电网规划课程设计.doc

电网规划课程设计规划说明书前言课程设计的目的是通过一个工程设计，巩固和加深对课程所学内容即理论知识的理解，特别是对电力系统稳态分析课程所学知识的理解等等。因此，它是课程教学的重要环节。电网规划课程设计是在学完电力系统稳态分析课程后进行的综合训练，是将所学知识转化为解决问题能力的重要环节之一，其目的在于：1、 培养学生分析问题和独立解决问题的能力；2、 培养学生理论联系实际的能力，建立必要的工程概念。3、 培养初步的技术经济分析能力，树立从技术、经济等方面综合考虑问题的观点，初步学习工程经济的计算方法。要做好课程设计，首先理解任务书所规定的设计任务，设计过程中要去独立思考，提出问题、分析问题，并提出解决问题的方法，对于所提出的技术方案应有深入的技术经济分析，应有自己的观点和独到的见解。所提出的课程设计成果应满足：分析正确、方案合理、内容详实，格式标准。电力系统规划色剂的基本任务应包括：确定规划范围及规划期限、负荷预测、电力电量平衡、变电容量估计、变电站布点及电网规划。根据课程设计的学习安排及课程设计所学的理论知识，以及上述电力系统规划设计的基本任务来看，本课程设计的任务是，在规划范围及规划期限已经确定，负荷预测，电力电量平衡、变电容量估计、变电站布点已完成的前提下，根据附录所给出的资料，对符合规划的电网进行规划设计。要求对多个方案进行技术经济比较和分析，选择出最优方案，并对所选方案进行必要的技术计算（如潮流计算，调压计算等），提出解决技术问题的措施。本次课程设计是电网规划设计的简化。1 设计任务本次电力系统规划设计是根据给定的发电厂、变电所原始资料完成如下设计：1.1 确定供电电压等级；1.2 初步拟定若干待选的电力网接线方案；1.3 发电厂、变电所主变压器选择；1.4 电力网接线方案的技术、经济比较；1.5 输电线路导线截面选择；1.6 调压计算。2 原始资料2.1 发电厂、变电所相对地理位置及距离无穷大系统557065354555405240552341AS 2.2 发电厂技术参数装机台数、容量：475（MW）额定电压（kV）：10.5KV额定功率因数2.3 负荷数据及有关要求 厂 项 站 目发电厂变电所A1234最大负荷（MW）2530504080最小负荷（MW）1515303050功率因数0.850.90.90.90.9(h)50005000550060006000低压母线电压(kV)1010101010调压要求最大负荷(%)52525255最小负荷(%)02525250各类负荷(%)I类3030353540II类3030303030确定供电电压等级额定电压（KV）输送功率（KW）输送距离(KM)额定电压(KV)输送功率(KW)输送距离(KM)36100-1000100-12001-34-15603500-3000030-10010200-20006-2011010000-5000050-150352000-1000020-50220100000-500000100-300考虑到输送功率在一个较小的区域，输送距离不变，因此可以不采用非常高的电压等级。而根据等压输电与网络损耗及技术经济支持之间的关系以及输送距离和输送容量所采用的合理的电压等级，我们采用110KV的电压等级。二、 初步拟定若干待选的店里网接线方案方案主接线优点缺点开关数线路总效应120450km234512307km从以上方案中考虑到线路的长度、电厂的出线、开关数量、布局结构以及可靠性等方面，因此选取方案1、3、5来进行更为精确的比较。三、电力网接线方案的技术、经济比较方案一 1.粗略的潮流计算线路1-2：p=50MW Q=Ptan=24.22Mvar U=110kv线路4-1：p=80MW Q=38.75Mvar U=110kv线路A-3：P=40MW Q=19.37 Mvar U=110kv 线路A-4：P=235MW Q=190.14 Mvar U=220KV线路5-4：p=75MW Q=107.8Mvar U=110KV2.计算导线电流 I=P3 Ucos S=IJ J=0.9A/mm2线路1-2：I=145.8A S=162mm2 选LGJ-185线路4-1：I=233.3A S=259mm2 选LGJ-300线路A-3：I=116.6A S=129.5mm2 选LGJ-150线路A-4：I=343A S=381mm2 选LGJ-400线路S-4：I=218.7A S=243mm2 选LGJ-2403.计算线路的阻抗线路1-2：R+jX=2.975+j7.42线路4-1：R+jX=2.16+j8.58线路A-3：R+jX=7.425+j11.33线路A-4：R+jX=2.2+j10.285线路S-4：R+jX=3.432+j10.1664.粗略电压损失计算U%=线路1-2：U%=2.72%线路4-1：U%=4.18%线路A-3：U%=4.26%线路A-4：U%=5.18%线路S-4：U%=11.2%5精确潮流计算P=P2+Q2U2R Q=P2Q2U2X P=P+P Q=P+Q线路1-2：P=50.76MW Q=26.11 Mvar线路4-1：P=82.17MW Q=46.24 Mvar线路A-3：P=41.21MW Q=21.22 Mvar线路A-4：P=233.79MW Q=188.29 Mvar线路S-4：P=71.62M Q=103.28 Mvar6.精确电压损失计算线路1-2：U%=2.85%线路4-1：U%=4.75%线路A-3：U%=4.52%线路A-4：U%=50.6%线路S-4：U%=10.7%7.投资线路投资：TL=(40232+40240+35230+55245+55228)70%=11123万元折旧费：Tz=111235%=556.15万元=MNF=+M=1782.14万元=0.801MW cos=0.9 Tmax=5500h max=3950h=1.59MW cos=0.9 Tmax=5000h max=3400h=1.32MW cos=0.9 Tmax=6000h max=4500h=4.10MW cos=0.9 Tmax=6000h max=4500h=4.48MW cos=0.9 Tmax=6000h max=4500hW=0.813950+1.593400+1.324500+4.104500+4.48400=53119.95MWh TL=53119.950.35=1859.2万元方案三 1.粗略潮流计算线路4-2： P=47.9MW Q=23.2 Mvar U=110KV P1=32.1MW线路S-1： P=32.1MW Q=15.5 Mvar U=110KV线路2-1： P=2.1MW Q=1.02 Mvar U=60KV P2=47.9MW线路A-3： P=40MW Q=19.4 Mvar U=110KV线路A-4： P=235MW Q=110.1 Mvar U=220KV 线路4-S ： P=187.1MW Q=166.9 Mvar U=220KV2.计算导线电流I=P3 Ucos S=IJ J=0.9A/mm2 Tmax5000线路 4-2：I=279A S=310mm2 选LGJ-400线路 S-1：I=187A S=208mm2 选LGJ-240线路 2-1：I=22A S=24mm2 选LGJ-120线路 A-3：I=117A S=130mm2 选LGJ-150线路 A-4：I=341A S=379mm2 选LGJ-400线路4-S： I=273A S=300mm2 选LGJ-3003.计算线路的阻抗线路 4-2：R+jX=3.6+j16.83线路 S-1：R+jX=8.58+j25.415线路 2-1：R+jX=9.45+j11.41线路 A-3：R+jX=5.775+j11.14线路 A-4：R+jX=2.2+j10.285线路 4-S：R+jX=8.4+j17.24.粗略电压损失计算U%=线路4-2：U%=4.65%线路 S-1：U%=5.53%线路 2-1：U%=0.87%线路 A-3：U%=3.70%线路 A-4：U%=3.49%线路 4-S：U%=9.2%5.精确潮流分布计算P=P2+Q2U2R Q=P2Q2U2X P=P+P Q=P+Q线路 4-2：P=47.80MW Q=25.60Mvar U=110KV线路 S-1：P=32.23 MW Q=13.15 Mvar U=110 KV线路 2-1：P=2.23 MW Q=-1.4 Mvar U=60 KV线路 A-3：P=40 MW Q=19.4 Mvar U=110 KV线路A-4：P=235 MW Q=190.1 Mvar U=220 KV线路 4-S：P=107.2 MW Q=125.8 Mvar U=220 KV6. 精确电压损失计算U%= 线路 4-2：U%=1.77%线路 S-1：U%=5.05%线路 2-1：U%=1.03%线路 A-3：U%=3.70%线路 A-4：U%=5.11%线路 4-S：U%=6.33%7.投资 TL=(4545+6532+3525+55228+55245+4040)70%=10227万8.年运行费用 折旧费：Tz=102275%=511.35万元=MNF=+M=1638.04万元=0.875MW cos=0.9 Tmax=5500h max=3950h=0.86MW cos=0.9 Tmax=5000h max=3400h=0.02MW cos=0.9 Tmax=5000h max=3400h=0.943MW cos=0.9 Tmax=6000h max=4500h=4.15MW cos=0.9 Tmax=6000h max=4500h=4.74MW cos=0.9 Tmax=6000h max=4500hW=39500.875+34000.86+0.02+45000.943+4.15+4.74=50696.75MWh TL=50696.7510000.35=1774.4万元方案五 1.粗略潮流计算 S1=3035+45+55+55+5045+552+80552+405555+55+45+65+35=95.9MW S2=3065+5065+35+8045+65+35+40(55+45+35+65)552+45+65+35=104.1MW则各线路上的功率：线路A-3: P=104.1MW Q=Ptan=50.3Wvar U=220V线路S-1: P=95.9 MW Q=46.0 Wvar U=220V线路3-4: P=64.1 MW Q=30.8 Wvar U=110V线路1-2: P=65.9 MW Q=31.6 Wvar U=110V线路2-4: P=15.9 MW Q=7.6 Wvar U=60V线路A-S: P=75 MW Q=36 Wvar U=110V2.计算导线电流I=P3Ucos S=IJ J=0.9A/mm2线路 A-3: I=303.55A S=337.28mm2 选LGJ-400 线路 S-1: I=279.64A S=310.71mm2 选LGJ-400线路 3-4: I=373.82A S=415.36mm2 选LGJ-400线路 1-2: I=384.32A S=427.02mm2 选LGJ-400线路 2-4: I=170.00A S=188.89mm2 选LGJ-240线路 A-S: I=209.95A S=232.28mm2 选LGJ-2403.计算线路的阻抗线路 A-3：R+jX=4.4+j20.57线路 S-2：R+jX=5.2+j24.31线路 3-4：R+jX=4.4+j20.57线路 1-2：R+jX=2.8+j13.09线路 2-4：R+jX=5.94+j17.60线路 A-S：R+jX=6.86+j20.334.粗略电压损失计算U%=线路 A-3： U%=3.1%线路 S-1：U%=3.34%线路 3-4： U%=7.57%线路 1-2： U%=4.94%线路 2-4： U%=6.34%线路 A-S： U%=10.3%5.精确潮流计算P=P2+Q2U2R Q=P2Q2U2X P=P+P Q=P+Q S1=P1+jQ1Zs1*+P12+jQ2Zs1*+Z12*+P4+jQ4Zs1*+Z12*+Z24*+P3+jQ3(Zs1*+Z12*+Z24*+Z43*)Zs1*+Z12*+Z24*+Z43*=56.43+j55.28 S2= PA3+jQA3ZA3*+P34+jQ34ZA3*+Z34*+P2+jQ2ZA3*+Z34*+Z42*+P3+jQ3(ZA3*+Z34*+Z42*+Z21*)ZA3*+Z34*+Z42*+Z21*=144.3+j41.52线路 A-3：P=144.3MW Q=20.43Mvar U=220KV线路 S-1：P=56.43MW Q=55.25 Mvar U=110KV线路 3-4：P=104.3MW Q=1.03 Mvar U=220KV线路 1-2：P=26.43MW Q=40.78 Mvar U=110KV线路 4-2：P=24.3MW Q=16.58 Mvar U=110KV线路 A-S：P=130.7MW Q=24.57 Mvar U=220KV6.精确电压损失U%= 线路 A-3：U%=2.18%线路 S-1：U%=3.5%线路 3-4：U%=0.99%线路 1-2：U%=5.03%线路 4-2：U%=3.6%线路 A-S：U%=10.4%7.投资 TL=45(55+65+55+35)+32(45+52)=12554万元8.年运行费用折旧费： TZ=125545%=627.7万元=MNF=+M=2006.41=1.93MW cos=0.9 Tmax=6000h max=4500h=2.68MW cos=0.9 Tmax=5000h max=3400h=0.99MW cos=0.9 Tmax=6000h max=4500h=0.55MW cos=0.9 Tmax=5500h max=3950h=0.42MW cos=0.9 Tmax=6000h max=4500h=8.35MW cos=0.9 Tmax=5000h max=3400hW=34002.68+45001.93+0.994500+0.553900+0.424500+8.353400=45592.5MWh TL=45592.510000.35=1595.74万元方案123计算潮流分布（单条线路的输送容量）1-2：50.76+j26.111-2：26.43+j40.784-2：47.8+j25.64-1：82.17+j46.244-2：24.3+j16.58S-1：32.23+j13.15A-3：41.21+j21.22A-3：144.3+j20.432-1：2.23+j-1.4A-4：233.79+j188.29A-S：130.7+j204.57A-3：40+j19.4S-4：71.64+j103.283-4：104.3+j1.03A-4：235+j190.1S-1：56.43+j55.284-5： 107.2+j125.8导线的电流(A)1-2： 145.8S-1：2804-2：2794-1：233.33-4：374S-1：187A-3：166.6A-3：3042-1：22A-4：3431-2：380A-3：117S-4：218.72-4：170A-4：341A-S：2104-S：273确定导线的型号1-2：LGJ-185S-1：LGJ-4004-2：LGJ-4004-1：LGJ-3003-4：LGJ-400S-1：LGJ-240A-3：LGJ-150A-3：LGJ-4002-1：LGJ-120A-4：LGJ-4001-2：LGJ-400A-3：LGJ-150S-4：LGJ-2402-4：LGJ-240A-4：LGJ-400A-S：LGJ-2404-S：LGJ-300线路的阻抗1-2：2.975+j7.42S-1：5.2+j24.314-2：3.6+j16.834-1：2.16+j8.583-4：4.4+j20.57S-1：8.58+j25.42A-3：7.425+j11.33A-3：4.4+j20.572-1：9.45+j11.41A-4：2.2+j10.2581-2：2.8+j13.09A-3：5.775+j11.14S-4：3.43+j10.1662-4：5.94+j17.60A-4：2.2+j10.285A-S：6.86+j20.334-S：8.4+j17.2电压降落1-2：2.85%S-1：2.18%4-2：1.77%4-1：4.75%3-4：0.99%S-1：5.0%A-3：4.52%A-3：13.5%2-1：1.03%A-4：5.06%1-2：5.03%A-3：3.70%S-4：10.7%2-4：3.6%A-4：5.11%A-S：10.4%4-S：6.33%总投资（万元）11231255410227年损失费用（万元）1859.21595.741774.4年计算费用（万元）1782.142006.411638.04综上所述，从各个方案所需要的费用、可靠性等多方面来考虑，我们选定方案3，为最终方案四、选择发电厂、变电所主要变压器台数、容量及电气主接线形式1、发电厂变压器的台数为了保证发电机电压绕组供电可靠性，接在发电机电压母线上的主变压器一般不少于两台。2、发电厂变压器的容量 因为有两台变压器，所以每台变压器的容量为 机组变压器容量为：S=150/0.8=177.5MVA发电厂变压器选择2台型号SFL1-180000/110的变压器变压器型号短路功率损耗空载短路V0%空载I0%SFL1-180000/1101352210.50.83、发电厂的电气主接线形式发电厂的主接线有三个基本要求，分别是可靠、灵活和经济性。有两种基本地接线形式，包括有汇流母线的接线方式和无汇流母线的接线方式，或者又包括单母线接线和双母线接线，后者包括桥型接线和单元接线。当每段母线的发电机容量或负载为 24 MW 及以上时，一般采用双母线分段接线，应用双母线提高了工作可靠性和灵活性，具体有以下优点：（1）检修母线时可以不使用户和电源停止工作，工作母线和备用母线可轮流检修；（2）母线故障时，可以迅速从故障母线切换到另一母线，大大减少了停电时间；（3）检修母线隔离开关时只需将其所属的回路停止供电；（4）可以应用母线联络断电器代替任一回路中的断路器。为了避免在母线故障时的短时停电，可以将双母线中的工作母线分段，为了保证采用双母线的配电装置，在进出线断路器检修时不中断用户的供电，可增设旁路母线或旁路隔离开关。 4、变电所变压器台数一般为两台主变压器，当只有一个电源时也可只装一台主变压器，我们设计给变电所安排两台主变压器。5、变电所变压器的容量变电站1：变电站2: 变电站3：变电站4：变压器型号损耗短路电压V0%空载电流I0%短路空载变电站1SFL1-31500/110变电站2SFL1-40000/110变电站3SFL1-31500/110变电站4SFL1-63000/1106、变电所的电气主接线形式变电所电气主接线方式一般采用有母线接线或桥形接线。因为外桥形接线多用于较小容量的发电厂变电所，且适用于故障率较小的情况，所以对变电所我们采用外桥形的接线方式。但桥形接线方式的可靠性并不很高，有时必须用隔离开关做为操作电器。用接地开关及快分隔离开关保护，当接地开关动作，电源侧断路器跳闸后，快分隔离开关打开，断开故障点，以便点源线路自动重合，恢复供电。五、调压计算及分接头选择线路分布电容充电效率为经计算得b=3.17us/km线路4-2, -0.863 Mvar线路S-1, -1.247 Mvar线路2-1, -0.1997 Mvar线路A-3, -1.0548 Mvar线路S-4, -3.6 Mvar线路A-4, -4.2 Mvar1.变电所1的变压器分接头选择：该变压器采用逆调压的方式，所以在最大负荷时保持中枢点电压不超过5%UN 最小负荷时为额定电压。最大负荷时：S1=S1max+Qc1=30+j14.5-j1。247=30+j13.253 S= =0.692+j2.05 Smax=S1+S=30.692+j15.303 ULmax= =5.65KV U1=U -ULmax =109.8KV Vmax=109.85=116.64 KV最小负荷时：S1=S1min+Qc1=15+j6.013 MVA S=0.178+j0.527 MVA Smim=S1+S=15.178+j6.54 MVA ULmin=2.64 kv U1= U -ULmin =116.33 kv Vmin= V= =116.485kv取分接头为118.15KV的分接头校验： Vmax= Vmin= 满足（2%5%）UN的调压要求2. 变电所2的变压器分接头选择：该变压器采用逆调压的方式，所以在最大负荷时保持中枢点电压不超过5%UN 最小负荷时为额定电压。最大负荷时：S2=S2max+Qc2=50+j23.24 S=0.822+j3.84 Smax=S2+S=50.82+j27.08 U2max=5.53kv U2=109.07kv Vmax=115.8kv最小负荷时：S2=S2min+Qc2=30 +j3.97 S=0.323+j0.333 Smim=S2+S=30.323+j13.97 U2min=3.07kv U2=109.13kv Vmin=116.0kv V= =115.9kv取分接头为118.25KV的分接头校验： Vmax= Vmin= 满足（2%5%）UN的调压要求3. 变电所3的变压器分接头选择：该变压器采用逆调压的方式，所以在最