东南大学电气工程学院课程设计区域电网设计

区域电力网设计第 1 页 共 32 页东南大学电气工程系课程设计任务书（六）设计任务 区域电力网设计专业班级 姓 名 学 号 指导老师 区域电力网设计第 2 页 共 32 页目录第一章 设计任务 .4一、原始资料： .41.1发电厂、变电所地理位置图 .41.2各变电所负荷情况 .41.3发电厂装机 .51.4其他情况 .5二、设计内容 .5三、设计成品 .5第二章 设计说明书 .6一、电力系统功率的初步平衡 .61.1.目的 .61.2.计算方法 .6二、电网电压等级的确定： .92.1.原则 .92.2.结论 .10三、电网接线方案的选择： .103.1.网络接线方案的初步选择 .103.2.方案 2 和方案 4 技术比较 .133.3.方案 2 和方案 4 经济比较 .20四、发电厂和变电所主接线的选择 .244.1.发电厂主接线选择 .244.2.变电所主接线的设计 .254.3.变电所主接线的确定 .26区域电力网设计第 3 页 共 32 页五、潮流计算 .275.1.最大功率时潮流分布图 .275.2 最大功率时线路潮流分布表 .285.3 最大功率时节点潮流表 .285.4.最小功率时潮流分布图 .295.5.最小功率时线路潮流表 .295.6.最小负荷时节点潮流表 .29六、调压计算 变压器分接开关位置的选择计算 .306.1.#1 变电所为逆调压 .306.2. #2 变电所为顺调压 .306.3. #3 变电所为逆调压 .31区域电力网设计第 4 页 共 32 页第一章 设计任务一、原始资料：1.1发电厂、变电所地理位置图图中， 代表电厂， 代表变电所 2 格为 1cm，比例 1cm = 10km1.2各变电所负荷情况变 电 所 编 号 1 2 3 4最大负荷（MW） 82 40 66 58最小负荷（MW） 45 23 42 35Tmax （小时） 5000 4000 4500 4200功率因数 cos 0.85 0.8 0.85 0.9低压侧电压（kV） 10 10 10 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1901234567891011121314区域电力网设计第 5 页 共 32 页对备用要求 60% 50% 80% 50%对调压要求 逆调压 顺调压 逆调压 常调压1.3发电厂装机发电厂的发电机组参数如下:发电厂 发 电 机 型 号 额定容量（MW） 台数 备注A QFS-50-2 50 10.5 kVB QFS-25-2 25 6.3 kV1.4其他情况（1）各变电所功率因数必须补偿到 0.9。（2）各发电厂装机台数根据情况确定。二、设计内容（1）电力系统的功率平衡（2）网络电压等级和结线方式的选择（3）发电厂、变电所主结线的选择（4）潮流计算（5）调压措施的选择三、设计成品（1）设计说明书（2）发电厂、变电所、电力网电气主结线图（3）潮流分布图（最大、最小负荷时之潮流分别标出）区域电力网设计第 6 页 共 32 页第二章 设计说明书一、电力系统功率的初步平衡1.1.目的功率平衡是电力系统规划设计可靠性、安全性、经济性的根基。根据设计任务书的要求，对电力系统的功率初步平衡进行计算，同时仅进行最大负荷与最小负荷的潮流计算，其他情况均在这两种情况之中。1.2.计算方法1.2.1 有功功率的平衡（1）用户负荷MWkPkniiy ： 同 时 率 取 246584082.10.11max,（2）供电负荷系统最大消耗功率除负荷外还应计入网损和发电厂的用电。网损包括输电线路与变压器损耗，一般可按最大输送功率的 6%-10%来估计（当有远距离输电时取大值）。根据发电厂变电站地理位置图判断题设应为近距离输电，网损率取 6%。MWkPKyg 网 损 率 取 70.26140.1%6:22（3）发电负荷厂用电随电厂类型而定。水电站的占发电出力的 1%以下；火电厂约占出力的 5%-8%；核电站约占 4%-5%。所给发电机型号为 QFS，为汽轮发电机，判断发电厂为火电厂，厂用电应按照占发电出力的 5%8%来计算，当发电厂容量大时取小值，反之取大值。根据用户负荷的大小,选择 7%。MWKPgf ： 厂 用 电 率 取 40.2817.6%733区域电力网设计第 7 页 共 32 页(4)备用容量在电力平衡中还应考虑备用容量，通常将备用分为如下四个部分来考虑。负荷备用：这是在负荷不断变化时用于调整频率及为满足预测装机与负荷供需平衡之间的误差而考虑的，一般取系统最大负荷的 2%-5%，大系统取小值，小系统取大值。根据题设容量大小取 5%。0.05281.40=14.07MW；事故备用：这是考虑发电机因事故退出运行时仍能维持对用户供电而考虑。一般取系统最大符合的 10%，并且要求事故备用容量不小于系统中最大发电机的单机容量，由于 0.10281.40=28.14050，现取 50MW； 检修备用：系统检修备用一般取系统最大负荷的 8%-15%，且一般参照系统中最大一台机组的容量进行取值，这里取 15%，0.15281.40=42.21，与 50 相差不太多，现取50MW。国民经济备用：为满足国民经济超计划增长引起负荷增大而设置的备用。不在本设计的考虑范围之内。故三种备用容量之和：14.07+50+50 114.07MW(5)装机容量：考虑备用容量后的系统应有总装机容量：281.40+114.07=395.47MW实际装机容量可取 A 发电厂 650MW，B 发电厂 425MW 的方案：650+425400MW系统备用容量：400-281.40=118.60 MW备用率：118.60281.40=0.42 因此，确定 A 发电厂采用 650MW 的方案，B 发电厂采用 425MW 的方案。1.2.2 无功功率的平衡：题设区域电力网为220kv 以下，此类电网无功电源的安装总容量 应大于电网的最大自然无功负荷 ，一般QG QD取 1.15 倍。而最大无功负荷 与其电网最大有功负荷 之间存在一定的比例关系，它们QD PD的关系式为：QG=1.15QD； QD=DK电网最大自然无功负荷系数。K 值与电网结构、变压级数、负荷特性等因素有关，查表取 1.1 。发 电 机 型 号 额定容量（MW） 额定功率因数 额定电压（KV）QFS-50-2 50 0.80 10.5 QFS-25-2 25 0.80 6.3 区域电力网设计第 8 页 共 32 页电网最大有功负荷 为本网发电机有功功率与主网和邻网输入的有功功率代数和的PD最大值。;var6.2701.4MQD var19.35.6270MQG系统的无功平衡： =+L+无功负荷总和；电力网线路的无功损耗之和；电网中所有变压器无功损耗之和。负荷功率因数一般只有 0.60.9，系统中无功损耗又大，当要求发电机在额定功率因数条件下运行时，必须在负荷处配置一些无功补偿装置，使功率因数得以提高。由于设计资料只给出了各变电所的功率因数，要求各变电所的功率因数必须补偿到 0.9。无功备用容量一般取最大无功功率负荷的 7%8%。这里取 7%。7%21.783RGQMVar发电厂 A: QFS-50-2 型双水内冷汽轮发电机，功率因数为 0.80，则电机发出无功功率为：1150tancos.0.5Gr发电厂 B: QFS-50-2 双水内冷汽轮发电机，功率因数为 0.8，则电机发出无功功率为：12tacs.8.7GQMVar无功功率补偿一般采取无功就地补偿的方式，即在各变电所进行无功功率的补偿。这样可以提高线路的功率因数，减少电压降落，同时也增加了发电厂的功率因数。给出的四个变电所的功率因数中，变电所 4 的功率因数为 0.9，已经达到要求，只需对变电所1、变电所 2、变电所 3 实行无功补偿。电力系统中常用的无功电源包括有：同步发电机、调相机、电容器及静止无功补偿器、线路充电功率。计算各变电所承担的无功负荷：变电所 1：182tancos0.85.9QMVar变电所 2：14t.3变电所 3：16tancos0.54.9Var区域电力网设计第 9 页 共 32 页按功率因数为 0.9 计算补偿后各变电所提供的无功功率：变电所 1：182tancos0.93.74QMVar变电所 2：14t.变电所 3：16tancos0.93.65Var计算各变电所应补偿的无功功率：变电所 1： 1.05QMar变电所 2： 2.67V变电所 3： 38.9ar则补偿后的无功负荷为： 12391.052LQMVar电源发出的无功功率为： =16+24=300减去总损耗后的剩余无功功率为： =114.321=7%=21经计算，剩余无功功率大于备用无功，因此满足无功平衡。功率因数补偿到 0.9 后各变电所的负荷如下：变电所 最大负荷 最小负荷#1 82 + j39.71 40 + j19.37#2 40 + j19.37 23 + j11.14#3 66 + j31.97 42 + j20.34#4 58 + j28.09 35+ j16.95区域电力网设计第 10 页 共 32 页二、电网电压等级的确定：2.1.原则电力网电压等级的选择应负荷国家规定的标准电压等级，我国现行的电力网额定电压标准为：3、 6、10、35 、60 、110、220、330、500、750Kv。此外还有：220、380V 。在同一地区或同一电力系统内，电网电压等级应尽量简化。各电压等级线路的送电能力，参见表 2-1：线路额定电压(kV)输送容量(MW)输送距离(km)线路额定电压(kV)输送容量(MW)输送距离(km)0.38 0.1 0.6 110 10.050.0 150503 0.11.0 31 220 100.0300.0 3001006 0.11.2 154 330 200.01000.0 60020010 0.22.0 206 500 800.02000.0 100040035 2.010.0 5020 75060 5.020.0 10020表 2-1 各电压等级线路合理输送容量及输送距离根据线路长度，选择 110kV 电压等级。2.2.结论初步分析，正常运行时，新建变电所、发电厂之间的线路输送容量不超过 85MW/条，送电