梧州某地區(qū)電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)(電氣工程及其自動(dòng)化畢設(shè)).docx

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題 目 梧州某地區(qū)電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱 電氣工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 職 稱 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 2016年6月2日南 華 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué) 院： 電氣工程學(xué)院 題 目： 梧州某地區(qū)電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì) 起止時(shí)間：2015年12月25日至2016年6月2日學(xué) 生 姓 名： 專 業(yè) 班 級(jí)： 指 導(dǎo) 教 師： 教研室主 任： 院 長(zhǎng)： 2015年12月25日論文 (設(shè)計(jì)) 內(nèi)容及要求：一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原始依據(jù)1、電源及負(fù)荷點(diǎn)地理位置（注：電源點(diǎn)A由大電網(wǎng)用110kV線路與設(shè)計(jì)地區(qū)相連，大電網(wǎng)系統(tǒng)容量足夠大，設(shè)其與地區(qū)之間的功率交換不受大小限制，母線電壓也不受限制。A點(diǎn)接有10kV負(fù)荷，其中、類負(fù)荷占65%，最小有功負(fù)荷為28MW，=0.85；最大有功負(fù)荷為35MW，=0.85，電壓要求變化不超過10.1-10.4KV的范圍，其=5000小時(shí)。圖中比例尺 1:1500000）圖1.1 各負(fù)荷點(diǎn)及電源點(diǎn)A地理位置示意圖2、地區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)值，功率因素和調(diào)壓要求表1.1地區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)值及功率因素和調(diào)壓要求表負(fù)荷點(diǎn)123456電壓等級(jí)(kV)103535103510最大負(fù)荷(MW)2242332438290.850.80.850.80.80.8最小負(fù)荷(MW)1637281834230.850.80.850.850.850.85Tmax (h)400048003500450040004000調(diào)壓要求(MAX)(kV)10.136.53610. 336.510.3(MIN)(kV)10.2353510. 13510.1、類負(fù)荷比例603525503540二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容1、 原始資料分析2、 電力電量平衡3、 電力網(wǎng)電壓等級(jí)的選擇4、 電力網(wǎng)接線方案的初步選擇5、 電力網(wǎng)的導(dǎo)線截面積選擇6、 變電所主接線及變壓器選擇7、 電力網(wǎng)網(wǎng)損計(jì)算8、 電力網(wǎng)投資及年運(yùn)行費(fèi)計(jì)算9、 電力網(wǎng)最佳方案計(jì)算10、電力網(wǎng)調(diào)壓計(jì)算三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基本要求1、確定地區(qū)與大電網(wǎng)供應(yīng)的功率和電量2、確定地區(qū)電力網(wǎng)的電壓3、確定地區(qū)電力網(wǎng)的接線4、選定變電所的接線和電器設(shè)備5、論文總字?jǐn)?shù)不少于一萬五千字四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排 第一階段： 12月25至2016年1月28日進(jìn)行英文翻譯，查閱資料、調(diào)研、選題和開題； 第二階段： 3月2日至3月16日完成前三步； 第三階段： 3月17日至3月31日完成第四步； 第四階段： 4月1日至4月22日完成第五、六、七步； 第五階段： 4月23日至4月30日完成第八步； 第六階段： 5月1日至5月15日完成第九、十步； 第七階段： 5月16日至5月底對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行整理并畫出總圖，形成設(shè)計(jì)（論文）初稿五、主要參考文獻(xiàn)1 何仰贊，溫增銀.電力系統(tǒng)分析M.武漢：華中科技大學(xué)出版社，20022 王成江.發(fā)電廠變電站電氣部分M.北京：中國電力出版社,20133 陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析M.北京：中國電力出版社,20074 電力設(shè)備選型手冊(cè)編寫組.電力設(shè)備選型手冊(cè)M.北京：中國水利水電出版社，20075 劉笙.電氣工程基礎(chǔ)M.北京：科學(xué)出版社，20026 戈東方.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)電氣一次部分M.北京：中國水利水電出版社，19907 劉振亞.國家電網(wǎng)公司輸變電工程典型設(shè)計(jì)M.北京：中國電力出版社,20058 傅知蘭.電力系統(tǒng)電氣設(shè)備選擇與使用計(jì)算M.北京：中國電力出版社，2004 指導(dǎo)老師： （簽 名） 年 月 日南華大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告設(shè)計(jì)（論文）題目梧州某地區(qū)電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)（論文）題目來源自選題目設(shè)計(jì)（論文）題目類型工程設(shè)計(jì)起止時(shí)間2015.12至2016.6一、 設(shè)計(jì)（論文）依據(jù)及研究意義：依據(jù)： 電力系統(tǒng)分析、發(fā)電廠變電站電氣部分、電氣工程基礎(chǔ)、電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)、電力設(shè)備選型手冊(cè)。目的：(1)通過本次設(shè)計(jì)了解電網(wǎng)規(guī)劃要遵循的原則和基本思路，初步掌握電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和步驟(2)通過潮流計(jì)算分析線路的電能損耗和電壓損耗，并能進(jìn)行相關(guān)的調(diào)壓計(jì)算。 (3)通過此次設(shè)計(jì)能對(duì)大學(xué)四年來學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)一步的鞏固與加強(qiáng)，培養(yǎng)自主分析問題、通過閱讀文獻(xiàn)解決問題的能力，初步具有從事科學(xué)研究的能力。二、 設(shè)計(jì)（論文）主要研究的內(nèi)容、預(yù)期目標(biāo)：（技術(shù)方案、路線）內(nèi)容：1、電力電量平衡校驗(yàn)計(jì)算2、對(duì)電力網(wǎng)接線方案進(jìn)行初步選擇3、選擇電力網(wǎng)導(dǎo)線型號(hào)、變電所主接線方式及變壓器型號(hào)、參數(shù)、容量4、計(jì)算電力網(wǎng)精確潮流，求網(wǎng)損5、計(jì)算電力網(wǎng)投資及年運(yùn)行費(fèi)6、確定電力網(wǎng)接線的最佳方案，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)壓預(yù)期目標(biāo)：設(shè)計(jì)說明書，規(guī)劃總圖及本專業(yè)一篇相關(guān)英文文章的翻譯（附原文及翻譯）三、設(shè)計(jì)（論文）的研究重點(diǎn)及難點(diǎn)：重點(diǎn)：(1)初步潮流計(jì)算；(2)接線方案的初步確定難點(diǎn)：(1)精確潮流計(jì)算與線路的電壓損耗；(2)各個(gè)變電站的調(diào)壓計(jì)算四、 設(shè)計(jì)（論文）研究方法及步驟（進(jìn)度安排）：1.2015年12月25日至2016年1月20日查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，完成選題、開題報(bào)告并翻譯一篇與本專業(yè)相關(guān)的英文文章； 2.2016年3月2日至3月20日完成電力電量平衡校驗(yàn)和電力網(wǎng)等級(jí)選擇；3.3月21日3月31日分析各種接線方案，并從中挑出八種以進(jìn)行下一步計(jì)算；4.4月1日至4月15日對(duì)八種方案進(jìn)行初步選擇，選出兩種備選方案；5.4月16日至4月25日完成變電所主接線和變壓器選擇，兩種備選方案相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線選擇；6.4月26日至5月5日通過對(duì)兩種備選方案的網(wǎng)損、經(jīng)濟(jì)性等方面的比較，選出最佳方案；7.5月6日至5月13日對(duì)最佳方案進(jìn)行調(diào)壓計(jì)算；8.5月14日至5月25畫出規(guī)劃總圖，對(duì)論文進(jìn)行整理，形成初稿。五、 進(jìn)行設(shè)計(jì)（論文）所需條件：1.指導(dǎo)老師：設(shè)計(jì)進(jìn)度的督促，解答設(shè)計(jì)中遇到的難題，及時(shí)指出設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤2.圖書館：進(jìn)行專業(yè)資料的查找和借閱3.計(jì)算機(jī)：使用Microsoft Word編輯論文，Auto CAD進(jìn)行繪圖，Matlab進(jìn)行計(jì)算，上網(wǎng)查閱相關(guān)資料4.同學(xué)：相互討論和幫助六、 指導(dǎo)教師意見： 簽名： 年 月 日摘要: 電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵部門，它為實(shí)現(xiàn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化和人民生活水平的提高提供動(dòng)力?？茖W(xué)合理的電力規(guī)劃設(shè)計(jì)是電力系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的前提，對(duì)獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益均具有十分重要的意義。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)給出的數(shù)據(jù)及要求，對(duì)梧州某地區(qū)電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：確定變電所的接線方式和變壓器的型號(hào)、容量及參數(shù)；確定導(dǎo)線型號(hào)；進(jìn)行系統(tǒng)的潮流計(jì)算，求出電力線路的電壓降落、功率損耗、電能損耗；對(duì)線路規(guī)劃進(jìn)行投資及年運(yùn)行費(fèi)計(jì)算；通過分析選出電網(wǎng)規(guī)劃的最佳方案；對(duì)最佳方案進(jìn)行調(diào)壓計(jì)算。關(guān)鍵詞：電網(wǎng)規(guī)劃；變電所；潮流計(jì)算Abstract : The power industry is the key sector of the national economy, it is to realize the industrial and agricultural production, provide power for the modernization of science and technology, and the improvement of peoples living standard. Scientific and reasonable power planning and design is the premise of the power system security, reliability and economic operation. It is of great significance to obtain the maximum economic benefit and social benefit .This graduation design is to plan for and design Wuzhou power grid in a certain area, based on the given data and requirements. The main contents of the design include: determining the connection mode of the transformers and the type, capacity and parameter of transformers ;determining the type of wires; the power flow calculation is worked out, and the voltage drop, the loss of power and the loss of the power line are obtained; investment and annual running cost calculation of route planning; through the analysis and select the best scheme of power grid planning; caculating the best solution adjustment.Keywords: power grid planning ; power substation ; power flow calculation目錄1電力電量平衡校驗(yàn)11.1有功功率平衡校驗(yàn)11.2無功功率平衡校驗(yàn)11.3電量平衡22電力網(wǎng)電壓等級(jí)和接線方案的初步確定32.1電力網(wǎng)電壓等級(jí)的確定32.2電力網(wǎng)絡(luò)的備選接線方案32.3最大運(yùn)行方式下的初步潮流計(jì)算62.4電壓損耗計(jì)算132.5接線方案的初步確定223電力網(wǎng)導(dǎo)線的選擇233.1按經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算導(dǎo)線截面積233.2機(jī)械強(qiáng)度、允許載流量、電暈校驗(yàn)263.3線路阻抗計(jì)算283.4線路電壓損耗精確計(jì)算284發(fā)電廠、變電所主接線及變壓器的選擇334.1主接線形式以及選擇334.1.1電源點(diǎn)高壓側(cè)母線的選擇334.1.2變壓器接線方式的選擇334.2確定變壓器型號(hào)、臺(tái)數(shù)及容量344.2.1發(fā)電廠和變電站的變壓器臺(tái)數(shù)344.2.2各變電站的容量355電力網(wǎng)絡(luò)精確潮流計(jì)算385.1變壓器的阻抗和導(dǎo)納385.2各變電站的運(yùn)算負(fù)荷395.3方案四的電力網(wǎng)損和電壓降落485.4方案七的電力網(wǎng)損和電壓降落605.5最佳接線方案的確定655.5.1兩種方案的功率損耗655.5.2投資費(fèi)用675.5.3年運(yùn)行費(fèi)用685.5.4最優(yōu)方案的確定736電力網(wǎng)調(diào)壓計(jì)算746.1變電站1的調(diào)壓計(jì)算746.2變電站2的調(diào)壓計(jì)算756.3變電站3的調(diào)壓計(jì)算756.4變電站4的調(diào)壓計(jì)算766.5變電站5的調(diào)壓計(jì)算776.6變電站6的調(diào)壓計(jì)算77參考文獻(xiàn)79謝辭81 隨著我國電力事業(yè)的發(fā)展，電力在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中作用的日益突出，電網(wǎng)的發(fā)展和建設(shè)越來越需要投入更多的關(guān)注。電網(wǎng)的設(shè)計(jì)作為電網(wǎng)建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，必須給予高度的重視?，F(xiàn)以梧州某地區(qū)為例，根據(jù)給出的數(shù)據(jù)和要求，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。1電力電量平衡校驗(yàn) 電力電量平衡是進(jìn)行電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本約束條件。進(jìn)行電力電量平衡要分別進(jìn)行最大、最小負(fù)荷情況下有功功率、無功功率平衡的計(jì)算以及有功功率和無功功率備用的校驗(yàn)，最后還需要進(jìn)行電量平衡。在電網(wǎng)規(guī)劃的設(shè)計(jì)中進(jìn)行電力電量平衡校驗(yàn)計(jì)算的時(shí)候，要考慮系統(tǒng)的廠用電、網(wǎng)損率、總裝機(jī)容量、備用容量因素。 1.1有功功率平衡校驗(yàn) 系統(tǒng)最大有功綜合負(fù)荷： 系統(tǒng)最小有功綜合負(fù)荷： 若備用容量占系統(tǒng)最大有功綜合負(fù)荷百分比這里取5%，則： 最大負(fù)荷時(shí)有功備用容量：， 最小負(fù)荷時(shí)有功備用容量：。1.2無功功率平衡校驗(yàn) 系統(tǒng)最大無功綜合用電負(fù)荷： 系統(tǒng)最小無功綜合用電負(fù)荷： 發(fā)電機(jī)能提供的最大無功功率: 發(fā)電機(jī)能提供的最小無功功率：代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：所以，最大負(fù)荷時(shí)無功備用容量為： 最小負(fù)荷時(shí)無功備用容量為: 1.3電量平衡最大負(fù)荷時(shí)系統(tǒng)的電量平衡計(jì)算如下：2電力網(wǎng)電壓等級(jí)和接線方案的初步確定2.1電力網(wǎng)電壓等級(jí)的確定 根據(jù)變電所負(fù)荷大小、變電所與發(fā)電廠的距離，由有關(guān)資料確定電壓等級(jí)，采用架空線時(shí)與各額定電壓等級(jí)相適應(yīng)的輸送功率和輸送距離。 由原始資料可知，該電網(wǎng)6個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，其最大負(fù)荷分別為：22MW、42MW、33MW、24MW、38MW、29MW，最小負(fù)荷分別為：16MW、37MW、28MW、18MW、34MW、23MW，均在1050MW之間。各負(fù)荷點(diǎn)與電源點(diǎn)的距離分別為：45km、30km、60km、45km、37.5km、60km，最遠(yuǎn)的輸送距離為60km。從輸送功率和輸送距離角度綜合考慮，參照下表選取110kV輸電線路電壓較為合理。 表2.1各電壓等級(jí)輸電線路合理輸送容量及輸送距離額定電壓（kV）輸送功率（kW）輸送距離（kM）3100100013610012004151020020006203520001000020506035003000030100110100005000050150220100000500000100300 2.2電力網(wǎng)絡(luò)的備選接線方案 根據(jù)六個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的位置和全雙回路、一個(gè)環(huán)網(wǎng)、兩個(gè)環(huán)網(wǎng)、三個(gè)環(huán)網(wǎng)的情況，可得到若干種接線方案。對(duì)這些方案進(jìn)行線路總長(zhǎng)度和斷路器數(shù)量計(jì)算，從中初步挑選出經(jīng)濟(jì)性較好的幾種方案。八種方案的比較見下表：表2.2初步的八種方案的比較方案接線圖線路長(zhǎng)度（km）斷路器數(shù)量I 539.46有32個(gè)斷路器II479.52有30個(gè)斷路器III489.24有30個(gè)斷路器IV429.30有30斷路器續(xù)表V439.02有28個(gè)斷路器VI468.18有28個(gè)斷路器VII421.2 有26個(gè)斷路器VIII461.7有26個(gè)斷路器 2.3最大運(yùn)行方式下的初步潮流計(jì)算 線路初步潮流分布計(jì)算的兩個(gè)假定：a、計(jì)算時(shí)不考慮線路功率損失；b、功率小按導(dǎo)線的長(zhǎng)度均勻分布。由原始資料分析可知：，, ,，圖中。根據(jù)集中參數(shù)公式和可以計(jì)算出各方案的初步潮流如下：（1）、方案一：圖2.1方案一,所有線路均為雙回路，則根據(jù)雙回路的特性可知，各線路的潮流分布為： , , , （2）、方案二：圖2.2 方案二 對(duì)于右側(cè)環(huán)網(wǎng)A-5-6-A，將環(huán)網(wǎng)從電源A點(diǎn)打開，如下圖示，從而計(jì)算初步潮流如下：圖2.3 環(huán)網(wǎng)A-5-6-A根據(jù)集中參數(shù)公式和 又可由方案一的雙回路A-1、A-2、A-3、A-4，故可得：, , ,.（3） 、方案三：圖2.4 方案三 在左側(cè)環(huán)網(wǎng)中將環(huán)網(wǎng)從電源點(diǎn)A打開，潮流分布圖如下圖所示：圖2.5 環(huán)網(wǎng)A-1-3-A根據(jù)集中參數(shù)公式和可計(jì)算如下：同理，又可由方案一的雙回路A-2、A-4、A-5、A-6，故可得：, ,（4）、方案四：圖2.6 方案四 由方案一的雙回路A-2、A-4，方案二的環(huán)網(wǎng)A-5-6-A、方案三的環(huán)網(wǎng)A-1-3-A可知：,（5）、方案五：圖2.7 方案五 將左側(cè)A-1-2-A環(huán)網(wǎng)在電源點(diǎn)A處打開，潮流分布圖如下：圖2.8 環(huán)網(wǎng)A-1-2-A根據(jù)集中參數(shù)公式和由上述計(jì)算及方案一的雙回路A-3、A-4，方案二的環(huán)網(wǎng)A-5-6-A，可知：,（6）、方案六：圖2.9 方案六對(duì)于右側(cè)環(huán)網(wǎng)，將環(huán)網(wǎng)從電源A點(diǎn)兒打開，如下圖示，從而可計(jì)算初步潮流計(jì)算得：圖2.10 環(huán)網(wǎng)A-3-6-A則根據(jù)集中參數(shù)公式和同理，由方案一的雙回路A-4、A-5，方案五的環(huán)網(wǎng)A-1-2-A及上述計(jì)算，可得：,，,（7）、方案七：圖2.11 方案七 對(duì)于左下側(cè)環(huán)網(wǎng)，將環(huán)網(wǎng)從電源A點(diǎn)兒打開，如下圖示，從而可計(jì)算初步潮流計(jì)算得：圖2.12 環(huán)網(wǎng)A-2-4-A 根據(jù)集中參數(shù)公式和可計(jì)算如下： 由方案四的環(huán)網(wǎng)A-1-3-A、A-5-6-A及上述計(jì)算，可得：, ,（8）、方案八：圖2.13 方案八 對(duì)于右下側(cè)環(huán)網(wǎng)，將環(huán)網(wǎng)從電源A點(diǎn)兒打開，如圖2.14所示，從而可計(jì)算初步潮流計(jì)算得：圖2.14 環(huán)網(wǎng)A-5-4-A 根據(jù)集中參數(shù)公式和 由方案六的環(huán)網(wǎng)A-1-2-A、A-3-6-A及上述計(jì)算可知：, 2.4電壓損耗計(jì)算 電壓損耗計(jì)算可以只對(duì)線路部分的電壓損耗進(jìn)行初步計(jì)算，計(jì)算時(shí)可以假設(shè)該網(wǎng)絡(luò)各點(diǎn)電壓都等于額定電壓即110kV，需要計(jì)算正常運(yùn)行時(shí)最大負(fù)荷和故障兩種情況下的電壓損耗。正常情況下電壓損耗不超過10%，故障時(shí)不超過20%即符合要求。以方案一為例進(jìn)行計(jì)算。（其中單位長(zhǎng)度阻抗取0.132+j0.394）計(jì)算公式如下： 電壓損耗（1）、方案一：正常運(yùn)行時(shí)：（2）、方案二正常運(yùn)行時(shí)：由方案一：，故障運(yùn)行時(shí)：因?yàn)樵陔娏W(wǎng)絡(luò)中無功分點(diǎn)的電壓往往低于有功分點(diǎn)，所以電網(wǎng)在電壓最低處解列電壓損耗最大，即在無功功率分點(diǎn)處。若電路在點(diǎn)6處斷開則有：圖2.15 故障時(shí)的環(huán)網(wǎng)A-5-6-A 已知：,所以： , 所以根據(jù)公式可以求得： （3）、方案三 正常運(yùn)行時(shí)：由方案一：，故障運(yùn)行時(shí)： 同理，若環(huán)網(wǎng)點(diǎn)3處斷開電壓損耗最大則有：圖2.16 故障時(shí)的環(huán)網(wǎng)A-1-3-A 已知： ,則， ,所以：（4）、方案四正常運(yùn)行時(shí)：由方案一：，由方案三：，故障運(yùn)行時(shí)： 左側(cè)環(huán)網(wǎng)A-1-3-A在點(diǎn)3處斷開電壓損耗最大，由方案三可知：右側(cè)環(huán)網(wǎng)A-5-6-A在點(diǎn)6處斷開電壓損耗最大，由方案二可知：（5）、方案五：正常運(yùn)行時(shí)：由方案一：，由方案二：，故障運(yùn)行時(shí)： 左側(cè)環(huán)網(wǎng)A-1-2-A在點(diǎn)2處斷開電壓損耗最大，潮流如下圖所示： 圖2.17 故障時(shí)的環(huán)網(wǎng)A-1-2-A 已知：,則： ,所以： 右側(cè)環(huán)網(wǎng)A-5-6-A在點(diǎn)6處斷開電壓損耗最大，由方案四可知：（6）、方案六：正常運(yùn)行時(shí)： 由方案五：，由方案一：，故障運(yùn)行時(shí)： 左側(cè)環(huán)網(wǎng)A-1-2-A在點(diǎn)2處斷開電壓損耗最大，由方案五可知：右側(cè)環(huán)網(wǎng)A-6-3-A在點(diǎn)6處斷開電壓損耗最大，潮流如下：圖2.18 故障時(shí)的環(huán)網(wǎng)A-6-3-A 已知：,所以： ,所以根據(jù)公式可以求得：（7）、方案七：正常運(yùn)行時(shí)：由方案四：， ，故障運(yùn)行時(shí)： 環(huán)網(wǎng)A-1-3-A在點(diǎn)3處斷開電壓損耗最大，由方案三有： 環(huán)網(wǎng)A-4-2-A在點(diǎn)2處斷開電壓損耗最大，潮流如下：圖2.19故障時(shí)的環(huán)網(wǎng)A-4-2-A 已知：,所以： ,所以根據(jù)公式可以求得： 環(huán)網(wǎng)A-5-6-A在點(diǎn)6處斷開電壓損耗最大，由方案四： （8）、方案八：正常運(yùn)行時(shí)：由方案五：， ，故障運(yùn)行時(shí)： 左側(cè)環(huán)網(wǎng)A-1-2-A在點(diǎn)2處斷開電壓損耗最大，由方案五有：右側(cè)環(huán)網(wǎng)A-6-3-A在點(diǎn)6處斷開電壓損耗最大，由方案六有：環(huán)網(wǎng)A-4-5-A在點(diǎn)5處斷開電壓損耗最大，潮流如下：圖2.20 故障時(shí)的環(huán)網(wǎng)A-4-5-A 已知：,所以： ,所以根據(jù)公式可以求得： 2.5接線方案的初步確定 通過以上初步計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果將八個(gè)方案進(jìn)行初步比較，比較它們的導(dǎo)線長(zhǎng)度，斷路器數(shù)目，正常時(shí)線路的最大電壓損耗以及故障時(shí)的最大電壓損耗。比較結(jié)果如下表所示：表2.3各個(gè)接線方案的初步比較項(xiàng)目正常運(yùn)行時(shí)的故障時(shí)的最大值線路長(zhǎng)度（km）斷路器數(shù)目方案一1.66%539.4632方案二6.27%12.08%479.5230方案三6.12%12.47%489.2430方案四6.27%12.47%429.3028方案五6.27%14.15%439.0228方案六6.043%20.76%468.1828方案七6.27%19.74%421.2026方案八6.043%20.76%461.7026比較結(jié)果：通過上表比較可知方案四、方案七相比其他六種方案線路短、斷路器數(shù)量少和正常時(shí)電壓損耗較小，所以從該八種方案接線中初步選擇方案四和方案七。需經(jīng)過將這兩種方案進(jìn)行導(dǎo)線的選擇然后進(jìn)一步詳細(xì)的計(jì)算選出最優(yōu)方案。 3電力網(wǎng)導(dǎo)線的選擇3.1按經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算導(dǎo)線截面積 已知電網(wǎng)電壓等級(jí)為110kV，公式為： 其中：S導(dǎo)線截面積（mm2）； P、Q流過線路的有功功率和無功功率； J經(jīng)濟(jì)電流密度（A/mm2）； 線路額定線電壓（kV）；目前我國高壓輸電線主要采用鋼芯鋁絞線。按電力工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)手冊(cè)，當(dāng)負(fù)荷的年最大利用小時(shí)數(shù)達(dá) 5000 小時(shí)以上時(shí)，鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟(jì)電流密度取 J=0.9A/mm2。而當(dāng)負(fù)荷年最大利用小時(shí)數(shù)小于5000時(shí)可參照下表四選擇J值。表3.1經(jīng)濟(jì)電流密度與負(fù)荷最大利用小時(shí)的關(guān)系導(dǎo)線材質(zhì)年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)3000以內(nèi)300050005000以上銅線3.02.251.75銅芯電纜2.52.252.0鋁線、鋼芯鋁絞線1.651.150.9鋁芯電纜1.921.731.54 在高壓區(qū)域電力網(wǎng)，用經(jīng)濟(jì)電流密度法選擇導(dǎo)線截面，用發(fā)熱校驗(yàn)。因本設(shè)計(jì)是110kV電壓等級(jí)，為了避免電暈損耗，導(dǎo)線的截面不得小于LGJ-70。關(guān)于線路橫截面積、最大載流量以及單位長(zhǎng)度的投資等有關(guān)數(shù)據(jù)可查參考書下表：表3.2各型號(hào)導(dǎo)線的參數(shù)導(dǎo)線截面載流量（A）ro(/km)xo(/km)導(dǎo)線投資（萬元）線路綜合投資（萬元）LGJ-702750.460.4330.2914LGJ-953350.330.4220.415.3LGJ-1203800.270.4160.4917.9LGJ-1504450.210.4090.6220LGJ-1855150.170.4020.7622.3LGJ-2406100.1320.3940.9824.3（1）、方案（四）：由加權(quán)平均公式以及原始資料分析可知各線路的年最大負(fù)荷時(shí)間為：環(huán)網(wǎng)A-1-3-A：,環(huán)網(wǎng)A-5-6-A：,線路A-2：,線路A-3：,所以，通過查表可知各線路的經(jīng)濟(jì)電流密度為J=1.15A/mm2 然后可以計(jì)算各線路的導(dǎo)線實(shí)際的橫截面積。對(duì)應(yīng)于上一步潮流計(jì)算可知各線路的傳輸功率已知，所以根據(jù)公式為 得：線路A-1：線路A-2：線路A-3：線路A-4：線路A-5：線路A-6：線路1-3：線路5-6： 所以導(dǎo)線型號(hào)的選擇為： 線路A-1：LGJ-185 線路A-2：LGJ-185 線路A-3：LGJ-185 線路A-4: LGJ-70線路A-5：LGJ-240 線路A-6：LGJ-185線路1-3：LGJ-70 線路5-6：LGJ-70（2）、方案（七）： 由加權(quán)公式以及原始資料分析可知各線路的年最大負(fù)荷時(shí)間為：環(huán)網(wǎng)A-1-3-A：,環(huán)網(wǎng)A-2-4-A：,環(huán)網(wǎng)A-5-6-A：, 所以，通過查表可知各線路的經(jīng)濟(jì)電流密度為J=1.15A/mm2 然后可以計(jì)算各線路的導(dǎo)線實(shí)際的橫截面積。根據(jù)公式式為 得： 線路A-1：線路A-2：線路A-3：線路A-4：線路A-5：線路A-6：線路1-3：線路2-4：線路5-6：所以線路的導(dǎo)線型號(hào)選擇為： 線路A-1：LGJ-185 線路A-2：LGJ-240 線路A-3：LGJ-185 線路A-4: LGJ-185線路A-5：LGJ-240 線路A-6：LGJ-185線路1-3：LGJ-70 線路5-6：LGJ-70 線路2-4：LGJ-703.2機(jī)械強(qiáng)度、允許載流量、電暈校驗(yàn)（1）、方案（四）：均小于線路最大載流量，符合要求。（2）、方案（七） 均小于線路最大載流量，符合要求。 機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)及電暈校驗(yàn)：所選的絞線截面積都大于35mm2，所以都負(fù)荷要求。并將所選出的導(dǎo)線半徑代入起暈公式，得出起暈電壓大于導(dǎo)線額定電壓，故滿足要求。 又將上述導(dǎo)線參數(shù)重新代入，進(jìn)行導(dǎo)線截面選擇、校驗(yàn)，均符合要求。3.3線路阻抗計(jì)算（1）、方案四：線路A-1: 線路A-2: 線路A-3: 線路A-4: 線路A-5: 線路A-6: 線路1-3: 線路5-6: （2）、方案七：線路A-1: 線路A-2: 線路A-3: 線路A-4: 線路A-5: 線路A-6: 線路1-3: 線路2-4: 線路5-6: 3.4線路電壓損耗精確計(jì)算（1）、方案四正常運(yùn)行時(shí)：故障運(yùn)行時(shí)： 左側(cè)環(huán)網(wǎng)A-1-3-A在點(diǎn)3處斷開電壓損耗最大，潮流如下圖所示： 圖3.1 故障時(shí)的環(huán)網(wǎng)A-1-3-A 已知 ：, ，所以根據(jù)公式 得,所以：線路A-1：，線路1-3： ,所以： 右側(cè)環(huán)網(wǎng)A-5-6-A在點(diǎn)6處斷開電壓損耗最大，潮流如下：圖3.2 故障時(shí)的環(huán)網(wǎng)A-5-6-A已知：, , 所以根據(jù)公式 得,所以:線路A-5：，線路5-6： ,所以根據(jù)公式可以求得： （2）、方案七正常運(yùn)行時(shí)：由方案四：， ，故障運(yùn)行時(shí)： 左上側(cè)環(huán)網(wǎng)A-1-3-A在點(diǎn)3處斷開電壓損耗最大，由方案四有：右側(cè)環(huán)網(wǎng)A-5-6-A在點(diǎn)6處斷開電壓損耗最大，由方案四有：環(huán)網(wǎng)A-4-2-A在點(diǎn)2處斷開電壓損耗最大，潮流如下：圖3. 3故障時(shí)的環(huán)網(wǎng)A-4-2-A已知：, , 所以根據(jù)公式 得,所以：線路A-4：，線路4-2： ,所以根據(jù)公式可以求得： 4發(fā)電廠、變電所主接線及變壓器的選擇4.1主接線形式以及選擇4.1.1電源點(diǎn)高壓側(cè)母線的選擇 該電源點(diǎn)A為無窮大電源點(diǎn)，機(jī)端電壓為10kV，出口沒有機(jī)壓負(fù)荷，直接將電能經(jīng)變電站升壓為110kV送入電網(wǎng)。而從負(fù)荷情況來看，各變電所均有、類負(fù)荷，在系統(tǒng)中只有一個(gè)電源點(diǎn)的情況下，保證供電的可靠性成為選擇發(fā)電廠主接線最關(guān)鍵的問題，應(yīng)該首先考慮。 對(duì)于升壓變壓器高壓側(cè)母線的選擇。因?yàn)檫@個(gè)電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中、類負(fù)荷所占比重較大，只有一個(gè)電源點(diǎn)，且雙母線可靠性和靈活性都要優(yōu)于單母分段，所以高壓側(cè)母線均選用雙母線接線方式。在此次設(shè)計(jì)中，高壓側(cè)母線用帶旁路母線的雙母線接線，見圖4.1示。圖4.1電源點(diǎn)高壓側(cè)母線連接方式 4.1.2變壓器接線方式的選擇通常為了提高供電的可靠性，考慮雙回線輸電，2、4變電所應(yīng)設(shè)置橋形接線，必須考察變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行而決定是內(nèi)橋還是外橋接線，同時(shí)變電站的變壓器的臺(tái)數(shù)也是兩臺(tái)。6個(gè)變電站都可以選用橋形接線，所用的斷路器數(shù)少，投資較少。如果是環(huán)形網(wǎng)時(shí)，為了防止穿越功率通過三臺(tái)斷路器，則應(yīng)選用外橋接線。因?yàn)檫@6個(gè)變電所均有、類負(fù)荷，所以對(duì)安全可靠供電要求很高，需要有兩個(gè)電源互為備用，有兩條高壓進(jìn)線，并采用橋型接線，每個(gè)變電所設(shè)置兩臺(tái)變壓器。 所以在方案四中負(fù)荷點(diǎn)2、負(fù)荷點(diǎn)4采用內(nèi)橋接線，方案四的負(fù)荷點(diǎn)1、負(fù)荷點(diǎn)3、負(fù)荷點(diǎn)5、負(fù)荷點(diǎn)6和方案七的負(fù)荷點(diǎn)1、負(fù)荷點(diǎn)3、負(fù)荷點(diǎn)2、負(fù)荷點(diǎn)4、負(fù)荷點(diǎn)5、負(fù)荷點(diǎn)6均采用外橋。內(nèi)橋和外橋接線方式見下圖： 圖4.2內(nèi)橋連接 圖4.3外橋連接4.2確定變壓器型號(hào)、臺(tái)數(shù)及容量4.2.1發(fā)電廠和變電站的變壓器臺(tái)數(shù) 從原始資料給出的數(shù)據(jù)分析可知：電源點(diǎn)A為無限大電源，電壓從電源點(diǎn)A出來之后直接就經(jīng)變壓器升壓到110kV。所以此處不需要考慮升壓變壓器的選擇。一般變電站主變壓器容量的確定一般從符合性質(zhì)、電通的地方變電站，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器的容量要能滿足全部負(fù)荷網(wǎng)結(jié)構(gòu)、城市規(guī)劃等方面諸多因素。對(duì)樞紐變電站，需考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)，要足以滿足類及類負(fù)荷的供電需求，以及對(duì)負(fù)荷的70%左右才行。 由于6個(gè)變電站、類負(fù)荷的比重較大，所以選擇主變壓器臺(tái)數(shù)為兩臺(tái)，以保證有節(jié)能和有充足余量。由于各變電站的低壓母線均為一個(gè)電壓等級(jí),所以應(yīng)選各選擇兩臺(tái)雙繞組變壓器。4.2.2各變電站的容量（1）、變電站一： 每臺(tái)變壓器容量按最大視在功率的 70考慮，則,故選 2SF10-20000/110降壓變壓器。變壓器參數(shù)為：空載損耗，負(fù)載損耗,短路阻抗,空載電流。（2）、變電站二： 每臺(tái)變壓器容量按最大視在功率的 70考慮，則 故選 2SF10-40000/110 降壓變壓器。變壓器參數(shù)為：空載損耗，負(fù)載損耗,短路阻抗,空載電流。（3）、變電站三： 每臺(tái)變壓器容量按最大視在功率的 70考慮，則 ,故選 2SF10-315000/110 降壓變壓器。變壓器參數(shù)為：空載損耗，負(fù)載損耗,短路阻抗,空載電流。（4）、變電站四： 每臺(tái)變壓器容量按最大視在功率的 70考慮，則故選 2SF10-25000/110 降壓變壓器。變壓器參數(shù)為：空載損耗，負(fù)載損耗,短路阻抗,空載電流。（5）、變電站五： 每臺(tái)變壓器容量按最大視在功率的 70考慮，則,故選 2SF10-40000/110降壓變壓器。變壓器參數(shù)為：空載損耗，負(fù)載損耗,短路阻抗,空載電流。（6）、變電站六： 每臺(tái)變壓器容量按最大視在功率的 70考慮，則,故選 2SFZ7-31500/110降壓變壓器。變壓器參數(shù)為：空載損耗，負(fù)載損耗,短路阻抗,空載電流。（7）、電源點(diǎn)A： 每臺(tái)變壓器容量按最大視在功率的 70考慮，則,故選 2SZF7-31500/110降壓變壓器。變壓器參數(shù)為：空載損耗，負(fù)載損耗,短路阻抗,空載電流。綜上所述變壓器型號(hào)及選擇情況如下表所示：表4.1變壓器的型號(hào)及選擇項(xiàng)目變壓器型號(hào)連接組變電站12SF10-20000/11016.6/88.410.5/0.3YN,d11變電站22SF10-40000/11038.6/16410.5/0.61YN,d11變電站32SF10-31500/11032.4/14010.5/0.67YN,d11變電站42SF10-25000/11019.6/104.610.5/0.3YN,d11變電站52SF10-40000/11038.6/16410.5/0.61YN,d11變電站62SF10-31500/11023.3/125.810.5/0.2YN,d11電源點(diǎn)A2SF10-31500/11023.3/125.810.5/0.2YN,d115電力網(wǎng)絡(luò)精確潮流計(jì)算5.1變壓器的阻抗和導(dǎo)納（1）、由變電站1變壓器的參數(shù)：,代入公式計(jì)算得：, （2）、由變電站2變壓器的參數(shù)：,代入公式計(jì)算得：, （3）、由變電站3變壓器的參數(shù)：,代入公式計(jì)算得：, （4）、由變電站4變壓器的參數(shù)：,代入公式計(jì)算得：, （5）、由變電站5變壓器的參數(shù)：,代入公式計(jì)算得：, （6）、由變電站6變壓器的參數(shù)：,代入公式計(jì)算得：, 5.2各變電站的運(yùn)算負(fù)荷 查資料可得，導(dǎo)線每項(xiàng)電納：LGJ-70:, LGJ-185:,LGJ-240:,（1）變電站1最大負(fù)荷時(shí)： 變電1中，兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，則有：,所以有：,當(dāng)變電站1在環(huán)網(wǎng)A-1-3-A中時(shí):所以，最大負(fù)荷時(shí)節(jié)點(diǎn)1的運(yùn)算負(fù)荷為：最小負(fù)荷時(shí): 變電1中， 有：,當(dāng)變電站1在環(huán)網(wǎng)A-1-3-A中時(shí):所以，最小負(fù)荷時(shí)節(jié)點(diǎn)1的運(yùn)算負(fù)荷為：（2）、變電站2：1).變電站2在雙回路A-2時(shí):最大負(fù)荷時(shí)： 變電2中，兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，則有：, 所以有：,所以，最大負(fù)荷時(shí)節(jié)點(diǎn)2的運(yùn)算負(fù)荷為：最小負(fù)荷時(shí)： 變電2中， ,所以，最小負(fù)荷時(shí)節(jié)點(diǎn)2的運(yùn)算負(fù)荷為：2).變電站在環(huán)網(wǎng)A-2-4-A時(shí)：最大負(fù)荷時(shí)： 變電2中，兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，則有：, 所以有：,所以，最大負(fù)荷時(shí)節(jié)點(diǎn)2的運(yùn)算負(fù)荷為：最小負(fù)荷時(shí)： 變電2中，,所以，最小負(fù)荷時(shí)節(jié)點(diǎn)2的運(yùn)算負(fù)荷為：（3）、變電站3：最大負(fù)荷時(shí)： 變電3中，兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，則有：, 所以有：,當(dāng)變電站3在環(huán)網(wǎng)A-1-3-A中時(shí):所以，最大負(fù)荷時(shí)節(jié)點(diǎn)3的運(yùn)算負(fù)荷為：最小負(fù)荷時(shí): 變電3中， ,當(dāng)變電站3在環(huán)網(wǎng)A-1-3-A中時(shí):所以，最小負(fù)荷時(shí)節(jié)點(diǎn)3的運(yùn)算負(fù)荷為：（4）、變電站4：1).變電站4在雙回路A-4時(shí):最大負(fù)荷時(shí)：變電4中，兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，則有：, 所以有：,所以，最大負(fù)荷時(shí)節(jié)點(diǎn)4的運(yùn)算負(fù)荷為：最小負(fù)荷時(shí)：變電4中，,所以，最小負(fù)荷時(shí)節(jié)點(diǎn)4的運(yùn)算負(fù)荷為： 2).變電站4在環(huán)網(wǎng)A-4-2-A時(shí):最大負(fù)荷時(shí)：變電4中，兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，則有：, 所以有：,所以，最大負(fù)荷時(shí)節(jié)點(diǎn)4的運(yùn)算負(fù)荷為：最小負(fù)荷時(shí)： 變電4中，,所以，最小負(fù)荷時(shí)節(jié)點(diǎn)4的運(yùn)算負(fù)荷為：（5）、變電站5最大負(fù)荷時(shí)： 變電5中，兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，則有：, 所以有：,當(dāng)變電站5在環(huán)網(wǎng)A-5-6-A中時(shí):所以，最大負(fù)荷時(shí)節(jié)點(diǎn)5的運(yùn)算負(fù)荷為：最小負(fù)荷時(shí)：變電5中， ,當(dāng)變電站5在環(huán)網(wǎng)A-5-6-A中時(shí):所以，最小負(fù)荷時(shí)節(jié)點(diǎn)5的運(yùn)算負(fù)荷為：（6）、變電站6最大負(fù)荷時(shí)：變電6中，兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，則有：, 所以有：,當(dāng)變電站6在環(huán)網(wǎng)A-5-6-A中時(shí):所以，最大負(fù)荷時(shí)節(jié)點(diǎn)6的運(yùn)算負(fù)荷為：最小負(fù)荷時(shí)：變電6中， ,當(dāng)變電站6在環(huán)網(wǎng)A-5-6-A中時(shí):所以，最小負(fù)荷時(shí)節(jié)點(diǎn)6的運(yùn)算負(fù)荷為：5.3方案四的電力網(wǎng)損和電壓降落 因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)方案既包括雙回路A-2、A-4又包括環(huán)網(wǎng)A-1-3-A、A-5-6-A。所以分別對(duì)環(huán)網(wǎng)和雙回路討論。（1）、雙回路A-2、最大負(fù)荷時(shí)，已知運(yùn)算負(fù)荷為，雙回路導(dǎo)線并聯(lián)，線路A-2的阻抗為，電源點(diǎn)A處電壓為110kV如下圖所示：圖5.1 雙回路A-2根據(jù)公式可知：線路A-2上的功率損耗為： 線路A-2的注入功率為：線路A-2上的壓降落為：所以，節(jié)點(diǎn)2的電壓 、最小負(fù)荷時(shí)，已知運(yùn)算負(fù)荷為,根據(jù)公式可知：線路A-2上的功率損耗為： 線路A-2的注入功率為：線路A-2上的壓降落為：所以，節(jié)點(diǎn)2的電壓 （2）、雙回路A-4最大負(fù)荷時(shí)：在雙回路A-4中，最大負(fù)荷時(shí)已知運(yùn)算負(fù)荷線路A-4的阻抗為，電源點(diǎn)A處電壓為110KV。根據(jù)公式可以求出根據(jù)公式可知：線路A-4上的功率損耗為： 線路A-4的注入功率為：線路A-4上的壓降落為：所以，節(jié)點(diǎn)4的電壓 、最小負(fù)荷時(shí)，已知運(yùn)算負(fù)荷為,所以按照上述計(jì)算方法計(jì)算得：線路A-4上的功率損耗為： 線路A-4的注入功率為：線路A-4上的壓降落為：所以，節(jié)點(diǎn)4的電壓 （3）、環(huán)網(wǎng)A-1-3-A 、最大負(fù)荷時(shí)，在環(huán)網(wǎng)A-1-3-A中，已知各節(jié)點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷為：， ，線路A-1的阻抗為，線路A-3：，線路1-3：,電源點(diǎn)A電壓為110kV，如下圖所示： 圖5.2 環(huán)網(wǎng)的等值電路在左側(cè)環(huán)網(wǎng)A-1-3-A將環(huán)網(wǎng)從電源點(diǎn)A打開，潮流分布圖如下圖所示： 圖5.3 環(huán)網(wǎng)A-1-3-A根據(jù)集中參數(shù)公式根據(jù)集中參數(shù)公式和可計(jì)算得： 從節(jié)點(diǎn)3打開環(huán)網(wǎng)A-1-3-A，則可以計(jì)算得： 所以根據(jù)簡(jiǎn)單潮流計(jì)算的前推后推原則，已知電源點(diǎn)A的低壓為110kV，可以求出電源點(diǎn)A的注入功率為：所以可以知道線路A-1上的電壓降落