任务书区域电力网及降压变电所设计.docx

南京工程学院毕业设计任务书 电力工程 学院电气工程及其自动化 专业设 计 题 目：区域电力网及降压变电所设计 学 生 姓 名 班 级 起 止 日 期 指 导 教 师 教研室主任 发任务书日期 年 月 日1.毕业设计的原始数据：一、区域电网设计的有关原始资料1、发电厂、变电所地理位置（见附图一）；2、原有发电厂、变电所主接线图及设备规范（见附图二）；3、待建变电所有关资料；变电所编 号最大负荷MW功率因数cos二次侧电压kV调 压要 求负荷曲线性 质重要负荷%A260.8510逆A84B270.8610逆A67C180.8810恒A44D200.8910顺A484、典型日负荷曲线%1009080706050403020 100 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24典型日负荷曲线（A）% 1009080706050403020 100 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24典型日负荷曲线（B）5、其他说明（1）功率初步平衡 厂用电率7%，线损率6%；（2）各回路最大负荷同时系数去1.0；（3）本电力网多余功率送回系统，功率缺额时由系统供给；（4）除另有说明外，高压侧均按屋外布置考虑配电装置；（5）待设计各变电所低压出线回路数，电压10kV时，按照1500-2000kW考虑。（6）已有发电厂、变电所均留有间隔，以备发展；（7）区域气温最高为40摄氏度，年平均为25摄氏度。二、变电所的有关原始资料 1、带设计变电所 地理位置图A中的B 与系统联系方式。2、变电所用户及环境资料。（1）变电所用户资料与前同；（2）10kV出线过电流保护时限不超过1秒。（3）环境资料： 年最高气温 ，最热月平均最高气温 。（4）10kV出线及供电方式如下图：双回路供电 单回路供电 单回路供电但兼环形备用 2.毕业设计(论文)的内容和要求(包括技术要求、图表要求以及工作要求等)：一、区域电力网的设计内容1、根据负荷资料，待设计变电所的地理位置。根据已有电厂的供电情况，做出功率平衡。2、通过技术经济综合比较，确定电力网供电电压、电网接线方式及导线截面。3、进行电力网功率分布及电压计算，评定调压要求，选定调压方案。4、评定电力网接线方案。二、在区域电力网设计的基础上，设计 地理位置图A中的B 降压变电所的电气部分。具体要求如下：1、对待设计变电所在系统中的地位作用及所供用户的分析。2、选择变电所主变压器的台数、容量、型式。3、分析确定高低压主接线方式及配电装置型式。4、分析确定所用电接线方式。5、进行继电保护及互感器的配置。6、进行选择设备所必须的短路电流计算。7、选择变电所高、低压侧的断路器、隔离开关。8、选择10kV硬导线。9、进行防雷及保护接线的规划。3.毕业设计应完成的技术文件：设计文件及图纸要求：1、设计说明书一份；2、计算书；3、图纸、区域电力网接线图；、潮流分布图；、变电所一次接线图；、变电所配电装置图及部分断面图；4.主要参考文献：1 王新学. 电力网及电力系统（第三版）. 北京：中国电力出版社，19922 陈跃. 电气工程专业毕业设计指南（第二版）. 北京：中国水利水电出版社，20083 范锡普. 发电厂电气部分. 北京: 中国水利水电出版社，19954 姚春球. 发电厂电气部分. 北京：中国电力出版社，20085 于永源. 电力系统分析（第三版）. 北京：中国电力出版社，20086 曹绳敏. 电力系统课程设计及毕业设计参考资料. 北京:中国水利水电出版社，19957 于长顺. 发电厂电气设备. 北京:中国水利水电出版社，19898 电力工业部电力规划设计总院. 电力系统设计手册. 北京：中国电力出版社，1998图表 1图表 2设备规范表发电机：G1、G2：QF2-25-2 G3：QFQ-50-2变压器：T1、T2：SFL1-31500/110T3： SFPL1-63000/110原有负荷资料1、10kV电压级地方负荷12回路，每回路最大负荷为1500kW，同时率为1.0，功率因数为0.8，要求备用的负荷为80% 。2、110kV电压级负荷2回路，每回路最大负荷为10000kW，同时率为1.0，功率因数为0.9，要求备用的负荷为50% 。5.毕业设计(论文)进度计划(以周为单位)：起 止 日 期工 作 内 容备 注第 周第 周第 周第 周第 周第 周第 周撰写开题报告，并初步弄清毕业设计题目的背景资料。撰写开题报告。初步完成毕业论文的撰写，自己进行修改。论文交老师修改，自己完善论文。毕业论文定稿系部审核，并准备答辩。答辩。教研室审查意见： 同意开题 室主任 年 月 日院（部）审查意见： 同意开题院长 年 月 日1.1 有功功率平衡的目的1.2电力负荷的分析图表 3图表 4图表 5表4.1 方案的开关数与线长方案 开关数线长（km） A B C D进线合计 1 3 3 3 3 4 16 148 2 7 3 3 3 4 20 173.2 3 3 7 3 3 4 20 151.6 4 3 7 7 3 4 24 165.6 5 3 3 7 3 4 20 162 6 3 3 3 7 4 20 162 7 7 3 3 7 4 24 187.2 8 7 3 7 3 4 24 187.2 9 3 7 3 7 4 24 165.6 10 3 3 3 3 6 18 165.6 11 3 3 3 3 6 18 169.8 12 3 3 3 3 6 18 162.4 13 7 3 3 3 6 22 190.8 14 3 7 3 3 6 22 178.2 15 3 7 3 3 6 22 169.2 16 3 3 7 3 6 22 192.6 17 3 3 3 7 6 22 176.4 18 3 3 7 3 6 22 176.44.3 对可行性方案初步筛选结果 从上面各方案的评价结果，保留二个方案（1）、（12），以便进一步进行技术比较。5 对初选接线方案进行技术比较 1) 首先根据原始数据和初选各方案的接方式线，选择并校验各条线路导线的型号； 2) 再进行技术比较，计算出各方案在正常情况下的最大电压损耗应不大于10%，最严重故障时的最大电压损耗应不大于15%，大者舍去； 3) 经济比较，从总工程投资费用、年运行费用、最大电能损耗计算出年费用，大着舍去。 4) 通过经济技术综合分析比较，选出最佳方案。5.1 确定各变电所负荷 根据给出的负荷资料已知及，利用Smax=P+jQ=P+jPtg，并求出最大、最小负荷时各变电所的、。同时，忽略功率损耗，认为功率均布，计算出各个方案的各线路上的功率情况。 求取各变电所最大负荷年利用小时数 表5.1 变电所负荷变压所编号最大负荷 (MW)功率因数 负荷曲线 性 质(MVA)(MVA) (h)A260.85A26+j16.1118.2+j11.287300B270.86A27+j16.0218.9+j11.217300C180.88A18+j9.7212.6+j6.807300D200.89A20+j10.2514+j7.1873005.2 导线型号的选择 根据Tmax在电力工程专业毕业设计指南电力系统分册第50页的图31查得经济电流密度J，计算出各导线的计算面积，查电力工程专业毕业设计指南电力系统分册附表4初步选出线路导线型号。计算截面积：= 若是双回线： 图表 6A. 环网的导线截面积选择方法 1) 设该网为均一网，计算出最大负荷时的初步功率分布及各线路的最大负荷电流。 2) 计算环网的Tmax（加权平均法） =图表 73) 据查得经济电流密度，求出各段导线的经济截面积，当计算出的导线截面积小于时，考虑机械强度的校验，应选用LGJ-35型导线，当计算出的导线截面积小于，考虑电晕校验，应选用LGJ-70型导线；所以在计算出的导线截面积小于70mm2，综合考虑机械强度和电晕的校验，应选用LGJ-70型导线；4) 若环网所选导线型号不同，则根据所选导线的型号和长度，求出各段导线的参数。用复功率法再次计算各段导线的复功率S分布，再次选择导线截面，以上步骤循环反复计算，直至前后两次选择结果一致为止。B. 对双回线导线截面积选择方法1) 设该网为均一网，计算出最大负荷时的初步功率分布及各线路的最大负荷电流。2) 计算环网的（加权平均值） = =3) 据查得经济电流密度，求出各段导线的经济截面积 (实际为双回线截面面积，乘以0.5得单回线导线截面)，当计算出的导线截面积小于时，考虑机械强度的校验，应选用LGJ-35型导线，当计算出的导线截面积小于，考虑电晕校验，应选用LGJ-70型导线；所以在计算出的导线截面积小于，综合考虑机械强度和电晕的校验，应选用LGJ-70型导线。表5.2 方案1的导线型号线路型号R1X1GALGJ-210/350.1500.405ABLGJ-150/250.2100.416GBLGJ-150/250.2100.416GCLGJ-120/250.2230.421CDLGJ-120/250.2230.421GDLGJ-120/250.2230.421表5.3 方案5的导线型号线路型号R1X1GALGJ-95/200.3320.429GBLGJ-70/100.4500.441GCLGJ-120/250.2230.421CDLGJ-120/250.2230.421GDLGJ-120/250.2230.4215.3对所选导线进行校验5.3.1导线的机械强度校验为保证架空线路具有必要的机械强度，相关规程规定，110kV不得采用单回线，其最小截面积如下表所示（单位）。对于更高电压等级线路，规程未作出规定，一般则认为不得小于35。表5.4 不必校验机械强度的最小导线截面导线类型通过居民区通过非居民区铝绞线 35 25铝合金线 35 25铜芯铝线 25 16铜线 16 16因此，方案1，5所选的全部导线满足机械强度的要求。 5.3.2导线的电晕校验下表列出了可不必校验电晕临界电压的导线最小直径和相应的导线型号。表5.5 不必校验电晕临界电压的导线最小直径电压（kV）110 220 330500四分裂750四分裂单导线 双分裂外径（） 9.6 21.4 33.1 型号LGJ-50LGJ-240LGJ-6002*LGJ-2404*LGJ-3004*LGJ-400校验时候应注意:1.对于330kV及以上电压的超高压线路，表中所列供参考；2.分裂导线次导线间距为400mm。因此，方案1，5所选导线全部符合要求。5.3.3导线的发热校验当环网发生故障而解环运行时，流过各段导线的最大工作电流KIal，则发热校验满足要求。 因为环境温度为20C时，查得的允许温度为70C时的导线长期允许载流量，本设计中给出最热月平均气温为32C， 故需根据温度修正系数来进行修正qqq-=- 由原始资料知：，经校验，方案1，5所选导线均满足发热校验，具体计算见计算书。5.3.4导线的电压损耗校验电压损耗校验： 根据计算出在正常运行和故障情况下各段导线的电压损耗是否在允许范围内，应考虑最严重情况即故障时至最远端变电所的电压损耗（正常运行U10%，故障U15%）。表5.6 方案1各段导线的电压损耗导线GAGBGCGD正常时 2.272.851.712.50故障时 4.625.623.594.78表5.7 方案5各段导线的电压损耗导线GAGBGCCD正常时 2.272.851.791.33故障时 4.625.623.582.66表5.8 各方案的电压损耗（U%）方案正常运行故障情况15.12%10.24%25.12%10.24%分析：经过对方案(1)、(5)的技术比较，均满足技术要求。并对（1）和（5）进行进一步经济比较。6 对保留的方案进行经济比较 6.1 工程总投资 、包括线路总投资（注：双回线按同杆架设考虑，线路长度L=1.8），变电总投资， = 图表 8+ 、工程总投资应折算到建设期末= （i为年利率10%），本设计方案是当年投资当年投产故=，其中i年利率6% 、为每条线路长度与线路的单价的乘积。 、图表 9为变电所投资与发电厂新增间隔投资之和。 、变电所投资为变电所高压侧接线型式单价与数量的乘积。 、发电厂投资为新增间隔单价与新增数量乘积。 经计算，各方案的投资（万元）：表6.3 各方案的投资（万元）方案15线路投资2816.963034.4变电所投资50095241.4总投资7825.968275.8详细计算见计算书。方案15电能损耗7934.68567.8方案15年运行费1126.071193.66方案15总折旧费848.4893.79方案15年费用1963.742079.48变电所型号空载损耗(kw)负载损耗(kw)空载电流阻抗电压ASFZ10-20000/1102188.400.5610.5BSFZ10-12500/11017.7059.500.6010.5CSFZ10-12500/11017.7059.500.6010.5DSPZ7-12500/11017.7059.500.6010.5图表 10结果如下:表7.2 变压器计算参数2.4671.337+j31.763从考虑变压器经济运行，降低变压器功率损耗出发，应采用一台变压器运行。本设计中最小负荷是按照典型日负荷曲线得来，考虑新变压器实际运行方式不会随负荷变化而频繁改变，同时为了提高供电可靠性，保证重要负荷供电，在最小负荷时也采用两台变压器并列运行。线路的充电功率:查电气工程专业毕业设计指南P157附表6，利用公式计算出每条线路的充电功率。经计算，线路的参数列表如下：线路导线型号长度（km）线路阻抗充电功率(Mvar)GALGJ-210264.5+j12.150.55815GBLGJ-150183.78+j7.4880.32562ABLGJ-150245.04+j9.9840.43416GCLGJ-120265.978+j10.9460.46436GDLGJ-120265.978+j10.9460.46436CDLGJ-12024 5.352+j10.1040.428647.2降压变电所的运算负荷包括最大负荷和最小负荷两种情况。运算负荷等于变电所低压侧负荷加上变压器阻抗与导纳中的功率损耗，再加上连接于变电所高压母线上线路的充电功率。各变电所运算负荷列表如下：即S=S+S+（-jQc/2） 其中S=在全网为额定电压下计算表7.4 运算负荷最大负荷情况下的等值网络图：（AB）：图表 11图表 12（CD）：简化后的网络图：(AB):图表 13(CD):最小负荷情况下的等值网络图：（AB）：图表 14（CD）：简化后的网络图：图表 15(CD):7.37.4网络潮流分布及电压计算 7.4.1最大负荷情况的潮流分布及电压计算7.4.1.1 GAB环网最大负荷情况的潮流分布及电压计算简化后的电力网：图表 16潮流分布：在无功功率分点B处将环网拆开成两条辐射线：7.4.1.2 GCD环网最大负荷情况的潮流分布及电压计算简化后的电力网：图表 17潮流分布：在无功功率分点D处将环网拆开成两条辐射线：图表 187.4.2最小负荷情况的潮流分布及电压计算7.4.2.1 GAB环网最小负荷情况的潮流分布及电压计算简化后的电力网：图表 19潮流分布:图表 20在无功功率分点B处将环网拆开成两条辐射线：7.4.2.2 GCD环网最小负荷情况的潮流分布及电压计算简化后的电力网：图表 21潮流分布：在无功功率分点D处将环网拆开成两条辐射线：图表 22图表 23经计算，各线路在最大最小负荷时的潮流分布：表7.5 潮流分布线路最大负荷（MVA）最小负荷（MVA）GA20.888+j11.06814.503+j6.067AB5.473+j4.9593.876+j2.744GB22.798+j14.19015.941+j8.504GC19.986+j9.52413.932+j5.800CD1.507+j1.0830.9615+0.537GD18.812+j8.93613.033+j5.280经计算，在最大最小负荷时的节点电压：表7.6 节点电压节点最大负荷时的电压kV最小负荷时的电压kVG115.5110A113-0.85108.25-0.67B112.77-0.93108.1-0.74C113.59-0.64108.68-0.51D113.3-0.76108.5-0.61详细计算见计算书。8变压器分接头的选择由于通过改变变压器原付方的绕组的匝数比可以达到调压的作用，因此在双绕组变压器的高压侧和三绕组变压器的高，中压侧均有若干个分接头供选择使用。本设计中110kV变电所均采用有载调压变压器。分别在最大及最小负荷时，选一个最接近的标准分接头，并分别校验其是否满足调压要求。本设计中，A变电所为逆调压,B变电所为逆调压，C变电所为恒调压,D变电所为顺调压。顺调压:要求变电所低压母线在最大负荷时电压不低于10.25kV,最小负荷时不高于10.75kV。逆调压：要求变电所低压母线在最大负荷时为10.5kV ,最小负荷时为10kV, 允许有的电压偏移。常调压：电压保持基本不变。8.1计算方法UFmax=（U1max-U1max）U2N/U2max UFmin=（U1min-U1min）U2N/U2minUF=（Ufmax+Ufmin）/28.2校验按实际的分接头分别计算最大负荷、最小负荷时，变电所低压母线电压，校验是否满足调压要求。以上为普通变压器的分接头选择方法。本设计中110kV变电所均采用有载调压变压器。分接头的选择方法与无励磁调压变压器的分接头选择方法相同。分别在最大及最小负荷时，选一个最接近的标准分接头，并分别校验其是否满足调压要求。变压器通过选择适当的分接头均能满足各自调压要求。8.3母线电压水平表8.1 母线电压负荷水平 电压（kV）发电厂 A B C D最大负荷113013113.327113.086113.201115.5最小负荷108.737108.873108.689108.7881108.4 A变电所分接头的选择及校验因为两台主变并列运行，所以 。 计算最大负荷和最小负荷时候的电压损耗： A变电所采用逆调压，所以，允许有的电压偏移。选择接近计算值的实际分接头：按所选的实际分接头校验变压器低压母线的实际电压是否达到调压要求：所选分接头满足要求。因此，A变电所最大负荷时分接头选择（110-1*1.25%）;最小负荷时分接头选择（110+1*1.25%）。B,C,D变电所的分接头的选择类似A变电所，详细计算部分见计算书。8.5各变电所变压器分接头选择情况如下表8.2 分接头选择113013113.327113.086113.201108.737108.873108.689108.788变电所的作用：变换电能电压，接受和分配电能。按变电所在电力系统中的地位可以划分为：（1） 枢纽变电所（2） 中间变电所（3） 地区变电所（4） 终端变电所（5） 企业变电所根据设计资料分析判断，1.2所供负荷性质分析2 选择B变电所主变压器的台数，容量，型式 3 分析确定B所各电压级主接线形式及配电装置选型3.1 对主接线的基本要求3.2主接线设计3.2.1 设计原则3.2.2确定B所各侧主接线3.2.3运行方式3.3配电装置选型3.3.1配电装置的要求3.3.2配电装置的设计原则3.3.3确定B所各侧配电装置的型式4 变电所所用电接线方式的确定4.4.1电压等级4.4.2接线方式的确定4.4.3运行方式5互感器配置5.1.1配置原则5.1.2本案的情况图表 24(s)图表 25图表 26图表 276.3.3.1 K1点短路1t=0s时，次暂态电流 （1）系统供应： 转移电抗 （2）发电厂供应： 转移电抗 计算电抗据和t=0s查电力系统分析P295运算曲线图，得（3） t=0s时,流过K1点的短路电流（4） 短路冲击电流 2时，（1）系统供应： （2）发电厂供应： 转移电抗 计算电抗据和查电力系统分析P295运算曲线图， 得（3）时，流过K1点的短路电流3时，（1）系统供应： （2）发电厂供应： 转移电抗 计算电抗据和查电力系统分析P295运算曲线图， 得 （3）时，流过K1点的短路电流4K1点短路时产生的热效应 。短路电流：表6.4 短路电流短路点K113.8735.3713.4614.22202.24K28.35521.318.4958.495151.13K33.047.7522.923.0326.79计算结果：表7.2 最大持续工作电流的计算结果回路110kV进线桥连主变高压侧主变低压侧单母分段母联10kV侧出线325136.47136.471501.151212.47268.54详细计算见计算书。7.2环境温度表7.3 选择导体和电器时的实际环境温度类类别实际环境温度取值屋外屋内其他裸导体最热月平均最高温度屋内通风设计温度，当无资料时，可取最热月平均最高温度加5电缆屋外电缆沟：最热月平均最高温度屋内电缆沟：屋内通风设计温度，当无资料时，可取最热月平均最高温度加5电缆隧道：该处通风设计温度。当无资料时，可取最热月平均最高温度加5土中直埋：最热月的平均低温电器年最高温度该处通风设计温度。当无资料时，可取最热月平均最高温度加5电抗器室：该处通风设计最高排风温度实际环境温度7.3断路器的选择7.3.1型式的选择根据目前发展趋势，油断路器在逐步淘汰，更新为SF6断路器、真空断路器。SF6断路器具有工作可靠性高、故障率低及检修维护工作量小等显著特点。真空断路器体积小，动作快，承受故障电流能力强等优点。根据前述配电装置型式选择结果，本设计中110kV采用户外式SF6断路器，10kV选用户内式真空断路器。7.3.2 选择校验项目 （1） 额定电压 :表征绝缘性能，。（2） 额定电流：表征长期通过电流的能力，。（3） 额定开断电流：表征开断能力， 。（4） 额定关合电流：表征关合短路电流能力，为了保证断路器在关合短路电流时的安全，不会引起出头熔接和遭受电动力的损坏，应满足。（5） 热稳定检验：表征短时承受短路电流热效应的能力，应满足 （6） 动稳定校验：表征承受短路电流动力效应的能力 ，应满足 。断路器选择列表：表7.4 断路器选择结果SFM-110/20002976.7580SFM-110/2000ZN12-10/1600ZN12-10/1600ZN18-10/630高压侧为电动操作机构，低压侧为手动操作机构。1.1在最大负荷情况下的发电负荷新建电网 原有电网 总的发电负荷发电机发出的功率联络线上的潮流系统向该高压配电网送电45.46MW1.2在最小负荷情况下的发电负荷:新建电网原有电网 总的发电负荷发电机发出的功率联络线上的潮流系统向该高压配电网送电11.82MW2主变的选择2.1主变容量的计算A变电所:取以上两者中最大值为。根据的值查电器工程专业毕业设计指南P167附表25，选择=25000kVA。因为,因此所选主变满足要求。综上，A变电所选取两台SFZ10-25000/110。B变电所:取以上两者中最大值为。根据的值查电器工程专业毕业设计指南P167附表25，选择=20000kVA。因为,因此所选主变满足要求。综上，B变电所选取两台SFZ10-20000/110。C变电所:取以上两者中最大值为。根据的值查电器工程专业毕业设计指南P167附表25，选择=12500kVA。因为,所以不进行过负荷校验。综上，C变电所选取两台SFZ10-12500/110。D变电所:取以上两者中最大值为。根据的值查电器工程专业毕业设计指南P167附表25，选择=12500kVA。因为,因此所选主变满足要求。综上，D变电所选取两台SFZ10-12500/110。3方案初定3.1接线方式3.2各方案的开关数及线路总长的计算开关数:由于配电装置,出线回路为34回时,采用单母分段接线,其中开关数为7个.内外桥其中的开关数为3个。（具体的开关数列在下表中）线路长度:单回线的线路长度为其实际长度，双回线的线路长度为其实际长度的1.8倍。方案1:L=23+31+28+24+34+32=172km方案2:L=23*1.8+31*1.8+24+34+32=187.2km方案3:L=28*1.8+31*1.8+24+34+32=196.2km方案4:L=28*1.8+31*1.8+24*1.8+34*1.8=210.6km方案5:L=23+31+28+24*1.8+31*1.8=186.4km方案6:L=23+31+28+32*1.8+34*1.8=200.8km方案7:L=23*1.8+31*1.8+32*1.8+