1、1电力系统规划及发电厂电气部分设计摘要：本设计主要研究电力系统规划及发电厂电气部分专题设计。第一步是电源规划，依据系统的负荷容量、备用容量、和调峰容量，确定电厂的装机容量和台数。初步拟选电力网络接线，制定发电厂、变电所的主接线方式并选择系统的主变压器，进而通过经济方案的比较，确定电力网络接线。然后，简化系统网络图，进行短路电流计算，根据计算结果，选择系统高压侧的断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等电气设备。最后，是计算系统在各种运行方式下的潮流分布并检测在各运行方式下电压是否满足要求，采取调压措施使系统运行在安全运行范围内。在厂用电设计中，主要内容有厂用电的接线方式和厂用变压器的选择、配
2、电装置设计以及防雷接地规划。关键词：电力系统 主变压器 短路电流 潮流分布 厂用电中图分类号：TM 02 文献标识码：B0 引言电力是国国民经济的基础，对国民经济发展的发展起到非常重要的作用。电力系统规划是一项具有战略意义的工作，是电力工业实现快速、稳定、持续发展的重要保障。规划的效益是最大的效益，规划的节约是最大的节约。全面、长远的电力发展规划和电力系统规划设计，不仅直接影响到国民经济各行业的发展及其经济性，还关系到电力工业本身投资使用的合理性与能源资源利用的经济性，是电网安全可靠和经济运行的重要保证，是电力行业可持续发展的前提。本设计包括的知识比较广泛，因此对于我们专业理论知识的复习和巩固
3、有很大帮助，同时也是基于工程研究探索的实践基础上的应用和延伸，对应用已学知识的灵活性具有重要意义。1 电源规划1.1 负荷之间的关系（1）用电负荷:根据现有负荷情况，考虑变电所的负荷、厂用电、水电厂近区负荷、火厂直配线路上的负荷及和系统之间的功率。（2）供电负荷：用电负荷加上输送该功率而产生的功率损耗。（3）发电负荷：指满足系统的供电负荷以及发电机直配负荷需求时需要发电机发出的功率，等于系统供电负荷加上厂用电负荷。（4）负荷的增长：本毕业设计中认为水平年末比年初增长 10%，而年中比年初下降 3%。1.2 备用容量（1）负荷备用容量：常取最大发电负荷的 2%5%。（2）事故备用容量：通常为最大
4、发电负荷的 10%，但要小于系统中最大一台机组的容量。2（3）检修备用和国民经济备用：国民经济包括在负荷备用内。1.3 装机容量的确定其中原有装机容量不能满足系统的要求，需要添加两台 QFQS2002 后方能满足系统最大要求。且水电厂机组检修安排在冬季，分别为 11 月、12 月、1 月和 2 月，每两年检修一次，一年检修两台；而火电厂机组夏季检修，50MW 机组安排在 4 月和 9 月， 200MW 机组安排在 5、6、7、8 这四个月，每年检修一次，每台机组检修期为一个月 1。2 线路规划2.1 电压等级的选择根据传输容量和传输距离来确定，本设计采用 220kv 的输电电压等级。2.2 导
5、线截面积的选择按经济电流密度选择导线截面用的传输容量，应考虑线路投入运行后 5 到 10 年的发展，在计算中必须采用正常方式下经常重复出现的最高负荷。按经济电流密度进行导线截面积的选择。 （1）电压损失校验：要求正常运行方式为额定电压的 10%，故障状态时为额定电压的 15%。（2）发热校验：正常情况下，铝导线的最高工作温度为+70 度。（3）电晕校验:在 220kv 不发生电晕相对应的最小截面积是 240mm2。（4）机械强度校验：对架空线路，截面积不小于 185mm2 可以不用进行机械强度校验。2.3 方案经济型比较总的建设费用除包含变压器，线路，断路器等主体设备。线路投资是根据所选导线型
6、号，查出对应的单价和参数，算出线路总投资，配电装置的投资以及年运行费用。在方案比较中，应选择总投资少、年运行费用少的方案。若无法得到结果可按抵偿年限法来进行比较。2.4 选择结果线路总长度为 744.17km，型号为 LGJ240/40 和 LGJ300/40；断路器个数为 31 个。3 电气主接线与主变压器选择3.1 选择原则机压母线上当发电机母线上负荷最小时，在扣除厂用电后，主变应能将剩余功率送入系统；机压母线上最大一台机停机时，能满足机压母线上的最大负荷用电要求；一台变压器检修时另一台要能承受总负荷的 70%以上；夏季丰水期，水电厂满发，火电厂处于不利地位，可能停用火电厂的部分或全部机组
7、，主变应有从系统倒送功率的能力，以满足机压母线上最大负荷的要求。单元接线主变压器要3按发电机额定容量扣除厂用负荷留有 10的裕度来选择。变电所主变选择要大于等于全部重要负荷且满足全部负荷容量的 7080 2。3.2 选择结果火电厂中的两台 50MW 机组为满足机压的负荷要求，应该与机压母线相连接，选择双母线分段接线，两台机组均选用 SFP763000/220 作为主变压器；四台 200MW 机组应采用单元接线，选用SFP7240000/220 作为主变压器；火电厂负荷侧选择双母线四分段接线。水电厂的四台 50MW 机组应采用扩大单元接线（即，四角形接线） ，并选用 SFP763000/220
8、作为主变压器；水电厂负荷侧选择双母线接线。变电所 1 选用的主变压器为 SSP3125000/220，采用内桥接线；变电所 2 选用的主变压器为 SFSZ11100000/220，采用内桥接线；变电所 3 选用的主变压器为 SFP790000/220，采用外桥接线；变电所 4 选用的主变压器为 SSP375000/220，采用内桥接线。4 短路电流计算4.1 网络模型所用模型为简化模型，即忽略负荷电流；不计及各元件电阻，也不计送电线路电纳及变压器的导纳；发电机用次暂态电抗表示，并认为各发电机电势模型为 1 相角为 0。4.2 步骤选择短路点；画等值网络；化简网络；计算参数电抗；计算短路电流标幺
9、值；转化有名值。4.2 计算结果表 1 短路计算结果表编号 0S 短路电流有名值 I/ 2S 短路电流有名值 I2 4S 短路电流有名值 I 短路电流冲击值 Ish1 23.508 20.800 20.189 64.4972 10.969 10.969 11.584 33.5223 18.379 18.710 19.239 56.3284 16.808 9.129 9.373 35.3105 6.576 6.535 6.579 19.6906 5.970 5.680 5.694 17.3447 71.942 55.150 54.171 181.2635 电气设备选择经过动稳定校验以及热稳定校验
10、后，火电厂 50MW 机组发电机出口和母联断路器以及变压器低压侧断路器应选择 SN410G 型断路器，同样三者选用 GN1010T/5000 型隔离开关，限流电抗器选择NKL10200010 型，电压互感器选择 JDZL10 型；变压器高压侧与火电厂 200MW 机组以及各变4电所和水电厂应选用 LW1220/2000 型断路器与 GW4220/1250 隔离开关。火电厂机压母线 10kv 侧应选用 LBJ 型电流互感器；220kv 侧以及各变电所应选用 LCW220 型电流互感器，电压互感器选择YDR220 型 3。6 潮流计算6.1 各种运行方式（1）冬季最大运行方式： 。%10maxP（
11、2）冬季最小运行方式： 。7)(（3）夏季最大运行方式： 。9max（4）夏季最小运行方式： 。0)(P（5）冬季故障运行方式：在 1 的情况下断开火电-变电所 3 的双回线。（6）夏季故障运行方式：在 3 的情况下断开水厂-变电所 3 的双回线。6.2 计算步骤在本设计中，冬季最大运行方式用手算，其它几种方式用计算机算。（1）计算网络参数作出等值电路。（2）系统中负荷侧的功率已知，火电厂作为平衡节点，水电厂作为 PV 节点，其余节点 PQ 节点，固先假设系统节点电压已知。（3）从已知负荷处推功率，此时假设全网电压额定，再求的功率：之后从已知电压处推算电压降，得出各节点电压值。（4）改变分接头
12、的位置或加补偿，使各节点电压都在允许的范围内结束 4。7 厂用电设计7.1 设计原则按发电机电压确定高压厂用电压等级; 按厂用电动机容量，厂用供电网络确定高压厂用电压等级。从发电机机压母线引接;单元接线时从主变压器低压侧引接;启动/备用电源的引接应保证其独立性。机组容量大于等于 100MW 以上，厂用母线分成两段，当只有用 6KV 电压等级时，厂用高压变压器可选用一台全容量的分裂绕组变压器或两台双绕组变压器；机组容量 100MW 以下，采用一段厂用母线，厂用高压工作变可选用一台可调的双绕组变压器。厂用高压断路器一般放置在室内，通常采用手车式高压开关柜 5。57.2 设计结果50MW 机组选用容
13、量为 6.3MVA 的高压厂用变压器，型号为 ST6300/10，选用 GFC3B 型手车式开关柜；200MW 机组选用型号为 20/156MVA 的厂用高压分裂绕组变压器，选用 GFC3B 型手车式开关柜；启动或备用变压器选择 2 台 20MVA 的可调双绕组变压器，型号为 SFZL20000/220 的有载调压变压器，其公用段选用 GFC15 型手车式开关柜。8 防雷保护运行中的电器设备可能遭雷击，必须采取有效的过电压防护措施。避雷针和避雷线是防止直接雷过电压的有效措施，电气设备的绝缘配合基于避雷器的保护水平，设备所承受的雷电过电压和操作过电压均有避雷器来限制。本设计在 70.5*296
14、的范围内选用根避雷针。9 结论电力系统规划及发电厂电气部分设计是电力系统中最基本的设计，包 含 电 力 系 统 规 划 、 发 电 厂（ 变 电 所 ） 电 气 主 系 统 设 计 及 继电保护与防雷保护分析三 个 部 分 。 此 次 设 计 是对大学四年所学知识的一个综合的训练及考核，也是对所学知识的应用能力和大学所学理论知识与实践技能相结合的全面检验。参考文献1 蒲天骄, 陈乃仕, 葛贤军, 等. 电力电量平衡评价指标体系及其综合评估方法研究 J. 电网技术, 2015, 39(1): 250-256.2 许珉, 孙丰奇, 车仁青. 发电厂电气主系统M. 北京:机械工业出版社，20153
15、黎文安. 电气设备手册M. 北京:中国水利水电出版社, 2016.4 陈珩. 电力系统稳态分析M. 北京:中国电力出版社, 2015.5 陈跃. 电力工程专业毕业设计指南M（电力系统分册）. 北京：中国水利水电出版社，2008.Power System Planning and Design of Power Plant Electrical PartsAbstract：The main study design integrated power system design and power plant electrical part of the project design. The f
16、irst step is the power supply planning, according to system load capacity, reserve capacity, and load capacity, determine the plants installed capacity and number of machines. Initial electricity network connection to be selected to develop power plants, substations and select the main wiring system
17、, the main transformer, and then through the comparison of the economic program to determine the electricity network connection. Then, the simplified network diagram, for short-circuit current calculation, according to the results, select the system high side of the circuit breaker, disconnecting sw
18、itches, current transformers, voltage transformers and other electrical equipment. Finally, a computer system in various operating modes of the power flow and the detection voltage in each operating mode is to meet the requirements and to take measures to make the system operation voltage regulator
19、in a safe operating range. The second part is the power plant project design, the main content of plant electrical connection and plant selection for transformers and 6distribution equipment design and lightning protection and grounding plan.Key words：Power system Main transformer Short-circuit current power flow Auxiliary Power
