电力系统规划设计电网规划设计

华北电力大学科技学院课程设计报告课程设计名称电力工程设计设计作品名称电力系统规划设计专业电力工程系班组别组学生姓名指导教师设计时间1电力工程课程设计原始资料311设计题目电力系统规划设计312设计的原始资料32原始资料分析421有功平衡校验422无功平衡校验523可选方案524确定电压等级73选择变电站主接线形式，变压器台数容量731变电站主接线形式732变压器台数和容量7321发电厂的变压器台数和容量8322变电站的变压器数量台数和容量8323变压器型号和相关参数84选择导线型号941方案2的导线型号选择9411最大运行方式初步潮流分布9412计算导线截面积10413选择导线型号及其校验11414允许载流量校验1242方案3得导线型号选择13421最大运行方式初步潮流分布13422计算导线截面积14423选择导线型号及其校验15424允许载流量校验1643方案4的导线型号选择16431最大运行方式初步潮流分布16432计算导线截面积17433选择导线型号及其校验19434允许载流量校验195初步比较2051导线长度2052断路器数目2053金属耗量21531方案421532方案3，221533初步方案比较结果216详细比较2261电压损耗计算22611电压损耗计算原则22612正常运行电压损耗22613故障情况潮流计算2762一次投资3363年运行费347最优方案潮流设计3671正常运行最大负荷情况3672正常运行最小负荷情况3973故障情况潮流计算438变压器分接头选择4581变电站14582变电站24683变电站34784变电站4489最优网络计算数字4991一次投资4992年运行费4993输电效率49结论501电力工程课程设计原始资料11设计题目电力系统规划设计12设计的原始资料电源变电站比例1/100000负荷情况发电厂直配变电站AB12345最大负荷（MW）1564154最小负荷（MW）72416716COS085085085085085负荷电压1010101010（KV）1，2，3类负荷50,30,2030,30,4030,30,4030,20,5030,20,50TMAXH50004500450040004000调压要求逆逆逆常常注意上表中为包括发电厂厂用电电源情况2原始资料分析21有功平衡校验MWNIPKY52741695011MAX用电负荷NY30272AX2供电负荷PKZGF58491681133发电负荷9045P04F备备用容量MW232P5F点已备容量发电厂可以提供的备用可见，经过计算与要求的最小备用容量相比较，满足备用要求，是有功功率平衡。发电厂发电机型号额定容量（MW）额定电压（KV）额定功率因素台数备注A火2510508322无功平衡校验（1）发电厂发出的无功MVARPQ48650COSTAN7580COSTAN11总总（2）符合消耗总无功971850TANCOS4850TANCOS1550TANCOST6T111MXVR负（3）变压器消耗总无功837135042135021350421506290TANCOS8TANCOS9TANCOS8TANCOS51MXMX12111MVRPPQ变4总无功负荷A823850TANCORQKQCH变负（5）无功备用容量AR372MVQZ备6已有备用容量满足要求，使无功平衡612846VARZ总以备23可选方案根据不同的接线线，按原始资料的地理位置图，以及负荷达大小，经过比较直观淘汰了一些明显不合理的设计方案，保留了如下5中方案，如表21序号方案断路器数（个）导线长（KM）优缺点114253优点供电可靠性高，电压损耗小，断路器数量较小缺点有环网，保护须带方向；电厂出线多，倒闸操作较复杂212225优点断路器数量较少，电厂出线不多，倒闸操作方便，供电可靠性高缺点电压损耗大，有环网，保护须带方向310211优点断路器数量最少，线路最短，一次投资最少缺点有环网，且环上节点数较多，电压损耗大，保护必须带方向412254优点供电可靠性高，断路器数量较少缺点电厂出线较多，倒闸操作不便，有环网，保护须带方向516264优点供电可靠性高，电压损失小缺点断路器数量最多，线路长，一次投资大注所设计方案的导线都考虑了弧垂和裕度，所以为路径的121倍。从表21中分析比较后，可选择的方案有三种方案2和方案3和方案4。24确定电压等级根据表22确定电压等级。表22各电压等级线路的合理输送容量及输送距离额定电压（KV）输送功率（KW）输送距离（KM）额定电压（KV）输送功率（KW）输送距离（KM）310010001360350030000301006100120041511010000500005015010200200062022010000050000010030035200010000205050080000020000004001000根据原始资料，向用户供给的最大负荷为15MW,超过了10MW，所以额定电压应选为110KV。3选择变电站主接线形式，变压器台数容量31变电站主接线形式发电厂母线采用双母线方案。为了提高供电可靠性，接入变电站的线路条数是两条，同时变电站的变压器台数也是两台。四个变电站都可以选用桥型接线，所用的断路器数少，投资少。如果是环形网时为了，防止穿越功率通过三台断路器，则应选用外桥接线。32变压器台数和容量321发电厂的变压器台数和容量采用发电机变压器单元接线形式时，主变的容量只要和发电机的容量相配套即可，但要保留10的裕度。连接25MW机组的变压器的容量为2511/0834375MW。所以用SFL131500/110型的变压器。322变电站的变压器数量台数和容量由于4个变电站都属于枢纽变电站，主变压器的台数为两台，低压母线的电压都为10KV。因为各站都有备用要求，其容量应考虑一台切除后，剩下的一台在过负荷30的情况下能够负担第一类第二类负荷。其容量计算如下站一容量为S1660/（13085）326MVA站二容量为S2460/（13085）217MVA站三容量为S31550/（13085）679MVA站四容量为S4450/（13085）181MVA323变压器型号和相关参数项目站别型号及容量连接组空载损耗（KW）短路损耗（KW）阻抗电压（）空载电流（）参考价格发电厂SFL131500/110Y0/11310519010506717万4选择导线型号41方案2的导线型号选择411最大运行方式初步潮流分布将变电站1、2和发电厂A三个节点从发电厂处打开节点，计算初步潮流分布。根据集中参数公式可以算出初步潮流。LMLSM和41632574162JJAS57J35（MVA）（MVA）02357A112JJJ（MVA）74023242AS可以看出有功分点、无功分点都是1。变电站SFL18000/110Y0/111166210511744将变电站2、3、4从2处打开，计算初步潮流分）（MVA58921947345214JJJS（WVA）3528252434JJJ（WVA）649379132）（可以看出有功分点、无功分点均为3。412计算导线截面积从无功分点3将环网打开，如下图所示各条之路的经济电流密度电网登记为110KV。查表的）（H450T1MAX）（21M/AJ查表的）（2）（2查表的）（3MAX）（23/7查表的）（H40）（4A1J查表得）（H0871540TMAX5）（25M/A71J用公式计算导线截面积N2JU3QPS其中S导线截面积（）2MP、Q流过线路的有功功率和无功功率；J经济电流密度（A/）；2线路额定电压（KV）；N根据上述公式，可求得线段的截面积如下（）26910235731AS2M（）4322（）651013203122（）748593224S2M（）51033242（）246893232413选择导线型号及其校验导线型号的选择根据求得的导线截面积，电压等级和本系统所处的地理环境，可以用钢芯铝绞线。按机械强度校验导线截面时，在平原地区35KV以上的线路中，容许的最小截面积为25。可以选择导线如下2MA1段选LGT35A2段选LGT3512段选LGT2523段选LGT7034段选LGT3542段选LGT70414允许载流量校验（1）、机械强度校验所选导线截面积都大于25，所以符合要求。2M（2）、允许载流量校验首选根据负荷可以求得流过导线的最大电流，当地年平均气温为25，钢芯铝绞线的允许温度一般取70。再查表得修正系数为CC100。K只要即符合要求。IUSIYNMAXYAX3A17010762MAX1A6342AX2IA13591032MAX12I278592AX24A1031032MAX43I746892AX23经过校验，长期运行时得导线的载流量满足要求。42方案3得导线型号选择421最大运行方式初步潮流分布将变电站1、2、3、4和发电厂A组成的环网从发电厂A打开，计算初步潮流。根据集中参数公式可以算出初步潮流。LMLSM和）（）（）（）（MVA29143719417365245379254712JJJJJAS（MVA）6052491232JJJ（MVA）213176034（MVA）J51824641431JJS（MVA）3758A422计算导线截面积从无功分点3打开环网各条支路的经济电流密度、电压等级为110KV。查表的）（H450T1MAX）（21M/AJ查表的）（2）（2查表的）（3MAX）（23/7查表的）（H40）（4A1J）（H455610405TMAX5查表得）（25M/A7J用公式计算导线截面积N2U3QP其中S导线截面积（）2P、Q流过线路的有功功率和无功功率；J经济电流密度（A/）；2M线路额定电压（KV）UN根据上述公式，可求得线段的截面积如下（）70210238143AS2M（）69322（）9510376103222（）874583214S2M（）061236342（）54893232423选择导线型号及其校验导线型号的选择根据求得的导线截面积，电压等级和本系统所处的地理环境，可以用钢芯铝绞线。按机械强度校验导线截面时，在平原地区35KV以上的线路中，容许的最小截面积为25。可以选择导线如下2MA1段选LGT95A2段选LGT9523段选LGT7014段选LGT5043段选LGT35424允许载流量校验（1）、机械强度校验所选导线截面积都大于25，所以符合要求。2M（2）、允许载流量校验首选根据负荷可以求得流过导线的最大电流，当地年平均气温为25，钢芯铝绞线的允许温度一般取70。再查表得修正系数为CC100K只要即符合要求。IUSIYNMAXYAX3A35871042MAX1A932AX2IA7561072MAX231042AX43IA51082MAX14经过校验，长期运行时得导线的载流量满足要求。43方案4的导线型号选择431最大运行方式初步潮流分布将变电站2、3、4和发电厂A4个节点从发电厂当初打开节点，计算初步潮流分布。根据集中参数公式可以算出初步潮LMLSM和流。1897415243552891742JJJAS128J8（MVA）（MVA）56281223JJJA（MVA）82395634S（MVA）3104JJJA可以看出有功分点、无功分点均为3432计算导线截面积从无功分点将环网打开，如下图所示各条之路的经济电流密度电网电压等级为110KV。查表得450MAX1HTM212AJ查表得2查表得MAX3723J查表得40HT14MA4750015MAXFH查表得2J2AXAF用公式计算导线截面积NUOPS3其中S导线截面积（）2MP、Q流过线路的有功功率和无功功率；J经济电流密度2A线路额定电压（KV）NU根据上述公式，可求得线段的截面积如下2218301376MSA22261038MSA222547223418016MS22453A433选择导线型号及其校验导线型号的选择根据求得的导线截面积，电压等级和所处环境，可以使用钢芯铝绞线。按机械强度校验导线截面积时，在平原地区35KV以上的线路中，容许的最小截面积为25MM可以选择线路如下2A1段选LGJ35型A2段选LGJ70型23段选LGJ50型34段选LGJ35型A4段选LGJ70型434允许载流量校验（1）机械强度校验所选的绞线截面积都大于25MM，所以都符合要求。2（2）允许在流量校验首选根据负荷可以求得流过导线的最大电流，当地年平均气温为25，钢芯铝绞线的允许温度一般取70。再查表得修正系数为01K只要，即符合要求。YNAIKUSI3MAX1AXYAA170304263A1MAX1SNA258I23AX2AX2AU071056I23MAX1AX23SIN13823AX4AX34AUA750150I23MAX4AX4经过校验，长期运行时导线的载流量满足要求。5初步比较将方案2，方案3，方案4进行初步比较，比较它们的导线长，断路器数目，金属耗量和优缺点。首先要求出三个方案的金属耗量，查表可得各种导线的单位长度的重量，计算求得总重量。51导线长度方案2L（414719394633101212723（KM）方案3L（4147197133101212553（KM）方案4L（414719813321012130734（KM）52断路器数目根据一条线路两个断路器的原则，各方案的高压断路器的数目如下方案22612（个）方案32510（个）方案42612（个）53金属耗量各种型号导线每千米的价格由参考资料可查到，具体计算过程如下所示531方案4A1段9901012111979KG1AMA2段112751012113643KG223段92121012111147KG334段285101213449KG4MA4段222751012126953KGA总的耗量为267TI532方案3，2计算方法同方案3总的耗量为721TMI计算方法同方案1总的耗量为506I533初步方案比较结果方案项目导线长度（KM）断路器数目（个）金属耗量（T）表51三个方案的初步比较6详细比较61电压损耗计算611电压损耗计算原则由于发电厂电气部分相同，可以只对线路部分的电压损耗进行初步计算，计算时可以假定网络各点电压都等于额定电压，计算正常运行时最大负荷和故障两种情况下的电压损耗，故障运行方式应和理地假设较为严重的情况。正常情况下电压损耗不超过10，故障时不超过15即符合要求。计算公式如下NIJIJUXQRPIJ10UNIJ电压损耗612正常运行电压损耗（1）方案2首先打开发电厂A，变电站1，2的环网，从发电厂处打开。潮流分布如下227231250632553107214307412672查表求得线路阻抗，在下图中画出根据公式带入数据进行计算所以满足要求。KVKVAX105391U420645879313025MA21A打开变电站2，3，4的环网，从变电站2打开。潮流分布图如下查表求得线路阻抗，在下图中画出根据公式带入数据进行计算所以满足要求。KVAX1093U3092764580172KV23759589UM243（2）方案3首先打开发电厂A,变电站1，2，3，4的环网，从发电厂处打开。潮流分布图如下查表求得线路的阻抗，在下图中画出根据公式带入数据进行计算所以满足要求。KVKVAX101784U3627609131407KV478153284U60M23A31A3方案4首先打开发电厂A,变电站2，3，4的环网，从发电厂处打开。潮流分布图如下查表求得线路阻抗，在下图中画出根据公式带入数据进行计算所以满足要求。KVKVAX10163U4502176KV3602598U41362MA4323A发电厂A，变电站1的潮流分布如下查表得线路的阻抗，在下图中画出所以满足要求。KV1610297UA613故障情况潮流计算（1）方案2当A1线路断线时，电网的等值电路图如下线路21段的功率损耗为MVAXQPJRQJ24096571036PS22121所以流过线路21的负荷为376241JS流过A2的负荷为0A2MVAJ线路上的阻抗值如下。所以电压损耗满足要求KVUNQXPA51643109622971当32线路断线时，电网的等值电路图如下线路43段的功率损耗为MVAXQPJRQJ40170945PS223233所以流过线路43的负荷为941543JS流过线路24的负荷为24MVAJ线路上的阻抗值如下。所以电压损耗满足要求KVUVNQXP51649107975942423（2）方案3当A2断线时，电网的等值电路如图所示线路32段的功率损耗为MVAJXQPJRVQJ03872010254PS22所以流过线路23的负荷为2538423MVAJS流过43的负荷为1839043MVAJS线路上的阻抗值如下KVUKVNQXP0438173892561170529432所以电压损耗满足要求。所以流过线路14的负荷为1432014MVAJS线路上的阻抗值如下图KVUNQXP135102472314流过线路A2的负荷为20349A1MVAJS线路上的阻抗为所以满足要求。5160513529014239AKVUNQXP（3）方案4当34线路断线时，电网的等值电路图如下线路23段的功率损耗为MVAXQPJRVQJ05821J961035PS22323所以流过线路23的负荷为89523MVAJS流过A2的负荷为13A2J线路上的阻抗值如下图。所以电压损耗满足要求KVUNQXPA516109836102982当断开A1单条线路时，线路上的阻抗值如下图。所以电压损耗满足要求KVU51632410659A462一次投资方案二导线成本DD173万元断路器成本Y124765712万元总成本ZD元方案三导线成本DD198万元断路器成本Y104376476万元总成本ZDY198476674万元方案四导线成本DD229万元断路器成本Y124765712万元总成本ZDY22957128002万元63年运行费年运行费主要包括电能损耗，折旧费。方案（二）电能损耗TRIMAX2IIVQPW）（450936107245967103457291053722450121046894171032545170829222）（）（）（）（MWH9634电能损耗折算成电费A（按每度8分钱计）（万元）320812709A折旧费B（按导线投资的7计算）（万元）21731B年运行费为AB245（万元）方案（三）电能损耗TRIMAX2IIVQPW）（4071062452110769456130291420875822）（）（）（MWH765391091532619043电能损耗折算成电费A（按每度8分钱计）（万元）4875A折旧费B（按导线投资的7计算）（万元）36189年运行费为AB44486（万元）方案（四）电能损耗TRIMAX2IIVQPW）（4506291058459361084572910853222405361024017108262）（）（）（MWH75946337电能损耗折算成电费A（按每度8分钱计）（万元）510814637A年运行费为AB571（万元）7最优方案潮流设计71正常运行最大负荷情况首先算出各变电站的负荷损耗，得到各节点的最大潮流分布。变电站120201110220NKNKNTSJSPIJPUSS228658686JJ5047J2140765471836MAX1JJS同理可得变电站2982047504784MAXJJJS变电站331915MAXJJJ变电站4982047504782MAXJJJS将发电厂A变电站1、2组成的环，从1处打开环网，计算潮流MVAJXRUQN422211026957103PSVAJJ603421891523915JAMVASA608322JJA8915325912VASA07037521MJJA53811从发电厂经过变电站2上的压降57141293685129362222KVVQRPXVRAKV581913965720139670422221VQRPXVR从发电厂A直接算变电站上的压降12127953172985221KVVQRPXRVV计算无误其次，先算第二个环网由变电站2、3、4组成，从3处开环网计算潮流。MVAJXRUQN05710325P2243SVAJJ054328639259872JMVAJJS170171062244569083924JJOJVAJJS2107321506223MJJJ46048923变电站2经过变电站4算3的压降17212574679124567495222224KVVQRPXVR计算无误1871837125V222443KVVQRPXQPR）（从变电站2直接算变电站3上的压降3711254673012730465054222223KVVQRPXVQPRV计算无误72正常运行最小负荷情况首先算出各变电站的负荷损耗，得到各节点的最大潮流分布变电站1230405217682504105J848J12022220210JJSJSPIJPNKNKNTUSS）（7143491MINMVAJJS同理可得）（MVA21632039061MIN2JJJS94571547I3MIN24IJS最小运行负荷1首先先算发电厂A，变电站1、2。从无功分点1处打开环网，计算潮流。）（）（MVA10489657105221S7J21J）（）（VA01493602742AS47627J122AMVAJA）（）（MVA029065321AS6513J43J从发电厂经过变电站2算变电站1上的压降KV711293647219365022222VQRPXVRKV4210471209654710965222221VQRPXVR从发电站A直接算变电站1的压降KV4210127965179352221AAVQRPXVR计算无误最小负荷2将变电站2、3、4由无功分点3处打开环网，计算潮流。）（）（MVA014710862243S786J43JMVA9723478162J3124JJS）（）（04509224JJ132707J34242JJS）（）（MVA532J151085223864J423JSMVA4751005402139162MINI3MINJJJJSS变电站2经过变电站4算3的压降KV851061570327461203572462224VQRPXVRKV851085107176222223VQRPXVR从变电站2直接算变电站3的压降KV1061152837204617208352462223VQRPXVR计算无误73故障情况潮流计算当A2线路断线时，电网的等值电路如下线路12断的功率消耗为MVA5214052J412JS流过A1的负荷为6J1AKV5318127962179022AAVQRPXRKV5316531896725318967422212VQRPXR压降百分数007312当23线路断线时，电网等值电路图如下线路43断的功率损耗40170915P2232343MVAXVQPJRQJS所以流过线路43的负荷为491543MVAJS流过线24的负荷为43VJKV91531672495316277453622424QRPXRVKV561099174917422223VQRPXVR压降百分数00985153168变压器分接头选择81变电站1站1为逆调压，最大负荷是时电压不大于105，最小负荷时电压不小与。变压器型号为，等值阻抗为UN10/8SFL12918412626010N2K2TUZJJJPJXRNKT由于变压器并联运行，因此两变压器阻抗是1406972TJJT变压器最大压降最大KV146190284706UP1MAXMAX1TAXXQRTT负荷时低压侧母线要求实际电压KV510MAXKV51510469IMAXNITAA1）（）（T变压器最小压降65811497432UXQRP1TMINTMIN1TI最小负荷时低压侧母线要求实际电压KV10MINKV712405681IMNNITIIIN1）（）（27452UI1TAX1T可选11075得分接头，变压器高压侧分接头电压为11825KV。最大负荷时低压侧得实际电压为KV510265180最小负荷时低压侧的实际电压274满足调压要求82变电站2站2为逆调压最大负荷时变压器的压降）（KV0531346982074UPMAXMAXTAXQRTT最大负荷时低压侧母线要求实际电压）（KV510MAX）（）（）（KV105031IMAXNITATAT变压器最小压降）（1861402973UXQRP2TMINTMIN2TIN最小负荷时低压侧母线要求实际电压）（KV10MIN）（）（）（KV31210586IMNNITTITIN）（KV23102UTITAXTL可选1105得分接头，变压器高压侧分接头电压为1155KV。最大负荷时低压侧得实际电压为）（）（KV510510最小负荷时低压侧的实际电压