东北电力大学电气工程毕业设计申优

电力系统规划及发电厂变电所设计毕业设计答辩2021/5/91电力系统规划及发电厂变电所设计电源规划电网规划主接线的设计变压器的选择短路计算电气设备的选择潮流计算发电厂专题设计电压调整防雷保护2021/5/92第一章：电源规划分析原始负荷资料装机容量变电所负荷机压负荷近区负荷系统吸收综合用电负荷综合供电负荷综合发电负荷负荷备用国民经济备用事故备用检修备用总装机1035MW4台200MW2台50MW机组3台45MW机组2021/5/93第二章：电网规划电网设计的基本原则：1、可靠性满足向用户安全供电的要求，防止大面积的停电2、灵活性考虑到远景发展便于过渡；调度的灵活3、经济性投资小，占地面积小，电能损耗小

相互之间可能是相互矛盾的电网设计的过程：1、电压等级的确定额定电压输送容量输送距离110KV10-50MW50-150KM220KV100-500MW100-300KM2021/5/942、方案初选（1）线路长度单回线：距离*1.1双回线：距离*1.1*1.85（2）断路器个数桥形接线：3个单回线：出线数双回线：出线数+12021/5/953、初选结果方案一：方案二：4、导线截面积的选择与校验1、按经济电流密度Sj=Imax/JTmax=4500hJ=1.15A/mm22、按允许载流量校验计算导线实际工作的最大工作电流3、电晕校验线路的最高工作电压要小于导线的起晕电压4、机械强度校验5、电压损失校验导线截面积不得小于35mm2

两种方案的导线型号：LGJ-2402021/5/965、技术经济比较经济性线路投资变电所投资断路器投资年运行费由抵偿年限法计算得：方案一：Z1=31090.1万元U1=3698.9万元方案二：Z1=27918.6万元U1=3556.3万元Z1>Z2;U1>U2故选择方案二2021/5/97第三章：主接线设计主接线的形式：有母线：单母线双母线单母分段带旁路双母分段带旁路一台半断路器接线双母线双断路器接线无母线：桥形接线角形接线单元接线1、火电厂的主接线：（1）10KV侧机压母线考虑到有两台50MW机组，且存在机压母线，综合考虑采用双母三分段接线2021/5/98第三章：主接线设计（2）220KV侧主接线高压侧共八回出线，六回进线故亦采用双母三分段接线。200MW机组采用单元接线，为检修调试方便在发电机变压器之间装设了可拆卸连接点。2021/5/99第三章：主接线设计2、水电厂主接线

水电厂有3台45MW机组，基于水电厂可靠性经济性合理性考虑，水电厂采用五角星接线。2021/5/910第三章：主接线设计4、变电所主接线设计（1）变电所1、2出线为两回一般采用桥形接线，且线路较长，穿越功率较小故采用内桥接线。（2）变电所3是环网的一个节点，故穿越功率较大，所以采用外桥接线。（3）变电所4地理位置非常重要，四回出线分别于火电厂水电厂连接，故采用双母线接线。2021/5/911第四章：变压器的选择1、相数的选择

330KV以下的电力系统在不受运输条件限制是，选用三相变压器。本设计均采用三相变压器。2、绕组的选择因本设计中只有两个电压等级，所以均选择双绕组变压器。3、火电厂机压母线上变压器容量和台数的确定原则（1）发电机全部投入运行，扣除最小机压负荷和厂用电，主变可将机压母线所剩功率送入系统。（2）当最大一台发电机检修时，为保证机压负荷，满足其倒送功率。（3）两台主变其中一台，退出运行时，另一台可输送剩余功率的70%。2021/5/912第四章：变压器的选择4、单元接线主变压器选择其容量按发电机额定容量扣除机组厂用电后，留有10%的裕度来确定。5、变电所变压器设计有关规程（1）当一台主变退出运行时，其余主变应能输送剩余负荷的70%-80%（2）当一台主变停运时，其余主变在计及过负荷时间内，满足对重要负荷供电。位置型号台数机压母线SFP7-90000/2202台200MW单元接线SFP7-240000/2204台水电厂SFP7-63000/2203台所1SFP7-90000/2202台所2SFP7-63000/2202台所3SFP7-63000/2202台所4SFP7-90000/2202台2021/5/913第五章、短路计算1、短路计算的目的（1）选择高压电器或对这些设备进行校验（2）评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施。（3）分析计算送电线路对通讯设备的影响。2、短路电流的计算条件（1）正常工作时，系统三相对称（2）所有电源的电动势相角相同（3）短路发生在短路电流最大时刻（4）各元件电阻与线路电容均不计3、运算曲线求短路电流的步骤

查运算曲线找出个时刻短路电流值将转移电抗化为计算电抗计算转移电抗绘制等值电路将标幺值转化为有名值，计算相应冲击电流2021/5/9144、短路计算结果短路地点0s电流KA2s电流KA4s电流KA机压母线70.159.2959.389高压母线17.27513.4213.339变电所15.2045.4985.498变电所26.4656.4656.4846变电所32.8822.8822.923变电所43.3383.3383.361水厂高压2.9252.9252.9252021/5/915第六章：电气设备选择1、电气设备选择的原则（1）按正常条件选择

a.类型和形式的选择根据设备的安装地点确定户外型户内型普通型防污型成套型装配型等

b.额定电压不小于装设地点的电路额定电压

c.额定电流不小于最大持续电流（2）按短路条件进行校验a.按热稳定性校验即最严重情况短路时发热应大于设备允许发热。b.动稳定性校验即最严重短路情况下的冲击电流小于设备允许的动稳定电流2021/5/9162、高压断路器的选择一般6KV-35KV选用真空少油断路器，35KV-500KV采用SF6断路器。Un不小于UNSIN不小于ImaxINbr>I0S热稳定校验It2t>QK动稳定校验ies>ish3、隔离开关的选择Un不小于UNSIN不小于Imax热稳定校验It2t>QK动稳定校验ies>ish2021/5/9174、电流互感器的选择1、种类的选择根据安装地点选择屋内或屋外，根据安装方式选择支持式装入式和穿墙式。6-20KV屋内配电装置的电流互感器一般采用浇注绝缘型，35KV及以上配电装置的电流互感器采用油浸瓷箱式。2、选择条件额定电压不得低于安装回路的额定电压。额定电流不小于回路最大持续工作电流。

为保证准确级，最大工作电流应接近额定电流。电流互感器的二次侧额定电流可根据二次回路的要求选用5A或1A。规定二次负荷变化范围，一次电流为额定时的最大电流误差百位数。2021/5/9184、电压互感器的选择1、种类和型式选择6—20KV屋内配电装置一般采用油浸绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。

35—110KV配电装置中一般采用油浸绝缘式的电磁式电压互感器。

220KV及其以上的配电装置中，当准确级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。PT一次侧额定电压应满足电网电压要求，二次侧额定电压已标准化为100V，具体的数值与它的相数与接线方式有关。准确级即在规定的一次电压和二次负载变化范围内，负荷功率因数为额定时，最大电压误差百分数。2021/5/9195、限流电抗器的选择按额定电压额定电流选择：额定电压不低于网络额定电压；额定电流不小于回路最大持续工作电流，分段电抗器按最大一台发电机额定电流的50%-80%。热稳定校验:计算出流过电抗器的0s2s4s短路电流，算出Qk动稳定校验:计算出冲击电流母线残压校验：计算流过电抗器的电流，算出电抗器电压降落的百分数，其值应大于60%2021/5/9206、设备选择结果位置断路器隔离开关火电厂220kv侧LW6--220GW4-220W水电厂220kv侧LW1--220GW4-220W变电所1LW1--220GW4-220W变电所2LW1--220GW4-220W变电所3LW1--220GW4-220W变电所4LW1--220GW4-220W2021/5/9216、设备选择结果位置断路器隔离开关限流电抗器机压母线SN4-10GGN10-10T-5000NKL-10-2000-10

位置设备火电厂机压母线侧水电厂火电厂高压侧变电所高压侧电流互感器LBJ-10LCWB2-220WLCW-220电压互感器JSJW-10TYD-220TDR-2202021/5/922第七章、潮流计算1潮流计算的目的

潮流计算的目的是在给定某种运行条件和系统接线方式下，阐明电网各部分的运行状态。如变电所母线电压，负荷功率及功率损耗。对于确定电网运行方式，分析电网运行的经济性，潮流计算是这些问题的基础。2潮流计算的内容潮流计算分为手算潮流和机算潮流。手算法物理概念清晰，用于计算简单的电力网络；机算潮流即解非线性微分方程组，快速精准，但物理概念不明显。2021/5/9231、手算潮流

计算各元件

参数

绘制等值电路

设火电厂高压母线为平衡节点242kv相角为零

系统为PV节点其他为PQ节点设各节点电压为220kv计算功率损耗

再由计算所得首端功率及首端电压计算电压降落然后在此计算功率损耗迭代多次前推回代2021/5/9242、计算机计算潮流

计算机计算潮流的数学模型是一组非线性代数方程，是由节点电压方程演变来的。节点分类：PV节点PQ节点平衡节点本设计选择火电厂高压侧为平衡节点，水电厂、系统、机压母线为PV节点，四个变电所为PQ节点。计算程序所用的矩阵参数:B1为支路参数：支路首端号，支路末端号，支路阻抗，支路对地导纳，支路变比，折算到哪侧的标志B2为节点参数：节点所接发电机功率，节点的负荷功率，节点电压的初值，PV节点U的给定值，节点无功补偿容量，节点分类标号2021/5/925第八章、电压调整与无功平衡无功电源：发电机电容器和调相机静止补偿器和静止调相机无功平衡：无功电源供应的无功功率等于无功负荷加变压器无功损耗加线路无功损耗减去线路电容无功无功功率平衡和系统电压水平的关系可知，当系统无功功率充足时电压水平较高。2021/5/926电压调整:调整的必要性：电压较低时:发电机的定子电流将因其功率角的增大而增大，为使定子绕组不置过热，从而减少发电机出力。电动机转差率增大，电流将增大，温升增加，效率降低，寿命降低。电炉的有功功率与电压成正比，影响产量。电压过高时：绝缘受损，寿命缩短。2021/5/927电压管理:中枢点管理方式：

顺调压逆调压常调压1.0UN—1.05UN1.025UN-1.075UN1.02UN-1.05UN2021/5/928电压调整措施：1、改变发电机机端电压供电线路不长，线路上电压损失不很大，一般借调节发电机励磁调压。2、借改变变压器变比调压系统中无功功率不缺乏，采用改变变压器变比调压。3、借补偿设备调压无功不足时，可增设电容器，调相机，静止补偿器。电压调整措施:

冬季最小：变电所1、4：+2.5%

夏季故障：变电所3：-2.5%无功补偿20Mvar

冬季故障：变电所3：-5%无功补偿30Mvar2021/5/929继电保护配置220KV输电线路保护：第一套保护:光纤差动保护（主保护）相间距离保护零序电流保护（后备保护）综合自动重合闸装置第二套保护：高频保护（主保护）相间距离保护接地距离保护（后备）综合自动重合闸装置220KV变压器保护：主保护：瓦斯保护第一纵差保护（二次谐波制动原理）第二纵差保护（间断角鉴别原理）后备保护：复合序电压启动的过电流保护零序电流保护过负荷保护过励磁保护发电机保护：不完全纵差动保护（相间与匝间短路）单元件横差保护（匝间短路）零序电压构成的发电机定子绕组单相接地保护三次谐波电压构成的定子绕组单相接地保护负序电流保护励磁回路一点两点接地保护失磁保护逆功率保护低频保护断水保护2021/5/930第九章、厂用电设计1、厂用电：电动机及全厂的运行操作检修、照明用电都属于厂用负荷，这些总的负荷即位厂用电。厂用电的可靠性对电力系统的安全运行非常重要，提高厂用电可靠性，可使电厂无故障运行。2、厂用电源与备用电源高压厂用工作电源的引接：（1）当主接线具有发电机机压母线时，高压厂用工作电源一般由该机组所连接的母线段上引接。本设计50MW机组的厂用电即引接自机压母线。（2）当发电机与主变压器为单元接线时，则高压厂用电从该单元主变压器的低压侧引接。本设计200MW机组厂用电即引自主变低压侧。备用电源：备用电源引自高压母线。2021/5/931第九章、厂用电设计3、厂用主接线确定火电厂的高压厂用母线采用“按炉分段”，将高压厂用母线按锅炉台数分为若干独立段。本设计有4台200MW机组，两台50MW机组，故采用每炉两段，由分裂绕组变压器供电。设置高压公用负荷母线段，将全厂公用负荷分别接在公用厂用母线段上，公用负荷集中，无过渡问题，各单元机组独立性强，便于各机组在公用厂用母线段的清扫。4、厂用变压器的选择厂用电率按8%计算，厂用变压器按厂用电容量留10%裕度来选择。位置200MW机组厂用变备用变50MW机组厂用变型号SFP131500/15.75SFFZT-40000/220S7-6300/102021/5/932第九章、厂用电设计5、短路计算短路点的选择：200MW厂用变6KV侧D1；50MW厂用变6KV侧D2；备用变6KV侧D3。短路点位置I0SI2SI4SD128.9928.9928.99D29.739.739.73D330.7230.7230.726、高压开关柜位置200MW厂用电低压侧50MW厂用电低压侧备用变压器低压侧型号QFC-15GFC-3BQFC-152021/5/933第十章防雷保护一、对直击雷的防护措施通常是装设