电网课程设计 (一)

目录

第1章设计任务书和原始资料.......................................1

1.1设计任务....................................................1

1.1.1设计要求...............................................1

1.1.2原始资料...............................................1

第2章电网接线方案设计...........................................2

2.1电网接线初步方案的选择.....................................2

2.1.1初步拟定接线方案的依据................................2

2.1.2拟定的方案............................................3

2.1.3发电厂及负荷功率的初步计算...........................4

2.1.4初步方案的比较选择....................................6

2.2供电电压等级的确定.........................................8

第3章电网接线方案的技术经济比较.................................9

3.1发电厂、变电站主接线方式的选择.............................9

3.1.1发电厂A接线方式的选择...............................9

3.1.2变电所接线方式的选择.................................10

3.2发电厂、变电所主变压器配置和型号的选定技术指标的计算.....II

3.2.1发电厂A主变的选定...................................11

3.2.2变电所主变的选定.....................................13

3.3输电线路型号的选择........................................13

3.3.1导线截面积选择依据...................................13

3.3.2方案一导线截面积的选择...............................14

3.3.3方案二导线截面积的选择...............................15

第4章调压计算...................................................18

4.1最大、最小负荷情况下的潮流计算............................18

4.1.1计算最大负荷情况下的潮流计算.........................18

4.1.2计算最小负荷情况下的潮流计算........................19

4.2调压计算及调压方式选择....................................21

第5章方案技术经济比较..........................................24

5.1技术性能与灵活性比较......................................24

5.1.1方案一技术性能.......................................24

5.1.2方案二技术性能.......................................24

5.2经济比较..................................................25

5.2.1方案一精确潮流计算...................................25

5.2.2方案二精确潮流计算...................................25

5.2.3总投资费用Z和年运行费C的计算......................26

第6章电力系统课程设计心得......................................29

附录一主要参考文献..............................................30

附录二电力系统最优接线图........................................31

第1章设计任务书和原始资料

1.1设计任务

1.1.1设计要求

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).确定供电电压等级;

(2).初步拟定若干待选的电力网接线方案;

(3).发电厂、变电所主变压器选择；

(4).电力网接线方案的技术、经济比较；

(5).输电线路导线截面选择;

(6).调压计算。

LL2原始资料

(1).发电厂、变电所相对地理位置及距离如图1所示(距离单位为KM)。

无限大系统

图1发电厂、变电所相对地理位置及距离

第1页共32页

条件下列出所有满足供电可靠性要求的初步方案。根据所给的条件看来,

变电所1和变电所2所占的I类负荷都为30%o为了满足这样的要求，

需要采用双电源或者双回路接线方式。

2.1.2拟定的方案

方案I方案11

A

方案in方案IV

方案V方案VI

第3页共32页

ss

方案\川方案加

图2.0拟定方案图

2.1.3发电厂及负荷功率的初步计算

初步比较即为线路的长度以及线路上的损耗的比较，计算公式为

△a却黑。初次潮流计算按均一网计算，采用无功就地补偿，即初

次计

算不考虑无功的分布。

均一网初步功率分布的计算公式如下：

ts,Z；力4

S=—〃.....即：s=-n.......

Zz：Ek

i・lf=l(2-1)

其中，S为均一网中环网解环处解环点上阻抗流动的功率，Zj为线路

对应的阻抗，S,为阻抗Z,上流动的复功率，♦为相对线路的长度。

以第五种方案的计算过程为例

已知量为：发电厂装机容量：=4x300+2x600=2400W

发电厂用电负荷(厂用电取6%为144MW)

变电所①负荷：Pnw=400MWPn,n=250MW.

变电所②负荷：心”280MW=135MW；

发电厂最大发电功率：4nm=2400x94%=2256MW；

第4页共32页

因为负荷最大时为/LaxuMO+ZgO'GgOMW而发电厂发出功率只有，

故发电厂多发的功率还应供给系统So

潮流解环如图2.1：

12A,

S।1556514511705

Si512

SA

图2.1潮流解环图

S4=2256+/398.14W4

$=400+J247.90W4

&二280+jm.5MVA

运用公式(2-1),有

S.X[/p+1-,+I)+S)X(/，a+/.5.X/.

S=―叫一、―二一=-20.8-jl2.9MVA

心+也+勿+0

6=Sx%+应+()+&-(心+4)+£x儿=_]555.2—J963.84A/V64

42+4“+L+。1

进而可推出潮流分布图如图2.2：

S12A.

20.8+jl2.90420.8+j260.8700.8+j434.3155.2+j963.84

4-------------------------------------4------------------------------------<---------------------------------;-----------------------------------►

400+j247.9C280+jl73.52256+1398.14

图2.2潮流分布图

S.=24.5MVASp=495ME4S,=824.5MK4S.=I829.7W1

线损：^S2L=24.52X155+4952X65+824.52X145+1829.72X85=3.99X108

线长：^£=155+170x2+65+145=705^

均一网初步潮流计算流动如图2.3所示。

第5页共32页

图2.3均一网初步潮流计算流动图

其余七种方案与方案V算法相同，故不再赘述。

2.L4初步方案的比较选择

八种方案初次潮流计算后的功率分布结果和比较如表2.1所示。

表2.1初步方案比较图

线总长

方

接线图及功率分布(KM损耗优缺点

案

)

优点：损耗较

小，接线方式

9103.2x109简单。

I

缺点：线路很

长。

A

第6页共32页

X171优点：网络结

构性简单。

9304.18XI09缺点：线路

II

长、损耗大，

724^^可靠性较低

A

J

优点：线路最

>024短、损耗较

t/小。

6703.67x109

III缺点：灵活性

356X.与联网性较

低

A

/

优点：网络结

103构简单，线路

短。

7103.85x109缺点：接线方

IV

式较简单、灵

265

活性与联网

A性较低。

/3

优点：线路较

短、损耗较

1758小；

t

6753.81X109缺点；变电所

V

接线方式较

单一，灵活性

A一般。

第7页共32页

优点：线路较

短。

183小

缺点：变电所

7053.99x109接线方式较

VI

V单一，灵活性

一般且损耗

A较大。

优点：网络结

构性简单。

缺点：线路最

10154.02x109

vn©J长、损耗大，

匚>可靠性较低

优点：网络结

构简单，且损

853

耗最小。可靠

9性好且联网

vni8703.13X10

性好。

缺点：线路较

长。

方案小结：经过上表对几种接线方案的初步可靠性与比较，初步选定方

案in和方案vm,分别将其命名为方案一和方案二。

2.2供电电压等级的确定

对所拟订的接线方案按均一网计算，其初步功率分布的结果在100-

1000MW之间，根据供电可靠性要求，并旦考虑到电网发展的需求，所以

选择220KV以及500KV的电压等级。确定依据如表2.2所示。

第8页共32页

表2.2电压等级确定依据

额定电压（KV）输送功率（KW）输送距离（KM）

352000-1000020〜50

603500〜3000030〜100

11010000-5000050〜150

220100000—500000100-300

500600000-1500000400-1000

由于方案一与方案二负荷及发电厂各项指标均相同，各线路（除A-S线

路为500KV）电压等级均为220KV,故两种方案所选择变压器的原理方法

相同，故以下接线方式及变压器的选择结果两最优方案共同适用。

第3章电网接线方案的技术经济比较

3.1发电厂、变电站主接线方式的选择

3.1.1发电厂A接线方式的选择

从系统负荷情况看，系统中1、2变电所均包含一、二类负荷，因此保

证供电的可靠性是首要问题。故发电厂六台机组均采用单元接线方式。

发电厂的主接线的选择，双母线接线多用于22（）kV配电装置，同时保

证断路器今后的检修，我们对300MW的机组采用带旁路的双母线的接

线方法；通常在330kV〜500kV配电装置上，配电装置在系统中有*具有重

要地位，则宜采用一台半的接线方式，接线方式如图3.1所示。

第9页共32页

■A接线方式

3.1.2变电所接线方式的选择

由于变电所1和2均包含30%一类负荷和30%二类负荷，电能质量要

求高且要求保证供电不中断，低压侧要求电压为10kV,变电所需要两台以

上的变压器，所以变电所1采用双母线分段接线，变电所2采用双母线接

线方式，变电所1主接线如图3.2,变电所2主接线如图3.3

第10页共32页

图3.2变电所1主接线图

W13

图3.3变电所2主接线图

3.2发电厂、变电所主变压器配置和型号的选定技术指标的计算

321发电厂A主变的选定

发电厂装机容量为4X300MW和2X600MW,采用单元接线方式，电厂

接入系统电压不超过两级，容量为100〜300MW机组直接入220kV系统，

容量为600MW及以上的机组宜接入500kV及以上系统，且出线数目应尽

量减少，以便于简化配电装置的规模及其维护。初步确定变压器的容量S

的值分别为：

3OOMW机组：(

S=1.1尸)=1.1x300x(1-6%)+0.85=364.9/1<4

600MW机组：

S=l.lx-^-(l-A：/>)=l.lx600x(l-6%)^0.85=729.9MWl

所以我们在发电厂给300MW机组升压至220kV,采用变压器为SFP3-

370000/220600MW机组升压至500kV,采用的变压器为OSFPS-JT-

第11页共32页

750000/500参数如表3.1所示。

表3.1变压器GSFPS-JT-750000/500铭牌

空

负

载

空

我

产品型额定容电压组合分接范围连接短路因抗

组

载

损

耗

损

号标耗

号

<kW<kW电

<MVA高•低中•低

>>流

高压中压低压高-中(%)(%)

1

%

(k(kV(kV)(%)

>

V))

SFP3-37024220YNdl14.031606300.

370000125

/220

OSFPS750525230*+20.5YNaOd1250351808800.

-JT-7502*2.5II08

750000240%

/500

三绕组变压器系数

R=0.1078。

Woo%)="20皿00"S：J

/33%)=3/00%)=0.3234Q

K(i_2}%+U*(3T)%-U*(2_3)%)=gx(12%+50%-35%)=13.5%

〃2%=gx(U

*(l-2)%+U«2-3)%一〃*(3-1)%)■x(12%+35%-50%)=-1.5%

K(2.3)%+〃(3-1)%-4(1-2)%1)4x(35%+50%-12%)=36.5%

%八：13.5K5251

X，n

IOOSN100X750,

〃％以、-1.5x2302=0°

X72

l(X)SjVl(K)x75()

UK3%U：蒜窑“9C

X/3

1005N

二绕组容量370MVA变压器系数

^=M==S=O-2695Q

_U°/oU2_14.03x242

KN=22.020

T100%100x370

兄_1606

GT==0.027xlO-S

1000UJ1000x2422

第12页共32页

A)%XSN0.25%x370

=15.79xlO^S

B『二

1OOU,V100x242

3.2.2变电所主变的选定

变电所主变变压器容量按容载比等于1.7考虑，且考虑到变电所一台

变压器故障的情况，所以变电所均采用两台变压器或者两台以上的变压

器。

变电所1：5VI=L7XPV=1.7x400=680AnV

S,=1.7xR=1.7x280=476W

变电所2:Nv2A

根据实验要求，查表后选择的变压器为SPF4-180000/220变电所1和变

电所二分别配以四台和三台变压器，其参数如表3,2所示。

表3.2变压器SPF4-180000/220铭牌

额定容量Sv=180MW

变比220AV±2.5%/ll/CV

空投损耗\P.=65KVA

短路损耗\Pk=260KVA

阻抗电压=10.5

空载电流/0%=0.6

3.3输电线路型号的选择

331导线截面积选择依据

原理：导线截面选择（按计算所得初步功率分布，按经济电流密度选择

导线截面,然后再按选择的导线参数进行潮流计算。

第13页共32页

3.3.2方案一导线截面积的选择(方案一初步潮流如图3.4)

图3.4方案•初步潮流图

第一步：根据发电厂A、变电所1、2的最大负荷年利用小时数，判

断线路的最大负荷年利用小时数均在5()()0h以上。

第二步：根据所算出的各线路＜3值经下表确定各导线的经济电流

密度J。

表3.3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3000-50005000以上

铝1.651.150.9

铜3.002.251.75

JS-A=A-l=JA-2=Jl-2=0・9(A/〃加)

第三步：考虑功率区数的情况下计算各线路上的最大电流。

1()12(XX)

二1375A

max(S-A)单6uNcos(p一百x500x0.85

Smax_445000_

1374A

max(人-1)△uNCOS(p73x220x0.85一

s355000_

max1()96A

inax(A-2)一73x220x0.85"

V3t7iVcos(p

q26000

max

)80A

max(l-2一△uNCGSQ73x220x0.85

第四步：计算各导线的截而积

j1375

S,”*=5=上*=1528mm2

sr*J0.9

S/max==1527mm2

4-1J0.9

第14页共32页

2

S/max=122^=i218mm

4-2./0.9

7QQ

S.=-^=——=89mm2

1-2./0.9

第五步：根据各导线的计算截面积由下表初步选择导线的型号

表3.4钢芯铝绞线的容许载流量（按环境温度+250,最高允许温度+700）

载流量

导线型号载流量（A）导线型号导线型号载流量（A）

（A）

LGJ-35170LGJ-12038()LGJ-300700

LGJ-50220LGJ-150445LGJ-400800

LGJ-70275LGJ-185515

LGJ-95335LGJ-240610

总结：所选各导线的型号和参数如表3.5所示。

表3.5所选导线型号与参数表

线路长度型号阻抗（C）电纳（S）

(km)

S・A（单）1704XLGJ-4003.3473+j47.556.75x1O-4

A-11204XLGJ-4002.3628+j33.564.77xlO-4

A-21454XLGJ-4002.855l+j40.565.76xIO-4

1-265LGJ-9520.4750+j27.954.77xIO-4

注：分裂导线相间距离取13.2m

分裂间距取450mm

333方案二导线截面积的选择

图3.5方案二初步潮流图

第一步：根据发电厂A、变电所1、2的最大负荷年利用小时数，判

第15页共32页

断线路的最大负荷年利用小时数均在5()()()h以上。

第二步：根据所算出的各线路13值经下表确定各导线的经济电流密

度J。

表3.6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3000〜50005000以上

铝1.651.150.9

铜3.002.251.75

==0-9(A/mm2)

第三步：考虑功率历数的情况下计算各线路上的最大电流。

I一一SM=927000

maMs-川单车%cos(p百x500x0.85

S236000

I1V1X二729A

一圆NCOSQ-V3X220X().85

Sinax165(XX)

maxM-2)-6u,C4SQ-V3x220x0.85=509A

第四步：计算各导线的截面积

/1759

S'A炮==1399mm2

s-.J0.9

/77g

2

S=^max.===X1()mm

ATJ0.9

Se_m/maxax=-5--0--9--=5-66mnr，

A"j0.9

第五步：根据各导线的计算截面积由下表初步选择导线的型号

表3.7钢芯铝绞线的容许载流量(按环境温度+250,最高允许温度+700)

载流量

导线型号载流量(A)导线型号导线型号载流量(A)

(A)

LGJ-35170LGJ-120380LGJ-300700

LGJ-50220LGJ-150445LGJ-400800

LGJ-70275LGJ-185515

LGJ-95335LGJ-240610

总结：所选各导线的型号和参数如表3.8所示。

表3.8所选导线型号与参数表

线路长度型号阻抗(。)电纳(S)

(km)

第16页共32页

S-A1704XLGJ-4003.3473+j47.556.75xlO-4

阐

A-1（单）1204XLGJ-3003.15+J33.724.75x10^

A-21452xLGJ-3007.6125+J46.405.09x10^

（单）

第17页共32页

第4章调压计算

4」最大、最小负荷情况下的潮流计算(利用PSASP软件)

4.1.1计算最大负荷情况下的潮流计算

方案一：发电厂运行方式为两台3(X)MW机组和一台600MW机组运

行，负荷为最大负荷。下图4.1为潮流分布计算割，表4.1为结构综述、

物理母线及发电机结果导出图。

图4.1潮流分布计算图

表4.1结果导出图

结果综述报表

单位：kA\kVAMVV\Mvar

r总有功发总无功总有功无功负有功无功

cosOgcosOl

站电发电负荷荷损耗损耗

全

702.57318.450.911680421.60.8522.6201.42

网

物理母线

母线名称电压幅值电压相角

1237.012614.7544

220.221617.8

*3203.80369.8722

4511.912.1846

55000

620.769415.2548

第18页共32页

7226.701214.759

89.61445.151

910.789910.7069

发电机

发电机名

母线名类型有功发电无功发电功率因数

称

Gen_l2PQ5643500.84969

Gen_26PQ5643500.84969

Gen_35S-425.43-381.550.74446

方案二:发电厂运行方式为两台300MW机组和一台600MW机组运行,

负荷为最大负荷。下图4.2为潮流分布计算图。

200248.0

~a>-O

<30—>28O-J173.6

2S9.CHj225

564(XHj35000230.<7*)11.65

S44+J225

10.3

107.8巧306.311004248

114-j229.57

八

20.05000

510.1

@—

&>—

56400+j3500045O-J2O3412•酎八82・79

图4.2潮流分布计算图

4.1.2计算最小负荷情况下的潮流计算

方案一：发电厂运行方式为两台3(X)MW机组和一台600MW机组运

行，负荷为最小负荷c下图4.3为潮流分布计算图，表4.2为结构综述、

物理母线及发电机结果导出图。

第19页共32页

图4.3潮流分布计算图

表4.2结果导出图

结果综述报表

单位：kA\kV\MVV\Mvar

r

有功发电无功发电cosOg有功负荷无功负荷cosO有功损耗

站

全

389.95-63.50.987385238.70.854.91

网

物理母线

单位：kA\kV\MVV\Mvar

母线名称电压幅值电压相角

1234.64545.9775

220.03129.0831

3218.5263.403

4512.27