华立学院电力系统课程设计方案,辐射式输电网络电压损失及导线截面选择计算

1、广东工业大学华立学院 课程设计V论文） 课程名称电力系统课程设计 题目名称辐射式输电网络电压损失及导线截面选择计算 学生学部V系）机电与信息工程学部 专业班级10电气工程及其自动化2班 学 号 学生姓名 指导教师丁延林 2018年5 月28日 广东工业大学华立学院 课程设计 论文）任务书 辐射式输电网络电压损失及导线截面选择计算 一、课程设计 论文）的内容 在假定 或规定）从变电所I到变电所W电压损失允许值为10%并已知电 网各部分输送容量 或电流），各部分输送距离，各部分功率因数的情况下，如 何适当选择三段导线截面，使得导线所用铝材为最省？ 二、课程设计 论文）的要求与数据 原始资料 已知图

2、2中，改造前线路长度a=53km钢芯铝绞线的规格型号为 LGJ- 120,; a2=15km，导线规格为LGJ-95； a 3=49km 导线规格为LGJ-70。铝材料 的电阻系数j，电网各部分的电抗 X可近似地按每公里 JI ,假 定各段功率因素均为0.9，各台变压器的容量如图所示。 三、课程设计 论文）应完成的工作 1、针对图1画出电压损失的向量图，然后推导电压损失的理论公式 2、计算改造前从变电所I至变电所W全线电压损失率。 3、 分别选择三段导线的型号，使改造后从变电所I到变电所W电压损失允 许值为10沱内。 较大规格的导线型号有LGJ-150, LGJ-185, LGJ-240，LG

3、J-300，LGJ- 400） 4、 比较采用不同的截面组合，使三段导线所用铝材总量最少 导线所用铝 材份量的多少取决于其体积qi、q2、q3的大小）。 5、用拉格朗日乘数法推导从变电所I到变电所W电压损失允许值为10% 在已知电网各部分输送容量 或电流），各部分输送距离，各部分功率因数的情 况下，如何适当选择三段导线截面，使得导线所用铝材为最省？ 四、摘要 本世纪初结束的全国大规模电网 主网、城网、农网）改造中，经常遇到幅 射式 即链式）输电网络电压损失及导线截面的选择问题。 由于近年来负荷增加很快，原有设计的导线截面均太小，在电网改造中， 必须以小换大。否则，全线电压损失超过甚至大大超过1

4、0%时，将给用户造成 严重后果，如灯光暗淡，电动机起动困难甚至烧损的事故时有发生。可见，电 网改造势在必行。但当我们用经济电流密度选择好各段导线截面，并通过有关 设计手册，进而用电压损失校验导线截面时，虽然可分别满足各段电压损失不 超过10%的要求。为此，在幅射式网络导线截面选择这类问题中，涉及数千万 元巨额改造资金及其技术经济性，因而有必要寻求某种精确的计算方法。 关键词： 幅射式 即链式）输电网络、导线截面 、电损失、经济性 五、目录 辐射式输电网络电压损失及导线截面选择计算 2 一、课程设计 论文）的内容 2 二、课程设计 论文）的要求与数据 2 三、课程设计 论文）应完成的工作 2 四

5、、摘要 2 五、目录 2 六、计算任务 2 1、针对图 1 画出电压损失的向量图，然后推导电压损失的理论 公式。 2、计算改造前从变电所I至变电所W全线电压损失率。 3、分别选择三段导线的型号，使改造后全线电压损失允许值为 10%内。 2 1）、 三段导线各加一档后。 2 2）、 三段导线各加二档后。 2 3）、 三段导线各加三档后。 2 4）、 三段导线各加四档后。 2 4、用拉格朗日，求三段导线所用铝材最少 5、因数对电压损失及导线截面选择的影响 2 七、课程设计 论文）进程安排 2 八、结束语2 九、应收集的资料及主要参考文献 2 六、计算任务 一.针对图1画出电压损失 的向量图，然后推

6、导电压损失的理 论公式。 如图为电压向量图。 公式 U= 推导过程如下： vUIR | +UIR ) /U= U 因为 Ul r =P, Ul I三=Q 所以 u= IM 按照式2)计算改造前从变电所I至变电所W全线电压损失率 改造前各数据如下: 站 号 S (MVA 西 凹 P (MW Q (MVAr n 20 0.90 0.44 18 8.72 川 15.5 0.90 0.44 13.95 6.76 IV 20 0.90 0.44 18 8.72 各段线路电阻、电抗数据列于表2: 电网各部分的电抗 X可近似地按每公里0.4 Q计算 铝材料的电阻系数-L f R=C =0.0283*5300

7、0/120=12.5一1 R=C=0.0283*15000/95=4.5 线段 P q (MVAr x (Q a1 18 12.5 8.72 21.2 R=C a2 13.95 4.5 6.76 6 a3 : 18 20 8.72 19.6 按R、X叠加后对应的电阻、电抗列于表 3 改用大写字母以示与表2之区别）： 线段 P Q (MVAr X (Q a1 18 12.5 8.72 21.2 a2 13.95 17 6.76 27.2 a3 18 37 8.72 46.8 z =1128.15 IT =776.832 U% = | x 100% x 100% = COSI sinm P(MW

8、Q(MVar n 20 0.9 0.44 18 8.8 3川 15.5 0.9 0.44 13.95 6.82 IV 30 0.9 0.44 18 8.8 将各段线路电阻、电抗数据列于表 3: 线段 p(MW r( Q q(MVar x( Q a1 18 12.5 8.8 21.2 a2 13.95 4.47 6.82 6 a3 18 19.81 8.8 19.6 按R、X叠加后对应的电阻、电抗列于表 4: 改用大写字母以示与表3之别） 线段 P(MW R( Q Q(MVar X( Q a1 18 12.5 8.8 21.2 a2 13.95 16.97 6.82 27.2 a3 18 36.

9、78 8.8 46.8 =1 =1 1 ）、三段导线各加一档后。 则 型号是LGJ-150、 型号是LGJ-120、 型号是LGJ-95 将加一档后导线各段线路电阻、电抗 V表四） 线段 p(MW r( Q q(MVar x( Q al 18 10 8.8 21.2 a2 13.95 3.54 6.82 6 a3 18 14.57 8.8 19.6 将加一档后导线各段线路，按 R、X叠加后对应的电阻、电抗列于V表五） 线段 P(MW R( Q Q(MVar X( Q a1 18 10 8.8 21.2 a2 13.95 13.54 6.82 27.2 a3 18 28.11 8.8 46.8

10、1 X 1 = 1 1 将表五的数据代入1）、2）计算电压损失率: =13.65% 故加一档后的导线不符合要求 2）、三段导线各加二档后。 贝U I型号是LGJ-185、 型号是LGJ-150、 型号是LGJ-120. 将加二档后导线各段线路电阻、电抗 V表六） 线段 p(MW r( Q q(MVar x( Q a1 18 8.11 8.8 21.2 a2 13.95 2.83 6.82 6 a3 18 11.56 8.8 19.6 将加二档后导线各段线路，按 R、X叠加后对应的电阻、电抗列于V表七） 线段 P(MW R( Q Q(MVar X( Q a1 18 8.11 8.8 21.2 a

11、2 13.95 10.94 6.82 27.2 a3 18 22.5 8.8 46.8 I 1 | = 将表七的数据代入1）、2）计算电压损失率: =12.23% 故加二档后的导线不符合要求 3）、三段导线各加三档后。 则F型号是LGJ-240、可型号是LGJ-185、F型号是LGJ-150 将加三档后导线各段线路电阻、电抗 表八） 线段 p(MW r( Q q(MVar x( Q al 18 6.25 8.8 21.2 a2 13.95 2.29 6.82 6 a3 18 9.24 8.8 19.6 将加三档后导线各段线路，按 R、X叠加后对应的电阻、电抗列于 表九） 线段 P(MW R(

12、Q Q(MVar X( Q a1 18 6.25 8.8 21.2 a2 13.95 8.54 6.82 27.2 a3 18 17.78 8.8 46.8 I = | | = 将表七的数据代入1）、2）计算电压损失率: =10.98% 故加三档后的导线不符合要求。 4）、三段导线各加四档后。 J则I型号是LGJ-300、 型号是LGJ-240、 型号是LGJ-185 将加四档后导线各段线路电阻、电抗 表十） 线段 p(MW r( Q q(MVar x( Q a1 18 5 8.8 21.2 a2 13.95 1.77 6.82 6 a3 18 7.50 8.8 19.6 将加四档后导线各段线

13、路，按R、X叠加后对应的电阻、电抗列于 表十 ) 线段 P(MW R( Q Q(MVar X( Q a1 18 5 8.8 21.2 a2 13.95 6.77 6.82 27.2 a3 18 14.27 8.8 46.8 将表十一的数据代入1）、2）计算电压损失率: =10.00% 故加四档后的导线符合要求 计算结果表明各段导线规格均须增加四个档次。导线截面的增大致使。原 有的杆塔及横担承重不够。全线杆塔也因此而重新组立。 接利用拉格朗日乘数法推导直接算出符合 uv 10%，且铝材最小的 方案。 用拉格朗日乘数法推导从变电所I到变电所W电压损失允许值为10%在 已知电网各部分输送容量 或电流

14、），各部分输送距离，各部分功率因数的情况 下，如何适当选择三段导线截面，使得导线所用铝材为最省？ 导线所用铝材份量的多少取决于其体积的大小。参看图2： ai、日2、为电网各变电站之间的距离， qi、q2、qa为各段导线截面，因此，全线导线的体积为： V=aq+a2q2+a3q3 4） 其中：qi、q2、qa应满足条件： 参照图2,式5）中各段电阻值（略去趋肤效应 为: R =C 甘（Q R2=C（ Q .6） 民=C （ Q 式中：C-铝材料的电阻系数，即0.0283 将公式6）代入式5），整理后得： - U=0 .7 ） 令 为待定常数，并令： I 8） 对式8）中的q” q2、q3分别求出

15、偏导数，并使之为零： 9) 根据式9）可得: .10 ) 丨 x 将式10）代入式7），整理后得: 11) 将式11）代入式10）得: 则qi=Kq I q2=Kq I q3= Kq I . El P (MW Q (MVAr n 20 0.90 0.44 18 8.72 m 15.5 0.90 0.44 13.95 6.76 IV 20 0.90 0.44 18 8.72 R=C 冃=0.0283*49000/185=7.5 2之区别) 将各段线路电阻、电抗数据列于表2: 线段 P q (MVAr x (Q a1 18 5.00 8.72 21.2 a2 13.95 1.77 6.76 6 a

16、3 18 7.50 8.72 19.6 按R、X叠加后对应的电阻、电抗列于表3改用大写字母以示与表 线段 P Q (MVAr X (Q a1 18 5.00 8.72 21.2 a2 13.95 6.77 6.76 27.2 a3 18 14.27 8.72 46.8 凹=441.26 |x =776.83 U% = X 100% X 100% =9.9 % 故满足该系统末端电压质量要求。 5、因数对电压损失及导线截面选择的影响 进一步分析推导结果，当I上升时，将下降，故qi、q2、q3是关于的 函数，将qi、q2、q3随f而变化的值列于表 回 q1 q2 q3 0.80 0.60 r841.

17、4 672.8 505.07 0.85 0.5268 465 367 277 0.90 0.4359 305 244 183 0.95 0.3122 212.05 161.13 127.27 1.00 0 106 92.63 73.16 七、课程设计 论文）进程安排 序号 设计 论文）各阶段内容 地点 起止日期 1 计算三段导线的型号 图书馆 2018-5-24 2 用来格朗日计算用铝量最少 图书馆 2018-5-25 3 计算电压损失率 图书馆 2018-5-26 4 排版 宿舍 2018-5-27 5 检查、校验 宿舍 2018-5-28 八、结束语 使用拉格朗日乘数法计算从而定制所需的铝

18、材截面积，虽然推导过 程复杂，但在实际工程应用上只需要知道电流量电压变化量，以及 最小功率因数，就可以计算出电力线所需的型号。比起逐步推导型 号节省了很多时间。 最后功率因数也是影响电压损耗的主要因素，提高功率因数可以减 少电压的损耗。 九、应收集的资料及主要参考文献 1、清华大学数学教研室编写高等数学 北京 清华大学出版社 1958 年 2、韩祯祥 吴国炎 主编电力系统分析 杭州 浙江大学出版社 2005 年 3、 何仰赞温增根主编电力系统分析 武汉 华中科技大学出版社 2002年 发出任务书日期：年 月 日指导教师签名： 计划完成日期：年 月 日教案单位责任人签章: 心 得 体 会 鷲东 这 雌低鯉蝕群总誕也 日 ,f|到討|解学!解之22 亍脈多m意真理的总和足 月 0及很日注认了我析不 5 岛慢匪等雯野、nr妇 分n年 足度n图S,迁勧列B出M名