长沙理工大学电网课程设计

1、电网规划课程设计指导书长沙理工大学电气和信息工程学院孙春顺一:设计要求及原始材料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。2原始资料2.1发电厂、变电所相对地理位置及距离2.2发电厂技术参数装机台数、容量：4 X75 (MW)额定电压(kV): 10.5KV额定功率因数COS0.82.3负荷数据及有关要求厂项站占目、发电厂变电所A1234最大负荷（MW）2530504080最小负荷

2、（MW）1515303050功率因数COS0.850.90.90.90.9Tmax (h)50005000550060006000低压母线电压（kV）1010101010调压要求最大负荷（%）52525255最小负荷（%）02525250各类负荷（%）I类3030353540II类30303030303课程设计任务说明及注意事项3.1确定电网供电电压等级应考虑变电所负荷大小、变电所和发电厂的距离。3.2初步拟定若干待选的电力网接线方案需考虑发电厂、变电所的相对地理位置、距离，变电所负荷的大小、对供电可靠性的要求3.3选择发电厂、变电所主变压器台数、容量及电气主接线形式（1）发电厂主变压器至少两

3、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： 若采用单元接线、且没有发电机电压负荷，主变压器容量只需和发电机容量配套; 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； 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； 若发电机端母线上接有多台主变压

4、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。(4)变电所主变压器容量按容载比等于1.6考虑，即：3.4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，然后进行初步潮流计算。

5、3.5选择输电线路导线截面根据初步潮流计算结果，按经济电流密度选择输电线路导线截面，按技术条件(如电晕、机械强度、发热条件等)进行校验。3.6调压计算对于经过技术、经济性比较后得到的推荐方案，根据调压要求进行调压计算。调压计算方法是：通过选 择合适的主变压器分接头，满足10KV调压要求。若通过选择主变压器分接头不能满足调压要求，则应考虑采用有载调压变压器，或采用并联无功补偿装 置调压(计算所需要的并联无功补偿容量)。4附录4.1架空输电线路导线经济电流密度架空输电线路导线经济电流密度( A / mm 2)年最大负荷利用小时数 T max3000以下3000 50005000以上铝1.651.1

6、50.90铜3.002.251.754.2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。规划方案的年费用计算方法NF Z也座u（1 io）n 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n 电力工程经济使用年限（取 25年）i0 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110KV架空输电线路单位投资指标类别单位造价指标LGJ 40045万元/

7、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 0.35元/ Kwh)计算电能损失费。最大负荷损耗小时max和最大负荷利用小时Tmax(h)、功率因数cos 之间的关系、cosTmax(h)Xxv0.800.85

8、0.900.951.00200015001200100080070025001700150012501100950300020001800160014001250350023502150200018001600400027502600240022002000450031503000290027002500500036003500340032003000550041004000395037503600600046504600450043504200650052505200510050004850700059505900580057005600750066506600655065006400800

9、07400735072505参考资料(1) 于永源 主编 电力系统分析 湖南师范大学出版社 1992年7月(2) 陈珩 编电力系统稳态分析水利电力出版社1995年11月第二版(3) 陆敏政 主编 电力系统习题集 水利电力出版社1990年设计类容（）：1.1确定电网电压等级；由该表可知，输电线路的传输功率在20100MW，传输距离在3050km之间项站目'、发电厂变电所A1234最大负荷（MW）2530504080最小负荷（MW）1515303050由表二架空线路的额定电压等级和其相应输送功率和输送距离，该电路的供电等级为110kv表2架空线路的额定电压等级和其相应输送功率和输送距离额定

10、电压（KV输送功率（KW输送距离（KM3100100013610012004151020020006203520001000020 506035003000030 100110100005000050 150220100000500000100 300（二）确定发电厂，变电所 主接线方式以及 主变容量2.1 :用于发电厂容量75MW，低压侧采用单元线接线方式，主变压器台数采用4台，高压侧采用双母线接线方式110KV每个变电所使用两台变压器，且每台变压器的容量为额定总容量的70%10kv2.2 :发电厂变压器容量zPGNA :Sni (Smin)/0.9=384MVAi=1COS n一台变压器容

11、量为96MVA，根据计算结果 应选择型号为SFPL, - 120000/110的变压器四台2.3确定变电所变压器容量一一按容量比选择变电所主变压器容量按容载比等于1.8考虑，即：K= =1.8且，变电所主变压器一般按两台考虑，每台变压器的容量为额定总容量的 70% 即Si = ESni *70%变电所1: K= =1.81.8*30/0.9=60MVASni = ESni *70%=42MVA根据计算选择两台型号为SFPL-40000/110的主变变电所 2:1.8*50=90MVASni = ESni *70%=63MVA根据计算选择两台型号为SFPL-63000/110的主变变电所 3:1

12、.8*40=72MVASni = ESni *70%=50.4MVA根据计算选择两台型号为SFPL-63000/110的主变变电所4:1.8*80=144MVASni = ESni *70%=100.8MVAD = pkuNRt= 1000?2?2U%uNXt =100 ?GT =Po1000?Bt =I%Sn100?根据计算选择两台型号为 SFPL-120000/110的主变变压器参数P）P<U%1%SFPL 120000/110106.634010.50.5SFPL 75000/1107530010.50.6SFPL 40000/1104617410.50.8SFPL 63000/1

13、106029810.50.8由计算得各变压器参数结果如下各变压器参数变压器容量RtXTgtBT120MVA0.28610.588.81* 10-64.96* 10-575MVA0.64516.946.2* 10-63.72* 10-563MVA0.9120.174.96* 10-64.17* 10-540MVA1.3231.763.8* 10-62.64* 10-5（三）：初步拟定若干待选的电力网接线方案;方案一：线路总295km特点：供电可靠性 较高、较为经济， 但运行调度复杂、故 障或检修切除一侧 线路时，电压质量 差，供电可靠性下 降。方案二：线路总长292km特点：供电可靠性较高、 较

14、为经济，但运行调度复杂、故障或 检修切除一侧线路时， 电压质量差，供电可靠 性下降。方案三：线路总390km特点：供电可靠性高、电压质量好但是投资大、经济性差方案四：线路总长240km特点：相当于双电源 供电，供电可靠性高, 经济性好，故障检修 时电能质量好方案五：线路总长429km特点：供电可靠性高、电压质量好但是投资大、经济性差综合考虑线路长度，供电可靠性，布局结构及设施经济性等问题，选择方案2和方案5进行精确比较的初步潮流计算3.1方案二的初步潮流计算(1 ：初步潮流计算可忽略电路中的网损，从 从S点解环计算其初步功率分布:SA =75*4-25+j209.5=275+j209.5&am

15、p;= 40+j19.2S2 =50+j24Si =30+j14.4S4=80+j38.4采用均一网计算的:SSA = " A?240+ S 3?185+Sf?115+S 1 ?80+S 4?40SS4 =86.8 +j27.9-S a?52+ S 3?107+S 2?177+S？212+S 4?252292所以 &1 = Sg4 - S4S,2 = S41S23 = S12 - S3A = S23 - S3各变电所以及线路的功率分布为（取顺时针为潮流正方向）SaS3S2S1S4 |Sas-275-j209.540+j19.250+j2430+j14.480+j38.4161

16、.8+j141.86S41S12S?3S3ASS486.8 +j27.93.2方案五的初步潮流计算同上计算的SaS3S2S1S4Sas-275-j209.540+j19.250+j2430+j14.480+j38.4147.058+j126S34S?4S12S41SS4S3A78.58+54.98.25+42.7438.8+j18.6787.61+j28. 1方案比较1. 根据供电可靠性的亚奥球，该几组方案中的变电站均采用两端供电，满足可靠性的要求;2. 根据电能质量的要求，各条线路压降均较低，以上方案均满足3. 根据和性经济型和维护方便比较，各方案都比较经济且方案二的运行调试比较复杂综合考虑

17、线路长度，供电可靠性，布局结构及设施经济性等问题，选择方案2和方案5进行精确比较（四）计算导线电流及选择导线截面4.1 :导线截面选择原则：按计算所得初步功率分布，按经按经济电流密度选择惊醒选择。用公I m as式Sjs=厂计算得到的导线截面进行选择截面。导线电流：截面：1=S=-J由以下表格年最大符合利用小时数大于5000钢筋铝绞线时J=0.9架空输电线路导线经济电流密度（ A / mm 2）年最大负荷利用小时数 T max3000以下3000 50005000以上铝1.651.150.90铜3.002.251.75方案（二）潮流计算电线截面积 计算结果如下线路电流截面积线路型号Ssa943

18、.610482*LGJ-400S3a6607332* LGJ-400S23427474LGJ-400S12135.3150LGJ-185SS45065622* LGJ-300S1439.6644.1LGJ-120由于部分支路流过的电流过大所以采用双电路供电又查阅资料可知各型号的导线参数如下线路型号电阻电抗LGJ-4000.080.391LGJ-3000.1050.383LGJ-1850.170.402LGJ-1200.210.409计算线路阻抗线 S-A:Z=(0.08+j0.391)*52*0.5=2.08+j10.17线3-AZ=(0.08+j0.391)*55*0.5=2.2+j10.7

19、5线2-3Z=(0.08+j0.391)*70=5.6+j27.37线1-2Z=(0.17+j0.402)*35=5.95+j14.07线S-4Z=(0.105+j0.383)*40*0.5=2.1+j7.66线4-1Z= ( 0.21+j0.409)*40=8.4+j16.36方案（五）潮流计算电线截面积 计算结果如下线路电流截面积线路型号Ssa857.69532*LGJ-400S3a691.55768.392* LGJ-400S344585092* LGJ-300S1251.557.18LGJ-120SS45115672* LGJ-300S14226.28251LGJ-300S242402

20、67LGJ-300由于部分支路流过的电流过大所以采用双电路供电又查阅资料可知各型号的导线参数如下线路型号电阻电抗LGJ-4000.080.391LGJ-3000.1050.383LGJ-1200.210.409计算线路阻抗线 S-A: Z=(0.08+j0.391)*52*0.5=2.08+j10.17线 3-AZ=(0.08+j0.391)*55*0.5=2.2+j10.75线 S-4Z=(0.105+j0.383)*40*0.5=2.1+j7.66线 3-4Z=(0.105+j0.383)*0.5*55=2.89+j10.53线 1-2Z=(0.21+j0.409)*35=7.35+j14

21、.31线 1-4Z=(0.08+j0.391)*40=3.2+j15.64线 2-4Z=(0.08+j0.391)*45=3.6+j17.6(五)规划方案的经济性比较5.1方案二功率 精确计算一功率损耗(由于在任何布线方案中变压器的网损基本上一致，因此在经济比较中可以不予考虑)Ssa =-S A?(26.35-j83.37)+ S3?(24.15-j73.12)+S2?(18.55-j45.75)+Si?( 12.6-j31.68 )+S4?(4.2-j15.32)28.43-j94.07-SS4=-S a ? (2.08 - j10.17 )+ Sb ? (4.28 - j20.95 ) +

22、 S? ? (9.88 - j48.32 ) + S1 ? (15.83 - j62.39 ) + S4 ? (24.23 - j78.75)28.43 - j94.07=89.4 +j34.1所以 &1 = Ss4 - S4 S,2 = s41S23 = S12 - S2S3A = S23 - S3=-11°.6-j61.95.1 2）由潮流计算结果得出全网最大损耗功率Pmax ；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 ；由计算可知变电所4是无功功率的分点从变电所4分开算两边的功率损耗89.4 2+34.1

23、2 SS4=荷 ?(2.1 + j7.66)=1.59+j5.8SS=90.99+j39.9T max =6000, c°s =0.9,max =45009 42+4 3 2囱=.1102? (8.4 + j16.36) =0.0742+j0.14T max =6000, cos =0.9, max =45003 =9.4-j4.440 ”20.6+j18.8420 6 2+(18 7+0 14)2 S2 =?(5.95 + j14.07) =0.38+j0.91T max =5500, cos =0.9, max =3950& =20.98+19.75S2 ”70.98+4

24、3.7570.98 2+43.75 2523=而一?(5.6 + j27.37) =3.22+j15.72T max =6000, cos=0.9,max =4500S3 =74.2+j59.472 一 .S ”114.2+j78.67 S3a =114.2 +78.67A2110 2?(2.2 + j10.75) =3.49+j17.1T max =5000, cos =0.8, max =3600SA =117.67+j95.77SA ”157.31+j113.23”亠 157.322+113.232乐s=而一? (2.08 + j10.17) =6.45+j31.57T max =500

25、0, cos =0.8, max =3600S/=150.86+j81.66个线路段的功率损耗和最大负荷损耗时 ?S4 S1§2 §3 S3A sasPmax 1.590.07420.383.223.496.45max4500450039504500360036005.13网络电能损失费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 ；计算整个电网全年电能损耗WPmax max（ Kwh/年）；按电力系统综合成本电价（取 0.35元/ Kwh）计算电能损失费。最大负荷损耗小时max和最大负荷利用小时Tmax（h）、

26、功率因数cos之间的关系cosTmax（h） 0.800.850.900.951.0020001500120010008007002500170015001250110095030002000180016001400125035002350215020001800160040002750260024002200200045003150300029002700250050003600350034003200300055004100400039503750360060004650460045004350420065005250520051005000485070005950590058005700

27、56007500665066006550650064008000740073507250WPmax max =1.59*4500+0.0742*4500+0.38*3950+3.22*4500+3.49*3600+6.45*3600=59264MWH所以电能损耗费 为T=59364*1000*0.35=2074.24 万元5.14 （1）输电线路的投资以及规划方案的年费用计算方法输电线路的投资费 Z=45*2*52+45*2*55+45*70+30*35+25*40+40*2*40=18030万元划方案的年费用计算NFZ i°(1 i°)n(1 i0)n 1其中：NF 规划

28、方案的年费用Z折算至基准年（规划水平年）的总投资 n 电力工程经济使用年限（取 25年）i0 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%）计算的年运行费用为NF=4962.646万元5.2方案五功率精确计算一功率损耗（由于在任何布线方案中变压器的网损基本上一致，因此在经 济比较中可以不予考虑）F点功率PIl.)=030000,Q(014400P(2)=- 050000,Q(2)=Q24CQCP(3)=040002,Q(3>-QI 9的9P(4)=080000,9(4)二038400P(5)= 275003,Q(5)= 20503Pt6)=062479,Q(-

29、一 056459支路功率及支路功率损耗起止PijQij PjiQji EPijBQij2.008893.003574008835003460.00005847)0113884038894017974.039401.020461.00050782.001248638404116502050.041844.023831.00067887.003291384.081339.0535270793304&351.00194648.007175605121341072826.124512.088297.00317080.015470736-081852036340.0B3210.041295.00

30、135797.004954436.150491.121206-14E6S097753.00430211.0234521ZS12 S41S24&4S3ASS4 SsaPmax0.058470.507820.678871.953.1711.3584.802max3400450045004500360045003600网络电能损失费Wmax max=0.05847*3400+0.5078*4500+0.67887*4500+1.95*4500+3.171*3600+1.358*4500+4.802*3600=49 128MWH下点电压12 3 4 5 6.976918,DETA(D 二-5.

31、092596.967098,DETA(2)=-5.5989951.072169,DETA(3)=.616511L 01223DETA(4)二-2.4538361.156446,DETA(64.9874291. 050000,DETA(6)=.000000所以电能损耗费 为T=49128*1000*0.35=1719.48 万元输电线路的投资以及规划方案的年费用计算方法输电线路的投资费 Z=45*2*52+45*2*55+40*2*55+40*2*40+40*40+40*45+25*35=21505万元划方案的年费用计算NFZ i°(1 i°)n(1 i0)n 1计算的年运行

32、费用为NF=5163.873万元5.3由比较见二方案最为经济！（六）调压计算6.1 :调压原则在最大最小符合的情况下分别计算电力网的潮流分布以及电压损耗，然后进行计算即可进行变压器分接头的选择，由原始资料数据要求可知发电厂 A以及变电所4采用逆调压方式一逆调压在最 大负荷时中枢点，电压不超过 5%，在最小负荷时保持为额定电压，变电所 1,2和3均采用常调压 方式既在任何负荷下面保持电压为额定电压的 102% 105%6.2最大负荷最总潮流分布以及电压降落变压器参数如下P。PkU%I%SFPL 120000/110106.634010.50.5SFPL 75000/1107530010.50.6

33、SFPL 40000/1104617410.50.8SFPL 63000/1106029810.50.8变压器容量RtXtGTBT120MVA0.28610.588.81* 10-64.96* 10-575MVA0.64516.946.2* 10-63.72* 10-563MVA0.9120.174.96* 10-64.17* 10-540MVA1.3231.763.8* 10-62.64* 10-5最大负荷时变压器的功率损耗发电厂/台1/台2/台3/台4/台有功损耗MVA0.28300.07610.1160.0970.1531无功损耗MVA7.22851.04671.52661.32432.

34、3226所以各发电厂和变电所的运算负荷为SA =75*4-25+j209.5-4*(0.2830+j7.2285 ) =273.87+j180.586§3= 40+j19.2+2*(0.097+j1.3243)=40.194+j21.849S2 =50+j24+2*(0.116+j1.5266)=50.232+j27.05S| =30+j14.4+2*(0.284+j7.2285)=30.568+j14.857S4 =80+j38. 4+2*(0.1531+j2.3226)=80.3062+j43.0452rU 40.194+121.849节点电压D- 62795,DETA(1)二-

35、4. 4630302)=.970994,DETA(2)=-4. 023218讥3)二1, 077079,DETA(3)二2. 3875854)二.995331.DETA(4）二-3. 0756185）二1.18202,DETA(5）二5.985243讥6)=1. 050000,DETA(6)=.OOOOQO节点功率P(D 二- 030568JQ(1)二1014857P(2)=-.050232,Q( 2)=*027050P(-.040197.Q( 3)=I-021847P(4)=080306.Q( 4)=043000P（.273875.Q（ 5）二180589P（-.05999bQ（ 6）二*0

36、16902支路功率及支路功率损耗起G)1止2Pij-007656Qij Pji003656Qji DPij 007653DQij 003746.00003W?.0000903014-022912-* 011201 0233OT.012150.00048694.0009486223057925030796.060038.,041121.00211253.0103253135100235-062968.102431073 旳 9.00219608.0107307446103705055150-106121O63S65.00241689.0088150856171444+106890-1661190

37、80867.00532535.02602271最大负荷是各节点的电压为节点SA1234电压（kv）115126.3106106.8118.5109.5最大负荷时变压器压降变压器电压损耗A1234 U15.74764.83754.59394.034.3696.3最小负荷最总潮流分布以及电压降落同计算最大负荷的电压降落方法相同最小负荷时变压器的功率损耗发电厂A/台1/台2/台3/台4/台有功损耗MVA0.25970.05330.08930.080.1242无功损耗MVA6.27440.49570.83490.951.2508所以各发电厂和变电所的运算负荷为SA=286.04+j175.2S3= 3

38、0.16+j14.98S2=30.18+j14.75S =15.11+j7.53S4=50.25+j24.3节点电压Vti)=L 026802.VC2)=L 042694“vt3)=1. 115628.v(4)=1.026208.Vt5)二L 163864.vC6)=L 050000.A A A A A A T T T T T T E E E E E E D D D D D D1) =-1.2508542) =-37&1463) =4.3884014) 二-1,40193S5) 二化1262696) =. 000000节点功率015110.03018L6(030163Q(050250.

39、Q(.286045.承-.149930.承1)2)3)4)5)6)-007530 -014750014978 -024300 .175223-0&37S0支路功率及支路功率损耗起(门止PijQij PjiQji DPijDQij1016921007055” O1TC)?1.00T4Z500015053.000370661.001S11000476001809.OQQ4&0.00000231.000004502-047252022175.Q48412.02784300115975.0056634435-，078574042822+ Q79744* 048538.00116979

40、00571596q6048441-024780.048929.02656000048792.0017795656.206301.126686-198359090320.00744203.03636600最小负荷是各节点的电压为节点SA1234电压(kv)115128113114.7122.72112.9最大负荷时变压器压降变压器电压损耗A1234U (KV)15.122.292.322.692.46.4调压方式选择发电厂A变压器4采用逆调压变电所1,2和3均采用常调压(1.05Un)在此处键入公式。发电厂A :UtI 诈乂 =(126.3+15.748)*10.5/10.5=142Utimin =(128+15.12)*10.5/10=150.28UTi=(Utimax + Ut|min "羽146.1选择121(1+4*0.5)=145.2 的 分接头经校验满足逆调压的要求(计算结果在1010.5之间)变电所