电网规划课程设计

1、摘要电力工业是国家的基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重 要的地位。电能是一种无形的，不能大量储存的二次能源。电能的发、变、 送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持有功功率和无功率的 平衡。电力工业发展的经验告诉我们，电力系统愈大，调度运行就愈合理， 经济效益愈好，应变事故的能力就俞强，这也是我国电力工业必然的发展趋 势。然而联合电网也是由地方电力网相互联接而成的。要满足国民经济发展 的要求，电力工业必须超前发展，因此，做好电力规划，加强电网的建设十 分重要。电力规划是根据社会经济发展的需求，能源资源和负荷的分布，确 定合理的电源结构和战略布局。确立电压等级，输电方式和合理

2、的网架结构 等，电力规划合理与否，事关国民经济的发展，直接影响电力系统今后的运 行的稳定性，经济性，电能质量的好坏和未来的发展。关键词: 地区力电网 规划设计 技术比较 调压计算 分接头引言根据电能生产、输送、消费的连续性，瞬时性，重要性的特点，对电力 系统的运行也必须保证对第一类负荷的不间断供电，对第二类负荷的供电可 靠性，同时，保证良好的电能质量，除此之外降低变换、输送、分配时的损 耗，保证系统虑供电的可靠性、灵活性和经济性的基础上，使方案达到最合 理化。保证良好的电能质量和较好的经济效益运行的经济性也极为重要。于 是在规划电力网时应该根据各个负荷点对电能要求的不同和保证运行的灵活 和操作

3、时的安全来选择合适的接线方式和合理的电压等级。在选择电网设计 方案时，首先考虑系统对负荷供电的可靠性，在保证供电可靠性的基础上， 对供电的灵活性和经济性进行设计和规划。为保证供电的可靠性，对有一类 负荷的负荷点采用双回或环网供电。对于灵活性，系统主要通过变电所的接 线来实现。在本电网设计中，电压中枢点是变电所，故通过调节变电所的电 压来实现电压调整。总之：进行电网规划设计时，要根据当地地理条件，合理选泽方案，综 合考虑。1.设计任务和原始资料设计任务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：确定供电电压等级；初步拟定若干待选的电力网接线方案；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；输电线路导线截面选择；调压计算。原始资料（1）发电厂、变电所相对地理位置及距离（2 ）发电厂技术参数表1-1发电厂A装机台数、容量（MW4X 75额定电压(kV)额定功率因数COS e(3)发电厂与负荷数据及有关要求表1-2、厂站 项'、发电厂变电所A123最大负何(MW20806070最小负荷(MW10403035功率因数cosTmax (h)5000600055005000低压母线电压(kV)10101010调压要求最大负荷(%)255最小负荷(%)250各类负荷I类3003530(%)II 类255030302.电网初步方案的拟定与比较电力电量平

5、衡计算电力平衡： 最大负荷时发电厂最大负荷功率：PALmax 20MW电源最大出力：PGmax 300 20 280MW变电所最大负荷功率：PLmax 80 60 70 210MW从电网S吸收的功率：艮maxPLmaxPmax70MW 最小负荷时发电厂最小负荷功率：PALmin 10MW电源最小出力：PGmin 300 10 290MW变电所最小负荷功率：PLmin40 30 35 105MW从电网S吸收的功率：PsminPLminPsmin185MW电量平衡:系统发电量:Pg Tmax 280 5000 1400000MWmax系统用电量：PLmaxTmax80600060550070500

6、01160000MW往电网输送电量：PSmaxPGmaxTmaxPLmaxTmaxMOOOOMW（注：本次设计中对于无功功率一律采取电容器“就地补偿”）.供电电压等级的确定根据图1中的变电所负荷大小、变电所与发电厂的距离，由有关资料确定电压等级，采用架空线时与各额定电压等级相适应的输送功率和输送距离。 发电厂A最大功率300MW, 1变电站最大负荷为80MW, 2变电站最大负荷为 60MW, 3变电站最大负荷为70MW/结合设计的地理分布,最长输电线路70km, 最短输电线路30km选择110KV的输电等级。依据如下表所示：表2-1额定电压（KV输送功率（Kvy输送距离（KM3100 1000

7、136100 12004151020020006203520001000020 506035003000030 100110100005000050 150220100000500000100300.初步接线方案及其拟定依据（1） 根据任务书上的发电厂和变电所的相对地理位置，作出大致的5个供电 可靠性高，节省线长的地理接线图方案。（2）假设全网的输电线路都是一个型号的电力线路，将整个电网均一化，利 用均一网的潮流分布计算公式，确定整个线路上的初步潮流分布。（3）通过负荷矩（即输电线路的电能指标）和线长（即输电线路的一次投资 量指标）进行筛选，选出两个备选方案进行精确潮流计算。（4） 为了便于选

8、择和计算，设计地理接线图时统一采用110K V电压等级， LGJ-240型号导线进行初步潮流计算，以有功功率损耗及电压偏移为参考指 标，选出两个方案进行精确潮流计算，重新计算导线截面积及阻抗标幺值，带入程序计算均一网初步功率分布的计算公式如下:nS Zi ii 1n*Zii 1即:SSiLiLi方案初选:万案一万案一方案二方案四方案六方案五备选方案参数一览表表2-2备选方案线路长度(KM线路损耗加；(mWX KM技术比较方471250线路较短，A的案370功率直接供给负荷，功率损耗-一一最少，比较经济，且电压质量好，维修方便。方案390659250线路长度较长， 损耗较小，电能 质量好，供电可

9、 靠，维修方便， 但是1-2线路 的负荷过重方案3051141878线路取短，但损耗最大，不宜采用方案四370670750供电可靠性比 较好，线路较 长，功耗较小， 电能质量好，维 修方便。方案420973500供电可靠，电能 质量好，但线路 最长，传输中功 耗比较大，也不五宜米用。方案六350654689线路较短，电能质量好，供电可靠，维修方便。初步潮流计算结果初步方案的潮流计算初步方案并未确定导线截面积，因此先按均一网对其进行初步功率分布的计算。均一网初步功率分布的计算公式如下:n*Si乙S ±Jn*乙i 1即:nSi LiS "4Lii 1各节点编号及性质表2-3名称

10、编号节点性质发电厂A1PV节点变电所12PQ节点变电所23PQ节点变电所34PQ节点无穷的系统5平衡节点方案一:线路功率1 21-31-41-5MW(M弘 KM80607070471250线路功率MW1 22-31-41-5imP：(mW km140607070659250线路功率MW1-21-31-43-54-5lmPm (MWZKM801141878方案四:线路功1 21-31-43-5ImP； (mWk KM率MW801307070670750方案五:线路功率MW1 21-31-44-5imP； (mW km806014070973500线路功率MW1-21-31-41-53-2lmPm

11、 (MW2KM7070654689通过对以上方案的经济性和技术性的比较，方案一和方案六投资、功率损耗较其它的方案优，所以选择这两个方案作为初选方案优选方案经济比较我们初选方案一和六，重新标号一和二，如下初步潮流计算得到各线路上的功率传输如下表所示:表2-4线路1-21-31-41-5传输功率80607070架空输电线路导线经济电流密度 A/mm2表2-5年最大负荷利用小时数Tmax3000 以下300050005000以上铝铜根据方案我们选取铝线，取经济电流密度为，通过以上公式我们得出各线路的截面积:表2-6线路1-21-31-41-5因为存在S>400,故应采用双回路接线。根据初步计算

12、的截面积可选出架空线的型号:表2-7线路导线型号电阻感抗允许载流量(A)1-2LGJ-240*26101-3LGJ-185*25151-4LGJ-240*26101-5LGJ-240*2610线路总阻抗Z总=(r+jx ) *LZ12=+*50=+Z13=+*30=+Z14=*+*60=+Z15=+*45=+重新计算电网的初步潮流分布，按非均一网计算:表2-8S12S13S14S1580607070线路年总损耗:表2-9线路W (MW)W(MW)1-2460079811-339501-4350055791-535004186根据附录线路的投资指标表格得出架空线路的总投资:Z=Li 产24+Li

13、-3*30+Li-4*45+Li-5*24=50*32+30*30+60*32+45*32=8790万元C2W iZ 2Z 1512.72 万元式中：初步潮流计算得到各线路上的功率传输如下表所示:线路1-21-31-41-53-2传输功率7070架空输电线路导线经济电流密度 A/ mm2年最大负荷利用小时数Tmax3000以下300050005000以上铝铜根据方案我们选取铝线，取经济电流密度为，通过以上公式我们得出各线路的截面积：线路1-21-31-41-53-2因为存在S>400,故应采用双回路接线。根据初步计算的截面积可选出架空线的型号:表 2-11线路导线型号电阻感抗允许载流量(

14、A)1-2LGJ-4008001-3LGJ-240*26101-4LGJ-240*26101-5LGJ-240*26103-2LGJ-120700线路阻抗参数:Z12Z13Z32Z14Z154+重新计算电网的初步潮流分布，按非均一网计算:S12S13S32S14S15+7070功率损耗:P12(MW)P13(MW)P14(MW)P15(MW)P32(MW)线路总损耗:表 2-12线路W(MW)W(MW)1-246006302227861-339501-4350055651-5350042003-23950根据附录线路的投资指标表格得出架空线路的总投资:Z=60*32*+32*45*+32*30

15、*+25*60+50*45=10230万元C2W 忆2Z 1718.21 万元式中.二导线截面积的校验一.按机械强度校验，对于跨运河，公路，通讯线路，居民区线路，导线界2面记不得小于35mm，应此所选导线截面积满足机械强度的要求；2按电晕条件进行校验，对于110KV电压等级的线路大于50mm ,就不会2产生电晕现象，我们选的导线截面都大于 50mm，满足电晕条件；三按发热条件进行校验，发热条件主要依据容许载流量进行判断与前面计算所得电流值进行比较满足发热条件。.较优方案一，二的经济比较比较两种方案：表 2-13万案一8790万元万元万案二10230万元万元根据上表：抵偿年限法的计算公式如下:按

16、电力工业投资回收系数考虑，当N小于10年时，采用投资大、年运行费用低的方案，否则应采用投资小的方案。N=( Zi- Z 2)/( C2- G)<10综合比较后方案一为最佳方案3. 变压器的选取及电网的接线图. 变压器的选取和校验一选择发电厂、变电所主变压器台数、容量及电气主接线形式时，应注意：（1）发电厂主变压器至少两台，变电所主变压器一般按两台考虑；（2）发电厂电气主接线可采用有母线接线、单元接线或扩大单元接线；变电 所电气主接线一般采用有母线接线或桥形接线；（3）选择发电厂主变压器容量时，应注意：发电厂低压母线负荷直接从发电 机出口供电（没有经过主变压器） ，具体按如下方式考虑；（4

17、）若采用单元接线、且没有发电机电压负荷，主变压器容量只需与发电机 容量配套；（5）若采用单元接线、但有发电机电压负荷，主变压器容量应满足：扣除机 端最小负荷、厂用电后，保证将全部剩余功率送入系统；（6）若采用有母线接线，当机端母线上最大一台发电机故障或检修时主变压器应能 从系统倒送功率保证机端负荷的需要；（7）若发电机端母线上接有多台主变压器，当其中容量最大一台主变压器因 故退出运行时，其它主变压器应在允许的过负荷范围内保证输送全部剩余功 率的 70以上变电所主变压器容量按容载比等于考虑，即:变压器容量的确定发电厂A*(COsPmm)/0.9(300(K8卫)/0.90.85403.6变电站

18、1: S1 TTL 16 1506 0.8560变电站 2： S21.6 106.70.9变电站3： S3700.851.6131.8变压器型号的选择发电厂 A： SN 403.6MVA变电站 1: SN 150.6MVA变电站 2： SN 106.7MVA变电站 3： Sn 131.8MVA型号 SFP7-120000/110X 4型号 SFP7-75000/110X 2型号 SFP7-63000/110X 2型号 SFP7-75000/110X 2表3-1型号额定容量(MA咼压低压空载损短路电压(%短路损耗空载电流(%耗SFP7-120000/110120121±2X %1064

19、22SFP7-75000/11075121±2X %75300SFP7-50000/11050121±2X %55216SFP7-63000/11063121±2X %65260二.变压器的检验:n发电厂A:Si 1N m axnp0.7(i i cosSmin120*4-120n0（阪諡36075O'(面104 ) 40.85()360 254.27满足变电站1:当一台主变压器停机时，是否满足I、u类负荷的供电需求U 类负荷：50%< 80=40MWSN (120)>40满足条件变电站2:1类负荷：35%<60=21MWU 类负荷：30

20、%X 60=18MWSN (63)>21+18=39满足条件变电站3:1类负荷：30%X 70=21MWU 类负荷：30%X 70=21MWSN (75)>21+21=42满足条件. 变压器参数的计算一最大负荷时，变压流损耗：发电厂 A：变电站 1：变电站 2：变电站 3：最小负荷时，变压器损耗：发电厂 A：变电站 1：变电站 2：变电站 3：三变压器计算参数发电厂 A：SFP7-120000/110：变电所 1：SFP7-75000/110：变电所 2：SFP7-50000/110：变电所 3：SFP7-63000/110：. 发电厂接线发电厂接线图如下：图 3-1（注：本次设计

21、发电厂采用双母线接线方式，如上图所示）4. 电压调整与精确潮流计算. 精确潮流计算精确潮流计算（1）最大负荷时按全网 110Kv 计算功率损耗：线路阻抗（欧姆）变压器阻抗（两台变压器并联折算到高压侧） 每个变电所两台变压器中的损耗线路末端输送功率线路损耗功率：线路首端输送功率：（2）最小负荷时按全网 110Kv 计算功率损耗线路阻抗（欧姆） 变压器阻抗（两台变压器并联折算到高压侧）每个变电所两台变压器中的损耗图 4-1线路末端输送功率 线路损耗功率 线路首端输送功率 潮流分布计算结果. 电压调整计算计算各线段的电压降落最大负荷时 电压降落纵分量（ KV）： 电压降落横分量： 变电所高压侧电压：

22、 电压降落纵分量（ KV） 电压降落横分量 变电所高压侧电压.变压器变比接头选择及校验变电所1:变电所2:变电所3:最佳方案接线图：图4-2附录一一架空输电线路导线经济电流密度表附录1架空输电线路导线经济电流密度（A / mm2）年最大负荷利用小时数Tmax3000以下300050005000以上铝铜二规划方案的经济性比较方法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）输电线路的投资；（2）输电线路的年运行费用；（3）网络电能损失 费。三规划方案的年费用计算方法其中：NF 规划方案的年费用Z折算至

23、基准年（规划水平年）的总投资 n 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 ）u 基准年的年运行费用（取投资的 5%）四输电线路的投资指标表附录1-2 11OKV架空输电线路单位投资指标类另y单位造价指标LGJ 40045万元/公里LGJ 30040万元/公里LGJ 24032万元/公里LGJ 18530万元/公里LGJ 15028万元/公里LGJ 12025万元/公里五电能损失费计算方法(1) 由潮流计算结果得出全网最大损耗功率Pmax;(2) 根据附录中给出的年最大负荷利用小时数 Tmax、负荷功率因数cos ，根据下表查出年最大负荷损耗时间max ；(3) 计算整

24、个电网全年电能损耗WPmax max( Kwh/年)；(4) 按电力系统综合成本电价(取元/ Kwh计算电能损失费。(5) 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 间的关系如下表所示：表附录1-3附录二课程设 计注意 事项1根据 任务书 的原始 资料，检 验系统 的功率 平衡和 确定电 厂的运 行方式校验系20001500120010008007002500170015001250110095030002000180016001400125035002350215020001800160040002750260024002200200045003150300

25、02900270025005000360035003400320030005500410040003950375036006000465046004500435042006500525052005100500048507000595059005800570056007500665066006550650064008000740073507250统功率平衡的目的是分析系统的有功和无功电源容量是否足够，是否有必要补充装设有功或无功电源（做功率平衡时，应计及负荷的同时系数、网损及厂用电，并需要有足够的备用容量）其中：ki为同时系数，近似取；k2为厂用电率+网损率，网损率取5%根 据综合最大，最小负荷

26、，考虑电厂的运行方式，确定机组的运行台数和出力。2. 确定电网供电电压等级时，应考虑变电所负荷大小、变电所与发电厂的距离3. 对初选方案，进行详细的技术经济比较，确定技术合理，经济效益佳的方 案为最佳方案电力网接线方案的技术性比较内容包括：供电可靠性、电压质量、运行 灵活性、电网将来发展的适应性等，此次课程设计只要求作定性分析。电力 网接线方案的经济性比较内容包括：投资、运行维护费、电能损失费。经技 术、经济比较后，从各待选方案中选出最佳方案作为推荐方案。在进行电力网接线方案技术、经济比较时，需要进行初步潮流计算。由于 此时输电线路导线截面尚未确定，因此，可首先按某一种导线截面计算线路 电阻、电抗等参数，然后进行初步