电力系统规划及发电厂电气部分设计(小论文).doc

电力系统规划及发电厂电气部分设计（小论文）

作 者： 宋鸿远 学 号： 0904130105
系 ： 电气工程学院
专 业： 电气工程及其自动化
题 目： 电力系统规划及发电厂电气部分设计

指导者： 李卫国

评阅者：

2013 年 6 月 吉 林

摘要
本次设计主要是电力系统规划及发电厂电气部分设计，电力系统的规划设计包括电源规划和电力网设计两部分。电源规划是根据电力电量平衡计算，确定系统备用容量及火电厂需要加装的装机容量。电力网设计是在可行的接线形式中初步选出两种，同时选出合适的主变压器，画出系统电气主接线，进而进行两种方案的技术经济比较，选出一个相对合理的系统规划方案。然后，根据短路电流计算结果，选择高压断路器，隔离开关，电流互感器和电压互感器等设备。为确定整个电力系统设计的合理性，计算各种运行方式下的潮流（最大负荷、最小负荷及故障运行方式），并进行电压调整和无功补偿。最后在发电厂电气部分设计中对火电厂厂用电，继电保护和防雷保护进行设计，以保证电力系统安全可靠运行。本次设计的基本原则是可靠性、灵活性和经济性。

关键词： 电力系统规划 短路电流 潮流 厂用电
Abstract
Power system design and power plant electrical design are the primary object of this paper, former consists of two parts, power supply design and power grid design, later mainly includes power plant supply design.
Power supply design needs calculating power balance to decid that how much units and power capacity will be added. In accordance with available design programs drown out，choosing two programs from them in power grid design. And confirmed the area of the line section, the number of breakers and voltage level. Now a reasonable one can be selected from two schemes through comparing them in sides of economy and technology. Then, according to the three-phase fault current, circuit breaker, disconnecting switch, current transformer and voltage transformer can be selected.
To make sure the rationality of power system design, it is necessary that working out the power flow at every operation way of summer and winter. Finally, the safety and reliability of operation of power system depended on the rationality of cogeneration plant power supply, relay protection and lighting protection. In one word, the standard of this design is of reliability, flexibility and economy.

Keywords: power system design short current flow power plant supply

引言：
　　电力系统规划及发电厂电气部分设计是将本专业课程所学进行综合运用的过程，分析实际问题。本设计从工程上来说，相当于实际工程设计的一部分，是对所学过的知识进行一次全面总结的综合训练，也是对将来工作的一种准备的锻炼。
第一章　　装机容量的确定
第一节 备用容量的确定
主要考虑负荷备用，事故检修备用，国民经济备用。
第二节 火电装机容量的确定
1　冬季是水厂调峰，夏季时水厂满发，根据系统调峰图可以确定调峰的容量。
2　装机容量的确定：
　 　 　；

3　检修安排
考虑季节性低落，以及火电，水电的检修周期作出检修安排。
　　第二章　网络结构的确定
　 第一节　　电压等级的选择
根据传输容量和传输距离来确定。
　第二节　　　方案的初步确定
　　列出一系列的方案，排除一些明显不合理的方案，进行经济比较，包括断路器个数，线路长度的比较，需要折合到同一电压等级下同一回线的造价基准比较。
　 第三节　　导线截面积的选择
按经济电流选择导线截面积，并进行电压损失校验。正常情况下满足<10%的需求，故障时满足小于15％的要求。利用发热和电晕校验截面积。在220KV下，LGJ－185/25是不发生电晕校验的最小型号。满足几方面校验合格才适合选择。
　　第四章　　　电气主接线设计
第一节　发电厂主接线
采用双母线接线，机压母线采用双母三分段，因发电机出口短路，短路电流较大，固分段，机压母线处有负荷固需设置机压母线。采用（扩大）单元接线。发电机出口不装隔离开关，减少了开关设备。而扩大了单元接线将单元容量不太大的两台机组和一个变压器相连，减少了一台变压器，投资少。
水电厂进线有四回采用双母接线。
　 第二节　变电所主接线
　　根据变电所得类型，所处的位置，以及进出线的条数，采用内桥，外桥以及双母线接线型式。
　　第五章　发电厂和变电所主变压器的选择
　　 第一节　　发电厂主变压器的选择
1 具有机压母线选择原则
　　（1）
(2)
(3) 一台故障时，另一台能送出70％以上的功率
　　（4）发电机全停或部分停机时满足倒送功率得要求
2　单元接线主变压器
按发电机额定容量扣除厂用负荷留有10％的裕度来选择；扩大单元接线乘以2倍。
3　联络主变压器
满足两种电压等级在不同运行方式下的交换一般不应小于接在两种电压等级母线上最大一台机组容量。
　　　 第二节　　变电所主变选择
原则：①大于等于重要负荷容量
　　　　 ②全部负荷容量的70％～80％
　　　第六章　方案的经济技术比较
　　 第一节　　技术经济比较的原则和步骤
计算建设投资包括线路投资和设备投资；
年运行费用比较包括电能损耗而电能损耗主要是线路损耗和变压器损耗。
　　综合比较当经济效益相同时，若投资小且年运行费用少的方案优先采用；若两者一大一小，则抵偿年限法进一步比较。
　　 第二节　建设投资和年运行费用计算
本设计中:　　建设投资＝线路投资+断路器投资+变压器投资
　　　　　　 年运行费用＝线路损耗+变压器损耗
　　　 第三节　　最优方案的确定
经过上面计算可知方案9的年运行费用和投资均最小，所以方案9为最佳方案。
　　　第七章　　短路电流计算
　　　 第一节　　网络模型
　　所用模型为简化模型，即忽略负荷电流；不计及各元件电阻，也不计送电线路电纳及变压器的导纳；发电机用次暂态电抗表示，并认为各发电机电势模型为1，相角为0。
步骤：　1　取作等值电路
　　　　　 2　对网络的化简
　　　　　 3　合并后求转移电抗
　　　　　 4　根据转移电抗求运算电抗，查表得不同时刻（0秒　2秒　4秒）时刻的短路电流。
　　　第八章　电器设备选择
　　 第一节　　电器设备选择的一般条件
电器设备可靠的动作，必须按正常条件下进行选择并按短路状态下来校验热稳定和动稳定。
按1　额定电压 ;
2 额定电流　
选择　按1　热稳定
　　　　 2　动稳定
　　　　 第二节　　高压断路器和隔离开关的选择
　按上述原则只要隔离开关不用进行开断电流和关合电流的校验。
　　 开断电流校验：
　　 短路关合电流校验：
　　　 第三节　　互感器的选择和配置
1　种类和型式
当一次电流时，宜优先采用一次绕组多匝式，强电系统采用5A，弱电采用1A　
2　;
3 准确级和容量选择
为了保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确级不得低于所供电测量仪表的准确级。　　容量：
4 校验热稳定，动稳定。
　　第九章　　潮流计算和调压
　　 第一节　　计算各种运行方式
1　冬季最大运行方式
，　水厂调峰
2　冬季最小运行方式
　　　水厂调峰
3　夏季最大运行方式
　　 水厂满发
4　夏季最小运行方式
　　 水厂满发
5　冬季故障运行方式
　 在1的情况下断开火电一回线
6　夏季故障运行方式
在3的情况下断开水电一回线
　　　 第二节　　潮流计算的步骤
在本设计中，冬季最大运行方式用手算，其它几种方式用计算机算。
1　计算网络参数作出等值电路。
2　系统中负荷侧的功率已知，火电厂的输入功率已知，其余节点的注入功率未知，固先假设系统节点电压已知。
3　从已知负荷处推功率，此时假设全网电压额定，之后再求的功率从已知电压处推算电压降，得出各节点电压值。
4　改变分接头的位置或加补偿，使各节点电压都在允许的范围内结束。
　　　　第十章　　厂用设计
　　　 第一节　　厂用电接线
一　确定电压等级
1 按发电机容量，电压确定高压厂用电压等级。
2 按厂用电动机容量，厂用供电网络确定高压厂用电压等级。
二　厂用电接线
采用单母分段，按炉分段的原则。根据锅炉容量确定分段数目。本设计中<50MW分一段，100MW分两段。
三　厂用电源接线
1　从发电机机压母线引接
2　单元接线时从主变压器低压侧引接。
3　备用电源的引接应保证其独立性。
　　第二节　　厂用变压器选择
1　额定电压
2　工作变压器的台数和形式
3　容量　　
4　厂用变压器的阻抗
　　　第十一章　　配电装置规划
一　110KV及以上，多采用屋外配电装置。
　　根据电器设备和母线的高度，将其分为中型，高型，半高型。中型配置适用于110～500KV等级电压下，并已经广泛应用，因此本设计采用中型配置。
二　配电装置图的绘制
1　平面图是按比例画出房屋，间隔，走廊，道路等平面布置轮廓。
2　断面图表明所取配电的间隔作为剖面，按比例画出剖面中各设备的相互连接及具体布置结构图。
　　第十二章　　继电保护配置
一　发电机保护配置
　1　纵联差动保护　　2　匝间短路保护　　3　定子接地保护
　4　过负荷保护　　　5　励磁回路一点和两点接地保护
　6　失磁保护　　　　7　过电压保护　　　8　逆功率保护
　9　低频保护　　　　10　失步保护　　　　11　过励磁保护
二　变压器保护配置
　1　瓦斯保护　　　　　2　纵联差动保护　　　　3　过电流保护
　4　零序电流保护　　　5　过励磁过电压保护　　6　过负荷保护
　7　非全相保护
三　母线保护配置
　1　完全电流差动保护
　2　电压差动母线保护
　3　具有比率制动特性的电流差动母线保护
四　出线保护的配置
　1　反映接线短路的保护　阶段式电流保护
　2　电流速断保护
　3　相间距离保护
　　　第十三章　　防雷保护及配置
运行中的电器设备可能遭雷击，必须采取有效的过电压防护措施。
避雷针和避雷线是防止直接雷过电压的有效措施，电气设备的绝缘配合基于避雷器的保护水平，设备所承受的雷电过电压和操作过电压均有避雷器来限制。

参考文献：
1　王锡凡主编.电力系统优化规划.北京：水利水电出版社.1985
2　电力工业部电力规划设计总院编.电力系统设计手册.北京：中国电力出版社.1998
3　水利电力部西北电力设计院编.电力工程设计手册.北京.水利电力出版社.1989
4　陈跃主编.电气工程专业毕业设计指南.中国水利水电出版社.1983
5　范锡普主编.发电厂电气部分.中国电力出版社.2005
6　李光琦主编.电力系统稳态分析.中国电力出版社.1995
7　李光琦主编.电力系统暂态分析.中国电力出版社.1995
8　贺家李,宋从矩合编.电力系统继电保护原理.中国电力出版社.1994