后：4450.97=431.65A172A 合格當(dāng)雙回路斷開一回，流過另一回的最大電流為：2172=344A，仍小于允許載流量431.65A，合格LGJ150/25導(dǎo)線滿足要求，查得其參數(shù)如下：r1=0.21/km, x1=0.403/k

26、m, QCL=3.3Mvar/100km水電廠大系統(tǒng)（LGJ240單回線）：LGJ240鋼芯鋁絞線允許載流量為680A，乘以溫度修正系數(shù)后：6800.97=660A316A ，合格。LGJ240/50導(dǎo)線滿足要求，查得其參數(shù)如下：r1=0.27/km, x1=0.409/km, QCL=3.48Mvar/100km(1) 方案1線路的電能損耗火電廠石崗變電所（雙回線） ， 查表得：則全年電能損耗： 火電廠大系統(tǒng)（雙回線）: ， 查表得： 則全年電能損耗：水電廠清泉變電所（雙回線）： ， 查表得：則全年電能損耗： 水電廠大系統(tǒng)（單回線）： ,查表得： 則全年電能損耗：方案1的全年總電能損耗（僅限

27、于線路損耗）：(2)方案1線路投資火電廠石崗變電所：LGJ-210/35雙回110KV線路60km?；痣姀S大系統(tǒng)：LGJ-300/50雙回 110KV線路80km。水電廠清泉變電所：LGJ-150/25 雙回 110KV線路90km。水電廠大系統(tǒng)：LGJ-240/50單回 110KV線路100km。(3)方案1線路總投資：線路造價(jià)為虛擬的，與導(dǎo)線截面成正比，同桿架設(shè)雙回線系數(shù)取0.9。(4)方案1變電所和發(fā)電廠投資方案1與方案2的變電所投資和發(fā)電廠投資均相同，設(shè)為。方案1的工程總投資為：(5)方案1的年運(yùn)行費(fèi)用維持電力網(wǎng)正常運(yùn)行每年所支出的費(fèi)用，稱為電力網(wǎng)的年運(yùn)行費(fèi)用。年運(yùn)行費(fèi)用包括電能損耗費(fèi)

28、、小維修費(fèi)、維護(hù)管理費(fèi)。電力網(wǎng)的年運(yùn)行費(fèi)可以按下式計(jì)算：式中為計(jì)算電價(jià),元/（此設(shè)計(jì)中電價(jià)取0.52元/）A為每年電能損耗，；Z為電力網(wǎng)工程投資，元；PZ為折舊費(fèi)百分?jǐn)?shù)；PX為小維修費(fèi)百分?jǐn)?shù)；PW為維修管理費(fèi)百分?jǐn)?shù)。電力網(wǎng)折舊、小修和維護(hù)管理費(fèi)占總投資的百分?jǐn)?shù)，一般由主管部門制定。設(shè)計(jì)時(shí)可查表3-4取適當(dāng)?shù)闹?。?-4 電力網(wǎng)的折舊、小修和維護(hù)費(fèi)占投資的百分?jǐn)?shù) 單位：%設(shè)備名稱折舊費(fèi)小修費(fèi)維護(hù)管理費(fèi)總計(jì)木桿架空線81413鐵塔架空線4.50.527鋼筋混凝土桿架空線4.50.527電纜線路3.50.526本設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土桿架空線，三項(xiàng)費(fèi)用總計(jì)取總投資的7%。則方案1的年運(yùn)行費(fèi)用為： 3地區(qū)

29、電網(wǎng)接線方案2的功率平衡計(jì)算3.1 地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的功率平衡計(jì)算(1)石崗變石崗變電所負(fù)荷情況與方案1相同，火電廠以雙回線供石崗變，線路首端每一回線的實(shí)在功率初步估算為：(2)清泉變電所清泉變負(fù)荷情況與方案1相同，線路首端的功率初步估算為：(3)水電廠水電廠輸出功率仍為: 水電廠分別向大系統(tǒng)和清泉變兩個(gè)方向供電。水電廠擬以單回線向清泉變供電，線路首端功率初步估算為：水電廠多余功率擬以單回線送往大系統(tǒng)。則大系統(tǒng)功率為：(4)火電廠火電廠分別向石崗變電所和大系統(tǒng)兩個(gè)方向供電，負(fù)荷及線路情況與方案1相同?；痣姀S以雙回線送往石崗變，線路首端每一回線的功率為：火電廠以雙回線送往大系統(tǒng)，線路首端每一回

30、線的功率為：(5)大系統(tǒng)火電廠送出給大系統(tǒng)總功率為：水電廠送出給大系統(tǒng)總功率為：火電廠、水電廠送至大系統(tǒng)的功率合計(jì)為：3.2地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的架空線路導(dǎo)線型號(hào)初選(1)火電廠石崗變電所由于火電廠至石崗變電所負(fù)荷及線路情況與方案1相同，因此仍選取LGJ-210/35鋼芯鋁絞線。(2)火電廠大系統(tǒng)由于火電廠至大系統(tǒng)負(fù)荷季羨林情況與方案1相同，因此仍選取LGJ-300/50鋼芯鋁絞線。(3)水電廠清泉變電所水電廠至清泉變電所采用單回路，線路上的功率：，查軟導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖，得J=1.1A/mm2 ，則其經(jīng)濟(jì)截面為：取導(dǎo)線截面為300mm2，選取LGJ300/30鋼芯鋁絞線。(4)水電廠大系統(tǒng)水電

31、廠經(jīng)單回路送往大系統(tǒng)：，查軟導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖，得，則其經(jīng)濟(jì)截面為：取導(dǎo)線截面為240mm2，選取LGJ-240/50鋼芯鋁絞線。(5)大系統(tǒng)清泉變大系統(tǒng)清泉變電所正常運(yùn)行時(shí)功率很小，但考慮到當(dāng)環(huán)網(wǎng)其他某一回路斷開時(shí)，流過本線路的電流大，因此仍選為L(zhǎng)GJ-300導(dǎo)線。3.3地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的導(dǎo)線截面積校驗(yàn)(1)火電廠石崗變（LGJ-210雙回線）情況與方案1相同，因此LGJ-210/35導(dǎo)線滿足要求，其參數(shù)如下：r1=0.13/km, x1=0.388/km, QCL=3.35Mvar/100km(2)火電廠大系統(tǒng)（LGJ-300雙回線）情況與方案1相同，因此LGJ-300/50導(dǎo)線滿足要求

32、，其參數(shù)如下：r1=0.107/km, x1=0.382/km, QCL=3.48Mvar/100km(3)水電廠清泉變（LGJ300單回線）LGJ300鋼芯鋁絞線允許載流量為700A，乘以溫度修正系數(shù)后：7000.97=679341A 合格當(dāng)環(huán)網(wǎng)中水電廠大系統(tǒng)回路斷開時(shí)，流過本線路的最大電流為：341+316=657A ，仍小于允許載流量679A ，合格LGJ300/50導(dǎo)線滿足要求，查得其參數(shù)如下：r1=0.107/km, x1=0.382/km， QCL=3.48Mvar/100km(4)水電廠大系統(tǒng)（LGJ-300單回線）LGJ-240鋼芯鋁絞線允許載流量為680A，乘以溫度修正系數(shù)后

33、為：6800.97=660316A 合格當(dāng)環(huán)網(wǎng)中水電廠清泉變回路斷開時(shí)流過本線路的最大電流為：341+316=657A，仍小于允許載流量660A，合格LGJ240/50導(dǎo)線滿足要求，查得其參數(shù)如下：r1=0.27/km, x1=0.409/km, QCL=3.48Mvar/100km(5)大系統(tǒng)清泉變（LGJ-300單回線）大系統(tǒng)清泉變電所正常運(yùn)行是功率很小，但考慮到當(dāng)環(huán)網(wǎng)其他某一回路斷開時(shí)，流過本線路的電流大 ，因此仍選為L(zhǎng)GJ-300導(dǎo)線。r1=0.107/km, x1=0.382/km, QCL=3.48Mvar/100km3.4地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的潮流計(jì)算僅進(jìn)行最大負(fù)荷時(shí)的潮流計(jì)算。(

34、1)火電廠石崗變（LGJ210雙回線）由于火電廠至石崗變電所負(fù)荷及線路情況與方案1相同，計(jì)算從略。石崗變電所110KV母線的電壓為：U石=118-5.8=112.2（KV） 合格(2)火電廠大系統(tǒng)（LGJ300雙回線）由于火電廠至大系統(tǒng)負(fù)荷及線路情況與方案1相同，計(jì)算從略。大系統(tǒng)110KV母線的電壓為：U大=118-8=110（KV） 合格(3)水電廠大系統(tǒng)初步選擇時(shí)環(huán)網(wǎng)的2邊均選了LGJ-300鋼芯鋁絞線，1邊選了LGJ-240鋼芯鋁線。3.5地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的總投資和年運(yùn)行費(fèi)(1)方案2線路的電能損耗火電廠石崗變。與方案1相同，全年電能損耗：火電廠大系統(tǒng)。與方案1相同，全年電能損耗：水電

35、廠清泉變： ，查表得： 則全年電能損耗： 水電廠大系統(tǒng) ，查表得： 則全年電能損耗： 大系統(tǒng)清泉變線路上的功率損耗： ，查表得： 則全年電能損耗： 方案2的全年總電能損耗（僅限于線路損耗）：(2)方案2線路投資火電廠石崗變：LGJ-210/35雙回110KV線路60km。火電廠大系統(tǒng)：LGJ300/50雙回110KV線路80km。水電廠清泉變：LGJ300/50單回110KV線路90km。水電廠大系統(tǒng)：LGJ240/50單回110KV線路100km。大系統(tǒng)清泉變：LGJ300/50單回110KV線路30km。方案2線路總投資：2（21.060+3080）0.9+30（100+90+30）=13

36、188（萬元）(3)方案2變電所投資認(rèn)為方案2與方案1的變電所投資和發(fā)電廠投資均相同，設(shè)為 。(4)方案2工程總投資方案2的工程總投資即為：(5)方案2年運(yùn)行費(fèi)用方案2的年運(yùn)行費(fèi)用為：4.通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定最佳方案兩個(gè)設(shè)計(jì)方案在技術(shù)上都可行，通過經(jīng)濟(jì)性能比較，最終確定最佳方案。在本設(shè)計(jì)中，方案1的工程投資小于方案2的工程投資：而方案1的年運(yùn)行費(fèi)用也小于方案2的年運(yùn)行費(fèi)用：因此，最終選取總投資和年運(yùn)行費(fèi)用都較少的方案1。變電站課程設(shè)計(jì)中的問題總結(jié): 1、變電站主變的選擇原則、計(jì)算過程和結(jié)果（包括變壓器的臺(tái)數(shù)、容量、型號(hào)、參數(shù)）(1)線損率,同時(shí)率的含義(2)功率因數(shù)有功無功的關(guān)系2、主接線設(shè)計(jì)

37、（1）各電壓等級(jí)的主接線方案，尤其是進(jìn)出線數(shù)目要與實(shí)際情況相符合高壓側(cè)進(jìn)出線數(shù)目要與所在的電網(wǎng)接線一致，中低壓側(cè)進(jìn)出線數(shù)目要與所供負(fù)荷一致（2）先不設(shè)計(jì)電抗器，只有在設(shè)備選型（第4步）時(shí)短路電流太大，不能選到合適設(shè)備時(shí)才考慮用電抗器。變電站中，限制短路電流的電抗器一般串在主變低壓側(cè)引線上。（3）安裝電壓互感器的位置和接線方式主母線上：一組（ABC三相都有）110kV及以上，電壓互感器通過隔離開關(guān)與母線相連。66kV及以下，電壓互感器通過熔斷器、隔離開關(guān)與母線相連。110kV及以上的出線端：一般只在某相上裝，給重合閘裝置用，不用隔離開關(guān)，直接接在出線端（4）安裝電流互感器的位置：緊挨著斷路器，在遠(yuǎn)離母線側(cè)（5）安裝避雷器的位置主母線上的電壓互感器旁邊：一組（ABC三相都有）主變各電壓等級(jí)的引線出口：一組（ABC三相都有）主變