地方电力网规划设计论文.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 1 5 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 5000 70000 8 8760 70080 发电厂 B 12 5000 6000017 8760 148920 6 变电所 2 18 5500 99000 10 8760 87600 变电所 3 26 5000 130000 14 8760 122640 变电所 4 22 5500 121000 12 8760 105120 变电所 5 18 5000 90000 8 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 14 33 18 26 22 118 085MW 25 4 50 118 085 31 95MWPPP 装综合 31 915 10027 118 085 P P 综合 备用充足 满足 10 15 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 cos sin 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 cos sin 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 95 105 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 20 40MVA 距发电厂距离在 25 65kM 查表和选用 110kV 为电力网额定电压 且传输距离容许在 50 150kM 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 50 265kM 3 2 0 7 25 65 35 45 2 251kM 4 2 0 7 65 25 35 45 70 266kM 5 2 0 7 45 65 25 35 60 274kM 6 2 0 7 45 25 35 75 50 248kM 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 U 10 故障情况下 U 15 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 Tmax 5000h 时 Je 1 07 A mm2 Tmax 5500h 时 Je 0 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 S2 57 2 mm 变电所 3 S3 78 2 mm 变电所 4 S4 70 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 206A 380 2 760A 1max I 3cos P U 3 33 10 3 110 0 84 112 5A 275 2 550A 2max I 3cos P U 3 18 10 3 110 0 84 166 4A 355 2 670A 3max I 3cos P U 3 26 10 3 110 0 82 137 5A 275 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 206A 380 2 760A 1max I 115A 275 2 550A 2max I 159 3A 445A 3max I 3 24 88 10 3 110 0 82 144 5A15 max U 3max 15 8 U 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 2 经济比较 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 3 W 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 xianguan KKK 2 0 7 25 2 25 65 1 95 35 2 1 45 1 95 4 75 16 3 709 95 万元 方案 3 2 0 7 25 2 25 65 1 95 xianguan KKK 35 2 45 45 2 45 45 1 95 14 4 75 3 739 45 万元 2 2 年运行费用 由最大负荷损耗时间法来计算能量损耗A 22 由最大负荷利用小时数及查表得 max Tcos 1 4020h 2 4020h 3 3560h 4 4020h 方案 1 2 4 1 i ii i i S AR V 2222 2 39 33 37521 414 62531 75 775 356026 210 125 4020 110 7973 8MW h 7 9738度 6 10 NNNA 线开关 46 0 2 107 9738 100 08 709 95 216 272 万元 方案 3 2 4 1 i ii i i S AR V 2222 2 39 33 37521 414 62531 75 775 356026 210 125 4020 110 8324 6MW h 8 324度 6 10 2 3 年计算费用 取投资回收年限 8 年 H X 方案 1 23 1 H ZNK X 216 272 709 95 1 8 334 597 万元 方案 3 1 H ZNK X 225 648 739 45 1 8 348 898 万元 故经济比较排除方案 3 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 1 L 双回线 LGJ 70 2 L 4 L 为 LGJ 150 3 L 4 电网接线方案的确定 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 24 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 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 SFPL1 63000 6 3 121 Yo 11 1 台 50Mw 的发电机 S 50 0 85 58 8MVA 选择一台 SFPL1 63000 10 5 121 Yo 11 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 7 27 5MVA 选择 SFL1 31500 型 号 变电所 2 15 0 85 0 7 12 4MVA 选择 SFL1 16000 型 号 变电所 3 18 0 85 0 7 14 8MVA 选择 SFL1 16000 型 号 25 变电所 4 21 0 85 0 7 17 3MVA 选择 SFL1 20000 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 P0 22kW Ps 135kW 0 1 20 2 1 22 13511 4 scrN k kMVA SSPP 实际负荷最大容量 Smax 23 0 85 27MVA 最小容量 Smin 11 0 8 13 75MVA 所以负荷容量 S Scr 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 16 2 1 18 5 1109 3MVA Smin 7 0 8 8 75MVA9 3MVA 采用内桥接线 d 对变电所 4 Scr 20 2 1 22 13511 4MVA Smin 10 0 8 12 5MVA Scr 26 采用内桥接线 e 对变电所 5 Scr 16 2 1 18 5 1109 3MVA Smin 7 0 8 8 75MVA 9 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 SFL1 31500 和 3 台并联的 SFL1 63000 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 1000 j0 61 63 100 0 06 j0 3843MVA 22 21 1 3 1000 1 3 0 302 TsTNNVSRPR XT2 XT1 3 6 72 ST02 3 ST01 0 18 j1 15MVA b 线路参数 L1 双回 LGJ 95 ZL1 RL1 jXL1 0 5 0 27 j0 409 25 3 375 j5 1125 L2 ZL2 17 1 j16 42 L3 ZL3 6 75 j6 48 L4 ZL4 9 45 j9 1 c 降压变 变电所 1 两台 SFL1 31500 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 SFL1 16000 并联 0 5 1000 110 110 110 16000 16000 2 6 2 3TR 0 5 10 10 5 110 110 16000 39 7 2 3TX 2 0 0185 j16 0 9 100 0 037 j0 288MVA 02 3TS 变电所 4 两台 SFL1 20000 并联 0 5 1000 135 110 110 20000 20000 2 04 4TR 0 5 10 10 5 110 110 20000 31 763 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 05 10 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 2 10 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 05 11 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 0 975 121 117 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 3