电力系统课程设计地区电力网设计.docx

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电力系统课程设计地区电力网设计

前言

电力是一种能源，他不仅为工业农业，现代科学和现代国防提供了必不可少的动力，而且与现代社会生活有着日密切的联系，电能已经广泛应用到社会的各个领域，电力工业已成为国民经济的重要部门。

《电力系统分析》课程本身是电气工程及自动化专业的专业课，同时又是学习电气工程及自动化专业课程的基础。

电力系统分析取决于电力系统本身客观规律的认识，同时也取决于当时能够采取的研究，分析计算的手段和工具。

地区电力网是支撑本地区国民经济和社会发展的基础，而我国面临着电力网结构不合理、电网发展滞后的制约。

这次课程设计将设计一个地区电力网，综合考虑电力安全性、经济性、可靠性等方面，通过实践更进一步的体会科学规划，统筹协调，优化电力网结构和布局在电力系统中的重要性。

2.功率平衡计算

功率平衡计算包括有功功率平衡计算和无功功率平衡计算

2.1有功功率平衡计算

为了维持功率的稳定，满足用户对功率的要求，电力系统装设的发电机额定容量必须大于当前的最大负荷。

因此要进行最大负荷时有功功率平衡计算，以计算系统备用容量是否符合要求。

n

式中∑Pmaxi—n个变电所最大负荷之和；

i=1

K1—同时率

K2—网损率

K3—厂用电率

Py—发电厂的机压负荷

同时率K1的大小与电力用户的多少、各用户的用电特点等有关，一般应根据实际统计资料确定。

当无实际统计资料时，可参考附表B—1的同时率K1。

网损率K2以供电负荷的百分数表示，一般为5%~10%。

厂用电率K3以厂用电负荷占发电负荷的百分数表示，通常发电厂厂用电率如附表B—2所示。

系统总装机容量：

P=25×2+31.5×2+25×2=226MW

由于P=226MW>1.2=186.12MW,所以系统备用容量符合要求.

2.2无功功率平衡计算

电力系统的无功功率平衡是系统电压得到根本保证，对其计算主要目的在于初步估计系统中发电机的容量是否能够满足系统最大负荷时的需求，是否需要加装无功功率补偿设备。

根据《电力系统电压和无功电力技术导则》规定：

220KV及其以下电压等级变电所，在主变压器最大时，其二次侧的功率因数或电网供给的无功功率之比应满足规定；不满足规定的，需做无功补偿，使其全部满足规定值。

功负荷：

变压器无功损耗：

=12%Mvar.

式中m为电压变换次数

系统中无功电源：

Mvar（式中n为发电机台数，为主网和邻网输入的无功功率）

系统无功备用容量：

=（7%～8%）=（7%～8%）×72=（5.04-5.76）Mvar

整个系统无功功率：

3.电力网供电方案的确定

3.1电压等级的选择

由于电网的电压等级和接线方案有着密切的关系，因此，一般地区电网设计中，接线方案和电压等级确定同时进行，综合考虑输电容量、距离等各种因素以及根据动力资源的分布、电源及工业布局等远景发展情况，确定合适的电压等级。

在此次的电力系统课程设计中，由于条件限制，不可能同时论证电压等级和进行方案。

因此，根据题目所给数据：

1、2、3、4各点的输送距离集中在50-100km之间，输送容量在10-50MW之间，参考附表B—4，并根据同一地区，同一电力系统内应尽可能简化电压等级的原则，确定电压等级为110kv。

附表B—4各电压等级输电线路合理输送容量及输送距离

线路额定电压

（KV）

输送容量

（MW）

输送距离

（km）

线路额定电压

（KV）

输送容量

（MW）

输送距离

（km）

0.38

<0.1

<0.6

35

2.0~10

50~20

3

0.1~1.0

3~1

60

5.0~20

100~20

6

0.1~1.2

15~4

110

10~50

150~50

10

0.2~2.0

20~6

220

100~300

300~100

3.2电力网接线方案的初步选择

对所给的原始资料进行定性分析，根据用户对供电可靠性的要求，地理位置及负荷的大小提出各种可能接线方案。

接线方案应考虑以下因素：

确定电源处断开一回线的情况下，仍能将所有功率送出去的最少出线数。

根据负荷备用的要求及负荷大小确定对变电所的供电方案。

考虑运行灵活方便，不宜有太多环网。

所以确定如下六个可能的接线方案：

图

（1）方案1

图

（2）方案2

图（3）方案3

图（4）方案4

图（5）方案5

图（6）方案6

由原始数据可得最大负荷时各变电所功率如下：

取

Q1=P*tanarccosφ=14.53kvar

同理Q2=21.79kvar

Q4=12.11kvar

则1=30+j14.53MVA

2=45+j21.79MVA

4=25+j12.11ŜMVA

由于﹟3是原变电所，故3=0MVA

为说明方案设水电厂结点为0结点

3.21技术方面的初步选择

方案1

图a

可知2为无功功率分点

1.正常运行时电压损耗为：

2.计算故障状态下的最大电压损耗：

1）断开0-1段：

2）断开2-3段：

可见方案1在正常和故障情况下最大电压损耗均满足需要。

方案2

设全网为均一网络，在零结点解开环网，如图b

可见2为无功功率分点

1.正常运行时电压损耗如下：

2、计算故障情况下的最大电压损耗：

1）断开2-3段：

2）断开0-2段：

可见方案2在正常和故障情况下最大电压损耗均满足要求.

方案3

在零结点解开环网，如图c

可见2为无功功率分点。

1.正常运行时电压损耗如下：

2.计算故障情况下的最大电压损耗：

故障时方案3最大电压损耗不满足要求，故舍掉方案3。

方案4

在零结点解开环网，如图d

可知4为无功功率分点

1.正常运行时电压损耗为：

2．计算故障状态下的最大电压损耗：

1）断开0-2段

2）断开0-4段

可见方案4在正常和故障情况下最大电压损耗均满足需要。

方案5

由于线路长度最长，需要的高压开关数目众多，说明电力线路和变电所需要的投资较多，所以应舍去。

方案6

当电源处断开一回路时，此线路短线，不能运行，不能将其线路的功率送出去，可靠性严重不足，所以应该舍去。

因此，根据电压损耗计算，方案1、2、4可选。

3.22经济方面

在初步比较时，经济指标包括线路长度和所需的高压开关数目，以上1，2，4三个方案中高压开关数目均为14个，因此只要比较长度即可

长度分别为

由此可知方案1经济损耗最大，故舍去。

3.3详细的经济技术比较

在技术方案成立的前提下，针对方案2、方案4进行详细的经济技术比较。

3.31导线截面的选择

方案2

1.导线截面的选择

1）按允许载流量条件校验导线截面积（发热校验）导线型号初选后，需计算最严峻的正常运行方式下和事故运行方式下，实际可能的工作电流，将其与该型号导线长期允许载流量相比较，前者应小于后者。

2）按电晕条件校验导线截面积电晕将产生功率损耗、干扰无线电通讯。

因此在设计线路时，就应校验所选导线直径能否满足在晴朗天气不发生电晕的要求。

附表B—9列出了规程规定的不必验算电晕的导线最小直径。

如果按其他条件选择的导线直径小于附表B—9中所列的数值，一般就应加大导线截面积或考虑采用扩径导线或分裂导线。

3）按机械强度校验导线截面积为保证架空线路具有必要的机械强度，规程规定，1KV~10KV线路不得采用单股线，其最小截面如附表B—10所示。

对更高电压等级线路，规程未作规定，一般认为导线截面积不得小于35mm²

此网Tmax都大于5000，查表B—5可知经济电流密度为0.9A/mm2。

为了计算投资及年运行费用，必须首先选择输电线路的导线截面积。

在选择之前，首先要进行各种方案的初步潮流计算。

取x。

=0.42Ω/km，r。

=0.21Ω/km，b=0,计算出各条线路的最大输送功率。

故表B—16可得：

1—2LGJ—150

2—4LGJ—50

0’-4LGJ—185

可见4为无功功率分点

根据表B—7

正常情况下，4为无功功率分点

断开0＇—4，线0—2，2—4上流过的无功功率分别为

2.电压损耗的校验

根据所选导线截面积，在电力工程手册中可查得各导线的电阻、电抗（几何均距取4m），再根据所选导线的实际参数，进行潮流分布计算，目的是校验正常运行情况下，线路的电压损耗是否满足要求。

同时，还要进行故障情况下的校验。

选择最严重的故障情况，进行潮流计算，校验各条线路载流量是否满足导线长期允许通过的电流值，并进行电压损耗校验。

正常情况下，4为无功功率分点

断开0＇—4，线0—2，2—4上流过的无功功率分别为

选0—2LGJ—150，2—4LGJ—50，0＇—4LGJ—120，

故选0—1LGJ—95

当断开母线时

故方案2截面积选择为

选0—1LGJ—95，0—4LGJ—150，2—4LGJ—50

方案4

按功率的初步分步计算，各线段的最大负荷电流IMAX

计算加权平均最大负荷利用小时数

由表B—5选择经济电流密度为J=0.9A/mm2

.

由初步选出的导线截面积和半径计算各段参数

根据表B—1516得（几何均距为D=4.0m）

运用以上参数,再次计算功率分布

节点2为无功率分点

各线段导线的经济截面积为

选线有差异，需再次计算功率分布，并重复如下计算选线有差异的线路的参数如下。

见表B-16

最大负荷电流为

各线段的经济截面积

选0—1LGJ—150，0—4LGJ—150，2—4LGJ—50

3.32计算电力网投资及年运行费用

方案2

根据表B—11

可得线路投

变电所投资

=63.1+63.1+63.1-8.09=181.21万元

电力网总投资

线路折旧维修费

变电所折旧维修费

∴根据表B—13得最大损耗时间

在4点重新解开环网如图

方案4

计算电力网投资

线路投资

变电所投资Wb只用高压开关个数表示

Wb=12个

则电网总投资Z=WL+Wb=1043.15+12

年运行费用

电能损耗费：

由小时，则，

查表B－13可得：

，

，

=119.7万元+3.94个

3.4确定最优方案

由于方案3的计算费用最小，可以认为该方案在经济上是有利的，选为最优方案。

心得体会

电力系统分析课程设计是学完《电力系统分析》课程后的一次综合性练习。

在此次电力系统课程设计中，我通过对地区电网的设计，巩固和运用前面所学到的基础理论知识，掌握了电力系统设计的一般原则和方法，培养了分析问题和解决问题的能力。

电力系统分析课程设计要求完成一个比较完整的电力网的初步设计。

在设计过程中，要考虑到各方面的相互关系和相互影响，综合地运用课程中所学到的知识，进行独立思考。

在这次的课程设计中，我投入了极大的热情和精力，我感觉有很大的收获。

我遇见了各种各样的困难。

也是通过查阅资料，向老师和同学请教才解决了问题。

这让我了解到了自己在这门课程上的不足之处和薄弱环节。

另外课本知识和实践设计还是有很大的差别，这更加让我理解了真理出自实践这句名言的可贵之处。

通过这次课程设计使自己对课本上