发电输电变电工程项目可行性研究及初步设计

PAGEPAGE10发电输电变电工程项目可行性研究及初步设计目录前言内容摘要电力系统功率平衡 1发电厂装机容量及台数确定 1电力网设计方案的初步选择 2电力网初选的四种设计方案的技术经济比较 3电力网较优设计方案的详细技术经济比较 17主变压器的选择 25较优方案的经济比较 28发电厂电气主接线的确定 35发电厂短路电流的计算 37断路器和隔离开关的选择及校验 46导线的选择与校验 52电压互感器的选择与校验 54电流互感器的选择与校验 55熔断器和避雷器的选择 56最优方案的变压器及参数选择 60最大方式下潮流计算及电压计算 63最大方式下变压器分接头选择 67最小方式下计算潮流分布 72最小方式下变压器分接头选择 75总结 81附录 82参考文献 83前言电力系统及发电厂课程设计式学生在学习电力系统及发电厂课程后的一次综合性的训练，复习巩固本课程及其他的相关内容，增强工程观念，培养电网及电厂的规划设计能力，及独立分析和解决问题的工作能力和实际工程设计的基本技能。本设计包括电力系统专题设计，发电、输电、变电工程可行性研究及初步设计，还包括发电厂电气主接线设计方案的选择，电气设备的选择及校验。本课程设计主要阐述了某区域的两个电厂（75MW，50MW）及该区域内的两个变电所之间的功率平衡，发电厂的设计，接线方案的选择，电力系统的潮流计算及电压分布。在经济性，可靠性，灵活性等方面相互比较几种可行性方案，最后选定相对经济，可靠的具体方案。内容摘要电压等级的选择，电力网接线方案的初步选择，电力网接线方案的最优选择，发电厂及变电所主接线的选择，发电厂电气主接线的选择及电气设备的选择校验，又电力网的潮流与电压计算，包括最大最小负荷时的运算负荷及电源运算功率，变压器分接头的选择。关键词：潮流计算电压分布 短路电流计算电气设备选择1.1节电力系统功率平衡括发电厂电气主接线设计方案的选择，电气设备的选择及校验。电力系统规划、设计的根本任务是，在国民经济发展计划的统筹安排下，合理开发、需要，提供充足、可靠和质量合格的电能。地区电网初步规划设计：、电力系统功率平衡：有功功率平衡

PKy 1

ni1

Pmax.i

(MW)式中 ni1

Pmax.i区域内各类最大用电负荷之和1、系统供负荷：Pg

11K2

1yP=10.08y

8188.04 (MW)式中 K 2Py、发电负荷：是指满足系统供电负荷，以及发电机电压直配负荷的需要，发电机所必须发出的功率，它等于系统供电负荷、直配负荷、发电厂厂用电负荷之和P 1 f 1K 3

P= 1 88.04093.66 (MW)z 1K3式中 PgPz发电机电压直配负荷000K3本次设计发电厂厂用电率为001.2节发电厂装机容量及台数确定4 y

(MW)00式中 K 备用容量率本次设计备用容量为发电负荷的2000Pf发电负荷、发电机台数的确定1#2#电厂是凝汽式火力发电厂，外围环境良好，远期扩建不受限制，周边1#2#电厂的发电机可选型号为：表1-1 发电厂的发电机可选型号及参数表QFQ-50-2 QFQ-50-2 容量为50MW COS0.9V 10.5KVeV 10.5KVeX 12.40dX 12.40d0Xd''18600QFQ-25-2 容量为50MW COS0.900则两发电厂容量分配的可能方案为：1．1#电厂为75MW 2#电厂为50MW2．1#电厂为100MW 2#电厂为25MW因为第二种分配情况，当大机组电厂出现故障时，另一电厂可提供的容量太小，不能提供1G为（50+25）MW，2G150MW。1.3节电力网设计方案的初步选择、发电厂及变电站的地理位置图：1-1发电厂及变电站的地理位置图、电力网设计方案的初步选择以下为四种较为合理的设计方案接线图：方案一： 方案二：方案三： 方案四：图1-2 四种较为合理的设计方案接线图第1.4节 电力网初选的四种设计方案的技术经济比较对初步选择后的四种方案进行经济技术比较：、对方案一进行经济计算图图1-3 方案一的位置接线图把位置图画成平面图：图1-4 方案一地理位置图的平面图50LP 23

=50100.5

29.1 (MW)13

L13

L23

72.1100.550L 5072.1P 23

L

23L23

20.9 (MW) P14

40 (MW)计算各导线的截面积：P cos13P cos133JU29.10.8531.1211013P cosP cos233JUS 23P cosP cos143JU400.8531.12110S 14n

160 (mm2)20.90.8531.1211020.90.8531.12110221(mm2)式中cos正常运行方式下持续视在KAUn线路额定电压,KVJ经济电流密度Amm2.1.12Amm2表1-2 方案一初步选择各段线路的型号表线路线路选取导线型号L14线段LGJ—240/40L23线段LGJ—150/25L13线段LGJ—150/251#—4#1#—3#1#—4#线路的功率最大为：PI14max

40 P1P14maxcos3Un

1000

400.85311100400.8531101#—3#2#—3#1#—4#线路的功率最大为：PI13max

46.5(MW)P1P13maxcos3Un

1000

46.50.85311046.50.8531102#—3#1#—3#2#—3#线路的功率最大为：P23maxI23max

47 P2P23maxcos3Un

1000

470.85311100470.853110经查《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》第114页附表1—20长期允许载流量(A)标称截面积+70长期允许载流量(A)标称截面积+70C+80CLGJ—240/40648655LGJ—150/25478487比较对应的每段导线通过的电流，都比长期允许载流量小，因此满足要求。再查表有：导线型号1-4方案一中所选各型号导线的参数表单位重量(kg/km) 参考价(元/吨)LGJ—240/40969 3330LGJ—150/25598 3370线路建设造价：L L 5983370 L 969 P 23 14 213 333072.4 (万元)1000、对方案二进行经济计算

1000方案二：图1-5 方案二的位置接线图把位置图画成平面图图1-6 方案二地理位置图的平面图P L P L

5058.3130.44058.3PLD3 14 34 LD4 14

= =40.7(MW)1 L14

L34

L23

58.3130.4100.5PP LD42L34L14

L23L34

PLD3L23

L23

40130.4100.550100.5= =49.3(MW)58.3130.4100.5P P2

P

49.3409.3(MW)计算各导线的截面积：P cos13P cos13JU23P cosP cos33JUS 14P cosP cos23JUS 34n

224(mm2)40.70.8531.1211049.340.70.8531.1211049.30.8531.121109.30.8531.121109.30.8531.12110表1-5 方案二初步选择各段线路的型号表线路线路选取导线型号L14L23L34线段LGJ—240/40线段LGJ—240/40线段LGJ—70/103#—4#2#—3#3#—4#线路的功率最大为：Pmax

46.50.8546.50.853110

46.5 (MW)I 34max

1000P3P34maxcos3U

1000287 (A)2#—3#1#—4#2#—3#线路的功率最大为：P23max

(MW)I 23max

1000P2P23maxcos3U

100290(A)47470.853111#—4#2#—3#1#—4#线路的功率最大为：P70.50.85370.50.853110

I 14max

1000P1P14maxcos3U

1000435 (A)经查《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》第114页附表1—20长期允许载流量(A)标称截面积+70长期允许载流量(A)标称截面积+70C+80CLGJ—240/40648655LGJ—70/10289297比较对应的每段导线通过的电流，都比长期允许载流量小，因此满足要求。再查表有：1-7导线型号方案二中所选各型号导线的参数表(kg/km)(元/吨)LGJ—240/409693330LGJ—70/102753510线路建设造价：L L L 2753510 P 14 23 34 10003330=1000

130.42751000

3510=63.8万元)方案三：图1-7 方案三的位置接线图环网解环后的平面图图1-8 方案三地理位置图的平面图P L L P L P LP 13

LD3

23

24L13

14

23

LD2

24

24L14

14

1450100.5123.758.347123.758.34058.3= 72.1100.5123.758.3

=22.3(MW)PP

23

L24

L13

P

23

L13

PLD3

L1314

L13

L23

L24

L144072.1100.5123.74772.1100.55072.1= 72.1100.5123.758.3

=20.7(MW)P23P24

PLD3P

P13P14

5022.327.7 (MW)4020.719.3 (MW)计算各导线的截面积：P cosP cos133JU13S 14S 23S 24

1000P cos1P cos143JU20.70.8531.1211022.30.8531.121101000P cosP cos233JU1000P2P24cos3JU1000n

1000122.9(mm2)1000114 (mm2)27.20.8531.12110100027.20.8531.1211019.30.8531.12110100019.30.8531.12110表1-8 方案三初步选择各段线路的型号表线路线路选取导线型号L13L14L24L23线路LGJ—120/25线路LGJ—120/25线路LGJ—120/25线路LGJ—150/251#—3#2#—3#1#—3#线路的功率最大为：PI13max

50 P1P13maxcos3Un

1000

500.8531101000500.8531101#—4#2#—4#1#—4#线路的功率最大为：P

I 14max

1000P1P14maxcos3U

100266(A)43430.853112#—3#1#—3#2#—3#线路的功率最大为：P23max

(MW)I 23max

1000P2P23maxcos3U

100290(A)47470.853112#—4#1#—4#2#—4#线路的功率最大为：P24maxI24max

40(MW)P2P24maxcos3Un

1000

400.85311100400.853110经查《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》第114页附表1—20长期允许载流量(A)标称截面积+70长期允许载流量(A)标称截面积+70C+80CLGJ—120/20407415LGJ—150/20469478比较对应的每段导线通过的电流，都比长期允许载流量小，因此满足要求。再查表有：1-10导线型号方案三中所选各型号导线的参数表(kg/km)(元/吨)LGJ—120/204953380LGJ—150/205983370线路建设造价：L L L 4953380 L 598100.5 P 13 14 24 23 10004953380=1000

1000100.559833701000=62.8(万元)方案四：1-9方案四的位置接线图把环网解环后的平面图1-10方案四地理位置图的平面图P14

P L34L

L13L

LD3L

P23

= =31.9(MW)58.372.1130.414

43

13PP LD3

P23

34

L14

P

L14

=13

=11.1(MW)

L14

L43

L13

58.372.1130.4P34

P13

000023

5050600

47 (MW)计算各导线的截面积:S 14S 13S 23S 34

1000P cos1P cos143JU31.90.8531.12110P cos133JU11.10.8531.121101000P cosP cos233JU1000P cosP cos343JU1000n

1000175.9 (mm2)100061 (mm2)470.8531.121101000470.8531.121108.10.8531.1211010008.10.8531.12110表1-11 方案四初步选择各段线路的型号表线路线路选取导线型号LLGJ—70/1013线路LLGJ—240/3014线路L线路LGJ—70/1034L23线路LGJ—240/301#—3#2#—3#1#—3#线路的功率最大为：P46.50.85346.50.853110

(MW)I 13max

1000P1P13maxcos3U

1000287 (A)2#—3#1#—3#2#—3#线路的功率最大为：P23max

(MW)I 23max

1000P2P23maxcos3U

100290(A)47470.853111#—4#1#—3#1#—4#线路的功率最大为：P

I 14max

1000P1P14maxcos3U

100266(A)43430.853113#—4#1#—4#3#—4#线路的功率最大为：P34maxI34max

40 P3P34maxcos3Un

1000

400.85311100400.853110经查《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》第114页附表1—20长期允许载流量(A)标称截面积+70长期允许载流量(A)标称截面积+70C+80CLGJ—240/30655662LGJ—70/10289297比较对应的每段导线通过的电流，都比长期允许载流量小，因此满足要求。再查表有：表1-13 方案四中所选各型号导线的参数表导线型号LGJ—240/30LGJ—70/10

(kg/km)969275

(元/吨)33303510线路建设造价： L L

L LP13 34275351014 2396933301000 1000=72.1130.4275351058.3100.596933301000 1000=70.78 (万元)、对初选的四种方案进行比较通过对以上四种方案进行计算，比较后总结如下：比较项目设计方案的接线图电网电压等级（比较项目设计方案的接线图电网电压等级（KV）线路造价断路器个（万元）数输电线路总（KM）方案L58.3LGJ-24014方案L72.1LGJ-1501311072.48LGJ-150:17LGJ-240:11一L100.523LGJ-150方L58.3LGJ-24014LGJ-70:130案11063．86二L130.434LGJ-70LGJ-240:15L100.523LGJ-24017比较项目设计方案的接线图电网电压等级（比较项目设计方案的接线图电网电压等级（KV）线路造价断路器个（万元）数输电线路总（KM）方案L58.3LGJ-120方14LGJ-120案L72.11311062.88三L100.523LGJ-150LGJ-120:25LGJ-150:10L123.724LGJ-120L58.3LGJ-24014方案L72.1LGJ-7013四L100.523LGJ-24011070.788LGJ-70:202LGJ-240:15L130.434LGJ-7018PAGEPAGE17初选四种方案的经济技术比较结论:根据以上的比较，四种方案供电的可靠性都挺好，但是方案一和方案四的造价高，且方案的输电线路较长,不便于维护，方案二线路短，便于维护，造价低，方案三的输电线路虽然较长，但是其经济性好，所以选方案二和方案三做为较优方案的选择方案1.5节电力网较优设计方案的详细技术经济比较、对方案二进行校验：图1-11 方案二的位置接线图1、对电压进行校验等值电路图：

1-25

图1-12 方案二的等值电路图118表1-15 方案二线路的导线型号及参数表LGJ-240/40LGJ-240/40LGJ-70/10r10．1310．450x10．4010．441各段线路的阻抗分别为：Z l (r1 14

jx1

)58.3(0.131

)7.6 j23.4( )Z l (r2 34

jx2

)130.4(0.450 j0.441 )58.7 j57.5( )Z l (r3 23

jx1

)100.5(0.131

)13.2 j40.3( )计算初步功率：SS 1

(Z *Z2 Z *Z1 2

*)SZ3

Z *L3 3*(40j24.8)(58.7j57.513.2j40.3)(50j30.99)(13.2j40.3)7.6j23.458.7j57.513.2j40.348.9j27.5(MVA)S S S 48.9 j27.5 (40 j24.8) 8.9 j2.7(MVA)2 1 L4SS 3

(Z*Z1 Z*Z1 2

*)SZ3

Z*L4 1*(50j30.99)(7.6 j23.458.7j57.5)(40j24.8)(7.6 j23.4)7.6j23.458.7j57.513.2j40.341.1j28.3(MVA)有一个功率分点，由3#B处打开成两个开式网：图1-13 方案二的开式网图P2Q2 41.1228.32S 3 3 (R jX ) (13.2j40.3) 2.7j8.33 U 2 3 3N

1102S 'S S 41.1 j28.3 2.7 j8.3 43.8 j36.63 3 3P 'R

Q

43.8 13.2 36.6 40.3V 3 3 3 3 17.6( KV )3 V 110N V % V VN

17.6 16% 6%110110KV220KV。（具体步骤参见《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》1141—20）图1-14 方案二地理位置图的平面图1 1S 23

S2 23

224112 (mm2)21 1S 14

S2 14

1272636 (mm2)21 1S 34

S2 34

5125.5 (mm2)2通过导线的截面积确定导线的型号，三根导线都选用LGJ-185/30表1-16 方案二升高到220KV的导线型号及参数最大载流量最大载流量最大载流量导线型号r1xLGJ-185/30（700C）539（800C）54810.170.442114页附1—20）3-4：I=143.5<5392-3:I=145<539,1-4:I=217.5<539故导线的载流量符合要求。3、重新校验电压等级:220KV1-15220KV各段线路的阻抗分别为：Z l (r1 14

jx1

)58.3(0.17 j0.44) 9.11 j25.652( )Z l (r2 34 Z l (r3 23 1

jx1jx1

)130.4(0.17 j0.44) 22.2 j57.376( ))100.5(0.17 j0.44) 17.1 j44.22( )计算初步功率：SS 1

(Z *Z2 Z *Z1 2

*)SZ3

Z *L3 3*(40j24.8)(22.2j57.37617.1j44.22)(50j30.99)(17.1j44.22)9.11j25.65222.2j57.37617.1j44.2237.2j42.9(MVA)S S2

S 37.2j42.9(40j24.8) 2.8j18.1(MVA)L4SS 3

(Z *Z1Z *Z1

*) S Z *2 L4 1*Z *2 3(50j30.99)(9.11j25.65222.2j57.376)(40j24.8)(9.11j25.652)9.11j25.65222.2j57.37617.1j44.2239.4j24.5(MVA)有一个功率分点，如下图所示：图1-16 方案二开式网电压校验：P2Q2 39.4224.52S 3 3 (RjX) (17.1j44.22)0.76j1.973 U 2 3 3N

2202S'S3

S3

39.4j24.50.76j1.9740.2j26.5(MVA)P'R Q 'X 40.217.126.544.22V 3 3 3 3 8.45(KV)N3 VNV 8.45

220V% VN

3.8% 6%220P2Q2 (2.8)218.12S2

2 2 (RU2 2N

jX2

) (22.2j57.376)0.15j0.4(MVA)2202S 'S S 2.8j18.10.15j0.42.65j18.5(MVA)2 2 2V 2

P 'R Q2 2 VN

'X (2.65) 22.2 18.557.3762 4.56( KV)220 V% VN

4.56 2.1% 6%220S ''S 'S 2.65 j18.5 40 j24.8 37.35 j43.3( MVA )1 2 L4P''2Q''2

S1 1 (RjX

) (9.11j25.652)0.62j1.73(MVA)1 U2 1 1N

2202S'S1

''S1

37.35j43.30.62j1.7337.97j45.03(MVA)P'R Q 'X 37.97 9.11 45.03 25.652V 1 1 1 1 VN

6.8(KV)220 V%V VN

6.8 3.1% 6%220通过电压的校验可得电网的电压等级满足要求。、校验方案三：1-17220KV参考《大书》P 附表1-25118表1-17 220KV下方案三的导线型号及参数表LGJ-120/25LGJ-120/25LGJ-150/25r10．2630．21x0．4210．4161各段线路的阻抗分别为：Z l (r1 13

jx1

)72.1(0.263 j0.421) 18.96 j30.35( )Z l (r2 23 Z l (r3 24 3Z l (r4 14 4

jx jx jx

)100.5(0.21 j0.416) 21.1 j41.8( )2)123.7(0.263 j0.421) 32.5 j52.1()3)58.3(0.263 j0.421) 15.3 j24.5( )4计算初步功率：S (ZS L1 2

Z3

*)S (Z4 L3

*)S Z *4 L2 41 Z *Z1 2

Z3

*Z *412.3j31.717j44.221j54.49.9j25.7SS

(Z *Z1

Z

*)S (Z3 L3

Z

*)S Z *2 L2 12 Z *Z1 2

Z3

*Z *4(424.8)(1.0.21141.32.52.429.13)(10.21141.(530.99)(10.35)18.30.21141.32.5215.24.520.13.(AS S S 50 j30.99 (22.2 j12.8) 27.8 j18.23 L1 1S S S 40 j24.8 (20.8 j13.8) 19.2 j14 L2 2对电网进行解环，得两个功率分点，如下图所示：P2Q2

图1-18 方案三从功率分点打开成三个开式网27.8218.22S 3 3 (R jX ) (21.1j41.8)1.93j3.813 U 2 2 2N

1102S'S S 28.8j18.21.93j3.8129.73j20.13(MVA)3 3 3P'RQ'X 29.7321.120.1341.8V3 2 3 2 13.35(KV)3 V 110N V% V3 VN

13.35 12.1% 6%110110KV220KV。1-19220KV重新确定导线的截面积如下：1S '13

S2 1

0.5 122.9 61.45( mm 2)S ' S14 2 14S ' 1 S23 2 23S ' 1 S24 2

0.5 114 57( mm 2)0.5 152 76( mm 2)0.5 106 53( mm 2)1故所有导线的型号都取为LGJ-185/301导线型号最大载流量表1-18 方案三导线型号及参数最大载流量 r1xLGJ-185/30（700C）539（800C）548 0.170.44载流量的校验：(具体步骤同前)1-4:I=123.5<5392-4：I=123.5<539故导线的载流量符合要求。重新校验电压等级:220KV图1-20 方案三220KV网络电压校验等值电路图各段导线的阻抗分别为：Z l (r1 13

jx1

)72.1(0.17 j0.44) 12.3j31.7()Z l (r2 23 Z l (r3 24 Z l (r

jx1jx1jx

)100.5(0.17 j0.44) 17j44.2())123.7(0.17 j0.44) 21j54.4())58.3(0.17 j0.44) 9.9j25.7()4 14 1 1初步功率分布计算：S (ZS L1 2

Z3

*)S (Z4 L3

*)S Z *4 L2 41 Z *Z1 2

Z3

*Z *4(50j30.99)(47.9j124.3)(47j29.13)(30.9j80.1)(40j24.8)(9.9j25.7)12.3j31.717j44.221j54.49.9j25.7SS

(Z *Z1

Z

*)S (Z3 L3

Z

*)S Z *2 L2 12 Z *Z1 2

Z3

*Z *4(40j24.8)(50.3j130.3)(47j29.13)(29.3j75.9)(50j30.99)(12.3j31.7)12.3j31.717j44.221j54.49.9j25.7S S S 50 j30.99 (22 j13.7) 28 j17.33 L1 1S S S 40j24.8(20.7j12.9) 19.3j11.9(MVA)4 L2 2有两个功率分点，解环后如下图所示：P2Q2

图1-21 方案三从功率分点打开成三个开式网22213.72S 1 1

) (12.3j31.7)0.17j0.441 U 2 1 1N

2202S'SS22j13.70.17j0.4422.17j14.14(MVA)1 1 1P'RQ'X 22.1712.314.1431.7V1 1 1 1 3.28(KV)VNV 3.28

220V% 1 VN

1.5% 6%220S

P2Q23 3 (R

)28217.32(14.j44.2)0.340.882 U 2 2 2N

2202S'S2

2

28.341718.244.2V2 2 2 VN

5.8(KV)220 V%V VN

5.8 2.6%6%220P2Q2 19.3211.92S4 4 (RjX) (21j54.4)0.22j0.583 U2 3 3N

2202S'S3

S3

19.11.0.20.519.512.5(

VA)P'RQ'X

19.522112.5854.4V3 3 3 VN

4.96(KV)220 V%V3 3 VN

4.96 2.2% 6%220P2Q2S2 2(R

jX

)20.212.2(9.j25.70.10.324 U2 4 4N

222S'S4

4

'X

20.829.913.2225.7V4 4 4 VN

2.48(KV)220 V %V 4 VN

2.48 1.1% 6%220通过电压的校验可得电网的电压等级满足要求。1.6节主变压器的选择主变压器选择：（1）1#电厂：S [PN

P

)/cosg

Pmin

/cos]/n[75(10.06)/0.90]/239.2MWS [PN

P

)/cosg

Pmin

/cos]7000

/1.3(n1)[7 ( 0.06)0.42.177MW

0] 0./SN2#电厂：

50000MVAS [PN NG

(1KP

)/cosg

Pmin

/cos]/n[5 ( 0.06)0.926MWS [PN

(1KP

)/cosg

Pmin

/cos]7000

/1.3(n1)[5 ( 0.06)0.28.1W

0] 0./SN3#变电站：S 0.6S /(n1)N max

40000MVA0.6 (50/0.85)/(35.3WSN4#变电站：

40000MVAS 0.6S /(n1)N max0.6 (40/0.85)/(28.2WSN

40000MVA（2）选择变压器结果额定电压型号容量空载损耗额定电压型号容量空载损耗P负载损耗P1电厂高压低压0SFP7-50000/2205000024222.5%10．5622102电厂SFP7-40000/2204000024222.5%10．5521753变电站SFP7-40000/2204000022022.5%38．5521944变电站SFP7-40000/2204000022022.5%38．55219427PAGEPAGE28第1.7节 较优方案的经济比较1.7.1较优方案经济比较:1、2#方案的经济计算方案二经济计算:P211#42.5万元2#46万元3#.4#44.5万元表1-20 方案二导线型号及参数导线型号导线型号总长度(元/吨LGJ-185/30 58.3+130.4+100.5单位重量(kg/km)7743330、主体设备综合投资:ZZ

1 a 0 100Z 42.5246244.54(LL0 1 35574.54522951.5 (万元)

L)7743

33301000

68770ZZ1 a

701617.5 （万元）0 100、计算年运行费u0.07A104u u1 2

100u0.042z67.9 )1u 0.05z80.9 )2(1)1#电厂：P 61(MW) P175 (MW) k=0.02 S0

max

70.5 (MW)An1

KQT0

(PKQ)( max)21 Sn S1 Sn 50080001(2100.026000) 70500 23400 2 250000=1414831.03 (2)2#电厂Q I0 0

S 1.140000440 (KVar)0n00n0100S 40000QI 0

n 13.2 0100 100K0.02 P175 (MW) P0

52 (MW)An2

KQT0

(PKQ)( max)21 Sn S1 S2(520.02440)80001074568.63 (kwh)3#变电站：

n (175 0.02 4800) ( )2 34002 250000Q I0 0

S （kvar）0n01040n0104000n00n0100Qud

13.2 5280 (kw)100K=0.15 P1S01S

52 (MW) P194 (MW)An

( PK(max2)3 0

0n Sn= 2(520.15400)8000=2446765.63 (kwh)4#变电站：

1 50000 2 240000A

( PK(max2)1S4 0 1S

0n Sn2(520.15400)80002211050kw）

1 40000 2 240000综上AA1

A2

A3

A47147215.29 （kwh）所以u0.07A104u1u20.077147215.2910467.980.9198.83 （万元）2、3#方案经济计算:、主体设备综合投资:ZZ

1

a 100

354.6 330Z 42.5 0

46.2 45 4 87 81000355 91.4 691142.4元70 (220kv70)ZZ

1 a

701941.74 )0

100 2、年运行费用u=A104u u1 2u0.042z0.0421941.7481.55 (万元)1u 0.05z0.051941.7497.1 (万元)2

S 2AnP

T PkQn

max (kwh)0 0 0

0 SnT 80000h '340(1)1#电厂：P 61(MW) P175 (MW) k=0.02 S0

max

70.5 (MW)An1

KQT0

(PKQ)( max)21 Sn S1 Sn 0.0250080001(2100.026000) 70500 2 2=1414831.03 (2)2#电厂

250000Q I0 0

S 1.140000440 (KVar)0n00n0100S 40000QI 0

n 13.2 0100 100K0.02 P175 (MW) P0

52 (MW)An2

KQT0

(PKQ)( max)21 Sn S1 S2(520.02440)8000

n1(1750.024800)(

47000

)2340010745568.63 (3)3#变电站：

2 250000Q I0 0

S （kvar）0n01040n0104000n00n0100Qud

13.2 5280 (kw)100K=0.15 P1S01S

52 (MW) P194 (MW)An

( PK(max2)3 0

0n Sn2(520.15400)80002446765.63 (kwh)(4)4#变电站：

1 50000 2 240000A

( PK(max2)1S4 0 1S

0n Sn2(520.15400)80002211050kw）

1 40000 2 240000综上AA1

A2

A3

A4

7147215.29 （kwh）u0.07A104u u1 20.077147215.2910481.5597.1228.68 (万元)比较输电线路输电线路项比较输电线路输电线路项电网电压等级（KV）（万年运行费方案接线图断路器个目总长度（Km）元）（万元数设计方按方案二LGJ—185/302206289.21617．5198.83方案三LGJ—185/302208354.61941．74228.68220KV，供电可靠性较强，但由于方案二的综合投资和年运行费案三输电线路较长，不利于维护，经济性较差。所以根据以上比较最优方案选为二号方案。34PAGEPAGE38第二章发电厂电气主接线的确定及设备的选择校验第2.1节

发电厂电气主接线的确定方案一：发电厂电气主接线方案一图方案二：发电厂电气主接线方案二图1#发电厂的直配负荷：1#G的装机容量为75MW，送到输电线路上的功率为50.75MW，厂用电为756%4.5MW，由此得1#7550.754.519.75MW，由此设计1#G3-13-2。对两个方案进行经济比较：由两个方案的接线图知：发电厂低压侧及厂用电直配负荷接线设计全都相同。只有高压220KV侧的接线方式不同，由于发电厂只有一回出线，既单母接线即可，双母接线虽然可靠性高，但控制、保护方式过于复杂，隔离开关个数较多，造价较高，所以选择方案二，再进一步做短路电流计算。变电所：4#B220KV，220KV的变电所再系统中处于较重要位置，要满足供电的可靠性。虽然双母的控制、保护方式较单母分段线路要复杂，单双母线的供电可靠性及灵活性都高于单母分段线路。2.2节发电厂短路电流的计算1#G的装机容量为75MW，送到输电线路上的功率为50.75MW，厂用电为756%4.5MW1#7550.754.519.75MW最小负荷时送到输电线路上的功率为27.5MW，厂用电为4.5MW，1#G的最大直配负荷为43MW。发电厂主变压器的选择：P

S NG P min70% 70%23.3MVAN1 1.3cos 1.30.91.1P ) S NG P 28.7MVAN2 cos 0.9N参考《新编工厂电气设备手册》P457选择发电厂主变为SFP7—31500/220NSNP

S 6%cos

256%0.91.67MVA变压器型号变压器型号S7—1600/10阻抗电压u%SFP7—31500/220 12S7—1600/10 5.5发电厂变压器的电抗值为：u% U 2 12 2202X XT1

N 103100 SN

103184.5()100 31500（

4-3，取SB

100MVAX

u%SB100 SBN

121000.38 100 31.5

X

X

0.38厂用变压器的电抗标幺值为：X

TP*

u% S B100 SN

5.51003.44100 1.6发 电 机 的 电 抗 标 幺 值 ：（ 取 S B

M0 ）S S 100X Xd*

'' BXS dN

'' B 0.136 0.49250.9Pcos250.9发电机的电压标幺值为：（取U UB av

） E UE1* UB

10.5E E1*

E 13*U 6E系统电抗的标幺值：

ep*

ep UBPS

6.3

0.95

100X

14*

X B14 U B

2302

0.05X34*

X SB34 U

1002302

0.11 X X SB23* 23 U

46.2100 0.092302X

BX

X )(X X

BSX ) BSS* d*

d*

14

23 U 2B1(0.490.38)(0.050.110.09)0.692ES*

1 （2-3）计算各短路点的转移电抗在图2-3中当f1点短路时，厂用变压器全部做为负荷忽略，只有三各发电机及系统向短路点流短路电流，即简化图如下：图2-3 f1点短路时主接线图的简化图X X1*

Xd1*

0.380.490.87 X2*

X

X

0.380.490.87X X3*

X

0.380.490.87 E E1* 2*

E E 13* S*1#f10.873#f10.87。各电源点对f1点的计算电抗如下：PcosPcosXjs1

X NX1*S 1* SB

0.87 0.24 X100

js1

Xjs2

Xjs3

0.24f1XS*

0.69X

X SNX

0.69 0.38jss

S* SPcosPcos0.9

S* SB

10022-4f2

点短路时，厂用变压器全部做为负荷忽略，只有三各发电机及系统向短路点流短路电流，即简化图如下：图2-4 f2点短路时主接线图的简化图X X1*

Xd1*

0.380.490.87 X

X

0.38//0.380.191f2的转移电抗为：X X

0.870.19Xf1*

X 1*

1* XS*

0.870.19 0.69 1.3系统对f2的转移电抗为：X X

0.19XfS*

X S*

S* X1*

0.690.19 0.87 1.0323f2的转移电抗分别为：X Xf2

0.49 X Xf3 d3

0.49Pcos各电源点对PcosXjs1

Xf1*

NXSB

SPPcos

1.3 100 0.36Xjs2

Xd1*

SNXSB

250.9d250.9B

0.49 100 0.14 X

Xjs3

0.14Pcos0.9Pcos0.9S*S

1.03计算电抗为：X X

NX

1.03 0.57jss

fS* SB

fS* SB

10032-5f3

点短路时，厂用变压器全部做为负荷忽略，只有三各发电机及系统向短路点流短路电流，即简化图如下：X X2*

X

X

图2-5 f3点短路时主接线图的简化图0.380.490.871f3转移电抗为：X

Xd1*

0.49X X

0.382f3转移电抗为：X

f2*

X X2*

2* X //X3* S*

0.870.380.87//0.692.113f3转移电抗为：X

X

X 3*

0.870.380.870.382.11f3*

3*

X //X2* S*

0.87//0.69系统对f3X

X

X S*

0.690.380.690.381.67fS*

S*

X //X2*

0.87//0.87Pcos25Pcos250.9SXjs1

X f1*SBS

XB25B250.9

0.49 100 0.14X250.9250.9

X f2*SB

Xf2* SPPcos

100 X500.9500.9

X SNf3*SBS

Xf3* SPPcos

2.11 100 0.57X X

NX

1.67 0.93jss

fS* SB

fS* SB

100在图2-6中当f4即简化图如下：图2-6 f4点短路时主接线图的简化图X X2*

X

0.380.490.87 X3*

X

X

0.380.490.87利用电力分布系数：X (Xff 2

//X3

//XS

X )//X XT1 d1 TP(0.87//0.87//0.690.38)//0.493.443.72X X

3.44C 1 CTP d1

ff TPCX d1

10.570.49C 1CT1

10.570.43XC

//X3*

//XS* C

0.87//0.87//0.690.430.17S X T1S*

0.69

X //X

0.87//0.87C C CE T1

0.430.170.26 C2

2* 3*CX 2*

0.130.87X //XC 2* 3*C3 X 2*

0.87//0.870.260.130.87Pcos250.9Pcos250.9SXX

X

3.72 1.81js1

C S C Sd1 B d1 X S X

0.57 100PcosPcosX

7.95js2 C S C2 B 2X S X

S 0.13 100PcosPcos250.93.72X

7.95js3 C S C3 B 3X S X

S 0.13 100PcosPcos3.72X

jss C S CS B

S 0.17 100B在图2-7中当f5点短路时，厂用变压器全部做为负荷忽略，只有三各发电机及系统向短路点流短路电流，即简化图如下：利用电力分布系数：1

图2-7 f5点短路时主接线图的简化图X (Xff 1

//XS

X2

)//Xd2

//X Xd3 TP(0.69//0.8710.87)//0.49//0.493.443.632C 1TPX X

3.44C d23

ff TPC X TPd23

0.245

10.78 ，X //X 0.87//0.87C d2* d3*C

0.260.39XXd2*X

d23

0.87C

0.87//0.87

0.260.39，C

C

10.780.22Xd2*

d23

0.87

(T2//T3)

TP d23X //X

0.87//0.69C 1* S* C

0.220.12S X (T1//T3)S*

0.69C X1*

//XS*C

0.87//0.69

0.220.11 X (T2//T3)1*

0.87各电源点对f5点的计算电抗如下：XX

X ff*

3.63

Pcos250.9SPcos250.9S1 B d1 BPcosPcos250.9X

X

3.63

2.59Sjs2 C S CS2 B 2

S 0.39 100BXX

X

3.63Pcos250.9 Pcos250.9Sjs3 C S CS3 B 3X S X

S 0.39 100BPcosPcos500.9X

16.81jss C S CS B

S 0.12 100B短路点编号短路电流周期分量短路点编号短路电流周期分量稳态短路电流短路标幺值I"（KA）有名值I"（KA）标幺值I有名值I（KA）标幺值I0.2Sb公式ISbSnbI"InI Ind1d2基值电压基值电流支路计算电抗额定电流Ud（KV）I 支路名称d（KA）Xjs（标幺值）In（KA）1#25MW发电机1#25MW发电机2#25MW发电机2300.253#25MW发电机220KV系统小计1#25MW发电机2#25MW发电机10.55.53#25MW发电机220KV系统小计b0.240.074.530.312.430.173.290.240.074.530.312.430.173.290.240.074.530.312.430.173.290.380.142.810.392.220.312.301.320.820.361.532.984.552.253.442.400.141.537.7211.802.533.874.880.141.537.7211.802.533.874.880.573.061.855.651.905.811.6033.816.9944续表 短路电流计算结果标幺值有名值标幺值有名值I"（KA）I"（KA）II（KA）1#25MW发电机1#25MW发电机2#25MW发电机10.55.53#25MW发电机220KV系统小计1#25MW发电机2#25MW发电机6.39.23#25MW发电机220KV系统小计b0.141.537.7211.802.533.874.880.571.531.852.831.902.901.600.571.531.852.831.902.901.600.933.061.123.421.233.761.0320.8813.431.812.560.571.460.581.480.537.952.560.130.330.130.330.137.952.560.130.330.130.330.1312.175.120.080.410.080.410.082.532.55基值短路 基值短路 电压点编 U号 d（KV）基值电流Id（KA）支路计算电抗支路名称 Xjs（标幺值）额定电流In（KA）短路电流周期分量稳态短路电流短路标幺值I0.2S公式bISbSnbI"InI Ind3d4基值短路 电压基值短路 电压点编 U号 d（KV）基值电流Id（KA）支路名称支路计算电抗Xjs（标幺值）额定短路电流周期分量稳态短路电流短路标幺值I0.2Sb公式bd56.39.21#25MW发电机2#25MW发电机3#25MW发电机220KV系统小计电流 标幺值 有名值 标幺值 有名值I I" I" I In （KA） （KA） （KA） （KA）I SnbSI"InI In10.08b2.560.100.260.100.260.102.592.560.391.00.391.00.382.592.560.391.00.391.00.3816.815.120.060.310.060.310.062.312.5746PAGEPAGE47第三章主要电器设备的选择及校验第3.1节断路器和隔离开关的选择及校验3.1.1断路器和隔离开关的选择及校验：1、2#发电机端口流出的持续工作电流:310.50.9310.50.9n3n3U cos

1.05In

1600(A)n n当f 点短路时有最大冲击电流i2

90.13(KA)参考<课本>P4892-15发电机端的断路器型号选择为Z对选择的断路器进行校验:

N12

10查<课本>P4892-15,50KA.I I"4.5511.85.6522KA50KA 符合要求.d:查<课本>P4892-15,125KA.计算最大冲击电流i 90.13(KA)<125KA 符合要求.im热稳定校验:短路电流时间tdI" 11.8

t tpr

50.065s1s 不计非周期分量." 3 查<小书P

5-1,t5s曲线得t

6.6sI

112 zI2t50237500(KA2S)I 2tt

3.443.875.81)26.61136(KA2S) 符合要求.3#2#发电机处在同一位置,流出的最大短路电流相同,所以选择的断路器型号和隔离开关与2#发电机相同,其校验过程同上.设备参数设备参数U (KV)NI (A)N3-1ZN2#和3#发电机端口处断路器和隔离开关列表1210102000GN 102103000计算数据U (KV)NIgmax(A)101600I(KA)Nbr50I2t[(KA2S)]ti (KA)Ncl502375001255021025000100I (KA)KQ[(KA)2S]Ki (KA)ch22113690.132、1#发电机所带的变压器流过的持续工作电流:32201.05S 1.053220n高压侧In

1.05In

86.8(A)3310.5

gmax

1.05In

1.05Snn

1.0531500

1818.7(A)此变压器低压侧断路器参考<课本>P489

2-15选择ZN12

10高压侧断路器选择SW2

220.参考<课本>P .492对低压侧断路器进行校验::查<课本>P4922-18,50KA.当变压器低压侧短路时, I I"2.832.833.429.08KA50KA 符合要求.d:查<课本>P4922-18,125KA.计算最大冲击电流i 23.94(KA)<125KA 符合要求.im热稳定校验:短路电流时间td不计非周期分量.I" 9.08

t tpr

50.065s5.0651s" 0.95 查<小书P

5-1,t5s曲线得t

4.3sI

112 zI2t50237500(KA2S)I 2tt

9.5624.3392.99(KA2S) 符合要求.对高压侧断路器进行校验::查<课本>P4922-18,31.5KA.当变压器高压侧短路时, Id求.

I"0.310.310.391.01KA31.5KA 符合要:查<课本>P4922-18,80KA.计算最大冲击电流i 2.65(KA)<80KA 符合要求.im热稳定校验:短路电流时间td不计非周期分量.I" 1.01

t tpr

50.045s5.0451s" 1.55 查<小书P

5-1,t5s曲线得t

5.1sI

112 zI2t31.5243969(KA2S)I 2tt

0.6525.12.15(KA2S) 符合要求.设备参数ZN12SWGN 101设备参数ZN12SWGN 101U (KV)NI (A)N10I(KA)NbrI2tt[(KA2S)]i (KA)Ncl20005050237500125220220160031.531.5243969802102000GW 4220(D)220630计算数据U (KV)NIgmax(A)101818.79.0822086.81.013621012960851600I (KA)KQK[(KA)2S]i (KA)ch392.992.155023.942.653、2#发电厂所带的变压器流过的持续工作电流：32201.05S 3220ng.max

1.05In

86.8(A)nP

2—18选择SW

对所选断路器SW2

492 2进行校验：（1）开断电流：查P492（2）关合电流：查P492

《课本》表附2—18得：额定开断电流为31.5 KA《课本》表附2—18得：动稳定电流为80 KA（3）热稳定校验：短路时间td

t tpr

50.0455.0451 不计非周期分量''I''I

1.01.50.65

P112

5—1查得tZ

5.1SI2t31.2 399[t

S)

I]

2

65 5.1K

[

求) ]由于3#发电机位置同2#发电机相同，所以3#发电机所带变压器的低压侧断路器选Z 10。N3SW2

设备参数2202GW 设备参数2202GW 220(D)4计算数据NNg.maxNbrI2t[(KA)2S]i (KA)NclI (KA)t31.5396980I(KA)160050KQKich1.012.152.65U(KV)N220220U(KV)220I(A)1600630I 86.84、系统流过的持续工作电流I

P3U cos3U cosn

154.4(A)50105010332200.85492

表附2—18，选择断路器型号为SW2

220。对所选断路器进行校验SW2

220：（1）开断电流：查P492

《课本》表附2—18得：额定开断电流为31.5 KA合要求

当系统断路点在1Id

0.310.310.310.93(KA)31.5(KA) 符（2）关合电流：查P492

《课本》表附2—18得：动稳定电流为80 KA冲击电流i 0.830.830.832.49(KA)80(KA) 符合要求ch（3）热稳定校验：短路时间td

t tpr

50.0455.0451 不计非周期分量''I''I

1.820.17 3

P112

5—1查得tZ

5.22SI2t31.2 399[t要求

S)

I]

2

51 5.22K2

6( ) ]设备参数设备参数3-4SW2202系统所在断路器和隔离开关列表GW 2204计算数据U(KV)N220220U(KV)220NI (KA)NbrI2t[(KA)2S]tI(A)160031.53969630NI (A)g.maxI(KA)1600KQ154.40.931.36Ki (KA)Ncli (KA)Ncl8050ich2.49310.51.05S 310.5nn

g.max

1.05In

A)n361.0536nIn

g.max

1.05In

161.7(A)nP156

图5—25，选1#发电机所带的厂用变压器低压侧断路器型号为Z 6N1选1#发电机所带的厂用变压器高压侧断路器型号为ZN5对低压侧所选断路器进行校验：开断电流：查《课本》附表2—15得：额定开断电流为20 KA

10当低压侧1Id要求

1.460.330.330.412.53(KA)20(KA) 符合关合电流：查P489

25KA冲击电流ich3.930.890.891.056.76(KA)25(KA) 符合要求（3）热稳定校验：短路时间td

t tpr

50.055.051不计非周期分量''I''I

2.50.92.55

P112

5—1查得tZ

4.38SI2t10t 2

5500(KA)2SI2t2.55