恩施某地区高压电网规划设计毕业论文

南华大学电气工程学院毕业设计 毕业设计 (论文 ) 题 目 恩施某地区高压电网规划设计 学院名称 电气工程学院 指导教师 职 称 班 级 学 号 学生姓名 2015 年 5 月 31 日 南华大学电气工程学院毕业设计 南 华 大 学 毕业设计（论文）任务书 学 院： 电气工程学院 题 目： 恩施某地区高压电网规划设计 起 止 时 间： 2014 年 12 月 12 日至 2015 年 5 月 31 日 学 生 姓 名： 专 业 班 级： 指 导 教 师： 教研室主 任： 院 长： 2014 年 12 月 12 日 南华大学电气工程学院毕业设计 毕业设计（论文）任务书： 一、原始资料 1、电源及负荷点地理位置 （注：电源点由大电网用 110路与设计地区相连，大电网系统容量足够大，设其与地区之间的功率交换不受大小限制，母线电压也不受限制。） 2、地区负荷预测值，功率因素和调压要求见表 区负荷预测值及功率因素和调压要求表 负荷点 A 1 2 3 4 5 电压等级 10 10 10 10 10 10 35 最大负荷 （ 38 21 24 29 25 15 19 小负荷 （ 29 17 17 21 22 12 16 000 3800 4000 4800 3500 4000 4500 调压要求 （ 0. 4 10. 3 7 （ 0 10. 2 10. 1 5 、类负荷比例 60 45 35 55 10 20 40 二、设计内容和步骤 1、 原始资料分析 2、 电力电量平衡 南华大学电气工程学院毕业设计 3、 电力网电压等级的选择 4、 电力网接线方案的初步选择 5、 电力网的导线截面积选择 6、 变电所主接线及变压器选择 7、 电力网网损计算 8、 电力网投资及年运行费计算 9、 电力网最佳方案计算 10、电力网调压计算 第一阶段： 12 月 16 至 2015 年 1月 27 日进行 英文翻译， 查阅资料、调研、选题和开题； 第二阶段： 3月 10 日至 3月 24 日完成前三步； 第三阶段： 3月 25 日至 4月 11 日完成第四步； 第四阶段： 4月 12 日至 4月 30 日完成第五、六、七步； 第五阶段： 5月 1日至 5月 7日完成第八步； 第六阶段： 5月 8日至 5月 22 日完成第九、十步； 第七阶段： 5 月 23日至 5月底对设计进行整理并画出总图，形成设计（论文）初稿 三、设计要求： 1、确定地区与大电网供应的功率和电量 2、确定地区电力网的电压 3、确定地区电力网的接线 4、选定变电所的接线和 电器设备 5、论文总字数不少于一万五千字 指导老师： 年 月 日 南华大学电气工程学院毕业设计 南华大学本科生毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 恩施某地区高压电网规划设计 设计（论文）题目来源 自选题目 设计（论文）题目类型 工程设计 起止时间 、 设计（论文）依据及研究意义： 依据： 设计手册 : 电力系统设计手册 ，电力系统稳态分析， 电力工程设计手册 ， 发电厂及其主接线，电力设备选型手册。 目的： (1)通过本次设计了解电网规划对国民经济生活的重要影响，以及电网规划要遵循的原 则。 (2)初步掌握电网规划设计的基本内容和步骤，通过潮流计算分析线路的电能损耗和电压损耗，并能进行相关的调压计算。 (3)通过此次设计能对大学四年来学习的知识进一步的巩固与加强，培养自主分析问题、通过阅读文献解决问题的能力，初步具有从事科学研究的能力。 二、 设计（论文）主要研究的内容、预期目标：（技术方案、路线） 内容： 1、原始资料分析 2、电力电量平衡 3、电力网电压等级的选择 4、电力网接线方案的初步选择 5、电力网的导线截面积选择 6、变电所主接线及变压器选择 7、电力网网损计算 8、电力网投 资及年运行费计算 9、电力网最佳方案计算 10、电力网调压计算 预期目标： 设计说明书，设计计算书，电气主接线图、潮流分布图及本专业一篇相关英文文章的翻译（附原文及翻译） 南华大学电气工程学院毕业设计 三、设计（论文）的研究重点及难点： 重点： (1)潮流计算与电压损耗的计算 (2)变电站的调压计算 难点： (1) 三绕组变压器的变压器损耗 (2)环网的潮流计算与线路的电压损耗 (3)各个变电站的调压计算与无功补偿 四、 设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）： 1 2014 年 12 月 16 日至 2015 年 1 月 27 日 查阅国内外相关文献资 料，完成选题和开题报告； 2 3 月 10 日至 3 月 24 日完成前三步； 3 3 月 25 日至 4 月 11 日完成第四步； 4 4 月 12 日至 4 月 30 日完成第五、六、七步； 5 5 月 1 日至 5 月 7 日完成第八步； 6 5 月 8 日至 5 月 22 日完成第九、十步； 7 5 月 23 日至 5 月底对设计进行整理并画出总图，形成设计（论文）初稿 五、 进行设计（论文）所需条件： 用 辑论文， 软件进行绘图，此外还需上网查阅相关资料 要进行专业资料的查找和借阅 计进度的督促，解答学生设计中遇到的难题，及时指出设计的错误防止学生走弯路。 周进行一次讨论，探讨设计中的优点与不足并及时改善。 六、 指导教师意见： 签名： 年 月 日 南华大学电气工程学院毕业设计 i 摘要 : 随着我国电力事业的发展，电力在国民经济发展中作用的日益突出，电网的发展和建设越来越需要投入更多的关注。电网作为联系发电厂与用户的桥梁，对供电的质量、稳定性以及可靠性需要极大的保障，而电网的设计作为电网建设中的重要环节，必须给予高度的重视。本毕业设计的 主要任务是根据给出的数据及要求，按国民经济应用的要求设计一个供电、变电网络。该网络包括一个无穷大电源点、五个变电站以及输电线路。设计的主要内容包括：分析原始资料；校验系统有功、无功平衡和各种运行方式；确定系统接线方案；确定发电厂、变电所的接线方案和变压器的型号、容量及参数；进行系统的潮流计算；进行系统的调压计算，选择变压器的分接头；线路投资折旧费用以及年运行费用 . 关键词 ： 潮流计算；调压方案；电网接线方案 南华大学电气工程学院毕业设计 s in in of to as of of a of as an of be of is on to of to a a of s in of of of of to 华大学电气工程学院毕业设计 录 1电力电量平衡校验 . 1 功功率平衡校验 . 1 功功率平衡校验 . 1 量平衡 . 2 2电力网络电压等级和接线方案的初步确定 . 3 络电压等级确定 . 3 力网络的接线方案 . 3 算网络在最大运行方式下的初 步潮流分布 . 6 计算电压损耗计算 . 18 接线方案的初步确定 . 26 3电力网导线截面积的选择 . 27 经济电流密度计算导线截面积 . 27 照机械强度，允许载流量，电晕校验 . 30 路阻抗计算 . 31 路故障时电压损耗精确计算 . 31 路和断路器的投资 . 34 4发电厂、变电所主接线及变压器的选择 . 36 接线形式以及选择 . 36 源点高压侧母线的选择 . 36 电所主接线以及变压器接线方式的选择 . 36 定变压器型号、台数及容量 . 37 电厂和变电站的变压器台数和容量 . 37 变电站的容 量和接线方式 . 38 5电力网络精确潮流计算 . 41 据所选择的各型号变压参数求出变压器的阻抗和导纳。 . 41 出各变电站最大负荷和最小负荷时的运算负荷 . 42 案三的电力网损和电压降落的计算 . 46 案六的电力网损和电压降落的计算 . 55 种各线路的功率损耗 . 60 运行费用 . 61 优方案的确定 . 65 6电力网调压计算 . 67 电站 1的调压计算 . 67 电站 2的调压计算 . 68 电站 3的调压计算 . 68 电站 4的调压计算 . 69 电站 5的调压计算 . 70 参考文献 . 72 谢辞 . 73 南华大学电气工程学院毕业设计 第 1 页 共 83 页 随着国民经济的发展，切实保障人民对用电的安全性、可靠性、优质性以及经济性，电网规划设计已经成为了其中最关键的一个环节 。我们作为电力行业的未来新秀，更应该努力学习专业知识成为中国电力行业的英才。通过本次本次毕业设计，希望能够将所学的知识付诸于实践，通过反复的检讨、反复的尝试提高自己的专业素养。 1 电力电量平衡校验 电力电量平衡是进行电力系统规划设计的基本约束条件，换句 话说就是系统需要多少负荷就要提供多少负荷。进行电力电量平衡要分别进行最大负荷情况下有功功率、无功功率平衡的计算以及有功功率和无功功率备用的校验，最后还需要进行电量平衡。在电网规划的设计中进行电力电量平衡校验计算的时候，一定要考虑系统的总装机容量、备用容量、厂用电、网损率等因素。下面来进行具体的分析。 功功率平衡校验 系统最大有功综合负荷： m a a m i i n（其中 1K 同时系数取 1， 2K 厂用电和网损系数之和，包括网损 7%、厂用 8%） 1 5 6 . 9 2 M W=）19+15+25+29+24+( 2 11 . 0 70 . 9+381 . 0 8=m a 13 6 W=）16+12+22+21+17+( 171. 070. 9+291. 08=P x m i x 若备用容量占系统最大有功综合负荷百分比这里取 5%，则： 最大负荷时有功备用容量： m a xm a x 最大负荷时有功备用容量： m i nm i n 功功率平衡校验 南华大学电气工程学院毕业设计 第 2 页 共 83 页 系统最大无功综合用电负荷： 1ta nm a xm a x 系统最小无功综合用电负荷： 1ta nm 发电机能提供的最大无功功率 : 1ta nm a xm a x 发电机能提供的最小无功功率： 1ta nm 代入数据计算得： )191524(a n ( c o s)2921(a n ( c o s)11m a x 8 . 0 9 M V a r=4 1 . 3 4+4 3 . 1 3+3 3 . 6 2)a n ( c o s a n ( c o 128()a n ( c o 1 71 . 1 5+291 . 0 8=Q 11x m i n M V a n (c o s 1 所以，最大负荷时无功备用容量为： M V a m a xm a x 最小负荷时无功备用容量为： M V a m i nm i n 量平衡 最大负荷时系统的电量平衡计算如下： 1915 450019400015343500254800294000245000381 m a xm a x 738000380021 南华大学电气工程学院毕业设计 第 3 页 共 83 页 2 电力网络电压等级和接线方案的初步确定 络电压等级确定 据变电所负荷大小、变电所与发电厂的距离，由有关资料确定电压等级，采用架空线时与各额定电压等级相适应的输送功率和输送距离。 该电网电源为无穷大电源点，最大负荷功率为 发电厂最远的输送距离为 90从输送功率和输送距离综合考虑，输送距离不变，因此可以不采用非常高的电压等级，而根据等压输电与网络损耗及技术经济支持之间的关系以及输送距离和输送容量所采用的合理的电压等级，参照下表选取 110电线路电压较为合理。 表 电压等级输电线路合理输送容量及输送距离 额定电压（ 输送功率（ 输送距离（ 3 100 1000 1 3 6 100 1200 4 15 10 200 2000 6 20 35 2000 10000 20 50 60 3500 30000 30 100 110 10000 50000 50 150 220 100000 500000 100 300 力网络的接线方案 假设导线单位长度阻抗为： r+此代入以下其中电力网络进行粗略的初步潮流计算。因为要考虑到导线的弧垂和裕度，导线的实际长度是路径的 。而双回路导线实际长度取路径的 。计算可得如表 南华大学电气工程学院毕业设计 第 4 页 共 83 页 表 步的八种方案的比较 方案 接线图 线路长度 （ 设计合理性 I 25 个断路器 供电可靠性高 线路较短 27 个断路器 供电可靠性最高 ,电压损耗小 25 个断路器 供电可靠性高，输电线路较短 25断路器，供电可靠想较高 南华大学电气工程学院毕业设计 第 5 页 共 83 页 V 23 个断路器 供电可靠性较高输电线路较短 25 个断路器 供电可靠性高 23 个断路器，供电可靠性较高线路较短 南华大学电气工程学院毕业设计 第 6 页 共 83 页 23断路器，供电可靠性高 算网络在最大运行方式下的初步潮流分布 线路潮流分布计算的两个假定： a、计算时不考虑线路功率损失； b、功率小按导线的长度均匀分布。有原始资料分析可知： ， ， ， ， ， ， ， ，图中 20 根据集中参数公式 和 ASmS 可以计算出各方案的初步潮流如下： （ 1） 、方案一： 图 案一 南华大学电气工程学院毕业设计 第 7 页 共 83 页 1S =21+ )j =21+, )n ( c o 2 24+n ( c o 3 29+所以在双回路中有： 3 M W 1 2 而对于右侧环网，将环网从电源 A 点儿打开，如下图示，从而可计算初步潮流计算得： 图 网 根据集中参数公式 和 AS mS ( 4445455 ( 5555444 54 上所述： 南华大学电气工程学院毕业设计 第 8 页 共 83 页 （ 2）、方案二： 图 案二 所有线路均为双回路，所以根据双回路的特性可知，各线路的潮流分布 为： 3 M W 1 2 4 5 （ 3） 、方案三： 图 案三 南华大学电气工程学院毕业设计 第 9 页 共 83 页 已知： a n ( c o t a n ( c o s 11444 a n ( c o s)1915()1915()t a n ( c o s 11555 j 2 1 M V A +29=)a n ( c o t a n ( c o s 11333 在双回路 由 上 文 知 ： 左侧环网中将环网从电源点 流分布图如下图所示： 图 网 据集中参数公式 和 AS 可计算如下LL m mS ( 2222111 总( 1112122 总( 21 综上所述 : 线路 14.5+ 线路 17+ 路 线路 1 路 12.5+ 线路 华大学电气工程学院毕业设计 第 10 页 共 83 页 （ 4）、方案四： 图 案四 已知： a n ( c o s)1915()1915()t a n ( c o s 11555 j 2 1 . 7 5 M W A+29)a n ( c o t a n ( c o s 11333 1S = j 1 5 . 7 5 M V A +21)a n ( c o t a n ( c o s 1111 所以在双回路 有： 3 5 M W 1 在环网 环网在电源点 线路潮流分布如下图 根据集中参数公式 和 AS :LL m m 可计算潮流如下 S 南华大学电气工程学院毕业设计 第 11 页 共 83 页 图 网 V 2444 总A 42122 总M V 24 综上所述： 线路 14.5+ 线路 17+ 路 10.5+ 线路 4 路 线路 5）、方案五： 图 案五 南华大学电气工程学院毕业设计 第 12 页 共 83 页 如图所示，双回路 2 将左侧 处打开，潮流分布图如下： 图 网 据集中参数公式 和 AS 可计算潮流如下LL m m1323 总M V 2111 总 31 而对于右侧环网，将环网从电源 A 点儿打开，如下图示，从而可计算初步潮流计算得： 图 网 根据集中参数公式 和 AS 可计算潮流如下LL m mS 南华大学电气工程学院毕业设计 第 13 页 共 83 页 j 1 7 . 8 3 M V A+3 0 . 7 4= 4555 5 . 3 5 M V A+2 8 . 2 6=5444 54 综上所述： 线路 线路 1 路 线路 4 路 线路 12+路 6） 、方案六： 图 案六 如图所示，可知双回路 M V 2 M V 4 M V 5 在左侧环网 电源点 A 点打开潮流分布如下图所示： 南华大学电气工程学院毕业设计 第 14 页 共 83 页 图 网 据集中参数公式 和 AS 可计算潮流如下如下LL m m 1333 总M V 33111 A 总M V 31 综上所述： 线路 线路 1 路 17+ 线路 路 12.5+ 线路 12+ 7）、方案七： 图 案七 南华大学电气工程学院毕业设计 第 15 页 共 83 页 如图所示双回路 M V A 3 在左侧环网中将环网从电源点 流分布图如下图所示： 图 网 据集中参数公式 和 AS 可计算潮流如下LL m m 2111 总M V 1222 总M W 21 而对于右侧环网，将环网从电源 A 点儿打开，如下图示，从而可计算初步潮流计算得： 图 网 根据集中参数公式 和 AS 可计算潮流如下LL m mS 南华大学电气工程学院毕业设计 第 16 页 共 83 页 j 1 7 . 8 3 M V A+3 0 . 7 4= 4555 5 . 3 5 M V A+2 8 . 2 6=55444 54 综上所述： 线路 14.5+ 线路 1 路 线路 路 线路 路 （ 8） 、方案八： 图 案八 如图所示双回路 M V 1 在环网 ，将环网在电源点 A 处打开，则线路潮流分布如下图所示 ： 南华大学电气工程学院毕业设计 第 17 页 共 83 页 图 网 据集中参数公式 和 AS 可计算潮流如下LL m m 22444 总M V 44222 总M V 24 将上侧环网 打开则有如下图潮流分布： 图 网 V 33555 总M V 55333 总南华大学电气工程学院毕业设计 第 18 页 共 83 页 M V 35 综上所述：