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

1、電力系統(tǒng)規(guī)劃及發(fā)電廠電氣局部設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)通過對原始資料的分析,對電力系統(tǒng)進(jìn)行電源規(guī)劃、電網(wǎng)規(guī)劃、電器主接線的設(shè)計(jì)、主變壓器的選取,并進(jìn)行了相應(yīng)的短路計(jì)算,選取合理的斷路器、隔離開關(guān)、限流電抗器.最后,對所選的最優(yōu)方案進(jìn)行了潮流計(jì)算,對不合理的電壓采取了相應(yīng)的無功補(bǔ)償和調(diào)壓舉措.最終又選取了火電廠的廠用變壓器設(shè)計(jì)了廠用電的接線形式.關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)規(guī)劃；電氣主接線；短路計(jì)算；潮流計(jì)算；電網(wǎng)規(guī)劃PowersystemplanningandpowerplantelectricalpartdesignAbstract:Thisdesignthroughtheanalysisoforiginalda

2、ta,powersupplytopowersystemplanningandpowergridplanning,themainelectricalwiringdesign,selectionofthemaintransformer,andthecorrespondingshortcircuitcalculation,selectingreasonablecircuitbreaker,isolatingswitch,currentlimitingreactor.Finally,selectedtheoptimalsolutionfortheflowcalculation,toadopttheco

3、rrespondingunreasonablevoltagereactivepowercompensationandvoltageregulationmeasures.Eventuallytheypickthecoal-firedpowerplantfactorywiththetransformerdesignofauxiliarypowerwiringforms.Keywords:Powersystemplanning;Themainelectricalwiring;Shortcircuitcalculation;PowerPg11-k2Py(2)flowcalculation;Powerg

4、ridplanning.0引言隨著社會(huì)的不斷開展,電力工業(yè)在國家建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)開展中占據(jù)的地位越來越大.要滿足國民經(jīng)濟(jì)開展的要求,電力必須超前開展,這是世界電力工業(yè)開展的規(guī)律.因此,做好電網(wǎng)規(guī)劃,增強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè),極為重要.本次研究課題為電力系統(tǒng)規(guī)劃及發(fā)電廠電氣局部設(shè)計(jì),其主要內(nèi)容包括：電源規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)方案確實(shí)定、電氣主接線確實(shí)定、電氣設(shè)備的選擇、潮流計(jì)算及調(diào)壓、廠用電設(shè)計(jì)及防雷保護(hù).原始資料分析：有一個(gè)火電廠,一個(gè)水電廠,四個(gè)變電所和原系統(tǒng).其中,各變電所均有重要負(fù)荷,所以要求系統(tǒng)接線必須保證每個(gè)變電所均為雙電源供電.在正常運(yùn)行時(shí),可靠滿足變電所最大負(fù)荷的要求；故障時(shí)應(yīng)保證重要負(fù)荷的要求.1電源規(guī)

5、劃根據(jù)給定的負(fù)荷資料確定火電廠新增裝機(jī)容量.火電廠新增裝機(jī)容量為：4臺100MWJL組和1臺50MWIL組.1.1電力負(fù)荷分析電力負(fù)荷分析主要是考慮用電負(fù)荷、供電負(fù)荷及發(fā)電負(fù)荷.(1)系統(tǒng)的用電負(fù)荷：各變電所的最大負(fù)荷、水平年發(fā)電機(jī)機(jī)壓母線最大負(fù)荷、水電廠近區(qū)負(fù)荷及系統(tǒng)從新區(qū)吸收的最大功率之和.P=iPP,一pp好1y1*1max12max1nmax1機(jī)壓+Psl+p近區(qū)rk1其中,k1為同時(shí)系數(shù).(2)系統(tǒng)的供電負(fù)荷：用電負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)損耗功率之和.其中,k2為網(wǎng)損率.(3)系統(tǒng)的發(fā)電負(fù)荷：供電負(fù)荷加廠用電功率.PfPgPzLk3(3)其中,Pz為發(fā)電機(jī)電壓直配負(fù)荷k3為廠用電率.1.2 系統(tǒng)的

6、備用容量系統(tǒng)備用容量一般考慮負(fù)荷備用(負(fù)荷和國民經(jīng)濟(jì)備用)、事故備用、國民經(jīng)濟(jì)備用和檢修備用1.負(fù)荷備用：通常取最大發(fā)電負(fù)荷的2%5%,低值用于大系統(tǒng),高值用于小系統(tǒng)；事故備用：取最大發(fā)電負(fù)荷的10%左右,但應(yīng)大于最大一臺發(fā)電機(jī)容量；檢修備用：通常取最大發(fā)電負(fù)荷的8%15%左右.火電廠安排在夏季檢修,周期為一年,時(shí)長為為30天；水電廠安排在冬季檢修,周期為2年,時(shí)長為20天.1.3 負(fù)荷的增長本設(shè)計(jì)中認(rèn)為水平年末的負(fù)荷比年初增加10%,年中負(fù)荷比年初減少3%.2網(wǎng)絡(luò)方案確實(shí)定2.1 電壓等級確實(shí)定電壓等級確實(shí)定應(yīng)根據(jù)輸送距離、輸送容量及周圍電力網(wǎng)白額定電壓確定2.為了防止發(fā)電廠、變電所的設(shè)備接

7、線復(fù)雜,所以系統(tǒng)中電壓等級不宜過多,一般設(shè)2-3中電壓等級.下表展示了我國各級電壓輸送容量和傳輸距離的范圍.表2.1我國各級電壓輸送水平統(tǒng)計(jì)輸送容量(kv)(MW)(km)11010-5050150220100150100300原始資料中的系統(tǒng)新區(qū)接口電壓為220kv,由以上可知,本次設(shè)計(jì)中輸電線路電壓等級為220kv.2.2 網(wǎng)絡(luò)方案確實(shí)定2.2.1 方案的初選依據(jù)經(jīng)驗(yàn),初步設(shè)計(jì)18種系統(tǒng)接線形式,依據(jù)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性的原那么選擇2種接線形式作為初選方案,接線形式如下：圖1方案一2.2.2 方案的細(xì)選(1)導(dǎo)線截面積的選擇按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面積,根據(jù)電暈條件、電壓損失、導(dǎo)線長期允

8、許載流量以及機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)導(dǎo)線截面積3.本設(shè)計(jì)中,初選出的兩種方案導(dǎo)線均選LGJ-240/40.(2)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比擬在經(jīng)濟(jì)技術(shù)比擬中,投資費(fèi)用和年運(yùn)行費(fèi)用最小的方案優(yōu)先選用.假設(shè)投資而年運(yùn)行費(fèi)用小,那么可采用抵償年限進(jìn)行比擬,具體方法如下：假設(shè)投資Z1Z,而年運(yùn)行費(fèi)用“1<»2,N=z那么令卜2"1.目前,我國采用標(biāo)準(zhǔn)的抵償年P(guān)M發(fā)為58年,當(dāng)N小于58時(shí),選用投資費(fèi)用大的方案；否那么選用難免運(yùn)行費(fèi)用大的方案.本設(shè)計(jì)中,最終選擇方案一.3電氣主接線確實(shí)定3.1主變壓器的選擇主變壓器的選擇,主要包括變壓器型式、臺數(shù)和容量的選擇.對于220Kv電壓等級為大電流接地系統(tǒng),其古變

9、壓器型式應(yīng)為三相雙繞組變壓器,且京取YN的聯(lián)蓼方式.由于火電廠有機(jī)仔重要負(fù)荷,為保證可靠供電,所以機(jī)壓母線側(cè)選取兩臺主變壓器,其余發(fā)電機(jī)組采取擴(kuò)大單元接線；由于四個(gè)變電所均有重要負(fù)荷,所以各個(gè)變電所均應(yīng)有兩臺變壓器；由于水電廠采取擴(kuò)大單元接線,所以水電廠應(yīng)有兩生變壓器.根據(jù)發(fā)電機(jī)、單元接線及變電所主變壓器容量選取原那么,計(jì)算每臺主變壓器的容量.3.2發(fā)電廠N變電所主接線確實(shí)定確定發(fā)電廠變電所主接線的根本原那么為：可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性圖.依據(jù)接線準(zhǔn)那么,火電廠220kv側(cè)有9回進(jìn)線,10回出線,應(yīng)采用雙母線四分段的接線方式,其中6臺100MW和1臺50MW發(fā)電機(jī)采用單元接線直接接到220kv母

10、線上,另2臺50MW機(jī)組經(jīng)10kv機(jī)壓母線、主變壓器接到220kv母線上；火電廠10kv機(jī)壓母線側(cè)采用雙母線三分段的接線形式.水電廠有4臺機(jī)組,米用擴(kuò)大單兀接線、四角形接線,經(jīng)升壓變壓器接到變電所1母線上.變電所2、3、4均有2回進(jìn)線,且無穿越功率,故均采用內(nèi)橋接線；變電所1有4回進(jìn)線,故采用雙母線接線形式.最終,本設(shè)計(jì)中主變壓器的選擇結(jié)果如卜表,線式接形臺數(shù)主變壓器型號50MW機(jī)組元線單接6SFP7-150000/220100MW機(jī)組雙母線三分段3SFP7-120000/220擴(kuò)大水電廠單元2SFP7-90000/220接線雙母變電所1線接2SFP7-120000/220線變電所2內(nèi)橋2SF

11、P7-90000/220變電所3內(nèi)橋2SFP7-63000/220變電所4內(nèi)橋2SFP7-50000/2204電氣設(shè)備的選擇電氣設(shè)備的選取原那么為：按正常運(yùn)行條件下選取額定電壓和額定電流；按短路運(yùn)行條件下校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定.主要選取高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器5.4.1短路計(jì)算短路電流計(jì)算的目的6：(1)選取電氣設(shè)備；(2)為繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)和整定值提供依據(jù).短路計(jì)算的一般步驟(1)繪制等值網(wǎng)絡(luò)；(2)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變換,計(jì)算等值發(fā)電機(jī)到短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗Xfi;(3)計(jì)算各發(fā)電機(jī)到短路點(diǎn)的計(jì)算電抗Xjs.(4)查運(yùn)算曲線,求出0s、2s、4s的短路電流標(biāo)幺值；(5)計(jì)算短路電流后名值.

12、4.2電氣設(shè)備的選擇依據(jù)電氣設(shè)備選取原那么,本設(shè)計(jì)電氣設(shè)斷路器隔離開關(guān)電流互感器電壓互感器火廠LW1-LCLWD3-GW4-22TYD220/3220k220/20/630220-4300-0.0075v側(cè)000/5火電廠機(jī)SN4-GN-10T/LMC-10-410G/45000-30JDZ-10壓母000/50000線側(cè)LW1-LCLWD3-水電GW4-22TYD220/3220/2220-4300廠側(cè)0000/630/5-0.0075變電LW1-220/2GW4-22LCLWD3-220-4300TYD220/3所10/630-0.0075000/5變電LW1-LCLWD3-220/2GW

13、4-22220-4300TYD220/3所20/630-0.0075000/5變電LW1-GW4-22LCLWD3-TYD220/3220/2220-4300所30000/630/5-0.0075變電LW1-GW4-22LCLWD3-TYD220/3所4220/20/630220-4300-0.0075000/55潮流計(jì)算及調(diào)壓5.1 手算潮流本設(shè)計(jì)需進(jìn)行冬季最大運(yùn)行方式下的潮流,計(jì)算時(shí),將火電廠設(shè)為平衡節(jié)點(diǎn),系統(tǒng)、水電廠及各變電所均設(shè)為PQ節(jié)點(diǎn).手算潮流根本步驟7:(1)計(jì)算各電氣元件的根本參數(shù)；(2)畫出網(wǎng)絡(luò)等值圖,并進(jìn)行簡化；(3)計(jì)算各支路首末端的功率；(4)計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓.5.2 計(jì)

14、算機(jī)算潮流計(jì)算機(jī)計(jì)算潮流時(shí),將火電廠設(shè)為平衡節(jié)點(diǎn),系統(tǒng)和水電廠設(shè)為PV節(jié)點(diǎn),各個(gè)變電所設(shè)為PQ節(jié)點(diǎn)8.采用牛頓拉弗遜法,用MATLAB編程計(jì)算.冬季最大運(yùn)行方式下,各個(gè)變電所負(fù)荷為原來最大負(fù)荷的1.1倍；冬季最小運(yùn)行方式下,各個(gè)變電所負(fù)荷為冬季最大運(yùn)行方式下負(fù)荷的0.7倍；夏季最大運(yùn)行方式下,各個(gè)變電所負(fù)荷為原來最大負(fù)荷的0.97倍；夏季最小運(yùn)行方式下,各個(gè)變電所負(fù)荷為夏季最大運(yùn)行方式下負(fù)荷的0.7倍.5.3 調(diào)壓舉措在潮流計(jì)算中,各個(gè)變電所允許電壓波動(dòng)范圍為220kv±5%,否那么視為不合理,此時(shí)需采用調(diào)壓舉措.常用的調(diào)壓舉措有：(1)改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓,優(yōu)先選取,由于此種方法簡單

15、易操作.(2)改變變壓器分接頭.雙繞組變壓器的高壓側(cè)、三繞組的高中壓側(cè)通常設(shè)有三個(gè)或五個(gè)分接頭,進(jìn)行調(diào)節(jié)變比.(3)改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù),如串聯(lián)電抗器、并聯(lián)電容器.6廠用電的計(jì)算6.1廠用電壓等級確實(shí)定(1)發(fā)電機(jī)容量在100300MW時(shí),宜采用6Kv作為高壓廠用電壓等級；(2)發(fā)電機(jī)容量在60MW及以下,發(fā)電機(jī)電壓為10.5Kv時(shí),可采用3kv作為高壓廠用電壓等級.本設(shè)計(jì)中,采用6Kv作為高壓廠用電壓等級9.6.2廠用變壓器的選擇原那么(1)大型機(jī)組一爐兩段,宜選用低壓分裂繞組變壓器,兩個(gè)低壓繞組分別向廠用電供電；(2)廠用變壓器的一、二次側(cè)分別與引接電源電壓和廠用電電壓等級相等；(3)廠用變壓器的

16、容量選擇：448%cosN其中,.為廠用變壓器的容量.(4)啟動(dòng)/備用廠用變壓器應(yīng)根據(jù)能滿足最大一臺廠用變壓器故障時(shí)來選擇.7防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)采用裝設(shè)避雷針防范直擊雷,以保護(hù)配電裝置,防止雷擊設(shè)備,使設(shè)備損壞10.本設(shè)計(jì)中共有9個(gè)進(jìn)線間隔、10個(gè)出線間隔、2個(gè)電壓互感器和避雷器間隔、2個(gè)母聯(lián)間隔、1個(gè)分段間隔,共有24個(gè)間隔.分段間隔長度為15m,其余間隔均為14m,那么總的長度為337m,寬為54.5m.本設(shè)計(jì)中,h=40m,hx=19m,p=0.87,假設(shè)安裝8支避雷針,經(jīng)計(jì)算得全部在保護(hù)范圍內(nèi),故安裝8支避雷器即可.結(jié)束語經(jīng)過三個(gè)月的努力,畢業(yè)設(shè)計(jì)終于接近尾聲.本次畢業(yè)設(shè)計(jì)包含?發(fā)電廠電氣

17、局部?、?電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析?、?電力系統(tǒng)暫態(tài)分析?、?高電壓技術(shù)?、?繼電保護(hù)?等等眾多學(xué)科,知識面廣,任務(wù)量大.主要內(nèi)容包括以下內(nèi)容：(1)電源規(guī)劃：通過對系統(tǒng)中原有負(fù)荷的分析,計(jì)算出火電廠需新增容量和做出了檢修方案.(2)網(wǎng)絡(luò)方案確實(shí)定：初步設(shè)定18種方案,依據(jù)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性的原那么從中選出2種,進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比擬,確定最終方案.(3)電氣主接線確定：首先選取了主變壓器的型式、臺數(shù)和容量,然后設(shè)計(jì)出系統(tǒng)主接線圖.(4)電氣設(shè)備的選擇：按正常運(yùn)行時(shí)選取額定電壓和額定電流,故障時(shí)進(jìn)行校驗(yàn).(5)潮流計(jì)算：根據(jù)手算和計(jì)算機(jī)算出的功率分布來檢查系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和電壓偏差,對電壓偏差較大的點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)壓.(6)廠用電設(shè)計(jì)：首先,依據(jù)規(guī)程,確定廠用電高壓側(cè)為6kv;然后根據(jù)機(jī)組容量選取廠用電變壓器的容量.(7)防雷保護(hù)：裝設(shè)避雷針防直擊雷對電氣設(shè)備的損壞,并進(jìn)行了檢驗(yàn).最后經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比擬后,本設(shè)計(jì)具有經(jīng)濟(jì)可行性.參考文獻(xiàn)1張青燕,陳寧,張健.抽水蓄能電站備用效益研究綜述J.水力發(fā)電,20072許瑯.發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006.3謝璐