1設計說明書 12電力系統有功功率平衡及電廠裝機容量確定 22.1系統綜合最大負荷 22.2系統的有功備用容量 22.3確定火電廠的裝機容量 32.4發電機組檢修計劃的制定 43確定電力網的最佳接線方案 5 53.2.導線的選型和校驗 63.3最佳方案的確定 84發電廠及變電所電氣主接線的確定 9 94.2電氣主接線的基本接線形式 94.3發電廠及變電所的電氣主接線確定 5發電廠及變電所的主變壓器和高壓斷路器的選擇 5.2變電所主變壓器的選型 5.3高壓斷路器的選擇 6電網潮流計算 6.1豐水期的潮流計算 6.2枯水期的潮流計算 7電力系統無功平衡及調壓計算 7.1無功平衡計算 7.2電壓調整計算 8電力系統暫態穩定性分析綜述 2 8.3提高電力系統暫態穩定性的措施 設計計算書1電力系統有功功率平衡及電廠裝機容量確定 1.1系統綜合最大負荷計算 1.2系統的有功備用容量計算 1.3火電廠的裝機容量 1.4發電機組檢修計劃的制定 2確定電力網的最佳接線方案 2.1網絡方案的初選 2.2導線的選型和校驗 2.3最佳方案的確定 3發電廠及變電所的主變壓器和高壓斷路器的選擇 3.1發電廠主變壓器選型 3.3高壓斷路器的選擇 4電網潮流計算 4.1參數計算 4.2豐水期最大負荷運行時的各點功率和電壓及其迭代 4.3豐水期最小負荷運行時的各點功率和電壓及其迭代 4.4枯水期最大負荷運行時的各點功率和電壓及其迭代 4.5枯水期最小負荷運行時的各點功率和電壓及其迭代 5電力系統無功功率平衡及調壓計算 5.1無功平衡計算 5.2電壓調整計算 參考文獻 1電力工業的發展速度及其經濟合理性不僅關系到電力工業本身能源利用和投資使用2電力系統有功功率平衡2.1系統綜合最大負荷2.1.1系統綜合最大用電負荷年末時的負荷應該比年初時高出大約10%,而考慮到靜態下降的因素，年中的負荷應該下2.1.2系統綜合最大供電負荷計算出一年中各個時期的最大供電負荷見表2-1.式中：k,——網損率，取k,=10%。負荷種類時期年初年中年末最大用電負荷最大供電負荷2.2系統的有功備用容量系統的有功備用主要包括：國民經濟備用，負荷備用，事故備用，檢修備用四種，下面對這四種備用進行一一計算。(1)國民經濟備用系統國民經濟備用是指為滿足工農業生產的超計劃增長對電力的需求而設置的備用。國民經濟備用一般取最大負荷的5%。計算結果見表2-2:3(2)負荷備用負荷備用一般取最大負荷的(2～5)%,大系統時取小值而小系統時取大值，本題目屬于小系統，故取5%。計算結果見表2-2:(3)事故備用用。事故備用一般取最大負荷的10%,但不得小于電廠中最大一臺機組的容量。計算結果見表2-2.備用種類時期年末國民經濟備用負荷備用事故備用量4型號額定容量額定電壓功率因數次暫態電抗2.4發電機組檢修計劃的制定在確定火電廠的裝機容量后，應根據個時間段的負荷情況制定相應的檢修計劃，各電廠和變電所可以進行相應的檢修，以保證對各負荷的供電量，年最大負荷曲線如圖2-1。容量/W0根據圖2-1可以初步制定檢修計劃見表2-4:根據檢修計劃表能用來安排電氣設備檢修和規劃電力建設，具有良好的必要性時間/月1月末2月末3月末4月末5月末6月末時間/月7月末8月末9月末10月末11月末12月末5統的電力系統。如果在分析電力系統機電暫態時不能歸結為兩機系統，則電力系統應該用3方案結線方式可靠性經濟性靈活性取舍線長斷路器低差舍二低差舍6三高差舍四00高好取五高好取六低差舍對于雙母線接線方式，導線傳輸的最大功率，在最大負荷的70%和重要負荷中選大者；本方案中1#,2#,3#,6#變電所的進線均為雙母線接線，4#,5#變電所的進線均為環網接7異線路傳送容量傳送距離電壓等級型號長期允許載流量70°A參數造價萬元/公里rX因為僅僅是#4,#5號變電所與火廠的連接方式不同，所以只計算這兩個即可，方法同方線路傳送容量傳送距離電壓等級型號長期允許載流量70°(A)參數造價萬元/公里rX8按機械強度，電暈，允許載流量，電壓損耗進行校驗，其中電壓損耗計算時，線路的允許電壓損失，應根據線路首端的實際電壓水平而確定。一般允許電壓損失，在無損失要求的條件下，線路正常運行方式電壓損耗為額定電壓的10%,事故時為額定電壓的15%,公式為3.3最佳方案的確定根據可靠性，經濟性，靈活性這三方面的分析，初選出兩個比較合理的方案。下面將對這兩種方案作詳細的技術經濟比較。分別計算它們的一次投資和年運行費，采用償還年限法進行經濟比較，最后確定其(1)線路總投資方案五的線路投資：ZL2=72943.143萬元(設變電所和發電廠的投資為ZB萬元)(2)工程總投資(3)年運行費年運行費包括折舊費、小修費、維護管理費和電能損耗費。其中折舊費、小修費、維護管理費均按工程總投資的7%計算。電能的損耗用最大負荷損耗時間法進行計算，公式為：方案五：F2=6621.552+7%ZB萬元(4)最佳方案的確定使用償還年限法進行經濟比較，其公式為：年94發電廠及變電所電氣主接線的確定1可靠性要求供電可靠性是指能夠長期，連續，正常地向用戶供電的能力，現在可以進行定量的評2靈活性的要求(!)滿足調度時的靈活性要求(2)滿足檢修時的靈活性要求(3)滿足擴建時的靈活性要求3經濟性要求(1)努力節約投資(2)努力降低電能損耗(3)努力減少占地在本題目所給的電力系統中，水電廠有6臺機組，當發電機的容量與升高電壓等級所5發電廠及變電所的主變壓器和高壓斷路器的選擇因為#1,#2,#3,#4,#5,#6,6個變電所都有重要負荷，因此每個變電所都選擇兩臺主變表5-1主變壓器型號及參數電廠主變型號額定電壓低壓空載電流空載損耗負載損耗阻抗電壓水電廠火電廠12)選統一功率基準值s。,令電壓基準值u,=U,求各元件的電抗標么值；6)填制短路電流計算結果表(見表5-2)式中：Q——為周期分量熱效應(kA2.s); ②短路的動穩定條件i≤i式中：——短路沖擊電流峰值(kA);ffb圖5-1系統等值電路圖表5-2各短路點計算結果短路點轉xXX周期分量起始次暫態電流kA沖擊電流(kA)表5-3短路電流熱效應及最大持續工作電流短路點短路電流熱效應最大持續工作電流表5-4斷路器參數型號6電網潮流計算s,s,(S),s,(s。)(MVA)及各點電壓52.896+j17.84s,s,(s),s(s,)(MVA)及各點電壓A,B,C(kV):#2變電所：72.6+j45.01272.943+j54.86473.195+j48#3變電所：132+j81.84#4變電所：33+j20.4633.12+j22.586120.813+j45.077224.表7-2豐水期的調壓結果變電所所選分接頭是否滿足要求是是是是是是變電所所選分接頭是否滿足要求是是是是是是8電力系統暫態穩定性分析綜述8.2電力系統的暫態穩定計算(1)根據系統結線圖、元件參數和代表負荷的恒定阻抗，求正常、故障和故障切除后三(3)求故障時發電機的功率特性方程。(4)求故障切除后的發電機功率特性方程。3.減小原動機輸出的機械功率第二部分設計計算書1電力系統有功功率平衡及電廠裝機容量確定(2)負荷備用(3)事故備用ZP,=P_×10%-577.5×10%=57.75MWZP,=28.875+28.875+57P=P*+Z校驗：根據事故備用不得小于電廠最大一臺機組的容量，所以事故備用取100MW∑P,=28.875+28.875+1故火電廠的總裝機取：7×100=700MW1.4發電機組檢修計劃的制定機組發出功率檢修容量為P=850-P則：P,=850-606.81=243.19MWp,=850-592.158=257.832p=850-648.46=201.542.1網絡方案的初選考慮幾種不同的接線方式，對其進行綜合比較，選出兩種較為合理的方案進行經濟性分析，最終確定最佳接線方案，本設計選擇方案四和方案五作為最佳方案進行比較。如圖2-1四五2.2導線的選型和校驗2.2.1導線型號的選擇方案四：a:4#,5#變電所與水電廠構成環網，可近似看著均一網，從火電廠打開形成兩端供電網進行初步潮流分析。有(1)P=50×1.1=55MW,P=40×1.1=44MWP?=P?-P,(3)P末=30MW,P末=44MW綜上各種情況，取其最大值，則：P=58.75MWP,=66.94MWP?=10.19MWP,=70×70%×110%=53.9>40MW(重要負荷)PA?=110×70%×110%=84.7>60MW(重要負荷)P,=150×70%×110%=115.5>110MW(重要負荷)P=105×70%×110%=80.85>75MW(重要負荷)P,=6×25-P=150-(30+2P=30-P+=30-(50+40+105)×1.則各線路的電壓等級如表2-1所示線路項目傳送距離(kM)電壓等級(kV)(經濟電流密度法)各變電所的最大負荷利用小時數r=5000h,查表可知經濟密度電流值：J=1.15A/mm2則各導線的數據如表2-2所示選用LGJ-240型導線選用LGJ-300型導線選用LGJ-400型導線選用LGJ-240型導線選用LGJ-240型導線選用LGJ-240型導線選用LGJ-240型導線選用LGJ-2×240型導線線路傳送容量傳送距離電壓等級型號長期允許載參數造價萬元/公里rX相應型號1為最大持續工作電流為導體的長期允許載流量。經計算，所得結果如表2-3所表2-3最大持續工作電流與導體長期允許在流量結果符合符合符合符合符合符合符合符合(正常運行時≤10%。事故時≤15%)正常時事故時斷開s4,另兩個相加=2%結果符合符合符合符合符合符合符合符合綜合方案四和方案五進行比較，該方案與上方案僅#4,#5變電所同水廠接線方式不同，P=50×70%×110%=38.5MW>25(重要負荷)P,=40×70%×110%=30.8MW>20(重要負荷)線路的電壓等級如表2-5所示表2-5線路的電壓等級線路傳輸容量(MW)傳輸距離(kM)電壓等級(kV)表2-6選用LGJ-240型導線選用LGJ-240型導線線路傳送容量傳送距離電壓等級型號長期允許載流量70°(A)參數造價(萬元/公里)rX導線校驗的方法同上，依次按回路持續工作電流，電壓損耗校驗。具體結果數據參考下線路正常時△U%1結果符合符合符合符合2.3最佳方案的確定(1)線路的投資計算根據資料(工程造價)所示；則線路的總投資為：1)線路的總投資為：41.23+47.32×50+31.62×47.32+2×55.5×111.8×1.8+2×54.36×63.25×1.8=66346.262萬元41.23×2×1.8+31.62×47.32×2×1.8+2×55.5×111.8×1.8+2×54.36×63.25×1.82)工程總投資：(2)年運行費計算年運行費包括折舊費、小修費、維護管理費和電能損耗費。其中折舊費、小修費、維護管理費均按工程總投資的7%計算。方案四：折舊費、小修費、維護管理費：7%z,=4644.238+7%ZB方案五：折舊費、小修費、維護管理費：7%z,=5106.02+7%ZB電能的損耗用最大負荷損耗時間法計算，公式為：火廠→#1變電所：(雙回)2)火廠→#2變電所：(雙回)火廠→#3變電所：(雙回)4)火廠→水廠：(雙回)(線路上cosφ=0.79T=3600)5)水廠→#4變電所(環網)6)水廠→#5變電所：(環網)7)線路L;(環網)8)水廠→#6變電所：(雙回)線路每年的電能損耗費用為：41.775×10*×0.4=1671萬元因該方案與上方案僅#4,#5變電所同火廠接線方式不同，所以只計算△W5,△W6即可。則：1)火廠→#2變電所：(雙回)2)火廠→#3變電所：(雙回)線路每年的電能損耗費用為：37.888×10*×0.4=1515.532萬元則年運行費：方案四：F1=6315.238+7%(4)最佳方案的確定使用償還年限法進行經濟比較，其公式為：如Ts10年，取投資大的方案；如r≥10年，取投資小的方案。大的方案，即：方案五確定為最佳方案。3發電廠及變電所的主變壓器和高壓斷路器的選擇3.1發電廠主變壓器選型火電廠主變的選型選用SFP7-120000/220型號的變壓器水電廠的主變選型選用SFP7-75000/220型號的變壓器3.2變電所主變壓器的選型1#變電所：選用SFPZ-80000/220型號的變壓器選用SFPZ7-120000/220型號的變壓器3#變電所：選用SSPL-180000/220型號的變壓器。4#變電所：選用SFP7-630000/220型號的變壓器。選用SFP7-40000/220型號的變壓器。選用SFPZ7-120000/220型號的變壓器。3.3高壓斷路器的選擇3.3.1斷路器的型號確定對于220kV側，初步選取LW2-220型號的斷路器.3.3.2斷路器的校驗短路電流計算：1)發電機電抗標幺值：設s。=100MVA,U。=U,,計算各元件的電抗標么值。系統等值電路圖如圖3-1所示。書ffも316圖3-1系統等值電路圖化簡：x=(x?+x。)/7=0.0978f1點(火廠220kV母線處)短路：AQx=xnxn+x水=0.23511起始次暫態電流：短路電流熱效應最大持續工作電流(2)f2點(#1變電所)短路OBBA進一步化簡：相應的計算電抗為：表3-2f2點短路時2s和4s周期分量標么值1I短路電流熱效應最大持續工作電流f3點(#2變電所)短路OX水X水BABX火AB圖3-4f3點短路時化簡的等值電路圖進一步化簡：相應的計算電抗為：II起始次暫態電流：短路電流熱效應最大持續工作電流(4)f4點(#3變電所)短路：OOX火AB圖3-5f4點短路時化簡的等值電路圖進一步化簡：相應的計算電抗為：表3-4f4點短路時2s和4s周期分量標么值1短路電流熱效應最大持續工作電流f5點(水廠220kV母線處)短路：圖3-6f5點短路時化簡的等值電路圖相應的計算電抗為：II起始次暫態電流：沖擊電流：短路電流熱效應最大持續工作電流(6)f6點(#4變電所)短路：X火Af6X水BX水B圖3-7f6點短路時化簡的等值電路圖進一步化簡：相應的計算電抗為：表3-6f6點短路時2s和4s周期分量標么值11起始次暫態電流：短路電流熱效應最大持續工作電流(7)f7點(#5變電所)短路：AX水4ABB圖3-8f7點短路時的化簡等值電路圖進一步化簡：相應的計算電抗為：表3-7f7點短路時2s和4s周期分量標么值11有名值：起始次暫態電流：短路電流熱效應最大持續工作電流8)f8點(#6變電所)短路：AABX水X火ABB圖3-9f8點短路時的化簡等值電路圖進一步化簡：相應的計算電抗為：11起始次暫態電流：短路電流熱效應最大持續工作電流4電網潮流計算4.1參數計算4.1.2變壓器參數計算1#變電所降壓變壓器2#變電所降壓變壓器3#變電所降壓變壓器4#變電所降壓變壓器4.2豐水期最大負荷運行時的各點功率和電壓及其迭代由末端向首端進行功率計算圖4-11)#1變電所最大負荷時變壓器的繞組功率損耗：鐵芯功率損耗：線路末端的充電功率：則等值電路中用以計算線路損失的功率為：s,=S?+j0=68.234+j47.954-j9.617=68.234+j38.237MV·A線路阻抗的功率損耗：s,=AS,+S,=68.822+2)#2變電所：s,=S,+i28=107.158+j72.777MV·AS?=△S,+S,=107.687+j73.843)#3變電所：s,=S?+j0=146.288+j103.222MV·A4)#6變電所：#4變電所：#5變電所：線路4-5:s,=S+S?=87.842+j49.998MV·As,=S?+△S?=88.25+j47.037MVAS,=S-△S=48.692+j28.848MV·A1)變電所1△U=(PR?+0x,)/u,=(68.822×B點電壓u,=U,-△Un=235-3.969=232)變電所2B點電壓u,=U-AU=235-2.6=232.4kV3)變電所3B點電壓u,=U,-△U=235-6Uc=U,-△Uc=234.31-5.37=22U,=U,-△U=234.31-2.055=232.變壓器電壓損耗F點歸算到高壓側的電壓U,=U,-AU=224.955-1.212=230.9變壓器電壓損耗H點歸算到高壓側的電壓U=U,-AU,=230.943-8.4=222.54kV4.2.3第一次迭代4.2.3.1各點功率1)#1變電所2)#2變電所：s?=A5,+S,=107.632+j72.873MV·A3)#3變電所：4)#6變電所：s,=S?+i0=102.286+j61#5變電所：線路4-5:由首端向末端計算電壓1)變電所1△U=(PR?+2X?)/u?=(68.755×4.667+38.833×15.273)/235=3.875kVB點電壓v,=U,-△U。=235-3.875=231.125kV變壓器電壓損耗C點歸算到高壓側的電壓U.=U。-△U=231.125-8.709=222.416kV2)變電所23)變電所3B點電壓U=U,-△U=235-0.19=2341)#1變電所S?=A5?+S=68.049+j47.366Ms?=△S,+S,=68.231+j47.75MVA3)#3變電所：s,=S?+j?a=145.97+j994)#6變電所：#4變電所：#5變電所：線路4-5:s?=S4s+△s=39.075+j22.106MVAs,=S??+S?=87.815+j50.228MVA4.2.4.2各點電壓由首端向末端計算電壓1)變電所1△Ug=(PR,+0x,)/u=(68.664×4.667+38.647×15.273)/2U,=U-△U=235-2.575=232.4U.=U,-△Uc=232.425-8.688=223.3)變電所3Un=U,-△U4.3豐水期最小負荷運行時的各點功率和電壓及其迭代1)#1變電所s=p0.97+jP.0.97-tan①=S,=S?+i0n,=43.181+9.022MV·A2)#2變電所：s=P.0,97+P_.0.97/tanφ=66×0.97+i66×0.97x0.62=64.02+i39.692MV·As?=△S,+S,=64.63+j45.447MV·A3)#3變電所：4)#6變電所：#4變電所：#5變電所：線路4-5:由首端向末端計算電壓=(43.181×4.667+18.639×15.273)/2)變電所23)變電所3B點電壓u,=U?-△U=230-4.679=225.31)#1變電所2)#2變電所：3)#3變電所：s,=S?+j0,=116.771+j74.1024)#6變電所：#4變電所：#5變電所：線路4-5:s"s=S2+Q,=23.374+j16.021MPAs,=S,-j??=14.918+j48s,=S,+△S=15.068+j49.581MV·A由首端向末端計算電壓1)變電所1△U=(PR,+0X,)/u,=(41.062)變電所23)變電所34△U,=(P,Rs+Q,x/u=4.354kV1)#1變電所s,=△S,+S=40.793+j27.137MVA2)#2變電所：s,=S?+j0,=64.317+j43.68M3)#3變電所：4)#6變電所：S=77.6+j48.267MVA線路4-5:S?=Ss+△S=23.407+j10.258MVA由首端向末端計算電壓1)變電所1△U=(PR?+Qx,)u,=(41.058×4.2)變電所23)變電所3Un=U,-△U=218.842kV1)#1變電所s=P1.1+P1.1tanφ=70×1.1+j70×1,1×0.62s,=5?+iQ=77.377+j45.419MVAS,=S?+i?=78.15+j38.322MV·A2)#2變電所：3)#3變電所：4)#6變電所：#4變電所：#5變電所：線路4-5:4.4.2各點電壓1)變電所1AU=(PR?+Qx,)/uA=(78.15×4.667+47.939×15.273)/235Uc=U,-△Ugc=230.347-10.0756=220.2)變電所2U.=U,-△U=232-10.057=221.943kV3)變電所34)變電所4Ug=U-△U=235-10.937=224.U,=U,-△U=230.943-8.4=211.1)#1變電所2)#2變電所：3)#3變電所：s,=S,+j0=165.708+jl13.767MVAS,=S?+j0,=115.904+j75.4#4變電所：線路4-5:S?5=Ss+△S=44.361+j27.471MVAS,=S,+△S=188.337+j1.185MV-A由首端向末端計算電壓1)變電所1△Un=(PR,+Qx,)/u=(79.084×4.667+46.866×15.273)/235=4.616kV2)變電所23)變電所34)△U,=(P,R+Q,xn/u,=11.155kV4.4.4第二次迭代1)#1變電所S=77+j47.74MV·A2)#2變電所：S=121+j75.02MV·A3)#3變電所：4)#6變電所：#5變電所：線路4-5:由首端向末端計算電壓1)變電所1AU=(PR,+QX,)/uA=(78.052×4.667+47.747×15.273)/235=2)變電所23)變電所3U,=U,-△U=219.555kV4.5枯水期最小負荷運行時的各點功率和電壓及其迭代4.5.1各點功率由末端向首端進行功率計算1)#1變電所s,=S?+jiQ,=46.614+12.912)#2變電所：3)#3變電所：#5變電所：線路4-5:s=s+S?=59.694+j29.792s,=S,+AS,=59.822+j24.67MV·A4.5.2各點電壓由首端向末端計算電壓1)變電所1△Us=(PR?+0X,)/u=(46.614×4.667+22.528×15.273)/230=2.877kVUg=U,-△U=230-2.877=227.123kV2)變電所23)變電所34.5.3第一次迭代1)#1變電所2)#2變電所：3)#3變電所：#4變電所：#5變電所：線路4-5:s;=S2+Q=27.004+j12,5MV·As,=S+S?=60.868+j30.256MV-As,=S,+△S?=61.04+j26.368MV·As=29.238+j14.794MV·A由首端向末端計算電壓1)變電所1△U=(PR?+Qx,)UA=(46.595×4.6Ug=U,-AU=230-3.034=226.966kV2)變電所23)變電所34)△U,=(P,Rs+Q。x1u,=5kVUp=U,-△U=222.387kV1)#1變電所2)#2變電所：3)#3變電所：4)#6變電所：#4變電所：5=26.4+j16.368MVA線路4-5:s=Ss+Q=27.05+j6.733MV·AS,=S+S?=60.87+j29.366MV由首端向末端計算電壓1)變電所1△U=(PR?+QX,)/U