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1、1 设计任务书1.1电源情况某市拟建一座XX火电厂，容量为MW，Tmax取6500h。该厂部分容量的30%供给本市负荷，10kV负荷16MW，35kV负荷26MW，其余容量都汇入地区电网，供给地区负荷。同时，地区电网又与大系统相连。地区原有水电厂一座，容量为MW，Tmax为4000h；没有本地负荷，全部供出汇入地区电网。1.2负荷情况地区电网有两个大型变电所:清泉变电所负荷为54.2+j30MVA,Tmax取5000h。石岗变电所负荷为64.2+j40MVA,Tmax取5800h。（均有一、二类负荷，约占66%，最小负荷可取60%）1.3气象数据本地区年平均气温15，最热月平均最高气温281.
2、4地理位置数据见图1（图中1cm代表30km）石岗变； 水电厂；新建火电厂；清泉变；大系统。1.5设计内容根据所提供的数据，选定火电的发电型号、参数，确定火电厂的电气主接线和升压变压器台数。型号、容量、参数等。制定无功平衡方案，决定各节点容量补偿容量。拟定地区电网接线方案。可初定出两个比较合理的方案参加经济比较。通过潮流计算选出各输电线的截面，计算导线的两损和电压降落。经过经济比较，选一个最优的方案。对火电厂内高中低三个电压等级母线进行短路电流计算。选择火电厂电气主接线的主要设备，并进行校验。 按通常情况配置继电保护。1.6设计成果设计计算说明说一份，要求条目清晰、计算正确、文本整洁。地区电网
3、最大负荷潮流分布图一张，新建火电厂电气主接线图一张。图1 地区电网地理位置图2 设计说明书2.1确定火电厂和水电厂的发电机型号、参数根据设计任务书，拟建火电厂容量为汽轮发电机50MW2台、175MW1台；水电厂容量为水轮发电机50MW2台。确定汽轮发电机型号、参数见表1-1，水轮发电机型号、参数见表1-2 表1-1 汽轮发电机型号、参数型 号额定容量（MW）额定电压（KV）额定电流（A）功率因数COS次暂态电抗台数QF-50-250105344008501242QF-175-21751386150080181表1-2 水轮发电机型号 、参数型号额定容量（MW）额定电压（KV）额定电流（A）功率
4、因数COS次暂态电抗Xd台数SF60-96/9000601382950085027022.2通过技术经济比较确定地区电网接线方案根据地理位置，可拟出多个地区电网接线方案。根据就近送电、安全可靠、电源不要窝电等原则，初步选出两个比较合理的方案，进行详细的技术经济比较。方案1：如图2.1所示，火电厂以双回线分别送电给B变电所和大系统；水电厂以双回线送电给A变电所，以单回线送电给大系统。所有线路均选用110KV。方案2：如图2.2所示，火电厂仍以双回线分别送电给B变电所和大系统；水电厂则以单回线分别送电给A变电所和大系统，同时再以单回线连接大系统和A变电所，形成3点单环网。所有线路均选用110KV。
5、图2.1 方案1图2.2 方案2经过输电线选择计算和潮流计算，两个设计方案在技术上都可行，再对这两个方案进行详细的技术、经济比较。在对设计方案进行经济性能比较时，有时要用抵偿年限来判断。抵偿年限的含义是：若方案1的工程投资小于方案2的工程投资，而方案1的年运行费用却大于方案2的年运行费用，则由于方案2的运行费用的减少，在若干年后方案2能够抵偿所增加的投资。一般，标准抵偿年限T为68年（负荷密度大的地区取较小值；负荷较小的地区取较大值）。当T大于标准年限时，应选择投资小而年费用较多的方案：反之，则选择投资多而年费用较少的方案。2.3确定发电厂的电气主接线电气主接线是由高压电器通过连接线按其功能要
6、求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为电气主接线图。主接线代表了发电厂或变电所电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。2.3.1 火电厂电气主接线的确定（1）50MW汽轮发电机2台，发电机出口电压为10.5KV。10KV发电机电压母线采用双母线分段接线方式，具有较高的可靠性和灵活性。（2）125MW汽轮发电机1台，发电机出口电压为13.8KV，直接用单元接线方式升压到110KV，110KV侧采用双母线接线，运行可靠性高，调度灵活方便。（3）10KV发
7、电机电压母线接出2台三绕组升压变压器，其高压侧接入110KV母线，其中压侧为35KV，选用单母线接线方式。2.3.2 水电厂电气主接线的确定水电厂有60MW水轮发电机2台，发电机出口电压为13.8KV。直接用单元接线方式升压到110KV，110KV侧选用内桥接线方式，经济性好且运行方便9。2.4确定发电厂的主变压器为了减少电能在传输过程中的损耗，必须使用高压送电。变压器的作用就是将发电机发出的电压升高到一定等级的高电压后传输到用户端再把电压降低到一定等级供用户使用。选择变压器时，要根据发电厂的发电量及用户的用电量来选择变压器的容量。容量不足会导致变压器长期处于过负荷运行状态。过负荷运行造成的温
8、升对绝缘会带来一定的影响。所以确定变压器的型号、参数时要充分考虑到所选的容量。将两台或两台以上的变压器的原绕组并联接到公共电源上，副绕组也并联接在一起向负载供电，这种运行方式，叫做变压器的并列运行。近代电力系统中，随着系统容量的增大，需要将两台或多台变压器并列运行，以担负系统的全部容量。从保证电力系统的安全、可靠和经济运行的角度来看，变压器的并列运行是十分必要的。因为变压器运行中可能会发生故障，因此若干台变压器并列运行后，故障时正常运行的变压器由于在短时间内允许过负荷运行，从而可保证对重要用户的连续供电。另外，在并列运行中，当系统负荷轻时，可轮流检修变压器而不中断供电。在负荷轻时，还可停用几台
9、变压器，以减少变压器的损耗，达到经济运行的目的。在对火电厂变压器选择时，选用1台175MW发电机采用150MVA双绕组变压器直接升压至110KV；2台50MW发电机采用2台63MVA三绕组变压器升压至35KV和110KV。两台变压器可以互为备用。火电厂主变压器型号见下表。表4-1 火电厂主变压器型号、参数名称型号额定容量（KVA）额定电压（KV）阻抗电压（%）台数高压中压低压高一中高一低中一低三绕组变压器S-FPSL7-6300/110630012138510517105652双绕组变压器SSPL-150000/11015000012113812.681水电厂水轮发电机为2台50MW，全部以1
10、10KV供本地系统。考虑到供电可靠性的要求，采用两台双绕组变压器。水电厂主变压器型号、参数见表4-2。表4-2 水电厂主变压器型号、参数名称型号额定容量(KVA)额定电压（KV）阻抗电压（%）台数高压低压双绕组变压器SSPL-90000/1109000012113810523 设计计算书3.1发电厂主变压器容量的选择1）火电厂主变压器容量的选择火电厂共有汽轮发电机3台。其中50MW2台，125MW1台。（1）125MW发电机采用双绕组变压器直接升压至110KV。按发电机容量选择配套的升压变压器：（MVA）故125MW发电机输出采用容量为150000KVA的双绕组变压器，变比为13.8/121，
11、型号为SSPL-150000/110,具体参数见表3。（2）10KV母线上有16MW供本市负荷，同时厂用电取为5%，则通过两台升压变压器的总功率为：（MW）两台50MW发电机剩余容量采用两台三绕组变压器输出，两台变压器应互为备用，当一台检修时，另一台可承担70%的负荷，故每台变压器容量计算如下：（MVA）选用两台容量相近的63000KVA三相绕组变压器，变比为10.5/38.5/121,型号为SFPL7-63000/110,具体参数详见表2-3。2）水电厂主变压器容量的选择 水电厂每台水轮发电机为60MW，拟采用发电机双绕组变压器单元式接线，直接升压至110KV输出。水电厂厂用电很少，仅占容量
12、的1%。（MVA）按发电机容量选择变压器：（MVA）选用两台容量为90000KVA的双绕组变压器输出，变比为13.8/121，型号为SFP790000/110,具体参数详见表4。3.2 地区电网接线方案1的计算3.2.1 地区电网接线方案1的功率平衡计算1）石岗变电所石岗变负荷功率为：则功率因数 按要求应当采用电容器将功率因数补偿到0.9以上：解得 Mvar即经电容QC补偿后，B变电所所需功率变为：（MVA）石岗变电所补偿电容容量至少为：（Mvar）火电厂拟采用单回线供电给石岗变电所，线路末端回路的功率为：（Mva）火电厂供石岗变电所线路首端，回路的功率初步估算为：2）清泉变电所清泉变电所负荷
13、功率为：则功率因数 按要求应当采用电容器将功率因数补偿到0.9以上。设用电容将功率因数补偿到0.93解得（Mvar）经电容补偿后，清泉变电所实际负荷为：清泉变电所补偿电容容量为：（Mvar）水电厂拟以双回线供电给清泉变电所，每回路末端功率为：（MVA）线路首端每一回线的功率初步估算为：3）水电厂水电厂输出有功功率： （MW）水电厂一般无附近电荷，因此可设其运行功率因数为较高值，以避免远距离输送无功。令水电厂110KV出口处：则输出视在功率为：（MVA）输出无功功率为：（Mvar）水电厂输出功率为：（MVA）水电厂分别向大系统和清泉变电所两个方向供电。（1）水电厂拟双回线向清泉变电所供电，线路首
14、端每一回线的功率初步估算为：（2）水电厂多余功率拟以单回线送往大系统。则送往大系统的功率为：4）火电厂火电厂需要分别向石岗变电所和大系统两个方向供电。（1）火电厂外送总功率。火电厂厂用电取为总容量的5%以10KV供出16MW，以35KV供出26MW，其余容量汇入110KV系统。火电厂以110KV外送总有功功率为：（MW）令其运行功率因数为：则外送总视在功率为： （MVA）外送总无功功率为：（Mvar）火电厂以110KV外送总功率为：（MVA）（2）火电厂供石岗变电所总功率。火电厂供石岗变电所线路首端单回线总功率估算为：（MVA）火电厂送大系统总功率。火电厂送大系统总功率为： （MVA）火电厂拟以单回线送往大系统，线路首端回线的功率为：（MVA）5）大系统火电厂送给大系统的总功率为：（MVA）水电厂送给大系统的总功率为：（MVA）火电厂、水电厂送至大系统的功率合计为：（MVA）3.2.2 地区电网接线方案1的架空线路导线型号初选1） 火电厂石岗变电所由于火电厂至石岗变电所采用单回路，因此线路上总功率和电流为： （MVA）(A
