2014版高壓輸電網(wǎng)絡規(guī)劃設計說明

./畢業(yè)設計〔論文-高壓輸電網(wǎng)絡規(guī)劃設計目錄原始資料1第一章原始資料分析及系統(tǒng)功率平衡11.1電力電量平衡的目的與要求41.2電力平衡中的容量組成41.3功率平衡計算4第二章電力網(wǎng)絡的設計方案52.1電網(wǎng)設計的一般容52.2電力網(wǎng)絡的基本原則52.3電氣主接線的基本原則52.4電力網(wǎng)絡電壓等級的選擇62.5接線方案6簡單結構的電力系統(tǒng)宜分為以下幾種類型6系統(tǒng)接線方案比較7第三章水電廠主接線83.1主接線設計的基本要求83.2水電廠資料83.3發(fā)電廠接入系統(tǒng)的電壓等級83.4電氣主接線形式8、方案一：發(fā)電機——變壓器單元接線8方案二:擴大單元接線9方案三:擴大單元接線與發(fā)電機——變壓器單元接線相結合93.5發(fā)電廠接入系統(tǒng)的主變壓器的選擇9主變壓器臺數(shù)的確定9主變壓器容量的確定9主變壓器形式的選擇10主變壓器調(diào)壓方式的選擇103.6出線的選擇103.7廠用變壓器的選擇11第四章架空線路的確定124.1按經(jīng)濟電流密度選擇截面12按經(jīng)濟電流密度選擇截面輸送容量,應考慮線路投運5—10年的發(fā)展12計算公式124.2按電暈條件校驗124.3按允許載流量校驗134.4按機械強度校驗134.5按允許長期最大載流量校驗13水電廠——甲變電所的線路校驗13各變電站之間的校驗134.6線路參數(shù)確定及校驗154.6.1按經(jīng)濟電流密度選擇截面154.6.2按故障校驗154.6.3按電暈條件校驗154.6.4按允許載流量校驗164.7導線間距的確定164.8水電站——甲變電所線路的選擇164.9各變電站間的線路選擇17第五章變電所變壓器的確定215.1變電所主變壓器的確定21主變壓器容量的確定21主變壓器臺數(shù)的確定21第六章電力系統(tǒng)的無功補償236.1無功電源不足對系統(tǒng)的影響236.2無功補償原則236.3無功電源的選擇23無功電源23無功電源的選擇236.4無功補償容量的配置23第七章潮流分布與計算257.1潮流計算257.2電壓調(diào)整307.3調(diào)壓方式的種類確定30乙變電站變壓器分接頭的選取30丙變電站變壓器分接頭的選取31丁變電站變壓器分接頭的選取31第八章網(wǎng)絡中的設備配置338.1水電廠主設備的選擇33水輪發(fā)電機出口斷路器的選擇33擴大單元接線母線截面的選擇33P=35×2=70MW338.2乙變電站主設備的選擇33高壓側主設備的選擇34低壓側主設備的選擇348.3斷路器358.4隔離開關35第九章短路電流的計算369.1高壓網(wǎng)絡短路電流計算條件的規(guī)定369.2短路電流計算的基本假設369.3網(wǎng)絡的化簡及短路計算369.4各線路的電抗標么值的計算369.5等值阻抗圖〔短路點如圖所示379.6短路點的確定與計算38體會46參考文獻：46附錄:46.原始資料一、設計題目：高壓輸電網(wǎng)絡規(guī)劃設計二、設計的主要原始資料：隨著經(jīng)濟的發(fā)展,市擬在新興開發(fā)區(qū)建設乙、丙、丁三座變電所,同時建設水電廠W,如圖1所示。1．已有系統(tǒng)發(fā)電廠總容量1000MW,平均功率因數(shù)=0.84,平均廠用電率3%,最大機組容量100MW。負荷最大值800MW,平均功率因數(shù)=0.87,最大負荷利用小時數(shù)=5400小時。甲變電所為220/110/10kV降壓站,其110kV母線在最大負荷時不低于104kV,在最小負荷時不高于112kV；220kV母線短路時,系統(tǒng)提供的短路容量為3000MVA。2．水電廠W容量：設計年5×35MW,=0.85,遠景規(guī)劃7×35MW,=0.85。年平均發(fā)電量：1000×106kWh運行方式：豐水期滿載運行,枯水期根據(jù)下游用水要求發(fā)電功率不得低于25MW。廠用電率：1%額定電壓：10.5kV電抗參數(shù)：=1.088,=0.279,=0.18,=0.669,=0.23.新建變電所各變電所數(shù)據(jù)：名稱乙丙丁最大負荷〔MW232634最小負荷〔MW161827cosΦ0.650.700.95二次側電壓〔kV101010一、二類負荷比例60%60%90%調(diào)壓要求順常逆TMAX〔小時450046006935平均負荷率最小負荷率0.794變電所丁的負載：負載形式年產(chǎn)〔噸年耗電量<kWh>棉紗1041273.06×104冶金業(yè)電爐鋼2.0×1051210.46×105機制紙3.5×1042802.415×104居民生活260×104普通水泥7.5×105753.6×1054.地理位置圖1地理位置示意圖始末距離<km>通過地帶水電廠W甲變200丘陵甲變乙變50平原甲變丙變20平原甲變丁變49平原乙變丁變40平原丙變丁變40平原5.本說明書是對高壓輸電網(wǎng)絡規(guī)劃設計。本系統(tǒng)中有原始的甲變電所和火電廠,要求對系統(tǒng)一次側進行規(guī)劃設計。5.1設計思路〔1首先認真閱讀并對原始資料作一個初步了解和分析,確定系統(tǒng)的功率平衡?！?確定網(wǎng)絡的設計方案,在可靠、合理的基礎上保證其經(jīng)濟性?！?水電廠W的主接線,主要包括接線形式、主變和出線的選擇。〔4架空線路的確定?！?變電所電氣主接線,主要分析乙變電所,確定其一次電氣接線及各參數(shù)?！?對系統(tǒng)進行無功補償,確定各節(jié)點的無功補償容量,使其滿足系統(tǒng)要求?！?對網(wǎng)絡進行潮流分析和電壓調(diào)整,使得各節(jié)點的電壓在允許的圍變化,并進行短路計算。5.2設計特點：對于整個網(wǎng)絡一定要簡單、可靠、靈活,在此基礎上保證其經(jīng)濟性。5.3設計存在的問題：對于系統(tǒng)網(wǎng)絡在技術上和經(jīng)濟上不能統(tǒng)一,我們首先考慮技術方面,再考慮經(jīng)濟方面。但對于有些設備在滿足一定的技術基礎上再考慮經(jīng)濟方面,使其滿足可靠性,經(jīng)濟性。第一章原始資料分析及系統(tǒng)功率平衡1.1電力電量平衡的目的與要求電力電量平衡是電力電量供應與需求之間的平衡。在系統(tǒng)設計中應進行電力電量平衡計算,主要分析、研究以下問題：〔1確定電力系統(tǒng)需要的發(fā)電設備容量?！?確定系統(tǒng)需要的備用容量,研究在水、火之間的分配?！?確定系統(tǒng)需要的調(diào)峰容量,使之能滿足設計年不同季節(jié)的系統(tǒng)調(diào)峰要求?！?在滿足電力系統(tǒng)負荷及電量需求的前提下。合理安排水火電廠的運行方式,充分利用水電,使燃料消耗最經(jīng)濟,并計算系統(tǒng)需要的燃料消耗量?！?確定各代表水文年各類型電廠的發(fā)電設備利用小時數(shù),檢驗電量平衡?！?確定水電廠電量的利用程度,以論證水電裝機容量的合理性?！?分析系統(tǒng)與系統(tǒng)之間,地區(qū)與地區(qū)之間的電力電量交換,為保證擴大聯(lián)網(wǎng)及擬定網(wǎng)絡方案提供依據(jù)。1.2電力平衡中的容量組成〔1裝機容量〔2工作容量〔3備用容量1.3功率平衡計算依據(jù)本次設計的原始資料,系統(tǒng)的功率平衡主要考慮有功備用容量是否足夠?！?發(fā)電總容量為1000MW,負荷最大值為800MW〔2水電廠設計容量為5×35MW,遠景規(guī)劃為7×35MW。〔3乙、丙、丁的最大負荷分別為23MW、26MW、34MW。由于系統(tǒng)的有功備用容量遠遠大于所提供的負荷,所以滿足系統(tǒng)的功率平衡。第二章電力網(wǎng)絡的設計方案2.1電網(wǎng)設計的一般容〔1確定輸電方式〔2選擇電網(wǎng)電壓〔3確定網(wǎng)絡結構〔4確定變電所布局和規(guī)模2.2電力網(wǎng)絡的基本原則〔1滿足國民經(jīng)濟各部門用電增長的要求?！?滿足用戶對供電可靠性和電能質量的要求?！?要求節(jié)約投資及年運行費用,減少主要設備和材料消耗,特別注意減少當前"短線"物資的消耗,要爭取做到分期投資?！?遠近結合,以近為主,若兩個方案技術指標相近時,應采用有利于發(fā)展的方案?！?所提方案應在規(guī)定的期限有實現(xiàn)的可能性,過渡也方便?！?要對多個方案進行技術比較,然后確定出最優(yōu)方案。2.3電氣主接線的基本原則根據(jù)系統(tǒng)和用戶的要求,保證必要的供電可靠性和電能質量；具有運行,維護的靈活性、經(jīng)濟性、方便性和發(fā)展性?！?可靠性衡量可靠的標準,一般是根據(jù)主接線形式及主要設備操作的可能方式,按一定的規(guī)律計算出"不允許"事件發(fā)生的規(guī)律、停運的持續(xù)時間、期望值等指標,從幾種主接線形式中擇優(yōu)?！?靈活性在調(diào)度時,可以靈活的投入和切除發(fā)電機、變壓器和線路,調(diào)配電源和負荷,滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以極特殊運行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求；在檢修時,可以方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設備,而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電；在擴建時,可以容易的從初期接線擴建到最終接線,在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下,投入新機組、變壓器或線路,并對一次和二次部分的改建工作量最少；在操作時簡便、安全、不易發(fā)生誤操作的"方便性"?！?經(jīng)濟性主接線應力求簡單,以節(jié)省斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器等一次設備,要使控制、保護不過于復雜,要能限制短路電流,以便于選擇價廉的電氣設備或輕型電器,做到投資省。合理的選擇主變壓器的種類〔雙繞組、三繞組或自耦變等容量、臺數(shù),避免兩次變壓而增加電能的損失。電器主接線選擇時要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件,盡量使占地面積減少。2.4電力網(wǎng)絡電壓等級的選擇同一地區(qū),同一電網(wǎng),應盡可能簡化電壓等級。各級電壓間的級差不宜太小,根據(jù)任務書數(shù)據(jù),結合本系統(tǒng)的現(xiàn)有的條件,發(fā)電機出口側電壓為10.5kV,W——甲的輸送電壓為220kV,各變電所的輸送電壓為110kV。續(xù)表2.1我國各級電壓輸送能力統(tǒng)計輸電電壓〔kV輸送容量〔MW傳送距離〔km0.380.1及以下0.6及以下30.1——1.01——360.1——1.24——15100.2——2.06——20352——1020——5011010——5050——150220100——500100——300330200——1000200——600500600——1500400——10002.5接線方案簡單結構的電力系統(tǒng)宜分為以下幾種類型〔1放射形系統(tǒng)〔2環(huán)形系統(tǒng)〔3輻射形系統(tǒng)〔4多回路系統(tǒng)系統(tǒng)接線方案比較方案一：放射形接線因為每個變電所的負荷一、二類負荷都占很大的比例,所以每條線路都用雙回路,保證供電的可靠性,且接線簡單,清晰,線路間聯(lián)系不大,但用料投資大,線路利用率低,從經(jīng)濟角度考慮有些不合理。方案二：環(huán)形接線環(huán)形接線可以閉環(huán)運行,閉環(huán)運行有較高的可靠性,有不間斷供電的優(yōu)越性,線路短,大大節(jié)約了投資,從經(jīng)濟上考慮可行,但調(diào)度復雜,并且導線截面加粗反而浪費。方案三:雙回路與環(huán)形網(wǎng)混合接線可分為兩種網(wǎng)絡：A網(wǎng)絡和B網(wǎng)絡分析其接線長度及截面的選擇,A網(wǎng)絡比B網(wǎng)絡節(jié)省投資,所以選擇A網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡優(yōu)點：雙回路與環(huán)形網(wǎng)混和接線,其可靠性高。當任何一條線路故障或檢修時,可保證負荷不間斷供電,集合了雙回路和環(huán)形接線的優(yōu)點,而且用料、投資比較低,線路的利用率高。該網(wǎng)缺點：環(huán)形故障時的電壓質量差,調(diào)度復雜。當甲——乙故障時,丁的故障必須由其他承擔。綜合得：三個方案都有比較高的可靠性,但從經(jīng)濟上考慮,雖然方案二的線路比較短,卻大大加粗了其截面積。方案一的線路太長,只有方案三的A網(wǎng)絡在經(jīng)濟上比較合理,所以本系統(tǒng)采用方案三的A網(wǎng)絡。第三章水電廠主接線3.1主接線設計的基本要求〔1可靠性〔2靈活性〔3經(jīng)濟性3.2水電廠資料本次設計的水電廠,水輪發(fā)電機組其特點是能快速啟動,并能在運行中由空載到滿載大幅度改變負荷。水輪發(fā)電機組從啟動到滿負荷僅需幾分鐘,因此一般在豐水期滿載運行以免棄水,在枯水期承擔尖峰負荷。該發(fā)電廠為5臺35MW機組,遠景規(guī)劃為7臺35MW機組,年平均發(fā)電為1000×106kWh,運行方式為豐水期滿載運行,枯水期根據(jù)下游要求發(fā)電功率不低于25MW。3.3發(fā)電廠接入系線的電壓等級<1>發(fā)電廠接入系統(tǒng)采用的電壓應根據(jù)該發(fā)電廠接入系統(tǒng)中所在的地理位置、供電圍的潮流發(fā)布情況確定。<2>發(fā)電廠接入系統(tǒng)的電壓,一般不超過兩種,以簡化接線。根據(jù)系統(tǒng)中甲變電所現(xiàn)有條件,甲主變?yōu)?20/121/11kV。3.4電氣主接線形式電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠有大型主力電廠、中小型地區(qū)電廠及企業(yè)自備電廠三種類型。大型主力火電廠靠近煤礦或沿海、沿江,并接入300-500kV超高壓系統(tǒng)；地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn),一般接入110-220kV系統(tǒng),也有接入330kV系統(tǒng)；企業(yè)自備電廠則以本企業(yè)供電供熱為主,并與地區(qū)110-220kV系統(tǒng)相連。中小型電廠常有發(fā)電機饋線向附近供電。電氣主接線的設計原則是：根據(jù)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)的地位和作用,首先應滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經(jīng)濟及調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設規(guī)模、輸送電壓等級、進出線回路數(shù)、供電負荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)線路容量、電氣設備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)劃與要求等條件確定。應滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性的要求。本設計初步進行三種方案比較：方案一：發(fā)電機——變壓器單元接線電能通過變壓器升高后直接輸入高壓電網(wǎng),這種接線的發(fā)電機和變壓器不能單獨工作,所以發(fā)電機與變壓器的容量必須相同,而且兩者之間不裝斷路器。優(yōu)點：單元接線的特點是幾個元件直接單獨連接,其間沒有任何橫的聯(lián)系〔如母線等,這樣不僅減少了電器的數(shù)目,簡化了配電裝置的結構和降低了造價,同時也大大減少了故障的可能性,供電可靠性高。本電廠為水利發(fā)電廠,枯水期與豐水期發(fā)電容量相差懸殊,故可以在豐水期5臺機組同時運行,故可靠性高,而在枯水期可以逐漸停下,而利用1臺機組發(fā)電,利用率比較高缺點：由于單位容量的造價隨單位容量的增加而下降,因此減少變壓器的臺數(shù),提高單位容量可以降低變壓器投資,隨之配套的配電設備相應減少,并使配電裝置相應減少,并使配電裝置結構簡化。方案二:擴大單元接線在系統(tǒng)備用能力足夠的情況下,可采用兩臺發(fā)電機組共用一臺變壓器的接線,每臺發(fā)電機出口均裝設斷路器以使各機組可獨立開、停。優(yōu)點：可減少變壓器臺數(shù)和高壓斷路器的數(shù)目,因此可以節(jié)省投資的減少占地面積,接線簡單,單機容量只占系統(tǒng)容量的1——2%,而發(fā)電機系統(tǒng)的連接電壓較高,由于單機容量偏少,采用單元接線在經(jīng)濟上不合算。這時,可以考慮擴大單元接線。缺點：當豐水期滿載運行時,又兩臺機組滿載向變壓器供電,變壓器利用率高,而當枯水期容量只有25MW,而選擇的變壓器為90MW,明顯利用率低,損耗大。方案三:擴大單元接線與發(fā)電機——變壓器單元接線相結合當線路很短時,不需在發(fā)電廠設置升高電壓配電裝置,從而減少投資和占地,同時,由于解除了站高壓各支路的并聯(lián),可降低站的短路電流。優(yōu)點：集中了方案一、方案二的大部分優(yōu)點保證系統(tǒng)運行的可靠性,減少了變壓器臺數(shù),隔離開關和斷路器的數(shù)目,從而節(jié)省投資。3.5發(fā)電廠接入系統(tǒng)的主變壓器的選擇主變壓器臺數(shù)的確定該設計中采用擴大單元接線,且為5臺機組,所以采用3臺升壓變壓器。主變壓器容量的確定水電廠發(fā)電機采用擴大單元接線：發(fā)電機單機容量35MW,=0.85,總共5臺發(fā)電機。變壓器采用10.5/242kV的升壓變壓器。經(jīng)查表的SSPL1—90000/220,且為3臺。兩臺機組共用一臺變壓器,且=0.85,當機組滿負荷運行時S=2×35/0.85=82.35MW。水電廠一般遠離負荷中心且運行本身所需廠用電較少,地區(qū)負荷小,因此選擇主變壓器的容量應大致等于其連接的發(fā)電機的容量,變壓器采用10.5/242kV升壓變。查《電氣設計參考資料》P34,選擇額度容量為90000kVA且高壓為242±2×2.5%。主變壓器形式的選擇〔1、相數(shù)的選擇三相變壓器與同容量的單相變壓器比,價格較低且安裝占地面積小,運行損耗較少12——15%,因此一般情況下,規(guī)定使用三相變壓器。本水電廠在丘陵地帶,在運輸條件允許情況下,選擇三相變壓器?！?、發(fā)電廠主變壓器繞組的選擇對深入至負荷中心具有從高壓降為低壓供電條件的發(fā)電廠簡化電壓等級或減少重復降壓容量,宜采用雙繞組變壓器。結合本系統(tǒng)的特點,主要是由發(fā)電機電壓10.5kV向網(wǎng)絡電壓220kV輸送,所以選擇雙繞組變壓器。主變壓器調(diào)壓方式的選擇本系統(tǒng)中電壓的調(diào)整圍較小,考慮經(jīng)濟方面的原因,宜選擇變壓器進行無載調(diào)壓。綜合得：本發(fā)電廠主變壓器采用SSPL1——90000/220。型號含義為：三相三繞組油浸風冷。3.6出線的選擇在發(fā)電廠升壓變出線的主輸電線路的輸電處,可采用有母線和無母線形式連接。有母線形式可實現(xiàn)各進、出線各支路的并聯(lián),簡單清晰,設備少,誤操作機會少,但是母線短路將會造成全廠停電,且占地面積大。綜合得：本發(fā)電廠為水電廠,并且有遠景規(guī)劃,為了保證其運行的可靠性,采用雙母線加旁路母線接線方式保證系統(tǒng)可靠性。3.7廠用變壓器的選擇本系統(tǒng)電廠采用雙變壓器并聯(lián)和單變壓器運行形式,都從單元接線發(fā)電機出口端引出,平時只讓一臺變壓器工作,另一臺備用。第四章架空線路的確定為了保證架空線路具有必要的機械強度,采用鋼芯鋁絞線,又因為本段線路太長〔200km4.1按經(jīng)濟電流密度選擇截面按經(jīng)濟電流密度選擇截面輸送容量,應考慮線路投運5—10年的發(fā)展。計算公式S——導線截面〔㎜2P——送電容量〔KWUn——線路額定電壓〔kVJ——經(jīng)濟電流密度〔A/㎜2——功率因數(shù)續(xù)表4.1經(jīng)濟電流密度〔A/mm2導線材料最大負荷利用小時數(shù)3000以下3000——50005000以上鋁線1.651.150.9銅線3.02.251.754.2按電暈條件校驗用導線最大工作電場強度為Em〔kV/m與全面電暈臨界電場強度Eo之比來衡量。續(xù)表4.2不必驗算電暈的導線最小直徑〔mm額定電壓〔kV110220330單導線雙分裂導線導線外徑9.621.433.12×21.4相應導線型號LGJ-50LGJ-240LGJ-600LGJ-240×2綜合得：以上所選導線均不必進行電暈校驗。4.3按允許載流量校驗規(guī)程規(guī)定,進行校驗時,鋼芯鋁絞線的允許溫度一般為70℃,基準環(huán)境溫度為+25表4.3鋼芯鋁絞線長期允許載流量〔A載流量210445510690835導線型號LGJ-50LGJ-150LGJ-185LGJ-300LGJ-4004.4按機械強度校驗為了保證架空線路有必要的機械強度,規(guī)定1——10kV線路不得采用單股線,對于高電壓線路,一般認為不能小于35㎜2,所以本段線路合格。4.5按允許長期最大載流量校驗允許溫度取70℃環(huán)境溫度取當?shù)刈顭嵩缕骄鶜鉁厝ˇ?304.5.1水電廠——甲變電所的線路校驗LGJ-800/55,長期允許最大載流量為=972A972×0.89=865〔A<K故所選線路合格4.5.2各變電站之間的校驗1、甲—乙線路的校驗LGJ-300/70長期允許最大載流量為=766〔A766×0.89=681.74<A>=110kV<K故所選線路合格2、甲—丁線路的校驗LGJ-300/70長期允許最大載流量為=766〔A766×0.89=681.74<A>=110kV<K故所選線路合格3、甲—丙線路的校驗LGJ-50/30長期允許最大載流量為=250〔A250×0.89=222.5<A>=110kV<K故所選線路合格當一回線路斷開時流過另一回線路的最大電流為2=150〔AK〉2故所選線路合格4、乙—丁線路的校驗LGJ-185/45長期允許最大載流量為=543〔A543×0.89=483.27〔A=110kV<K故導線滿足允許載流量的要求。5、丙—丁線路的校驗LGJ-185/45長期允許最大載流量為=543〔A543×0.89=483.27〔A=110kV<K故導線滿足允許載流量的要求。4.6線路參數(shù)確定及校驗4.6.1按經(jīng)濟電流密度選擇截面〔5.14.6.2按故障校驗〔1、甲—乙按線路甲—丁故障或檢修時而由線路甲—乙承擔乙、丁變電所的所有負荷。選擇LGJ—400/20,S=427.31mm2,D=26.94 mm?！?甲—丁按線路甲—乙故障或檢修時而由線路甲—丁承擔乙丁變所有的負荷。選擇LGJ—400/20,S=427.31mm2,d=26.94mm?！?乙—丁按線路甲—丁故障或檢修時,流過乙—丁的確負荷最大選擇。LGJ—185/30,S=210.93mm2,d=18.88mm?！?甲—丙按甲—丙為雙回路,考慮當一條線路故障或檢修時,另一線路承擔丙變所有負荷。選擇LGJ—150/25,s=173.11mm2,d=17.10mm。4.6.3按電暈條件校驗電暈起始電壓為=49.3×m1×m2×<Dm/r>×δEcr——導線表面電場強度〔kV/cmR——導線半徑〔cmDm——幾何均距〔cmM1——粗糙系數(shù),光滑的單股先M1=1,絞線M1=0.9M2——氣象系數(shù),干燥或晴朗天氣M2=2,有霧雨霜暴風時M2〈1,最惡劣情況M2=0.8。〔1甲—乙Ucr=143.23kV。由于三相導線接近三角形排列,可認為臨界電壓為143.23kV,實際相電壓為69.9kV,故不發(fā)生電暈?！?甲—丁同線路甲—乙?！?乙—丁Ucr=107.61kV。由于三相導線接近三角形排列,可認為臨界電壓為107.61kV,實際相電壓為69.9kV,故不發(fā)生電暈?！?甲—丙Ucr=101.29kV。由于三相導線接近三角形排列,可認為臨界電壓為101.29kV,實際電壓為69.9kV,故不發(fā)生電暈。4.6.4按允許載流量校驗〔1甲—乙查《電力工程設計手冊》,得：Ixu=879A,Igmax=392.23A,故滿足要求。〔2甲—丁同線路甲—乙。〔3乙—丁查《電力工程設計手冊》,得：Ixu=543A,Igmax=179.25A,故滿足要求。〔4甲—丙查《電力工程設計手冊》,得：Ixu=478A,Igmax=204.69A,故滿足要求。4.7導線間距的確定根據(jù)SP—79規(guī)程規(guī)定：220kV單回路兩線間為5.5m。為了提高運行的可靠性,防止線路受雷電直接襲擊,一般導線上裝設避雷器。避雷器離導線應有一定的距離,這個距離根據(jù)保護角的大小決定。4.8水電站——甲變電所線路的選擇1、計算公式P=5×35=175MWCOSФ=0.85年平均發(fā)電量為kw.h=220kV經(jīng)查表得：LGJ—800/55,S=870.60,d=38.40mm4.9各變電站間的線路選擇方案一：采用甲—丙為雙回路,甲—乙—丁為單回路1、甲—乙的線路截面選擇＞5000h故J=0.9=110kV經(jīng)查表得：LGJ—300/70,S=376.61d=25.2mm2、甲—丁的線路截面選擇＞5000h故J=0.9=110kV經(jīng)查表得:LGJ—300/70,S=376.61d=25.2mm3、甲—丙的線路截面選擇<雙回路>P==26MWCOSФ=0.95=4600h故J=1.15=110kV經(jīng)查表得：LGJ—50/30,S=80.32d=11.6mm4、乙—丁的線路截面選擇P==34MWCOSФ=0.95故J=0.9=110kV經(jīng)查表得：LGJ—185/45,S=227.82d=19.6mm5、乙—丁的線路截面選擇P==34MWCOSФ=0.95故J=0.9=110kV經(jīng)查表得：LGJ—185/45,S=227.82d=19.6mm方案二：采用甲—乙為雙回路,甲—丙—丁為單回路1、甲—乙的線路截面選擇〔雙回路P==23MWCOSФ=0.95故J=1.15=110kV經(jīng)查表得：LGJ—50/8,S=56.29d=9.6mm2、甲—丁的線路截面選擇P=+=60MWCOSФ=0.95=4600h=6935h故J=0.9=110kV經(jīng)查表得:LGJ—300/70,S=376.61d=25.2mm3、甲—丙的線路截面選擇P=+=60MWCOSФ=0.95=4600h=6935h故J=0.9=110kV經(jīng)查表得:LGJ—300/70,S=376.61d=25.2mm4、丙—丁的線路截面選擇P==34MWCOSФ=0.95故J=0.9=110kV經(jīng)查表得：LGJ—185/45,S=227.82d=19.6mm方案三：采用環(huán)形網(wǎng)絡P=++=83MW=4600h=6935h故J=0.9=110kV經(jīng)查表得：LGJ—500/35,S=531.37d=30.00mm3、丙—丁的線路截面選擇＞5000h故J=0.9=110kV經(jīng)查表得:LGJ—300/70,S=376.61d=25.2mm4、乙—丁的線路截面選擇P=+=60MWCOSФ=0.95=4600h=6935h故J=0.9=110kV經(jīng)查表得:LGJ—300/70,S=376.61d=25.2mm由于方案顯不經(jīng)濟,故只對方案一、方案二作詳細比較。由《電氣手冊》得各網(wǎng)絡線路的造價：方案一：1.35×<4.3×50+2.45×20×2+4.3×49+2.7×40>=852.795方案二：1.35×〔2.45×50+4.3×20×2+4.9×49+2.7×40=877.095綜合得：由于方案一比方案二更經(jīng)濟,所以采用方案一。續(xù)表3.1方案一：路徑型號電阻電抗長度甲—乙LGJ-300/700.10.3750甲—丁LGJ-300/700.10.3749甲—丙LGJ-50/300.620.4320乙—丁LGJ-185/450.15920.3840丙—丁LGJ-185/450.15920.3840W—甲LGJ-800/550.035470.2534200第五章變電所變壓器的確定5.1變電所主變壓器的確定主變壓器容量的確定變電站主變?nèi)萘?一般應按5—10年規(guī)劃負荷來選擇。根據(jù)城市規(guī)劃、負荷性質,電網(wǎng)結構等綜合考慮確定其容量。對重要變電站,應考慮當一臺變壓器停運時,其余變壓器容量在計及過負荷能力允許時間,應滿足一類及二類負荷的供電。對一般性變電站,當一臺主變壓器停運時,其余變壓器容量應滿足全部負荷的60%~70%。對于有重要負荷的變電所,應考慮當一臺變壓器停運市應保證剩下的一臺在過負荷30%的情況下能夠負擔全部的一、二類負荷。主變壓器臺數(shù)的確定對大城市郊區(qū)的一次變電所,在已構成環(huán)形網(wǎng)的情況下,裝設兩臺為宜。當只有一個電源或變電所的一組負荷另有備用電源保證供電時,可裝設一臺主變壓器。電壓等級為330kV及以下電力系統(tǒng)中,一般都應選用三相變壓器。因為單相變壓器組相對投資大,占地多,運行損耗也較大。同時配電裝置結構復雜,也增加了維修工作量。綜合得：〔1乙變的確定乙變電所變壓器的選擇乙變電所的最大負荷為23MW,補償后COSФ=0.95S’=0.7S=0.7×24.2=16.95MVA<注：滿足單臺供電達70%>經(jīng)查表得SFL1—20000/110且為兩臺。乙變位于環(huán)網(wǎng)中,供電可靠性高。為了避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電,乙變電所裝設兩臺主變。查《電氣設計參考》P32,選擇SFL1—20000/110且保證單臺供電達70%以上,其型號為三相雙繞組油浸風冷,額定容量為20MW,電壓等級為110±2×2.5%kV,低壓側電壓為10.5kV。乙變的一、二次側母線主接線為雙母線單斷路器,具有兩組母線之間通過母聯(lián)斷路器連接,而且每一組電源和出線都通過一臺斷路器和兩組隔離開關分別接在兩組母線上,正常運行時只合一組隔離開關?！?丙變的確定丙變電所變壓器的選擇丙變電所的最大負荷為26MW,補償后=0.95S’=0.7×S=0.7×27.37=19.16MVA<注：滿足單臺供電達67%>經(jīng)查表得SFL1—20000/110且為兩臺。丙變?yōu)殡p回路供電,供電可靠性高,裝設兩臺變壓器。查《電氣設計參考》P32,選擇SFL1—20000/110且保證單臺供電達67.3%以上。其型號為三相雙繞組油浸風冷,額定容量為20MW,電壓等級為110±2×2.5%kV,低壓側電壓為10.5kV。丙變的一、二次側母線主接線為雙母線單斷路器,分析同乙變。〔3、丁變的確定丁變電所變壓器的選擇丁變電所的最大負荷為34MW,=0.5S’=〔P×60%/〔1+30%=〔34×60%/〔1+30%=23.5MVA經(jīng)查表：SFL1—25000/110且為兩臺丁變位于環(huán)網(wǎng)中,供電可靠性高,因為其一二類負荷所占的比例高達90%,所以選用兩臺變壓器并聯(lián)運行。當一臺主變壓器故障或檢修時,一臺保證全部的一次負荷和大部分二次負荷。查《電氣設計參考》P32,選擇SFL1——25000/110且保證單臺供電達89.4%以上。丁變電所的一二次母線主接線為雙母線帶旁路母線的連接且具有專用的旁路斷路器,分析同乙。第六章電力系統(tǒng)的無功補償本系統(tǒng)無功補償采用就地補償原則,無功補償包括：并聯(lián)補償、串聯(lián)補償、電容補償、電抗補償。為了保證無功功率滿足系統(tǒng)要求,采用并聯(lián)電容補償。電力系統(tǒng)的無功功率平衡是系統(tǒng)電壓質量的根本保證。在電力系統(tǒng)中,整個系統(tǒng)的自然無功負荷總大于原有的無功電源,因此必須進行無功補償。合理的無功補償和有效的電壓控制,不僅可保證電壓質量,而且將提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性。6.1無功電源不足對系統(tǒng)的影響〔1設備出力不足?！?電力系統(tǒng)損耗增加。〔3設備損耗增加。〔4電力系統(tǒng)穩(wěn)定性降低,6.2無功補償原則〔1應在高峰和低谷時都采用分〔電壓層和分〔供電區(qū)基本平衡的原則進行配置?！?電力系統(tǒng)應有事故無功電力備用?！?無功電源中的事故備用容量,應主要儲備于運行中的發(fā)電機,調(diào)相機和靜止型動態(tài)無功補償裝置中?！?按經(jīng)濟原則進行補償。6.3無功電源的選擇無功電源〔1同步發(fā)電機〔2調(diào)相機〔3線路充電功率〔4并聯(lián)電容器〔5靜止無功補償器無功電源的選擇由于本系統(tǒng)無功補償容量較小,調(diào)相機雖然有很多優(yōu)點,但考慮經(jīng)濟方面的因素,并聯(lián)電容器,電抗器具有投資省,電能損耗小,維護簡單,建設工期短等優(yōu)點,因此我們選擇并聯(lián)電容器和串聯(lián)電抗器作為無功電源。把電容器并聯(lián)在10kV母線上,共有6組,電抗器串聯(lián)在10kV的出線上共有6組,采用低壓電抗器。6.4無功補償容量的配置乙變電站的無功補償及容量乙變電所的最大負荷為=23+j26.9MVA乙變電所的最小負荷為=16+j18.7MVA補償?shù)阶畲筘摵蓵r補充容量為最小負荷時補充容量為補償后=23+j7.6MVA=16+j5.3MVA丁變電站的無功補償及容量因為丁變電站COSΦ〉0.9所以不必補償丙變電站的無功補償及容量丙變電所的最大負荷為=26+j26.5MVA丙變電所的最小負荷為=18+j18.4MVA補償?shù)阶畲筘摵蓵r補充容量為最小負荷時補充容量為補償后=26+j8.5MVA=18+j5.9MVA第七章潮流分布與計算7.1潮流計算對本系統(tǒng)高峰負荷和低谷負荷兩種運行方式進行潮流計算,網(wǎng)絡樞紐點的電壓水平及網(wǎng)絡各節(jié)點的電壓滿足要求,各發(fā)電機的有功及無功出力符合技術要求,也對各線路變壓器進行潮流計算?！?最大負荷時各變電站的規(guī)律損耗乙變電站額定負荷的功率損耗丁變電站額定負荷的功率損耗丙變電站額定負荷的功率損耗最大負荷時從電網(wǎng)吸收功率為：乙變電站：23.143+j9.46MVA丁變電站：34.255+j14.24MVA丙變電站：26.17+j10.768MVA〔2最小負荷時各變電站的規(guī)律損耗乙變電站額定負荷的功率損耗丁變電站額定負荷的功率損耗丙變電站額定負荷的功率損耗最小負荷時從電網(wǎng)吸收功率為：乙變電站：16.092+j6.366MVA丁變電站：27.18+j10.974MVA丙變電站：18.105+j7.162MVA〔3線路阻抗計算取線路計算長度比地理長度長10%水電廠—甲的線路阻抗R+jX=<0.03547+j0.2534>×200×<1+10%>=7.803+j55.57甲—乙的線路阻抗R+jX=<0.0714+j0.405>×50×<1+10%>=3.91+j22.28甲—丁的線路阻抗R+jX=<0.07104+j0.8453>×49×<1+10%>=3.83+j21.083乙—丁的線路阻抗R+jX=<0.1592+j0.38>×40×<1+10%>=7+j16.72甲—丙的線路阻抗R+jX=<0.1939+j0.36>×20×<1+10%>=4.27+j7.92〔4最大負荷的潮流計算甲—丙開式網(wǎng)的潮流計算甲—乙—丁閉式網(wǎng)的潮流計算=丁為功率分點甲變電站向乙、丁輸送的視在功率為：甲變電站向乙、丙、丁輸送的視在功率為：水電廠W向甲變電站輸送的功率為P=5×35=175MWQ=108.46MVarCOSΦ=0.85三相架空線路的單位導納：線路初端的充電功率：線路中電阻、電抗功率損耗：R+jX=7.8+j55.75COSΦ=0.85線路末端的充電功率：系統(tǒng)傳輸?shù)墓β蕿椋杭?、乙、丙、丁變電站吸收的總功率：因為所以多余的無功功率補償給系統(tǒng)當發(fā)電機發(fā)出25MW功率時=25+j15.499+j16.398=25+j31.897MVA0.209+j1.56MVA=24.718+j46.735MVA=230.4kV=100.44kV=99.942kV〔5最小負荷的潮流計算=19.77+j7.7MVA=23.23+j9.59MVA丁為功率分點3.678+j1.334MVA=18.65+j7.162MVA=18.325+j7.318MVA=++=62.197+j26.396MVA=109.47kV=109kV=110.57kV7.2電壓調(diào)整〔1通過改變發(fā)電機的勵磁電流,以實現(xiàn)調(diào)壓。〔2利用改變變壓器變比,以實現(xiàn)調(diào)壓?！?利用改變網(wǎng)絡結構,以實現(xiàn)調(diào)壓?！?改變系統(tǒng)中的潮流分布,以實現(xiàn)調(diào)壓。7.3調(diào)壓方式的種類確定乙變電站變壓器分接頭的選取采用順調(diào)壓SFL1—20000/110110±2×2.5%/101.5=4.1+j63.5兩臺并列運行R+jX=0.5〔=2.05+j31.75 =23.143+j9.46MVA=16+j6.366MVA一次側：=100.44kV=109.47kV二次側：=10.25kV=10.75kV=104.828kV=102kV選擇104.5的分接頭滿足要求〔1丁變壓器采用逆調(diào)壓,圍1—1.05Un?！?丙變壓器采用常調(diào)壓,圍1.02—1.05Un。〔3乙變壓器采用順調(diào)壓,圍1.025—1.075Un。丙變電站變壓器分接頭的選取采用常調(diào)壓SFL1—20000/110110±2×2.5%/101.5=4.1+j63.5兩臺并列運行R+jX=0.5〔=2.05+j31.75=26.17+j10.786MVA=18.105+j7.162MVA一次側：=101.75kV=110.75kV二次側：=10.2kV=10.5kV=100.74kV=118.5kV=104.45kV選擇104.5的分接頭滿足要求丁變電站變壓器分接頭的選取采用逆調(diào)壓SFL1—25000/110110±2×2.5%/101.5=9.196+j50.82兩臺并列運行R+jX=0.5〔=4.598+j25.41=34.255+j14.24MVA=27.18+j10.947MVA一次側：=99.942kV=109kV二次側：=10.5kV=10kV=94.741kV=110.5kV=102.65kV選擇104.5的分接頭滿足要求〔1乙變壓器采用順調(diào)壓,圍1.025—1.075Un?！?丙變壓器采用常調(diào)壓,圍1.02—1.05Un。〔3、變壓器采用逆調(diào)壓,圍1—1.05Un。如上所述,若系統(tǒng)發(fā)生故障時,對電壓質量的要求允許適當降低到通常運行時,電壓偏移正常值是再增加5%。第八章網(wǎng)絡中的設備配置8.1水電廠主設備的選擇水輪發(fā)電機出口斷路器的選擇發(fā)電機持續(xù)工作電流為：根據(jù)發(fā)電機回路的、及斷路器安裝在屋的要求,查表選SN—10/3000短路計算電抗=0.18,查短路運算曲線并換算為有名值=14.32〔KA=2.69×=38.52〔KA續(xù)表選擇斷路器型號為SN—10/3000計算數(shù)據(jù)斷路器隔離開關SN—10/3000GN10-107/3000-16010kV10kV10kV2377A3000A3000A14.32KA29KA38.52KA75KA160KA擴大單元接線母線截面的選擇P=35×2=70MW=5714h由于＞5000h故J=0.9經(jīng)查表母線選用槽型鋁裸導線：h=200,b=90,c=10,r=14=7550〔A溫度修正系數(shù)K=0.94K=7550×0.94=7097〔A＞4757〔AK＞8.2乙變電站主設備的選擇高壓側主設備的選擇P=23MWCOSΦ=0.95=4500h查經(jīng)濟電流密度曲線的J=1.15選用矩形鋁導線25×5平方=332〔AK=0.94×332=312〔AK＞由短路計算得知乙變電站高壓側短路短路電流為=1.56〔KA=2.69×=4.2〔KA續(xù)表選擇斷路器型號為SW4—110/1000計算數(shù)據(jù)斷路器隔離開關SW4—110/1000GW4-110D/1000-80110kV110kV110kV133A1000A1000A1.56KA18.4KA4.2KA55KA80KA低壓側主設備的選擇P=23MWCOS=0.95=4500h查經(jīng)濟電流密度曲線的J=1.15選用矩形鋁導線40×5平方=515〔AK=0.94×515=484〔AK＞由短路計算得知乙變電站低壓側短路短路電流為=9.33〔KA=2.69×=25.1〔KA續(xù)表選擇斷路器型號為SN—10I/630計算數(shù)據(jù)斷路器隔離開關SW4—10/630GN6-10/600-5210kV10kV10kV206A630A600A9.33KA16KA25.1KA40KA52KA8.3斷路器〔1發(fā)電機與變壓器之間的斷路器為5個,?！?出線的接線斷路器為3個?！?輸配電線路斷路器為6個?！?變壓器兩側,各變電所主變兩側為10個,廠用變兩側用小車開關1個?！?母聯(lián)斷路器個數(shù)為3個。8.4隔離開關〔1隔離開關主要配合高壓斷路器的操作,在其前后各裝一組以形成明顯的斷點?！?在母線上的避雷器用一組隔離開關?！?中性點直接接地的變壓器應通過隔離開關接地。〔4雙母旁路母線避雷器避免感應電壓而通過隔離開關接地。第九章短路電流的計算9.1高壓網(wǎng)絡短路電流計算條件的規(guī)定〔1計算短路電流時,應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式。〔2選擇導線和電氣的短路電流在電氣連接網(wǎng)絡中,如有同步發(fā)電機和調(diào)相機,應計算其供電的短路電流?！搽娙菅a償裝置應考慮其放電電流影響〔3對供電導體和電氣選擇用的短路電流,其短路計算點的選擇。應以正常接線方式時的短路電流最大為原則。9.2短路電流計算的基本假設〔1水電廠與地區(qū)電網(wǎng)的所有電源都在額定出力下運行。〔2所有電站的發(fā)電機電動勢的相位角均相等?！?對高壓網(wǎng)絡一般只計入所有元件的電抗值?！?變壓器的勵磁電流假設故障點無阻抗流忽略不計。〔5假設故障點無阻抗,即發(fā)生金屬性短路?！?計算架空線路或電纜的餓阻抗時,取各個電壓的平均電壓：計算各短路點電源的平均額定電流時應取在該點短路時的電壓平均值。〔7網(wǎng)絡為對稱的三相系統(tǒng)?！?負荷只作近似計算,并以恒定阻抗來代表?！?同步發(fā)電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置?！舶◤娦袆畲?.3網(wǎng)絡的化簡及短路計算計算出各元件的阻抗標么值,畫出網(wǎng)絡簡化圖,確定短路點,然后進行短路計算。9.4各線路的電抗標么值的計算取S=300MVA,基準電壓為各段的平均額定電壓,求得各元件的電抗標么值為：水電廠發(fā)電機：=0.180.18×300/35=1.54變壓器：=13.7=〔13.7/100×〔300/90=0.46變壓器：=10.5=〔10.5/100×〔300/25=1.26變壓器、：=10.5=〔10.5/100×〔300/20=1.58三相變壓器從高壓端到低壓端：=24.07=〔24.07/100×〔300/