长沙理工大学电网课程设计.docx

电网规划课程设计指导书长沙理工大学电气与信息工程学院孙春顺一:设计规定及原始材料1 设计任务本次电力系统规划设计是根据给定发电厂、变电所原始资料完毕如下设计：1.1 确定供电电压等级；1.2 初步确定若干待选电力网接线方案；1.3 发电厂、变电所主变压器选择；1.4 电力网接线方案技术、经济比较；1.5 输电线路导线截面选择；1.6 调压计算。2 原始资料2.1 发电厂、变电所相对地理位置及距离无穷大系统557065354555405240552341AS2.2 发电厂技术参数装机台数、容量：475（MW）额定电压（kV）：10.5KV额定功率因数2.3 负荷数据及有关规定 厂 项 站 目发电厂变电所A1234最大负荷（MW）2530504080最小负荷（MW）1515303050功率因数0.850.90.90.90.9(h)50005000550060006000低压母线电压(kV)1010101010调压规定最大负荷(%)52525255最小负荷(%)02525250各类负荷(%)I类3030353540II类30303030303 课程设计任务阐明及注意事项3.1 确定电网供电电压等级应考虑变电所负荷大小、变电所与发电厂距离。3.2 初步确定若干待选电力网接线方案需考虑发电厂、变电所相对地理位置、距离，变电所负荷大小、对供电可靠性规定。3.3 选择发电厂、变电所主变压器台数、容量及电气主接线形式应注意：（1）发电厂主变压器至少两台，变电所主变压器一般按两台考虑。（2）发电厂电气主接线可采用有母线接线、单元接线或扩大单元接线；变电所电气主接线一般采用有母线接线或桥形接线。（3）选择发电厂主变压器容量时，应注意：发电厂低压母线负荷直接从发电机出口供电（没有通过主变压器），详细按如下方式考虑： 若采用单元接线、且没有发电机电压负荷，主变压器容量只需与发电机容量配套； 若采用单元接线、但有发电机电压负荷，主变压器容量应满足：扣除机端最小负荷、厂用电后，保证将所有剩余功率送入系统； 若采用有母线接线，当机端母线上最大一台发电机故障或检修时，主变压器应能从系统倒送功率保证机端负荷需要； 若发电机端母线上接有多台主变压器，当其中容量最大一台主变压器因故退出运行时，其他主变压器应在容许过负荷范围内保证输送所有剩余功率70以上。（4）变电所主变压器容量按容载比等于1.6考虑，即：3.4 电力网接线方案技术性比较内容包括：供电可靠性、电压质量、运行灵活性、电网未来发展适应性等，本次课程设计只规定作定性分析。电力网接线方案经济性比较内容包括：投资、运行维护费、电能损失费。经技术、经济比较后，从各待选方案中选出最佳方案作为推荐方案。在进行电力网接线方案技术、经济比较时，需要进行初步时尚计算。由于此时输电线路导线截面尚未确定，因此，可首先按某一种导线截面计算线路电阻、电抗等参数，然后进行初步时尚计算。3.5选择输电线路导线截面根据初步时尚计算成果，按经济电流密度选择输电线路导线截面，按技术条件(如电晕、机械强度、发热条件等)进行校验。3.6 调压计算对于通过技术、经济性比较后得到推荐方案，根据调压规定进行调压计算。调压计算措施是：通过选择合适主变压器分接头，满足10KV调压规定。若通过选择主变压器分接头不能满足调压规定，则应考虑采用有载调压变压器，或采用并联无功赔偿装置调压（计算所需要并联无功赔偿容量）。4 附录4.1 架空输电线路导线经济电流密度架空输电线路导线经济电流密度（A / mm2）年最大负荷运用小时数Tmax3000如下300050005000以上铝1.651.150.90铜3.002.251.754.2 规划方案经济性比较措施本次电网规划课程设计规定按年费用最小法进行规划方案经济性比较，年费用最小规划方案为经济性最佳方案。规划方案年费用计算范围包括：（1）输电线路投资；（2）输电线路年运行费用；（3）网络电能损失费。4.2.1 规划方案年费用计算措施其中：规划方案年费用折算至基准年（规划水平年）总投资电力工程经济使用年限（取25年）电力工业投资回收系数（取 0.1）基准年年运行费用（取投资5）4.2.2 输电线路投资指标110KV架空输电线路单位投资指标类 别单位造价指标LGJ40045万元公里LGJ30040万元公里LGJ24032万元公里LGJ18530万元公里LGJ15028万元公里LGJ12025万元公里4.2.3 电能损失费计算措施（1）由时尚计算成果得出全网最大损耗功率；（2）根据附录中给出年最大负荷运用小时数、负荷功率因数，根据下表查出年最大负荷损耗时间；（3）计算整个电网整年电能损耗（Kwh年）；（4）按电力系统综合成本电价（取0.35元Kwh）计算电能损失费。最大负荷损耗小时与最大负荷运用小时、功率因数之间关系 0.800.850.900.951.001500120010008007002500170015001250110095030001800160014001250350023502150180016004000275026002400220045003150300029002700250050003600350034003200300055004100400039503750360060004650460045004350420065005250520051005000485070005950590058005700560075006650660065506500640080007400735072505 参照资料（1）于永源 主编 电力系统分析 湖南师范大学出版社 1992年7月（2）陈珩 编 电力系统稳态分析 水利电力出版社 1995年11月第二版（3）陆敏政 主编 电力系统习题集 水利电力出版社 1990年设计类容（一）：1.1 确定电网电压等级；由该表可知，输电线路传播功率在20100MW，传播距离在3050km之间 厂 项 站 目发电厂变电所A1234最大负荷（MW）2530504080最小负荷（MW）1515303050由表二架空线路额定电压等级与其对应输送功率和输送距离，该电路供电等级为110kv表2 架空线路额定电压等级与其对应输送功率和输送距离额定电压（KV）输送功率（KW）输送距离（KM）31001000136100120041510200620351000020506035003000030100110100005000050150220100000500000100300（二）确定发电厂，变电所 主接线方式以及 主变容量2.1：用于发电厂容量75MW，低压侧采用单元线接线方式，主变压器台数采用4台，高压侧采用双母线接线方式。10KV10KV10KV110KV10KV每个变电所使用两台变压器，且每台变压器容量为额定总容量70%10kv由于变电所均在环网中，因此高压侧均采用桥型接线，低压侧采用双母线接线。2.2：发电厂变压器容量 A：=384MVA 一台变压器容量为96MVA，根据计算成果 应选择型号为10/110变压器四台2.3确定变电所变压器容量按容量比选择变电所主变压器容量按容载比等于1.8考虑，即：K= =1.8且，变电所主变压器一般按两台考虑,每台变压器容量为额定总容量70% 即 Sni=Sni*70%变电所1：K= =1.8 1.8*30/0.9=60MVA Sni=Sni*70%=42MVA根据计算选择两台型号为 SFPL-40000/110 主变变电所2： 1.8*50=90MVA Sni=Sni*70%=63MVA根据计算选择两台型号为 SFPL-63000/110 主变变电所3： 1.8*40=72MVA Sni=Sni*70%=50.4MVA根据计算选择两台型号为 SFPL-63000/110 主变变电所4： 1.8*80=144MVA Sni=Sni*70%=100.8MVA根据计算选择两台型号为 SFPL-10/110 主变变压器参数P0PKU%I%10/110106.634010.50.575000/1107530010.50.640000/1104617410.50.863000/1106029810.50.8由RT=PKUN21000SN2 XT=U%UN2100SN GT=P01000UN2 BT=I%SN100UN2由计算得各变压器参数成果如下 各变压器参数变压器容量RTXTGTBT120MVA0.28610.588.81*10-64.96*10-575MVA0.64516.946.2*10-63.72*10-563MVA0.9120.174.96*10-64.17*10-540MVA1.3231.763.8*10-62.64*10-5（三）：初步确定若干待选电力网接线方案；方案一：线路总295km特点：供电可靠性较高、较为经济，但 运行调度复杂、故障或检修切除一侧线路时，电压质量差，供电可靠性下降。方案二：线路总长292km特点：供电可靠性较高、 较为经济，但 运行调度复杂、故障或检修切除一侧线路时，电压质量差，供电可靠性下降。方案三：线路总390km特点：供电可靠性高、电压质量好不过 投资大、经济性差方案四：线路总长240km特点：相称于双电源供电，供电可靠性高，经济性好，故障检修时电能质量好 方案五：线路总长429km特点：供电可靠性高、电压质量好不过 投资大、经济性差综合考虑线路长度，供电可靠性，布局构造及设施经济性等问题，选择方案2和方案5进行精确比较。初步时尚计算3.1方案二初步时尚计算(1：初步时尚计算可忽视电路中网损，从从S点解环计算其初步功率分布：SA=75*4-25+j209.5=275+j209.5 S3= 40+j19.2S2=50+j24S1=30+j14.4S4=80+j38.4采用均一网计算：SSA=-SA*240+ S3*185+S2*115+S1*80+S4*40292=-161.8-j141.86SS4=-SA*52+ S3*107+S2*177+S1*212+S4*252292= 86.8 +j27.9因此S41=SS4-S4=6.8-j10.5S12=S41-S1=-23.2-j24.9S23=S12-S2=-73.2-j48.9S3A=S23- S3=-113.2-j68.1各变电因此及线路功率分布为（取顺时针为 时尚正方向）SA S3S2S1S4SAS-275-j209.540+j19.250+j2430+j14.480+j38.4161.8+j141.86S41S12S23S3ASS46.8-j10.5-23.2-j24.9-73.2-j48.9-113.2-j68.186.8 +j27.93.2方案五初步时尚计算 同上计算SA S3S2S1S4SAS-275-j209.540+j19.250+j2430+j14.480+j38.4147.058+j126S34S24S12S41SS4S3A78.58+54.9-41.21-19.768.25+42.7438.8+j18.6787.61+j28.1-118.58-74.21方案比较1.根据供电可靠性亚奥球，该几组方案中变电站均采用两端供电，满足可靠性规定；2.根据电能质量规定，各条线路压降均较低，以上方案均满足3，根据与性经济型和维护以便比较，各方案都比较经济且方案二运行调试比较复杂 综合考虑线路长度，供电可靠性，布局构造及设施经济性等问题，选择方案2和方案5进行精确比较。（四）计算导线电流及选择导线截面4.1：导线截面选择原则：按计算所得初步功率分布，按经按经济电流密度选择惊醒选择。用公式Sjs=计算得到导线截面进行选择截面。导线电流： 截面：I= S= 由如下表格 年最大符合运用小时数不小于5000 钢筋铝绞线时J=0.9架空输电线路导线经济电流密度（A / mm2）年最大负荷运用小时数Tmax3000如下300050005000以上铝1.651.150.90铜3.002.251.75方案（二）时尚计算电线截面积 计算成果如下 线路电流截面积线路型号SSA943.610482*LGJ-400S3A6607332* LGJ-400S23427474LGJ-400S12135.3150LGJ-185SS45065622* LGJ-300S1439.6644.1LGJ-120由于部分支路流过电流过大因此采用双电路供电 又查阅资料可知各型号导线参数如下线路型号电阻电抗LGJ-4000.080.391LGJ-3000.1050.383LGJ-1850.170.402LGJ-1200.210.409计算线路阻抗 线S-A: Z=(0.08+j0.391)*52*0.5=2.08+j10.17线3-A Z=(0.08+j0.391)*55*0.5=2.2+j10.75线2-3 Z=(0.08+j0.391)*70=5.6+j27.37线1-2 Z=(0.17+j0.402)*35=5.95+j14.07线S-4 Z=(0.105+j0.383)*40*0.5=2.1+j7.66线4-1 Z=（0.21+j0.409）*40=8.4+j16.36方案（五）时尚计算电线截面积 计算成果如下 线路电流截面积线路型号SSA857.69532*LGJ-400S3A691.55768.392* LGJ-400S344585092* LGJ-300S1251.557.18LGJ-120SS45115672* LGJ-300S14226.28251LGJ-300S24240267LGJ-300由于部分支路流过电流过大因此采用双电路供电 又查阅资料可知各型号导线参数如下线路型号电阻电抗LGJ-4000.080.391LGJ-3000.1050.383LGJ-1200.210.409计算线路阻抗 线S-A: Z=(0.08+j0.391)*52*0.5=2.08+j10.17线3-A Z=(0.08+j0.391)*55*0.5=2.2+j10.75线S-4 Z=(0.105+j0.383)*40*0.5=2.1+j7.66线3-4 Z=(0.105+j0.383)*0.5*55=2.89+j10.53线1-2 Z=(0.21+j0.409)*35=7.35+j14.31线1-4 Z=(0.08+j0.391)*40=3.2+j15.64线2-4 Z=(0.08+j0.391)*45=3.6+j17.6（五）规划方案经济性比较5.1方案二功率 精确计算 功率损耗(由于在任何布线方案中变压器网损基本上一致，因此在经济比较中可以不予考虑 )SSA=-SA*26.35-j83.37+ S3*24.15-j73.12+S2*18.55-j45.75+S1*12.6-j31.68+S4*(4.2-j15.32)28.43-j94.07-=-164.41-j147.59SS4=-SA*2.08-j10.17+ S3*4.28-j20.95+S2*9.88-j48.32+S1*15.83-j62.39+S4*(24.23-j78.75)28.43-j94.07=89.4 +j34.1因此S41=SS4-S4=9.4-j4.3S12=S41-S1=-20.6-j18.7S23=S12-S2=-70.6-j42.7S3A=S23- S3=-110.6-j61.95.12）由时尚计算成果得出全网最大损耗功率；根据附录中给出年最大负荷运用小时数、负荷功率因数，根据下表查出年最大负荷损耗时间；由计算可知变电所 4是无功功率分点从变电所4分开算 两边功率损耗SS4=89.42+34.121102*(2.1+j7.66)=1.59+j5.8 SS=90.99+j39.9=6000, =0.9, =4500 S41=9.42+4.321102*(8.4+j16.36)=0.0742+j0.14 =6000, =0.9, =4500 S1=9.4-j4.44 S1”=20.6+j18.84S12=20.62+(18.7+0.14)21102*(5.95+j14.07)=0.38+j0.91=5500, =0.9, =3950S2=20.98+19.75 S2”=70.98+43.75 S23=70.982+43.7521102*(5.6+j27.37)=3.22+j15.72=6000, =0.9, =4500S3=74.2+j59.47 S3”=114.2+j78.67S3A=114.22+78.6721102*(2.2+j10.75)=3.49+j17.1=5000, =0.8, =3600SA=117.67+j95.77 SA”=157.31+j113.23SAS=157.312+113.2321102*(2.08+j10.17)=6.45+j31.57=5000, =0.8, =3600Ss”=150.86+j81.66个线路段功率损耗和最大负荷损耗时SS4S41S12S23S3ASAS1.590.07420.383.223.496.454500450039504500360036005.13网络电能损失费根据附录中给出年最大负荷运用小时数、负荷功率因数，根据下表查出年最大负荷损耗时间；计算整个电网整年电能损耗（Kwh年）；按电力系统综合成本电价（取0.35元Kwh）计算电能损失费。最大负荷损耗小时与最大负荷运用小时、功率因数之间关系 0.800.850.900.951.00150012001000800700250017001500125011009503000180016001400125035002350215018001600400027502600240022004500315030002900270025005000360035003400320030005500410040003950375036006000465046004500435042006500525052005100500048507000595059005800570056007500665066006550650064008000740073507250=1.59*4500+0.0742*4500+0.38*3950+3.22*4500+3.49*3600+6.45*3600=59264MWH因此电能损花费 为T=59364*1000*0.35=2074.24万元5.14（1）输电线路投资以及规划方案年费用计算措施输电线路投资费Z=45*2*52+45*2*55+45*70+30*35+25*40+40*2*40=18030万元划方案年费用计算其中：规划方案年费用折算至基准年（规划水平年）总投资电力工程经济使用年限（取25年）电力工业投资回收系数（取 0.1）基准年年运行费用（取投资5）计算年运行费用为NF=4962.646万元5.2方案五功率 精确计算 功率损耗(由于在任何布线方案中变压器网损基本上一致，因此在经济比较中可以不予考虑 )S12S41S24S34S3ASS4SSA0.058470.507820.678871.953.1711.3584.80234004500450045003600450036005.2.1网络电能损失费=0.05847*3400+0.5078*4500+0.67887*4500+1.95*4500+3.171*3600+1.358*4500+4.802*3600=49128MWH因此电能损花费 为T=49128*1000*0.35=1719.48万元5.2.2输电线路投资以及规划方案年费用计算措施输电线路投资费Z=45*2*52+45*2*55+40*2*55+40*2*40+40*40+40*45+25*35=21505万元5.2.3划方案年费用计算计算年运行费用为NF=5163.873万元5.3由比较见二方案最为经济！（六）调压计算6.1：调压原则在最大最小符合状况下分别计算电力网时尚分布以及电压损耗，然后进行计算即可进行变压器分接头选择 ，由原始资料数据规定可知发电厂A以及变电所 4采用逆调压方式逆调压在最大负荷时中枢点，电压不超过5%，在最小负荷时保持为额定电压，变电所1,2和3均采用常调压方式既在任何负荷下面保持电压为额定电压102%105%6.2 最大负荷最总时尚分布以及电压降落变压器参数如下P0PKU%I%10/110106.634010.50.575000/1107530010.50.640000/1104617410.50.863000/1106029810.50.8变压器容量RTXTGTBT120MVA0.28610.588.81*10-64.96*10-575MVA0.64516.946.2*10-63.72*10-563MVA0.9120.174.96*10-64.17*10-540MVA1.3231.763.8*10-62.64*10-5最大负荷时变压器功率损耗发电厂/台1/台2/台3/台4/台有功损耗MVA0.28300.07610.1160.0970.1531无功损耗MVA7.22851.04671.52661.32432.3226因此各发电厂和变电所运算负荷为SA=75*4-25+j209.5-4*（0.2830+j7.2285）=273.87+j180.586 S3= 40+j19.2+2*(0.097+j1.3243)=40.194+j21.849S2=50+j24+2*(0.116+j1.5266)=50.232+j27.05S1=30+j14.4+2*(0.284+j7.2285)=30.568+j14.857S4=80+j38. 4+2*(0.1531+j2.3226)=80.3062+j43.0452最大负荷是各节点电压为节点SA1234电压（kv）115126.3106106.8118.5109.5最大负荷时变压器压降变压器电压损耗A1234U15.74764.83754.59394.034.3696.3最小负荷最总时尚分布以及电压降落同计算最大负荷电压降落措施相似最小负荷时变压器功率损耗发电厂A/台1/台2/台3/台4/台有功损耗MVA0.25970.05330.08930.080.1242无功损耗MVA6.27440.49570.83490.951.2508因此各发电厂和变电所运算负荷为 SA=286.04+j175.2S3= 30.16+j14.98 S2=30.18+j14.75 S1=15.11+j7.53 S4=50.25+j24.3最小负荷是各节点电压为节点SA1234电压（kv）115128113114.7122.72112.9最大负荷时变压器压降变压器电压损耗A1234U（KV）15.122.292.322.692.46.4调压方式选择发电厂 A变压器4采用逆调压 变电所1,2和3均采用常调压(1.05UN)在此处键入公式。发电厂A ：=(126.3+15.748）*10.5/10.5=142UtImin=(128+15.12)*10.5/10=150.28UTi=(+UtImin)/2=146.1选择121(1+4*0.5)=145.2 分接头经校验满足逆调压规定（计算成果在1010.5之间）变电所4：=(109.5-4.37）*10.5/10.5=105.13UtImin=(112.9-2.4)*10.5/10=116UTi=(+UtImin)/2=110.6选择110 分接头经校验满足逆调压规定（计算成果在1010.5之间）变电所1,2和3均采用常调压方式既在任何负荷下面保持电压为额定电压102%105%变电所1：=(106-4.84）*10.5/10.5=101.16UtImin=(113-2.29)*10.5/10.5=110.71UTi=(+UtImin)/2=106选择104.5 分接头经校验满足逆调压规定（计算成果在10.210.5之间）变电所2：=(106.8-4.6）*10.5/10.5=102.2UtImin=(114.7-2.32)*10.5/10.5=112.38UTi=(+UtImin)/2=107.29选择110 分接头经校验满足逆调压规定（计算成果在10.210.5之间）变电所3：=(118.5-4.03）*10.5/10.5=114.47UtImin=(122.73-2.69)*10.5/10.5=120UTi=(+UtImin)/2=117.23选择115.5 分接头经校验满足逆调压规定（计算成果在10.210.5之间）设计心得，通过这两个星期电网设计，我觉自己还是有诸多收获。刚开始是真是一头雾水不懂得从何开始下手 也没有一种答题概念，只懂得干着急，看着他人都进行如火如荼时，我才开始打算从最基础开始，不懂得就问那些会同学，通过一两天翻阅资料以及课程设计所提供材料，我合计为小组出员才确定了几种我们认为比很好电网接线方案，并分派任务每个人算一种方案时尚，最总比较。 可那到接线方案回到寝室开始正式计算式我还是一头雾水，不懂得从哪开始算，最总进过同学开导晓得从最简朴时尚分布开始算起。其实自认为稳态学还不错，可是真正 要我自己分析计算时候那些概念视乎变很模糊很遥远，脑子里那些公式那些本该清晰地思绪乱成了一锅粥，我在寝室整整呆了一天坐在电脑前算最初均一网时尚分布，当我欣喜总于打这个问题搞定后我发现自己快乐地太早了，由于没有认真考资料导致功率因数带错了，不得已我又从新开始算一遍，当第二天和同学们讨论时候，我发现我又错了，吧有功当成了视在功率算了，就这样一种简朴环网初步时尚计算我就算了三遍，当然这也是概念不清晰导致，有了这次经验后，下面精确时尚计算就显得不那么拙笨了。当然背面公路损耗计算以及电压损耗计算同样碰到由于概念不清晰而导致种种错误，紧裹着一次次计算改正中我此前是懂非懂概念变得越来越整体化，清晰化 了当最终做完后虽然大家都已近算头晕脑胀了但还是有一定成就感，在这次课程设计中我们通过查资料，请教老师和同学，以及不定努力，本局我们收获了知识点同步，收获了独立思索能力，收获了 团体合作精神