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，输电方式和合理的网架结构等，

2、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时的安全来选择合适的接线方式和

3、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。 目 录1. 设计任务和原始资料11.1 设计任务11.2 原始资料12. 电网初步方案的拟定与比较32.1 电力电量平衡计算32.2. 供电电压等级的确定32.3. 初步接线方案及其拟定依据42.3.1方案初选：52

4、.3.2备选方案参数一览表:62.4. 初步潮流计算结果72.5. 优选方案经济比较92.6. 二导线截面积的校验142.7. 较优方案一，二的经济比较143. 变压器的选取及电网的接线图163.1. 变压器的选取和校验163.1.1变压器容量的确定163.1.2变压器型号的选择163.2. 变压器参数的计算183.3. 发电厂接线224. 电压调整与精确潮流计算234.1. 精确潮流计算234.1.1精确潮流计算234.1.2潮流分布计算结果254.2. 电压调整计算264.2.1计算各线段的电压降落264.3. 变压器变比接头选择及校验27附录一31附录二34致谢35参考文献361. 设计

5、任务和原始资料1.1 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：1.1 确定供电电压等级；1.2 初步拟定若干待选的电力网接线方案；1.3 发电厂、变电所主变压器选择；1.4 电力网接线方案的技术、经济比较；1.5 输电线路导线截面选择；1.6 调压计算。1.2 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（MW）4×75额定电压（kV）10.5额定功率因数0.8（3） 发电厂与负荷数据及有关要求表1-2 厂 站 项 目发电厂变电所A123最大负荷（MW）20806070最小负荷（MW）10403

6、035功率因数0.850.850.90.85(h)5000600055005000低压母线电压(kV)10101010调压要求最大负荷(%)2552.52.5最小负荷(%)2507.57.5各类负荷(%) I类3003530 II类255030302. 电网初步方案的拟定与比较2.1 电力电量平衡计算电力平衡：1 最大负荷时发电厂最大负荷功率： 电源最大出力：变电所最大负荷功率：从电网S吸收的功率：2 最小负荷时发电厂最小负荷功率：电源最小出力：变电所最小负荷功率：从电网S吸收的功率：电量平衡：系统发电量：系统用电量：往电网输送电量：（注：本次设计中对于无功功率一律采取电容器“就地补偿”）2.

7、2. 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（KW）输送距离（KM）31001000136100120041510200200062035200010000205060350030000301001101000050000501502

8、201000005000001003002.3. 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） 为了便于选择和计算，设计地理接线图时统一采用110KV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

9、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： 即：2.3.1方案初选： 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五 方案六2.3.2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（MW2×KM） 技术比较方案一370471250线路较短，A的功率直接供给负荷，功率损耗最少，比较经济，且电压质量好，维修方便。方案二390659250线路长度较长，损耗较小，电能质量好，供电可靠，维修方便， 但是1-2线路的负荷过重方案三3051141878线路最短，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

10、能质量好，维修方便。方案五420973500供电可靠，电能质量好，但线路最长，传输中功耗比较大，也不宜采用。方案六350654689线路较短，电能质量好，供电可靠，维修方便。 2.4. 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： 即： 2.4.1各节点编号及性质表2-3名称编号节点性质发电厂A1PV节点变电所12PQ节点变电所2 3PQ节点变电所3 4PQ节点无穷的系统 5平衡节点方案一： 线路功率MW121-31-41-5（MW2×KM）80607070471250方案二：线路功率MW

11、12 2-3 1-4 1-5（MW2×KM） 140 60 70 70 659250方案三：线路功率MW 1-2 1-3 1-4 3-5 4-5（MW2×KM） 80 116.1 83.9 56.1 13.9 1141878方案四：线路功率MW 12 1-3 1-4 3-5（MW2×KM） 80 130 70 70 670750方案五：线路功率MW 12 1-3 1-4 4-5（MW2×KM） 80 60 140 70 973500方案六：线路功率MW 1-2 1-3 1-4 1-5 3-2（MW2×KM） 64.28 75.71 70 70

12、17.71 654689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。2.5. 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:方案一：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表2-5 年最大负荷利用小时数 3000以下 30005000 5000以上 铝 1.65 1.15 0.90 铜 3.00 22.5 1.75根据方案我们选取铝线，取经济电流密度为0.90，通过以上公式我们得出各线路的截面积：表2-6线路1-21-

13、31-41-5419.8314.92367.4367.4466.54349.91408.23408.23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2-7线路导线型号电阻感抗允许载流量（A）1-2LGJ-240*20.131250.4076101-3LGJ-185*20.1630.4025151-4LGJ-240*20.131250.4076101-5LGJ-240*20.131250.407610 线路总阻抗Z总=（r+jx）*LZ12=0.5(0.13125+j0.407)*50=3.281+j10.175Z13=0.5(0.163+j0.402

14、)*30=2.445+j6.03Z14=0.5*(0.13125+j0.407)*60=3.936+j12.21Z15=0.5(0.13125+j0.407)*45=2.953+j9.156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 (MW)(MW)1-20.854600798120617.61-30.939502871.651-40.85350055791-50.8535004186根据附录线路的投资指标表格得出架空线路的总投资：Z=L12*24+L1-3*30+L1-4*45+L1-5*24=50*1.5*32+

15、30*1.5*30+60*1.5*32+45*1.5*32=8790万元万元式中：方案二: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64.2975.71707015.71表2-10 架空输电线路导线经济电流密度年最大负荷利用小时数3000以下300050005000以上铝1.651.150.90铜3.0022.51.75根据方案我们选取铝线，取经济电流密度为0.90，通过以上公式我们得出各线路的截面积：线路1-21-31-41-53-2337.41397.35367.38367.3882.44374.9441.5408.2408.491.6因为存在

16、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（A）1-2LGJ-4000.080.4068001-3LGJ-240*20.1050.3996101-4LGJ-240*20.131250.4076101-5LGJ-240*20.131250.4076103-2LGJ-1200.630.452700线路阻抗参数：Z12Z13Z32Z14Z154+j20.31.97+j6.10537.8+j27.123.938+j12.212.953+j9.158重新计算电网的初步潮流分布，按非均一网计算：S12S13S32S14S1564.

17、07+j9.25575.9315.937070功率损耗：P12(MW)P13(MW)P14(MW)P15(MW)P32(MW)1.370.931.591.20.77线路总损耗：表2-12线路(MW)(MW)1-20.8546006302227861-30.939503673.51-40.85350055651-50.85350042003-20.939503045.5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*1.5+32*45*1.5+32*30*1.5+25*60+50*45=10230万元万元式中2.6. 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

18、讯线路，居民区线路，导线界面记不得小于，应此所选导线截面积满足机械强度的要求; 二. 按电晕条件进行校验，对于110KV电压等级的线路大于,就不会产生电晕现象，我们选的导线截面都大于，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。2.7. 较优方案一，二的经济比较比较两种方案:表2-13方案一8790万元1512.72万元方案二10230万元1718.21万元根据上表：抵偿年限法的计算公式如下： 按电力工业投资回收系数0.1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=( Z1- Z2

19、)/( - )<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3.1. 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）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

20、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。二变电所主变压器容量按容载比等于1.6考虑，即：3.1.1变压器容量的确定发电厂A：变电站1：变电站2：变电站3：3.1.2变压器型号的选择发电厂A：型号SFP7-120000/110×4变电站1：型号SFP7-75000/110×2变电站2：型号SFP7-

21、63000/110×2变电站3：型号SFP7-75000/110×2表3-1型号额定容量（MA）高压低压空载损耗短路电压（%）短路损耗空载电流（%）SFP7-120000/110120121±2×2.5%10.510610.54220.5SFP7-75000/11075121±2×2.5%10.57510.53000.6SFP7-50000/11050121±2×2.5%10.55510.52160.7SFP7-63000/11063121±2×2.5%10.56510.52600.6三变压器的

22、检验：发电厂A： 120*4-120 360 2.8（93.75-2.94）254.27 满足变电站1：当一台主变压器停机时，是否满足、类负荷的供电需求。类负荷：50%×80=40MW(120)>40满足条件变电站2：类负荷：35%×60=21MW类负荷：30%×60=18MW(63)>21+18=39满足条件变电站3：类负荷：30%×70=21MW类负荷：30%×70=21MW(75)>21+21=42满足条件3.2. 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3：二最小负荷时，变压器损耗

23、：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：SFP7-63000/110：3.3. 发电厂接线发电厂接线图如下：图3-1（注：本次设计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4.1. 精确潮流计算4.1.1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110K

24、v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4.1.2潮流分布计算结果图4-14.2. 电压调整计算4.2.1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：电压降落纵分量（KV）电压降落横分量变电所高压侧电压4.3. 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

25、1.651.150.90铜3.002.251.75二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：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）4 输电线路的投资指标表附录1-2 110KV架空输电线路单位投资指标类 别单位造价指标LGJ40045万元公里LGJ30040万元公里L

26、GJ24032万元公里LGJ18530万元公里LGJ15028万元公里LGJ12025万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；（2）根据附录中给出的年最大负荷利用小时数、负荷功率因数，根据下表查出年最大负荷损耗时间；（3）计算整个电网全年电能损耗（Kwh年）；（4）按电力系统综合成本电价（取0.35元Kwh）计算电能损失费。（5）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下表所示： 0.800.850.950.951.0020001500120010008007002500170015001250110095030002000180016001400

27、12503500235021502000180016004000275026002400220020004500315030002900270025005000360035003400320030005500410040003950375036006000465046004500435042006500525052005100500048507000595059005800570056007500665066006550650064008000740073507250 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统功率平衡的目的是分析

28、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)。系统的最大综合负荷：其中：为同时系数，近似取0.9；为厂用电率+网损率，网损率取5%。根据综合最大，最小负荷，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