高压电力网最优网络接线方案设计课件

1、a编号1151401342 课 程 设 计（ 2014级本科） 题 目： 高压电力网最优网络接线方案设计系（部）院： 物理与机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 作者姓名： 尹 聪 指导教师： 刘永科 职称： 副教授 完成日期： 2014 年 7 月 1 日 二一四 年 七 月目录目录1河西学院本科生课程设计任务书2引言4第一章 功率平衡校验51.1 有功功率的平衡计算51.1.1系统综和最大用电负荷的计算51.1.2 系统供电负荷的计算51.1.3 系统中发电负荷的计算51.2 无功功率平衡计算61.3 电压等级的选择61.4变压器容量的选择71.5变电所变压器的选择7第二章 供电网络

2、接线设计92.1 方案的初步选择与潮流计算92.2 技术方面选择与潮流分布102.2.1方案一112.2.2 方案二132.4、详细经济技术比较，确定电网接线的最优方案152.4.1、导线截面积的选择151、各导线的截面积162、校验导线截面积（按允许载流量条件校验导线截面）161.各导线的截面积172.校验导线截面积（按允许载流量条件校验导线截面）182.4.2投资费用的计算192.4.4 确定最优方案212.5线路的运输功率的潮流分布如下：223.心得体会23参考文献27工厂供电课程设计成绩评定表28 河西学院本科生课程设计任务书设 计 题 目高压电力网最优网络接线方案设计作 者 姓 名尹

3、聪学院、专业、年级物电学院电气工程及其自动化专业11级指导教师姓名、职称刘永科 副教授任务下达日期2014年5月20日1.设计任务1.1设计题目高压电力网最优网络接线方案设计1.2设计内容经设计方案的初步筛选和经济技术比较后，确定较优主网架接线方案，并对其进行N-1校验、导线选型及校验。本次设计旨在初步掌握并熟悉电力网接线设计、无功补偿、方案经济性比较等基本方法，加深对电力系统潮流计算方法及意义、技术经济比较理论的理解。1.3原始数据（1）发电厂变电所地理位置。本设计针对一个地区电力网，该电力网中有一个火力发电厂A，发电厂附近有一些近区负荷，另有3个变电所，发电厂、变电所的地理位置关系如图3-

4、1,1、2、3为变电所，图中每个方格距离代表20km。（2）发电厂、各变电所负荷情况。发电厂A各变电所的负荷情况见表3-2，其中补偿后功率因数是对变电所低压负荷母线的运行要求。图1-1发电厂变电所地理位置图表1-1 发电厂和各变电所负荷情况表项目地点A123最大负荷/最小负荷(MW)6/342/3550/3535/28功率因数（补偿后）0.950.980.980.98最大负荷利用小时（h）4000400045003600一、二类负荷所占比例（%）25406052低压母线电压（kv）102.设计的基本要求2.1设计及计算说明书（1）说明书要求书写整齐，条理分明，表达正确、语言正确。（2）计算书内

5、容：为各设计内容最终成果、确定提供依据进行的技术分析、论证和定量计算，如。（3）计算书要求：计算无误，分析论证过程简单明了，各设计内容列表汇总。2.2图纸（1）绘制分析所需的必要图纸（2）图纸要求：用标准符号绘制，布置均匀，设备符号大小合适，清晰美观。3.论文(设计)进度安排阶段论文（设计）各阶段名称起止日期1熟悉设计任务书、设计题目及设计背景资料2查阅有关资料3阅读设计要求必读的参考资料4书写设计说明书5上交设计成果4.需收集和阅读的资料及参考文献（指导教师指定）1: 陈珩.电力系统稳态分析（第三版）M，北京，中国电力出版社，20072：何仰赞，温增银.电力系统分析第三版M，武汉,华中科技大

6、学出版社，20023：陈悦.电气工程毕业设计指南电力系统分册M，北京，中国水利水电出版社，20084: 5: 教 研 室 意 见负责人签名： 年 月 日学 院 意 见负责人签名： 年 月 日引言电力系统分析课程设计是学完电力系统分析课程后的一次综合性练习。教学目的在于通过对地区电网的设计，巩固和运用前面所学到的基础理论知识，掌握电力系统设计的一般原则和方法，培养分析问题和解决问题的能力。电力系统分析课程设计要求完成一个比较完整的电力网的初步设计。在设计过程中，要考虑到各方面的相互关系和相互影响，综合地运用课程中所学到的知识，进行独立思考。本课程设计的任务是根据给出的数据要求，按国民经济应用的要

7、求设计高压电力网最优网络接线方案。该网络包括一个发电站、三个变电站以及输电线路。该网络必须在符合国名经济要求的前提下，保证一定得供电可靠性和稳定性，运行方式灵活，电能质量负荷标准，并且有一定得经济性。设计内容包括：功率平衡计算、电网供电方案确定、电压等级选择，校验系统有功、无功平衡等，最终确定系统接线方案。最后得出的方案具有较高可靠性和稳定性，运行方式灵活，电能质量负荷标准，并且有一定得经济性，基本满足国民经济要求。由于本人水平有限，设计中难免出现错漏，希望老师指正。第一章 功率平衡校验1.1 有功功率的平衡计算为了维持频率的稳定，满足用户对功率的要求，电力系统装设的发电机额定容量必须大于当前

8、的最大负荷。因此必须进行最大负荷时有功功率平衡计算，以校验系统备用容量是否符合要求。1.1.1系统综和最大用电负荷的计算系统综合最大用电负荷按下式计算：其中：。根据原始资料中的数据可算得：1.1.2 系统供电负荷的计算其中：1.1.3 系统中发电负荷的计算系统发电负荷是指发电机出力。即系统供电负荷、发电机电压直配负荷、发电厂厂用电（简称为厂用电）负荷之和。根据原始数据表分析可得发电厂A为小型火力发电厂，则系统发电负荷为：其中： 同时率网损率 厂用电率 发电厂的机压负1.1.4 发电厂A的总装机容量初定 为保证系统的频率稳定和供电可靠性，系统内的总装机容量应大于发电负荷，即系统中应有足够的备用容

9、量。按规定，系统的总备用不得低于系统最发电负荷的20%，即系统的总装机容量，应大于或等于发电负荷的1.2 倍，即 因发电厂最大机组容量一般不超过系统总容量的,在考虑到系统负荷增长的情况下，发电厂A中最大机组容量以不超过为宜，最终确定发电厂总装机容量为。1.2 无功功率平衡计算电力系统的无功功率平衡，是系统电压质量得根本保证。对系统作无功功率平衡计算的主要目的，在于初步估计系统中发电机的容量是否能够满足系统最大负荷时的要求，是否需要加装无功补偿设备。根据电力系统电压和无功电力技术导则规定：220KV 及其以下电压等级的变电所，在主变压器最大负荷时，其二次侧的功率因数或电网供给的无功功率与有功功率

10、之比值应满足下表规定：对于不满足规定的变电所，需作无功补偿，使其全部满足规定值。 变电所电压等级（KV）22035110二次侧功率因数0.95 10.9 1Q/ P0.33 00.48 0 表1-1 电压等级与二次侧的功率因数及Q/ P 的关系1.3 电压等级的选择电压等级的选择是一个涉及面很广的综合性问题，除了考虑输电容、距离等各种因素外，还应该根据动力资源的分布、电源及工业布局等远景发展情况，通过全面的技术比较后，才能确定。并且，由于电网的电压等级和接线方案有着密切的关系，因此，一般地区电网设计中，接线方案和电压等级确定同时进行。在本次课程设计中，由于条件限制，不可能同时进行论证电压等级和

11、进行方案。因此，根据题目所给数据，参考下表，并根据同一地区，同一电力系统内应尽可能简化电压等级的原则，合理的确定电压等级。线路额定电压（KV）输送容量（MW）输送距离（km）线路额定电压（KV）输送容量（MW）输送距离（km）0.380.10.6352.010502030.11.031605.0201002060.11.2154110105015050100.22.0206220100300300100表1-2 各电压等级输电线路合理输送容量及输送距离所以电力网选择110KV电压等级1.4变压器容量的选择1. 发电厂变压器的选择 发电机电压母线与系统连接的变压器一般选两台，一台变压器的容量按能

12、承担60%70%的电厂容量的选择，一般取60%。发电机与变压器为单元连接，按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度，根据附表110双绕组无励磁调压电力变压器技术数据表选得该变压器型号为：,则其参数为第 29 页 1.5变电所变压器的选择变电所与系统相连接的主变压器一般装设两台。则选择的变压器要满足：其中是变电所的最大负荷容量，是变电所的全部重要负荷容量。1号变电所所以选择两台。2号变电所所以选择两台。3号变电所所以选择两台。3. 根据上述所选变压器型号从附表110kv双绕组变压器技术数据表查得相应的参数计算如下：1号变电所2号变电所3号变电所第二章 供电网络接线设计2.1 方

13、案的初步选择与潮流计算 对所给的原始资料进行定性分析，根据用户对供电可靠性的要求、地理位置及负荷的大小，提出各种可能的接线方案。接线方案应考虑以下因素：(1)确定电源处断开一回线的情况下，仍能将所有功率送出去的最少出线数。(2)根据负荷备用的要求及负荷大小,确定对各变电所的供电方案。(3)考虑运行灵活方便，不宜有太多环网。对各种可能的接线方案，进行初步比较，将明显不合理的方案舍去，保留23个方案。综合上述因素，初步确定如下几个方案：表2.1 各种接线方案方案图形线路长度（km）优缺点 方案一291.93优点：线路段，接线方式简单；缺点：损耗大，供电可靠性不高。方案二337.64优点：线路较短，

14、可靠性高，损耗小；缺点：接线较复杂，变电所3的接线方式较单一，灵活性一般。方案三389.93优点：供电可靠性高，线路较短；缺点：接线复杂，损耗大。方案四374.39优点：线路段，可靠性高；缺点：接线有点复杂，损耗大。方案五482.96缺点：线路太长，损耗较大，此方案不适用。发电厂与各变电所、变电所与变电所之间的距离计算如下：根据发电厂和各变电所负荷情况表中各变电所负荷大致分布及各变电所中一二类负荷所占比例，电路电线的距离，所用断路器的个数，以及电力电网运行时的稳定性判断初次去掉方案三、方案四，方案五。留下方案一和方案二进一步计算比较。一个较好的网络接线方案不仅提供充足、可靠、合格和廉价的电力，

15、而且具有良好的经济效益。因此对初步选择的方案一、方案二还需进一步的比较和分析，本次设计采用经济技术比较的方法，从两个方案中选出一个最优方案。由于规划设计阶段，网络导线型号是未知的，因而假设全网为同一往来进行初步潮流计算。初步潮流分析同时忽略线路的损耗，此时网络的初步潮流分析对于环网来讲只和线路长度及负荷功率有关。2.2 技术方面选择与潮流分布 1.由于在方案初步比较时，电网功率分布以及导线截面积均未知，可以近似取作为线路电抗，并利用下式来估计电网在正常运行和故障后线路的电压损耗百分数式中，电网的额定电压（KV）Q 线路上所通过的无功功率，(Mvar)P 线路上所通过的有功功率，(Mvar)，按

16、上式简化计算，若在正常运行时，电压损耗在10以内，故障情况下，电压损耗在15以内，则认为该方案在技术上是成立的。反之，该方案在技术上不成立，应舍去。对于简单环形网络，将全网作为均一网络，计算其近似功率分布，进而求线路电压损耗的百分数U%。2.2.1方案一 由原始资料可知，发电厂最大最小负荷的大小是给出的因而发电厂是监视厂，网络的功率平衡也由发电厂A实现的，所以选择A的功率为流出方向，其他支路功率方向为假设方向。根据此原则画图3-1.由所提方案应保证用户的电能质量。因为前面在进行有功功率平衡时，已经确认系统具有足够的备用，所以不必考虑电能的频率问题。这里提到的电能质量是指电压偏移。在选择接线方案

17、时，电能质量可用电力网的电压损耗来衡量。 1.各变电所的最大负荷由资料可知，所以(1)各线路的阻抗参数 (2)各段线路功率的分布情况 (3)在正常运行情况下各线路的电压损耗为： （4）故障情况下各线路的电压损耗为：一般认为在无特殊情况下，正常运行时电压损耗不超过10%，故障时电压损耗不超过15%，则此线路满足要求。2.2.2 方案二 根据假设的方向画出功率示意图：1.各变电所的最大负荷 由原始资料可知，则 2.电力网络潮流计算 (1)各线路的阻抗参数 (2)各段线路功率的分布情况 (3)在正常运行情况下各线路的电压损耗为： （4）故障情况下各线路的电压损耗为：一般认为在无特殊情况下，正常运行时

18、电压损耗不超过10%，故障时电压损耗不超过15%，则此线路满足要求。2.4、详细经济技术比较，确定电网接线的最优方案最优网络规划方案的设计是根据规划区内电源、负荷分布状况确定合理的电网结构，是保证电力系统安全、稳定、经济运行的关键。方案比较的主要方法：经济比较法。2.4.1、导线截面积的选择 方案一线路名称输送容量（MVA）输送距离（km）电压等级（kv）最大负荷利用小时（h）最大负荷损耗时间A-167.1772.11110400035001-225.1756.57110450035003-224.8310011045003500A-359.8363.2511040003500由于电压等级都为

19、,查附表得软导线经济电流密度。1、各导线的截面积2、校验导线截面积（按允许载流量条件校验导线截面）（1）A1段a.故障时断开12段，则流入线路A1的功率、电流分别为：b.故障时断开A-3段，则流入线路A-1的功率、电流分别为：(2)1-2段a.故障时断开A-1线路，则流入线路1-2的功率、电流分别为：b.故障时断开3-2线路，则流入线路1-2的功率，电流分别为：(3)3-2段a.故障时断开1-2线路，则流入线路3-2的功率、电流分别为：b.故障时断开A-3线路，则流入线路3-2的功率，电流分别为：(4)A-3段a.故障时断开3-2线路，则流入线路A-3的功率、电流分别为：b.故障时断开A-1线

20、路，则流入线路A-3的功率，电流分别为：方案二、线路名称输送容量（MVA）输送距离（km）电压等级（kv）最大负荷利用小时（h）最大负荷损耗时间（h）A-147.1872.11110400035001-20.6356.5711045003500A-244.8382.4611045003500A-317.563.2511040003500由于电压等级都为,查表得软导线经济电流密度。 1.各导线的截面积2.校验导线截面积（按允许载流量条件校验导线截面） (1)A1段a.故障时断开12段，则流入线路A1的功率、电流分别为：b.故障时断开A-2段，则流入线路A-1的功率、电流分别为：(2)1-2段a.

21、故障时断开A-1线路，则流入线路1-2的功率、电流分别为：b.故障时断开A-2线路，则流入线路1-2的功率，电流分别为：(3)A-2段a.故障时断开1-2线路，则流入线路A-2的功率、电流分别为：b.故障时断开A-1线路，则流入线路A-2的功率，电流分别为：(4)A-3段由于此线路是双回路供电，故障时断开其中另一条线路即可，则流入线路A-3的功率、电流分别为：(5) 按电晕校验导线截面积对于110KV及以上电路，电晕现象往往是限制导线截面积不能过小的主要原因，所选导线截面的电晕临界电压应大于其最高工作电压。根据附表不必验算电晕的导线最小型号及外径中，表中列的是不产生电晕的导线最小截面积。因此两

22、个方案所选的导线均不必进行电晕校验。(6)按机械强度校验导线截面积为保证架空线路具有必要的机械强度，规程规定，1KV 10KV 线路不得采用单股线，其最小截面如附表B10 所示。对更高电压等级线路，规程未作规定，一般认为导线截面积不得小于35mm。所以本次设计所选导线截面积均符合要求。2.4.2投资费用的计算经济计算是从国民经济整体利益出发，计算电气主接线的各个比较方案的费用和效益，为选择经济上的最优方案提供依据。在经济比较中，一般有投资和年运行费用两大项。计算时，可以计算个方案不同部分的投资和年运行费用。先分析如下： 1.方案一设线路的投资为Z，造价为P 2.方案二设线路的投资为Z，造价为P2.4.3年运行费用式中 年运行费，元/年； 基本折旧率，取4.8%； 大修率，国产设备取1.4%，进口设备取1%； 投资费，元； 年电能损耗，； 电价，元/1.方案一线路A-1：线路1-2：线路2-3：线路A-3：方案一的年运行费用 2.方案二线路A-1：线路1-2：线路A-2：线路A-3：方案二的年运行费用 由此比较两种方案，当经济效益相同时、，推断出方案二为最优方案。2.4.4 确定最优方案由比较两种方案，当经济效益相同时、，目前我国一般采用标准抵偿年限为 58 年。当N