电力系统网络设计_东南大学电气工程系课程设计任务书.doc
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实用
东南大学电气工程系课程设计任务书
设计任务电力系统网络设计
专业班级
设计任务
一、原始资料：
1．发电厂、变电所地理位置图
图中，代表电厂，代表变电所
2格为1cm，比例1cm=10km
2．各变电所负荷情况
变电所编号
1
2
3
4
最大负荷（MW）
82
40
66
58
最小负荷（MW）
45
23
42
35
Tmax（小时）
5000
4000
4500
4200
功率因数cosφ
0.85
0.8
0.85
0.9
低压侧电压（kV）
10
10
10
10
对备用要求
60%
20%
80%
50%
对调压要求
逆调压
顺调压
逆调压
常调压
3．发电厂装机
发电厂的发电机组参数如下:
发电厂
发电机型号
额定容量（MW）
台数
备注
A
QFS-50-2
50
10.5kV
B
QFS-25-2
25
6.3kV
4．其他情况
（1）各变电所功率因数必须补偿到0.9。
（2）各发电厂装机台数根据情况确定。
二、设计内容
1．电力系统的功率平衡
2．网络电压等级和结线方式的选择
3．发电厂、变电所主结线的选择
4．潮流计算
5．调压措施的选择
三、设计成品
1．设计说明书
2．发电厂、变电所、电力网电气主结线图网络等值阻抗图
3．潮流分布图（最大、最小负荷时之潮流分别标出）
第二部分电力系统设计说明书
一、电力系统功率的初步平衡
（一）目的
在电力系统的规划设计时，根基可靠性、安全性、经济性进行电力系统设计时。
根据设计任务书的要求，对电力系统的功率初步平衡进行计算，同时仅进行最大负荷与最小负荷的潮流计算，其他情况均在这两种情况之中。
（二）计算方法
1、有功功率的平衡：
（1）用户负荷
（2）供电负荷
（3）发电负荷
由于小型凝汽式发电厂的厂用电率为5~6%，而给出的发电机型号为QFS，为汽轮发电机，因此发电厂为火电厂，厂用电应按照占发电出力的5%~8%来计算，当发电厂容量大时取小值，反之取大值。
根据用户负荷的大小,选择7%。
（4）备用容量
负荷备用容量：
一般为（2~5%）Pf，根据容量大小取5%。
0.05×281.40=14.07MW；
事故备用容量：
一般为10%PF，且不小于系统中最大一台机组的容量，由于0.10×281.40=28.140>25，现取50MW；
检修备用容量：
一般为（8~15%）PF，且一般参照系统中最大一台机组的容量进行取值，这里取15%，0.15×281.40=42.21，与50相差不太多，现取50MW。
三种备用容量之和：
14.07+50+50＝114.07MW
（5）装机容量：
考虑备用容量后的系统应有总装机容量：
281.40+114.07=395.47MW
实际装机容量可取A发电厂6×50MW，B发电厂4×25MW的方案：
6×50+4×25＝400MW
系统备用容量：
400-281.40=118.60MW
备用率：
118.60÷281.40=0.42
2、无功功率的平衡：
发电机型号
额定容量（MW）
额定功率因数
额定电压（KV）
QFS-50-2
50
0.80
10.5
QFS-25-2
25
0.80
6.3
由
电网最大自然无功负荷系数K取1.1，得系统最大自然无功负荷
系统的无功平衡。
QG=QL+∆Ql+∆QT
QL——无功负荷总和；
∆QL——电力网线路的无功损耗之和；
∆QT——电网中所有变压器无功损耗之和。
负荷功率因数一般只有0.6~0.9，系统中无功损耗又大，当要求发电机在额定功率因数条件下运行时，必须在负荷处配置一些无功补偿装置，使功率因数得以提高。
由于设计资料只给出了各变电所的功率因数，要求各变电所的功率因数必须补偿到0.9。
无功备用容量一般取最大无功功率负荷的7%~8%。
这里取7%。
发电厂A:
QFS-50-2型双水内冷汽轮发电机，功率因数为0.80，则电机发出无功功率为：
发电厂B:
QFS-50-2双水内冷汽轮发电机，功率因数为0.8，则电机发出无功功率为：
为满足发出有功功率达395.47MW，根据后续潮流计算可知，发电厂A需6台发电机，发电厂B需4台发电机。
变压器损耗为：
∆QT=12%×500.8×6+250.8×4+820.85+400.8+660.85+580.9=94.627MVar
无功功率补偿一般采取无功就地补偿的方式，即在各变电所进行无功功率的补偿。
这样可以提高线路的功率因数，减少电压降落，同时也增加了发电厂的功率因数。
给出的四个变电所的功率因数中，变电所4的功率因数为0.9，已经达到要求，只需对变电所1、变电所2、变电所3实行无功补偿。
电力系统中常用的无功电源包括有：
同步发电机、调相机、电容器及静止无功补偿器、线路充电功率。
计算各变电所承担的无功负荷：
变电所1：
变电所2：
变电所3：
按功率因数为0.9计算补偿后各变电所提供的无功功率：
变电所1：
变电所2：
变电所3：
计算各变电所应补偿的无功功率：
变电所1：
变电所2：
变电所3：
则补偿后的无功负荷为：
电源发出的无功功率为：
QG=QG1×6+QG2×4=300MVar
减去总损耗后的剩余无功功率为：
QG-∆QT-QL'=114.321MVar>QR=7%×QG=21MVar
经计算，剩余无功功率大于备用无功，因此满足无功平衡。
（2）功率因数补偿到0.9后各变电所的负荷如下：
变电所
最大负荷
最小负荷
#1
82+j39.71
40+j19.37
#2
40+j19.37
23+j11.14
#3
66+j31.97
42+j20.34
#4
58+j28.09
35+j16.95
二、电网电压等级的确定：
（一）原则
1.电力网电压等级的选择应符合国家规定的标准电压等级；
2.同一地区或同一电力系统内电网的电压等级应尽量简化
3.电力网的电压等级选择应根据网络现状及今后负荷发展所需的输送容量、输送距离而确定，同时要求根据网络现状并兼顾发展。
（二）结论
初步分析，正常运行时，新建变电所、发电厂之间的线路输送容量不超过85MW/条，送电距离不超过150km，根据资料，确定采用110kV的电压等级较为合理。
三、电网接线方案的选择：
（一）网络接线方案的初步选择
1、原则
根据有关资料知：
（1）接线形式可采用为双回路、幅射式、环式或链式；
（2）为了保证各变电所的母线电压在合格范围内，即减少线路上的压降，环网中所连变电所不宜多于三个；
（3）同理，在链式接线形式中变电所也不宜多于三个；
（4）尽量简化接线，减少出线电压等级和回路数；
（5）有利于系统安全稳定运行，有利于系统调度及事故处理；
（6）对将来的发展，应有一定的适应能力；
（7）必须保证用户供电的可靠性，电网发生故障时，继电保护动作将故障切除后，应能保证重要负荷的供电；
（8）考虑新建变电所变压器台数、容量及采用配电装置等情况。
2、网络接线方案的初步选择
电力系统的接线方式的有各种因素的影响，不仅需要考虑到电能的质量，运行的可靠，还要照顾到投资。
在进行电网接线方案的选择时，应坚持“先技术后经济”的比较原则，即首先进行方案的技术比较，只有在技术条件得到满足的前提下，才考虑其经济性。
从原始资料可知，1＃、2＃、3＃、4＃变电所分别有60%、20%、80%、50%备用要求，从供电可靠性的要求出发，应采用有备用电源的接线方式，不采用单回线、孤立接线，且各变电所均采用两台主变。
根据设计任务书中待建变电所地理位置图，B电厂与1#、3#变电所距离较远，根据接线应尽量短的原则，B电厂与1#、3#变电所应无直接连线。
初步选择下列6种方案：
方案一
方案二
方案三
方案四
方案五
方案六
从供电可靠性、电能质量、检修、运行、操作的灵活性和方便性、线路长短、继电保护及自动装置的复杂程度比较：
上述6种接线，都为双电源，供电可靠性强，但是查资料可知，向无电源源或电源很小得终端地区供电，若同一电压等级线路有两回及以上时，任一回线事故停运后，应分别保证地区符合得80％或70％以上”，则输送容量最小将超过85WM,超过110kV电压等级线路合理输送容量，故对于A1、A3网络不考虑环网接线，A1、A3均采用平行双回线，故不考虑A、1#、3#之间有环网接线的方案1、方案5；
方案一：
有环网接线。
方案二：
未有明显缺点，有待讨论。
方案三：
与方案四比较，线路投资方案、线路损耗、运行维护费用、电压损耗均大于方案四。
方案四：
较方案三好，同时与方案二进行比较，留待讨论。
方案五：
有环网接线。
方案六：
在B4段断线后，B发电厂未能物尽其用。
经以上比较和分析，初步选定方案二和方案四进行进一步比较。
（二）方案2和方案4技术比较
1、技术比较原则和方法。
原则：
送电线路的导线截面积一般按经济电流密度选择，对于大跨越线一般按长期载流量选择。
导线必须符合国家颁布的产品标准。
方法：
先按经济电路密度选择导线标称截面积，然后作机械强度、电晕发热、电压损耗等技术条件的校验。
（1）按照经济电流密度选择导线截面积
由于Tmax已在条件中给出。
根据Tmax查表可知经济电流密度
在选择截面积之前，应根据负荷预测和电力网规划进行潮流计算，找出该线路在正常运行方式下的最大持续输送功率。
利用SJ=计算出各导线的计算面积，根据计算面积初步选出线路型号。
然后查出所选各段导线电阻电抗值再进行一次潮流计算，再进行导线型号选择的更正。
进行初步潮流计算。
取Sb=100MVA,Ub=115kV。
进行初步潮流计算，假设网络为均一网络，即各线路的单位阻抗相等；各负荷都工作在额定电压；忽略线路上的功率损耗。
计算最大负荷时各变电所的功率，各变电所的功率因数采取补偿后的0.9：
S1=（82+j39.71）MVA，S1*=S1Sb=（0.820+j0.3971）MVA
S2=（40+j19.37）MVA，S2*=S2Sb=（0.400+j0.1937）MVA
S3=（66+j31.97）MVA，S3*=S3Sb=（0.660+j0.3197）MVA
S4=58+j28.09MVA，S4*=S4Sb=0.580+j0.2809MVA
方案二
A发电厂须发电容量SA=206.20MVA
B发电厂须发电容量SB=67.13MVA
方案四
A发电厂须发电容量SA=182.10MVA
B发电厂须发电容量SB=91.23MVA
综合考虑，A发电厂6台，B发电厂4台
方案二
A1：
Tmax=5000，根据经济电流密度表计算可得J=1.10Amm2
A3：
Tmax=4500，根据
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