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与信息工程学院孙春顺一:设计要求与原始材料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与距离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cos e 0.82.3负荷数据与有关要求厂项站目 X发电厂变电所A1234最大负荷(MW)253050408

2、0最小负荷(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课程设计任务说明与注意事项3.1确定电网供电电压等级应考虑变电所负荷大小、变电所与发电厂的距离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、容量与电气主接线形式、亠、,I

3、- G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： 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； 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

4、需要； 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。（ 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

5、计算线路电阻、电抗等参数，然后进行 初步潮流计算。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Tmax3000以下3

6、000 50005000以上铝1.651.150.90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NFZ io(1 io)n(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 %）422输电线路的投资指标110

7、KV架空输电线路单位投资指标类另I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与最大负荷利用小时Tmax（h

8、）、功率因数cos之间的关系冰、0.800.850.900.951.00Tmax(h)20001500120010008007002500170015001250110095030002000180016001400125035002350215020001800160040002750260024002200200045003150300029002700250050003600350034003200300055004100400039503750360060004650460045004350420065005250520051005000485070005950590058005700

9、560075006650660065506500640080007400735072505参考资料(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（一） : 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与其相应输送功率和输送距离，该电路的供电等级为11

10、0kv表2架空线路的额定电压等级与其相应输送功率和输送距离额定电压（KV）输送功率（KW）输送距离（KM ）3100 1000136100 120041510200 2000620352000 1000020 50603500 3000030 10011010000 5000050 150220100000 500000100 300（二）确定发电厂，变电所 主接线方式以与 主变容量4台，高压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 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%2.2 :发电厂变压器容量zP

11、GNA :Sni (Smin)/0.9=384MVAi=1COS n的变压一台变压器容量为96MVA，根据计算结果 应选择型号为SFPL, 120000/110 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%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%=6

12、3MVA根据计算选择两台型号为 SFPL-63000/110 的主变变电所 3 :1.8*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=144MVA根据计算选择两台型号为 SFPL-120000/110% 二 ESni*70%=100.8MVA2R 二 PkUnT= 1000?2u%uNXt=N100 ?Gt =P01000?Bt =I%Sn100?P)p024000040002,Q（ 3二019299P（4)=0S0000,Q（4）二038400PC5)二*275003,Q( 5)二2095

13、03Ft6）二062479,Q( 6)-056459支路功率总支路功率损耗起止PijQij PjiQji DPij LQij2.008393.00357400SS35003450.00005847000113884-038894017974020461.00050782.002486354- 041165020540.01244.023831.00067887.003291334 081339.0535270739304&351.00194648.007175&05-121341072826.124E12.08S297.00317080.01S4T0T36-081852036340.03321

14、0.041295.00135797.0014954436.150491.121206-145 阴 9097753.00430211.02345217S12 S41?24 &4?3ASS4 ?SAPmax0.058470.507820.678871.953.1711.3584.802max3400450045004500360045003600521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=49128MWH所以电能损耗费 为T=49128*100

15、0*0.35=1719.48 万元输电线路的投资以与规划方案的年费用计算方法输电线路的投资费万元Z=45*2*52+45*2*55+40*2*55+40*2*40+40*40+40*45+25*35=21505划方案的年费用计算NF Z 詆 $ u(1 io)n 1计算的年运行费用为 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与电压损耗，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以与变电所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

16、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与电压降落变压器参数如下P0PU%1%SFPL 120000/110106.634010.50.5SFPL 75000/1107530010.50.6SFPL 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*

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MVA7.22851.04671.52661.32432.3226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+j180.586S3二 40+j19.2+2*(0.097+j1.3243)=40.194+j21.849S2=50+j24+2*(0.116+j1.5266)=50.232+j27.05Si =3

18、0+j14.4+2*(0.284+j7.2285)=30.568+j14.857S4 =80+j38. 4+2*(0.1531+j2.3226)=80.3062+j43.0452P(1)二030568,Ft2)=-050232.P(040197.P(080306,P( 27387E,P(6)= 0599931)二=0148572)=- 0270503)二-0218474 二030001205296)= 015902Q Q Q Q Q QF点电压V(D 二 962795,DETA(1)二-4. 463030讥2)二.970994,DETA(戈）二-4. 0232183）二1. 0770T9,DE

19、TA(3）二2, 387535v(Q 二.995331.DETA(4)二-3. 075612讥5)二1.14820%DETA(5)二5. 985245引二1. 050000,DETA(二.000000节点功率支路功率及支路功率损耗起G)止G)PiJQij PjiQJi DPijDQij2-007656003656 0076S3 00374600003667.000090304022912-* 011201 0233M.012150.00048694.000948623057925-030796.060038.041121.00211253.010325315100235-062968.1024

20、31.073699.00219608.010730746103705055150.106121.06396500241689.008S15086.1门Q盟* 106890-.166119080867.00532535* 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A1234耗 U15.74764.83754.59394.034.3696.3最小负荷最总潮流分布以与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MVA0.259

21、70.05330.08930.080.1242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= 30.16+j14.98S2=30.18+j14.75S =15.11+j7.53S4=50.25+j24.3p点电压v(L 026802.V(2)=L 042694.v(3)=1.115628.Vt4)二L 026208.vt-?=L 163864.V(6)=L 050000.A A A A A A TTTTTT E E E E E E D D D D- D D12 3 4 5 6-L 25(185457S

22、1464.388401-1. 4019 詔7.126269 .00(1000节点功率F p F F F P12 3 4 5 6007530 -014750 -0149780Z4300.17522301511003018L -+ 030163. -”050250.286045. = 149936支路功率尺支路功率损耗起(i)止FijQij FjiQji DPijDQij12016921007055.017071.007425.00015053.0003706614.001S11000476-001S09.000420.00000231.0000045023-.047252-022175,0484

23、12.OZ7S43.00115975.0056684435073574-042822+ 079744.048538.00116979.00571596Q6048441024780.04829.026560.00048792.0017795656.206301.126686-198859090320.00744203.03636600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A1234耗U ( 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

24、,2 和 3 均采用常调压 (1.05 UN )在此处键入公式。 发电厂 A ：UtI max =(126.3+15.748 ) *10.5/10.5=142UtImin =(128+15.12)*10.5/10=150.28UTi =( UtI max + UtImin )/2=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 4： U tI max =(109.5-4.37 )*10.5/10.5=105.13UtImin =(112.9-2.4)*10.5/10=116UTi =( UtI max + UtIm

25、in )/2=110.6选择 110 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 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%变电所 1： U tI max =(106-4.84 )*10.5/10.5=101.16UtImin =(113-2.29)*10.5/10.5=110.71UTi =( UtI max + UtImin )/2=106选择 104.5 的 分接头经校验满足逆调压的要求(计算结果在 10.210.5 之间)变电所 2： U tI max =(106.8-4.6 ) *10.5/10.5=102.2UtImin =(114.7-2.32)*10.5/10.5=112.38UTi =( UtI max + UtImin )/2=107.29选择 110 的 分接头 经校验满足逆调压的要求(计算结果在 10.210.5 之间)变电所 3