长沙理工电网规划课程设计

1、目录第一部分 电网规划课程设计任务书（二） - 1 -1 原始资料 -. 1 -2设计任务 -. 2 -3设计要求 -. 2 -4 主要参考文献 -. 2 -5 课程设计（论文）工作进度计划表 - 3 -第二部分 课程设计内容 - 4 -第一章 检测系统的功率平衡 -4 -1.1有功功率平衡 -. 4 -1.2无功功率平衡 -. 4 -第二章 电力网接线方案的技术论证及经济性比较 - 5 -2.1 电力网接线方案的初步选择 - 5 -2.2 初选合理方案的初步设计 -. 10 -2.3 方案的比较和筛选 -. 17 -第三章 变压器的选择和计算 -18 -3.1 变压器的额定容量选择 - 18

2、 -3.2 变压器的型号选择 -. 19 -第四章 网络潮流计算 -20 -4.1 计算元件参数 -. 20 -4.2 潮流计算 -. 20 -第五章 电压调整 -24 -第六章 设计总结与体会 -26 -第三部分 附录 -. 28 -附录一：电网规划课程设计指导书 附录二：电力系统接线图 -28- 附录三：最大最小负荷运行方式潮流分布图 附录四：电力系统阻抗图 附录五：潮流计算程序说明第一部分 电网规划课程设计 任务书（二）1 原始资料1.1 发电厂、变电所相对地理位置及距离12A150Km120Km120Km1.2 发电厂技术参数和系统 S1.2.1 发电厂 A：火电厂装机 2数、容量：

3、2600（MW ） 额定电压（ kV ）：21KV 额定功率因数 0.91.2.2 等值系统： A 厂通过 220KV 与某系统 S 相联，该系统装机容量为 2600MW ，平均功率因数为 0.9，其最大综合负荷为 2200MW，平均功率因数为 0.85。1.3 待规划地区负荷数据及有关要求地点项目123最大负荷（ MW）1006060最小负荷（ MW）602520最大功率因数0.850.90.9最小功率因数0.80.850.85Tmax (h)550055005500低压母线电压 （kV）101010调压要求逆调压负荷类别I%504030II%304050III%2020202 设计任务本次

4、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。3 设计要求（ 1） 设计中应严格遵守课程设计的规章制度，按时到设计教室进行设计， 任何人不得迟到、早退和无辜缺席；（ 2） 同学应根据设计要求独立完成课程设计任务，同组成员之间可以商量 讨论，但严禁相互抄袭；（ 3） 设计完成后，每个同学应提交打印的设计说明书一份，课程设计说明 书编写和电路图绘制应附和规范要求；（ 4） 按时参加课程设计

5、答辩。4 主要参考文献1 电力系统稳态分析（第三版） . 陈珩 主编. 中国电力出版社 . 2007 年2 电力系统分析（第三版）. 何仰赞 温增银主编 . 华中科技大学出版社 . 20023 电力系统分析学习指导 . 徐政 主编. 机械工业出版社 . 2003年4 熊信银 .发电厂电气部分 .北京：中国电力出版社， 20015 工厂常用电气设备手册编写组 . 工厂常用电气设备手册 （上、下册 ）.中 国电力出版社 .19986 中国电器工业协会编 .输配电设备手册 M. 机械工业出版社 .1999.5 课程设计（论文）工作进度计划表序号课程设计（论文）工作任务工作进度日程安排12345678

6、9101阅读设计任务书，搜集、阅读与电网规划有关的各种资料2电网接线初步方案拟定与比较3电网接线方案的经济技术比较4调压计算5整理课程设计论文并打印6提交课程设计成果、答辩第二部分 课程设计内容第一章 检测系统的功率平衡1.1 有功功率平衡1.1.1 系统功率平衡分析等值系统最大综合负荷为 2600MW ，该系统总发电容量为 2200MW ，存在缺 额，经常拉闸限电，故需要发电厂 A 供给 400MW 。1.1.2 系统最大负荷时的有功功率平衡用电负荷Pynk1Pmax 0.9* (100 60i160 2600) 2538MW供电负荷Pg1Py 2671.5789MW1 k2 y发电负荷Pf

7、mmPgPz,jk3,j PG,jj 1 j 12671.58 0.06* 3400 2875.58MW总装机容量PG600* 2 2600 3800MW1.1Pf系统的总装机容量大于系统最大发电负荷的 1.1 倍，满足有功功率平衡要求。1.2 无功功率平衡1.2.1 计算发电厂及各变电站无功负荷根据公式 Q tan N 可由负荷有功功率以及相应功率因数计算无功功率 P变电所 1： S1 100 j61.97变电所 2： S2 60 j29.06变电所 3： S3 60 j29.061.2.2 无功功率平衡分析PD 3400MWQD 1.24* 3400 4250MVARQ 1.15Q D 4

8、887.5QC Q -QG -QR -QC。LQG 581.187MVA RQR 1363.44220KV 电网中，无功电源安装总容量应大于电网最大自然无功负荷，由以上 计算可知，总容量大于电网最大自然无功负荷的 1.15 倍，故无功平衡条件满足第二章 电力网接线方案的技术论证及经济性比较2.1 电力网接线方案的初步选择根据给定的电源和负荷，以及它们之间的相对距离，做出了九种可能实现的各种接线方案。如图 2.12根据供电可靠性、灵活性、经济1 性等原则3比较：方案二、三由于导线过长，投资大，经济性不好，所以淘汰。 方案六、七因为不能保证供电的2 可靠性，所以淘汰。 留下方案一、四、五，分别编1

9、号为一、3二、三。将导线视为均一网，比较这三种方案的电能质量和线路的功率损耗。2方案一31S3 (l 23 l12 ) S * l 1213l 12 l23 l 13(60j 29.06)(120 2 120)(60j 29.06) * 120120 120 212060j 29.06( MVA)2S2 (l 23 l13 ) S3 l13l12 l13 l 23(60j 29.06)(120 2 120)(60j229.06) * 120120 120 212060 j 29.06(MVA)S41S1S12S23 220 j120.09(MVA )S13P2Q266.667(MVA)S12P

10、2Q266.667(MVA)S41P2Q2250.642(MVA)功率损耗Ll1DlSl25778296.672电能质量：Ll1SlDl34798.25方案二j18.3S S1(l13 l32 l24) S3 (l23 l 24) S2l42 S41l 41 l13 l32 l 24(100 j61.97)(120 120 2 192.09) (60 j29.06)(120 2 192.09) (60 j 29.06)192.09150 120 2 120 192.09SS2 (l 23 l13 l 41 ) S3 (l13 l 41 ) S1l 41S42128.86 72.73(MVA)l

11、 41 l13 l24 l 24(60 j 29.06)(120 2 120 150) (60 j 29.06)(120 150) 9100 j 61.97)150150 120 2 120 192.0991.14 47.36(MVA)S13S41 S1 28.86 j10.76(MVA)S23S41S13j18.3(MVA)S42 S2 31.114147.968(MVA)30.8(MVA)S23 36.119(MVA)S42 102.711(MVA)功率损耗：LDlSl2l15442921电能质量：方案三LSlDll151841.78.361.(S3 S3)(l 24 l12) S2* l

12、421l12 l24 l 14(160 j91.03)(120 192.09) (60 j29.06) * 192.09 192.09 150 120133 j 73.56(MVA)S2(l21 l14 ) (S3 S1 )l142l12 l 13 l 23 (60 j 29.06)(150 120) (160 j91.029) * 150 192.09 150 120电能质量：Sl Dl 49710.220l187 j46.53( MVA)S21S42S2 27 j17.469( MVA)S1360j29.06(MVA)S41P2Q2151.987(MVA)S42P2Q298.661(MVA

13、)S21P2Q232.158(MVA)S13P2Q266.667(MVA)L2 功率损耗：Dl Sl 2 5732191.888l1L由于三种方案的电能质量和功率损耗相差不多，难以取舍。故三种方案均保留2.2 初选合理方案的初步设计方案一方案二方案三根据负荷情况及输电距离，参照下表确定选用输电线路的电压等级为 220KV。额定电压 （KV）输送功率（KW）输送距离（Km）3520001000020506035003000030100110100005000050150220100000500000100 3002.2.2 输电线路导线截面积的理论计算选择 导线截面积的选择，与输电线路流过的最大

14、电流 Imax 和经济电流密度 J 有关，换言之，既要考虑该截面积下的电路损耗（导线截面积越大，损耗越小）又要考虑其经济性（导线截面积越大，成本越高） 。其中最大工作电流 ImaxSmax3UN cos电流经济密度由最大负荷利用小时数查表得到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300050005000以上铝1.651.150.9铜3.002.251.75依据计算所得初步功率分布，其导线的经济截面积计算如下：方案一：S41 ( P41 Q41 ) max 730.85( mm2 )41 3JU N22 ( P13 Q13 ) max

15、2 S13 13 13 max 194.39(mm2 )3JUN22S12 ( P12 Q12 ) max 194.39(mm2)12 3JU N22 ( P23 Q23 )max 2 S23 23 23 max 194.390(mm2 )23 3JU N所以,考虑未来的发展 41 段选用 2LGJ-4005013 段选用 LGJ-3004012 段选用 LGJ-3004023 段选用 LGJ-30040U2取 SB 1000MVA,U B 220KV,ZBB 48.4(本设计中均以此作为基值)SB求取各段线路阻抗标幺值Z41(0.039j0.308)1505.85j46.2( )Z13(0.

16、105j0.425)12012.6j51( )Z12(0.105j0.425)12012.6j51( )Z23(0.105j0.425)169.71 17.8 72.1( )Z41*0.06j 0.477Z13*0.26j0.15Z*120.26j0.15Z*230.368j1.49方案二：( P41 Q41 ) max 2S41431.46(mm )41 3JU N( P13 Q13 )max 2S13 1313 max 179.62mm2 )3JUN22(P23Q23)max2S232323max210.64(mm2 )233JU N(P42Q42)max2S424242max299.50

17、(mm2 )3JU N所以,考虑未来的发展 41 段选用 LGJ-40050 13 段选用 LGJ-30040 12 段选用 LGJ-3004023 段选用 LGJ-40040Z41(0.079j0.416)150 11.85 j 62.4( )Z13(0.105j0.425)120 12.6 j51( )Z23(0.105j0.425)169.71 17.8 72.1( )Z42(0.079j0.416)192.09 15.175 j79.91( )Z410.245j1.289Z130.260j1.054Z230.368j1.490Z420.314j1.651( P41Q41 ) max 2

18、S41 41 41 max 443.18(mm2 ) 3JU N( P13Q13 )max2S13194.4(mm )3JUN( P12Q12 )max 2S12187.54(mm )12 3JU N22( P42Q42 ) max2S42287.69(mm )423JU N所以,考虑未来的发展 41 段选用 2LGJ-4005013 段选用 LGJ-4005012 段选用 LGJ-4005042 段选用 LGJ-40050Z41(0.039j0.308)150 5.85j 46.2( )Z13(0.079j0.416)120 4.74j24.96( )Z12(0.079j0.416)120

19、9.48j 49.92( )Z42(0.039j0.308)192.09 15.175 j79.91( )将以上三种方案利用计算机进行潮流计算，得导线截面积选取合适。按机械强度校验，对于跨运河，公路，通讯线路，居民区线路，导线截面积不得小于 35mm2，应此所选导线截面积满足机械强度的要求 ;2.2.3 功率损耗及电能损耗，电压损耗的计算潮流计算最终结果方案一：节点电压V(1)=.966390,DETA(1)=-5.563752V(2)=.913987,DETA(2)=-9.161996V(3)=.913987,DETA(3)=-9.161996V(4)=1.050000,DETA(4)=.0

20、00000节点功率P(1)=-.100000,Q(1)=-.061970P(2)=-.060000,Q(2)=-.029100P(3)=-.060000,Q(3)=-.029100P(4)=.227065,Q(4)=.165507支路功率及支路功率损耗起(i)止(j)Pij QijPji QjiDPijDQij12.061384.034689-.060000-.029100.0013840113.061384.034689-.060000-.029100.0013840114-.222768-.131348.227065.165507.0042966423.000000.000000.0000

21、00.000000.00000000系统支路有功功率损耗dp=.00706467.00558928.00558928.03415829.00000000系统支路无功功率损耗 dq= .04533686方案二：节点电压V(1)=.894849,DETA(1)=-9.047193V(2)=.918179,DETA(2)=-8.146790V(3)=.872654,DETA(3)=-11.035875V(4)=1.050000,DETA(4)=.000000节点功率P(1)=-.100000,Q(1)=-.061969P(2)=-.060000,Q(2)=-.029099P(3)=-.059998,

22、Q(3)=-.029100P(4)=.231805,Q(4)=.181110起(i)止(j)Pij QijPji QjiDPijDQij13.028721.012205-.028405-.010923.0003162114-.128721-.074174.135474.109703.0067528523.032235.020776-.031593-.018176.0006420024-.092236-.049875.096331.071407.00409515支路功率及支路功率损耗.00128186.03552828.00259940.02153215系统支路有功功率损耗 dp= .01180

23、621系统支路无功功率损耗 dq= .06094169方案三： 节点电压V(1)=.938730,DETA(1)=-7.465230V(2)=.951800,DETA(2)=-6.521035V(3)=.932808,DETA(3)=-7.290069V(4)=1.050000,DETA(4)=.000000节点功率P(1)=-.100000,Q(1)=-.061970P(2)=-.060000,Q(2)=-.029100P(3)=-.060000,Q(3)=-.029100P(4)=.226852,Q(4)=.163728支路功率及支路功率损耗起(i)止(j)Pij QijPji QjiDP

24、ijDQij12-.015944-.008751.016018.009138.00007358.0003870313.060470.029095-.060000-.029100.00047015.0000045214-.144526-.082314.148324.112294.00379847.0299796824-.076018-.038238.078528.051434.00250975.01319614系统支路有功功率损耗 dp= .00685195系统支路无功功率损耗 dq= .04356738方案一： Pmax =0.00706467方案二： Pmax = 0.01180621方案三

25、： Pmax =0.00685195能量损耗：方案一： W= P41 41+ P13 13 + P12 12=28.12( MKW.h )方案二： W= P41 41+ P42 42 + P13 13 + P23 23=45.153(MKW.h )方案三： W= P41 41+ P42 42 + P13 13+ P12 12=27.255( MKW.h ) 电压损耗：方案一： U*= U*=0.086013 方案二： 0.127346 方案三： U*=0.067192比较以上数据可知，方案二损耗远其他方案，可排除此方案 方案三能量损耗和电压损耗均为最小。2.3 方案的比较和筛选2.3.1技术比

26、较的计算根据 2.3.c 的功率损耗和电压损耗得方案一最优。2.3.2 经济比较的计算n现值比较法 F (1 C Sv W)t (1 i) t1F规划方案的费用现值N计算期或指电力工程经济使用年限(取 25 年)I总投资C年经营总成本Sv 计算期末回收固定资产余额( 20%I)W 计算期末回收流动资金( 50%I)方案一： I=36985.5C=3339.943I+C- Sv -W=14435.593方案二： I=33300.45C=3015.08I+C- Sv -W=13005.151方案三： I=(150+120+2*120+192.09) *55=38614.95C= W 1I2I=34

27、86.248I+C- Sv -W=15070.732通过经济比较与技术比较，方案一与方案三各有所长，无法取舍，故进一步按照 抵偿年限的计算来选择。抵偿年限 N比较结论：I1C2I2C136985.5 38614.953486.248 3339.94311.13 10由技术上看，方案三的供电可靠性都很好，而经济上看，由于抵偿年限大于 10 年，按电力工业投资回收系数 0.1 考虑，应采用方案三。第三章 变压器的选择和计算3.1 变压器的额定容量选择按变电站为双变压器设计，则额定容量的选择原则为：当其中容量最大一台 主变压器因故退出运行，其它主变压器应在允许的过负荷范围内保证输送全部剩 余功率的

28、70%以上。以变电站 1 为例计算步骤如下：P 100变电站 1： SN,1 70%SD,1 70%* max 0.7 100 82.3529MVA RN ,1D,1 cos 1 0.85其中 SN,1 为第一个变电站的变压器额定容量，SD.1为第一个变电站的最大负荷容量。同理可求得：变电站 2: SN,2 46.667MVAR变电站 3： SN,3 46.667MVAR发电厂 A 的主变压器额定容量根据装机容量确定3.2 变压器的型号选择3.2.1 变电站的主变压器型号选择1、由网络电压等级确定主变为降压变压器2、网络中各段线路电压等级均为 220KV ，各变电所无需三绕组变压器，故 选用双

29、绕组变压器3、为保证改变变压器变比调压时，不影响系统运行，选用有载调压变压器 参照标准变压器数据表最终确定三个变电所均选用两台型号为 SFPL 90000 / 220高压侧额定电压： 2422*2.5%低压侧额定电压： 10.5KVI 0% 0.67P0 92KWPK 472.5KW查表可知其参数： UK % 13.753.2.2 发电厂 A 主变压器型号选择 根据实际情况，主变压器为升压变压器，由于高压侧额定电压为 242KV ，故 选用双绕组变压器， 同样，为保证通过改变变压器变比调节电压时系统正常运行， 采用有载调压。查表确定每台机组选择两台型号为 SFP3 340000 / 220的变

30、压器。 高压侧额定电压： 2422*2.5% 低压侧额定电压： 10.5KVI 0% 1.0P0 190KW PK 860KW 查表可 N知其参数 UK % 14.3第四章 网络潮流计算4.1 计算元件参数发电厂主变压器参数计算：TA :RAA A 1000*2PK *USNN2 0.43568XA2UK %UN2100SN24.63GAP021000U N263.2443* 10 6BAI 0%SN2100U N265.8056* 10 6变电所 1、2、3 所选用的变压器型号相同，故参数也一样：R1X1G1PK * UN21000* SN2UK %UN2100SNP03.4162389.4

31、73B11000U N21.57093* 10 6I 0%SN2100U N210.2964*10 64.2 潮流计算4.2.1 最大负荷时的潮流分布变电所 1 的变压器损耗及运输负荷PK S12T1: PZTK 1 2 0.2018451 ZT 1000SN2U K %S1 10.57285100SNP0PYTQYT0.0921000I0 %SN 0 N 1.206 100S10.293845 j11.77885S10.100293845 j0.07347885变压所 2、3 的变压器损耗及运算负荷T2T3:QZTPYTPZTPKS1 2 0.06482ZT 1000SN2U K %S12K

32、 1 3.3951100SNP0QYT0.0921000I0 %SN 1.206100S 0.15682 j4.6011,* ,S2 S3 0.06015682 j0.0337011将上述数据输入程序，经四次迭代计算可得潮流计算最终结果节点电压V(1)=.919698,DETA(1)=-7.510625V(2)=.936490,DETA(2)=-6.542556V(3)=.893514,DETA(3)=-9.459107V(4)=1.050000,DETA(4)=.000000节点功率P(1)=-.100294,Q(1)=-.073479P(2)=-.060157,Q(2)=-.033701P

33、(3)=-.060156,Q(3)=-.033701P(4)=.228486,Q(4)=.194001P0PYTS10.174 j 5.502875支路功率及支路功率损耗起(i)止(j)Pij QijPji QjiDPijDQij12-.016348-.011754.016442.012243.00009393.0004882613.060704.036763-.060156-.033701.00054785.0030615914-.144650-.098487.149031.133050.00438060.0345631424-.076599-.045944.079455.060951.00

34、285631.01500765S1 0.060174 j0.0505变电所 2 变压器损耗及其运算负荷T2: PZTPK S121000SN20.0126QZTPYTQYT2UK %S12100SN0.660810000 0.092I0 %SN1001.206S2 0.1046 j1.8668S2 0.025 j0.01736变电所 3 变压器损耗及其运算负荷0.082PK S121000SN2QZT U10K0%SSN1 4.296875PYT0.092YT 1000QYTI0 %SN 1.206YT 100S23 0.174 j5.502875S3 0.0201 j0.014将上述数据输入

35、程序，经三次迭代计算可得潮流计算最终结果潮流计算最终 结果节点电压V(1)=.984578,DETA(1)=-3.319954V(2)=.995113,DETA(2)=-2.782359V(3)=.975235,DETA(3)=-3.861926V(4)=1.050000,DETA(4)=.000000节点功率P(1)=-.060173,Q(1)=-.050508P(2)=-.025105,Q(2)=-.017359P(3)=-.020097,Q(3)=-.013999P(4)=.107089,Q(4)=.093521支路功率及支路功率损耗系统支路有功功率损耗 dp=.00171388系统支路

36、无功功率损耗 dq=.01165537起(i)止(j)Pij QijPji QjiDPijDQij12-.010444-.008037.010479.008215.00003510.0001780113.020155.014311-.020097-.013999.00005801.0003123314-.069884-.056782.070896.064758.00101197.0079753324-.035584-.025574.036193.028764.00060880.00318970第五章 电压调整5.1 通过表四可以看出最大负荷时1、2、3 节点的电压偏低 .5.2 本方案中选择逆

37、调压方式： 最大负荷时， 发电厂 A 低压母线电压不高于额定 值的 1.05 ，最小负荷时不低于额定值 .1 计算最大负荷分接头 采用并联无功补偿装置调压 选变压器分接头（逆调压） 变电站 1 主变最大负荷：U tIm axU Im axU tmax U NiUimax0.919698 * 220 *10.510*1.05202.334KV最小负荷时：U t Im inU Imin Utmin U Ni0.984578 * 220 * 10.5U i min10227.4375KVUTIU tImax U tImin 214.886KV2应此选择 230KV的分接头变电站 2 主变最大负荷：U

38、t ImaxU Im axU t max U Ni0.93649* 220* 10.5U i max10* 1.05206.0278KV最小负荷时：Ut IminU Im inU t min U Ni0.995113 * 220 *10.5Uimin10229.8711KVU TI U tImax U tImin 217.94945KV应此选择 230KV的分接头变电站 3 主变最大负荷：U t Im axU Im axUt max U Ni0.893514 * 220* 10.5U i max10* 1.05196.57308 KV最小负荷时：U t Im inU Im in U t min

39、 U Ni0.975235 * 220* 10.5Uimin10225.279KVUTI经校验，Qc1U jc (U jc Ukj )k 2 kxij10 (1046.20.919698 * 220)( 230)223010.5)(10.5)33.14969Qc2Uxjc (U jc xijUjk)k100.936490 * 220 230 2(10 230 )( ) 133.09 230 10.510.521.4228Qc3Uxjc (UxijjcU j 2Ukj )k210 (10 0.893514 * 220 )( 230 ) 2 132.5476 (10230)( 10.5 )10.537.14733补偿无功后，再次进行潮流计算，电压偏移在允许范围内，如下所示节点电压V(1)=1.007464,DETA(1)=-3.414619V(2)=1.012604,DETA(2)=-2.867641V(3)=1.007338,DETA(3)=-4.018127V(4)=1.050000,DETA(4)=.000000