电力系统分析课程设计

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2?50?125MW，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2?60MW，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28℃

1.4地理位置数据

见图1（图中1cm代表30km）

石岗变； ②水电厂；③新建火电厂；④清泉变；⑤大系统。

1.5设计内容

⑴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。

⑵制定无功平衡方案，决定各节点容量补偿容量。

⑶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。 ⑷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。 ⑸经过经济比较，选一个最优的方案。

⑹对火电厂内高中低三个电压等级母线进行短路电流计算。 ⑺选择火电厂电气主接线的主要设备，并进行校验。 ⑻ 按通常情况配置继电保护。

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⑴设计计算说明说一份，要求条目清晰、计算正确、文本整洁。 ⑵地区电网最大负荷潮流分布图一张，新建火电厂电气主接线图一张。

1(石岗变)2（水电厂）3（新建火电厂）5（大系统）4(清泉寺)

图1 地区电网地理位置图

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1.6设计成果

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 QF-50-2 额定容量 额定电压 额定电流 功率因数 次暂态电（MW） 50 （KV） 10．5 13．8 （A） 3440 6150 COSΦ 0．85 0．8 抗 0．124 0．18 台数 2 1 QF-175-2 175 表1-2 水轮发电机型号 、参数

型号 SF60-96/9000 额定容量 额定电压 （MW） 60 （KV） 13．8 额定电流（A） 2950 功率因数 次暂态电抗 COSΦ 0．85 Xd 0．270 台数 2 2.2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。

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1(石岗变)78km111km2（水电厂）3（新建火电厂）93km135km5（大系统）4(清泉寺)

图2.1 方案1

1(石岗变)78km2（水电厂）3（新建火电厂）111km135km5（大系统）93km4(清泉寺)63km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6~8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

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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。

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