电力系统课程设计区域电力网规划设计汇总说课讲解.docx

1、电力系统课程设计区域电力网规划设计汇总说课讲解课程设计(论文 说明书课程设计（论文）任务书兹发给 级专升本 班学生 课程设计（论文）任务书，内容如下：1程设计题目： 区域电力网规划设计2应完成的项目：A. 校验系统有功、无功平衡和各种运行方式；B. 通过方案比较，确定系统接线方案C. 确定发电厂、变电所的接线方案和变压器的型号、容量及参数；D. 进行系统的潮流计算； E. 进行系统的调压计算，选择变压器的分接头； F. 统计系统设计的主要指标。3参考资料及说明4本课程设计（论文）任务书于 20105月份授课时提交课程设计指导老师。-系 主 任 批准 年 月 日教员组主任 审核 年 月 日指导

2、老师 年 月 日课程设计论文评语：课程设计负责人签字 年 月 日前 言本课程设计的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、变电所的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

3、的负荷情况及输电距离确定网络的电压等级为 110KV ，再根据变电站、发电厂的地理位置，选出 46 种结线方案进行粗略的比较，比较后从中选出 23 种方案进行精细的方案比较，最后选出一种技术、经济上最优的方案，随之可以确定发电厂、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。由于本人的水平有限，设计中难免出现错漏，希望指导老师指正，并感谢指导老师在设计

4、过程中给予的辅导和帮助。第一章 设计题目和原始资料1-1 概述一、设计题目：区域电力网规划设计 二、设计主要内容：1. 校验系统有功、无功平衡和各种运行方式； 2. 通过方案比较，确定系统接线方案；3. 确定发电厂、变电所的接线方案和变压器的型号、容量及参数； 4. 进行系统的潮流计算；5. 进行系统的调压计算，选择变压器的分接头； 6. 统计系统设计的主要指标。 三、设计要求：1设计说明书一份。 2设计图纸一张。1-2 原始资料一、发电厂资料 二、发电厂和变电所负荷资料 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 。 三、发电厂、变电所的地理

5、位置图：（1：1000000） 第二章 负荷合理性校验，功率平衡校验及确定运行方式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Tmax 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 8760 8760全年小时数 1、发电厂负荷（Pmax Tmax 10550055000）（Pmin 87603876026280） （MWh ） 2、变电所1 负荷（Pmax Tmax 205500110000）（Pmin 87608876070080） （MWh ） 3、变电所2 负荷（Pmax Tmax 2050001000

6、00）（Pmin 876010876087600） （MWh ） 4、变电所3 负荷（Pmax Tmax 305000150000）（Pmin 876010876087600） （MWh ） 5、变电所4 负荷（Pmax Tmax 305500150000）（Pmin 8760128760105120） （MWh ）结论：所以负荷均满足合理性要求。2-2 功率平衡校验一、有功功率平衡校验（最大方式下）系统最大有功综合负荷：P XMAX =K 1K 2P MAX n1n系统最小有功综合负荷：P XMIN =K 1K 2P MIN n1nK 1 同时系数取1K 2 厂用网损系数取1.15（其中网损

7、7%，厂用8%） P XMAX =11.15(10+20+25+30+30=132.25MW P XMIN =11.15(10+20+25+30+30=132.25MW 发电厂装机容量：P FMAX =502+252=150MW有功备用容量：P B = PFMAX - PXMAX =150-132.25=17.75 MW 备用容量占系统最大有功综合负荷的百分比：13.410 二、无功功率平衡校验（最大方式下）系统最大综合无功负荷：Q XMAX =PXMAX .tan(cos-1 Q XMAX = 132.25tan （cos -10.85）=81.96 MVar 发电机能提供的无功功率：Q F

8、MAX =PFMAX .tan(cos-1e Q FMAX （502）tan(cos-10.85 （252）tan(cos-10.8=99.47 MVar 无功备用容量：Q B =QFMAX - QXMAX =99.47-81.96=17.51 MVar无功备用容量占系统最大综合无功功率的21.14 三、功率平衡校验结论发电厂有功储备为 17.75MW ，达到系统最大综合有功综合负荷的 13.4，大于10，基本满足系统有功平衡的要求。发电厂无功储备有 17.51MVar ，达到系统最大综合无功功率的 21.14，已满足系统无功平衡要求的1015的储备要求。综上所述，该发电厂装机容量可以满足系统

9、功率平衡的要求，而且不用无功补偿。2-3 确定发电厂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 132.25MW ，而发电厂最大出力为150MW ，因备用容量不足一台发电机组的容量，所以所有机组都须带负荷运行。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 49.45MW ，此时发电厂以最大方式运行时，平均每台机组所承担的负荷仅达到容量的 2550，这显然是不经济的， 因此要考虑切除机组； 同时考虑事故时的备用容量， 应切除1台25MW机组和1 台50MW 机组，即一台50KW 机组和一台25MW 机组带负荷，而另一台50KW 机组和一台25M

10、W 机组作备用，用作轮流检修和事故备用。第三章 确定网络结线方案和电压等级3-1 网络电压等级的确定本设计的网络是区域电力网，输送容量2030MV A ，输送距离从 4868kM 。根据各级电压的合理输送容量及输电距离，应选择 110KV 电压等级（其输送能力为1050MW ，50150kM ）。故网络电压等级确定为：110kV3-2 网络结线方案初步比较 根据上表比较，从可靠性、操作容易、保护简单等方面选优，选出、三种方案进行精确比较。3-3 网络结线方案精确比较确定导线材料和杆塔的类别及导线的几何均距。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 5

11、000 小时以上时，钢芯铝绞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截面，用发热校验。因本设计是 110kV 电压等级，为了避免电晕损耗，导线截面不得小于LGJ-70。 在LGJ-240以下者， 均采用单杆三角形排列， 在LGJ-300以上者，采用型杆塔。有关数据查参考书电力系统规划设计手册（摘录） ，综合如下： 初选出来的、方案技术和经济精确比较见下表： 由上表的技术及经济比较可以看出，方案在技术上满足要求（正常时U5，故障时U15） ，经济上又最省，故选择方案为网络结线方案。表中数据算法及算例如下（以方案为例，方案、方案类同） ： 线路潮流分布计

12、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、潮流计算：线路A-1：P=20/2=10MW Q=P tan(cos-1=10tan(cos-10.85 6.20 MVar线路A-2：P=25/2=12.5MW Q=Ptan(cos-1=12.5tan(cos-10.85 7.75 MVar线路A-3：P =(50+27 30+5030=26. 46(MW 67+50+27Q=Ptan(cos-1=26.46tan(cos-10.85 16.40 (MVar 线路A-4：P =(67+70 30+6730=33. 54(MW 67+50+27 Q=Ptan(

13、cos-1=33.54tan(cos-10.85 20.79 (MVar线路3-4：P=PA-4-P 4=33.54-30=3.54 (MWQ=Ptan(cos-1=3.54tan(cos-10.85 2.19 (MVar2、选导线：线路A-1：I =P3U cos P max3U cos =101031100. 85=201031100. 85=61. 75A I max =S =线路A-2：I =123. 50A I 61. 75=68. 61mm 2 故选2LGJ-70 I max =275A J 0. 9P3U cos P max =101031100. 85=20103=61. 75

14、A I max =S =线路A-3：I =3U cos 1100. 85=123. 50A I 61. 75=68. 61mm 2 故选2LGJ-95 I max =335A J 0. 9PU cos P max =101031100. 85=20103=61. 75A I max =S =线路A-4：I =3U cos 1100. 85=123. 50A I 61. 75=68. 61mm 2 故选LGJ-185 I max =515A J 0. 9PU cos P max =101031100. 85=20103=61. 75A I max =S =线路3-4：I =3U cos 1100

15、. 85=123. 50A I 61. 75=68. 61mm 2 故选LGJ-240 I max =610A J 0. 9PU cos =101031100. 85=61. 75AI max =S =3、线路阻抗计算Z= r+jx =r0L+jx0L P max U cos =2010331100. 85=123. 50A I 61. 75=68. 61mm 2 故选LGJ-70 I max =275A J 0. 9A-1：r+jx=0.4568/2+j0.43268/2=15.30+j14.69（）A-2：r+jx=0.3348/2+j0.41648/2=7.92+j9.98（）A-3：r

16、+jx=0.1767+j0.39567=11.39+j26.47（）A-4：r+jx=0.13250+j0.18850=6.60+j9.40（）3-4：r+jx=0.4527+j0.43227=12.15+j11.66（）4、正常运行时的电压损失：Pr +Qx 100% 2UPr +Qx 100% A-1：U %=2UPr +Qx 100% A-2：U %=U 2Pr +Qx 100% A-3：U %=U 2Pr +Qx 100% A-4：U %=2U U %=5、故障时最大电压损失：A-3-4-A 网络中，当A-4断开电压损失最大：-1(30+30 11. 39+(30+30 tan(cos

17、0. 85 26. 47U A -3%=100%=13. 8% 1102-1(30+30 11. 39+(30+30 tan(cos0. 85 26. 47U 3-4%=100%=13. 8% 2110U%=U A-3U 3-4=13.8%+4.8%=18.6%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） K 1=KA-1+KA-2+KA-3+KA-4+K3-41.9595.2+2.167.2+2.767+2.9550+1.9527707.81万元断路器：K 4.751466.5万元（单价4.75万元）总投资：K K 1K 707.81+66.5774.31万

18、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8K 774.31861.94万元（折旧率8）线路年网损费用：（查表：电力系统分析第三版下册表14-1p.129）S 2102+6. 2215. 3=0. 17505MW 线路A-1：P A -1%=2R =2U 110cos 0.85 T max 5500h 查表得4000hS 2102+6. 2215. 3=0. 17505MW 线路A-2：P A -1%=2R =2U 110cos 0.85 T max 5000h 查表得3500hS 2102+6. 2215. 3=0. 17505MW 线路A-3：P A -1%=2R =U

19、1102cos 0.85 T max 5500h 查表得4000hS 2102+6. 2215. 3=0. 17505MW 线路A-4：P A -1%=2R =2U 110cos 0.85 T max 5000h 查表得3500hS 2102+6. 2215. 3=0. 17505MW 线路3-4：P A -1%=2R =2U 110cos 0.85 T max 5500h 查表得4000h电能损耗：A=（P ）0.1750540000.141583500+0.912234000 +0.849363500+0.01744000=7887.01 MWh总网损成本7887.0110-10.2157

20、.74万元（电价0.2元/kWh） 年运行费：N 61.94+157.74219.68万元8、年计算费用（万元）：按7年收回投资计算Z=K/7+N=774.31/7+219.68=330.30（万元）第四章 确定发电厂、变电所的结线方式 4-1 选择发电厂主结线从负荷情况来看，各变电所均有一、二类负荷，而且系统中只有一个发电厂，因此保证供电的可靠性成为选择发电厂主结线所要考虑的首要问题。双母线比单母线分段的可靠性和灵活性都要优，因此，高压侧母线采用双母线结线。而发动机和变压器的连接可以有多种选择，选择其中两种方案进行比较：方案一：50MW 发电机与变压器采用单元结线，这种方式可以最大限度地保证

21、供电的可靠性。任一台变压器发生故障时都能基本保证发电厂的大部分出力，但缺点是变压器多，投资大，其接线图如下： 水位Z(m3方案二：50MW 发电机与变压器采用扩大单元结线，将两台50MW发电机出线并联在一起，共用一台变压器。其优点是省了一台变压器，减少了投资。但是种结线方式有缺点，当变压器发生故障时，两台50MW 发电机都退出运行，这将严重影响发电厂的出力，因此这种结线方式供电可靠性低，其结线图如下： 水位Z(m3结论：如前所述，由于该网络一、二类负荷比重较大，而且发电厂只有一个，所以选择发电厂主结线首先要考虑到的是供电可靠性，其次才是经济性。因为方案一的可靠性高，因此尽管方案二比它经济上要省

22、，也需选方案一。另外，因有机端负荷，所以两台25MW 发电机采用10kV 母线与变压器连接。即发电厂主结线采用高压侧双母线，两台50MW 发电机与变压器采用单元结线，两台25MW 发电机采样母线结线。4-2 确定变电所结线方式由于各变电所均有一、二类负荷，对安全可靠供电要求高，需要有两个电源互为备用，而且因有两条高压进线，故采用双母线和每个变电所设置两台变压器，同时把两条进线接在不同的母线上。4-3 确定变压器型号、台数及容量一、发电厂：变压器容量应大于或等于发电机容量，故选3SFL1-63000 kV A 的升压变压器。 二、变电所1：S MAX =Pmax /COS20 /0.85=23.

23、53 MVA S MIN P min /COS8 /0.8=10 MVA每台变压器容量按最大视在功率的70考虑，则23.537016.47MV A 故选2SFL1-16000 降压变压器。变压器参数：P 0=18.5kW P s =110kW U S %=10.5 I 0%=0.9 切除功率：S lj =S N K (K -1 P 0/P s =162(2-118. 5=9. 28MVA S MIN 110当切除功率小于最小功率时，为减少断路器的损耗，一般不切除变压器，所以采用内桥式结线。 三、变电所2：S MAX =Pmax /COS20 /0.85=23.53 MVA S MIN P mi

24、n /COS8 /0.8=10 MVAS N =29.4170=20.59 MVA 故选2SFL1-25000降压变压器。 变压器参数：P 0=18.5kW P s =110kW U S %=10.5 I 0%=0.9 切除功率：S lj =S N K (K -1 P 0/P s =162(2-118. 5=9. 28MVA S MIN 110当切除功率大于最小功率时，可以切除一台变压器，所以采用外桥式结线。四、变电所3：S MAX =Pmax /COS20 /0.85=23.53 MVA S MIN P min /COS8 /0.8=10 MVAS N =35.2970=24.70 MVA

25、故选2SFL-25000降压变压器。 变压器参数：P 0=18.5kW P s =110kW U S %=10.5 I 0%=0.9 切除功率：S lj =S N K (K -1 P 0/P s =162(2-118. 5=9. 28MVA S MIN 110切除功率大于最小功率，所以采用外桥式结线方式。 五、变电所4：S MAX =Pmax /COS20 /0.85=23.53 MVA S MIN P min /COS8 /0.8=10 MVAS N =35.2970=24.70 MVA 故选2SFL-25000降压变压器。 变压器参数：P 0=18.5kW P s =110kW U S %

26、=10.5 I 0%=0.9 切除功率：S lj =S N K (K -1 P 0/P s =162(2-118. 5=9. 28MVA S MIN 110切除功率小于最小功率，所以采用内桥式结线方式。 六、计算结果明细表及变电所主结线 第五章 调压方式的选择和计算用电设备在额定电压下运行时，效率最高。但实际上在电力系统运行中，随着负荷的变化，系统运行方式的改变，网络中电压的损失也会发生变化。为了保证用电设备的经济性及安全性，应采取必要的调压措施使电压偏移限制在某一个固定的范围内。系统常用的调压方式有顺调压、逆调压、常调压，都是通过发动机调压和变压器分接头配合来实现的。5-1 系统参数计算一、

27、变压器参数的计算： 变电所1：R B 1= X B 1P S 1U eS e221101102=5. 20 2160002U S %U e 10. 51102=79. 4S e 16000I 0%S e 0. 916000=144KVar 100100U S %S e 10. 516000=144KW 100100Q 01= P 01=同理，其余变压器参数计算结果列表如下： 二、线路的参数计算线路采用钢筋水泥单杆（塔），导线排列采用三角形。线间距离4米，线路电阻、电抗参数列表如下：（取b 0=2.8210-6S/km） 5-2 各点的计算负荷和功率损耗计算及结果一、线路A-1计算等值电路图如下

28、：1、线路的充电无功功率：Q C1=-b0LU2=-2.8210-62681102=-4.64MVar Q C1/2=-2.32 MVar2、最大负荷时两台变压器的损耗：PP 1=n P 0+SnS 11020=218. 5+=156KW 2160. 85S e S 10. 51600020=2144+=2104. 6KVar S 2100160. 85e 2222Q SQ 1=n Q 0+n 3、最大负荷时线路A-1末端的传输功率：S 1=Smax +S 1+Q C1/2=（20+j12.395）+（0.156+j2.105）-j2.32= 20.156+j12.18MVA 4、线路A-1的

29、功率损耗：S LA -1=P 1+Q 1U e22220. 1562+26. 792(R L 1+jX L 1 =(15. 3+j 14. 69 =1. 42+j 1. 36MVA 21105、最大负荷时线路A-1始端的送出功率：S A-1=S1+S LA-1+Q C1/220.156+j12.181.42+j1.36-j2.3221.58+j11.22MVA6、同理，计算出最小负荷时的情况： 变压器损耗：P S S 11020P 1=n P 0+=218. 5+=156KW n S e 2160. 85Q S Q 1=n Q 0+nS 10. 51600020=2144+=2104. 6KVar 2100160. 85S e 2222线路末端传输功率：S 1=Smin +S 1+Q C1/2=（8+j6）+（0.05848+j0.616125）-j2.32= 8.058+j4.296MVA 线路损耗：S LA -1=P 1+Q 1U e22220. 1562+26. 792(R L 1+jX L 1 =(15. 3+j 14. 69 =1. 42+j 1. 36MVA 2110线路始端送出功率：S A-1=S1+