电厂电力系统课程计划设计.doc

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1、|1 前言电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中，为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。一般在研究主接线方案和运行方式时，为了清晰和方便，通常将三相电路图描绘成单线图。在绘制主接线全图时，将互感器、避雷器、电容器、中性点设备以及载波通信用的通道加工元件（也称高频阻波器）等也表示出来。对一个电厂而言，电气主接线在电厂设计时就根据机组容量、电厂规模及电厂在电力系统中的地位等，从供电的可靠性、运行的灵

2、活性和方便性、经济性、发展和扩建的可能性等方面，经综合比较后确定。它的接线方式能反映正常和事故情况下的供送电情况。电气主接线又称电气一次接线图。|2.负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算 各厂房和生活区的负荷计算如表 2.1计 算 负 荷编号 名称 类别设备容量 需要系数动力 380 0.4 0.65 1.17 152 177.7 233.8 355.3照明 9 0.8 1.0 0 7.2 0 7.2 32.71 铸造车间小计 389 159.2 177.7 238.6 362.5动力 360 0.2 0.65 1.17 72 84.2 110.8 168.3照明 7 0.8 1.0 0 5

3、.6 0 5.6 25.52 锻压车间小计 367 77.6 84.2 114.5 174动力 300 0.3 0.65 1.17 90 105.2 138.5 210.4照明 8 0.9 1.0 0 7.2 0 7.2 32.73 金工车间小计 308 97.2 105.2 143.2 217.6动力 300 0.3 0.65 1.17 90 105.2 138.5 210.4照明 9 0.8 1.0 0 7.2 0 7.2 32.74 工具车间小计 309 97.2 105.2 143.2 217.6动力 280 0.6 0.75 0.88 168 148.2 224 340.3照明 7

4、0.9 1.0 0 6.3 0 6.3 28.65 电镀车间小计 287 174.3 148.2 228.8 335.3动力 160 0.5 0.75 0.88 80 70.6 106.7 162.1照明 7 0.7 1.0 0 4.9 0 4.9 22.36 热处理车间小计 167 84.9 70.6 110.4 167.7动力 160 0.4 0.7 1.02 64 65.3 91.4 138.9照明 8 0.9 1.0 0 7.2 0 7.2 32.77 装配车间小计 168 71.2 65.3 96.6 146.8动力 160 0.3 0.65 1.17 48 56.1 73.8 11

5、2.2照明 3 0.8 1.0 0 2.4 0 2.4 10.98 机修车间小计 163 50.4 56.1 75.4 114.6动力 60 0.6 0.75 0.88 36 31.7 48 72.9照明 2 0.8 1.0 0 1.6 0 1.6 7.39 锅炉房小计 62 37.6 31.7 49.2 74.8动力 15 0.3 0.85 0.62 4.5 2.8 5.3 8照明 2 0.7 1.0 0 1.4 0 1.4 6.410 仓库小计 17 5.9 2.8 6.5 9.911 生活区 照明 300 0.8 0.9 0.48 240 116.2 266.7 344.4 动力 217

6、5照明 3621095.5 963.2总计（380V侧）计入 =0.8=0.850.73 876.4 818.7 1199 1821.7|2.2 无功功率补偿 由表 2.1 可知，该厂 380V 侧最大负荷是的功率因数只有 0.73。而供电部门要求该厂 10KV 进线侧最大负荷是功率因数不应该低于 0.91。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此 380V 侧最大负荷是功率因素应稍大于 0.91，暂取 0.92 来计算 380V侧所需无功功率补偿容量：c=P30( )=871.6(0.94-0.42)=453.23kvar21tant故选 PGJ1 型低压自动补偿屏，并联电容器为 BW0

7、.4-14-3 型，采用其方案 1（主屏）1 台与方案 3（辅屏）5 台相组合，总共容量 84kvar6=504kvar 如图所示。图 2.1 PGJ1 型低压自动补偿屏|因此无功补偿后工厂 380V 侧和 10KV 侧的负荷计算如表 2.2 所示。计算负荷项 目 cosP30/kW Q30/kvar S30/kVA I30/A380V 侧补偿前负荷 0.73 876.4 818.7 1199 1821.7380V 侧无功补偿容量 -504380V 侧补偿后负荷 0.941 876.4 314.7 931.2 1414.8主变压器功率损耗0.015S30=140.06S30=55.910kV

8、侧负荷总计 0.923 890.4 370.6 964.4 55.7表 2.2 无功补偿后工厂的计算负荷|3 变电所位置和型式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心.工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定.即在工厂平面图的下边和左侧,任作一直角坐标的 X 轴和 Y 轴,测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置,例如 P1(x1,y1) 、P 2(x2,y2) 、 P3(x3,y3)等.而工厂的负荷中心设在P(x,y),P 为 P1+P2+P3+=P i.因此仿照力学中计算重心的力矩方程,可得负荷中心的坐标:(3.1)i321P)x(Px (3.2)i321 )y(y 图.1 机械厂总平面图3.1 变

9、电所位置的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。|在工厂平面图的下边和左侧，分别作一条直角坐标的 x 轴和 y 轴，然后测出各车间（建筑）和生活区负荷点的坐标位置 p1(2.5,5.51)；p2(3.6,3.54)；p3(5.56,1.3)；p4(4,6.7)；p5(6.2,6.7)p6(6.2,5)；p7(6.2,3.4)；p8(8.55,6.7)；p9(8.55,5)；p10(8.55,3.4)；p0(1.2,1.1)（工厂生活区） ，如图 3-1 所示：而工厂的负荷中心假设在P（x，y） ，其中 P=P1+P2+P3=P i。 仿照力学计算重心的力矩方程，可得负荷中心的坐标如图 3-

10、1：123159.27.639.2567.41.36284.971.261xx50.487.6.840.123. .3.5.3459.276921748912Py.5.921.04764041.由计算结果可知，x=4.33 y=4.17 工厂的负荷中心在 2 号厂房的东北角。考虑的方便进出线及周围环境情况，决定在 2 号厂房的东侧紧靠厂房修建工厂变电所，其型式为附设式。|4 变电所主变压器和主结线方案的选择4.1 变电所主变压器的选择 根据工厂的负荷性质和电源情况,工厂变电所的主变压器可有下列两种方案: 装设一台主变压器 型式采用 S9，而容量根据式 有 1000964.4，即TNS30选择一

11、台 S9-1000/10 配电变压器。至于工厂二级负荷的备用电源，由与临近单位相连的高压联络线来承担。装设两台主变压器 形式采用 S9，而每台容量根据下式选择，即：（0.60.7） 964.4=（578.64675.08） KVATNS而且 =（238.6+228.8+49.2 ）kVA=516.6KVA)21(30因此选两台 S9-800/10 型低损耗配电变压器。工厂二级负荷的备用电源亦由与临近单位相联的高压联络线来承担。4.2 变电所主结线方案的选择 按上面考虑的两种主变压器的方案可设计以下两种主结线方案：（1）装设一台主变的主结线方案,如图 4.1 所示。（2）装设两台主变的主结线方案

12、,如图 4.2 所示。|图 4.1 装设一台主变压器的主结线方案 图 4.2 装设两台主变压器的主结线方案（3）两种主结线方案的技术经济比较如下表所示：表.1 两种主接线方案的比较比较项目 装设一台主变的方案 装设两台主编的方案供电安全性 满足要求 满足要求供电可靠性 基本满足要求 满足要求供电质量 由于一台主变，电压损耗略大由于两台主变并列，电压损耗略小灵活方便性 由于一台主变，灵活性稍差 由于两台主变，灵活性较好技术指标扩建适应性 稍差一些 更好一些电力变压器的综合投资额由表 2-8 得 S9-1000 单价为10.76 万元，而由表 4-1 查得变压器综合投资约为其单价的 2 倍，因此其

13、综合投资为 2 10.76 万元=21.52 万元由表 2-8 得 S9-800 单价为 9.11 万元，因此两台综合投资为 4 9.11 万元=36.44 万元，比一台主变压器方案多投资 14.92 万元经济指标高压开关（含计量柜）的综合投资额查表 4-10 得 GG-1A(F)型柜单价为 3.5 万元，而由表 4-本方案采用 6 台 GG-1A(F)型柜，因此其综合投资约为 6 1.5 3.5 万元=31.5 万|从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主结线方案略优于装设一台主变的主结线方案，但按经济指标，则装设一台主变的主结线方案远优于装设两台主变的主结线方案，因此决定采用装设两台主

14、变的主结线方案。5 短路电流的计算5.1 绘制计算电路图 5.1 短路计算电路5.2 确定基准值 设 =100MVA, ,即高压侧 =10.5kV，低压侧 =0.4kV，则 dSCdU1d 2dU= = =5.5kA1dI3UkVMA5.10= = =144kA2dIS4.1 查得其综合投资按设备价1.5 倍计，因此其综合投资约为 4 1.5 3.5 万元=21 万元元，比一台主变压器方案多投资 10.5 万元电力变压器和高压开关柜的年运行费参照表 4-2 计算，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为 4.893 万元主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为 7.788 万元，比一台主变压器

15、方案多耗 2.895 万元交供电部门的一次性供电贴费按 800 元/kVA 计，贴费为1000 0.08 万元=80 万元贴费为 2 800 0.08 万元=128 万元，比一台主变压器方案多交 48 万元|5.3 计算短路电流中各元件的电抗标幺值(1)电力系统 =100MVA/400MVA=0.25*1X(2)架空线路 查表 8-36，得 LJ-95 的 =0.36 /km，而线路长 8km 故0x=（0.36 8） =2.6*22)5.1(kVMA(3)电力变压器 查表 2-8，得 %=4.5,故 = =5.6，因此得ZU*3XkVAM8015.4图 5.2 等效电路5.4 算 k1 点（

16、10.5kV 侧）的短路电路总电抗及三相短路电流的短路容量（1） 总电抗标幺值 = + =0.25+2.6=2.85*)1(kX*2（2）三相短路电流周期分量有效值 = / =5.5/2.85=1.9KA)3(1kId*)1(kX（3）其他短路电流= = =1.9 KA)3(I)()3(1kI=2.55 =2.55 1.9=4.9 KA)(shi)( =1.51 =1.51 1.9=2.9 KA)3(sI)3(I（4）三相短路容量= / =100MVA/2.85=35.09MVA)3(1kSd*)1(kX5.5 计算 k2 点（0.4kV 侧）的短路电路总电抗及三相短路电流的短路容量(1)总电抗标幺值 =5.65*(2)1234/0.256.8k(2)三相短路电流周期分量的有效值 = / =144kA/5.65=25.5kA)(kId*)(kX