电力系统分析毕业设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上目 录专心-专注-专业引言本次设计的课题内容为电力网规划设计及降损措施的分析，是电气工程及其自动化专业学生学习完该专业的相关课程后，在毕业前夕所做的一次综合性的设计。该次毕业设计的目的在于：将所过的主要课程进行一次较系统而全面的总结。将所学过的专业理论知识,第一次较全面地用于实践,用它解决实际的问题,而从提高分析能力,并力争有所创新。初步掌握电力系统(电力网)的设计思路,步骤和方法,同时学会正确运用设计手册,设计规程,规范及有关技术资料,掌握编写设计文件的方法。其意义是对所学知识的进行总的应用，通过这次设计使自己能更好的掌握专业知识，并锻炼自己独立思考的能力和培养团结

2、协作的精神。此外,在计算机CAD绘图及外文资料的阅读与翻译方面也得到较好的锻炼.。 本设计是电力系统的常规设计，主要设计发电厂和变电所之间如何进行科学、合理、灵活的调度，把安全、经济、优质的电能送到负荷集中地区。发电厂把别种形式的能量转换成电能，电能经过变电所和不同电压等级的输电线路输送被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的各种能量。这些生产、输送、分和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。本设计是一门涉及科学、技术、经济和方针政策等各方面的综合性的应用技术科学。设计的基本任务是工程建设中贯彻国家的基本方针和技术经济政策，做出切合实际、安全使用、技术先进、综合

3、经济效益好的设计，有效地为国家建设服务。从电力系统的特点出发，根据电力工业在国民经济的地位和作用，决定了对电力系统运行要达到以下的技术要求：保证安全可靠的供电；保证良好的电能质量；保证电力系统运行的经济性。1 电力系统有功功率平衡及发电厂装机容量的确定电力系统运行中，所有发电厂发出的有功功率的总和在任何时刻都是与全系统的有功需求相平衡的，系统的有功需求包括用户的有功负荷、电力系统的有功损耗和发电厂厂用有功负荷。将区域内各种最大用电负荷相加，再乘以一个小于的同时率，即得系统的最大用电负荷。系统最大供电负荷，就是用电负荷加上为输送该负荷而产生的功率损耗，在规划设计时，网损率取为10%。为保证安全和

4、优质供电，电力系统的有功功率平衡必须在额定运行参数下确定，而且还应具备一定的备用容量。系统电源的装机容量大于发电负荷（即发电容量）的部分，称为系统的备用容量。系统综合最大用电负荷P max =K0Pi max = 0.9*(180+120+200+150) = 585MW式中：K0同时率，K01；Pi max -各用户最大负荷的总和。系统最大供电负荷 系统综合最大供电负荷Ps max = P max / (1-KL) = 585/ (1-0.1) = 650MW式中：KL网损率。系统综合最大发电负荷Pg max = Ps max / (1-Kp) = (650+20+10) / (1-0.06

5、) = 723.404MW式中：Kp厂用电率。系统有功备用容量国民经济备用：考虑到工业用户超计划生产、新用户的出现而设立。一般为最大发电负荷的5%。暂不考虑。负荷备用：为满足系统中短时的负荷波动和一天中计划外的负荷增加留有的备用。由系统总负荷的大小及运行经验，并考虑系统各类用户的比重确定。一般取最大负荷的（25）%。大系统取小值，小系统取大值。5%PR=36.17MW事故备用：为防止系统中某些发电设备发生偶然事故留有的备用。由系统中机组的台数、机组容量的大小、机组的故障率及系统可靠性指标确定。一般为最大发电负荷的10%，且不小于系统中一台最大机组的容量。暂不考虑。检修备用：为保证系统的发电设备

6、进行定期检修时留有的备用。如在一年中最小负荷季节（大修）和节假日（小修）能够完全分期分批地安排所有机组的检修，则不需设置。不能低于最大的单机容量，本设计为100MW。 电厂装机容量计算水电厂：P水=5*15=75MWP(火发)=Pgmax+5%PR+100=723.404+36.17+100=859.574MW P(火装)=P（火发）-P水=859.57-75=784.574MW发电厂装机容量的确定：由计算书得选取火电厂装机容量为（7*100+2*50）MW查询设计手册选择火电厂的机组型号为：7*QFN1002及 2*QFQ502。 2 确定电力网的最佳接线方案 2.1 方案初选考虑可能的网络

7、连接方式，对于显然不合理的方案予以淘汰。其首要依据为电力系统的供电可靠性；其次可通过满足备用情况的线路长度、高压断路器的数量及调度灵活性等指标来取舍，最后只保留两个个方案进行下一步的经济比较。表2.1 方案设计比较方案设计经济性（线路长度Km）可靠性灵活性取舍1920好中舍2966好好舍31016好好取4850好中舍51118好好舍61536好好舍7508差好舍8918好好舍91016好好舍10904好中取初选方案3与方案10。2.2 方案比较由上述表格的初选可知，方案1和方案2可作为最佳初选方案。因此，需要从这两个最佳初选方案中确定出一个最佳方案，作为本次设计的论证方案。2.2.1 方案一1

8、234图2.2.1 方案一接线设计图（1）功率分布及电压等级确定在此初步潮流计算中，忽略线路和变压器的损耗，因此，各变电所的负荷近似等于运算负荷。将环网打开，按照均一网计算。同时，双回线路的传输功率按重要负荷和最大负荷的70%来选择，取二者中的较大值。各段传输功率：P=180*70%=126MW60MW PI MAX=126MWP=120*70%=84MW25MW P MAX=84MWP=200*70%=140MW25MW P MAX=140MW对于线路：丰水期P1=(200+150)-(5*15*98%-10)*70%=200.55MWP2=(70+80)-(5*15*98%-10)*70%

9、=60.55MW枯水期P3=(200+150)-30*98%*70%=224.42MWP4=(70+80)-30*98%*70%=84.42MWP MAX=224.42MW对于线路：丰水期P1=150-(5*15*98%-10)*70%=60.55MWP2=80-(5*15*98%-10)*70%=11.55MW枯水期P3=(150-30*98%)*70%=84.42MWP4=(80-30*98%)*70%=35.42MWP MAX=84.42MW电压等级的选择原则：输电电压及合理的电压等级的选择是一个涉及面很广的综合性问题，除考虑送电容量、距离、运行方式等多种因素外，还应根据动力资源的分布及

10、工业布局等远景发展情况，进行全面的技术经济比较。选定的电压等级应是国家电压标准3、6、10、35、63、110、220、330、500、750kV。根据我国工业发展快的特点，电压等级不宜过多，以减少变电重复容量，同一地区、同一电力网内，应尽可能简化电压等级。根据孟祥萍、高嬿编著的电力系统分析一书第8页，表1-2各级电压架空线路与输送容量、输送距离的关系，查得本方案所有线路段电压等级均为220kv。表2.2.1（1） 根据线路距离与功率确定电压等级线路距离（Km）功率(MW)额定电压（KV）16512622012184220102224.422206384.4222057140220（2）按经济

11、电流密度选择导线截面积及型号对导线的主要求是有良好的导电性能、足够的机械强度和抗腐蚀性能。导线的常用材料有铜、铝和钢，在特殊情况下也使用铝合金。1)铜。导电性能好、耐腐蚀、抗拉强度高，是理想的导电材料。产量少，价格高。2)铝。导电性能较好，比重小，价格低。机械强度差，抗腐蚀能力较差。3)钢。导电性能差，机械强度大。为了充分利用各种材料导线的优点，我们把铝和钢融合起来，采用钢芯铝绞线LGJ。当LGJ导线还不能满足要求时，可以使用分裂导线、扩径导线，或者轻型、加强型LGJ导线，即LGJQ和LGJJ。架空线路导线截面面积一般情况下按经济电流密度来选择。按经济电流密度来选择导线截面用的输送容量，应考虑

12、线路投入运行后年的发展。在计算中必须采用正常运行方式下经常重复出现的最高负荷，但在系统发展还不明确的情况下，应注意勿使导线截面定的过小。S=PMAX3UNcosJ(J=1.15 cos=0.85)SI= 126*1033*220*0.85*1.15 =338.275 mm2S= 84*1033*220*0.85*1.15 =225.517 mm2S=224.42*1033*220*0.85*1.15 =592.506 mm2S= 84.42*1033*220*0.85*1.15 =226.645mm2S= 140*1033*220*0.85*1.15 =375.862 mm2表2.2.1（2）

13、按经济电流密度选择导线截面积及型号线路 横截面积（mm2） 导线型号338.275 LGJQ-400225.517 LGJ-240592.506 LGJ-2*300226.645 LGJ-300375.862 LGJQ-400表2.2.1(3) 导线参数与价格型号电阻()电抗()电导()价格（万元/km）LGJ-2400.1320.4322.63*10-637.93LGJ-3000.1070.4272.68*10-641.03LGJQ-4000.080.4172.73*10-660.41LGJ-2*3000.0530.3123.4*10-668.45（3）导线校验按发热条件校验导线截面积 I=

14、SJ=PMAX3UNcosI= PMAX3UNcos=126*1033*220*0.85 = 389.016A836AI= PMAX3UNcos = 84*1033*220*0.85 = 259.345A613AI= PMAX3UNcos = 224.42*1033*220*0.85 =692.882A1187AI= PMAX3UNcos = 84.42*1033*220*0.85 = 260.641A735AI= PMAX3UNcos = 140*1033*220*0.85 =432.240A25MW PMAX=140MWP=150*70%=105MW5MW PMAX=105MW对于线路：丰

15、水期P1=(200+150)-(5*15*98%-10)*70%=200.55MWP2=(70+80)-(5*15*98%-10)*70%=60.55MW枯水期P3=(200+150)-30*98%*70%=224.42MWP4=(70+80)-30*98%*70%=84.42MWPMAX=224.42MW将环网打开，按照均一网计算 1 2 P1 P2图2.2.3 均一网等效图P火1=P1MAXL12+L2火+P2MAXL2火L火1+L12+L2火P火1(1)=180*72+121+120*=137.598 MW P火1(2)=180*72+121+66*=119.346MW P火1(3)=1

16、00*72+121+120*=94.469 MW P火1(4)=100*72+121+66*=76.218 MW P火1MAX=137.598 MWP火2(1)=120*72+165+180*=162.402 MW P火2(2)=120*72+165+100*=125.531MW P火2(3)=66*72+165+180*=126.654MW P火2(4)=66*72+165+100*=89.782MW P火2MAX=162.402MW P12=P火2MAX-P火1MAX=24.804MW 变电所1为功率分点P火2MAXP火1MAX设火-2段故障那么：P12 = 120*70% = 84MW

17、P火1MAX= (84+180)*70% =184.8MW设火-1段故障P12 = 180*70% = 126MW P火2MAX= (126+120)*70% =172.2MW设1-2段故障 P火1MAX= 180*70% =126MW P火2MAX= 120*70% =84MW由上可知：线路在发生故障时所承担的功率将比正常时高。为保证供电可靠性，选用故障时最大传输功率为线路电压等级选取依据。表2.2.2（1）根据距离与功率设定电压等级线路距离（Km）功率(MW)额定电压（KV）72126220165184.8220121172.2220153224.422206314022057105220

18、（2）按经济电流密度选择导线截面积及型号S=PMAX3UNcosJ(J=1.15 cos=0.85)SI= 126*1033*220*0.85*1.15 =338.275 mm2S= 184.8*1033*220*0.85*1.15 =496.137 mm2S=172.2*1033*220*0.85*1.15 =462.310mm2S= 224.42*1033*220*0.85*1.15 =592.506mm2S= 140*1033*220*0.85*1.15 =375.862mm2S= 105*1033*220*0.85*1.15 =281.896mm2表2.2.2（2）按经济电流密度选择导

19、线截面积及型号线路横截面积（mm2）导线型号338.275LGJQ-400496.137LGJ-2*300462.310LGJ-2*240592.506LGJ-2*300375.862LGJQ-400281.896LGJ-300表2.2.2（3）线路价格及参数型号电阻()电抗()价格（万元/km）LGJ-3000.1070.42741.03LGJQ-4000.080.41760.41LGJ-2*2400.0660.31555.5LGJ-2*3000.0530.31268.45（3）导线校验按发热条件校验导线截面积 I=SJ=PMAX3UNcosI= PMAX3UNcos=126*1033*22

20、0*0.85 = 389.016A898AI= PMAX3UNcos = 184.8*1033*220*0.85 = 570.558A1281AI= PMAX3UNcos = 172.2*1033*220*0.85 =531.657A1025AI= PMAX3UNcos = 224.42*1033*220*0.85 = 692.882A1187AI= PMAX3UNcos = 140*1033*220*0.85 = 432.241A1281AI= PMAX3UNcos = 105*1033*220*0.85 = 324.180A1s 时，可以不计及非周期分量，而设计任务书要求计算t=0s、t=

21、2s和t=4s时的值，因此，只计及周期分量，且采用采用三相短路的实用计算计算曲线法。各元件的电抗标幺值: 发电机Xd*=Xd%100SBSN=XdSBSN 变压器X*d=US%100SBSN 线路X*l=XlSBUB2 取SB=100 MVA,UB=UAV=230 kV 限流电抗器标幺值的计算计算公式： X*=XR%UN1003INSBUB2表5-5 电抗器电抗标么值型号(kV)(A)额定电抗率短时4S电流（kA）峰值电流（kA） 标么值Xkk-10-2500-1010250010%501280.209 火电厂发电机X1=0.183*.85=0.156=X2=X3=X4=X5=X6=X7X8=

22、0.195*.85=0.332=X9 火电厂变压器XT1=13100*=0.108=XT2=XT3=XT4=XT5=XT6=XT7XT8=13100*10050=0.240=XT9 水电厂发电机X10=0.205*.85=1.162=X11=X12=X13=X14水电厂变压器XT10=12100*10040=0.300=XT11=XT12=XT13=XT14 线路 XL1=12*0.416*165*=0.065 XL2=12*0.432*121*=0.049XL3=12*0.312*102*=0.030XL4=12*0.425*63*=0.025XL5=12*0.416*57*=0.0224.

23、2.4 f-1点短路图4.2.4 f-1点短路接线图 图4.2.4（1） f-1点短路接线图图4.2.4（2） f-1点短路接线图计算结果: XA=X1+XT1/X2+XT2/X3+XT3/X4+XT4/X5+XT5/X6+XT6/X7+XT7=0.038 XB=X8+X9/XT8+XT9=0.286 Xc=XL3+XL4=0.055 XD=X10+XT10/X11+XT11/X12+XT12/X13+XT13/X14+XT14=0.038 XE=XA/XB=0.034 XF=XC+XD=0.352计算电抗Xjs=XfUav2SBUB2SN=XfSNSBXjsE=0.034*7*100+2*5

24、00.85*100=0.32XjsF=0.352*5*150.85*100=0.31查计算曲线0s,2s,4s相应电流标幺值IE0=3.368 IE2=2.306 IE4=2.316IF0=3.611 IF2=2.933 IF4=2.968IB=S3UB=1003*230=0.251 kA短路点起始次暂态电流I火=EX火f=10.034=29.412 I火=7.38KAI水=EX水f=10.352=2.841 I水=0.713KA短路冲击电流取发电机冲击系数为1.85 I=29.412+2.841=32.253Iim=2*32.253*1.85*0.251=21.180 kA 4.2.5 f-

25、2点短路图4.2.5 f-2点短路接线图 图4.2.5（1） f-2点短路接线图对XA,XB,XC支路进行星网变换，求出各电源对短路点f2的转移电抗XAC=XA*XC*1XA+1XB+1XC=0.188XBC=XB*XC*1XA+1XB+1XC=1.414 XE=XAC/XBC=0.166计算电抗Xjs=XfUav2SBUB2SN=XfSNSBXjsE=0.166*7*100+2*500.85*100=1.56XjsD=0.297*5*150.85*100=0.26查计算曲线0s,2s,4s相应电流标幺值IE0=0.659 IE2=0.682 IE4=0.682ID0=4.290 ID2=3.

26、133 ID4=3.098IB=S3UB=1003*230=0.251 kA短路点起始次暂态电流I火=EX火f=10.166=6.026 I火=1.513KAI水=EX水f=10.297=3.367 I水=0.845KA短路冲击电流取发电机冲击系数为1.85 iim=2*3.367+6.026*1.85*0.251=6.168 kA4.2.6 f-3点短路图4.2.6 f-3点短路接线图图4.2.6（1） f-3点短路接线图 XE=XC+XD=0.352对XL1,XA,XB,XE支路进行星网变换，求出各电源对短路点f3的转移电抗XAf=0.065*0.038*10.065+10.038+10.

27、352+10.286=0.119XBf=0.065*0.286*10.065+10.038+10.352+10.286=0.893XEf=0.065*0.352*10.065+10.038+10.352+10.286=1.099 X火f=XAf/XBf=0.105计算电抗Xjs=XfUav2SBUB2SN=XfSNSBXjs火=0.105*7*100+2*500.85*100=0.99XjsE=0.97查询计算曲线0s,2s,4s相应电流标幺值I火0=1.046 I火2=1.143 I火0=1.143IE0=1.095 IE2=1.275 IE4=1.275IB=S3UB=1003*230=0

28、.251 kA短路点起始次暂态电流I火=EX火f=10.105=9.523 I火=8.666KAI水=EX水f=11.099=0.910 I水=0.228KA短路冲击电流取发电机冲击系数为1.80 Iim=2*9.523+0.910*1.80*0.251=6.67 kA4.2.7 f-4点短路图4.2.7 f-4点短路接线图图4.2.7（1）f-4点短路接线图对XL2,XA,XB,XE支路进行星网变换，求出各电源对短路点f4的转移电抗XAf=0.049*0.038*10.049+10.038+10.352+10.286=0.099XBf=0.049*0.286*10.049+10.038+10

29、.352+10.286=0.744XEf=0.049*0.352*10.049+10.038+10.352+10.286=0.915 X火f=XAf/XBf=0.087计算电抗Xjs=XfUav2SBUB2SN=XfSNSBXjs火=0.82XjsE=0.81查询计算曲线0s,2s,4s相应电流标幺值I火0=1.269 I火2=1.398 I火0=1.432IE0=1.320 IE2=1.597 IE4=1.616短路点起始次暂态电流I火=EX火f=1.145 I火=0.287KAI水=EX水f=1.093 I水=0.274KA短路冲击电流取发电机冲击系数为1.80 iim=2*1.145+1

30、.093*1.80*0.251=1.430 kA4.2.8 f-5点短路图4.2.8 f-5点短路接线图图4.2.8（1） f-5点短路接线图对XL3,XA,XB支路进行星网变换，求出各电源对短路点f5的转移电抗 XE=0.064 XE=XL4+XD=0.322计算电抗Xjs=XfUav2SBUB2SN=XfSNSBXjs火=0.60XjsE=0.28查询计算曲线0s,2s,4s相应电流标幺值I火0=1.748 I火2=1.699 I火0=1.884IE0=3.993 IE2=3.049 IE4=3.043短路点起始次暂态电流I火=EX火f=15.100 I火=3.79KAI水=EX水f=1.

31、435 I水=0.360KA短路冲击电流取发电机冲击系数为1.80 iim=2*15.100+1.435*1.80*0.251=10.565 kA4.2.9 f-6点短路图4.2.9 f-6点短路接线图图4.2.9（1） f-6点短路接线图对XA,XB,XC支路进行星网变换，求出各电源对短路点f6的转移电抗 XAf=0.065 XBf=0.491 XEf=0.605 X火f=XAf/XBf =0.057计算电抗Xjs=XfUav2SBUB2SN=XfSNSBXjsE=0.53Xjs火=0.54查询计算曲线0s,2s,4s相应电流标幺值I火0=1.953 I火2=1.804 I火0=1.968I

32、E0=2.054 IE2=2.216 IE4=2.417短路点起始次暂态电流I火=EX火f=17.544 I火=4.404KAI水=EX水f=1.653 I水=0.415KA短路冲击电流取发电机冲击系数为1.80 iim=2*17.544+1.653*1.80*0.251=12.263 kA4.2.10 f-7点短路图4.2.10 f-7点短路接线图图4.2.10（1） f-7点短路接线图对XT8,XT9,X*支路进行星网变换，求出各电源对短路点f7的转移电抗XT89=0.240*0.2400.240+0.240+0.209=0.697XT89=0.209*0.2400.240+0.240+0

33、.209=0.607=XT9*对XA,XE,XT89支路进行星网变换，求出各电源对短路点f7的转移电抗X火=0.697*0.038*0.697*0.0380.352=0.810X火=0.697*0.352*0.697*0.3520.038=7.505 X火f=X火/XF =0.435对X火,X水,XT9*,XF支路进行星网变换，求出各电源对短路点f7的转移电抗X火f=0.607*0.435*10.607+10.435+17.505=1.077X水f=0.607*7.505*10.607+10.435+17.505=18.584计算电抗Xjs=XfUav2SBUB2SN=XfSNSBXjs火=10.14Xjs水=16.40Xjs9=3.13查询计算曲线0s,2s,4s相应电流标幺值I火0= I火2=