区域电网的设计

1、1. 区域电网的设计（说明书）一、电网功率的初步平稳1.1 有功功率平稳的目的通过对电网的有功功率的初步平稳运算,就可以大致地确定区域电网在最大与最小两种负荷时, 发电厂的运行方式；另外我们可以依据有功功率的盈余或缺损额,可以明白发电厂与系统之间联络线上的潮流情形；1.2 电网负荷的分析与运算基本公式供应原有电网的负荷：PL1 = K1 2i=1 PL1.i供应新建电网的负荷：PL2 = K1 4i=1 PL2.i / 1 - K 3发电厂可供的有功功率：PG = PNG.i 1 - K 2K1 2i=1 PL1.i原有电网负荷之和K1 4i=1 PL2.i新建电网负荷之和PNG.i 1 -

2、K2发电厂可供的有功功率K1同时率（本设计运算时取 1）K2厂用电率（本设计运算时取 7）K3线损率（本设计运算时取 6）即 PG与PL1 - PL2 作功率平稳当功率不足时,发电厂满发,可从系统取得有功功率当功率过剩时,发电厂可以降低出力,少量功率差额与系统进行交换1.2.2 最大负荷时的功率平稳PL1 = 1 12 1.5 + 2 10 = 38 MW PL2 = 1 28 + 18 + 22 + 30 /1 - 6% = 104.26MWPG = 25 2 + 50/1- 7% = 93MWPS = PG - PL1 + PL2 = -49.26MW结论：从系统倒送 49.26MW 的有

3、功功率1.2.3 最小负荷时的功率平稳PL1 = 1 12 1.5 80% + 2 10 50% = 24.4 MW PL2 = 28 50% + 18 70% + 22 50% + 30 50% /1 - 6% = 55.96 MWPG = 25 2 80% + 50 90%/1- 7% = 79.05MWPS = PG -PL1 + PL2 = -1.31MW结论：挑选方案 3 可在夜晚吸取电网的余外功率,有利于电网的功率平稳原有电网 新建电网 发电机运 发电机总 联络线上运算结果 的负荷 的负荷 行方式 出力 功率MW （MW）（MW）（MW）（MW）最大负荷 38 104.26 25+

4、25+50 100 -49.26 最小负荷 24.4 55.96 20+20+45 85 -1.31 二、确定电网供电电压2.1 挑选原就1电力网电压等级应挑选符合国家规定的标准电压等级；2电力网电压等级应挑选依据网络现状与今后 输送距离而确定；10-15 年的负荷进展所需负荷的输送容量、3在原有电网的基础上规划进展时,新电压的挑选应结合原有电网,当原有额定电压满足其次条,尽量使用与原有额定电压等级相同电压,以削减对原有电网的改造以节省费用；2.2 结论本设计电压基于原 110kV 电网基础之上, 且输送距离与输送容量均满意 110kV 等级的要求,故本次设计电力网的电压等级确定为 110kV

5、；三、电网接线方案的确定3.1 拟定电网的接线方案3.1.1 原就依据 35110KV变电所设计规 应按以下原就：X（GB5005992）的相关规定,变电所电气主接线的设计第条 变电所的主接线,应依据变电所在电力网中的位置、出线回路数、设备特点与负荷性质等条件确定；并应满意供电牢靠、运行敏捷、操作检修便利、节省投资和便于扩建等要求；第条 当能满意运行要求时,变电所高压侧宜采纳断路器较少或不用断路器的接线；第条 35 110kV 线路为两回与以下时,宜采纳桥形、线路变压器组或线路分支接线；超过两回时,宜采纳扩大桥形、单母线或分段单母线的接线；35 63kV 线路为 8 回与以上时,亦可采纳双母线

6、接线；110kV 线路为 6 回与以上时,宜采纳双母线接线；第条 在采纳单母线、分段单母线或双母线的35 110kV 主接线中,当不答应停电检修断路器时, 可设置旁路设施；当有旁路母线时, 第一宜采纳分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线；当 110kV 线路为 6 回与以上, 3563kV 线路为 8 回与以上时,可装设专用的旁路断路器； 主变压器 35110kV 回路中的断路器,有条件时亦可接入旁路母线；采纳SF6断路器的主接线不宜设旁路设施；第条 当变电所装有两台主变压器时,610kV 侧宜采纳分段单母线；线路为 12 回与以上时, 亦可采纳双母线；当不答应停电检修断路器时,可设置旁

7、路设施；当 6 35kV 配电装置采纳手车式高压开关柜时,不宜设置旁路设施；3.1.2结论应采纳有备用电源的接线方式,且各变电所均采纳两台主变；依据从供电牢靠性动身,设计任务书待建变电所的地理位置图,拟订3.2 方案的初步挑选11 种可行性方案（见图） ；本次设计采纳挑选法,依据以下各项指标进行定性分析比较,保留两个较好的方案,以进一步进行技术经济比较；技术经济比较原就：（1）符合国家有关方针政策的要求；（2）便于过渡并能适应远景的进展；（3）技术条件好,运行敏捷牢靠,治理便利；（4）投资与年运行费用低,并且有分期的牢靠性；（5）线路的长度直接影响到线路投资与年运行费用故短者优先；（6）建设工

8、期短；3.3 拟定的初选方案方案编接线方式断路器台数线路长度号1 S2AD23B20 台171kM 6182824 C26A232 S28DB24 台202kM 24 C1B2383 S28DA24 台186kM 24 CB4 S12826DA22 台192kM 824 C1B238A5 S28D24C3314 台206kM A6 S2D182323B16 台145kM 628224CA67 S28DB24 台200kM 23CA2 6 B8 S28D242324 台202kM CA9 S2D1824B24 台182kM 623CA10 S218B22 台190kM 62823CDA11 S2

9、D1824BC24 台BD不详63.4 对 11 种方案进行初步挑选（1）依据 110kV 电网要求开环运行,考虑到环网的优点集中在闭环运行以与开环后备自投的应用存在严峻缺陷；因此不满意牢靠性要求,故将方案 1,5 和 6 舍去；（2）依据电厂已有的接线情形,显现通道有限无法大量增加电厂 110kV 出线；故将方案 4和 10 舍去；（3）对于 3 个与以上变电所的链式网,如靠近电厂的一条线路检修,另一条线路牢靠性低且导线截面加大,投资大；故将方案 7,8,9 和 11 舍去结论：剩下可用方案有 2 和 3 S26AD23BS1BD23A282482824CC四、对初选接线方案进行技术比较依据

10、原始数据和初选方案的接线方式,挑选并校验各条线路导线的型号与主要参数,再进行技术比较；运算出各方案在正常情形下的最大电压损耗应不大于 10%,最严峻故障时的最大电压损耗应不大于 15%；4.1 确定各变电所主变型号4.1.1 主变压器台数的挑选依据 35-110kV 变电所设计规X（GB5005992）规定：第条 主变压器的台数和容量,应依据地区供电条件,负荷性质、用电容量和运行方式 等条件综合考虑确定；第条 在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器,当技术经济比较合理时,可装设两台以上主变压器；如变电所可由中、 低侧电力网取得足够容量的备用电源时,可装设一台主电压器；由于本次设计中四个变

11、电所均有一、二级负荷,所以采每个变电所采纳两台主变压器；4.1.2 主变压器的容量的挑选 依据发电厂电气部分第四章（第四节）介绍,“ 按变电所主变压器的容量一般按变 电所建成后 5-10 年规划负荷考虑,并应依据其中一台停用时其余变压器能满意变电所最大 负荷的 60%-70%（35-110kV 变电所为 60%,220-500kV 变电所为 70%）和全部重要负荷（当 、类负荷超过上述比例时）挑选；”SN.T 60%70% Smax /n -1, SN.T Simp ;式中 ,n- 变电所主电压器台数本设计电压等级 110kV,即为 SN.T 60%S max ,SN.T Simp4.1.3

12、变压器的型式 依据发电厂电气部分第四章（第四节）1相数的确定在 330kV 与以下的发电厂和变电所中,一般都选用三相式变压器；由于一台三相式较同容量的三台单项式投资小、损耗小,同时配电装置结构较简洁,运行保护较便利；本设计变电所所处地势平整、交通便利,应选用两台三相式变压器；2绕组数的确定只有一种上升电压向用户供电或系统连接的发电厂,以与只有两种电压的变电所,采纳双绕组变压器；本设计各变电所均为 110/10kV ,故采纳双绕组变压器；3绕组接线组别的确定 我国电力变压器的三相绕组所采纳的连接方式为：110kV 即以上电压侧为“YN”,即有 中性点引出并直接接地；35kV 以下电压侧（不含 0

13、.4kV 与以下）一般为“D” ；4结构形式的挑选 升压型；升压型的绕组排列为：铁心中压绕组低压绕组高压绕组,高、低 压绕组间相距较远、阻抗较大、传输功率损耗大；降压型；降压型的绕组排列为：铁心低压绕组中压绕组高压绕组,高、低 压绕组间相距较远、阻抗较大、传输功率损耗大；本设计以高压测向中压侧供电为主、向低压侧供电为辅,应选用降压型；5调压方式的确定 变压器的电压调整是用分接头开关心换变压器的分接头,从而转变其变比来实现；本设计拟用顺调压、逆调压、恒调压,三种方式进行调压；6冷却方式的挑选（均由生产厂家供应）110kV 变压器容量在31500kVA 与一下的均为自然风循环；50000kVA 与

14、以上的均为强迫油环风循环；110kV 主变压器一般采纳风冷,而变电所水源有限,一般不采纳水冷；经过技术经济比较各个变电所的主变压器参数变电主变型号额定电压 kV 空载损负载损空载电短路阻所高压低压耗（ kW）耗（ kW）流（ %）抗（ %）A SFZ11-25000/110 1101122.7 104.5 0.2 10.5 B SFZ11-20220/110 19.2 88.4 8或C SFZ11-31500/110 1.25%10.5 27 126.4 D 4.2 确定各变电所的运算负荷 依据给出的负荷资料已知 Pmax 与cos ,利用 Smax = P + jQ = P + jP tan

15、cos-1并求出最大、最小负荷时各变电所的Smax 、Smin ；同时,忽视功率损耗,认为功率均布,计算出各个方案的各线路上的功率情形；4.2.2求取各变电所的最大负荷年利用小时数TmaxTmax = Li t i 365以下为各变电所负荷情形列表：变电最大负功率因负荷Smax（MVA）Smin MVA Tmax考虑变压器损耗所编曲线荷（ MW）数cos 后高压侧负荷号性质A 28 0.90 B 28+j13.56 14+j6.8 5256 28.126+j15.693 B 18 0.88 A 18+j9.72 12.6+j6.8 7300 18.083+j10.85 C 22 0.92 B

16、22+j9.37 11+j4.69 5256 22.104+j11.019 D 30 0.90 B 30+j14.53 15+j7.27 5256 30.138+j16.963 4.3 确定各段线路的导线方案 2 4.3.1.1 导线型号的挑选依据 Tmax 在电气工程专业毕业设计指南电力系统分册第 47 页（第六节送电线路导线截面的挑选） 的介绍, 依据经济电流密度以与线路在正常运行方式下的最大连续输送功率,可求的导线的经济截面,如双回线路,就运算公式.=Imax=Pmax 2+ Qmax 2J23UN .J式中, Imax 正常运行时的最大连续工作电流；Pmax 正常运行时的最大连续有功功

17、率；UN线路额定电压；J经济电流密度,单位： A/mm2对于链式网络, 各段线路的最大负荷利用小时数Tmax 等于所供负荷点的最大负荷利用小时数 Tmax 的加权平均数,即：Tmax =nj=1Pmax.j .Tmax.jnj=1Pmax.j式中, Pmax.j各负荷点的最大有功功率；Tmax.j 各负荷点的最大负荷利用小时数；线路 运算截面积 mm2 选取截面积 mm2AB 57.65 185 SA 145.68 185 DC 60.0 185 SD 144.0 185 4.3.1.2 对导线型号的校验1. 机械强度校验 S 35mm2满意要求2. 电晕校验 S 70mm2满意要求由于所选导

18、线截面积均不小于 3. 发热校验70 mm2所以均满意机械强度与电晕校验条件当流过各导线的最大工作电流 I max KI al ,就发热校验满意要求；查表得：环境温度为 32时,各导线答应最高温度为 70长期答应载流量：LGJ-185/30 I al = 539A已知 = 25 （基准环境温度与年平均温度）0 = 32 （年最热月平均气温）修正系数 K = al - 0/ al - = 0.919KI al线路双回线断一回时电流AB 110.68 495 SA 279.7 495 DC 129.63 495 SD 311.0 495 4.3.1.3电压损耗校验（1）正常运行方式下电压损耗即：全

19、部双回线均同时运行 .U% 10%（2）故障运行方式下电压损耗即：全部双回线均按单回线运行.U% 15%Pmax R + Qmax X 100%.U% =U1 - U2 UN 100% =.U 100% =UN2 UN4.3.2线路正常时（ %）故障时（ %）AB 0.715 1.43 SA 2.015 4.03 DC 0.82 1.64 SD 2.36 4.72 方案 3 4.3.2.1导线型号的挑选运算截面积 mm2选取截面积 mm2线路4.3.2.2BA 88.05 185 SB 145.68 185 DC 60.0 185 SD 144.0 185 对导线型号的校验4.3.1.3线路双

20、回线断一回时电流KI alBA 169.05 495 SB 279.7 495 DC 129.63 495 SD 311.0 495 电压损耗校验线路正常时（ %）故障时（ %）BA 1.07 2.14 SB 1.39 2.78 DC 0.82 1.64 SD 2.36 4.72 五、对剩余两方案再进行经济比较 5.1 工程总投资（1）包括线路的总投资OL 注：双回线路同杆架设考虑线路长度L=1.8 变电站总投资O总 = OL + O变（2）工程总投资应折算到建设期末O = O总1 + i3（i 为年利率6.6%）本设计方案是当年投资故O = O总（3）O变为变电所投资与发电厂新增间隔投资之和

21、 线,故发电厂新增间隔投资不参与比较）本次变电所设计所用到的方案（1）B-3 （注：由于本次所选两个方案均是四回出依据国家电网公司输变电工程典型设计,110kV 变电站分册中举荐的典型方案 B-3,总概算（工程静态投资）=4085 万元,这其中包括了电气部分和土建部分的概算其中： 2 台 110/10kV 三相变压器, 110kV 侧两回进线, SF6组合电器, 10kV 电缆出线金属铠装中置式小车柜,10kV 有 24 回出线等另外典型方案 B-3 的子模块：1. 增减 1 回 110kV 出线与主变电压器单位的概算为 662.688 万元2. 增减 1 回 10kV 出线与电缆出线的概算

22、19 万元（2）C-2 依据国家电网公司输变电工程典型设计,110kV 变电站分册中举荐的典型方案 C-2,总概算（工程静态投资）=6389 万元,这其中包括了电气部分和土建部分的概算其中： 2 台 110/10kV 三相变压器, 110kV 侧两回进线, SF6组合电器, 10kV 电缆出线金属铠装中置式小车柜,10kV 有 28 回出线等另外典型方案 C-2 的子模块：1. 增减 1 回 110kV 出线与主变电压器单位的概算为 146 万元2. 增减 1 回 10kV 出线与电缆出线的概算 18 万元5.1.2 本案情形（1）方案 2 变电所110kV 侧10kV 侧总概算（万元）A 在

23、 C-2 方案重要负荷Pmax 77%= 10.786389 + 146 2 - 18 22就重要负荷出线22 回基础上加两非重要负荷Pmax （ 1-77% ）= 3.22= 6645根出线2B 在 B-3 方案就非重要负荷出线4 回4085 - 19 6 = 3971重要负荷Pmax 88%= 7.922就重要负荷出线16 回上不做变化非重要负荷Pmax （ 1-88% ）= 1.082D 在 C-2 方案就非重要负荷出线2 回6389 + 146 2 - 18 2重要负荷Pmax 66%= 9.92就重要负荷出线20 回基础上加两非重要负荷Pmax （1-66%）= 5.1= 6645根

24、出线2C 在 B-3 方案就非重要负荷出线6 回4085 - 19 2 = 4047重要负荷Pmax 75%= 8.262就重要负荷出线18 回上不做变化非重要负荷Pmax （ 1-75% ）= 2.752就非重要负荷出线4 回（2）方案 3 变电所110kV 侧10kV 侧总概算（万元）在 C-2 方案重要负荷Pmax 88%= 7.926389 + 146 2 -18 102就重要负荷出线16 回B 基础上加两非重要负荷Pmax （ 1-88% ）= 1.08= 6501根出线2A 在 B-3 方案 上不做变化就非重要负荷出线2 回4085 + 19 2 = 4123重要负荷Pmax 77

25、%= 10.782就重要负荷出线22 回非重要负荷Pmax （ 1-77% ）= 3.222在 C-2 方案就非重要负荷出线4 回6389 + 146 2 - 18 2重要负荷Pmax 66%= 9.92就重要负荷出线20 回D 基础上加两非重要负荷Pmax （1-66%）= 5.1= 6645根出线2C 在 B-3 方案 上不做变化就非重要负荷出线6 回4085 - 19 2 = 4047重要负荷Pmax 75%= 8.262就重要负荷出线18 回非重要负荷Pmax （ 1-75% ）= 2.7525.1.3线路总投资就非重要负荷出线4 回方案 线路总投资（万元）2 117.53 26 +

26、23 + 28 + 24 1.8 = 21366.9543 117.53 18 + 23 + 28 + 24 1.8 = 19674.5225.1.3 工程总投资方案 工程总投资（万元）2 21366.954 + 21308 = 42674.9543 19674.522 + 21316 = 40990.522结论：方案 2 工程总投资较方案 3 多 1684.432 万元5.2 年运行费用（1）电能损耗费用 U1（2）设备折旧、修理、治理费用 U2U = U1 + U25.2.1电能损耗费用与设备折旧、修理、治理费用U2U1 = .A 单价.A 全年电能损耗单价（ 0.35 元/kW.h ）n

27、 nPmax 2 + Qmax 2.A = .Pmaxi i = 2 Ri i 103i=1 i=1 UNU2 = 线路投资 7% + 变电所投资 12%（1）方案 2 线路电能损耗 .AkW .h电能损耗费用设备折旧、 修理、治理费U1 万元 用U2SA 2.36 1064050.55 AB 0.432 106199.85 SD 2.55 106DC 0.368 106合计5.71 106（2）方案 3 线路电能损耗 .A kW .h电能损耗费用设备折旧、修理、治理U1 万元 费用 U2SB 1.635 1063923.14 BA 0.168 106179.94 SD 2.55 106DC 0.368 106合计5.141 1065.3 年费用按当年投资当年用,运算一年利息,年利息6.6%服务期 15 年运算O = O总1 + i3方案 年费用（万元）2 8856.92 3 8490.58 5.4 结论综上所述综合比较方案2 和 3,技术比较都符合要求,但是方案3 更为经济；所以最终选取方案 3 六、潮流运算S1BD2