電力系統(tǒng)規(guī)劃及發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

電力系統(tǒng)規(guī)劃及發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)主要研究電力系統(tǒng)規(guī)劃及發(fā)電廠電氣部分專題設(shè)計(jì)。第一步是電源規(guī)劃，依據(jù)系統(tǒng)的負(fù)荷容量、備用容量、和調(diào)峰容量，確定電廠的裝機(jī)容量和臺(tái)數(shù)。初步擬選電力網(wǎng)絡(luò)接線，制定發(fā)電廠、變電所的主接線方式并選擇系統(tǒng)的主變壓器，進(jìn)而通過經(jīng)濟(jì)方案的比較，確定電力網(wǎng)絡(luò)接線。然后，簡(jiǎn)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，進(jìn)行短路電流計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選擇系統(tǒng)高壓側(cè)的斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器等電氣設(shè)備。最后，是計(jì)算系統(tǒng)在各種運(yùn)行方式下的潮流分布并檢測(cè)在各運(yùn)行方式下電壓是否滿足要求，采取調(diào)壓措施使系統(tǒng)運(yùn)行在安全運(yùn)行范圍內(nèi)。在廠用電設(shè)計(jì)中，主要內(nèi)容有廠用電的接線方式和廠用變壓器的選擇、配電裝置設(shè)計(jì)以及防雷接地規(guī)劃。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 主變壓器 短路電流 潮流分布 廠用電中圖分類號(hào)：TM 02 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B0 引言電力是國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的發(fā)展起到非常重要的作用。電力系統(tǒng)規(guī)劃是一項(xiàng)具有戰(zhàn)略意義的工作，是電力工業(yè)實(shí)現(xiàn)快速、穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展的重要保障。規(guī)劃的效益是最大的效益，規(guī)劃的節(jié)約是最大的節(jié)約。全面、長(zhǎng)遠(yuǎn)的電力發(fā)展規(guī)劃和電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，不僅直接影響到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)的發(fā)展及其經(jīng)濟(jì)性，還關(guān)系到電力工業(yè)本身投資使用的合理性與能源資源利用的經(jīng)濟(jì)性，是電網(wǎng)安全可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證，是電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的前提。本設(shè)計(jì)包括的知識(shí)比較廣泛，因此對(duì)于我們專業(yè)理論知識(shí)的復(fù)習(xí)和鞏固有很大幫助，同時(shí)也是基于工程研究探索的實(shí)踐基礎(chǔ)上的應(yīng)用和延伸，對(duì)應(yīng)用已學(xué)知識(shí)的靈活性具有重要意義。1 電源規(guī)劃1.1 負(fù)荷之間的關(guān)系（1）用電負(fù)荷:根據(jù)現(xiàn)有負(fù)荷情況，考慮變電所的負(fù)荷、廠用電、水電廠近區(qū)負(fù)荷、火廠直配線路上的負(fù)荷及和系統(tǒng)之間的功率。（2）供電負(fù)荷：用電負(fù)荷加上輸送該功率而產(chǎn)生的功率損耗。（3）發(fā)電負(fù)荷：指滿足系統(tǒng)的供電負(fù)荷以及發(fā)電機(jī)直配負(fù)荷需求時(shí)需要發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率，等于系統(tǒng)供電負(fù)荷加上廠用電負(fù)荷。（4）負(fù)荷的增長(zhǎng)：本畢業(yè)設(shè)計(jì)中認(rèn)為水平年末比年初增長(zhǎng)10%，而年中比年初下降3%。1.2 備用容量（1）負(fù)荷備用容量：常取最大發(fā)電負(fù)荷的2%5%。（2）事故備用容量：通常為最大發(fā)電負(fù)荷的10%，但要小于系統(tǒng)中最大一臺(tái)機(jī)組的容量。（3）檢修備用和國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用：國(guó)民經(jīng)濟(jì)包括在負(fù)荷備用內(nèi)。1.3 裝機(jī)容量的確定其中原有裝機(jī)容量不能滿足系統(tǒng)的要求，需要添加兩臺(tái)QFQS2002后方能滿足系統(tǒng)最大要求。且水電廠機(jī)組檢修安排在冬季，分別為11月、12月、1月和2月，每?jī)赡隀z修一次，一年檢修兩臺(tái)；而火電廠機(jī)組夏季檢修，50MW機(jī)組安排在4月和9月，200MW機(jī)組安排在5、6、7、8這四個(gè)月，每年檢修一次，每臺(tái)機(jī)組檢修期為一個(gè)月1。2 線路規(guī)劃2.1 電壓等級(jí)的選擇根據(jù)傳輸容量和傳輸距離來確定，本設(shè)計(jì)采用220kv的輸電電壓等級(jí)。2.2 導(dǎo)線截面積的選擇按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面用的傳輸容量，應(yīng)考慮線路投入運(yùn)行后5到10年的發(fā)展，在計(jì)算中必須采用正常方式下經(jīng)常重復(fù)出現(xiàn)的最高負(fù)荷。按經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行導(dǎo)線截面積的選擇。 （1）電壓損失校驗(yàn)：要求正常運(yùn)行方式為額定電壓的10%，故障狀態(tài)時(shí)為額定電壓的15%。（2）發(fā)熱校驗(yàn)：正常情況下，鋁導(dǎo)線的最高工作溫度為+70度。（3）電暈校驗(yàn):在220kv不發(fā)生電暈相對(duì)應(yīng)的最小截面積是240mm2。（4）機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)：對(duì)架空線路，截面積不小于185mm2可以不用進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)。2.3 方案經(jīng)濟(jì)型比較總的建設(shè)費(fèi)用除包含變壓器，線路，斷路器等主體設(shè)備。線路投資是根據(jù)所選導(dǎo)線型號(hào)，查出對(duì)應(yīng)的單價(jià)和參數(shù)，算出線路總投資，配電裝置的投資以及年運(yùn)行費(fèi)用。在方案比較中，應(yīng)選擇總投資少、年運(yùn)行費(fèi)用少的方案。若無法得到結(jié)果可按抵償年限法來進(jìn)行比較。2.4 選擇結(jié)果線路總長(zhǎng)度為744.17km，型號(hào)為L(zhǎng)GJ240/40和LGJ300/40；斷路器個(gè)數(shù)為31個(gè)。3 電氣主接線與主變壓器選擇3.1 選擇原則機(jī)壓母線上當(dāng)發(fā)電機(jī)母線上負(fù)荷最小時(shí)，在扣除廠用電后，主變應(yīng)能將剩余功率送入系統(tǒng)；機(jī)壓母線上最大一臺(tái)機(jī)停機(jī)時(shí)，能滿足機(jī)壓母線上的最大負(fù)荷用電要求；一臺(tái)變壓器檢修時(shí)另一臺(tái)要能承受總負(fù)荷的70%以上；夏季豐水期，水電廠滿發(fā)，火電廠處于不利地位，可能停用火電廠的部分或全部機(jī)組，主變應(yīng)有從系統(tǒng)倒送功率的能力，以滿足機(jī)壓母線上最大負(fù)荷的要求。單元接線主變壓器要按發(fā)電機(jī)額定容量扣除廠用負(fù)荷留有10的裕度來選擇。變電所主變選擇要大于等于全部重要負(fù)荷且滿足全部負(fù)荷容量的70802。3.2 選擇結(jié)果火電廠中的兩臺(tái)50MW機(jī)組為滿足機(jī)壓的負(fù)荷要求，應(yīng)該與機(jī)壓母線相連接，選擇雙母線分段接線，兩臺(tái)機(jī)組均選用SFP763000/220作為主變壓器；四臺(tái)200MW機(jī)組應(yīng)采用單元接線，選用SFP7240000/220作為主變壓器；火電廠負(fù)荷側(cè)選擇雙母線四分段接線。水電廠的四臺(tái)50MW機(jī)組應(yīng)采用擴(kuò)大單元接線（即，四角形接線），并選用SFP763000/220作為主變壓器；水電廠負(fù)荷側(cè)選擇雙母線接線。變電所1選用的主變壓器為SSP3125000/220，采用內(nèi)橋接線；變電所2選用的主變壓器為SFSZ11100000/220，采用內(nèi)橋接線；變電所3選用的主變壓器為SFP790000/220，采用外橋接線；變電所4選用的主變壓器為SSP375000/220，采用內(nèi)橋接線。4 短路電流計(jì)算4.1 網(wǎng)絡(luò)模型所用模型為簡(jiǎn)化模型，即忽略負(fù)荷電流；不計(jì)及各元件電阻，也不計(jì)送電線路電納及變壓器的導(dǎo)納；發(fā)電機(jī)用次暫態(tài)電抗表示，并認(rèn)為各發(fā)電機(jī)電勢(shì)模型為1相角為0。4.2 步驟選擇短路點(diǎn)；畫等值網(wǎng)絡(luò)；化簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)；計(jì)算參數(shù)電抗；計(jì)算短路電流標(biāo)幺值；轉(zhuǎn)化有名值。4.2 計(jì)算結(jié)果表1 短路計(jì)算結(jié)果表編號(hào)0S短路電流有名值I/2S短路電流有名值I24S短路電流有名值I短路電流沖擊值Ish123.50820.80020.18964.497210.96910.96911.58433.522318.37918.71019.23956.328416.8089.1299.37335.31056.5766.5356.57919.69065.9705.6805.69417.344771.94255.15054.171181.2635 電氣設(shè)備選擇經(jīng)過動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)以及熱穩(wěn)定校驗(yàn)后，火電廠50MW機(jī)組發(fā)電機(jī)出口和母聯(lián)斷路器以及變壓器低壓側(cè)斷路器應(yīng)選擇SN410G型斷路器，同樣三者選用GN1010T/5000型隔離開關(guān)，限流電抗器選擇NKL10200010型，電壓互感器選擇JDZL10型；變壓器高壓側(cè)與火電廠200MW機(jī)組以及各變電所和水電廠應(yīng)選用LW1220/2000型斷路器與GW4220/1250隔離開關(guān)?；痣姀S機(jī)壓母線10kv側(cè)應(yīng)選用LBJ型電流互感器；220kv側(cè)以及各變電所應(yīng)選用LCW220型電流互感器，電壓互感器選擇YDR220型3。6 潮流計(jì)算6.1 各種運(yùn)行方式（1）冬季最大運(yùn)行方式：。（2）冬季最小運(yùn)行方式：。（3）夏季最大運(yùn)行方式：。（4）夏季最小運(yùn)行方式：。（5）冬季故障運(yùn)行方式：在1的情況下斷開火電-變電所3的雙回線。（6）夏季故障運(yùn)行方式：在3的情況下斷開水廠-變電所3的雙回線。6.2 計(jì)算步驟在本設(shè)計(jì)中，冬季最大運(yùn)行方式用手算，其它幾種方式用計(jì)算機(jī)算。（1）計(jì)算網(wǎng)絡(luò)參數(shù)作出等值電路。（2）系統(tǒng)中負(fù)荷側(cè)的功率已知，火電廠作為平衡節(jié)點(diǎn)，水電廠作為PV節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)PQ節(jié)點(diǎn)，固先假設(shè)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓已知。（3）從已知負(fù)荷處推功率，此時(shí)假設(shè)全網(wǎng)電壓額定，再求的功率：之后從已知電壓處推算電壓降，得出各節(jié)點(diǎn)電壓值。（4）改變分接頭的位置或加補(bǔ)償，使各節(jié)點(diǎn)電壓都在允許的范圍內(nèi)結(jié)束4。7 廠用電設(shè)計(jì)7.1 設(shè)計(jì)原則按發(fā)電機(jī)電壓確定高壓廠用電壓等級(jí); 按廠用電動(dòng)機(jī)容量，廠用供電網(wǎng)絡(luò)確定高壓廠用電壓等級(jí)。從發(fā)電機(jī)機(jī)壓母線引接;單元接線時(shí)從主變壓器低壓側(cè)引接;啟動(dòng)/備用電源的引接應(yīng)保證其獨(dú)立性。機(jī)組容量大于等于100MW以上，廠用母線分成兩段，當(dāng)只有用6KV電壓等級(jí)時(shí)，廠用高壓變壓器可選用一臺(tái)全容量的分裂繞組變壓器或兩臺(tái)雙繞組變壓器；機(jī)組容量100MW以下，采用一段廠用母線，廠用高壓工作變可選用一臺(tái)可調(diào)的雙繞組變壓器。廠用高壓斷路器一般放置在室內(nèi)，通常采用手車式高壓開關(guān)柜5。7.2 設(shè)計(jì)結(jié)果50MW機(jī)組選用容量為6.3MVA的高壓廠用變壓器，型號(hào)為ST6300/10，選用GFC3B型手車式開關(guān)柜；200MW機(jī)組選用型號(hào)為20/156MVA的廠用高壓分裂繞組變壓器，選用GFC3B型手車式開關(guān)柜；啟動(dòng)或備用變壓器選擇2臺(tái)20MVA的可調(diào)雙繞組變壓器，型號(hào)為SFZL20000/220的有載調(diào)壓變壓器，其公用段選用GFC15型手車式開關(guān)柜。8 防雷保護(hù)運(yùn)行中的電器設(shè)備可能遭雷擊，必須采取有效的過電壓防護(hù)措施。避雷針和避雷線是防止直接雷過電壓的有效措施，電氣設(shè)備的絕緣配合基于避雷器的保護(hù)水平，設(shè)備所承受的雷電過電壓和操作過電壓均有避雷器來限制。本設(shè)計(jì)在70.5*296的范圍內(nèi)選用根避雷針。9 結(jié)論電力系統(tǒng)規(guī)劃及發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)是電力系統(tǒng)中最基本的設(shè)計(jì)，包含電力系統(tǒng)規(guī)劃、發(fā)電廠（變電所）電氣主系統(tǒng)設(shè)計(jì)及繼電保護(hù)與防雷保護(hù)分析三個(gè)部分。此次設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一個(gè)綜合的訓(xùn)練及考核，也是對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力和大學(xué)所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐技能相結(jié)合的全面檢驗(yàn)。參考文獻(xiàn)1 蒲天驕, 陳乃仕, 葛賢軍, 等. 電力電量平衡評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其綜合評(píng)估方法研究J. 電網(wǎng)技術(shù), 2015, 39(1): 250-256.2許珉, 孫豐奇, 車仁青. 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，20153黎文安. 電氣設(shè)備手冊(cè)M. 北京:中國(guó)水利水電出版社, 2016.4陳珩. 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析M. 北京:中國(guó)電力出版社, 2015.5陳躍. 電力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南M（電力系統(tǒng)分冊(cè)）. 北京：中國(guó)水利水電出版社，2008.Power System Planning and Design of Power Plant Electrical PartsAbstract：The main study design integrated power system design and power plant electrical part of the project design. The first step is the power supply planning, according to system load capacity, reserve capacity, and load capacity, determine the plants installed capacity and number of machines. Initial electricity network connection to be selected to develop power plants, substations and select the main wiring system, the main transformer, and then through the comparison of the economic program to determine the electricity network connection. Then, the simplified network diagram, for short-circuit current calculation, according to the results, select the system high side of the circuit breaker, disconnecting switches, current transformers, voltage transformers and other electrical equipment. Finally, a computer system in various operating modes of the power flow and the detection voltage in each operating mode is to meet the requirements and to take measures to make the system operation voltage regulator in a safe operating range. The second part is the power