电网课程设计

1、课 程 设 计 用 纸教师批阅目录第1章 设计任务书和原始资料11.1设计任务11.1.1设计要求11.1.2原始资料1第2章 电网接线方案设计32.1 电网接线初步方案的选择32.1.1初步拟定接线方案的依据32.1.2拟定的方案32.1.3发电厂及负荷功率的初步计算42.1.4初步方案的比较选择72.2供电电压等级的确定9第3章 电网接线方案的技术经济比较103.1发电厂、变电站主接线方式的选择103.1.1发电厂A接线方式的选择103.1.2变电所接线方式的选择113.2发电厂、变电所主变压器配置和型号的选定技术指标的计算123.2.1发电厂A主变的选定123.2.2变电所主变的选定14

2、3.3 输电线路型号的选择143.3.1导线截面积选择依据143.3.2方案一导线截面积的选择153.3.3方案二导线截面积的选择17第4章 调压计算194.1最大、最小负荷情况下的潮流计算194.1.1计算最大负荷情况下的潮流计算194.1.2计算最小负荷情况下的潮流计算204.2 调压计算及调压方式选择22第5章 方案技术经济比较255.1技术性能与灵活性比较255.1.1方案一技术性能255.1.2 方案二技术性能255.2 经济比较265.2.1方案一精确潮流计算265.2.2方案二精确潮流计算265.2.3总投资费用Z和年运行费C的计算27第6章 电力系统课程设计心得30附录一 主要

3、参考文献31附录二 电力系统最优接线图32第1章 设计任务书和原始资料1.1设计任务1.1.1设计要求本次电力系统规划设计是根据给定的发电厂、变电所原始资料完成如下设计：(1).确定供电电压等级；(2).初步拟定若干待选的电力网接线方案；(3).发电厂、变电所主变压器选择；(4).电力网接线方案的技术、经济比较；(5).输电线路导线截面选择；(6). 调压计算。1.1.2原始资料(1). 发电厂、变电所相对地理位置及距离如图1所示（距离单位为KM）。 (2). 发电厂技术参数装机台数、容量：4×300+2×600（MW）额定电压（KV）：20KV额定功率因数：最小运行方式为

4、二台300MW机组运行(3).负荷数据及有关要求如表1所示。表1 负荷数据及有关要求表第2章 电网接线方案设计2.1 电网接线初步方案的选择2.1.1初步拟定接线方案的依据电网接线初步方案主要根据负荷对供电可靠性的要求拟定。初步方案拟定时，在考虑对第一类负荷要求任何情况下都不能断电，第二类负荷尽可能的保证供电，必要时可以停电，对于第三类负荷，可以停电的先提条件下列出所有满足供电可靠性要求的初步方案。根据所给的条件看来，变电所1和变电所2所占的类负荷都为30%。为了满足这样的要求，需要采用双电源或者双回路接线方式。2.1.2拟定的方案 方案 方案 方案 方案 方案 方案 方案 方案图2.0 拟定

5、方案图2.1.3发电厂及负荷功率的初步计算初步比较即为线路的长度以及线路上的损耗的比较，计算公式为。初次潮流计算按均一网计算，采用无功就地补偿，即初次计算不考虑无功的分布。均一网初步功率分布的计算公式如下：即：（2-1）其中，S为均一网中环网解环处解环点上阻抗流动的功率，为线路对应的阻抗，为阻抗上流动的复功率，为相对线路的长度。以第五种方案的计算过程为例已知量为：发电厂装机容量：发电厂用电负荷（厂用电取6%为144MW）变电所负荷： ；变电所负荷： ；发电厂最大发电功率：； 因为负荷最大时为而发电厂发出功率只有 ，故发电厂多发的功率还应供给系统S。潮流解环如图2.1：图2.1 潮流解环图 运用

6、公式（2-1），有 进而可推出潮流分布图如图2.2：图2.2 潮流分布图 线损：线长：均一网初步潮流计算流动如图2.3所示。图2.3 均一网初步潮流计算流动图其余七种方案与方案算法相同，故不再赘述。2.1.4初步方案的比较选择八种方案初次潮流计算后的功率分布结果和比较如表2.1所示。表2.1 初步方案比较图方案接线图及功率分布线总长（KM）损耗优缺点9103.2×109优点：损耗较小，接线方式简单。缺点：线路很长。9304.18×109优点：网络结构性简单。缺点：线路长、损耗大，可靠性较低6703.67×109优点：线路最短、损耗较小。缺点：灵活性与联网性较低71

7、03.85×109优点：网络结构简单，线路短。缺点：接线方式较简单、灵活性与联网性较低。6753.81×109优点：线路较短、损耗较小；缺点：变电所接线方式较单一，灵活性一般。7053.99×109优点：线路较短。缺点：变电所接线方式较单一，灵活性一般且损耗较大。10154.02×109优点：网络结构性简单。缺点：线路最长、损耗大，可靠性较低18703.13×109优点：网络结构简单，且损耗最小。可靠性好且联网性好。缺点：线路较长。方案小结：经过上表对几种接线方案的初步可靠性与比较，初步选定方案和方案，分别将其命名为方案一和方案二。2.2供电电

8、压等级的确定对所拟订的接线方案按均一网计算，其初步功率分布的结果在1001000MW之间，根据供电可靠性要求，并且考虑到电网发展的需求，所以选择220KV以及500KV的电压等级。确定依据如表2.2所示。表2.2 电压等级确定依据额定电压（KV）输送功率（KW）输送距离（KM）352000100002050603500300003010011010000500005015022010000050000010030050060000015000004001000由于方案一与方案二负荷及发电厂各项指标均相同，各线路(除A-S线路为500KV)电压等级均为220KV，故两种方案所选择变压器的原理方法

9、相同，故以下接线方式及变压器的选择结果两最优方案共同适用。第3章 电网接线方案的技术经济比较3.1发电厂、变电站主接线方式的选择3.1.1发电厂A接线方式的选择从系统负荷情况看，系统中1、2变电所均包含一、二类负荷，因此保证供电的可靠性是首要问题。故发电厂六台机组均采用单元接线方式。发电厂的主接线的选择，双母线接线多用于220kV配电装置，同时保证断路器今后的检修，我们对300MW的机组采用带旁路的双母线的接线方法；通常在330kV500kV配电装置上，配电装置在系统中有具有重要地位，则宜采用一台半的接线方式，接线方式如图3.1所示。图3.1 发电厂A接线方式3.1.2变电所接线方式的选择由于

10、变电所1和2均包含30%一类负荷和30%二类负荷，电能质量要求高且要求保证供电不中断，低压侧要求电压为10kV，变电所需要两台以上的变压器，所以变电所1采用双母线分段接线，变电所2采用双母线接线方式，变电所1主接线如图3.2，变电所2主接线如图3.3图3.2 变电所1主接线图图3.3 变电所2主接线图3.2发电厂、变电所主变压器配置和型号的选定技术指标的计算3.2.1发电厂A主变的选定发电厂装机容量为4×300MW和2×600MW，采用单元接线方式，电厂接入系统电压不超过两级，容量为100300MW机组宜接入220kV系统，容量为600MW及以上的机组宜接入500kV及以上

11、系统，且出线数目应尽量减少，以便于简化配电装置的规模及其维护。初步确定变压器的容量S的值分别为：300MW机组：（ 600MW机组： 所以我们在发电厂给300MW机组升压至220kV, 采用变压器为SFP3-370000/220 600MW机组升压至500kV, 采用的变压器为OSFPS-JT-750000/500 参数如表3.1所示。表3.1变压器OSFPS-JT-750000/500铭牌产品型号额定容量（MVA）电压组合分接范围连接组标号短路阻抗空载损耗（kW）负载损耗（kW）空载电流（%）高压（kV）中压（kV）低压（kV）高-中（%）高-低（%）中-低（%）SFP3-370000/22

12、037024220YNd1114.031606300.25OSFPS-JT-750000/500750750240525230*+2*2.5%20.5YNa0d111250351808800.08三绕组变压器系数二绕组容量370MVA变压器系数3.2.2变电所主变的选定变电所主变变压器容量按容载比等于1.7考虑，且考虑到变电所一台变压器故障的情况，所以变电所均采用两台变压器或者两台以上的变压器。 变电所1： 变电所2： 根据实验要求，查表后选择的变压器为SPF4-180000/220变电所1和变电所二分别配以四台和三台变压器，其参数如表3.2所示。表3.2变压器SPF4-180000/220铭

13、牌额定容量=180MW变比空载损耗短路损耗阻抗电压空载电流3.3 输电线路型号的选择3.3.1导线截面积选择依据原理：导线截面选择（按计算所得初步功率分布，按经济电流密度选择导线截面,然后再按选择的导线参数进行潮流计算。3.3.2方案一导线截面积的选择（方案一初步潮流如图3.4）图3.4 方案一初步潮流图第一步：根据发电厂A、变电所1、2的最大负荷年利用小时数，判断线路的最大负荷年利用小时数均在5000h以上。第二步：根据所算出的各线路值经下表确定各导线的经济电流密度J。表3.3 架空输电线路导线的经济电流密度J（A/mm2）导线材料年最大负荷利用小时数Tmax3000以下3000500050

14、00以上铝1.651.150.9铜3.002.251.75第三步：考虑功率因数的情况下计算各线路上的最大电流。第四步：计算各导线的截面积 第五步：根据各导线的计算截面积由下表初步选择导线的型号表3.4钢芯铝绞线的容许载流量(按环境温度250，最高允许温度700)导线型号载流量（A）导线型号载流量（A）导线型号载流量（A）LGJ-35170LGJ-120380LGJ-300700LGJ-50220LGJ-150445LGJ-400800LGJ-70275LGJ-185515LGJ-95335LGJ-240610总结：所选各导线的型号和参数如表3.5所示。表3.5 所选导线型号与参数表线路长度（k

15、m）型号阻抗()电纳（S）S-A(单)1704×LGJ-4003.3473+j47.55A-11204×LGJ-4002.3628+j33.56A-21454×LGJ-4002.8551+j40.561-265LGJ-9520.4750+j27.95注：分裂导线相间距离取13.2m分裂间距取450mm 3.3.3方案二导线截面积的选择图3.5 方案二初步潮流图第一步：根据发电厂A、变电所1、2的最大负荷年利用小时数，判断线路的最大负荷年利用小时数均在5000h以上。第二步：根据所算出的各线路值经下表确定各导线的经济电流密度J。表3.6 架空输电线路导线的经济电流密

16、度J（A/mm2）导线材料年最大负荷利用小时数Tmax3000以下300050005000以上铝1.651.150.9铜3.002.251.75第三步：考虑功率因数的情况下计算各线路上的最大电流。第四步：计算各导线的截面积第五步：根据各导线的计算截面积由下表初步选择导线的型号表3.7 钢芯铝绞线的容许载流量(按环境温度250，最高允许温度700)导线型号载流量（A）导线型号载流量（A）导线型号载流量（A）LGJ-35170LGJ-120380LGJ-300700LGJ-50220LGJ-150445LGJ-400800LGJ-70275LGJ-185515LGJ-95335LGJ-240610

17、总结：所选各导线的型号和参数如表3.8所示。表3.8 所选导线型号与参数表线路长度（km）型号阻抗()电纳（S）S-A(单)1704×LGJ-4003.3473+j47.55A-1（单)1204×LGJ-3003.15+j33.72A-2（单）1452×LGJ-3007.6125+j46.40第4章 调压计算4.1最大、最小负荷情况下的潮流计算（利用PSASP软件）4.1.1计算最大负荷情况下的潮流计算方案一：发电厂运行方式为两台300MW机组和一台600MW机组运行，负荷为最大负荷。下图4.1为潮流分布计算图，表4.1为结构综述、物理母线及发电机结果导出图。图4

18、.1 潮流分布计算图表4.1结果导出图结果综述报表单位：kAkVMWMvar厂站总有功发电总无功发电cosg总有功负荷无功负荷cosl有功损耗无功损耗全网702.57318.450.911680421.60.8522.6201.42物理母线母线名称电压幅值电压相角1237.012614.7544220.221617.8* 3203.80369.87224511.912.184655000620.769415.25487226.701214.75989.61445.151910.789910.7069发电机发电机名称母线名类型有功发电无功发电功率因数Gen_12PQ5643500.84969Ge

19、n_26PQ5643500.84969Gen_35S-425.43-381.550.74446方案二：发电厂运行方式为两台300MW机组和一台600MW机组运行，负荷为最大负荷。下图4.2为潮流分布计算图。图4.2潮流分布计算图4.1.2计算最小负荷情况下的潮流计算方案一：发电厂运行方式为两台300MW机组和一台600MW机组运行，负荷为最小负荷。下图4.3为潮流分布计算图，表4.2为结构综述、物理母线及发电机结果导出图。 图4.3潮流分布计算图表4.2结果导出图结果综述报表单位：kAkVMWMvar厂站有功发电无功发电cosg有功负荷无功负荷cos有功损耗无功损耗全网389.95-63.50

20、.987385238.70.854.9161.2物理母线单位：kAkVMWMvar母线名称电压幅值电压相角1234.64545.9775220.03129.08313218.5263.4034512.270.833955000620.4025.98837224.4225.9883810.68561.4948910.89013.4548发电机发电机名称母线名类型有功发电无功发电功率因数Gen_12PQ5643500.84969Gen_26PQ000Gen_35 S-174.05-413.50.38795方案二：发电厂运行方式为两台300MW机组和一台600MW机组运行，负荷为最小负荷。下图4.4

21、为潮流分布计算图。图4.4 最小负荷潮流计算4.2 调压计算及调压方式选择本方案中选择逆调压方式：最大负荷时，发电厂A低压母线电压不高于额定值的10%，最小负荷时不低于额定值；变电所1最大负荷时低压母线电压不低于额定值的2%，最小负荷时不高于5%；变电所2最大负荷时低压母线电压不低于额定值的2%，最小负荷时不高于5%。所用公式如下： （4-1）其中，为变压器I最大负荷时应选择的变比；为最大负荷时高压母线电压；为变压器中的电压损耗；为变压器I低压绕组的额定电压； 为低压母线要求的实际电压。第一步：计算最大负荷分接头变电所1：变电所2发电厂A：第二步：计算最小负荷分接头变电所1：变电所2：发电厂A

22、第三步：计算分接头的平均值及选取分接头变电所1：故选用 即225.5KV的分接头变电所2：故选用 即214.5KV的分接头发电厂A：故选用 ，即235.95的分接头第四步：分接头的校验变电所1：最大负荷时，低压母线电压电压偏移 最小负荷时，低压母线电压电压偏移电压质量符合要求变电所2：最大负荷时，低压母线电压电压偏移最小负荷时，低压母线电压电压偏移电压质量符合要求选择总结：变电所1 选用 即225.5KV的分接头变电所2选用 即214.5KV的分接头发电厂A选用 ，即235.95的分接头第5章 方案技术经济比较5.1技术性能与灵活性比较5.1.1方案一技术性能（1）供电可靠性：本方案中各变电所

23、均采用两端供电，由于同一系统两条输电线同时断线的可能性极小，所以在任意一条线路发生断线时，系统都能够保证各负荷的供电可靠性。各变电所采用三台或四台变压器调压，即使当系统发生某一台变压器故障时，系统变电所仍能够保证一类负荷和二类负荷的不断电。故本方案系统中全部停电的可能性极小且停电时仍能满足重要负荷和较重要负荷的供电可靠性要求。（2）灵活性：本方案负荷1和2为两端供电，而且各负荷点联网性较高，灵活性较强。5.1.2 方案二技术性能（1）供电可靠性：本方案中1、2变电所采用双回路供电，发电厂采用双回线与S系统相连，且各变电所均采用三台变或四台压器调压，本方案系统中全部停电的可能性极小且停电时仍能满

24、足重要负荷和较重要负荷的供电可靠性要求，故系统对各负荷的供电可靠性与方案一比较同样很高。（2）灵活性：本方案与方案一只在的联网性上有所不同，即变电所1、2没有用导线连接起来，故灵活性稍微不如方案一。比较总结：两方案技术上总体相差不大，供电可靠性都较高，系统灵活性也相差不大，未来扩建性等也没有明显的高低，故还需要对它们进行进一步的经济比较。5.2 经济比较5.2.1方案一精确潮流计算（以最大负荷为例，利用PSASP软件计算）潮流结果导出图如图5.1所示。图5.1 潮流分布计算图5.2.2方案二精确潮流计算（以最大负荷为例，利用PSASP软件计算）潮流结果导出图如图5.2图5.2 潮流分布计算图5

25、.2.3总投资费用Z和年运行费C的计算本次电网规划课程设计要求按年费用最小法进行规划方案的经济性比较，年费用最小的规划方案为经济性最好的方案。规划方案年费用的计算范围包括：（1）电能损耗；（2）电能损失费；（3）投资计算；（4）年运行费用；（5）年计算费用。规划方案的年费用计算方法 （5-1）其中：规划方案的年费用折算至基准年（规划水平年）的总投资电力工程经济使用年限（取25年）电力工业投资回收系数（取 0.1）基准年的年运行费用（取投资的5）输电线路的投资指标表5.1 220KV架空输电线路单位投资指标类 别单位造价指标LGJ40067.5万元公里LGJ30060万元公里LGJ24048万元

26、公里LGJ18545万元公里LGJ15042万元公里LGJ12037.5万元公里最大负荷损耗小时与最大负荷利用小时、功率因数之间的关系如表5.2所示。表5.2 、和功率因数之间的关系 0.800.850.900.953500235021502000180040002750260024002200450031503000290027005000360035003400320055004100400039503750网络损耗计算： （5-2）其中，为线路上有功功率损耗；为线路上的视在功率；U为线路的额定电压；R为线路的阻抗。 （5-3）其中，为电能损耗；为线路上有功功率损耗；为最大利用小时数。方案

27、一：A-1线路： A-2线路： S-A线路： 1-2线路： 电能损耗：电能损失费：万元投资计算： 万元年运行费用：万元年计算费用：万元方案二：A-1线路： A-S线路： A-2线路： 电能损耗：电能损失费：万元投资计算：万元年运行费用：万元年计算费用：万元由技术上看，两个方案的供电可靠性都很好，而经济上看，由于抵偿年限大于10年，按电力工业投资回收系数0.1考虑，应采用投资小的方案，方案一比方案二显然要好，因此选择投资小的方案，即方案一。第6章 电力系统课程设计心得一个多星期的课程设计很快就结束了，在这短暂的一周时间里，我们除了积极备考，所有的时间都花在了课程设计上，难以忘怀这段废寝忘食努力奋斗的时光。我从中学到了很多宝贵的经验和知识。通过这次电网规划设计，我深刻的认识到了，理论知识和实践相结合