中北大学2012届毕业设计说明书目 录1 引言12 确定火电厂和水电厂发电机型号、参数及主变压器容量选择22.1 确定火电厂和水电厂的发电机型号、参数22.2 主变压器容量选择32.2.1 确定变压器容量、台数的原则32.3 发电厂主变压器容量的选择32.3.1 火电厂主变压器容量的选择32.3.2 水电厂主变压器容量的选择43 对电网接线方式的选择及架空线路型号选择63.1 地区电网接线方案1的计算（辐射网）73.1.1 地区电网接线方案1的功率平衡计算73.1.2 地区电网接线方案1的架空线路导线型号初选103.1.3 地区电网接线方案1的导线截面积校验123.1.4 地区电网接线方案1的潮流计算143.1.5 地区电网接线方案1的总投资和年运行费用183.2 地区电网接线方案2的功率平衡计算213.2.1 地区电网接线方案2的功率平衡计算213.2.2 地区电网接线方案2的架空线路导线型号初选223.2.3 地区电网接线方案2的导线截面积校验233.2.4 地区电网接线方案2的潮流计算243.2.5 地区电网接线方案2的总投资和年运行费284 通过技术经济比较确定最佳方案305 优选方案短路电流计算315.1 各元件电抗标幺值的计算315.2 K1点（110KV母线）短路电流计算345.3 K2（35KV母线）短路电流计算385.4 K3（10KV母线）短路电流计算425.5 K4点短路时的短路电流计算446 火电厂电气设备的选择476.1 断路器与隔离开关的选择476.1.1 110KV断路器与隔离开关的选择476.1.2 35KV断路器与隔离开关的选择476.1.3 10KV断路器与隔离开关的选择486.2 电压互感器的选择496.3 电流互感器的选择496.3.1 110KV电流互感器506.3.2 35KV侧电流互感器506.3.3 10KV侧电流互感器506.4 10KV出线电抗器的选择516.4.1 检验断路器开断能力516.4.2 校验动稳定性能516.4.3 校验热稳定性能527 继电保护配置537.1 发电机保护（型号：NSP711）547.2 变压器组保护（型号：PST1260系列）557.3 110KV线路保护（型号：ISA311系列）55总 结56参 考 文 献57致 谢59第II页 共II页1 引言电力工业是国民经济的重要基础工业，它与国民经济和社会发展息息相关。电力系统是整个国民经济或能源系统的一个非常重要的子系统。电力系统规划在电力工业的建设中具有极其重要的地位，电力系统规划主要由电力负荷预测、电源规划和电网规划构成。电网的建设与发展，必然涉及到电网规划，电网规划的任务是根据规划期间的负荷增长及电源规划方案确定相应的最佳电网结构，以满足经济可靠地输送电能的要求1。电力网规划设计是在负荷分析、电源规划之后，发电厂与变电站的位置、容量、负荷等已确定的条件下，进行网络的规划设计。即要选定网络电压等级、网络接线方式、导线型号等，并进行潮流分布及调压计算，通过技术经济分析，得出最佳方案。在电力系统中，通常将输送、交换和分配电能的设备称为电力网。其主要功能就是把电能安全、优质、经济地送到用户。我国电网正处于实现特高压、全国联网的大规模发展阶段，尚未建立起成熟有效的电力市场，电网具有“统一调度，多层管理”的特点2。 因此，我国的电网规划应更加注重系统可靠性以及合理的网络结构3。随着我国电网输电充裕度的提高，规划应考虑逐步加大电力市场调配能源的能力。国内外很多例子表明，如果对电力网设计规划不合理，一旦发生故障，轻者造成部分用户停电，重者则使电网的安全运行受到威胁，造成电网运行失去稳定，严重时甚至会使电网瓦解，造成大面积停电，给国民经济带来重大损失。因此对电网的合理设计已经成为了电力系统的主要组成部分4。2 确定火电厂和水电厂发电机型号、参数及主变压器容量选择2.1 确定火电厂和水电厂的发电机型号、参数发电厂是将各种自然资源转化为电能的工厂。按照其所利用一次能源的不同，可分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂以及其他能源的发电厂5。发电厂通过发电机发出电能，经过升压变压器变配到用户。发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，同时发电机本身也是十分重要的电气设备，因此，应对不同的发电厂，应装设不同大小，容量的发电设备。发电机按原动机分类可分类为：汽轮发电机、水轮发电机、柴油发电机及燃气轮发电机。按照转子的不同分为1、隐极式发电机：用于汽轮发电机和燃气轮发电机，转速高。2、凸极式发电机：用于水轮发电机，转速低。按冷却介质可分为空气冷却、氢气冷却、水冷却及油冷却等6。同步发电机的额定参数有：（1）额定功率：发电机在规定条件下运行时，连续输出的最大电功率，单位为千瓦或兆瓦。（2）额定电压:发电机在正常运行时定子绕组的标称电压，单位为V或KV，通常带有6.3KV、10.5KV、13.8KV等。（3）额定电流：发电机在额定条件下运行时，流过定子绕组的电流，单位为A或KA。（4）额定转速:转子正常运行时的转速，单位为r/min。（5）额定频率：我国规定频率为50HZ。（6）额定效率：发电机在额定状态下运行的效率。发电机的容量越大，效率越高。（7）额定温升：运行中，发电机的定子绕组和转子绕组允许比环境温度升高的度数。（8）额定功率因数：在额定功率下，额定电压与额定电流之间相位差的余弦值7。根据设计任务书，拟建火电厂容量为汽轮发电机50MW2台、125MW 1台；水电厂容量为水轮发电机60MW2台。确定汽轮发电机型号、参数见表2.1，水轮发电机型号、参数见表2.2 表2.1 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次暂态电抗台数QF-50-250105344008501242QF-125-21251386150080181 表2.2 水轮发电机型号 、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SF60-96/9000601382950085027022.2 主变压器容量选择2.2.1 确定变压器容量、台数的原则主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量等原始资料外，还应根据电力系统5-10年发展规划、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择9。如果变压器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资，增加占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选得过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出，或者不能满足变电所负荷的实际需要10。这在技术上和经济上都是不合理的，因为每千瓦发电设备投资远大于每千瓦变电设备。发电厂或变电所主变压器的台数与电压等级、接线形式、传输容量以及和系统的联系有密切关系。通常与系统具有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，在一种电压等级下，主变压器应不少于两台；而对弱联系的中、小型电厂和低压侧电压为6-10kv的变电所或与系统联系只是备用性质时，可只装一台主变压器。变压器是一种静止的电气设备，运行实践证明它的工作是比较可靠的。一般寿命为20年，事故率较小。通常设计时，不考虑另设专用备用变压器。但大容量单相变压器是否需要设置备用相，应根据电力系统要求，经过经济技术比较后决定。2.3 发电厂主变压器容量的选择2.3.1 火电厂主变压器容量的选择火电厂共有汽轮发电机3台。其中50MW2台，125MW1台。（1）125MW发电机采用双绕组变压器直接升压至110KV。按发电机容量选择配套的升压变压器：SB=Pcos=1250.8=156.25MVA （式2.1）故125MW发电机输出采用容量为150000KVA的双绕组变压器，变比为13.8/121，型号为SSPL-150000/110,具体参数见表2.3。（2）10KV母线上有16MW供本市负荷，同时厂用电取为5%，则通过两台升压变压器的总功率为： PZ=502（1-5%）-16=79（MW）两台50MW发电机剩余容量采用两台三绕组变压器输出，两台变压器应互为备用，当一台检修时，另一台可承担70%的负荷，故每台变压器容量计算如下：SB=PZcos0.7=790.850.7=65MVA （式2.2）选用两台容量相近的63000KVA三相绕组变压器，变比为10.5/38.5/121,型号为SFPL7-63000/110,具体参数详见表2.3。2.3.2 水电厂主变压器容量的选择水电厂每台水轮发电机为60MW，拟采用发电机双绕组变压器单元式接线，直接升压至110KV输出。水电厂厂用电很少，仅占容量的1%。PZ=60(1-1%)=59.4(MVA)按发电机容量选择变压器： SB=Pcos=59.40.85=69.9MVA （式2.3）选用两台容量为90000KVA的双绕组变压器输出，变比为13.8/121，型号为SFP790000/110,具体参数详见表2.4。表2.3 火电厂主变压器型号、参数名称型号额定容量（KVA）额定电压（KV）阻抗电压（%）台数高压中压低压高一中高一低中一低三绕组变压器S-FPSL7-6300/110630012138510517105652双绕组变压器SSPL-150000/11015000012113812.681表2.4 水电厂主变压器型号、参数名称型号额定容量(KVA)额定电压（KV）阻抗电压（%）台数高压低压双绕组变压器SSPL-90000/1109000012113810523 对电网接线方式的选择及架空线路型号选择电力网的接线是用来表示电力网中各主要元件相互连接的关系。电力网的接线对电力系统运行的安全性、经济性、和对用户供电的可靠性都有极大的影响。电力网的接线方式按其布置方式可分为放射式、干线式、链式、环式及两端供电式接线；按其对负荷供电可靠性的要求可分为无备用接线和有备用接线11。由一条电源线向电力用户供电的电力网称为无备用接线方式的电力网，也称为开式电力网，简称开式网12。无配用接线包括单回路放射式、单回路干线式、单回路链式等网络。无备用接线方式电力网的优点是简单明了，运行方便，投资费用少，但是供电的可靠性较低，任何一段线路故障或检修都会影响对用户的供电13。因此，这种接线方式不适用于向重要用户供电，只适用于向