地区电网规划及新建发电厂主接线设计

中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 1 页 共 80 页地区电网规划及新建发电厂主接线设计摘要：本设计讨论的是地区电网规划以及电气主接线方案设计，电网规划要使得新建的供电网在一定时间内，能满足用电量的增长。同时，还要使得电网运行损耗达到最小，使其经济合理。火电厂电气主接线设计是电力工程设计的主要工作之一，设计的合理与否对于提高电力系统运行的可靠性、经济性具有重要意义。它对发电厂内电气设备选择，继电保护的设计起到决定性作用。设计详细说明了各种设备选择的基本的要求和依据。在分析原始资料，确保供电可靠，调度灵活，满足各项技术要求的基础上，选择出一种与发电厂在系统中的地位和作用相适应的接线方式，接下来选择了主变压器、潮流计算，进行了短路计算，设备选择和校验，然后进行了电网继电保护的设计,绘制了主接线图、继电保护图。关键词：电网规划；电气主接线；短路计算；设备选择 中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 2 页 共 80 页Regional power grid planning and construction main generator wiring designAbstract: The regional power grid planning are discussed in the design and the main electrical wiring scheme design, network planning for new supply network in a certain period of time, can meet the growth in electricity consumption. Loss minimum, at the same time, also makes the operation of the economic and reasonable. Coal-fired power plant main electrical wiring design is one of the main work of the power engineering design, design reasonable or not to improve the reliability of power system operation, economy is of great significance. It within the power plant electrical equipment selection, relay protection design plays a decisive role.The equipment selection design details the various basic requirement and basis. Based on the analysis of raw data, ensure reliable power supply, flexible scheduling, meet all technical requirements, on the basis of selecting a and power plants in the system.Adapt to the position and role of connection mode, then chose the main transformer and power flow calculation, short circuit calculation, equipment selection and calibration, and then the grid relay protection design, map the main wiring diagram, relay protection.Key words: power grid planning; The main electrical wiring; Short circuit calculation; Equipment selection中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 3 页 共 80 页目 录1 引言 .11.1 研究背景及意义 .11.2 国内外研究现状 .11.2.1 电力系统的国内外发展概况 .11.2.2 火电厂设计研究的国内外发展概况 .21.3 拟解决的关键问题 .22 地区电网规划 .22.1 地区电网规划的研究背景及意义 .22.2 总体规划思路 .32.3 地区电网现状 .32.3.1 电网规模 .32.3.2 现状电网存在问题 .42.4 电力需求预测 .42.4.1 规划区概况 .42.4.2 预测方法 .42.4.3 用地划分 .52.4.4 指标选取 .52.4.5 预测结果 .52.5 人均生活用电 .62.6 负荷密度 .63 发电机型号的选择及地区电网接线方案 .73.1 新建火电厂的原始资料分析 .73.2 火电厂发电机型号、参数 .93.3 通过技术经济比较确定地区电网接线方案 .93.4 地区电网接线方案 1 的计算（辐射网） .103.4.1 地区电网接线方案 1 的功率平衡计算 .103.4.2 地区电网接线方案 1 的架空线路导线型号初选 .12中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 4 页 共 80 页3.4.3 地区电网接线方案 1 的导线截面积校验 .143.4.4 地区电网接线方案 1 的潮流计算 .163.4.5 地区电网接线方案 1 的总投资和年运行费 .203.5 地区电网接线方案 2 的计算（环网） .233.5.1 地区电网接线方案 2 的功率平衡计算 .233.5.2 地区电网接线方案 2 的架空线路导线型号初选 .243.5.3 地区电网接线方案 2 的导线截面积校验 .253.5.4 地区电网接线方案 2 的潮流计算 .263.5.5 地区电网接线方案 2 的总投资和年运行费 .303.6 通过技术经济比较确定最佳方案 .324 发电厂主变压器的选择 .324.1 主变压器的选择 .324.1.1 主变压器台数的确定 .334.1.2 主变压器容量的确定 .334.2 高压厂用变压器的选择 .345 电气主接线设计 .355.1 主接线设计的基本要求 .355.2 电气主接线 .356 短路电流的计算 .366.1 优选方案短路电流计算 .366.2 各元件电抗标幺值的计算 .386.3 K1 点(220kV 母线)短路电流计算 .396.3.1 火电厂电源(S(1)、S(2)供给的短路电流 .406.3.2 光伏电站电源(S(3)供给的短路电流 .416.3.3 大系统电源(S)供给的短路电流 .416.3.4 各电源供给的短路电流汇总表 .416.4 K2 点(35kV 母线)短路电流计算 .426.4.1 火电厂电源(S(1)、S(2)供给的短路电流 .42中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 5 页 共 80 页6.4.2 光伏电站电源(S(3)供给的短路电流 .436.4.3 大系统电源(S)供给的短路电流 .436.4.4 各电源供给的短路电流汇总表 .446.5 K3(20kV 母线)短路电流计算 .446.5.1 火电厂电源(S(1)、S(2)供给的短路电流 .446.5.2 光伏电站电源(S(3)供给的短路电流 .456.5.3 大系统电源(S)供给的短路电流 .466.5.4 各电源供给的短路电流汇总表 .467 主要电气设备的选择和校验 .477.1 选择电气一次设备遵循的条件 .477.1.1 按正常工作条件选择 .477.1.2 按短路条件进行校验 .487.2 电气设备的选择 .497.2.1 系统各个回路的最大工作电流 .497.2.2 高压断路器的选择 .507.2.3 高压隔离开关的选择 .537.2.4 互感器的选择 .567.2.5 避雷器的选择 .578 继电保护配置 .588.1 发电机的继电保护配置 .588.1.1 发电机保护装置 .588.1.2 发电机保护 .598.2 变压器组保护 .598.2.1 电力变压器的继电保护 .598.2.2 变压器组保护 .608.3 220kV 线路的继电保护配置 .619 结论 .64附录 A 地区电网最大负荷潮流分布图 .65中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 6 页 共 80 页附录 B 电磁式三相一次自动重合闸原理接线图 .65附录 C 火电厂电气主接线图 .66参考文献 .67致谢 .68中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 7 页 共 80 页1 引言1.1 研究背景及意义本课题来源于生产实践，与其研究的内容以及配网的研究水平不仅与我们的生活息息相关，还对我们的生活和生产起着至关重要的影响。电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度，易于实现自动化。因此，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面 1。随着经济的快速发展、科技水平的不断进步，对电力的需求和要求也必然日益提高。地区电网与发电厂规划设计是城市电网建设中较为关键的技术环节。因此，搞好地区电网与发电厂之间的设计、建设和改造是我国电力建设的重点内容 2。1.2 国内外研究现状1.2.1 电力系统的国内外发展概况新中国成立以后，特别是改革开放以来，我国电力工业得到了迅速发展。在党中央、国务院的正确领导下，广大电力职工奋发图强，辛勤耕耘，中国的电力工业取得了令人瞩目的成就。1987 年，全国电力装机容量迈上 1 亿千瓦台阶；1995 年突破 2 亿千瓦；到 2000 年底，全国电力装机容量已达 3.19 亿千瓦。从1949 年到改革开放前的 1978 年，我国电力装机由 185 万千瓦增加到 5712 万千瓦，增长了 29.9 倍；年发电量由 43 亿千瓦时增加到 2566 亿千瓦时，增长了 58.7 倍。而从 1978 年到二十世纪末，我国电力装机和年发电量又分别增长了 4.58 和 4.33倍。目前，我国的电力装机容量和年发电量均居世界第 2 位；我国的电力工业也已从大电网、大机组、超高压、高自动化阶段，进入了优化资源配置、实施全国联网的新阶段。我国是发展中国家，我国的电力工业长期以来依靠多家办电的政策，吸引了投资，促进了我国电力工业的发展；并通过引进、消化和吸收技术创新，极大地提高了电力的技术水平和装备水平；通过十年的坚持不懈的达标、创一流工作，大大提高了电力企业的管理水平，很多电力企业，尤其是一些发电厂的管理水平可以与发达国家的电厂的管理一比高低。但是，我国人均用电水平还很低，面临着继续中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 8 页 共 80 页快速发展的巨大压力 3。自从加入了以后，国家电力公司已经确定了“建成控股型、经营型、集团化、现代化、国际一流的电力公司”的战略目标，并已在 2000 年跻身世界500 强，2001 年在世界 500 强中位居 77 位。中国加入 WTO 对电力工业来说，是机遇与挑战并存，机遇大于挑战。1.2.2 火电厂设计研究的国内外发展概况在我国乃至全世界范围，火电厂的装机容量占总装机容量的 70左右，发电量占总发电量的 80左右。截止目前为止，我国火力发电厂单机容量以 30 万千瓦和 60 万千瓦机组为主，浙江省温州市玉环县的华能玉环电厂正在投建 4 台 100万千瓦发电机组。其 100 万千瓦超超临界火力发电机组主蒸汽压力为 25MPa，主蒸汽和再热蒸汽温度均为 600 度，这不仅在我国是最高参数，在世界上也处于最前沿水平。此前，上海电气与西门子合作制造的上海外高桥 2 台 90 万千瓦火力机组是我国第一个超临界百万级项目，首台机组已于 2006 年开始发电 4。1.3 拟解决的关键问题本课题主要研究的是在格尔木地区已有的电力设施基础上新建一个发电厂并进行地区电网规划，使该地区的电网发展更合理，更经济。本次课题主要解决该地区电网规划和电厂电气主接线设计问题。根据毕业设计任务书所提供的原始数据，参考电力工程设计手册 、 电力工程基础 、 电力系统分析 、 电力系统规划等书籍，结合具体学习的特点，准确的知识资料，通过严密的全面的分析，对该地区进行合理的、经济的电网规划。根据任务书上了解设计内容，积极的多方面查阅有关资料，综合运用所学理论知识，根据设计任务书提供的资料，结合电力工程设计手册、设计规程、规范等资料，找出几个电气主接线方案，最后进行全面的技术、经济比较，确定最佳方案，并用博超软件绘制电气主接线图，进行地区电网手算潮流计算，及输配线路网络的潮流计算。中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 9 页 共 80 页2 地区电网规划2.1 地区电网规划的研究背景及意义当前，青海电网用电负荷主要集中在东部西宁和海东两个地区，这两个用电负荷中心的负荷占全网负荷的 85%左右。“十二五”期间海西电网负荷快速增长，将成为青海电网第三大用电负荷中心，省内电源无法完全满足其后期及远期用电需求。格尔木城区电力负荷及电量持续快速增长，目前的电网现状已经不堪重负，电力供应十分紧张，使中心城区的工业发展和居民生活用电受到了严重影响，制约了中心城区社会经济发展的步伐。“经济要发展，电力要先行”，为使电网规划满足格尔木中心城区总体规划的社会经济发展需求，开展格尔木中心城区电网规划具有十分重要的现实意义 5。2.2 总体规划思路电力需求预测应当适应国民经济和社会发展的需要，电力需求预测是电源规划、电网规划的基础。本文根据格尔木城区的实际情况提出适用于格尔木城区的负荷预测方法，确定用电预测负荷结果。格尔木中心城区电网负荷密度比较高，电网结构较紧密，供电可靠性要求高，这些特点要求这些城区电网接线清晰、贯彻分层分区的原则，提高供电能力，满足用电增长需求；在保证电网安全可靠运行的前提下，优化网络结构，适度提高电网规划建设标准，推行简化电网接线和设备标准化；变电站布点和容量根据规划负荷密度合理分布和设置，达到供电可靠、节约投资的目的。在实施过程中应充分考虑近远期结合，适当留有余地；各电压等级的电网规划应有机结合，合理配置联络线，提高设备运行率。2.3 地区电网现状2.3.1 电网规模格尔木电网是 330/220/35/10KV 电网，现有 330KV 格尔木变电所一座，变电容量 15 万 KVA，坐落在距格尔木昆仑经济开发区 6 公里东区；已建成 220KV 公用变电站四座，变电容量 17.5 万 KVA，其中城中的光明变容量 3.15 万 KVA，昆仑开发区的白杨变容量 21.6 万 KVA、城北的渔水河变容量 3.15 万 KVA,察尔汗湖区中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 10 页 共 80 页的察尔汗变容量 24 万 KVA；已建成 35KV 变电所五座，变电容量 3.26 万 KVA。格尔木市昆仑经济开发区的现供电，主要依靠格尔木市电网，由位于 1502 地块的城南 110KV 变电所供电。城南变电所的主变容量为 216000KVA、110KVA 进线，由小干沟水电站（48000KW）引来。昆仑经济开发区的格尔木炼油厂（400地块）35KV 变电所的二回电源均引自城南变电所，而昆仑经济开发区起步区（100 地块）内管委会及部分工业企业用电亦由城南变电所以 10KV 单回路供给。2.3.2 现状电网存在问题1.220KV 及以上电网存在的主要问题（1）220KV 电网结构薄弱，供电能力小（2）部分 220KV 变电站供电可靠性差2. 110KV 电网主要存在的问题格尔木 110KV 电网仍处于发展阶段，网架结构还比较薄弱。主要体现在以下几个方面。（1）由于 220KV 变电站布点过少，110KV 电网缺乏合理安全的电源点，很多地区尚未形成环网，往往通过单回路放射形线路，经单台变压器供电，同时部分地区供电半径过长，网络结构十分薄弱。（2）部分 110KV 线路导线截面偏小，负载偏重，存在输送容量不足“卡脖子”的问题。2.4 电力需求预测2.4.1 规划区概况格尔木，位于青海省西部、柴达木盆地中南部。目标年各项经济指标及城市设施基本达到国内中等城市的发展水平。用地规模为 68189 ，人口 40 万。城2km市规划形成三大组团，两个中心，即城市中心组团(主中心)，城市新区组团（次中心），城东工业组团。2.4.2 预测方法城市电力负荷预测是城市电网规划的基础工作，准确与否直接影响着电网规划的质量优劣。负荷预测工作要求具有很强的科学性，尽管负荷预测的方法有多中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 11 页 共 80 页种，但由于所需的数据难以得到或由于预测模型存在不适应性，针对某一具体规划区域而言，可供选择的预测方法并不很多，特别是远期负荷水平的预测。以下根据格尔木的实际情况提出适用于格尔木城区的负荷预测方法：格尔木城区远期的负荷预测以小区负荷密度指标法为主进行。小区负荷密度指标法是根据规划区各地块的用地性质，采用与其它地区类比的方式确定负荷的方法。该方法根据国内外同等城市相应小区在主要历史阶段的建筑面积负荷密度（W/m ）进行测算，2分别测出各个小区块的负荷，汇总成该区的负荷： TSlLini)(1式中：L 为小区总负荷； 为不同性质用地区块的负荷密度指标； 为小区块il i的面积；T 为同时率（调查日负荷曲线得来，一般取为 0.7） 。2.4.3 用地划分为了对格尔木城区目标年负荷进行准确预测，并使负荷分布结果更接近实际情况，根据城市规划提供的目标年格尔木城区规划划用地图，对格尔木城区进行了细微的用地划分。用地分为大区、中区和小区三个层次。1）大区划分：依据自然地形、铁路对用地的分割，将其划分为 3 个大区进行处理，分别为城市中心组团（占地面积 26km ） 、城市新区组团（占地面积216.06km ） 、城东工业组团（占地面积 26.83km ） 、22）中区划分：主要依据规划区干街道自然形成的区块区块进行，使中区的划分与地理条件基本相符，在城区中心繁华地带分区较细，在城区边缘部分分区较粗。格尔木城区远景整个规划区域共划分为 19 个中区。3）小区划分:按照不同性质用地分类，在格尔木城区范围内按照街块以及用地性质远景划分出了 297 个用地小区，每个小区中只包含一种性质的用地，且只属于一个中区，并对每个小区进行详细的编号。2.4.4 指标选取指标的选取是整个负荷预测工作中最为关键的工作之一，其目的就是尽可能准确的预测各小区远景负荷及负荷分布情况。在指标的选取过程中首先对各区块进行现状负荷调查和负荷增长分析，并参照国内发达地区（如上海、广州、杭州等地区）典型负荷调查结果及类似城市（西宁、保定、银川等地）典型负荷调查中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 12 页 共 80 页结果，结合格尔木实际情况确定了小区负荷指标。2.4.5 预测结果根据以上各种不同性质用地的负荷密度指标的设置结果，结合格尔木城区用地规划的实际情况，利用城网规划软件的负荷预测模块，应用小区负荷密度指标法，得到格尔木城区各小区的具体负荷分布预测结果，城区总负荷为 704.25MW，城区负荷密度为 10.22MW/km 。取远景最大负荷利用小时数为 5000h,总电量为235.21 亿 KW.h。为保证预测结果的科学合理性，对远景预测结果进行了校验，主要通过以下两方面进行校验。2.5 人均生活用电量通过对格尔木市及其它城市典型居民用户的用电量和最大负荷调查，确定各典型用户的最大负荷利用小时数，取其加权平均数 2300h 为生活用电最大利用小时数；再由规划其未预测的居住用地负荷和人口，预测出人均生活用电负荷为609W/人，则可推算出人均居民生活用电量为 1401KW.h/人。表 1 列出了城市电力规划规划中对不同用电水平城市的规划人均居民生活用电量指标，可以看出格尔木城区已经达到用电水平中上城市行列，这和格尔木城市居民生活发展定位相适应，远期达到小康生活水平。表 2-1 规划人均居民生活用电量指标人均居民生活用电量（KW.h/人.年）指标等级城市居民生活用电水平分类 现 状 规 划I 生活用电水平较高城市 400201 25001501II 生活用电水平中上城市 200101 1500801III 生活用电水平中等城市 10051 800401IV 生活用电水平较低城市 5020 4002502.6 负荷密度表 2-2 是目前一些城市小区负荷密度的比较，格尔木地区的负荷密度10.22MW/km ，横向比较表明预测结果合理。2表 2-2 一些城市负荷密度比较 MW/km 2中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 13 页 共 80 页城市名称天津 TDEA杭州滨江区上海新江湾城深圳 保定 包头 银川负荷密度 23 16.06 20.11 25.1 13.48 12.03 8.09通过校验，远景格尔城区负荷预测结果较为合理，人均用电量水平和平均负荷密度水平均达到中上城市水平，这与格尔木未来城市发展定位相一致。对目标年格尔木城区负荷总量及负荷分布进行预测，得到格尔木城区饱和的负荷水平和准确的负荷分布情况，为指导今后电网建设提供依据。以上通过研究了格尔木城区负荷增长的规律，为了改造和加强现有电网结构，逐步解决薄弱环节，扩大供电能力，实现设施标准化，提高供电质量和安全可靠性，建立技术经济合理的电网，在现有的电力设施基础上再新建比较合理、经济的电网，下章将对地区电网接线方案做一下讨论。中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 14 页 共 80 页3 发电机型号的选择及地区电网接线方案3.1 新建火电厂的原始资料分析1、电源情况：格尔木市拟新建一座火电厂，装机 2 台，容量 2660MW，机组最大年利用小时数 Tmax 取 6400h。该厂部分容量供给本市负荷：35KV 负荷为 260.4MW，其余容量都汇入 220KV 本市电网，供给地区负荷。同时地区电网又与大系统相连。地区原有光伏电站一座，容量为 100MW，Tmax 取 4000h；没有本地负荷，全部供出汇入地区电网。2、负荷情况：(1)地区电网有两个大型变电所：白杨变电所负荷为 50+j30MVA，Tmax 取 5000h.(2)渔水河变电所负荷为 60+j35MVA，Tmax 取 5500h.（均有一、二类负荷，约占 65%，最小负荷时可取 60%）3、气象条件：据气象资料统计，年最高温度 35，平均气温 4.3，气象条件一般，无特殊要求。4、地理位置数据：地理位置见图 3.1，图中 1cm 代表 45km。1（白杨变）2（光伏电站）4（渔水河变）5（大系统）3 （新建神华火电厂）95Km84Km45Km55Km75Km中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 15 页 共 80 页图 3.1 地理位置图5.超临界机组超临界机组是指火力发电厂机组主蒸汽压力大于水的临界压力（22.12MPa）的机组。超临界分为常规超临界（SC） （24MPa/540560）和超超临界机组（USC）（蒸汽温度不低于 593或蒸汽压力不低于 31MPa 被称为超超临界） 。从目前世界火力发电技术水平来看，提高火力发电厂效率的主要途径是提高蒸汽的参数，即提高蒸汽的压力和温度。发展超临界和超超临界火电机组，提高蒸汽的参数对于提高火力发电厂效率的作用是十分明显的。如：亚临界机组的蒸汽压力及蒸汽温度为 17MPa/540,其电厂效率为 38%，供电煤耗为 324g/KW.h;超临界机组的蒸汽压力及蒸汽温度为 25.5MPa/567,其电厂效率为 41%，供电煤耗为 300g/KW.h;超超临界机组的蒸汽压力及蒸汽温度为 2531MPa/600,其电厂效率为 48%，供电煤耗为 256g/KW.h；国外已经有蒸汽压力及蒸汽温度更高的机组，如高温超超临界机组，其压力达到 31MPa 甚至更高，温度达到 700及以上，其电厂效率可达 57%及以上，供电煤耗为 216g/KW.h 或更低。超临界机组热效率高 、热耗低，而且启动、停炉快 6。6.太阳能光伏发电的优点 (1).体积小、重量轻。单位重量比功率：50-1000W/kg；(2).寿命长：20-50 年（工作 25 年，效率下降 20%） ；(3).零排放：无燃料消耗，无噪声，无污染；(4).发电不用水（高倍聚光电池也如此）：可以在荒漠地区建设；(5).运行可靠：无机械转动部件，使用安全，免维护，无人值守；(6).太阳能资源永不枯竭（至少 50 亿年）：各地区差异不大，分布式电站；(7).生产资料丰富：硅材料储量丰富，为地壳上除氧之外的丰度排列第二； (8).不单独占地：可以安装到建筑上（BIPV） 7；3.3 火电厂发电机型号、参数根据原始资料分析，拟建火电厂容量为汽轮发电机 660MW 2 台。确定汽轮发电机型号、参数及光伏电站参数，详见表 3-1。中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 16 页 共 80 页表 3-1 汽轮发电机型号、参数型 号额定容量(MW)额定电压(KV)额定电流(A)功率因数(cos)次暂态电抗Xd台 数QFSN-660-2 660 20 21170 0.9 0.226 23.4 通过技术经济比较确定地区电网接线方案根据地理位置，可拟出多个地区电网接线方案。根据就近送电、安全可靠、电源不要窝电等原则，初步选出两个比较合理的方案，进行详细的技术经济比较。方案 1：如图 3.1 所示，火电厂以双回线分别送电给白杨变和大系统；光伏电站以双回线送电给渔水河变，以单回线送电给大系统。所有线路均选用 220KV。方案 2：如图 3.2 所示，火电厂仍以双回线分别送电给白杨变和大系统；光伏电站则以单回线分别送电给渔水河变和大系统，同时再以单回线连接大系统和渔水河变，形成 3 点单环网。所有线路均选用 220KV。图 3.2 方案 1 接线图 图 3.3 方案 2 接线图经过输电线选择计算和潮流计算，两个设计方案在技术上都可行，再对这两个方案进行详细的技术、经济比较。在对设计方案进行经济性能比较时，有时要用抵偿年限来判断 8。抵偿年限的含义是：若方案 1 的工程投资小于方案 2 的工程投资，而方案 1的年运行费用却大于方案 2 的年运行费用，则由于方案 2 的运行费用的减少，在若干年后方案 2 能够抵偿所增加的投资。一般，标准抵偿年限 T 为 68 年（负荷密度大的地区取较小值；负荷较小的地区取较大值） 。当 T 大于标准年限时，应选择投资小而年费用较多的方案：反之，中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 17 页 共 80 页则选择投资多而年费用较少的方案。3.4 地区电网接线方案 1 的计算(辐射网)3.4.1 地区电网接线方案 1 的功率平衡计算1.白杨变白杨变负荷功率为： MVAj305S则功率因数: 86.0cos22QP按要求应当采用电容将功率因数补偿到 0.9 以上 【9】 .设用电容将功率因数补偿到 0.91：250.91B解得 Mvar3BQ即经电容 QC补偿后，白杨变所需功率变为： MVAj2350S白杨变补偿电容容量少为： var723-CQ新建火电厂拟采用双回线供电给白杨变，线路末端每一回线的功率为：j1.5j0521S新建火电厂供白杨变线路首端，每一回线的功率初步估算为： MVAj36.2.渔水河变渔水河变负荷功率为： j50S则功率因数: .8636cos2按要求应当采用电容器将功率因数补偿到 0.9 以上。设用电容将功率因数补偿到 0.92： 260.92BQ中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 18 页 共 80 页解得 Mvar6BQ经电容补偿后，渔水河变实际负荷为： VAj260S渔水河变补偿电容容量为： ar9-53C光伏电站拟以双回线供电给渔水河变，每回线末端的功率为： Mj10j26)(1S线路首端每一回线的功率初步估算为： VA53S3.光伏电站光伏电站输出有功功率： W91%)-(502P光伏电站一般无附近电荷，因此可设其运行功率因数为较高值，以避免远距离输送无功。令光伏电站 220kV 出口处： 95.0cos则输出视在功率为： MVA14.PS输出无功功率为： var329022Q光伏电站输出功率为： j39S光伏电站分别向大系统和渔水河变两个方向供电。(1)光伏电站拟以双回线向渔水河变供电，线路首端每一回线的功率初步估算为： MVAj1532S(2)光伏电站多余功率拟以单回线送往大系统。则大系统功率为：，jj)(-j32)(9S 9.0235cos4.新建火电厂新建火电厂需分别向白杨变和大系统两个方向供电。(1)新建火电厂外送总功率。新建火电厂厂用取为的 8%,以 35kV 供出 260.4MW,其余容量汇入 220kV 系统。火电厂以 220kV 外送总有功功率为： MW954260.-8%)(1062P中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 19 页 共 80 页令其运行功率因数为： 95.cos则外送总视在功率为 MVA04.PS外送总无功功率为： var312951042Q新建火电厂以 110kV 外送总功率为： jS(2)新建火电厂供白杨变总功率。新建火电厂供白杨变线路首端双回线总功率估算为： MVAj2305j1.)(2S(3)新建火电厂送大系统总功率。新建火电厂送大系统总功率为： j2904j)(-j)94( 新建火电厂拟以双回线送往大系统，线路首端每一回线的功率为：， VA152j0)(21S 95.1452cos25.大系统新建火电厂送出给大系统总功率为： MVAj904S光伏电站送出给大系统总功率为： 235新建火电厂、光伏电站送出给大系统总功率为： j9j)(j290)(4S3.4.2 地区电网接线方案 1 的架空线路导线型号初选1.新建火电厂白杨变由于新建火电厂至白杨变采用双回路，因此每条线路上总功率和电流为：，MVA5.29135.2630S A72035.930NgUSI,查软导线经济电流密度表 4-3，得 ；则导线经济hmaxT 2m1.J截面： 2m14.5JISg试取最接近的导线截面为 ,选取 钢芯铝绞线。202510-LGJ中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 20 页 共 80 页表 3-2 经济电流密度 J 单位：A/mm 2最大负荷利用小时 Tmax(h)线路电压(kV)导线型号2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000LJ 1.48 1.19 1.00 0.86 0.75 0.67 0.6010LGJ 1.72 1.40 1.17 1.00 0.87 0.78 0.7035220 LGJ、LGJQ 1.87 1.53 1.28 1.10 0.96 0.84 0.762.新建火电厂大系统新建火电厂至大系统采用双回路，每条线路上总功率和电流为：， MVA4751452230S A1246037530NgUSI,查软导线经济电流密度表 4-3，得 ；则其经济截6hmaxT m.9J面为： 2m13859.0246JISg试取导线截面为,选取 钢芯铝绞线。70-LGJ3.光伏电站渔水河变光伏电站至渔水河变采用双回路，每条线路上总功率和电流为：，MVA351230S A9203530NgUSI,查软导线经济电流密度表 4-3，得 ；则其经济h5maxT m1.J截面为： 21803.5JISgj试取导线截面为 ,选取 钢芯铝绞线。2185m-LG4.光伏电站大系统光伏电站经单回路送往大系统：， ，MVAj235S MVA35230S90NgUI,查软导线经济电流密度表 4-3，得 ；则其经济4hmaxT 2m1.8J中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 21 页 共 80 页截面为： 2m48.JISg试取导线截面为 ,选取 钢芯铝绞线。2150510-LGJ图 3.4 为方案 1 系统示意图。图 3.4 方案 1 系统示意图3.4.3 地区电网接线方案 1 的导线截面积校验1.按机械强度校验导线截面积为保证架空线路具有必要的机械强度，对于 220kV 等级的线路，一般认为不得小于 35mm2。因此所选的全部导线均满足机械强度的要求 9。2.按电晕校验导线截面积在高海拔地区 110220KV 线路以及 330KV 以上电压线路的导线截面，往往电晕条件在起主要作用。根据表 3-3 可见，所选的导线除了新建火电厂至大系统的导线截面积满足电晕的条件外，其他的都不满足，所以其他的都应按满足不必验算电晕临界电压的导线最小直径和相应型号选择，应选 LGJ-240/240 钢芯铝绞线。表 3-3 不必验算电晕临界电压的导线最小直径和相应型号330额定电压(k