電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)目錄0. 目錄 11.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 31.1.設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 31.2.設(shè)計(jì)要求 31.3.原始資料 31.3.1.發(fā)電廠發(fā)電機(jī)資料 31.3.2.發(fā)電廠和變電所的負(fù)荷資料 31.3.3.發(fā)電廠和變電所的地理位置圖 42.校驗(yàn)電力系統(tǒng)功率平衡和確定發(fā)電廠的運(yùn)行方式 42.1.負(fù)荷合理性校驗(yàn) 42.2.功率平衡校驗(yàn) 52.2.1.有功功率平衡校驗(yàn) 52.2.2.無功功率平衡校驗(yàn) 62.2.3.功率平衡校驗(yàn)結(jié)論 73.確定電力系統(tǒng)的接線圖 93.1.網(wǎng)絡(luò)電壓等級的確定 93.2.網(wǎng)絡(luò)接線方案初步比較 93.2.1.方案一 103.2.2.方案二 113.2.3.方案三 123.2.4.方案四 133.2.5.方案初選 143.3.網(wǎng)絡(luò)接線方案精確比較 153.3.1.潮流估算 153.3.2.選擇導(dǎo)線型號及線路阻抗計(jì)算 183.3.3.線路阻抗計(jì)算 203.3.4.正常運(yùn)行時的電壓損失及故障可能造成的最大電壓損失 203.3.5.總投資 223.3.6.年運(yùn)行費(fèi)用 223.3.7.年計(jì)算費(fèi)用 234.確定發(fā)電廠、變電所的電氣主接線 244.1.發(fā)電廠主接線的選擇 244.1.1.方案一 254.1.2.方案二 264.1.3.方案三 274.1.4.方案確定 284.2.變電所主接線的選擇 294.2.1.方案一：內(nèi)橋接線 304.2.2.方案二：外橋接線 314.2.3.方案確定 325.潮流計(jì)算，確定變壓器分接頭 335.1.系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 335.2.潮流計(jì)算 355.2.1.網(wǎng)絡(luò)潮流分布和功率損耗 355.2.2.網(wǎng)絡(luò)電壓分布 365.2.3.發(fā)電廠功率損耗和功率分配 375.3.變壓器分接頭的選擇 385.3.1.對于變電所（1）的調(diào)壓： 395.3.2.對于變電所（2）的調(diào)壓： 405.3.3.對于變電所（3）的調(diào)壓： 405.3.4.對于變電所（4）的調(diào)壓： 415.3.5.對于發(fā)電廠的調(diào)壓： 426.主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算 436.1.輸電效率 436.1.1.不考慮廠用負(fù)荷及廠用電 436.1.2.考慮廠用負(fù)荷及廠用電 436.2.網(wǎng)損計(jì)算 446.3.輸電成本 447.總結(jié) 458.參考資料 451.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1.設(shè)計(jì)主要內(nèi)容校驗(yàn)電力系統(tǒng)功率平衡和確定發(fā)電廠的運(yùn)行方式；通過方案比較，確定電力系統(tǒng)的接線圖；選定發(fā)電廠和變電所的接線圖以及變壓器型號及容量；計(jì)算電力網(wǎng)的功率分布和電壓，確定調(diào)壓方式并選擇調(diào)壓設(shè)備；計(jì)算電力網(wǎng)的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。1.2.設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)說明書一份；設(shè)計(jì)圖紙一張。1.3.原始資料1.3.1.發(fā)電廠發(fā)電機(jī)資料表1發(fā)電廠發(fā)電機(jī)資料項(xiàng)目臺數(shù)容量（MW）電壓（kV）功率因數(shù)15256.30.8215010.50.851.3.2.發(fā)電廠和變電所的負(fù)荷資料表2發(fā)電廠和變電所資料項(xiàng)目發(fā)電廠（A）變電所（1）變電所（2）變電所（3）變電所（4）最大負(fù)荷（MW）2040372634最小負(fù)荷（MW）1121191418最大負(fù)荷功率因數(shù)0.830.820.840.830.82最小負(fù)荷功率因數(shù)0.780.80.810.810.81最大負(fù)荷利用小時50005500500055005500二次母線電壓（kV）61010106一類用戶的百分?jǐn)?shù)2530252530二類用戶的百分?jǐn)?shù)3035303530調(diào)壓要求順常逆順常注意：(1).發(fā)電廠的負(fù)荷包括發(fā)電廠的自用電在內(nèi)；(2).建議采用的電力網(wǎng)額定電壓為110kV。1.3.3.發(fā)電廠和變電所的地理位置圖11234圖例：——發(fā)電廠4——變電所比例尺：1:1000000圖1發(fā)電廠和變電所地理位置圖2.校驗(yàn)電力系統(tǒng)功率平衡和確定發(fā)電廠的運(yùn)行方式2.1.負(fù)荷合理性校驗(yàn)根據(jù)最大負(fù)荷利用小時數(shù)的定義，最大負(fù)荷運(yùn)行小時Tmax所消耗的電量等于全年實(shí)際耗電量，所以應(yīng)大于全年以最小負(fù)荷運(yùn)行所消耗的電量，校驗(yàn)之。根據(jù)下面式子列得表1表3負(fù)荷合理性校驗(yàn)2.2.功率平衡校驗(yàn)2.2.1.有功功率平衡校驗(yàn)系統(tǒng)最大有功綜合負(fù)荷：PXMAX=K1·K2·K1－－同時系數(shù)取0.9K2－－廠用網(wǎng)損系數(shù)取1.15（其中網(wǎng)損5%，廠用10%）需校驗(yàn)發(fā)電廠的有功備用容量是否大于最大有功負(fù)荷的10%。表4有功功率平衡校驗(yàn)可以考慮利用風(fēng)力發(fā)電，太陽能光伏發(fā)電和潮汐能發(fā)電等能量形式填補(bǔ)系統(tǒng)的有功備用，但是考慮到此類能量形式發(fā)電隨氣候季節(jié)的分布性，難于為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的備用能量。為此，在發(fā)電廠增加一臺容量為25MW，額定電壓為6.3kV，功率因數(shù)為0.8的發(fā)電機(jī)，以滿足系統(tǒng)的有功備用，則原始資料改為：表5發(fā)電廠發(fā)電機(jī)資料項(xiàng)目臺數(shù)容量（MW）電壓（kV）功率因數(shù)16256.30.8215010.50.85再進(jìn)行有功功率平衡校驗(yàn)：表6有功功率平衡校驗(yàn)2.2.2.無功功率平衡校驗(yàn)求出系統(tǒng)最大的無功綜合負(fù)荷，校驗(yàn)發(fā)電廠的無功備用容量是否大于最大無功負(fù)荷的10%。表7無功功率平衡校驗(yàn)2.2.3.功率平衡校驗(yàn)結(jié)論評價(jià)前面的功率平衡校驗(yàn)結(jié)果，并校驗(yàn)發(fā)電廠帶最大負(fù)荷時一臺機(jī)組故障后能否保證一二類負(fù)荷的供電，對三類負(fù)荷的供電情況如何。由上表可知道，在增加了一臺25MW的發(fā)電機(jī)之后，系統(tǒng)的最大有功功率備用和最大無功功率備用都達(dá)到了要求。若發(fā)電廠帶最大負(fù)荷時，系統(tǒng)負(fù)荷的參數(shù)如下：表8發(fā)電廠帶最大負(fù)荷時參數(shù)若發(fā)電廠帶最大負(fù)荷時一臺機(jī)組故障后，假設(shè)故障機(jī)組為容量為25MW的發(fā)電機(jī)，則：發(fā)電廠發(fā)出的總有功功率為：發(fā)電廠發(fā)出的總無功功率為：顯然，由表6的數(shù)據(jù)可知：故此時發(fā)電廠能保證一二類負(fù)荷的供電。對于三類負(fù)荷的供電：故此時發(fā)電廠能完全提供三類負(fù)荷的有功功率和無功功率的供給。若發(fā)電廠帶最大負(fù)荷時一臺機(jī)組故障后，假設(shè)故障機(jī)組為容量為50MW的發(fā)電機(jī)，則：發(fā)電廠發(fā)出的總有功功率為：發(fā)電廠發(fā)出的總無功功率為：顯然，由表6的數(shù)據(jù)可知：故此時發(fā)電廠能保證一二類負(fù)荷的供電。對于三類負(fù)荷的供電：故此時發(fā)電廠能保證三類負(fù)荷89%的有功負(fù)荷，并能完全提供三類負(fù)荷的無功功率供給。3.確定電力系統(tǒng)的接線圖3.1.網(wǎng)絡(luò)電壓等級的確定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，網(wǎng)絡(luò)的電壓等級取110kV。3.2.網(wǎng)絡(luò)接線方案初步比較根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書所給的發(fā)電廠和變電站的地理位置設(shè)計(jì)出4種網(wǎng)絡(luò)接線方案，從供電可靠性、線路總長度、開關(guān)數(shù)量、繼電保護(hù)整定的難易程度等幾個方面選擇出兩種較優(yōu)的方案，用來進(jìn)行后面的精確比較。注：各個初選方案應(yīng)畫圖說明。11234圖例：——發(fā)電廠4——變電所比例尺：1:1000000圖2發(fā)電廠和變電所距離計(jì)算測得：3.2.1.方案一如圖，以發(fā)電廠為中心，向各個變電所呈輻射狀供電。考慮到提高供電可靠性的要求，采用雙回路供電。網(wǎng)絡(luò)線路總長度為246km，開關(guān)數(shù)量為16個。11234圖例：——發(fā)電廠4——變電所比例尺：1:1000000圖3網(wǎng)絡(luò)接線方案一3.2.2.方案二考慮到電壓降落和供電可靠性，分別對每個供電所采用了有備用的環(huán)網(wǎng)供電，如圖所示，線路總長度為287km，開關(guān)數(shù)量為16個。11234圖例：——發(fā)電廠4——變電所比例尺：1:1000000圖4網(wǎng)絡(luò)接線方案二3.2.3.方案三在方案二的基礎(chǔ)上，為了減少線路的總投資，省去連接變電所（1）和變電所（2），變電所（3）和變電所（4）的線路，如圖，線路總長度為193km，開關(guān)數(shù)量為12個。11234圖例：——發(fā)電廠4——變電所比例尺：1:1000000圖5網(wǎng)絡(luò)接線方案三3.2.4.方案四進(jìn)一步減少線路投資，將發(fā)電廠和四個變電所連成環(huán)網(wǎng)，如圖，線路總長度僅為171km，開關(guān)數(shù)量僅為10個。11234圖例：——發(fā)電廠4——變電所比例尺：1:1000000圖6網(wǎng)絡(luò)接線方案四3.2.5.方案初選對比上述四個方案，有：表9方案對比由以上分析，雖然方案四線路和開關(guān)設(shè)備投資有很大的優(yōu)勢，但是其供電可靠性是四種方案中最低的，而且在線路發(fā)生故障之后，例如連接變電所（3）和發(fā)電廠之間的線路發(fā)生故障時，變電所（3）的電壓降落很大，可能使得變電所（3）的電壓水平不符合要求。方案二雖然有很高的供電可靠性，但是線路和開關(guān)設(shè)備的投入是最大的，而且其繼保的整定非常困難，系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度也有很大的困難。方案一中，線路的投資比方案四少，且繼保的整定是最容易的，方案三線路和開關(guān)設(shè)備的投資僅次于方案四，且供電可靠性僅次于方案二，繼保的整定的相比方案二容易。綜上所述，可以令方案一和方案三作為初選方案。3.3.網(wǎng)絡(luò)接線方案精確比較按電力設(shè)計(jì)手冊，當(dāng)負(fù)荷的年最大利用小時數(shù)達(dá)到5000小時以上時，鋼芯鋁鉸線的經(jīng)濟(jì)電流密度取J=0.9A/mm2，在高壓區(qū)域電力網(wǎng)，用經(jīng)濟(jì)電流密度法選擇導(dǎo)線載面，用發(fā)熱校驗(yàn)。因本設(shè)計(jì)是110kv及以上電壓等級，為了避免電暈損耗，導(dǎo)線截表10導(dǎo)線參考資料導(dǎo)線截面載流量（A）r(Ω/km)X(Ω/km)導(dǎo)線投資（萬元）線路綜合投資（萬元）LGJ-702750.450.4320.291.95LGJ-953350.330.4160.42.1LGJ-1203800.270.4090.492.25LGJ-1504450.210.4030.622.45LGJ-1855150.170.3950.762.7LGJ-2406100.1320.1880.982.95LGJ-3007100.1070.3821.463.4LGJ-4008980.0790.38624對初選出來的兩個方案分別作如下的計(jì)算比較：3.3.1.潮流估算由于后面選擇導(dǎo)線截面積時需考慮一定的裕度，故此處潮流計(jì)算時可不考慮網(wǎng)損。負(fù)荷計(jì)算表11負(fù)荷計(jì)算項(xiàng)目發(fā)電廠（A）變電所（1）變電所（2）變電所（3）變電所（4）最大負(fù)荷（MW）2040372634最小負(fù)荷（MW）1121191418最大負(fù)荷功率因數(shù)0.830.820.840.830.82對應(yīng)功率因數(shù)角33.90°34.92°32.86°33.90°34.92°最小負(fù)荷功率因數(shù)0.780.80.810.810.81對應(yīng)功率因數(shù)角38.74°36.87°35.90°35.90°35.90°由上表可知：對于發(fā)電廠：對于變電所（1）：對于變電所（2）：對于變電所（3）：對于變電所（4）：線路傳輸功率對于方案一：對于方案三（假設(shè)電力網(wǎng)絡(luò)線路的阻抗近似相等）：在G-1-3環(huán)網(wǎng)，有：同理，在G-2-4環(huán)網(wǎng)有:3.3.2.選擇導(dǎo)線型號及線路阻抗計(jì)算利用估算出來的潮流計(jì)算導(dǎo)線上流過的電流，從上表中選擇合適的導(dǎo)線型號，即可進(jìn)行線路阻抗計(jì)算。綜合考慮導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流和經(jīng)濟(jì)電流密度的技術(shù)要求選擇導(dǎo)體，假設(shè)導(dǎo)體實(shí)際的環(huán)境溫度為25°C，由以上計(jì)算可知道：對于方案一：選擇雙回線LGJ-70，單位阻抗0.45+j0.432Ω/km，載流275A。選擇雙回線LGJ-70，單位阻抗0.45+j0.432Ω/km，載流275A。選擇雙回線LGJ-70，單位阻抗0.45+j0.432Ω/km，載流275A。選擇雙回線LGJ-70，單位阻抗0.45+j0.432Ω/km，載流275A。對于方案三：考慮到線路斷開情況：選擇單回線LGJ-150，單位阻抗0.21+j0.403Ω/km，載流445A。考慮到線路斷開情況：選擇單回線LGJ-185，單位阻抗0.17+j0.395Ω/km，載流515A?？紤]到線路斷開情況：選擇單回線LGJ-150，單位阻抗0.21+j0.403Ω/km，載流445A。考慮到線路斷開情況：選擇單回線LGJ-185，單位阻抗0.17+j0.395Ω/km，載流515A。考慮到線路斷開情況：考慮到線路斷開情況：選擇單回線LGJ-70，單位阻抗0.45+j0.432Ω/km，載流275A?？紤]到線路斷開情況：考慮到線路斷開情況：選擇單回線LGJ-70，單位阻抗0.45+j0.432Ω/km，載流275A。根據(jù)《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料》里面的相關(guān)數(shù)據(jù)，對所選導(dǎo)體進(jìn)行動穩(wěn)定校驗(yàn)和動穩(wěn)定校驗(yàn)可知，所選導(dǎo)線基本符合技術(shù)要求。3.3.3.線路阻抗計(jì)算方案一：方案三：3.3.4.正常運(yùn)行時的電壓損失及故障可能造成的最大電壓損失利用《電力系統(tǒng)分析》第十章的內(nèi)容分析電壓降落。根據(jù)《電氣工程課程設(shè)計(jì)參考資料》，一般認(rèn)為，在無特殊要求的條件下，正常運(yùn)行時電壓損耗不能超過10%，故障時電壓損耗不能超過15%。忽略了電壓降落的橫分量，則有：對于方案一：正常運(yùn)行時，根據(jù)上式算得：表12方案一正常運(yùn)行電壓降落故障運(yùn)行時，假如是雙回路中的一條線路發(fā)生故障，線路變成單回路輸電，線路阻抗增大一倍，則有：表13方案一故障時運(yùn)行電壓降落故方案一正常運(yùn)行時和故障運(yùn)行時電壓降落都能滿足技術(shù)要求。對于方案三：正常運(yùn)行時，同理算得：表13方案三故障時運(yùn)行電壓降落故障運(yùn)行時，環(huán)網(wǎng)開環(huán)，假設(shè)變電所處于線路末端，此時電壓降落最大,則對于變電所（1），有：同理，可以算得正常運(yùn)行時方案三的電壓降落能滿足要求，但是發(fā)生故障時，大部分電壓降落大于15%，不符合技術(shù)要求。3.3.5.總投資總投資=線路投資+開關(guān)設(shè)備投資注：a.若線路為雙回線，則線路計(jì)算長度為兩線路長度和的70%； b.假設(shè)每個開關(guān)設(shè)備需投資6萬元。由表的數(shù)據(jù)有：導(dǎo)線LGJ-70：1.95萬元/千米；導(dǎo)線LGJ-150：2.45萬元/千米；導(dǎo)線LGJ-185：2.70萬元/千米?？傻孟卤恚罕?4兩個方案投資對比3.3.6.年運(yùn)行費(fèi)用年運(yùn)行費(fèi)用=折舊費(fèi)+損耗費(fèi)注：折舊率按每年占總投資的8%來計(jì)算；線路年網(wǎng)損費(fèi)用可用最大負(fù)荷時的有功損耗（《電力系統(tǒng)分析》第十章）及最大負(fù)荷損耗小時數(shù)（《電力系統(tǒng)分析》第十四章）來計(jì)算。線路年網(wǎng)損費(fèi)用的計(jì)算公式為： 表15年網(wǎng)絡(luò)損耗計(jì)算取電費(fèi)為，則對于方案一：對于方案三：3.3.7.年計(jì)算費(fèi)用按7年收回投資計(jì)算，則年計(jì)算費(fèi)用=總投資/7+年運(yùn)行費(fèi)用。通過比較年計(jì)算費(fèi)用及電壓分布是否合理來選擇最優(yōu)的方案。對于方案一：對于方案三：通過以上的對比，雖然年計(jì)算費(fèi)用相比差不多，甚至方案三的年計(jì)算費(fèi)用還略少于方案一，但是考慮到方案一在正常運(yùn)行和故障時線路的電壓降落大體都比方案三的小，電壓分布較方案三均勻，滿足了技術(shù)要求，且其繼電保護(hù)的整定較為簡單，而方案三故障時的電壓降落大體不符合技術(shù)要求，權(quán)衡兩者優(yōu)劣，最終確定采用了方案一。4.確定發(fā)電廠、變電所的電氣主接線必須滿足以下基本要求：1、必需保證發(fā)供電的可靠性；2、應(yīng)具有一定的靈活性；3、操作應(yīng)盡可能簡單、方便；4、經(jīng)濟(jì)上應(yīng)合理。注；變壓器型號和參數(shù)可見《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料》。4.1.發(fā)電廠主接線的選擇利用《發(fā)電廠電氣》課程中學(xué)到的知識和設(shè)計(jì)的要求，確定3種接線方案（包括變壓器型號及參數(shù)），選擇其中最優(yōu)者。根據(jù)《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料》，發(fā)電廠主接線的選擇原則有：1、若單機(jī)容量小，與所接入的系統(tǒng)不相匹配，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證合理后，可將兩臺發(fā)電機(jī)與一臺變壓器做擴(kuò)大單元接線，也可將兩組發(fā)電機(jī)—雙繞組變壓器單元，公用一臺高壓斷電器而構(gòu)成另一種擴(kuò)大單元接線。2、當(dāng)機(jī)組容量小，數(shù)目較多，一般可以設(shè)發(fā)電機(jī)電壓母線，其母線可根據(jù)發(fā)電機(jī)的數(shù)目，發(fā)電廠的重要性，采用單母分段，雙母線或雙母線分段的接線方式。3、當(dāng)兩臺發(fā)電機(jī)和一臺變壓器或兩組發(fā)電機(jī)—雙繞組變壓器作擴(kuò)大單元接線時，在發(fā)電機(jī)與變壓器應(yīng)裝斷路器和隔離開關(guān)。4、對發(fā)電廠的高壓配電裝置，若地位重要，負(fù)荷大，潮流變化劇烈，出線較多時，一般采用雙母線或雙母線分段接線。5、當(dāng)110KV、220KV配電裝置采用雙母線接線時，若出現(xiàn)在6回以上時，可采用帶專門旁路斷電器的旁路母線。發(fā)電廠的最大單機(jī)有功容量為50MW，總裝機(jī)有功容量為200MW，屬于中小型發(fā)電廠。發(fā)電機(jī)各個機(jī)組的視在功率：對于25MW發(fā)電機(jī)組：對于50MW發(fā)電機(jī)組：因?yàn)榘l(fā)電機(jī)各單機(jī)容量均不小于25MW，考慮到有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)程對選用單母線分段接線不得超過24MW的規(guī)定，所以確定各方案中6.3KV電壓級母線為雙母線分段接線形式；而50MW發(fā)電機(jī)組直接通過變壓器連接到110KV主接線上。在變壓器的選擇上，為了減少經(jīng)濟(jì)投入和運(yùn)行損耗，可以使用兩臺低壓側(cè)6.3KV的SFP7-120000/110變壓器和六臺25MW的發(fā)電機(jī)組連接，構(gòu)成兩組擴(kuò)大單元接線。另外，也可以使用五臺SF7-40000/110變壓器與各25MW發(fā)電機(jī)組相連接。另使用一臺低壓側(cè)10.5KV的SFP7-63000/110變壓器和50MW的發(fā)電機(jī)組連接。廠用電從6.3KV電壓級母線引出?？紤]到主變壓器選擇的N-1原則，即若發(fā)電機(jī)電壓母線接有兩臺或以上的主變壓器時，當(dāng)其中一臺容量最大的一臺因故退出運(yùn)行時，其他主變壓器應(yīng)能輸送母線剩余功率的70%以上。若使用兩臺低壓側(cè)6.3KV的SFP7-120000/110變壓器和六臺25MW的發(fā)電機(jī)組連接。若其中一臺因故退出運(yùn)行時：顯然，不符合N-1原則。而若使用為五臺SF7-40000/110變壓器與各25MW發(fā)電機(jī)組相連接，當(dāng)其中一臺因故退出運(yùn)行時：可以發(fā)現(xiàn)，此時剩下的主變壓器依然能輸送85.33%的剩下功率,符合N-1原則。權(quán)衡經(jīng)濟(jì)性和供電的可靠性，最終決定采用后者。相關(guān)升壓變壓器的參數(shù)如下：表16相關(guān)變壓器參數(shù)根據(jù)發(fā)電廠可靠性和經(jīng)濟(jì)性的考慮，可以提出以下三種接線方案。4.1.1.方案一考慮到供電可靠性的要求，發(fā)電機(jī)6.3KV電壓級母線采用了雙母線分段接線，110KV主接線采用了四分之三斷路器配置方式，考慮到交叉接線比非交叉接線具有更高的運(yùn)行可靠性，可減少特殊運(yùn)行方式下的事故擴(kuò)大，故采用了交叉接線。圖7發(fā)電廠主接線方案一4.1.2.方案二為了減少方案一的斷路器投資，110KV主接線采用了雙母帶旁路母線的配置方式，為了減少經(jīng)濟(jì)投入，令母聯(lián)斷路器兼做旁路斷路器。圖8發(fā)電廠主接線方案二4.1.3.方案三方案三：進(jìn)一步減少投資，110KV主接線采用單母分段帶旁路母線的配置方式，平時分開運(yùn)行，以減少故障時短路電流，對重要用戶可用接在不同分段上的雙回路進(jìn)行供電。圖9發(fā)電廠主接線方案三4.1.4.方案確定對比這三種方案發(fā)電廠主接線的經(jīng)濟(jì)性和可靠性有：表17發(fā)電廠主接線方案對比通過比較上述三種方案，可以發(fā)現(xiàn)，雖然方案一有著最高的供電可靠性，但是其建設(shè)總投資是最高的，而且運(yùn)行調(diào)度比較復(fù)雜。而方案三雖然有著最低的建設(shè)總投資，但是其供電可靠性卻是最差的。為此，可以選擇一種折中的方案，故最終選擇了方案二。4.2.變電所主接線的選擇利用《發(fā)電廠電氣》課程中學(xué)到的知識和設(shè)計(jì)的要求，確定2種設(shè)計(jì)方案（包括變壓器型號及參數(shù)），選擇其中較優(yōu)者。根據(jù)《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料》，變電所主接線選擇原則有：1、變電所的高壓側(cè)接線應(yīng)盡量采用斷路器較少或不用斷路器的接線方式，如橋形等。2、在具有兩臺主變的變電所中，當(dāng)35～220KV線路為雙回線時，若無特殊要求，該電壓等級主接線都采用橋形接線。3、在110KV,220KV配電裝置中，當(dāng)線路為3回以上時，一般采用雙母線或單母分段接線。變電所各個負(fù)荷的視在功率：對于變電所（1）：對于變電所（2）：對于變電所（3）：對于變電所（4）：由于輸電線路采用雙回路線路，另外考慮到供電可靠性，每個變電所都將安裝2臺降壓變壓器。同樣考慮到N-1原則，對各個變電所選擇的變壓器的最小容量應(yīng)該滿足：對于變電所（1）：對于變電所（2）：對于變電所（3）：對于變電所（4）：故變電所（1）可以采用低壓側(cè)電壓為10.5KV的SF7-40000/110變壓器；變電所（2）可以采用低壓側(cè)電壓為10.5KV的SF7-31500/110變壓器；變電所（3）可以采用低壓側(cè)電壓為10.5KV的SF7-25000/110變壓器；變電所（4）可以采用低壓側(cè)電壓為6.3KV的SF7-31500/110變壓器。相關(guān)降壓變壓器的參數(shù)如下：表18相關(guān)降壓變壓器的參數(shù)因?yàn)閺陌l(fā)電廠升壓出來的輸電線路是雙回線，所以這種情況下宜采用橋形接線，同時橋形接線只用3臺斷路器，比具有四條回路的單母線接線節(jié)省了1臺斷路器，并且沒有母線，投資省，但可靠性不高，只適用于小容量發(fā)電廠或變電站。另外在低壓的配置方式，考慮到供電可靠性，可采用單母分段帶旁路的接線方式，另外，為了節(jié)省投資，令分段斷路器兼做旁路斷路器。而對于橋形接線，可以分為內(nèi)橋接線和外橋接線，為此，我們提出了兩種方案：4.2.1.方案一：內(nèi)橋接線內(nèi)橋接線在線路故障或切除、投入時，不影響其余回路工作，并且操作簡單；而在變壓器故障或切除、投入時，要使相應(yīng)線路短時停電且操作復(fù)雜。因而該接線一般適用于線路較長（相對來說線路的故障幾率較大）和變壓器不需要經(jīng)常切換的情況。圖10變電所主接線方案一4.2.2.方案二：外橋接線外橋接線在運(yùn)行中的特點(diǎn)與內(nèi)橋接線剛好相反，適用于線路較短和變壓器需要經(jīng)常切換的情況。當(dāng)系統(tǒng)中有穿越功率通過主接線為橋形接線的發(fā)電廠或變電站高壓側(cè)，或者橋形接線的兩條線路接入環(huán)形電網(wǎng)時，通常宜采用外橋接線。圖11變電所主接線方案二4.2.3.方案確定通過對比，發(fā)現(xiàn)各個發(fā)電所的輸電距離都比較長，并且變壓器不需要經(jīng)常切換，故可以采用方案一的內(nèi)橋接線。5.潮流計(jì)算，確定變壓器分接頭5.1.系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算利用《電力系統(tǒng)分析》第二章的內(nèi)容計(jì)算潮流計(jì)算所需的線路和變壓器的阻抗參數(shù)。系統(tǒng)的等值電路如圖（忽略線路的充電功率）：圖12系統(tǒng)等值電路其中，線路阻抗：對于變壓器的參數(shù)，根據(jù)《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)參考資料》，有：表19相關(guān)變壓器的參數(shù)計(jì)算由《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)參考資料》，有：阻抗參數(shù)：若勵磁支路以功率損耗表示：當(dāng)計(jì)算變電所的變壓器阻抗時，因?yàn)樽冸娝淖儔浩魇遣⒙?lián)運(yùn)行，所以阻抗應(yīng)該為一半。變壓器的勵磁損耗計(jì)算公式：=（+）×2故算得變壓器的參數(shù)如下：表20相關(guān)變壓器的參數(shù)計(jì)算5.2.潮流計(jì)算根據(jù)最終確定的網(wǎng)架方案，分別計(jì)算最大負(fù)荷和最小負(fù)荷下全網(wǎng)的潮流分布、網(wǎng)絡(luò)功率損耗及節(jié)點(diǎn)電壓值，并提出合理的發(fā)電廠機(jī)組間有功功率分配方案。注：須注意所選的最優(yōu)方案是開式網(wǎng)還是閉式網(wǎng)，選擇相應(yīng)的潮流計(jì)算方法。圖13系統(tǒng)等值電路5.2.1.網(wǎng)絡(luò)潮流分布和功率損耗對于各個變電所的變壓器，由，可知：表21相關(guān)變壓器的參數(shù)計(jì)算對于線路，忽略線路的充電功率，由，有：表22相關(guān)線路的參數(shù)計(jì)算5.2.2.網(wǎng)絡(luò)電壓分布忽略電壓降落的橫分量，有:故系統(tǒng)的電壓降落：表23系統(tǒng)的電壓降落計(jì)算5.2.3.發(fā)電廠功率損耗和功率分配最大負(fù)荷時，主變TG-1、TG-2、TG-3、TG-4、TG-5和TG-6所提供的總功率為（假設(shè)發(fā)電廠的負(fù)荷全從廠用電側(cè)引出）：發(fā)電廠負(fù)荷可以由一臺單機(jī)有功容量為25MW的發(fā)電機(jī)組提供。故對剩下的5臺單機(jī)有功容量為25MW的發(fā)電機(jī)組和一臺單機(jī)有功容量為50MW的發(fā)電機(jī)組，根據(jù)容量進(jìn)行功率分配有：故變壓器的功率損耗為：故發(fā)電廠必須提供的功率為一臺25MW停運(yùn)，則可使50MW機(jī)組出力46.60MW，5臺25MW機(jī)組各自出力23.30MW，此時，機(jī)組的負(fù)荷率達(dá)到93.20%，系統(tǒng)有11.90MW的有功熱備用，僅占總有功負(fù)荷7.30%，不滿足有功備用應(yīng)大于10%的要求。而且此時全部機(jī)組最大的無功輸出僅為124.74Mvar，不滿足系統(tǒng)的無功需求。故全部機(jī)組必須全部運(yùn)行，可使50MW機(jī)組出力40.77MW，6臺25MW機(jī)組各自出力20.39MW，此時，機(jī)組的負(fù)荷率達(dá)到81.55%，系統(tǒng)有36.89MW的有功熱備用，占總有功負(fù)荷22.62%，滿足了有功備用應(yīng)大于10%的要求，且有143.487-138.646=4.841Mvar的無功裕度，占總無功負(fù)荷3.49%，可以通過無功調(diào)節(jié)裝置處理。最小負(fù)荷時，同理：發(fā)電廠必須提供的功率為：此時可以考慮將50MW和2臺25MW的發(fā)電機(jī)組停運(yùn)，而剩下的4臺25MW機(jī)組各自出力21.30MW，機(jī)組的負(fù)荷率達(dá)到85.2%，且有14.812MW的有功熱備用，占總有功負(fù)荷的17.39%，另外還有100MW的有功冷備用，占總有功負(fù)荷的117.39%。而無功盈余為75-73.964=1.036Mvar，占總無功負(fù)荷1.41%，可以通過無功調(diào)節(jié)裝置處理5.3.變壓器分接頭的選擇利用《電力系統(tǒng)分析》第十二章的方法選擇發(fā)電廠和各變電站變壓器的分接頭。（注：選擇好分接頭后應(yīng)校驗(yàn)。）發(fā)電廠的調(diào)壓要求為順調(diào)壓，即大負(fù)荷允許中樞點(diǎn)電壓低一些，但不低于線路額定電壓的102.5%；小負(fù)荷時允許其電壓高一些，但不超過線路額定電壓的107.5%。故選定發(fā)電高壓母線電壓在112~117V之間。故根據(jù)可算得：表24系統(tǒng)的電壓降落計(jì)算5.3.1.對于變電所（1）的調(diào)壓：設(shè)計(jì)要求為常調(diào)壓，即要求在任何負(fù)荷下，中樞點(diǎn)電壓保持為大約恒定的數(shù)值，一般較線路額定電壓高2%～5%，變壓器T1的低壓側(cè)在最大負(fù)荷時為10×（1+2％）＝10.2KV，最小負(fù)荷時為10×（1+5％）＝10.5KV。則選擇最接近的變壓器接頭：110×（1－2.5%）=107.25KV分接頭。低壓側(cè)實(shí)際電壓：調(diào)壓不能滿足要求。故T1須采用有載調(diào)壓，當(dāng)最小負(fù)荷時取104.5KV分接頭，最大負(fù)荷時取最小112.75KV分接頭：調(diào)壓能滿足要求。5.3.2.對于變電所（2）的調(diào)壓：設(shè)計(jì)調(diào)壓要求為逆調(diào)壓，所以在最大負(fù)荷時可保持中樞點(diǎn)電壓比線路額定電壓高5%；在最小負(fù)荷時保持為線路額定電壓，即變壓器T2的低壓側(cè)在最大負(fù)荷時為10×（1+5％）＝10.5KV，最小負(fù)荷時為10KV。則選擇最接近的變壓器接頭為110分接頭低壓側(cè)實(shí)際電壓：故T2須采用有載調(diào)壓，當(dāng)最小負(fù)荷時取最大115.5KV分接頭，最大負(fù)荷時取最小104.5KV分接頭，經(jīng)過計(jì)算可知，仍不符合要求，故變電所（2）要采用其他調(diào)相機(jī)或者并聯(lián)電容的形式進(jìn)行調(diào)壓才能符合技術(shù)要求。5.3.3.對于變電所（3）的調(diào)壓：設(shè)計(jì)調(diào)壓要求為順調(diào)壓，所以大負(fù)荷允許中樞點(diǎn)電壓低一些，但不低于線路額定電壓的102.5%；小負(fù)荷時允許其電壓高一些，但不超過線路額定電壓的107.5%，即變壓器T2的低壓側(cè)在最大負(fù)荷時為10×102.5%＝10.25KV，最小負(fù)荷時為10×107.5%＝10.75KV。則選擇最接近的變壓器接頭為110KV分接頭低壓側(cè)實(shí)際電壓：故T3須采用有載調(diào)壓，當(dāng)最大負(fù)荷時取107.25KV分接頭，最小負(fù)荷時取110KV分接頭：調(diào)壓基本能滿足要求。5.3.4.對于變電所（4）的調(diào)壓：設(shè)計(jì)要求為常調(diào)壓，即要求在任何負(fù)荷下，中樞點(diǎn)電壓保持為大約恒定的數(shù)值，一般較線路額定電壓高2%～5%，變壓器T1的低壓側(cè)在最大負(fù)荷時為6×（1+2％）＝6.12KV，最小