关于某地区电网初步设计规划课程设计

某地区电网初步设计规划南昌工程学院课程设计论文机械与电气工程学院系（院）08电气工程及其自动化专业课程设计（论文）题目某地区电网初步设计规划学生姓名班级学号指导教师完成日期2011年12月2日某地区电网初步设计规划成绩评语评阅教师年月日南昌工程学院课程设计（论文）任务书某地区电网初步设计规划一、课程设计论文题目某地区电网初步设计规划二、课程设计论文使用的原始资料数据及设计技术要求1、原始资料1发电厂、变电所地理位置如图1所示。图1发电厂、变电所地理位置图2原有发电厂主接线图如图2所示。图2发电厂电气主接线发电厂设备数据1）发电机G1、G2QF2252；G3QFQ5022）变压器T1、T2SFZ731500/110；T3SFZ763000/1103待建变电站有关资料，见表1；典型日负荷曲线见图3某地区电网初步设计规划表1待建变电站有关资料编号最大负荷（MW）功率因数二次侧电压调压要求负荷曲线重要负荷（）A360910顺A75B200910逆B50C250910顺A65D220910顺B60图3典型日负荷曲线4其他说明功率初步平衡，厂用电率7，线损率6；各负荷最大同时系数取1；本高压配电网多余功率送回系统，功率缺额由系统提供；除特别说明之外，高压侧均按屋外布置考虑配电装置；待设计各变电站低压出线回路数电压为10KV时，每回出线按15002000KW考虑；已有发电厂和变电站均留有间隔，以备发展；区域气温最高为40，年平均温度为25，最热月平均最高气温为32。2、设计要求1根据负荷资料、待设计变电站的地理位置和已有电厂的供电情况，做出功率平衡；2通过技术经济综合比较，确定配电网供电电压、电网接线方式及导线截面；3评定电网接线方案3、成果形式1设计说明书1份2计算书1份3系统接线图1张某地区电网初步设计规划三、课程设计论文工作内容及完成时间1、查找资料，确定设计方案112111222、功率平衡计算112311263、确定电网供电电压、电网接线方式，计算导线截面112711294、画图、撰写设计说明书1130122四、主要参考资料1电力工程电气设计手册（12）西北电力设计院水利电力出社1990年出版2电力系统课程设计及毕业设计参考资料曹绳敏编东南大学出版社1995年出版3发电厂电气部分范锡普编四川联合大学出版社1995年出版4高电压技术胡国槐、王战峰编重庆大学出版社1996年出版5发电厂电气部分课程设计参考资料黄纯华编中国电力出版社，2001年出版6工厂常用电气设备手册曹绳敏编东南大学出版社7高电压技术胡国根王战铎编重庆大学出版社8电力系统华智明编重庆大学出版社机械与电气工程系电气工程及其自动化专业2班学生日期自2011年11月21日至2011年12月2日指导教师助理指导教师并指出所负责的部分某地区电网初步设计规划教研室教研室主任某地区电网初步设计规划目录某地区电网初步设计规划1第一章电力系统功率平衡电力负荷分析是根据国民经济发展规划，计算相应的电力、电量的需求值，以便进行电力平衡和电量平衡，确定发电厂、变电站建设的布局、规模、进度，以及电网连接的规划等。因此功率平衡的计算极为重要。11确定最大负荷与最小负荷根据典型负荷曲线图A和B及表1的资料可得变电所A36MW3607252MWPAMXPAMIN变电所B20MW200510MWBABI变电所C25MW2507175MWCMXCMIN变电所D22MW220511MWADI原变电所4086MW2043MWPMX原PMIN原12计算有功平衡确定在两种情况下电网的发电负荷，以及系统向电网提供的功率。根据公式系统用电负荷PYK1NIITAMAX系统供电负荷GY2系统发电负荷FZ13表11计算结果用电负荷（MW）供电负荷（MW）发电负荷（MW）发电机运行方式（MW）发电机总出力（MW）联络线上功率（MW）最大负荷143861500418069225501008069某地区电网初步设计规划2最小负荷84138951155922540902559根据发电厂设备的数据可知装机容量为22550100MWP装因此系统供电负荷GMAX装故可知要由系统向发电厂送电。某地区电网初步设计规划3第二章系统接线方案的选择21电网电压等级的选择电压等级的选择是涉及面很广的问题，除了要考虑到输电容量和距离等各种因素外，还应该根据动力资源的分布及工业布局等远景发展情况，通过全面技术比较后，确定电网选择110KV电压等级。22电网接线方式电网设计的基本原则是满足运行中的安全可靠性，近、远景发展的灵活适应性及供电的经济合理性的要求。可靠性主要是指应具有电力系统安全稳定导则所规定的额抗干扰能力，满足向用户安全供电的要求，防止发生灾难性的大面积停电。灵活性一是指能适应电力系统的近、远景发展，便于过度，尤其注意到远景电源建设和负荷预测的各种可能变化；二是指能满足调度运行中可能发生的各种运行方式下潮流变化的要求。在满足上述要求的条件下，设计方案要节约电网建设费和年运行费，使计算费用达到最小。对于各种可能的接线方案，根据供电的可靠性、灵活性、经济性等原则，将明显不合理的方案舍去，通过对各方案断路器数及线路长度做比较后，保留以下方案，再做较详细的技术经济比较。通过上述原则选择以下接线方案图某地区电网初步设计规划4图21接线原理图A方案一优点环网结构，结构简单，投资小；缺点线路发生故障时会造成某些负荷节点电压降低，可靠性差。图22接线原理图B方案二优点环网结构，可靠性高，结构简单；缺点线路距离长，投资大。某地区电网初步设计规划5图23接线原理图C方案三优点结构简单，可靠性高；缺点双回结构，投资大。图24接线原理图D方案四双回路，优点可靠性高；缺点线路距离长，投资大。某地区电网初步设计规划6图25接线原理图E方案五优点环网结构，结构简单，投资小；缺点线路发生故障时会造成某些负荷节点电压降低，可靠性差。23线路长度（公里）它反映架设线路的直接费用，其中双回路线路的长度应为地理长度的2倍。方案一143KML1方案二191KM2方案三236KML3方案四186KM4方案五168KML524断路器（台数）由于断路器价格昂贵，在网络投资中占较大比例，所以需应统计在拟订的各设计方案中的断路器台数，以进行比较。这里暂以网络接线来统计断路器台数，暂不考虑发电厂与变电站所需的断路器。考虑到一条单回线路的断路器需在两端各设置一个，故一条单回线路的断路器需2个。各种接线方案所需的断路器台数统计如下某地区电网初步设计规划7方案一所需的断路器台数为10个；方案二所需的断路器台数为12个；方案三所需的断路器台数为16个；方案四所需的断路器台数为16个；方案五所需的断路器台数为12个；25接线方案的初步选择根据以上的数据可以得出表21表21比较项目方案号断路器数（台）线路长度（KM）方案一10143方案二12191方案三16236方案四16186方案五12168综合考虑供电质量、操作简易程度、继保整合难度、建设运行的经济性，初选方案三和方案五。第三章导线截面积的选择31导线截面积的选择原则和作法（1）送电线路的导线截面积，一般根据经济电流密度选择；对于大跨越导线的截面积，一般按长期允许载流量选择。（2）送电线路所采用的导线，应符合国家颁布的产品规格。（3）导线截面积的选择的一般作法先按某地区电网初步设计规划8经济电流密度初选导线标称截面积，然后做电压损耗、机械强度、电晕、发热等技术条件的校验，有必要时还需作技术经济比较，确定导线截面积及其相应的导线型号。32按经济电流密度选择导线截面积根据导线截面积的计算公式SCOS3UNJP其中S为导线截面（）2MP为送电容量（KW）为线路额定电压（KV）UNJ为经济电流密度（A/）2根据典型日负荷曲线可算得线路的最大负荷利用小时数如下TMAX负荷曲线A（607100820961）3657300HTAMX负荷曲线B（160520640821）3655256HB根据经济电流密度曲线可得相对应的经济电流密度如下082A/107A/JAC2MJBD2M因此，对于方案三电压等级的选择如下表33某地区电网初步设计规划9表33参数线路输送容量MW输送距离KM所选电压等级KVGA3623110GB2050110GC2525110GD2220110导线GAS256导线GBS1092M2M导线GCS177导线GDS120选择导线型号参数线路线路型号RKM/XKM/导线截面积线路长度ZRLJXLGALGJ240/4001310401247233J92GBLGJ120/2502230421108501115J2105GCLGJ185/30017041017225425J1025GDLGJ120/250223042111920446J842可计算电压损耗如下258KV2339KV35UGAGAUGBGB211KV192172KV106CCDD功率损耗为039J121MVA046J086MVASGASGB027J065MVA022J0425MVACD总的功率损耗S134J315MVAGABGCD对于方案五某地区电网初步设计规划10根据导线长度求线路功率分布如下3776J1812MVA176J084MVA1824J875SGASABSGBMVA22361073MVA264J127MVA2464J1183MVASGCSCDSGD电压等级的选择如下表参数线路输送容量MW输送距离KM所选电压等级KVGA377623110AB1762535GB182450110GC223625110CD2642535GD246420110某地区电网初步设计规划11最大负荷利用小时数TMAXNJJJJJP1MAXAA可得7204H5475HGAAXGDAX5256H5256HBMBM7300H7300HTGCAXTCDAX查表得到经济电流密度如下08108108JGAJABJGB085085108CCDD根据导线截面积公式SCOS3UNAP可得25930SGA2MSB2M98153BGC54133CD2D2因此可选择导线型号如下表参数线路线路型号RKM/XKM/导线截面积线路长度ZRLJXLGALGJ240/400131040125923301J922ABLGJ35/6090004333025225J1083GBLGJ120/250233042198501165J2105GCLGJ185/300170041015325425J1025CDLGJ50/8063042354251575J1058GDLGJ120/250233042113320466J842可计算电压损耗如下某地区电网初步设计规划1226KV2314KV4UGAGAUABAB36KV3219KV17BBGCGC16KV4620KV18CDCDDD功率损耗为044J134MVA007J003MVASGASAB076J071MVA022J053MVABGC011J007MVA029J052MVACDD总的功率损耗S189J32MVAGABGCDSG33导线的校验331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，按照相关规定，对于跨越铁路、通航河流、公路、通信线路及居民区的电力线路，其导线截面积不得小于35，通过其他地区的允2M许最小截面积在110KV线路时为25。2M因此，根据上述要求可知两个方案所选的导线机械强度均满足要求。332按电晕校验导线截面积当海拔高度不超过1000M时，在常用相间距离的情况下，如导线截面积不小于下表所列型号时，可不进行电晕校验。额定电压110220330500软导线型号LGJ70LGJ300LGJ630LGJ600LGJ2300LGJ4300管型径到线外203040通过上表可知，在额定电压110KV时，若导线截面积不小于70时，可不进行电晕校2M验。因此，由两方案导线截面积的计算结果可知所选导线不必进行电晕校验，也就是说某地区电网初步设计规划13在以后的潮流计算中，可不考虑电纳对潮流分布的影响，将其近似看做零。333按允许载流量校验导线型号初选后，须计算最严重的运行方式下和事故运行方式下，实际的可能工作电流，将其与该型号导线长期允许载流量相比较，前者应小于后则。长期允许载流量（A）长期允许载流量（A）横截面积（MM）7080标称截面（MM）7080108893185539548161151212105775862515416024065566235189195300735742502342404008989017028929750010251024953573656301187118212040841780014031390150463472LGJ的长期允许载流量对于导线GA210A对于导线GB117AIMAXIMAX对于导线GC146A对于导线GD128A导线标称截面积最大持续工作电流IMAX（A）合格GALGJ240/40210合格GBLGJ120/25117合格GCLGJ185/30146合格GDLGJ120/25128合格根据以上数据，方案符合要求某地区电网初步设计规划1434最佳方案的确定通过技术经济比较，通过最大负荷损耗时间法计算电网电能损耗（表1），确定最佳方案COSCOSTMAX08085090095100TMAX0800850900951002000150012001000800700550041004000395037503600250017001500125011009506000465046004500435042003000200018001600140012506500525052005100500048503500235021502000180016007000595059005800570056004000275026002400220020007500665066006550650064004500315030002900270025008000740073507250500036003500340032003000方案三ANIIP1MAX03962200463675027622002236753423（KWH/年）103方案五ANIIP1MAX04460850073675076367562200220116220029395256133（KWH/年）103因此根据电压损耗和功率损耗，最终确定方案三为理想方案。某地区电网初步设计规划15输送线路上重要负荷都很多，所以为了安全性考虑第四章主变容量台数的选择41主变的选择原则（1）主变容量和台数的选择，应根据电力系统设计技术规程SDJ16185有关规定和审批的电力规划设计决定进行。（2）与电力系统连接的220KV或者110KV的变压器，若不受运输条件限制，应选择三绕组变压器。（3）主变台数的确定。为保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。对大型枢纽变电站，应根据工程的需要，装设24台主变。当变电所装设两台及以上主变时，每台容量的选择应按照其中任意一台停运时，其余容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的6070，通常采用60。（4）当系统有调压要求时，应采用有载调压变压器。42主变容量的确定（1）为了正确选择主变容量，要绘制变电所的年、月、日负荷曲线，并从该曲线得某地区电网初步设计规划16出变电所的年日最高负荷和平均负荷。（2）主变容量的确定应根据电力系统510年得发展规划进行。（3）主变的最大负荷按下式确定PK式中K为负荷同时系数为按负荷等级统计的综合用电负荷对于两台变压器的变电所，其主变的额定容量可按下士确定（06/09）SEM总的安装量为206/09EPM如此，当一台变压器停运，考虑变压器的过负荷能力则可以保证90的负荷供电。43发变电所主变压器的选择变电所主变压器的选择原则如下几点（1）变电所中，一般装设两台主变压器终端或分支变电所，如只有一个电源进线，可只装设一台主变压器；对于330KV、500KV变电所，经技术经济比较为合理时，可装设34台主变压器。（2）对于330KV及以下的变电所，在设备运输不受限制时，均采用三相变压器。（3）装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台事故停运时，其余的主变压器的容量应保证该所全部负荷的60以上，并保证用户的一级和全部二级负荷的供电。（4）具有三种电压等级的变电所，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15以上，或低压侧虽无负荷，但须装设无功补偿设备时，主变压器一般选用三绕组变压器。（5）与两种110KV及以上中性点直接接地系统连接的变压器，一般优先选用自耦变压器，当自耦变压器的第三绕组接有无功补偿设备时，应根据无功功率的潮流情况，校验公共绕组容量，以免在某种运行方式下，限制自耦变压器输出功率。（6）对于深入负荷中心的变电所，为简化电压等级和避免重复容量，可采用双绕组变压器。某地区电网初步设计规划1744两种方案的主变的选择相关的设计规范规定，选择的变压器容量SE需要满足以下两个条件（1）SEMAX706）（2）IP其中，为变电所的最大负荷容量；为变电所的全部重要负荷容量。SMAXIMP因为A、B、四个变电所都有重要负荷，所以每个变电所都选择两台主变压器。变电所06072428MVAE903607530MVAS选择两台主变为SFZ731500/110B变电所060713331556MVAE902051111MVA选择两台主变为SFZ725000/110C变电所060716671944MVASE90250651805MVA选择两台主变为SFZ725000/110D变电所060714671711MVAE9020601467MVAS选择两台主变为SFZ725000/110因此，选择结果可列于下表额定电压（KV）损耗（KW）型号参数变电所型号高压低压空载负载空载电流I阻抗电压U阻抗（）ZRJXSFZ731500/1101108125114221481110518J4033某地区电网初步设计规划18BSFZ725000/11011081251135512311105238J5082CSFZ725000/11011081251135512311105238J5082DSFZ725000/11011081251135512311105238J5082变压器型号及参数第五章选定方案的潮流计算51线路电抗的计算根据前面所求数据，可以得出线路阻抗分布图如下所示某地区电网初步设计规划19线路阻抗分布图52负荷的计算521以末端电压为额定电压110KV计算分别计算A、B、C、D处的运算负荷及节点电压024J533MVA692KV010J207MVA448KVSTUSTBU015J324MVA608KV012J251MVA535KVCD3624J2261MVA11692KVAA201J1167MVA11487KVBB2515J1524MVA11608KVSCC2212J1307MVA11535KVDUD线路损耗、线路电压损耗计算如下3625J2264MVA2012J1171MVAGASGB2516J1526MVAD2213J1309MVASC某地区电网初步设计规划20522以发电厂电压110（110）121KV计算分别计算A、B、C、D处的运算负荷及节点电压262KV11838KV389KV1711KVUGAUGBB218KV1882KV173KV1927KVCCDD变压器上的损耗825KV11013KV547KV11164KVGAAGBB669KV11213KV601KV11326KVCCDD所以发电机发出的总的最大功率除了节点，SSGD10366J627MVAGABC可得最终的分布图如下图所示参考文献1电力工程电气设计手册（12）西北电力设计院水利电力出社1990年出版2电力系统课程设计及毕业设计参考资料曹绳敏编东南大学出版社1995年出版3发电厂电气部分范锡普编四川联合大学出版社1995年出版某地区电网初步设计规划214高电压技术胡国槐、王战峰编重庆大学出版社1996年出版5发电厂电气部分课程设计参考资料黄纯华编中国电力出版社，2001年出版6工厂常用电气设备手册曹绳敏编东南大学出版社7高电压技术胡国根王战铎编重庆大学出版社8电力系统华智明编重庆大学出版社9BMWEEDY。ELECTRICPOWERSYSTEMSJOHNWILEYSONS197910OIELGERDENERGYSYSTEMSTHEORYANDINTRODUCTIONMCGRAWHILLBOOKCO198211BLACKBURNJL,ETALAPPLIEDPROTECTIVERELAYING2NDEDITIONCORALSPRINGSWESTINGHOUSEELECTRICCORPORATIONRELAYINSTRUMENTDIVISION1982附录计算书1计算有功平衡确定在两种情况下电网的发电负荷，以及系统向电网提供的功率。根据公式某地区电网初步设计规划22系统用电负荷PYK1NIITAMAX系统供电负荷GY2系统发电负荷FZ13其中为N个变电站负荷之和NIITA1MAX为同时率，取10K为网损率，取62为厂用电率，取73为发电机直配负荷，取18MWPZ系统用电负荷（）YMAXK1PAMAXBAXCMAXPDAX10（36202522）103MW（）YMIN1AMINBINCMINDIN10（2521017511）637MW系统供电负荷103/（1006）10957MWPGMAXKY12AX637/（1006）6777MWGINY2IN系统发电负荷（1095718）/（1007）13717MWFMAXZG13AX（675718）/（1007）9201MWPFINKZG3IN联络线上的功率某地区电网初步设计规划2313717225503717MWPSMAXFAXPMAX920122540201MWSINFININ2线路长度（公里）它反映架设线路的直接费用，其中双回路线路的长度应为地理长度的2倍。方案一2325502520143KML1方案二23250502520191KM2方案三（23502520）2236KML3方案四（23252520）2186KM4方案五232550252520168KML53对于方案三潮流计算电压等级的选择如下表参数线路输送容量MW输送距离KM所选电压等级KVGA3623110GB2050110GC2525110GD2220110导线GAS256COS3UJNAP90182362M导线GBS109B72导线GCS177COS3JNCP90182352M某地区电网初步设计规划24导线GDS120COS3UJNDP9017322M选择导线型号参数线路线路型号RKM/XKM/导线截面积线路长度ZRLJXLGALGJ2