110kV區(qū)域電網(wǎng)及降壓變電所設(shè)計 電氣工程專業(yè)

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1、 本次設(shè)計根據(jù)論文老師下達的任務(wù)書和查閱一些相關(guān)資料，對110kV區(qū)域電力網(wǎng)及其降壓變電所設(shè)計進行了詳情的闡述，其中包括變電所設(shè)計的基本原理、基本步驟和基本方法。依據(jù)任務(wù)書給出的相關(guān)信息，通過負荷計算來了解電源與系統(tǒng)之間聯(lián)絡(luò)線上潮流分布情況；確定主變?nèi)萘浚Σ环弦蟮娜萘窟M行過負荷校驗；通過相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟手段來確定接線方案；對選定的接線方案進行潮流計算與調(diào)壓計算；編寫其說明書和計算書。根據(jù)負荷資料和考慮未來發(fā)展，選擇合適的變壓器；對各電壓等級的系統(tǒng)進行主接線的確定；計算最大持續(xù)工作電流和最大運行時的各個短路點電流；按正常情況下選擇設(shè)備，按短路情況校驗設(shè)備；選擇和校驗10

2、kV硬母線等。 本次設(shè)計最主要部分就是潮流計算和短路計算，反復推敲其原理并進行仔細的計算，在說明書和計算書中采取諸多圖文并茂的形式，以方便讀者閱讀。 關(guān)鍵詞： 區(qū)域電網(wǎng),降壓變電所,潮流計算，短路電流計算。 目錄 第一部分 區(qū)域電力網(wǎng)的設(shè)計 6 第一篇區(qū)域電網(wǎng)設(shè)計說明書 6 第二篇 區(qū)域電力網(wǎng)設(shè)計計算書 20 第二部分220kV降壓變電所設(shè)計 60 第一篇降壓變電所設(shè)計說明書 60 1變電所總體情況 60 1.1氣象條件 60 1.2電壓等級 60 1.3負荷情況及負荷分析 60 1.4負荷分析 60 1.5變電所的規(guī)模 61 2

3、主變壓器的選擇 62 2.1主變壓器臺數(shù)的確定 62 2.2 主變壓器容量的確定 62 2.3主變壓器型式的確定 62 3電氣主接線和配電裝置的選擇 64 3.1確定主接線 64 3.2配電裝置的選擇 64 第二篇降壓變電所設(shè)計計算書 79 1系統(tǒng)各電源參數(shù)情況 79 1.1 火力發(fā)電廠A參數(shù) 79 1.2 火力發(fā)電廠B參數(shù) 79 1.3 220kV系統(tǒng)C參數(shù) 79 1.4 線路參數(shù) 80 2負載情況參數(shù) 80 2.1 負載參數(shù) 80 2.2 其它參數(shù) 80 2.3溫度情況參數(shù) 80 3變電所負荷分析計算 81 3.1主變負荷統(tǒng)計 81 3.2重要負荷 8

4、2 3.3負荷發(fā)展情況 83 4主變?nèi)萘窟x擇 84 4.1 最大輸出負荷容量 84 4.2 重要負荷容量 84 4.3 變電所單臺變壓器的最小容量 84 4系統(tǒng)及變電所阻抗參數(shù) 86 4.1基準值確定 86 4.2網(wǎng)絡(luò)各基本參數(shù)標幺值 86 4.3線路阻抗參數(shù) 90 4.4兩個發(fā)電廠最大運方等值阻抗 95 5變電所220kV側(cè)短路分析 97 5.1全接線運方等值阻抗 97 5.2網(wǎng)絡(luò)等值電路 97 5.3 流過各斷路器的短路電流 99 分析比較 102 6變電所110kV側(cè)短路分析 104 6.1兩臺主變并列運行短路情況 104 6.1.1 變壓器等值阻抗

5、104 6.1.2 各電源到故障點的轉(zhuǎn)移電抗 104 6.1.3 各電源的計算電抗 105 6.1.4 各電源短路周期分量起始值 105 6.1.5 流過各斷路器的短路電流 105 6.2單臺主變運行短路情況 105 6.2.1 變壓器等值阻抗 105 6.2.2 發(fā)電廠到故障點的轉(zhuǎn)移電抗 106 6.2.3 各電源的計算電抗 106 6.2.4 各電源短路周期分量起始值 107 6.2.5 流過各斷路器的短路電流 107 分析比較 107 7變電所10kV側(cè)短路分析 109 7.1兩臺主變并列運行短路情況 109 7.2單臺主變運行短路情況 111 分析比較 1

6、13 8變電所各回路工作電流 114 8.1變電所220kV側(cè) 114 8.2變電所110kV側(cè) 114 8.3變電所10kV側(cè) 115 各斷路器短路沖擊電流 118 各斷路器流過短路電流的熱效應(yīng) 118 10、110kV間隔設(shè)備參數(shù)校驗分析計算 119 10.1計算條件 119 10.2主變并列運行時短路電流 119 2.3 各時刻短路電流 119 2.4 主變并列時短路電流表 120 單主變運行時短路電流 120 3.1 各電源到故障點的計算阻抗 120 3.2 各電源到故障點標么值： 120 3.2 各時刻短路電流： 120 3.3 單主變運行時短路電流表

7、 120 各斷路器流過短路電流 121 各斷路器短路沖擊電流 121 各斷路器流過短路電流的熱效應(yīng) 121 11 變電所10kV間隔設(shè)備參數(shù)校驗分析計算 122 11.1計算條件 122 11.2各電源到故障點的計算阻抗 122 11.3各電源到故障點短路電流 122 2.3 各電源到故障點短路電流 122 2.4 主變并列時短路電流表 122 單主變運行時短路電流 123 3.1 各電源到故障點的計算阻抗 123 3.2 各電源到故障點短路電流 123 3.3 單主變運行時短路電流表 123 各斷路器短路沖擊電流 124 各斷路器流過短路電流的熱效應(yīng) 124

8、12 變電所10kV硬母線分析計算 125 11.1導體長期發(fā)熱允許電流 125 11.2 熱穩(wěn)定最小面積 125 11.3 動穩(wěn)定計算 126 第一部分 區(qū)域電力網(wǎng)的設(shè)計 第一篇區(qū)域電網(wǎng)設(shè)計說明書 1 高壓配電網(wǎng)有功功率初步平衡 1.1 有功功率平衡目的 我們根據(jù)相關(guān)計算，用本高壓配電網(wǎng)在最大負荷和最小負荷數(shù)據(jù)分析有功功率的初步平衡，就可以了解發(fā)電廠運行方式，另外我們還可以通過計算得知有功功率盈余和缺額，這樣我們就能了解發(fā)電廠與各電源之間在其聯(lián)絡(luò)線上潮流分布情況。 1.2 有功功率平衡分析 分兩種情況（最大和最小負荷）進行分析，其計算公式如下： 1.2.1原有電

9、網(wǎng)的發(fā)電負荷 (1-1) 式中：—原有電網(wǎng)最大負荷之和； —同時率（取1）； —廠用電率（取7%）。 1.2.2本新建電網(wǎng)的發(fā)電負荷 (1-2） 其中：； 。 1.2.3總的發(fā)電負荷 （1-3） 經(jīng)計算書計算可得表1-1： 表1-1 電網(wǎng)有功平衡 （單位：MW） 負荷狀態(tài) 發(fā)電機 總出力 原有電網(wǎng)

10、 發(fā)電負荷 新建電網(wǎng) 發(fā)電負荷 總發(fā)電負荷 聯(lián)絡(luò)線 上功率 最大 100 34.41 124.14 158.55 -58.55 最小 90 17.205 74.94 92.145 -2.145 2、區(qū)域網(wǎng)電壓等級確定 2.1選擇原則 根據(jù)《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南》（陳躍 主編）可知， ①應(yīng)符合國家規(guī)定的標準電壓等級。 ②應(yīng)根據(jù)本網(wǎng)絡(luò)的輸送容量、輸送距離；以及四周電力網(wǎng)的額定電壓情況來確定。通過比較經(jīng)濟技術(shù)來確定已擬定的幾種可行方案。 ③ 由《發(fā)電廠電氣部分》 （姚春球版）可知，電網(wǎng)電壓等級有以下幾個等級：220/380V，3kV，6k

11、V，10kV，20kV，35kV，66kV，110kV，220kV，330kV，500kV，等。 2.2結(jié)論 本設(shè)計綜合考慮以上各因數(shù)，故本設(shè)計的電力網(wǎng)電壓等級確定為110kV。 3、待見變電所主變壓器選擇 3.1 變壓器臺數(shù)的選擇 根據(jù)《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南》（陳躍 主編）可知： 大中型發(fā)電廠和樞紐變電所與系統(tǒng)聯(lián)系你比較強時，為了保證其供電的可靠性，變電所一般裝設(shè)2臺以上主變壓器；樞紐變電所裝設(shè)2到4臺； 分析說明書可知，新建的四個變電所有65%～75%不同的重要負荷，為保證可靠供電，所以均設(shè)置2臺主變壓器。 3.2 變壓器容量的選擇 根據(jù)《電氣工程專業(yè)畢業(yè)

12、設(shè)計指南》（陳躍）可知： 變電所的設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程的5 -10年負荷發(fā)展的需要，合理選擇容量，如果選擇較大，就會增加成本。選擇的容量較小，變電所的所需負荷就會被限制，影響電網(wǎng)之間的功率交換和可靠性。因此，選擇主變?nèi)萘恳线m。 所選擇主變?nèi)萘繎?yīng)接近國家標準容量系列的變壓器。假如計算結(jié)果比選擇的主變?nèi)萘科髸r，應(yīng)進行變壓器的過負荷校驗。具體校驗方法如下。 3.3 選擇主變壓器型式的方法 3.3.1如何確定相數(shù) 330kV及以下的發(fā)電廠和變電所中，與同容量的單相式變壓器相比，三相式變壓器投資小、 占地少、損耗小、運行維護便捷等優(yōu)點，一般都選用三相變壓器。 因此在本次設(shè)計中，采用1

13、10kV三相式主變壓器， 3.3.2 如何確定繞組數(shù) 對只有一種升高電壓向用戶供電或與系統(tǒng)連接的發(fā)電廠，以及只有兩種電壓的變電所，應(yīng)采用雙繞組變壓器。本次設(shè)計中，均采用110/10kV雙繞組變壓器。 3.3.3繞組接線組別的確定 接線組別，即變壓器各側(cè)繞組連接方式的組合，其繞組連接方式直接可以影響線電壓相位，要想并列運行，必須要保持與系統(tǒng)線電壓相位一致?，F(xiàn)行110kV-500kV均有電力三繞組變壓器有如下連接方式：其接線組別是“”、“”、“”、“”。 考慮系統(tǒng)或機組同步并列要求等因素，不建議使用全星形接線的變壓器。因此，本設(shè)計主變?yōu)?10/10kV，選擇“”接線。

14、 3.3.4 如何確定調(diào)壓方式 用分接開關(guān)來切換變壓器的分接頭（即改變其變比）來實現(xiàn)對變壓器的電壓的調(diào)整（最高可達30%），有載調(diào)壓變壓器有較多的分接頭，并且可帶負荷的情況下調(diào)整。電力網(wǎng)電壓可能有較大變化的220kV及以上的降壓變電所，應(yīng)采用有載調(diào)壓變壓器。 3.4 變壓器選擇和校驗方法 （1）正常運行時，滿足最大負荷 （3-1） （2）當其中一臺停用時，滿足最大負荷的60%-70% （3-2） （3）當其中一臺停用時，剩下的變壓器能滿足變電所的全部重要負荷；

15、 （3-3） 取以上三種情況的最大值為，然后應(yīng)選接近于國家標準額定容量。當變壓器應(yīng)進行過負荷能力校驗，當偏大時則不需要過負荷校驗。 校驗方法：，計算過負荷系數(shù) ，高于此值即為過負荷。 欠負荷系數(shù)： (3-4) 過負荷系數(shù)： (3-5) 根據(jù)查“正過負荷曲線”可得允許過負荷倍數(shù)，若，則可滿足正常過負荷需要。 3.5結(jié)論 本設(shè)計中，A、C、D變電所采用順調(diào)壓，D變電所采用逆調(diào)壓，由此可知供電線路較長、負荷變動較大，所以

16、A、C、、BD變電所選擇有載調(diào)壓變壓器，綜上所述，A、B、C、D變電所主變壓器參數(shù)如表3-1所示。 表3-1 各變壓器參數(shù) 變電所 型號 額定電壓（kV） 連接 組別 空載 損耗 (kW) 負載損耗 (kW) 空載電流 阻抗電壓 高壓 低壓 A SFZ9-31500/110 11081.25% 11 ，d11 37.76 133.3 0.55 10.5 B SFZ9-16000/110 11081.25% 20.24 77.4 0.63 C SFZ9-16000/110 11081.25% 20.24 77.4 0.6

17、3 D SFZ9-20000/110 11081.25% 24 93.6 0.62 4 電力網(wǎng)接線方案的選擇 4.1 選擇的原則 根據(jù)任務(wù)書所提供的可設(shè)置線路路徑為基礎(chǔ)，保證區(qū)域電網(wǎng)供電的檢修、運行、可靠性、操作的靈活性和方便性，新建變電所中都有重要負荷的，可采用環(huán)網(wǎng)供電或雙回路供電方式。并比較線路長度和接線類型所需要的開關(guān)進行比較，橋型接線需要3臺開關(guān)；單母分段接線形式需要7臺開關(guān)。現(xiàn)擬定電網(wǎng)的10種可行性方案，如表4-1所示。 4.2方案的初步選擇 接線方案選擇采用先技術(shù)后經(jīng)濟的原則，技術(shù)上不滿足要求的，不允考慮，只有滿足供電要求和在技術(shù)要求的方案，才有追

18、求最經(jīng)濟目標的價值。本次設(shè)計采用篩選法，根據(jù)分析比較如下各項指標，為進行技術(shù)經(jīng)濟比較，先選定兩個方案。 （1）去除明顯不合理的方案，根據(jù)供電的可靠性，運行維護的靈活性和方便性等角度； （2）線路長度，短者優(yōu)先；開關(guān)數(shù)，少者優(yōu)先； （3）保護配置的難易程度； （4）將來發(fā)展的可能性。 編號 方案型式 開關(guān)數(shù)（臺） 線長（km） 分析 1 G D C A B 3+3+3+9+4=22 135*1.8=243 變電所出線過多，線路較長，投資較大，淘汰。 2 D C B A G 3+3+7+3+6=22 130*1.8=234

19、 發(fā)電廠出線過多，投資較大，淘汰。 3 3+3+4+7+7=24 97*1.8=144.6 供電可靠性和電壓質(zhì)量高，線路較短，保留。 4 C B A D G 3+3+7+7+4=24 142*1.8=255.6 線路較長，淘汰。 5 C B A D G 3+3+7+7+4=24 105*1.8=189 線路較長，淘汰。 6 C B A D G 3+3+7+7+4=24 112*1.8=201.6 線路較長，淘汰。 7 C B A D G 3+3+7+3+4=20 (24+19)1.8+ 31+

20、22+26=156.4 線路較長，淘汰。 8 C B A D G 3+3+3+3+6=18 (30+60)1.8+ 55+27+20=264 發(fā)電廠出線較多，淘汰。 9 3+3+3+7+4=20 (24+31)1.8+ 19+26+22=166 線路較短；開關(guān)書較少；小環(huán)網(wǎng)可靠性比較好，保留。 10 C B A D G 3+3+3+3+4=227 (24+26)1.8+ 22+19+26=157 故障時電壓質(zhì)量差；運行調(diào)度和繼電保護配置較復雜，淘汰。 表4-1 可行方案 綜上可知，方案3

21、和方案9與其他方案比較，其線路最短，且其可靠性較高，保證了電力網(wǎng)的可靠性，且用線較短，開關(guān)數(shù)較少。因此，初步選擇方案3、9進行經(jīng)濟技術(shù)比較。 方案3 方案9 5 對所選方案進行導線截面的選擇 首先根據(jù)初選方案的接線方式，計算經(jīng)濟截面來初選導線型號，通過計算比較機械強度、導線的電暈、允許電流、電壓損耗來校驗所選導線的技術(shù)參數(shù)。保留滿足條件的方案，反之，淘汰。 5.1確定各變電所負荷 已知及，利用： （5-1） ： （5-2） 可得下表5-1 表5-1 變電所負荷 變電所編號 最大

22、負荷 （MW） 負荷曲線性質(zhì) 高壓側(cè) (MVA) 高壓側(cè) (MVA) 最大利用 小時(h) A 20 0.85 A 20.111+j14.27 12.061+j8.149 7300 B 24 0.90 B 24.117+j13.566 16.873+j9.126 5256 C 21 0.86 A 21.117+j14.48 14.774+j9.742 7300 D 19 0.87 B 19.118+j11.822 11.46+j7.23 5256 5.2選擇線路的導線型號 ，根據(jù)《電力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南》P5

23、0圖3－1可查得經(jīng)濟電流密度J，計算出各導線的計算面積，并查附表4初步選出線路導線型號。公式為： 計算截面積 若是雙回線： 式中：； ； 可得表5-2： 表5-2 方案3、9導線型號選擇 編號 接線方式 導線型號 2 GA LGJ-185/30 AB LGJ-185/30 GC LGJ-185/30 CD LGJ-185/30 4 GA LGJ-185/30 AB LGJ-185/30 GC LGJ-185/30 CD LGJ-185/30 GD LGJ-

24、185/30 5.3對導線進 行校驗 5.3.1機械強度校驗： ； 5.3.2電暈校驗： ； 5.3.3發(fā)熱校驗： 當實際環(huán)境條件不同于額定環(huán)境條件時，電氣設(shè)備的長期允許電流 即對溫度修正系數(shù)修正，公式為 。 5.3.4.電壓損耗校驗： 在正常運行 和 故 障情況下根 據(jù)公式計算 出各段導線 的電壓 損耗，（正 常運行，故 障）。通過計算可得表5-4。 表5-4 兩方案電壓損耗比較（%） 方案3 方案9 正常 故障 正常 故障 最大損耗 允許損耗 最大損耗 允許損耗 最大損耗 允許損耗 最大損耗 允

25、許損耗 2.76 10 5.52 15 2.76 10 6.25 15 綜上所述，方案2、4在技術(shù)上均合理。 6經(jīng)濟比較確定最佳方案 6.1經(jīng)濟比較中所需要的幾個費用 6.1.1工程總投資 包括線路總投資；間隔投資；變電所典型 設(shè)計綜合投資等。 6.1.2年運行費用 包括電能損耗、設(shè) 備折舊、維修、管 理費用等。 6.1.3電能損耗費用 包括線路損耗和變電所電能損耗 由最大負荷利用小時數(shù)和 功率因數(shù)查《電力工程專 業(yè)畢業(yè) 設(shè)計指 南》P21表2-9用插入法計算求得，具體方法見計算書。 6.1.4設(shè)備折舊、維修、管理費用 ，其中：本設(shè)計

26、方案取13%。 6.1.5年費用 以年費用 最小為最佳方 案。其計算公式如下： ；； ；。 6.2 經(jīng)濟比較 詳細計算過程見計算書相關(guān)部分。計算結(jié)果見表6-1： 表6-1 各方案的技術(shù)、經(jīng)濟性能列表如下 3 3.02 9.51 2305.48 2632.31 192.78 407.58 9 3.75 9.62 2543.63 2769.27 213.85 545.84 通過上述經(jīng)濟數(shù)據(jù)比較，最佳方案為方案(9)。 7 對方案9進行潮流和電壓計算 7.1變壓器及線路參數(shù)計算 7.1.1變壓

27、器參數(shù) 經(jīng)計算的表7-2，詳情請見計算書： 表7-1 變電所主變壓器參數(shù) 變電所 型號 額定電壓（kV） 連接 組別 空載損耗 (kW) 負載損耗 (kW) 空載電流 阻抗電壓 高壓 低壓 A SFZ-16000/110 11081.25% 11 YN，d11 16.2 73.2 0.2 10.5 B SFZ-20000/110 11022.5% 19.2 88.4 C SFZ-16000/110 11081.25% 16.2 73.2 D SFZ-12500/110 11081.25% 13.4 59.9

28、 根據(jù)變壓器給定的參數(shù)計算，可得表7-2。 表7-2 變壓器計算參數(shù) 變電所 (Ω) (Ω) (MVA) A 1.73 39.71 0.0324+j0.064 B 1.34 31.76 0.0384+j0.08 C 1.73 39.71 0.0324+j0.064 D 2.32 50.82 0.0268+j0.05 7.1.2相關(guān)線路 參數(shù) 經(jīng)計算，線路的參數(shù)列表如下： 表7-3 線路的參數(shù) 線路 導線型號 長度（km） 線路阻抗(Ω) 充電功率(Mvar) GA LGJ-185/30 24 2.04+j4.92 0.88

29、2 AB LGJ-185/30 22 1.87+j4.51 0.809 GC LGJ-185/30 26 2.21+j5.33 0.956 CD LGJ-185/30 22 1.87+j4.51 0.809 7.2用最大、最小運算負荷簡化電力網(wǎng) 計算運算負荷時，應(yīng)考慮變電 所變壓器阻抗損耗（即銅耗、可變損耗）及勵磁支路損耗（即鐵耗、不變損耗）、高壓母線上線路充電功率一半等。 即，其中。 額定電壓下各變電所運算負荷見表7-4,詳情見計算書。 表7-4 各變電所運算負荷 單位（MVA） 變電所 最大運算負荷 最小運算負荷 A

30、 20.11+j14.27 12.06+j6.46 B 24.12+j12.78 16.87+j8.32 C 21.12+j12.72 14.77+j7.98 D 19.12+j11.01 11.46+j6.42 7.3網(wǎng)絡(luò)潮流分布及電壓計算 求最大負荷和最小負荷時各段線路的最終潮流分布。 7.3.1最大負荷時潮流分布及變電所電壓 由計算書可知，最大、最小負荷的各節(jié)點電壓： 表7-5 各節(jié)點電壓 運行情況 節(jié)點電壓 S A B C D 最大負荷 115 113.06 112.14 113.06 112.30 最小負荷

31、 110 108.77 108.13 108.75 108.28 8變壓器分接頭的選擇 8.1計算原則 根據(jù)相關(guān)規(guī)定，可見表8-1： 表8-1 調(diào)壓要求 變電所 調(diào)壓要求 選擇原則 A、C、D 順調(diào)壓 B 逆調(diào)壓 8.2各變壓器分接頭選擇情況 詳情請見計算書，可得如下表8-2 表8-2分接頭選擇 變電所 A B C D 調(diào)壓方式 順調(diào)壓 逆調(diào)壓 順調(diào)壓 順調(diào)壓 變壓器 分接頭 最大負荷 +41.25% +01.25% +41.25%

32、 +11.25% 最小負荷 -11.25% +21.25% +11.25% +01.25% 9評價區(qū)域電網(wǎng)接線方案 方案（9）經(jīng)過經(jīng)濟技術(shù)都比較優(yōu)越?？梢詮墓╇娍煽啃?、運行靈活性、電能質(zhì)量、經(jīng)濟性等四個方面對該接線方案進行評價。 9.1 供電可靠性 為了提高供電可靠性，保證重要負荷的連續(xù)供電，本電力網(wǎng)接線采用一個鏈式接線（雙回路）和一個環(huán)網(wǎng)，滿足系統(tǒng)需要。 9.2運行靈活性 本設(shè)計A變電所采用單母分段接線，B、C、D變電所采用橋形接線。當一回線路檢修或故障時，切換至另一回線路或，操作靈活。 9.3 電能質(zhì)量 經(jīng)過計算書數(shù)據(jù)可知，該電網(wǎng)的電壓損耗，不管是在正常還是

33、在事故情況下，均能滿足要求。另外，本設(shè)計變電均采用有載調(diào)壓變壓器，可帶負荷調(diào)整電壓，在保證電能質(zhì)量的同時也保證了供電可靠性。 9.4 電網(wǎng)的經(jīng) 濟性 經(jīng)過計算書計算可知，方案（9）工程投資、年運行費及年費用比較少，電能損耗較低，因此經(jīng)濟性較合理。 第二篇 區(qū)域電力網(wǎng)設(shè)計計算書 1 計算有功功率初步平衡 1.1最大負荷情 況下的發(fā)電負荷 1.2最小負荷情況 下的發(fā)電負荷: 2 選擇高壓配電網(wǎng)電壓等級 輸電線路電壓的確定應(yīng)符合國家規(guī)定的標準電壓等級，我國現(xiàn)行的輸電線路額定電壓標準見表2-1。 表2

34、-1 輸送容量和距離 線路額定電壓（kV） 輸送容量（MW） 輸送距離（km） 60 5.0-20.0 20-100 110 10.0-50.0 50-150 220 100.0-300.0 100-300 330 200.0-1000.0 200-600 500 800.0-2000.0 400-1000 電網(wǎng)電壓等級決定于輸電功率輸電距離，還要考慮到周圍已有電網(wǎng)的電壓等級。根據(jù)給定的任務(wù)書中的數(shù)據(jù)分析，本設(shè)計選擇110kV。 3 選擇變電所主變?nèi)萘? 每個變電所選擇配置兩臺主變， 因為四個變電所都要重要負荷，保證其供電的可靠性。 3.1

35、 A變電所(負荷曲線A)主變?nèi)萘康倪x擇 (1)其中一臺退出運行,剩下的可帶走全部最大負荷的70% (2)其中一臺退出運行,剩下的可帶走全部的重要負荷 取以上兩者中最大值為，根據(jù)的值選擇接近的；因為, 所以進行過負荷校驗。 ，高于此值即為過負荷,從負荷曲線上看出T=8h。 計算欠負荷系數(shù) 過負荷系數(shù) 根據(jù)負荷 時間T=2h和欠負荷 系數(shù),可查《發(fā)電廠電 氣部分》P423圖11-6的過負荷數(shù),因此所 選主變不滿足要求。所以重新選擇，因為, 所以不需要進行過負荷校驗。 綜上，A變電所選取兩臺。 3.2 B變電所(負荷曲線B)主變?nèi)萘康倪x擇 (1)其中一臺退出

36、運行,剩下的可帶走全部最大負荷的60%: (2)其中一臺退出運行,剩下的可帶走全部的重要負荷: 取以上三者中最大值為，根據(jù)的值選擇接近的，因為,所以要進行 過負荷校驗。 ，高于此值即為過負荷,從負荷曲線上看出T=2h。 根據(jù)負荷時間T=2h和欠負荷系數(shù)，查《發(fā)電廠電氣部分》P423圖11-6的過負荷數(shù),因此所選主變滿足要求，綜上，B變電所選取兩臺。 3.3 C變電所(負荷曲線A)主變?nèi)萘康倪x擇 (1)其中一臺退出運行,剩下的可帶走全部最大負荷的60%: (2)其中一臺退出運行,剩下的可帶走全部的重要負荷: 取以上三者中最大值為，根據(jù)選擇接

37、近的，因為,所以不要過負荷校驗。 校驗:，高于此值即為過負荷,從負荷曲線上看出T=8h。 欠負荷系數(shù) 過負荷系數(shù) 根據(jù)負荷時間T=8h和欠負荷系數(shù)，查《發(fā)電廠 電氣部分》P423圖 11-6的過負荷數(shù),因此所選主變不滿足要求。所以重新選擇，因為, 所以不需要進行過負荷校驗，因此，C 變電所選擇兩臺。 3.4 D變電所(負荷曲線B)主變?nèi)萘康倪x擇 (1)其中一臺退出運行,剩下的可帶走全部最大負荷的60%: (2)其中一臺退出運行,剩下的可帶走全部的重要負荷: 取以上三者中最大值為。 選擇，因為,所以要行過負荷校驗。 校驗:，高于此值即為過負荷,從負荷曲線上看

38、出T=2h。 計算欠負荷系數(shù) 過負荷系數(shù) 根據(jù)欠負荷系數(shù),負荷時間T=2h，查《發(fā)電廠電氣部分》P423圖11-6的過負荷數(shù),因此所選主變滿足要求。綜上，D變電所選擇兩臺。 4 方案初定 4.1接線方式 斷路器個數(shù):由于～配電裝置,出線回路為3～4回時,采用單母分段接線,其中開關(guān)數(shù)為7個；內(nèi)外橋其中的開關(guān)數(shù)為3個（具體的開關(guān)數(shù)列在下表中）。 10種可行性方案開關(guān)數(shù)與線路長度： 1 3+3+3+9+4=22 2 3+3+3+7+6=22 3 3+3+4+7+7=24 4 3+3+7+7+4=24 5 3+3+7+7+4=24 6

39、 3+3+7+7+4=24 7 3+3+7+7+4=24 8 3+3+3+3+6=18 9 3+3+7+3+4=20 10 3+3+3+3+4=16 4.2選擇各線路的導線型號 4.2.1 負荷曲線A: （1）各變電所 的最大負荷: （2）各變電所 的最小負荷: 4.2.2選擇方案(3)導線型號 在《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南》P48圖3-1中應(yīng)用直線插值法得到的經(jīng)濟電流密度如下: S

40、A: SD: DC : CB: 每段導線流過的最大電流，經(jīng)濟截面和選擇的導線類型如下: 選擇初選導線型號見表4.2 有關(guān)參數(shù) 各段導線 導線型號 單位長度阻抗值 (Ω/KM) 長度 (KM) GA LGJ-150/25 30 GD LGJ-240/40 20 DC LGJ-150/25 27 CB LGJ-120/25 20 4.2.3 方案(9)的導線型號的選擇 根據(jù)每段導線的,在《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南》P48圖3-1中應(yīng)用直線插值法

41、得到的查經(jīng)濟電流密度J如下: 每段導線流過的最大電流，經(jīng)濟截面和選擇的導線類型如下: CD選擇導線型號與GA和GD相同，因此CD選取導線型號為:LGJ-150/25。 選擇初選導線型號見表4.2 有關(guān)參數(shù) 各段導線 導線型號 單位長度阻抗值 (Ω/KM) 長度 (KM) GA LGJ-210/35 30 AB LGJ-120/25 35 GC LGJ-150/25 55 GD LGJ-150/25 20 CD LGJ-150/25 27 4.3對方案（3）、（9）校驗導線的截

42、面積 4.3.1方案（3）的導線校驗 4.3.1.1按機械強度校驗 為保證必要的機械強度，根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)定，1-10kV不得采用單回線，其最小截面積如下表所示（單位）。 表4.2 滿足機械強度要求的導線最小截面（） 導線類型 通過居民區(qū) 通過非居民區(qū) 鋁絞線 35 25 鋁合金線 35 25 銅芯鋁線 25 16 銅線 16 16 因此，所選的全部導線不小于35，滿足機械強度的要求。 4.3.1.2按電暈校驗 所選全部導線不小于70滿足電暈要求。 4.3.1.

43、3按允許載流量校驗導線截面積 允許載流量是根據(jù)熱平衡條件確定的導線長期允許通過電流，相關(guān)規(guī)程規(guī)定，進行這種校驗時，鋼芯鋁絞線的允許溫度一般取70℃。按此規(guī)定并取導線周圍環(huán)境溫度為25℃時，各種導線的長期允許通過電流如表表4.4所示。 如果當?shù)氐淖罡咴缕骄鶞囟炔煌?5℃，應(yīng)進行修正。 表4.5不同周圍環(huán)境溫度下的修正系數(shù) 環(huán)境溫度（℃） -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 修正系數(shù) 1.29 1.24 1.20 1.15 1.11 1.05 1.00 0.94 0.88 0.81 0.74

44、 0.67 本高壓配電網(wǎng)所在地區(qū)的最高氣溫月的最高平均溫度為30℃，應(yīng)用插值法得到溫度修正系數(shù)取0.916. GA:GA斷開一回,流過GA另一回的最大電流為2105.52=211.04(A) 小于 ,所選導線型號滿足要求。 GD:GD斷開一回,流過GB另一回的最大電流為2211.18=422.36(A), 小于,所選導線型號滿足要求。 DC:DC斷開一回,流過DC另一回的最大電流為2132=264(A), 小于,所選導線型號滿足要求。 CB:CB斷開一回，流過GD另一回的最大電流為273=146(A), 小于,所選導線型號滿足要求。

45、 4.3.2電壓損耗校驗(正常運行) 查《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南》P156附表4（6~10kV架空線路的電阻和電抗值），得導線參數(shù)： 4.3.2.1正常情況下的電壓損耗 GA：只供A變電所 GD:供D、C、B變電所 DC:只供C變電所 CB:只供D變電所 4.2.2.7故障情況下(雙回斷一回)的電壓損耗： GA： GB： BC： 4.3.3方案(9)的導線校驗導線截面積 4.3.3.1按機械強度校驗和電暈校驗同上。 4.3.3.2發(fā)

46、熱校驗，按允許載流量校驗導線截面積 GA:雙回斷開一回線路，流過另一回的最大電流為, 小于,所選導線型號滿足要求。 AB:雙回斷開一回線路，流過另一回的最大電流為, 小于，所選導線型號滿足要求。 AB:雙回斷開一回線路，流過另一回的最大電流為, 小于，所選導線型號滿足要求。 GC:雙回斷開一回線路，流過另一回的最大電流為, 小于，所選導線型號滿足要求。 GD:雙回斷開一回線路，流過另一回的最大電流為, 小于，所選導線型號滿足要求。 CD:正常情況下開環(huán)運行，故障情況下通過的最大電流158（A）， 小于，所選導線型號滿足要求。

47、4.3.3.3電壓損耗校驗 同上 4.3.3.6 計算線路參數(shù) 4.3.3.4 正常情況下的電壓損耗 GA:只供A、B變電所： AB:只供B變電所: GC:只供C變電所 GD:只供D變電所 4.3.3.5故障情況下的電壓損耗 GA：（雙回線斷開一回） AB：（雙回線斷開一回） GC:供C、D變電所 GD：供C、D變電所 5 初步選擇方案（1）（2）進行經(jīng)濟比較 5.1線路投資 查《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南》P185附表52： 表5.1送電工程綜合限額設(shè)計控制指標 電壓等級 導線規(guī)格 單

48、位造價（萬元/km） 110kV 平地 純混凝土桿 LGJ-120 14.75 純混凝土桿 LGJ-150 15.10 純混凝土桿 LGJ-185 17.78 純混凝土桿 LGJ-240 20.22 5.1.1方案(3)的線路投資 線路總投資 5.1.2方案(9)的線路投資 線路總投資 5.2線路總折舊 5.2.1方案（3）線路折舊 5.2.2方案（9）線路折舊 5.3 變電總投資 5.3.1 方案(3)的變電所投資 發(fā)電廠新增間隔8個，A、B 變電所均采用橋型接線，C、D變電所均采

49、用單母分段接線。根據(jù)設(shè)計指南189頁表56可得： 變電所總投資為： 5.3.2 方案(2)的變電所投資 A、B、C、D變電所其中A變電所采用單母分段所以發(fā)電廠新增間隔 4個，根據(jù)設(shè)計指南189頁表56可得： 變電所總投資為： 5.4 變電所折舊費 由參考資料可知，折舊率為14%，折舊率為 13%。 5.4.1 方案(3)的變電所折舊 5.4.2 方案(9)的變電總折舊 5.5 工程總投資 5.5.1 方案(1)的工程總投 5.5.2 方案(2)的工程總投資 5.6 設(shè)備

50、折舊費，維修、管理費用 5.6.1 方案(3)的設(shè)備折舊費，維修、管理費用 5.6.2 方案(9)的設(shè)備折舊費，維修、管理費用 = + = 5.7電能損耗 5.7.1變電所的電能損耗 變電所A： 變電所B： 變電所C： 變電所D： 5.7.2方案（3）的電能損耗 根據(jù) 查《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南》P21表2-9，得: GA：得: GD:得: DC:得 CB：得: 根據(jù)以上計算，則方案(3)的總電能損耗： 5.7.3方案(9)的電能損耗 GA：得: AB:得:

51、GC:得: GD:得: 根據(jù)以上計算，則方案(2)的總電能損耗 5.85.5.8電能損耗費用（電價為0.4/KWh） 5.8.1 方案(3)電能損耗費用 5.8.2 方案(9)電能損耗費用 5.9 年費用 5.9.1 方案(1)的年費用 5.9.2 方案(2)的年費用 表5.2 兩種方案的經(jīng)濟和技術(shù)比較 方案 技術(shù)比較 經(jīng)濟比較 年費用 （萬元） 正常情況 故障情況 總投資Z （萬元） 電能損耗 總折舊U (萬元) （1） 2.84 6.38 7842.98 2395.

52、7 849.02 1772.36 （2） 3.21 6.42 8096.05 1822.82 880.6755 1811.053 通過經(jīng)濟比較，方案(9)總投資及年費用比方案(3)低，但除相同外，方案（9）的線路電壓損耗小于（3），所以方案（9）為最佳方案。 6 方案9進行潮流計算 接線圖如下: 6.1計算變壓器及線路的參數(shù) 6.1.1變壓器的參數(shù) 表6.1 變壓器的技術(shù)參數(shù) 變電所 型號 空載損耗(kw) 負載損耗(kw) 空載電流 阻抗電壓 A SFZ9-31500/110 37.76

53、133.3 0.55 10.5 B SFZ9-16000/110 20.24 77.4 0.63 10.5 C SFZ9-16000/110 20.24 77.4 0.63 10.5 D SFZ9-20000/110 24 93.6 0.62 10.5 6.1.2變壓器參數(shù)的計算 （1）A變電所的參數(shù) (2)B變壓器的參數(shù) (3)C變壓器的參數(shù) (4)D變壓器的參數(shù) 6.1.3線路的參數(shù) 表6.2 線路的參數(shù) 線段 導線型

54、號 長度（km） 線路阻抗 電容 GA (雙回路) LGJ-210/35 30 4.5+j12.15 3.721 0.558 AB（雙回路） LGJ-120/25 35 7.805+j14.735 3.572 0.625 GC (單回路) LGJ-150/25 55 11.55+j22.88 3.618 0.995 GD（單回路） LGJ-150/25 20 4.2+j8.32 3.618 0.362 CD（單回路） LGJ-150/25 27 4.05+j10.935 3.618 0.488 6.1.4線路的充電功率

55、 查《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南》P157附表6可知： GA： AB： GC： GD： CD： 6.2簡化電力等值網(wǎng)絡(luò) 6.2.1各變電所負荷情況 表6.3 各變電所最大、最小負荷情況 變壓所 編號 最大負荷 (MW) 功率因數(shù) COSΦ 負荷曲線 性 質(zhì) A 36 0.9 A 36+j17.44 25.2+j12.208 B 25 0.9 B 25+j12.11 12.5+j6.055 C 20 0.9 A 20+j9.69 14+j6.783 D 27 0.9 B 27+j13.08 12.

56、5+j6.54 6.2.2各變電所等值負荷計算（最大，最小負荷均按兩臺變壓器并列運行計算） 6.2.3最大負荷時： A變電所： B變電所： C變電所 D變電所 因此，本系統(tǒng)等值電路可以簡化為： SAB(鏈式網(wǎng)) SCDS(環(huán)網(wǎng)) 6.2.4最小負荷下： A變電所 B變電所 C變電所 D變電所 因此，本電力網(wǎng)可以簡化為： SAB(鏈式網(wǎng)) SCDS(環(huán)網(wǎng)) 6.3網(wǎng)絡(luò)潮流分布及電壓計算 6.3.1鏈式網(wǎng)S

57、AB最大負荷時的潮流計算 從右往左算：(設(shè)首端電壓,末端功率) 從左往右計算： ,滿足要求。 ,滿足要求。 6.3.2鏈式網(wǎng)SAB最小負荷時的潮流計算 從右往左算：(設(shè)首端電壓,末端功率) 從左往右計算： ,滿足要求。 ,滿足要求。 6.3.3環(huán)網(wǎng)SCDS最大負荷情況的潮流分布及電壓計算 用復功率法求得各段線路的初步功率分布,從功率分點處將環(huán)網(wǎng)拆開,向兩側(cè)電源推算,求得最大負荷和最小負荷時各段線路的最終潮流分布。 由于各線路參數(shù)相同，可進行如下初步潮流計算： 以上計算可

58、得與假設(shè)方向相反,所以，A為環(huán)網(wǎng)GABG的功率分點，閉式環(huán)網(wǎng)在C點打開。 潮流分布：在無功功率分點C處將環(huán)網(wǎng)拆開成兩條輻射線： (1)輻射線SC計算: 設(shè)末端電壓為,末端功率 (2)輻射線SBC計算: 已知首端電壓,首端功率： 電壓計算： 6.3.4環(huán)網(wǎng)SCDS最小負荷情況的潮流分布及電壓計算 由于各線路參數(shù)相同，可進行如下初步潮流計算： 以上計算可得與假設(shè)方向相同,所以，C為環(huán)網(wǎng)GABG的功率分點，閉式環(huán)網(wǎng)在C點打開。 潮流分布：在無功功率分

59、點C處將環(huán)網(wǎng)拆開成兩條輻射線： (1)輻射線SC計算: 設(shè)末端電壓為,末端功率 (2)輻射線SDC計算: 已知首端電壓,首端功率： 電壓計算： 7 變壓器分接頭的選擇 任務(wù)書具體調(diào)壓要求如下表： 變電所 調(diào)壓要求 原則 A、C、D 順調(diào)壓 B 逆調(diào)壓 7.1 變電所分接頭的選擇及校驗 7.1.1 A變電所分接頭的選擇及校驗 A變電所：順調(diào)壓 滿足， 因兩臺主變并列運行，所以 選

60、擇調(diào)壓分接頭： 最大負荷時選： 最小負荷時選： 校驗： 最小負荷時選： 7.1.2 B變電所分接頭的選擇及校驗 B變電所：逆調(diào)壓 滿足， 因兩臺主變并列運行，所以 。 選擇調(diào)壓分接頭 最大負荷時選： 最小負荷時選： 校驗： 所以：最大負荷時選： 最小負荷時選： 7.1.3 C變電所分接頭的選擇及校驗 C變電所：順調(diào)壓 滿足， 因兩臺主變并列運行，所以 。 選擇調(diào)壓分接頭 最大負荷時選： 最小負荷時選： 校驗： 7.1.4 D變電所分接頭

61、的選擇及校驗 D變電所：順調(diào)壓 滿足， 因兩臺主變并列運行，所以 。 選擇調(diào)壓分接頭 最大負荷時選： 最小負荷時選： 校驗： 最小負荷時選： 第二部分220kV降壓變電所設(shè)計 第一篇降壓變電所設(shè)計說明書 1變電所總體情況 擬建變電所220kV側(cè)有4回電源進線，110kV側(cè)采用雙回路向煉鋼廠供電；在變電所附近的11個10kV地區(qū)負荷，可知，該變電所為樞紐變電所。 1.1氣象條件 地區(qū)歷年最高氣溫：40℃ 地區(qū)最熱月平均最高氣溫：28℃ 其他情況（略） 1.2電壓等級 根據(jù)任務(wù)書要求，變

62、電所電壓等級確定為：220/110/10kV。 1.3負荷情況及負荷分析 變電所主要負荷由任務(wù)書可得如下： 負載名稱 電壓等級 最大負荷 功率因數(shù) 回路數(shù)量 重要負荷百分數(shù) 煉鋼廠 110kV 45000kW 0.95 2 65% 礦機廠 10kV 1800kW 0.9 2 50% 機械廠 10kV 1500kW 0.9 2 45% 汽車廠 10kV 1100kW 0.9 2 72% 電機廠 10kV 1100kW 0.9 2 36% 煉油廠 10kV 1800kW 0.9 2 76% 飼料廠

63、 10kV 500kW 0.9 1 0% 1.4負荷分析 ⑴ 10kV負荷，從任務(wù)書上看，變電所10kV最大負荷同時率達到0.9，功率因數(shù)為0.9，可計算： 變電所10kV側(cè)總負荷： 變電所10kV側(cè)最大負荷： 變電所10kV側(cè)負載容量： 現(xiàn)有10kV最大負載容量： ⑵ 110kV負荷 變電所110kV側(cè)總負荷及最大負荷： 變電所110kV側(cè)負載容量： 1.5變電所的規(guī)模 擬建變電所位于城市近郊，110kV向煉鋼廠供電，在變電所附近還有一些地區(qū)負荷，不用考慮遠景規(guī)劃，變電所規(guī)模為：主變壓器2臺，容量2120MVA電壓等級為220/110/1

64、0kV；220kV出線4回；110kV出線2回；10kV出線11回。 2主變壓器的選擇 2.1主變壓器臺數(shù)的確定 根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計手冊》的規(guī)定： 與系統(tǒng)有較強聯(lián)系的大、中型發(fā)電廠和樞紐變電所，在一種電壓等級的情況下，主變壓器應(yīng)不小于2臺； 本變電所有110kV側(cè)煉鋼廠，10kV有礦機廠、飼料廠、汽車廠、機械廠、電機廠等重要負荷，為確保供電 的可靠性和靈活性, 所以本變電所選擇兩臺主變壓器互為備用。 2.2 主變壓器容量的確定 根據(jù)《220kV～500kV變電所 設(shè)計技術(shù)規(guī)程（DL/T5218-2005）》的7.2.1條規(guī)定：凡裝有2臺及以上主變壓器，當一

65、臺事故停運以后，在不過載的狀態(tài)下，剩下的變壓器容量應(yīng)保證70%全部負荷；此外，其中任一臺停運后，剩下的變壓器能滿足全部重要負荷，取兩者較大值為參考值并進行偏小選取，需要進行過負載能力校驗；否者，可避免過負荷校驗。 由于該變電所在系統(tǒng)中的重要性，以及該變電所負荷的特殊性，根據(jù)以上原則，查《電力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計》P161附表22,選擇參數(shù)偏大接近的變壓器，本設(shè)計選擇單臺變壓器容量為120MVA。 2.3主變壓器型式的確定 2.3.1 主變相數(shù) 根據(jù)《6kV～500kV變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：220kV～330kV變壓器若不受客觀條件限制，應(yīng)選用三相變壓器。本設(shè)計采用三相式變壓器。 2.

66、3.2 主變繞組數(shù) 據(jù)《發(fā)電廠電氣部分》P117說明：有兩種升高電壓向用戶供電與系統(tǒng)連接的發(fā)電廠，并且有三種電壓的變電所，所以變電所設(shè)計選用三繞組變壓器。 2.3.3 主變各繞組連接方式的組合 我國電力變壓器的220kV三相繞組所采用的繞組連接方式，110kV及以上系統(tǒng)電壓側(cè)連接大多數(shù)是“YN，d11”，即中性點引出并直接接地，兩個系統(tǒng)之間有30的角度差； 2.3.4 主變調(diào)壓方式 變壓器的電壓調(diào)整是通過其改變分接頭，從而改變變比來實現(xiàn)；調(diào)壓方式分為兩種，分接頭必須在停電時才能調(diào)整，稱為無勵磁調(diào)壓，調(diào)整范圍只有10%；另一種是帶負荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達30%。 本變電所主變主要是為當?shù)刎摵晒╇?，因負荷的特殊性，為了保證供電質(zhì)量和供電的連續(xù)性，所以設(shè)計變壓器的調(diào)壓方式采用有載調(diào)壓。 2.3.5 主變冷卻方式 主變壓器冷卻方式只要有如下幾類：自然風冷卻、強迫空氣冷卻、強迫油循環(huán)風冷卻、強迫油循環(huán)水冷卻；強迫油循環(huán)風冷卻，但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護工作量較大，并用風扇對