电力工程基础课程设计.doc

中北大学电力工程基础课程设计说明书1 引言 电力工业是国民经济发展的基础工业。 电力系统规划、设计及运行的根本任务是，在国民经济发展计划的统筹安排下，合理开发、利用动力资源，用较少的投资和运行成本，来满足国民经济各部门及人民生活不断增长的需要，提供充足、可靠和质量合格的电能。 电力系统包括发电、送电、变电、配电、用电以及与之相适应的通信、安全自动装置、继电保护、调度自动化等设施。国内外大量事实表明，供电的可靠、经济以及电能的质量水仅取决于系统中各种设备的性能和质量，而且还取决于电力系统的规划、设计及远行管理水平。 电力系统规划是根据国民经济发展计划和现有电力系统实际情况，结合能源和交通条件，分析负荷及其增长速度，预计电力电量的发展，提出电源建设和系统网架的设想，拟定科研、勘测、设计以及新设备试制等任务。 电力系统设计是在审议后的电力系统规划的基础上，为电力系统的发展制定出具体方案。在电力系统设计中，贯彻国家各项方针政策遵照有关的设计技术规定；从整体出发，深入论证电源布局的合理性，提出网络设计方案，并论证其安全可取性和经济性，为此需进行必要的计算；尚需注意近期与远期的关系，发电、输电、变电工程的协调，并为电力系统继电保护、安全自动装置以及下一级电压的系统设计创造条件。 电力系统设计包括电厂接入系统设计，电力系统专题设计，发电、输电、变电工程可行性研究及初步设计的系统部分。1.1 设计任务与要求根据技术方案的初步筛选和技术经济比较后，确定较优主网架接线方案，并对其进行校验，导线选型及校验。1.2 原始数据分析（1）发电厂变电所地理位置本设计针对一个地区电力网，该电力网中有一个火力发电厂A，发电厂附近有些地区负荷，另有三个变电所，发电厂、变电所的地理位置关系如图1-1所示。图中1、2、3为变电所，图中每格距离代表20km。图1-1 发电厂、变电所地理位置图（2）发电厂、各变电所负荷情况负荷情况如表1-1所示，其中补偿后功率因数是对变电所低压负荷母线的运行要求。表1-1 发电厂和各变电所负荷情况表项目地点A123最大负荷/最小负荷（MW）6/342/2550/3535/28功率因数（补偿后）0.950.980.980.98最大负荷利用小时数（h）4000400045003600一、二类负荷所占比例（%）25406052低压母线电压（kV）101.3 校验负荷合理性符合合理性（）发电厂A：64000=24000 38760=26280变电所1：424000=168000 258760=219000变电所2：504500=225000 358760=306600变电所3: 353600=126000 288760=245280以上符合都合理2 电网电压等级的确定电网电压等级的选取主要是根据电网中电源和负荷的容量及其布局，按输送容量及输送距离，根据设计手册选择适当的电压等级，同一地方、同一电力网内，应尽量简化电压等级。查阅资料可知各电压级架空线路输送能力如下：1.10kv电压级：输送容量0.22MVA；输送距离620km2.35kv电压级：输送容量215MVA；输送距离2050km3.110kv电压级：输送容量1050MVA；输送距离50150km本地方电力网发电厂容量较小，输电距离范围为50120KM，在该地方电力网内规划有1座发电厂，电网内规划了3座变电变电站，用于将发电厂电能输送到用户负荷中心，变电站最大负荷可达到50MW。总的来说，该地方电网的规模比较小。发电厂离其最近的变电站距离约为63.24km，综上所述，各发电厂、变电站之间输电线路均宜采用110kv电压等级。3 电接线力方案的初步选择根据电网的安全、经济、可靠和灵活性等要求，在初选本地方电网主接线着重考虑了以下几个方面：1.变电站2、3重要负荷比重大，可靠性要求高，要保证2条以上110kv进线。2.发电厂应当就近向变电站送电，避免长距离输电，以降低网损率及节约有色金属。3.从系统调度及继电保护配合方面考虑，网络接线尽量简单，避免形成复杂环网，避免形成电磁环网。4.任110kv线路检修或故障断开时，应能尽量保证电力系统的稳定运行，且不致使其他元件超过负荷的规定。3.1 初选方案根据要求大体可以确定两种方案。一种是采用整体的环形接线，另一种采用放射式接线。方案一：方案一采用环网设计，环网接线属于有备用接线方式，这种接线方式具有较高的供电可靠性和经济性。图3-1 方案一方案二：方案二采用放射式接线，由于变电所2、3的一、二类负荷所占比例较大，所以从发电厂A到变电所2、3采用放射式双回线路。图3-2 方案二方案三：方案三在发电厂A与变电所2、3之间形成环路。图3-3 方案三3.2 等价线长的计算路径弯曲系数取1.05，则L=1.05方案一：L=1.05（72.11+63.24+116.62+44.72）=311.52km方案二：L=1.05（72.11+89.442+63.242）=396.34km方案三：L=1.05（72.11+89.44+63.24+116.62）=342.42km初步潮流计算QPtan S=P/cos 最大负荷情况：变电所1：S1=P/cos=42MW/0.98=42.85MV.AQ1Ptan(arccos0.98)=42MWtan(arccos0.98)=8.52 MV.A变电所2：S2=P/cos=50MW/0.98=51.02 MV.AQ2Ptan(arccos0.98)=50MWtan(arccos0.98)=10.15 MV.A变电所3：S3=P/cos=35MW/0.98=35.71 MV.AQ3Ptan(arccos0.98)=35MWtan(arccos0.98)=7.11 MV.A3.3 导线选型及校验方案一：用经济电流密度导线并做发热校验导线截面选择的原则：按计算所得初步功率分布、按经济电流密度选择进行选择。由公式计算得到导线截面进行选择截面表3-1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Tmax材料3000以下300050005000以上铝1.651.150.90铜3.002.251.75因为用的钢芯铝绞线，且年最大利用小时都在30005000小时以上，所以J取1.15 A /mm2变电所1： = = = = 195mm2变电所2： = = = = 233mm2变电所3： = = = = 163mm2查表得：变电所1与发电厂A之间线L1选LGJ-185,同理L2、L3选LGJ-240，L4选LGJ-150 则线路阻抗查表计算得：= (0.17+j0.365)72.11=12.26+j26.32 = (0.132+j0.357)44.72=5.9+j15.96= (0.132+j0.357)116.62=15.39+j41.63= (0.21+j0.34)63.24=13.28+j21.5环网不计线路损耗按发热校验导线 = 225A515A = = 268A610A = = 187A445A其中，查表得各型号导线持续容许电流，校验都符合长期发热要求。按机械强度校验导线35kV以上电路最小允许导线面积为35mm2,以上导线都满足机械强度要求。方案二：用经济电流密度导线并做发热校验变电所1： = = = = 195mm2变电所2： = = = = 233mm2变电所3： = = = = 163mm2查表得：变电所1与发电厂A之间线L1选LGJ-185,同理双回线路L2LGJ-240，L3选LGJ-150 则线路阻抗查表计算得：= (0.17+j0.365)72.11=12.26+j26.32= 0.5(0.132+j0.357)44.72=2.95+j7.98= 0.5(0.132+j0.357)116.62=7.70+j20.82线路一： =线路二： =线路三： =总损耗： 按发热条件校验导线与按机械强度校验导线结果相同。方案三：用经济电流密度导线并做发热校验变电所1： = = = = 195mm2变电所2： = = = = 233mm2变电所3： = = = = 163mm2查表得：变电所1与发电厂A之间线L1选LGJ-185,同理线路L2、L4选LGJ-240，L3选LGJ-150 则线路阻抗查表计算得：= (0.17+j0.365)72.11=12.26+j26.32= (0.132+j0.357)44.72=5.9+j15.96= (0.21+j0.34)63.24=13.28+j21.5= (0.132+j0.357)116.62=15.39+j41.63总损耗： =按发热条件校验导线与按机械强度校验导线结果相同。3.4 工程造价比较表3-2导线型号LGJ-150LGJ-185LGJ-240综合造价2.45万元/千米2.65万元/千米2.95万元/千米方案一：2.6572.11+2.95（44.72+116.62）+2.4563.24=821.9825万方案二：2.6572.11+2.95289.44+2.45263.24=1081.7635万 方案三：2.6572.11+2.95（89.44+116.62）+2.4563.24=953.91万综上所述，方案一整个采用环网接线，虽然方案一最为经济，但当环网接节点较多时运行调度较复杂，方案二是放射式接线，它虽然结构简单，操作维护方便，保护装置简单和便于实现自动化等优点，但它的供电可靠性差，而保证可靠供电性又会提高工程造价，不够经济，所以综上，方案三最为合适。总结通过这次电力系统基础课程的设计，我对电力系统中对电力网络的最优接线设计有了更深的理解。熟悉根据负荷计算导线截面积。同时也认识到理论知识的不足，通过实际的设计，对知识点的理解更加透彻，在以后的学习中要注重理论与实践的结合，把在理论中学到的知识运用到实际中去，通过实际任务了解知识的盲点，达到事半功倍的效果。参考文