地方电力网电力电量平衡及网络潮流计算修改后版本.docx

地方电力网电力电量平衡及网络潮流计算摘 要 本论文（设计）主要对地方电力网进行电力电量平衡扩潮流计算。电力网接线方案已确定，网络电压等级为110kV，所有导线为LGJ-120，线路长度按题目图中比例尺测量计算。网内有水力发电厂、火力发电厂各1座、变电站2座。水力发电厂总装机功率418 MW，出线4回；火力发电厂总装机功率425 MW，出线6回，有2回出线与原有系统相连；有2座变电站与水、火电厂以单回线路组成环网，另2座变电站各有2回出线分别与与水、火电厂相连。 根据设计题目给定参数运用表格法求得系统最大供电负荷、工作容量、备用容量、系统需要容量、系统需要装机容量、新增容量进行总的电力平衡；计算月电力网平均负荷、火电厂月平均出力、水火电厂年利用小时数，进行电量平衡。再进行潮流分布计算与调压措施的选择。选定发电厂和变电站的变压器台数、型号、容量、参数；计算变电站运算负荷，计算功率分布,计算电力网各节点的电压；根据各负荷点对调压的要求，选择调压措施。关键词：电力电量, 平衡, 潮流计算, 调压措施, 选择Abstracts 前言4第一章 电力电量平衡51.1 用表格法进行电力平衡61.1.1 系统最大供电负荷计算：61.1.2 工作容量计算61.1.3 备用容量的计算91.1.4系统需要容量计算111.1.5 水电利用容量，即水电需要装机容量111.1.6系统需要火电新增装机计算121.1.7总的电力平衡121.2 用表格法进行电量平衡计算141.2.1电力网月平均负荷141.2.2 计算火电厂的月平均出力141.2.3 电量平衡表141.2.4求年利用小时数15第二章 网络潮流分布计算与调压措施的选择152.1 发电厂和变电站电气主接线的选择152.1.1 发电厂电气主接线的选择152.1.2 变电站电气主接线的选择：162. 2 主变压器的容量选择和参数计算162.2.1 发电厂主变压器的选择162.2.2 变电站主变压器的选择162.2.3 主变压器参数计算：172.3 输电线路参数的计算192.4 电力网变电站运算负荷的计算192.4.1 冬季最大负荷运行方式202.4.2 冬季最小负荷运行方式212.6功率分布计算232.6.1冬季最大负荷运行方式功率分布计算232.6.2 冬季最小负荷运行方式功率分布计算282.7 电压分布和调压计算322.7.1确定发电厂发电机母线电压及高压母线电压322.7.2冬季运行方式下火电厂5发电机电压计算332.7.3冬季运行方式下，各变电站及水电厂6电压计算35小 结44致 谢45附录46附录146附录246附录347参 考 文 献48前言随着我国经济的不断发展，对能源的需求量也越来越大，然而能源的不足与需求之间的矛盾在近几年不断恶化，国家急需电力事业的发展，为我国经济的发展提供保障。本毕业设计课题主要针对地方电力网展开电力电量平衡、网络潮流分布计算，确定电力系统需要的发电设备容量，在给定的装机容量的情况下确定火电的装机容量余缺；确定系统需要的备用容量，确定备用容量在水、火电厂之间的分配；在满足电力系统负荷及电量需求的前提下，合理安排水火电厂的运行方式，充分利用水电，使燃料消耗最经济；确定各类型电厂的发电设备利用小时数，检验电量平衡。选定发电厂和变电站的变压器台数、型号、容量、参数；计算变电站运算负荷，计算功率分布,计算电力网各节点的电压；根据各负荷点对调压的要求，选择调压措施。保证地方电力网在系统中稳定运行，保证其持续可靠的供电。通过本次毕业论文设计，提高了自己理论知识的应用能力，树立了统筹兼顾、综合平衡、整体优化的观点，培养了自己工程设计的观念，从技术方面分析和解决实际工程问题的能力。是对所学理论知识与实践的融合。第一章 电力电量平衡1.1 用表格法进行电力平衡1.1.1 系统最大供电负荷计算：按题目所给年最大负荷，网损率=5%，计算系统最大供电负荷。举例如下：一月： 二月：则可得系统最大供电负荷如下： 表1 系统最大供电负荷（单位：MW ）月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月系统最大供电负荷1.1.2 工作容量计算1.1.2.1 水电厂工作容量计算：根据变电站及发电厂机端负荷先求出夏季及冬季的最小负荷系数即水电厂的工作容量可按下式计算： ，举例计算如下：一月： 计算得水电厂的工作容量列表如下表2所示：表2 水电厂的工作容量（单位：MW ）月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月水电厂工作容量1.1.2.2火电厂工作容量计算火电厂的工作容量等于系统的最大供电负荷减去水电厂的工作容量，举例计算如下：一月： 火电厂的工作容量列表如下表3所示：表3 火电厂的工作容量（单位：MW ）月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月火电厂工作容量1.1.3 备用容量的计算1.1.3.1负荷备用容量： 取一月： 1.1.3.2事故备用容量： 取一月： 求备用容量在水、火电厂之间的分配：负荷备用容量：由水电厂承担事故备用容量：按水火电厂工作容量的比例分配，即火电厂备用容量算例如下： 一月： 火电厂的备用容量列表如下表5所示：表5 火电厂的备用容量 （单位：MW ）月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月火电厂备用容量7.336.876.536.425.825.185.555.836.626.957.688.231.1.3.3系统需要的备用容量电力系统负荷备用容量与事故备用容量之和即为总的系统需要的备用容量，依据前面计算结果最后可得电力系统备用容量如表6所示：表6 电力系统的备用容量 （单位：MW ）月备用一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月一负荷备用容量6.056.11 6.00 0.59 5.79 5.69 5.58 5.79 6.32 6.58 7.11 7.48 二事故备用容量12.4212.211211.7911.5811.3711.1611.5812.6313.1614.2114.95三其中：水电备用火电备用7.306.876.536.425.825.185.555.836.626.957.688.23 四系统需要备用容量18.47 18.32 18.00 12.38 17.37 17.06 16.74 17.37 18.95 19.74 21.32 22.43 1.1.4系统需要容量计算 ，即，依据前面计算结果可得系统需要容量列表如表7所示：表7 系统需要容量列表如（单位：MW ）月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月容量142.68 140.43 138.00 130.27 133.16 130.74 128.32 133.16 145.27 151.32 163.43 171.90 1.1.5 水电利用容量，即水电需要装机容量，计算得表8 水电利用容量和水电能供给系统的容量表（单位：MW ）月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月水电利用容量水电能供给系统的容量58.38 60.67 63.10 61.91 64.81 71.28 71.28 71.28 71.28 71.28 69.70 66.10 表9 系统需要火电装机容量表月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月系统需要火电装机容量87.86 82.75 78.77 77.44 70.34 64.62 71.22 75.16 80.42 85.68 92.67 99.19 1.1.6系统需要火电新增装机计算原始资料系统的实际火电装机容量，与表10比较可知，系统需要火电装机容量均不大于系统的实际火电装机容量，则本设计不需要新增火电装机容量。因此系统需要火电新增装机容量如表10所示：表10 系统需要火电新增装机容量（单位：MW ）月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月需要新增装机容量0000000000001.1.7总的电力平衡总的电力平衡列表由上面计算可知，本设计系统电力平衡满足要求。总的电力平衡如下表11所示: 表11 电力平衡表（单位：MW ）电力平衡表 月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月一，系统最大供电负荷二，工作容量其中水电火电三，备用容量其中负荷备用6.056.11 6.00 0.59 5.79 5.69 5.58 5.79 6.32 6.58 7.11 7.48 事故备用12.4212.211211.7911.5811.3711.1611.5812.6313.1614.2114.95系统需要的总备用容量18.47 18.32 18.00 12.38 17.37 17.06 16.74 17.37 18.95 19.74 21.32 22.43 四，系统需要容量142.68 140.43 138.00 130.27 133.16 130.74 128.32 133.16 145.27 151.32 163.43 171.90 五，水电利用容量、水电能供给系统的容量和需要火电装机容量其中水电利用容量水电能供给系统的容量58.38 60.67 63.10 61.91 64.81 71.28 71.28 71.28 71.28 71.28 69.70 66.10 需要火电装机容量87.86 82.75 78.77 77.44 70.34 64.62 71.22 75.16 80.42 85.68 92.67 99.19 六，火电原有装机容量 100100100100100100100100100100100100七需要新增火电装机容量0000000000001.2 用表格法进行电量平衡计算1.2.1电力网月平均负荷由于，用公式 计算月求电力网月平均负荷算例为：一月： 1.2.2 计算火电厂的月平均出力即，计算算例如下：一月： 1.2.3 电量平衡表 通过前面计算可得出下面电量平衡表12所示:表12 电量平衡表电量平衡表一月二月三月四月五月六 月七月八月九月十月十一月十二月年发（需）电量系统月平均负荷（MW）一. 系统月平均出力（MW）其中：水电厂实际月平均出力火电厂实际月平均出力 1.2.4求年利用小时数由上面计算可见，火电厂的年利用小时数在5000小时左右，故满足电量平衡的要求。第二章 网络潮流分布计算与调压措施的选择 2.1 发电厂和变电站电气主接线的选择 2.1.1 发电厂电气主接线的选择由于本设计系统的规模不很大，发电厂高压侧出线数一般不多，故本设计中水电厂的高压母线可采用双母线接线，但是对于火电厂，由于它与原有系统有联络线联系，出线较多故高压侧采用双母线分段接线；而发电厂低压侧根据发电厂机组数量和机端负荷的情况，设计如下发电机电压母线的接线方式。火力发电厂5：装设4台容量为25MW机组、且有机端负荷，故设置发电机电压母线，按照有关规程规定，采用双母线分段主接线，但是由于机组数较多，为限制短路电流，故用两台发电机分别接入两段发电机电压母线，并供给地方负荷；而另外两台发电机则组成扩大单元接线直接通过一台升压变压器接入110kV高压母线。水力发电厂6：装设4台容量为18MW机组、无机端负荷，因此可不设低压母线，但由于机组数目较多，为了简化接线、并节约投资，分别采用2台容量为18MW的发电机组成扩大单元接线，共计两组。 2.1.2 变电站电气主接线的选择： 由题目所给网络接线，变电站均为两回出线，变电站采用桥形接线方式，因变电站1和3分别单独与发电厂5和6相连，考虑线路故障机会较多时，不致影响变电站供电，采用内桥型接线；相反处在环形网络中间的变电站4和2，考虑不致由于变压器故障而影响系统运行，采用外桥型接线。2. 2 主变压器的容量选择和参数计算2.2.1 发电厂主变压器的选择发电厂5：有4台容量为25MW的发电机，功率因数为0.8，按照前面主接线考虑，两台直接接于发电机母线的发电机用两台同容量变压器接入高压母线，容量分别为： 选择两台容量为31.5MVA的31500/121型双圈升压变压器。另外两台发电机采用扩大单元型式合用一台变压器直接接于高压母线，故变压器容量应取为：选择一台容量为63MVA的63000/121型双圈升压变压器。发电厂6：有4台18MW发电机，将其分为两组。每组由两台发电机组成发电机变压器组扩大单元接线，每台变压器容量为： 考虑到发电厂的厂用电，以及水电厂水量不是经常使发电机满载，为避免浪费，决定选择两台40MVA的40000/121变压器。2.2.2 变电站主变压器的选择为保证用户供电的可靠性，本设计的所有变电站均装设两台同容量三相变压器，当一台变压器停运时，另一台变压器的容量能保证满足重要负荷的要求，即设计题目要求的不小于每个负荷点负荷容量的60%。变电站1： 选择两台容量为25MVA的25000/110型双圈降压变压器。 变电站2： 选择两台容量为20MVA的25000/110型双圈降压变压器。变电站3： 选择两台容量为25MVA的25000/110型双圈降压变压器。变电站4： 选择两台容量为20MVA的20000/110型双圈降压变压器。2.2.3 主变压器参数计算：2.2.3.1 发电厂主变压器参数计算：发电厂5：两台31.5MVA变压器，由于是升压变压器，故高压侧额定电压为121kV,查参考资料附表3-2得到升压变压器高低压额定电压、空载损耗（P0）、短路损耗（PS）、短路电压（US%）、空载电流（IO%）分别为P0 = 38.5KW，PS= 140KW，US%=10.5，IO%=0.8故两台变压器并联后归算到高压侧的参数电阻RT、电抗XT和激磁损耗SO为另一台63MVA升压变压器，故高压侧额定电压为121KV,查参考资料附表3-2可知P0 = 65kW，PS= 260kW，US%=10.5，IO%=0.6故变压器归算到高压侧的参数为发电厂6：变压器为两台40MVA升压变压器，故高压侧额定电压为121kV,查参考资料附表3-2可知P0 = 46kW，PS=174kW，US%=10.5，IO%=0.8故两台变压器并联后归算到高压侧的参数为2.2.3.1 变电站主变压器参数计算变电站4：变压器为两台20000/110 ，查参考资料附表3-2可知P0 = 27.5kW，PS=104 kW，US%=10.5，IO%=0.9故变电站1：变压器为25000/110，高压侧额定电压110kV,查参考资料附表3-2可知P0 = 32.5kW，PS=125 kW，US%=10.5，IO%=0.8故变电站3：变压器为两台25000/110， 故参数同变电站1。变电站2：变压器为两台25000/110 ，故参数同变电站1。 表十三 变压器的选择和参数计算结果（均为并联后的结果）项目厂(站)主变型号额定电压(Kv)归算到高压侧等值阻抗()激磁损耗(MVA)火电厂B1、B231500/121121/6.31.03+j24.40.077+j0.504火电厂B363000/121121/6.30.959+J24.40.065+J0.378水电厂40000/110121/6.30.796+j19.220.092+j0.64变电站420000/110110/111.57+j31.760.055+j0.36变电站325000/110110/111.21+j25.410.065+j0.4变电站125000/110110/111.21+j25.410.065+j0.4变电站225000/110110/111.21+j25.410.065+j0.42.3 输电线路参数的计算根据题目所给线路导线为LGJ-120，线路地理距离乘上路径弯曲系数1.1可得下表数据：表14 线路导线的选择线路名称5-35-45-46-46-26-4电气距离50.66661.650.670.463.8导线型号2LGJ-120LGJ-120LGJ-120LGJ-120LGJ-1202LGJ-1202.4 电力网变电站运算负荷的计算图1 变电站运算负荷计算图1) 2.4.1 冬季最大负荷运行方式变电站2按电力网的额定电压计算电力网中变压器绕组的功率损耗 则变电站3的运算负荷2) 变电站3变压器绕组的功率损耗 则变电站3的运算负荷3) 变电站1变压器绕组的功率损耗 则变电站1的运算负荷4) 变电站4变压器绕组的功率损耗 则变电站4的运算负荷 2.4.2 冬季最小负荷运行方式1) 变电站4变压器绕组的功率损耗 则变电站4的运算负荷2) 变电站3变压器绕组的功率损耗 则变电站3的运算负荷3) 变电站1变压器绕组的功率损耗 则变电站1的运算负荷4) 变电站2变压器绕组的功率损耗 则变电站2的运算负荷变电站运算功率计算结果表（相应单位为：MW，MVar，）变电站变压器低压侧功率变压器激磁功率变压器RT变压器XT 变压器功率损耗变压器高压侧流入功率 输电线充电功率变电站 运算功率冬季最大负荷站430.014.50.055 0.36 1.57 31.76 0.11 2.1930.20 15.58 1.07 0.82 30.14 17.36站335.016.90.065 0.40 1.21 25.41 0.15 3.05 35.15 20.07 1.64 0.00 站136.017.40.065 0.40 1.21 25.41 0.16 3.30 36.1620.702.070.00站232.015.50.065 0.40 1.21 25.41 0.14 2.86 32.13 18.16 1.00 1.14冬季最小负荷站423.011.10.055 0.36 1.57 31.76 0.05 1.05 23.08 12.81 1.07 0.82 站335.016.90.065 0.40 1.21 25.41 0.09 1.89 29.1 16.18 1.64 0.00 29.17 14.94 站130.014.50.065 0.40 1.21 25.41 0.11 2.33 30.11 16.83 2.070.0030.18 15.17 站20.065 0.40 1.21 25.41 0.09 1.87 25.08 12.18 1.00 1.1424.14 12.94 2.5 设计网络归算到高压侧的等值电路根据前面计算结果可作出归算到高压侧的等值电路，如图22d52Sd64134S3S注： 输电线阻抗 电源点S为各变电站运算负荷 图2 设计系统归算到高压侧的等值电路2.6功率分布计算2.6.1冬季最大负荷运行方式功率分布计算1）线路5-3段功率分布计算线路5-3段：从线路末端向始端计算功率分布3d535.22 +J18.83 6.06+J4.16 -J1.6421.21+J13.06)5.64+J10.6510.55+J6.81R52+J X5210.55+J6.815-3段冬季最大负荷功率分布计算图线路5-3段的末端功率为变电站3的运算负荷功率，即为 线路5-3段的功率损耗为线路5-3始端功率 从发电厂5高压母线流入线路5-3的功率为从而可得如图所示的5-3段功率分布3d535.22 +J18.83 6.06+J4.16 -J1.3421.21+J13.06)5.64+J10.6510.55+J6.81R51+J X5110.55+J6.810.74+J1.4035.22+J18.8335.96+J20.1135.96+J18.475-3段冬季最大负荷功率分布图2） 线路6-1段功率分布计算3d636.23 +J19.04 6.06+J4.16 -J2.0721.21+J13.06)7.11+J 13.4310.55+J6.81R63+J X6310.55+J6.816.06+J4.166-1段冬季最大负荷功率分布计算图线路6-1末端功率为变电站1的运算负荷功率，即为 线路6-1段的功率损耗为 线路6-1始端功率 从发电厂6高压母线流入线路6-1的功率为 从而可得如图所示的6-1段功率分布37.21+J18.95 37.21+J21.02 0.98+J1.99 36.23 +J19.043d636.23 +J19.04 6.06+J4.16 -J2.0721.21+J13.06)7.11+J 13.4310.55+J6.81R63+J X6310.55+J6.816-1段冬季最大负荷功率分布图3)两端供电网5-4-6的功率分布计算由于设计方案中对于两端供电网的各段线路均采用同一导线截面，即为均一网络，故功率初分布可按长度成反比例分配，将两端供电网络在4点拆开，则成为两个单端供电网，则可计算功率分布。两端供电网拆开后5-4功率分布计算对于拆开后的5-4网的初分布功率，即为5-4段的末端功率，于是线路5-4段的功率损耗为 线路5-4始端功率 从发电厂5高压母线流入线路5-4的实际功率为从而可得如图所示的5-4段功率分布4d516.11 +J8.31 6.06+J4.16 -J1.0021.21+J13.06)13.74+J26.4310.55+J6.81R54+J X5410.55+J6.8116.48+J8.01 16.48+J9.01 0.37+J0.70 16.11+J8.315-4段冬季最大负荷功率分布图两端供电网拆开后6-4功率分布计算对于拆开后的6-4网的初分布功率，即为6-4段的末端功率，于是线路6-4段的功率损耗为 线路6-4始端功率从发电厂6高压母线流入线路6-4的实际功率为从而可得如图所示的6-4段功率分布 14.42+J6.75 14.42+J7.89 0.33+J0.62 14.09 +J7.2715.70+J29.6410.55+J6.81d64R64+J X6410.55+J6.81 -J1.1421.21+J13.06)14.09 +J7.27 6.06+J4.166-4段冬季最大负荷功率分布图4) 两端供电网5-2-6的功率分布计算d5d6 L52 1 L62S210.55+J6.81由于两段线路采用同一导线截面，故为均一网络，故功率初分布按长度成反比例分配，将两端供电网络在2点拆开，则成为两个单端供电网，则可计算功率分布。两端供电网拆开后5-2功率分布计算对于拆开后的5-2网的初分布功率，即为5-2段的末端功率，于是线路5-2段的功率损耗为 线路5-2始端功率 从发电厂5高压母线流入线路5-4的实际功率为从而可得如图所示的5-2段功率分布14.89+J7.85 14.89+j8.92 0.20+J0.37 14.57+j8.3214.72+J27.7910.55+J6.81d51R51+J X5110.55+J6.81 -J1.0721.21+J13.06)14.89 +J7.856.06+J4.165-2段冬季最大负荷功率分布图两端供电网拆开后6-2功率分布计算对于拆开后的6-2网的初分布功率，即为6-2段的末端功率，于是线路6-2段的功率损耗为 线路6-2始端功率 从发电厂6高压母线流入线路6-2的实际功率为从而可得如图所示的6-2段功率分布119.44+J10.76 19.44+j11.58 0.26+J0.49 19+j10.74 11.28+J21.3010.55+J6.81d61 19+j10.746.06+J4.16R61+J X6110.55+J6.81 -J0.8221.21+J13.06)6-2段冬季最大负荷功率分布图2.6.2 冬季最小负荷运行方式功率分布计算线路5-3段的功率损耗为 线路5-3始端功率 发电厂5高压母线流入线路5-3的功率为从而可得如图所示的5-3段功率分布29.17 +J14.94 6.06+J4.1629.67+j14.25 29.67+j15.89 0.43+J0.82 11.28+J21.3010.55+J6.81d5329.17 +J14.94 6.06+J4.16R52+J X5210.55+J6.81 -J1.6421.21+J13.06)5-3段冬季最小负荷功率分布图 从而可得如图所示的6-1段功率分布30.85+j14.83 30.84+J16.44 0.67+J1.26 30.18 +J15.177.11+J13.4310.55+J6.81d61R63+J X6310.55+J6.81 -J2.0721.21+J13.06) S1 +-+J12.34 6.06+J4.166-1段冬季最小负荷功率分布图2） 两端供电网5-4-6功率分布计算功率初分布按长度成反比例分配将两端供电网络在4点拆开，则成为两个单端供电网，则可计算功率分布。a) 两端供电网拆开后5-4功率分布计算对于拆开后的5-4网的初分布功率，即为5-4段的末端功率，于是线路5-4段的功率损耗为 线路5-4始端功率 从发电厂5高压母线流入线路5-4的实际功率为从而可得如图所示的5-4段功率分布12.07+j6.07 12.07+j7.07 0.23+J0.44 11.86+j6.6513.74+J26.4310.55+J6.81d54R54+J X5410.55+J6.81 -J1.0021.21+J13.06) S411.86 +J6.656.06+J4.165-4段冬季最小负荷功率分布图b) 两端供电网拆开后6-4功率分布计算对于拆开后的6-4网的初分布功率，即为6-2段的末端功率，于是线路6-4段的功率损耗为 线路6-4始端功率 从发电厂6高压母线流入线路6-2的实际功率为从而可得如图所示的6-4段功率分布10.56+j5.01 10.56+j6.15 0.20+J0.39 10.38+j5.815.70+J29.6410.55+J6.81d64R64+J X6410.55+J6.81 -J1.1421.21+J13.06) S410.38+j5.86.06+J4.166-4段冬季最小负荷功率分布图4）两端供电网5-2-6的功率分布计算 d5 L51 1 L61 d6S110.55+J6.81将两端供电网络在2点拆开，则成为两个单端供电网，则可计算功率分布。a) 两端供电网拆开后5-2功率分布计算对于拆开后的5-2网的初分布功率，即为5-2段的末端功率，于是线路5-2段的功率损耗为 线路5-2始端功率 从发电厂5高压母线流入线路5-2的实际功率为从而可得如图所示的5-2段功率分布11.04+j5.28 11.04+J6.35 0.09+J0.17 11.04 +J5.9214.72+J27.7910.55+J6.81d52R51+J X5110.55+J6.81 -J1.0721.21+J13.06)