电气工程课程设计.docx
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电气工程课程设计
电气工程课程设计
区域电力网设计
学院：
学号：
姓名：
指导老师：
完成时间：
2012/2/20
设计任务书
一设计题目
区域电力网设计
二设计要求
设计一个区域性电力网：
1根据地理位置，设计7~8种方案
2根据网络稳定性要求、运行调度的复杂程度等，初步选择2~3种方案
3根据详细的技术经济比较，最终确定一个电力网接线方案
三成果要求
设计报告包括：
1.设计说明书
2.全网主接线图
3.潮流计算结果及潮流分布图
4.设备清单
四区域电力网地理位置图
图1区域电力网地理位置图
注：
S为系统（可视为无穷大系统）
G为电厂
C、D、E、F为新建变电站；A、B为原有变电站
连接线上数字为公里数。
五原始资料
1．电源点和负荷点的相对地理位置；
2．发电厂装机容量、额定电压和功率因数；
3.各负荷点的最大最小负荷、最大负荷利用小时数和额定电压等。
目录
一、设计说明书
1.区域电力网接线方案设计
2.区域电力网接线方案初选
3.区域电力网接线方案确定
二、设计计算书
1.区域电力网接线方案1的计算
2.区域电力网接线方案4的计算
三、附录
1.区域电力网计算资料
2.区域电力网接线图
3.区域电力网最大最小潮流图
四、总结
设计说明书
一区域电力网接线方案设计
根据地理位置，可拟出多个区域电力网接线方案。
由于六个变电站的重要负荷比例都超过了50%，所以电力网应选择有备用接线方式。
方案1：
如图2所示。
电力网由两个环网（GEDG、GFBG）和一个双回链式网络（GAC）构成。
方案2：
如图3所示。
电力网由一个环网（GFBCADEG）构成。
方案3：
如图4所示。
电力网由三个环网（GEDG、GFBG、BACB）构成。
方案4：
如图5所示。
电力网由两个双回支路（GE、GF）和两个双回链式网络（GDA、GBC）构成。
方案5：
如图6所示。
电力网由两个环网（GEDG、GFBG）和两个双回支路（DA、BC）构成。
方案6：
如图7所示。
电力网由复合环网（GEDG、GFBG、GBCADG）构成。
方案7：
如图8所示。
电力网由复合环网（GEDG、GFBG、GABG、GADG、BACB）构成。
图2方案1图3方案2
图4方案3图5方案4
图6方案5图7方案6
图8方案7
二区域电力网接线方案初选
根据网络稳定性和运行调度的复杂程度初选方案。
在7个设计方案中，可以直接排除的是方案2（不可靠、稳定性差）；对于方案7，网络可靠性较高，但网络结构相对复杂，运行调度不方便；比较方案1、3、5、6，它们都包含两个基本环网（GEDG、GBFG），方案3的稳定性相对较弱，其它方案稳定性相当，而方案1的网络结构较方案5和方案6清晰，运行调度更方便（方案1可看成3个独立的简单网络）；方案4采用双回放射链式网络，结构清晰，供电可靠，调度方便。
综合上述分析，初步选择方案1和方案4。
三区域电力网接线方案确定
经过输电线选择计算和潮流计算，两个设计方案在技术上都可行，再对两个方案进行详细的经济比较。
经济指标比较见表1。
由表1可知，方案4的总投资、年电能损耗和年运行费用都比方案1少。
方案4不仅技术可行，经济上也比方案1合理。
最终选取方案4作为区域电力网最佳接线方案。
表1方案的经济比较
方案
线路总投资（万元）
线路年电能损耗（kW·h）
年运行费用（万元）
1
9232
3.93×107
2690
4
8275
3.82×107
2566
设计计算书
一区域电力网接线方案1的计算
（一）区域电力网接线方案1的功率平衡计算
按最大负荷计算，不计功率损耗，不计电压损耗，环网按均一电力网计算。
1环网GEDG
SGE=SE*（50/85）+SD*（30/85）=（70+j52.50）*（50/85）+（50+j37.50）*（30/85）=58.82+j44.12（MVA）
SGD=SE*（35/85）+SD*（55/85）=（70+j52.50）*（35/85）+（50+j37.50）*（55/85）=61.18+j45.88（MVA）
SDE=SGD-SD=61.18+j45.88-（50+j37.50）=11.18+j8.38（MVA）
2环网GFBG
SGF=SF*（51/78）+SB*（28/78）=（40+j24.79）*（51/78）+（45+j27.89）*（28/78）=42.31+j26.22（MVA）
SGB=SF*（27/78）+SB*（50/78）=（40+j24.79）*（27/78）+（45+j27.89）*（50/78）=42.69+j26.46（MVA）
SFB=SGF-SF=42.31+j26.22-（40+j24.79）=2.31+j1.43（MVA）
3支链GAC
SAC=SC=60+j45.00（MVA）,SAC/2=30+j22.50（MVA）
SGA=SA+SC=50+j37.50+60+j45.00=110+j82.50（MVA）,SGA/2=55+j41.25（MVA）
（二）区域电力网接线方案1的架空线路导线型号初选
环网线路采用同型号导线。
1环网GEDG
线路GE:
SGE=Sqrt（58.822+44.122）=73.53（MVA）
I=SGE/（Sqrt（3）*UN）=73.53*1000/（1.732*110）=386（A）
Tmax=5256h,经济电流密度J=1.04A/mm2
导线经济截面SJ=I/J=386/1.04=371（mm2）
线路GD:
SGD=Sqrt（61.182+45.882）=76.47（MVA）
I=SGD/（Sqrt（3）*UN）=76.47*1000/（1.732*110）=401（A）
Tmax=7446h,经济电流密度J=0.8A/mm2
导线经济截面SJ=I/J=401/0.8=501（mm2）
线路DE:
SDE=Sqrt（11.182+8.382）=13.97（MVA）
I=SDE/（Sqrt（3）*UN）=13.97*1000/（1.732*110）=73（A）
Tmax=7446h,经济电流密度J=0.8A/mm2
导线经济截面SJ=I/J=73/0.8=91（mm2）
环网GEDG：
SJ=501mm2
根据输电线路参数表，选取LGJ-400/50钢芯铝绞线。
2环网GFBG
线路GF:
SGF=Sqrt（42.312+26.222）=49.78（MVA）
I=SGF/（Sqrt（3）*UN）=49.78*1000/（1.732*110）=261（A）
Tmax=5256h,经济电流密度J=1.04A/mm2
导线经济截面SJ=I/J=261/1.04=251（mm2）
线路GB:
SGB=Sqrt（42.692+26.462）=50.23（MVA）
I=SGB/（Sqrt（3）*UN）=50.23*1000/（1.732*110）=264（A）
Tmax=5256h,经济电流密度J=1.04A/mm2
导线经济截面SJ=I/J=264/1.04=254（mm2）
线路FB:
SFB=Sqrt（2.312+1.432）=2.72（MVA）
I=SFB/（Sqrt（3）*UN）=2.72*1000/（1.732*110）=14（A）
Tmax=5256h,经济电流密度J=1.04A/mm2
导线经济截面SJ=I/J=14/1.04=13（mm2）
环网GEDG：
SJ=254mm2
根据输电线路参数表，选取LGJ-240/40钢芯铝绞线。
3支链GAC
线路AC:
每一回线的功率S=Sqrt（302+22.502）=37.50（MVA）
I=S/（Sqrt（3）*UN）=37.50*1000/（1.732*110）=197（A）
Tmax=7446h,经济电流密度J=0.8A/mm2
导线经济截面SJ=I/J=197/0.8=251（mm2）
根据输电线路参数表，选取LGJ-240/40钢芯铝绞线。
线路GA:
每一回线的功率S=Sqrt（552+41.252）=68.75（MVA）
I=S/（Sqrt（3）*UN）=68.75*1000/（1.732*110）=361（A）
Tmax=7446h,经济电流密度J=0.8A/mm2
导线经济截面SJ=I/J=361/0.8=451（mm2）
根据输电线路参数表，选取LGJ-400/50钢芯铝绞线。
（三）区域电力网接线方案1的导线截面积校验
1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，对于110kV等级的线路，一般认为不得小于35mm2。
因此所选的全部导线均满足机械强度的要求。
2按电晕校验导线截面积
所选的全部导线均不必验算电晕临界电压，都满足电晕的要求。
3按允许载流量校验导线截面积
按经济电流密度选择的导线截面积，一般都会比按正常运行情况下的载流量计算的截面积大许多。
区域气温最高40℃，温度修正系数Kθ=Sqrt（（70-40）/（70-25））=0.82。
环网GEDG：
导线型号LGJ-400/50，允许载流量800A
800*0.82=656A>401A，合格
环网GFBG：
导线型号LGJ-240/40，允许载流量610A
610*0.82=500A>264A，合格
支链GAC：
线路AC：
导线型号LGJ-240/40，允许载流量610A
610*0.82=500A>197A，合格
线路GA：
导线型号LGJ-400/50，允许载流量800A
800*0.82=656A>361A，合格
（四）区域电网接线方案1的潮流计算
导线参数（电阻，电抗，充电功率）：
LGJ-400/50：
r1=0.079Ω/km,x1=0.386Ω/km,QC.L=3.91Mvar/100km
LGJ-240/40：
r1=0.131Ω/km,x1=0.401Ω/km,QC.L=3.76Mvar/100km
线路参数：
线路GE：
Z=35*（0.079+j0.386）=2.77+j13.51（Ω）
QC.L/2=（3.91/100*35）/2=0.68（Mvar）
线路GD：
Z=30*（0.079+j0.386）=2.37+j11.58（Ω）
QC.L/2=（3.91/100*30）/2=0.59（Mvar）
线路DE：
Z=20*（0.079+j0.386）=1.58+j7.72（Ω）
QC.L/2=（3.91/100*20）/2=0.39（Mvar）
线路GF：
Z=27*（0.131+j0.401）=3.54+j10.83（Ω）
QC.L/2=（3.76/100*27）/2=0.51（Mvar）
线路GB：
Z=28*（0.131+j0.401）=3.67+j11.23（Ω）
QC.L/2=（3.76/100*28）/2=0.53（Mvar）
线路FB：
Z=23*（0.131+j0.401）=3.01+j9.22（Ω）
QC.L/2=（3.76/100*23）/2=0.43（Mvar）
线路AC：
Z=（1/2）*25*（0.131+j0.401）=1.64+j5.01（Ω）
QC.L/2=（2*3.76/100*25）/2=0.94（Mvar）
线路GA：
Z=（1/2）*40*（0.079+j0.386）=1.58+j7.72（Ω）
QC.L/2=（2*3.91/100*40）/2=1.56（Mvar）
1按最大负荷进行潮流计算
环网GEDG：
E点的运算负荷Sy.E=70+j52.50-j0.68-j0.39=70+j51.43（MVA）
D点的运算负荷Sy.D=50+j37.50-j0.59-j0.39=50+j36.52（MVA）
初始功率分布：
SGE=（70+j51.43）*（50/85）+（50+j36.52）*（30/85）=58.82+j43.14（MVA）
SGD=（70+j51.43）*（35/85）+（50+j36.52）*（55/85）=61.18+j44.81（MVA）
SDE=61.18+j44.81-（50+j36.52）=11.18+j8.29（MVA）
由初始功率分布可知，节点E为功率分点。
功率分布：
SGE.E=58.82+j43.14MVA
SDE.E=11.18+j8.29MVA
△SGE=（58.822+43.142）/1102*（2.77+j13.51）=1.22+j5.94（MVA）
SGE.G=SGE.E+△SGE=58.82+j43.14+1.22+j5.94=60.04+j49.08（MVA）
△SDE=（11.182+8.292）/1102*（1.58+j7.72）=0.03+j0.12（MVA）
SDE.D=SDE.E+△SDE=11.18+j8.29+0.03+j0.12=11.21+j8.41（MVA）
SGD.D=SDE.D+Sy.D=11.21+j8.41+50+j36.52=61.21+j44.93（MVA）
△SGD=（61.212+44.932）/1102*（2.37+j11.58）=1.13+j5.52（MVA）
SGD.G=SGD.D+△SGD=61.21+j44.93+1.13+j5.52=62.34+j50.45（MVA）
电压损耗：
假定G点运行电压为121kV。
△VGE=（60.04*2.77+49.08*13.51）/121=6.85（kV）
VE=121-6.85=114.15（kV）>110kV，合格
△VGD=（62.34*2.37+50.45*11.58）/121=6.05（kV）
VD=121-6.05=114.95（kV）>110kV，合格
环网GFBG：
F点的运算负荷Sy.F=40+j24.79-j0.51-j0.43=40+j23.85（MVA）
B点的运算负荷Sy.B=45+j27.89-j0.53-j0.43=45+j26.93（MVA）
初始功率分布：
SGF=（40+j23.85）*（51/78）+（45+j26.93）*（28/78）=42.31+j25.26（MVA）
SGB=（40+j23.85）*（27/78）+（45+j26.93）*（50/78）=42.69+j25.52（MVA）
SFB=42.31+j25.26-（40+j23.85）=2.31+j1.41（MVA）
由初始功率分布可知，节点B为功率分点。
功率分布：
SGB.B=42.69+j25.52MVA
SFB.B=2.31+j1.41MVA
△SGB=（42.692+25.522）/1102*（3.67+j11.23）=0.75+j2.30（MVA）
SGB.G=SGB.B+△SGB=42.69+j25.52+0.75+j2.30=43.44+j27.82（MVA）
△SFB=（2.312+1.412）/1102*（3.01+j9.22）=0.00+j0.01（MVA）
SFB.F=SFB.B+△SFB=2.31+j1.41+0.00+j0.01=2.31+j1.42（MVA）
SGF.F=SFB.F+Sy.F=2.31+j1.42+40+j23.85=42.31+j25.27（MVA）
△SGF=（42.312+25.272）/1102*（3.54+j10.83）=0.71+j2.17（MVA）
SGF.G=SGF.F+△SGF=42.31+j25.27+0.71+j2.17=43.02+j27.44（MVA）
电压损耗：
假定G点运行电压为121kV。
△VGB=（43.44*3.67+27.82*11.23）/121=3.90（kV）
VB=121-3.90=117.10（kV）>110kV，合格
△VGF=（43.02*3.54+27.44*10.83）/121=3.71（kV）
VD=121-3.71=117.29（kV）>110kV，合格
支链GAC：
A点的运算负荷Sy.A=50+j37.50-j0.94-j1.56=50+j35.00（MVA）
C点的运算负荷Sy.C=60+j45.00-j0.94=60+j44.06（MVA）
功率分布：
SAC.C=60+j44.06MVA
△SAC=（602+44.062）/1102*（1.64+j5.01）=0.75+j2.29（MVA）
SAC.A=SAC.C+△SAC=60+j44.06+0.75+j2.29=60.75+j46.35（MVA）
SGA.A=SAC.A+Sy.A=60.75+j46.35+50+j35.00=110.75+j81.35（MVA）
△SGA=（110.752+81.352）/1102*（1.58+j7.72）=2.47+j12.05（MVA）
SGA.G=SGA.A+△SGA=110.75+j81.35+2.47+j12.05=113.22+j93.40（MVA）
电压损耗：
假定G点运行电压为121kV。
△VGA=（113.22*1.58+93.40*7.72）/121=7.44（kV）
VA=121-7.44=113.56（kV）>110kV，合格
△VAC=（60.75*1.64+46.35*5.01）/113.56=2.92（kV）
VC=113.56-2.92=110.64（kV）>110kV，合格
2按最小负荷进行潮流计算
环网GEDG：
E点的运算负荷Sy.E=35+j26.25-j0.68-j0.39=35+j25.18（MVA）
D点的运算负荷Sy.D=35+j26.25-j0.59-j0.39=35+j25.27（MVA）
初始功率分布：
SGE=（35+j25.18）*（50/85）+（35+j25.27）*（30/85）=32.94+j23.73（MVA）
SGD=（35+j25.18）*（35/85）+（35+j25.27）*（55/85）=37.06+j26.72（MVA）
SDE=37.06+j26.72-（35+j25.27）=2.06+j1.45（MVA）
由初始功率分布可知，节点E为功率分点。
功率分布：
SGE.E=32.94+j23.73MVA
SDE.E=2.06+j1.45MVA
△SGE=（32.942+23.732）/1102*（2.77+j13.51）=0.38+j1.84（MVA）
SGE.G=SGE.E+△SGE=32.94+j23.73+0.38+j1.84=33.32+j25.57（MVA）
△SDE=（2.062+1.452）/1102*（1.58+j7.72）=0.00+j0.00（MVA）
SDE.D=SDE.E+△SDE=2.06+j1.45+0.00+j0.00=2.06+j1.45（MVA）
SGD.D=SDE.D+Sy.D=2.06+j1.45+35+j25.27=37.06+j26.72（MVA）
△SGD=（37.062+26.722）/1102*（2.37+j11.58）=0.41+j2.00（MVA）
SGD.G=SGD.D+△SGD=37.06+j26.72+0.41+j2.00=37.47+j28.72（MVA）
电压损耗：
假定G点运行电压为121kV。
△VGE=（33.32*2.77+25.57*13.51）/121=3.62（kV）
VE=121-3.62=117.38（kV）>110kV，合格
△VGD=（37.47*2.37+28.72*11.58）/121=3.48（kV）
VD=121-3.48=117.52（kV）>110kV，合格
环网GFBG：
F点的运算负荷Sy.F=20+j12.39-j0.51-j0.43=20+j11.45（MVA）
B点的运算负荷Sy.B=22.5+j13.94-j0.53-j0.43=22.5+j12.98（MVA）
初始功率分布：
SGF=（20+j11.45）*（51/78）+（22.5+j12.98）*（28/78）=21.15+j12.15（MVA）
SGB=（20+j11.45）*（27/78）+（22.5+j12.98）*（50/78）=21.35+j12.28（MVA）
SFB=21.15+j12.15-（20+j11.45）=1.15+j0.70（MVA）
由初始功率分布可知，节点B为功率分点。
功率分布：
SGB.B=21.35+j12.28MVA
SFB.B=1.15+j0.70MVA
△SGB=（21.352+12.282）/1102*（3.67+j11.23）=0.18+j0.56（MVA）
SGB.G=SGB.B+△SGB=21.35+j12.28+0.18+j0.56=21.53+j12.84（MVA）
△SFB=（1.152+0.702）/1102*（3.01+j9.22）=0.00+j0.00（MVA）
SFB.F=SFB.B+△SFB=1.15+j0.70+0.00+j0.00=1.15+j0.70（MVA）
SGF.F=SFB.F+Sy.F=1.15+j0.70+20+j11.45=21.15+j12.15（MVA）
△SGF=（21.152+12.152）/1102*（3.54+j10.83）=0.17+j0.53（MVA）
SGF.G=SGF.F+△SGF=21.15+j12.15+0.17+j0.53=21.32+j12.68（MVA）
电压损耗：
假定G点运行电压为121kV。
△VGB=（21.53*3.67+12.84*11.23）/121=1.84（kV）
VB=121-1.84=119.16（kV）>110kV，合格
△VGF=（21.32*3.54+12.68*10.83）/121=1.76（kV）
VD=121-1.76=119.24（kV）>110kV，合格
支链GAC：
A点的运算负荷Sy.A=35+j26.25-j0.94-j1.56=35+j23.75（MVA）
C点的运算负荷Sy.C=42+j31.50-j0.94=42+j30.56（MVA）
功率分布：
SAC.C=42+j30.56MVA
△SAC=（422+30.562）/1102*（1.64+j5.01）=0.37+j1.12（MVA）
SAC.A=SAC.C+△SAC=42+j30.56+0.37+j1.12=42.37+j31.68（MVA）
SGA.A=SAC.A+Sy.A=42.37+j31.68+35+j23.75=77.37+j55.43（MVA）
△SGA=（77.372+55.432）/1102*（1.58+j7.72）=1.18+j5.78（MVA）
SGA.G=SGA.A+△SGA=77.37+j55.43+1.18+j5.78=78.55+j61.21（MVA）
电压损耗：
假定G点运行电压为121kV。
△VGA=（78.55*1.58+61.21*7.72）/121=4.93（kV）
VA=12
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