【正文】 行方式：豐水期滿載運行，枯水期根據(jù)下游用水要求發(fā)電功率不得低于 25MW。 廠用電率： 1% 額定電壓： 電抗參數(shù)：dx =， 39。dx =， dx =，qx =， qx = 3 新建變電所 各變電所數(shù)據(jù)： 名稱 乙 丙 丁 最大負(fù)荷（ MW） 23 26 34 最小負(fù)荷（ MW） 16 18 27 COSΦ 2 二次側(cè)電壓（ KV） 10 10 10 一、二類負(fù)荷比例 60% 60% 90% 調(diào)壓要求 順 常 逆 maxT（小時） 4500 4600 6935 平均負(fù)荷率 最小負(fù)荷率 變電所丁的負(fù)載： 負(fù)載形式 年產(chǎn)（噸） 年耗電量（ ） 棉紗 104 104 冶金業(yè)電爐鋼 105 105 機制紙 104 104 居民生活 260 104 普通水泥 105 105 4 地理位置 圖 1 W 3 始 末 距離（ KM） 通過地帶 水電廠 W 甲 200 丘陵 甲 乙 50 平原 甲 丙 20 平原 甲 丁 49 平 原 乙 丁 40 平原 丙 丁 40 平原 5 本說明書是對高壓輸電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計。本系統(tǒng)中有原始的甲變電所和火電廠，要求對系統(tǒng)一次側(cè)進行規(guī)劃設(shè)計。 設(shè)計思路 （ 1）、首先認(rèn)真閱讀并對原始資料作一個初步了解和分析，確定系統(tǒng)的功率平衡。 （ 2）、確定網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計方安，在可靠、合理的基礎(chǔ)上保證其經(jīng)濟性。 （ 3）、水電廠 W 的主接線，主要包括接線形式、主變和出線的選擇。 （ 4）架空線路的確定。 （ 5）變電所電氣主接線，主要分析乙變，確定其一次電氣接線及各參數(shù)。 （ 6）、對系統(tǒng)進行無功補償，確定各節(jié)點的無功補償 容量，使其滿足總統(tǒng)要求。 （ 7）、對網(wǎng)絡(luò)進行潮流分析和電壓調(diào)整，使得各節(jié)點的電壓在允許的范圍內(nèi)變化，并進行短路計算。 設(shè)計特點： 對于整個網(wǎng)絡(luò)一定要簡單、可靠、靈活，在此基礎(chǔ)上保證其經(jīng)濟性。 設(shè)計存在的問題： 對于系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上和經(jīng)濟上不能統(tǒng)一。我們首先考慮技術(shù)方面，再考慮經(jīng)濟方面。但對于有些設(shè)備在滿足一定的技術(shù)基礎(chǔ)上再考慮經(jīng)濟方面，使其滿足可靠性，經(jīng)濟性。 4 第一章 原始資料分析及系統(tǒng)功率平衡 電力電量平衡的目的與要求 電力電量平衡是電力電量供應(yīng)與需求之間的平衡。 在系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)進行 電力電量平衡計算，主要分析、研究一下問題： （ 1）、確定電力系統(tǒng)需要餓發(fā)電設(shè)備容量。 （ 2）、確定系統(tǒng)需要的備用容量，研究在水、火之間的分配。 （ 3）、確定系統(tǒng)需要的調(diào)峰容量，使之能滿足設(shè)計年不同季節(jié)的系統(tǒng)調(diào)峰要求。 （ 4）、在滿足電力系統(tǒng)負(fù)荷及電量需求的前提下。合理安排水火電廠的運行方式，充分利用水電，使燃料消耗最經(jīng)濟，并計算系統(tǒng)需要的燃料消耗量。 （ 5）、確定各代表水文年各類型電廠的發(fā)電設(shè)備利用小時數(shù)，檢驗電量平衡。 （ 6）、確定水電廠電量的利用程度，以論證水電裝機容量的合理性。 （ 7）、分析系統(tǒng)與系統(tǒng) 之間，地區(qū)與地區(qū)之間的電力電量交換，為保證擴大聯(lián)網(wǎng)及擬定網(wǎng)絡(luò)方安提供依據(jù)。 電力平衡中的容量組成 （ 1）、裝機容量 （ 2）、工作容量 （ 3）、備用容量 功率平衡計算 依據(jù)本次設(shè)計的原始資料 ,系統(tǒng)的功率平衡主要考有功備用容量是否足夠。 （ 1）、 發(fā)電總?cè)萘繛?1000MW，負(fù)荷最大值為 800MW。 （ 2）、 水電廠設(shè)計容量為 5 35MW，遠(yuǎn)景規(guī)劃為 7 35MW。 （ 3） 、 乙、丙、丁的最大負(fù)荷分別為 23MW、 26MW、 34MW。 由于系統(tǒng)地有功備用容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所提供的負(fù)荷，所以滿足系統(tǒng)的功率平衡。 5 第二章 電力網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計方案 電網(wǎng)設(shè)計的一般內(nèi)容 （ 1）、確定輸電方式 （ 2）、選擇電網(wǎng)電壓 （ 3）、確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) （ 4）、確定變電所布局和規(guī)模 根據(jù)以下原則進行設(shè)計，使電網(wǎng)的設(shè)計做到合理性，可靠性，在此基礎(chǔ)上做到經(jīng)濟性。 電力網(wǎng)絡(luò)的基本原則 （ 1）、 滿足國民經(jīng)濟各部門用電增長的要求。 （ 2）、 滿足用戶對供電可靠性和電能質(zhì)量的要求。 （ 3）、 要求節(jié)約投資及年運行費用，減少主要設(shè)備和材料消耗，特別注意減少當(dāng)前“ 短線 ” 物資的消耗，要爭取做到分期投資。 （ 4）、 遠(yuǎn)近結(jié)合，以近為主，若兩個 方案技術(shù)指標(biāo)相近時，應(yīng)采用有利于發(fā)展的方案。 （ 5）、 所提方案應(yīng)在規(guī)定的期限由實現(xiàn)的可能性，過度也方便。 （ 6）、 要對多個方案進行技術(shù)比較，然后確定出最優(yōu)方案。 電氣主接線的基本原則 根據(jù)系統(tǒng)和用戶的要求，保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量。 具有運行，維護的靈活性、經(jīng)濟性、方便性和發(fā)展性。 （ 1） 可靠性：衡量可靠的標(biāo)準(zhǔn)，一般是根據(jù)主接線型式機主要設(shè)備操 作的可能方式，按一定的規(guī)律計算出 “ 不允許 ” 事件發(fā)生的規(guī)律，停運的持續(xù)時間期望值等指標(biāo)，對幾種主接線型式中擇優(yōu) （ 2） 靈活性 在調(diào)度時，可以靈活的投入 和切除發(fā)電機、變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以極特殊運行方式下的系統(tǒng)電鍍要求；在檢修時，可以方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備，而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電；在擴建時，可以容易的從初期接線擴建到最終接線，在不影響連接供電或停電時間最短的情況下，投入新機組、變壓器或線路，并對一次和二次部分的改建工作量最少。在操作時間便、安全、不易發(fā)生誤操作的 “ 方便性 ” 。 （ 3） 經(jīng)濟性。 6 主接線應(yīng)力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器等一次設(shè)備，要是控制、保護不過于復(fù) 雜，要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器。做到投資省。合理的選擇主變壓器的種類（雙繞組、三繞組或自耦變等）容量、臺數(shù)，避免兩次變壓而增加電能的損失。電器主接線選擇時要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少 電力網(wǎng)絡(luò)電壓等級的選擇 同一地區(qū)，同一電網(wǎng)內(nèi)，應(yīng)盡可能簡化電壓等級。各級電壓間的級差不宜太小，根據(jù)任務(wù)書數(shù)據(jù)，結(jié)合本系統(tǒng)的現(xiàn)有的條件，發(fā)電機出口側(cè)電壓為 ， W—— 甲的輸送電壓為 220KV，各變電所的輸送電壓為 110KV。 續(xù)表 我國各級電壓輸送能力統(tǒng)計 輸電電壓（ KV） 輸送容量（ MW） 傳送距離（ KM） 及以下 及以下 3 —— 1—— 3 6 —— 4—— 15 10 —— 6—— 20 35 2—— 10 20—— 50 110 10—— 50 50—— 150 220 100—— 500 100—— 300 330 200—— 1000 200—— 600 500 600—— 1500 400—— 1000 接線方案 簡單結(jié)構(gòu)的電力系統(tǒng)宜分為以下幾種類型 （ 1）、放射形三 級 系統(tǒng) （ 2）、鏈形 系統(tǒng) 7 （ 3）、輻射形系統(tǒng) （ 4）、環(huán)形系統(tǒng) （ 5）、多回路系統(tǒng) 系統(tǒng)接線方案比較 方案一：射形接線 因為每個變電所的負(fù)荷一、二次負(fù)荷都占很大的比例，所以每條線路都用雙回路，保證供電的可靠性，且接線簡單，清晰，線路間聯(lián)系不大，但用料投資大，線路利用率低，從經(jīng)濟 考慮有些不合理。 方案二：環(huán)形接線 環(huán)形接線可以閉環(huán)運行，閉環(huán)運行有較高的可靠性，有不間斷供電的優(yōu)越性，線路短，大大節(jié)約了投資，從經(jīng)濟上考慮可行，但調(diào)度復(fù)雜，并且導(dǎo)線截面加粗反而浪費。 方 案三 : 雙回路與環(huán)形網(wǎng)混合接線 可分為兩種網(wǎng)絡(luò)： A 網(wǎng)絡(luò)和 B 網(wǎng)絡(luò) 圖 A 網(wǎng)絡(luò) B 網(wǎng)絡(luò) 分析其接線長度及截面的選擇， A 網(wǎng)絡(luò)比 B 網(wǎng)絡(luò)節(jié)省投資，所以選擇 A 網(wǎng)絡(luò)。（具體見《計算書》） 該網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點：雙回路與環(huán)形網(wǎng)混和接線，其可靠性高。當(dāng)任何一條線路故障或檢修時，可保證負(fù)荷不間斷供電，集合了雙回路和環(huán)形接線的優(yōu)點，而且用料、投資比較低，線路的利用率高。 該網(wǎng)缺點：環(huán)形故障時的電壓質(zhì)量差，調(diào)度復(fù)雜。當(dāng)甲 —— 乙故障時，丁的故障必須由其他承擔(dān)。 綜合得： 三個方案都有比較高的可靠性， 但從經(jīng)濟上考慮，雖然方案二的線 路 比較短，卻大大加粗 了 其截面積。方案一的線路太長，只有方案三的 A 網(wǎng)絡(luò)在經(jīng)濟上比較合理，所以本系統(tǒng)采用方案三的 A 網(wǎng)絡(luò)。 8 第三章 水電廠主接線 主接線設(shè)計的基本要求 （ 1）、可靠性 （ 2）、靈活性 （ 3）、經(jīng)濟性 水電廠資料 本次設(shè)計的水電廠，水輪發(fā)電機組其特點是能快速啟動，并能在運行中有空載到滿載大幅度改變負(fù)荷。水輪發(fā)電機組從啟動到滿負(fù)荷僅需幾分鐘，因此一般在豐水期滿載運行以免棄水，在枯水期承擔(dān)尖峰負(fù)荷。該發(fā)電廠為 5 臺 35MW 機組，遠(yuǎn)景規(guī)劃為 7臺 35MW 機組，年 平均發(fā)電為 1000 10 ，運行方式為豐水期滿載運行，枯水期根據(jù)下游要求發(fā)電功率不低于 25MW。 發(fā)電廠接入系線的電壓等級 (1)、 發(fā)電廠接入系統(tǒng)采用的電壓應(yīng)根據(jù)該發(fā)電廠接入系統(tǒng)中所在的地理位置、供電范圍內(nèi)的潮流發(fā)布情況確定。 (2)、 發(fā)電廠接入系統(tǒng)的電壓，一般不超過兩種，以簡化接線。根據(jù)系統(tǒng)中甲變電所現(xiàn)有條件，甲主變?yōu)?220/121/11KV。 電氣主接線形式 電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠有大型主力電廠、中小型地區(qū)電廠及企業(yè)自備電廠三種類型。大型主力或電廠靠近煤礦或沿海、沿江，并接入 300500KV超高壓系統(tǒng)；地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)，一般接入 110220KV 系統(tǒng)，也有接入 330KV 系統(tǒng)；企業(yè)自備電廠則以本企業(yè)供電供熱為主，并與地區(qū) 110220KV系統(tǒng)相連。中小型電廠常有發(fā)電機電壓饋線向附近供電。 電氣主接線的設(shè)計原則是：根據(jù)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經(jīng)濟調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級、進出線回路數(shù)、供電負(fù)荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)線路容量、電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)劃與要求等條件確定。應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性的要求。 本設(shè)計初步進行三種方案比較： 、 方案一：發(fā)電機 —— 變壓器單元接線 9 電能通過變壓器升高后直接輸入高壓電網(wǎng)，這種接線的發(fā)電機和變壓器不能單獨工作，所以發(fā)電機與變壓器的容量必須相同，而且兩者之間不裝斷路器。 優(yōu)點： 單元接線的特點是幾個元件直接單獨連接，其間沒有任何橫的聯(lián)系（如母線等），這樣不僅減少了電器的數(shù)目，簡化了配電裝置的結(jié)構(gòu)和降低了造價，同時也大大減少了故障的可能性， 供電可靠性高。本電廠為水利發(fā)電廠，枯水期與豐水期發(fā)電容量相差懸殊，故可以在豐水期 5 臺機組同時運行，故可靠性高，而在枯水期可以逐漸停下 ，而利用 1 臺機組發(fā)電，利用率比較高 缺點：由于單位容量的選價隨單位容量的增加而下降，因此減少變壓器的臺數(shù)，提高單位容量可以降低變壓器投資，隨之配套的配電設(shè)備相應(yīng)減少，并使配電裝置相應(yīng)減少，并使配電裝置結(jié)構(gòu)簡化。 方案二 : 擴大單元接線 在系統(tǒng)備用能力足夠的情況下，可采用兩臺發(fā)電機組共用一臺變壓器的接線，每臺發(fā)電機出口均裝設(shè)斷路器以使各機組可獨立開、停。 優(yōu)點：可減少變壓器臺數(shù)和高壓斷路器的數(shù)目 ，因此可以節(jié)省投資的減少占地面積，接線簡單，單機容量只占系統(tǒng)容量的 1—— 2%，而發(fā)電機系統(tǒng)的連接電壓較 高，由于單機容量偏少，采用單元接線在經(jīng)濟 上不合算。這時，可以考慮擴大單元接線。 缺點：當(dāng)豐水期滿載運行時，又兩臺機組滿載向變壓器供電，變壓器利用率高，而當(dāng)枯水期容量只有 25MW，而選擇的變壓器為 90MW ，明顯利用率低，損耗大。 方案三 :擴大單元接線與發(fā)電機 —— 變壓器單元接線相結(jié)合 當(dāng)線路很短時，不需在發(fā)電廠內(nèi)設(shè)置升高電壓配電裝置，從而減少投資和占地，同時，由于解除了站內(nèi)高壓各支路的并聯(lián)，可降低站內(nèi)的短路電流。 優(yōu)點：集中了方案一、方案二的大部分優(yōu)點保證系統(tǒng)運行的可靠性，減少了變壓器臺數(shù)，隔離 開關(guān)和斷路器的數(shù)目，從而節(jié)省投資。 發(fā)電廠接入系統(tǒng)的 主變壓器的選擇 主變壓器臺數(shù)的確定 該設(shè)計中采用擴大單元接線，且為 5 臺機組，所以采用 3 臺升壓變壓器。 主變壓器容量的確定 水電廠發(fā)電機采用擴大單元接線：發(fā)電機單機容量 35MW， Cos? =，總共 5 臺發(fā)電機。 10 352 2 8 2 . 3 5c o s 0 . 8 5P M WS M V A?? ? ? ? ? 變壓器采用 。 經(jīng)查表的 SSPL1—90000/220，且為 3臺。 兩臺機組共用一臺變壓器，且 Cos? = ，當(dāng)機組滿負(fù)荷運行時 S=2 35/=。水電廠一般原理負(fù)荷中心且運行本身所需廠用電較少，地區(qū)負(fù)荷小，因此選擇主變壓器的容量應(yīng)大致等于其連接的發(fā)電機的容量，變壓器采用 升壓變。查《電氣設(shè)計參考資料》 P34，選擇額度容