电本某开发区电网计划OK.docx
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电本某开发区电网计划OK
广东石油化工学院成人学历教育
毕业论文（设计）
题 目：
厚街世纪新城开发区电网规划
学生姓名：
陈秀南层次：
专升本
所学专业：
电气工程及自动化班级：
函电气本班
指导老师：
职称：
2013年01月21日
指导 教 师 评 语
评定等级：
___________签名：
______________年月日
评阅 教 师 评 语
评定等级：
__________签名：
_______________年月日
答辩小组意见
评定等级：
_________组长签名：
_____________年月日
答辩委员会综合评价
评定等级：
________答辩委员会主任签名：
___________年月日
广东石油化工学院成人学历教育
毕业设计（论文）任务书
发给学员
1、毕业设计（论文）题目：
厚街世纪新城开发区电网规划
2、学员完成设计（论文）时间：
20 年月日
3、毕业设计（论文）课题要求：
a.对厚街世纪新城开发区的用电负荷进行深入研究，合理规划。
b.选择主接线方案，主要设备。
c．通过计算选择其他设备或电缆。
4、实验（上机、调研）部分要求内容：
5、文献查阅要求：
a.高压设计要求和规程
b.电力负荷的计算
6、发出日期：
20 年月日
7、学员完成日期：
20 年月日
系（教研室）意见：
签名：
指导教师签名：
学生签名：
原创承诺书
我承诺所呈交的毕业论文（设计）厚街世纪新城开发区电网规划是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。
若本论文（设计）及资料与以上承诺内容不符，本人愿意承担一切责任。
毕业论文（设计）作者签名：
日期：
20年月日
摘要
电力是现代社会各个领域和人民的日常生活中广泛使用的最便捷、最重要、不可缺少的能源。
电力系统由发电厂、变电站、输电线路和用户构成。
电力系统的运行首先要确保其安全性和可靠性。
变电站是系统中连接发电厂与用户的关键环节。
它担负着电压转变和电能合理分配，从而使得整个系统安全经济运行。
通过开发区电力网络的规划设计，巩固和加深对课程所学理论知识的理解，培养独立分析和解决问题的能力，掌握电力工程设计的基本方法和基本步骤。
在设计中，首先分析要进设计的开发区电力网络的原始资料，对各变电站、发电厂及原系统进行初步的功率平衡校验，对开发区网络的导线和接线方式进行技术经济比较，选择网络最优接线方案。
针对变电站负荷特点，进行变压器和主接线选择，确定变电站和发电厂最优方案。
画出网络系统图，进行潮流计算和调压计算，确定变压器抽头，使各节点电压满足要求，网络安全经济稳定运行。
关键词:
电力设计
引言
本毕业设计和任务是根据给出的数据及要求，按国民经济应用的要求设计一个供电、变电网络。
该网络包括一个发电厂、四个变电站及输电线路。
该网络必须在符合国民经济要求的前提下，保证一定的供电可靠性和稳定性，运行方式灵活，电能质量符合标准，并且有一定的经济性。
设计内容包括：
分析原始资料，审定运算条件；校验系统有功、无功平衡和各种运行方式；通过方案比较，确定系统接线方案；确定发电厂、变电所接线方案和变压器的型号、容量及参数；进行系统的潮流计算；进行系统的调压计算，选择变压器的分接头；统计系统设计的主要指标；绘制系统电气主接线图。
根据给出的负荷情况及输电距离确定开发区网络的电压等级为110KV，原系统与开发区网络的联络网电压等级为110KV。
根据变电站、发电厂的地理位置，选出4～6种结线方案进行初步的比较，比较后从中选2~3种方案进行详细的方案比较，最后选出一种技术、经济上最优的方案。
从而确定发电厂、变电站的结线方式和运行方式。
然后根据所选的结线方式和运行方式进行潮流计算和调压计算，直至调压方式、范围合符要求，最后统计物资用量，进行经济指标计算。
最后得出的设计方案应具有高可靠性，能够安全、可靠地向用户提供符合电能质量要求地电能，运行方式变换灵活，具有一定的经济性，基本满足国民经济的要求。
必须说明的是，本设计在经济核算中参考的手册出版时间比较早，与现有的价格指标有比较的差异。
但是整体的过程和计算方法是正确的。
第1章设计
1.1原始设计资料
设计主要内容
1）校验有功、无功平衡；
2）通过方案比较，确定接线方案；
3）确定厂、站接线方案，选择变压器的型号、容量；
4）进行系统的潮流计算，选择变压器的分接头；
5）统计设计的主要指标。
1.1.1原始资料
开发区电厂资料
工程
台数
容量（MW）
电压（KV）
功率因素
1
4
50
10.5
0.8
2
4
25
10.5
0.8
1.1.2原系统与开发区厂、站负荷资料：
原系统电厂装机容量900MW
工程
系统
发电厂A
变电站1
变电站2
变电站3
变电站4
最大负荷（MW）
960
25
50
30
40
最小负荷（MW）
10
25
15
20
最大负荷功率因数
0.85
0.85
0.86
0.87
0.85
0.86
最小负荷功率因数
0.8
0.82
0.84
0.81
0.8
Tmax（小时）
5000
5000
5300
5400
5500
二次母线电压（kv）
10
10
10
10
10
一类用户（%）
20
20
20
20
20
二类用户（%）
25
25
25
25
25
调压方式
顺
逆
常
顺
注意：
1、电厂负荷不包括电厂用电；2、建议主网采用110KV电压等级。
2、原系统与电厂以双回线联络，联络线最大功率80MW，COSФ=0.90；最小功率50MW，COSФ=0.85。
3、厂、站的地理位置：
1cm代表10km）
图例：
A—发电厂1~4—变电站
第2章说明书
2.1负荷合理性校验，功率平衡校验
2.1.1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，即：
Pmax·Tmax>Pmin·87608760——全年小时数
1、变电站1负荷（Pmax·Tmax=25×5000=125000）>（Pmin·8760=87600）（MWh）
2、变电站2负荷（Pmax·Tmax=50×5300=265000）>（Pmin·8760=219000）（MWh）
3、变电站3负荷（Pmax·Tmax=30×5400=162000）>（Pmin·8760=131400）（MWh）
4、变电站4负荷（Pmax·Tmax=40×5500=220000）>（Pmin·8760=175200）（MWh）
结论：
负荷均满足合理性要求。
2.1.2功率平衡校验
1有功功率平衡校验
系统最大有功综合负荷：
PXMAX=K1·K2·
系统最小有功综合负荷：
PXMIN=K1·K2·
（K1取0.9；K2取1.15）
最大负荷时:
PXMAX=0.9×1.15×（960+25+50+30+40）=1143MW
发电厂装机容量PFMAX=900+50×4+25×4=1200MW
有功备用容量PB=Pfmax－Pxmax=1200-1143=57MW
备用容量占系统最大有功综合负荷的百分比：
4.98%<10%
最小负荷时:
PXMin=0.9×1.15×（10+25+15+20）=72.5MW
2无功功率平衡校验（最大方式下）
系统最大无功综合负荷：
QXMAX=PXMAX·tan（cos-1Φ）
QXMAX=0.9×1.15×（25tancos-10.86+50tancos-10.87+30tancos-10.85+40tancos-10.86+960tancos-10.85=656.72Mvar
发电机能提供的无功功率：
QFMAX=PFMAX·tan（cos-1Φe）
QFMAX=900tancos-10.85+（50×4）tancos-10.8+（25×4）tancos-10.8=782Mvar
无功备用容量QB=QFMAX－QXMAX=782－656.72=125.28Mvar
无功备用容量占系统最大无功综合功率的19%
2.1.3功率平衡校验结论
发电厂有功备用为57MW，达到系统最大有功综合负荷的4.98%，小于10%，不能满足系统有功平衡的要求，但考虑到最大负荷时，仍有57MW的有功备有容量，能满足50MW单机停电时的出力缺口的补充，如果系统有两台机组或单台超过备用容量的机组需要停机时，可以考虑切除部分三类负荷（三类负荷比例比较大，可以轮流停电）。
发电厂无功备用为125.28MVar，达到系统最大无功综合功率的19％，大于10%，满足系统无功平衡的要求。
2.2确定网络接线方案电压等级
2.2.1网络电压等级的确定
开发区的主网输送容量10～50ＭＶＡ，输送距离30～60km。
根据各电压的合理输送容量及输电距离，同时参考设计任务书的建设，选择开发区主网的电压等级为110kv（其输送能力为10~50MW，15~50km）。
2.2.2开发区网络接线方案初步比较：
方案
结线图
线路长度（kM）
高压开关数
优点
缺点
I
172
8
电厂出线最少，操作简单，线路最短，开关最少。
供电可靠性最低，某一线路故障所供变电所要全停电。
II
344
16
供电可靠性最高，保护设置简单。
线路最长，电厂出线最多，开关数量最多。
根据上表比较，从可靠性、保护简单、线路长度和开关数量等方面进行初选：
方案I：
由于开发区内每一个变电站中均有20%或25%的一类、二类负荷，因此变电站全停是不允许的。
故不应采该接线方式。
方案II：
开发区内各变电站均为双电源供电，两回线路互为备用，无论线路或者两侧变电间隔设备进行检修或发生故障时，变电站供电均不受影响，正常运行时，线路电能损失比较小。
但是一次投资比较大，需要进行进一步的计算比较方可确定。
2.2.3开发区网络接线方案精确比较
目前我国高压输电线主要采用钢芯铝绞线。
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，导线载面不应小于LGJ-70。
线路潮流分布计算的两个假定：
1、计算时不考虑线路功率损失；2、功率大小按导线的长度均匀分布。
1方案II
1、潮流计算：
线路A-1：
P=25/2=8.5MWQ=P·tan（cos-1Φ）=12.5×tan（cos-10.86）=7.4Mvar
线路A-2：
P=50/2=25MWQ=P·tan（cos-1Φ）=25×tan（cos-10.87）=14.2Mvar
线路A-3：
P=30/2=15MWQ=P·tan（cos-1Φ）=125×tan（cos-10.85）=9.3Mvar
线路A-4：
P=40/2=20MWQ=P·tan（cos-1Φ）=20×tan（cos-10.86）=11.9Mvar
2、选导线：
线路A-1：
S=
故选LGJ-95Imax=335A
线路A-2：
S=
故选LGJ-185Imax=515A
线路A-3：
S=
故选LGJ-120Imax=380A
线路A-4：
S=
故选LGJ-150Imax=445A
3、线路阻抗计算：
A=r+jx=r0L+jx0l
A-1:
Z1=0.33×35/2+j0.416×35/2=5.775+j7.28（Ω）
A-2:
Z2=0.17×22/2+j0.395×22/2=1.87+j4.345（Ω）
A-3:
Z3=0.27×40/2+j0.409×40/2=5.4+j8.18（Ω）
A-4:
Z4=0.21×75/2+j0.403×75/2=7.875+j15.1125（Ω）
4、正常运行时的电压损失：
ΔU%=
A-1：
ΔU%=
A-2：
ΔU%=
A-3：
ΔU%=
A-4：
ΔU%=
5、故障时最大电压损失：
当线路A-2断开其中一回路时电压损失最大
ΔUA-2%=2.78%×2=5.56%
6、投资（K）：
线路：
（双回路线路投资，线路计算长度为两线路长度之和的70%）
K1=KA-1+KA-2+KA□3+KA-4=（35×2.1+22×2.7+40×2.24+75×2.45）×2×70%=568.75万元
变电设备：
K2=106.24万元
总投资：
K=K1+K2=674.99万元
7、年运行费用（万元）：
年运行费用包括折旧费和损耗费
折旧费=8%K=674.99×8%=54万元（折旧率8%）
线路年网损费用：
（τ查表：
《电力系统分析第三版下册》表14-1p.129）
线路A-1：
ΔPA-1=
cosΦ=0.86Tmax=5500h查得表τ=4000h
线路A-2：
ΔPA-2=
cosΦ=0.87Tmax=5000h查得表τ=3500h
线路A-3：
ΔPA-3=
cosΦ=0.85Tmax=5500h查得表τ=4000h
线路A-4：
ΔPA-4=
cosΦ=0.85Tmax=5000h查得表τ=3500h
电能损耗：
ΔA=Σ（ΔP·τ）
=0.1007×4000+0.12775×3500+0.139×4000+0..352×3500=2637.9MWh
总网损成本=2637.9×10-1×0.2=52.75万元（电价目0.2元/kWh）
年运行费：
N=54+52.75=106.75万元
8、年计算费用（万元）：
按7年收回投资计算
Z=K/7+N=674.99/7+106.75=150.64（万元）
2.2.4联络线的导线选择。
根据设计任务书的要求，联络线采用双回路接线，其潮流为：
p=80/2=40MWQ=40
tancos-10.9=19.4kVar
I=
Imax=
S=
故选LGJ-240Imax=610A
2.3确定发电厂、变电站的电气主接线
发电厂和变电所的主接线，必须满足以下基本要求：
1、必需保证发供电的可靠性；2、应具有一定的灵活性；3、操作应尽可能简单、方便；4、经济上应合理。
2.3.1发电厂主结线的选择
根据开发区网络结线各种方案的分析比较，最后选用方案II，因此，发电厂共有10回110kv出线，数量比较多。
若采用单母线，当母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期内停电。
由于每个变电站均有一类负荷，是不允许停电。
因此必须采用双母线。
采用双母线，主要有以下两个方案：
1.方案I双母线接线:
现对其进行简单的技术经济比较（扩大单元部分相同，故比较时不予考虑）：
1方案I：
（一）、变压器的选择
考虑发电机母线总负荷的8%为厂用负荷，当发电机电压母线上接有两台或以上的主变压器时，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其他变压器在允许正常过负范围内，应能输送母线剩余功率的70%以上。
对于风冷、油浸自冷变压器考虑正常过负荷为1.2倍额定容量。
发电机母线纵容量=4×50÷0.8=250MW
单台主变容量=250×（1-8%）×70%÷1.2=134.16MW
正常最高负荷时，单台主变容量=250×（1-8%）÷2=115MW
因此选用两台SPL1-120000/121
参数：
P0=100kW，PS=500kW，I0%=0.65%，US%=10.5%
（二）变压器总损耗：
△SS=（Ps+jUs%Se/100）（S/Se）2=500+j10.5%×120000/100=0.5+j12.6（MVA）
△So=Po+jIo%Se/100=100+j0.65%×120000/100=0.1+j0.78（MVA）
设cosΦ=0.85Tmax=5000h查表得τ=3500h
变压器损耗：
△A=（△Ps×τ+△Po×8760）×2
=（0.5×3500+0.1×8760）×2=5252（MWh）
（三）年运行计算
变压器投资：
K1=46×2=92（万元）
断路器投资：
K2=4.75×4=19（万元）
年运行费用：
（折旧维护率8%，电价0.2元/kWh）
（K1+K2）×8%+525.2×0.2=113.92（万元）
2结论
通过比较,方案I在经济上占优。
运行中发生主变检修时，在最大负荷情况下，需要切除三类负荷。
综合比较，选择方案I是比较合理的。
采用方案II时，扩大单元变压器选择如下：
2×25÷0.8=62.5MW，选用SPL1-63000/121。
选择方案I发电厂的运行方式
系统以最大负荷方式运行时，系统最大有功综合负荷为1143MW，而发电厂及系统总最大出力为1200MW，备用容量超过50MW，为提高主变效率，正常情况下可选择扩大单元的2台25MW机组作热备用，其余机组带负荷运行。
机组间负荷分配，可以按机组容量来分配。
当系统以最小负荷方式运行时，系统有功功率只有72.5MW，不足机组容量的50%，为经济运行，需考虑切除机组，同时考虑事故时的备用容量，可选择扩大单元的3台25MW机组带负荷运行，其中一台50MW机组和一台的110kV扩大单元作冷备用，另将1台50MW机组和1台SPL1-120000/121主变作热备用，其余的机组和主变作冷备用或者进行检修。
2.3.2变电所母线结线的选择
由于各变电站均有一、二类负荷，对安全可靠性供电要求高，需要有两个电源互为备用，故每个变电站设置两台变压器，且每站采用双回路供电，有两条高压进线，根据运行经验，当变电站为2台主变和2路进线时，采用桥式接线使用断路器最少，经济上最省，故各变电站均采用桥式接线。
变电站主变容量以最大负荷视在功率来计算，每台变压器容量应为最大视在功率的约70%。
变压器的经济切除功率Slj=Se
当Slj>Smin时，为方便切除主变，采用外桥式接线：
当Slj2.3.3各变电站变压器和主接线的选择
变电站1：
SMAX=Pmax/COSΦ=25/0.86=29MVA
SMIN=Pmin/COSΦ=10/0.82=12.2MVA
Se=29×70%=20.3MVA故选2×SFL1-20000/110降压变压器。
变压器参数：
△P0=22kW△Ps=135kWUs%=10.5I0%=0.8
切除功率:
Slj=20
=11.42MVA变电站2：
SMAX=50/0.87=57.47MVASMIN=25/0.82=29.76MVA
Se=57.47×70%=40.229MVA故选2×SFL1-40000/110降压变压器。
变压器参数：
△P0=41.5kW△Ps=204kWUs%=10.5I0%=0.7
切除功率：
Slj=40
=18MVA2.3.4发电厂、变电所变压器型号及相前参数
1.发电厂计算结果
变压器型号
Z
△PS/Us%
△p0/I0%
SPL1-120000/121
0.4201+j10.588
500/10.5
100/0.65
SPL1-63000/121
0.9054+j20.167
297/10.5
60/0.61
第3章计算
3.1系统的参数计算
用电设备理想的电压是额定电压，但是电力系统中的负荷时刻都在变化，其电压也在变化，要想不采取一些措施来保护用户的电压在所规定的范围内变化是不可能的，因此电力系统必须采取一些调压措施，使其在各种运行方式下保持各用户的端电压不超过规定的偏移值。
调压方式很多，本设计规定只利用改变发电机端电压来调节压。
如果改变发电机端电压达不到调压目的，可采用带负荷调压变压器进行调压。
3.1.1系统参数计算
1.变压器参数的计算：
变电所1：
RB1=
=
×103=4.084（
）
XB1=
×
=
×103=63.525（
）
△Q01=
=
=160（kVar）
同理，其余变压器参数计算结果列表如下：
地址
变压器容量
RB+jXB（Ω）
P0jQ0（kW）
Ps/Us%
Smax/Smin（MVA）
变压站1
2×
SFL1-20000
4.084+j63.5
25
22+j160
135/10.5
29/12.2
变压站2
2×
SFL1-40000
1.543+j31.7
63
41.5+j280
204/10.5
57.47/48.7
变压站3
2×
SFL1-40000
1.543+j31.7
63
41.5+j280
204/10.5
35.29/18.5
变压站4
2×
SFL1-40000
1.543+j31.7
63
41.5+j280
204/10.5
46.5/25
3.1.2各点的计算负荷和功率损耗
1.线路A-1的计算（由于线路结构参数对电纳的影响差异不大，因此各电压等级线路的电纳值变化不大，对于单导线线路，取B0=2.8×10-6S/km）
等值电路图如下：
1、线路的充电无功功率：
△QC1=－jb0LU2=－j2.8×10-6×2×35×1102=－j2.3716MVar
△QC1/2=-j1.186MVar
2、最大负荷时两台变压器的损耗：
△Ｐ1=n△P0+
=2×22+
=185.9kW
△Q1=n△Q0+
=2×160+
=2527.6kVar
3、最大负荷时线路A-1末端的传输功率：
SL=Smax+△SB+△QC/2=（25+j14.8）+（0.1859+j2.5276）-j1.186=25.19+j16.14MVA
4、线路A-1的功率损耗：
△SLA-1=
×（RL1+jXL1）=
×（5.775+j7.28）=0.427+j0.538MVA
5、最大负荷时线路A-1始端的送出功率：
SA-1=SL+△SLA-1+QC1/2=25.19+j16.14+0.427+j0.538-j1.186=25.62+j15.49（MVA）
6、同理，计算出最小负荷时的情况：
变压器损耗：
△P1=n△P0+
=2×22+
=76kW
Q1=n
Q0+
=2×160+
=930.48kVar
线路末端传输功率：
SL=Smin+
SB+
QC/2=（10+j6.98）+（0.076+j0.93048）-j1.186=10.076+j6.73（MVA）
线路损耗：
SA-1=
×（RL1+jXL1）=
×（5.775+j7.28）=0.0608+j0.077（MVA）
线路始端送出功率：
SA-1=SL+
SLA-1+
QC/2=10.076+j5.091+0.0608+j0.077-j1.186=10.137+j3.98（MVA）
3.1.3网络电压损耗计算和变压器抽头选择
发电厂升压变高压侧作为电压的中枢控制
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