区域电网规划设计与计算.docx

1、区域电网规划设计与计算1 功率平衡校验及三种方案及电压等级选择1.1 有功平衡校验（1） 用电负荷： Py=K1Pmax=0.9*(11+25+36+27+36)=121.5(MW)（2）供电负荷：Pg= Py /(1-K2)=121.5/(1-0.1)=135(MW)（3）发电负荷：Pf=Pg/(1-K3)=135/(1-0.08)=146.7(MW) 其中：K1同时率K2网损率K3厂用电率（4）P备20%Pf=0.2*146.7=29.35(MW) （5）发电厂可以提供的备用容量：P=P总-Pf=172-146.7=25.3(MW)虽然不满足备用要求，但在必要时可通过远距离输电从无穷大系统

2、向本系统进行补偿，故可以使有功功率平衡。1.2 无功平衡校验（1）发电厂发出的总无功： Q总=4*25*tan(arccos0.8)+4*18*tan(arccos0.85)=119.62(MVar)（2）负荷消耗总无功：Qm=Qmax=12.1+5.3+17.4+13.1+17.4=65.3(MVar)（3）Q备7%Q=4.6(MVar) （4）已有备用容量： Q以备=Q总-Qm=119.62-65.3=54.32(MVar)，满足要求，使无功功率平衡。1.3 三种方案根据不同的接线方法，按原始资料的地理位置图，以及负荷大小选出了三种方案如下表1-1。所提方案应保证用户的电能质量。因为前面在

3、进行有功功率平衡时，已经确认系统具有足够的备用，所以不必考虑电能的频率问题。这里提到的电能质量是指电压偏移。在选择接线方案时，电能质量可用电力网的电压损耗来衡量。方案号网络接线方案1方案2方案3注：表中导线长考虑了弧垂和裕度，所以路径长为直线长的1.08倍，导线长为路径的1.08倍。1.4 选择电网的电压等级本设计的网络是区域电力网，输送容量1040MVA，输送距离 2535kM。根据表中各级电压的合理输送容量及输电距离，根据下表1应选择 110KV 电压等级（其输送能力为1050MW，50150kM）。 综合以上的输送功率和输送距离，根据表1-2确定电压等级。表1-2：各电压等级线路的合理输

4、送容量及输送距离额定电压（kV）输 送 功 率（MW）输送距离（km）603.53030100110105050150220100500100300 额定电压应选110kV1.5 初选方案总负荷矩MW*km计算：均按水电站最大出力进行计算,系统最大运行方式。P2=47MW方案1：P26=36MW Q26=17.4MVarP25=47-36=11MW Q25=29.1-17.4=11.7MVarP15=27-11=16MW Q15=13.1-11.7=1.4MVar以上均为双回线，单回功率为一半。P13=(25*(28+36)+36*36)/(30+28+36)=30.8MWQ13=(12.1*

5、(28+36)+17.4*36)/(30+28+36)=14.9MVarP14=(36*(28+30)+25*30)/(30+28+36)=30.2MWQ14=(17.4*(28+30)+12.1*30)/(30+28+36)=14.6MVarP34=30.8-25=5.8MW Q34=14.9-12.1=2.8MVar其中变电站4为功率分点。负荷矩： PL=30*30.8+28*5.8+36*30.2+34*16+30*11+26*36=3983.6 MW*km方案2：P13=25MW Q13=12.1MVarP14=36MW Q13=17.4MVar以上均为双回线，单回功率为一半。P15=

6、(27*25+(36+27)*26+(36+27-47)*52)/(34+25+26+52)=23.0MWQ15=(13.1*25+(17.4+13.1)*26+(17.4+13.1-29.1)*52)/(34+25+26+52)=8.7MVarP65=27-23=4MW Q65=13.1-8.7=4.4MVarP26=36+4=40MW Q26=17.4+4.4=21.8MVarP21=-27-36+47+23=7MW Q21=29.1-21.8=7.3MVar其中变电站6为功率分点。负荷矩： PL=30*25+36*35+34*23+25*4+26*40+7*52=4296 MW*km方案

7、3：P26=47MW Q26=29.1MVarP56=47-36=11MW Q56=29.1-17.4=11.7MVarP13=(25*(28+29+34)+36*(29+34)+(27-11)*34)/(30+28+34+29)=42MWP15=(27-11)*(28+29+30)+36*(28+30)+25*30)/(30+28+34+29)=35MWP54=36-17=19MW其中变电站5为功率分点。负荷矩： PL=30*42+28*17+29*19+34*35+25*11+26*47=5124 MW*km通过计算得到下表序号线路长度km总负荷矩MW*km断路器数12743983.618

8、22674296.01631725124.014在经济性方面，在水电厂出力最多的前提下，方案1的线路最短和断路器数目最少，所以固定投资最少，但方案3的线路总负荷矩比方案1和方案2高出30%。方案2和方案3的线路长度大，断路器较多，线路和断路器的投资较多，但负荷矩较小，稳定性较好。在稳定性方面，由于方案3有一个四节点的环网，虽然任意一条线路故障时都能由其他线路满足供电需求，但会大大增加其他线路的输送负荷，可靠性差，所需导线要求高。方案1与方案2只存在少负荷节点环网，环网任意一条线路故障时都能满足供电需求，虽然本环网的其他回路的负荷也会相应增大，供电节点少，流经线路功率比方案3要小得多。有较高的稳

9、定性。综上所述，从可靠性和经济性方面分析，方案3稳定性显然较差，应舍弃。初选方案二方案三。2 主接线形式，变压器台数和容量，断路器，导线的选择2.1 导线截面积选取根据经济电流密度选择导线截面积与电流，计算公式如下: 其中：A导线截面积（mm2）；P、Q流过线路的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）；根据计算结果，选取接近的标称截面积导线。我国现行的导线经济电流密度J与最大负荷利用小时数Tmax的关系，如图2-l所示。当线路的最大负荷利用小时数Tmax为已知，则可找到相应的经济电流密度J。 根据经验，线路的最大负荷利用小时数Tmax取4500h，经济电流密度

10、J由上图得1.2A/mm2.1.1 方案1导线选择并校验：导线截面积：P26=36/2=18MW Q26=17.4/2=8.7MVarP25=11/2=5.5MW Q25=11.7/2=5.9MVarP15=16/2=8MW Q15=1.4/2=0.7MVarP13=30.8MW Q13=14.9MVarP14=30.2MW Q14=14.6MVarP34=30.8-25=5.8MW Q34=14.9-12.1=2.8MVar代入前述截面积公式得：A13=150mm I13=180A ； A15=36mm I15=42AA14=147mm I14=176A ； A25=36mm I25=42A

11、A34=29mm I34=34A ； A26=89mm I26=105A根据计算结果初步选择：13段导线选用LGJ-185型号的导线；14段导线选用LGJ-185型号的导线；34段导线选用LGJ-35型号的导线；15段导线选用LGJ-50型号的导线；25段导线选用LGJ-35型号的导线；26段导线选用LGJ-95型号的导线。导线机械强度校验：为了保证架空线路必要的安全机械强度，对于跨越铁路，通航河流、运河、公路、通信线路和居民区的线路，其导线截面不得小于35，所选导线都符合要求。导线电晕校验：电力设计手册规定：110kV电压等级电网中线路不必校验电晕截面积不小于70。34段导线、25段导线和1

12、5段导线截面积不符合要求，其他导线都符合要求。因此34段导线、25段导线15段导线应换用LGJ-70型号的导线。导线热稳定校验：输电线路持续容许负荷（MVA）导线型号持续容许电流（A）电压（kV）110LJ16LGJ25LGJ35LGJ50LGJ70LGJ95LGJ120LGJ150LGJ185LGJ240LGJQ300LGJQ400LGJQ500LGJQ600LGJQ7001051351702202753353804455156107108459661090125052.463.372.384.698.0116135161如果最热月份导线周围平均空气温度不同于25，应乘以表3中所列的系数进行

13、修正。不同周围空气温度下的修正系数周围空气温度510152025303540铝质导线的修正系数1.21.151.111.051.00.940.880.81区域气温最高40，温度修正系数K =0.81。13段：导线型号LGJ-185，允许载流量515A。515*0.81=417A180A，合格14段：导线型号LGJ-185，允许载流量515A。515*0.81=417A176A，合格34段：导线型号LGJ-70，允许载流量275A。275*0.81=222.8A34A，合格15段：导线型号LGJ-70，允许载流量275A。275*0.81=222.8A42A，合格56段：导线型号LGJ-70，允

14、许载流量275A。275*0.81=222.8A42A，合格26段：导线型号LGJ-95，允许载流量335A。335*0.81=217A105A，合格导线参数及投资导线截面载流量（A）ro(/km)xo(/km)导线投资（万元）线路综合投资（万元）LGJ-702750.450.4320.291.95LGJ-953350.330.4160.42.1LGJ-1203800.270.4090.492.25LGJ-1504450.210.4030.622.45LGJ-1855150.170.3950.762.7LGJ-2406100.1320.1880.982.95方案1中线路参数线路对象型号载流量（

15、A）ro(/km)xo(/km)长度（km）13段LGJ-1855150.170.3953014段LGJ-1855150.170.3953634段LGJ-702750.450.4322815段（双回线）LGJ-702750.450.4323425段（双回线）LGJ-702750.450.4323026段（双回线）LGJ-953350.330.41626线路总投资：2.7*(30+36)+1.95*(28+34*1.7+30*1.7)+2.1*26*1.7=537.8万元2.1.2 方案2导线选择并校验：导线截面积：P13=25MW/2=12.5MW Q13=12.1/2=6.1MVarP14=

16、36/2=18MW Q13=17.4/2=8.7MVarP15=23.0MW Q15=8.7MVarP65=27-23=4MW Q65=13.1-8.7=4.4MVarP26=36+4=40MW Q26=17.4+4.4=21.8MVarP21=-27-36+47+23=7MW Q21=29.1-21.8=7.3MVar代入前述截面积公式得：A13=61mm I13=73A ； A15=108mm I15=129AA14=88mm I14=105A ； A21=45mm I25=53AA65=26mm I65=31A ； A26=200mm I26=239A根据计算结果初步选择：13段导线选用

17、LGJ70型号的导线；14段导线选用LGJ95型号的导线；15段导线选用LGJ150型号的导线；65段导线选用LGJ70型号的导线；26段导线选用LGJ240型号的导线；21段导线选用LGJ70型号的导线；导线机械强度校验：为了保证架空线路必要的安全机械强度，对于跨越铁路，通航河流、运河、公路、通信线路和居民区的线路，其导线截面不得小于35，所选导线都符合要求。导线电晕校验：电力设计手册规定：110kV电压等级电网中线路不必校验电晕截面积不小于70，所有导线都符合要求。导线热稳定校验：区域气温最高40，温度修正系数K =0.81。13段：导线型号LGJ-70，允许载流量275A。275*0.8

18、1=222.8A73A，合格14段：导线型号LGJ-95，允许载流量335A。335*0.81=271A105A，合格15段：导线型号LGJ-150，允许载流量445A。445*0.81=360A129A，合格65段：导线型号LGJ-70，允许载流量275A。275*0.81=222.8A31A，合格26段：导线型号LGJ-240，允许载流量610A。610*0.81=494A239A，合格21段：导线型号LGJ-70，允许载流量275A。275*0.81=222.8A53A，合格方案2中线路参数线路对象型号载流量（A）ro(/km)xo(/km)长度（km）13段（双回线）LGJ-70275

19、0.450.4323014段（双回线）LGJ-953350.330.4163515段LGJ-1504450.210.4033412段LGJ-702750.450.4325265段LGJ-702750.450.4322526段LGJ-2406100.1320.18826线路总投资：2.95*26+34*2.45+1.95*(52+25+30*1.7)+2.1*35*1.7=534.6万元2.2 变压器的型号和台数及高压断路器台数2.2.1 方案1变压器的型号和台数及高压断路器台数各发电厂变电站建设均考虑到今后扩容增加的容量。火电厂：4台25MW机组，25*(1-8%)=23MW，S=23/0.8

20、=28750kVA选用SF7-31500/110型号的变压器，共四台。变压器参数： ，机压负荷最高为11MW，进出线不止一回，同时为增加可靠性，机压端采用双母线接线方式，高压出线端采用双母线接线方式，这种接线简单清晰，设备较少，投资较少，易扩建。主接线图见附录二。分接头情况：22.5%如此选择基本保障任意断路器故障时根据主接线可以得到所需高压断路器的台数为7台。3号变电站：，选用SF7-20000/110型号的变压器，共两台。变压器参数：I0%=0.9, P0=27.5kW, Pk=104kW, Uk%=10.5根据主接线可以得到所需高压断路器的台数为5台。4号变电站：,选用SF7-25000

21、/110型号的变压器，共两台。变压器参数：I0%=0.8, P0=32.5kW, Pk=123kW, Uk%=10.5 根据主接线可以得到所需高压断路器的台数为5台。5号变电站：，选用SF7-20000/110型号的变压器，共两台。变压器参数：I0%=0.9, P0=27.5kW, Pk=104kW, Uk%=10.5根据主接线可以得到所需高压断路器的台数为7台。6号变电站：,选用SF7-25000/110型号的变压器，共两台。变压器参数：I0%=0.8, P0=32.5kW, Pk=123kW, Uk%=10.5 根据主接线可以得到所需高压断路器的台数为7台。水电厂：按两台机组共用一台变压器

22、，18*(1-1%)=17.82MW, S=17.82/0.85=21MVA，选用SF7-40000/110型号的变压器，共两台。变压器参数：I0%=0.8, P0=46kW, Pk=174kW, Uk%=10.5机压负荷最高为11MW，进出线不止一回，同时为增加可靠性，机压端采用双母线接线方式，高压出线端采用双母线接线方式，这种接线简单清晰，设备较少，投资较少，易扩建。主接线图见附录二。根据主接线可以得到所需高压断路器的台数为17台。根据计算的方案一中需高压断路器的台数为40台。断路器总投资：4.75*40=190万元总投资：537.8+190=727.8万元。变压器型号及台数变电站或发电厂

23、编号变压器型号变压器容量（MVA）变压器台数1SF7-31500/11031.542SF7-40000/1104023SF7-20000/1102024SF7-25000/1102525SF7-20000/1102026SF7-25000/1102522.2.2 方案2变压器的型号和台数及高压断路器台数基本与方案一相同。2.3 最大电压损耗可由以下公式初步计算：2.3.1 方案1最大电压损耗线路阻抗：Z13=(0.17+j0.395)*30=(5.1+j11.85)z14=(0.17+j0.395)*36=(6.12+j14.256)z34=(0.45+j0.432)*28=(12.6+j12

24、.096)z15=(0.45+j0.432)*34/2=(7.65+j7.344)z25=(0.45+j0.432)*30/2=(6.75+j6.48)z26=(0.33+j0.416)*26/2=(4.29+j5.408)线路的功率：S13=(30.8+j14.9)MVAS14=(30.2+j14.6)MVAS34=(5.8+j2.8)MVAS15=(16+j1.4)MVAS25=(11+j11.7)MVAS26=(36+j17.4)MVA正常运行时的电压损失：13段：U%=(30.8*5.1+14.9*11.8)/1102*100%=2.8%14段：U%=(30.2*6.12+14.6*1

25、4.256)/1102*100%=3.2%34段：U%=(5.8*12.6+2.8*12.1)/1102*100%=0.9%15段：U%=(16*7.65+1.4*7.344)/1102*100%=1.1%25段：U%=(11*6.75+11.7*6.48)/1102*100%=1.2%26段：U%=(36*4.29+17.4*5.408)/1102*100%=2%正常时电压损失为U10满足要求。所有线路的电压损失都满足要求。环网断开时最大电压损失：若双回路单回退出运行时，电压损失变为原来二倍。而环网中线路13最短，所以当13线路断开电压损失最大：14段：U%=(25+36)*6.12+(12

26、.1+17.4)*14.256)/1102*100%=6.6%34段：U%=(25*12.6+12.1*12.096)/1102*100%=3.8%结合15,25,26段损失，总计开环时电压损失U15满足要求。所有线路的故障时电压损失都满足要求。2.3.2 方案2最大电压损耗线路阻抗：Z13=(0.45+j0.432)*30/2=(6.75+j6.48)z14=(0.33+j0.416)*36/2=(5.94+j7.49)z56=(0.45+j0.432)*25=(11.25+j10.8)z15=(0.21+j0.403)*34=(7.14+j13.702)z21=(0.45+j0.432)*

27、52=(23.4+j22.464)z26=(0.132+j0.188)*26=(3.43+j4.89)线路的功率：S13=(25+j12.1)MVAS14=(36+j17.4)MVAS65=(4+j4.4)MVAS15=(23+j8.7)MVAS21=(7+j7.3)MVAS26=(40+j21.8)MVA正常运行时的电压损失：13段：U%=(25*6.75+12.1*6.48)/1102*100%=2.0%14段：U%=(36*5.94+17.4*7.49)/1102*100%=2.8%65段：U%=(4*11.25+4.4*10.8)/1102*100%=0.8%15段：U%=(23*7.

28、14+8.7*13.72)/1102*100%=2.3%21段：U%=(7*23.4+7.3*22.46)/1102*100%=2.7%26段：U%=(40*3.43+21.8*4.89)/1102*100%=2%正常时电压损失为U10满足要求。所有线路的电压损失都满足要求。环网断开时最大电压损失：若双回路单回退出运行时，电压损失变为原来二倍。环网断开时考虑如下，考虑功率传输最大的一种情况。（6）26回路的线路故障退出运行环网15621变成了链状2156计算潮流分布得 S56=(36+j17.4)MVA S21=(27.7+j17.2)MVA S15=(63+j30.5)MVA 线路电压损耗为 21段：U%=(27.7*23.4+17.2*22.46)/1102*100%=8.5% 65段：U%=(36*11.25+17.4*10.8)/1102*100%=4.9% 15段：U%=(63*7.14+30.5*13.72)/1102*100%=7.2%故26回路的线路故障退出运行时最大电压损耗也符合要求,其他功率较小的线路也应符合。3 经济性比较3.1 方案1经济性 1.一次投资一次投资包括线路投资、发电厂及变电站变压器投资、断路器投资。（1）线路投资：537.8万元（2）变压器投资变压器型号及台数变电站或发电厂编号变压器