毕业设计（论文）-地方电力网规划设计.doc

1 本科生（业余）毕业论文（设计） 地方电力网规划设计 学生： 指导教师： 摘 要 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。电网规划又 以负荷预测和电源规划为基础，在保证输电能力，满足各项技术指 标的前提下使输电系统的费用最小。 本文根据地方电力网规划的要求，在对原始资料系统负荷、电 量平衡分析的基础上，运用传统的规划方法，并结合优化规划的思 想，从拟定的六种可行方案中，通过技术和经济的比较，选择出两 个较优的方案作进一步的深入分析：从最大电压损耗、网络电能损 耗、线路和变电站的一次投资及电力网的年运行费用等角度，详细 的分析两个较优方案，以此确定最优规划设计。同时，基于最优设 计方案，给出了潮流分布、运行特性、调压措施的选择及物资的统 计。 基于电力网规划涉及到方方面面许多不确定的因素，在此设计 中，采取了一定的简化假定，一定程度上消弱了优化思想的优势。 2 但，预计随着规划理论的创新、技术条件的发展和设计经验的积累， 终将形成成熟的“电力系统规划的专家系统” ，从而有效加强规划的 科学性。 关键词：电力系统 电网规划 电量平衡 Planning and design of local power network Student: Supervisor: Abstracts The power system is a very important subsystem of the whole national economy . The power system plan has very important positions in the construction of power industry ,which is formed mainly by power load prediction , power plan and electric wire netting plan . The electric wire netting planning to be planned for the foundation with load predicting and power Meet every prerequisite of technical indicator is it transmit electricity the systematic expenses are minimum to make in transmitting capacity of guaranteeing . This text is according to the request of planning of local power network , On the basis of analysing systematic load of the firsthand information and electric consumption balance , Use the traditional planning method , and combine the thought of optimizing planning , from six kinds of feasible schemes that are drafted, compared with the 3 economic one through technology , choose to do further in-depth analysis in two more excellent schemes: From large voltage loss most, network electric energy loss, circuit and one investment and power network of transformer substation run expenses ,etc. angle every year, two more excellent schemes of detailed analysis, confirm optimum planning and design with this. Meanwhile , because of the optimum plan of design , provide trend distributing , operation characteristic , choice adjusting measure of pressing and statistics of the goods and materials. Plan to involve a lot of uncertain factors of every aspect on the basis of the power network , in this design , have adopted certain simplifying and assuming , have slackened the advantage of optimizing the thought to a certain extent. However, it is estimated with planning the innovation , development of the technological condition and accumulation of design experience of the theory, will form the ripe expert system of power system planning at last, thus strengthen the science of planning effectively. Keywords: Power system，Power network planning，Power balance 4 目 录 第一章第一章 设计题目设计题目6 第二章第二章 原始资料分析原始资料分析6 第三章第三章 电力电量的平衡电力电量的平衡7 1系统功率平衡7 2用表格法进行电力电量平衡9 第四章第四章 电网电压等级的确定和电网接线方案的初步选择电网电压等级的确定和电网接线方案的初步选择13 1初拟方案13 2等价线长的计算16 3高压开关数量的计算17 第五章第五章 电网接线方案的详细比较和确定电网接线方案的详细比较和确定17 1技术比较17 2经济比较22 3综合技术比较24 4电网接线方案的确定24 第六章第六章 潮流分布与调压措施的选择潮流分布与调压措施的选择27 1调相调压计算27 2最大负荷时的潮流计算（额定电压计算）29 第七章第七章 物资统计和运行特性计算物资统计和运行特性计算32 1物资统计32 2运行特性计算32 致谢致谢36 参考目录参考目录37 5 第一章 设计题目 设计题目：地方电力网规划设计 第二章 原始资料分析 1发电厂、变电所地理位置如下 (备注：A 为火电厂，B 为水电厂，15 为变电站) 2发电厂、变电所地理负荷分布 发电厂 A、B 带有包括厂用电的负荷，变电所（1）（5）都 有本地负荷且发电厂、变电所都有一、二类负荷 3校验负荷合理性（） maxmaxmin 8760PTP 发电厂 A：14 50007000010 8760=87600 变电所（3）:26 5000=13000014 8760=122640 变电所（4）:22 5500=12100012 8760=105120 变电所（5）:18 5000=900008 8760=70080 以上负荷都合理。 第三章 电力电量的平衡 1系统功率平衡 1.1 有功功率平衡 5 KPP m ax综合 i =1 95 1.1 （1433+18+26+22） 118.085MW 25 4+50118.08531.95MWPPP: 装综合 31.915 10027 118.085 P P : 综合 备用充足，满足（1015）的要求 1.2 无功功率平衡 1max2 11 K nn iiej ii QQKQQ 综合 因发电厂 A 的负荷0.82， 对应0.57 max cossin 7 max max max 14 sin0.579.7var cos0.82 A A P QM 同样：变电所（1）: 0.84, 对应0.54 max cossin 1max 33 0.5421.2var 0.84 QM 2max 18 0.5411.6var 0.84 QM 3max 26 0.5718.1var 0.82 QM 4max 22 0.5414.1var 0.83 QM 1.3 视在功率 14 17.1 0.82 A SMVA 12 15.1 0.82 B SMVA 1 33 393. 0.84 SMVA 2 18 21.4 0.84 SMVA 3 26 31.7 0.82 SMVA 4 22 26.2 0.84 SMVA 5 22 26.2 0.84 SMVA 发电机 25MW 机组 1 25 0.6 475var 0.8 QM 50MW 机组 2 50 0.5230.59var 0.85 QM 1 25 4125 0.8 SMVA 2 50 58.8 0.85 SMVA 0.95 Mvar Q 综合（9. 7+21. 2+11. 6+18. 1+14. 1） +0. 2（125+58. 8+39. 3+21. 4+31. 7+26. 2） 101. 205 75+30.95105.59MvarQ装 Q4.385Mvar0QQ: 装综合 8 1.4 结论 系统的有功功率、无功功率都能平衡，且有功功率备用充足。 2用表格法进行电力电量平衡 2.1 系统最大供电负荷计算 系统最大供电负荷等于全系统统计及同时率后的用电负荷的总 和。用下面的公式，按月求出系统最大供电负荷。 系统最大供电负荷 1 年最大负荷 网损率 经计算可得下表： 月份一 月 二 月 三 月 四 月 五 月 六 月 七 月 八 月 九 月 十 月 十 一 月 十 二 月 系统 最大 供电 负荷 5055.3 56.1 56.3 56.9 60.6 89.7 98.6 8767.6 6556 2.2 工作容量计算 工作容量计算包括水电厂工作容量（也称水电厂工作出力）及 火电厂工作容量（出力）计算 （1）水电厂工作容量计算 先求出夏季以及冬季最小负荷系数，将夏季和冬季各变电站 最大有功负荷及最小有功负荷分别相加，求出夏季及冬季变电站总 9 的最大有功负荷及总的最小有功负荷，按下面的公式计算夏季及冬 季的最小负荷系数： 最小负荷系数 变电站总的最小有功负荷 变电站总的最大有功负荷 关于水电厂的工作容量的计算，采用公式法近似计算。 先按下面公式计算水电厂的可调日保证电量 () 24 tjtjshypq AKPP 计算出水电厂的可调日保证电量后，用其与日峰负荷电量 tj A 比较，这时，可以有以下两种情况： max( ) 24P a， 水电厂的可调日保证电量大于或等于系统日峰负荷电量 tj A 时，即 时 tj A max( ) 24P 水电厂的工作容量按下式计算： max ()(1) shgtjshypqq PKPPPP b， 当 时，水电厂只能担任部分峰荷，可按 tj A max( ) 24P 下式计算 max 2()(1) shgshypqtjq PPP KPP 按月求出水电厂的工作容量后，可得下表： 月份一 月 二 月 三 月 四 月 五 月 六 月 七 月 八 月 九 月 十 月 十 一 月 十 二 月 10 水电厂的 工作容量 504562719045654189574642 （2）火电厂的工作容量计算 火电厂的工作容量等于系统的最大供电负荷减去水电厂的工作 容量。按月求出火电厂的工作容量后，可得下表： 月份一 月 二 月 三 月 四 月 五 月 六 月 七 月 八 月 九 月 十 月 十 一 月 十 二 月 火电厂的 工作容量 556536965636323531656896 2.3 备用容量的计算 （1）负荷的备用容量，一般负荷备用容量为最大负荷的 2 5: 负荷备用容量 系统最大供电负荷 负荷备用率 （2）事故备用容量，一般考虑事故备用容量为最大负荷的 10 左右，并且不小于系统一台最大单机容量，所以， 事故备用容量系统最大供电负荷 事故备用率 （3）还要考虑备用容量在水火电厂之间的分配 （4）系统需要备用容量，即总备用容量为负荷备用容量与事故备 用容量之和 （5）最后得到备用容量表格如下： 电力系统备用容量表 11 月 备 用 一 月 二 月 三 月 四 月 五 月 六 月 七 月 八 月 九 月 十 月 十 一 月 十 二 月 一，负 荷备用 容量 211216171011132325121311 二，事 故备用 容量 1313121110109813201312 其中： 水电 20129231213131012132310 火电 101291013111091310115 三， 系统 需要 备用 容量 23359132523212030111213 2.4 系统需要装机容量 系统需要装机容量，即工作容量与备用容量之和，得下表： 月份一 月 二 月 三 月 四 月 五 月 六 月 七 月 八 月 九 月 十 月 十 一 月 十 二 月 12 系统需要 装机容量 101102130150130120130132123121112115 2.5 系统新增装机计算 在电力平衡计算中，在某些月份，可能出现系统装机容量大于 系统的实际装机，就需要考虑新增装机，计算出新增装机的容量和 台数以及装机进度，得出下表： 月份一 月 二 月 三 月 四 月 五 月 六 月 七 月 八 月 九 月 十 月 十 一 月 十 二 月 需要新增 装机容量 101316172021192110131611 第四章 电网电压等级的确定和电网接线方案的初步选择 1初拟方案 因 5 个变电所容量在 2040MVA，距发电厂距离在 2565kM， 查表和选用 110kV 为电力网额定电压，且传输距离容许在 50150kM，也即容许不同的主接线。 初拟若干主接线方案，进行初步的技术经济比较： 13 方案一，优点：结构简单，可靠性高；缺点：双回结构，投资大。 方案二，优点：闭式结构，简单，投资少；缺点：可靠性差。 14 方案三，优点：环网结构，可靠性高，结构简单；缺点：输电距离 大，投资大。 方案四，优点：环网结构，可靠性高；缺点：故障时，线路末端电 压低。 15 方案五，优点：线路短，环网，可靠性高；缺点：受水电厂发电能 力影响大。 方案六，优点：可靠性高，线路短，投资少；缺点：环网运行，控 制复杂。 2等价线长的计算 （1） 2*0.7*（25+65+35+45）238kM； 16 （2） 25+65+35+45+45+50265kM； （3） 2*0.7*（25+65）35+45*2251kM； （4）2*0.7*65+25+35+45+70266kM； （5）2*0.7（45+65）+25+35+60274kM； （6）2*0.7*45+25+35+75+50248kM； 3高压开关数量的计算 开关数量是按单线接线图考虑，实际三相线路，开关数量需乘以 3。 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，初选方案一和三。 第五章 电网接线方案的详细比较和确定 在初选方案一和三的基础上，以下对方案一和三作深入比较： 1技术比较 要求正常运行条件下 U10；故障情况下 U15。 （1）方案一 a，各变电所负荷已知，各条线路负荷已知； b，用经济电流密度选导线并作发热校验。 17 若按经济电流密度都为 0.9A/mm2 计算，与查表得的 Je误差较 大，查表得：Tmax5000h 时 Je1.07 A/mm2；Tmax5500h 时 Je0.98 A/mm2。 变电所（1） 22 1 (/2)3 (cos )(33*/2)/( 3*110*0.84*0.98)105 10 e pu SJmm 变电所（2） S257 ； 2 mm 变电所（3） S378 ； 2 mm 变电所（4） S470 。 2 mm 查表得。变电所（1）与发电厂（A）之间双回线选 LGJ-120,同 1 L 理选 LGJ-70，选 LGJ-75，选 LGJ-70 2 L 3 L 4 L 则线路阻抗查表计算得： =0.5 (0.27+j0.419) 25=3.375+j5.1125 1 Z =0.5 (0.45+j0.432) 65=14.625+j14.04 2 Z =0.5 (0.33+j0.416) 35=5.775+j7.28 3 Z =0.5 (0.45+j0.432) 45=10.125+j9.72 4 Z 按发热校验导线截面 =206A380 2=760A 1max I 3cos P U 3 33 10 3 110 0.84 =112.5A275 2=550A 2max I 3cos P U 3 18 10 3 110 0.84 =166.4A355 2=670A 3max I 3cos P U 3 26 10 3 110 0.82 =137.5A275 2=550A 4max I 3cos P U 3 22 10 3 110 0.84 18 其中，查表得各型号导线持续容许电流，校验都符合长期发热 要求。 C，计算电压损耗 1111 1 33 3.37521.2 5.1125 2 110 PRQ X UKV U : 2222 2 18 14.625 11.6 14.04 3.87 110 P RQ X UKV U : 3333 3 26 5.755 18.1 7.28 2.56 110 PRQ X UKV U : 4444 4 22 10.125 14.1 9.72 3.27 110 P RQ X UKV U : 1max 2 %1.8% 110 U: 2max 3.87 %3.5% 110 U: 3max 2.56 %2.33% 110 U: 4max 3.27 %2.97% 110 U: 在故障情况下，即 4 组双回路中各发生一回线故障时，单回线 仍满足最大传输负荷时，显然=2 i U: i U: 即 1max% 3.6%U: 2max% 7%U: 3max% 4.66%U: 4max% 5.94%U: 都满足正常时10%，故障时10%的要求。%U:%U: （2）方案三 a，先作均一网潮流计算，求出各条线路上的负荷。 发电厂（A）与变电所（1） ， （2）的线路以及与方案 1 相同 将发电厂（A）与变电所（3） （4）组成的环网解开 19 4max3max (4535)35(2214.1) 80(2618.1) 35 454535125 a SSjj S =23.12+j15.22MVA (22+j14.1)+(26+j18.1) (23.12+j15.22) 43ba SSSS =24.88+j16.98 MVA =(23.12+j15.22) (22+j14.4)=1.12+j1.12MVA 434a SSS b，用经济电流密度选择导线 ：双回线 LGJ-120 1 L ：双回线 LGJ-70 2 L 对于： 3 L 选 LGJ-150 3 2 3 24.88 10 148.8 3 110 0.82 1.07 Smm 对于： 4 L 选 LGJ-150 3 2 4 23.12 10 147.4 3 110 0.84 0.98 Smm 对于：因为联络线上流过的功率很小，选 110KV 电压 43 L 等级下最小截面的导线 LGJ-70 c，按发热校验导线截面 =206A380 2=760A 1max I =115A275 2=550A 2max I =159.3AScr，应将 2 台变压器投入并联运行，即变电 所主接线采用内桥接线； b，对变电所（2）： Scr16 2*1*18.5/1109.3MVA Smin7/0.88.75MVA9.3MVA 采用内桥接线 d，对变电所（4）： Scr20 2*1*22/13511.4MVA Smin10/0.812.5MVAScr 26 采用内桥接线 e，对变电所（5）： Scr16 2*1*18.5/1109.3MVA Smin7/0.88.75MVA9.3MVA 采用外桥接线 第六章 潮流分布与调压措施的选择 1调相调压计算 1.1 作等值图 1.2 参数计算 a，升压变 1 台 SFL131500 和 3 台并联的 SFL163000 2222 1 1000*1000*297*/0.905 110 63000Ts NNVSRP 27 22 1 10*%10*10.5*/20.17 110 63000T sNNVVSX 001 0 %/100 TON jjI Q SSPP 60/1000j0.61*63/100 0.06+j0.3843MVA 22 21 (1/3)*1000(1/3)*0.302 TsTNNVSRPR XT2XT1/36.72 ST023* ST010.18+j1.15MVA b，线路参数 L1：双回 LGJ95 ZL1RL1jXL1 0.5（0.27+j0.409）*25 3.375+j5.1125 L2：ZL217.1+j16.42 L3：ZL36.75+j6.48 L4：ZL49.45+j9.1 c，降压变： 变电所（1）：两台 SFL131500 并联 2222 1 (1/2)*1000(1/2)1000*190*1.158 110 31500Ts NNVSRP 22 1 (1/2)%*10(1/2)10*10.5*20.167 110 31500T sNNVVSX 空载时励磁损耗： 28 001 2(%/100)2*(0.031131.5*1.7/100)0.06220.441 TN jIjjMVA SSP 变电所（2、3）：两台 SFL116000 并联 0.5*1000*110*110*110/（16000*16000）2.6 2,3TR 0.5*10*10.5*110*110/1600039.7 2,3TX 2（0.0185+j16*0.9/100）0.037+j0.288MVA 02,3TS 变电所（4）：两台 SFL120000 并联 0.5*1000*135*110*110/（20000*20000）2.04 4TR 0.5*10*10.5*110*110/2000031.763 4TX 2（0.022+j20*0.8/100）0.044+j0.32MVA 04TS 2最大负荷时的潮流计算（额定电压计算） a，降压变上的功率损耗为： 2 22 1max111max 1max ()*()0.1241.925 TTTN jjMVA Q SVPRX 0.0669+j1.02MVA 2maxTS 0.0966+j1.475MVA 22 333max3max*( ) TTTN j SSVRX 0.103+j1.6MVA 4maxTS b，传输线末端流过的潮流为： 11011max 23.16816.545 TT jMVA SSSS 15.1+j10.61MVA 2S 18.13+j12.96MVA 3S 21.147+j14.92MVA 4S 29 c，传输线上的损耗： 22 1111*( )0.2540.32 LLLN jjMVA SSVRX 0.481+j0.462MVA 2LS 0.32540.35090.7160.926PMW 总 变压器一次侧电压应为 1 116.5 114 115.25 2 t av VKV : 选择最接近的分接头+5%档即 112.75KV。 检验： （重负荷时） 1 max 11 1183.794.0310.5 115.5 VKV : （轻负荷时） 1 min 11 112 1.962.2610.3 115.5 VKV : 满足调压要求。 变电所（3）要求逆调压，即最小负荷时保证=10KV, N V 最大负荷时，线路电压在 1.0510.5KV N V 最大负荷时 max 18.407 6.75 13.226 6.48 1.78 118 L VKV : max 18.13 2.6 12.96 39.7 4.83 118 1.78 T VKV : 1 max 11 118 1.784.83116.7 10.5 t VKV : 最小负荷时 min 8.119 6.756.674 6.48 0.88 112 L VKV : min 8.0585 2.66.616 39.7 2.55 1180.88 T VKV : 1 min 11 1120.882.55119.4 10 t VKV : 变压器一次侧电压 1 116.7 119.4 118 2 t av VKV : 选择最接近分接头5%即 115.5KV。校验 30 1 max 11 118 1.784.8310.6 115.5 VKV : 1 min 11 1120.882.5510.34 115.5 t VKV : 基本满足调压要求。 变电所（4）要求顺调压，即任何情况下低压侧保持在 10.210.5KV 最大负荷时 max 21.67 9.45 15.432 9.1 2.92 118 L VKV : max 21.13 2.04 14.96 31.7 4.49 1182.92 T VKV : 1 max 11 1183.344.89116.97 10.4 VKV : 最小负荷时 min 10.02 9.458.374 9.1 1.54 112 L VKV : min 10.073 2.048.23 31.7 2.55 1180.1.54 T VKV : 1 min 11 112 1.542.55114.1 10.4 VKV : 变压器一次侧平均电压为 1 116.97 114.1 115.6 2 t av VKV : 选择最接近的分接头5%即 115.5KV 校验： 1 max 11 1182.924.4910.510.25 115.5 VKVKV : 1 min 11 118 1.542.2510.310.75 115.5 VKVKV : 基本满足调压要求。 c，升压变的抽头选择 对 50MW 的二台机组 max 34.2 0.90529.1 20.17 5.5175.236 118112 VKV : : 对应的 SPFL1-6300 升压变 31 若发电机保持逆调压，即负荷重时 1.0511.025KV， N V 轻负荷时（还未切除时）为10.5KV， N V 则 1 max 1185.23610.5 117.37123.24 10.511.025 t VKV : : : 1 min 1125.51710.5 111.92117.52 10.511.025 t VKV : : : 取 1 117.37 117.52 117.4 2 t av VKV : 选择最接近的分接头2.5即 0.975121117.975KV， 同理对两台 25MW 对应的 1 台 SFPL1-63000 升压变，每台升压变 max 11 20.6142 0.95179.72 20.17 44 5.2455.526 118112 VKV : : min 11 15.7882 0.9513.925.792 20.17 44 4.4754.715 118112 VKV : : 1 max 1185.2456.3 117.376123.245 6.31.05 6.3 t VKV : : : 1 min 1124.7156.3 111.157116.715 6.31.05 6.3 t VKV : : : 故 1 117.376 116.715 117.046 2 t av VKV : 选最接近的分接头2.5即 0.975121117.975KV 32 第七章 物资统计和运行特性计算 1物资统计 2运行特性计算 2.1 网损 0TTL PPPP 总 a，最大负荷时 0010201020304 22222 0.0620.1220.03720.066220.044 0.3854 TTTTTTT PPP