地区电网规划.docx

摘 要电力工业是国民经济的一个重要组成。由于电能具有输送，分配，转换，控制和使用方便等优点。因此电能不仅为工业，农业，现代科学技术和现代国防提供了必不可少的动力，并且与现代社会有着紧密的联系，电能已广泛应用到社会生产的各个领域以及社会生活的方方面面。根据世界各国经济发展的进程来看，我们可以认为，没有电力工业的先行作为基础，国民经济的现代化将无法实现。所以我国的电力工作者的重要的任务就是不仅为我国的经济建设及用电提供稳定的电力保障，同时加速电力工业的建设速度。本次设计是“地区电网规划”,内容分别为：电网接线方案的选择、主接线的设计、主要设备的选择与校验、短路电流计算、无功平衡计算等部分。接线方案的选择是整个设计的前提，电气设备的选择是设计的骨架，电气设备的校验为设计背书体现可靠性与安全性。短路电流计算与无功平衡计算既是设备选择的基础，又是设备校验的依据。设计调理清晰，每一个内容独立的同时又相辅相成。同时因为篇幅的关系，本论文详略得当，将一些比较复杂的计算以表格的形式直接呈现出结果。关键词：电力网络、火电厂、设备选择、功率平衡、设备校验目 录1 绪论11.1 研究的背景以及意义11.2 本设计研究的主要内容22 电力网络接线方案的选择32.1 对电力网络设计方案的主要要求32.2 电力网络设计方案初选32.2.1 电力系统接线方式32.2.2 电压等级的确定42.2.3 原始资料分析42.2.4 电网接线方案的选择43 电气主接线的设计63.1 电气主接线的设计原则63.2 火电厂电气主接线的确定63.3 水电厂电气主接线的确定74 一次设备的选择84.1 火电厂主变压器的选择84.2 水电厂主变压器的选择84.3 火电厂一次设备的选择94.3.1 系统各回路的最大工作电流计算94.3.2 高压断路器的选择104.3.3 高压隔离开关的选择105 功率平衡计算与导线的选择125.1 功率平衡计算的意义125.2 导线选择的一般方法125.3 方案1的功率平衡计算135.4 方案1架空线路导线型号的选择155.5 方案2的功率平衡计算165.6 方案2架空线路导线型号的选择166 电气设备的校验与短路电流计算186.1 导线校验的一般方法186.2 方案1的导线校验186.3 方案2的导线校验196.4 短路电流计算的目的196.5 火电厂内的短路电流计算206.6 断路器及隔离开关的校验207 线路投资计算及最终方案的确定227.1 方案1与方案2的线路投资计算227.2 最终方案的确定228 设计总结231 绪论1.1 研究的背景以及意义电力工业是国民经济的一个重要组成。由于电能具有输送，分配，转换，控制和使用方便等优点。因此电能不仅为工业，农业，现代科学技术和现代国防提供了必不可少的动力，并且与现代社会有着紧密的联系，电能已广泛应用到社会生产的各个领域以及社会生活的方方面面。根据世界各国经济发展的进程来看，我们可以认为，没有电力工业的先行作为基础，国民经济的现代化将无法实现。所以我国的电力工作者的重要的任务就是不仅为我国的经济建设及用电提供稳定的电力保障，同时加速电力工业的建设速度。在电力工业发展的初期，许多发电厂都不约而同地建设在用电地区附近，同时规模很小并且独立运行。随着生产发展和科学技术的日新月异，用户的用电量以及电厂容量都在不断增大。电能生产是基于能量形式转换的产物，所以发电厂必须建设在拥有可靠资源的地点，例如水能资源就集中在江河流域的水位落差较大的地点，热能资源集中在能产生大量煤、石油、天然气等资源的矿区。但大城市以及大工业中心等用电部门则因为地理、历史等各方面因素的限制，往往与资源所在地有一定的距离。因此必须建设升压所以及架设高压输电线路，将电能输送到电力负荷的中心，随后再经过降压变电所降压以及配电线路将其提供给用户。其中必须要考虑供电的可靠性以及经济性，将一些发电厂以及用户通过变电所和输电线路组成在电气上相互链接的系统，形成电力系统。其中电力系统的输电配电的部分被称之为电力网，而热力发电厂的锅炉、汽轮机、热力网以及用电设备，水力发电厂的水库、水轮机等被称之为动力系统。电力系统在可靠性以及经济性的前提下，必须满足如下的基本要求：（1） 保障可靠地持续供电。供电中断将会使生产停顿、生活出现混乱，甚至会危及人身安全，造成极其严重的后果。供电中断给国民经济造成的损失远超于电力系统本身的损失。因此电力系统首先必须满足可靠并持续供电的要求。同时必须提高运行水平并且防止发生误操作，在事故发生后应采取措施以防事故扩大，完善电力系统的结构。（2） 保障良好的电能质量。电能质量的指标主要是指电压、频率以及波形的变化不得超出允许的范围。（3） 保障电力系统运行的经济性。要使电能在生产方面、输送方面和分配过程中效率高、损耗少，以最大限度地降低电能成本。这样不仅可以节省能源资源，并且意味着各个用电部门成本的降低，使国民经济受益。以上要求是相互关联，但同时又是相互矛盾且相互制约的。因此在完成本设计时要综合考虑这三点基本要求，满足其中一项时，同时要兼顾其他要求。1.2 本设计研究的主要内容 本设计主要是对地区电力网规划的研究。其主要内容包括接线方案的选择、主接线的设计、设备的选择及校验、功率平衡计算以及导线截面计算。 本次设计先通过原始资料分析，遵守电力网络接线方案的基本要求，确定电压等级并进行接线方案的初选。 之后确定火电厂与水电厂的接线设计，并通过简单计算选择两个电厂的主变压器。 在计算并选择出导线型号之后可以进行设备的校验，并计算出方案的投资。 电气设备的校验是为了保证本次设计的可靠性。而方案的投资计算则体现着设计的经济性。本次设计是综合考虑可靠性与安全性进行的设计。2 电力网络接线方案的选择2.1 对电力网络设计方案的主要要求为保证电力网络的可靠性与安全性，必须满足一下要求：系统主干网络的结构必须与电源方案协调一致，并有一定适应发展的能力。主赶网络必须有一定抗干扰的能力，以防发生灾难性的大面积停电；在主干网络上不能出现“T”型接线方式以及用户变电所。有利于“分层分区”调度与控制的实施以及受端系统的加强。受端主干网络发生三相短路且重合不成功时，必须能保持系统的稳定运行以及正常供电。但在初期，受端主干网络还未能形成多回路结构时，则允许采取切除其中部分发电机及负荷的措施。送端系统与受端系统之间包含有多回联络线时，交流一回线或者直流单极故障，必须能保持系统稳定运行并且不损失负荷。网络输送容量必须满足其各种正常以及事故后运行方式的送电要求，其中输送容量则至少应考虑投运之后五到十年的发展。若线路走廊困难时，则应充分考虑其发展裕度。同一电压等级网络之中任意一元件（如变压器，线路，母线，短路器等）事故的时候，其他元件不许超过事故中过负荷的规定值。向无电源或者电源很小的终端地区供电时，若同一电压等级线路中有两回及以上时，任意一回线事故停运后，必须分别能保证其地区负荷的80%或70%以上。 除此之外，还需满足其它有关技术规定的要求。2.2 电力网络设计方案初选2.2.1 电力系统接线方式电力系统接线的方式初步可分为无备用和有备用两种。无备用接线主要的优点在于其简单经济同时又运行方便，但缺点是供电可靠性差。因此，该接线不适用于一级负荷占比重很大的场合。但是在一级负荷所占的比重不大，并且可以为负荷单独设置备用电源时，仍然可以采用该种接线。该接线之所以适用于二级负荷是因为架空输电电力线路已经广泛采用自动重合闸装置，而且自动重合闸装置的成功率非常高。有备用接线中，双回路放射式，干线式，链式网络优点在于供电可靠性和电压质量高，缺点是不够经济。因双回路放射式接线对每一负荷都以两回路供电，每回路分担的负荷不大，而在较高电压级网络中，往往由于避免发生电晕等原因，不得不选用大于这些负荷所需的导线截面积，以致浪费有色金属。干线式或链式接线所需的断路器等高压电器很多。有备用接线中的环式接线有与上列接线方式相同的供电可靠性，但却较它们经济，缺点为运行调度较复杂，且故障时的电压质量差。有备用接线中的两端供电网络最常见，但采用这种接线的先决条件是必须有两个或两个以上独立电源，而且它们与各负荷点的相对位置又决定了采用这种接线的合理性。 2.2.2 电压等级的确定电力网电压等级的选择应符合国家规定的标准电压等级，在同一地域或同一电力系统内，电网的电压等级应尽量简化，根据我国经济发展迅速的特点各级电压间的级差不宜太小。 各电压等级线路的送电能力如表2-1所示：线路电压等级(KV) 输电容量(MW) 输电距离(Km) 110 10.0-50.0 150-50 220 100-300.0 300-100表1 各电压等级线路送电能力根据简单计算及输送距离的考虑，选则110KV电压等级为合理等级。2.2.3 原始资料分析根据原始资料，确定火电厂的汽轮机以及水电厂的水轮机型号以及参数如表2-2及2-3所示。火电厂：型 号 额定容量(MW) 额定电压(MV) 额定电流(A) 功率因数 次暂态电抗 台数QF-50-2 50 10.5 3440 0.85 0.124 2QF-125-2 125 13.8 6150 0.8 0.18 1表2 汽轮机型号与参数水电厂：型 号 额定容量(MW) 额定电压(MV) 额定电流(A) 功率因数 次暂态电抗 台数SF60-96/9000 60 13.8 2950 0.85 0.27 2表3 水轮机参数与型号2.2.4 电网接线方案的选择根据资料地理位置，则可以拟出多个地区的电网接线方案。根据之前的分析并考虑可靠性以及安全性，初选两个方案进行比较。方案1：火电厂以双回路线分别送电给石岗变电所以及大系统；水电厂则以双回路线送电给清泉变电所，以单回路线送电给大系统。其中所有线路均选用110KV电压等级。如下图所示：图1 方案1接线图方案2：火电厂以双回路线分别送电给石岗变电所以及大系统；水电厂则以单回路线分别送电给清泉变和大系统，再以单回路线连接大系统和清泉变变电所，形成三点单环网。所有线路均选用110KV电压等级。如下图所示：图2 方案2接线图 3 电气主接线的设计3.1 电气主接线的设计原则发电厂和变电所的电气主接线是指由发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线以及电缆等电气设备按一定顺序连接的，用以表示生产、汇集以及分配电能的电路。电气主接线又被称之为一次接线或电气主系统，代表了发电厂和变电所电气部分的主体结构，直接影响着配电装置的布置、继电保护装置、自动装置和控制方式的选择，对运行的可靠性、灵活性以及安全性起着决定性的作用。电气主接线的形式是多种多样的，按有无母线可分为有母线型的主接线以及无母线型的主接线两大类。有母线型的主接线又可以划分为单母线接线、单母线分段接线、双母线接线，双母线分段接线等形式。单母线接线的优点是接线简单清晰、操作方便、设备少、投资少、便于扩建，隔离开关仅仅用于检修，不作为操作电气，不易发生误操作。但这种接线的可靠性以及灵活性都比较差，所以它只适用于6KV到220KV系统中只有一台发电机或一台主变压器，且出线回路数又不多的中小型发电厂以及变电所。相比于单母线接线接线，单母线分段接线运行的可靠性以及灵活性有较大的提高。双母线接线的优点有检修母线时不影响正常供电、工作母线发生故障后所有回路都能迅速恢复供电、调度灵活、扩建方便等优点。它的缺点有在倒母线的操作过程中，隔离开关作为操作电气，容易发生误操作、检修任意一回路的断路器或母线故障时，仍会短时间停电、所用设备多等。双母线分段接线不仅具有双母线接线以及单母线分段接线的优点，同时进一步提高了供电的可靠性。其主要适用于大容量进出线较多的配电装置中，如220KV进出线达到10到14回时，就可采用双母线三分段的接线。在330KV到500KV的配电装置中，也有采用双母线四分段的接线。3.2 火电厂电气主接线的确定综合考虑可靠性、经济性，确定火电厂电气主接线的方式如下：50MW汽轮发电机两台，发电机的出口电压为10.5KV。10KV发电机的电压母线则采用双母线分段接线方式。125MW汽轮发电机一台，发电机的出口电压为13.8KV，则直接用单元接线方式升压至110KV，110KV侧采用双母线接线方式。10KV发电机电压母线接出两台三绕组升压变压器，其高压侧接入110KV母线，其中低压侧为35KV，则选用单母线接线方式。3.3 水电厂电气主接线的确定水电厂包含两台60MW水轮发电机，发电机的出口电压为13.8KV。综合考虑可靠性、经济性，使用单元接线方式升压至110KV，110KV侧使用内桥接线方式。4 一次设备的选择4.1 火电厂主变压器的选择火电厂有两台50MW汽轮发电机，一台125MW汽轮发电机。125MW汽轮发电机采用双绕组变压器直接升压到110KV。按发电机容量确定配套的升压变压器：因此125MW汽轮发电机采用150MVA即150000KVA的双绕组变压器。其变比为13.8/121，型号则为SSPL-150000/110。10KV母线上有16MW供给市区的负荷，同时厂用电取5%，通过两台升压变压器的总功率则为：则两台50MW汽轮发电机剩余容量采用两台三绕组变压器，两台变压器互为备用，其中一台当检修时，另一台要承担70%的负荷，每台变压器的容量为：因此选取两台63MVA即63000KVA的三绕组变压器，变比为10.5/38.5/121，型号为SFP7-63000/121。4.2 水电厂主变压器的选择水电厂有两台60MW水轮发电机，采用双绕组变压器，直接升压至110KV。水电厂用电非常少，仅仅占1%，则：变压器容量为：因此选用两台容量为90MVA即90000KVA的双绕组变压器，变比为13.8/121，型号为SFP7-90000/110。4.3 火电厂一次设备的选择4.3.1 系统各回路的最大工作电流计算计算110KV侧各回路的最大工作电流。出线回路为：双绕组变压器回路为：三绕组变压器回路为：计算35KV侧各回路的最大工作电流。出线回路为：三绕组变压器回路为：计算10KV侧各回路的最大工作电流。出线回路为：发电机回路为：4.3.2 高压断路器的选择断路器是指在电力系统正常运行以及故障的情况下用作断开或者在接通电路中正常工作的电流以及开断故障电流的设备。高压断路器必须能在系统发生故障的时候将故障从系统中切除，并且尽可能地缩短切除故障的时间，以便减轻电力设备的损坏以及提高系统运行的稳定性。按照灭弧介质的不同，断路器可以简单分为油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器、固产气体断路器以及磁吹断路器。对断路器的基本要求是：具有良好的开断能力以及尽可能短的动作时间和高的工作可靠性；结构简单，方便操作与检修，具有防火功能以及防暴性能，尺寸小，重量轻，价格低等。高压断路器选择的基本原则是：对于110KV侧，出线回路的最大工作电流为1392.3A，选择LW-6/110型号SF6断路器；双绕组变压器回路的最大工作电流为826.35A，选择SW-110型号高压少油断路器；三绕组变压器回路的最大工作电流为275.1A，选择SW-110型号高压少油断路器。对于35KV侧，回路最大工作电流为866.25A，选择SN10-35/1250-20型号户内高压少油断路器。对于10KV侧，回路最大工作电流为2887.5A，选择SN4-10G型号改进型高压少油断路器。4.3.3 高压隔离开关的选择隔离开关是系统中应用最多的一种高压电器，它的主要功能有建立明显的绝缘间隙，保护线路修理时的人身安全以及转换线路并增加线路连接的灵活性。隔离开关按照绝缘支柱的运行数目可以分为单柱式，双柱式以及三柱式；按照闸刀的运行方式可以分为水平旋转式、垂直旋转式、摆动式以及插入式；按照装设地点可以分为户内式以及户外式；按照是否带接地闸刀可以分为有接地闸刀以及无接地闸刀；按照极数的多少可以分为单极式以及三极式；按照配用的操动结构可以分为手动、电动以及气动式等。隔离开关的选择原则是：对于110KV侧，回路的最大工作电流为1392.3A，选择GW4-110W型号隔离开关。对于35KV侧，回路最大工作电流为866.25A，选择GN15-35G/1250型号隔离开关。对于10KV侧，回路最大工作电流为2887.5A，选择GN10-10T型号改隔离开关。5 功率平衡计算与导线的选择5.1 功率平衡计算的意义系统的功率平衡计算是电力系统运行中的一个重要问题。所谓的无功功率平衡计算是指在运行时的每一刻系统中各个无功电源所发出的无功功率要等于用户所消耗的无功功率（即无功负荷）。系统的无功功率电源除了发电机外，还有同步调相机、静止补偿器及静止电容器，后面三种装置又被称为无功补偿装置。系统的无功负荷是指除白炽灯及电阻性加热设备外其他用电设备消耗的无功功率。其中异步电机占得比重最大，它消耗的无功功率占比也最大。系统的无功功率损耗包括线路以及变压器上的无功功率损耗。据统计，系统用户消耗的无功功率大约是其消耗的有功功率的50%到100%。同时，电力系统中的无功功率损耗也非常大，这是由于电能输送的过程中需要经过变压器的多次升压与降压，每级变压器都需要消耗无功功率，变压器内部总无功功率损耗甚至可达用户消耗的总无功功率（即无功负荷）的75%，输电线路总无功功率损耗可达用户总无功功率的25%。因此，需要由系统中各种无功电源所供给的无功功率最高可达系统总无功负荷的2倍之多。若要维持负荷点的电压水平，就必须向负荷点供给其所需要的无功功率。若系统不能给负荷点提供所需要的无功功率，负荷的端电压就会被迫降低。系统所能提供的无功功率越少，电压就会变低。5.2 导线选择的一般方法导线选择一般按导线材料、类型以及布置方式；导体截面积；电晕；热稳定；动稳定；共振频率等项进行选择与校验。本设计在初选导线的时候选用导线截面的选择方法。除配电装置的汇流母线以及较短导体（20m以下）按最大长期工作电流选择截面外，其余的导体截面积一般按照经济电流密度来选择。按经济电流密度选择导线截面积可以使年综合费用最低。年综合费用包括电流通过导体所产生的年电能损耗费用，导体投资和折旧费，利息等因素。从降低电能损耗的角度看，导线截面越大越好，而从降低投资与折旧费用和利息的角度看，则希望截面越小越好。综合这些因素，使年综合费用最小的时候所对应的导线截面积被称之为经济截面，对应的电流密度被称之为经济电流密度。5.3 方案1的功率平衡计算 石岗变电所的负荷功率计算如下： 则功率因数为： 按要求使用电容器将功率因数补偿到0.9或以上，得： 经电容补偿后，其所需功率为： 其补偿电容容量至少应为： 火电厂采用双回线路供电给石岗变电所，线路末端回路的功率为： 线路首端每一条回路的功率应为：清泉变电所的负荷功率计算如下： 则功率因数为： 按要求使用电容器将功率因数补偿到0.9或以上，得： 经电容补偿后，其所需功率为： 其补偿电容容量至少应为： 水电厂采用双回线路供电给清泉变电所，线路末端回路的功率为： 线路首端每一条回路的功率应为：水电厂输出的有功功率应为： 设其运行功率因数为较高值，则输出视在功率应为： 输出无功功率应为： 则水电厂输出功率应为： 水电厂以双回线路向清泉变电所供电，线路首端回路的功率为： 其多余功率以单回线路输送至大系统，则输送的功率为：火电厂以110KV外送的总有功功率应为： 其外送视在功率为： 则其外送总无功功率为： 则其外送总功率为：向石岗变电所线路首端双回线路总功率为： 向大系统输送总功率为： 以双回线路送至大系统，首端线路的功率为： 则火电厂与水电厂送至大系统的功率合计为：5.4 方案1架空线路导线型号的选择火电厂至石岗变电所采用双回线路，则其每一条线路上的总功率合电流为： 经查经济电流密度图得： 则其经济截面为： 则选取型号为LGJ-210/35的钢芯铝绞线。火电厂到大系统采用双回线路，则其每一条线路上的总功率合电流为： 经查经济电流密度图得： 则其经济截面为： 则选取型号为LGJ-300/50的钢芯铝绞线。水电厂到清泉变电所采用双回线路：则其每一条线路上的总功率合电流为： 经查经济电流密度图得： 则其经济截面为： 则选取型号为LGJ-150/25的钢芯铝绞线。水电厂经单回线路送往大系统，则其总功率合电流为： 经查经济电流密度图计算其经济截面得： 则选取型号为LGJ-240/50的钢芯铝绞线。5.5 方案2的功率平衡计算石岗变电所与清泉变电所的负荷情况同方案1。其线路首端每一条回路的功率分别为：水电厂输出功率与方案1相同，为： 其以单回线路向清泉变电所供电，线路首端回路的功率为： 其多余功率以单回线路输送至大系统，则输送的功率为：火电厂的负荷以及线路情况与方案1相同。 向石岗变电所线路首端双回线路总功率为：以双回线路送至大系统，首端线路的功率为： 则火电厂与水电厂送至大系统的功率合计为：5.6 方案2架空线路导线型号的选择火电厂至石岗变电所选择与方案1相同，选取型号为LGJ-210/35的钢芯铝绞线。火电厂到大系统选择与方案1相同，选取型号为LGJ-300/50的钢芯铝绞线。水电厂到清泉变电所采用单回线路，线路上的功率为： 经查经济电流密度图计算其经济截面得： 则选取型号为LGJ-300/30的钢芯铝绞线。水电厂由单回线路送往大系统，线路上的功率为： 经查经济电流密度图计算其经济截面得： 则选取型号为LGJ-240/50的钢芯铝绞线。 大系统到清泉变电所运行时功率极小，但环网其他某一回路断开时流过线路的电流极大，所以选用型号为LGJ-240/50的钢芯铝绞线。6 电气设备的校验与短路电流计算6.1 导线校验的一般方法 导线一般使用机械强度校验、电晕校验、热稳定校验、动稳定校验以及允许的载流量校验。由于架空线路在运行时要承受一定的机械负载，所以要求导线截面积不可过小，否则很难保证应有的机械强度。此为机械强度校验的原理。电晕放电将可能会引起电晕损耗，无线电干扰，噪声干扰以及金属腐蚀等不利现象。电晕的产生与电压等级以及导体的直径有着很大的关系。此为电晕校验的原理。在选择及校验电气设备的时候，还需要考虑电器安装地点的环境条件，一般电气设备的使用环境如果不能满足当地气温、风速、温度、污秽程度、海拔高度，地震烈度以及覆冰厚度等条件时，应该向制造厂提出要求或采取一定的措施。比如当周围环境温度和导线额定环境温度不等的时候，应该使用温度修正系数修正其长期允许通过的电流。而长期允许通过的电流也是校验的方法之一。本设计采取机械强度校验，电晕校验，允许的载流量校验三种校验方式进行导线的校验。6.2 方案1的导线校验按机械强度校验导线截面积。因为其大于35mm2，所以所选的导线全部满足机械强度的校验。按电晕校验导线截面积。通过查表所选导线全部满足电晕校验的要求。按允许的载流量校验导线截面积。25摄氏度下各型号导线长期允许通过的电流如下： 35mm2 50mm2 75mm2 95mm2 120mm2 150mm2 185mm2 240mm2 300mm2 400mm2LJ 170A 215A 265A 325A 375A 440A 500A 610A 680A 830ALGJ 170A 220A 275A 335A 380A 445A 515A 610A 700A 800A表4 各型号导线长期允许通过的电流以之前的计算选出的导线截面积一般都比正常运行下允许载流计算面积大得多，但在故障中则可能会使导线过热。气象显示其最热的时候平均温度为28oC，得其温度修正系数为：火电厂到石岗变电所采用LGJ-210型号钢芯铝绞线，其允许载流量为586A，经温度系数修正后为506A，大于207A，合格。当双回路其中一回路断开，流过另一条回路的最大电流为314A，合格。火电厂到大系统采用LGJ-300型号钢芯铝绞线，其允许载流量为700A，经温度系数修正后为679A，大于273A，合格。当双回路其中一回路断开，流过另一条回路的最大电流为546A，合格。水电厂到清泉变电所采用LGJ-150型号钢芯铝绞线，其允许载流量为445A，经温度系数修正后为432A，大于172A，合格。当双回路其中一回路断开，流过另一条回路的最大电流为344A，合格。水电厂到大系统采用LGJ-240型号钢芯铝绞线，其允许载流量为680A，经温度系数修正后为660A，大于316A，合格。6.3 方案2的导线校验火电厂到石岗变电所情况与方案1相同，选取LGJ-210型号钢芯铝绞线并通过校验。火电厂到大系统情况与方案1相同，选取LGJ-300型号钢芯铝绞线并通过校验。水电厂到清泉变电所采用LGJ-300型号钢芯铝绞线，其允许载流量为700A，经温度系数修正后为679A，大于341A，合格。当环网中水电厂到大系统回路断开，流过线路的最大电流为657A，合格。水电厂到大系统采用LGJ-240型号钢芯铝绞线，其允许载流量为680A，经温度系数修正后为660A，小于316A，合格。当环网中水电厂到清泉变电所回路断开，流过线路的最大电流为657A，合格。6.4 短路电流计算的目的短路是电力系统中出现最多地故障形式。所谓短路是指载流导体相与相发生的非正常接通的情况。电力系统运行的经验表明，架空输电线路是电力系统中相对薄弱的环节，发生短路的几率最高。其中110KV线路短路故障发生的相对次数最高，高达78.0%。而单相接地短路故障发生的相对次数最高，高达83%。短路电流的计算主要是为解决以下几个方面的问题：作为选择及校验电气设备的依据。电气设备包括断路器、隔离开关、绝缘子、母线等。电力系统中电气设备在短路电流的电动力效应和热效应的作用下，必不能被损坏，以免扩大事故范围造成更大的损失，为此在设计时就必须校验所选择的电气设备的电动力稳定度和热稳定度，因此必须计算发生短路时流过电气设备的短路电流。电气主接线方案的确定。在设计主接线方案的时候，往往可能会出现这种情况：一个供电可靠性较高的接线方案，却因为电的联系强，在发生故障时短路电流太大，则必须选择费用昂贵的电气设备，而使所设计的方案不符合经济性的要求。如果这时候采取一些措施，比如适当改变电路接法，增加限制短路电流的设备或限制某种运行方式的出现等，就会得到可靠同时经济的主接线方案。所以，在比较选择主接线方案时，计算短路电流是一项很重要的内容。6.5 火电厂内的短路电流计算对火电厂内110KV、35KV、10KV（K1点、K2点、K3点）三级电压母线做短路电流计算，得到系统在最大运行方式下的三相短路电流。为设备的校验提供依据。其中为使一般的10KV断路器可以选为轻型断路器，需安装10KV出线电抗器（K4点）。短路电流计算结果如下表所示：短路点 0s短路电流周期分量 4s短路电流 短路冲击电流 K1点 8.9 6.6 23.1 K2点 12.8 9.4 33.7 K3点 91 51 243 K4点 5.14 5.2 13表5 短路电流计算结果6.6 断路器及隔离开关的校验对110KV线路的断路器以及两侧的隔离开关进行校验，结果如下表所示：项 目 计算数据 断路器 隔离开关 是否合格额定电压 110KV 110KV 110KV 合格额定电流 787A 2500A 2000A 合格开路电流 8.9KA 40KA 80KA 合格动稳定 23.1KA 100KA 80KA 合格表6 110KV断路器及隔离开关校验结果对35KV的断路器以及两侧的隔离开关进行校验，校验结果如下表所示：项 目 计算数据 断路器 隔离开关 是否合格额定电压 35KV 35KV 35KV 合格额定电流 286A 1600A 1250A 合格开路电流 12.8KA 20KA 合格动稳定 33.7KA 50KA 50KA 合格表7 35KV断路器及隔离开关校验结果对10KV的断路器以及两侧的隔离开关进行校验，校验结果如下：项 目 计算数据 断路器 隔离开关 是否合格额定电压 10KV 10KV 10KV 合格额定电流 3464A 6000A 5000A 合格开路电流 62KA 105KA 合格动稳定 165KA 300KA 200KA 合格表8 10KV断路器及隔离开关校验结果K4点若短路，则全部短路电流将会流过出线断路器和限流电抗器。经计算其均通过校验。7 线路投资计算及最终方案的确定7.1 方案1与方案2的线路投资计算方案1中火电厂到清泉变电所采用LGJ-210/35双回线路110KV共60km；火电厂到大系统采用LGJ-300/50双回线路110KV共80km；水电厂到清泉变电所采用LGJ-150/25双回线路110KV共90km；水电厂到大系统采用LGJ-240/50单回线路110KV共100km。线路造价与导线截面成正比，同杆架设双回线路系数去0.9，则方案1线路投资计算为：方案2中火电厂到清泉变电所采用LGJ-210/35双回线路110KV共60km；火电厂到大系统采用LGJ-300/50双回线路110KV共80km；水电厂到清泉变电所采用LGJ-300/50单回线路110KV共90km；水电厂到大系统采用LGJ-240/50单回线路110KV共100km；大系统到清泉变电所采用LGJ-300/50单回线路110KV共30km。计算方式如上，则方案2线路投资计算为：2（21.060+3080）0.9+30（100+90+30）=13188万元7.2 最终方案的确定在本次设计中，两方案经过计算以及设备的校验，保证了其可靠性与安全性。忽略施工难度以及地形等因素，均可认为其在技术上是可行的。所以通过经济性来比较两个方案并选择出一个最优方案。两方案的电厂及变电所投资均相同，方案1的线路投资为11418万元，而方案2的线路投资为13188万元，其差价高达1770万元。在可靠性及安全性均能保证的前提下，因为方案1的投资更为经济，所以本次设计的最优方案为方案1。经过计算，最优方案的各项经济指标如下表所示：线路总长度 线路总投资 线路年电能损耗