四川大学地方电力网规划设计.docx

本科生毕业论文（设计）

题 目 　
学 院 　
专 业 　
学生姓名 　
学 号 　 年级
指导教师 　

教务处制表
二ΟΟ 年 月 日

目 录
摘 要 3
第一章 电力电量平衡 5
1.1.电力电量平衡目 5
1.2.多种容量考虑 5
1.3.用表格法进行电力平衡 6
1.3.1系统最大供电负荷计算 6
1.3.2工作容量计算 6
1.3.3备用容量计算 8
1.3.4系统需要装机计算 11
1.3.5系统新增装机计算 12
1.3.6总电力平衡表 13
1.4.用表格法进行电量平衡 14
1.4.1按月求电力网月平均负荷 14
1.4.3求年运用小时数 16
第二章 电网电压等级确实定和电网接线方案初步选择 17
2.1.电网电压等级选择 17
2.2.电网接线方案初步选择和比较 17
2.2.1第一种方案 18
2.2.2第二种方案 20
2.2.3第三种方案 21
2.2.4第四种方案 22
第三章 电网接线方案详细比较和确定 23
3.1. 第二种方案： 24
3.1.1按经济电流密度选择导线截面积且进行校验 24
3.1.2正常状况下架空线电压损耗和电能损耗计算 27
3.1.3故障状况下架空线最大电压损耗计算 29
3.2. 第四种方案： 30
3.2.1按经济电流密度选择导线截面积且进行校验 30
3.2.2正常状况下架空线电压损耗和电能损耗计算 32
3.2.3故障状况下架空线最大电压损耗计算 35
3.3.电网一投资计算 36
3.4. 年运行费用 37
第四章 时尚分布与调压措施选择 37
4.1变压器选择 37
4.1.1发电厂变压器选择 37
4.1.2变电站变压器选择 39
4.2电力网等值电路与运算负荷计算 41
4.3时尚分布计算 45
4.3.1最大运行方式下时尚分布 45
4.3.2最小运行方式下时尚分布 49
4.4.调压措施选择 52
4.4.1发电厂升压变压器调压 52
4.4.2变电站降压变压器调压 53
4.5功率分布详细计算 56
4.5.1最大运行方式最大负荷时功率分布 56
4.5.2最大运行方式最小负荷时功率分布 60
4.5.3最小运行方式最大负荷时功率分布 61
4.5.4最小运行方式最小负荷时功率分布 64
4.5.5功率及功率原因校验 65
第五章 运行特性计算 67
5.1最大运行方式 67
5.2最小运行方式 68
附录Ⅰ设备和材料清单 69
附录Ⅱ电力网主接线图 69
附录Ⅲ电力网时尚分布图 71
参照文献 72

摘 要
地方电力网规划设计

专业：电气工程及其自动化

学生： 指导老师：

摘 要：电能是现代社会中最清洁、最高效能源，它输送分派易于实现。电能可以以便转化为别种形式能，被广泛用于工农业、交通运送业及人民平常生活中。国民经济发展，离不开发达电力工业。只有电力工业自身基本建设不停扩大电力系统规模才能满足社会发展需求。因此做好电力工程建设前期工作，贯彻发、送、变电本体工程建设条件、协调其建设进度，优化其建设方案，其意义尤为重大。电力系统规划设计是有关单项本体工程设计总体规划，是详细建设项目实行方针和原则，是一项具有战略意义工作。根据负荷及电源分布，确定合理网架构造，可靠、经济地输送电能是电网设计基本任务。电力网规划设计是在电厂、变电站、负荷、容量等已知条件下去选定网络电压等级、网络接线方式、导线型号来进行时尚分布及调压计算，通过经济技术分析比较得出最佳方案。现规划设计了一种容量在100MW如下，包括2个发电厂（1个火电厂，1个水电厂）、5个变电站35~110KV地方电力网。
关键词：电力系统；电力网；规划；设计

The Design of Local Power Network

Major：Electrical Engineering and Automation

Student Advisor

Abstract ： power is the most clean, most efficient energy in modern society, it is easy to realize the transportation distribution. Electric energy can be easily transformed into other forms of energy, has been widely used in industry and agriculture, transportation and people's daily life. The development of the national economy, cannot do without the power industry developed. Only the power industry itself continues to expand the scale of power system construction to meet the needs of social development. So do the work of electric power construction, implementing, send, substation ontology engineering construction, coordination of the construction progress, optimize the construction scheme, which is of great significance. Power system planning and design is the overall planning on the individual ontology engineering design, is the guidelines and principles for the construction of the project implementation, is a strategic research. According to the load and power distribution, determining the reasonable structure, reliable, economical delivery of power is the basic task of power system design. Planning and design of power network in power plant, substation, load, capacity and other known conditions on the selected network voltage level, network wiring, wire models for power flow calculation and pressure distribution, through the economic and technical analysis and comparison, the best scheme. The original the making a program design capacity is living under the 100MW ，Consist of 2 power stations （1Firearms electric power plant ，1Water and electricity mill ）、5Change into the space electric power net of power station 35~110KV 。
Keyword ：Power system ；Power network ；Planning ；Design

第一章 电力电量平衡

1.1.电力电量平衡目
电力电量平衡时电力电量供应与需求之间平衡。
（1）电力系统需要发电设备容量：水电、火电装机容量一定期，系统带最大负荷，水电机组工作容量最大时，火电机组容量剩余缺。
（2）系统备用容量：负荷备用容量一般取最大负荷2%5%、事故备用考虑为最大负荷10%左右，并且不不不小于系统一台最大单机容量。
备用容量在水、火电厂之间分派原则：负荷备用一般由水电承担，事故备用一般按水电厂肩负系统工作容量比例分派，火电厂只承担部分事故备用。
（3）在满足电力系统负荷及电量需求前提下，水火电厂运行方式：具有调整性能水电厂应在枯水期担任尖峰负荷，充足运用水电厂水量即对应电量，使它能最大程度地替代火电厂容量，这时，火电厂担任基荷，提高火电厂发电效率，节省煤耗，减少成本。在丰水期为防止弃水，水电厂应尽量在基荷运行，使一次能源可以最经济合理地得到运用。
（4）各类型电厂发电设备运用小时数，一般在电量平衡中，火电机组年运用小时数按不不小于5000小时考虑，计算出机组火电运用小时数与5000差距较大时，也许是装机不够或者太多。
（5）根据最终时尚分布计算水电厂电量运用程度，以论证水电装机容量合理性。
（6）分析系统与系统之间、地区与地区之间电力电量互换，为论证扩大联网及确定网络方案提供根据。

1.2.多种容量考虑
（1）装机容量，各类电厂发电机组额定容量总和。
（2）必须容量，维持电力系统正常供电所必需有装机容量，即工作容量和备用容量之和。
（3）工作容量，发电机担任电力系统正常负荷容量，在电力平衡表中工作容量是指电力系统最大负荷时工作容量。
（4）受阻容量，指由于多种原因，发电设备不能按额定容量发电时容量称受阻容量。
（5）备用容量，指为了维持电力系统正常运转、保证系统不间断供电、并保持在额定频率下运行而设置部分装机容量，包括负荷备用、事故备用、检修备用。

1.3.用表格法进行电力平衡
1.3.1系统最大供电负荷计算

……依次算出
表1-1：系统最大供电负荷

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
最大供电负荷
（MW）

43.79

42.42

38.95

35.79

33.68

32.63

33.47

35.58

36.95

40.01

42.11

44.84
1.3.2工作容量计算
1.3.2.1水电工作容量计算
求出夏季及冬季最小负荷系数：

公式法计算水电厂工作容量过程如下：
按下面公式计算水电厂可调日保证电量

其中： —水电月平均出力 —水电厂不可调整部分出力
—水电厂月调整系数

……依次算出
表1-2：水电厂可调日保证电量

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
可调日保证电量
（MW）

198.00

219.12

258.72

303.60

361.68

475.20

506.88

469.92

369.60

311.52

277.2

224.40
计算日峰荷电量： （MW）
对日负荷率取值分冬季0.8、夏季0.82分别计算:
一月: （MW）
二月: （MW）
三月: （MW）
四月:（MW）
五月:（MW）
六月:（MW）
七月: （MW）
八月: （MW）
九月：（MW）
十月：（MW）
十一月：（MW）
十二月: （MW）
由计算成果可以看出：12个月水电厂可调日保证电量均明显不小于对应月份系统日峰荷电量。
水电可带尖峰负荷为、可带基荷为、计及水电厂不可调整部分出力，即为水电厂工作容量：

式中 ： —电力系统最大日负荷； —日负荷率；
—最小负荷系数； —取0
水电厂各月份工作容量计算：
一月：（MW）
二月：（MW）
三月：（MW）
四月：（MW）
五月：（MW）
六月：（MW）
七月：（MW）
八月：（MW）
九月：（MW）
十月：（MW）
十一月：（MW）
十二月：（MW）
由于水电厂装机容量为，六月、七月、八月工作容量不小于水电厂装机容量，因此这3个月水电厂工作容量均按水电厂装机容量算，此时将产生部分弃水，水电厂按装机容量带基荷。
1.3.2.2火厂电工作容量计算

一月：（MW）
二月：（MW）
三月：（MW）……依次算出
表1-3：火电厂工作容量

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（MW）

26.78

24.81

20.38

16.7

12.55

10.13

10.97

13.08

14.9

19.02

22.14

26.52
1.3.3备用容量计算
1.3.3.1负荷备用容量计算
（2%~5%）
一月：（MW）
二月：（MW）
三月：（MW）……依次算出

表1-4：负荷备用容量

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
负荷备用容量（MW）

2.20

2.12

1.95

1.79

1.68

1.63

1.67

1.78

1.85

2.0

2.11

2.24
1.3.3.2事故备用容量计算

一月：（MW）
二月：（MW）
三月：（MW）……依次算出
表1-5：事故备用容量

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
事故备用
容量（MW）

4.38

4.24

3.90

3.58

3.37

3.26

3.35

3.56

3.70

4.0

4.21

4.48
由于一至十二月事故备用容量均不不小于最大机组容量，因此十二个月事故备用容量均取最大机组容量6 MW。
1.3.3.3水电厂承担事故备用容量
备用容量在水火电厂之间分派原则：负荷备用一般由水电承担，事故备用一般按水火电厂肩负系统工作容量比例分派。水电厂按比例承担事故备用如下

……依次算出
表1-6：水电厂承担事故备用 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
水电厂承担事故备用

2.33

2.49

2.86

3.20

3.76

4.14

4.03

3.79

3.58

3.15

2.85

2.45
考虑到水轮机发电机效率最大区是在额定容量70％～80％，它应变能力强，负载变动时调整损失小。因此负荷备用所有由水电厂承担，因此水电厂分担备用容量为：
水电厂承担备用=负荷备用+按比例分派事故备用
一月：（MW）
二月：（MW）
三月：（MW）
四月：（MW）
五月：（MW）
六月：（MW）
七月：（MW）
八月：（MW）
九月：（MW）
十月：（MW）
十一月：（MW）
十二月：（MW）
1.3.3.4火电厂承担备用容量
火电只承担部分事故备用：
一月：（MW）
二月：（MW）
三月：（MW）
四月：（MW）
五月：（MW）
六月：（MW）
七月：（MW）
八月：（MW）
九月：（MW）
十月：（MW）
十一月：（MW）
十二月：（MW）
1.3.3.5系统需要备用容量

一月：（MW）
二月：（MW）
三月：（MW）……依次算出
表1-7：系统需要备用容量

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
系统需要备用容量（MW）

8.2

8.12

7.95

7.79

7.68

7.63

7.67

7.78

7.85

8.0

8.11

8.24
综上，列出备用容量表如下：
电力系统备用容量表
表1-8：电力系统备用容量表
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（MW）

2.20

2.12

1.95

1.79

1.68

1.63

1.67

1.78

1.85

2.0

2.11

2.24
二，事故备用容量（MW）

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00
其中：
水电（MW）
4.53
4.61
4.81
4.99
5.44
5.77
5.7
5.57
5.43
5.15
4.96
4.69
火电（MW）
3.67
3.51
3.14
2.80
2.24
1.86
1.97
2.21
2.42
2.85
3.15
3.55
三，系统需要备用容量（MW）

8.2

8.12

7.95

7.79

7.68

7.63

7.67

7.78

7.85

8.0

8.11

8.24
1.3.4系统需要装机计算

一月：（MW）
二月：（MW）
三月：（MW）……依次算出
对于水电厂其工作出力与备用容量之和，也称为水电运用容量，即水电需要装机容量；
对于火电厂需要装机容量计算，要考虑水火电厂厂用电率；用如下公式计算：

其中：
表1-9：系统需要装机容量表

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
水电工作容量
(MW)
17.01
17.61
18.57
19.09
21.13
22.5
22.5
22.5
22.05
20.98
19.97
18.32
水电备用容量
(MW)
4.53
4.61
4.81
4.99
5.44
5.77
5.7
5.57
5.43
5.15
4.96
4.69
系统需要
水电装机
容量(MW)
21.54
22.22
23.38
24.08
26.57
28.27
28.2
28.07
27.48
26.13
24.93
23.01
水电供应系统容量
(MW)
21.32
22.0
23.15
23.84
26.3
27.99
27.92
27.79
27.21
25.87
24.68
22.78
系统需要
装机容量
(MW)
51.99
50.54
46.9
43.58
41.36
40.26
41.14
43.36
44.8
48.0
50.22
53.1
系统需要火电装机
容量(MW)
33.34
31.02
25.82
21.46
16.37
13.33
14.47
17.47
19.12
24.05
27.76
32.96
1.3.5系统新增装机计算
从计算成果看出：1月、2月、12月需要火电装机容量33.34MW、31.02MW、32.96MW
均不小于火电实际装机容量。这三个月需要新增6MW火电机组。
表1-10：系统新增装机

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 （MW）

6

6

0

0

0

0

0

0

0

0

0

6

系统
电力平衡表

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
一， 系统最大供电负荷
（MW）

43.79

42.42

38.95

35.79

33.68

32.63

33.47

35.58

36.95

40.0

42.11

44.84
二，　工作容量

其

中
水电厂　工作容量（MW）

17.01

17.61

18.57

19.09

21.13

22.5

22.5

22.5

22.05

20.98

19.97

18.32
火电厂　工作容量（MW）

26.78

24.81

20.38

16.7

12.55

10.13

10.97

13.08

14.9

19.02

22.14

26.52
三，　备用容量　

其

中
负荷备用容量（MW）

2.20

2.12

1.95

1.79

1.68

1.63

1.67

1.78

1.85

2.0

2.11

2.24
事故备用容量（MW）

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00
系统需要总备用容量（MW）

8.2

8.12

7.95

7.79

7.68

7.63

7.67

7.78

7.85

8.0

8.11

8.24
四，系统需要装机容量（MW）

51.99

50.54

46.9

43.58

41.36

40.26

41.14

43.36

44.8

48.0

50.22

53.1
五，　系统原有装机容量

其

中
水电装机容量（MW）

22.5

22.5

22.5

22.5

22.5

22.5

22.5

22.5

22.5

22.5

22.5

22.5
火电装机容量（MW）

30.0

30.0

30.0

30.0

30.0

30.0

30.0

30.0

30.0

30.0

30.0

30.0
六，系统需要新增火电装机容量（MW）

6

6

0

0

0

0

0

0

0

0

0

6
1.3.6总电力平衡表
通过以上计算，可以得出下面总电力平衡表：
表1-11：电力平衡表
1.4.用表格法进行电量平衡
1.4.1按月求电力网月平均负荷
月平均负荷能反应负荷所需月电量，可按下式计算

式中:—某月平均负荷 —某月最大负荷
—某月月不均衡系数 —日负荷率
一月：（MW）
二月：（MW）
三月：（MW）
四月：（MW）
五月：（MW）
六月：（MW）
七月：（MW）
八月：（MW）
九月：（MW）
十月：（MW）
十一月：（MW）
十二月：（MW）
月平均负荷乘以对应月小时数，12个月相加后即得整年需电量。
则整年所需电量为：
1.4.2按月求火电厂月平均出力

一月：（MW）
二月：（MW）
三月：（MW）
四月：（MW）
五月：（MW）
六月：（MW）
七月：（MW）
八月：（MW）
九月：（MW）
十月：（MW）
十一月：（MW）
十二月：（MW）
则火电厂年出力为：

水电厂年出力为：22849.73—11834.45=11015.28 万
得出电量平衡表：
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
年发电量
一，
系统
月平
均负
荷

（万KW）

2.978

2.885

2.649

2.437

2.294

2.222

2.279

2.423

2.516

2.72

2.863

3.049
22849.73
电量平衡表
二，　系统月平均出力 （万 KW ）

其
火电厂月平均出力

2.228

2.055

1.669

1.287

0.924

0.422

0.359

0.643

1.116

1.54

1.813

2.199
11834.45
表1-12：电量平衡表

中
水电厂实际月平均出力

0.75

0.83

0.98

1.15

1.37

1.8

1.92

1.78

1.40

1.18

1.05

0.85

1
1015.2
8
表1-12：续表
1.4.3求年运用小时数
1.4.3.1水电年运用小时数：

其中： 730每月平均小时数
1.4.3.2火电年运用小时数：

假如火电有新增装机，则应按下面公式分段进行计算火电年运用小时数：

其中： N 为新增装机前月份数
火电厂年运用小时数不不小于5000小时，符合电量平衡条件

第二章 电网电压等级确实定和电网接线方案初步选择

2.1.电网电压等级选择
电网电压等级要符合国标电压等级，选择电网电压是根据网内线路输送容量大小和输送距离来决定。参照公式：

表2-1：参照电压等级
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
（KM）
0.38
＜0.1
＜0.6
60
3.5～30
30～100
3
0.1～1.0
1～3
110
10～50
50～100
6
0.1～1.2
4～15
220
100～500
100～300
10
0.2～2
6～20
500
800～
150～850
35
2～10
20～50

根据地理位置中测量各发电厂、变电站距离和给出输送容量
可选用110KV电压
按以上公式依次计算各电厂到变电所线路需要电压等级，综合考虑各方面原因，选用110KV电压等级。

2.2.电网接线方案初步选择和比较
对所给原始资料进行定性分析，从电网供电可靠性、灵活性与安全性来考虑，这里确定接线方式全为有备用接线方式。当网络内任何一段线路发生故障或检修而断开，不会对顾客中断供电。系统每两个节点间存在双回线路或者单回线路节点间构成环网。确定4种接线方式如下进行初步比较。
2.2.1第一种方案

途径长度
线路长度
按均一电力网考虑两端供电网络环网功率初分布：

因此Ⅲ段上流过功率由变电站①流向变电站③，其值为：

因此Ⅵ段上功率由变电站②流向变电站⑤，其值为：

总负荷矩：

发电厂高压母线接线方式比较：
接线方案Ⅰ 接线方案Ⅱ

单母线分段带旁路母线接线 双母线带旁路母线接线
方案技术比较：
表2-2：接线方案比较
方案

项目

方案Ⅰ

方案Ⅱ

技术比较
① 简朴清晰、操作以便、易于发展
② 可靠性、灵活性差
③ 旁路断路器还可以替代出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要顾客供电
① 运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建
② 母联断路器可替代需检修出线断路器工作
③ 倒闸操作复杂，轻易误操作

经济比较
① 设备少、投资小
② 用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资
① 占地大、设备多、投资大
② 母联断路器兼作旁路断路器节省投资
由于火电厂110KV母线出线数2回，采用单母线分段带旁路母线、水电厂母线出线数为4回，为保证供电可靠性及断路器检修不中断负荷，水电厂采用双母线带旁路接线，
变电站高压侧接线形式：

两电厂均采用2台主变并列运行方式。变电站均为两条进线、两个变压器且变电站容量较小，110KV电压等级断路器价格较高，为节省投资，变电站④内桥接线，变电站①③、②⑤均采用外桥形接线，可通过穿越功率。
故： 高压开关总台数：
2.2.2第二种方案

途径长度：
线路长度：
两端供电网络功率初分布计算：
因此Ⅲ段上流过功率由变电站①流向变电站③，其值为：

因此Ⅵ段上功率由变电站⑤流向变电站④，其值为：

总负荷矩：

火电厂110KV母线出线数目为3回，水电厂110KV母线出线3回，均可采用单母线分段带旁路母线接线。
变电站110KV母线侧接线方式：
变电站①③为两端供电接线形式、变电站④⑤为环网接线形式，可采用外桥接线，变电站③可采用内桥接线形式。
总高压开关数为：
2.2.3第三种方案

途径长度：
线路长度：
对两端供电网进行功率分布计算：

因此Ⅲ段上流过功率由变电站①流向变电站③，其值为：

总负荷矩：

110KV母线接线：火电厂采用单母线分段带旁路母线接线，水电厂采用双母线带旁路
母线接线。
变电站①③采用外桥接线，②④⑤内桥接线。
故总开关数为：
2.2.4第四种方案

途径长度：
线路长度：
对两端供电网进行功率分布计算：

因此Ⅲ段上功率由变电站④流向变电站③，其值为：

因此Ⅵ段上功率由变电站②流向变电站⑤，其值为：

总负荷矩：

火电厂采用双母线带旁路接线，水电厂采用单母线分段带旁路母线接线。
变电站②③、④⑤采用外桥接线，可通过穿越功率，变电站①采用内桥接线。
故总开关数为：
将初选四个方案四个指标列表如下：
表2-3：各项指标比较
方案
途径长度
（KM）
线路长度
（KM）
负荷矩
（MW.KM）
高压开关
（台数）
一
203.4
222.48
1075.38
28
二
204.1
223.56
1073.28
27
三
163.08
225.72
1053.28
30
四
200.88
231.12
1078.62
28
方案三途径长度最短，且需要高压开关台数最多，具有双回线路较多，投资大；负荷分派不合理，水电站装机容量不够，不考虑。
方案一、方案四各项数据基本一致，方案四容量分派更为合理。
方案二所需开关数至少，供电网络具有两端供电网、环网，供电可靠性高；
综上所述
考虑方案二与方案四进行详细技术经济比较。

第三章 电网接线方案详细比较和确定

电力网导线在线路造价中占比重可达30%以上，对选择导线截面，对电力网运行经济型和技术合理性具有重要意义。
导线截面过大，投资增长；