電力系統(tǒng)分析課程設計

1、<p><b>　　1 引言</b></p><p>　　電網(wǎng)規(guī)劃是所在供電區(qū)域國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要組成部分，同時也是電力企業(yè)自身長遠發(fā)展規(guī)劃的重要基礎之一。電網(wǎng)規(guī)劃的目標就是能夠使電網(wǎng)發(fā)展，能適應，滿足并適度超前于供電區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟發(fā)展要求，并能發(fā)揮其對于電網(wǎng)建設，運行和供電保障的先導和決定做用。</p><p>　　電網(wǎng)規(guī)劃是電網(wǎng)發(fā)展和改造的總體計劃

2、。其任務是研究負荷增長的規(guī)律，改造和加強現(xiàn)有電網(wǎng)結構，逐步解決薄弱環(huán)節(jié)，擴大供電能力，實現(xiàn)設施標準化，提高供電質(zhì)量和安全可靠性，建立技術經(jīng)濟合理的電網(wǎng)。</p><p>　　電網(wǎng)是電源和用戶之間的紐帶，其主要功能就是把電能安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地送到用戶。電力工業(yè)發(fā)展是實踐表明，要實現(xiàn)這一目標，大電網(wǎng)具有不可取代的優(yōu)越性，而要充分發(fā)揮這種優(yōu)越性，就必須建設一個現(xiàn)代化的電網(wǎng)。隨著電網(wǎng)的發(fā)展和超高壓大容量電網(wǎng)的形成，電力給

3、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展帶來了巨大的動力和效益，并成為當今社會發(fā)展和人民日常生活不可缺少的能源之一。但隨著經(jīng)濟時代的到來，電網(wǎng)的運行和管理已發(fā)生了深刻的變化，國內(nèi)外經(jīng)驗表明，如果對供電電網(wǎng)設計不善，一旦發(fā)生自然和認為故障，輕者造成部分用戶停電，重者則使電網(wǎng)的安全運行受到威脅，造成電網(wǎng)運行失去穩(wěn)定，嚴重時甚至會使電網(wǎng)瓦解，釀成大面積停電，給國民經(jīng)濟帶來災難性的后果。因此對電網(wǎng)的合理設計已經(jīng)成為了電力系統(tǒng)運行維護的主要部分。</p>

4、<p>　　電力系統(tǒng)是由生產(chǎn)、輸送、分配和消費電能的發(fā)電機、變壓器、電力線路和電力用戶組成的整體，是將一次能源轉(zhuǎn)換成電能并輸送和分配到用戶的一個統(tǒng)一系統(tǒng)。電力系統(tǒng)還包括保證其安全可靠運行的繼電保護裝置、安全自動裝置、調(diào)度自動化系統(tǒng)和電力通信等相應的輔助系統(tǒng)(一般成為二次系統(tǒng))，以及通過電或機械的方式聯(lián)入電力系統(tǒng)中的設備。</p><p><b>　　設計原理說明</b></

5、p><p>　　2.1 確定火電廠和水電廠的發(fā)電機型號、參數(shù)</p><p>　　發(fā)電廠是電能的生產(chǎn)單位，電能由發(fā)電機發(fā)出，經(jīng)升壓變壓器升壓后送到電網(wǎng)供用戶使用。發(fā)電機是電廠的主要設備，也是及其昂貴的設備。因此在設計中要對發(fā)電機進行保護設計，避免故障等原因損壞發(fā)電機。發(fā)電機按原動機分類可分類為：汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機、柴油發(fā)電機及燃氣輪發(fā)電機。按冷卻方式可分為外冷式和內(nèi)冷式發(fā)電機。按冷卻介質(zhì)

6、可分為空氣冷卻發(fā)電機、氫氣冷卻發(fā)電機、水冷卻發(fā)電機及油冷卻發(fā)電機等。按結構特點分為凸極式和隱極式發(fā)電機。</p><p>　　同步發(fā)電機的額定參數(shù)有：(1)額定功率：發(fā)電機在規(guī)定條件下運行時，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)電機在正常運行時釘子繞組的標稱電壓，單位為V或kV，通常帶有6.3kV、10.5kV、13.8kV等。(3)額定電流：發(fā)電機在額定條件下運行時，流過定子繞組的標稱線電

7、流，單位為A或kA。(4)額定轉(zhuǎn)速:轉(zhuǎn)子正常運行時的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。(5)額定頻率：我國規(guī)定頻率為50HZ。(6)額定效率：發(fā)電機在額定狀態(tài)下運行的效率。發(fā)電機的容量越大，效率越高。(7)額定溫升：運行中，發(fā)電機的定子繞組和轉(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。</p><p><b>　　設計說明書</b><

8、/p><p>　　根據(jù)設計任務書，擬建火電廠容量為汽輪發(fā)電機50MW 2臺、125MW 1臺；水電廠容量為水輪發(fā)電機60MW 2臺</p><p>　　確定汽輪發(fā)電機型號、參數(shù)見表2-1，水輪發(fā)電機型號、參數(shù)見表2-2 </p><p>　　表2-1 汽輪發(fā)電機型號、參數(shù)</p><p>　　表2-2 水輪發(fā)電機型號 、參數(shù)</p>

9、;<p>　　2.2 通過技術經(jīng)濟比較確定地區(qū)電網(wǎng)接線方案</p><p>　　根據(jù)地理位置，可擬出多個地區(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，初步選出兩個比較合理的方案，進行詳細的技術經(jīng)濟比較。</p><p>　　方案1：如圖2-1所示，火電廠和水電廠分別以雙回線送電給大系統(tǒng)；火電廠以單回線送電給石崗變；水電廠以單回線送電給清泉變。所有線路均選用1

10、10kV。</p><p>　　方案2：如圖2-2所示，火電廠以單回線分別送電給石崗變和大系統(tǒng)，同時再以單回線連接大系統(tǒng)和石崗變，形成三點單回網(wǎng)；水電廠分別以單回線分別送電給清泉變和大系統(tǒng)。所有線路均選用110kV。</p><p>　　圖2-1 方案1接線圖 </p><p>　　圖2-2 方案2接線圖</p

11、><p>　　經(jīng)過輸電線選擇計算和潮流計算，兩個設計方案在技術上都可行，再對這兩個方案進行詳細的技術、經(jīng)濟比較。</p><p>　　在對設計方案進行經(jīng)濟性能比較時，有時要用抵償年限來判斷。</p><p>　　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的年運行費用卻大于方案2的年運行費用，則由于方案2的運行費用的減少，在若干年后方案2能夠抵償所

12、增加的投資。</p><p>　　一般，標準抵償年限T為6~8年(負荷密度大的地區(qū)取較小值；負荷較小的地區(qū)取較大值)。當T大于標準年限時，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較少的方案。</p><p>　　2.3 確定發(fā)電廠的電氣主接線</p><p>　　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，成為傳輸強電流

13、、高電壓的網(wǎng)絡。用規(guī)定的設備文字和圖形符號并按工作順序排列，詳細地表示電氣設備或成套裝置的全部基本組成和連接關系的單線接線圖，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構，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡結構的重要組成部分。</p><p>　　2.3.1 火電廠電氣主接線的確定</p><p>　　(1)50MW汽輪發(fā)電機2臺，發(fā)電機出口電壓為10.5kV。10kV發(fā)電機電壓母線采用雙母

14、線分段接線方式，具有較高的可靠性和靈活性。</p><p>　　(2)125MW汽輪發(fā)電機1臺，發(fā)電機出口電壓為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，運行可靠性高，調(diào)度靈活方便。</p><p>　　(3)10kV發(fā)電機電壓母線接出2臺三繞組升壓變壓器，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。</p><

15、;p>　　2.3.2 水電廠電氣主接線的確定</p><p>　　水電廠有60MW水輪發(fā)電機2臺，發(fā)電機出口電壓為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)濟性好且運行方便。</p><p>　　2.4 確定發(fā)電廠的主變壓器</p><p>　　為了減少電能在傳輸過程中的損耗，必須使用高壓送電。變壓器的作用就是將發(fā)電

16、機發(fā)出的電壓升高到一定等級的高電壓后傳輸?shù)接脩舳嗽侔央妷航档偷揭欢ǖ燃壒┯脩羰褂谩?lt;/p><p>　　選擇變壓器時，要根據(jù)發(fā)電廠的發(fā)電量及用戶的用電量來選擇變壓器的容量。容量不足會導致變壓器長期處于過負荷運行狀態(tài)。過負荷運行造成的溫升對絕緣會帶來一定的影響。所以確定變壓器的型號、參數(shù)時要充分考慮到所選的容量。</p><p>　　將兩臺或兩臺以上的變壓器的原繞組并聯(lián)接到公共電源上，副繞組

17、也并聯(lián)接在一起向負載供電，這種運行方式，叫做變壓器的并列運行。近代電力系統(tǒng)中，隨著系統(tǒng)容量的增大，需要將兩臺或多臺變壓器并列運行，以擔負系統(tǒng)的全部容量。從保證電力系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟運行的角度來看，變壓器的并列運行是十分必要的。因為變壓器運行中可能會發(fā)生故障，因此若干臺變壓器并列運行后，故障時正常運行的變壓器由于在短時間內(nèi)允許過負荷運行，從而可保證對重要用戶的連續(xù)供電。另外，在并列運行中，當系統(tǒng)負荷輕時，可輪流檢修變壓器而不中斷供電。

18、在負荷輕時，還可停用幾臺變壓器，以減少變壓器的損耗，達到經(jīng)濟運行的目的。</p><p>　　在對火電廠變壓器選擇時，選用1臺125MW發(fā)電機采用150MVA雙繞組變壓器直接升壓至110kV；2臺50MW發(fā)電機采用2臺63MVA三繞組變壓器升壓至35kV和110kV。兩臺變壓器可以互為備用。</p><p>　　圖2-3 火電廠主接線簡圖</p><p>　　火電

19、廠主變壓器型號、參數(shù)見表2-3</p><p>　　表2-3 火電廠主變壓器型號、參數(shù)</p><p>　　水電廠水輪發(fā)電機為2臺60MW，全部以110kV供本地系統(tǒng)?？紤]到供電可靠性的要求，采用兩臺雙繞組變壓器。</p><p>　　水電廠主變壓器型號、參數(shù)見表2-4。</p><p>　　表2-4 水電廠主變壓器型號、參數(shù)</p

20、><p><b>　　3 設計計算書</b></p><p>　　3.1 發(fā)電廠主變壓器容量的選擇</p><p>　　3.1.1 火電廠主變壓器容量的選擇</p><p>　　火電廠共有汽輪發(fā)電機3臺。其中50MW2臺，125MW1臺。</p><p>　　(1)125MW發(fā)電機采用雙繞組變壓

21、器直接升壓至110kV。按發(fā)電機容量</p><p>　　選擇配套的升壓變壓器：</p><p>　　故125MW發(fā)電機輸出采用容量為150000kVA的雙繞組變壓器，變比為13.8/121，型號為SSPL-150000/110，具體參數(shù)見表2-3。</p><p>　　(2)10kV母線上有16MW供本市負荷，同時廠用電取為5%，則通過兩臺升壓變壓器的總功率為：&

22、lt;/p><p>　　兩臺50MW發(fā)電機剩余容量采用兩臺三繞組變壓器輸出，兩臺變壓器應互為備用，當一臺檢修時，另一臺可承擔70%的負荷，故每臺變壓器容量計算如下：</p><p>　　選用兩臺容量相近的63000kVA三相繞組變壓器，變比為10.5/38.5/121，型號為SFPL7-63000/110，具體參數(shù)詳見表2-3。</p><p>　　3.1.2 水電廠

23、主變壓器容量的選擇</p><p>　　水電廠每臺水輪發(fā)電機為60MW，擬采用發(fā)電機-雙繞組變壓器單元式接線，直接升壓至110kV輸出。水電廠廠用電很少，僅占容量的1%。</p><p>　　按發(fā)電機容量選擇變壓器：</p><p>　　選用兩臺容量為90000kVA的雙繞組變壓器輸出，變比為13.8/121，型號為SFP7-90000/110，具體參數(shù)詳見表2-4

24、。</p><p>　　3.2 地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的計算</p><p>　　3.2.1 地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的功率平衡計算</p><p><b>　　石崗變</b></p><p><b>　　石崗變負荷功率為：</b></p><p><b>　　則功率因數(shù)

25、 </b></p><p>　　按要求應當采用電容器將功率因數(shù)補償?shù)?.9以上：</p><p>　　解得 </p><p>　　即經(jīng)電容QC補償后，石崗變所需功率變?yōu)椋?lt;/p><p>　　石崗變補償電容容量至少為：</p><p>　　火電廠擬采用單回線供電給石崗

26、變，線路末端每一回路的功率為：</p><p>　　火電廠供石崗變線路首端，每一回路的功率初步估算為：</p><p><b>　　清泉變</b></p><p><b>　　清泉變負荷功率為：</b></p><p>　　則功率因數(shù) </p><p>　　按要

27、求應當采用電容器將功率因數(shù)補償?shù)?.9以上。</p><p>　　設用電容將功率因數(shù)補償?shù)?.93</p><p>　　解得 </p><p>　　經(jīng)電容補償后，清泉變實際負荷為：</p><p>　　清泉變補償電容容量為：</p><p>　　水電廠擬以單回線供電給清泉變，每回

28、路末端功率為：</p><p>　　線路首端每一回線的功率初步估算為：</p><p><b>　　水電廠</b></p><p>　　水電廠輸出有功功率：P=2×60×(1-1%)=118.8(MW)</p><p>　　水電廠一般無附近電荷，因此可設其運行功率因數(shù)為較高值，以避免遠距離輸送無功。&

29、lt;/p><p>　　令水電廠110kV出口處：</p><p><b>　　則輸出視在功率為：</b></p><p><b>　　輸出無功功率為：</b></p><p><b>　　水電廠輸出功率為：</b></p><p>　　水電廠分別向大系統(tǒng)和

30、清泉變兩個方向供電。</p><p>　　水電廠擬單回線想清泉變供電，線路首端線路的功率初步估算為：</p><p>　　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：</p><p><b>　　火電廠</b></p><p>　　火電廠需要分別向石崗變和大系統(tǒng)兩個方向供電。</p><

31、p><b>　　火電廠外送總功率。</b></p><p>　　火電廠廠用電取為總?cè)萘康?%以10kV供出16MW，以35kV供出26MW，其余容量匯入110kV系統(tǒng)。</p><p>　　火電廠以110kV外送總有功功率為：</p><p>　　令其運行功率因數(shù)為：</p><p>　　則外送總視在功率為：<

32、;/p><p><b>　　外送總無功功率為：</b></p><p>　　火電廠以110kV外送總功率為：</p><p>　　火電廠供石崗變總功率。火電廠供石崗變線路首端單回線總功率估算為：</p><p>　　火電廠送大系統(tǒng)總功率?；痣姀S送大系統(tǒng)總功率為： </p><p>　　火電廠擬以雙回線

33、送往大系統(tǒng)，線路首端每一回線的功率為：</p><p><b>　　大系統(tǒng)</b></p><p>　　火電廠送給大系統(tǒng)的總功率為：</p><p>　　水電廠送給大系統(tǒng)的總功率為：</p><p>　　火電廠、水電廠送至大系統(tǒng)的功率合計為：</p><p>　　3.2.2 地區(qū)電網(wǎng)接線方案1

34、的架空線路導線型號初選</p><p><b>　　火電廠→石崗變</b></p><p>　　由于火電廠至石崗變采用雙回路，因此每條線路上總功率和電流為： </p><p>　　，查軟導線經(jīng)濟電流密度圖，得J=0.96A/mm2則其經(jīng)濟截面為：</p><p>　　試取最接近

35、的導線截面為400mm2，選取LGJ-400/50鋼芯鋁絞線。</p><p><b>　　火電廠→大系統(tǒng)</b></p><p>　　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：</p><p>　　，查軟導線經(jīng)濟電流密度圖，得J=0.9A/mm2則其經(jīng)濟截面為：</p><p>　　試取導線截面為300mm

36、2，選取LGJ-300/40鋼芯鋁絞線。</p><p><b>　　水電廠→清泉變</b></p><p>　　水電廠至清泉變采用雙回路，每條線路上的總功率和電流為：</p><p>　　，查導線經(jīng)濟電流密度圖，得J=1.1A/mm2則其經(jīng)濟截面為：</p><p>　　試取導線截面為400mm2，選取LGJ-400/

37、50鋼芯鋁絞線。</p><p><b>　　水電廠→大系統(tǒng)</b></p><p>　　水電廠經(jīng)單回路送往大系統(tǒng)</p><p>　　，查導線經(jīng)濟電流密度圖，得J=1.28A/mm2則其經(jīng)濟截面為：</p><p>　　試取導線截面為300mm2，選取LGJ-300/40鋼芯鋁絞線。</p><p&

38、gt;　　3.2.3 地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的導線截面積校驗</p><p>　　按機械強度校驗導線截面積</p><p>　　為保證架空線路具有必要的機械強度，對于110kV等級的線路，一般認為不得小于35mm2。因此所選的全部導線均滿足機械強度的要求。</p><p>　　按允許載流量校驗導線截面積</p><p>　　允許載流量是根據(jù)熱平衡

39、條件確定的導線長期允許通過的電流。所有線路都必須根據(jù)可能出現(xiàn)的長期運行情況作允許載流量校驗。進行這種校驗時，鋼芯鋁絞線的允許溫度一般去70℃，并取導線周圍環(huán)境溫度為25℃。各種導線的長期允許通過電流如表3-2所示。</p><p>　　表3-2 導線長期允許通過電流 單位：A</p><p>　　按經(jīng)濟電流密度選擇的導線截面積，一般都會比按正常運行情況下的允許載流量計算的面積大得多。&

40、lt;/p><p>　　而在故障情況下，例如雙回線中有一回線斷開時，則有可能使導線過熱。</p><p>　　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乘以溫度修正系數(shù)： </p><p>　　火電廠→石崗變(LGJ-400單回線)：LGJ-400鋼芯鋁絞線允許載流量為898A，乘以溫度修正系數(shù)后：898×0.97=871A>420A

41、，合格</p><p>　　LGJ-400/50導線滿足要求，查得其參數(shù)(電阻，電抗，沖電功率)如下：</p><p>　　r1=0.079Ω/km， x1=0.386Ω/km， QCL=3.912Mvar/100km</p><p>　　火電廠→大系統(tǒng)(LGJ-300雙回線)：LGJ-300鋼芯鋁絞線允許載流量為700A，乘以溫度修正系數(shù)后：</p&g

42、t;<p>　　700×0.97=679>268A，合格</p><p>　　當雙回路斷開一回，流過另一回的最大電流為：</p><p>　　2×268=536A，仍小于允許載流量679A，合格</p><p>　　LGJ-300/40導線滿足要求，查得其參數(shù)如下：</p><p>　　r1=0.105

43、Ω/km， x1=0.395Ω/km， QCL=3.82Mvar/100km</p><p>　　水電廠→清泉變(LGJ-400單回線)：LGJ-400鋼芯鋁絞線允許載流量為898A，乘以溫度修正系數(shù)后：</p><p>　　898×0.97=871A>420A，合格</p><p>　　LGJ-400/50導線滿足要求，查得其參數(shù)如下：<

44、;/p><p>　　r1=0.079Ω/km， x1=0.386Ω/km， QCL=3.912Mvar/100km</p><p>　　水電廠→大系統(tǒng)(LGJ-300雙回線)：LGJ-300鋼芯鋁絞線允許載流量為700A，乘以溫度修正系數(shù)后：</p><p>　　700×0.97=679A>307A，合格</p><p>　

45、　當雙回路斷開一回，流過另一回的最大電流為：</p><p>　　2×307=614A，仍小于允許載流量679A，合格</p><p>　　LGJ-300/40導線滿足要求，查得其參數(shù)如下：</p><p>　　r1=0.105Ω/km， x1=0.395Ω/km， QCL=3.82Mvar/100km</p><p>　　3

46、.2.4 地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的潮流計算</p><p>　　僅進行最大負荷時的潮流計算。</p><p>　　火電廠→石崗變(LGJ-400單回線)</p><p>　　潮流計算圖見圖3-1所示。</p><p><b>　　對于線路：</b></p><p>　　R=0.079×60

47、=4.74(Ω) ，X=0.386×60=23.16(Ω)</p><p><b>　　線路的功率損耗：</b></p><p>　　線路上產(chǎn)生的充電功率為：</p><p><b>　　分算到線路兩端 </b></p><p>　　火電廠到石崗線末端線路上功率為： </p>

48、<p>　　火電廠的出口電壓暫設為118kV，此線路上的電壓降落為：</p><p>　　石崗變110kV母線的電壓為：U石 =118-11.7=106.3(kV)，合格</p><p>　　火電廠→大系統(tǒng)(LGJ-300雙回線)</p><p>　　潮流計算見圖3-2所示。</p><p>　　圖3-1 火電廠→石崗變線路潮

49、流計算圖 圖3-2 火電廠→大系統(tǒng)線路潮流計算圖</p><p><b>　　對于每一回線：</b></p><p>　　R=0.105×86=9.03(Ω) ，X=0.395×86=33.97(Ω)</p><p>　　每一回線的功率損耗：</p><p>　　每一回線上產(chǎn)生的充電功率為：

50、</p><p><b>　　分算到線路兩端：</b></p><p>　　火電廠送往大系統(tǒng)線路首端每一回線的功率為：</p><p>　　已設火電廠的出口電壓為118kV。</p><p><b>　　線路上的電壓降落：</b></p><p>　　大系統(tǒng)110kV母線電

51、壓為：</p><p><b>　　，合格</b></p><p>　　水電廠→大系統(tǒng)(LGJ-300)</p><p>　　潮流計算圖見圖3-3所示。</p><p>　　由水電廠至大系統(tǒng)采用雙回線：</p><p>　　R=0.105×100=10.5(Ω)，X=0.395×

52、;100=39.5(Ω)</p><p>　　每條回路上的功率損耗：</p><p>　　每條回路上產(chǎn)生的沖電功率為：</p><p><b>　　分算到線路兩端：</b></p><p>　　由水電廠送往大系統(tǒng)每回線上的功率為：</p><p>　　已算出大系統(tǒng)110kV母線處電壓即U4為110

53、kV，線路上的電壓降落：</p><p>　　水電廠出口110kV母線電壓為：</p><p>　　U水=110+1.6=111.6(kV)，合格</p><p>　　圖3-3 水電廠→ 大系統(tǒng)線路潮流計算圖 圖3-4 水電廠→清泉變線路潮流計算圖</p><p>　　水電廠→清泉變(LGJ-400單回線)</p>&

54、lt;p>　　潮流計算圖見圖3-4所示</p><p><b>　　對于每一回線：</b></p><p>　　R=0.079×95=7.5(Ω)，X=0.386×95=36.7(Ω)</p><p><b>　　線路的功率損耗：</b></p><p>　　線路上產(chǎn)生的充

55、電功率為：</p><p><b>　　分算到線路兩端：</b></p><p>　　清泉變處線路功率為：</p><p>　　已算出水電廠出口110kV母線電壓為116.82kV，線路上的電壓降落：</p><p>　　清泉變110kV母線電壓為：</p><p><b>　　，合

56、格</b></p><p>　　各節(jié)點電壓均在110/11kV降壓變壓器分街頭的調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)，完全可滿足10kV母線對調(diào)壓的要求。</p><p>　　3.2.5 地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的總投資和年運行費用</p><p>　　通過最大負荷損耗時間計算電網(wǎng)全年電能損耗，進而計算年費用和抵償年限。</p><p>　　最大損耗時間可由

57、表3-3查得。</p><p>　　表3-3 最大損耗時間的值 單位：h</p><p>　　方案1線路的電能損耗</p><p>　　火電廠→石崗變(單回線)</p><p>　　查表得： </p><p><b>　　則全年電能損耗： </b></p>

58、;<p>　　火電廠→大系統(tǒng)(雙回線):</p><p>　　查表得： </p><p><b>　　則全年電能損耗：</b></p><p>　　水電廠→清泉變(單回線)：</p><p>　　查表得： </p><

59、p><b>　　則全年電能損耗：</b></p><p>　　水電廠→大系統(tǒng)(雙回線)：</p><p>　　查表得： </p><p><b>　　則全年電能損耗：</b></p><p>　　方案1的全年總電能損耗(僅限于線路損耗)：</p>

60、<p><b>　　方案1線路投資</b></p><p>　　火電廠→石崗變：LGJ-400/50單回110kV線路60km。</p><p>　　火電廠→大系統(tǒng)：LGJ-300/40雙回 110kV線路86km。</p><p>　　水電廠→清泉變：LGJ-400/50 單回 110kV線路95km。</p>&l

61、t;p>　　水電廠→大系統(tǒng)：LGJ-300/40雙回 110kV線路100km。</p><p><b>　　方案1線路總投資：</b></p><p>　　線路造價為虛擬的，與導線截面成正比，同桿架設雙回線系數(shù)取0.9。</p><p>　　2×(30×86+30×100)×0.9+19×

62、;95+18.5×60=12959(萬元)</p><p>　　方案1變電所和發(fā)電廠投資</p><p>　　方案1與方案2的變電所投資和發(fā)電廠投資均相同，設為 。</p><p><b>　　方案1的工程總投資</b></p><p>　　方案1的工程總投資為：</p><p><

63、;b>　　方案1的年運行費用</b></p><p>　　維持電力網(wǎng)正常運行每年所支出的費用，稱為電力網(wǎng)的年運行費用。年運行費用包括電能損耗費、小維修費、維護管理費。</p><p>　　電力網(wǎng)的年運行費可以按下式計算：</p><p>　　式中 為計算電價，元/()(此設計中電價取0.52元/)</p><p>　　ΔA為

64、每年電能損耗， ；</p><p>　　Z為電力網(wǎng)工程投資，元；</p><p>　　PZ為折舊費百分數(shù)；</p><p>　　PX為小維修費百分數(shù)；</p><p>　　PW為維修管理費百分數(shù)。</p><p>　　電力網(wǎng)折舊、小修和維護管理費占總投資的百分數(shù)，一般由主管部門制定。設計時可查表3-4取適當?shù)闹怠?lt

65、;/p><p>　　表3-4 電力網(wǎng)的折舊、小修和維護費占投資的百分數(shù) 單位：%</p><p>　　本設計采用鋼筋混凝土桿架空線，三項費用總計取總投資的7%。</p><p>　　則方案1的年運行費用為： </p><p>　　3.3 地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的功率平衡計算</p><p>　　3.3.1 地區(qū)電網(wǎng)接線方

66、案2的功率平衡計算</p><p><b>　　石崗變</b></p><p>　　石崗變負荷情況與方案1相同，火電廠以單回線供石崗變，線路首端的功率初步估算為：</p><p><b>　　清泉變</b></p><p>　　清泉變負荷情況與方案1相同，線路首端的功率初步估算為：</p>

67、;<p><b>　　水電廠</b></p><p>　　水電廠輸出功率仍為： </p><p>　　水電廠分別向大系統(tǒng)和清泉變兩個方向供電。</p><p>　　水電廠擬以雙回線向清泉變供電，線路首端功率初步估算為：</p><p>　　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：&l

68、t;/p><p><b>　　火電廠</b></p><p>　　火電廠分別想石崗變和大系統(tǒng)兩個方向供電，負荷及線路情況與方案1相同。</p><p>　　火電廠以單回線送往石崗變，線路首端每一回線的功率為：</p><p>　　火電廠以雙回線送往大系統(tǒng)，線路首端每一回線的功率為：</p><p>&

69、lt;b>　　大系統(tǒng)</b></p><p>　　火電廠送出給大系統(tǒng)總功率為：</p><p>　　水電廠送出給大系統(tǒng)總功率為：</p><p>　　火電廠、水電廠送至大系統(tǒng)的功率合計為：</p><p>　　3.3.2 地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的架空線路導線型號初選</p><p><b>　

70、　火電廠→石崗變</b></p><p>　　由于火電廠至石崗變負荷及線路情況與方案1相同，因此仍選取LGJ-400/50鋼芯鋁絞線。</p><p><b>　　火電廠→大系統(tǒng)</b></p><p>　　由于火電廠至大系統(tǒng)采用雙回路，線路上的功率：</p><p>　　=5000h，查軟導線經(jīng)濟電流密度

71、圖，得J=1.1A/mm2 ，則其經(jīng)濟截面為：</p><p>　　試取導線截面為300mm2，選取LGJ-300/40鋼芯鋁絞線。</p><p><b>　　大系統(tǒng)→石崗變</b></p><p>　　大系統(tǒng)→石崗變正常運行時功率很小，但考慮到當環(huán)網(wǎng)其他某一回路斷開時，流過本線路的電流大，因此仍選為LGJ-300導線。 </p>

72、;<p><b>　　水電廠→清泉變</b></p><p>　　水電廠至清泉變負荷情況與方案1相同，因此仍選取LGJ-400/50鋼芯鋁絞線。</p><p><b>　　水電廠→大系統(tǒng)</b></p><p>　　水電廠經(jīng)雙回路送往大系統(tǒng)：</p><p>　　，查軟導線經(jīng)濟電流密

73、度圖，得 ，則其經(jīng)濟截面為：</p><p>　　試取導線截面為300mm2，選取LGJ-300/40鋼芯鋁絞線。</p><p><b>　　大系統(tǒng)→清泉變</b></p><p>　　大系統(tǒng)→清泉變正常運行時功率很小，但考慮到當環(huán)網(wǎng)其他某一回路斷開時，流過本線路的電流大，因此仍選為LGJ-300導線。</p><p>

74、;　　3.3.3 地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的導線截面積校驗</p><p>　　火電廠→石崗變(LGJ-400單回線)</p><p>　　情況與方案1相同，因此LGJ-400/50導線滿足要求，其參數(shù)如下：</p><p>　　r1=0.079Ω/km， x1=0.386Ω/km， QCL=3.912Mvar/100km</p><p>

75、　　火電廠→大系統(tǒng)(LGJ-300雙回線)</p><p>　　情況與方案1相同，因此LGJ-300/40導線滿足要求，其參數(shù)如下：</p><p>　　r1=0.105Ω/km， x1=0.395Ω/km， QCL=3.82Mvar/100km</p><p>　　大系統(tǒng)→石崗變(LGJ-300單回線)</p><p>　　大系統(tǒng)→石

76、崗變正常運行時功率很小，但考慮到當環(huán)網(wǎng)其他某一回路斷開時，流過本線路的電流大 ，因此仍選為LGJ-300導線。</p><p>　　r1=0.105Ω/km， x1=0.395Ω/km， QCL=3.82Mvar/100km</p><p>　　水電廠→大系統(tǒng)(LGJ-300雙回線)</p><p>　　LGJ-300鋼芯鋁絞線允許載流量為735A，乘以溫度修

77、正系數(shù)后為：</p><p>　　735×0.97=713>307A 合格</p><p>　　當環(huán)網(wǎng)中水電廠→清泉變回路斷開時流過本線路的最大電流為：</p><p>　　400+307=707A，仍小于允許載流量713A，合格</p><p>　　LGJ-300/40導線滿足要求，查得其參數(shù)如下：</p>

78、<p>　　r1=0.105Ω/km， x1=0.395Ω/km， QCL=3.82Mvar/100km</p><p>　　大系統(tǒng)→清泉變(LGJ-300單回線)</p><p>　　大系統(tǒng)→清泉變正常運行是功率很小，但考慮到當環(huán)網(wǎng)其他某一回路斷開時，流過本線路的電流大 ，因此仍選為LGJ-300導線。</p><p>　　r1=0.105Ω/k

79、m， x1=0.395Ω/km， QCL=3.82Mvar/100km</p><p>　　3.3.4 地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的潮流計算</p><p>　　僅進行最大負荷時的潮流計算。</p><p>　　火電廠→石崗變(LGJ-400單回線)</p><p>　　由于火電廠至石崗變負荷及線路情況與方案1相同，計算從略。</p&g

80、t;<p>　　石崗變110kV母線的電壓為：</p><p>　　U石=118-11.7=106.3(kV) 合格</p><p>　　火電廠→大系統(tǒng)(LGJ-300雙回線)</p><p>　　由于火電廠至大系統(tǒng)負荷及線路情況與方案1相同，計算從略。</p><p>　　大系統(tǒng)110kV母線的電壓為：</p>

81、<p>　　U大=118-8=110(kV) 合格</p><p><b>　　大系統(tǒng)→石崗變</b></p><p>　　火電廠→石崗變線路末端：</p><p>　　大系統(tǒng)→石崗變線路末端：</p><p>　　已選取LGJ-300/40鋼芯鋁絞線：</p><p>　　R

82、=0.105×120=12.6Ω， X=0.382×120=45.8Ω</p><p><b>　　線路上的功率損耗：</b></p><p><b>　　水電廠→大系統(tǒng)</b></p><p>　　水電廠→大系統(tǒng)單回路線路功率為：</p><p>　　圖3-5水電廠→大系統(tǒng)

83、線路潮流計算圖 圖3-6水電廠→清泉變線路潮流計算圖</p><p>　　=4000h ，查軟導線經(jīng)濟電流密度圖，得J=1.28A/mm2 ，則其經(jīng)濟截面為：</p><p>　　可仍選截面為300mm2的導線，即選取LGJ-300/40鋼芯鋁絞線是合適的。</p><p>　　R=0.105×100=10.5Ω， X=0.385×100

84、=38.5Ω</p><p><b>　　線路上的功率損耗：</b></p><p>　　線路上產(chǎn)生的充電功率為：</p><p><b>　　折算到線路兩端：</b></p><p>　　由水電廠送往大系統(tǒng)的功率為：</p><p>　　已算出大系統(tǒng)110kV母線處電壓為1

85、10kV，線路上的電壓降落為：</p><p>　　可算出水電廠出口110kV母線電壓為：</p><p><b>　　合格</b></p><p>　　水電廠→清泉變(LGJ-300)</p><p>　　潮流計算圖見圖3-6所示。</p><p>　　由水電廠至清泉變采用單回線：</p&

86、gt;<p>　　=5000h ，查軟導線經(jīng)濟電流密度圖，得J=1.1A/mm2 ，其經(jīng)濟截面為：</p><p>　　仍可選截面為300mm2的導線，即選取LGJ-300/50鋼芯鋁絞線是合適的。</p><p>　　R=0.105×95=10Ω， X=0.385×95=36.6Ω</p><p>　　線路上的功率損耗為：<

87、;/p><p>　　線路上產(chǎn)生的充電功率為：</p><p><b>　　折算到線路兩端：</b></p><p>　　水電廠→清泉變線首端：</p><p>　　已算出水電廠出口電壓為118.4kV，線路上的電壓降落：</p><p>　　清泉變110kV母線電壓為：</p><

88、p>　　稍低，但仍在變壓器分接頭范圍之內(nèi)。因為開始時暫設火電廠的出口電壓為118kV，導致清泉變110kV母線電壓稍低。只要開始時暫設火電廠的出口電壓為121kV各節(jié)點電壓均可在110/11kV降壓變壓器分接頭的調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)，就完全可滿足10kV母線的調(diào)壓要求。因此本方案可行。</p><p><b>　　大系統(tǒng)→清泉變</b></p><p>　　水電廠→清泉

89、變線路末端：</p><p>　　大系統(tǒng)→清泉變線路末端：</p><p>　　已選取LGJ-300/40鋼芯鋁絞線：</p><p>　　R=0.105×50=5.25Ω， X=0.385×50=19.25Ω</p><p><b>　　線路上的功率損耗：</b></p><p

90、>　　3.3.5 地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的總投資和年運行費</p><p>　　方案2線路的電能損耗</p><p>　　火電廠→石崗變。與方案1相同，全年電能損耗：</p><p>　　火電廠→大系統(tǒng)。與方案1相同，全年電能損耗：</p><p><b>　　大系統(tǒng)→石崗變</b></p><p

91、><b>　　線路上的功率損耗：</b></p><p>　　查表得： </p><p><b>　　則全年電能損耗：</b></p><p><b>　　水電廠→清泉變：</b></p><p>　　查表得：

92、 </p><p><b>　　則全年電能損耗：</b></p><p><b>　　水電廠→大系統(tǒng)</b></p><p>　　查表得： </p><p><b>　　則全年電能損耗：</b></p

93、><p><b>　　大系統(tǒng)→清泉變</b></p><p><b>　　線路上的功率損耗：</b></p><p>　　查表得： </p><p><b>　　則全年電能損耗：</b></p><p>　　方案2的全

94、年總電能損耗(僅限于線路損耗)：</p><p><b>　　方案2線路投資</b></p><p>　　火電廠→石崗變：LGJ-300/40單回110kV線路60km。</p><p>　　火電廠→大系統(tǒng)：LGJ-400/50雙回110kV線路86km。</p><p>　　大系統(tǒng)→石崗變：LGJ-300/40單回11

95、0kV線路120km。</p><p>　　水電廠→清泉變：LGJ-300/40單回110kV線路95km。</p><p>　　水電廠→大系統(tǒng)：LGJ-400/50雙回110kV線路100km。</p><p>　　大系統(tǒng)→清泉變：LGJ-300/40單回110kV線路50km。</p><p><b>　　方案2線路總投資：&l

96、t;/b></p><p>　　2×(30×86+30×100)×0.9+19×95+18.5×60+19×50+18.5×120=16129(萬元)</p><p><b>　　方案2變電所投資</b></p><p>　　認為方案2與方案1的變電所投資和發(fā)

97、電廠投資均相同，設為 。</p><p><b>　　方案2工程總投資</b></p><p>　　方案2的工程總投資即為：(萬元)</p><p><b>　　方案2年運行費用</b></p><p>　　方案2的年運行費用為：</p><p>　　4 通過技術經(jīng)濟比較確

98、定最佳方案</p><p>　　兩個設計方案在技術上都可行，通過經(jīng)濟性能比較，最終確定最佳方案。</p><p>　　在本設計中，方案1的工程投資小于方案2的工程投資：</p><p>　　但方案1的年運行費用大于于方案2的年運行費用：</p><p>　　因此，最終選取總投資和年運行費用之和較少的方案1。</p><p

99、><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1]夏道止.電力系統(tǒng)分析[M]. 北京：中國電力出版社，2011.</p><p>　　[2]張煒.電力系統(tǒng)分析[M].北京：中國水電水利出版社，1999.</p><p>　　[3]邱關源.電路[M].北京：高等教育出版社，2006.</p><p>　

100、　[4]王士政，馮金光.發(fā)電廠電氣部分[M].北京：中國水利水電出版社，2002.</p><p>　　[5]伊克寧.電力工程[M].北京：中國電力出版社，2005.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在本設計即將完成之際，我首先要感謝xx老師對我的指導。在整個設計過程中，她不僅教授了我許多我沒有學好的知識，還在