电网课程设计

1、目 录第一章 设计任务书和原始资料2一、设计任务2二、原始资料3第二章 电网接线方案设计4第一节：电网接线初步方案的选择与供电电压等级的确定4一、初步拟定接线方案的依据4二、拟定的方案4三、发电厂及负荷功率的初步计算5四、初步方案的比较选择7第二节、电网接线方案的技术经济比较9一、发电厂、变电站主接线方式的选择91、发电厂A接线方式的选择92.变电所接线方式的选择9二、发电厂、变电所主变压器配置和型号的选定及其技术指标的计算91、发电厂A主变的选定92、变电所主变的选定11三、输电线路型号的选择161、导线截面积选择依据162、方案一导线截面积的选择163、方案二导线截面积的选择184、利用潮

2、流分布对两方案中所选导线型号进行校验19四、方案技术经济比较231、技术比较232、经济比较24第三章 调压计算29一、最大、最小负荷情况下的潮流计算291、计算最大负荷情况下的潮流计算292、计算最小负荷情况下的潮流计算30二、调压计算及调压方式选择32课程设计总结36第一章 设计任务书和原始资料一、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、确定供电电压等级；2、初步拟定若干待选的电力网接线方案；3、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；5、输电线路导线截面选择；6、 调压计算。二、原始资料1. 发电厂、变电所相对地理位置及距离

3、2. 发电厂技术参数装机台数、容量：2×50（MW）额定电压（kV）：10.5KV额定功率因数3. 负荷数据及有关要求如下表： 厂 站项 目 A123最大负荷（MW）30606050最小负荷（MW）15354030功率因数0.850.90.90.9(h)5000500055005000低压母线电压(kV)10101010调压要求最大负荷(%)525255最小负荷(%)025250各类负荷(%)I类3030300II类30302550第二章 电网接线方案设计第一节 电网接线初步方案的选择与供电电压等级的确定一、初步拟定接线方案的依据电网接线初步方案主要根据负荷对供电可靠性的要求拟定。初

4、步方案拟定时，在考虑对第一类负荷要求任何情况下都不能断电，第二类负荷尽可能的保证供电，必要时可以停电，对于第三类负荷，可以停电的先提条件下列出所有满足供电可靠性要求的初步方案。二、拟定的方案 方案 方案 方案 方案 方案 方案三、发电厂及负荷功率的初步计算初步比较即为线路的长度以及线路上的损耗的比较，计算公式为。初次潮流计算按均一网计算，采用无功就地补偿，即初次计算不考虑无功的分布。以第三种方案的计算过程为例：已知量为：发电厂装机容量：SN=2×50（MW）=100MW;发电厂用电负荷（厂用电取8%为8MW）：=30MW =15MW;变电所负荷：=60MW =35MW；变电所负荷：=

5、60MW =40MW；变电所负荷：=50MW =30MW；总负荷：=8+15+60+60+50=193MW（发电厂用电负荷最小）; =8+30+35+40+30=143MW（发电厂用电负荷最大）；因为负荷最大时为=193MW而 发电厂发出功率只有=100MW，故电网还须从系统S中吸收93MW的功率。第一步，环网的化简：把负荷3移植到S和1中。移植到S中的负荷大小为：移植到1中的负荷大小为：负荷3移植后，S1线路等效长度为（10+40）/(50)=25km第二步，潮流计算：第三步，还原S1线路上的负荷： （为转移到S上的负荷量） (为转移到1上的负荷量)故，其功率分布如下图所示：四、初步方案的比

6、较选择六种方案初次潮流计算后的功率分布结果和比较如下表所示：方案接线图及功率分布线总长（KM）P（MW）优缺点205优点：线路很短、接线方式简单。缺点：损耗大，可靠性不高。260优点;可靠性高、线路较短。缺点：接线有点复杂、损耗大255优点：线路较短、损耗很小、可靠性高缺点：网络有点复杂307优点：网络结构简单、可靠性高、损耗较小；缺点：线路长、接线方式较简单、灵活性与联网性较低。260优点：线路不长、损耗非常小可靠性较好；缺点：变电所3接线方式较单一，灵活性一般。352优点：损耗小、可靠性非常高；缺点：线路太长，损耗较大。方案小结：经过上表对几种接线方案的初步可靠性与比较，初步选定方案和方案

7、，分别将其命名为方案一和方案二。由于各方案的初步潮流计算功率分布值都在50MW左右，故电压等级选定为110KV第二节 电网接线方案的技术经济比较 由于方案一与方案二负荷及发电厂各项指标均相同，各线路电压等级均为110KW，故两种方案所选择变压器的原理方法相同，故以下接线方式及变压器的选择结果两最优方案共同适用。一、发电厂、变电站主接线方式的选择1、发电厂A接线方式的选择从系统负荷情况看，系统中1、2变电所均包含一、二类负荷，3变电所包含50%的二类负荷，因此保证供电的可靠性是首要问题。故发电厂主结线采用高压侧双母线，两台50MW发电机与两台变压器采用单元接线方式。如右图所示： 2.变电所接线方

8、式的选择由于变电所1和2均包含30%一类负荷和30%二类负荷，电能质量要求高且要求保证供电不中断，故两变电所均采用双电源供电，同时采用内桥式接线方式（如右图所示）。由于变电所3包含50%的二类负荷，电能质量和供电可靠性要求较高，故两变电所均采用双电源供电，同时采用内桥式接线方式。二、发电厂、变电所主变压器配置和型号的选定及其技术指标的计算1、发电厂A主变的选定发电厂装机容量为，因此，初步确定变压器的容量S的值为： 从负荷情况看，系统中1、2变电所均包含一、二类负荷，3变电所包含50%的二类负荷，因此保证供电的可靠性是首要问题，故采用两台其型号为SFP7-63000/110的变压器。发电厂主结线

9、采用高压侧双母线，两台50MW发电机与两台变压器采用单元接线方式。变压器铭牌参数：额定容量=63MW变比空载损耗短路损耗阻抗电压空载电流 变压器参数的计算：电阻： 变压器最大功率损耗：所以：变压器最小功率损耗： 所以：计算变压器电压损耗：由于发电厂低压侧无功采取就地补偿原则，故无功所以变压器电压降：2、变电所主变的选定变电所主变变压器容量按容载比等于1.6考虑，且考虑到变电所一台变压器故障的情况，所以变电所均采用两台变压器。变电所1、2主变的选定：由于第一、二类负荷占系统的60%，对安全可靠供电要求较高，故需要采用双电源供电，每个变电所设置两台变压器，采用内桥式接线，变压器容量S定为：所以变压

10、器的容量选定为63MW。其型号为：SFP7-63000/110铭牌参数：额定容量=63MW变比空载损耗短路损耗阻抗电压空载电流变压器电阻： 变电所1变压器最大损耗： 故变电所1变压器最小损耗： 故：变电所1变压器电压降：变电所2变压器最大损耗：变电所2变压器最小损耗：故：变电所2变压器电压降：变电所3主变的选定：二类负荷占系统的50%，对安全可靠供电要求较高，故需要采用双电源供电，每个变电所设置两台变压器，采用内桥式接线，变压器容量S定为：所以变压器的容量选定为50MW，其型号为：SF7-50000/110铭牌参数：额定容量=50MW变比空载损耗短路损耗阻抗电压空载电流变压器电阻： 变压器最大

11、损耗：故：变压器最小损耗： 故：变压器电压降：三、输电线路型号的选择1、导线截面积选择依据原理：导线截面选择（按计算所得初步功率分布，按经济电流密度选择导线截面、按机械强度、发热条件、电晕条件进行校验，然后再按选择的导线参数进行潮流计算，并重新选择导线截面，直到前后两次所选截面相同为止）。2、方案一导线截面积的选择（以下的脚标均表示两节点）第一步：计算线路最大负荷年利用小时数；第二步：根据所算出的各线路值经下表确定各导线的经济电流密度J架空输电线路导线的经济电流密度J（A/mm2）导线材料年最大负荷利用小时数Tmax3000以下300050005000以上铝1.651.150.9铜3.002.

12、251.75 第三步：不考虑功率因数的情况下计算各线路上的最大电流；第四步：计算各导线的截面积；第五步：根据各导线的计算截面积由下表初步选择导线的型号钢芯铝绞线的容许载流量(按环境温度250，最高允许温度700)导线型号载流量（A）导线型号载流量（A）导线型号载流量（A）LGJ-35170LGJ-120380LGJ-300700LGJ-50220LGJ-150445LGJ-400800LGJ-70275LGJ-185515LGJ-95335LGJ-240610总结：所选各导线的型号和参数如下表线路长度（km型号阻抗Z(欧姆)48LGJ-2406.24+j19.29642LGJ-1856.486

13、+j17.1850LGJ-1858.16+j20.4340LGJ-2405.2+j16.0835LGJ-5021.3+j15.8240LGJ-3003.74+j15.68注：导线间距取值为4m3、方案二导线截面积的选择第一步：计算线路最大负荷年利用小时数 ；第二步：根据所算出的各线路值确定各导线的经济电流密J 第三步：不考虑功率因数的情况下计算各线路上的最大电流；第四步：计算各导线的截面积:；第五步：根据各导线的计算截面积初步选择导线的型号：线路长度（km）型号阻抗Z(欧姆)48LGJ-2406.24+j19.26942LGJ-1508.862+j17.51450LGJ-9515.75+j21

14、.540LGJ-2405.2+j16.840LGJ-2405.2+j16.084、利用潮流分布对两方案中所选导线型号进行校验方案一：1、线路型号的校验将3的负荷转移至S和1上：3转移至S上的负荷：3转移至1上的负荷：转移后S系统和负荷1之间的等效阻抗为由与可计算出=43.537MW与=33.463MW将3的负荷还原：2、线路的发热校验2.1系统正常运行情况下：各线路最大发热电流（允许值）2.2系统出现一条断线的情况入下表，以下仅以A-1断线时的计算为例：A-1断线，线路A-2上流过的最大功率为77MW,最大电流为：(允许值)故系统能够正常运行断线故障运行线路故障运行线路的导线型号故障运行线路实

15、际载流量（A）故障运行线路最大允许载流量（A）运行情况A-1A-2LGJ-240380610正常A-2S-2LGJ-185315515正常A-1LGJ-300380700正常2-SA-2LGJ-240315610正常S-33-1LGJ-50131（50%二类负荷）220正常3、线路机械强度校验：各线路机械强度均负荷要求总结：由以上各线路上负荷可知，按阻抗计算的功率分布和按均一网的计算功率分布基相差不大，且再次通过对、与各线段截面积计算校验之后，线路型号无变化。经过线路的发热校验与线路机械强度校验后确定线路均能满足供电可靠性。方案二：1、线路型号的校验S1导线不必计算校验由与可得到和2、线路的发

16、热校验2.1系统正常运行情况下：各线路最大发热电流（允许值）2.2系统出现一条断线的情况入下表，以下仅以A-1断线时的计算为例：A-1断线，线路A-2上流过的最大功率为77MW,最大电流为：(允许值)线路S-1上流过的最大功率为60MW，最大电流为：故系统能够正常运行断线故障运行线路故障运行线路导线型号故障运行线路实际载流量（A）故障运行线路最大允许载流量（A）运行情况A-1S-1LGJ-95315335正常A-2LGJ-240380610正常A-2S-2LGJ-150315445正常A-1LGJ-240380610正常2-SA-2LGJ-240315610正常S-1A-1LGJ-240315

17、610正常S-3（双回线）S-1LGJ-95262335正常3、机械强度校验：各线路机械强度均负荷要求。总结：由以上各线路上负荷可知，按阻抗计算的功率分布和按均一网的计算功率分布基相差不大，且再次通过对、与各线段截面积计算校验之后，线路型号无变化，经过线路的发热校验与线路机械强度校验后确定线路均能满足供电可靠性。四、方案技术经济比较1、技术比较方案一技术性能：（1）供电可靠性：本方案中各变电所均采用两至三端供电，由于同一系统两条输电线同时断线的可能性极小，所以在任意一条线路发生断线时，系统都能够保证各负荷的供电可靠性。发电厂和各变电所均采用两台变压器调压，即使当系统发生某一台变压器故障时，系统

18、变电所仍能够保证一类负荷和二类负荷的不断电。故本方案系统中全部停电的可能性极小且停电时仍能满足重要负荷和较重要负荷的供电可靠性要求。（2）灵活性：本方案负荷1和3为两端供电，负荷2为三端供电，而且各负荷点联网性较高，灵活性较强。方案二技术性能：（1） 供电可靠性：本方案中1、2变电所采用两端供电，3变电所采用双回线与S系统相连，且发电站与各变电所均采用两台变压器调压，本方案系统中全部停电的可能性极小且停电时仍能满足重要负荷和较重要负荷的供电可靠性要求，故系统对各负荷的供电可靠性与方案一比较同样很高。（2） 灵活性：本方案与方案一只在负荷3的联网性上有所不同，既3变电所的供电来源单一，故灵活性稍

19、微不如方案一。比较总结：两方案技术上总体相差不大，供电可靠性都较高，系统灵活性也相差不大，未来扩建性等也没有明显的高低，故还需要对它们进行进一步的经济比较。2、经济比较2.1方案一精确潮流计算及线路损耗总电能的计算（负荷的无功功率就地补偿）：第一步：求系统各端点功率已知：变电所3的变压器损耗变电所1、2的变压器损耗发电厂A变压器损耗故：负荷1、2端功率负荷3端功率 发电厂A端功率为：第二步：电网化简将负荷3转移到1、S处负荷，负荷变为：3转移到S的负荷：3转移到1的负荷：负荷转移后，S和1节点间的等效阻抗为：将负荷转移后的网络，从S处断开，得到下图：第三步：负荷3还原进而得到故方案一的精确潮流

20、分布图如下所示： 第五步：计算线路上的功率损耗为0.453；0.572；0.592；0.389；0.119；0.835；第六步：计算线路损耗总电能线路的最大负荷利用小时数各段线路年负荷率及年负荷损耗率：线路A到2和线路S到2：= （44.1%）线路A到1： 线路S到1：；线路1到3和线路S到3： 线路损耗总电能： 。2.2方案二精确潮流计算及线路损耗总电能的计算（负荷的无功功率就地补偿）：第一步：求系统各线段上的功率由于负荷是单独供电，这里只算环形网络中的潮流分布。 ；而；所以，该方案的功率分布如下图所示：第二步：计算线路上的功率损耗；负荷三由于采用的是双回路，所以功率损耗减半：第六步：计算线

21、路损耗总电能显然，线路上的最大利用小时数与它所连接的负荷相同，所以：年负荷率： 年损耗率： ；年电能损耗量：年电能损耗总量：。2.3总投资费用Z和年运行费C的计算计算方法：输电线路的年运行费（包括检修、维护、折旧费等）： 【式中 损耗电能的电价（0.35元/KW.h）；检修维护费率（取0.05）；折旧率（取0.04，即按经济使用年限25年计）；电能损耗（KW.h/年）】方案一总投资：线路经济指标表：线路长度（km型号总价格48LGJ-24035万42LGJ-18532万50LGJ-18532万40LGJ-24040万35LGJ-5024万40LGJ-30040万；则：；方案二总投资：线路经济指

22、标表：线路长度（km）型号总价格48LGJ-24035万42LGJ-15030万50LGJ-9526万40LGJ-24035万40LGJ-24035万；则：；则：抵偿年限比较结论：由技术上看，两个方案的供电可靠性都很好，而经济上看，由于抵偿年限大于10年，按电力工业投资回收系数0.1考虑，应采用投资小的方案方案比方案显然要好，因此选择投资小的方案，即方案二。第三章 调压计算一、最大、最小负荷情况下的潮流计算1、计算最大负荷情况下的潮流计算第一步：计算各线段功率损耗由于在之前的方案二精确潮流计算中已经求出了最大负荷下线路上的有功功率损耗，故现只需要计算线路的无功功率损耗：第二步：计算各负荷端点及

23、发电厂的高压侧实际电压由于S在本系统中作为电源，故电压取为115KVS端输入功率为：S至2端的电压降为：由于：故,变电所2高压侧实际电压为：由于：故发电站A高压侧实际电压为:由于：故变电所1高压侧实际电压为：由于：故变电所3高压侧实际电压为：2、计算最小负荷情况下的潮流计算第一步：计算各线段功率损耗S断开后，潮流计算各线路损耗：第二步：计算各负荷端点及发电厂的高压侧实际电压S作为电源，电压为115V由于：故，变电所2高压侧实际电压：由于：故，发电厂A的高压侧实际电压：由于：故，变电所1高压侧实际电压：由于：故，变电所3高压侧实际电压：二、调压计算及调压方式选择本方案中选择逆调压方式：最大负荷时

24、，放电厂A低压母线电压不高于额定值的10%，最小负荷时不低于额定值；变电所1最大负荷时低压母线电压不低于额定值的2%，最小负荷时不高于5%；变电所2最大负荷时低压母线电压不低于额定值的2%，最小负荷时不高于5%；变电所3最大负荷时低压母线电压不高于额定值的5%，最小负荷时不底于额定值。第一步：计算最大负荷分接头变电所1：变电所2：变电所3：发电厂A：第二步：计算最小负荷分接头变电所1：变电所2：变电所3：发电厂A：第三步：计算分接头的平均值及选取分接头变电所1：故选用 即112.75KV的分接头变电所2：故选用 即112.75KV的分接头变电所3：故选用 即115.5KV的分接头发电厂A：故选

25、用 即109.2KV的分接头第四步：分接头的校验变电所1：最大负荷时，低压母线电压电压偏移 最小负荷时，低压母线电压电压偏移电压质量符合要求变电所2：最大负荷时，低压母线电压电压偏移最小负荷时，低压母线电压电压偏移电压质量符合要求变电所3：最大负荷时，低压母线电压电压偏移最小负荷时，低压母线电压电压偏移电压质量符合要求选择总结：变电所1 选用 即112.75KV的分接头变电所2选用 即112.75KV的分接头变电所3选用 即115.5KV的分接头发电厂A故选用 即109.2KV的分接头课程设计总结电力网规划设计是电力发展的蓝图和建设依据，对电网建设发展具有实际意义，做好电网规划直接影响到某地电网今后的建设方向，故掌握好电网规划至关重要。