畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 高壓配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)

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1、 [鍵入文字] 目錄 摘要 2 Abstract 3 緒論 4 第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)書 5 一、高壓配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容 5 二、設(shè)計(jì)文件及圖紙要求 5 三、原始資料 5 第二部分 設(shè)計(jì)說明書 8 一、高壓配電網(wǎng)有功平衡計(jì)算結(jié)果 8 二、高壓配電網(wǎng)的電壓等級和接線方式 8 第三部分 計(jì)算書 10 一、有功功率平衡 10 二、高壓配電網(wǎng)電壓等級的選擇 12 三、變電所主變?nèi)萘康倪x擇 12 四、備選的接線方案 13 五、選擇導(dǎo)線接線截面 15 六、 電力系統(tǒng)潮流與電壓計(jì)算 33 致 謝 35 參考文獻(xiàn)： 36 摘要 電力系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)有電源，變

2、電所，輸電、配電線路和負(fù)荷中心。各電源點(diǎn)還互相聯(lián)接以實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)之間的電能交換和調(diào)節(jié)，從而提高供電的安全性和經(jīng)濟(jì)性。輸電線路與變電所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)通常稱電力網(wǎng)絡(luò)。電力系統(tǒng)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的大系統(tǒng)，它的規(guī)劃問題還需要在時(shí)間上展開，從多種可行方案中進(jìn)行優(yōu)選。輸電網(wǎng)在電力市場中扮演著十分重要的角色，輸電容量是否充足，容量配置是否合理將關(guān)系到各市場成員的切身利益，關(guān)系到各參與方能否公平競爭，甚至影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因而輸電網(wǎng)的規(guī)劃是一個(gè)引人矚目的問題。本文就是在給定地址進(jìn)行高壓配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)，進(jìn)行變電所變壓器、線路及經(jīng)濟(jì)可行性的比較分析的論文。 關(guān)鍵字：電力系統(tǒng)；輸電網(wǎng)；配電網(wǎng)

3、 Abstract The main structure of the power system has a power, substations, transmission and distribution lines and load centers. The power point is also interconnected to achieve the exchange of power between different regions and regulation, thereby enhancing the security of electrici

4、ty supply and economy. Transmission line and substation is usually called a network of power network. Power system is a large and complex large system, it is planning to start in time of need, from a variety of possible scenarios for optimization. Transmission network in the electricity market plays

5、 an important role in the adequacy of transmission capacity, the capacity allocation is reasonable will be related to the vital interests of all market participants related to whether the parties involved in fair competition, and even affect the safe operation of the system, thus transmission networ

6、k planning is a compelling issue. This is the address for a given design of high voltage distribution network, the substation transformer, line and comparative analysis of economic feasibility study. Key word：Power system; transmission network; distribution network 緒論 隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，電

7、能已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要支柱。電能的傳輸和分配依靠遍步各地的電網(wǎng)得以實(shí)現(xiàn)，電網(wǎng)的可靠與穩(wěn)定直接關(guān)系到用戶用電的質(zhì)量。因此，可靠的電網(wǎng)設(shè)計(jì)便成為工程技術(shù)人員所必須解決的問題。 高壓配電網(wǎng)聯(lián)系著廣大電力用戶，同時(shí)又是整個(gè)電力系統(tǒng)的一部分，關(guān)系著電能如何合理的分配，要科學(xué)合理地駕馭電力，必須從電力工程的設(shè)計(jì)原則和方法上來理解和掌握配電網(wǎng)設(shè)計(jì)的精髓，提高電力系統(tǒng)的安全可靠性和運(yùn)行效率，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。通過本設(shè)計(jì)既可以鞏固自己在學(xué)校學(xué)過的理論知識(shí)，又可以培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力，為以后走出校門更快地適應(yīng)工作崗位的要求起到聯(lián)系和紐帶的作用。該高壓配電網(wǎng)設(shè)

8、計(jì)主要是擴(kuò)建已有的配電系統(tǒng)，增設(shè)新的配電變電站，通過綜合考慮供電可靠性，經(jīng)濟(jì)效益等方面的問題，確定合理的設(shè)計(jì)方案。 第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、高壓配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1）根據(jù)負(fù)荷資料、待設(shè)計(jì)變電所的地理位置和已有電廠的供電情況，作出功率平衡。 （2）通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定配電網(wǎng)供電電壓、電網(wǎng)接線方式及導(dǎo)線截面。 （3）進(jìn)行電網(wǎng)功率分布及電壓計(jì)算，評定調(diào)壓要求，選定調(diào)壓方案。 （4）評定電網(wǎng)接線方案。 二、設(shè)計(jì)文件及圖紙要求 （1）設(shè)計(jì)說明書一份。 （2）計(jì)算書。 （3）系統(tǒng)接線圖兩張。 三、原始資料 （1）高壓配電網(wǎng)

9、設(shè)計(jì)的有關(guān)原始資料如下： 1）發(fā)電廠、變電所地理位置，見下圖： 圖例說明： S 系統(tǒng) G 發(fā)電廠 A、B、C、D為待建變電所， E、F為已有變電所 連線上的數(shù)字為路徑公里數(shù) 2）原有發(fā)電廠主接線圖如下，及設(shè)備數(shù)據(jù) 3）待建變電所有關(guān)部分資料，見下表： 待建變電所有關(guān)部分資料 編號(hào) 最大負(fù)荷（MW） 功率因數(shù) 二次側(cè)電壓 調(diào)壓要求 負(fù)荷曲線 重要負(fù)荷（%） A 40 0.9 10 順 a 80 B 30 0.9 1

10、0 逆 B 60 C 35 0.9 10 順 A 60 D 32 0.9 10 順 b 50 4）典型日負(fù)荷曲線如圖 典型日負(fù)荷曲線 5）其他說明： a）功率初步平衡，廠用電率為7%，線損率為6%； b）各負(fù)荷最大同時(shí)系數(shù)取1.0； c）本高壓配電網(wǎng)多余功率送回系統(tǒng)，功率缺額由系統(tǒng)供給； d）除特別說明之外，高壓側(cè)均按屋外布置考慮配電裝置； e）待設(shè)計(jì)各變電所低壓出線回路數(shù)。電壓為110kV時(shí)，每回出線按1500-2000kW考慮； f）已有發(fā)電廠和變電所均留有間隔，以備發(fā)展； g）區(qū)域氣溫最高為40℃，年平均溫度為25℃，最熱

11、月平均最高氣溫32℃ （2）設(shè)備數(shù)據(jù)表如下： 1）發(fā)電機(jī)的G1、G2：QF2-25-2:；G3：QFQ-50-2. 2）變壓器的T1、T2：SFZ7-31500/110；SFZ7-63000/110. 第二部分 設(shè)計(jì)說明書 一、高壓配電網(wǎng)有功平衡計(jì)算結(jié)果 高壓配電網(wǎng)有功平衡計(jì)算結(jié)果（MW） 計(jì)算結(jié)果 原有電網(wǎng)發(fā)電負(fù)荷 新建電網(wǎng)發(fā)電負(fù)荷 總發(fā)電負(fù)荷 發(fā)電機(jī)運(yùn)行方式 發(fā)電機(jī)總出力 聯(lián)絡(luò)線 最大負(fù)荷 40.86 157.47 198.33 25+25+50 100 98.33 最小負(fù)荷 20.43 40.86 120.43 25+25+40 90

12、 30.43 二、高壓配電網(wǎng)的電壓等級和接線方式 1.技術(shù)指標(biāo)比較 （1）電壓等級定為110kV。 （2）備選的接線方案如下兩種： （a）接線方案1 （b）接線方案2 （3）選擇導(dǎo)線截面如下表 方案1 方案2 GA:2XLGL-240 GA:LGJ-300 AB:2XLGJ-120 GB:LGJ-185 GC:LGJ-240 GC:LGJ-240 GD:LGJ-210 GD:LGJ-240 2.經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較 （1）電能損耗如下表 一年電能損耗及其費(fèi)用比較 方案 電能損耗（X10000kWh） 總費(fèi)用

13、（萬元） C、D所接線 A、B所接線 總損耗 方案1 414.2 481.4 895.6 10678.86 方案2 414.2 499.86 914.06 11527.77 第三部分 計(jì)算書 一、有功功率平衡 電力系統(tǒng)中的有功功率電源是各類發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)，但并非系統(tǒng)中的電源容量始終等于所有發(fā)電機(jī)額定容量之和。因既非所有發(fā)電設(shè)備全部不間斷的投入運(yùn)行，也非所有投入運(yùn)行的發(fā)電設(shè)備都能按額定容量發(fā)電。所以要計(jì)算電網(wǎng)的最大負(fù)荷最小負(fù)荷時(shí)的功率。 系統(tǒng)的有功功率平衡可按下列各式依次計(jì)算： 用電負(fù)荷

14、 （3-1） 供電負(fù)荷 （3-2） 發(fā)電負(fù)荷 （3-3） 注： 式中 —n個(gè)變電所負(fù)荷之和； —同時(shí)率，取1； —網(wǎng)損率，取6%； —廠用電率，取7%； —發(fā)電機(jī)直配負(fù)荷；

15、 —地區(qū)負(fù)荷。 且最小負(fù)荷，由典型日負(fù)荷曲線得系數(shù)求得。 1.在最大負(fù)荷情況下的發(fā)電負(fù)荷 新建電網(wǎng) PL1=40+30+35+321-0.07-0.06=157.47（MW） PL2=12X1.5+10X21-0.07=40.86（MW） 總的發(fā)電負(fù)荷 PL=PL1+PL2=157.47+40.86=198.33(MW) 發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率 PG=252+50=100（MW） 聯(lián)絡(luò)線上的潮流 PS=PG-PL=100-198.33=-98.33（MW） 系統(tǒng)向該高壓配電網(wǎng)送電98.33MW。 2.在最小情況下的發(fā)電負(fù)荷 新建電網(wǎng) PL1=400.8+3

16、00.6+350.6+320.51-0.07-0.06=100（MW） 原有電網(wǎng) PL2=40.860.5=20.43（MW） 總的發(fā)電負(fù)荷 PL=PL1+PL2=100+20.43=120.43（MW） 發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率 PG=225+40=90（MW） 聯(lián)絡(luò)線上的潮流 PS=PG-PL=90-120.43=-30.43（MW） 系統(tǒng)向該高壓配電網(wǎng)送電30.43MW。 二、高壓配電網(wǎng)電壓等級的選擇 在輸電距離和輸電容量一定的條件下，選用較高電壓等級，能使線路上電流小，線路功率損耗和電能損耗低，電壓損失也小。同時(shí)也可選用較小的導(dǎo)線截面。但是另一方面，線路電壓越高線路的絕緣

17、越要加強(qiáng)，導(dǎo)線的相間距離和對地距離都要相應(yīng)增加，使線路桿塔尺寸及造價(jià)上升；同時(shí)，變壓器和開關(guān)站設(shè)備的投資也相應(yīng)增大，還考慮到周圍已有電網(wǎng)的電壓等級。根據(jù)給定的任務(wù)書中的數(shù)據(jù)分析，本設(shè)計(jì)選擇110kV。 （注）電網(wǎng)的額定電壓也就是電力線路以及與之相連的變電所匯流母線的額定電壓。 三、變電所主變?nèi)萘康倪x擇 當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70%-80%，對于一般性變電所，選擇的變壓器的容量Se需同時(shí)滿足下列兩個(gè)條件： ①Se?0.7Smax （3-4） ②Se?Simp

18、 （3-5） 其中Smax---------為變電所的最大負(fù)荷容量 Simp---------為變電所的全部重要負(fù)荷 因?yàn)锳、B、C、D四個(gè)變電所都有重要負(fù)荷，為保證供電的可靠性，每個(gè)變電所選擇配置兩臺(tái)主變。 A變電所： Se?0.7400.9=31.11（MW） Se?0.8400.9=35.56（MW） 查表選取兩臺(tái)SFZ9-40000/110. B變電所： Se?0.7300.9=23.33（MW） Se?0

19、.6300.9=20（MW） 查表選取兩臺(tái)SFZ9-25000/110. C變電所： Se?0.7350.9=27.22（MW） Se?0.6350.9=23.33（MW） 查表選取兩臺(tái)SFZ9-31500/110. D變電所： Se?0.7320.9=24.89（MW） Se?0.5320.9=17.78MW 查表選取兩臺(tái)SFZ9-25000/110. （注）在選擇主變時(shí)，若考慮變壓器的正常過負(fù)荷能力，也可以考慮額定容量比較小的。 四、備選的接線方案 電力網(wǎng)的接線方案的選擇中需考慮的技術(shù)條件通常有：供

20、電的可靠性、電能的質(zhì)量、運(yùn)行及維護(hù)的方便靈活；繼電保護(hù)及自動(dòng)化操作的復(fù)雜程度以及發(fā)展的可能性等。經(jīng)過列出一些可能的接線方式，考慮到接線方案選擇的原則和方法，設(shè)計(jì)主網(wǎng)架，并確定參加比較的方案 各方案圖如下 ： 方案1 方案2 方案3 方案4 方案5 方案6 方案7 通過對可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的比較，確定比較方案。 可靠性： 每個(gè)變電所必須是有備用的接線方式。 經(jīng)濟(jì)性：通過計(jì)算各方案斷路四個(gè)數(shù)及線路 長度做比較。 斷路四個(gè)數(shù)及線路見下表所示： 比

21、較 項(xiàng) 目 方 案 號(hào) 斷路器個(gè)數(shù)(個(gè)) 線路長度(KM) 1 12 123 2 12 191 3 12 163 4 14 211 5 10 143 6 14 166 7 14 181 由上表的數(shù)據(jù)可選定參加比較的方案為：方案1和方案6 方案圖如下： （a）接線方案1 （b）接線方案2 五、選擇導(dǎo)線接線截面 導(dǎo)線截面積選擇得原則和方法如下： 送電線路的導(dǎo)線截面積，一般根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。對于大跨越導(dǎo)線的截面積，一

22、般按長期允許載流量選擇。 送電線路所采用的導(dǎo)線和避雷線，應(yīng)符合國家頒布的產(chǎn)品規(guī)格，比如鋁絞線、鋼芯鋁絞線和擴(kuò)徑導(dǎo)線的規(guī)格及其長期允許載流量。 3)導(dǎo)線截面積選擇的一般做法：先按經(jīng)濟(jì)電流密度初選導(dǎo)線標(biāo)稱截面積，然后作電壓損失、機(jī)械強(qiáng)度、電暈、發(fā)熱等技術(shù)條件的校驗(yàn)，有必要時(shí)尚須作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定導(dǎo)線截面積及相應(yīng)的導(dǎo)線型號(hào)。 首先計(jì)算不同負(fù)荷曲線的最大負(fù)荷小時(shí)數(shù)Tmax 負(fù)荷曲線a： Tmax。a=243650.76+0.810+0.92+1.0624=7300（h） 負(fù)荷曲線b： Tmax。b=243650.516+0.84+0.62+1.0224=5256（h） （一）方案1

23、 （1）取功率因數(shù)為cosφ=0.9，各變電所的最大負(fù)荷如下： cosφ=PP2+Q2 （3-6） A變電所 SA=PA+jQA=40+j19.37 B變電所 SB=PB+jQB=30+j14.53 C變電所 SC=PC+jQC=35+j16.95 D變電所 SD=PD+jQD=32+j15.50 考慮到變壓器的損耗，要求的各變電所高壓側(cè)的負(fù)荷。 兩臺(tái)變壓器的功率損耗： ΔST~=ΔSyT~+ΔSzT~=2ΔPyT+jΔQyT+2[S2（2SN）2ΔPzT+

24、jS2（2SN）2ΔQzT] (3-7) S1~=S+ΔST~ (3-8) 電阻 RT=?PK1000UN2SN (3-9) 電抗 XT=UK%100UN2SN (3-10)

25、 UN-------------變壓器額定電壓，kV，一般用高壓側(cè)值 SN------------- 變壓器額定容量；MVA ?PK------------變壓器的短路損耗，kW UK%----------變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù) A變電所：兩臺(tái)SFZ9-40000/110 RT=1.83Ω XT=45.45Ω 額定負(fù)荷下?lián)p耗 ΔPzT=0.1566MW ΔQzT=3.889MW ΔPyT=0.0404MW ΔQyT=1.003MW ΔST=0.203+j0.6

26、3 SA~=40.203+j20.00 B變電所：兩臺(tái)SFZ9-25000/110 RT=1.44Ω XT=35.93Ω 額定負(fù)荷下?lián)p耗 ΔPzT=0.1107MW ΔQzT=2.76MW ΔPyT=0.0284MW ΔQyT=0.709MW ΔST=0.167+j0.32 SB~=30.167+j14.85 C變電所：兩臺(tái)SFZ9-31500/110 RT=1.62Ω XT=40.33Ω 額定負(fù)荷下?lián)p耗 ΔPzT=

27、0.1332MW ΔQzT=3.32MW ΔPyT=0.03776MW ΔQyT=0.94MW ΔST=0.184+j0.44 SC~=35.184+j17.39 D變電所：兩臺(tái)SFZ9-25000/110 RT=1.44Ω XT=35.93Ω 額定負(fù)荷下?lián)p耗 ΔPzT=0.1107MW ΔQzT=2.76MW ΔPyT=0.0284MW ΔQyT=0.709MW ΔST=0.167+j0.32 SD~=32

28、.167+j15.82 （2）每段導(dǎo)線流過的最大電流 在正常情況下，A變電所110kV側(cè)分段斷路器閉合和10kV側(cè)分段斷路器斷開；B變電所110kV側(cè)的橋斷路器閉合和10kV側(cè)分段斷路器斷開；C、D變電所環(huán)網(wǎng)由功率分點(diǎn)C變電所解開。 根據(jù)每段導(dǎo)線的Tmax查下表 經(jīng)濟(jì)電流密度J（A/mm2） 線路電壓（kV） 導(dǎo)線型號(hào) 最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax（h） 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 10 LJ 1.48 1.19 1.00 0.86 0.75 0.67 0.60 LGJ 1.72 1.40 1.17

29、 1.00 0.87 0.78 0.70 35-220 LGJ/LGJQ 1.87 1.53 1.28 1.10 0.96 0.84 0.76 利用直線插值法得到幾段線的經(jīng)濟(jì)電流密度，直線插值法即將兩點(diǎn)之間用直線連接，看成這段成線性關(guān)系，求中間任意一點(diǎn)的值。 GA段：GA段的Tmax取變電所A和B負(fù)荷的Tmax加權(quán)平均數(shù)。 Tmax=525630.167+730040.20330.167+40.203=6424（h） 應(yīng)用直線插值法得到經(jīng)濟(jì)電流密度為：J=0.8317A/mm2 AB段： Tmax=Tmax。b=5256（h） 應(yīng)用直線插值法得到經(jīng)濟(jì)電

30、流密度為： J=1.064 A/mm2 GC段： Tmax=Tmax。a=7300（h） 應(yīng)用直線插值法得到經(jīng)濟(jì)電流密度為： J=0.816 A/mm2 GD段： Tmax=525635.184+730032.16735.184+32.167=6183（h） 應(yīng)用直線插值法得到經(jīng)濟(jì)電流密度為： J=0.8682 A/mm2 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面的傳送容量，應(yīng)考慮線路投入運(yùn)行后5-10年的發(fā)展。在計(jì)算中必須采用正常運(yùn)行方式下經(jīng)常重復(fù)出現(xiàn)的最高負(fù)荷。 導(dǎo)線截面計(jì)算公式： S=P3JUecosφ

31、 (3-11) S--------------導(dǎo)線截面（mm2） P--------------送電容量（kW） Ue------------線路額定電壓（kV） J--------------經(jīng)濟(jì)電流密度（A/mm2） 每段導(dǎo)線流過的最大電流、經(jīng)濟(jì)截面和選擇的型號(hào)如下： GA：雙回線路中的一回線 I=0.5（40.203+30.167）31100.91000≈205（A） S=2050.8317≈246.72（mm2） 查表選取導(dǎo)線型號(hào)為LGJ-240. AB：雙回線路中的一回線 I=0.540

32、.20331100.91000≈117（A） S=1171.064≈110（mm2） 查表選取導(dǎo)線型號(hào)為LGJ-120. GC： I=35.18431100.91000≈205（A） S=2050.816≈251（mm2） 查表選取導(dǎo)線型號(hào)為LGJ-240. GD： I=32.16731100.91000≈178（A） S=1780.8682≈206（mm2） 查表選取導(dǎo)線型號(hào)為LGJ-210. CD：與GD段相同。 （3）校驗(yàn) 分以下幾種情況校驗(yàn)： 1）按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)導(dǎo)線截面積。 為保證架空線路具有必要的機(jī)械強(qiáng)度，相關(guān)規(guī)

33、程規(guī)定，1-10kV不得采用單股線，其最小截面如下圖 滿足機(jī)械強(qiáng)度要求的導(dǎo)線最小截面（mm2） 導(dǎo)線類型 通過居民區(qū) 通過非居民區(qū) 鋁絞線和鋁合金線 35 25 鋼芯鋁線 25 16 銅線 16 16 對于更高電壓等級線路，規(guī)程未作規(guī)定，一般認(rèn)為不得小于35mm2。因此，所選的全部導(dǎo)線滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求。 2）按電暈校驗(yàn)導(dǎo)線截面積 在高壓輸電線中，導(dǎo)線周圍產(chǎn)生很強(qiáng)的電場，當(dāng)電場強(qiáng)度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，導(dǎo)線周圍的空氣就發(fā)生游離，形成放電，這種放電現(xiàn)象就是電暈。 導(dǎo)線產(chǎn)生電暈會(huì)帶來兩個(gè)不良的后果： ①增加了送電線路的電能損失； ②對無線電通信和載波通信產(chǎn)生干擾，關(guān)

34、于對無線電的干擾，在無線電收發(fā)設(shè)備離開送電線路一定距離后，干擾迅速衰減，如距邊線60m開外，干擾電平僅剩下5%，所以實(shí)際上可以認(rèn)為沒有問題。 關(guān)于不必驗(yàn)算電暈的導(dǎo)線最小截面積，武漢高壓研究所推薦，導(dǎo)線表面電場強(qiáng)度Em與全面電暈電場強(qiáng)度Eo的比值為0.8時(shí)，一般不必驗(yàn)算電暈的導(dǎo)線最小直徑。 下表列出了可不必驗(yàn)算電暈臨界電壓的導(dǎo)線最小直徑和相應(yīng)編號(hào)： 不必驗(yàn)算電暈臨界電壓的導(dǎo)線最小直徑和相應(yīng)型號(hào) 額定電壓（kV） 110 220 330 500（四分裂） 750 單導(dǎo)線 雙分裂 導(dǎo)線外徑（mm） 9.6 21.4 33.1 相應(yīng)型號(hào) L

35、GJ-50 LGJ-240 LGJ-600 2LGJ-240 4LGJQ-300 4LGJQ-400 校驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意： ①對于330kV及以上電壓的超高壓線路，表中所列參考； ②分裂導(dǎo)線次導(dǎo)線間距為400mm。 因此，所選的全部導(dǎo)線滿足電暈的要求。 3）按允許載流量校驗(yàn)導(dǎo)線截面積 允許載流量是根據(jù)熱平衡條件確定的導(dǎo)線長期允許通過電流，因此，所有線路都必須根據(jù)可能出現(xiàn)的長期運(yùn)行情況作允許載流量校驗(yàn)。 需要說明的是，在一定環(huán)境溫度下（如為+40℃）運(yùn)行極限容量的輸電線路，其導(dǎo)線溫度必然是超過環(huán)境溫度的（如+70℃）.所以嚴(yán)格來講，送電線路的最大孤垂應(yīng)按到現(xiàn)在極限容量運(yùn)行時(shí)

36、本身的溫度來考慮。但我國的現(xiàn)行規(guī)程卻是按最高環(huán)境溫度（或覆冰）來設(shè)計(jì)最大孤垂的，應(yīng)為這一規(guī)定已考慮了前述因素，并兼顧了導(dǎo)線對地距離與跨越的標(biāo)準(zhǔn)，線路的經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行的安全性等因素，進(jìn)行這種校驗(yàn)時(shí)，鋼芯鋁絞線的允許溫度一般取70℃，按此規(guī)定并取導(dǎo)線周圍環(huán)溫為25℃時(shí)，各種導(dǎo)線允許通過電流如下表： 導(dǎo)線長期允許通過電流 截 面 積 型 號(hào) 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400 LJ 170 215 265 325 375 440 500 610 680 830 LGJ 170 220 275

37、 335 380 445 515 610 700 800 如果當(dāng)?shù)氐淖罡咴缕骄鶞囟炔煌?5℃，則還應(yīng)按下表修正系數(shù)隨上表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。 不同周圍環(huán)境溫度下的修正系數(shù) 環(huán)境溫度（℃） -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 修正系數(shù) 1.29 1.24 1.20 1.15 1.11 1.05 1.00 0.94 0.88 0.81 0.74 0.67 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)線截面積一般都比按正常運(yùn)行情況下的允許載流量計(jì)算的截面積大，所以不必作校驗(yàn)，只有在故障情況下，例如環(huán)式網(wǎng)絡(luò)

38、近電源端線路斷開或雙回線中一回?cái)嚅_時(shí)，才可能使導(dǎo)線過熱。本高壓配電網(wǎng)所在地區(qū)的最高月平均溫度為32℃，應(yīng)用插值法得到溫度修正系數(shù)為0.916. GA：雙回?cái)嚅_一回，流過另一回的最大電流為2205=410（A），小于0.916610（A），LGJ-240滿足要求； AB：雙回?cái)嚅_一回，流過另一回的最大電流為2117=234（A），小于0.916380（A），LGJ-120滿足要求； GC：GD段斷開，由C變電所通過CD給D變電所供電，流過GC的最大電流為205+176=381（A），小于0.916610（A），LGJ-240滿足要求； GD：GC段斷開，由D變電所通過CD給C變電所供電，

39、流過GC的最大電流為205+176=381（A），小于0.916515（A），LGJ-185滿足要求，所以LGJ-210也滿足要求。 (二)方案2 方案2的C、D接線與方案1完全相同。下面只列出與方案1不同的A、B變電所接線部分。 1.變電所的最大負(fù)荷 SA~=40.203+j20.00（MVA） SB~=30.167+j14.85（MVA） 2.每段導(dǎo)線流過的最大電流 設(shè)在正常情況下，A、B變電所與系統(tǒng)構(gòu)成的環(huán)網(wǎng)為閉環(huán)運(yùn)行。根據(jù)每段導(dǎo)線的Tmax查表，的經(jīng)濟(jì)電流密度如下： GB： Tmax=Tmax。a=5256h J=1.064（A/mm2）

40、 GA： Tmax=6570（h） J=0.8317（A/mm2） 每段導(dǎo)線流過的最大電流、經(jīng)濟(jì)截面和選擇的導(dǎo)線型號(hào)如下: GA: I=40.20331100.91000≈234(A) S=2340.8317≈281(mm2) 查表選取的導(dǎo)線型號(hào)為LGJ-300； GB: I=30.16731100.91000≈176(A) S=1761.064≈165(mm2) 查表選取的導(dǎo)線型號(hào)為LG

41、J-185； AB：與GB段相同，選取的導(dǎo)線型號(hào)與GB相同。 3.通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定最佳方案。 （1）通過最大負(fù)荷損耗時(shí)間法計(jì)算電能損耗：最大負(fù)荷損耗時(shí)間 τmax與最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax的關(guān)系見下表： cosφ τmax Tmax 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 2000 1500 1200 1000 800 700 2500 1700 1500 1250 1100 950 3000 2000 1800 1600 1400 1250 3500 2350 2150

42、 2000 1800 1600 4000 2750 2600 2400 2200 2000 4500 3150 3000 2900 2700 2500 5000 3600 3500 3400 3200 3000 5500 4100 4000 3950 3750 3600 6000 4650 4600 4500 4350 4200 6500 5250 5200 5100 5000 4850 7000 5950 5900 5800 5700 5600 7500 6650 6600 6550 6500

43、 6400 8000 7400 7350 7250 （2）計(jì)算年費(fèi)用和抵償年限。其中： 1）線路的電能損耗： ?WZ=?Pmaxτmax (3-12) ?WZ--------全年的電能損耗 ?Pmax-------最大負(fù)荷時(shí)的功率損耗 τmax---------最大負(fù)荷損耗時(shí)間 RL=r1L（Ω） (3-13) r1-----------每千米線路的電阻（Ω/km） L-----------線

44、路長度（km） 方案1： GA：R=230.1312=1.51（Ω） I=PU=PA+PBU=713.9（A） ΔP=I2R=0.77（MW） τmax=5009（h） ΔA=ΔPτmax=7705009=385.7104（kW?h） AB：R=250.2232=2.79（Ω） I=PU=PBU=305.6（A） ΔP=I2R=0.26（MW） τmax=3682（h） ΔA=ΔPτmax=2603682=95.7104（kW?h） GC：R=250.131=3.275（Ω）

45、I=PU=PCU=356.79（A） ΔP=I2R=0.42（MW） τmax=6250（h） ΔA=ΔPτmax=4206250=262.5104（kW?h） GD：R=200.15=3（Ω） I=PU=PDU=325.88（A） ΔP=I2R=0.32（MW） τmax=4740（h） ΔA=ΔPτmax=3204740=151.7104（kW?h） ?A1=385.7+95.7+262.5+151.7104=895.6104（kW?h） 方案2： GA：R=230.105=2.415（Ω

46、） I=PU=PAU=408.2（A） ΔP=I2R=0.402（MW） τmax=5198（h） ΔA=ΔPτmax=4025198=208.96104（kW?h） GB：R=500.17=8.5（Ω） I=PU=PBU=305.67（A） ΔP=I2R=0.79（MW） τmax=3682（h） ΔA=ΔPτmax=7903682=290.9104（kW?h） GC：R=250.131=3.275（Ω） I=PU=PCU=356.79（A） ΔP=I2R=0.42

47、（MW） τmax=6250（h） ΔA=ΔPτmax=4206250=262.5104（kW?h） GD：R=200.15=3（Ω） I=PU=PDU=325.88（A） ΔP=I2R=0.32（MW） τmax=4740（h） ΔA=ΔPτmax=3204740=151.7104（kW?h） ?A2=208.96+290.9+262.5+151.7104=914.06104（kW?h） 方案2與方案1的線損之差： 914.06104104-895.6104=18.46（kW?h） 2）線路投資

48、： 方案1： A、B變電所接線，LGJ-240雙回線路23km，LGJ-120雙回線路25km。 22.22231.8+14.75251.8=1500.86（萬元） C、D變電所的接線，LGJ-240線路25km，LGJ-210線路45km。 20.2225+17.7845=1305.6（萬元） 線路投資=1500.86+1305.6=2806.46（萬元） 方案2： A、B變電所的接線LGJ-300線路23km，LGJ-185線路25km，LGJ-300線路50km。 2329.29+2517.78+5029.29=2582.67（萬元） C、D變電所的接線，L

49、GJ-240線路25km，LGJ-210線路45km。 2520.22+4517.78=1305.1（萬元） 線路投資=2582.67+1305.1=3887.77（萬元） 方案1與方案2投資之差：3887.77-2806.46=1081.31（萬元） （3）變電所投資 方案1：A變電所高壓側(cè)采用單母分段，B變電所高壓側(cè)采用內(nèi)橋接線，C、D變電所高壓側(cè)采用內(nèi)橋接線。接線形式如下： A變電所： B、C、D變電所： ： 根據(jù)各變電所所選的變壓器容量及臺(tái)數(shù)查附表可得各變電所的綜合投資： B、D變電所為

50、110kV，指標(biāo)編號(hào)為BD-8，項(xiàng)目名稱為110kV新建變電所231.5MVA，工程技術(shù)條件為110kV戶外配電裝置，半高型布置，110kV進(jìn)線2回，SF6斷路器，軟母線，單母線分段。10kV戶內(nèi)配電裝置，進(jìn)線2回，出線26回，單母線分段，真空手車開關(guān)柜。建筑為磚混結(jié)構(gòu)，建筑面積550m2。投資為16862萬元。 A、C變電所為110kV，指標(biāo)編號(hào)為BD-7，項(xiàng)目名稱為110kV新建變電所250MVA，工程技術(shù)條件為110kV戶外配電裝置，半高型布置，110kV進(jìn)出線各4回，SF6斷路器，軟母線，單母線分段。10kV戶內(nèi)配電裝置，進(jìn)線2回，出線40回，單母線分段，真空手車開關(guān)柜。建筑為磚混結(jié)

51、構(gòu)，建筑面積600m2。投資為21342萬元。 其中A變電所比典型接線多出的四個(gè)間隔的費(fèi)用為58.14=232.4萬元 A、B、C、D變電所投資之和為: 16862+21342+232.4=7872.4萬元。 方案2： A、B、C、D變電所均采用內(nèi)橋接線方式如上面圖示接線方式。則總投資為16862+21342=7640（萬元）。 （4）工程總投資 方案1工程總投資為 Z1=2806.46+7872.4=10678.86（萬元） 方案2工程總投資為 Z2=3887.77+7640=11527.77（萬元） 方案1與方案2的總投資之差為Z2-Z1=848.91（萬元） 5）年

52、運(yùn)行費(fèi)用 維持電力網(wǎng)正常每年所支出的費(fèi)用，稱為年運(yùn)行費(fèi)用。年運(yùn)行費(fèi)用包括電能損耗費(fèi)、折舊費(fèi)、小修費(fèi)、維護(hù)管理費(fèi)。 電力網(wǎng)的年運(yùn)行費(fèi)可以計(jì)算為： u=α?A+PzZ100+PxZ100+PwZ100 =αA+Pz100+Px100+Pw100Z (3-14) 式中α-------------計(jì)算電價(jià)，元/（kW?h） ?A----------每年電能損耗，kW?h Z------------電力網(wǎng)工程投資，元

53、Pz-----------折舊費(fèi)百分?jǐn)?shù) Px-----------小修費(fèi)百分?jǐn)?shù) Pw-----------維護(hù)管理費(fèi)百分?jǐn)?shù) 電力網(wǎng)的折舊、小修費(fèi)和維護(hù)管理費(fèi)占總投資的百分?jǐn)?shù)由主管部門制定，下表可以作為參考。 電力網(wǎng)的折舊、小修費(fèi)和維護(hù)管理費(fèi)占總投資的百分?jǐn)?shù)（%） 設(shè)備名稱 折舊費(fèi) 小修費(fèi) 維護(hù)管理費(fèi) 總計(jì) 木桿架空線 8 1 4 13 鐵塔架空線 4.5 0.5 2 7 鋼筋混凝土桿架空線 4.5 0.5 2 7 電纜線路 3.5 0.5 2 6 15MVA以下變電所 6 1 7 14

54、 15-40MVA變電所 6 1 6 13 40-80MVA變電所 6 1 5 12 80-150MVA變電所 6 1 4.5 11.5 本設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土桿架空線，變電所容量在15-40MVA之間。 方案1與方案2的年運(yùn)行費(fèi)之差為 u1-u2=-0.3518.64-1081.317%+232.413%=-51.9（萬元） （6）計(jì)算年費(fèi)用或者抵償年限?？刹捎梅椒ㄒ换蚍椒ǘ?。 方法一：年費(fèi)用最小法。 年費(fèi)用的計(jì)算公式為： AC=Zr01+r0n1+r0n-1+u (3-

55、15) 式中AC-------------年費(fèi)用，平均分布在m+1到m+n期間的n年內(nèi) Z---------------工程總投資 r0--------------年利率，取r0=6.6% u---------------年運(yùn)行費(fèi) 方案1： AC1=10678.860.066（1+0.066）15（1+0.066）15-1+0.35895.6+2806.467%+7872.413%=2676.4（萬元） 方案2： AC2=11527.770.066（1+0.066）15（1+0.066）15-1+0.35914.06+3887.777%+76401

56、3%=2819.2（萬元） 方案1與方案2的年費(fèi)用相差不大，所以再用抵償年限法進(jìn)行判斷。 方法二：抵償年限法 在電力網(wǎng)設(shè)計(jì)方案選擇時(shí)，如果兩個(gè)方案的其中一個(gè)工程投資大年運(yùn)行費(fèi)用小，另一個(gè)方案工程投資小而年運(yùn)行費(fèi)用大時(shí)，那么用抵償年限來判斷。 抵償年限的含義是：若方案1的工程投資大于方案2，而方案1的年運(yùn)行費(fèi)小于方案2，則由于方案1的年運(yùn)行費(fèi)的減小，在多少年內(nèi)能夠抵償所增加的投資，用公式表示為： T=Z1-Z2u2-u1 (3-16) 式中Z1、Z2-------------方案1、

57、方案2的工程投資 u1、u2-------------方案1、方案2的年運(yùn)行費(fèi)。 一般標(biāo)準(zhǔn)抵償年限為6-8年。負(fù)荷密度大的地區(qū)取較小值；負(fù)荷密度小的地區(qū)取較大值。按照抵償年限法進(jìn)行方案比較時(shí)，當(dāng)T小于標(biāo)準(zhǔn)抵償年限時(shí)，選取投資大年費(fèi)用小的方案；當(dāng)T大于抵償年限時(shí)，選取投資小年運(yùn)行費(fèi)大的方案。 本設(shè)計(jì)方案的抵償年限為 T=Z1-Z2u2-u1=848.9151.9=16.4（年） 因此，選取投資小，年運(yùn)行費(fèi)用小的方案1. 六、 電力系統(tǒng)潮流與電壓計(jì)算 （一）本系統(tǒng)在最大、最小負(fù)荷時(shí)的運(yùn)算負(fù)荷 1、各變電所運(yùn)算負(fù)荷的計(jì)算方法： （1）利用各變電所的功率因數(shù)計(jì)算得

58、各變電所的最大、最小負(fù)荷。 （2）令全網(wǎng)電壓 （3-17） （3）利用公式 （3-18） 計(jì)算變壓器功率損耗。 （4）運(yùn)算負(fù)荷 （3-19） 其中為線路的充電功率。 2、發(fā)電廠運(yùn)算負(fù)荷的計(jì)算方法： （1）單元機(jī)組的出力減去廠用電，再通過功率因數(shù)計(jì)算單元機(jī)組的最大、最小負(fù)荷。 （2）兩臺(tái)機(jī)組的出力減去廠用電和直配負(fù)荷，再通過功率因數(shù)計(jì)算最大、最小負(fù)荷。 （3

59、）令全網(wǎng)電壓 （4）同理利用公式 （3-20） 計(jì)算變壓器功率損耗。 （5）發(fā)電廠的運(yùn)算負(fù)荷 （3-21） 注：發(fā)電廠的運(yùn)算負(fù)荷為負(fù)值。 （二）潮流計(jì)算 潮流計(jì)算的方法： 1、首先，將環(huán)網(wǎng)從G點(diǎn)解環(huán)得到兩個(gè)雙端網(wǎng)。 2、利用初步功率分布公式計(jì)算大、小方式大的初步功率分布，確定功率分點(diǎn)。 3、從功率分點(diǎn)向兩端作精確功率分布。令全網(wǎng)電壓 。 4、根據(jù)G處的功率向系統(tǒng)作精確功率分布。 5、S系統(tǒng)即功率平衡點(diǎn)處的電壓，采用逆調(diào)壓，則大方式選擇1

60、18KV, 小方式選擇112KV。 6、利用118KV和112KV與S處的功率計(jì)算線路阻抗上的壓降，確定發(fā)電廠及各變電所的大、小式電壓。 致 謝 歷時(shí)三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)與今天結(jié)束了。從開始的課題研究到論文的順利完成，得到了魏德華老師和王利英老師的耐心指導(dǎo)。兩位老師多次詢問設(shè)計(jì)過程，并為我指點(diǎn)迷津，幫住我解決了很多的設(shè)計(jì)問題，使我的設(shè)計(jì)思路逐漸開闊起來。老師的精心點(diǎn)撥，熱忱鼓勵(lì)，嚴(yán)謹(jǐn)樸實(shí)的科學(xué)態(tài)度，認(rèn)真的治學(xué)精神，一絲不茍的工作作風(fēng)，深深地感染和鼓勵(lì)著我。 在設(shè)計(jì)過程中，魏德華老師和王利英老師要求嚴(yán)格，精益求精，使我對設(shè)計(jì)計(jì)

61、算，布置要求，格式規(guī)范，不敢有絲毫的馬虎，并不斷完善，爭取做到最好。正是由于老師的幫助和支持，我才能克服一個(gè)個(gè)的困難和疑惑，圓滿完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，在此，我對魏德華老師和王利英老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！ 最后，我真誠地希望所有的老師工作順利，在未來的學(xué)習(xí)工作中，我會(huì)做出更好的成績來回報(bào)所有幫助、支持過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友！ 參考文獻(xiàn)： （1）《發(fā)電廠電氣部分》 王士政 馮金光 合編 中國水利水電出版社出版 （2）《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊》 電力工業(yè)部電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院 編 中國電力出版社出版 （3）《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析（第三版）》 陳 珩 編 中國電力出版社出版 （4）《電力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南電力系統(tǒng)分冊（第二版）》 陳躍 主編 中國水利水電出版社出版 35