電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計

1、華北電力大學(xué)科技學(xué)院課程設(shè)計（論文）華北電力大學(xué)科技學(xué)院課程設(shè)計報告課程設(shè)計名稱:電力工程設(shè)計設(shè)計作品名稱:電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計專業(yè):電力工程系 班組別: 組學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師: 設(shè)計時間:1電力工程課程設(shè)計原始資料31.1設(shè)計題目：電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計31.2設(shè)計的原始資料：32.原始資料分析42.1 有功平衡校驗42.2無功平衡校驗52.3可選方案52.4 確定電壓等級73.選擇變電站主接線形式，變壓器臺數(shù)容量73.1變電站主接線形式73.2變壓器臺數(shù)和容量73.2.1發(fā)電廠的變壓器臺數(shù)和容量83.2.2變電站的變壓器數(shù)量臺數(shù)和容量83.2.3變壓器型號和相關(guān)參數(shù)84.選擇導(dǎo)線型號94.1方案2的

2、導(dǎo)線型號選擇94.1.1最大運(yùn)行方式初步潮流分布94.1.2計算導(dǎo)線截面積104.1.3選擇導(dǎo)線型號及其校驗114.1.4允許載流量校驗124.2方案3得導(dǎo)線型號選擇134.2.1最大運(yùn)行方式初步潮流分布134.2.2計算導(dǎo)線截面積144.2.3選擇導(dǎo)線型號及其校驗154.2.4允許載流量校驗164.3方案4的導(dǎo)線型號選擇164.3.1最大運(yùn)行方式初步潮流分布164.3.2計算導(dǎo)線截面積174.3.3選擇導(dǎo)線型號及其校驗194.3.4允許載流量校驗195.初步比較205.1 導(dǎo)線長度205.2斷路器數(shù)目205.3金屬耗量215.3.1方案4：215.3.2方案3，2：215.3.3初步方案比較

3、結(jié)果216 詳細(xì)比較226.1 電壓損耗計算226.1.1 電壓損耗計算原則226.1.2 正常運(yùn)行電壓損耗226.1.3 故障情況潮流計算276.2一次投資336.3年運(yùn)行費(fèi)347 最優(yōu)方案潮流設(shè)計367.1正常運(yùn)行最大負(fù)荷情況367.2正常運(yùn)行最小負(fù)荷情況397.3故障情況潮流計算438 變壓器分接頭選擇458.1 變電站1458.2變電站2468.3變電站3478.4變電站4489 最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)計算數(shù)字499.1一次投資499.2 年運(yùn)行費(fèi)499.3輸電效率49結(jié)論5052 1電力工程課程設(shè)計原始資料1.1設(shè)計題目：電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計1.2設(shè)計的原始資料：電源： 變電站： 比例：1/10000

4、0負(fù)荷情況發(fā)電廠直配變電站AB12345最大負(fù)荷（MW）1564154最小負(fù)荷（MW）72.41.671.6COS0.850.850.850.850.85負(fù)荷電壓（KV）10101010101，2，3類負(fù)荷%50,30,2030,30,4030,30,4030,20,5030,20,50Tmax(h)50004500450040004000調(diào)壓要求逆逆逆常常注意：上表中為包括發(fā)電廠廠用電電源情況發(fā)電廠發(fā)電機(jī)型號額定容量（MW）額定電壓（KV）額 定 功率因素臺數(shù)備注A火2510.50.832.原始資料分析2.1 有功平衡校驗 可見，經(jīng)過計算與要求的最小備用容量相比較，滿足備用要求，是有功功率平

5、衡。2.2無功平衡校驗（1） 發(fā)電廠發(fā)出的無功： （2） 符合消耗總無功： （3） 變壓器消耗總無功： (4)總無功負(fù)荷： （5） 無功備用容量: (6)已有備用容量： 滿足要求，使無功平衡2.3可選方案根據(jù)不同的接線線，按原始資料的地理位置圖，以及負(fù)荷達(dá)大小，經(jīng)過比較直觀淘汰了一些明顯不合理的設(shè)計方案，保留了如下5中方案，如表21：序號方案斷路器數(shù)（個）導(dǎo)線長（Km）優(yōu)缺點(diǎn)11425.3優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，電壓損耗小，斷路器數(shù)量較小缺點(diǎn)：有環(huán)網(wǎng)，保護(hù)須帶方向；電廠出線多，倒閘操作較復(fù)雜21222.5優(yōu)點(diǎn)：斷路器數(shù)量較少，電廠出線不多，倒閘操作方便，供電可靠性高缺點(diǎn)：電壓損耗大，有環(huán)網(wǎng)，保護(hù)須

6、帶方向31021.1優(yōu)點(diǎn)：斷路器數(shù)量最少，線路最短，一次投資最少缺點(diǎn)：有環(huán)網(wǎng)，且環(huán)上節(jié)點(diǎn)數(shù)較多，電壓損耗大，保護(hù)必須帶方向41225.4優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，斷路器數(shù)量較少缺點(diǎn)：電廠出線較多，倒閘操作不便，有環(huán)網(wǎng)，保護(hù)須帶方向51626.4優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，電壓損失小缺點(diǎn)：斷路器數(shù)量最多，線路長，一次投資大注：所設(shè)計方案的導(dǎo)線都考慮了弧垂和裕度，所以為路徑的1.21倍。從表21中分析比較后，可選擇的方案有三種：方案2和方案3和方案4。2.4 確定電壓等級 根據(jù)表2-2確定電壓等級。表2-2：各電壓等級線路的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）額定電壓（KV）

7、輸送功率（KW）輸送距離（Km）310010001360350030000301006100120041511010000500005015010200200062022010000050000010030035200010000205050080000020000004001000 根據(jù)原始資料，向用戶供給的最大負(fù)荷為15MW,超過了10MW，所以額定電壓應(yīng)選為110KV。3.選擇變電站主接線形式，變壓器臺數(shù)容量3.1變電站主接線形式發(fā)電廠母線采用雙母線方案。為了提高供電可靠性，接入變電站的線路條數(shù)是兩條，同時變電站的變壓器臺數(shù)也是兩臺。四個變電站都可以選用橋型接線，所用的斷路器數(shù)少，投資少

8、。如果是環(huán)形網(wǎng)時為了，防止穿越功率通過三臺斷路器，則應(yīng)選用外橋接線。3.2變壓器臺數(shù)和容量3.2.1發(fā)電廠的變壓器臺數(shù)和容量 采用發(fā)電機(jī)變壓器單元接線形式時，主變的容量只要和發(fā)電機(jī)的容量相配套即可，但要保留10%的裕度。連接25MW機(jī)組的變壓器的容量為25×1.1/0.8=34.375MW。所以用SFL1-31500/110型的變壓器。3.2.2變電站的變壓器數(shù)量臺數(shù)和容量 由于4個變電站都屬于樞紐變電站，主變壓器的臺數(shù)為兩臺，低壓母線的電壓都為10kv。因為各站都有備用要求，其容量應(yīng)考慮一臺切除后，剩下的一臺在過負(fù)荷30%的情況下能夠負(fù)擔(dān)第一類第二類負(fù)荷。其容量計算如下： 站一容量

9、為：S1=6×60%/（1.3×0.85）=3.26MVA 站二容量為：S2=4×60%/（1.3×0.85）=2.17MVA 站三容量為：S3=15×50%/（1.3×0.85）=6.79MVA 站四容量為：S4=4×50%/（1.3×0.85）=1.81MVA3.2.3變壓器型號和相關(guān)參數(shù)項目站別型號及容量連接組空載損耗（kw）短路損耗（kw）阻抗電壓（%）空載電流（%）參考價格發(fā)電廠SFL1-31500/110Y0/-1131.0519010.50.6717萬變電站SFL1-8000/110Y0/-1111.

10、66210.51.17.44 4.選擇導(dǎo)線型號4.1方案2的導(dǎo)線型號選擇4.1.1最大運(yùn)行方式初步潮流分布將變電站1、2和發(fā)電廠A三個節(jié)點(diǎn)從發(fā)電廠處打開節(jié)點(diǎn)，計算初步潮流分布。根據(jù)集中參數(shù)公式可以算出初步潮流。 =5.7+j3.5（MVA）（MVA）（MVA）可以看出有功分點(diǎn)、無功分點(diǎn)都是1。將變電站2、3、4從2處打開，計算初步潮流分（WVA）（WVA）可以看出有功分點(diǎn)、無功分點(diǎn)均為3。4.1.2計算導(dǎo)線截面積從無功分點(diǎn)3將環(huán)網(wǎng)打開，如下圖所示：各條之路的經(jīng)濟(jì)電流密度：電網(wǎng)登記為110kv。 查表的 查表的 查表的 查表的查表得用公式： 計算導(dǎo)線截面積其中S導(dǎo)線截面積（）P、Q流過線路的有功

11、功率和無功功率；J經(jīng)濟(jì)電流密度（A/）；線路額定電壓（kv）；根據(jù)上述公式，可求得線段的截面積如下：（）（）（）（）（）（）4.1.3選擇導(dǎo)線型號及其校驗導(dǎo)線型號的選擇：根據(jù)求得的導(dǎo)線截面積，電壓等級和本系統(tǒng)所處的地理環(huán)境，可以用鋼芯鋁絞線。按機(jī)械強(qiáng)度校驗導(dǎo)線截面時，在平原地區(qū)35kv以上的線路中，容許的最小截面積為25。可以選擇導(dǎo)線如下：A1段選LGT35A2段選LGT3512段選LGT2523段選LGT7034段選LGT3542段選LGT704.1.4允許載流量校驗（1）、機(jī)械強(qiáng)度校驗所選導(dǎo)線截面積都大于25，所以符合要求。（2）、允許載流量校驗首選根據(jù)負(fù)荷可以求得流過導(dǎo)線的最大電流，當(dāng)?shù)?/p>

12、年平均氣溫為25，鋼芯鋁絞線的允許溫度一般取70。再查表得修正系數(shù)為=1.00。只要即符合要求。經(jīng)過校驗，長期運(yùn)行時得導(dǎo)線的載流量滿足要求。4.2方案3得導(dǎo)線型號選擇4.2.1最大運(yùn)行方式初步潮流分布將變電站1、2、3、4和發(fā)電廠A 組成的環(huán)網(wǎng)從發(fā)電廠A打開，計算初步潮流。根據(jù)集中參數(shù)公式可以算出初步潮流。（MVA）（MVA）（MVA）（MVA）4.2.2計算導(dǎo)線截面積從無功分點(diǎn)3打開環(huán)網(wǎng)：各條支路的經(jīng)濟(jì)電流密度、電壓等級為110KV。 查表的 查表的 查表的 查表的查表得用公式： 計算導(dǎo)線截面積其中S導(dǎo)線截面積（）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/）；線路額定電壓（kv

13、）;根據(jù)上述公式，可求得線段的截面積如下：（）（）（）（）（）（）4.2.3選擇導(dǎo)線型號及其校驗導(dǎo)線型號的選擇：根據(jù)求得的導(dǎo)線截面積，電壓等級和本系統(tǒng)所處的地理環(huán)境，可以用鋼芯鋁絞線。按機(jī)械強(qiáng)度校驗導(dǎo)線截面時，在平原地區(qū)35kv以上的線路中，容許的最小截面積為25。可以選擇導(dǎo)線如下：A1段選LGT95A2段選LGT9523段選LGT7014段選LGT5043段選LGT354.2.4允許載流量校驗（1）、機(jī)械強(qiáng)度校驗所選導(dǎo)線截面積都大于25，所以符合要求。（2）、允許載流量校驗首選根據(jù)負(fù)荷可以求得流過導(dǎo)線的最大電流，當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁貫?5，鋼芯鋁絞線的允許溫度一般取70。再查表得修正系數(shù)為=1.0

14、0只要即符合要求。經(jīng)過校驗，長期運(yùn)行時得導(dǎo)線的載流量滿足要求。4.3方案4的導(dǎo)線型號選擇4.3.1最大運(yùn)行方式初步潮流分布 將變電站2、3、4和發(fā)電廠A 4個節(jié)點(diǎn)從發(fā)電廠當(dāng)初打開節(jié)點(diǎn)，計算初步潮流分布。根據(jù)集中參數(shù)公式可以算出初步潮流。 =12.8+j8（MVA）（MVA）（MVA）（MVA）可以看出有功分點(diǎn)、無功分點(diǎn)均為3.4.3.2計算導(dǎo)線截面積 從無功分點(diǎn)將環(huán)網(wǎng)打開，如下圖所示各條之路的經(jīng)濟(jì)電流密度：電網(wǎng)電壓等級為110KV。 查表得 查表得 查表得 查表得查表得用公式：其中: S-導(dǎo)線截面積（） 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 -線路額定電壓（KV）根據(jù)上述公

15、式，可求得線段的截面積如下：4.3.3選擇導(dǎo)線型號及其校驗 導(dǎo)線型號的選擇： 根據(jù)求得的導(dǎo)線截面積，電壓等級和所處環(huán)境，可以使用鋼芯鋁絞線。 按機(jī)械強(qiáng)度校驗導(dǎo)線截面積時，在平原地區(qū)35KV以上的線路中，容許的最小截面積為25mm.可以選擇線路如下： A-1段選LGJ-35型 A-2段選LGJ-70型 2=3段選LGJ-50型 3-4段選LGJ-35型 A-4段選LGJ-70型4.3.4允許載流量校驗 （1）機(jī)械強(qiáng)度校驗 所選的絞線截面積都大于25mm，所以都符合要求。 （2）允許在流量校驗 首選根據(jù)負(fù)荷可以求得流過導(dǎo)線的最大電流，當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁貫?5，鋼芯鋁絞線的允許溫度一般取70。再查表得修

16、正系數(shù)為只要，即符合要求。經(jīng)過校驗，長期運(yùn)行時導(dǎo)線的載流量滿足要求。5.初步比較將方案2，方案3，方案4進(jìn)行初步比較，比較它們的導(dǎo)線長，斷路器數(shù)目，金屬耗量和優(yōu)缺點(diǎn)。首先要求出三個方案的金屬耗量，查表可得各種導(dǎo)線的單位長度的重量，計算求得總重量。5.1 導(dǎo)線長度方案2：L=（4.1+4.7+1.9+3.9+4.6+3.3)101.21=272.3（KM）方案3：L=（4.1+4.7+1.9+7.1+3.3)101.21=255.3（KM）方案4：L=（4.1+4.7+1.9+8.1+3.32)101.21=307.34（KM）5.2斷路器數(shù)目根據(jù)一條線路兩個斷路器的原則，各方案的高壓斷路器的數(shù)

17、目如下：方案2：26=12（個）方案3：25=10（個）方案4：26=12（個）5.3金屬耗量各種型號導(dǎo)線每千米的價格由參考資料可查到，具體計算過程如下所示：5.3.1方案4： A-1段：=990101.21=11979(kg) A-2段：=1127.5101.21=13643(kg) 2-3段：=921.2101.21=11147(kg) 3-4段：=285101.21=3449(kg) A-4段：=2227.5101.21=26953(kg) 總的耗量為：5.3.2方案3，2： 計算方法同方案3：總的耗量為： 計算方法同方案1：總的耗量為：5.3.3初步方案比較結(jié)果方案項目導(dǎo)線長度（km）

18、斷路器數(shù)目（個）金屬耗量（t）2272.31250.63255.31072.14307.41267.2 表5-1：三個方案的初步比較 6 詳細(xì)比較6.1 電壓損耗計算6.1.1 電壓損耗計算原則 由于發(fā)電廠電氣部分相同，可以只對線路部分的電壓損耗進(jìn)行初步計算，計算時可以假定網(wǎng)絡(luò)各點(diǎn)電壓都等于額定電壓，計算正常運(yùn)行時最大負(fù)荷和故障兩種情況下的電壓損耗，故障運(yùn)行方式應(yīng)和理地假設(shè)較為嚴(yán)重的情況。正常情況下電壓損耗不超過10%，故障時不超過15%即符合要求。計算公式如下： 6.1.2 正常運(yùn)行電壓損耗（1） 方案2：首先打開發(fā)電廠A，變電站1，2的環(huán)網(wǎng)，從發(fā)電廠處打開。潮流分布如下： 查表求得線路阻抗

19、，在下圖中畫出:根據(jù)公式帶入數(shù)據(jù)進(jìn)行計算：打開變電站2，3，4的環(huán)網(wǎng)，從變電站2打開。潮流分布圖如下：查表求得線路阻抗，在下圖中畫出：根據(jù)公式帶入數(shù)據(jù)進(jìn)行計算：（2）方案3：首先打開發(fā)電廠A,變電站1，2，3，4的環(huán)網(wǎng)，從發(fā)電廠處打開。潮流分布圖如下查表求得線路的阻抗，在下圖中畫出：根據(jù)公式帶入數(shù)據(jù)進(jìn)行計算：(3) 方案4： 首先打開發(fā)電廠A,變電站2，3，4的環(huán)網(wǎng)，從發(fā)電廠處打開。潮流分布圖如下：查表求得線路阻抗，在下圖中畫出根據(jù)公式帶入數(shù)據(jù)進(jìn)行計算： 發(fā)電廠A，變電站1的潮流分布如下：查表得線路的阻抗，在下圖中畫出：6.1.3 故障情況潮流計算（1） 方案2：當(dāng)A-1線路斷線時，電網(wǎng)的等值

20、電路圖如下：線路2-1 段的功率損耗為：所以流過線路2-1的負(fù)荷為：流過A-2的負(fù)荷為：線路上的阻抗值如下：當(dāng)3-2線路斷線時，電網(wǎng)的等值電路圖如下：線路4-3段的功率損耗為：所以流過線路4-3的負(fù)荷為：流過線路2-4的負(fù)荷為：線路上的阻抗值如下：（2） 方案3：當(dāng)A-2斷線時，電網(wǎng)的等值電路如圖所示：線路3-2 段的功率損耗為：所以流過線路2-3的負(fù)荷為：流過4-3的負(fù)荷為：線路上的阻抗值如下：所以電壓損耗滿足要求。所以流過線路1-4的負(fù)荷為：線路上的阻抗值如下圖：流過線路A-2的負(fù)荷為：線路上的阻抗為：（3） 方案4：當(dāng)3-4線路斷線時，電網(wǎng)的等值電路圖如下：線路2-3段的功率損耗為：所以

21、流過線路2-3的負(fù)荷為：流過A-2的負(fù)荷為：線路上的阻抗值如下圖:當(dāng)斷開A-1單條線路時，線路上的阻抗值如下圖：6.2一次投資方案二：導(dǎo)線成本D：D=17.3萬元斷路器成本Y=12×4.76=57.12萬元總成本Z=D+Y=17.3+57.12=74.42萬元方案三：導(dǎo)線成本DD=19.8萬元斷路器成本Y=10×4376=47.6萬元總成本Z=D+Y=19.8+47.6=67.4萬元方案四：導(dǎo)線成本DD=22.9萬元斷路器成本Y=12×4.76=57.12萬元總成本：Z=D+Y=22.9+57.12=80.02萬元6.3年運(yùn)行費(fèi)年運(yùn)行費(fèi)主要包括電能損耗，折舊費(fèi)。方

22、案（二）電能損耗：電能損耗折算成電費(fèi)A：（按每度8分錢計）折舊費(fèi)B：（按導(dǎo)線投資的7%計算）年運(yùn)行費(fèi)為A+B=24.5（萬元）方案（三）電能損耗：電能損耗折算成電費(fèi)A：（按每度8分錢計）折舊費(fèi)B：（按導(dǎo)線投資的7%計算）年運(yùn)行費(fèi)為A+B=44.486（萬元）方案（四）電能損耗：電能損耗折算成電費(fèi)A：（按每度8分錢計）年運(yùn)行費(fèi)為A+B=57.1（萬元）7 最優(yōu)方案潮流設(shè)計7.1正常運(yùn)行最大負(fù)荷情況 首先算出各變電站的負(fù)荷損耗，得到各節(jié)點(diǎn)的最大潮流分布。 變電站1： 同理可得 變電站2： 變電站3： 變電站4： 將發(fā)電廠A變電站1、2組成的環(huán)，從1處打開環(huán)網(wǎng)，計算潮流： 從發(fā)電廠經(jīng)過變電站2上的壓

23、降 從發(fā)電廠A直接算變電站上的壓降 計算無誤 其次，先算第二個環(huán)網(wǎng)：由變電站2、3、4組成，從3處開環(huán)網(wǎng)計算潮流。 變電站2經(jīng)過變電站4算3的壓降 計算無誤 從變電站2直接算變電站3上的壓降 計算無誤7.2正常運(yùn)行最小負(fù)荷情況 首先算出各變電站的負(fù)荷損耗，得到各節(jié)點(diǎn)的最大潮流分布 變電站1： 同理可得： 最小運(yùn)行負(fù)荷1 首先先算發(fā)電廠A，變電站1、2。從無功分點(diǎn)1處打開環(huán)網(wǎng)，計算潮流。 從發(fā)電廠經(jīng)過變電站2算變電站1上的壓降 從發(fā)電站A直接算變電站1的壓降 計算無誤最小負(fù)荷2 將變電站2、3、4由無功分點(diǎn)3處打開環(huán)網(wǎng)，計算潮流。 變電站2經(jīng)過變電站4算3的壓降 從變電站2直接算變電站3的壓降

24、計算無誤7.3故障情況潮流計算 當(dāng)A-2線路斷線時，電網(wǎng)的等值電路如下： 線路1-2斷的功率消耗為： 流過A-1的負(fù)荷為： 壓降百分?jǐn)?shù)： 當(dāng)2-3線路斷線時，電網(wǎng)等值電路圖如下： 線路4-3斷的功率損耗： 所以流過線路4-3的負(fù)荷為： 流過線2-4的負(fù)荷為: 壓降百分?jǐn)?shù): 8 變壓器分接頭選擇8.1 變電站1 站1為逆調(diào)壓，最大負(fù)荷是時電壓不大于105%，最小負(fù)荷時電壓不小與。變壓器型號為 ，等值阻抗為由于變壓器并聯(lián)運(yùn)行，因此兩變壓器阻抗是：變壓器最大壓降：最大負(fù)荷時低壓側(cè)母線要求實際電壓變壓器最小壓降：最小負(fù)荷時低壓側(cè)母線要求實際電壓可選1107.5%得分接頭，變壓器高壓側(cè)分接頭電壓為118.25kv。最大負(fù)荷時低壓側(cè)得實際電壓為：最小負(fù)荷時低壓側(cè)的實際電壓：滿足調(diào)壓要求8.2變電站2站2為逆調(diào)壓最大負(fù)荷時變壓器的壓降：最大負(fù)荷時低壓側(cè)母線要求實際電壓變壓器最小壓降：最小負(fù)荷時低壓側(cè)母線要求實際電壓 可選110+5%得分接頭，變壓器高壓側(cè)分接頭電壓為115.5KV。最大負(fù)荷時低壓側(cè)得實際電壓為：最小負(fù)荷時低壓側(cè)的實際電壓：滿足調(diào)壓要求.8.3