梧州地区电网的综合规划设计电气重点工程及其自动化毕设.docx
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梧州地区电网的综合规划设计电气重点工程及其自动化毕设
毕业设计（论文）
题目梧州某地区电网规划设计
学院名称电气工程学院指引教师
职称
班级
学号
学生姓名
6月2日
南华大学
毕业设计（论文）任务书
学院：
电气工程学院
题目：
梧州某地区电网规划设计起止时间：
12月25日至6月2日
学生姓名：
专业班级：
指导教师：
教研室主任：
院长：
12月25日
论文（设计）内容及规定：
一、毕业设计（论文）原始根据
1、电源及负荷点地理位置
（注：
电源点A由大电网用110kV线路与设计地区相连，大电网系统容量足够大，设其与地区之间功率互换不受大小限制，母线电压也不受限制。
A点接有10kV负荷，其中Ⅰ、Ⅱ类负荷占65%，最小有功负荷为28MW，
=0.85；最大有功负荷为35MW，=0.85，电压规定变化不超过10.1-10.4KV范畴，其=5000小时。
图中比例尺1:
1500000）
图1.1各负荷点及电源点A地理位置示意图
2、地区负荷预测值，功率因素和调压规定
表1.1地区负荷预测值及功率因素和调压规定表
负荷点
1
2
3
4
5
6
电压级别（kV）
10
35
35
10
35
10
最大负荷
（MW）
22
42
33
24
38
29
0.85
0.8
0.85
0.8
0.8
0.8
最小负荷
（MW）
16
37
28
18
34
23
0.85
0.8
0.85
0.85
0.85
0.85
Tmax（h）
4000
4800
3500
4500
4000
4000
调压规定
（MAX）（kV）
10.1
36.5
36
10.3
36.5
10.3
（MIN）（kV）
10.2
35
35
10.1
35
10.1
Ⅰ、Ⅱ类负荷比例％
60
35
25
50
35
40
二、毕业设计（论文）重要内容
1、原始资料分析
2、电力电量平衡
3、电力网电压级别选取
4、电力网接线方案初步选取
5、电力网导线截面积选取
6、变电所主接线及变压器选取
7、电力网网损计算
8、电力网投资及年运营费计算
9、电力网最佳方案计算
10、电力网调压计算
三、毕业设计（论文）基本规定
1、拟定地区与大电网供应功率和电量
2、拟定地区电力网电压
3、拟定地区电力网接线
4、选定变电所接线和电器设备
5、论文总字数不少于一万五千字
四、毕业设计（论文）进度安排
第一阶段：
12月25至1月28日进行英文翻译，查阅资料、调研、选题和开题；
第二阶段：
3月2日至3月16日完毕前三步；
第三阶段：
3月17日至3月31日完毕第四步；
第四阶段：
4月1日至4月22日完毕第五、六、七步；
第五阶段：
4月23日至4月30日完毕第八步；
第六阶段：
5月1日至5月15日完毕第九、十步；
第七阶段：
5月16日至5月底对设计进行整顿并画出总图，形成设计（论文）草稿
五、重要参照文献
[1]何仰赞，温增银.电力系统分析[M].武汉：
华中科技大学出版社，
[2]王成江.发电厂变电站电气某些[M].北京：
中华人民共和国电力出版社,
[3]陈珩.电力系统稳态分析[M].北京：
中华人民共和国电力出版社,
[4]电力设备选型手册编写组.电力设备选型手册[M].北京：
中华人民共和国水利水电出版社，
[5]刘笙.电气工程基本[M].北京：
科学出版社，
[6]戈东方.电力工程电气设计手册电气一次某些[M].北京：
中华人民共和国水利水电出版社，1990
[7]刘振亚.国家电网公司输变电工程典型设计[M].北京：
中华人民共和国电力出版社,
[8]傅知兰.电力系统电气设备选取与使用计算[M].北京：
中华人民共和国电力出版社，
指引教师：
（签名）
年月日
南华大学本科生毕业设计（论文）开题报告
设计（论文）题目
梧州某地区电网规划设计
设计（论文）题目来源
自选题目
设计（论文）题目类型
工程设计
起止时间
.12至.6
一、设计（论文）根据及研究意义：
根据：
电力系统分析、发电厂变电站电气某些、电气工程基本、电力系统设计手册、电力设备选型手册。
目：
（1）通过本次设计理解电网规划要遵循原则和基本思路，初步掌握电网规划设计基本内容和环节
（2）通过潮流计算分析线路电能损耗和电压损耗，并能进行有关调压计算。
（3）通过本次设计能对大学四年来学习知识进一步巩固与加强，培养自主分析问题、通过阅读文献解决问题能力，初步具备从事科学研究能力。
二、设计（论文）重要研究内容、预期目的：
（技术方案、路线）
内容：
1、电力电量平衡校验计算
2、对电力网接线方案进行初步选取
3、选取电力网导线型号、变电所主接线方式及变压器型号、参数、容量
4、计算电力网精准潮流，求网损
5、计算电力网投资及年运营费
6、拟定电力网接线最佳方案，并对其进行调压
预期目的：
设计阐明书，规划总图及本专业一篇有关英文文章翻译（附原文及翻译）
三、设计（论文）研究重点及难点：
重点：
（1）初步潮流计算；
（2）接线方案初步拟定
难点：
（1）精准潮流计算与线路电压损耗；
（2）各个变电站调压计算
四、设计（论文）研究办法及环节（进度安排）：
1.12月25日至1月20日查阅国内外有关文献资料，完毕选题、开题报告并翻译一篇与本专业有关英文文章；
2.3月2日至3月20日完毕电力电量平衡校验和电力网级别选取；
3.3月21日3月31日分析各种接线方案，并从中挑出八种以进行下一步计算；
4.4月1日至4月15日对八种方案进行初步选取，选出两种备选方案；
5.4月16日至4月25日完毕变电所主接线和变压器选取，两种备选方案相相应导线选取；
6.4月26日至5月5日通过对两种备选方案网损、经济性等方面比较，选出最佳方案；
7.5月6日至5月13日对最佳方案进行调压计算；
8.5月14日至5月25画出规划总图，对论文进行整顿，形成草稿。
五、进行设计（论文）所需条件：
1.指引教师：
设计进度督促，解答设计中遇到难题，及时指出设计错误
2.图书馆：
进行专业资料查找和借阅
3.计算机：
使用MicrosoftWord编辑论文，AutoCAD进行绘图，Matlab进行计算，上网查阅有关资料
4.同窗：
互相讨论和协助
六、指引教师意见：
签名：
年月日
摘要：
电力工业是国民经济核心部门，它为实现工农业生产、科学技术当代化和人民生活水平提高提供动力。
科学合理电力规划设计是电力系统安全、可靠、经济运营前提，对获取最大经济效益和社会效益均具备十分重要意义。
本毕业设计重要任务是依照给出数据及规定，对梧州某地区电网进行规划设计。
设计重要内容涉及：
拟定变电所接线方式和变压器型号、容量及参数；拟定导线型号；进行系统潮流计算，求出电力线路电压降落、功率损耗、电能损耗；对线路规划进行投资及年运营费计算；通过度析选出电网规划最佳方案；对最佳方案进行调压计算。
核心词：
电网规划；变电所；潮流计算
Abstract：
Thepowerindustryisthekeysectorofthenationaleconomy，itistorealizetheindustrialandagriculturalproduction，providepowerforthemodernizationofscienceandtechnology，andtheimprovementofpeople'slivingstandard.Scientificandreasonablepowerplanninganddesignisthepremiseofthepowersystemsecurity，reliabilityandeconomicoperation.Itisofgreatsignificancetoobtainthemaximumeconomicbenefitandsocialbenefit.ThisgraduationdesignistoplanforanddesignWuzhoupowergridinacertainarea，basedonthegivendataandrequirements.Themaincontentsofthedesigninclude：
determiningtheconnectionmodeofthetransformersandthetype，capacityandparameteroftransformers;determiningthetypeofwires；thepowerflowcalculationisworkedout，andthevoltagedrop，thelossofpowerandthelossofthepowerlineareobtained；investmentandannualrunningcostcalculationofrouteplanning；throughtheanalysisandselectthebestschemeofpowergridplanning；caculatingthebestsolutionadjustment.
Keywords：
powergridplanning；powersubstation；powerflowcalculation
随着国内电力事业发展，电力在国民经济发展中作用日益突出，电网发展和建设越来越需要投入更多关注。
电网设计作为电网建设中重要环节，必要予以高度注重。
现以梧州某地区为例，依照给出数据和规定，对电网进行规划设计。
1电力电量平衡校验
电力电量平衡是进行电力系统规划设计基本约束条件。
进行电力电量平衡要分别进行最大、最小负荷状况下有功功率、无功功率平衡计算以及有功功率和无功功率备用校验，最后还需要进行电量平衡。
在电网规划设计中进行电力电量平衡校验计算时候，要考虑系统厂用电、网损率、总装机容量、备用容量因素。
1.
1有功功率平衡校验
系统最大有功综合负荷：
系统最小有功综合负荷：
若备用容量占系统最大有功综合负荷比例这里取5%，则：
最大负荷时有功备用容量：
，
最小负荷时有功备用容量：
。
1.2无功功率平衡校验
系统最大无功综合用电负荷：
系统最小无功综合用电负荷：
发电机能提供最大无功功率：
发电机能提供最小无功功率：
代入数据计算得：
因此，最大负荷时无功备用容量为：
最小负荷时无功备用容量为：
1.3电量平衡
最大负荷时系统电量平衡计算如下：
2电力网电压级别和接线方案初步拟定
2.1电力网电压级别拟定
依照变电所负荷大小、变电所与发电厂距离，由关于资料拟定电压级别，采用架空线时与各额定电压级别相适应输送功率和输送距离。
由原始资料可知，该电网6个负荷点，其最大负荷分别为：
22MW、42MW、33MW、24MW、38MW、29MW，最小负荷分别为：
16MW、37MW、28MW、18MW、34MW、23MW，均在10~50MW之间。
各负荷点与电源点距离分别为：
45km、30km、60km、45km、37.5km、60km，最远输送距离为60km。
从输送功率和输送距离角度综合考虑，参照下表选用110kV输电线路电压较为合理。
表2.1各电压级别输电线路合理输送容量及输送距离
额定电压（kV）
输送功率（kW）
输送距离（kM）
3
100～1000
1～3
6
100～1200
4～15
10
200～
6～20
35
～10000
20～50
60
3500～30000
30～100
110
10000～50000
50～150
220
100000～500000
100～300
2.2电力网络备选接线方案
依照六个负荷点位置和全双回路、一种环网、两个环网、三个环网状况，可得到若干种接线方案。
对这些方案进行线路总长度和断路器数量计算，从中初步挑选出经济性较好几种方案。
八种方案比较见下表：
表2.2初步八种方案比较
方案
接线图
线路长度（km）
断路器数量
I
539.46
有32个断路器
II
479.52
有30个断路器
III
489.24
有30个断路器
IV
429.30
有30断路器
续表
V
439.02
有28个断路器
VI
468.18
有28个断路器
VII
421.2
有26个断路器
VIII
461.7
有26个断路器
2.3最大运营方式下初步潮流计算
线路初步潮流分布计算两个假定：
a、计算时不考虑线路功率损失；b、功率小按导线长度均匀分布。
由原始资料分析可知：
，，,,,，,，图中。
依照集中参数公式和可以计算出各方案初步潮流如下：
（1）、方案一：
图2.1方案一
,
,
,
所有线路均为双回路，则依照双回路特性可知，各线路潮流分布为：
，,
,
（2）、方案二：
图2.2方案二
对于右侧环网A-5-6-A，将环网从电源A点打开，如下图示，从而计算初步潮流如下：
图2.3环网A-5-6-A
依照集中参数公式和
又可由方案一双回路A-1、A-2、A-3、A-4，故可得：
，,
,
,
.
（3）、方案三：
图2.4方案三
在左侧环网中将环网从电源点A打开，潮流分布图如下图所示：
图2.5环网A-1-3-A
依照集中参数公式和可计算如下：
同理，又可由方案一双回路A-2、A-4、A-5、A-6，故可得：
，,
,
（4）、方案四：
图2.6方案四
由方案一双回路A-2、A-4，方案二环网A-5-6-A、方案三环网A-1-3-A可知：
,
,
（5）、方案五：
图2.7方案五
将左侧A-1-2-A环网在电源点A处打开，潮流分布图如下：
图2.8环网A-1-2-A
依照集中参数公式和
由上述计算及方案一双回路A-3、A-4，方案二环网A-5-6-A，可知：
,
（6）、方案六：
图2.9方案六
对于右侧环网，将环网从电源A点儿打开，如下图示，从而可计算初步潮流计算得：
图2.10环网A-3-6-A
则依照集中参数公式和
同理，由方案一双回路A-4、A-5，方案五环网A-1-2-A及上述计算，可得：
，
（7）、方案七：
图2.11方案七
对于左下侧环网，将环网从电源A点儿打开，如下图示，从而可计算初步潮流计算得：
图2.12环网A-2-4-A
依照集中参数公式和可计算如下：
由方案四环网A-1-3-A、A-5-6-A及上述计算，可得：
，
（8）、方案八：
图2.13方案八
对于右下侧环网，将环网从电源A点儿打开，如图2.14所示，从而可计算初步潮流计算得：
图2.14环网A-5-4-A
依照集中参数公式和
由方案六环网A-1-2-A、A-3-6-A及上述计算可知：
，
2.4电压损耗计算
电压损耗计算可以只对线路某些电压损耗进行初步计算，计算时可以假设该网络各点电压都等于额定电压即110kV，需要计算正常运营时最大负荷和故障两种状况下电压损耗。
正常状况下电压损耗不超过10%，故障时不超过20%即符合规定。
以方案一为例进行计算。
（其中单位长度阻抗取0.132+j0.394）
计算公式如下：
电压损耗％＝
（1）、方案一：
正常运营时：
（2）、方案二
正常运营时：
由方案一：
，，，
故障运营时：
由于在电力网络中无功分点电压往往低于有功分点，因此电网在电压最低处解列电压损耗最大，即在无功功率分点处。
若电路在点6处断开则有：
图2.15故障时环网A-5-6-A
已知：
,
因此：
因此依照公式可以求得：
（3）、方案三
正常运营时：
由方案一：
，，，
故障运营时：
同理，若环网点3处断开电压损耗最大则有：
图2.16故障时环网A-1-3-A
已知：
则，,
因此：
（4）、方案四
正常运营时：
由方案一：
，
由方案三：
，
故障运营时：
左侧环网A-1-3-A在点3处断开电压损耗最大，由方案三可知：
右侧环网A-5-6-A在点6处断开电压损耗最大，由方案二可知：
（5）、方案五：
正常运营时：
由方案一：
，
由方案二：
，，
故障运营时：
左侧环网A-1-2-A在点2处断开电压损耗最大，潮流如下图所示：
图2.17故障时环网A-1-2-A
已知：
,
则：
因此：
右侧环网A-5-6-A在点6处断开电压损耗最大，由方案四可知：
（6）、方案六：
正常运营时：
由方案五：
，，
由方案一：
，
故障运营时：
左侧环网A-1-2-A在点2处断开电压损耗最大，由方案五可知：
右侧环网A-6-3-A在点6处断开电压损耗最大，潮流如下：
图2.18故障时环网A-6-3-A
已知：
,
因此：
因此依照公式可以求得：
（7）、方案七：
正常运营时：
由方案四：
，，
，，
故障运营时：
环网A-1-3-A在点3处断开电压损耗最大，由方案三有：
环网A-4-2-A在点2处断开电压损耗最大，潮流如下：
图2.19故障时环网A-4-2-A
已知：
,
因此：
因此依照公式可以求得：
环网A-5-6-A在点6处断开电压损耗最大，由方案四：
（8）、方案八：
正常运营时：
由方案五：
，
，，
故障运营时：
左侧环网A-1-2-A在点2处断开电压损耗最大，由方案五有：
右侧环网A-6-3-A在点6处断开电压损耗最大，由方案六有：
环网A-4-5-A在点5处断开电压损耗最大，潮流如下：
图2.20故障时环网A-4-5-A
已知：
,
因此：
因此依照公式可以求得：
2.5接线方案初步拟定
通过以上初步计算，依照计算成果将八个方案进行初步比较，比较它们导线长度，断路器数目，正常时线路最大电压损耗以及故障时最大电压损耗。
比较成果如下表所示：
表2.3各个接线方案初步比较
项目
正常运营时
故障时最大值
线路长度（km）
断路器数目
方案一
1.66%
\
539.46
32
方案二
6.27%
12.08%
479.52
30
方案三
6.12%
12.47%
489.24
30
方案四
6.27%
12.47%
429.30
28
方案五
6.27%
14.15%
439.02
28
方案六
6.043%
20.76%
468.18
28
方案七
6.27%
19.74%
421.20
26
方案八
6.043%
20.76%
461.70
26
比较成果：
通过上表比较可知方案四、方案七相比其她六种方案线路短、断路器数量少和正常时电压损耗较小，因此从该八种方案接线中初步选取方案四和方案七。
需通过将这两种方案进行导线选取然后进一步详细计算选出最优方案。
3电力网导线选取
3.1按经济电流密度计算导线截面积
已知电网电压级别为110kV，公式为：
其中：
S——导线截面积（mm2）；
P、Q——流过线路有功功率和无功功率；
J——经济电流密度（A/mm2）；
——线路额定线电压（kV）；
当前国内高压输电线重要采用钢芯铝绞线。
按电力工程基本设计手册，当负荷年最大运用小时数达5000小时以上时，钢芯铝绞线经济电流密度取J=0.9A/mm2。
而当负荷年最大运用小时数不大于5000时可参照下表四选取J值。
表3.1经济电流密度与负荷最大运用小时关系
导线材质
年最大负荷运用小时数
3000以内
3000～5000
5000以上
铜线
3.0
2.25
1.75
铜芯电缆
2.5
2.25
2.0
铝线、钢芯铝绞线
1.65
1.15
0.9
铝芯电缆
1.92
1.73
1.54
在高压区域电力网，用经济电流密度法选取导线截面，用发热校验。
因本设计是110kV电压级别，为了避免电晕损耗，导线截面不得不大于LGJ-70。
关于线路横截面积、最大载流量以及单位长度投资等关于数据可查参照书下表：
表3.2各型号导线参数
导线截面
载流量（A）
ro（Ω/km）
xo（Ω/km）
导线投资（万元）
线路综合投资（万元）
LGJ-70
275
0.46
0.433
0.29
14
LGJ-95
335
0.33
0.422
0.4
15.3
LGJ-120
380
0.27
0.416
0.49
17.9
LGJ-150
445
0.21
0.409
0.62
20
LGJ-185
515
0.17
0.402
0.76
22.3
LGJ-240
610
0.132
0.394
0.98
24.3
（1）、方案（四）：
由加权平均公式以及原始资料分析可知各线路年最大负荷时间为：
环网A-1-3-A：
环网A-5-6-A：
线路A-2：
线路A-3：
因此，通过查表可知各线路经济电流密度为J=1.15A/mm2然后可以计算各线路导线实际横截面积。
相应于上一步潮流计算可知各线路传播功率已知，因此依照公式为得：
线路A-1：
线路A-2：
线路A-3：
线路A-4：
线路A-5：
线路A-6：
线路1-3：
线路5-6：
因此导线型号选取为：
线路A-1：
LGJ-185线路A-2：
LGJ-185
线路A-3：
LGJ-185线路A-4：
LGJ-70
线路A-5：
LGJ-240线路A-6：
LGJ-185
线路1-3：
LGJ-70线路5-6：
LGJ-70
（2）、方案（七）：
由加权公式以及原始资料分析可知各线路年最大负荷时间为：
环网A-1-3-A：
环网A-2-4-A：
环网A-5-6-A：
因此，通过查表可知各线路经济电流密度为J=1.15A/
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