電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1 引言</b></p><p>　　電網(wǎng)規(guī)劃是所在供電區(qū)域國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要組成部分，同時(shí)也是電力企業(yè)自身長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃的重要基礎(chǔ)之一。電網(wǎng)規(guī)劃的目標(biāo)就是能夠使電網(wǎng)發(fā)展，能適應(yīng)，滿足并適度超前于供電區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，并能發(fā)揮其對(duì)于電網(wǎng)建設(shè)，運(yùn)行和供電保障的先導(dǎo)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(jì)劃

2、。其任務(wù)是研究負(fù)荷增長(zhǎng)的規(guī)律，改造和加強(qiáng)現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，逐步解決薄弱環(huán)節(jié)，擴(kuò)大供電能力，實(shí)現(xiàn)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化，提高供電質(zhì)量和安全可靠性，建立技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(jì)地送到用戶。電力工業(yè)發(fā)展是實(shí)踐表明，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，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(shè)一個(gè)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(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展帶來了巨大的動(dòng)力和效益，并成為當(dāng)今社會(huì)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(jì)時(shí)代的到來，電網(wǎng)的運(yùn)行和管理已發(fā)生了深刻的變化，國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)表明，如果對(duì)供電電網(wǎng)設(shè)計(jì)不善，一旦發(fā)生自然和認(rèn)為故障，輕者造成部分用戶停電，重者則使電網(wǎng)的安全運(yùn)行受到威脅，造成電網(wǎng)運(yùn)行失去穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)闺娋W(wǎng)瓦解，釀成大面積停電，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來災(zāi)難性的后果。因此對(duì)電網(wǎng)的合理設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了電力系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)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(fèi)電能的發(fā)電機(jī)、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(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)。電力系統(tǒng)還包括保證其安全可靠運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置、安全自動(dòng)裝置、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和電力通信等相應(yīng)的輔助系統(tǒng)(一般成為二次系統(tǒng))，以及通過電或機(jī)械的方式聯(lián)入電力系統(tǒng)中的設(shè)備。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)原理說明</b></

5、p><p>　　2.1 確定火電廠和水電廠的發(fā)電機(jī)型號(hào)、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(jī)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(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)

6、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)。</p><p>　　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

7、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。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)說明書</b><

8、/p><p>　　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)50MW 2臺(tái)、125MW 1臺(tái)；水電廠容量為水輪發(fā)電機(jī)60MW 2臺(tái)</p><p>　　確定汽輪發(fā)電機(jī)型號(hào)、參數(shù)見表2-1，水輪發(fā)電機(jī)型號(hào)、參數(shù)見表2-2 </p><p>　　表2-1 汽輪發(fā)電機(jī)型號(hào)、參數(shù)</p><p>　　表2-2 水輪發(fā)電機(jī)型號(hào) 、參數(shù)</p>

9、;<p>　　2.2 通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(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。</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(shí)再以單回線連接大系統(tǒng)和石崗變，形成三點(diǎn)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(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。</p><p>　　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。</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(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的運(yùn)行費(fèi)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(biāo)準(zhǔn)抵償年限T為6~8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。</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(qiáng)電流

13、、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。</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(jī)2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

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(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。</p><p>　　(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。</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(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。</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(jī)發(fā)出的電壓升高到一定等級(jí)的高電壓后傳輸?shù)接脩舳嗽侔央妷航档偷揭欢ǖ燃?jí)供用戶使用。</p><p>　　選擇變壓器時(shí)，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(huì)導(dǎo)致變壓器長(zhǎng)期處于過負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。過負(fù)荷運(yùn)行造成的溫升對(duì)絕緣會(huì)帶來一定的影響。所以確定變壓器的型號(hào)、參數(shù)時(shí)要充分考慮到所選的容量。</p><p>　　將兩臺(tái)或兩臺(tái)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(fù)載供電，這種運(yùn)行方式，叫做變壓器的并列運(yùn)行。近代電力系統(tǒng)中，隨著系統(tǒng)容量的增大，需要將兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，以擔(dān)負(fù)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(jì)運(yùn)行的角度來看，變壓器的并列運(yùn)行是十分必要的。因?yàn)樽儔浩鬟\(yùn)行中可能會(huì)發(fā)生故障，因此若干臺(tái)變壓器并列運(yùn)行后，故障時(shí)正常運(yùn)行的變壓器由于在短時(shí)間內(nèi)允許過負(fù)荷運(yùn)行，從而可保證對(duì)重要用戶的連續(xù)供電。另外，在并列運(yùn)行中，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷輕時(shí)，可輪流檢修變壓器而不中斷供電。

18、在負(fù)荷輕時(shí)，還可停用幾臺(tái)變壓器，以減少變壓器的損耗，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。</p><p>　　在對(duì)火電廠變壓器選擇時(shí)，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。</p><p>　　圖2-3 火電廠主接線簡(jiǎn)圖</p><p>　　火電

19、廠主變壓器型號(hào)、參數(shù)見表2-3</p><p>　　表2-3 火電廠主變壓器型號(hào)、參數(shù)</p><p>　　水電廠水輪發(fā)電機(jī)為2臺(tái)60MW，全部以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。</p><p>　　水電廠主變壓器型號(hào)、參數(shù)見表2-4。</p><p>　　表2-4 水電廠主變壓器型號(hào)、參數(shù)</p

20、><p><b>　　3 設(shè)計(jì)計(jì)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(jī)3臺(tái)。其中50MW2臺(tái)，125MW1臺(tái)。</p><p>　　(1)125MW發(fā)電機(jī)采用雙繞組變壓

21、器直接升壓至110kV。按發(fā)電機(jī)容量</p><p>　　選擇配套的升壓變壓器：</p><p>　　故125MW發(fā)電機(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。</p><p>　　(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：&

22、lt;/p><p>　　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：</p><p>　　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(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(jī)容量選擇變壓器：</p><p>　　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，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(jì)算</p><p>　　3.2.1 地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的功率平衡計(jì)算</p><p><b>　　石崗變</b></p><p><b>　　石崗變負(fù)荷功率為：</b></p><p><b>　　則功率因數(shù)

25、 </b></p><p>　　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：</p><p>　　解得 </p><p>　　即經(jīng)電容QC補(bǔ)償后，石崗變所需功率變?yōu)椋?lt;/p><p>　　石崗變補(bǔ)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(fù)荷功率為：</b></p><p>　　則功率因數(shù) </p><p>　　按要

27、求應(yīng)當(dāng)采用電容器將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.9以上。</p><p>　　設(shè)用電容將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.93</p><p>　　解得 </p><p>　　經(jīng)電容補(bǔ)償后，清泉變實(shí)際負(fù)荷為：</p><p>　　清泉變補(bǔ)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(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。&

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(gè)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(gè)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(yùn)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?；痣姀S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(jì)為：</p><p>　　3.2.2 地區(qū)電網(wǎng)接線方案1

34、的架空線路導(dǎo)線型號(hào)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(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖，得J=0.96A/mm2則其經(jīng)濟(jì)截面為：</p><p>　　試取最接近

35、的導(dǎo)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(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖，得J=0.9A/mm2則其經(jīng)濟(jì)截面為：</p><p>　　試取導(dǎo)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(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：</p><p>　　試取導(dǎo)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(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖，得J=1.28A/mm2則其經(jīng)濟(jì)截面為：</p><p>　　試取導(dǎo)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(dǎo)線截面積校驗(yàn)</p><p>　　按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)導(dǎo)線截面積</p><p>　　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。</p><p>　　按允許載流量校驗(yàn)導(dǎo)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(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)期允許通過電流如表3-2所示。</p><p>　　表3-2 導(dǎo)線長(zhǎng)期允許通過電流 單位：A</p><p>　　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。&

40、lt;/p><p>　　而在故障情況下，例如雙回線中有一回線斷開時(shí)，則有可能使導(dǎo)線過熱。</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(yīng)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(dǎo)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(dāng)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(dǎo)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(dǎo)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(dāng)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(dǎo)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(jì)算</p><p>　　僅進(jìn)行最大負(fù)荷時(shí)的潮流計(jì)算。</p><p>　　火電廠→石崗變(LGJ-400單回線)</p><p>　　潮流計(jì)算圖見圖3-1所示。</p><p><b>　　對(duì)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(shè)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(jì)算見圖3-2所示。</p><p>　　圖3-1 火電廠→石崗變線路潮

49、流計(jì)算圖 圖3-2 火電廠→大系統(tǒng)線路潮流計(jì)算圖</p><p><b>　　對(duì)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(shè)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(jì)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(jì)算圖 圖3-4 水電廠→清泉變線路潮流計(jì)算圖</p><p>　　水電廠→清泉變(LGJ-400單回線)</p>&

54、lt;p>　　潮流計(jì)算圖見圖3-4所示</p><p><b>　　對(duì)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(diǎn)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(duì)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(yùn)行費(fèi)用</p><p>　　通過最大負(fù)荷損耗時(shí)間計(jì)算電網(wǎng)全年電能損耗，進(jìn)而計(jì)算年費(fèi)用和抵償年限。</p><p>　　最大損耗時(shí)間可由

57、表3-3查得。</p><p>　　表3-3 最大損耗時(shí)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(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。</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(shè)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(yùn)行費(fèi)用</b></p><p>　　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)、小維修費(fèi)、維護(hù)管理費(fèi)。</p><p>　　電力網(wǎng)的年運(yùn)行費(fèi)可以按下式計(jì)算：</p><p>　　式中 為計(jì)算電價(jià)，元/()(此設(shè)計(jì)中電價(jià)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(fèi)百分?jǐn)?shù)；</p><p>　　PX為小維修費(fèi)百分?jǐn)?shù)；</p><p>　　PW為維修管理費(fèi)百分?jǐn)?shù)。</p><p>　　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)闹怠?lt

65、;/p><p>　　表3-4 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：%</p><p>　　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%。</p><p>　　則方案1的年運(yùn)行費(fèi)用為： </p><p>　　3.3 地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的功率平衡計(jì)算</p><p>　　3.3.1 地區(qū)電網(wǎng)接線方

66、案2的功率平衡計(jì)算</p><p><b>　　石崗變</b></p><p>　　石崗變負(fù)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(fù)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(gè)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(gè)方向供電，負(fù)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(jì)為：</p><p>　　3.3.2 地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的架空線路導(dǎo)線型號(hào)初選</p><p><b>　

70、　火電廠→石崗變</b></p><p>　　由于火電廠至石崗變負(fù)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(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度

71、圖，得J=1.1A/mm2 ，則其經(jīng)濟(jì)截面為：</p><p>　　試取導(dǎo)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(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。 </p>

72、;<p><b>　　水電廠→清泉變</b></p><p>　　水電廠至清泉變負(fù)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(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密

73、度圖，得 ，則其經(jīng)濟(jì)截面為：</p><p>　　試取導(dǎo)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(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。</p><p>

74、;　　3.3.3 地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的導(dǎo)線截面積校驗(yàn)</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(dǎo)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(dǎo)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(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。</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(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：</p><p>　　400+307=707A，仍小于允許載流量713A，合格</p><p>　　LGJ-300/40導(dǎo)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(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。</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(jì)算</p><p>　　僅進(jìn)行最大負(fù)荷時(shí)的潮流計(jì)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(fù)荷及線路情況與方案1相同，計(jì)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(fù)荷及線路情況與方案1相同，計(jì)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(jì)算圖 圖3-6水電廠→清泉變線路潮流計(jì)算圖</p><p>　　=4000h ，查軟導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖，得J=1.28A/mm2 ，則其經(jīng)濟(jì)截面為：</p><p>　　可仍選截面為300mm2的導(dǎo)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(jì)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(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖，得J=1.1A/mm2 ，其經(jīng)濟(jì)截面為：</p><p>　　仍可選截面為300mm2的導(dǎo)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?yàn)殚_始時(shí)暫設(shè)火電廠的出口電壓為118kV，導(dǎo)致清泉變110kV母線電壓稍低。只要開始時(shí)暫設(shè)火電廠的出口電壓為121kV各節(jié)點(diǎn)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(yùn)行費(fèi)</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(rèn)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(shè)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(yùn)行費(fèi)用</b></p><p>　　方案2的年運(yùn)行費(fèi)用為：</p><p>　　4 通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確

98、定最佳方案</p><p>　　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。</p><p>　　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：</p><p>　　但方案1的年運(yùn)行費(fèi)用大于于方案2的年運(yùn)行費(fèi)用：</p><p>　　因此，最終選取總投資和年運(yùn)行費(fèi)用之和較少的方案1。</p><p

99、><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]夏道止.電力系統(tǒng)分析[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2011.</p><p>　　[2]張煒.電力系統(tǒng)分析[M].北京：中國(guó)水電水利出版社，1999.</p><p>　　[3]邱關(guān)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(guó)水利水電出版社，2002.</p><p>　　[5]伊克寧.電力工程[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在本設(shè)計(jì)即將完成之際，我首先要感謝xx老師對(duì)我的指導(dǎo)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，她不僅教授了我許多我沒有學(xué)好的知識(shí)，還在