某地區(qū)-電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)(共59頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄專心-專注-專業(yè)1 引言電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)，它與國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展息息相關(guān)。電力系統(tǒng)是整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)或能源系統(tǒng)的一個(gè)非常重要的子系統(tǒng)。電力系統(tǒng)規(guī)劃在電力工業(yè)的建設(shè)中具有極其重要的地位，電力系統(tǒng)規(guī)劃主要由電力負(fù)荷預(yù)測、電源規(guī)劃和電網(wǎng)規(guī)劃構(gòu)成。電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，必然涉及到電網(wǎng)規(guī)劃，電網(wǎng)規(guī)劃的任務(wù)是根據(jù)規(guī)劃期間的負(fù)荷增長及電源規(guī)劃方案確定相應(yīng)的最佳電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以滿足經(jīng)濟(jì)可靠地輸送電能的要求1。電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)是在負(fù)荷分析、電源規(guī)劃之后，發(fā)電廠與變電站的位置、容量、負(fù)荷等已確定的條件下，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。即要選定網(wǎng)絡(luò)電壓等級(jí)、網(wǎng)絡(luò)接線方式、導(dǎo)線型號(hào)等，并進(jìn)行潮

2、流分布及調(diào)壓計(jì)算，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，得出最佳方案。在電力系統(tǒng)中，通常將輸送、交換和分配電能的設(shè)備稱為電力網(wǎng)。其主要功能就是把電能安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地送到用戶。我國電網(wǎng)正處于實(shí)現(xiàn)特高壓、全國聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模發(fā)展階段，尚未建立起成熟有效的電力市場，電網(wǎng)具有“統(tǒng)一調(diào)度，多層管理”的特點(diǎn)2。 因此，我國的電網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)更加注重系統(tǒng)可靠性以及合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3。隨著我國電網(wǎng)輸電充裕度的提高，規(guī)劃應(yīng)考慮逐步加大電力市場調(diào)配能源的能力。國內(nèi)外很多例子表明，如果對(duì)電力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)劃不合理，一旦發(fā)生故障，輕者造成部分用戶停電，重者則使電網(wǎng)的安全運(yùn)行受到威脅，造成電網(wǎng)運(yùn)行失去穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)闺娋W(wǎng)瓦解，造成大面積停電，給國民經(jīng)

3、濟(jì)帶來重大損失。因此對(duì)電網(wǎng)的合理設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了電力系統(tǒng)的主要組成部分4。2 確定火電廠和水電廠發(fā)電機(jī)型號(hào)、參數(shù)及主變壓器容量選擇2.1 確定火電廠和水電廠的發(fā)電機(jī)型號(hào)、參數(shù)發(fā)電廠是將各種自然資源轉(zhuǎn)化為電能的工廠。按照其所利用一次能源的不同，可分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠以及其他能源的發(fā)電廠5。發(fā)電廠通過發(fā)電機(jī)發(fā)出電能，經(jīng)過升壓變壓器變配到用戶。發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行對(duì)保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起著決定性的作用，同時(shí)發(fā)電機(jī)本身也是十分重要的電氣設(shè)備，因此，應(yīng)對(duì)不同的發(fā)電廠，應(yīng)裝設(shè)不同大小，容量的發(fā)電設(shè)備。發(fā)電機(jī)按原動(dòng)機(jī)分類可分類為：汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)及燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)。按照

4、轉(zhuǎn)子的不同分為1、隱極式發(fā)電機(jī)：用于汽輪發(fā)電機(jī)和燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)速高。2、凸極式發(fā)電機(jī)：用于水輪發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)速低。按冷卻介質(zhì)可分為空氣冷卻、氫氣冷卻、水冷卻及油冷卻等6。同步發(fā)電機(jī)的額定參數(shù)有：（1）額定功率：發(fā)電機(jī)在規(guī)定條件下運(yùn)行時(shí)，連續(xù)輸出的最大電功率，單位為千瓦或兆瓦。（2）額定電壓:發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)定子繞組的標(biāo)稱電壓，單位為V或KV，通常帶有6.3KV、10.5KV、13.8KV等。（3）額定電流：發(fā)電機(jī)在額定條件下運(yùn)行時(shí)，流過定子繞組的電流，單位為A或KA。（4）額定轉(zhuǎn)速:轉(zhuǎn)子正常運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。（5）額定頻率：我國規(guī)定頻率為50HZ。（6）額定效率：發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)

5、下運(yùn)行的效率。發(fā)電機(jī)的容量越大，效率越高。（7）額定溫升：運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)的定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組允許比環(huán)境溫度升高的度數(shù)。（8）額定功率因數(shù)：在額定功率下，額定電壓與額定電流之間相位差的余弦值7。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，擬建火電廠容量為汽輪發(fā)電機(jī)50MW2臺(tái)、125MW 1臺(tái)；水電廠容量為水輪發(fā)電機(jī)60MW2臺(tái)。確定汽輪發(fā)電機(jī)型號(hào)、參數(shù)見表2.1，水輪發(fā)電機(jī)型號(hào)、參數(shù)見表2.2 表2.1 汽輪發(fā)電機(jī)型號(hào)、參數(shù)型 號(hào)額定容量（MW）額定電壓（KV）額定電流（A）功率因數(shù)COS次暫態(tài)電抗臺(tái)數(shù)QF-50-250105344008501242QF-125-21251386150080181 表2.2 水輪發(fā)電機(jī)型

6、號(hào) 、參數(shù)型號(hào)額定容量（MW）額定電壓（KV）額定電流（A）功率因數(shù)COS次暫態(tài)電抗Xd臺(tái)數(shù)SF60-96/9000601382950085027022.2 主變壓器容量選擇2.2.1 確定變壓器容量、臺(tái)數(shù)的原則主變壓器的容量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定除依據(jù)傳遞容量等原始資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5-10年發(fā)展規(guī)劃、饋線回路數(shù)、電壓等級(jí)以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進(jìn)行綜合分析和合理選擇9。如果變壓器容量選得過大、臺(tái)數(shù)過多，不僅增加投資，增加占地面積，而且也增加了運(yùn)行電能損耗，設(shè)備未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，將可能“封鎖”發(fā)電機(jī)剩余功率的輸出，或者不能滿足變電所負(fù)

7、荷的實(shí)際需要10。這在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是不合理的，因?yàn)槊壳甙l(fā)電設(shè)備投資遠(yuǎn)大于每千瓦變電設(shè)備。發(fā)電廠或變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)與電壓等級(jí)、接線形式、傳輸容量以及和系統(tǒng)的聯(lián)系有密切關(guān)系。通常與系統(tǒng)具有強(qiáng)聯(lián)系的大、中型發(fā)電廠和樞紐變電所，在一種電壓等級(jí)下，主變壓器應(yīng)不少于兩臺(tái)；而對(duì)弱聯(lián)系的中、小型電廠和低壓側(cè)電壓為6-10kv的變電所或與系統(tǒng)聯(lián)系只是備用性質(zhì)時(shí)，可只裝一臺(tái)主變壓器。變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，運(yùn)行實(shí)踐證明它的工作是比較可靠的。一般壽命為20年，事故率較小。通常設(shè)計(jì)時(shí)，不考慮另設(shè)專用備用變壓器。但大容量單相變壓器是否需要設(shè)置備用相，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)要求，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后決定。2.3 發(fā)電

8、廠主變壓器容量的選擇2.3.1 火電廠主變壓器容量的選擇火電廠共有汽輪發(fā)電機(jī)3臺(tái)。其中50MW2臺(tái)，125MW1臺(tái)。（1）125MW發(fā)電機(jī)采用雙繞組變壓器直接升壓至110KV。按發(fā)電機(jī)容量選擇配套的升壓變壓器：SB=Pcos=1250.8=156.25MVA （式2.1）故125MW發(fā)電機(jī)輸出采用容量為KVA的雙繞組變壓器，變比為13.8/121，型號(hào)為SSPL-/110,具體參數(shù)見表2.3。（2）10KV母線上有16MW供本市負(fù)荷，同時(shí)廠用電取為5%，則通過兩臺(tái)升壓變壓器的總功率為： PZ=50×2×（1-5%）-16=79（MW）兩臺(tái)50MW發(fā)電機(jī)剩余容量采用兩臺(tái)三繞組

9、變壓器輸出，兩臺(tái)變壓器應(yīng)互為備用，當(dāng)一臺(tái)檢修時(shí)，另一臺(tái)可承擔(dān)70%的負(fù)荷，故每臺(tái)變壓器容量計(jì)算如下：SB=PZcos×0.7=790.85×0.7=65MVA （式2.2）選用兩臺(tái)容量相近的63000KVA三相繞組變壓器，變比為10.5/38.5/121,型號(hào)為SFPL7-63000/110,具體參數(shù)詳見表2.3。2.3.2 水電廠主變壓器容量的選擇水電廠每臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)為60MW，擬采用發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器單元式接線，直接升壓至110KV輸出。水電廠廠用電很少，僅占容量的1%。PZ=60×(1-1%)=59.4(MVA)按發(fā)電機(jī)容量選擇變壓器： SB=Pcos=59

10、.40.85=69.9MVA （式2.3）選用兩臺(tái)容量為90000KVA的雙繞組變壓器輸出，變比為13.8/121，型號(hào)為SFP790000/110,具體參數(shù)詳見表2.4。表2.3 火電廠主變壓器型號(hào)、參數(shù)名稱型號(hào)額定容量（KVA）額定電壓（KV）阻抗電壓（%）臺(tái)數(shù)高壓中壓低壓高一中高一低中一低三繞組變壓器S-FPSL7-6300/110630012138510517105652雙繞組變壓器SSPL-/11012113812.681表2.4 水電廠主變壓器型號(hào)、參數(shù)名稱型號(hào)額定容量(KVA)額定電壓（KV）阻抗電壓（%）臺(tái)數(shù)高壓低壓雙繞組變壓器SSPL-90000/11090000121138

11、10523 對(duì)電網(wǎng)接線方式的選擇及架空線路型號(hào)選擇電力網(wǎng)的接線是用來表示電力網(wǎng)中各主要元件相互連接的關(guān)系。電力網(wǎng)的接線對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性、和對(duì)用戶供電的可靠性都有極大的影響。電力網(wǎng)的接線方式按其布置方式可分為放射式、干線式、鏈?zhǔn)?、環(huán)式及兩端供電式接線；按其對(duì)負(fù)荷供電可靠性的要求可分為無備用接線和有備用接線11。由一條電源線向電力用戶供電的電力網(wǎng)稱為無備用接線方式的電力網(wǎng)，也稱為開式電力網(wǎng)，簡稱開式網(wǎng)12。無配用接線包括單回路放射式、單回路干線式、單回路鏈?zhǔn)降染W(wǎng)絡(luò)。無備用接線方式電力網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是簡單明了，運(yùn)行方便，投資費(fèi)用少，但是供電的可靠性較低，任何一段線路故障或檢修都會(huì)影響對(duì)用戶的

12、供電13。因此，這種接線方式不適用于向重要用戶供電，只適用于向普通負(fù)荷供電。由兩條及兩條以上電源線路向電力用戶供電的電力網(wǎng)稱為有備用接線方式的電力網(wǎng)，也稱為閉式電力網(wǎng)，簡稱閉式網(wǎng)。有備用接線包括雙回路放射式、雙回路干線式、雙回路鏈?zhǔn)郊碍h(huán)式和兩端供電式等網(wǎng)絡(luò)14。在有備用接線方式電力網(wǎng)中，雙回路的放射式、干線式、鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)供電的可靠性和電壓質(zhì)量明顯提高，但設(shè)備費(fèi)用增加很多，不夠經(jīng)濟(jì)15。環(huán)式接線具有較高的供電可靠性和良好的經(jīng)濟(jì)性，但是當(dāng)環(huán)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)較多時(shí)運(yùn)行調(diào)度復(fù)雜，且故障時(shí)電壓質(zhì)量較差。兩端供電網(wǎng)絡(luò)在有備用接線方式中最常見，其供電可靠性很高，但這種接線方式必須有兩個(gè)獨(dú)立電源16。根據(jù)任務(wù)書給

13、出的地理位置，可以擬出多個(gè)電力網(wǎng)主接線方案。根據(jù)就近送電、安全可靠、電源不要窩電等原則，初步選出兩個(gè)比較合理的方案，進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。衡量電氣主接線可靠性的一些原則:（1） 在檢修斷路器過程中，要求不影響持續(xù)性供電。（2） 在出現(xiàn)線路、斷路器及母線故障時(shí)，對(duì)其進(jìn)行檢修，要保證重要用戶的供電。（3） 要計(jì)算發(fā)電廠和變電所出現(xiàn)全部停運(yùn)的概率。方案1：如圖3.1所示，火電廠以雙回線分別送電給石崗變和大系統(tǒng)；水電廠以雙回線送電給清泉變，以單回線送電給大系統(tǒng)。所有線路均選用110KV。方案2：如圖3.2所示，火電廠仍以雙回線分別送電給石崗變和大系統(tǒng)；水電廠則以單回線分別送電給清泉變和大系統(tǒng)，同時(shí)再

14、以單回線連接大系統(tǒng)和清泉變，形成3點(diǎn)單環(huán)網(wǎng)。所有線路均選用110KV。圖3.1 方案1 圖3.2 方案23.1 地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的計(jì)算（輻射網(wǎng)）3.1.1 地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的功率平衡計(jì)算石崗變：石崗變負(fù)荷功率為：S=60+j40(MVA)則功率因數(shù) cos=pp2+Q2=60602+402=0.83 （式3.1）按要求應(yīng)當(dāng)采用電容器將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.9以上：0.9=60602+QB2解得 QB=29(Mvar)即經(jīng)電容QC補(bǔ)償后，石崗變所需功率變?yōu)椋篠=60+j29（MVA）石崗變補(bǔ)償電容容量至少為：QC=4029=11（Mvar）火電廠擬采用雙回線供電給石崗變，線路末端每一回路的功率為

15、：S=1260+j29=30+j14.5（MVA）火電廠供石崗變線路首端，每一回路的功率初步估算為：S=32+j16(MVA)清泉變：清泉變負(fù)荷功率為：S=50+j30（MVA）則功率因數(shù) cos=50502+302=0.86按要求應(yīng)當(dāng)采用電容器將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.9以上。設(shè)用電容將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.930.93=50502+QB2解得 QB=20（Mvar）經(jīng)電容補(bǔ)償后，清泉變實(shí)際負(fù)荷為：S=50+j20（MVA）清泉變補(bǔ)償電容容量為： Qc=3020=10（Mvar）水電廠擬以雙回線供電給清泉變，每回路末端功率為：S=1250+j20=25+j10（MVA）線路首端每一回線的功率初步估算為

16、：S=26.5+j12(MVA)水電廠：水電廠輸出有功功率：P=2×60×（11%）=118.8（MW）水電廠一般無附近電荷，因此可設(shè)其運(yùn)行功率因數(shù)為較高值，以避免遠(yuǎn)距離輸送無功。令水電廠110KV出口處：cos=0.95則輸出視在功率為：S=Pcos=118.80.95=125MVA （式3.2）輸出無功功率為：Q=S2-P2=1252-118.82=39Mvar （式3.3）水電廠輸出功率為：S=118.8+j39（MVA）水電廠分別向大系統(tǒng)和清泉變兩個(gè)方向供電。水電廠擬雙回線向清泉變供電，線路首端每一回線的功率初步估算為：S=26.5+j12（MVA）水電廠多余功率擬

17、以單回線送往大系統(tǒng)。則送往大系統(tǒng)的功率為：S=118.8+j39-2×（26.5+j12）=65.8+j15(MVA)Cosø=0.97火電廠：火電廠需要分別向石崗變和大系統(tǒng)兩個(gè)方向供電?；痣姀S外送總功率?；痣姀S廠用電取為總?cè)萘康?%以10KV供出16MW，以35KV供出26MW，其余容量匯入110KV系統(tǒng)。火電廠以110KV外送總有功功率為：P=2×50×（15%）1626+125×（15%）=172（MW）令其運(yùn)行功率因數(shù)為：cosø=0.95則外送總視在功率為：S=Pcos=1720.95=181MVA （式3.4）外送總無功功

18、率為：Q=S2-P2=1812-1722=56.4Mvar （式3.5）火電廠以110KV外送總功率為：S=172+j56.4（MVA）火電廠供石崗變總功率?；痣姀S供石崗變線路首端雙回線總功率估算為：S=2×（32+j16）=64+j32（MVA）火電廠送大系統(tǒng)總功率。火電廠送大系統(tǒng)總功率為： S=（172+j56.4）-(64+j32)=108+j24.4（MVA）火電廠擬以雙回線送往大系統(tǒng)，線路首端每一回線的功率為：S=12×108+j24.4=54+j12.2(MVA)Cosø = 0.975大系統(tǒng):火電廠送給大系統(tǒng)的總功率為：S=108+j24.4（MVA

19、）水電廠送給大系統(tǒng)的總功率為：S=65.8+j15（MVA）火電廠、水電廠送至大系統(tǒng)的功率合計(jì)為：S=（108+j24.4）+(65.8+j15)=173+j39.4（MVA）3.1.2 地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的架空線路導(dǎo)線型號(hào)初選導(dǎo)線截面選擇條件 發(fā)熱條件為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，導(dǎo)線的溫度被要求在一定范圍內(nèi)。因此，選擇導(dǎo)線截面時(shí)，應(yīng)保證導(dǎo)線在通過正常最大負(fù)荷電流(計(jì)算電流)時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度不超過其正常運(yùn)行時(shí)的最高溫度16。電壓損失條件由于電能在輸電線路上的損耗，會(huì)產(chǎn)生電壓損失。電壓損耗超過一定范圍時(shí)，設(shè)備的正常工作將受到嚴(yán)重影響。所以，電壓損失要低于允許值。機(jī)械強(qiáng)度條件架空線路要經(jīng)受風(fēng)雨、覆

20、冰和多種因素的影響，必須要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以保證安全運(yùn)行。不同電壓等級(jí)的線路，有不同的機(jī)械強(qiáng)度要求。經(jīng)濟(jì)條件在安全運(yùn)行的條件下，既要使年運(yùn)行費(fèi)用降低（線路的電能損耗和維修費(fèi)用）,又要盡可能減少投資及有色金屬消耗量，一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。電暈條件一般60KV以上架空線路考慮電暈。火電廠石崗變:由于火電廠至石崗變采用雙回路，因此每條線路上總功率和電流為： S30=322+162=35.78(MVA)Ig=S303UN=35.783×110=188A （式3.6）Tmax=5800h，查軟導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖，得J=0.96A/mm2則其經(jīng)濟(jì)截面為：SJ=IgJ=1880.96=196mm

21、2 （式3.7）試取最接近的導(dǎo)線截面為185mm2,選取LGJ185/30鋼芯鋁絞線。火電廠大系統(tǒng):火電廠至大系統(tǒng)采用雙回路，每條線路上的總功率和電流為： S30=542+12.22=55.4(MVA)Ig=S303UN=55.43×110=290A （式3.8）Tmax=6500h，查軟導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖，得J=0.9A/mm2則其經(jīng)濟(jì)截面為：SJ=IgJ=2900.9=322mm2 （式3.9）試取導(dǎo)線截面為300mm2,選取LGJ300/50鋼芯鋁絞線。水電廠清泉變:水電廠至清泉變采用雙回路，每條線路上的總功率和電流為： S30=26.52+122=29.1(MVA)Ig=S3

22、03UN=29.13×110=153A （式3.10）Tmax=5000h，查導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖，得J=1.1A/mm2則其經(jīng)濟(jì)截面為：SJ=IgJ=1531.1=139mm2 （式3.11）試取導(dǎo)線截面為150mm2,選取LGJ150/25鋼芯鋁絞線。水電廠大系統(tǒng):水電廠經(jīng)單回路送往大系統(tǒng)S=65.8+j15(MVA)S30=65.82+152=67.5(MVA)Ig=S303UN=67.53×110=354A （式3.12） Tmax=4000h，查導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖，得J=1.28A/mm2則其經(jīng)濟(jì)截面為：SJ=IgJ=3541.28=276mm2 （式3.13）試取

23、導(dǎo)線截面為300mm2,選取LGJ300/50鋼芯鋁絞線。3.1.3 地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的導(dǎo)線截面積校驗(yàn)按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)導(dǎo)線截面積為保證架空線路具有必要的機(jī)械強(qiáng)度，對(duì)于110KV等級(jí)的線路，一般認(rèn)為不得小于35mm2。因此所選的全部導(dǎo)線均滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求。按電暈校驗(yàn)導(dǎo)線截面積根據(jù)表3.1可見，所選的全部導(dǎo)線均滿足電暈的要求。表3.1 按電暈校驗(yàn)導(dǎo)線截面積額定電壓（KV）110220330500（四分裂）750（四分裂）單導(dǎo)線雙分裂導(dǎo)線外徑（mm2）9.621.433.1相應(yīng)型號(hào)LGJ50LGJ240LGJ6002LGJ2404×LGJ3004×LGJQ400按允許載流量校驗(yàn)

24、導(dǎo)線截面積允許載流量是根據(jù)熱平衡條件確定的導(dǎo)線長期允許通過的電流。所有線路都必須根據(jù)可能出現(xiàn)的長期運(yùn)行情況作允許載流量校驗(yàn)。進(jìn)行這種校驗(yàn)時(shí)，鋼芯鋁絞線的允許溫度一般取70，并取導(dǎo)線周圍環(huán)境溫度為2517.各種導(dǎo)線的長期允許通過電流如表3.2所示。表3.2 導(dǎo)線長期允許通過電流 單位：A截面積（mm2）標(biāo)號(hào)35507095120150185240300400LJ170215265325375440500610680830LGJ170220275335380445515610700800按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)線截面積，一般都會(huì)比按正常運(yùn)行情況下的允許載流量計(jì)算的截面積大得多。而在故障情況下，例如雙

25、回線中有一回線斷開時(shí)，則有可能使導(dǎo)線過熱19。根據(jù)氣象資料，最熱月平均最高氣溫為28，查得的允許載流量應(yīng)乘以溫度修正系數(shù)： K=70-2870-25=0.97 （式3.14）火電廠石崗變（LGJ185雙回線）：LGJ185鋼芯鋁絞線允許載流量為515A，乘以溫度修正系數(shù)后：515×0.97=500A>188A 合格當(dāng)雙回路斷開一回，流過另一回路的最大電流為：2×188=376A，仍小于溫度修正后的允許載流量500A， 合格。LGJ185/30導(dǎo)線滿足要求，查得其參數(shù)（電阻，電抗，沖電功率）如下：r1=0.17/km, x1=0.395/km, QCL=3.35Mvar

26、/100km火電廠大系統(tǒng)（LGJ300雙回線）：LGJ300鋼芯鋁絞線允許載流量為700A，乘以溫度修正系數(shù)后：700×0.97=679>290A 合格當(dāng)雙回路斷開一回，流過另一回的最大電流為：2×290=580A，仍小于允許載流量679A，合格LGJ400/50導(dǎo)線滿足要求，查得其參數(shù)如下：r1=0.107/km, x1=0.382/km, QCL=3.48Mvar/100km水電廠清泉變（LGJ150雙回線）：LGJ150鋼芯鋁絞線允許載流量為445A，乘以溫度修正系數(shù)后：445×0.97=431.65A>153A 合格當(dāng)雙回路斷開一回，流過另一回

27、的最大電流為：2×153=306A，仍小于允許載流量431.65A，合格LGJ150/25導(dǎo)線滿足要求，查得其參數(shù)如下：r1=0.21/km, x1=0.403/km, QCL=3.3Mvar/100km水電廠大系統(tǒng)（LGJ300單回線）：LGJ300鋼芯鋁絞線允許載流量為700A，乘以溫度修正系數(shù)后：700×0.97=679A>354A 合格LGJ300/50導(dǎo)線滿足要求，查得其參數(shù)如下：r1=0.107/km, x1=0.382/km, QCL=3.48Mvar/100km3.1.4 地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的潮流計(jì)算僅進(jìn)行最大負(fù)荷時(shí)的潮流計(jì)算：火電廠石崗變（LGJ18

28、5雙回線）：潮流計(jì)算圖見圖3.1所示，對(duì)于每一回線：R=0.17×60=10.2（） ，X=0.395×60=23.7（）每一回線的功率損耗：P=3I2R=3×1882×10.2=1.08MW （式3.15）Q=3I2X=3×1882×23.7=2.5Mvar （式3.16）每一回線路上產(chǎn)生的充電功率為：QC=QCL×L=3.35×60100=2.0Mvar （式3.17）分算到線路兩端 QC'=12QC=12×2.0=1.0(Mvar)火電廠到石崗線末端每回線上功率為： S6=30+j14.5(

29、MVA)S3=30+j14.5-j1.0+1.08+j2.5=31.08+j16(MVA)S1=31.8+j16-j1.0=31.08+j15(MVA)火電廠的出口電壓暫設(shè)為118KV，此線路上的電壓降落為：U=PR+QXU1=31.08×10.2+16×23.7118=5.9KV （式3.18）石崗變110KV母線的電壓為：U石 =118-5.9=112.1（KV） 合格火電廠大系統(tǒng)（LGJ300雙回線）：潮流計(jì)算見圖3.3,3.4所示。圖3.3 火電廠石崗變線路潮流計(jì)算圖 圖3.4 火電廠大系統(tǒng)線路潮流計(jì)算圖對(duì)于每一回線：R=0.107×86=9.2（） ，X

30、=0.382×86=32.9（）每一回線的功率損耗：P=3I2R=3×2902×9.2=2.32MW （式3.19）Q=3I2X=3×2902×32.9=8.3Mvar （式3.20）每一回線上產(chǎn)生的充電功率為：QC=QCL×L=3.48×0.86=3.0Mvar （式3.21）分算到線路兩端：QC'=12QC=12×3.0=1.5(Mvar)火電廠送往大系統(tǒng)線路首端每一回線的功率為：S火大=12108+j24.4=54+j12.2(MVA)S3=54+j12.2+j1.5=54+j13.7（MVA）已設(shè)火

31、電廠的出口電壓為118KV。線路上的電壓降落：U=PR+QXU1=54×9.2+13.7×32.9118=8KV 大系統(tǒng)110KV母線電壓為：U大=118-8=110（KV） 合格水電廠大系統(tǒng)（LGJ300） 潮流計(jì)算圖見圖3.4所示。由水電廠至大系統(tǒng)采用單回線：R=0.107×100=10.7（），X=0.382×100=38.2（）線路上的功率損耗：P=3I2R=3×3542×10.7=4MW （式3.22）Q=3I2X=3×3542×38.2=14.4Mvar （式3.23）線路上產(chǎn)生的沖電功率為：QC=QC

32、L×L=3.48×1.0=3.48（Mvar）分算到線路兩端：QC'=12QC=12×3.48=1.74(Mvar)由水電廠送往大系統(tǒng)的功率為：S水大=S1=65.8+j15(MVA)S4=65.8+j15+j1.74-(4+j14.4)=61.8+j2.34(MVA)已算出大系統(tǒng)110KV母線處電壓即U4為110KV，線路上的電壓降落：U=PR+QXU4=61.8×10.7+2.34×38.2110=6.82KV) （式3.24）水電廠出口110KV母線電壓為：U水=110+6.82=116.82（KV） 合格圖3.4 水電廠 大系統(tǒng)

33、線路潮流計(jì)算圖 圖3.5 水電廠清泉變線路潮流計(jì)算圖水電廠清泉變（LGJ150雙回線）潮流計(jì)算圖見圖3.5所示：對(duì)于每一回線：R=0.21×95=20（），X=0.403×95=38.3（）每一回線的功率損耗：P=3I2R=3×1532×20=1.4MW （式3.25）Q=3I2X=3×1532×38.3=2.69Mvar （式3.26）每一回線上產(chǎn)生的充電功率為：QC=QCL×L=3.3×0.95=3.14Mvar (式3.27）分算到線路兩端：QC'=12QC=12×3.14=1.57(Mva

34、r)清泉變處每回線功率為：S6=12×50+j20=25+j10（MVA）S3=25+j10-j1.57+1.4+j2.69=26.4+j11.1（MVA）已算出水電廠出口110KV母線電壓為116.82KV，線路上的電壓降落：U=PR+QXU1=26.4×20+11.1×38.3116.82=8.16KV清泉變110KV母線電壓為：U=116.82-8.16=108.66（KV） 合格各節(jié)點(diǎn)電壓均在110/11KV降壓變壓器分接頭的調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)，完全可滿足10KV母線對(duì)調(diào)壓的要求。3.1.5 地區(qū)電網(wǎng)接線方案1的總投資和年運(yùn)行費(fèi)用通過最大負(fù)荷損耗時(shí)間計(jì)算電網(wǎng)全年

35、電能損耗，進(jìn)而計(jì)算年費(fèi)用和抵償年限18。最大損耗時(shí)間max可由表3.3查得。表3.3 最大損耗時(shí)間max的值 單位：hTmaxcosTmaxcos0.800.850.900.951.000.800.850.900.951.002000150012001000800700550041004000395037503600250017001500125011009506000465046004500435042003000200018001600140012506500525052005100500048503500235021502000180016007000595059005800570056

36、004000275026002400220020007500665066006550650064004500315030002900270025008000740073507250500036003500340032003000方案1線路的電能損耗：火電廠石崗變（雙回線）： P=1.08×2=2.16（MW）cos=30302+14.52=0.9， Tmax=5800(h)查表得： max=4280(h)則全年電能損耗： A=2160×4280=9.24×106KW.h 火電廠大系統(tǒng)（雙回線）：P=2.32×2=4.64MW cos=54542+12.2

37、2=0.975 ， Tmax=6500(h)查表得： max=4925（h）則全年電能損耗：A=4640×4925=23×106KW.h 水電廠清泉變（雙回線）：P=1.4×2=2.8(MW)cos=26.426.42+11.12=0.92 ， Tmax=5000(h)查表得： max=3320（h）則全年電能損耗：A=2800×3320=9.3×106KW.h 水電廠大系統(tǒng)（單回線）：P=4 MW.cos=65.865.82+152=0.97， Tmax=4000(h) 查表得： max=2120（h）則全年電能損耗：A=4000×

38、2120=8.48×106KW. h 方案1的全年總電能損耗（僅限于線路損耗）：A總=（9.24+23+9.3+8.48）×106=50×106（kw.h）方案1線路投資：火電廠石崗變：LGJ185/30雙回110KV線路60km。火電廠大系統(tǒng)：LGJ300/50雙回 110KV線路86km。水電廠清泉變：LGJ150/25 雙回 110KV線路95km。水電廠大系統(tǒng)：LGJ300/50單回 110KV線路100km。方案1線路總投資：線路造價(jià)為虛擬的，與導(dǎo)線截面成正比，同桿架設(shè)雙回線系數(shù)取0.9。2×(18.5×60+30×86+1

39、5×95)×0.9+30×100=12207(萬元)方案1與方案2的變電所投資和發(fā)電廠投資均相同，設(shè)為ZB 。方案1的工程總投資為：Z1=12207+Z B(萬元)方案1的年運(yùn)行費(fèi)用：維持電力網(wǎng)正常運(yùn)行每年所支出的費(fèi)用，稱為電力網(wǎng)的年運(yùn)行費(fèi)用。年運(yùn)行費(fèi)用包括電能損耗費(fèi)、小維修費(fèi)、維護(hù)管理費(fèi)19。電力網(wǎng)的年運(yùn)行費(fèi)可以按下式計(jì)算：u=A+PZ100Z+PX100Z+PW100Z=A+PZ100+PX100+PW100Z （式3.28）式中 為計(jì)算電價(jià)，元/（kw.h）（此設(shè)計(jì)中電價(jià)取0.52元/kwh）A為每年電能損耗，kw.h ；Z為電力網(wǎng)工程投資，單位元；PZ為折

40、舊費(fèi)百分?jǐn)?shù)；PX為小維修費(fèi)百分?jǐn)?shù)；PW為維修管理費(fèi)百分?jǐn)?shù)。電力網(wǎng)折舊、小修和維護(hù)管理費(fèi)占總投資的百分?jǐn)?shù)，一般由主管部門制定。設(shè)計(jì)時(shí)可查表3.4取適當(dāng)?shù)闹?。?.4 電力網(wǎng)的折舊、小修和維護(hù)費(fèi)占投資的百分?jǐn)?shù) 單位：%設(shè)備名稱折舊費(fèi)小修費(fèi)維護(hù)管理費(fèi)總計(jì)木桿架空線81413鐵塔架空線4.50.527鋼筋混凝土桿架空線4.50.527電纜線路3.50.526本設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土桿架空線，三項(xiàng)費(fèi)用總計(jì)取總投資的7%21。則方案1的年運(yùn)行費(fèi)用為： u1=0.52×50×106+7%×(12207+ZB)×104 =2600+854.5+700ZB =3454.5+7

41、00ZB(萬元)3.2 地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的功率平衡計(jì)算3.2.1 地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的功率平衡計(jì)算石崗變：石崗變負(fù)荷情況與方案1相同，火電廠以雙回線供石崗變，線路首端每一回線的實(shí)在功率初步估算為：S=32+j16（MVA）清泉變：清泉變負(fù)荷情況與方案1相同，線路首端的功率初步估算為：S=2×（26.5+j12）=53+j24（MVA）水電廠：水電廠輸出功率仍為： S=118.8+j39（MVA）水電廠分別向大系統(tǒng)和清泉變兩個(gè)方向供電。水電廠擬以單回線向清泉變供電，線路首端功率初步估算為：S=53+j24（MVA）水電廠多余功率擬以單回線送往大系統(tǒng)。則大系統(tǒng)功率為：S=（118.8+

42、j39）（53+j24）=65.8+j15（MVA）cosø=0.97火電廠：火電廠分別想石崗變和大系統(tǒng)兩個(gè)方向供電，負(fù)荷及線路情況與方案1相同。火電廠以雙回線送往石崗變，線路首端每一回線的功率為：S=32+j16（MVA）火電廠以雙回線送往大系統(tǒng)，線路首端每一回線的功率為：S=54+j12.2（MVA）cosø=0.975大系統(tǒng)：火電廠送出給大系統(tǒng)總功率為：S=108+j24.4（MVA）水電廠送出給大系統(tǒng)總功率為：S=65.8+j15（MVA）火電廠、水電廠送至大系統(tǒng)的功率合計(jì)為：S=（108+j24）+（65.8+j15）=173.8+j39.4（MVA）3.2.2

43、地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的架空線路導(dǎo)線型號(hào)初選火電廠石崗變：由于火電廠至石崗變負(fù)荷及線路情況與方案1相同，因此仍選取LGJ185/30鋼芯鋁絞線?；痣姀S大系統(tǒng)：由于火電廠至大系統(tǒng)負(fù)荷情況與方案1相同，因此仍選取LGJ300/50鋼芯鋁絞線。水電廠清泉變：水電廠至清泉變采用單回路，線路上的功率：S30=532+242=58MVA Ig=S303UN=583×110=305A （式3.29）Tmax=5000h，查軟導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖，得J=1.1A/mm2 ，則其經(jīng)濟(jì)截面為： SJ=IgJ=3051.1=277mm2 （式3.30）試取導(dǎo)線截面為300mm2，選取LGJ300/30鋼芯鋁絞線

44、。水電廠大系統(tǒng)：水電廠經(jīng)單回路送往大系統(tǒng)：S=65.8+j15（MVA）S30=65.82+152=67.5(MVA)Ig=S303UN=67.53×110=354A （式3.31） Tmax=4000h ，查軟導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖，得J=1.28A/mm2 ，則其經(jīng)濟(jì)截面為：SJ=IgJ=3541.28=276mm2 （式3.32）試取導(dǎo)線截面為300mm2，選取LGJ300/50鋼芯鋁絞線。大系統(tǒng)清泉變：大系統(tǒng)清泉變正常運(yùn)行時(shí)功率很小，但考慮到當(dāng)環(huán)網(wǎng)其他某一回路斷開時(shí)，流過本線路的電流大，因此仍選為LGJ300導(dǎo)線。3.2.3 地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的導(dǎo)線截面積校驗(yàn)火電廠石崗變（LGJ

45、185雙回線）：情況與方案1相同，因此LGJ185/30導(dǎo)線滿足要求，其參數(shù)如下：r1=0.17/km, x1=0.395/km, QCL=3.35Mvar/100km火電廠大系統(tǒng)（LGJ300雙回線）：情況與方案1相同，因此LGJ300/50導(dǎo)線滿足要求，其參數(shù)如下：r1=0.107/km, x1=0.382/km, QCL=3.48Mvar/100km水電廠清泉變（LGJ300單回線）：LGJ300鋼芯鋁絞線允許載流量為700A，乘以溫度修正系數(shù)后：700×0.97=679>305A 合格當(dāng)環(huán)網(wǎng)中水電廠大系統(tǒng)回路斷開時(shí)，流過本線路的最大電流為：305+354=659A ，仍

46、小于允許載流量679A ，合格LGJ300/50導(dǎo)線滿足要求，查得其參數(shù)如下：r1=0.107/km, x1=0.382/km, QCL=3.48Mvar/100km水電廠大系統(tǒng)（LGJ300單回線）：LGJ300鋼芯鋁絞線允許載流量為700A，乘以溫度修正系數(shù)后為：700×0.97=679>354A 合格當(dāng)環(huán)網(wǎng)中水電廠清泉變回路斷開時(shí)流過本線路的最大電流為：305+354=659A，仍小于允許載流量679A，合格LGJ300/50導(dǎo)線滿足要求，查得其參數(shù)如下：r1=0.107/km, x1=0.382/km, QCL=3.48Mvar/100km大系統(tǒng)清泉變（LGJ300單回

47、線）：大系統(tǒng)清泉變正常運(yùn)行是功率很小，但考慮到當(dāng)環(huán)網(wǎng)其他某一回路斷開時(shí)，流過本線路的電流大 ，因此仍選為LGJ300導(dǎo)線。r1=0.107/km, x1=0.382/km, QCL=3.48Mvar/100km3.2.4 地區(qū)電網(wǎng)接線方案2的潮流計(jì)算僅進(jìn)行最大負(fù)荷時(shí)的潮流計(jì)算：火電廠石崗變（LGJ185雙回線）：由于火電廠至石崗變負(fù)荷及線路情況與方案1相同，計(jì)算從略。石崗變110KV母線的電壓為：U石=1185.9=112.1（KV） 合格火電廠大系統(tǒng)（LGJ300雙回線）：由于火電廠至大系統(tǒng)負(fù)荷及線路情況與方案1相同，計(jì)算從略。大系統(tǒng)110KV母線的電壓為：U大=1188=110（KV） 合

48、格水電廠大系統(tǒng)：初步選擇時(shí)環(huán)網(wǎng)均選了LGJ300鋼芯鋁絞線，現(xiàn)按均一環(huán)形電網(wǎng)來計(jì)算環(huán)網(wǎng)的潮流分布圖3.6，校驗(yàn)初選的LGJ300鋼芯鋁絞線是否合適，水電廠至大系統(tǒng)潮流計(jì)算圖見3.7圖3.6 均一環(huán)網(wǎng)潮流計(jì)算Sa=-118.8+j39×125+（50+j20）×30100+95+30=-60-j19 （式3.33）即水電廠大系統(tǒng)單回路線路功率為：S1=Sa=60+j19（MVA）S30=602+192=63(MVA)Ig=S303UN=633×110=330A （式3.34）圖3.7 水電廠大系統(tǒng)線路潮流計(jì)算圖 圖3.8 水電廠清泉變線路潮流計(jì)算圖Tmax=4000

49、h ，查軟導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖，得J=1.28A/mm2 ，則其經(jīng)濟(jì)截面為：SJ=IgJ=3301.28=258(mm2)可仍選截面為300mm2的導(dǎo)線，即選取LGJ300/50鋼芯鋁絞線是合適的。R=0.107×100=10.7， X=0.382×100=38.2線路上的功率損耗：P=3I2R=3×3302×10.7=3.5MW （式3.35）Q=3I2Q=3×3302×38.2=12.5Mvar （式3.36）線路上產(chǎn)生的充電功率為：QC=QCL×L=3.48×1.0=3.48Mvar （式3.37）折算到線路兩

50、端：QC'=12QC=12×3.48=1.74(Mvar)由水電廠送往大系統(tǒng)的功率為：S水大=S1=60+j19（MVA）S4=60+j19+j1.74-（3.5+j12.5）=56.5+j8.24（MVA）已算出大系統(tǒng)110KV母線處電壓為110KV，線路上的電壓降落為：U=PR+QXU4=56.5×10.7+8.24×38.2110=8.4KV （式3.38）可算出水電廠出口110KV母線電壓為：U水=110+8.4=118.4（KV） 合格水電廠清泉變（LGJ300）：潮流計(jì)算圖見圖3.8所示：由水電廠至清泉變采用單回線：S1=118.8+j39-（

51、60+j19）=58.8+j20（MVA）S30=58.82+202=62(MVA)Ig=S303UN=623×110=326A （式3.39）Tmax=5000h ，查軟導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖，得J=1.1A/mm2 ，其經(jīng)濟(jì)截面為：SJ=IgJ=3261.1=296mm2 （式3.40）仍可選截面為300mm2的導(dǎo)線，即選取LGJ300/50鋼芯鋁絞線是合適的。R=0.107×95=10， X=0.382×95=36.3線路上的功率損耗為：P=3I2R=3×3262×10=3.2MW （式3.41）Q=3I2Q=3×3262×36.3=11.5Mvar （式3.42）線路上產(chǎn)生的充電功率為：QC=QCL×L=3.48×0.95=3.3Mvar （式3.43）折算到線路兩端：QC'=12QC=12×3.3=1.65(Mvar)水電廠清泉變線首端： S1=58.8+j20（MVA）S3=58.8+j20+j1