1、编号 1151401127 毕 业 设 计 （ 2015 届本科）题 目：某地区电网规划及发电厂电气部分设计学 院： 物 理 与 机 电 工 程 学 院 专 业： 电 气 工 程 及 其 自 动 化 作者姓名： 谭 小 峰 指导教师： 王 学 志 职称： 副 教 授 完成日期： 2015 年 5 月 15 日二 一 五 年 五 月目 录河 西 学 院 本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 诚 信 声 明.河 西 学 院 本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 开 题 报 告.摘 要 .1Abstract.2第一章 绪论 .31.1 电力系统概述 .31.2 毕业设计的主要内容及基本思
2、想 .31.2.1. 设计的主要内容、功能及技术指标 .31.2.2 毕业设计的基本思想及设计工作步骤 .5第二章 新建火电厂发电机、主变压器及电气主接线的确定 .72.1 电厂发电机、变压器的选择 .72.1.1 火电厂发电机的选型 .72.1.2 水电厂发电机的选型 .72.2 变压器的选型 .82.2.1 容量计算及变压器选型 .82.3 新建火电厂电气主接线的确定 .102.3.1 电气主接线的重要性 .102.3.2 电气主接线的主要要求 .102.3.3 主接线的设计 .112.3.4 主接线的确定 .14第三章 地区电网接线方案的确定 .153.1 通过技术经济指标比较确定地区电
3、网接线方案 .153.2 地区接线方案的计算 .153.2.1 地区电网接线方案 1 的功率平衡计算 .153.2.2 地区电网接线方案 1 的架空线路导线型号初选 .183.2.3 地区电网接线方案 1 的导线截面积校验 .203.3 地区电网接线方案的潮流计算 .213.3.1 地区电网接线方案 1 的潮流计算 .213.3.2 地区接线方案 1 的总投资和年运行费用 .263.3.3 地区接线方案 2 的计算 .283.3.4 地区接线方案 2 的局部环网潮流计算 .283.3.5 地区接线方案 2 的总投资和年运行费用 .323.4 通过技术比较确定最佳方案 .34第四章 优选方案的短
4、路电流计算 .354.1 概 述 .354.1.1 短路的原因及后果 .354.1.2 短路计算的目的和简化假设 .364.2 各系统短路电流的计算 .364.2.1 短路计算的基本假定和计算方法 .364.2.2 电抗图及电抗计算 .374.3 短路点的选择 .384.4 短路电流以及冲击电流的计算 .394.4.1 k1 点（110kV 母线）短路电流计算 .394.4.2 k1 点短路各电源供给的短路电流汇总表 .414.4.3 k2 点（35kV 母线）短路电流计算 .424.4.4 k2 点短路各电源供给的短路电流汇总表 .454.4.5 k3 点（10kV 母线）短路电流计算 .4
5、54.4.6 k3 点短路各电源供给的短路电流汇总表 .484.4.7 各短路点短路电流汇总表 .49第五章 火电厂一次设备的选择 .505.1 选择电气一次设备遵循的条件 .505.1.1 按正常工作条件选择 .505.1.2 按短路条件进行校验 .525.2 电气设备的选择 .535.2.1 系统各个回路的最大工作电流 .535.2.2 高压断路器的选择 .545.2.3 高压隔离开关的选择 .575.2.4 互感器的选择 .595.2.5 导线及电缆的选择与校验 .61第六章 继电保护 .656.1 发电机的保护 .666.1.1 发电机纵差动保护 .666.1.2 发电机的横差动保护
6、.676.2 变压器的保护 .686.2.1 变压器主保护设计 .686.3 母线的保护 .696.3.1 装设母线保护的几种情况 .696.3.2 目前国内 110kV 及其以上母线保护装置的原理 .706.4 防直击雷的保护 .706.4.1 直击雷的保护范围 .706.4.2 直击雷的保护措施 .70结 论 .72参考文献 .73致 谢 .74附录 1.75附录 2.77附录 3.77河西学院本科生毕业论文（设计）题目审批表 .河西学院物理与机电工程学院指导教师指导毕业论文情况登记表 .河西学院毕业论文（设计）指导教师评审表 .河西学院本科生毕业论文（设计）答辩记录表 .V河 西 学 院
7、 本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 诚 信 声 明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：二 O 年 月 日河 西 学 院 本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 开 题 报 告论 文 题 目 某 地 区 电 网 规 划 及 XX 发 电 厂 电 气 部 分 设 计学 生 姓 名 谭 小 峰 所 属 学
8、 院 物 理 与 机 电工 程 学 院 专 业 电 气 工 程及 其 自 动 化 年 级 2011 级指 导 教 师 王 学 志 所 在 单 位 物 理 与 机 电工 程 学 院 职 称 副 教 授 开 题 日 期 2014 年 11月 17 日1课题研究背景、意义 本课题来源于生产实践，与其研究的内容以及配网的研究水平不仅与我们的生活息息相关，还对我们的生活和生产起着至关重要的影响。 电力资源是支持国民经济发展不可或缺的一种宝贵能源,电能的生产、传输、储存高效、洁净，它在现代工农业生产、人们日常生活及社会各个领域中已获得了广泛应用。电力是国民经济的血液，是保障我国社会主义现代化建设的骨干。它
9、与广大人民群众的日常生活及整个社会的生存发展息息相关。随着经济的快速发展、科技水平的不断进步，对电力的需求和要求也必然日益提高。地区电网与发电厂规划设计是城市用电网建设中较为关键的技术环节。因此，搞好地区电网与发电厂之间的设计、建设和改造是我国电力建设的重点内容。 随着高新技术的发展和应用，对电能质量和供电可靠提出了新的要求，高压、超高压变电站的设计和运行系统必须适应这种新形势，因此，改善电网结构，提高供电能力与可靠性以及综合自动化程度，以满足日益增长的社会需求是电力企业的首要目标。变电所是联系发电厂和用户的中间环节，一般安装有变压器及其控制和保护装置，起着变换和分配电能的作用。为了保证在送变
10、电过程中的供电可靠性，首先要满足的就是变电所的设计规范。进入 21 世纪后，我国电力仍将以较高的速度和更大的规模发展，电源和电网建设的任务仍很重。做为发电厂和用户的中间环节，变换和分配电能的重要组成部分，将面临电力体制改革和技术创新能力的双重挑战，如何合理的设计一个变电所，使之在技术上、管理上适应电力市场化体制和竞争需要，促使电网互联范围的不断扩大，是这次设计的主要目的。电力工业是国民经济发展的基础工业。随着经济建设的发展，发电设备的容量也在向应增大。为了更好的保证安全运行，经济运行，并保证电能质量，电力系统运行越来越依靠自动控制的提高。 电力系统中同步发电机保有在同步运行状态下，其送出的电磁
11、功率为定值同时在电力系统中各节点的电压及支路功率潮流也都是定值，这就是电力系统的稳定运行状态。反之，如果电力系统中各发电机间不能保持同步，则发电机送出的电磁功率和全系统各节点的电压及支路的功率将发生很大幅度的波动。如果不能使电力系统中各发电机间恢复同步运行，电力系统将持续处于失步运行状态，即电力系统失去稳定状态。保证电力系统稳定是电力系统正常运行的必要条件。只有保持电力系统稳定的条件下，电力系统才能不间断的向各类用户提供合乎质量要求的电能。 通过此次设计能对四年来所学的知识进一步巩固和加强，并得到了实际工作经验。设计中查阅了大量的相关资料，努力做到有据可循。在设计中逐步掌握了查阅，运用资料的能
12、力，培养学生正确的设计思想和思维方法、严谨的科学态度和独立的工作能力，培养学生综合运用所学理论知识和基本技能分析与解决工程实际问题的能力，初步具有从事科学研究的能力。 2.设计相关技术的发展现状作为我国基础产业的电网事业是国民经济的重要构成部分。随着社会的进步，电网事业也得到了很大程度的进步。随着我国电力工业的发展和电网事业的进步，电网也日益方便了我们的生活，提高了我国居民的生活质量。我们对于电力的涉及，需要对于资源进行合理的使用，需要对于城市电网进行科学的规划，最终实现城市电网安全、平稳、健康、合理的发展,使得电网整体的供电水平得到最大限度提高，进而更好的为方便居民生活和经济发展做贡献。目前
13、使得电网更好的满足经济高速发展的供电要求，同时使其将对供电保障和电网运行的决定和指导作用更好的发挥出来就是城市电网规划设计的主要目标。城市电网规划设计的长远目标应该基于城市建设规划设计，进而制定出科学合理的规划设计指标，实现城市电网规划设计和城市环境相协调，使得整个电网处于安全、稳忠可靠、经济以及环保的运行状态中，不断提高电网的供电能力，使其更好的满足城市不断发展的用电需求。想要实现对城市电网规划设计的长远日标,就需要根据城市的发展情况，做好长远的规划和设计，随着城市发展要根据实际情况作必要的调整和修改，已完成最优的设计，为电网的安全可靠运行提供有力的保障。目前应用较多的电网建设模式为典型设计
14、模式和通用设计模式。典型设计方案主要包括初步设计阶段的变电站典型设计方案、配电站典型设计方案、线路典型设计方案等。通用设计方案则主要包括变电站、配电站、线路等组成模块的施工设计。近年来提出并得到推广应用的供电模式是规划设计阶段的典型设计模式。本文供电模式为界定了电网结构、供电单元和电网装备等供电系统主要组成要素的电网规划设计方案，深度介于电网规划与初步设计之间，属于典型设计范畴。供电模式以电网规划理论、规程规范为支撑,在电压等级匹配、供电半径优化、电网布局优化等基础上,对电网结构、供电单元和电网装备等供电系统主要组成要素进行优化配置。供电模式将典型设计拓展到了电网规划设计领域。目前施工设计阶段
15、和初步设计阶段的典型设计方案服务于供电单元的标准化建设,供电模式则从电网建设的源头入手，服务于全供电系统的标准化建设。在应用供电模式编制某地区电网规划方案时，需要以该地区用电需求为出发点。区域供电充分考虑各区域供电需求的差异化，以供电区域需求为核心制定区域电网规划方案，在各子区域规划的基础上形成全规划区的规划方案。区域供电思想可概括为：按照区块功能、地理环境、行政区划等条件将供电区划分为不同层次、相互关联而又相互独立的供电区域的实际情况。综合考虑负荷、经济、资源、环境、技术等多方面因素，分情况采用合理的电压等级、电网结构、设备型式、生产管理及用电服务技术手段;考虑供电区域特别是相邻、相嵌套区域
16、的供电系统的相互影响及制约因素，采用由下至上的规划设计顺序（即先规划较低电压等级电网再规划较高电压等级电网）制定各供电区域的电网规划方案，最后通过优化组合制定全供电区的电网规划方案。电网规划设计具有以下特点：（1）电网之间相互影响又相互独立。（2）各供电区域/用户的电系统之间相互影响又相互独立。（3）各级变电所/配电站的分布由用户/供电区域或下级电网决定。（4）电网接线/结构出上级电网及本级变电所的分布情况决定。以上特点表明在规划某电压等级或区域/用户电网时可相对独立地规划另一电压等级或区域/用户电网，同时也表明完全可以由下往上制定电网规划方案，而电网接线特别是高压电网接线需要考虑上、下级电网
17、布局,即在规划中需要考虑上、下级电网的相互影响。电网规划设计特点表明从用户/区域出发采取由下至上的顺序进行规划具有理论及技术的可行性，电网规划设计实践也证明了基于区域供电的电网规划设计方法符合电网发展规律，切实可行并且易于实施。3.对本课题自己的见解地区电网与发电厂规划设计内容分为：确定发电厂发电机、主变压器型号、参数，发电厂及变电站电气主接线设计、制定无功平衡方案，确定各节点补偿容量、输电网络潮流分布的计算、地区电网经济投资计算及比较，地区电网优选接线方案的确定、短路计算、主要设备的选择及校验、常规继电保护等部分。 重点难点及要解决的问题是：在本课题中，设计的重点是发电厂电气主接线以及电网的
18、接线方式的确定，因为它们的可靠性、经济性和灵活性直接影响着整个电网的可靠性、经济性和灵活性。还影响着厂用电设计、短路计算、设备的选择校验等内容。同时它们也是进行潮流计算、经济性比较以及短路计算的前提，也是本设计的核心所在。而其中的潮流计算又是重中之重，它的计算结果是表明输电网络功率与电压分布的状态。是判断接线方案可行性的依据。另外，短路计算部分也是本次设计的重要部分，它的准确性影响着设备的选择及校验，也影响到整个网络的经济性与安全性。难点在于潮流计算时对等值电路的理解，前推回代法的应用以及对负荷估算的准确性。此外，短路计算中作等值电抗图以及化简也是难点之一。本次设计要解决的问题是：通过电气主接
19、线、电力网络方案的确定及经过经济性比较后最终所选出的方案中选取可靠性比较高的为最后方案。本次设计是本着可靠性和安全性的原则来完成的。4.课题研究的步骤方法根据主接线可靠性、灵活性与经济性，初选两个主接线方案，技术经济比较选出一个最佳方案；再进行电气主接线设计，发电厂方案设计，厂、所用电的设计，再确定厂站用电的接线方式；接着选择进行潮流计算，及输配线路的网络的潮流计算；然后确定对电气设备的选择及其校验。最后确定地区电网潮流分部图，电气总平面布置图与配电装置得设计。毕业设计的基本思想及设计工作步骤如下：（1）主接线的设计：发电厂的主接线是保证电网的安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置、选择、自
20、动化水平和二次回路设计的原则和基础。 电气主接线的设计原则是：应根据发电厂在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。（2）主变压器的选择：发电厂 200MW 及以上机组为发电机变压器组接线时的主变压器应满足 DL50002000 火力发电厂设计技术规程的规定：“变压器容量可按发电机的最大连续容量扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组的平均温度或冷却水温度不超过 65的条件进行选择 ”。（3）电网最优方案的选择：根据地理位置。可以列出多个地区接线方案。根据就近送电，安全可靠，电源不要我点等原则，初步选定两个比较合理的方案，进行技术经济比较。在确定比较方案后，分别对两个方案进行潮流计算，得到各个点的电压以及负荷，在满足供电要求的前提下，再进行投资计算，主要包括电能损耗、线路投资、变电所和发电
