完整版长沙理工大学电网课程设计.docx

1、完整版长沙理工大学电网课程设计前言 3第一章设计任务书和原始资料 4第二章电网接线初步方案设计 7第一节：电网接线初步方案的选择与供电电压等级的确定 7第二节：电网接线方案的技术经济比较 15第三节：输电线型号的选择 22第四节：方案技术经济比较 31第三章调压计算 38课程设计总结 45经济发展，电力先行。电力工业是国家的基础，在国民经济发展中占据 十分重要的地位。电能是一种不能储存的、无形的二次能源，发电、变电、 输送、分配和消费几乎是在一瞬间完成，必须保持有功和无功功率的平衡。 同时为了满足消费需求，保证生产生活的稳定，所发电能要满足经济性好、 可靠性高、电能质量高等要求。经验告诉我们，

2、在现阶段，联合电力系统是保证供电可靠性、经济性和 高质量的最好的办法，而这也是我国电力行业发展的趋势。通过联络线路将 几个地方电力系统连接起来所形成的电力系统称为联合电力系统。联合电力 系统可以合理利用能源、减少系统备用容量、装设高效率的大容量机组，提 高电力系统运行的经济性；系统间相互支援可以提高系统的供电可靠性；系 统容量越大抗干扰能力越强，可以减小系统受到干扰（负荷变化）时的频率 波动和电压波动，提高电能质量。要建好大规模的安全可靠的联合电力系统，必须做好规划，加强电力规 划和电网建设。电力规划是根据社会经济发展的需求，能源资源和负荷的分 布，确定合理的电源结构和战略布局，确定电压等级、

3、输电方式和合理的网 架结构等。电力规划的合理与否，事关国民经济的发展，直接影响到今后电 力网络运行的稳定性、经济性、可靠性以及未来经济的发展。该课程设计要求按照给定的数据，依照国民经济应用的要求设计一个供 电、变电、输电、分配和消费的电力系统。该电力系统包括一个发电厂、三 个变电所、若干输电线路，同时考虑该系统为联合电力系统的一子系统，其 联络线可视为无穷大系统。设计的要求是该电力系统应满足一定的供电可靠 性、稳定性和经济性，电能质量高，同时运行方式灵活，适应多种负荷变化 情况。投资费用亦应当设计至最小。第一章设计任务书和原始资料设计任务本次电力系统规划设计是根据给定的发电厂、变电站（所）原始

4、资料完成如 下设计：1.确定供电电压等级2.初步拟定若干待选的电力网接线方案3.发电厂、变电所主变压器选择4.电力网接线方案的技术，经济比较5.输电线路导线截面选择6.调压计算二、 原始资料1.发电厂，变电所相对地理位置及距离：2.发电厂技术参数装机台数、容量：2X 50 （MW额定电压（KV ）: 10.5KV额定功率因数：cos =0.83.架空输电线路导线经济电流密度见下表 1-1 :表1-1 架空输电线路导线经济电流密度（ A / mm2）年最大负荷利用小时数Tmax3000以下300050005000以上铝1.651.150.90铜3.002.251.75表1-2 发电厂及变电站负荷

5、数据与有关要求厂站项目A123最大负荷（MW30606050最小负荷（MW15354030功率因数cos0.850.90.90.9Tmax(h)5000500055005000低压母线电压（KV10101010调压要求最大负荷（%525255最小负荷（%025250各类负荷（%I类3030300II类303025504.负荷数据及有关要求如下表1-2:5.电网电压等级的确定对所拟定的初步接线方案按均一网计算其初步功率，确定各输电线路的输送 容量和输送距离，再依据输送容量和输电距离以及电源的电压等级来选择输电线 路的电压等级。各种电压等级适合的输电容量和输电距离如下表 1-3:表1-3 各种电压

6、等级适合的输电容量和输电距离额定电压（KV输送功率（KW输送距离（KM3520001000020 506035003000030 100110100005000050 1502201000005000001003006.电能损失费计算方法（1）由潮流计算结果得出全网最大损耗功率 Pmax ；（2）根据附录中给出的年最大负荷利用小时数 Tmax、负荷功率因数COS根据下表查出年最大负荷损耗时间max ?(3) 计算整个电网全年电能损耗 W Pmax max ( Kwh年)；(4)按电力系统综合成本电价(取 0.35元/ Kwh计算电能损失费。最大负荷损耗小时 max与最大负荷利用小时Tmax(h

7、)、功率因数COS之间 的关系见下表1-4 :表1-4 最大负荷损耗时间与最大负荷利用时间、功率因数之间的关系 cosTmax (h) 、0.800.850.900.951.002000150012001000800700250017001500125011009503000200018001600140012503500235021502000180016004000275026002400220020004500315030002900270025005000360035003400320030005500410040003950375036006000465046004500435042

8、006500525052005100500048507000595059005800570056007500665066006550650064008000740073507250第二章电网接线方案初步设计第一节 电网接线初步方案的选择与供电电压等级的确定一、初步拟定接线方案的依据电网接线初步方案主要根据负荷对供电可靠性的要求拟定。初步方案拟定时， 在考虑对第一类负荷要求任何情况下都不能断电，第二类负荷尽可能的保证供 电，必要时可以停电，对于第三类负荷，可以停电的先提条件下列出所有满足供 电可靠性要求的初步方案。二、拟定的方案n-S9.iCir AriXi, rit*初步筛选：由于第七种到第二

9、十种方案可靠性和经济性不高， 故选用方案一 到方案六进行初步潮流计算。三、发电厂及负荷功率的初步计算初步比较即为线路的长度以及线路上的损耗的比较，计算公式为 PM=刀I mS。初步潮流计算按均一网计算，采用无功就地补偿，即初次计算不考虑 无功的分布。以第三种方案的计算过程为例：已知量为：发电厂装机容量： Sn=2X 50 ( MW =100MW发电厂用电负荷(厂用电取 8%为8MW： Pmax =30MW Pmin=15MW变电所负荷：Pmax=60M，W Pmi n=35MW变电所负荷：Pmax=60M,W Pmi n=40MW变电所负荷：Pmax=50M,W Pmi n=30MW总负荷：P

10、Lmax=8+15+60+60+50=193MW电厂用电负荷最大）PLmin=8+30+35+40+30=143MW（电厂用电负荷最小）因为负荷最大时为PLmax=193M而发电厂出功率只有 Pg=100M,故电网还须从系统S中吸收93MW勺功率第一步，环网的化简：把负荷 3移植到S和1中移植到S中的负荷大小为：P3 Sl 31l31 1 S3Bmax50 23MW40 35移植到1中的负荷大小为:13 S1 31131 1 S3P3max4050 27MW40 35负荷3移植后，S-1线路等效长度为（35+40） / （50） =30km第二步，潮流计算：f?A (1 3)43-3. M嗣方

11、案三从A站解开的功率分布图86.67 (30 42 48) ( 84.67) 90 60 4840 30 42 4835.38MW60 (42 30 40) ( 84.67) (30 40) 86.67 4040 30 42 4826.62MWP(s 3) (1 3) 86.67 35.38 51.29 MWPs3)2 84.67 51.29 33.38MW第三步，还原S 1线路上的负荷:PsRs 3） （13）ls3 l31I31 ls3 ls151.2940 3530.77 MW35 40 50FSP(S 3)(1Is13)l31 ls3 ls1P3s 43.85 MWP(S 3)ls1(

12、1 3)31 ls3 ls1P31 6.15 MWP2lm2lS 2 P 2lA 2戌仏 1 P2s 1 P2s 3 P21 3 2.56 105MW故，其功率分布如下图所示:方案三初步功率分布四、初步方案的比较选择六种方案初次潮流计算后的功率分布结果和比较如下表所示:表2-1 初步潮流计算后的功率分布结果和比较方案接线图及功率分布线总长(KM损耗(MW优缺点方7 *y_优点：线案U. Wf l路很短， 接线方式/2053.49 X简单。/ ilr105缺点：损Zl耗大，可靠性不咼方i !j* (TVJ (J优点：可案ba.vi靠性高，线路较短 fifcJw Afl2602.99 Xfiq.畀

13、ifl缺点：接105线有点复方囂二杂，损耗大方优点：线案4101、路较短，L * JJu - w损耗很-三c2552.56 X小,可靠x1-*(i J V、/- h-_dr105性高at 就.si -sin . i i缺点：网| A 方議三络有点复杂方优点：网 络结构简案也 3*、单，可靠 性咼，损四耗较小(2J3072.4 X缺点：线105路长，接1 ITW U a十 A ；-nn线万式较 简单，灵 活性与联 网性较低2602.11 X105优点：线 路不长， 损耗非常 小可靠性 较好缺点：变 电所3接 线方式较 单一，灵 活性一般2664.4 X105优点：损 耗小，可 靠性非常 高缺点：

14、线 路太长， 损耗较大方案小结：经过上表对几种接线方案的初步可靠性与比较， 初步选定方案三和方 案五，分别将其命名为方案I和方案II。由于各方案的初步潮流计算功率分布 值都在50MW左右，故电压等级选定为110KV。第二节 电网接线方案的技术经济比较由于方案一与方案二负荷及发电厂各项指标均相同，各线路电压等级均为 110KV，故两种方案所选择变压器的原理方法相同，故一下接线方式及变压器的 选择结果两最优方案共同适合。一、发电厂，变电站主接线方式的选择1.发电厂A接线方式的选择从系统负荷情况看，细听中1,2变电所均包含一，二类负荷，3变电所包含 50%勺二类负荷，因此保证供电的可靠性是首要问题。

15、故发电厂主接线采用高压 侧双母线，两台50MV发电机与两台变压器采用单元接线方式。如下图所示：发电厂电气接线图2.变电所接线方式的选择由于变电所1和2均包含30%类负荷和30%2类负荷，电能质量要求高且要 求保证供电不中断，故两变电所均白采用双电源供电，同时采用内桥式接线方式 （如下图所示）。由于变电所3包含50%勺二类负荷，电能质量和供电可靠性要 求较高，故两变电 所均此采用双电源 供电，同 时采用内桥 式接线 方式。发电厂，变电所主变压器配置和型号的选定及其技术指标计算1.发电厂A的主变的选定发电厂装机容量为2X 50MWV因此，初步确定变压器的容量 S的值为:Sn (COSGN Smin

16、) 0.9 69.4 2 34.72( MW)从符合情况看，系统中1,2变电所均包含一，二类负荷，3变电所包含50% 的二列负荷，因此 保证供电的可靠性 是首要问题，故采 用两台其型 号为SFP7-63000/110的变压器。发电厂主接线采用高压侧双母线，两台 20MW发电机与两台变压器采用单元接线方式。变压器铭牌参数见下表：表2-2 发电厂主变压器铭牌参数额定容量Sn=63MW变比121KV 2.5%/10.5KV空载损耗 Pu=65KVA短路损耗 Pk=260KVA阻抗电压U%=10.5空载电流I o%=0.6变压器参数的计算: PU? 电阻：R 1000S2260 12121000 63

17、20.959变压器最大功率损耗:260PZT max1000SN10006子0.19MWQZT m ax2 Uk%SS?100S?10.521001582100 637.77 MVA所以： SZimax=(0.3+j7.77)MW变压器最小功率损耗:PZ T minrsA1000 SN260ZT min2Uk%ssf100S22100 30 81000 632210.5 100 30 8 2100 63所以： SZimin=(0.12+j3.2)MW计算变压器电压损耗：由于发电厂低压侧无功采取就地补偿原则，故无功 QN 0Umax所以变压电压降：Umi n0. 13MW3.2MVA2 SN m

18、ax RT 2 77 0.9592 2 0. 305M WUn121Sn min RUN162 0.95921210. 25MW2.变电所主变的选定变电所主变变压器容量按容载比等于 1.6考虑，且考虑到变电所一台变压器故 障的情况，所以变电所均采用两台变压器。变电所1,2主变的选定：由于第一，二类负荷占系统 60%对安全可靠供电 要求较高，故需要采用双电源供电，每个变电所设置两台变压器，采用内桥式接 线，变压器容量S定为：S=1.6 x SmaXt i jZT min yTmi n J0.065 MW0.378 MWOzTmin Q(Tmin0.19 j2.096 MW变电所2变压器电压降:U

19、ma2 Smax RtuN2 60 0.7931100.21 MW U . min2 Smin RrUN40 0.793-100.185 MW变电所3主变的选定:二类负荷占系统的50%对安全可靠供电要求较高，故需要采用双电源供电，每个变电所设置两台变压器，采用内桥式接线，变压器容量S定为:S=1.6 x SmaxX 50%=40MW所以变压器的容量Sn选定为50MWV其型号为：SF7-50000/110铭牌参数如下表2-4 :表2-4 变电所3主变压器铭牌参数额定容量Sm=50MW变比110KV 2.5%/10.5KV空载损耗 P0=55KVA短路损耗 R=216KVA阻抗电压U%=10.5空

20、载电流1。=0.7变压器电阻:Rt PkUN1000 sN260 11021000 5021. 05变压器最大损耗:PZT maxRQmax1000 S2260 尊 2剧丽 0-0667MW1.62 MVARUk%SNS3max100S2210.5 502 PT 77p 0.055 MWyT max 1000 1000I 0%Sn 50 0 7QyT max 0 5i1QC 0.35 MVAR故3 max2 Z T ma xpYT maxZT maxqyT max0.243 j3.94MW变压器最小损耗:Pk S3min1000 s2230.21000 5022600. 02M WQZTmin

21、10.5 30 2100 500.47MVAR故minP050100010001 0%SM50 0.7100100100S20. 35MVARPT iy T m inUk %SJ S3minQt iy T mi nPTminPTmin0. 0 5 5MW变压器电压降:Ug S max RT1 50 1.05Un1100. 24MWmaxj QZTmin Q(Tmin0.15 j1.64 MW U i min0.143MW1 Smin RT 1 30 1.05UN110第三节输电线路型号的选择导线截面积选择依据原理：导线截面选择（按计算所得初步功率分布，按经济电流密度选择导 线截面，按机械强度，

22、发热条件，电晕条件进行校验，然后再按选择的导线参 数进行潮流计算，并重新选择导线截面，知道前后两次所选截面相同为止） 。、方案I导线截面积的选择（以下的脚标均表示两节点）第一步：计算线路最大负荷利用小时数TmaXA-2) =T max(x-2)=Tmax(2)=5500h30.77 5000 6.15 5000TmaXs-1)30.77 5999h_ 35.38 5000 6.15 5000TmaXA-1) = 35.385869hTmaxs-3) =Tmax(1-3) =Tmax (3) =5000h第二步：根据所算出的各线路 Tmax值经下表表2-5确定各导线的经济电流密度J表2-5 架空输电线路导线的经济电流密度 J （A/mm2导线材料年最大负荷利用小时数Tmax3000以下300