某地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃及電氣設(shè)計(jì)

1、1 引言電網(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1。電網(wǎng)規(guī)劃是電網(wǎng)發(fā)展和改造的總體計(jì)劃。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)2。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

2、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，電力給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展帶來(lái)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(lái)，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(lái)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3。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

3、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(guò)電或機(jī)械的方式聯(lián)入電力系統(tǒng)中的設(shè)備4。2 設(shè)計(jì)原理說(shuō)明2.1 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)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

4、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)5。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(guò)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)

5、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6。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，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)確定汽輪發(fā)電機(jī)型號(hào)、參數(shù)見(jiàn)表2-1，水輪發(fā)電機(jī)型號(hào)、參數(shù)見(jiàn)表2-2 表2-1 汽輪發(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)COS次暫態(tài)電抗臺(tái)數(shù)QF-50-250105344008501242QF-125-21251386150080181表2-2 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

6、）功率因數(shù)COS次暫態(tài)電抗Xd臺(tái)數(shù)SF60-96/9000601382950085027022.2 通過(guò)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變和大系統(tǒng)；水電廠以雙回線送電給清泉變，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

7、2.1 方案1接線圖 圖2.2方案2接線圖經(jīng)過(guò)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(lái)判斷7。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能夠抵償所增加的投資。一般，標(biāo)準(zhǔn)抵償年限T為68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。2.3 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(guò)連

8、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8。 火電廠電氣主接線的確定（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）10

9、KV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。2.3.2 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9。2.4 確定發(fā)電廠的主變壓器為了減少電能在傳輸過(guò)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10。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(lái)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(guò)負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。過(guò)負(fù)荷

10、運(yùn)行造成的溫升對(duì)絕緣會(huì)帶來(lái)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。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(lái)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(guò)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。在負(fù)荷輕時(shí)，

11、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11。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?；痣姀S主接線簡(jiǎn)圖火電廠主變壓器型號(hào)、參數(shù)見(jiàn)表2-3表2-3 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)高壓中壓低壓高一中高一低中一低三繞組變壓器S-FPSL7-6300/110630012138510517105652雙繞組變壓器SSPL-150000/11015000012113812.681

12、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)?？紤]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(jiàn)表2-4。表2-4 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-90000/110900001211381052、3 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)3.1 發(fā)電廠主變壓器容量的選擇3.1.1 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)電機(jī)輸出采用容量為150000KV

13、A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(jiàn)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(guò)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(jiàn)表2-3。3.1.2 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)雙繞組變壓器單元式接線，直接升壓至11

14、0KV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SFP790000/110,具體參數(shù)詳見(jiàn)表2-4。3.2 地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的計(jì)算3.2.1 地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的功率平衡計(jì)算石崗變石崗變負(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，石崗變所需功率變?yōu)椋菏瘝徸冄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：火電廠供石崗變線路首端，每一回路的功率初步估算為：清泉變清泉變負(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

15、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： 水電廠水電廠輸出有功功率：P=2×60×（11%）=118.8（MW）水電廠一般無(wú)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(wú)功。令水電廠110KV出口處：則輸出視在功率為：輸出無(wú)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。水電廠擬雙回線想清泉變供電，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

16、率為：火電廠火電廠需要分別向石崗變和大系統(tǒng)兩個(gè)方向供電?；痣姀S外送總功率?；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(wú)功功率為：火電廠以110KV外送總功率為：火電廠供石崗變總功率?；痣姀S供石崗變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：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：3.2.2 地區(qū)電網(wǎng)接線方案1

17、的架空線路導(dǎo)線型號(hào)初選火電廠石崗變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： ，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：試取最接近的導(dǎo)線截面為185mm2,選取LGJ185/30鋼芯鋁絞線?；痣姀S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J=0.9A/mm2則其經(jīng)濟(jì)截面為：試取導(dǎo)線截面為300mm2,選取LGJ300/50鋼芯鋁絞線。水電廠清泉變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： ，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：試取導(dǎo)線截面為150mm2,選取LGJ150

18、/25鋼芯鋁絞線。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)電流密度圖，得J=1.28A/mm2則其經(jīng)濟(jì)截面為：試取導(dǎo)線截面為300mm2,選取LGJ300/50鋼芯鋁絞線。3.2.3地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的導(dǎo)線截面積校驗(yàn)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。按電暈校驗(yàn)導(dǎo)線截面積根據(jù)表3-1可見(jiàn)，所選的全部導(dǎo)線均滿足電暈的要求。表31 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)

19、LGJ50LGJ240LGJ6002LGJ2404×LGJ3004×LGJQ400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(guò)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?chē)h(huán)境溫度為25.各種導(dǎo)線的長(zhǎng)期允許通過(guò)電流如表32所示。表32 導(dǎo)線長(zhǎng)期允許通過(guò)電流 單位：A截面積（mm2）標(biāo)號(hào)35507095120150185240300400LJ170215265325375440500610680830LGJ170220275335380445515610700800按

20、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。而在故障情況下，例如雙回線中有一回線斷開(kāi)時(shí)，則有可能使導(dǎo)線過(guò)熱19。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（LGJ185雙回線）：LGJ185鋼芯鋁絞線允許載流量為515A，乘以溫度修正系數(shù)后：515×0.97=500A>188A 合格當(dāng)雙回路斷開(kāi)一回，流過(guò)另一回路的最大電流為：2×188=376A，仍小于溫度修正后的允許載流量500A， 合格。LGJ185/30導(dǎo)線滿足要求，查得其參數(shù)（電阻，電抗，沖電功率）如下：r1=0.17/

21、km, x1=0.395/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：700×0.97=679>290A 合格當(dāng)雙回路斷開(kāi)一回，流過(guò)另一回的最大電流為：2×290=580A，仍小于允許載流量679A，合格LGJ400/50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：445×0.97=431

22、.65A>153A 合格當(dāng)雙回路斷開(kāi)一回，流過(guò)另一回的最大電流為：2×153=306A，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/km, QCL=3.3Mvar/100km水電廠大系統(tǒng)（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：700×0.97=679A>354A 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/100km3.2.4 地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的潮

23、流計(jì)算僅進(jìn)行最大負(fù)荷時(shí)的潮流計(jì)算?；痣姀S石崗變（LGJ185雙回線）潮流計(jì)算圖見(jiàn)圖3.1所示。對(duì)于每一回線：R=0.17×60=10.2（） ，X=0.395×60=23.7（）每一回線的功率損耗：每一回線路上產(chǎn)生的充電功率為：分算到線路兩端 火電廠到石崗線末端每回線上功率為： 火電廠的出口電壓暫設(shè)為118KV，此線路上的電壓降落為：石崗變110KV母線的電壓為：U石 =118-5.9=112.1（KV） 合格火電廠大系統(tǒng)（LGJ300雙回線）潮流計(jì)算見(jiàn)圖3.2所示。圖3.1 火電廠石崗變線路潮流計(jì)算圖 圖3.2火電廠大系統(tǒng)線路潮流計(jì)算圖對(duì)于每一回線：R=0.107

24、5;86=9.2（） ，X=0.382×86=32.9（）每一回線的功率損耗：每一回線上產(chǎn)生的充電功率為：分算到線路兩端：火電廠送往大系統(tǒng)線路首端每一回線的功率為：已設(shè)火電廠的出口電壓為118KV。線路上的電壓降落：大系統(tǒng)110KV母線電壓為： 合格水電廠大系統(tǒng)（LGJ300）潮流計(jì)算圖見(jiàn)圖3.3所示。由水電廠至大系統(tǒng)采用單回線：R=0.107×100=10.7（），X=0.382×100=38.2（）線路上的功率損耗：線路上產(chǎn)生的沖電功率為：分算到線路兩端：由水電廠送往大系統(tǒng)的功率為：已算出大系統(tǒng)110KV母線處電壓即U4為110KV，線路上的電壓降落：水電廠出

25、口110KV母線電壓為：U水=110+6.82=116.82（KV） 合格圖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)算圖水電廠清泉變（LGJ150雙回線）潮流計(jì)算圖見(jiàn)圖3.4所示對(duì)于每一回線：R=0.21×95=20（），X=0.403×95=38.3（）每一回線的功率損耗：每一回線上產(chǎn)生的充電功率為：分算到線路兩端：清泉變處每回線功率為：已算出水電廠出口110KV母線電壓為116.82KV，線路上的電壓降落：清泉變110KV母線電壓為：） 合格各節(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。3.

26、2.5 地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的總投資和年運(yùn)行費(fèi)用通過(guò)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。最大損耗時(shí)間可由表33查得20。表33 最大損耗時(shí)間的值 單位：h0.800.850.900.951.000.800.850.900.951.0020001500120010008007005500410040003950375036002500170015001250110095060004650460045004350420030002000180016001400125065005250520051005000485035002350215020001800160070005

27、95059005800570056004000275026002400220020007500665066006550650064004500315030002900270025008000740073507250500036003500340032003000方案1線路的電能損耗火電廠石崗變（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（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（僅限于線路損耗）：方案1線路投資火電廠石崗變：LGJ185/30雙回110KV線路60km

28、。火電廠大系統(tǒng)：LGJ300/50雙回 110KV線路86km。水電廠清泉變：LGJ150/25 雙回 110KV線路95km。水電廠大系統(tǒng)：LGJ300/50單回 110KV線路100km。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。2×(18.5×60+30×86+15×95)×0.9+30×100=12207(萬(wàn)元)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的工程總投資方案1的工程總投資為：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

29、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)。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/（kw.h）（此設(shè)計(jì)中電價(jià)取0.52元/kwh）A為每年電能損耗，kw.h ；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(mén)制定。設(shè)計(jì)時(shí)可查表34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

30、架空線，三項(xiàng)費(fèi)用總計(jì)取總投資的7%21。則方案1的年運(yùn)行費(fèi)用為： 3.3 地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的功率平衡計(jì)算3.3.1 地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的功率平衡計(jì)算石崗變石崗變負(fù)荷季羨林情況與方案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：清泉變清泉變負(fù)荷情況與方案1相同，線路首端的功率初步估算為：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：火電廠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?；痣姀S以雙回線送往石崗變，線路首端每一回

31、線的功率為：火電廠以雙回線送往大系統(tǒng)，線路首端每一回線的功率為：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：3.3.2 地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的架空線路導(dǎo)線型號(hào)初選火電廠石崗變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LGJ185/30鋼芯鋁絞線?；痣姀S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LGJ300/50鋼芯鋁絞線。水電廠清泉變水電廠至清泉變采用單回路，線路上的功率：=5000h，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：試取導(dǎo)線截面為300mm2，選取LGJ300/30鋼芯鋁

32、絞線。水電廠大系統(tǒng)水電廠經(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：試取導(dǎo)線截面為300mm2，選取LGJ300/50鋼芯鋁絞線。大系統(tǒng)清泉變大系統(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(kāi)時(shí)，流過(guò)本線路的電流大，因此仍選為L(zhǎng)GJ300導(dǎo)線。3.3.3 地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的導(dǎo)線截面積校驗(yàn)火電廠石崗變（LGJ185雙回線）情況與方案1相同，因此LGJ185/30導(dǎo)線滿足要求，其參數(shù)如下：r1=0.17/km, x1=0.395/km, QCL=3.35Mvar/100km火電廠大系統(tǒng)（LGJ300雙回線）情況與方案1相同，因此LGJ300/50導(dǎo)線滿足要求

33、，其參數(shù)如下：r1=0.107/km, x1=0.382/km, QCL=3.48Mvar/100km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：700×0.97=679>305A 合格當(dāng)環(huán)網(wǎng)中水電廠大系統(tǒng)回路斷開(kāi)時(shí)，流過(guò)本線路的最大電流為：305+354=659A ，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水電廠大系統(tǒng)（LGJ300單回線）LGJ300鋼芯鋁絞線允許載流量為700A，乘以溫度修正系

34、數(shù)后為：700×0.97=679>354A 合格當(dāng)環(huán)網(wǎng)中水電廠清泉變回路斷開(kāi)時(shí)流過(guò)本線路的最大電流為：305+354=659A，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大系統(tǒng)清泉變（LGJ300單回線）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(kāi)時(shí)，流過(guò)本線路的電流大 ，因此仍選為L(zhǎng)GJ300導(dǎo)線。r1=0.107/km, x1=0.382/km, QCL=3.48Mvar/100km3.3.4 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)

35、荷時(shí)的潮流計(jì)算。火電廠石崗變（LGJ185雙回線）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。石崗變110KV母線的電壓為：U石=1185.9=112.1（KV） 合格火電廠大系統(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=1188=110（KV） 合格水電廠大系統(tǒng)初步選擇時(shí)環(huán)網(wǎng)的3變均選了LGJ300鋼芯鋁絞線，現(xiàn)按均一環(huán)形電網(wǎng)來(lái)計(jì)算環(huán)網(wǎng)的潮流分布，校驗(yàn)初選的LGJ300鋼芯鋁絞線是否合適，水電廠至大系統(tǒng)潮流計(jì)算圖見(jiàn)圖3.5即水電廠大系統(tǒng)單回路線路功率為：圖3.5 水電廠大系統(tǒng)線路潮流計(jì)算圖 圖3.6水電廠清泉

36、變線路潮流計(jì)算圖=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：可仍選截面為300mm2的導(dǎo)線，即選取LGJ300/50鋼芯鋁絞線是合適的。R=0.107×100=10.7， X=0.382×100=38.2線路上的功率損耗：線路上產(chǎn)生的充電功率為：折算到線路兩端：由水電廠送往大系統(tǒng)的功率為：已算出大系統(tǒng)110KV母線處電壓為110KV，線路上的電壓降落為：可算出水電廠出口110KV母線電壓為： 合格水電廠清泉變（LGJ300）潮流計(jì)算圖見(jiàn)圖3.6所示。由水電廠至清泉變采用單回線：=5000h ，查軟導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖，得J=1.1A/m

37、m2 ，其經(jīng)濟(jì)截面為：仍可選截面為300mm2的導(dǎo)線，即選取LGJ300/50鋼芯鋁絞線是合適的。R=0.107×95=10， X=0.382×95=36.3線路上的功率損耗為：線路上產(chǎn)生的充電功率為：折算到線路兩端：水電廠清泉變線首端：已算出水電廠出口電壓為118.4KV，線路上的電壓降落：清泉變110KV母線電壓為：稍低，但仍在變壓器分接頭范圍之內(nèi)。因?yàn)殚_(kāi)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(kāi)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

38、本方案可行22。大系統(tǒng)清泉變水電廠清泉變線路末端：大系統(tǒng)清泉變線路末端：已選取LGJ300/50鋼芯鋁絞線：R=0.107×30=3.2， X=0.382×30=11.5線路上的功率損耗：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)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）：方案2線路投資火電廠石崗變：LGJ185/30雙回110KV

39、線路60km。火電廠大系統(tǒng)：LGJ300/50雙回110KV線路86km。水電廠清泉變：LGJ300/50單回110KV線路95km。水電廠大系統(tǒng)：LGJ300/50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×（18.5+60+30+86）×0.9+30×（100+95+30）=13392（萬(wàn)元）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 。方案2工程總投資方案2的工程總投資即為：（萬(wàn)元）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(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定最佳方案兩個(gè)設(shè)計(jì)方案

40、在技術(shù)上都可行，通過(guò)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)用都少的方案123。參 考 文 獻(xiàn)1李鈺心.水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行M. 北京：中國(guó)電力出版社，1999.2 李堅(jiān).電網(wǎng)運(yùn)行及調(diào)度技術(shù)問(wèn)答.北京：中國(guó)電力出版社，2004.3 張煒.電力系統(tǒng)分析.北京：中國(guó)水電水利出版社，1999.4 戈?yáng)|方.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)第一冊(cè)：電氣第一部分.北京：中國(guó)電力出版社，2005.5 黃純?nèi)A.發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)參考資料.北京：水利電力出版社，1987.6 王士政，馮金光.發(fā)電廠電氣部分.北京：中國(guó)水利水電出版社，2002.7 伊克寧.電力工程.北京：中國(guó)電力出版社，2005.8 陳躍.電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南電力系統(tǒng)分冊(cè).北京：中國(guó)水電水利出版社，2003. 9 賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理.北京：中國(guó)電力出版社，1994.10 曹繩敏.電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料.北京：中國(guó)電力出版社，1995.11 溫步瀛.電力工程基礎(chǔ).北京：中國(guó)電力出版社，2006.12 李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析.北京：中國(guó)電力出版社，2007.13 Horowitz M，Indermur T，Gonzulez R.Low Power Digita