東北電力大學(xué)電氣工程畢業(yè)設(shè)計(jì)申優(yōu)

1、,電力系統(tǒng)規(guī)劃及發(fā)電廠變電所設(shè)計(jì),畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯,姓名：李寧坤學(xué)號(hào)：1003580515班級(jí):電自1013指導(dǎo)老師：趙珩,電力系統(tǒng)規(guī)劃及發(fā)電廠變電所設(shè)計(jì),,電源規(guī)劃,,,,,,,,,,電網(wǎng)規(guī)劃,,主接線的設(shè)計(jì),變壓器的選擇,,短路計(jì)算,電氣設(shè)備的選擇,潮流計(jì)算,發(fā)電廠專(zhuān)題設(shè)計(jì),電壓調(diào)整,防雷保護(hù),,,第一章：電源規(guī)劃,,分析原始負(fù)荷資料,,裝機(jī)容量,,變電所負(fù)荷,,,,機(jī)壓負(fù)荷,近區(qū)負(fù)荷,系統(tǒng)吸收,,綜合用電負(fù)荷,綜合供電負(fù)荷,,綜

2、合發(fā)電負(fù)荷,,負(fù)荷備用,國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用,事故備用,檢修備用,,,,總裝機(jī)1035MW 4臺(tái)200MW2臺(tái)50MW機(jī)組3臺(tái)45MW機(jī)組,,第二章：電網(wǎng)規(guī)劃,電網(wǎng)設(shè)計(jì)的基本原則：,1、可靠性 滿(mǎn)足向用戶(hù)安全供電的要求，防止大面積的停電2、靈活性 考慮到遠(yuǎn)景發(fā)展便于過(guò)渡；調(diào)度的靈活3、經(jīng)濟(jì)性 投資小，占地面積小，電能損耗小,,相互之間可能是相互矛盾的,電網(wǎng)設(shè)計(jì)的過(guò)程：,1、電壓等級(jí)的確定,2、方案初選,（1）線路長(zhǎng)度,,單回線：距離*

3、1.1,雙回線：距離*1.1*1.85,（2）斷路器個(gè)數(shù),,橋形接線：3個(gè),單回線：出線數(shù),雙回線：出線數(shù)+1,3、初選結(jié)果,方案一：,方案二：,4、導(dǎo)線截面積的選擇與校驗(yàn),1、按經(jīng)濟(jì)電流密度,Sj=Imax/J,Tmax=4500h J=1.15A/mm2,2、按允許載流量校驗(yàn),計(jì)算導(dǎo)線實(shí)際工作的最大工作電流,3、電暈校驗(yàn),線路的最高工作電壓要小于導(dǎo)線的起暈電壓,4、機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn),5、電壓損失校驗(yàn),導(dǎo)線截面積不得小于35mm2,,

4、兩種方案的導(dǎo)線型號(hào)：LGJ-240,5、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,斷路器投資,年運(yùn)行費(fèi),,由抵償年限法計(jì)算得：方案一：Z1=31090.1萬(wàn)元 U1=3698.9萬(wàn)元方案二：Z1=27918.6萬(wàn)元 U1=3556.3萬(wàn)元Z1>Z2; U1>U2 故選擇方案二,第三章：主接線設(shè)計(jì),主接線的形式： 有母線：?jiǎn)文妇€ 雙母線 單母分段帶旁路 雙母分段帶旁路 一臺(tái)半斷路器接線 雙母線雙斷路器接線

5、 無(wú)母線： 橋形接線 角形接線 單元接線,1、火電廠的主接線： （1）10KV側(cè)機(jī)壓母線,考慮到有兩臺(tái)50MW機(jī)組，且存在機(jī)壓母線，綜合考慮采用雙母三分段接線,第三章：主接線設(shè)計(jì),（2）220KV側(cè)主接線 高壓側(cè)共八回出線，六回進(jìn)線故亦采用雙母三分段接線。200MW機(jī)組采用單元接線，為檢修調(diào)試方便在發(fā)電機(jī)變壓器之間裝設(shè)了可拆卸連接點(diǎn)。,第三章：主接線設(shè)計(jì),2、水電廠主接線,水電廠有3臺(tái)45MW

6、機(jī)組，基于水電廠可靠性經(jīng)濟(jì)性合理性考慮，水電廠采用五角星接線。,第三章：主接線設(shè)計(jì),4、變電所主接線設(shè)計(jì),,（1）變電所1、2出線為兩回一般采用橋形接線，且線路較長(zhǎng)，穿越功率較小故采用內(nèi)橋接線。,（2）變電所3是環(huán)網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，故穿越功率較大，所以采用外橋接線。,（3）變電所4地理位置非常重要，四回出線分別于火電廠水電廠連接，故采用雙母線接線。,第四章：變壓器的選擇,1、相數(shù)的選擇 330KV以下的電力系統(tǒng)在不受運(yùn)輸條件限制是

7、，選用三相變壓器。本設(shè)計(jì)均采用三相變壓器。,2、繞組的選擇 因本設(shè)計(jì)中只有兩個(gè)電壓等級(jí)，所以均選擇雙繞組變壓器。,3、火電廠機(jī)壓母線上變壓器容量和臺(tái)數(shù)的確定原則,,（1）發(fā)電機(jī)全部投入運(yùn)行，扣除最小機(jī)壓負(fù)荷和廠用電，主變可將機(jī)壓母線所剩功率送入系統(tǒng)。 （2）當(dāng)最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)檢修時(shí)，為保證機(jī)壓負(fù)荷，滿(mǎn)足其倒送功率。（3）兩臺(tái)主變其中一臺(tái)，退出運(yùn)行時(shí)，另一臺(tái)可輸送剩余功率的70%。,第四章：變壓器的選擇,4、單元接線主變壓器

8、選擇,其容量按發(fā)電機(jī)額定容量扣除機(jī)組廠用電后，留有10%的裕度來(lái)確定。,5、變電所變壓器設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)程,（1）當(dāng)一臺(tái)主變退出運(yùn)行時(shí)，其余主變應(yīng)能輸送剩余負(fù)荷的70%-80%（2）當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余主變?cè)谟?jì)及過(guò)負(fù)荷時(shí)間內(nèi)，滿(mǎn)足對(duì)重要負(fù)荷供電。,第五章、短路計(jì)算,1、短路計(jì)算的目的 （1）選擇高壓電器或?qū)@些設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn) （2）評(píng)價(jià)并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短路電流的措施。 （3）分析計(jì)算送電線路

9、對(duì)通訊設(shè)備的影響。,2、短路電流的計(jì)算條件 （1）正常工作時(shí)，系統(tǒng)三相對(duì)稱(chēng),（2）所有電源的電動(dòng)勢(shì)相角相同（3）短路發(fā)生在短路電流最大時(shí)刻（4）各元件電阻與線路電容均不計(jì),3、運(yùn)算曲線求短路電流的步驟,,將標(biāo)幺值轉(zhuǎn)化為有名值，計(jì)算相應(yīng)沖擊電流,4、短路計(jì)算結(jié)果,第六章：電氣設(shè)備選擇,1、電氣設(shè)備選擇的原則,（1）按正常條件選擇 a.類(lèi)型和形式的選擇 根據(jù)設(shè)備的安裝地點(diǎn)確定戶(hù)外型戶(hù)內(nèi)型普通型防污型成套型裝配

10、型等 b.額定電壓 不小于裝設(shè)地點(diǎn)的電路額定電壓 c.額定電流 不小于最大持續(xù)電流,（2）按短路條件進(jìn)行校驗(yàn),a.按熱穩(wěn)定性校驗(yàn) 即最嚴(yán)重情況短路時(shí)發(fā)熱應(yīng)大于設(shè)備允許發(fā)熱。b.動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn) 即最嚴(yán)重短路情況下的沖擊電流小于設(shè)備允許的動(dòng)穩(wěn)定電流,2、高壓斷路器的選擇,,一般6KV-35KV選用真空少油斷路器，35KV-500KV采用SF6斷路器。,,,Un不小于UNSIN不小于ImaxINbr>I

11、0S,熱穩(wěn)定校驗(yàn)It2t>QK動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)ies>ish,3、隔離開(kāi)關(guān)的選擇,Un不小于UNSIN不小于Imax,熱穩(wěn)定校驗(yàn)It2t>QK動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)ies>ish,4、電流互感器的選擇,1、種類(lèi)的選擇 根據(jù)安裝地點(diǎn)選擇屋內(nèi)或屋外，根據(jù)安裝方式選擇支持式裝入式和穿墻式。6-20KV屋內(nèi)配電裝置的電流互感器一般采用澆注絕緣型，35KV及以上配電裝置的電流互感器采用油浸瓷箱式。,2、選擇條件

12、 額定電壓不得低于安裝回路的額定電壓。 額定電流不小于回路最大持續(xù)工作電流。,為保證準(zhǔn)確級(jí)，最大工作電流應(yīng)接近額定電流。 電流互感器的二次側(cè)額定電流可根據(jù)二次回路的要求選用5A或1A。,,規(guī)定二次負(fù)荷變化范圍，一次電流為額定時(shí)的最大電流誤差百位數(shù)。,4、電壓互感器的選擇,1、種類(lèi)和型式選擇,6—20KV屋內(nèi)配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)或樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器。 35—110KV配電裝置中一般采用

13、油浸絕緣式的電磁式電壓互感器。 220KV及其以上的配電裝置中，當(dāng)準(zhǔn)確級(jí)滿(mǎn)足要求時(shí)，一般采用電容式電壓互感器。,PT一次側(cè)額定電壓應(yīng)滿(mǎn)足電網(wǎng)電壓要求，二次側(cè)額定電壓已標(biāo)準(zhǔn)化為100V，具體的數(shù)值與它的相數(shù)與接線方式有關(guān)。,,準(zhǔn)確級(jí)即在規(guī)定的一次電壓和二次負(fù)載變化范圍內(nèi)，負(fù)荷功率因數(shù)為額定時(shí)，最大電壓誤差百分?jǐn)?shù)。,5、限流電抗器的選擇,,,按額定電壓額定電流選擇：額定電壓不低于網(wǎng)絡(luò)額定電壓；額定電流不小于回路最大持續(xù)工作電流，分

14、段電抗器按最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流的50%-80%。,熱穩(wěn)定校驗(yàn):計(jì)算出流過(guò)電抗器的0s 2s 4s短路電流，算出Qk,動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn):計(jì)算出沖擊電流,,母線殘壓校驗(yàn)：計(jì)算流過(guò)電抗器的電流，算出電抗器電壓降落的百分?jǐn)?shù)，其值應(yīng)大于60%,6、設(shè)備選擇結(jié)果,6、設(shè)備選擇結(jié)果,,第七章、潮流計(jì)算,1,,潮流計(jì)算的目的,潮流計(jì)算的目的是在給定某種運(yùn)行條件和系統(tǒng)接線方式下，闡明電網(wǎng)各部分的運(yùn)行狀態(tài)。如變電所母線電壓，負(fù)荷功率及功率損耗。對(duì)于確定電

15、網(wǎng)運(yùn)行方式，分析電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，潮流計(jì)算是這些問(wèn)題的基礎(chǔ)。,2,潮流計(jì)算的內(nèi)容,,潮流計(jì)算分為手算潮流和機(jī)算潮流。手算法物理概念清晰，用于計(jì)算簡(jiǎn)單的電力網(wǎng)絡(luò)；機(jī)算潮流即解非線性微分方程組，快速精準(zhǔn)，但物理概念不明顯。,1、手算潮流,計(jì)算各元件 參數(shù),繪制等值電路,設(shè)火電廠高壓母線為平衡節(jié)點(diǎn)242kv 相角為零,系統(tǒng)為PV節(jié)點(diǎn)其他為PQ節(jié)點(diǎn),設(shè)各節(jié)點(diǎn)電壓為220kv計(jì)算功率損耗,再由計(jì)算所得首端功率

16、及首端電壓計(jì)算電壓降落,然后在此計(jì)算功率損耗迭代多次,前推回代,2、計(jì)算機(jī)計(jì)算潮流,,,計(jì)算機(jī)計(jì)算潮流的數(shù)學(xué)模型是一組非線性代數(shù)方程，是由節(jié)點(diǎn)電壓方程演變來(lái)的。,,節(jié)點(diǎn)分類(lèi)：PV節(jié)點(diǎn) PQ節(jié)點(diǎn) 平衡節(jié)點(diǎn) 本設(shè)計(jì)選擇火電廠高壓側(cè)為平衡節(jié)點(diǎn)，水電廠、系統(tǒng)、機(jī)壓母線為PV節(jié)點(diǎn)，四個(gè)變電所為PQ節(jié)點(diǎn)。,,計(jì)算程序所用的矩陣參數(shù): B1為支路參數(shù)：支路首端號(hào)，支路末端號(hào)，支路阻抗，支路對(duì)地導(dǎo)納，支路變比，折算到哪側(cè)的標(biāo)志,,B2為節(jié)

17、點(diǎn)參數(shù)：節(jié)點(diǎn)所接發(fā)電機(jī)功率，節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷功率，節(jié)點(diǎn)電壓的初值，PV節(jié)點(diǎn)U的給定值，節(jié)點(diǎn)無(wú)功補(bǔ)償容量，節(jié)點(diǎn)分類(lèi)標(biāo)號(hào),第八章、電壓調(diào)整與無(wú)功平衡,無(wú)功電源：發(fā)電機(jī)電容器和調(diào)相機(jī)靜止補(bǔ)償器和靜止調(diào)相機(jī),無(wú)功平衡：無(wú)功電源供應(yīng)的無(wú)功功率等于無(wú)功負(fù)荷加變壓器無(wú)功損耗加線路無(wú)功損耗減去線路電容無(wú)功,無(wú)功功率平衡和系統(tǒng)電壓水平的關(guān)系可知，當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功功率充足時(shí)電壓水平較高。,電壓調(diào)整:,,調(diào)整的必要性： 電壓較低時(shí):發(fā)電機(jī)的定子電流

18、將因其功率角的增大而增大，為使定子繞組不置過(guò)熱，從而減少發(fā)電機(jī)出力。 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率增大，電流將增大，溫升增加，效率降低，壽命降低。 電爐的有功功率與電壓成正比，影響產(chǎn)量。 電壓過(guò)高時(shí)：絕緣受損，壽命縮短。,電壓管理:,中樞點(diǎn)管理方式：,順調(diào)壓,逆調(diào)壓,常調(diào)壓,1.0UN—1.05UN,1.025UN-1.075UN,1.02UN-1.05UN,電壓調(diào)整措施：,1、改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓 供電

19、線路不長(zhǎng)，線路上電壓損失不很大，一般借調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)壓。,2、借改變變壓器變比調(diào)壓 系統(tǒng)中無(wú)功功率不缺乏，采用改變變壓器變比調(diào)壓。,3、借補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓 無(wú)功不足時(shí)，可增設(shè)電容器，調(diào)相機(jī)，靜止補(bǔ)償器。,電壓調(diào)整措施: 冬季最?。?變電所1、4：+2.5% 夏季故障：變電所3：-2.5%無(wú)功補(bǔ)償20Mvar 冬季故障：變電所3：-5%無(wú)功補(bǔ)償30Mvar,繼電保護(hù)配置,220KV輸電線路

20、保護(hù)：,第一套保護(hù):光纖差動(dòng)保護(hù)（主保護(hù)）相間距離保護(hù) 零序電流保護(hù)（后備保護(hù)）綜合自動(dòng)重合閘裝置,第二套保護(hù)：高頻保護(hù)（主保護(hù)）相間距離保護(hù) 接地距離保護(hù)（后備）綜合自動(dòng)重合閘裝置,220KV變壓器保護(hù)：,主保護(hù)： 瓦斯保護(hù) 第一縱差保護(hù)（二次諧波制動(dòng)原理） 第二縱差保護(hù)

21、（間斷角鑒別原理）,后備保護(hù)： 復(fù)合序電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù) 零序電流保護(hù) 過(guò)負(fù)荷保護(hù) 過(guò)勵(lì)磁保護(hù),發(fā)電機(jī)保護(hù)：不完全縱差動(dòng)保護(hù)（相間與匝間短路）單元件橫差保護(hù)（匝間短路）零序電壓構(gòu)成的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)三次諧波電壓構(gòu)成的定子

22、繞組單相接地保護(hù)負(fù)序電流保護(hù)勵(lì)磁回路一點(diǎn)兩點(diǎn)接地保護(hù)失磁保護(hù) 逆功率保護(hù) 低頻保護(hù) 斷水保護(hù),第九章 、廠用電設(shè)計(jì),1、廠用電： 電動(dòng)機(jī)及全廠的運(yùn)行操作檢修、照明用電都屬于廠用負(fù)荷，這些總的負(fù)荷即位廠用電。廠用電的可靠性對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行非常重要，提高廠用電可靠性，可使電廠無(wú)故障運(yùn)行。,2、廠用電源與備用電源高壓廠用工作電源的引接：（1）當(dāng)主接線具有發(fā)電機(jī)機(jī)壓,母線時(shí)，高壓廠用工作電源

23、一般由該機(jī)組所連接的母線段上引接。本設(shè)計(jì)50MW機(jī)組的廠用電即引接自機(jī)壓母線。（2）當(dāng)發(fā)電機(jī)與主變壓器為單元接線時(shí)，則高壓廠用電從該單元主變壓器的低壓側(cè)引接。本設(shè)計(jì)200MW機(jī)組廠用電即引自主變低壓側(cè)。備用電源： 備用電源引自高壓母線。,第九章 、廠用電設(shè)計(jì),3、廠用主接線確定 火電廠的高壓廠用母線采用 “按爐分段”，將高壓廠用母線按鍋爐臺(tái)數(shù)分為若干獨(dú)立段。本設(shè)計(jì)有4臺(tái)200MW機(jī)組，兩臺(tái)50MW機(jī)組，故采用每爐兩段，由分裂

24、繞組變壓器供電。,設(shè)置高壓公用負(fù)荷母線段，將全廠公用負(fù)荷分別接在公用廠用母線段上，公用負(fù)荷集中，無(wú)過(guò)渡問(wèn)題，各單元機(jī)組獨(dú)立性強(qiáng)，便于各機(jī)組在公用廠用母線段的清掃。,4、廠用變壓器的選擇 廠用電率按8%計(jì)算，廠用變壓器按廠用電容量留10%裕度來(lái)選擇。,第九章 、廠用電設(shè)計(jì),5、短路計(jì)算 短路點(diǎn)的選擇：200MW廠用變6KV側(cè)D1；50MW廠用變6KV側(cè)D2；備用變6KV側(cè)D3。,6、高壓開(kāi)關(guān)柜,第十章 防雷保護(hù),一、對(duì)直

25、擊雷的防護(hù)措施通常是裝設(shè)避雷針或避雷線。避雷針高于被保護(hù)物體。其作用是吸引雷于自身，并將雷電流泄入大地，從而使避雷針附近的物體得到保護(hù)。,二、避雷針保護(hù)范圍 1、單支避雷針 當(dāng)Hx>h/2時(shí)，rx=(h-hx)p 當(dāng)Hx<h/2時(shí)， rx=(1.5h-2hx)p rx—避雷針在hx水平面上的保護(hù)范圍,h—避雷針高度P—避雷針高度影響系數(shù)H<30m

26、,p=1;30m<h<120m,p=5.5/h,２、雙針等高避雷針　　（１）確定兩針外側(cè)保護(hù)范圍的方法與單針避雷針相同?！　。ǎ玻﹥舍橀g的保護(hù)范圍可通過(guò)兩針頂點(diǎn)及保護(hù)范圍上部邊緣的最低點(diǎn)Ｏ的圓弧來(lái)確定。,第十章 防雷保護(hù),Ｏ點(diǎn)高度h0。h0=h-D/7P高度hx的平面保護(hù)范圍一側(cè)寬度為bx,可按下式計(jì)算：bx=1.5h0-2hx,,3、多支等高避雷針 （1）將多支避雷針組成的多邊形分成若干個(gè)三角形，劃分是必須

27、是相鄰的三支 （2）若在三角形內(nèi)被保護(hù)物最大高度hx的水平面上各相鄰避雷針保護(hù)范圍內(nèi)的外側(cè)寬bx大于零，則曲線所圍的平面得到保護(hù)。 （3）外側(cè)保護(hù)范圍分別按兩支等高針的方法確定。,第十章 防雷保護(hù),保護(hù)范圍的確定： 火電廠有8回出線，6回進(jìn)線，2個(gè)母聯(lián)間隔，2個(gè)電壓互感器間隔，1個(gè)分段間隔共19個(gè)間隔，每個(gè)間隔14米，其保護(hù)范圍長(zhǎng)為：19*14=266米寬為：76米。,本設(shè)計(jì)所采用的避雷針高度為15米