输电线路课程设计-区域电网设计.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除目录摘 要- 3 -引 言- 4 -设计任务.- 5 -第一章 电网接线初步方案的拟定与比较- 5 -1.1初步接线方案的拟定依据- 7 -1.2拟订的方案- 7 -1.3初步方案的潮流计算- 8 - 1.3.1导线截面接选择.- 8 - 1.3.2粗略潮流计算.- 8 -1.4精确潮流计算。1.5经济比较。第二章 电网接线方式选择及设备选择。2.1 发电厂主接线方式的选择。2.2变电所主变压器的选择。2.3.变压器选择。第三章 调压计算及分接头的选择。3.1调压原则。3.2 变电所变压器分接头选择。3.2.1变压器1的变压器分接头选择。3.2.2变压器2的变压器分接头选择。3.2.3变压器3的变压器分接头选择。四、主要参考文献。五、设计心得。 摘 要电力工业是国家的基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位。电能是一种无形的，不能大量储存的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持有功功率和无功率的平衡。电力工业发展的经验告诉我们，电力系统愈大，调度运行就愈合理，经济效益愈好，应变事故的能力就俞强，这也是我国电力工业必然的发展趋势。然而联合电网也是由地方电力网相互联接而成的。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，因此，做好电力规划，加强电网的建设十分重要。电力规划是根据社会经济发展的需求，能源资源和负荷的分布，确定合理的电源结构和战略布局。确立电压等级，输电方式和合理的网架结构等，电力规划合理与否，事关国民经济的发展，直接影响电力系统今后的运行的稳定性，经济性，电能质量的好坏和未来的发展。关键词:地区力电网 规划设计 技术比较 调压计算 分接头引 言根据电能生产、输送、消费的连续性，瞬时性，重要性的特点，对电力系统的运行也必须保证对第一类负荷的不间断供电，对第二类负荷的供电可靠性，同时，保证良好的电能质量，除此之外降低变换、输送、分配时的损耗，保证系统虑供电的可靠性、灵活性和经济性的基础上，使方案达到最合理化。保证良好的电能质量和较好的经济效益运行的经济性也极为重要。于是在规划电力网时应该根据各个负荷点对电能要求的不同和保证运行的灵活和操作时的安全来选择合适的接线方式和合理的电压等级。在选择电网设计方案时，首先考虑系统对负荷供电的可靠性，在保证供电可靠性的基础上，对供电的灵活性和经济性进行设计和规划。为保证供电的可靠性，对有一类负荷的负荷点采用双回或环网供电。对于灵活性，系统主要通过变电所的接线来实现。在本电网设计中，电压中枢点是变电所，故通过调节变电所的电压来实现电压调整。总之：进行电网规划设计时，要根据当地地理条件，合理选泽方案，综合考虑。 区域电网设计任务书一、课题内容1火电厂、变电所相对地理位置及距离如图1所示（距离单位为KM）。图1 发电厂、变电所相对地理位置及距离2火电厂技术参数火电厂A额定功率因数装机台数、容量（MW）6500.854250.8额定电压（kV）10.53负荷情况 地点 项 目变电所123最大负荷（MW）203030最小负荷（MW）101520功率因数（最大）0.850.90.9功率因数（最小） 0.80.850.85最大负荷利用时间（h）5500低压母线电压(kV)10各类负荷(%)I类504030II类304050III类202020调压要求逆调压4. 系统情况现有系统，电力网在A处以220KV双回路与某系统相联，该系统最大综合负荷为60MW，=0.9该系统的总容量为525MW平均功率因数为0.85，按功率平衡条件，联络线上的最大负荷时向系统送出180，始端功率因数为二设计任务与步骤根据任务书的原始资料，检验系统的功率平衡，并确定电厂的运行方式其中：储备系数为最大负荷时确定系统的装机容量（不用容量）系统的最大综合负荷三课题任务书要求：根据“电力系统分析”课程所学理论知识和电力系统规划设计的基本任务，在电源及负荷大小及其相对地理位置已确定的情况下，完成一个区域电力网络的设计。要求对多个方案进行技术经济比较和分析，选择出最优方案，并对所选方案进行必要的技术计算（如调压计算、稳定性计算），提出解决技术问题的措施。具体设计如下：1确定供电电压等级；2初步拟定若干待选的电力网接线方案；3发电厂、变电所主变压器选择；4电力网接线方案的技术、经济比较；5输电线路导线截面选择；6电网潮流和调压计算。电网规划课程设计第一章 负荷合理性校验，功率平衡校验及确定运行方式1-1 负荷合理性校验 根据最大负荷利用小时数的定义，最大负荷运行Tmax 小时所消耗的电量等于全年实际耗电量，所以应大于全年以最小负荷运行所消耗的电量，即：PmaxTmaxPmin8760 8760全年小时数1、发电厂负荷 （PmaxTmax805500440000）（Pmin8760458760394200） （MWh） 2、变电所1 负荷 （PmaxTmax205500110000）（Pmin876010876087600） （MWh） 3、变电所2 负荷 （PmaxTmax305500165000）（Pmin8760158760131400） （MWh） 4、变电所3 负荷 （PmaxTmax305500165000）（Pmin8760208760175200） （MWh） 结论：所以负荷均满足合理性要求。1-2 功率平衡校验 一、有功功率平衡校验（最大方式下） 系统最大有功综合负荷：系统最小有功综合负荷：K1 同时系数取1K2 厂用网损系数取1.15（其中网损8%，厂用7%）PXMAX=11.15(20+30+30)=92 MWPXMIN=11.15(10+15+20)=51.75MW发电厂装机容量：PFMAX=506=300MW有功备用容量：PB= PFMAX- PXMAX=300-92=208MW备用容量占系统最大有功综合负荷的百分比：69.310二、无功功率平衡校验（最大方式下）系统最大综合无功负荷：QXMAX=PXMAX.tan(cos-1)QXMAX=92tan（cos-10.85）=57 MVar发电机能提供的无功功率：QFMAX=PFMAX.tan(cos-1e)QFMAX（506）tan(cos-10.85)=185.9 MVar无功备用容量：QB=QFMAX- QXMAX=185.9-57=128.9 MVar无功备用容量占系统最大综合无功功率的69.410%三、功率平衡校验结论 发电厂有功储备为 208MW，达到系统最大综合有功综合负荷的 69.3，大于10，基本满足系统有功平衡的要求。 发电厂无功储备有 128.9MVar，达到系统最大综合无功功率的 69.4，已满足系统无功平衡要求的大于10%储备要求。 综上所述，该发电厂装机容量可以满足系统功率平衡的要求，而且不用无功补偿。 1-3 确定发电厂运行方式 系统以最大负荷方式运行时，系统最大有功综合负荷为 80MW，而发电厂最大出力为400MW，因备用容量不足一台发电机组的容量，所以所有机组都须带负荷运行。机组间负荷分配，可以按机组容量来分配。 当系统以最小负荷方式运行时，系统有功功率只有45MW，此时发电厂以最大方式运行时。无论最大最小，都要1台50MW 机组投入运行，即一台50KW机组带负荷，而另五台50KW机组作备用，用作轮流检修和事故备用。第二章 电网接线初步方案的拟定与比较2.1初步接线方案的拟定依据电力网接线初步方案主要根据负荷对供电可靠性的要求拟定。在电力系统中，对于类负荷要求任何情况下不能断电，类负荷要求尽可能保证供电，必要时可以断电。从设计任务书中的负荷数据表可知，发电站A、变电所2，3的类负荷所占比例较大，所以对发电厂A、变电所2，3的供电在任何情况下都不能中断，而变电所1没有类负荷，类负荷所占比例较大，在必要时可以断电。2.2拟订的方案根据上述原则可列出可能的各种电网接线初步方案如图一（可能还有其他方案）方案一 方案二方案三 方案四 方案五 方案六图1 各种电网接线的初步方案1.3初步方案的潮流计算1.3.1初步方案并未确定导线截面积，因此先按均一网对其进行初步功率分布的计算。均一网初步功率分布的计算公式如下：S=即：导线截面选择的原则导线截面选择的原则：按计算所得初步功率分布、按经济电流密度选择进行选择。由公式计算得到导线截面进行选择截面表5架空输电线路导线经济电流密度（A / mm2）年最大负荷利用小时数Tmax材料3000以下300050005000以上铝1.651.150.90铜3.002.251.75发电厂的年最大负荷利用小时为6000小时因为用的钢芯铝绞线，且年最大年负荷利用小时数都在小时以上，所以J取0.9各型号导线参数如下表：表8 各型号导线参数型 号电 阻电 抗导线投资LGJ-700.450.4414LGJ-1200.270.42325LGJ-1500.210.41328LGJ-1800.170.40830LGJ-2400.1320.40132LGJ-3000.1070.3940LGJ-4000.080.37445LGJ-7000.0440.402651.3.2详细计算过程如下：初步方案1（图）1. 粗略潮流计算： P1=20 P2=30 P3=30L1=120KM L2=169.7KM L3=100KM L4=156.2KM总线路长度：（120169.7100156.2）600.49开关台数：=21.1765=8.8235总负荷矩：（） 当断开2时总负荷矩：电压损耗：（） 当断开1时（图）总负荷矩：电压损耗：（） 显然断开L3，L4的负荷矩不是最大的 初步方案2同理可以得到其他五种方案的负荷矩及最大故障电压损耗如下表1.3.3初步方案的汇总比项目线路图线路总长度(KM)总负荷矩最大故障电压损耗(KV)方案一600.4915529.409511.55方案二670.6714141.738057.83方案三70489107.095方案四677.8218354.69.1773方案五732.4913297.2848.646方案六857.347495.53.745较佳筛选条件：较佳筛选结果：1.3.4三个较佳方案及其潮流分布较佳方案（一）图粗略潮流计算：在3点处打开环网，计算线路损耗及电压损耗1. 变电所1： 变电所2： 变电所3： 线路L1：P=42.84 Q=P22.851（mvar）线路L2：P=37.16 Q=18.59（mvar）线路L4：P=22.84 Q=10.465（mvar）线路L5：P=7.16 Q=4.065（mvar）2. 各线路功率因数计算线路L1：0.88 线路L2：0.89线路L4：0.9 线路L5：0.873.计算导线电流：公式： J=0.9 线路L1: I=127.45A S=141.61选 LGJ-400 =0.08 =0.374线路L2: I=110.85A S=123.17选 LGJ-150 =0.21 =0.413 线路L3:I=66.6A S=74选 LGJ-120 =0.127 =0.42 线路L4:I=21.6A S=24选 LGJ-120 =0.127 =0.42 4导线截面校验结果：5电晕计算较佳方案（二）图粗略潮流计算：1.变电所1： 变电所2： 变电所3： 线路L1：P=80 Q=P51.18（mvar）线路L2：P=28.405 Q=17.45（mvar）线路L3：P=31.595 Q=19.73（mvar）线路L4：P=1.595 Q=1.14（mvar）2.各线路功率因数计算线路L1：0.84线路L2：0.85线路L3：0.85线路L4：0.813、确定电压等级本设计的网络是区域电力网，输送容量1.5980MVA，输送距离从 110156kM。根据各级电压的合理输送容量及输电距离，应选择 220KV 电压等级（其输送能力为100500MW，100300kM）。 故网络电压等级确定为：220kV3.计算导线电流：公式： J=0.9 线路L1: I=250.2A S=278.01选 LGJ-240 =0.132 =0.432线路L2: I=87.8A S=195.12选 LGJ-240 =0.132 =0.432 线路L3:I=97.2A S=216.2选 LGJ-240 =0.132 =0.432 线路L4:I=5.15A S=11.50选 LGJ-240 =0.132 =0.432 4.导线截面校验结果：5.电晕计算：较佳方案（三）图粗略潮流计算：1. 变电所1： 变电所2： 变电所3： 线路L1：P=80 Q=P41.455线路L2：P=30 Q=14.53（mvar）线路L3：P=30 Q=14.53（mvar）2各线路功率因数计算线路L1：0.9线路L2：0.9线路L3：0.93.计算导线电流：公式： J=0.9 线路L1: I=118.6A S=144.48选 LGJ-240 =0.132 =0.432线路L2: I=43.7A S=48.6选 LGJ-240 =0.132 =0.432 线路L3:I=43.7A S=48.6选 LGJ-240 =0.132 =0.4324.导线截面校验结果：5.电晕计算1.3.5经济比较计算（1）电能损耗计算最大负荷损耗时间法最大负荷损耗时间法的计算步骤为：根据负荷的最大负荷时间和功率因数计算输电线路的最大负荷时间和平均功率因数。根据最大负荷损耗小时tmax与最大负荷利用小时Tmax(h),功率因数 COS之间的关系由表查取最大负荷损耗时间。按下式计算电能损耗：W=PMAXmax（2）经济比较方法（投资计算、年运行费用计算和抵偿年限计算）方案比较方法常用的有最小费用法，净现值法，内部收益率法，和抵偿年限法等，其中抵偿年限法属于静态投资收回法。该方法的优点是计算简单，资料要求少；缺点是以无偿占有国家投资为出发点，未考虑时间因素，无法计算推迟投资效果，投资发生与施工期，运行费用发生与投资后，在时间上未统一起来；仅计算回收年限，未考虑投资比例多少，未考虑固定资产残值；多方案比较一次无法算出。仅用于电力系统规划设计中简单方案比较。本设计采用抵偿年限法。抵偿年限法的计算公式如下：N=按电力工业投资回收系数0.1考虑，当N小于6年时，采用投资大，年运行费用低的方案，否则应采用投资小的方案。从这5个方案中，考虑到线路长度，布局结构以及供电可靠性和建设投资等方面综合考虑，选取1，2，3来进行更为精确的比较。网络电能损失费较佳方案一1.年电能损耗计算W=Pmax11+Pmax22+Pmax33+Pmax44=7806.8mw1. 电网总投资计算(1) 线路投资：M线=（L1+L2+L3+L4）32=17468.8万(2) 高压断路器：840=320万(3) 附加容量投资：K附=10001Pmax=1000(0.865+0.189+0.89+0.2032)=197.6万2. 年运行费用计算（1） 输电线路：M线4=2096.256万（2） 变电所：32014=44.8万（3） 年电能损耗费用：WL总=（WL1+WL2+WL3+WL4）100.2=156.136万较佳方案二1.年电能损耗计算WL1=WL2=WL3=WL4=2.电网总投资计算（1）线路投资：（2）高压断路器：480万（3）附加容量投资3. 年运行费用计算（1） 输电线路（2） 变电所(3)年电能损耗费用较佳方案（三）.电能损耗计算(mw*h) W=PMAXmax =4047.12WL1=9854.74WL2=1618.44WL3=1685.22WL4=6.6174.电网总投资计算（1）线路投资：（132*2+110+132+156.2）*32=21184（万元）（2）高压断路器：10*40=400（万元）（4） 附加容量投资1000（0.3999+0.001635+0.4164+3.435）=425.29（万元）5.年运行费用计算（3） 输电线路21184*0.04=847.36（万元）（4） 变电所400*0.14=56（万元）(3)年电能损耗费用（1618.44+6.617+1685.22+9854.47）*0.2*1000=263.3（万元）较佳方案经济比较汇总项目线路图电网总投资(万)年运行费用（万）较佳方案一17986.41899.688较佳方案二18500.525946.35较佳方案三22009.29351166.661. 最佳方案筛选条件：总投资及运行费用小2.最佳方案筛选结果：方案一1.3.6最佳线路方案精确潮流计算（图）1. 计算各变电所和发电厂的运算负荷和运算功率线路的初步等值电路简化等值电路按最大负荷计算时：2.3变压器选择： 各变压器参数变压器型号RTXTP0(kw)Pk(kw)Uk%Io% SSPL-63000/2205.961349340414.452.41SSPL-63000/2205.961349340414.452.41SSPL-63000/2205.961349340414.452.412.4变压器的计算：1SSPL-63000/220型变压器 Rt=5.96，Xt=134；额定负荷下的损耗：Pzt=0.404MW Qzt=4.08Mvar Pyt=0.093MW Qyt=2.09Mvar（1）.变电所1。变压器中的功率损耗St=Syt+Szt=2(Pyt+jQyt)+2S2/(2*Sn)2 Pzt+jS2/(2*Sn)2Qzt =0.186+j4.18+2(202+12.42)/(2*632)*0.404+j2(202+12.42)/(2*632)*9.08 =0.242+j5.447(MVA)变电所母线上所连线路电纳中无功功率的一半Sy1= -jQy1= -j(371.4-52)*2202*10-6= -j15.46(Mvar)则运算负荷为S1=S1原+Sy1+St=20.23+j2.39(MVA)(2) .变电所2。计算方法同上，计算结果如下St2=0.299+j6.72(MVA)Sy2= -j22.88(Mvar)S2=30.29-j1.66(MVA)（1） 变电所3。St3=0.299+j6.72(MVA)Sy3= -j18(Mvar)S3=30.29+j3.22(MVA)按最小负荷计算时：（1）.变电所1。变压器中的功率损耗St=Syt+Szt=2(Pyt+jQyt)+2S2/(2*Sn)2 Pzt+jS2/(2*Sn)2Qzt =0.186+j4.18+2(102+7.482)/(2*632)*0.404+j2(102+7.482)/(2*632)*9.08 =0.194+j4.222(MVA)变电所母线上所连线路电纳中无功功率的一半Sy1= -jQy1= -j(371.4-52)*2202*10-6= -j15.46(Mvar)则运算负荷为S1=S1原+Sy1+St=10.194-j3.758(MVA)(2) .变电所2。计算方法同上，计算结果如下St2=0.21+j4.79(MVA)Sy2= -j22.88(Mvar)S2=15.21-j8.8(MVA)（2） 变电所3。St3=0.214+j4.8156(MVA)Sy3= -j18.005(Mvar)S3=20.214+j0.79(MVA)详细计算过程如下：进一步等值电路2.按最大负荷精确潮流计算：Z1=17.424+j57.024 Z13=14.52+j47.52Z2=24.64+j80.64 Z23=22.68+j74.23 MVA S1=20.23+j2.39MVA S2=30.29+j3.22 MVA S3=30.29+j3.22 MVA 线路L1： P= 43.3 mw Q= 3.26 mvar线路L2: P= 37.51 mw Q= 0.69 mvar线路L13: P= 23.07 mw Q= 0.87 mvar线路L23： P= 7.22 mw Q= 2.35 mvar2计算线路功率损耗。线路L1：S=0.69+2.242j MVA线路L2: S=0.718+j2.35 MVA线路L13: S=0.16+j0.523 MVA线路L23: S=0.027+j0.088 MVA1. 计算线路阻抗和电压损失.线路L-1. =1.9%线路L-2. =2%线路L-13. =0.7%线路 L-23. =0.6%3按最小负荷精确潮流计算：Z1=17.424+j57.024 Z13=14.52+j47.52 Z2=24.64+j80.64 Z23=22.68+j74.23 S1=10.194-j3.758 MVA S3=20.214+0.79j MVA S2=15.21-j8.88 MVA线路L1：P= 24.8049 mw Q= -5.233 mvar线路L2: P= 20.869mw Q= -6.627 mvar线路L13: P= 14.6109 mw Q= -1.479 mvar线路L23： P= 5.659 mw Q= 2.253mvar4计算线路功率损耗。线路L1：S=0.23+j0.76MVA线路L2: S= 0.244+j0.799MVA线路L13: S=0.06+j0.21 MVA线路L23: S= 0.017+j0.057MVA2. 计算线路阻抗和电压损失.线路L-1. =0.02%线路L-2. =0.093%线路L-13. =0.26%线路 L-23. =0.51%3. 计算运行费用.折旧费(按投资的5%计算)U=Z5%=118905%=594.5万元网络损耗功率:(假设电价为0.2) 电能损耗: 线路L-1.0.69mw 5500 3950线路L-2.0.718mw 5500 3950线路L-3.0.16mw 5500 3950线路L-4.0.027mw 5500 3950=0.693950+0.7183950+0.163950+0.0273950 =6300.25mw.h电能损失费:6300.2510000.2=126.005万元第二章 电网接线方式选择及设备选择2.1发电厂主接线方式的选择：由于发电机容量为50MW，低压侧采用单元线接线方式，主变压器台数采用4台。高压侧采用双母线接线方式。接线如图2.1.1图2.1.1 发电厂主接线 2.2变电所主接线方式的选择：由于变电所