课程设计电力系统分析

1、 课程设计说明书 题目：电力网络设计14 学院：电力学院 年级：*级专业：电气信息工程 姓名：*指导老师：武志刚、王健 时间：2021.011目录 前言21、原始资料.32、校验电力系统功率平衡和确定发电厂的运行方式.52.1负荷合理性校验.52.2功率平衡校验.53、确定电力系统的接线图.63.1网络电压等级确实定.63.2网络接线方案初步比拟.63.3网络接线方案精确比拟.74、确定发电厂、变电所的电气主接线.1441发电站的主接线.1442变电站主接线.144 3确定变压器的参数、型号和线路参数.155、潮流计算，确定变压器分接头.1851系统参数计算.1852潮流计算.1953变压器分

2、接头的选择.266、总结.29 2 前言本课程设计的任务是根据所给的数据，对一个区域电网规划进行分析，校验系统的有功与无功；分析各种不同的运行方式；确定系统的接线方案；选择系统中变压器的型号；对系统的潮流进行估算；计算网络中的损耗；进行调压计算并校验分接头的选择；统计系统设计的主要指标；绘制电气主接线。 3 1、原始资料：注意：(1). 发电厂的负荷包括发电厂的自用电在内；(2). 建议采用的电力网额定电压为110kC、发电厂和变电所的地理位置图：图例：发电厂比例尺：1:1000000变电所 L1=25km,L2=25km,L3=30km,L4=38km,L12=41km,L13=35km,L

3、23=41km,L24=km51,L34=km38 42、校验电力系统功率平衡和确定发电厂的运行方式2.1负荷合理性校验根据最大负荷利用小时数的定义，最大负荷运行TmaxI小时所消耗的电量等于全年实际耗电量，所以应大于全年以最小负荷运行所消耗的电量，校验之。To为一年的时间即8760小时1、发电厂APmax Tmax=205000=100000MW Pmin To=118760=96360MW2、变电站1Pmax Tmax=375000=185000MW Pmin To=198760=166440MW3、变电站2Pmax Tmax=405500=220000MW Pmin To=218760=

4、183960MW4、变电站3Pmax Tmax=345500=187000MW Pmin To=188760=157680MW5、 变电站4Pmax Tmax=265500=143000MW Pmin To=148760=122640MW 系统全年实际耗电量：Wa=100000+185000+220000+187000+143000=835000MW全年以最小负荷运行所消耗的电量：Wb=96360+166440+183960+157680+122640=727080MWWa>Wb负荷合理2.2功率平衡校验1) 有功功率平衡校验系统最大有功综合负荷： PXMAX=K1K2nP1MAXnK1

5、同时系数取0.9K2厂用网损系数取1.15其中网损5%，厂用10%需校验发电厂的有功备用容量是否大于最大有功负荷的10%。发电机组总容量为：P=25*5+50=175MW系统最大有功综合负荷为：Pxmax=0.9*1.15*(37+40+34+26+20)=162.5MW 最大有功负荷：37+40+34+26+20=157MW有功备用容量/最大有功负荷：175-162.5/157=7.96%<10%得出结论：系统有功功率平衡，但有功备用容量不够充足2) 无功功率平衡校验求出系统最大的无功综合负荷，校验发电厂的无功备用容量是否大于最大无功负荷的10%。发电机组所提供的无功容量为：Qmax=

6、5*25*tan(arccos0.8)+50tan(arccos0.85)=124.75Mvar负荷所消耗的最大的无功综合负荷为：Qlmax= 0.9*1.15*20*0.67+37*0.64+40*0.69+34*0.69+26*0.67=109.25Mvar其中tan(arccos0.83)=0.67 tan(arccos0.84)=0.64 tan(arccos0.82)=0.69 5最大无功负荷：20*0.67+37*0.64+40*0.69+34*0.69+26*0.67=105.56Mvar 无功备用容量/最大无功负荷：124.75-109.25/105.56=14.68%>

7、10% 所以系统的无功备用充足 3) 功率平衡校验结论由上面检验结果可知：系统有功功率平衡，但有功备用容量不够充足。如果发电厂的一台发电机故障，那么系统必须切一些负荷才能保持系统的有功功率平衡。而系统的无功功率平衡且无功备用充足。现在按最严重的情况考虑：假设发电厂容量最大的机组50MW故障 发电机组总容量为:P=5*25=125MW系统一、二类负荷：Pa=20*55%+37*55%+40*65%+34*60%+26*60%=93.35MW P>Pa 所以发电厂带最大负荷时一台机组故障后能保证一二类负荷的供电 而且还可以对三类负荷供电 P-Pa=125-93.35=31.65MW 被强迫停

8、电的三类负荷为：157-125=32MW3、确定电力系统的接线图3.1网络电压等级确实定电网电压等级决定于输电距离和输电功率，还要考虑到周围已有电网的电压等级。根据设计任务书的要求，网络的电压等级取110kV。3.2网络接线方案初步比拟6方案1由设计说明书知：总投资为线路长度总和的70%，所以经济性良好，方案2和3通过表知可排除方案2，方案4的变电站3由于供电线路太长，导致电压降落过大，可靠性也不高，故排除。综上从这些方案中，考虑到线路的长度，电站出线，开关数量，布局结构以及可靠性等方面，因此选取方案1、3来进行更为精确的比拟。3.3网络接线方案精确比拟按电力设计手册，当负荷的年最大利用小时数

9、到达5000小时以上时，钢芯铝铰线的经济电流密度取J=0.9A/mm2，在高压区域电力网，用经济电流密度法选择导线载面，用发热校验。因本设计是110kv及以上电压等级，为了防止电晕损耗，导线截面不应小于LGJ-70。有关数据综合如下： 1) 由于后面选择导线截面积时需考虑一定的裕度，故此处潮流计算时可不考虑网损。 方案1：(G为发电厂，1、2、3、4分别为图上变电站，下同) 线路G-1：P=37/2=18.5MW， Q=23.68/2=11.84MVar 线路G-2：P=40/2=20 MW， Q=27.6/2=13.8MVar 线路G-3：P=34/2=17MW， Q=23.46/2=11.

10、73MVar 线路G-4：P=26/2=13MW， Q=17.42/2=8.71MVar方案3：线路G-1：P=37MW， Q=23.68MVar 线路G-2：P=40MW， Q=27.6MVar 线路G-3：P=34MW， Q=23.46MVar 线路G-4：P=26MW， Q=17.42Mvar 线路1-2：P=0MW， Q=0Mvar 线路3-4：P=0MW， Q=0Mvar2) 选择导线型号及线路阻抗计算利用估算出来的潮流计算导线上流过的电流，从上表中选择适宜的导线型号，即可进行线路阻抗计算。计算公式为：I =P/1.732Ucos钢芯铝绞线的经济电流密度取 J=0.9A/mm2 因此

11、导线截面积为：S=I/J7 方案1：选择适宜的导线型号：线路G-1：I =18.5/1.7321100.84=0.1156KA S=115.6/0.9=128.4 mm2因此线路G-1选LGJ-150线路G-2：I =20/1.7321100.82=0.1280KA S=128/0.9=142.22 mm2因此线路G-2选LGJ-150线路G-3：I =17/1.7321100.82=0.1088KA S=108.8/0.9=120.88 mm2因此线路G-3选LGJ-150线路G-4：I =13/1.7321100.83=0.0822KA S=82.2/0.9=91.33 mm2因此线路G-

12、4选LGJ-95校验：按允许载流量条件效验导线截面积发热校验 当每回线路有一条故障时，另外一条线路的电流 线路G-1：I=115.6*2=231.2A < 445A 满足线路G-2：I=128*2=256A < 445A 满足线路G-3：I=108.8*2=217.6A < 445A 满足线路G-4：I=82.2*2=164.4A < 335A 满足线路阻抗计算：双回线的为双回线的总阻抗，下同 线路G-1：R+jX=0.2125/2+j0.40325/2=2.625+j5.0375 线路G-2：R+jX=0.2125/2+j0.40325/2=2.625+j5.0375

13、 线路G-3：R+jX=0.2130/2+j0.40330/2=3.15 +j6.045 线路G-4：R+jX=0.3338/2+j0.41638/2=6.27 +j7.904方案3选择适宜的导线型号：线路G-1：I =37/1.7321100.84=0.2312KA S=231.2/0.9=256.9 mm2因此线路G-1选LGJ-300线路G-2：I =40/1.7321100.82=0.2560KA S=256/0.9=284.5 mm2因此线路G-2选LGJ-300线路G-3：I =34/1.7321100.82=0.2176KA S=217.6/0.9=241.8 mm2因此线路G-

14、3选LGJ-300线路G-4：I =26/1.7321100.83=0.1644KA S=164.4/0.9=182.7 mm2因此线路G-4选LGJ-185线路1-2：选LGJ-300线路3-4：选LGJ-185校验：8按允许载流量条件效验导线截面积发热校验环式网络近电源端断开当G-1断开，变电站1通过变电站2供电，G-2最大电流为： I=231.2+256=487.2A < 710A 满足当G-2断开，变电站2通过变电站1供电，G-1最大电流为： I=231.2+256=487.2A < 710A 满足当G-3断开，变电站3通过变电站4供电，G-4最大电流为： I=217.6+

15、164.4=382A < 515A 满足当G-4断开，变电站4通过变电站3供电，G-3最大电流为： I=217.6+164.4=382A < 710A 满足 线路阻抗计算：线路G-1：R+jX=250.107+j250.382=2.675+j9.55线路G-2：R+jX=250.107+j250.382=2.675+j9.55线路G-3：R+jX=300.107+j300.382=3.21 +j11.46线路G-4：R+jX=380.170+j380.395=6.46 +j15.01线路1-2：R+jX=410.170+j410.382=4.387 +j15.785 线路3-4：R

16、+jX=380.170+j380.395=6.46 +j15.013) 正常运行时的电压损失及故障可能造成的最大电压损失计算公式为：DV=P*R+Q*XVdV=P*X-Q*RV各变电站的最大负荷如下：变电站1：S=P+jQ=37+j23.68变电站2：S=P+jQ=40+j27.6变电站3：S=P+jQ=34+j23.46变电站4：S=P+jQ=26+j17.42 方案1：正常运行时线路G-1：DV=372.625+23.685.0375/110=1.98KV dV=375.0375-23.682.625/110=1.12KV 线路G-2：DV=402.625+27.65.037/110=2.

17、23KVdV=405.037-27.62.625/110=1.16KV线路G-3：DV=343.15+23.466.045/110=2.28KV dV=346.045-23.463.15/110=1.19KV 线路G-4：DV=266.27+17.427.904/110=2.74KVdV=267.904-17.426.27/110=0.87KV线路故障时：当双回线路其中一条故障时线路G-1：DV=372.6252+23.685.03752/110=3.95KV dV=375.03752-23.682.6252/110=2.25KV 线路G-2：DV=402.6252+27.65.0372/11

18、0=4.46KVdV=405.0372-27.62.6252/110=2.32KV9线路G-3：DV=343.152+23.466.0452/110=4.56KV dV=346.0452-23.463.152/110=2.38KV 线路G-4：DV=266.272+17.427.9042/110=5.48KVdV=267.9042-17.426.272/110=1.74KV方案3正常运行时线路G-1：DV=372.675+23.689.55/110=2.95KV dV=379.55-23.682.675/110=3.79KV 线路G-2：DV=402.675+27.69.55/110=2.23

19、KVdV=409.55-27.62.675/110=2.8KV线路G-3：DV=343.21+23.4611.46/110=3.44KV dV=3411.46-23.463.21/110=2.86KV 线路G-4：DV=266.46+17.4215.01/110=3.94KVdV=2615.01-17.426.46/110=2.52KV线路故障时：计算公式 DVP*R+Q1*X11=11V1dV1*X1-Q1*R11=PV1V2=SP221+Q12=S1+SL2+V2(R1+jX1)1DV2*R2+Q2*X22=PV2dVP2*X2-Q2*R22=V2当G-1断开，变电站1通过变电站2供电线路

20、G-1：DV1=374.387+23.6815.785/110=4.89KV dV1=3715.785-23.684.387/110=4.36KV 线路G-2： V2=114.97KV372+23.682S2=37+j23.68+40+j27.6+1102(4.387+15.785)=77.7+j53.81DV2=77.72.675+53.819.55/114.97=6.28KVdV2=77.79.55-53.812.675/114.97=5.20KV当G-2断开，变电站2通过变电站1供电10线路G-2：DV1=404.387+27.615.785/110=5.56KV dV1=4015.78

21、5-27.64.387/110=4.64KV 线路G-1： V2=115.65KVS402+27.622=40+j27.6+37+j23.68+1102(4.387+15.785)=77.86+j54.36 DV2=77.862.675+54.369.55/115.65=6.29KV dV2=77.869.55-54.36 2.675/115.65=5.17KV 当G-3断开，变电站3通过变电站4供电线路G-3：DV1=346.46+23.4615.01/110=5.20KV dV1=3415.01-23.466.46/110=3.26KV 线路G-4： V2=115.25KVS=34+j23.46+26+j17.42+342+23.46221102(6.46+15.01)=60.9+j42.98 DV2=60.96.46+42.9815.01/115.25=9.01KV dV2=60.915.01-42.982.675/115.65=5.52KV 当G-4断开，变电站4通过变电站3供电线路G-3：DV1=266.46+17.4215.01/110=3.90KV dV1=2615.01-17.426.46/110=2.52KV 线路G-4： V2113.93KVS262+17.4222=34+j23.46+26+j17.42+1