电力系统规划课程设计报告

1、-. z.机电工程学院电力系统规划课程设计第二组题 目： *地区电网规划初步设计 专 业：电气工程及其自动化 年 级：学 号： 姓 名：指导教师：日 期： *农业大学机电工程学院-. z.目 录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc5019 摘 要 PAGEREF _Toc5019 2 HYPERLINK l _Toc3255 课程设计任务书 PAGEREF _Toc3255 3 HYPERLINK l _Toc3484 第一章 原始资料的分析 PAGEREF _Toc3484 5 HYPERLINK l _Toc17197 1.1发电厂技术参数 PAGEREF _Toc

2、17197 5 HYPERLINK l _Toc17128 1.2发电厂和变电所负荷资料 PAGEREF _Toc17128 5 HYPERLINK l _Toc18141 1.3 负荷合理性校验 PAGEREF _Toc18141 5 HYPERLINK l _Toc17472 第二章 电力网电压确实定和电网接线的初步选择 PAGEREF _Toc17472 7 HYPERLINK l _Toc14402 2.1电网电压等级的选择 PAGEREF _Toc14402 7 HYPERLINK l _Toc18778 2.2 电网接线方式的初步比拟 PAGEREF _Toc18778 9 HYP

3、ERLINK l _Toc823 2.2.1电网接线方式 PAGEREF _Toc823 9 HYPERLINK l _Toc15236 2.2.2 方案初步比拟的指标 PAGEREF _Toc15236 11 HYPERLINK l _Toc31586 第三章 方案的详细技术经济比拟 PAGEREF _Toc31586 12 HYPERLINK l _Toc29226 3.1导线截面参考数据PAGEREF _Toc29226 12 HYPERLINK l _Toc22683 3.2方案B中的详细技术经济计算 PAGEREF _Toc22683 12 HYPERLINK l _Toc15136

4、 3.2.1先按均一网对其进展粗略潮流分布的计算 PAGEREF _Toc15136 13 HYPERLINK l _Toc3700 3.2.2导线截面面积的选择 PAGEREF _Toc3700 13 HYPERLINK l _Toc21690 3.2.3根据查阅的导线截面面积，计算线路的阻抗 PAGEREF _Toc21690 15 HYPERLINK l _Toc6010 3.2.4计算正常运行时的电压损失 PAGEREF _Toc6010 15 HYPERLINK l _Toc7470 投资费用K PAGEREF _Toc7470 15 HYPERLINK l _Toc13862 3.

5、3方案C中的详细技术经济计算 PAGEREF _Toc13862 17 HYPERLINK l _Toc28981 先按均一网对其进展粗略潮流分布的计算 PAGEREF _Toc28981 17 HYPERLINK l _Toc3478 3.3.2 导线截面的选择 PAGEREF _Toc3478 19 HYPERLINK l _Toc2290 3.3.3、线路阻抗计算 PAGEREF _Toc2290 20 HYPERLINK l _Toc20081 3.3.4正常运行时的电压损失 PAGEREF _Toc20081 20 HYPERLINK l _Toc17386 3.3.5投资K PAG

6、EREF _Toc17386 21 HYPERLINK l _Toc2960 3.3.6、年运行费用万元年运行费用包括折旧费和损消耗 PAGEREF _Toc2960 21 HYPERLINK l _Toc3745 第四章最终方案的选定 PAGEREF _Toc3745 23 HYPERLINK l _Toc16594 第五章 课程设计总结 PAGEREF _Toc16594 25 HYPERLINK l _Toc23488 参考资料 PAGEREF _Toc23488 26 HYPERLINK l _Toc2918 课程设计指导教师评审标准及成绩评定 PAGEREF _Toc2918 27摘

7、 要该课程设计是进展地方电网规划设计。规划设计一个容量为525MW+150MW的发电厂和4个变电站的地方电力网。本设计根据地方电力网规划的要求，在对原始资料系统负荷、电量平衡分析的根底上，运用传统的规划方法，并结合优化规划的思想，从拟定的五种可行方案中，通过技术和经济的比拟，选择出两个较优的方案作进一步的深入分析：先对电网进展潮流计算，然后根据潮流计算结果，从最大电压损耗、网络电能损耗、线路和变电站的一次投资及电力网的年运行费用等角度，详细的分析两个较优方案，以此确定最优规划设计。【关 键 词】方案拟定 潮流计算 导线截面选择投资 年运行费用课程设计任务书1、题目：*地区电网规划初步设计2、目

8、的要求通过本次课程设计能掌握电网规划设计的一般原则和常用方法，综合运用所学专业知识，特别是有关电力网、发电厂等方面的理论、概念和计算方法，加深对电网特性的了解,进而了解有关设计规程和规定、经济指标，树立统筹兼 顾、综合平衡、整体优化的观点，培养从技术、经济诸多方面分析和解决实际工程问题的能力。3、设计任务1电力网电压等级确实定2初步拟定假设干待选的电力网接线方案进展初选3对初选接线方案进展详细的综合比拟4最后对电网的接线方案进展评定4、原始资料1 发电厂、变电所相对地理位置及距离如下图：说明：A为发电厂、为待建的变电站2发电厂技术参数工程台数容量MW电压kV功率因数1 5 25 6.3 0.8

9、 2 1 50 10.5 0.85 3发电厂和变电所负荷资料 厂站 项 目发电厂变电所A1234最大负荷MW3050504550最小负荷MW1528282328功率因数0.820.850.850.860.85(h)50005300550052005500低压母线电压(kV)1010101010调压要求顺常逆顺常各类负荷(%)I类303030025II类3030253030设计指导教师(签字)：原始资料的分析1.1发电厂技术参数工程台数容量MW电压kV功率因数1 5 25 6.3 0.8 2 1 50 10.5 0.85 1.2发电厂和变电所负荷资料 厂站 项 目发电厂变电所A1234最大负荷M

10、W3050504550最小负荷MW1528282328功率因数0.820.850.850.860.85(h)50005300550052005500低压母线电压(kV)1010101010调压要求顺常逆顺常各类负荷(%)I类303030025II类30302530301.3 负荷合理性校验(1)在*规划年的需电量后，可用年最大负荷利用小时数预测年最大负荷，即: Pnma*= An/Tma*式中 Pnma* 年最大负荷MW； An年需用电量kWh； Tma*年最大负荷利用小时数h(2)根据最大负荷利用小时数的定义，最大负荷运行小时所消耗的电量等于全年实际电量。所以，以最大负荷运行小时所消耗的电量

11、应大于全年以最小负荷运行的电量。即： 8760-全年小时数1、发电厂负荷Pma*Tma*305000150000Pmin8760158760131400MWh2、变电所1负荷Pma*Tma*505300265000Pmin8760288760245280MWh3、变电所2负荷Pma*Tma*455500275000Pmin8760288760245280MWh4、变电所3负荷Pma*Tma*455200234000Pmin87602387602014800MWh5、变电所4负荷Pma*Tma*505500275000Pmin8760288760245280MWh结论：所以负荷均满足合理性要求。

12、根据原始资料确定电网的电压等级和初步拟定5个方案，综合考虑电网的经济性、可靠性、操作容易和保护简单等问题，综合优先选出两个方案进展详细技术经济比拟。利用原始资料中的最大负荷、功率因数、最大利用小时进展潮流计算和导线截面选择，同时根据原始资料和导线截面、电压损耗确定两个参加详细技术经济比拟方案中的投资费和年运行费。第二章 电力网电压确实定和电网接线的初步选择2.1电网电压等级的选择目前我国常用的电压等级：220V、380V、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV。一电压等级选择的原则1选定的电压等级应符合国家电压标准2电压等级不宜过多，以减少变电重复容量，同一

13、地区、同一电力网内，应尽可能简化电压等级。3选定的电压等级要能满足近期过渡的可能性，同时也要能适应远景系统规划开展的需要。4在确定电压系列时应考虑到与主系统及地区系统联网的可能性，故电压等级应服从于主系统及地区系统。5如果是跨省电网之间的联络线，则应考虑适应大工业区与经济体系的要求，进一步建成一个统一的联合系统，最好采用单一的合理的电压系列。6大容量发电厂向系统送电，考虑出现高一级电压一回线还是低一级电压多回线向系统送电，与该电厂在系统中的重要性有关。7对于单回线供电系统，在输电电压确定后的一回线送电容量与电力系统总容量应保持适宜的比例，以保证在事故情况下电力系统的平安。8是否开展新的高一级电

14、压，应根据工程现实要求、目前电网的根底、科研和设备供给的可能性等因素综合考虑。二电压等级选择的方法1直接查表法这种方法比拟粗糙一些。它是根据设计和运行的经历，总结电压等级与输送容量和输送距离的关系而得来的。一般可用于初选。各种电压相应的输送容量和输送距离*围见下表：注：用的时候不能两个都用极端，即最大输送容量对应最大输送距离。根据变电所负荷大小、变电所与发电厂的距离，由有关资料确定电压等级，采用架空线时与各额定电压等级相适应的输送功率和输送距离。发电厂A最大功率30MW,1变电站最大负荷为50MW, 2变电站最大负荷为50MW, 3变电站最大负荷为45MW，4变电站最大负荷为50MW。结合设计

15、的地理分布,最长输电线路47km，最短输电线路23km，用查表法选择110KV的输电等级。 电压等级的选择原则如下：额定电压kV输送容量MW输送距离km额定电压kV输送容量MW输送距离km0.380.10.6603.5303010030.11.01311010505010060.11.2415220100500100300100.226205008002000150850352102050表11根据地理位置中测量的各发电厂、变电站的距离和给出的输送容量，综合考虑各方面因素，我们采用110KV的电压等级。根据原始资料和表11中电压等级选择的原则，本次设计中本设计的网络是区域电力网，输送容量305

16、0MVA，输送距离从2347kM。根据各级电压的合理输送容量及输电距离，应选择 110KV 电压等级。2根据负荷矩查表法所谓负荷矩就是线路传输的功率与传输距离的乘积，即P(传输功率)L(距离) =PL根据选择方法：PL为424037000kWkm，选10kV； 91000720000kWkm，选35kV；126000015100000kWkm，选110kV。用负荷矩查表法：PL=5000035=1750000 kWkm，选110KV 电网电压等级要符合国家标准电压等级，选择电网电压是根据网内线路输送容量的大小和输送距离来决定的。2.2 电网接线方式的初步比拟2.2.1电网接线方式电网的接线方式

17、目的在于提高电网运行的可靠性，电网接线方式的选择是高水平配电自动化系统的前提和重要根底。不同城市电网负荷密度、地理环境、配电变电站的保护方式、配网的接地方式等是不同。因此，电网的接线方式因地制宜，各具特点和优点电网接线方式设计原则目前正在进展的电网建立工程和即将实施的配电系统自动化建立工程，都要求对电网的接线方式进展规划设计。因此，电网接线方式的应该满足以下根本要求：稳定可靠的供电能力和较强的承受外电能力，满足N-1。电网构造合理，各级电压接线层次清楚。尽量减少网上潮流和迂回供电。运行灵活，应变能力强。具有足够的弹性和设备容量，具备应付各种可能出现情况的应变能力。考虑电网开展过程中前后阶段的关

18、联性。对网内大型发电机组的上网方式进展技术经济论证。限制短路电流，根据电网规模分层分区供电，各区之间有足够的负荷转移能力，相互支援。接线标准化，提高可靠性，减少维护、检修费用。运行平安性。操作方便，运行灵活。接线简单及优化网架构造，有效降低线损。设备选择合理。便于运行及维护检修。适应配电自动化的需要，有利于提高供电可靠性和电压质量。与上一级电网开展规划和布局相互协调，充分了解主网和电源的开展考虑变电站落点、规模、线路布局接线方式时应超前5-10年。根据设计任务书中的发电厂和变电站的根本的分布，电网的接线方式可以初步的拟定为以下的几种方式：表2-1方案结线图线路长度kM断路器每条线路按两个算优缺

19、点A21A34283 16优点：供电可靠性高,每个负荷节 点都有三条供电缺点：线路长度最长、造价最高，继电保护复杂。B21A34242 16优点：每个负荷节点均为双回路供电，供电可靠性高，线路总长较短。缺点：电厂出线多，倒闸操作麻烦；保护须带方向。C21A34 19412优点：双环网供电，可靠性高，线路总长较短，断路器数目较少，继电保护较容易。缺点：存在保护需要识别方向。D21A34143.5 8优点：开关数量最少，线路总长度最短，继电保护相对容易，保护设置简单。缺点：可靠性比最低。 E21A3421812优点：双回路与环网相结合，供电可靠性高。缺点：投资较大，倒闸操作麻烦；有环网，保护需带方

20、向。2.2.2 方案初步比拟的指标表2-2 各个方案的优缺点比拟方案ABCDE供电可靠性最高较D高较B高最低较D高每负荷节点线路数322 1 2线路总长度km注：双回长度算70%283242194 143.5 218开关数量每条线路按2个算161612812继保整定难度最难较C易较A易最容易较C易总结：根据上表比拟，根据各方案的接线形式所用的线路长度和断路器个数以及各变电所的I、II负荷情况，同时考虑经济性、可靠性、操作容易、保护简单等方面，综合优选出B 、C两种方案进展准确比拟。方案的详细技术经济比拟3.1导线截面参考数据确定导线材料和杆塔的类别及导线的几何均距。目前我国高压输电线主要采用钢

21、芯铝绞线。 按电力设计手册， 当负荷的年最大利用小时数达 5000 小时以上时，钢芯铝绞线的经济电流密度取 J=0.9A/mm2，在高压区域电力网，用经济电流密度法选择导线截面，用发热校验。因本设计是 110kV电压等级，为了防止电晕损耗，导线截面不得小于LGJ-70。 在LGJ-240以下者， 均采用单杆三角形排列， 在LGJ-300以上者，采用型杆塔。有关数据查参考书电力系统规划设计手册摘录，综合如下：表3-1导线截面载流量Aro(/km)*o(/km)导线投资万元线路综合投资万元LGJ-702750.450.4320.291.95LGJ-953350.330.4160.42.1LGJ-1

22、203800.270.4090.492.25LGJ-1504450.210.4030.622.45LGJ-1855150.170.3950.762.7LGJ-2406100.1320.1880.982.95LGJQ-3007100.1070.3821.463.43.2方案B中的详细技术经济计算表3-2方案结线图线路长度kM断路器每条线路按两个算优缺点B21A34242 16优点：由双回路供电，供电可靠性高，线路总长较短。缺点：电厂出线多，倒闸操作麻烦；保护须带方向。3.2.1先按均一网对其进展粗略潮流分布的计算。按均一网对方案其进展粗略潮流分布的计算： 两个假设: 1计算时不考虑线路的功率损失

23、；2功率的大小按导线长度均一分布。根据均一网初步功率分布的计算公式：即计算每条线路的复功率S,由，可以分别计算P和Q。线路A1：线路A2：线路A3：线路A4：导线截面面积的选择确定导线传输的最大负荷电流Ima*按最大负荷计算Ima*与功率、电压和功率因数的关系为:(式中：Ima*为最大负荷电流，A；Pma*为最大传输功率，kW；UN为线路额定电压，kV；cos为负荷功率因数 )线路A1：线路A2：线路A3：线路A4： 确定负荷的最大负荷利用小时数Tma*,根据本设计的原始资料Tma*都大于5000小时,确定经济电流密度J本设计根据目前我国高压输电线主要采用钢芯铝绞线。按电力设计手册，当负荷的年

24、最大利用小时数达 5000 小时以上时，钢芯铝绞线的经济电流密度取 J=0.9A/mm2，在高压区域电力网，用经济电流密度法选择导线截面，用发热校验。计算导线截面S ，计算式线路A1：线路A2：线路A3：线路A4 ：根据有关数据查参考书电力系统规划设计手册摘录中的表3-3选择相应的标称截面。表3-3导线截面载流量Aro(/km)*o(/km)导线投资万元线路综合投资万元LGJ-702750.450.4320.291.95LGJ-953350.330.4160.42.1LGJ-1203800.270.4090.492.25LGJ-1504450.210.4030.622.45LGJ-185515

25、0.170.3950.762.7LGJ-2406100.1320.1880.982.95LGJ-3007100.1070.3821.463.4LGJ-4008980.0790.38624选择的标称截面如下：线路A1：线路A2：线路A3：线路A4 :3.2.3根据查阅的导线截面面积，计算线路的阻抗根据导线面积及上表确定导线中和的值和公式计算线路阻抗线路A1：线路A2：线路A3：线路A4 ：3.2.4计算正常运行时的电压损失由公式计算电压损耗:A1：A2：A3：A4：投资费用K线路：双回路线路投资，线路计算长度为两线路长度之和的70线路：万元断路器：万元总投资：(万元)年运行费用万元：年运行费用包

26、括折旧费和损消耗 折旧费=总投资*K折旧率折旧费8K466.8837.34万元折旧率8线路年网损费用：电能损耗：Kwh年：查表：电力系统分析第三版下册表，线路网损费用=总的电能损耗*电价。表3-40.800.850.900.900.951.002000150012001000800700250017001500125011009503000200018001600140012503500235021502000180016004000275026002400220020004500315030002900270025005000360035003400320030005500410040003

27、950375036006000465046004500435042006500525052005100500048507000595059005800570056007500665066006550650064008000740073507250线路A1： 查表得线路A2：查表得线路A3： 查表得线路A4:查表得 电能损耗：A=P总网损本钱年运行费：3.3方案C中的详细技术经济计算表3-5方案结线图线路长度kM断路器每条线路按两个算优缺点C21A34 19412优点：双环网供电，可靠性高，线路总长较短，开关数目较少，继电保护较容易。缺点：存在保护需要识别方向。把发电厂、变电站1、3连成的环网翻

28、开：31A u u A35km30km30kmP1=50MWP3=45MW 图3-1变压器1-3网络潮流流向先按均一网对其进展粗略潮流分布的计算按均一网对方案其进展粗略潮流分布的计算： 两个假设 1计算时不考虑线路的功率损失；2功率的大小按导线长度均一分布。根据均一网初步功率分布的计算公式：即计算每条线路的复功率S,由，可以分别计算P和Q。线路A-1：Q=Ptan(cos-1)=45.79tan(cos-10.85)28.38(MVar) S=53.87(MVA)线路A-3：Q=Ptan(cos-1)=49.21tan(cos-10.86)29.2(MVar) S=57.22(MVA)线路1-

29、3：P=PA- P3 =49.21-45=4.21(MW) Q=Ptan(cos-1)=4.21tan(cos-10.85)2.61(MVar) S=4.95(MVA)把发电厂、变电站2、4连成的环网翻开：24A u u A334323P2=50MWP4=50MW图3-2变压器2-4网络潮流流向线路A-2：Q=Ptan(cos-1)=44.95tan(cos-10.85)27.86(MVar) S=52.88(MVA)线路A-4：Q=Ptan(cos-1)=55.05tan(cos-10.85)34.12(MVar) S=64.77(MVA)线路2-4：P=PA-4-P4=55.05-50=5

30、.05(MW) Q=Ptan(cos-1)=5.05tan(cos-10.85)3.13(MVar) S=5.94(MVA)3.3.2 导线截面的选择 确定导线传输的最大负荷电流Ima*按最大负荷计算Ima*与功率、电压和功率因数的关系为:(式中：Ima*为最大负荷电流，A；Pma*为最大传输功率，kW；UN为线路额定电压，kV；cos为负荷功率因数 ) 计算导线截面S ，计算式:根据有关数据查参考书电力系统规划设计手册摘录中的表3-6选择相应的标称截面。表3-6导线截面载流量Aro(/km)*o(/km)导线投资万元线路综合投资万元LGJ-702750.450.4320.291.95LGJ-

31、953350.330.4160.42.1LGJ-1203800.270.4090.492.25LGJ-1504450.210.4030.622.45LGJ-1855150.170.3950.762.7LGJ-2406100.1320.1880.982.95LGJ-3007100.1070.3821.463.4LGJ-4008980.0790.38624线路A-1：应选LGJ-300 Ima*=710A线路A-3：应选LGJ-300 Ima*=710A线路1-3：应选LGJ-95 Ima*=335A线路A-2：应选LGJ-300 Ima*=710A线路A-4：应选LGJ-300 Ima*=710

32、A线路2-4：应选LGJ-95 Ima*=335A3.3.3、线路阻抗计算Z= r+j* =r0L+j*0LA-1：r+j*=0.10735+j0.38235=3.745+j13.37A-2：r+j*=0.10733+j0.38233=3.531+j12.606A-3：r+j*=0.10730+j0.38230=3.21+j11.46A-4：r+j*=0.10723+j0.38223=2.461+j8.7861-3：r+j*=0.3330+j0.41630=9.9+j12.482-4：r+j*=0.3343+j0.41643=14.19+j17.8883.3.4正常运行时的电压损失A-1：A-

33、2：A-3：A-4：3.3.5投资K：表3-7导线截面载流量Aro(/km)*o(/km)导线投资万元LGJ-702750.450.4320.29LGJ-953350.330.4160.4LGJ-1203800.270.4090.49LGJ-1504450.210.4030.62LGJ-1855150.170.3950.76LGJ-2406100.1320.1880.98LGJQ-3007100.1070.3821.46线路：双回路线路投资，线路计算长度为两线路长度之和的70K1=KA-1+KA-2+KA-3+KA-4+K1-3+K2-41.4635+1.4633+1.4630+1.4623+

34、0.3330+0.3343200.75万元断路器：K81296万元单价8万元总投资：KK1K200.75+96296.75万元3.3.6、年运行费用万元：年运行费用包括折旧费和损消耗折旧费8K296.75823.74万元折旧率8线路年网损费用：查表：电力系统分析第三版下册表14-1 p.129最大负荷损耗小时与最大负荷利用小时、功率因数之间的关系表3-80.800.850.900.900.951.0020001500120010008007002500170015001250110095030002000180016001400125035002350215020001800160040002

35、75026002400220020004500315030002900270025005000360035003400320030005500410040003950375036006000465046004500435042006500525052005100500048507000595059005800570056007500665066006550650064008000740073507250线路A-1：cos0.85Tma*5300h 查表得4000h线路A-2：cos0.85Tma*5500h 查表得4000h线路A-3：cos0.86Tma*5200h 查表得4000h线路A-

36、4：cos0.85Tma*5500h 查表得4000h线路1-3：cos0.85Tma*5300h 查表得4000h线路2-4：cos0.85 Tma*5500h 查表得4000h电能损耗：整个电网全年电能损耗Kwh年0.89840000.824000+0.8694000 +0.854000+0.024000+0.0414000=13992MWh总网损本钱139920.35489.72(万元)取0.35元Kwh年运行费：N(万元)第四章最终方案的选定表4-1初选出来的方案B和方案C技术和经济准确比拟方案CB结线图21A3421A34潮流MVA线路A-1：45.79+j28.38线路A-3：49

37、.21+j29.2线路1-3：4.21+j2.61线路A-2：44.95+j27.86线路A-4：55.05+j34.12线路2-4：5.05+j3.13线路A-1：50+j30.99线路A-2：50+j30.99线路A-3：45+j26.7线路A-4：50+j30.99选导线A-1：LGJ-300A-2：LGJ-300 A-3：LGJ-300A-4：LGJ-3001-3：LGJ-952-4：LGJ-95A-1：2LGJ-400A-2：2LGJ-400A-3：2LGJ-400 A-4：2LGJ-400 线路阻抗A-1：3.745 +j13.37A-2：3.531+j12.606A-3：3.21+j11.06A-4：2.461+j8.7861-3：9.9+j12.482-4：14.19+j17.888A-1：2.765+j13.51A-2：2.607+j12.738A-3：2.37+j11.58A-4：1.817+j8.878正常时U% A-1：占额定电压的4.55% A-2：占额定电压的4.21% A-3：占额定电压的4.07% A-4：占额定电压的3.6% A-1：占额定电压的4.6%A-2：占额定电压的4.