电力工程设计项目设计方案

电力工程设计 项目设计方案 一、 设计题目：电力系统规划设计 二、 设计的原始资料（另附） 三、 设计的内容要求 按照下述设计的内容与要求，每个小组的学生合作完成本设计，共同形成 1份“电力工程课程设计说明书” 1. 原始资料分析、系统的功率平衡及无功补偿的装置 2. 确定若干可能的网络方案 1) 设计电网布线形式及相应的电压等级。 2) 选择线路的导线型号。 3) 选择各变电站中主变压器的台数、容量及主接线形式。 3. 对上述方案经初步比较（比较项目如下）选择出 23 个设计方案 1) 路径长度 2) 导线长度 3) 有色金属消耗量 4) 系统侧高压断路器数目 4. 对上述方案经详细比较（比较项目如下）选择一个最优设计方案 1) 电压损耗 (2)一次投资 (3)年运行费 (4)电能损耗 5. 对最优方案进行下列三种方式的潮流计算，并绘出潮流分布图 1) 正常情况最大负荷（此时，一般应再校验各导线的型号，必要时做相应重选）。 2) 正常情况最小负荷。 3) 故障情况最大负荷。 6. 按照各结点电压的要求进行调压方式的选择和相应的计算 7. 最优网络的统计数字如下 1) 一次投资 2) 年运行费 3) 输电效率 4) 物资消耗统计表 8. 标准图纸要求 1) 初步方案比较图一张（ 2 号图纸）。 2) 最优方案主接线图一张（ 2 号图纸）。 3) 最大及最小潮流分布图一张（ 2 号图纸）。 四、 主要参考资料 1. 电力工程设计手册 1、 3 册 西北电力设计院 华北电力大学 农电 0701 班 2 / 40 2. 电力系统课程设计参考资料 梁志瑞 3. 电力系统毕业设计及课程设计参考资料 东南大学 曹绳敏 4. 电力工业常用设备手册 第 3 册 5. 电力系统稳态分析 1电力电量平衡 统用电负荷 发电机总装机容量（有功功率的额定值之和）应大于所有最大负荷之和。 系统总用电负荷为： 4.m a x3.m a x2.m a x1.m a m a i1457 有了各个区域内的最大用电负荷，将其相加，再乘以同时率，即得系统最大用电负荷表达式为： 4 1 .m a i 式中 41 1K 同时率 1K 与电力用户的多少，各用户的用电特点等因素有关，参照表 1同时率为 用户及系统情况 用户较少 用户很多 地区与系统之间 同时率 1K 1时率 1K 参考值 华北电力大学 农电 0701 班 3 / 40 统供电负荷和发电负荷 系统的供电负荷，就是用电负荷加上为输送负荷而产生的功率损耗。系统的供电负荷 11 式中 2K 在规划设计时，网损是用网损率计算，而网损率是以供电负荷的百分数所表示，一般为 5%10%，本设计取 2K =8%，则 系统发电负荷是指满足系统供电负荷，以及发电机电压支配负荷的需要，发电厂发出的功率，其表达式为： )(1 13 式中 3 通常发电厂厂用电率如表 1表，取3K=6%，得 电厂类型 热电厂 凝汽式电 厂 小型凝汽 电厂 大、中型水 电厂 小型水电 厂 核电 厂 厂用电率 10 15 8 10 5 6 5 表 1电厂厂用电率 %） 统备用容量 负荷备用容量。通常为最大发电负荷的 2%5%，低值适用于大系统，高值适用于小系统。本设计为小系统，取为 5%。 事故备用容量。通常为最大发电负荷的 10%左右，本设计取为 10%。 华北电力大学 农电 0701 班 4 / 40 检修备用容量。通常为最大发电负荷的 8%15%，具体数值有系统情况而定，本设计取为 10%。 考虑备用容量后，系统发电负荷为： （ 1+5%+10%+10%） =电机组额定容量为： 25*3=75电机组工作效率为 K=5=正好满足发电机组在 80%100%的经济出力的要求，有利于事故时系统频率的稳定，也有利于供电的可靠性及运行的经济性。 功补偿的设置 取各个变电站补偿后的功率因数为 个站的补偿容量计算如下： 1号变电站的无功补偿 补偿前的无功为： Qm Pm 1 偿后的无功容量为： Qm Pm 1 号变电站无功 补偿 容量为 QmQm 2号变电站的无功补偿 补偿前的无功为： Qm 1偿后的无功容量为 : Qm Pm1 1 号变电站无功 补偿 容量为 QmQm 3号变电站的无功补偿 补偿前的无功功率： 华北电力大学 农电 0701 班 5 / 40 Qm Pm 1 偿后的无功容量为： Qm Pm1 1 号变电站无功 补偿 容量为 : QmQm 4号变电站的无功补偿 补偿前的无功功率为： Qm Pm 1 偿后的无功功率为 Qm Pm1 1 号变电站无功 补偿 容量为 QmQm G 运行费用 可用抵偿年限法确定最优方案 T=2u1;T=， 则方案 3为最优方案。 3潮流计算 大功率与最小功率分布 计算 变压器参数计算如表 2各变电站功率计算如表 3站号 1 2 3 4 最大负荷 7+4+小负荷 2.4+.6+.6+ 3 变电站功率 定各站点运算负荷 变压器等值电路及功率 其中： Y北电力大学 农电 0701 班 22 / 40 RT+ S=S+、 1 号站 ： 0;7 0;6 8+ U = 1101mx = 7+x = (10;6 1102 = x = 72+(8+= mx = x +x+x = 1 2.4+ (10;6 1102 = (8+= 、 2 号站 ： (10;6 8+ 5+ (10;6 1102 = 52 +(8+= 1.6+ (8+= 、 3 号站 ： (10;6 14+北电力大学 农电 0701 班 23 / 40 (10;6 1102 = 142 +(= 7+ 72 +(= 、 4 号站 ： (10;6 8+ 5+ (10;6 1102 = 5+(8+= (10;6 1102 = 1.6+ (8+= 点运算负荷 1 3电站运算负荷 5、 计算线路电路电纳后，为化简网络，重新计算各站点运算负荷 由 YU，方向由站点流向大地 0;6 1102 = 北电力大学 农电 0701 班 24 / 40 j(10;6 1102 = j(10;6 1102 = j(10;6 1102 = = Sm= 计算电路电纳后得各站点运算负荷 如表 3 站点 （ 1 344 2 356 3 591 表 3算电路电纳后得各站点运算负荷 1）最大负荷 3 4 2 2 图 3大负荷时初步潮流分布 S3mx( S4 (=2 = S4mx( S3mx (=43 = S2 S4mx = =得初始功率分布图（节点 3 为功率分点） 3 4 2 2 x x 华北电力大学 农电 0701 班 25 / 40 图 3始功率分布 1） 最小负荷 3 4 2 2 图 3小负荷时初步潮流分布 S334 + S4 (=2 =(:):23 : =(49.2;(7;=43=591)=得初步功率分布为（其节点 3 为功率分点） 图 3率分布 系统等值电路如附录 4。 1、最大负荷时 （ 1） 将环网从节点 3 打开 如 图 3 S23=S( =V S23 =S23+S（ 2） S= S4;3 = 2 3 4 2 343 S42 华北电力大学 农电 0701 班 26 / 40 S2;4 = s4;3 +s4 = S= S2;4 = s2;4 +s = 3） SA;2mx=Smx = 2R+= (= A;2mx =Smx +S=路电容上的充电功率 S=N2=A;2mx =SA;2mx +S= S1mx = S (= S1mx +S S 0;6 1102 = x = SS Amx=从环网中节点 3 打开 ，如图 3 S23=S (=23 =S23 +S 43=S(= 43 = S43 +S 24 = S43 +S4=S(= 24 =S24 +S S 10;6 3 2 华北电力大学 农电 0701 班 27 / 40 SA;2S 2R+= (= A;2=SA;2S S A;2 =SSA;2= 1=S（ =SS +S 463=于厂站端的无功不能为负值，即无功补偿不满足要求，故要重新进行无功优化。由于时间原因本设计就不进行无功优化了。 3.最大功率与最小功率时 电压分布计算 在最大及最小负荷下的电压分布 1 号 站： 取 A 点在最大负荷时的电压为 115最小负荷时电压为 110大负荷： mx = = 095115 = v) = v) U1;mx = ()2 +2 = (115 + 小负荷： = = U1; ()2 +2 = (110 + 北电力大学 农电 0701 班 28 / 40 2 号站： 最大负荷 mx = 115A;2 = = mx = mx = 2;mx = (mx)2 +m (115 +小负荷 2; ( + (115 + 号站： mx = U2;mx = = = mx = x= mx = x= 3mx = (x mx)2 +m ( +小负荷 3= ( + ( +北电力大学 农电 0701 班 29 / 40 4 号站： mx = 2;4 = = mx = x= mx = x= 4;mx = (x mx)2 +m ( +小负荷 4; ( +( + 号站： Smx = = = mx = x= mx = x= 3mx = (x mx)2 +m ( +一个站只有一个电压，故 U3;mx = x +x2 = 442 = 3 = ( + ( +北电力大学 农电 0701 班 30 / 40 同一个站只有一个电压，故 U3; +2 = 路 21 5 . 2 4 5 + j 1 0 . 9 4 3 4 . 6 5 + j 2 4 . 8 6 1 4 . 5 5 + j 1 0 . 4 4 4S 1 2S 1 2S 2 3S 2 3S 3 4 S 3 4图 3路 2运时网络拓扑和等值电路 S4m S 0;6 1102 = 34 = S4mS S = 34 = S34 +S23=S34 +SS3m S(= 23 = SS23 = S 36 1 4 3 44 50 北电力大学 农电 0701 班 31 / 40 S12=S23 +SS2mS(= 12=S12 +S 0;6 1102 = A;2=SS12 = U = = = 2 = (115 + = 3 = ( + = 4 = ( + U = 115 15% 满足要求。 华北电力大学 农电 0701 班 32 / 40 断 的一条回线 图 3路 回停运时的网络拓扑和等值电路 S2= J(10;6 1102 = S2 = S 0;6 1102 = S 压降 S 23 = 115 3 4 1 44 36 50 A S A 2 华北电力大学 农电 0701 班 33 / 40 23 = 3 = ( = U = 2115; S 24 = 43 = 115V 2 = 24 = 4 = ( + =3 = ( + U = 115 15% 满足要求。 2 4 3 北电力大学 农电 0701 班 34 / 40 4变压器分接头选择 发电厂母线采用逆调压，调节发电机母线，使电压满足逆调压要求。 1号站 调压计算 变压器型号： 10 额定电压： 1102*2.5/n*关参数（归算到高压侧） 0;6, 0;6 1 号站单台变压器低压侧功率及电压 Smx = 3.5+ 1.2+ 压方式为逆调压，即最大负荷时调整到 低负荷时调整到 变压器的等值电路 如图 4 图 4压器等值电路 最大负荷时： 6+ ( 小负荷： 6+ 1 T U2 北电力大学 农电 0701 班 35 / 40 (1110 = 1102*V 分接头，即分接头电压为 验： 2 压偏移： 00% = 010 = 00% = 010 = 所选分接头满足要求 2号站调压 变压器型号： 10 额定电压： 1102*2.5/n*关参数（归算到高压侧） 16, 1 号站单台变压器低压侧功率及电压 Smx = 2.5+ 0.8+ 压方式为逆调压，即最大负荷时调整到 低负荷时调整到 变压器的等值电路 如图 4 最大负荷时： 6+ ( 小负荷： 2 北电力大学 农电 0701 班 36 / 40 6+ (1110 = 1102*V 分接头，即分接头电压为 验： U2 1082 2 08 = 2 压偏移： 010 = 所选分接头满足要求 3 3号站 调压计算 变压器型号： 10 额定电压： 1102*2.5/n*关参数（归算到高压侧） 号站单台变压器低压侧功率及电压 Smx = 7+ 3.5+ 107求调压使低压侧电压为 变压器的等值电路为： T U2 北电力大学 农电 0701 班 37 / 40 最大负荷时： U2 U2 小负荷： U2 107 U2 10*110=分接头电压为 25%挡） 检验： 2 压偏移： 所选分接头满足要求 4号站 调压计算 变压器型号： 10 额定电压： 1102*1关参数（归算到高压侧） 16, 号站单台变压器低压侧功率及电压 华北电力大学 农电 0701 班 38 / 40 Smx = 2.5+ 0.8+ 求调压使低压侧电压为 变压器的等值电路如图 4 最大负荷时： U2 6+ U2 小负荷： U2 6+ U2 10*110=分接头电压为 25%挡） 检验： 2 压偏移： 所选分接头满足要求 T 2 北电力大学 农电 0701 班 39 / 40 5最优 供电 方案统计 数据 由前面的计算得到最优供电方案统计数据 。 元 ) 2一次投资 ： 元） 最大负荷时： 98%；最小负荷时： 93%。 变压器 （台） 导线 （ 有色金属（ 高压断路器 隔离开关 （个） 11 8 144 表 5方案物资消耗统计表 6心得体会 本次课程设计 通过本小组成员的明确分工和通力配合 及老师的悉心指导 下，按时，按质 ，按量的完成了设计任务。通过本次设计大