电力系统课程设计华南理工大学.docx

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电力系统课程设计华南理工大学

课程设计报告

作者姓名

ZS5680

指导教师

朱俊

学科专业

配电设计

联系方式

QQ09

所在学院

电力学院

论文提交日期

2013-5

报告成绩

任务书

电力网络设计

设计主要内容：

A.校验电力系统功率平衡；

B.通过方案比较，确定电力系统的接线图；

C.选定发电厂和变电所的接线图以及变压器型号及容量；

D.计算电力网的功率分布和电压，确定调压方式并选择调压设备；

设计要求：

A.设计说明书一份；

B.设计图纸一张。

原始资料：

A.发电厂发电机资料：

项目

台数

容量（MW）

电压（kV）

功率因数

1

5

25

6.3

0.8

2

1

50

10.5

0.85

B.发电厂和变电所的负荷资料：

项目

发电厂（A）

变电所

（1）

变电所

（2）

变电所（3）

变电所（4）

最大负荷（MW）

20

37

34

40

26

最小负荷（MW）

11

19

18

21

14

最大负荷功率因数

0.83

0.84

0.82

0.82

0.83

最小负荷功率因数

0.78

0.81

0.81

0.8

0.81

最大负荷利用小时

5000

5000

5500

5500

5500

二次母线电压（kV）

6

10

6

10

10

一类用户的百分数

25

25

30

30

25

二类用户的百分数

30

30

30

35

35

调压要求

顺

逆

常

常

顺

注意：

（1）.发电厂的负荷包括发电厂的自用电在内；

（2）.建议采用的电力网额定电压为110kV。

C.发电厂和变电所的地理位置图：

华南理工大学电力系统课程设计

1.课程设计任务书

1.1.设计主要内容

E.校验电力系统功率平衡和确定发电厂的运行方式；

F.通过方案比较，确定电力系统的接线图；

G.选定发电厂和变电所的接线图以及变压器型号及容量；

H.计算电力网的功率分布和电压，确定调压方式并选择调压设备；

I.计算电力网的主要经济指标。

1.2.设计要求

C.设计说明书一份；

D.设计图纸一张。

1.3.原始资料

发电厂发电机资料

表1发电厂发电机资料

项目

台数

容量（MW）

电压（kV）

功率因数

1

5

25

6.3

0.8

2

1

50

10.5

0.85

发电厂和变电所的负荷资料

表2发电厂和变电所资料

项目

发电厂（A）

变电所

（1）

变电所

（2）

变电所（3）

变电所（4）

最大负荷（MW）

20

37

34

40

26

最小负荷（MW）

11

19

18

21

14

最大负荷功率因数

0.83

0.84

0.82

0.82

0.83

最小负荷功率因数

0.78

0.81

0.81

0.8

0.81

最大负荷利用小时

5000

5000

5500

5500

5500

二次母线电压（kV）

6

10

6

10

10

一类用户的百分数

25

25

30

30

25

二类用户的百分数

30

30

30

35

35

调压要求

顺

逆

常

常

顺

注意：

（1）.发电厂的负荷包括发电厂的自用电在内；

（2）.建议采用的电力网额定电压为110kV。

发电厂和变电所的地理位置图

图1发电厂和变电所地理位置图

2.校验电力系统功率平衡和确定发电厂的运行方式

2.1.负荷合理性校验

根据最大负荷利用小时数的定义，最大负荷运行小时Tmax所消耗的电量应大于全年以最小负荷运行所消耗的电量，以此理论来校验，看其是否合理。

根据下面公式可得表3：

年最小负荷运行所消耗的电量=最小负荷8760

表3负荷合理性校验

项目

发电厂

（A）

变电所

（1）

变电所

（2）

变电所

（3）

变电所

（4）

最大负荷（MW）

20

37

34

40

26

最小负荷（MW）

11

19

18

21

14

最大负荷利用小时

5000

5000

5500

5500

5500

年最大负荷运行小时消耗电量（MW）

100000

185000

187000

220000

143000

年最小负荷运行所消耗的电量（MW）

96360

166440

157680

183960

122640

校验

合理

合理

合理

合理

合理

2.2.功率平衡校验

有功功率平衡校验

系统最大有功综合负荷：

PXMAX=K1·K2·

K1-同时系数，取0.9

K2-厂用网损系数，取1.15（其中网损取5%，厂用取10%）

需校验发电厂的有功备用容量是否大于最大有功负荷的10%。

表4有功功率平衡校验

项目

发电厂（A）

变电所

（1）

变电所

（2）

变电所（3）

变电所（4）

最大负荷（MW）

20

37

34

40

26

系统最大有功负荷（MW）

==20+37+34+40+26=157

系统最大有功综合负荷（MW）

==0.9×1.15×157=162.50

发电厂的有功备用容量（MW）

–=25×5+50×1-162.50=12.50

发电厂有功备用占最大有功负荷百分比（%）

100%=（12.50/157）×100%=7.96%

合理性校验

7.96%<10%

结论

不合理

可以考虑利用风力发电，太阳能光伏发电和潮汐能发电等能量形式填补系统的有功备用，但是考虑到此类能量形式发电随气候季节的分布性，难于为系统提供稳定的备用能量。

为此，在发电厂增加一台容量为25MW，额定电压为6.3kV，功率因数为0.8的发电机，以满足系统的有功备用，则原始资料改为：

表5发电厂发电机资料

项目

台数

容量（MW）

电压（kV）

功率因数

1

6

25

6.3

0.8

2

1

50

10.5

0.85

再进行有功功率平衡校验：

表6有功功率平衡校验

项目

发电厂（A）

变电所

（1）

变电所

（2）

变电所（3）

变电所（4）

最大负荷（MW）

20

37

34

40

26

系统最大有功负荷（MW）

==20+37+34+40+26=157

系统最大有功综合负荷（MW）

==0.9×1.15×157=162.50

发电厂的有功备用容量（MW）

–=25×6+50×1-162.50=37.50

发电厂有功备用占最大有功负荷百分比（%）

100%=（37.50/157）×100%=23.88%

合理性校验

23.88%>10%

结论

合理

无功功率平衡校验

求出系统最大的无功综合负荷，校验发电厂的无功备用容量是否大于最大无功负荷的10%。

表7无功功率平衡校验

项目

发电厂（A）

变电所

（1）

变电所

（2）

变电所（3）

变电所（4）

最大负荷（MW）

20

37

34

40

26

最大负荷功率因素

0.83

0.84

0.82

0.82

0.83

最大负荷功率因素角

33.90°

32.86°

34.92°

34.92°

33.90°

最大无功负荷（Mvar）

==20×tan33.90°+37×tan32.86°+…+26×tan33.90°=106.47

系统最大无功综合负荷（Mvar）

==0.9×1.15×106.47=110.20

发电厂的无功备用容量（Mvar）

–=25×6×tan（arccos0.8）+50×1×tan（arccos0.85）-110.20=33.29

发电厂无功备用占最大有功负荷百分比（%）

×100%=×100%=31.26%

合理性校验

31.26%>10%

结论

合理

功率平衡校验结论

评价前面的功率平衡校验结果，并校验发电厂带最大负荷时一台机组故障后能否保证一二类负荷的供电，对三类负荷的供电情况如何。

由上表可知道，在增加了一台25MW的发电机之后，系统的最大有功功率备用和最大无功功率备用都达到了要求。

若发电厂带最大负荷时，系统负荷的参数如下：

最大有功负荷==20+37+34+40+26=157MW

最大无功负荷==20×tan33.90°+37×tan32.86°+…+26×tan33.90°=106.47Mvar

表8发电厂带最大负荷时参数

项目

发电厂（A）

变电所

（1）

变电所

（2）

变电所（3）

变电所（4）

总计

最大负荷（MW）

20

37

34

40

26

157

最大负荷功率因素

0.83

0.84

0.82

0.82

0.83

最大负荷功率因素角

33.90

32.86

34.92

34.92

33.90

一类用户的百分数

25

25

30

30

25

二类用户的百分数

30

30

30

35

35

一二类用户有功功率（MW）

11

20.35

20.4

26

15.6

93.35

一二类用户无功功率（Mvar）

7.39

13.14

14.24

18.15

10.48

63.41

三类用户有功功率（Mvar）

9

16.65

13.6

14

10.4

63.65

三类用户无功功率（Mvar）

6.05

10.75

9.49

9.77

6.99

43.06

若发电厂带最大负荷时一台机组故障后，假设故障机组为容量为25MW的发电机，则：

发电厂发出的总有功功率为：

=25×5+50×1=175MW

发电厂发出的总无功功率为：

=25×5×tan（arccos0.8）+50×1×tan（arccos0.85）=124.74Mvar

显然，由表6的数据可知：

=175MW>93.35MW

=124.74Mvar>63.4LMvar

故此时发电厂能保证一二类负荷的供电。

对于三类负荷的供电：

=×100%=×100%>100%

×100%=×100%>100%

故此时发电厂能完全提供三类负荷的有功功率和无功功率的供给。

若发电厂带最大负荷时一台机组故障后，假设故障机组为容量为50MW的发电机，则：

发电厂发出的总有功功率为：

=25×6=150MW

发电厂发出的总无功功率为：

=25×6×tan（arccos0.8）=112.5MW

显然，由表6的数据可知：

=150MW>93.35MW

=112.5Mvar>63.41Mvar

故此时发电厂能保证一二类负荷的供电。

对于三类负荷的供电：

=×100%=×100%>100%

×100%=×100%>100%

故此时发电厂能保证三类负荷89%的有功负荷，并能完全提供三类负荷的无功功率供给。

3.确定电力系统的接线图

3.1.网络电压等级的确定

根据设计任务书的要求，网络的电压等级取110kV。

3.2.网络接线方案初步比较

根据设计任务书所给的发电厂和变电站的地理位置设计出4种网络接线方案，从供电可靠性、线路总长度、开关数量、继电保护整定的难易程度等几个方面选择出两种较优的方案，用来进行后面的精确比较。

注：

各