電力工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1 引言 </b></p><p>　　電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)。</p><p>　　電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)及運(yùn)行的根本任務(wù)是，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃的統(tǒng)籌安排下，合理開(kāi)發(fā)、利用動(dòng)力資源，用較少的投資和運(yùn)行成本，來(lái)滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)及人民生活不斷增長(zhǎng)的需要，提供充足、可靠和質(zhì)量合格的電能。</p><p>　　電

2、力系統(tǒng)包括發(fā)電、送電、變電、配電、用電以及與之相適應(yīng)的通信、安全自動(dòng)裝置、繼電保護(hù)、調(diào)度自動(dòng)化等設(shè)施。國(guó)內(nèi)外大量事實(shí)表明，供電的可靠、經(jīng)濟(jì)以及電能的質(zhì)量水僅取決于系統(tǒng)中各種設(shè)備的性能和質(zhì)量，而且還取決于電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)及遠(yuǎn)行管理水平。</p><p>　　電力系統(tǒng)規(guī)劃是根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃和現(xiàn)有電力系統(tǒng)實(shí)際情況，結(jié)合能源和交通條件，分析負(fù)荷及其增長(zhǎng)速度，預(yù)計(jì)電力電量的發(fā)展，提出電源建設(shè)和系統(tǒng)網(wǎng)架的設(shè)想，擬定科

3、研、勘測(cè)、設(shè)計(jì)以及新設(shè)備試制等任務(wù)。</p><p>　　電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)是在審議后的電力系統(tǒng)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，為電力系統(tǒng)的發(fā)展制定出具體方案。在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，貫徹國(guó)家各項(xiàng)方針政策．遵照有關(guān)的設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定；從整體出發(fā)，深入論證電源布局的合理性，提出網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案，并論證其安全可取性和經(jīng)濟(jì)性，為此需進(jìn)行必要的計(jì)算；尚需注意近期與遠(yuǎn)期的關(guān)系，發(fā)電、輸電、變電工程的協(xié)調(diào)，并為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置以及下一級(jí)電壓的系統(tǒng)設(shè)

4、計(jì)創(chuàng)造條件。</p><p>　　電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括電廠接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電力系統(tǒng)專(zhuān)題設(shè)計(jì)，發(fā)電、輸電、變電工程可行性研究及初步設(shè)計(jì)的系統(tǒng)部分。</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</p><p>　　根據(jù)技術(shù)方案的初步篩選和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，確定較優(yōu)主網(wǎng)架接線方案，并對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)，導(dǎo)線選型及校驗(yàn)。</p><p>　　1.2 原始數(shù)據(jù)分

5、析</p><p>　　（1）發(fā)電廠變電所地理位置</p><p>　　本設(shè)計(jì)針對(duì)一個(gè)地區(qū)電力網(wǎng)，該電力網(wǎng)中有一個(gè)火力發(fā)電廠A，發(fā)電廠附近有些地區(qū)負(fù)荷，另有三個(gè)變電所，發(fā)電廠、變電所的地理位置關(guān)系如圖1-1所示。圖中1、2、3為變電所，圖中每格距離代表20km。</p><p>　　圖1-1 發(fā)電廠、變電所地理位置圖</p><p>　?。?/p>

6、2）發(fā)電廠、各變電所負(fù)荷情況</p><p>　　負(fù)荷情況如表1-1所示，其中補(bǔ)償后功率因數(shù)是對(duì)變電所低壓負(fù)荷母線的運(yùn)行要求。</p><p>　　表1-1 發(fā)電廠和各變電所負(fù)荷情況表</p><p>　　1.3 校驗(yàn)負(fù)荷合理性</p><p><b>　　符合合理性（）</b></p><p>

7、;　　發(fā)電廠A：6×4000=24000 < 3×8760=26280</p><p>　　變電所1：42×4000=168000 < 25×8760=219000</p><p>　　變電所2：50×4500=225000 < 35×8760=306600</p><p>　　變電所3:

8、 35×3600=126000 < 28×8760=245280</p><p><b>　　以上符合都合理</b></p><p>　　2 電網(wǎng)電壓等級(jí)的確定</p><p>　　電網(wǎng)電壓等級(jí)的選取主要是根據(jù)電網(wǎng)中電源和負(fù)荷的容量及其布局，按輸送容量及輸送距離，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇適當(dāng)?shù)碾妷旱燃?jí)，同一地方、同一電力網(wǎng)內(nèi)

9、，應(yīng)盡量簡(jiǎn)化電壓等級(jí)。查閱資料可知各電壓級(jí)架空線路輸送能力如下：</p><p>　　1.10kv電壓級(jí)：輸送容量—0.2～2MVA；輸送距離—6～20km</p><p>　　2.35kv電壓級(jí)：輸送容量—2～15MVA；輸送距離—20～50km</p><p>　　3.110kv電壓級(jí)：輸送容量—10～50MVA；輸送距離—50～150km</p>

10、<p>　　本地方電力網(wǎng)發(fā)電廠容量較小，輸電距離范圍為50120KM，在該地方電力網(wǎng)內(nèi)規(guī)劃有1座發(fā)電廠，電網(wǎng)內(nèi)規(guī)劃了3座變電變電站，用于將發(fā)電廠電能輸送到用戶負(fù)荷中心，變電站最大負(fù)荷可達(dá)到50MW?？偟膩?lái)說(shuō)，該地方電網(wǎng)的規(guī)模比較小。發(fā)電廠離其最近的變電站距離約為63.24km，綜上所述，各發(fā)電廠、變電站之間輸電線路均宜采用110kv電壓等級(jí)。</p><p>　　3 電接線力方案的初步選擇</

11、p><p>　　根據(jù)電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠和靈活性等要求，在初選本地方電網(wǎng)主接線著重考慮了以下幾個(gè)方面：</p><p>　　1.變電站2、3重要負(fù)荷比重大，可靠性要求高，要保證2條以上110kv進(jìn)線。</p><p>　　2.發(fā)電廠應(yīng)當(dāng)就近向變電站送電，避免長(zhǎng)距離輸電，以降低網(wǎng)損率及節(jié)約有色金屬。</p><p>　　3.從系統(tǒng)調(diào)度及繼電保護(hù)配

12、合方面考慮，網(wǎng)絡(luò)接線盡量簡(jiǎn)單，避免形成復(fù)雜環(huán)網(wǎng)，避免形成電磁環(huán)網(wǎng)。</p><p>　　4.任—110kv線路檢修或故障斷開(kāi)時(shí)，應(yīng)能盡量保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，且不致使其他元件超過(guò)負(fù)荷的規(guī)定。</p><p><b>　　3.1 初選方案</b></p><p>　　根據(jù)要求大體可以確定兩種方案。一種是采用整體的環(huán)形接線，另一種采用放射式接線

13、。</p><p>　　方案一：方案一采用環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)，環(huán)網(wǎng)接線屬于有備用接線方式，這種接線方式具有較高的供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性。</p><p><b>　　圖3-1 方案一</b></p><p>　　方案二：方案二采用放射式接線，由于變電所2、3的一、二類(lèi)負(fù)荷所占比例較大，所以從發(fā)電廠A到變電所2、3采用放射式雙回線路。</p>&

14、lt;p><b>　　圖3-2 方案二</b></p><p>　　方案三：方案三在發(fā)電廠A與變電所2、3之間形成環(huán)路。</p><p><b>　　圖3-3 方案三</b></p><p>　　3.2 等價(jià)線長(zhǎng)的計(jì)算</p><p>　　路徑彎曲系數(shù)取1.05，則L=1.05</p&

15、gt;<p>　　方案一：L=1.05×（72.11+63.24+116.62+44.72）=311.52km</p><p>　　方案二：L=1.05×（72.11+89.44×2+63.24×2）=396.34km</p><p>　　方案三：L=1.05×（72.11+89.44+63.24+116.62）=342.42

16、km</p><p><b>　　初步潮流計(jì)算</b></p><p>　　Q＝P×tanθ S=P/cosθ </p><p><b>　　最大負(fù)荷情況：</b></p><p>　　變電所1：S1=P/cosθ=42MW/0.98=42.85MV.A</p>&l

17、t;p>　　Q1＝P×tan(arccos0.98)=42MW×tan(arccos0.98)=8.52 MV.A</p><p>　　變電所2：S2=P/cosθ=50MW/0.98=51.02 MV.A</p><p>　　Q2＝P×tan(arccos0.98)=50MW×tan(arccos0.98)=10.15 MV.A</p&

18、gt;<p>　　變電所3：S3=P/cosθ=35MW/0.98=35.71 MV.A</p><p>　　Q3＝P×tan(arccos0.98)=35MW×tan(arccos0.98)=7.11 MV.A</p><p>　　3.3 導(dǎo)線選型及校驗(yàn)</p><p>　　方案一：用經(jīng)濟(jì)電流密度導(dǎo)線并做發(fā)熱校驗(yàn)</p&g

19、t;<p>　　導(dǎo)線截面選擇的原則：按計(jì)算所得初步功率分布、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇進(jìn)行選擇。由公式計(jì)算得到導(dǎo)線截面進(jìn)行選擇截面</p><p>　　表3-1架空輸電線路導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度（A / mm2）</p><p>　　因?yàn)橛玫匿撔句X絞線，且年最大利用小時(shí)都在30005000小時(shí)以上，所以J取1.15 A /mm2</p><p>　　變電所1： =

20、= = = 195mm2</p><p>　　變電所2： = = = = 233mm2</p><p>　　變電所3： = = = = 163mm2</p><p>　　查表得：變電所1與發(fā)電廠A之間線L1選LGJ-185,同理L2、L3選LGJ-240，L4選LGJ-150 </p><p>　　則線路阻抗查表計(jì)算得：</p&g

21、t;<p>　　= (0.17+j0.365)×72.11=12.26+j26.32</p><p>　　= (0.132+j0.357)×44.72=5.9+j15.96</p><p>　　= (0.132+j0.357)×116.62=15.39+j41.63</p><p>　　= (0.21+j0.34)

22、5;63.24=13.28+j21.5</p><p><b>　　環(huán)網(wǎng)不計(jì)線路損耗</b></p><p><b>　　按發(fā)熱校驗(yàn)導(dǎo)線</b></p><p>　　== 225A<515A</p><p>　　= = 268A<610A</p><p>　　=

23、 = 187A<445A</p><p>　　其中，查表得各型號(hào)導(dǎo)線持續(xù)容許電流，校驗(yàn)都符合長(zhǎng)期發(fā)熱要求。</p><p><b>　　按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)導(dǎo)線</b></p><p>　　35kV以上電路最小允許導(dǎo)線面積為35mm2,以上導(dǎo)線都滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。</p><p>　　方案二：用經(jīng)濟(jì)電流密度導(dǎo)線并做發(fā)熱校

24、驗(yàn)</p><p>　　變電所1： = = = = 195mm2</p><p>　　變電所2： = = = = 233mm2</p><p>　　變電所3： = = = = 163mm2</p><p>　　查表得：變電所1與發(fā)電廠A之間線L1選LGJ-185,同理雙回線路L2LGJ-240，L3選LGJ-150 </p>

25、<p>　　則線路阻抗查表計(jì)算得：</p><p>　　= (0.17+j0.365)×72.11=12.26+j26.32</p><p>　　= 0.5×(0.132+j0.357)×44.72=2.95+j7.98</p><p>　　= 0.5×(0.132+j0.357)×116.62=7.7

26、0+j20.82</p><p><b>　　線路一：△</b></p><p><b>　　△=</b></p><p><b>　　線路二：△</b></p><p><b>　　△=</b></p><p><b>

27、　　線路三：△</b></p><p><b>　　△=</b></p><p><b>　　總損耗：△</b></p><p><b>　　△</b></p><p>　　按發(fā)熱條件校驗(yàn)導(dǎo)線與按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)導(dǎo)線結(jié)果相同。</p><p>　

28、　方案三：用經(jīng)濟(jì)電流密度導(dǎo)線并做發(fā)熱校驗(yàn)</p><p>　　變電所1： = = = = 195mm2</p><p>　　變電所2： = = = = 233mm2</p><p>　　變電所3： = = = = 163mm2</p><p>　　查表得：變電所1與發(fā)電廠A之間線L1選LGJ-185,同理線路L2、L4選LGJ-240，

29、L3選LGJ-150 </p><p>　　則線路阻抗查表計(jì)算得：</p><p>　　= (0.17+j0.365)×72.11=12.26+j26.32</p><p>　　= (0.132+j0.357)×44.72=5.9+j15.96</p><p>　　= (0.21+j0.34)×63.24=13.

30、28+j21.5</p><p>　　= (0.132+j0.357)×116.62=15.39+j41.63</p><p><b>　　總損耗：△</b></p><p><b>　　△=</b></p><p>　　按發(fā)熱條件校驗(yàn)導(dǎo)線與按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)導(dǎo)線結(jié)果相同。</p>

31、<p>　　3.4 工程造價(jià)比較</p><p><b>　　表3-2</b></p><p>　　方案一：2.65×72.11+2.95×（44.72+116.62）+2.45×63.24=821.9825萬(wàn)</p><p>　　方案二：2.65×72.11+2.95×2

32、15;89.44+2.45×2×63.24=1081.7635萬(wàn) </p><p>　　方案三：2.65×72.11+2.95×（89.44+116.62）+2.45×63.24=953.91萬(wàn)</p><p>　　綜上所述，方案一整個(gè)采用環(huán)網(wǎng)接線，雖然方案一最為經(jīng)濟(jì)，但當(dāng)環(huán)網(wǎng)接節(jié)點(diǎn)較多時(shí)運(yùn)行調(diào)度較復(fù)雜，方案二是放射式接線，它雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，

33、操作維護(hù)方便，保護(hù)裝置簡(jiǎn)單和便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，但它的供電可靠性差，而保證可靠供電性又會(huì)提高工程造價(jià)，不夠經(jīng)濟(jì)，所以綜上，方案三最為合適。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)這次電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程的設(shè)計(jì)，我對(duì)電力系統(tǒng)中對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)接線設(shè)計(jì)有了更深的理解。熟悉根據(jù)負(fù)荷計(jì)算導(dǎo)線截面積。同時(shí)也認(rèn)識(shí)到理論知識(shí)的不足，通過(guò)實(shí)際的設(shè)計(jì)，對(duì)知識(shí)點(diǎn)

34、的理解更加透徹，在以后的學(xué)習(xí)中要注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，把在理論中學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中去，通過(guò)實(shí)際任務(wù)了解知識(shí)的盲點(diǎn)，達(dá)到事半功倍的效果。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1]陸敏政. 主編 電力系統(tǒng)習(xí)題集. 北京：水利電力出版社 ， 1990</p><p>　　[2]于永源.電力系統(tǒng)分析. 長(zhǎng)沙：湖

35、南師范大學(xué)出版社 ，1992</p><p>　　[3]熊信銀.發(fā)電廠電氣部分.北京：中國(guó)電力出版社，2001</p><p>　　[4]陳 珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析（第二版）. 北京：水利電力出版社1995</p><p>　　[5]華智明. 岳湖山. 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)計(jì)算. 四川：重慶大學(xué)出版社，1978</p><p>　　[6]弋東方.《電