314.电力网规划设计 课程设计说明书.doc

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1、 课程设计说明书课程名称： 电力系统课程设计 设计题目： 电力网规划设计 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气 班 学 号： 姓 名： 指导教师： 理工大学电力学院二六 年 一 月指导教师评语： 指导教师： 2006年 月 日目 录第一章 原始资料分析1第一节 发电厂概况1第二节 负荷概况1第三节 负荷合理性检验1第二章 电力平衡分析2第一节 有功平衡分析2第二节 无功平衡分析2第三节 电力平衡结论2第三章 电网主接线方案的确定3第一节 网络电压等级的确定3第二节 网络主接线方案的确定3第四章 发电厂及变电所主接线方案的确定9第一节 电厂主接线的确定9第二节 变电所主接线的确定9第三节

2、 主变压器的选择9第五章 潮流调压的计算 10第一节 网络等值图 10第二节 变电所变压器潮流计算11第三节 线路潮流计算 11第四节 发电厂主变的潮流分配 11第六章 调压计算及变压器分接头的选择 13第七章 经济指标以及物资统计 16第一节 输电效率 16第二节 网损计算 16第三节 输电成本 16第四节 物资统计 17附电气主接线图18第一章 原始资料分析第一节 发电厂概况（表1）发电厂电机资料：（MW.KV）发电机类型台 数容 量电 压功率因数142510.50.8225010.50.85第二节 负荷概况(表2）发电厂和变电所的负荷资料：（MW;KV;小时）项 目发电厂变电所1变电所2

3、变电所3变电所4最大负荷MW3840181620最小负荷MW19209810最大负荷功率因数0.850.860.870.850.86最小负荷功率因数0.800.820.820.810.80最大负荷利用小时50005000530054005500二次母线电压KV101010106一类用户百分数2020202020二类用户百分数2525252525调压的要求顺逆常顺发电厂和变电所的地理位置：LA1=50km;LA2=75km;LA3=65km;LA4=75km;L12=40km;L13=50km;L14=60km;L23=25km; L34=25km第三节 负荷合理性检验PAmaxTAmax =

4、385000 = 190000 876019 = 166440P1maxT1max = 405000 = 200000 876020 = 175200P2maxT2max = 185300 = 95400 87609 = 78840P3maxT3max = 165400 = 86400 87608 = 70080P4maxT4max = 205500 = 110000 876010 = 87600发电厂和变电所的负荷设计是合理的。第二章 电力平衡分析第一节 有功功率的平衡有功平衡要求电厂输出的有功大于综合负荷有功，且要求备用在1015。P装 = 254 + 502 = 200 MWP综合 =

5、k1Pi + Pa =1.1(40 + 18 +16 +20) +38 = 141.4 MWP备用 = P装P综合 = 58.6 MW备用系数 = P备用/ P装 100% = 29.3%有功平衡满足要求。第二节 无功功率的平衡无功平衡的要求是电厂输出的无功大于综合负荷的无功，而且要求备用在10。Q综合 = k1Qi + k2Si =0.95(23.55+23.73+10.20+9.92+11.87) + 0.2109.28=97.1625 MVAQ备用QG-Q综合39.8375 MVA所以Q备用/QG10029.1无功平衡满足要求。第三节 电力平衡结论由计算可知，有功备用满足要求，在电力系统

6、的运行中，发电厂发出的有功功率总和与系统中负荷相平衡。为了保证安全优质的供电，电力系统有功平衡须在额定参数下确定，还必须留有一定的有功备用容量，要求备用在1015。无功不足，则需要在系统中加入无功补偿。电力系统无功平衡的基本要求是系统中的无功源发出的无功功率应该大于或等于负荷的无功需求和网络的无功损耗，而且为了保证可靠性，还必须有一定的无功备用容量，备用要求在10左右。经计算，上述电网的有功备用和无功备用都满足要求。第三章 电网主接线方案的确定第一节 网络电压等级的确定根据输送容量和输送距离，查下表，可知应该选择电压等级110KV。额定电压（千伏）输送容量（万千瓦）输送距离（公里）0.3836

7、10351102203300.01以下0.010.10.010.120.020.20.21.01.05.010.050.020.0100.00.6以下13415620205050150100300200600第二节 电网主接线的确定一、初步比较方案主接线优点缺点等值线长开关数1结构简单，操作方便，可靠性高线路投资较大，开关数量较多343KM162结构简单，开关数少，可靠性较高线路投资较大，故障电压损耗较大，不利继保195KM103结构较简单，可靠性较高，操作方便环网发生故障时线路压降较大，线路的负荷较大320KM144结构较简单，开关数较少，可靠性较高线路投资较大，环网故障时线路压降较大，不利

8、继保310KM125可靠性非常高线路投资大，结构复杂，操作不方便，不利继保400KM16初步比较选择方案1和方案3进一步的在技术要求和经济性上进行比较。二、 深入比较（一）、技术比较：1、 网络潮流计算（均一网）发电厂负荷：Samax = 38 + j23.55 MVA Samin= 19+ j14.25 MVA变电所1：S1max = 40 + j23.73 MVA S1min= 20 + j13.96 MVA变电所2：S2max = 18 + j10.2 MVA S2min= 9 + j6.28 MVA变电所3：S3max = 16 + j9.92 MVA S3min= 8 + j5.79

9、 MVA变电所4：S4max = 20 + j11.87 MVA S4min= 10 + j7.5 MVA方案1：Sa1max = S1max = 40 + j23.73 MVA Sa2max = S2max = 18 + j10.2 MVA Sa3max = S3max = 16 + j9.92 MVA Sa4max = S4max = 20 + j11.87 MVA 方案3：Sa1max = S1max= 40 + j23.73 MVASa2max = S2max = 18 + j10.2 MVASa3max = S3max（L4 + L34）+ S4maxL4/(L3 + L4 + L3

10、4)= 16.4+j9.98 MVASa4max = S4max（L3+ L34）+ S3maxL3/(L3 + L4 + L34)= 19.6+j11.81 MVAS3-4max=0.4+j0.06 MVA2、选择导线：查表得： Tmax = 5000 h Je=1.070A/(mm2)Tmax = 5300 h Je=1.016 A/(mm2)Tmax = 5400 h Je=0.998 A/(mm2)Tmax= 5500 h Je=0.980 A/(mm2)导体面积A计算公式： S = Smax/(1.732110Je)方案1的导线截面积：A1 = 114.07 mm2 A2 = 53.

11、44 mm2A3 = 49.50 mm2 A4 = 62.28 mm2根据截面积选取导线：(阻抗单位)L1选择双回线LGJ-120:单位阻抗值为0.2345+j0.406;持续容许电流：380AL2选择双回线LGJ-70 :单位阻抗值为0.4217+j0.426; 持续容许电流：275AL3选择双回线LGJ-70 :单位阻抗值为0.4217+j0.426; 持续容许电流：275AL1选择双回线LGJ-70 :单位阻抗值为0.4217+j0.426; 持续容许电流：275A按照最大可能传输功率的发热校验其截面积：Imax = Smax/(1.732110)I1max = 244A 380A I2

12、max = 109A 275AI3max = 99A 275A I4max = 122A 275A满足要求方案3的导体截面积：A1 = 114 mm2 A2 = 54mm2A3 = 101 mm2 A4= 123mm2A43 = 3mm2根据截面积选取导线：(阻抗单位)L1选择双回线LGJ-120:单位阻抗值为0.2345+j0.406;持续容许电流：380AL2选择双回线LGJ-70 :单位阻抗值为0.4217+j0.426; 持续容许电流：275AL3选择双回线LGJ-120:单位阻抗值为0.2345+j0.406;持续容许电流：380AL4选择双回线LGJ-150:单位阻抗值为0.193

13、9+j0.400;持续容许电流：445AL43选择双回线LGJ-70:单位阻抗值为0.4217+j0.426;持续容许电流：275A按照最大可能传输功率的发热校验其截面积：S = Smax/(1.732110)I1max =244A 380A I2max = 109A 275AI3max =226A 380A I4max = 226A 445AI43max =122A275A满足要求3、最大电压降落Umax的校验技术要求：正常情况下 U% 10%故障情况下 U% 15%忽略电压降落横向量，按照下边公式计算其中ZL =R+jX=单位线路上的阻抗线路长度(双回路为1/2)方案1：1) 正常运行：根

14、据线路越长、传输功率越大电压损耗越大，L1的电压降落 最大：Umax4.3KVUmax%=3.9%10% 满足要求2) 故障时：L1断开一条线路变成单回线运行Umax8.6KV Umax%=7.9%15% 满足要求方案3：1） 正常运行：根据线路越长、传输功率越大、线路阻抗越大电压损耗越大，L3的电压降落最大：Umax4.7KVUmax%=4.3%10% 满足要求2） 故障时：经过比较，L4因故障断开时电压降落最大：UmaxA-310.7KV (传输功率为S3max+S4max=36+j21.79MVA)Umax3-43.1KV (传输功率为S4max=20+j11.87)Umax13.8KV

15、 Umax%=12.5%15% 满足要求（二）、经济比较1、综合投资SW3-110型开关造价为4.75万元/个；导线LGJ-95： 2.10万元/米； 导线LGJ-120：2.25万元/米导线LGJ-150：2.45万元/米； 导线LGJ-185：2.70万元/米导线LGJ-240：3.15万元/米； 导线LGJ-300：3.70万元/米方案1：K1 = K线 + K开 = 765.85万元方案3K3 = K线 + K开 = 758.5万元2、年运行费用 查表可知：13500h 23800h 33900h 44000h利用下面公式可求的年运行费用：N = 8%K + A其中 A = (Si /

16、 U)2 Ri i；0.25L1L2L3L4L4-3方案1Si()46.5120.6918.8223.26Ri()5.8615.8113.7111.60()3500380039004000方案3Si()46.5120.6919.2022.880.40Ri()5.8615.8115.2410.6610.54()35003800390040004000方案1：A1 =9432MWhN1 = 297.1万元 方案3：A3=9449MWhN3= 296.9万元3、年计算费用计算公式为：Z = N + K/8方案1： Z1 = 392.8万元方案3： Z3 = 391.7万元三、最优方案确定综合上面技术

17、和经济比较可以看出：方案1和3都基本符合技术要求，在经济比较上方案1和3非常接近，方案3的经济性略为高一点，但是方案1的的供电可靠性和电压质量明显比方案3好，所以最终选择方案1。第四章 发电厂和变电所主接线的确定第一节 发电厂主接线的确定一、发电厂主接线的选择原则1、若单机容量小，与所接入的系统不相匹配，经技术经济论证合理后，可将两台发电机与一台变压器做扩大单元接线，也可将两组发电机双绕组变压器单元，公用一台高压断电器而构成另一种扩大单元接线。2、当机组容量小，数目较多，一般可以设发电机电压母线，其母线可根据发电机的数目，发电厂的重要性，采用单母分段，双母线或双母线分段的接线方式。3、当两台发

18、电机和一台变压器或两组发电机双绕组变压器作扩大单元接线时，在发电机与变压器应装断路器和隔离开关。4、对发电厂的高压配电装置，若地位重要，负荷大，潮流变化剧烈，出线较多时，一般采用双母线或双母线分段接线。5、当110KV、220KV配电装置采用双母线接线时，若出现在6回以上时，可采用带专门旁路断电器的旁路母线。二、发电厂主接线的确定发电厂A的最大单机容量为50MW，总装机容量为200MW，属于中小型电厂。单机容量为50MW及其以下的电厂，一般设发电机电压母线。因为机组数目较多，发电机电压母线采用双母线接线方式；主接线采用单母分段带旁母接线方式，这样的主接线具有较高的可靠性和灵活性。第二节 变电所

19、主接线的确定一、变电所主接线的选择原则1、变电所的高压侧接线应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，如桥形等。2、在具有两台主变的变电所中，当35220KV线路为双回线时，若无特殊要求，该电压等级主接线都采用桥形接线。3、在110KV,220KV配电装置中，当线路为3回以上时，一般采用单母线或单母分段接线。二、变电所主接线的确定各变电所均有两回输电线路，输电距离较长（5075KM），变压器又不需要经常切除，经过分析对比，采用内桥式接线比外桥式接线优越。第三节 主变压器的选择一、主变的选择原则单元接线时主变容量按照发电机的额定容量扣除厂用负荷后，留有10裕度确定。采用扩大单元接线时，应尽可能

20、采用分裂绕组变压器，其容量亦应按照单元接线的计算原则算出两台机组容量之和来确定。连接在发电机电压母线和系数之间的主变容量的选择，应考虑以下因数：1、在发电机全部投入运行时，在满足发电机电压供电的日最小负荷，并扣除厂用负荷后，主变应能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统。2、当接在发电机电压母线上的最大一台机组检修或故障时，主变应能从电力系统倒送功率，保证发电机母线上的最大负荷要求。此时，应适当考虑发电机电压母线上的负荷可能的增加以及变压器的允许过负荷能力。3、若发电机母线上接有两台或以上的主变时，当其中最大的一台因故推出运行后，其他主变在允许的过负荷范围内，应输送母线剩余功率的70以

21、上。4、对水电比重较大的系统，由于经济运行的要求，应充分利用水能。在丰水期，有时可能停运火电厂的部分或全部机组，以节省燃料，此时，火电厂主变应具有从系统倒送功率的能力，以满足发电机母线上最大负荷的要求。变电所主变容量，一般按照510年规划负荷来选择。主变的选择，根据城市，负荷性质，电网结构等综合考虑确定其容量，对重要变电所，应考虑当一台主变停运时，其余主变在计及过负荷能力允许时间内，应满足对一类以及二类负荷的供电，对一般变电所，当一台主变停运时，其余主变的容量应能满足全部负荷的6070。二、 主变的确定（一）、升压变压器的确定 在发电机电压母线与系统之间选择三台容量相同的变压器（TA、TB和T

22、C）并联运行，其容量按照电厂容量扣除厂用负荷之后的60来确定。 STA= STB=425/0.8+250/0.85-38/0.8560118.8MVA 所以，选两台SFPL1120000型（Y0/11）变压器并联运行，当其中一台主变停运时，另一台主变仍然能够满足全部负荷的60。（二）、降压变压器的确定因为输电线路采用双回线，故变电所也采用两台降压变压器并联运行，其容量按照所在变电所的最大容量的70来选择。 变电所1：S140/0.867032.6MVA 变电所2：S224/0.877014.5MVA 变电所3：S332/0.857013.2MVA 变电所4：S420/0.867016.3MVA

23、 所以，变电所1选两台SFL131500型（Y0/11）变压器并联运行，变电所2和变电所3选两台SFL116000型（Y0/11）变压器并联运行，变电所3选择两台SFL120000型（Y0/11）变压器并联运行。第五章 潮流和调压的计算第一节 网络等值图一、网络等值图：1. 线路的阻抗：ZL1 = 5.863 + j10.15 ZL2 = 15.814 + j15.975ZL3 = 13.705 + j13.845 ZL4 = 11.597 + j11.715 2. 变压器参数：变压器类型空载损耗P0短路损耗Ps阻抗电压Vs%空载电流I0%变压器阻抗ZT空载损耗S0TA/TBSFPL1-120

24、000100KW500KW10.5%0.65%0.42+j10.60.10+j0.78T1SFL1-3150031.05KW190KW10.5%0.67%1.35+j20.20.062+j0.42T2/T3SFL1-1600018.5KW110KW10.5%0.9%2.6+j39.70.037+j0.28T4SFL1-2000022KW135KW10.5%0.8%2.04+j31.70.044+j0.32T1、T2、T3、T4两台变压器并联运行，ZT变为一半，空载损耗为两倍。第二节 潮流计算根据开式网的潮流计算方法进行实际潮流的计算，结果如下：变压器T1变压器T2变压器T3变压器T4变压器阻抗

25、ZT1.35+j20.22.6+j39.72.6+j39.72.04+j31.7变压器空载损耗S00.062+j0.420.037+j0.280.037+j0.280.044+j0.32变压器输出功率SMAX40+j23.7318+j10.2016+j9.9220+j11.87MIN20+j13.969+j6.288+j5.7910+j7.5变压器的功率损耗STMAX0.241+j3.6110.092+j1.4040.076+j1.1630.091+j1.417MIN0.066+j0.9930.026+j0.3950.021+j0.3200.026+j0.409变压器的输入功率STMAX40.

26、303+j27.76118.129+j11.88416.113+j11.36320.135+j13.607MIN20.128+j15.3739.063+j6.9558.058+j6.3910.07+j8.229其中,线路L1线路L2线路L3线路L4线路阻抗ZL5.86+j10.1515.81+j15.9813.71+j13.8511.60+j11.72线路末端的功率STMAX40.303+j27.76118.129+j11.88416.113+j11.36320.135+j13.607MIN20.128+j15.3739.063+j6.9558.058+j6.3910.07+j8.229线路功

27、率损耗SLMAX1.160+j2.0090.614+j0.6210.440+j0.4450.566+j0.572MIN0.311+j0.5380.171+j0.1720.120+j0.1210.162+j0.164线路首端功率SLMAX41.463+j29.7718.743+j12.50516.553+j11.80820.701+j14.179MIN20.439+j15.9119.234+j7.1278.178+j6.51110.232+j8.393其中，第三节 发电厂主变潮流分配一、最大负荷时得潮流分配最大负荷时，主变TA和TB所提供的总功率为：所以TA和TB分配的功率为：STAmax =S

28、TBmax= 0.5Smax 48.73+j34.121 MVA变压器TA和TB功率损耗为：变压器TA和TB总的输入功率为：ST入max=Smax+2（STmax+S0A） =97.46+j68.262+2(0.125+j3.143+0.10+j0.78) =97.91+j76.108MVA发电机必须提供的功率为：SGmaxST入max + SAmax97.46+j68.262+38+j23.55135.91+j99.658 MVA 分析可知，可以停运一台50MW机组,调整四台25MW机组出力为23MW，50MW机组的出力调为45MW，机组的负荷率达到90以上。这样，系统有14MW（即总负荷的

29、10）作为有功热备用，有50MW(即总负荷的32) 作为有功冷备用；系统的无功仍有105.987-99.6586.329MVA的盈余，无功热备用为总负荷的6.35。二、最小负荷时潮流分配最小负荷时，主变TA和TB所提供的总功率为：SminSLimin =48.083+j37.942MVA所以TA和TB分配的功率为：STAmin =STBmin = 0.5Smin24.042+j18.971 MVATA、TB和TC的功率损耗为:变压器TA和TB总的输入功率为ST入min=Smin+2（STmin+S0A） =48.083+j37.942+2(0.033+j0.823+0.10+j0.78) =4

30、8.349+j41.148MVA发电机必须提供的功率为:SGminST入min+ SAmin48.349+j41.148+19+j14.2567.349+j55.398 MVA 根据上述分析可知，可以停运一台50MW和三台25MW机组，50MW机组的出力调为45MW，25MW机组出力为22.5MW，机组的负荷率90。这样，系统有7.5MW（即总负荷的11）作为有功热备用，有125MW(即总负荷的186) 作为有功冷备用；系统的无功缺额为55.398-49.7375.660MW，可以通过无功补偿来满足。第四节 调压计算和主变分接头的选取选定发电高压母线电压在112117V之间一、变电所1的调压

31、采用顺调压，变压器T1的低压侧在最大负荷时为10（1+2.5）10.25KV，最小负荷时为10（1+7.5）10.75KV。利用公式计算线路压降: 变压器压降： 则 选择变压器 110KV+1.25%=111.375KV分接头.低压侧实际电压：满足要求。二、变电所2的调压 采用逆调压，T2低压侧电压在最大负荷时为10+(1+5%)=10.5KV，最小负荷时为10KV:利用公式计算线路压降: 变压器压降： 则 选择变压器 110KV+5%=115.5KV分接头.低压侧实际电压：T2必须采用有载调压，最小负荷时取115.5KV分接头，最大负荷时取112.75KV分接头:满足要求。三、变电所3的调压

32、采用常调压，保持变压器T3的低压侧电压为10.35KV:线路压降: 变压器压降： 则选择变压器 110KV+5%=115.5KV分接头.低压侧实际电压：满足要求。四、变电所的调压 采用顺调压，变压器T1的低压侧在最大负荷时为10（1+2.5）10.25KV，最小负荷时为10（1+7.5）10.75KV。利用公式计算线路压降: 变压器压降： 则 选择变压器 110KV+2.5%=112.75KV分接头.低压侧实际电压：满足要求。五、发电厂的调压升压变压器的电压损耗：则选择变压器 110KV+7.25%=117.975KV分接头.发电机端电压：所以TA/TB选择117.975KV分接头满足要求。第

33、六章 经济指标计算第一节 输电效率一、不考虑厂用电时：最大负荷: max= (40+18+16+20)/97.46100% = 96.45%最小负荷: min= (20 + 9+8+10)/48.083100% = 97.77%二、考虑到厂用电时：最大负荷: max= ( 38+40+18+16+20)/（97.46 + 38）100% =97.45%最小负荷: min= (19 + 20 + 9+8+10)/（48.083 + 19）100% =98.39%第二节 网损计算二、 最大负荷时: 变压器的总损耗：PTmax=0.062+0.0372+0.044+0.241+0.092+0.076

34、+0.091+(0.1+0.125)2 1.093MW 线路的总损耗：PL = 1.160+0.614+0.440+0.566 = 2.78 MW总网损Pmax =PTmax+PLmin= 3.873MW二、最小负荷时: 变压器的总损耗：PTmin= 0.062+0.0372+0.044+0.066+0.026+0.021+0.026+(0.1+0.033)2 =0.585MW线路的总损耗：PLmin=0.311+0.171+0.120+0.162 =0.764 MW总网损Pmin =PTmin +PLmin=1.349MW第三节 输电成本输电成本297.1万元/491800000度0.00604元/度