区域电力网规划设计毕业论文设计.doc

西南科技大学本科毕业论文（设计）西南科技大学（本科） 毕 业 论 文题 目： 区域电力网规划设计 完 成 人： XXX 专 业： 电力系统及其自动化 完 成 时间： 2014年3月17日 西南科技大学教务处制区域电力网规划设计XXX西南科技大学电力系统及其自动化专业摘要：随着电力在国民经济发展中作用的日益突出，电网的建设与发展正扮演着越来越重要的角色。而电力系统规划在电网的建设与发展中占据极其重要的地位。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。本文简明扼要地介绍了区域电网设计的过程与方法。区域电网的设计应根据用户负荷的相关资料，各变电站的地理位置和供电情况做出相应的功率平衡，确定各变电站变压器的主变容量与台数。根据已有的知识做出几种备选的方案，通过技术经济比较，主要从以下几个方面：(1) 按经济截面选择导线，按机械强度、载流量等情况校验导线，确定各段导线型号。(2) 对各种备选方案进行正常和故障情况下的电压和电能损耗的计算，本过程的计算主要采用手工算潮流电能的方法，得出各种正常及故障时的电压损耗情况，评定各种接线方案。(3) 从各种方案线路的损耗，线路投资，变电所的投资以及年运行费用等方面进行经济比较。综合以上三个方面确定最佳的方案，即为本设计的选定方案。最后对最优方案进行潮流计算，根据其结果对最优方案评定调压要求，选定调压方案。关键词：潮流计算；调压方案；电网接线方案Abstract:Along with development of national economy, the construction of electrical network is acting more and more important role. 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 . This paper concisely has introduced method and the process of the distribution net design of regional power grid. It should be according to the related information of user loads, each distribution station site and the condition of power supply of existed power plants, making corresponding power balance, and then determine every distribution transformer capacity and number. According existing knowledge and experience, imagine two kinds alternative scheme, compare through technical economy from some following aspects, require best design: (1) select wire according to economic section, according to machinery strength, the current-carrying capacity etc, checking the wire model. (2) Various choose schemes must be carried out calculation for normal and fault condition by manual power flow calculation .Calculation result are normal and fault voltage wastage conditions, remarking various wiring schemes. (3) From the wastage, line investment, the electrical energy of various scheme lines, distribution system annual operation cost as well as investment of electrical place, carrying out economic comparison and synthesize.Comprehensive above three aspects, that is sure the best scheme for the selection of the design schemes. Finally to the best scheme flow calculation, according to its results we should assess the surge plan requirements of the optimum scheme, and select the final surge plan.Keywords:Power flow calculation; Voltage regulation scheme; Network connection program1目 录摘 要1第1章 绪 论 3第2章 原始资料分析3 2.1 原始资料3 2.2 原始资料分析4第3章 电力电量的平衡5 3.1 系统功率平衡5 3.2 用表格法进行电力电量平衡7第4章 电网电压等级的确定和电网接线方案的初步选择10 4.1 初拟方案10 4.2 等价线长的计算13 4.3 高压开关数量的计算14第五章 电网接线方案的详细比较和确定14 5.1 技术比较14 5.2 经济比较18 5.3 综合技术比较20 5.4 电网接线方案的确定20第六章 潮流分布与调压措施的选择21 6.1 调相调压计算21 6.2 最大负荷时的潮流计算（额定电压计算）23第七章 物资统计和运行特性计算26 7.1 物资统计26 7.2 运行特性计算26结 论28参考文献291第1章 绪 论 电力工业是国民经济发展的基础工业。区域电力网规划、设计及运行的根本任务是，在国民经济发展计划的统筹安排下,合理开发、利用动力资源，用较少的投资和运行成本，来满足国民经济各部门及人民生活不断增长的需要，提供充足、可靠和质量合格的电能1。 区域电网规划是根据国民经济发战计划和现有电力系统实际情况，结合能源和交通条件，分析负荷及其增长速度，预计电力电量的发展，提出电源建设和系统网架的设想，拟定科研、勘探、设计以及新设备试制的任务。 电力系统设计是在审议后的电力系统规划的基础上，为电力系统的发展制定出具体方案2。在电力系统设计中，贯彻国家各项方针政策，遵照有关的设计技术规定：从整体出发，深入论证电源布局的合理性，提出网络设计方案，并论证其安全可靠性和经济性，为此需进行必要的计算：尚需注意近期与远期的关系，发电、输电、变电工程的协调，并为电力系统继电保护、安全自动装置以及下一级电压的系统设计创造条件。电力系统设计包括电厂接入系统设计，电力系统专题设计，发电、输电、变电工程可行性研究及初步设计的系统部分3。 区域电网设计的水平年，一般取今后5-10年的某一年，远景水平年取今后10-15年的某一年。设计水平年的选取最好与国民经济计划的年份相一致。电源和网络设计，一般以设计水平年为主，并对设计水平年以前的过渡年份进行研究，同时还要展望到远景水平年4。第2章 原始资料分析2.1 原始资料（1) 发电厂装机情况发电厂类型总装机容量,MW单机容量,MW台数机端电压,kV功率因数A火电400100410.50.85B火电35050310.50.8 （2) 负荷情况参数 厂站名厂A厂B站 1站 2站 3站 4站 5Pmax ,MW / cos15/0.990/0.990/0.980/0.995/0.9110/0.9Pmin ,MW / cos10/0.8580/0.8570/0.8575/0.8570/0.8585/0.85低压母线电压,kV 10.5 10 10 35，10 35，1035,10负荷等级I, II,% 75 80 75 60 80 75max ,H 5000 4800 5000 5200 52005000主变年运行时间,H 8760 8760 8760 87608760备用要求 备 备 备 备 备备调压要求 逆 逆 常 顺 逆常2.2 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（） 发电厂A：1450007000088760=70080 发电厂B: 12500060000178760=148920 变电所（2）:185500=99000108760=87600 变电所（3）:265000=130000148760=122640 变电所（5）:185000=9000088760=70080 所以，以上负荷都合理。第3章 电力电量的平衡3.1系统功率平衡（1）有功功率平衡 951.1（1433+18+26+22）118.085MW 254+50118.08531.95MW 备用充足，满足（1015）的要求（2）无功功率平衡 因发电厂A的负荷0.82， 对应0.57同样：变电所（1）: 0.84, 对应0.54（3）视在功率 发电机 25MW机组 50MW机组 75+30.95105.59Mvar（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。3.2用表格法进行电力电量平衡3.2.1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5。 系统最大供电负荷 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5055.356.156.356.960.689.798.68767.665563.2.2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6，求出夏季及冬季变电站总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计算出水电厂的可调日保证电量后，用其与日峰负荷电量比较，这时，可以有以下两种情况：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时，即 时水电厂的工作容量按下式计算： b， 当 时，水电厂只能担任部分峰荷，可按下式计算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5565369656363235316568963.2.3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25负荷备用容量 系统最大供电负荷负荷备用率7（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如下：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水电20129231213131012132310火电101291013111091310115三，系统需要备用容量233591325232120301112133.2.4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系统需要装机容量1011021301501301201301321231211121153.2.5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4.1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8。 初拟若干主接线方案，进行初步的技术经济比较： 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。 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。 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。4.2等价线长的计算 （1） 2*0.7*（25+65+35+45）238kM； （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；4.3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，初选方案一和三9。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：5.1技术比较 要求正常运行条件下 U10；故障情况下 U15。 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。 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） 变电所（2） S257 ； 变电所（3） S378 ；变电所（4） S470 。 查表得。变电所（1）与发电厂（A）之间双回线选LGJ-120,同理选LGJ-70，选LGJ-75，选LGJ-70 则线路阻抗查表计算得：=0.5(0.27+j0.419)25=3.375+j5.1125=0.5(0.45+j0.432)65=14.625+j14.04=0.5(0.33+j0.416)35=5.775+j7.28=0.5(0.45+j0.432)45=10.125+j9.72 按发热校验导线截面：=206A3802=760A=112.5A2752=550A=166.4A3552=670A=137.5A2752=550A10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 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 即 都满足正常时10%，故障时10%的要求。（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。 =23.12+j15.22MVA(22+j14.1)+(26+j18.1)(23.12+j15.22)=24.88+j16.98 MVA=(23.12+j15.22)(22+j14.4)=1.12+j1.12MVA b，用经济电流密度选择导线 ：双回线LGJ-120 ：双回线LGJ-70对于： 选LGJ-150对于： 选LGJ-150对于：因为联络线上流过的功率很小，选110KV电压等级下最小截面的导线LGJ-70。 c，按发热校验导线截面=206A3802=760A=115A2752=550A=159.3A445A=144.5A15%12 综上所述，方案3达不到故障损耗时的技术指标。综合考虑方案1，3，本可从技术上排除方案3，但考虑到可能实施的无功补偿提升电压，继续做方案的经济比较，保留方案3。5.2 经济比较5.2.1综合投资 （均以三相计算） 查表得S-110少油式子断路器每台价格4.75万元13。导线型号LGJ-70LGJ-95LGJ-120LGJ-150综合造价1.95万元/千米2.1万元/千米2.25万元/千米2.45万元/千米 方案1 =20.7（252.25+651.95+352.1+451.95）+4.75163=709.95万元 方案3 =20.7（252.25+651.95）+352.45+452.45+451.95+144.753=739.45万元5.2.2年运行费用 由最大负荷损耗时间法来计算能量损耗。由最大负荷利用小时数及查表得14: 方案1 ：=7973.8MWh=7.9738度=216.272万元 方案3: 158324.6MWh8.324度5.2.3年计算费用 （取投资回收年限8年） 方案1 ： 216.272+709.95334.597万元 方案3 ： 225.648+739.45 348.898万元 故经济比较排除方案3。5.3 综合技术比较 经济比较，排除方案3，剩下方案1为最优。其技术可行，满足电压损耗要求，年计算费用最小。方案1为放射式网络，为双回线LGJ-120，：双回线LGJ-70， 为 LGJ-15016。5.4电网接线方案的确定5.4.1发电厂（1）主接线 考虑到整个电力系统中，一类、二类负荷各占到（25-30），为保证供电可靠性，高压侧母线采用双母线主接线形式；同时发电厂当地负荷及厂用电负荷较重，一类、二类负荷占到55，故发电厂低压侧母线为保证供电可靠性，再考虑到发电机出口处电压有两种电压等级，电压侧母线采用4台25Mw发电机出口处结成双母线形式17。（2）升压变的确定 4台25Mw的发电机：除去就近负荷的最小值，用2台升压变，则每台（100-8）/（0.8*2）57.5MVA，选择2台SFPL163000 6.3/121 Yo/11；1台50Mw的发电机：S50/0.8558.8MVA，选择一台SFPL163000 10.5/121 Yo/1118。5.4.2变电所（1）主接线 考虑因双回线输电，变电所设置桥形接线，必须考察变压器的经济运行而决定是内桥还是外桥接线。（2）降压变压器的确定 按负荷的70确定，即允许过载30运行 变电所（1）：33/0.84*0.727.5MVA 选择SFL131500型号 变电所（2）：15/0.85*0.712.4MVA 选择SFL116000型号 变电所（3）：18/0.85*0.714.8MVA 选择SFL116000型号 变电所（4）：21/0.85*0.717.3MVA 选择SFL120000型号 因采用桥形接线，以上型号变压器各需2台。应用变压器组经济运行判定公式 ：a，对变电所（1）：查表得P022kW Ps135kW实际负荷最大容量Smax23/0.8527MVA；最小容量Smin11/0.813.75MVA；所以负荷容量SScr，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）：Scr；Smin7/0.88.75MVA9.3MVA采用内桥接线 d，对变电所（4）：Scr；Smin10/0.812.5MVAScr采用内桥接线 e，对变电所（5）：Scr；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6.1调相调压计算6.1.1作等值图6.1.2参数计算 a，升压变 1台SFL131500和3台并联的SFL163000：60/1000j0.61*63/1000.06+j0.3843MVAXT2XT1/36.72 ST023*ST010.18+j1.15MVA b，线路参数，L1：双回LGJ95 ZL1RL1jXL10.5（0.27+j0.409）*253.375+j5.1125L2：ZL217.1+j16.42L3：ZL36.75+j6.48L4：ZL49.45+j9.1 c，降压变，变电所（1）：两台SFL131500并联： 空载时励磁损耗：变电所（2、3），两台SFL116000并联：0.5*1000*110*110*110/（16000*16000）2.60.5*10*10.5*110*110/1600039.72（0.0185+j16*0.9/100）0.037+j0.288MVA变电所（4），两台SFL120000并联：0.5*1000*135*110*110/（20000*20000）2.040.5*10*10.5*110*110/2000031.7632（0.022+j20*0.8/100）0.044+j0.32MVA186.2 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：0.0669+j1.02MVA0.0966+j1.475MVA0.103+j1.6MVA b，传输线末端流过的潮流为：15.1+j10.61MVA18.13+j12.96MVA21.147+j14.92MVA c，传输线上的损耗：0.481+j0.462MVA19 变压器一次侧电压应为： 选择最接近的分接头+5%档即112.75KV。检验：（重负荷时） （轻负荷时）满足调压要求。 变电所（3）要求逆调压，即最小负荷时保证=10KV,最大负荷时，线路电压在1.0510.5KV。最大负荷时 最小负荷时 变压器一次侧电压，选择最接近分接头5%即115.5KV。校验 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最大负荷时最小负荷时变压器一次侧平均电压为，选择最接近的分接头5%即115.5KV，校验：基本满足调压要求。 c，升压变的抽头选择 对50MW的二台机组对应的SPFL1-6300升压变。 若发电机保持逆调压，即负荷重时1.0511.025KV，轻负荷时（还未切除时）为10.5KV，则取 。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，每台升压变故。选最接近的分接头2.5即0.975121117.975KV第七章 物资统计和运行特性计算7.1 物资统计a. 一次投资 导线成本：D4099.63（万元）；断路器成本：Y486（万元）；变压器成本：B786+652+71.66+52.641238万元； 总成本：ZD+Y+B5823.63万元b. 年行运费 电能损耗电费：A2367.1（万元）；折旧费：B287（万元）； 总年运费：A+B2654.1（万元）207.2 运行特性计算7.2.1网损 a，最大负荷时 b，最小负荷时MW7.2.2输电效率最大负荷时最小负荷时7.2.3输电成本输电成本输电总费用输送电量7.2.4输电总费用7.2.5小结 (1)原始资料分析校验负荷的合理性时，修正发电厂（A）本地负荷最大负荷利用小时数21。 (2)系统的功率平衡，有功功率达到了27%的备用，较为充足。无功功率接近平衡，依靠变压器分接头调压。 (3)网络电压等级和主接线的确定。输电线路选110KV，电压等级。主接线方式经初步比较和深入比较选定方案1，辐射形开式网。其经济数据如下：综合投资年运行费用年计算费用709.95万元 216.272万元 334.597万元技术比较：正常时，；故障时， (4)发电厂、变电所主接线的确定。 发电厂高压侧双母线接线，变电所内桥接线。升压变3台SFPL63000 (5)调相调压计算 变电所（1） 选5档 115.5KV 变电所（2） 选2.5抽头 112.75KV 变电所（3） 选5抽头 115.5KV 变电所（4） 选5分接头 115.5KV结 论 这次区域电力网的毕业设计，计算书中的主要内容包括：电力系统的功率平衡，电力网的接线方案的技术论证及经济比较，又包括电压等级的选择，电力网接线方案的初步选择，电力网接线方案的最优选择，发电厂及变电所主接线的选择，发电厂电气主接线的选择及电气设备的选择校验，又包括主变压器的选择，各级电压接线方式的设计，短路电流计算，电气设备的选择及校验，电力网的潮流与电压计算，包括最