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（東北電力大學電氣工程學院電氣工程及其自動化專業12屆畢業生，吉林，吉林 132012)
摘要： 本設計主要研究電力系統綜合設計及發電廠電氣部分專題設計。整個設計的過程包括設計任務的分析，電力系統的規劃與計算，以及對對設計結果的分析與**。
首先是電力系統的綜合設計部分。第一步是電源規劃，依據系統的負荷容量、備用容量、和調峰容量，確定電廠的裝機容量和台數。初步擬選電力網路接線，制定發電廠、變電所的主接線方式並選擇系統的主變壓器，進而通過經濟方案的比較，確定電力網路接線。
然後，簡化系統網路圖，進行短路電流計算，根據計算結果，選擇系統高壓側的斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器等電氣裝置。最後，是計算系統在各種執行方式下的潮流分布並檢測在各執行方式下電壓是否滿足要求，採取調壓措施使系統執行在安全執行範圍內。在廠用電設計中，主要內容有廠用電的接線方式和廠用變壓器的選擇、配電裝置設計以及防雷接地規劃。
此外，還需對發電機、變壓器、輸電線路的保護設計，確保（1）保證可靠持續供電；（2）保證良好的電能質量；（3）保證系統執行的經濟性。使電力系統安全可靠地執行。
關鍵詞：電力系統主變壓器短路電流潮流分布廠用電
中圖分類號：tm 713 文獻標識碼：a
電力是國國民經濟的基礎，對國民經濟發展的發展起到非常重要的作用。電力系統規劃是一項具有戰略意義的工作，是電力工業實現快速、穩定、持續發展的重要保障。規劃的效益是最大的效益，規劃的節約是最大的節約。
全面、長遠的電力發展規劃和電力系統規劃設計，不僅直接影響到國民經濟各行業的發展及其經濟性，還關係到電力工業本身投資使用的合理性與能源資源利用的經濟性，是電網安全可靠和經濟執行的重要保證，是電力行業可持續發展的前提。本設計包括的知識比較廣泛，因此對於我們專業理論知識的複習和鞏固有很大幫助，同時也是基於工程研究探索的實踐基礎上的應用和延伸，對應用已學知識的靈活性具有重要意義。
1.用電負荷:根據現有負荷情況，考慮變電所的負荷、廠用電、水電廠近區負荷、火廠直配線路上的負荷及和系統之間的功率。
2.供電負荷：用電負荷加上輸送該功率而產生的功率損耗。
3.發電負荷：指滿足系統的供電負荷以及發電機直配負荷需求時需要發電機發出的功率，等於系統供電負荷加上廠用電負荷。
4.負荷的增長：本畢業設計中認為水平年末比年初增長10%，而年中比年初下降3%。
1. 負荷備用容量：常取最大發電負荷的2%~5%
2. 事故備用容量：通常為最大發電負荷的10%，但要小於系統中最大一台機組的容量。
3. 檢修備用和國民經濟備用：國民經濟包括在負荷備用內。
（1）調峰容量的確定：調峰主要由水電廠承擔任務。冬季水廠枯水季節，不能滿發，最多能發出調峰容量，由系統調峰圖，即可確定其容量。
（2）裝機容量的確定：
（3）檢修安排
火電廠機組檢修週期為1-1.5年，檢修週期為30天左右，夏季檢修；水電
廠組檢修週期為2-3年，檢修週期為20天左右，冬季檢修。
（1）冬季是水廠調峰，夏季時水廠滿發，根據系統調峰圖可以確定調峰的容量。
（2）裝機容量的確定：
根據傳輸容量和傳輸距離來確定，本設計採用220kv的輸電電壓等級。
列出一系列的方案，排除一些明顯不合理的方案，進行經濟比較，包括斷
路器個數，線路長度的比較，需要折合到同一電壓等級下同一回線的造價基準
比較。3.3.1.導線截面積的選擇:
按經濟電流密度選擇導線截面用的傳輸容量，應考慮線路投入執行後5到10年的發展，在計算中必須採用正常方式下經常重複出現的最高負荷。按經濟電流密度進行導線截面積的選擇，計算公式為：
（1） 電壓損失校驗：要求正常執行方式為額定電壓的10%，故障狀態時為額定電壓的15%。
（2） 發熱校驗：正常情況下，鋁導線的最高工作溫度為+70度。
（3） 電暈校驗:在220ｋｖ不發生電暈相對應的最小截面積是240
（4） 機械強度校驗：對架空線路，截面積不小於185可以不用進行機械強度校驗。
負荷矩校驗：因為對中長距離輸電線路，其傳輸能力不決定於系統的穩定性，而決定於允許的電壓損失與功率及能量的損耗。
線路投資:根據選線結果和導線的造價，計算兩方案的造價。
斷路器投資：因為兩系統接線方式不同，故斷路器的個數也不同。
總的建設費用除包含變壓器，線路，斷路器等主體裝置。線路投資是根據所選導線型號，查出對應的單價和引數，算出線路總投資。配電裝置的投資是根據屋外220kv配電裝置**選擇的。
線路執行費用根據線路輸送容量計算。計算式如下：
通過投資和執行費用的比較，可最終確定系統網路圖。
在方案比較中，應選擇總投資少、年執行費用少的方案。若無法得到結果可按抵償年限法來進行比較。經比較選出方案二。
火電廠採用雙母線接線，機壓母線採用雙母三分段，並接限流電抗器，機壓母線處有負荷固需設定機壓母線。火電廠100mw發電機採用單元接線，發電機出口採用封閉母線不裝隔離開關和斷路器，減少了開關裝置。
水電廠共四台50mw機組採用雙母線，發電機採用單元接線。
根據變電所得型別，所處的位置，以及進出線的條數，本設計中變電所1採用外橋接線，採用內橋，變電所2、3、4外橋均採用雙母線接線型式。
當發電機母線上負荷最小時，在扣除廠用電後，主變應能將剩餘功率送入系統；機壓母線上最大一台機停機時，能滿足機壓母線上的最大負荷用電要求；一台變壓器檢修時另一台要能承受總負荷的70%以上；夏季豐水期，水電廠滿發，火電廠處於不利地位，可能停用火電廠的部分或全部機組，主變應有從系統倒送功率的能力，以滿足機壓母線上最大負荷的要求。
按發電機額定容量扣除廠用負荷留有10％的裕度來選擇
原則：（1）大於等於全部重要負荷（2）滿足全部負荷容量的70％～80％
所用模型為簡化模型，即忽略負荷電流；不計及各元件電阻，也不計送電線路電納及變壓器的導納；發電機用次暫態電抗表示，並認為各發電機電勢模型為1.相角為0。
a 選擇短路點；b 畫等值網路；c 化簡網路；d計算引數電抗；e 計算短路電流標么值；f 轉化有名值。
電器裝置可靠的動作，必須按正常條件下進行選擇並按短路狀態下來校驗熱穩定和動穩定。
選擇：按1 額定電壓; 2 額定電流
校驗：按1 熱穩定；2 動穩定
按上述原則選擇，隔離開關不用進行開斷電流和關合電流的校驗。
斷路器的開斷電流校驗：， 短路關合電流校驗：
（1）種類和型式：當一次電流時，宜優先採用一次繞組多匝式，強電系統採用5a，弱電採用1a
（2）;
(3)準確級和容量選擇：為了保證測量儀表的準確度，電流互感器的準確級不得低於所供電測量儀表的準確級。 容量：
(4)校驗熱穩定，動穩定。
(1)6-20kv配電裝置一般採用油浸絕緣結構
(2)220kv配電裝置，當容量和準確度滿足要求是，一般採用電容式電壓互感器.由於超高壓線路要求雙套主保護，並考慮到後備保護，自動裝置和測量儀表的要求，電壓互感器一般應具有3個二次繞組，即兩個主二次繞組、乙個輔助二次繞組
（1）冬季最大執行方式， 水廠調峰
（2）冬季最小執行方式水廠調峰
（3）夏季最大執行方式水廠滿發
（4）夏季最小執行方式水廠滿發
（5）冬季故障執行方式在1的情況下斷**電-變電所4的雙回線
（6）夏季故障執行方式在4的情況下斷開水廠-變電所2的雙回線
在本設計中，冬季最大執行方式用手算，其它幾種方式用計算機算。
1、計算網路引數作出等值電路。
2、系統中負荷側的功率已知，火電廠作為平衡節點，水電廠作為pv節點，其餘節點pq節點，固先假設系統節點電壓已知。
3、從已知負荷處推功率，此時假設全網電壓額定，再求的功率：之後從已知電壓處推算電壓降，得出各節點電壓值。
4、改變分接頭的位置或加補償，使各節點電壓都在允許的範圍內結束。
保證使用者處的電壓接近額定值是電力系統執行調整的基本任務之一。電力系統的執行電壓水平取決於無功功率平衡。系統中各種無功電源的無功功率輸出應能滿足系統負荷和網路損耗在額定電壓下對無功功率的需求，否則電壓就會偏離額定值。
主要調壓措施
（1）改變無功功率進行調壓，如發電機、併聯電抗器、靜止補償器進行調壓。
（2）改變有功功率和無功功率的分配進行調壓。如改變變壓器分接頭或調壓變壓器進行調壓。離大電源較近的降壓變電所，改變其分接頭能調整變壓器低壓側的電壓。
（3）改變網路引數進行調壓，如串聯電容器，改變並列執行變壓器的台數進行調壓。
按發電機電壓確定高壓廠用電壓等級; 按廠用電動機容量，廠用供電網路確定高壓廠用電壓等級。
採用按爐分段的原則。根據鍋爐容量確定分段數目。本設計中50mw分一段，100mw分兩段。
從發電機機壓母線引接;單元接線時從主變壓器低壓側引接;啟動/備用電源的引接應保證其獨立性。
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