電氣工程課程設(shè)計電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

1、電氣工程系課程設(shè)計論文（六）設(shè)計任務(wù)：電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計專業(yè)班級：任課教師姓名：學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號：2014-09-26摘要:電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、電力網(wǎng)和電能用戶組成的一個發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體。合理的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的前提。本文根據(jù)電力工程設(shè)計的要求和特點，對課程題目所給出的簡單電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進行了初步的分析和設(shè)計。主要內(nèi)容包括：（1）對已知的負(fù)荷與電源預(yù)測結(jié)果進行有功、無功功率平衡（2）根據(jù)功率平衡結(jié)果，結(jié)合各個電氣設(shè)備地理位置及自身屬性，提出多種可行的接線方案，并分別進行潮流計算（3）對多種方案技術(shù)經(jīng)濟比較，選出最優(yōu)者（4）根據(jù)所選方案特點，設(shè)計發(fā)電

2、廠、變電站主接線方式（5）按照調(diào)壓要求選擇變壓器抽頭位置。本報告包含有設(shè)計說明書、計算書及設(shè)計圖紙三大部分，由簡至繁，闡述了我的設(shè)計理念。關(guān)鍵詞：簡單電力網(wǎng)絡(luò)；功率平衡；潮流計算；接線方案目錄(一) 原始資料(二) 設(shè)計說明書(三) 計算書一、 功率平衡二、 網(wǎng)絡(luò)電壓選擇及接線方案的提出三、 接線方案的比較及選定四、 發(fā)電機、變壓器主接線方式的選擇五、 潮流計算六、 調(diào)壓抽頭的確定(四) 設(shè)計圖紙(一) 原始資料71.59Km25Km28.28Km18Km18Km43.01Km42.72KmB1發(fā)電廠、變電所地理位置圖圖中，代表電廠，代表變電所 2格為1cm，比例1cm = 10km2各變電所

3、負(fù)荷情況變電所編號1234最大負(fù)荷（MW）82406658最小負(fù)荷（MW）45234235Tmax （小時）5000400045004200功率因數(shù) cos0.850.80.850.9低壓側(cè)電壓（kV）10101010 對備用要求60%50%80%50%對調(diào)壓要求逆調(diào)壓順調(diào)壓逆調(diào)壓常調(diào)壓3發(fā)電廠裝機發(fā)電廠的發(fā)電機組參數(shù)如下:發(fā)電廠發(fā)電機型號額定容量（MW）臺數(shù)備注AQFS-50-25010.5 kVBQFS-25-2256.3 kV4其他情況（1）各變電所功率因數(shù)必須補償?shù)?.9。（2）各發(fā)電廠裝機臺數(shù)根據(jù)情況確定。二、設(shè)計內(nèi)容1電力系統(tǒng)的功率平衡2網(wǎng)絡(luò)電壓等級和結(jié)線方式的選擇3發(fā)電廠、變電所

4、主結(jié)線的選擇4潮流計算5調(diào)壓措施的選擇三、設(shè)計成品1設(shè)計說明書2發(fā)電廠、變電所、電力網(wǎng)電氣主結(jié)線圖網(wǎng)絡(luò)等值阻抗圖3潮流分布圖（最大、最小負(fù)荷時之潮流分別標(biāo)出）(二) 設(shè)計說明書一、 功率平衡1.有功平衡指標(biāo)容量(MW)最大用電負(fù)荷246供電負(fù)荷261.7發(fā)電負(fù)荷281.4備用容量106.28裝機容量387.682.無功平衡指標(biāo)容量系統(tǒng)最大有功負(fù)荷（）246MW系統(tǒng)最大自然無功負(fù)荷（）282.9Mvar無功備用容量（）電網(wǎng)所需無功電源安裝總?cè)萘浚ǎ?25.335Mvar可補償無功功率（）30.672Mvar無功電源發(fā)出容量（）294.663Mvar變電所所需無功功率（）119.14Mvar剩余無

5、功功率（）175.523Mvar >二、 網(wǎng)絡(luò)電壓等級和接線方式的選擇1. 功率因數(shù)補償?shù)?.9后各變電所的負(fù)荷如下：變電所最大負(fù)荷最小負(fù)荷182 + j39.7145 + j21.79240 + j19.3723 + j11.14366 + j31.9742 + j20.34458 + j28.0935+ j16.95經(jīng)分析，正常運行時，新建變電所、發(fā)電廠之間每條線路輸送容量不超過85MW，送電距離不超過80Km，根據(jù)資料，采用110kV的電壓等級較為合理。2. 網(wǎng)絡(luò)接線方案的初步選擇電力系統(tǒng)的接線方式的有各種因素的影響，不僅需要考慮到電能的質(zhì)量，運行的可靠，還要照顧到投資。在進行電網(wǎng)

6、接線方案的選擇時，應(yīng)堅持“先技術(shù)后經(jīng)濟”的比較原則，即首先進行方案的技術(shù)比較，只有在技術(shù)條件得到滿足的前提下，才考慮其經(jīng)濟性。從原始資料可知，1、2、3、4號變電所分別有60%、50%、80%、50%備用要求，從供電可靠性的要求出發(fā)，應(yīng)采用有備用電源的接線方式，不采用單回線、孤立接線，且各變電所均采用兩臺主變。為盡量減少發(fā)電機數(shù)量，應(yīng)將A廠建在靠右側(cè)待建位置，B廠建在左側(cè)待建位置。由于B電廠與右側(cè)III、IV兩變電所距離較遠(yuǎn)，根據(jù)接線盡量短的原則，B電廠與其應(yīng)無直接連線。同理，也不考慮在較遠(yuǎn)線路、上設(shè)置雙回接線方式。又由于110KV線路容量限制原因，不考慮兩所變電所相互連接供電的情況。據(jù)此提出

7、三種方案：方案一：IVIIIIII方案二：IIIVIIII方案三：IIIIVIII在不知各變電站具體對應(yīng)的建址時，針對上述三種方案進行初步潮流計算。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)為均一網(wǎng)絡(luò)，即各線路的單位阻抗相等，各負(fù)荷都工作在額定電壓，忽略線路上的功率損耗。計算最大負(fù)荷時變電所功率因數(shù)補償后，各條線路的傳輸功率。綜合分析計算結(jié)果后，可確定各變電所的位置為I-4 II-2 III-1IV-3。備選方案是方案一及方案二。并可初步確定A廠需要5臺發(fā)電機，B廠需要6臺發(fā)電機。下為各線路的傳輸功率。方案一36.60+j17.7224.12+j11.6821.40+j10.4715.88+j7.6941+j19.8633+j

8、15.99185.28+j89.8460.72+j29.4二29+j14.0524.12+j11.68015.88+j7.6941+j19.8633+j15.99163.88+j79.3782.12+j39.77三、 接線方案的比較及選定1. 選擇導(dǎo)線截面方案一：（1） 導(dǎo)線截面積的計算及選取線路最大負(fù)荷小時數(shù)Tmax及經(jīng)濟電流密度J（查導(dǎo)線經(jīng)濟電流密度曲線得）Tmax（小時）420040004200400050004500J（A/）1.241.281.241.281.121.20可以得到各導(dǎo)線型號如下：導(dǎo)線型號LGJ-185LGJ-120LGJ-120LGJ-95LGJ-240LGJ-185

9、長期允許載流量515A380A380A335A610A515A長度25Km28.28Km42.72Km43.01Km18.03Km18.03Km /Km0.1700.2230.2230.3320.1310.170 /Km0.4100.4210.4210.4290.4010.410Z()4.25+j10.256.31+j11.919.53+j17.9814.28+j18.452.36+j7.233.07+j7.39（2） 校驗i. 按機械強度校驗導(dǎo)線橫截面為保證架空線路具有必要的機械強度，導(dǎo)線截面積最嚴(yán)要求不得小于35。以上選取的導(dǎo)線型號皆滿足。ii. 按允許載流量條件校驗導(dǎo)線橫截面允許載流量是

10、根據(jù)熱平衡條件確定的導(dǎo)線長期允許通過電流。進行校驗時，鋼芯鋁絞線的允許溫度一般取70。取導(dǎo)線外室溫為25。線路可能出現(xiàn)最大電流(A)長期允許載流量(A)338.25515233.27380338.25380233.27335478.22610384.92515由上表易得，各線路均滿足允許載流量條件。iii. 按電暈校驗導(dǎo)線橫截面在常用的相間距離情況下，存在不必驗算電暈臨界電壓的導(dǎo)線最小直徑。根據(jù)查表，110V額定電壓下，不必驗算電暈臨界電壓的導(dǎo)線最小外經(jīng)為20mm，對應(yīng)型號為LGJ-70。本方案所選導(dǎo)線直徑皆大于此值，滿足電暈要求。方案二：（1） 導(dǎo)線截面積的計算及選取線路最大負(fù)荷小時數(shù)Tma

11、x及經(jīng)濟電流密度J（查導(dǎo)線經(jīng)濟電流密度曲線得）Tmax（小時）42004000400050004500J（A/）1.241.281.281.121.20可以得到各導(dǎo)線型號如下：導(dǎo)線型號LGJ-150LGJ-120LGJ-95LGJ-240LGJ-185長期允許載流量445A380A335A610A515A長度25Km28.28Km43.01Km18.03Km18.03Km /Km0.2100.2230.3320.1310.170 /Km0.4160.4210.4290.4010.410Z()5.25+j10.406.31+j11.9114.28+j18.452.36+j7.233.07+j7.

12、39（2） 校驗i. 按機械強度校驗導(dǎo)線橫截面為保證架空線路具有必要的機械強度，導(dǎo)線截面積最嚴(yán)要求不得小于35。以上選取的導(dǎo)線型號皆滿足。ii. 按允許載流量條件校驗導(dǎo)線橫截面允許載流量是根據(jù)熱平衡條件確定的導(dǎo)線長期允許通過電流。進行校驗時，鋼芯鋁絞線的允許溫度一般取70。取導(dǎo)線外室溫為25線路可能出現(xiàn)最大電流(A)長期允許載流量(A)338.24445233.27380233.27335478.22610384.92515由上表易得，各線路均滿足允許載流量條件。iii. 按電暈校驗導(dǎo)線橫截面在常用的相間距離情況下，存在不必驗算電暈臨界電壓的導(dǎo)線最小直徑。根據(jù)查表，110V額定電壓下，不必驗算

13、電暈臨界電壓的導(dǎo)線最小外經(jīng)為20mm，對應(yīng)型號為LGJ-70。本方案所選導(dǎo)線直徑皆大于此值，滿足電暈要求。2. 計算正常運行和故障情況下的電壓損耗對10KV以上線路，在無特殊要求條件下，要求正常運行時電壓損耗不超過10%，故障情況下電壓損耗不超過15%。對于110KV 線路，正常運行時電壓損耗上限為11KV，故障情況下電壓損耗上限為16.5KV。方案一：線路正常運行時電壓損耗（kV）故障情況下電壓損耗（kV）3.074.862.654.393.569.623.358.442.184.372.003.99各線路損耗皆滿足條件。方案二：線路正常運行時電壓損耗（kV）故障情況下電壓損耗（kV）2.7

14、15.422.654.393.358.442.184.372.003.99各線路損耗皆滿足條件。3. 經(jīng)濟比較確定最佳方案經(jīng)濟比較中主要進行工程總投資和運行費用的對比。計算工程總投資時，分別計算各個方案中各變電所、發(fā)電廠的投資額，加上各個方案中各條輸電線路的投資額，即可得到各方案的工程總投資。再求年運行費用，包括線路電能損耗費用、變電所運行維護費用及線路運行維護費用，得到運行期內(nèi)每年的年總費用。將發(fā)電廠和變電所的總投資設(shè)為Z，只計算線路部分。（1） 電能損耗經(jīng)查表可知，當(dāng)功率因數(shù)為0.9時，各Tmax對應(yīng)的最大負(fù)荷損耗時間如下表：Tmax5000400045004200340024002900

15、2600方案一：()1510.6898.91162.3881.81376.3989.4總計9184.9方案二：()1171.4898.9881.81376.3989.4總計8854.9因此，方案二線路上電能損耗小于方案一（2） 線路投資以下為常用結(jié)構(gòu)鋼芯鋁絞線報價: 導(dǎo)線型號LGJ-95LGJ-120LGJ-150LGJ-185LGJ-240線路造價7.85萬元/公里10.11萬元/公里11.54萬元/公里14.07萬元/公里18.51萬元/公里注：雙回線按單回線造價的1.8倍考慮。方案一：（雙回）（雙回）導(dǎo)線型號LGJ-185LGJ-120LGJ-120LGJ-95LGJ-240LGJ-18

16、5長度25Km28.28Km42.72Km43.01Km18.03Km18.03Km總價351.75萬285.91萬431.90萬337.63萬600.72萬456.63萬線路總投資: 351.75+285.91+431.90+337.63+600.72+456.63=2464.54萬元方案二：（雙回）（雙回）（雙回）導(dǎo)線型號LGJ-150LGJ-120LGJ-95LGJ-240LGJ-185長度25Km28.28Km43.01Km18.03Km18.03Km總計519.30萬285.91萬337.63萬600.72萬456.63萬線路總投資:519.30+285.91+337.63+600.

17、72+456.63=2200.19萬元（3） 運行費用維持電力網(wǎng)正常運行每年所支出的費用，稱為電力網(wǎng)的年運行費，包括電能損耗費、小修費、維護管理費。為折舊費百分?jǐn)?shù)，為小修費百分?jǐn)?shù)，為維修管理費百分?jǐn)?shù)，可查表取值。設(shè)備名稱折舊費小修費維修管理費總計鋼筋混泥土桿架空線4.5%0.5%2%7%方案一方案二工程總投資工程總投資運行費用運行費用（4） 確定方案兩方案在技術(shù)上都具有可行性，通過下表經(jīng)濟性能比較，最終確定方案。其中為發(fā)電廠、變電所總投資費用，兩方案耗費相同。方案工程投資運行年費方案一方案二經(jīng)比較，方案二經(jīng)濟性能優(yōu)于方案一，故選擇方案二。四、 發(fā)電機、變壓器主接線方式的選擇1. 發(fā)電廠主變壓器

18、的選擇A電廠共有5臺發(fā)電機QFS-50-2，額定功率為50MW，功率因數(shù)為0.80。擬采用5臺雙繞組變壓器SFP7-63000/110，直接升壓110KV輸出。其詳細(xì)參數(shù)如下表。型號額定容量/kVA額定電壓/KV連接組損耗/kW空載電流/%阻抗電壓/%SFP7-63000/11063000高壓低壓Yn,d11空載短路10.552.02540.610.5B電廠共有6臺發(fā)電機QFS-25-2，額定功率為25MW，功率因數(shù)為0.80。為了節(jié)省變壓器數(shù)目，擬采用3臺雙繞組變壓器SFP7-63000/110，直接升壓110KV輸出。其詳細(xì)參數(shù)如下表。型號額定容量/kVA額定電壓/KV連接組損耗/kW空載

19、電流/%阻抗電壓/%SFP7-63000/11063000高壓低壓Yn,d11空載短路10.552.02540.610.52. 變電所主變的選擇考慮到變電所的安全運行，故需選用兩臺同樣的變壓器，且在系統(tǒng)最大運行方式下兩臺變壓器并列運行。對一般性變電所，當(dāng)一臺變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù)荷的70。1號變電所：兩臺容量63000kVA的有載調(diào)壓變壓器SFZL7-63000/110。其詳細(xì)參數(shù)如下。型號額定容量/kVA額定電壓/KV連接組損耗/kW空載電流/%阻抗電壓/%SFZL7-63000/11063000高壓低壓Yn,d11空載短路10.571.02600.910.52號變電所：兩

20、臺容量為31500kVA的有載調(diào)壓變壓器SFZL7-31500/110。其詳細(xì)參數(shù)如下表。型號額定容量/kVA額定電壓/KV連接組損耗/kW空載電流/%阻抗電壓/%SFZL7-31500/11031500高壓低壓Yn,d11空載短路10.542.21481.110.53號變電所：兩臺50000KVA的有載調(diào)壓變壓器SFZQ7-50000/110。其詳細(xì)參數(shù)如下表。型號額定容量/kVA額定電壓/KV連接組損耗/kW空載電流/%阻抗電壓/%SFZL7-50000/11050000高壓低壓Yn,d11空載短路10.559.72161.010.54號變電所：兩臺50000KVA的有載調(diào)壓變壓器SFZQ

21、7-50000/110。其詳細(xì)參數(shù)如下表。型號額定容量/kVA額定電壓/KV連接組損耗/kW空載電流/%阻抗電壓/%SFZL7-50000/11050000高壓低壓Yn,d11空載短路10.559.72161.010.53. 接線方案的確定a. 發(fā)電廠接線A發(fā)電廠五臺50MW機組，五臺主變，發(fā)電機與主變設(shè)計為發(fā)電機變壓器單元接線。由于A為負(fù)荷中心，與三個變電所相連，地位十分重要，故其110KV側(cè)采用雙母線的接線方式，運行可靠性高；B發(fā)電廠六臺25WM機組，三臺主變，發(fā)電機出口側(cè)電壓為6.3KV。為限制短路電流，能用較低廉的電氣設(shè)備，機壓母線采用雙母線分段接線方式，在分段處加裝母聯(lián)電抗器。具有較

22、高的可靠性和靈活性。機壓母線接3臺雙繞組變壓器，其高壓側(cè)采用雙母線接線方式向外供電。b. 變電所接線由于每個變電所均采用雙變壓器并列運行，可選用橋形接線方式，減少高壓斷路器的數(shù)量。由于變電所1、3、4均為雙回線，可采用內(nèi)橋形接線，2變電所由兩發(fā)電廠分別供電，可能會產(chǎn)生穿越功率，故選用外橋形接線。4. 接線圖見附圖五、 潮流計算以標(biāo)幺值計算，電壓基準(zhǔn)值為110kV，功率基準(zhǔn)值為100MVA。計算結(jié)果見下表。表一 各節(jié)點計算負(fù)荷運行狀態(tài)變電所1變電所2變電所3變電所4最大負(fù)荷0.82413+j0.477550.40231+j0.23350.66351+j0.386090.58298+j0.3344

23、3最小負(fù)荷0.45224+j0.250.23133+j0.129160.42213+j0.236190.35184+j0.1953運行狀態(tài)發(fā)電廠A發(fā)電廠B最大負(fù)荷-(1.65408+j1.01185)-(0.86763+j0.51987)最小負(fù)荷-(0.96240+j0.51961)-(0.51148+j0.24828)表二各運行狀態(tài)下節(jié)點電壓（變電所電壓為負(fù)荷側(cè)電壓）運行狀態(tài)變電所1變電所2變電所3變電所4最大負(fù)荷最小負(fù)荷運行狀態(tài)發(fā)電廠A發(fā)電廠B最大負(fù)荷1.06056-j0.06516最小負(fù)荷表三各運行狀態(tài)下線路傳輸功率運行狀態(tài)（雙回）（雙回）（雙回）最大負(fù)荷0.59488+j0.33923

24、0.26902+j0.107670.14072+j0.073230.83257+j0.413660.67331+j0.37032最小負(fù)荷0.35604+j0.17560.15336+j0.042660.08028+j0.025520.45224+j0.223360.42598+j0.20957六、 調(diào)壓抽頭的確定根據(jù)各變電站調(diào)壓要求，抽頭選擇結(jié)果如下。變電所調(diào)壓要求變壓器分接頭1號逆調(diào)壓110/10.52號順調(diào)壓110-/10.53號逆調(diào)壓110/10.54號常調(diào)壓110-/10.5(三) 計算書一、 功率平衡有功功率、無功功率平衡在電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃中起約束條件的作用。根據(jù)負(fù)荷預(yù)測和電源出力分析，

25、可以初步進行系統(tǒng)的電力平衡計算，并根據(jù)計算結(jié)果估計系統(tǒng)的規(guī)模和布局。4. 有功功率a. 最大用電負(fù)荷：各回路最大負(fù)荷同時系數(shù)取1.0b. 供電負(fù)荷及發(fā)電負(fù)荷：功率初步平衡，廠用電率7%，線損率6%。供電發(fā)電c. 備用容量：負(fù)荷備用容量一般為最大負(fù)荷的2%5%，大系統(tǒng)采用較小值，小系統(tǒng)采用較大值。根據(jù)容量大小取5%。因此0.05×281.4=14.07MW；事故備用容量一般采用電力系統(tǒng)最大負(fù)荷的百分?jǐn)?shù)來計算。根據(jù)歷史統(tǒng)計資料分析，大致為系統(tǒng)最大負(fù)荷的8%10%，但應(yīng)不小于運轉(zhuǎn)中最大的一臺機組容量。取最大值10%，0.1×281.4=28.14MW。則取50MW；檢修備用容量檢

26、修備用容量的確定，一般為系統(tǒng)最大負(fù)荷的8 %15%。取15%，則0.15×281.4=42.21MW；總備用d. 裝機容量：5. 無功功率220kV及以下電網(wǎng)的最大自然無功負(fù)荷，, -電網(wǎng)最大有功負(fù)荷，kW；k-電網(wǎng)最大自然無功負(fù)荷系數(shù)。K值與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、變壓級數(shù)、負(fù)荷組成、負(fù)荷水平及負(fù)荷電壓特性等因素有關(guān)，現(xiàn)可根據(jù)查表估計，選定為1.15。又，-電網(wǎng)無功電源安裝總?cè)萘?，Kvar.無功備用容量一般取最大無功功率負(fù)荷的7%8%。這里取8%。由于要求各變電所的功率因數(shù)必須補償?shù)?.9，計算各變電所承擔(dān)的無功負(fù)荷：計算補償后的各變電廠無功負(fù)荷：補償?shù)目偀o功功率：無功電源發(fā)出容量:=294.6

27、63Mvar經(jīng)計算，剩余無功功率大于備用無功，因此滿足無功平衡。二、 網(wǎng)絡(luò)電壓選擇及接線方案的提出2. 電壓選擇功率因數(shù)補償?shù)?.9后各變電所的負(fù)荷如下：變電所最大負(fù)荷最小負(fù)荷182 + j39.7145 + j21.79240 + j19.3723 + j11.14366 + j31.9742 + j20.34458 + j28.0935+ j16.95經(jīng)分析，正常運行時，新建變電所、發(fā)電廠之間每條線路輸送容量不超過85MW，送電距離不超過80Km，根據(jù)資料，采用110kV的電壓等級較為合理。3. 網(wǎng)絡(luò)接線方案的初步選擇電力系統(tǒng)的接線方式的有各種因素的影響，不僅需要考慮到電能的質(zhì)量，運行的可

28、靠，還要照顧到投資。在進行電網(wǎng)接線方案的選擇時，應(yīng)堅持“先技術(shù)后經(jīng)濟”的比較原則，即首先進行方案的技術(shù)比較，只有在技術(shù)條件得到滿足的前提下，才考慮其經(jīng)濟性。在不知各變電站具體對應(yīng)的建址時，假設(shè)各個預(yù)選位置對應(yīng)編號為IIV，如下圖所示。從原始資料可知，1、2、3、4號變電所分別有60%、50%、80%、50%備用要求，從供電可靠性的要求出發(fā)，應(yīng)采用有備用電源的接線方式，不采用單回線、孤立接線，且各變電所均采用兩臺主變。為盡量減少發(fā)電機數(shù)量，應(yīng)將A廠建在靠右側(cè)待建位置，B廠建在左側(cè)待建位置。由于B電廠與右側(cè)III、IV兩變電所距離較遠(yuǎn)，根據(jù)接線盡量短的原則，B電廠與其應(yīng)無直接連線。同理，也不考慮在

29、較遠(yuǎn)線路、上設(shè)置雙回接線方式。又由于110KV線路容量限制原因，不考慮兩所變電所相互連接供電的情況。據(jù)此提出三種方案：方案一：IVIIIIII方案二：IIIVIIII方案三：IIIIVIII針對上述三種方案進行初步潮流計算。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)為均一網(wǎng)絡(luò)，即各線路的單位阻抗相等，各負(fù)荷都工作在額定電壓，忽略線路上的功率損耗。計算最大負(fù)荷時變電所功率因數(shù)補償后，各條線路的傳輸功率：方案一：則各電廠所需發(fā)出功率：IIV變電所序號1-3-2-451.74+j25.0639.80+j19.2830.26+j14.6526.20+j12.7020+j9.6929+j14.05154.46+j74.8191.54+j

30、44.343-1-2-441.65+j20.1749.45+j23.9524.35+j11.8032.55+j15.7620+j9.6929+j14.05154.91+j75.0291.09+j44.122-4-1-325.24+j12.2234.97+j16.9414.76+j7.1523.03+j11.1541+j19.8633+j15.99185.79+j89.9860.21+j29.164-2-1-336.60+j17.7224.12+j11.6821.40+j10.4715.88+j7.6941+j19.8633+j15.99185.28+j89.8460.72+j29.4經(jīng)以上四組

31、數(shù)據(jù)分析，由于線路、距離較短，適合傳輸較大的功率，因此安排變電所1、3分別建在圖中III、IV位置。比較上表第三、四種排序，都滿足變電所1、3建在III、IV位置的條件，但由于線路、比線路、距離更長，宜傳輸容量較小的變電所功率。所以舍棄2-4-1-3的順序，選擇4-2-1-3順序。方案二：則各電廠所需發(fā)出功率：IIV變電所序號2-4-1-320+j9.6934.97+j16.9423.03+j11.1541+j19.8633+j15.99171.03+j82.8374.97+j36.314-2-1-329+j14.0524.12+j11.6815.88+j7.6941+j19.8633+j15

32、.99163.88+j79.3782.12+j39.77以上兩種建址順序都已滿足變電所1、3建在III、IV位置的條件，只是線路的傳輸功率不同，但由于線路、比線路距離更長，宜幫助傳輸容量小的變電所。所以舍棄第一種的2-4-1-3順序，選第二種4-2-1-3順序。方案三：則各電廠所需發(fā)出功率：IIV變電所序號2-4-1-325.24+j12.2229+j14.0514.76+j7.1541+j19.8633+j15.99162.76+j78.8383.24+j40.314-2-1-336.60+j17.7220+j9.6921.40+j10.4741+j19.8633+j15.99169.40+

33、j82.1576.60+j37.09以上兩種建址順序也都滿足變電所1、3建在III、IV位置的條件，但總線路長度比方案二線路長度長，由此可見該方案線路投資、線路損耗和運行維護費用都更大，因此舍去此方案?？偨Y(jié)：綜合以上分析結(jié)果，可確定各變電所的位置為I-4 II-2 III-1IV-3。備選方案是方案一及方案二。兩者對應(yīng)的和的大小接近，可以看出這兩種方案所需的各發(fā)電廠發(fā)電機數(shù)目相同。又因所需裝機容量為，可初步確定A廠需要5臺發(fā)電機，B廠需要6臺發(fā)電機。方案一36.60+j17.7224.12+j11.6821.40+j10.4715.88+j7.6941+j19.8633+j15.99185.2

34、8+j89.8460.72+j29.4二29+j14.0524.12+j11.68015.88+j7.6941+j19.8633+j15.99163.88+j79.3782.12+j39.77三、 接線方案的比較及選定1. 選擇導(dǎo)線截面方案一：（3） 導(dǎo)線截面積的計算及選取線路最大負(fù)荷小時數(shù)Tmax及經(jīng)濟電流密度J（查導(dǎo)線經(jīng)濟電流密度曲線得）Tmax（小時）420040004200400050004500J（A/）1.241.281.241.281.121.20按線路在正常運行方式下的最大持續(xù)輸送功率，用公式計算出各導(dǎo)線的經(jīng)濟截面，根據(jù)計算面積可初步選出線路型號。正常時導(dǎo)線流過的最大電流及對應(yīng)

35、導(dǎo)線截面積：可以得到各導(dǎo)線型號如下：導(dǎo)線型號LGJ-185LGJ-120LGJ-120LGJ-95LGJ-240LGJ-185長期允許載流量515A380A380A335A610A515A長度25Km28.28Km42.72Km43.01Km18.03Km18.03Km/Km0.1700.2230.2230.3320.1310.170 /Km0.4100.4210.4210.4290.4010.410Z()4.25+j10.256.31+j11.919.53+j17.9814.28+j18.452.36+j7.233.07+j7.39（4） 校驗i. 按機械強度校驗導(dǎo)線橫截面為保證架空線路具有

36、必要的機械強度，導(dǎo)線截面積最嚴(yán)要求不得小于35。以上選取的導(dǎo)線型號皆滿足。ii. 按允許載流量條件校驗導(dǎo)線橫截面允許載流量是根據(jù)熱平衡條件確定的導(dǎo)線長期允許通過電流。進行校驗時，鋼芯鋁絞線的允許溫度一般取70。取導(dǎo)線外室溫為25，各種導(dǎo)線的長期允許電流如上表。:斷開時，由電廠B向I處變電所4供全部電能，此時流過最大電流為213.44+124.81=338.25A，小于515A，LGJ-185導(dǎo)線滿足要求。:斷開時，由電廠B向II處變電所2供全部電能，此時流過最大電流為140.66+92.61=233.27A，小于380A，LGJ-120導(dǎo)線滿足要求。:同理，斷開時流過最大電流為213.44+1

37、24.81=338.25A，小于380A，LGJ-120導(dǎo)線滿足要求。:斷開時，流過最大電流為140.66+92.61=233.27A，小于335A，LGJ-95導(dǎo)線滿足要求。:雙回線斷開一回，流過另一回的最大電流為，小于610A，LGJ-240導(dǎo)線滿足要求。:雙回線斷開一回，流過另一回的最大電流為，小于515A，LGJ-185導(dǎo)線滿足要求。iii. 按電暈校驗導(dǎo)線橫截面在常用的相間距離情況下，存在不必驗算電暈臨界電壓的導(dǎo)線最小直徑。根據(jù)查表，110V額定電壓下，不必驗算電暈臨界電壓的導(dǎo)線最小外經(jīng)為20mm，對應(yīng)型號為LGJ-70。本方案所選導(dǎo)線直徑皆大于此值，滿足電暈要求。方案二：（2） 導(dǎo)

38、線截面積的計算及選取線路最大負(fù)荷小時數(shù)Tmax及經(jīng)濟電流密度J（查導(dǎo)線經(jīng)濟電流密度曲線得）Tmax（小時）42004000400050004500J（A/）1.241.281.281.121.20正常時導(dǎo)線流過的最大電流及對應(yīng)導(dǎo)線截面積：可以得到各導(dǎo)線型號如下：導(dǎo)線型號LGJ-150LGJ-120LGJ-95LGJ-240LGJ-185長期允許載流量445A380A335A610A515A長度25Km28.28Km43.01Km18.03Km18.03Km /Km0.2100.2230.3320.1310.170 /Km0.4160.4210.4290.4010.410Z()5.25+j10.

39、406.31+j11.9114.28+j18.452.36+j7.233.07+j7.39（3） 校驗i. 按機械強度校驗導(dǎo)線橫截面為保證架空線路具有必要的機械強度，導(dǎo)線截面積最嚴(yán)要求不得小于35。以上選取的導(dǎo)線型號皆滿足。ii. 按允許載流量條件校驗導(dǎo)線橫截面允許載流量是根據(jù)熱平衡條件確定的導(dǎo)線長期允許通過電流。進行校驗時，鋼芯鋁絞線的允許溫度一般取70。取導(dǎo)線外室溫為25，各種導(dǎo)線的長期允許電流如上表。:雙回線斷開一回，流過另一回的最大電流，小于445A，LGJ-150導(dǎo)線滿足要求。:斷開時，由電廠B向II處變電所2供全部電能，此時流過最大電流為140.66+92.61=233.27A，小

40、于380A，LGJ-120導(dǎo)線滿足要求。:斷開時，流過最大電流為140.66+92.61=233.27A，小于335A，LGJ-95導(dǎo)線滿足要求。:雙回線斷開一回，流過另一回的最大電流為，小于610A，LGJ-240導(dǎo)線滿足要求。:雙回線斷開一回，流過另一回的最大電流為，小于515A，LGJ-185導(dǎo)線滿足要求。iii. 按電暈校驗導(dǎo)線橫截面在常用的相間距離情況下，存在不必驗算電暈臨界電壓的導(dǎo)線最小直徑。根據(jù)查表，110V額定電壓下，不必驗算電暈臨界電壓的導(dǎo)線最小外經(jīng)為20mm，對應(yīng)型號為LGJ-70。本方案所選導(dǎo)線直徑皆大于此值，滿足電暈要求。2. 計算正常運行和故障情況下的電壓損耗對10K

41、V以上線路，在無特殊要求條件下，要求正常運行時電壓損耗不超過10%，故障情況下電壓損耗不超過15%。對于110KV 線路，正常運行時電壓損耗上限為11KV，故障情況下電壓損耗上限為16.5KV。方案一：（1） 正常運行時各線路損耗皆小于11KV，滿足條件。（2） 故障情況時各線路損耗皆小于16.5KV，滿足條件。方案二：（1） 正常運行時各線路損耗皆小于11KV，滿足條件。（2） 故障情況時各線路損耗皆小于16.5KV，滿足條件。6. 經(jīng)濟比較確定最佳方案先計算工程總投資，分別計算各個方案中各變電所、發(fā)電廠的投資額，加上各個方案中各條輸電線路的投資額，即可得到各個方案的工程總投資。再求年運行費

42、用，包括線路電能損耗費用、變電所運行維護費用及線路運行維護費用，得到運行期內(nèi)每年的年總費用。經(jīng)比較總投資和年運行費用，最小的方案最經(jīng)濟。由于進行的是兩個方案的比較，對于兩方案中的相同部分發(fā)電廠主變數(shù)量、容量、型號，主接線不需比較，故將發(fā)電廠和變電所的總投資設(shè)為Z，只計算線路部分。（1） 電能損耗利用最大負(fù)荷損耗時間求全年的電能損耗，其計算公式為:其中，為最大負(fù)荷時線路電阻上產(chǎn)生的功率損耗。經(jīng)查表可知，當(dāng)功率因數(shù)為0.9時，各Tmax對應(yīng)的最大負(fù)荷損耗時間如下表：Tmax50004000450042003400240029002600方案一：可得方案二：可得因此，方案二線路上電能損耗小于方案一（

43、2） 線路投資以下為常用結(jié)構(gòu)鋼芯鋁絞線報價: 導(dǎo)線型號LGJ-95LGJ-120LGJ-150LGJ-185LGJ-240線路造價7.85萬元/公里10.11萬元/公里11.54萬元/公里14.07萬元/公里18.51萬元/公里注：雙回線按單回線造價的1.8倍考慮。方案一：（雙回）（雙回）導(dǎo)線型號LGJ-185LGJ-120LGJ-120LGJ-95LGJ-240LGJ-185長度25Km28.28Km42.72Km43.01Km18.03Km18.03Km總價351.75萬285.91萬431.90萬337.63萬600.72萬456.63萬線路總投資: 351.75+285.91+431.

44、90+337.63+600.72+456.63=2464.54萬元方案二：（雙回）（雙回）（雙回）導(dǎo)線型號LGJ-150LGJ-120LGJ-95LGJ-240LGJ-185長度25Km28.28Km43.01Km18.03Km18.03Km總計519.30萬285.91萬337.63萬600.72萬456.63萬線路總投資:519.30+285.91+337.63+600.72+456.63=2200.19萬元（3） 運行費用維持電力網(wǎng)正常運行每年所支出的費用，稱為電力網(wǎng)的年運行費，包括電能損耗費、小修費、維護管理費?？砂聪率接嬎悖菏街?，為計算電價，在此取0.5元/kWh；為每年電能損耗；Z

45、為電網(wǎng)工程投資，等于線路總投資和發(fā)電廠、變電所總投資之和；為折舊費百分?jǐn)?shù)，為小修費百分?jǐn)?shù)，為維修管理費百分?jǐn)?shù)，可查表取值。設(shè)備名稱折舊費小修費維修管理費總計鋼筋混泥土桿架空線4.5%0.5%2%7%方案一：方案二：（4） 確定方案兩方案在技術(shù)上都具有可行性，通過下表經(jīng)濟性能比較，最終確定方案。其中為發(fā)電廠、變電所總投資費用，兩方案耗費相同。方案工程投資運行年費方案一方案二經(jīng)比較，方案二經(jīng)濟性能優(yōu)于方案一，故選擇方案二。四、 發(fā)電機、變壓器主接線方式的選擇1. 發(fā)電廠主變壓器的選擇A電廠共有5臺發(fā)電機QFS-50-2，額定功率為50MW，功率因數(shù)為0.80，則電機視在功率，其中含7%廠用電。擬采

46、用5臺雙繞組變壓器SFP7-63000/110，變比為10.5/121，直接升壓110KV輸出。其詳細(xì)參數(shù)如下表。型號額定容量/kVA額定電壓/KV連接組損耗/kW空載電流/%阻抗電壓/%SFP7-63000/11063000高壓低壓Yn,d11空載短路10.552.02540.610.5由此可得變壓器等值阻抗標(biāo)幺值：B電廠共有6臺發(fā)電機QFS-25-2，額定功率為25MW，功率因數(shù)為0.80，則電機視在功率，其中含7%廠用電。6臺發(fā)電機共出力187.5MVA。為了節(jié)省變壓器數(shù)目，擬采用3臺雙繞組變壓器SFP7-63000/110，變比為6.3/121，直接升壓110KV輸出。其詳細(xì)參數(shù)如下表

47、。型號額定容量/kVA額定電壓/KV連接組損耗/kW空載電流/%阻抗電壓/%SFP7-63000/11063000高壓低壓Yn,d11空載短路10.552.02540.610.5由此可得變壓器等值阻抗標(biāo)幺值：2. 變電所主變的選擇考慮到變電所的安全運行，故需選用兩臺同樣的變壓器，且在系統(tǒng)最大運行方式下兩臺變壓器并列運行。對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在設(shè)計過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷；對一般性變電所，當(dāng)一臺變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù)荷的70。1號變電所：最大負(fù)荷時，則。即一臺變壓器停運時，另一變壓器容量應(yīng)保證容量為，據(jù)此選

48、擇兩臺容量63000kVA的有載調(diào)壓變壓器SFZL7-63000/110。其詳細(xì)參數(shù)如下表。型號額定容量/kVA額定電壓/KV連接組損耗/kW空載電流/%阻抗電壓/%SFZL7-63000/11063000高壓低壓Yn,d11空載短路10.571.02600.910.52號變電所：最大負(fù)荷時，則。即一臺變壓器停運時，另一變壓器容量應(yīng)保證容量為，據(jù)此選擇兩臺容量為31500kVA的變壓器SFZL7-31500/110。其詳細(xì)參數(shù)如下表。型號額定容量/kVA額定電壓/KV連接組損耗/kW空載電流/%阻抗電壓/%SFZL7-31500/11031500高壓低壓Yn,d11空載短路10.542.214

49、81.110.53號變電所：最大負(fù)荷時，則。即一臺變壓器停運時，另一變壓器容量應(yīng)保證容量為，據(jù)此選取兩臺50000KVA的有載調(diào)壓變壓器SFZQ7-50000/110。其詳細(xì)參數(shù)如下表。型號額定容量/kVA額定電壓/KV連接組損耗/kW空載電流/%阻抗電壓/%SFZL7-50000/11050000高壓低壓Yn,d11空載短路10.559.72161.010.54號變電所：最大負(fù)荷時，則。即一臺變壓器停運時，另一變壓器容量應(yīng)保證容量為，據(jù)此選取兩臺50000KVA的有載調(diào)壓變壓器SFZQ7-50000/110。其詳細(xì)參數(shù)如下表。型號額定容量/kVA額定電壓/KV連接組損耗/kW空載電流/%阻抗電壓/%SFZL7-50000/11050000高壓低壓Yn,d11空載短路10.559.72161.010.53. 接線方案的確定a. 發(fā)電廠接線A發(fā)電廠五臺50MW機組，五臺主變，發(fā)電機與主變設(shè)計為發(fā)電機變壓器單元接線。由于A為負(fù)荷中心，與三個變電所相連，地位十分重要，故其110KV側(cè)采用雙母線的接線方式，運行可靠性高；B發(fā)電廠六臺25WM機組，三臺主變，發(fā)電機出口側(cè)電壓為6.3KV。為限制短路電流，能