地区电网规划设计—毕业设计论文

1、摘摘 要要 本次设计的题目是“地区电网规划”,内容分为：电力网络方案的确定、 发电厂及变电站电气主接线设计、厂及所用电设计、短路计算、主要设备的 选择及校验、输电网络潮流分布的计算等部分。其中输电网络的功率与电压 分布及电器主接线的设计非常重要的，因为他们的可靠性、经济性和灵活性 直接影响着整个电网的可靠性、经济性和灵活性。还影响着厂用电设计、短 路计算、设备的选择校验等内容。本次设计的电力网络方案的确定及电气主 接线经过经济性比较后最终所选出的方案中选取可靠性比较高的为最后方案。 另外，短路计算部分也是本次设计的重要部分。他的准确性影响着设备的选 择及校验，也影响到整个网络的经济性与安全性。

2、本次设计是本着可靠性和 安全性的原则来完成的。 关键词电力网 主接线 短路计算 潮流计算 abstractabstract thinking of this the design subject is “region power network design”the content is divided into :electric network methorddesign, the electric desingn that the mainly wires of substation and power plant . the mill designs in the way of the

3、 electricity 、short circuit calculation、selection of capital equipment and check 、the power and the voltage of the power system designed. but the the power and the voltage of the power system designed and the main line designed are very important.because its retiability 、economy and mobility are dir

4、ectly affecting the entire power network and plant dependability 、economy and elasticity. still affecting the main design in the way of the electricity 、short circuit calculation 、the equipment selection check is up to standard to be contain . this design eiectricat net programe after the economy co

5、mparatively afterwards finally follows in the of choose selects taller one of dependability and the lower ecomomy to act as the last scheme. besides, the short circuit calculation affecting the selection of capital equipment and checkit also is the very significant section in this design .whether or

6、 not the right design are able to affect secure quality of entire electric power system .this rule designed in line with dependability and security is completed. key word power network the waires of electric the load flow short circuit calculation 前前 言言 电力工业是国民经济发展的基础工业。随着经济建设的发展，发电设备的容量也在 向应增大。为了更好

7、的保证安全运行，经济运行，并保证电能质量，电力系统运行越来 越依靠自动控制的提高。 电力系统中同步发电机保有在同步运行状态下，其送出的电磁功率为定值，同时在 电力系统中各节点的电压及支路功率潮流也都是定值，这就是电力系统的稳定运行状态。 反之，如果电力系统中各发电机间不能保持同步，则发电机送出的电磁功率和全系统各 节点的电压及支路的功率将发生很大幅度的波动。如果不能使电力系统中各发电机间恢 复同步运行，电力系统将持续处于失步运行状态，即电力系统失去稳定状态。保证电力 系统稳定是电力系统正常运行的必要条件。只有保持电力系统稳定的条件下，电力系统 才能不间断的向各类用户提供人合乎质量要求的电能。电

8、力系统在某一运 行方式下，受 到外界大干扰后，经过一个机电暂态过程，能够恢复到原始稳定运行方式，则认为电力 系统在这一运行方式下是暂态稳定的。电力系统暂态稳定性与干扰的型式有关。在电力 系统受到大的干扰的，其机电暂态过程是一组非线性状态方程式，不能进行线性化，所 以一般采用数值积分法的时域分析法，将计算结果绘出运行参数对时间的曲线，用以判 别电力系统的暂态稳定性。 电力工业是国民经济的重要行业之一，它即为现代工业、农业、科学技术和国防提 供必不可少的动力，电力系统规划设计及运行的任务是，在国民经济发展计划的统筹安 排下，合理开发，利用动力资源，用较少的投资和运行成本，来满国民经济各部门及人 民

9、生活不断增长的需要，提供可靠，允足，质量合格的电能。 通过此次设计对三年来所学的知识进一步巩固和加强，并得到了实际工作经验。设 计中查阅了大量的相关资料，努力做到有据可循。在设计中逐步掌握了查阅，运用资料 的能力，总结了三年来所学的电力工业的相关知识，为日后的工作打下了坚实的基础。 由于我在知识条件等方面的局限，仍存在许多不足，但在指导老师周文华和学院大 力支持和帮助下，已有相当大的改进，在此表示衷心的感谢。 第一章第一章 电力网络接线方案的确定电力网络接线方案的确定 第第 1.11.1 节节 电力网络设计方案初选电力网络设计方案初选 1.1.11.1.1 对电力网络设计方案的主要要求对电力网

10、络设计方案的主要要求 （1） 系统主干网络结构应与电源方案协调一致，并且有一定的适应发展能力。 （2） 主赶网络应有一定的抗干扰能力，防止发生灾害性的大面积停电；在主干网 络上不得有“t”型接线及用户变电所。 （3） 有利于“分层分区”调度控制的实施及受端系统的加强。 （4） 受端主干网络发生三相短路又重合不成功时，应能保持系统稳定运行和正常 供电。但在初期，受端主干网络尚未形成多回路结构时，允许采取切除部分 发电机及负荷的措施。 （5） 送端系统与受端系统间有多回联络线时，交流一回线或直流单极故障， 应能保持系统稳定运行并不损失负荷。 （6） 网络的输送容量必须满足各种正常及事故后运行方式的

11、送电要求，其输送容 量至少应考虑投运后 5-10 年的发展。若线路走廊困难时，应充分考虑发展裕 度。 （7） 同一电压等级网络内任一元件（变压器，线路，母线，短路器等）事故时， 其他元件不应超过事故过负荷的规定值。 （8） 向无电源或电源很小的终端地区供电，若同一电压等级线路有两回及以上时， 任一回线事故停运后，应分别能保证地区负荷的 80%或 70%以上。 除此之外，尚需满足其它有关技术规定的要求。 1.1.21.1.2 选择投运的机组选择投运的机组 根据电网负荷情况选择 1#电厂和 2#电厂中所需要投运的机组。本组设计内容包括 1#电厂 和 2#电厂，1#变电站和 2#变电站。 （1）确定

12、发电机组的容量和台数： 根据功率平衡： 系统最大用电负荷为：py=k1plmax k1同时率 同时率 k1 与电力用户的多少，各用户的用电特点等因素有关，一般应根据实际统计 资料确定：取 k1=0.9 系统供电负荷为： 在规划设计时，网损是用网损率计算的，而网损率是以供电负荷的百分数表示，一 般为 5-10%，此时系统供电负荷为： pg=1/(1-k2)py k2网损率 py系统的用电负荷 系统的发电负荷 pf=1/(1-k3)x(pg+p2) pg系统的供电负荷 pz发电机电压直配负荷 k3厂用电率 10% 系统备用容量： 负荷备用 2% 事故备用 5% 检修备用 8% 备用共计 15% 则

13、: pn=pf+p 备 由第一节的功率平衡计算确定发电机容量及型号选择如下: 1#发电厂:2x50mw+100mw+200 2#发电厂:2x50+200mw 2#发电厂选型号如下: xd11 x2x0 型号额定 容量 mw 额定电 压 kv cos xd% 11 xx % 2 x 2 x % 0 x 0 qfqs-200-220015.750.8514.130.0617.230.07310.670.045 qfs-50-25010.50.814.10.22617.20.2766.510.104 1.1.31.1.3 初步方案的确定初步方案的确定 电力系统的接线方式可分为无备用和有备用两类。 （

14、1） 无备用接线的主要优点在于简单，经济，运行方便，主要缺点是供电可靠性 差。因此，这种接线不适用于一级负荷占很大比重的场合。但在一级负荷的 比重不大，并可为这些负荷单独设置备用电源时，仍可采用这种接线。这种 接线之所以适用于二级负荷是由于架空电力线路已广泛采用自动重合闸装置， 而自动重合闸的成功率相当高。 （2） 有备用接线中，双回路的放射式，干线式，链式网络优点在于供电可靠性 和电压质量高，缺点是可能不够经济。因双回路放射式接线对每一负荷都 以两回路供电，每回路分担的负荷不大，而在较高电压级网络中，往往由 于避免发生电晕等原因，不得不选用大于这些负荷所需的导线截面积，以 致浪费有色金属。干

15、线式或链式接线所需的断路器等高压电器很多。有备 用接线中的环式接线有与上列接线方式相同的供电可靠性，但却较它们经 济，缺点为运行调度较复杂，且故障时的电压质量差。有备用接线中的两 端供电网络最常见，但采用这种接线的先决条件是必须有两个或两个以上 独立电源，而且它们与各负荷点的相对位置又决定了采用这种接线的合理 性。 电压等级的确定： 电力网电压等级的选择应符合国家规定的标准电压等级，在同一地域或同一电力系 统内，电网的电压等级应尽量简化，根据我国经济发展迅速的特点各级电压间的级差不 宜太小. 各电压等级线路的送电能力： 线路电压等级输电容量 mw输电距离 km 110kv10.0-50.015

16、0-50 220kv100-300.0300-100 根据初步潮流计算及输送距离，先选 220kv 电压等级为合理等级。 第第 1.21.2 节节 技术经济比较技术经济比较 121、经济计算方法、经济计算方法 经济计算是从国民经济整体利益出发，计算电气主接线各个比较方案的费用和效益， 为选择经济上的最优方案提供依据。 在经济比较中，一般有投资（包括主要设备及配电装置的投资）和年运行费用两大 项。计算时，可只计算各方案不同部分的投资和年运行费用。现分述如下： （1） 、计算综合投资 z z=z0( 1+) (万元) a 100 式中 z0为主体设备的综合投资，包括变压器、开关设备、配电装置等设备

17、的综 合投资； a为不明显的附加费用比例系数，一般 220kv 取 70，110kv 取 90。 所谓综合投资，包括设备本体价格、其他设备（如控制设备、母线）费、主要材料 费、安装费等各项费用的总和。 （2） 、计算年运行费用 u u= a10-4+u1+u2 (万元) 式中 u1小修、维护费，一般为（0.0220.042）z， u2折旧费，一般为（0.0050.058） 。 a电能电价，一般可取 0.060.08 元（kwh） 。 变压器年电能损失总值（kwh） 。 关于变压器电能损失总值的计算，由于所给负荷参数和选用变压器型式的不同， 其计算也有所差异。本设计所用如下： 双绕组变压器 n

18、台同容量变压器并列运行时，则 =n(po +kqo)to+ (p +kq) (smax /sn)2 (kw h) 1 n 式中 sn 一台变压器的额定容量（kva） smax n 台变压器承担的最大的总负荷（kva） s n 台变压器承担的总平均负荷（kva） to 变压器全年实际运行小时数（h） ，一般可取 8000h 最大负荷损耗时间（h） 三绕组变压器 n 台同容量并联运行，当容量比为 100/100/100、100/100/66.6、100/100/50 时 =n(po +kqo)to+ (p +kq) (s12/sn2+s22/sn2+s32/sns3n) (kw 1 2n h) 式

19、中 s1、s2、s3为 n 台变压器三侧分担的最大的总负荷(kva) s3n第三绕组的额定容量(kva) 第二章第二章 电电 气气 主主 接接 线线 设设 计计 电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路和断 路器等电器设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的 任务。它的设计，直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动 装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。由于电能生产的特点是 发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农 业生产和人民生活。 因此，主接线的设计是一个综合性的

20、问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提 下，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。 第第 2.12.1 节节 主接线的设计原则主接线的设计原则 1 考虑变电所在电力系统的地位和作用 2 考虑近期和远期的发展规模 3 考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响 4 考虑主变台数对主接线的影响 5 考虑备用量的有无和大小对主接线的影响 第第 2.22.2 节节 设计主接线的基本要求设计主接线的基本要求 根据我国能源部关于220500kv 中变电所设计技术规程sdt88 规定：“变电所 电气主接线应根据变电所在电力系统的地位，变电所的规划容量，负荷性质线路变压器 的连接、元件总数等条件确定

21、。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、 投资节约和便于过度或扩建要求。 ” 2 22 21 1 可靠性可靠性 所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠 的客观准是运行实践评价可靠性的标志。 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。在研 究主接线时，应全面地看待以下几个问题： 可靠性的客观衡量标准运行实践，估价一个主接线的可靠性时，应充分考虑长期积 累的运行经验。我国现行设计技术规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结。 设计时应予遵循。 主接线的可靠性，是由其各组成元件（包括一次和二次设备）的可靠性的综合。因 此主接线设计，

22、要同进考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。 可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某厂是可靠的，而对另一些厂则可能还不够 可靠。因此，评价可靠性时，不能脱离发电厂（变电所）在系统中地位和作用 衡量主接线运行可靠性的标志是： 断路器检修时，能否不影响供电。 线路、断路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时间 长短，以及能否保证对重要用户的供电。 发电厂、变电所全部停运的可能性。 对大机组超高压情况下的电气主接线，应满足可靠性准则的要求。 2 22 22 2 灵活性灵活性 主接线的灵活性有以下几方面的要求 （1） 调度要求：可灵活的投入和切除变压器、线路。调配电源和负

23、荷，能够满足 系统在运行方式下，检修方式下特别方式下的调度要求。 （2） 检修要求：可方便的停运断路器，母线及其继电器保护设备进行安全检修，且 不致影响对用户的供电。 （3） 扩建要求：可容易的从初期过度到终期接线使在扩建时，无论一次和二次设备 改造量最小。 2 22 23 3、经济性、经济性 在满足技术要求前提下，做到经济合理。 投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、 保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流， 以便选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电所中，应推广采用直降式 （110/6kv）变电所和以质量可靠的简易电

24、器代替高压侧断路器。 占地面积小：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省 架构、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。 电能损耗少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数，避免两次变压增加电能 损失。 第第 2.32.3 节节 主接线设计的方法和步骤主接线设计的方法和步骤 2 23 31 1、设计步骤、设计步骤 （1）拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上， 拟订出若干可行方案，内容包括主变压器型式、台数和容量、以及各级电压配电装 置的接线方式等。并依据对主接线的要求，从技术上论证各方案的优、缺点，淘汰 一些较差的

25、方案，保留 2 个技术上相当的较好方案。 （2）对 2 个技术上较好的方案进行经济计算，选择出经济上的最佳方案。 （3）技术，经济比较和结论：对 2 个方案进行全面的技术，经济比较，确定最优的 主接线方案。 （4）绘制电气主接线图。 综上所述，根据主接线的各项要求，结合我们设计的具体情况，设计出以下两种方 案进行比较，选出最合理的作为本次设计的主接线图。 2 23 32 2、发电厂方案设计发电厂方案设计 发电厂电气主接线设计原则: 发电厂电气主接线接线方式,应根据厂内装机容量、单机容量、设备特点、最终规模 等，综合电力系统现状与将来发展，以及本厂在电力系统中的地位等条件综合确定，其 接线方案应

26、具备可靠、灵活、经济等基本特点。 发电厂电气主接线方式及其选择原则如下：发电厂（变电所）电气主接线电力系统 接线的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连 接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。它的设计，直接关系 着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系 统安全、稳定、灵活和经济运行。由于电能生产的特点是：发电、变电、输电和用电是 在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。因此， 主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，力争 使其技术先进、经济合理、

27、安全可靠。现将发电厂（变电所）电气主接线设计的有关原 则和要求，简述如下 (1)、合理地确定发电机的运行方式： 确定运行方式总的原则是安全、经济地发、供电。 承担基荷的发电机，要求设备利用率高，年利用小时数在 5000h 以上；承担腰荷的 发电机、设备利用小时数为 30005000h；承担峰荷的发电机，设备利用小时数在 3000h 以下。 对具体发电厂来说，则视其工作特性而有所不同。由于核电厂运行费用低，200mw 能以上的大型汽轮发电机热效率高，供热式发电机按热负荷曲线工作，径流式水电厂设 有库容，所以都应优先担任基本负荷。凝汽式汽轮发电杨原则上可担负任何负荷。一般 热效率较低的中、小型凝汽

28、式汽轮发电机可承担腰荷或峰荷，但尚应考虑汽轮发电机出 力不能低于容许的最小出力（约为 2530%sn）和汽轮发电机效率在 8590% sn 运行时 为最高的特点。水轮发电机组可在 12min 内自动起动承担负荷，所以水电是电力系统 中最灵活的机动能源，应多承担调峰、调相任务。坝后式水电厂根据库容大小和水位高 低，可酌情担负基荷、腰荷和峰荷，同时注意在丰水期应首先利用水电厂的发电量，以 承担基荷为宜，而在枯水期要充分理处利用水电厂的装机容量，一般应承担日、周调峰 负荷。抽水蓄能式水电厂则应承担尖峰负荷。 (2)接线方式 大型发电厂（总容量 1000mw 及上，单机容量变 200mw 以上） ，一

29、般距负荷中心较远， 电能需用较高电压输送，故宜采用简单可靠的单元接线方式，如发电机变压器单元接 线，或发电机变压器线路单元接线，直接接入高压或超高压系统。 中型发电厂（总容量 2001000mw、单机 50200mw）和小型发电厂（总容量 200mw，单机 50mw 以下） ，一般靠近负荷中心，常带有 610kv 电压级的近区负荷，同时 升压送往较远用户或与系统连接。发电机电压超过 10kv 时，一般不设压母线而以升高电 压直接供电。全厂电压等级不宜超过的三级（即发电机电压为 1 级，设置升高电压为 12 级） 。采用扩大单元接线时，组合容量一般不超过系统容量的 810%。 对于 6220kv

30、 电压配电装置的接线，一般分为两大类：其一为母线类，包括单母 线、单母线分段、双母线、双母线分段和增设旁路母线的接线；其二为无母线类，包括 单无接线、桥形接线和多角形接线等到。应视电压等级和出线回数，酌情选用。 旁路母线的设置原则： 、采用分段单母线或双母线的 110220 kv 配电装置，当断路器不允许停电检 修时，一般需设置旁路母线。因为 110220kv 线路输送距离较长、功率大，一旦停电影 响范围大，且断路器检修时间长（平均每年约 57 天） ，故设置旁路母线为宜。对于屋 内型配电装置或采用 sf6 断路器、sf6 封闭电器的配电装置，可不设旁路母线。主变压器 的 110220kv 侧

31、断路器，宜接入旁路母线。当有旁路母线时，应首先采用以分段断路器 或母联断路器兼作旁路断路器的接线。当 220kv 出线为 5 回线及以上、110kv 出线为 7 回 及以上时，一般装设专的旁路断路器 、3560kv 配电装置中，一般不设旁路母线，因重要用户多系双回路供电，且 断路检修时间较短，平均每年约 23 天。如线路断路器不允许停电检修时，可设置其他 旁路设施。 、610kv 配电装置，可不设旁路母线。对于出线回路数多或多数线路系向用 户单独供电，以及不允许停电的单母线、分段母线的配电装置，可设置旁路母线。采用 双母线的 610kv 配电装置多不设旁路母线。 对于变电所的电气接线，当能满足

32、运行要求时，其高压侧应尽量采用断路器较少或 不用断路器的接线，如线路一变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时，也可 采用线路分支接线。在 110220kv 配电装置中，当出线为 2 回时，一般采用桥形接线； 当出线不超过 4 回时，一般采用分段单母线接线。在枢纽变电所中，当 110220kv 出线 在 4 回及以上时，一般采用双母线接线。 在大容量变电所中，为了限制 610kv 出线上的短路电流，一般中采用下列措施： 、变压器分列运行。 、在变电器回路中装置分裂电抗器或电抗器。 、采用低压侧为分裂绕组的变电器。 、出线上装设电抗器。 (3)主变压器的选择 、变压器容量、台数的确定原则 主

33、变电器的容量、台数直接影响主接线的形式的配电装置的结构。它的确定除依据 传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统 510 年发展规划、输送功率大小、馈线 回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。如果变 压器容量选取得过大、台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电 能损耗，设备未能充分理处发挥效益；若容量选取得过小，将可能“封锁”发电机剩余 功率的输出或者会满足不了变电所负荷的需要，这在技术上是不合理的。因为每千瓦的 发电设备投资远大于每千瓦变电设备的投资。为此，在选择发电厂主变压器时，应遵循 以下基本原则。 1） 、单元接线的主变压器容量的确定原则

34、 单元接线时变压器容量应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有 10% 的裕度来确定。采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量亦应按单 元接线的计算原则算出的两台机容量之和来确定。 2） 、具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则 连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器的容量，应考虑以下因素： a、当发电机全部投入运行时，在满足发电机电压供电的日最小负荷，并扣除厂用负 荷后，主变压器应能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统； b、当接在发电机电压母线上的最大一台机组检修或故障时，主变压器应能从电力系 统倒送功率，保证发电机电压母线上最大负荷的需要。此时，

35、应适当考虑发电机电压母 线上负荷可能的增加以及变压器的允许过负荷能力； c、 若发电机电压母线上接下来两台或以上的主变压器时，当其中容量最大的一台因 故退出运行时，其它主变压器在允许正常过负荷范围内，应能输送母线剩余功率的 70%以 上； 3）连接两种升高电压母线的联络变压器容量的确定原则 a、联络变压器容量应满足两种电压网络在各种不同运行方式下，网络间的有功功率和 无功功率交换。 b、联机变压器容量一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量，以保证最 大一台机组故障或检修时，通过联络变压器来满足本侧负荷的要求；同时，也可以在线 路检修或故障时，通过联络变压器将剩余容量送入另一系统。 c

36、、联络变压器为了布置和引线方便，通常只选一台，在中性点接地方式允许条件玩下， 以选自耦变压器为宜。其第三绕组，即低压绕组兼作厂用备用电源或引接无功补偿装置。 、主变压器型式选择原则 选择主变压器型式时，应考虑以下问题。 1）相数的确定 在 330kv及以下电力系统中，一般都应选有用三相变压器。因为单相变压器组相对 来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。 但是由于变压器的制造条件和运输条件的限制，特别是大型变压器，尤其需要考察其运 输可能性，从制造厂到发电厂（或变电所）之间，变压器尺寸是否超过运输途中隧洞、 涵洞、桥洞的允许通过限额；变压器重量是否超过运输

37、途中车辆、船舶、码头、桥梁等 到运输工具或设施的允许承载能力。若受到限制时，则宜选用两台小容量的三相变压器 取代一台大容量三相变压器，或者选用单相变压器组。 2）绕组数的确定 国内电力的系统采用的变压器按其绕组数分类有双绕组普通式、三绕组式、自耦式 以及低压绕组分裂等型式变压器。发电厂如以两种升高电压级向用户供电或与系统连接 时，可以采用二台双绕组变压器或三绕组变压器，亦可选用自耦变压器。一般当最大机 组容量为 125mv 及以下的发电厂多采用三绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及 所使用的控制电器和辅助设备，与相应的两台双绕组变压器相比都较少。但三绕组变压 器的每一个绕组的通过容量应达到

38、该变压器额定容量的 15%及以上，否则绕组未能充分 利用，反而不如选用两台双绕组变压器合理。对于最大机组为 200mw 以上的发电厂，由 于机组容量大，额定电流及短路电流都甚大，发电机出口断路制造困难，价格昂贵，且 对供电可靠性要求较高。所以，一般在发电机回路及厂用分支回路均采用分相封闭母线， 而封闭母线回路中一般不装置断路吕和隔离开关。况且，三绕组变压器由于制造上的原 因，中压侧不留分接头，只作死抽头，不利于高、中压侧的调压和负荷分配。为此，一 般以采用双绕组变压器加联络变压器更为合理。其联络变压器宜选用三绕组变压器，低 压绕组可作为厂用备用电源或厂用启动电源，亦可连接无功补偿装置。当采用扩

39、大单元 接线时，应优先选用低压分裂绕组变压器，这样，可以大大限制短路电流。在 110kv 及 以上中性点直接接地系统中，凡需选用三绕组变压器的场所，均可优先选用耦变压器， 它损耗小、体积小、效率高，但限制短路电流的效果较差，变比不宜过大。 3）绕组接线组别的确定 变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则，不能并列运行。电力 系统采用的绕组连接方式只有星形“y”和三角形“d”两种。因此，变压器三相绕组的 连接方式应根据具体工程来确定。我国 110kv 及以上电压，变压器三相绕组都采用 “yn”连接；35kv 采用“y”连接，其中性点多通过消弧线圈接地；35kv 以下高压电 压，变压器

40、三相绕组都采用“d”连接。 （图）方案一 （图）方案二 1#发电厂经济比较如下 方案 项目 主接线投资(万元)10kv 断路器(个数)220kv 断路器(个数) 方案一369.411710 方案二408.681911 由此可知，方案一较方案二经济,故确定方案一为最优. 第第 2.42.4 节节 主变压器选择主变压器选择 2 24 41 1、台数和容量的选择、台数和容量的选择 （1）主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运 行方式等综合考虑确定。 （2）主变压器容量一般按变电所、建成后 510 年的规划负荷选择，并适当考 虑到远期的负荷发展。对于城网变电所，主变压器容量应

41、与城市规划相结合。 在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时， 可装设两台以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用 电源时，可装设一台主变压器。 装有两台主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于 60% 的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。 2 24 42 2、主变压器型号的选择、主变压器型号的选择 （1）220kv 主变压器一般均应选用三绕组变压器。 （2）具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器 容量的 15%以上，主变压器宜采用三相三绕组变压器。 （3）220kv 及以上电压的变压器绕组一般均为

42、y/y/连接。 2 24 43 3、变电所主变压器容量的确定、变电所主变压器容量的确定 对于装设两台主变的变电所，每台变压器的额定容量sn通常按下式进行选择： sn=0.6pm smax-变电所的最大计算负荷 这样，当一台变压器停用时可保证对60%负荷的供电。 1#变电站： 由原始资料可知： 110kv侧最大负荷180mw，cos=0.9 10kv侧最大负荷15mw，cos=0.9 sn =0.6pm=0.6184=110.4mva 查发电厂电气部分课程设计参考资料 p36附表2-9.选sspsl1120000 其参数： 1#变电站 方案经济比 较如下： 由方案一 和方案二比较可得方案二优于方

43、案一，故选择方案二为 1#变电站的主接线形式。 损耗（kw）阻抗电压（%） 短路 型号 容量比 （%）空载 高 中 高 低 中 低 高中高低 中 低 额定容 量 （kva ） 额定电 压比 空 载 电 流 sspsl1 120000 100/10 0/50 123 1 510165227 24 7 14 7 8.8120000 220/12 1/10.5 1. 0% 方案 项 目 主接线投 资 （万元） 10kvdl （个） 110kvdl （个） 220kvdl （个） 方案一444.813103 方案二376.21593 第三章第三章 厂、所用电的设计厂、所用电的设计 第第 3 31 1

44、节节 厂厂用电的设计用电的设计 发电厂在电国力生产过程中，有大量电动机拖动的机械设备、用以保证主要设备 （如锅炉、汽轮机或水轮机等）和辅助设备的正常运行。这些电动机以及全厂的运行操 作、试验、修配、照明、电焊等用电设备的总耗电量，统称为厂用电或自用电。 3.1.13.1.1 厂厂 用用 电电 率率 厂用电的电量，大都由发电厂本身供给且为重要负荷之一。其耗电量与发电厂类型、 机械化和自动化程度、燃料种类及其燃烧方式、蒸汽参数等因素有关。厂用电耗电量占 同一时期发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。额定工况下，厂用电率用下式计 算 kp=100% p sccosav 式中 kp厂用电率（%） s

45、c厂用计算负荷： cos平均功率因数av pn 发电机的额定功率 3.1.23.1.2 厂用负荷分类厂用负荷分类 厂用负荷，按其用电设备在生产中的作用和突然供电中断时造成危害的程度可分为 四类: (1) i 类厂用负荷 凡短时停电(包括手动操作恢复供电所需的时间)会造成设备损坏 危及人身安全主机停运及大量影响出力的厂用负荷，都属于 i 类厂用负荷。 （2）ii 类厂用负荷 允许短时停电（几秒至凡分钟） ，恢复供电的后，不致造成生产 紊乱的厂用负荷，均属于 ii 类厂用负荷。 （3）iii 类厂用负荷 较长时间停电，不会直接影响生产，仅造成生产上的不方便者， 都属于 iii 类厂用负荷。 （4）

46、事故保安负荷 指在停机过程中及停机后一段时间内仍保证供电的负荷，否则 将引起主要设备损坏，重要的自动控制失灵或推迟恢复供电，甚至可能危及人身安全的 负荷称为事故保安负荷。 随着发电厂的类型及容量的不同，厂用电的重要程度也有所不差异。火电厂一般都 应设两台以上厂用高压变压器和厂用低压变压器，以满足厂用负荷对供电的要求。而水 电厂和变电所一般则只设厂用低压变压器。厂用负荷的供电网络，统称为厂用电系统。 3 31 13 3 厂用电接线基本要求厂用电接线基本要求 厂用电接线除应满足运行安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般要求外， 尚应满足： （1）充分考虑电厂正常、事故、检修、启动等运行方式下

47、的供电要求，尽可能地使 切换操作简便，启动（备用）电源能在短时内投入。 （2）尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。对 220mw及以上大型机组，厂用电系统应是独立运行的，以保证一台机组故障停运或其辅助 机械的电气故障，不应影响到另一台机组正常运行。并能在短时间内恢复本机组的运行。 （3）便于分期扩建或连续施工，不致中断厂用电的供应。对公用厂用负荷的供电， 须结合远景规模统筹安排，尽量便于过渡且少改变接线和更换设备。 （4）对 220mw及以上大型机组应设置足够容量的交流事故保安电源。 （5）积极慎重地采用经过试验鉴定的新技术和新设备，使厂用电系统达到技术先进、 经济

48、合理，保证机组安全满发地运行。 第第 3 32 2 节节 厂用电接线原则和接线形式厂用电接线原则和接线形式 3 32 21 1 设计原则设计原则 （1）应保证对厂用电负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转；接线应能灵 活地适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求；还应注意其经济性和发展的可能性 并积极慎重地采用新技术、新设备、使其具有可行性和先进性。 （2）实践经验表明：当容量在 100300mw时，宜选用 6kv作厂用高压电压，低 压为 0.4kv。 （3）通常厂用工作电源不少于两个，对于接入系统并联运行的发电厂，从发电厂 出口母线经厂用高压变压器或电抗器，取高压工作电源，可靠性高。当发电

49、机和变压器 为单元接线时，则厂用工作电源从主变的低压侧引接。 （4）备用电源的引接应保证其独立性，并且具有足够的供电容量，最好为电力系 统紧密相联系，在全厂停电情况下仍能从系统获得厂用电。 （5）备用厂用高压变压器台数配置原则：5 台以下厂用高压变，设一台备用变。 （6）厂用高压备用变的容量为最大容量的厂用高压变容量相同。 （7）高压厂用母线接线，按一机一炉，按炉分段，确保独立性。 3.2.23.2.2 接线形式接线形式 厂用接线图如 3-1 第第 3.33.3 节节 所用电设所用电设计要求计要求 所用电设计应按照运行，检修和施工的需要，考虑全厂发展规划，积极慎重的 采用经过试验鉴定是新技术和

50、新设备，使设计达到技术先进，经济合理。所用电接 线应满足正常运行的安全，可靠，灵活，经济和检修，维护方便等一般要求外，还 应满足下列特殊的要求： 1、 尽量缩小所用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。 2、充分考虑发电厂正常，事故，启动等运行方式下的供电要求，切换操作简便。 3、 便于全期扩建连续施工，对公用负荷的供电要结合远景规划。 4、 所用电设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全所发展的规划，积极慎 重的采用经过实验鉴定的新技术和新设备，使设计达到技术先进，经济合理。 5、在选择所用电设备的形式时，应结合所用配电装置的布置。 第第 3.43.4 节节 所用电的设计原则所

51、用电的设计原则 1、当所内有较低电压母线时，一般均由这类母线上引接 12 个所用电源，这一 所用电源引接方式具有经济和可靠性较高的特点。如能由不同电压等级的母线上分 别引接两个所用电源，则更保证所用电的不间断供电。 2、 由主变压器的第三绕组引接，所用变压器高压侧要选用大断流容量的开关设 备，否则要加装限流电抗器。 3、所用电设备的布置应符合电力生产的工艺流程的要求，做到设备布局和空间利 用合理。 4、为变电所的安全运行和维护创造良好的工作环境，巡回检查道路畅通，设备的 布置满足安全净距并符合防火、防爆防潮、防冻和防尘的要求。 5、设备的检修和搬运不影响运行设备的安全。 6、在选择所用电设备的

52、形式时，应结合所用配电装置的布置特点，择优选用适当 的产品。 第第 3.53.5 节节 所用变压器的台数容量的确定所用变压器的台数容量的确定 1、.枢纽变电所，总容量为及以上的变电所，装有水冷却或强迫油循 环冷却的主变压器以及装有同步调相机的变电所，应装设两台所用变压器。如能够 从变电所外引入可靠的备用电源，可只装一台所用变压器。应装设备用电 源自动投入装置。 2、对于本次设计总容量为 120mva 的变电所应装设两台变压器一台所用一台备用， 应装设备用电源自动投入装置。当一台变压器出现故障时，另一台利用空气开关自 动投入。 接线如图 3-2 第四章第四章 短路电流计算短路电流计算 第第 4.

53、1 节节 短路计算的目的、规定、步骤短路计算的目的、规定、步骤 4.1.1 短路电流计算的目的短路电流计算的目的 在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的 目的主要有以下几方面： （1） 在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一种界限是否需要 采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路计算。 （2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障地情况下都能安全、可靠 地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路计算。 （3） 在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安 全距离。 （4） 在选择继电保护方式和进行整定计算

54、时，需以各种短路时的短路电流为依据。 （5） 接地装置的设计，也需要用短路电流。 412 短路电流计算的一般规定短路电流计算的一般规定 验算导体和电器时所用短路电流，一般有以下规定。 （1） 计算的基本情况 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行； 所有同步电机都具有自动调整励磁装置； 短路发生在短路电流为最大的瞬间； 所有电源的电动势的相位角相同； 应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步 电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。 （2） 接线方式 计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式 （即最大运行方式）

55、，而不能仅用在切换过程中可能并列运行的接线方式。 （3） 计算容量 应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本工程 建成后 510 年） 。 （4） 短路种类 一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及自耦 变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况的 进行校验。 （5） 短路计算点 在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，成为短路计算点。 对于带电抗器的 610kv 出线与厂用分支线回路，在选择母线至母线间隔开关之间 的引线、套管时，短路计算点应该取在电抗器前。选择其余的导线和电器时，短路计算

56、点一般取在电抗器后。 4 41 13 3 计算步骤计算步骤 在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用曲线法。现将起计算步骤简述如下： （1） 选择计算电路点。 （2） 画等值电路图 首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件电阻，发电机电抗用次暂 态电抗 xd”。 选取基准容量 sb 和基准电压 ub。 将各元件电抗换算为同一基准的标幺电抗。 绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。 （3）化简等值电路图：为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为一短 路点为中心的辐射形等值电路，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗 xnd。 （4）求计算电抗 xjs。 （5）由运算曲线查

57、出各电源供给的短路电流周期分量标幺值（运算曲线只作到 xjs=3.5） 。 （6）计算无限大容量的电源供给的短路电流周期分量。 （7）计算短路电流周期分量的有名值和短路容量。 （8）计算短路电流冲击值。 （9）计算异步电动机供给的短路电流。 （10）绘制短路电流计算结果表。 第第 4.2 节节 短路电流的计算方法短路电流的计算方法 4.2.1 基准值计算基准值计算： 高压短路电流计算一般只计及元件（即发电机、变压器、电抗器、线路等）的电抗， 采用标么值计算。 为了计算方便，通常取基准容量 sh=100mva 或 sh=1000mva，基准电压 ub一般取用各级 的平均电压。当基准容量 sh与基

58、准电压选定后，基准电流与基准电抗便已决定： 基准电流：i b=sb/ub3 基准电抗: x b=ub/ib3 求计算电抗 x js x js是将各电源与短路点之间的转移电抗 x nd归算到以各供电电源容量为基值的电抗 标玄值。可用下式归算： x jsm =x mds n.m / sb (m=1n) 式中 s n.m为第 m 个电源等值发电机的额定容量（mva） x md为第 m 个电源与短路点之间的转移电抗（标玄值） x jsm为第 m 个电源至短路点的计算电抗。 第第 5 5 章章 电气设备的选择及校验电气设备的选择及校验 导体和电器的选择设计，同样必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技

59、术先 进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当留有发展余地，以满足电力系统安全经济运 行的需要。 第第 5.15.1 节节 电气设备选择的基础知识电气设备选择的基础知识 5 51 11 1 一般原则一般原则 （1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。 （2）应按当地环境条件校核。 （3）应力求技术先进和经济合理。 （4）扩建工程应尽量使新老电器型号一致。 （5）选择导体时应尽量减少品种。 （6）选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格，在特殊情况下 用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。 5 51 12 2 有关的几项规定：有关的几项规定： 导体和

60、电器应按正常运行情况选择，按短路条件验算其动、热稳定，并按环境条 件校核电器的基本使用条件。 （1）在正常运行条件下，各回路的持续工作电流，应按下表计算。 回路名称 计算公式 变压器回路ig.max=1.05in=1.05sn/ un3 馈电回路ig.max=2p/ uncos3 注：pn、un、in等都为设备本身的额定值。 各标量的单位为：i（a） 、u（kv） 、p（kw） 、s（kva） 。 （2）验算导体和电器时，所用短路电流的有关规定见节（短路电流） （3）验算导体和 110kv 以下电缆短路热稳定时，所用的计算时间，一般采用主保护 的动作时间加相应的断路器全分闸时间。 电器和 11