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课程设计电力系统分析docx
课程设计说明书
题目:
电力网络设计(14)
学院:
电力学院
年级:
***级
专业:
电气信息工程
姓名:
***
指导老师:
武志刚、王健
时间:
前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2
1、原始料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..3
2、校力系功率平衡和确定厂的运行方式⋯⋯⋯⋯..5
荷合理性校⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.5
功率平衡校⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.5
3、确定力系的接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..6
网等的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..6
网接方案初步比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6
网接方案精确比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯7
4、确定厂、所的气主接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
.14
4.1
站的主接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
.⋯14
4.2
站主接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
.14
4.3确定器的参数、型号和路参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
...⋯.15
5、潮流算,确定器分接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
.18
5.1系参数算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
.18
5.2潮流算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
.19
5.3器分接的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
.26
6、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
.29
前言
本课程设计的任务是根据所给的数据,对一个区域电网规划进行分析,校
验系统的有功与无功;分析各种不同的运行方式;确定系统的接线方案;选择系
统中变压器的型号;对系统的潮流进行估算;计算网络中的损耗;进行调压计算
并校验分接头的选择;统计系统设计的主要指标;绘制电气主接线。
1、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
2
1
50
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
40
34
26
最小负荷(MW)
11
19
21
18
14
最大负荷功率因数
最小负荷功率因数
最大负荷利用小时
5000
5000
5500
5500
5500
二次母线电压(kV)
6
10
10
6
10
一类用户的百分数
25
25
30
30
25
二类用户的百分数
30
30
35
30
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110k
C、发电厂和变电所的地理位置图:
1
2
3
4
图例:
——发电厂
比例尺:
1:
1000000
4——变电所
L1=25km,L2=25km,L3=30km,L4=38km,L12=41km,L13=35km,L23=41km,L24=km51,L
34=km38
2、校验电力系统功率平衡和确定发电厂的运行方式
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TmaxI小时所消耗的电量等于全年实际
耗电量,所以应大于全年以最小负荷运行所消耗的电量,校验之。
(To为一年的时间即8760
小时)
1、发电厂A
Pmax×Tmax=20×5000=100000MWPmin×To=11×8760=96360MW
2、变电站1
Pmax×Tmax=37×5000=185000MWPmin×To=19×8760=166440MW
3、变电站2
Pmax×Tmax=40×5500=220000MWPmin×To=21×8760=183960MW
4、变电站3
Pmax×Tmax=34×5500=187000MWPmin×To=18×8760=157680MW
5、变电站4
Pmax×Tmax=26×5500=143000MWPmin×To=14×8760=122640MW
系统全年实际耗电量:
Wa=100000+185000+220000+187000+143000=835000MW
全年以最小负荷运行所消耗的电量:
Wb=96360+166440+183960+157680+122640=727080MW
Wa>Wb负荷合理
功率平衡校验
1)有功功率平衡校验
n
系统最大有功综合负荷:
P
XMAX=K1·K2·PMAX?
n
1
K1--同时系数取
K2--厂用网损系数取(其中网损
5%,厂用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%。
发电机组总容量为:
P=25*5+50=175MW
系统最大有功综合负荷为:
Pxmax=**(37+40+34+26+20)=
最大有功负荷:
37+40+34+26+20=157MW
有功备用容量/最大有功负荷:
()/157=%<10%
得出结论:
系统有功功率平衡,但有功备用容量不够充足
2)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%。
发电机组所提供的无功容量为:
Qmax=5*25*tan+50×tan=
负荷所消耗的最大的无功综合负荷为:
Qlmax=**(20*+37*+40*+34*+26*)=
(其中tan=tan=tan=)
最大无功负荷:
20*+37*+40*+34*+26*=
无功备用容量/最大无功负荷:
()/=%>10%
所以系统的无功备用充足
3)功率平衡校验结论
由上面检验结果可知:
系统有功功率平衡,但有功备用容量不够充足。
如果发电厂的一
台发电机故障,则系统必须切一些负荷才能保持系统的有功功率平衡。
而系统的无功功率平
衡且无功备用充足。
现在按最严重的情况考虑:
假设发电厂容量最大的机组(50MW)故障
发电机组总容量为:
P=5*25=125MW
系统一、二类负荷:
Pa=20*55%+37*55%+40*65%+34*60%+26*60%=
P>Pa所以发电厂带最大负荷时一台机组故障后能保证一二类负荷的供电
而且还可以对三类负荷供电P-Pa==
被强迫停电的三类负荷为:
157-125=32MW
3、确定电力系统的接线图
网络电压等级的确定
电网电压等级决定于输电距离和输电功率,还要考虑到周围已有电网的电压等级。
根据
设计任务书的要求,网络的电压等级取110kV。
网络接线方案初步比较
方案
1
主接线
供电可靠性
负荷均采用双回线路供电,
可靠性高,能保证一条线路
继电保护开关数
整定的难
易程度
容易(开式16
网络)
线路总长度
236Km
出现故障后另一条线路维
持对负荷供电
2
电站出线较少,采用环形供
难
12
204Km
电。
可靠性高,能保证一条
(有环)
线路出现故障后另一条线
路维持对负荷供电
3
电站出线较少,采用环形供
难
12
197Km
电。
可靠性高,能保证一条
(有环)
线路出现故障后另一条线
路维持对负荷供电
4难12186Km
电站出线较少,供电可靠性
(有环)
高,但变电站3可能因供电
线路太长,导致电压降落过
大,和线损过多
方案1由设计说明书知:
总投资为线路长度总和的70%,所以经济性良好,方案2和3
通过表知可排除方案2,方案4的变电站3由于供电线路太长,导致电压降落过大,可靠性
也不高,故排除。
综上从这些方案中,考虑到线路的长度,电站出线,开关数量,布局结构以及可靠性等
方面,因此选取方案1、3来进行更为精确的比较。
网络接线方案精确比较
按电力设计手册,当负荷的年最大利用小时数达到5000小时以上时,钢芯铝铰线的经
济电流密度取J=0.9A/mm2,在高压区域电力网,用经济电流密度法选择导线载面,用发热
校验。
因本设计是110kv及以上电压等级,为了避免电晕损耗,导线截面不应小于LGJ-70。
有关数据综合如下:
导线
导线投资
线路综合
载流量(A)r(Ω/km)
X(Ω/km)
截面
(万元)
投资(万元)
LGJ-70
275
LGJ-95
335
LGJ-120
380
LGJ-150
445
LGJ-185
515
LGJ-240
610
LGJ-300
710
LGJ-400
898
2
4
1)潮流估算
由于后面选择导线截面积时需考虑一定的裕度,故此处潮流计算时可不考虑网损。
方案1:
(G为发电厂,
1、2、3、4分别为图上变电站,下同)
线路G-1
:
P=37/2=,Q=2=
线路G-2
:
P=40/2=20MW,
Q=2=
线路G-3
:
P=34/2=17MW,
Q=2=
线路G-4
:
P=26/2=13MW,
Q=2=
方案3:
线路G-1
:
P=37MW,
Q=
线路G-2
:
P=40MW,
Q=
线路G-3
:
P=34MW,
Q=
线路G-4
:
P=26MW,
Q=
线路1-2
:
P=0MW,
Q=0Mvar
线路3-4
:
P=0MW,
Q=0Mvar
2)选择导线型号及线路阻抗计算
利用估算出来的潮流计算导线上流过的电流,从上表中选择合适的导线型号,即可进行
线路阻抗计算。
计算公式为:
I=P/(Φ)
钢芯铝绞线的经济电流密度取J=0.9A/mm2
因此导线截面积为:
S=I/J
方案1:
选择合适的导线型号:
线路G-1:
I=(×110×)=
S==128.4mm2
因此线路G-1选LGJ-150
线路G-2:
I=20/(×110×)=
S=128/=142.22mm2
因此线路G-2选LGJ-150
线路G-3:
I=17/(×110×)=
S==120.88mm2
因此线路G-3选LGJ-150
线路G-4:
I=13/(×110×)=
S==91.33mm2
因此线路G-4选LGJ-95
校验:
按允许载流量条件效验导线截面积(发热校验)
当每回线路有一条故障时,另外一条线路的电流
线路G-1
:
I=*2=<445A
满足
线路G-2
:
I=128*2=256A<445A
满足
线路G-3
:
I=*2=217.6A<445A
满足
线路G-4
:
I=*2=164.4A<335A
满足
线路阻抗计算:
(双回线的为双回线的总阻抗,下同)
线路G-1:
R+jX=×25/2+×25/2=+
线路G-2:
R+jX=×25/2+×25/2=+
线路G-3:
R+jX=×30/2+×30/2=+
线路G-4:
R+jX=×38/2+×38/2=+
方案3
选择合适的导线型号:
线路G-1:
I=37/(×110×)=
S==256.9mm2
因此线路G-1选LGJ-300
线路G-2:
I=40/(×110×)=
S=256/=284.5mm2
因此线路G-2选LGJ-300
线路G-3:
I=34/(×110×)=
S==241.8mm2
因此线路G-3选LGJ-300
线路G-4:
I=26/(×110×)=
S==182.7mm2
因此线路G-4选LGJ-185
线路1-2:
选LGJ-300
线路3-4:
选LGJ-185
校验:
按允许载流量条件效验导线截面积(发热校验)
环式网络近电源端断开
当G-1断开,变电站
1通过变电站
2供电,G-2最大电流为:
I=+256=487.2A<710A
满足
当G-2断开,变电站
2通过变电站
1供电,G-1最大电流为:
I=+256=487.2A<710A
满足
当G-3断开,变电站
3通过变电站
4供电,G-4最大电流为:
I=+=382A<515A
满足
当G-4断开,变电站4通过变电站3供电,G-3最大电流为:
I=+=382A<710A满足
线路阻抗计算:
线路G-1:
R+jX=25×+j25×=+
线路G-2:
R+jX=25×+j25×=+
线路G-3:
R+jX=30×+j30×=+
线路G-4:
R+jX=38×+j38×=+
线路1-2:
R+jX=41×+j41×=+
线路3-4:
R+jX=38×+j38×=+
3)正常运行时的电压损失及故障可能造成的最大电压损失
计算公式为:
V
P*RQ*X
V
P*XQ*R
V
V
各变电站的最大负荷如下:
变电站1:
S=P+jQ=37+
变电站2:
S=P+jQ=40+
变电站3:
S=P+jQ=34+
变电站4:
S=P+jQ=26+
方案1:
正常运行时
线路G-1:
V=(37×+×)/110=
V=(37×)/110=
线路G-2:
V=(40×+×)/110=
V=(40×)/110=
线路G-3:
V=(34×+×)/110=
V=(34×)/110=
线路G-4:
V=(26×+×)/110=
V=(26×)/110=
线路故障时:
(当双回线路其中一条故障时)
线路G-1:
V=(37××2+××2)/110=
V=(37××××2)/110=
线路G-2:
V=(40××2+××2)/110=
V=(40××××2)/110=
线路G-3:
V=(34××2+××2)/110=
V=(34××××2)/110=
线路G-4:
V=(26××2+××2)/110=
V=(26××××2)/110=
方案3
正常运行时
线路G-1:
V=(37×+×)/110=
V=(37×)/110=
线路G-2:
V=(40×+×)/110=
V=(40×)/110=
线路G-3:
V=(34×+×)/110=
V=(34×)/110=
线路G-4:
V=(26×+×)/110=
V=(26×)/110=
线路故障时:
计算公式
P*R
Q*X
1
V1
1
1
1
V1
V1
P1*X1
Q1*R1
V1
V2
(V1
V1)2
V12
S2
S1SL2
P12
Q12
(R1jX1)
V1
2
V2
P2*R2
Q2*X2
V2
V2
P2*X2
Q2*R2
V2
当G-1断开,变电站
1通过变电站
2供电
线路G-1:
V1=(37×+×)/110=
V1=(37×)/110=
线路G-2:
V2=114.892
4.362
114.97KV
S2=37++40++
372
23.682
(4.387
15.785)=+
1102
V2=(×+×)/=
V2=(×)/=
当G-2断开,变电站2通过变电站
1供电
线路G-2
:
V1=(40×+×)/110=
V1=(40×)/110=
线路G-1
:
V2=115.562
4.642
115.65KV
S2=40++37++
402
27.62
(4.387
15.785)=+
1102
V2=(×+×)/=
V2=(××)/=
当G-3断开,变电站3通过变电站4供电
线路G-3:
V1=(34×+×)/110=
V1=(34×)/110=
线路G-4:
V2=115.202
3.262
115.25KV
S2=34++26++
342
23.462
(6.46
15.01)
=+
1102
V2=(×+×)/=
V2=(×)/=
当G-4断开,变电站4通过变电站
3供电
线路G-3
:
V1=(26×+×)/110=
V1=(26×)/110=
线路G-4
:
V2=113.92
2.522
113.93KV
S2=34++26++
262
17.422
(6.46
15.01)=+
1102
V2=(×+×)/=
V2=(×)/=
4)总投资比较
总投资(T)=线路投资(TL)+开关设备投资(TD)
(双回线按两条线路总长度的70%计,断路器单价6万元)
方案1:
线路投资:
TL=(25+25+30)×2×70%×++38×2×70%×(+)
=+133=万元
Td=16×6=96万元
Ta=TL+Td=万元
折旧费用:
Tm=×8%=万元
损耗费用:
△
P1=I1
2R1
(2
115.6)
2
2.6250.1403MW
max1
P2
I2
2R2
(2
128)2
2.6250.172MW
max2
P3
I3
2R3
(2
108.8)23.150.1492MW
max3
P4
I4
2R4
(2
82.2)2
6.270.169MW
max4
年损耗费用:
Tn=××3520+×4060+×4060+×4040)
=万元
年运行费用:
Tb=Tm+Tn=+=万元
年计算费用:
T=Ta/7+Tm+Tn=万元方案3:
线路投资:
TL=(25+25+41+30)×(+)+(38+38)×(+)
=万元
Td=12×6=72万元
总投资:
Ta=TL+Td=万元
折旧费Td=×8%=万元
损耗费:
△P1=△P2=△P3=△P4=
年损耗费用:
Tn=××3520+×4060+×4060+×4040)
=万元
年运行费用:
Tb=Tm+Tn=+=万元
年计算费用:
T=Ta/7+Tm+Tn=万元
方案13
导线电流(KA)A-1=A-1=
A-2=A-2=
A-3=A-3=
A-4=A-4=
3520
4060
4060
4040
确定导线型号A-1:
LGJ-150A-1:
LGJ-300
A-2:
LGJ-150
A-2:
LGJ-300
A-3:
LGJ-150
A-3
:
LGJ-300
A-4:
LGJ-95
A-4
:
LGJ-185
1-2
:
LGJ-300
2-3
:
LGJ-185
线路阻抗(线路总阻
G-1:
R+jX=+
G-1:
R+jX=+
抗)
G-2:
R+jX=+
G-2:
R+jX=+
G-3:
R+jX=+
G-3:
R+jX=+
G-4:
R+jX=+
G-4:
R+jX=+