电网课程设计

1、目录第1章 设计任务书和原始资料 11.1设计任务1.1.1.1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 1 03.1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 1 03.1.2变电所接线方式的选择 1.13.2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 1 23.2.2变电所主变的选定

2、 143.3输电线路型号的选择 143.3.1导线截面积选择依据 1 43.3.2方案一导线截面积的选择 1 53.3.3方案二导线截面积的选择 1 6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25教师批阅5.1技术性能与灵活性比较 25教师批阅5.1.1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

3、系统课程设计心得 30附录一主要参考文献.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)花限大承统图1发电厂、变电斯相时地埋位置故粗离(2) .发电厂技术参数装机台数、容量：4X 300+2X 60Q

4、MW)额定电压(KV): 20KV额定功率因数：COS” 0.85最小运行方式为二台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项站Sj发电J艺电所A12最人员荷(NW)r用负荷斗002B0最小负荷6%250B5功卓1川(dt cos甲g0.S50.S50.85心450050005500丨低压母线电圧(kV)201010调床警求最大负荷 (M)5252醴小负荷 (%)02525齐英负荷沟类30过25类303040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

5、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I方案I方案I方案I方案忸图2.0拟定方案图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PnlmSm。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：nnSjZjSi LiS 丄霜 即

6、：S 一一*ZiLii 1 i 1（ 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，乙为线路对应的阻抗，S为阻抗Z,上流动的复功率，Li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： SN 4 300 2 600 240CMW发电厂用电负荷（厂用电取 6%为144MW）变电所I负荷：Pmax 40（MW為 250MW；变电所 I 负荷：Pmax 280MWPmin 135MW ；发电厂最大发电功率：PGmax 2400 94% 225MW；因为负荷最大时为PLmax 400 280 680MW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 So潮流解环

7、如图2.1 :12A1S12SA图2.1潮流解环图SA 2256 j1398.1MVAS 400 j247.90MVAS2 280 j173.5MVA运用公式（2-1），有20.8 j12.9MVA%l12l2a lasS2l2a lasSA1 as11212a1as1s1S -SA一上一冬一一S211211s一S上1555.2 j 963.84 MVA112 12a1as 1s1进而可推出潮流分布图如图2.2:S12A20.8+ 12,90420.8+)260,87004434.3155.2+J963.841!1 400+j247.90230+jl?3+52256+

8、139844图2.2潮流分布图% 24.5/IVA % 495MVA S% 824.MVA S% 1829.7MVA线损：S2L 24.扌 155 495 65 824.5 145 1829.72 85 3.99 108线长： L 155 170 2 65 145 705Km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I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初步方案比较图线总长接线图及功率分布(KM)损耗优缺点优点：损耗较 小，接线方式9103.2 X 10 简单。缺点：线路

9、很长。优点：网络结 构性简单。9304.18 X 10缺点：线路长、损耗大,可靠性较低优点：线路最6703.67 X 10短、损耗较 小。缺点：灵活性 与联网性较 低71067570510153.85 X 10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。3.81 X 10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。3.99 X 10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。4.02 X 10优点：网络结 构性简单。缺点：线路最 长、损耗大， 可靠性较低8703.13 X 10优点：网络结 构简

10、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I和方案I,分别将其命名为方案一和方案二。2.2供电电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 ）3520001000020 506035003000030 100110100005000050 1502201000005000001

11、00 30050060000015000004001000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 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

12、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变电所1和2均包含30%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3.3WL1图3.3变电所2主接线图A WL33.2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

13、X 300MW和2X 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：（S 1.1-Pg 1 KP 1.1 30016%0.85364.9 MVAcos600MW机组：S 1.1-Pg 1 KP 1.160016%0.85729.9 MVAcos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 500k

14、V,采用的变压器为 OSFPS-JT- 750000/500 参数如表3.1所示。第12页共32页表 3.1 变压器 OSFPS-JT-750000/500 铭牌产品型 号额定容 量)(MVA电压组合分接范围接标 连组号短路阻抗空 损()载 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 /22037024220YNd1114.031606300.25OSFPS -JT- 750000 /500750750240525230*+2*2.5 %20.5YNa0d111250351808800.08三绕组变压

15、器系数RT 100%PgU n20.10782000Sn2RT 33%3Rr 100% O.3234Uk1% UkUk1 12%50%35%13.5%2Uk12%35%50%1.5%Uk3%Uk35%50%12%36.5%Xt1K1%U13.5 5252100SN1007502Uk2%Un1.52302100Sn100750U K3 %U n 21.5352100Sn1002502NXt3XT249.611.79二绕组容量370MVA变压器系数PkUn2630 24220.26951000Sn21000 3702Xt2Uk%Un14.03 242222.02100SN100 370GtP016

16、00.027 106S21000Un21000 242BtI 0% Sn100Un0.25% 370100 242615.79 10 S3.2.2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变电所仁 Sn1 1.7 Pn 1.7 400680MW变电所2:SN2 1.71.7 280 476MW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铭牌额定容量Sj=180MW变比

17、220KV 2.5%/11KV空载损耗F0 65VA短路损耗P 26(KVA阻抗电压Uk% 10.5空载电流Io% 0.63.3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。332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。2JA1 JA2 Ji 2 0.9 A/mm第二步：根据所算出的各线路Tmax值经下表确定各导线的经济电流导线材料年最大负荷

18、利用小时数Tmax3000以下300050005000以上铝1.651.150.9铜3.002.251.75密度JoJS A表3.3架空输电线路导线的经济电流密度J (A/mm2 )第三步：考虑功率因数的情况下计算各线路上的最大电流Smax10120001375Amax S A 单- 3U N cos 3 500 0.85Smax4450001374Amax A 1，3U N cos 3 220 0.85Smax3550001096Amax A -2.3U Ncos 3 220 0.85Smax2600080Amax 1 2.3U Ncos3 220 0.852第四步：计算各导线的截面积SS

19、A单1 max13750.91528mm1 max1374J0.91 max1096J0.91 max80J0.9Sa1Sa21527 mm221218mmSi 2289mm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

20、示表3.5所选导线型号与参数表线路长度(km)型号阻抗（Q）电纳(S)S-A（单）1704 X LGJ-4003.3473+j47.556.7510 4A-11204 X LGJ-4002.3628+j33.564.7710 4A-21454 X LGJ-4002.8551+j40.565.7610 41-265LGJ-9520.4750+j27.954.7710 4注：分裂导线相间距离取13.2m分裂间距取450mm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。Js a Ja i Ja 20.9 A/

21、mm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二步：根据所算出的各线路Tmax值经下表确定各导线的经济电流密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度Jo表3.6架空输电线路导线的经济电流密度J （A/mm2 ）2Smax9270001259Amax S A 单3U N cos 、3 500 0.85Smax236000729Amax A 1一 3U n cos 3 220 0.85Snax165000509Amax A 2v3U N cos 3 220 0.85第四步：计算各导线的截面积1 max

22、1259J0.91 max729pJ80.91 max509J0.9A单Sa1Ss2566mm1399mm 2SA 2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

23、抗（Q）电纳（S）S-A（单）1704 X LGJ-4003.3473+j47.556.75 10 4A-1（单）1204X LGJ-3003.15+j33.724.75 10 4A-2（单）1452 X LGJ-3007.6125+j46.405.0910 4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。表4.1结果导出图结果综述报表单位：kAkVMWMvar厂 站

24、总有功发电总无功发电cos 0g总有功负荷无功负荷cos 0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 12PQ5643500.84969Gen 26PQ5643500.84969Gen 35S-425.43-38

25、1.550.74446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。564. Mt 0020K3.4&+j3O0.B3j234.33B.COI |53 702SC 28ljl70.9110.臓4.SOIjBO 03E50.00+JJ55 00L7 0Etj4L3.90512 7C图4.3潮流分布计算图表4.

26、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COS 0g有功负荷无功负荷cos 0有功损耗无功损耗全网389.95-63.50.987385238.70.854.9161.2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 26PQ0

27、00Gen 35S-174.05-413.50.38795负荷为最小负荷。下图4.4为潮流分布计算图图4.4最小负荷潮流计算方案二：发电厂运行方式为两台300MW机组和一台600MW机组运行,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：tIm ax(UImaxU i max )U NiU i max(4-1)其中，UtImax为变压器I最大负荷时

28、应选择的变比；UImax为最大负荷时高压母线电压；Uimax为变压器中的电压损耗；U Ni为变压器I低压绕组的额定电压；Uimax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t Imax(UImaxU i max )U NiU i max(2267 皿)“55 222.147KV11.22变电所2U t Imax(UImaxU i max )UNiU i max(203.803 11.56) 11.5511.22197.89KV发电厂A : U tG max(UG maxU g max )UNggmax(237.012.99) 21204247.06KV第二步：计算最小负荷分接头

29、变电所1：U tImin(U Im inU imin )U NiUi min变电所2：U t Imin(U Im inU imin )U NiU i min发电厂A(224.4 6.2) 11.55 218.2KV 11.55(218.53 4.806) 11.55213.72KV11.55tG min(U G minU g min )UNggmin妙667.73)I5226.93KV11.55第三步：计算分接头的平均值及选取分接头变电所 1： UtI 7(UtImin Ut.max)220.1735 KV2故选用220 2.5%即225.5KV的分接头、 1变电所 2： UtI -(UtIm

30、in UtImax)208.45 KV2故选用220 2.5%即214.5KV的分接头发电厂 A : UtI 1 (UtImin UtImax)232.63 KV故选用242 1 2.5%，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，低压母线电压二10911空11.28 KV220.1735电压偏移 1128 丝 100%0.535%2%11.22最小负荷时，低压母线电压色4 6.2) 11.5 11.37 KV220.173511.37511.5511.55电压偏移100%1.5% 5%电压质量符合要求变电所2最大负荷时低压母线电压（203.8 208豐11.5 WKV

31、电压偏移 11.8411.22100%11.224.5%2%最小负荷时，低压母线电压(218.5264.806)11.5511812 KV11 厶 IV V208.45电压偏移11.55100%2.275% 5%电压质量符合要求选择总结：变电所1选用220 2.5%即225.5KV的分接头变电所2选用220 2.5%即214.5KV的分接头发电厂A选用242 1 2.5%，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

32、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

33、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5.2523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

34、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io（1 io）nNF Zn u（1 J 1（ 5-1）其中：NF 规划方案的年费用Z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）io电力工业投资回收系数（取 0.1）u 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另U单位造价指标LGJ 40067.5万兀/公里LGJ 30060万兀/公里LGJ 24048万兀/公里LGJ 1854

35、5万兀/公里LGJ 15042万兀/公里LGJ 12037.5万兀/公里最大负荷损耗小时max与最大负荷利用小时Tmax（h）、功率因数cos之间的关系如表5.2所示表5.2max、Tmax（h）和功率因数COS之间的关系、COSTmax（h）、一一、0.800.850.900.953500235021502000180040002750260024002200450031503000290027005000360035003400320055004100400039503750网络损耗计算:2ru2(5-2)其中，P为线路上有功功率损耗；S为线路上的视在功率；U为线路的额 定电压；R为线路的

36、阻抗。max(5-3)A-1线路：P0.289MWTmax500(hmax350(hA-2线路：P1.23MWXnax550(hmax400(hS-A线路：P1.6MWXnax450(hmax300h1-2线路：P0.733MWmax550(hmax4000其中，W为电能损耗；P为线路上有功功率损耗；max为最大利用小时数。方案一:电能损耗:P max 0.289 3500 1.23 4000 0.733 4000 1.6 3000 13663.MWh电能损失费:T 13663.51000 0.35 4.78 10万元投资计算:170 2 120 14567.5 65 37.5 43275万元年运行费用：U Z 5%2163.75万元3000 2.1 4000 16920MWh年计算费用：NF 6924万元A-1线路：P1.8MWmax50001max 3500hA-S线路：P0.74MWXnax450hmax 300hA-2线路：P2.1MWmax55001max 400电能损耗：WPmax1.8 3500 0.74电能损失费：Tl 16920 0.35 1000 5.92 103 万元 投资计算：Z 170 2 67.5 120 2 60 145 45 2 50400万元年运行费用：U Z 5%2