区域电网说明书.docx

区域电力网的设计1区域电力网的设计内容（1）根据负荷资料，待设计变电所的地理位置。据已有电厂的供电情况。做出功率平衡。（2）通过技术经济综合比较，确定电网供电电压、电网接线方式及导线截面。（3）进行电网功率分布及电压计算，评定调压要求，选定调压方案。（4）评定电网接线方案。2区域电网设计的有关原始资料（1）发电厂、变电所及新选定变电所地理位置（见附图一）。（2）原有发电厂、变电所主接线图及设备规范（见附图二）。（3）新变电所有关资料变电所编 号最大负荷MW功率因数二次侧电压kV调 压要 求负荷曲线性 质重要负荷%A250.8710恒A62B180.8910顺B74C260.8810顺A51D250.8810顺B73（4）典型日负荷曲线 （5）其他说明1）功率初步平衡：厂用电率7%，线损率6%；2）各回路最大负荷同时系数取1.0；3）本区域电力网多余功率送回系统。功率缺额时由系统供给；4）除另有说明外，高压侧均按屋外布置考虑配电装置；5）区域气温最高为40摄氏度，年平均为25摄氏度。3附图4设备规范表发电机：G1、G2：QF2-25-2G3：QFQ-50-2变压器：T1、T2：SF9-31500/110T3： SFP9-63000/110原有负荷资料：1）10kV电压级地方负荷：12回路，每回路最大负荷为1500kW，同时率为1.0，功率因数为0.8，要求备用的负荷为80%。2）110kV电压级负荷：2回路，每回路最大负荷为10000kW，同时率为1.0，功率因数为0.9，要求备用的负荷为50%。1 电网有功功率的初步平衡1.1 电力负荷分析1.1.1 原有电网负荷各行各业最大用电负荷以及区域内其他最大用电负荷，将其相加，再加上同时率，即得系统最大用电负荷，其表达式为： 式中：区域内各类最大用电负荷之和。同时率（一般1），这里取。1.1.2 新建电网负荷 式中网损率（本设计计算取6%）。系统的用电负荷。1.1.3 系统的发电负荷系统的发电负荷是指满足系统供电负荷，以及发电机电压直配负荷的需要，发电机（厂）所必须发出的功率，它对于系统供电负荷，直配负荷，发电厂厂用负荷之和，即系统发电负荷为： 式中：系统的供电负荷。发电机电压直配负荷。厂用电率，即厂用负荷的百分数（本设计计算取7%）。1.1.4 结论表1.1 高压配电网有功功率平衡计算结果（）计算结果原有电网发电负荷（）新建电网发电负荷（）总发电负荷（）发电机运行方式（）联络线上从系统吸收功率功率（）最大负荷40.86107.53148.3925+25+5048.39最小负荷26.2470.3596.5325+25+406.592 新建电网电压等级的确定本案新建电网部分，是在原有110电网的基础上规划发展，新电压的选择必须考虑与原有电压相配合。如两者电压等级不同，则原有发电厂需要大规模改造，建设投资过大，应尽量相符。综上所述，新建电网部分采用110电压等级。3 待建变电所主变台数、容量、型号的选择3.1 变电所主变台数的选择3.1.1选择原则根据35110kV变电所设计规范（GB50059-92）的有关规定：第3.1.1条主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。第3.1.2条在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。3.1.2 本案情况本案中，A、B、C、D四所变电所均有（5174）%不等的重要负荷，为了保证供电的可靠性，新建变电所均装设同一型号的2台变压器。3.2 变电所主变容量的选择3.2.1选择原则 根据35110kV 变电所设计规范（GB50059-92）的有关规定：第3.1.3条 装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。即应满足下列公式：3.2.2 本案情况经计算，各变电所主变容量选择情况如下：A变电所为20000 B变电所为16000C变电所为20000 D变电所为25000。2.3 变电所主变型式的选择2.3.1 相数确定本案中各个新建变电所均处于城郊结合部，地势平坦，交通方便。因此均采用三相变压器。2.3.2绕组数确定本案中各个新建变电所均为110/10，因此均采用双绕组变压器。2.3.3接线组别确定110系统要求中性点直接接地，应采用接线方式。10系统要求中性点不接地，有形接线和型接线两种方式。考虑到接线型式有抑制三次谐波作用，故采用型接线。所以，本案均采用的接线型式。3.3.4 调压方式确定A为恒调压，B为顺调压，C为顺调压，D为恒调压3.4 变压器选择结果表2.1 A、B、C、D四所变电所主变型号以及参数变电所ABCD主变台数2222主变型号SFZ10-20000/110SFZ10-16000/110SFZ10-20000/110SFZ10-25000/110额定容量（kVA）20000160002000025000额定电压高压（kV）11081.25%11081.25%11081.25%11081.25%额定电压低压（kV）10101010连接组别YN,d11YN,d11YN,d11YN,d11空载损耗（kW）2117.712124.85短路损耗（kW）88.4073.1088.40104.55空载电流（%）0.560.570.560.50阻抗电压（%）10.510.510.510.54网接线方案的确定4.1 拟定电网的接线方案本案中各新建变电所均有重要负荷，从供电可靠性出发，应采用有备用电源的接线方式。二线二变型式的变电所采用桥式接线，四线二变型式的变电所采用单母线分段或双母线接线。其断路器数量见表4.1表4.1各接线形式开关数接线形式开关台数接线形式开关台数接线形式开关台数桥3台单母分段7台双母线7台根据待建变电所的地理位置图B拟定15种可行性方案，见表4.2。4.2 方案的初步选择采用的是筛选法，根据下列各项指标进行定性分析比较，保留两个较好的方案，以便进一步进行技术及经济比较。（1） 供电的可靠性，检修、运行、操作的灵活性和方便性；（2） 线路的长度，短者优先；（3） 保护配置的复杂程度；（4） 将来发展的可能性；（5） 发电厂、线路上及变电所高压侧新增断路器的台数，少者优先；（6）计算每个方案的负荷距，小者优先；负荷距的计算方法：负荷距等于流于线路的有功功率与该有功功率所经过的最长路径的长度编号方案型号开关总数（台）线路总长（km）120155.4224158.4316149.4426169.2522190.8624201.6716154.4824187.29141201015134.6预选方案为方案（1）与方案（2）5对初选接线方案进行技术比较5.1技术比较步骤对初选接线方案进行技术比较的步骤为：首先根据原始数据和初选各方案的接方式线，选择并校验各条线路导线的型号；再进行技术比较，计算出各方案在正常情况下的最大电压损耗应不大于10%，最严重故障时的最大电压损耗应不大于15%，大者舍去.5.2 确定各变电所负荷（1）根据给出的负荷资料已知及COS，利用 （5.1）并求出最大、最小负荷时各变电所的Smax、Smin。同时，忽略功率损耗，认为功率均布，计算出各个方案的各线路上的功率情况。（2）求取各变电所最大负荷年利用小时数Tmax：（5.2）表5.1各变电所负荷情况列表变电所编号最大负荷(MW)功率因数COS负荷曲线性质Smax(MVA)A250.87A25+j14.17B180.89B18+j9.22C260.88A26+j14.03 D250.88B26+j13.495.3.导线型号的选择根据Tmax在电力工程专业毕业设计指南电力系统分册第50页的图31查得经济电流密度J，计算出各导线的计算面积，查电力工程专业毕业设计指南电力系统分册附表4初步选出线路导线型号。计算面积在表中未列出的应选择偏大的型号。计算截面积 （5.3）若是双回线： （5.4）5.3.1导线截面积选择（1）设该网为均一网，计算出最大负荷时的初步功率分布及各线路的最大负荷电流。（2）计算环网的（加权平均法） (5.5)（3）据查得经济电流密度J，求出各段导线的经济截面积Sj，(如实际为双回线截面面积，乘以0.5的单回线导线截面)，当计算出的导线截面积小于35时，考虑机械强度的校验，应选用LGJ-35型导线，当计算出的导线截面积小于70，考虑电晕校验，应选用LGJ-70型导线；所以在计算出的导线截面积小于70，综合考虑机械强度和电晕的校验，应选用LGJ-70型导线； （4）对于环网。若环网所选导线型号不同，则根据所选导线的型号和长度，求出各段导线的参数。用复功率法再次计算各段导线的复功率S分布，再次选择导线截面，以上步骤循环反复计算，直至前后两次选择结果一致为止。注：为了与电力系统实际情况接轨，在本设计中环网均选成均一网，所计算导线截面不足185 mm2的，全部选LGJ-185/30。5.3.2 对所选导线进行校验（1）机械强度校验： S35mm2 满足要求（2）电晕校验： S70mm2 满足要求由于所选导线截面积均不小于185mm2所以均满足机械强度、电晕校验条件。（3）发热校验：当环网发生故障而解环运行时，流过各段导线的最大工作电流ImaxKIal，则发热校验满足要求。因为环境温度为25C时，查得的允许温度为70C时的导线长期允许载流量，本设计中给出最热月平均气温为30C，故需根据温度修正系数 (5.6) 来进行修正由原始资料知：=32，0=25注：发电厂电气部分姚春秋编 (4)电压损耗校验：根据 (5.7)计算出在正常运行和故障情况下各段导线的电压损耗是否在允许范围内，应考虑最严重情况即故障时至最远端变电所的电压损耗（正常运行U10%，故障U15%）5.4.电压损耗校表5.2 方案（1）正常情况下的节点电压及最大电压损耗欲行情况节点电压（kV）最大电压损耗（%）ABCDG最大负荷113.53112.71112.49112.771152.9最小负荷108.99108.48108.29108.551101.6最大负荷：最小负荷：表5.3 方案（1）故障情况下的节点电压及最大电压损耗欲行情况节点电压（kV）最大电压损耗（%）ABCDG断开GC一回线连接DC113.53112.71 108.84110.871155.6断开GD一回线连接DC113.53112.71108.97107.041157.24断开GA一回线112.00111.16112.49112.771153.49断开GC一回线：断开GD一回线：断开GA一回线： 表5.4 方案（2）正常情况下的节点电压及最大电压损耗欲行情况节点电压（kV）最大电压损耗（%）ABCDG最大负荷113.53112.71111.66112.761153.04最小负荷108.99108.48107.70108.501102.10最大负荷：最小负荷：表5.5 方案（2）故障情况下的节点电压及最大电压损耗欲行情况节点电压（kV）最大电压损耗（%）ABCDG断开GA一回线112.00111.16111.66112.761153.49断开GD一回线113.53112.71109.28111.411155.2断开GA一回线： 断开GD一回线： 6 对保留的方案进行经济比较6.1 工程总投资O（1）包括线路总投资ZL（注：双回线按同杆架设考虑，线路长度L=1.8L1），变电总投资O变电，Z总=ZL+Z变电（2）工程总投资应折算到建设期末Z=Z总（1+i）n （i为年利率10%），本设计方案是当年投资当年投产故Z=Z总，其中i年利率6%（3）ZL为每条线路长度与线路的单价的乘积。（4）Z变电为变电所投资与发电厂新增间隔投资之和。（5）变电所投资为变电所高压侧接线型式单价与数量的乘积。（6）发电厂投资为新增间隔单价与新增数量乘积。其中：发电厂新增间隔：58.1万元/个 变电所桥式接线：113万元/个单母分段接线：345万元/个线路单价根据所选导线型号查表获得。6.2 年运行费用U包括电能损耗费用u1，设备折旧、维修、管理费用u2，6.2.1 电能损耗费用u1=W单价 (6.1)其中W全年电能损耗电价按常规计算，取单价=0.4元/Kwh （6.2）其中Pmax最大负荷时的功率损耗max年最大负荷损耗小时数max由最大负荷利用小时数Tmax和功率因数cos查电力工程专业毕业设计指南电力系统分册第21页表2-9，用插入法计算求得。6.2.2 设备折旧、维修、管理费用线路折旧、维修、管理费用=线路总投资Z17%变电总投资（1214）%其中：变电所主变容量在15MVA以下的折旧率为14%，容量在15-40MVA的折旧率为13%，容量在40-90MVA的折旧率为12% u2=线路投资7%+变电总投资（1214）%，本设计方案取12%6.2.3 年费用用年费用最小法对各方案进行动态对比，以年费用最小方案为最佳方案, 计算公式： +u（6.3） 式中 Z当年投资当年投产，故不需折算n服务期15年r0年利率6.6%u年运行费表6.1 各方案的技术、经济性能列表如下方案技术比较经济比较年费用(万元)正常情况umax%故障情况umax%总投资Z(万元)电能损耗A (MWh)运行总折旧U(万元)(1)2.97.248899.29527418.142089.28(2)3.045.29375.31675.7446.812108.267网络的潮流分布和电压计算7.1 计算变压器及线路参数7.1.1 线路参数根据导线型号，查得、1及每百公里线路充电功率，求出线路阻抗及线路一端充电功率Qc/2，公式 . （7.1）表7.1 线路参数表线段导线型号单位长度导线阻抗长度km阻抗值/2=GALGJ-185/300.17+i0.41181.53+3.69i0.311GDLGJ-185/300.17+i0.41231.955+4.715i0.423ABLGJ-185/300.17+i0.41252.125+5.125i0.459DCLGJ-185/300.17+i0.41221.87+4.51i0.4047.1.2 变压器参数根据变压器型号，查表得变压器参数PK、I0%、P0、UK%，分别计算出RT、XT、PYT、QYT 。 （7.2） （7.3） （两台主变并列运行） （7.4） （7.5） （7.6）（两台主变并列运行） （7.7）表2.1A、B、C、D四所变电所主变型号以及参数变电所ABCD主变台数2222主变型号SFZ10-20000/110SFZ10-16000/110SFZ10-20000/110SFZ10-25000/110额定容量（kVA）20000160002000025000额定电压高压（kV）11081.25%11081.25%11081.25%11081.25%额定电压低压（kV）10101010连接组别YN,d11YN,d11YN,d11YN,d11空载损耗（kW）2117.712124.85短路损耗（kW）88.4073.1088.40104.55空载电流（%）0.560.570.560.50阻抗电压（%）10.510.510.510.5从考虑变压器经济运行，降低变压器功率损耗出发。本设计中最小负荷是按照典型日负荷曲线得来，考虑新变压器实际运行方式不会随负荷变化而频繁改变，同时为了提高供电可靠性，保证重要负荷供电，在最小负荷时也采用两台变压器并列运行。7.2用运算负荷简化电力网降压变电所的运算负荷包括最大负荷和最小负荷两种情况。运算负荷等于变电所低压侧负荷加上变压器阻抗与导纳中的功率损耗，再加上连接于变电所高压母线上线路的充电功率。 （7.8）其中） （7.9）在全网为额定电压下计算表7.3各变电所运算负荷列表变电所最大负荷（MVA）最小负荷（MVA）A26+j16。1118.26+j12.65B20+j9.1114.05+j7.49C21+j13.0114.75+j10.23D26+j16。1118.9+j10.717.3 网络潮流分布及电压计算7.3.1 变电所高压母线电压计算及电压损耗计算从电力系统电压参考点（发电厂高压母线）开始，计算电网在最大负荷、最小负荷时，各变电所高压母线电压。8 变压器分接头选择8.1 A 、B、C、D变电所为顺调压顺调压：要求变电所低压母线在最大负荷时电压不低于10.25KV，最小负荷时不高于10.75KV。恒调压：要求变电所低压母线在最大负荷和最小负荷时电压都在10KV到10.5KV之间。8.2分接头的选择计算方法 （8.1） （8.2）其中 U1加于变压器绕组的实际电压 U1变压器阻抗中归算到高压侧的电压损耗U2按调压方式要求的变压器低压侧电压8.3 校验按实际的分接头分别计算出最大负荷、最小负荷时，变电所低压母线的电压，校验是否满足调压要