长沙理工电网规划方案专业课程设计

目录第一部分《电网计划课程设计》任务书（二） -0-1原始资料 -0-2设计任务 -1-3设计要求 -2-4关键参考文件 -2-5课程设计（论文）工作进度计划表 -3-第二部分课程设计内容 -3-第一章检测系统功率平衡 -3-1.1有功功率平衡 -3-1.2无功功率平衡 -4-第二章电力网接线方案技术论证及经济性比较 -5-2.1电力网接线方案初步选择 -5-2.2初选合理方案初步设计 -10-2.3方案比较和筛选 -18-第三章变压器选择和计算 -19-3.1变压器额定容量选择 -19-3.2变压器型号选择 -20-第四章网络时尚计算 -21-4.1计算元件参数 -21-4.2时尚计算 -22-第五章电压调整 -25-第六章设计总结和体会 -28-第三部分附录 -29-附录一：《电网计划课程设计》指导书附录二：电力系统接线图附录三：最大最小负荷运行方法时尚分布图附录四：电力系统阻抗图附录五：时尚计算程序说明第一部分《电网计划课程设计》任务书（二）1原始资料发电厂、变电所相对地理位置及距离1.2发电厂技术参数和系统S1.2.1发电厂A：火电厂装机2数、容量：2×600（MW）额定电压（kV）：21KV额定功率因数0.91.2.2等值系统：A厂经过220KV和某系统S相联，该系统装机容量为2600MW，平均功率因数为0.9，其最大综合负荷为2200MW，平均功率因数为0.85。1.3待计划地域负荷数据及相关要求地点 项目123最大负荷（MW）1006060最小负荷（MW）602520最大功率因数0.850.90.9最小功率因数0.80.850.85(h)550055005500低压母线电压(kV)101010调压要求逆调压负荷类别I%504030II%304050III%202020

2设计任务此次电力系统计划设计是依据给定发电厂、变电所原始资料完成以下设计：1.1确定供电电压等级；1.2初步确定若干待选电力网接线方案；1.3发电厂、变电所主变压器选择；1.4电力网接线方案技术、经济比较；1.5输电线路导线截面选择；1.6调压计算。3设计要求（1）设计中应严格遵守课程设计规章制度，按时到设计教室进行设计，任何人不得迟到、早退和无辜缺席；（2）同学应依据设计要求独立完成课程设计任务，同组组员之间能够商议讨论，但严禁相互剽窃；（3）设计完成后，每个同学应提交打印设计说明书一份，课程设计说明书编写和电路图绘制应附和规范要求；（4）按时参与课程设计答辩。4关键参考文件[1]电力系统稳态分析（第三版）.陈珩主编.中国电力出版社.[2]电力系统分析（第三版）.何仰赞温增银主编.华中科技大学出版社.[3]电力系统分析学习指导.徐政主编.机械工业出版社.[4]熊信银..发电厂电气部分.北京：中国电力出版社，[5]《工厂常见电气设备手册》编写组.工厂常见电气设备手册(上、下册).中国电力出版社.1998[6]中国电器工业协会编.输配电设备手册[M].机械工业出版社.1999.5课程设计（论文）工作进度计划表序号课程设计（论文）工作任务工作进度日程安排123456789101阅读设计任务书，搜集、阅读和电网计划相关多种资料—2电网接线初步方案确定和比较——3电网接线方案经济技术比较——4调压计算——5整理课程设计论文并打印——6提交课程设计结果、答辩—第二部分课程设计内容第一章检测系统功率平衡1.1有功功率平衡1.1.1系统功率平衡分析等值系统最大综合负荷为2600MW，该系统总发电容量为2200MW，存在缺额，常常拉闸限电，故需要发电厂A供给400MW。1.1.2系统最大负荷时有功功率平衡用电负荷供电负荷发电负荷总装机容量系统总装机容量大于系统最大发电负荷1.1倍，满足有功功率平衡要求。1.2无功功率平衡1.2.1计算发电厂及各变电站无功负荷依据公式可由负荷有功功率和对应功率因数计算无功功率变电所1：变电所2：变电所3：1.2.2无功功率平衡分析220KV电网中，无功电源安装总容量应大于电网最大自然无功负荷，由以上计算可知，总容量大于电网最大自然无功负荷1.15倍，故无功平衡条件满足。第二章电力网接线方案技术论证及经济性比较2.1电力网接线方案初步选择依据给定电源和负荷，和它们之间相对距离，做出了九种可能实现多种接线方案。图2.1。备选方案线路长度(KM)技术比较方案一709.7变电所全部为两端供电，而且线路相对较短方案二780变电所全部为两端供电，但线路较长，线路损耗大方案三793.89变电所全部为两端供电，但线路较长，线路损耗大方案四631.796变电所全部为两端供电，而且线路相对较短方案五702.09变电所全部为两端供电，而且线路相对较短方案六390线路最短，但供电可靠性不能确保方案七462.09线路最短，但供电可靠性不能确保依据供电可靠性、灵活性、经济性等标准比较：方案二、三因为导线过长，投资大，经济性不好，所以淘汰。方案六、七因为不能确保供电可靠性，所以淘汰。留下方案一、四、五，分别编号为一、二、三。将导线视为均一网，比较这三种方案电能质量和线路功率损耗。方案一功率损耗：电能质量：方案二功率损耗：电能质量：方案三功率损耗：电能质量：因为三种方案电能质量和功率损耗相差不多，难以取舍。故三种方案均保留。2.2初选合理方案初步设计2.2.1电压等级确实定依据负荷情况及输电距离，参考下表确定选择输电线路电压等级为220KV。额定电压（KV）输送功率(KW)输送距离（Km）35～1000020～50603500～3000030～10011010000～5000050～150220100000～500000100～3002.2.2输电线路导线截面积理论计算选择导线截面积选择，和输电线路流过最大电流和经济电流密度J相关，换言之，既要考虑该截面积下电路损耗（导线截面积越大，损耗越小），又要考虑其经济性（导线截面积越大，成本越高）。其中最大工作电流电流经济密度由最大负荷利用小时数查表得到架空输电线路导线经济电流密度J（A/mm2）导线材料年最大负荷利用小时数Tmax3000以下3000～50005000以上铝1.651.150.9铜3.002.251.75依据计算所得初步功率分布，其导线经济截面积计算以下：方案一：所以,考虑未来发展41段选择2×LGJ-400／5013段选择LGJ-300／4012段选择LGJ-300／4023段选择LGJ-300／40取（本设计中均以此作为基值）求取各段线路阻抗标幺值方案二：所以,考虑未来发展41段选择LGJ-400／5013段选择LGJ-300／4012段选择LGJ-300／4023段选择LGJ-400／40方案三：所以,考虑未来发展41段选择2×LGJ-400／5013段选择LGJ-400／5012段选择LGJ-400／5042段选择LGJ-400／50将以上三种方案利用计算机进行时尚计算，得导线截面积选择适宜。按机械强度校验，对于跨运河，公路，通讯线路，居民区线路，导线截面积不得小于，应此所选导线截面积满足机械强度要求;2.2.3功率损耗及电能损耗，电压损耗计算时尚计算最终止果方案一：节点电压___________________________________________V(1)=.966390,DETA(1)=-5.563752V(2)=.913987,DETA(2)=-9.161996V(3)=.913987,DETA(3)=-9.161996V(4)=1.050000,DETA(4)=.000000___________________________________________节点功率____________________________________________P(1)=-.100000,Q(1)=-.061970P(2)=-.060000,Q(2)=-.029100P(3)=-.060000,Q(3)=-.029100P(4)=.227065,Q(4)=.165507____________________________________________支路功率及支路功率损耗_____________________________________________________起(i)止(j)PijQijPjiQjiDPijDQij12.061384.034689-.060000-.029100.00138401.0055892813.061384.034689-.060000-.029100.00138401.0055892814-.222768-.131348.227065.165507.00429664.0341582923.000000.000000.000000.000000.00000000.00000000_____________________________________________________系统支路有功功率损耗dp=.00706467系统支路无功功率损耗dq=.04533686方案二：节点电压___________________________________________V(1)=.894849,DETA(1)=-9.047193V(2)=.918179,DETA(2)=-8.146790V(3)=.872654,DETA(3)=-11.035875V(4)=1.050000,DETA(4)=.000000___________________________________________节点功率____________________________________________P(1)=-.100000,Q(1)=-.061969P(2)=-.060000,Q(2)=-.029099P(3)=-.059998,Q(3)=-.029100P(4)=.231805,Q(4)=.181110____________________________________________支路功率及支路功率损耗_____________________________________________________起(i)止(j)PijQijPjiQjiDPijDQij13.028721.012205-.028405-.010923.00031621.0012818614-.128721-.074174.135474.109703.00675285.0355282823.032235.020776-.031593-.018176.00064200.0025994024-.092236-.049875.096331.071407.00409515.02153215_____________________________________________________系统支路有功功率损耗dp=.01180621系统支路无功功率损耗dq=.06094169方案三：节点电压___________________________________________V(1)=.938730,DETA(1)=-7.465230V(2)=.951800,DETA(2)=-6.521035V(3)=.932808,DETA(3)=-7.290069V(4)=1.050000,DETA(4)=.000000___________________________________________节点功率____________________________________________P(1)=-.100000,Q(1)=-.061970P(2)=-.060000,Q(2)=-.029100P(3)=-.060000,Q(3)=-.029100P(4)=.226852,Q(4)=.163728____________________________________________支路功率及支路功率损耗_____________________________________________________起(i)止(j)PijQijPjiQjiDPijDQij12-.015944-.008751.016018.009138.00007358.0003870313.060470.029095-.060000-.029100.00047015.0000045214-.144526-.082314.148324.112294.00379847.0299796824-.076018-.038238.078528.051434.00250975.01319614_____________________________________________________系统支路有功功率损耗dp=.00685195系统支路无功功率损耗dq=.04356738方案一：△=0.00706467方案二：△=0.01180621方案三：△=0.00685195能量损耗：方案一：△W=△+△+△=28.12（MKW.h）方案二：△W=△+△+△+△=45.153（MKW.h）方案三：△W=△+△+△+△=27.255（MKW.h）电压损耗：方案一：△U*=△U*=0.086013方案二：0.127346方案三：△U*=0.067192比较以上数据可知，方案二损耗远其它方案，可排除此方案。方案三能量损耗和电压损耗均为最小。2.3方案比较和筛选2.3.1技术比较计算依据2.3.c功率损耗和电压损耗得方案一最优。2.3.2经济比较计算现值比较法F—计划方案费用现值N—计算期或指电力工程经济使用年限（取25年）I—总投资C—年经营总成本—计算期末回收固定资产余额（20%I）W—计算期末回收流动资金（50%I）方案一：I=36985.5C=3339.943I+C--W=14435.593方案二：I=33300.45C=3015.08I+C--W=13005.151方案三：I=（150+120+2*120+192.09）*55=38614.95C==3486.248I+C--W=15070.732经过经济比较和技术比较，方案一和方案三各有所长，无法取舍，故深入根据抵偿年限计算来选择。抵偿年限比较结论：由技术上看，方案三供电可靠性全部很好，而经济上看，因为抵偿年限大于，按电力工业投资回收系数0.1考虑，应采取方案三。第三章变压器选择和计算3.1变压器额定容量选择按变电站为双变压器设计，则额定容量选择标准为：当其中容量最大一台主变压器因故退出运行，其它主变压器应在许可过负荷范围内确保输送全部剩下功率70%以上。以变电站1为例计算步骤以下：变电站1：其中为第一个变电站变压器额定容量，为第一个变电站最大负荷容量。同理可求得：变电站2:变电站3：发电厂A主变压器额定容量依据装机容量确定3.2变压器型号选择3.2.1变电站主变压器型号选择1、由网络电压等级确定主变为降压变压器2、网络中各段线路电压等级均为220KV，各变电所无需三绕组变压器，故选择双绕组变压器3、为确保改变变压器变比调压时，不影响系统运行，选择有载调压变压器参考标准变压器数据表最终确定三个变电所均选择两台型号为高压侧额定电压：242±2*2.5%低压侧额定电压：10.5KV查表可知其参数：3.2.2发电厂A主变压器型号选择依据实际情况，主变压器为升压变压器，因为高压侧额定电压为242KV，故选择双绕组变压器，一样，为确保经过改变变压器变比调整电压时系统正常运行，采取有载调压。查表确定每台机组选择两台型号为变压器。高压侧额定电压：242±2*2.5%低压侧额定电压：10.5KV查表可N知其参数第四章网络时尚计算4.1计算元件参数发电厂主变压器参数计算：变电所1、2、3所选择变压器型号相同，故参数也一样：4.2时尚计算4.2.1最大负荷时时尚分布变电所1变压器损耗及运输负荷变压所2、3变压器损耗及运算负荷将上述数据输入程序，经四次迭代计算可得时尚计算最终止果节点电压___________________________________________V(1)=.919698,DETA(1)=-7.510625V(2)=.936490,DETA(2)=-6.542556V(3)=.893514,DETA(3)=-9.459107V(4)=1.050000,DETA(4)=.000000___________________________________________节点功率____________________________________________P(1)=-.100294,Q(1)=-.073479P(2)=-.060157,Q(2)=-.033701P(3)=-.060156,Q(3)=-.033701P(4)=.228486,Q(4)=.194001____________________________________________支路功率及支路功率损耗_____________________________________________________起(i)止(j)PijQijPjiQjiDPijDQij12-.016348-.011754.016442.012243.00009393.0004882613.060704.036763-.060156-.033701.00054785.0030615914-.144650-.098487.149031.133050.00438060.0345631424-.076599-.045944.079455.060951.00285631.01500765_____________________________________________________系统支路有功功率损耗dp=.00787869系统支路无功功率损耗dq=.053120634.2.2计算最小负荷时时尚分布变电所1变压器损耗及其运算负荷变电所2变压器损耗及其运算负荷变电所3变压器损耗及其运算负荷将上述数据输入程序，经三次迭代计算可得时尚计算最终止果时尚计算最终止果节点电压___________________________________________V(1)=.984578,DETA(1)=-3.319954V(2)=.995113,DETA(2)=-2.782359V(3)=.975235,DETA(3)=-3.861926V(4)=1.050000,DETA(4)=.000000___________________________________________节点功率____________________________________________P(1)=-.060173,Q(1)=-.050508P(2)=-.025105,Q(2)=-.017359P(3)=-.07,Q(3)=-.013999P(4)=.107089,Q(4)=.093521____________________________________________支路功率及支路功率损耗_____________________________________________________起(i)止(j)PijQijPjiQjiDPijDQij12-.010444-.008037.010479.008215.00003510.0001780113.05.014311-.07-.013999.00005801.0003123314-.069884-.056782.070896.064758.00101197.0079753324-.035584-.025574.036193.028764.00060880.00318970_____________________________________________________系统支路有功功率损耗dp=.00171388系统支路无功功率损耗dq=.01165537第五章电压调整5.1经过表四能够看出最大负荷时1、2、3节点电压偏低.5.2本方案中选择逆调压方法：最大负荷时，发电厂A低压母线电压不高于额定值1.05，最小负荷时不低于额定值.1计算最大负荷分接头采取并联无功赔偿装置调压。选变压器分接头（逆调压）变电站1主变最大负荷：最小负荷时：应此选择230KV分接头变电站2主变最大负荷：最小负荷时：应此选择230KV分接头变电站3主变最大负荷：最小负荷时：应此选择230KV分接头经校验，变压器分接头不能满足调压要求，所以应该采取并联无功赔偿调压。赔偿无功后，再次进行时尚计算，电压偏移在许可范围内，以下所表示节点电压___________________________________________V(1)=1.007464