輸電線路課程設計-區(qū)域電網(wǎng)設計

目錄摘要 -3-引言 -4-設計任務-5-第一章電網(wǎng)接線初步方案的擬定與比擬 -5-初步接線方案的擬定依據(jù) -7-擬訂的方案 -7-初步方案的潮流計算 -8-1.3.1導線截面接選擇-8-1.3.2粗略潮流計算-8- 。1.5經(jīng)濟比擬 。第二章電網(wǎng)接線方式選擇及設備選擇 。2.1發(fā)電廠主接線方式的選擇 。變電所主變壓器的選擇 。2.3.變壓器選擇 。第三章調壓計算及分接頭的選擇 。調壓原那么 。3.2變電所變壓器分接頭選擇 。變壓器1的變壓器分接頭選擇 。變壓器2的變壓器分接頭選擇 。變壓器3的變壓器分接頭選擇 。四、主要參考文獻 。五、設計心得 。摘要電力工業(yè)是國家的根底工業(yè)，在國家建設和國民經(jīng)濟開展中占據(jù)十分重要的地位。電能是一種無形的，不能大量儲存的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用電，幾乎是在同一瞬間完成的，須隨時保持有功功率和無功率的平衡。電力工業(yè)開展的經(jīng)驗告訴我們，電力系統(tǒng)愈大，調度運行就愈合理，經(jīng)濟效益愈好，應變事故的能力就俞強，這也是我國電力工業(yè)必然的開展趨勢。然而聯(lián)合電網(wǎng)也是由地方電力網(wǎng)相互聯(lián)接而成的。要滿足國民經(jīng)濟開展的要求，電力工業(yè)必須超前開展，因此，做好電力規(guī)劃，加強電網(wǎng)的建設十分重要。電力規(guī)劃是根據(jù)社會經(jīng)濟開展的需求，能源資源和負荷的分布，確定合理的電源結構和戰(zhàn)略布局。確立電壓等級，輸電方式和合理的網(wǎng)架結構等，電力規(guī)劃合理與否，事關國民經(jīng)濟的開展，直接影響電力系統(tǒng)今后的運行的穩(wěn)定性，經(jīng)濟性，電能質量的好壞和未來的開展。關鍵詞:地區(qū)力電網(wǎng)規(guī)劃設計技術比擬調壓計算分接頭引言根據(jù)電能生產(chǎn)、輸送、消費的連續(xù)性，瞬時性，重要性的特點，對電力系統(tǒng)的運行也必須保證對第一類負荷的不間斷供電，對第二類負荷的供電可靠性，同時，保證良好的電能質量，除此之外降低變換、輸送、分配時的損耗，保證系統(tǒng)慮供電的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性的根底上，使方案到達最合理化。保證良好的電能質量和較好的經(jīng)濟效益運行的經(jīng)濟性也極為重要。于是在規(guī)劃電力網(wǎng)時應該根據(jù)各個負荷點對電能要求的不同和保證運行的靈活和操作時的平安來選擇適宜的接線方式和合理的電壓等級。在選擇電網(wǎng)設計方案時，首先考慮系統(tǒng)對負荷供電的可靠性，在保證供電可靠性的根底上，對供電的靈活性和經(jīng)濟性進行設計和規(guī)劃。為保證供電的可靠性，對有一類負荷的負荷點采用雙回或環(huán)網(wǎng)供電。對于靈活性，系統(tǒng)主要通過變電所的接線來實現(xiàn)。在本電網(wǎng)設計中，電壓中樞點是變電所，故通過調節(jié)變電所的電壓來實現(xiàn)電壓調整?？傊哼M行電網(wǎng)規(guī)劃設計時，要根據(jù)當?shù)氐乩項l件，合理選澤方案，綜合考慮。區(qū)域電網(wǎng)設計任務書一、課題內容1．火電廠、變電所相對地理位置及距離如圖1所示〔距離單位為KM〕。圖1發(fā)電廠、變電所相對地理位置及距離2．火電廠技術參數(shù)火電廠A額定功率因數(shù)裝機臺數(shù)、容量〔MW〕6×504×25額定電壓〔kV〕3．負荷情況地點項目變電所123最大負荷〔MW〕203030最小負荷〔MW〕101520功率因數(shù)〔最大〕功率因數(shù)〔最小〕最大負荷利用時間〔h〕5500低壓母線電壓(kV)10各類負荷(%)I類504030II類304050III類202020調壓要求逆調壓系統(tǒng)情況現(xiàn)有系統(tǒng)，電力網(wǎng)在A處以220KV雙回路與某系統(tǒng)相聯(lián)，該系統(tǒng)最大綜合負荷為60MW，=0.9該系統(tǒng)的總容量為525MW平均功率因數(shù)為0.85，按功率平衡條件，聯(lián)絡線上的最大負荷時向系統(tǒng)送出180ＭＷ，始端功率因數(shù)為＝０．９５二．設計任務與步驟１．根據(jù)任務書的原始資料，檢驗系統(tǒng)的功率平衡，并確定電廠的運行方式其中：儲藏系數(shù)為Ｋｐ＞１０％最大負荷時確定系統(tǒng)的裝機容量〔不用容量〕系統(tǒng)的最大綜合負荷三．課題任務書要求：根據(jù)“電力系統(tǒng)分析〞課程所學理論知識和電力系統(tǒng)規(guī)劃設計的根本任務，在電源及負荷大小及其相對地理位置已確定的情況下，完成一個區(qū)域電力網(wǎng)絡的設計。要求對多個方案進行技術經(jīng)濟比擬和分析，選擇出最優(yōu)方案，并對所選方案進行必要的技術計算〔如調壓計算、穩(wěn)定性計算〕，提出解決技術問題的措施。具體設計如下：1．確定供電電壓等級；2．初步擬定假設干待選的電力網(wǎng)接線方案；3．發(fā)電廠、變電所主變壓器選擇；4．電力網(wǎng)接線方案的技術、經(jīng)濟比擬；5．輸電線路導線截面選擇；6．電網(wǎng)潮流和調壓計算。電網(wǎng)規(guī)劃課程設計第一章負荷合理性校驗，功率平衡校驗及確定運行方式1-1負荷合理性校驗根據(jù)最大負荷利用小時數(shù)的定義，最大負荷運行Tmax小時所消耗的電量等于全年實際耗電量，所以應大于全年以最小負荷運行所消耗的電量，即：Pmax·Tmax＞Pmin·87608760——全年小時數(shù)1、發(fā)電廠負荷〔Pmax·Tmax＝80×5500＝440000〕＞〔Pmin·8760＝45×8760＝394200〕〔MW·h〕2、變電所1負荷〔Pmax·Tmax＝20×5500＝110000〕＞〔Pmin·8760＝10×8760＝87600〕〔MW·h〕3、變電所2負荷〔Pmax·Tmax＝30×5500＝165000〕＞〔Pmin·8760＝15×8760＝131400〕〔MW·h〕4、變電所3負荷〔Pmax·Tmax＝30×5500＝165000〕＞〔Pmin·8760＝20×8760＝175200〕〔MW·h〕結論：所以負荷均滿足合理性要求。1-2功率平衡校驗一、有功功率平衡校驗〔最大方式下〕系統(tǒng)最大有功綜合負荷：系統(tǒng)最小有功綜合負荷：K1——同時系數(shù)取1K2——廠用網(wǎng)損系數(shù)取〔其中網(wǎng)損8%，廠用7%〕PXMAX=1××(20+30+30)=92MWPXMIN=1××發(fā)電廠裝機容量：PFMAX=50×6=300MW有功備用容量：PB=PFMAX-PXMAX=300-92=208MW備用容量占系統(tǒng)最大有功綜合負荷的百分比：％＞10％二、無功功率平衡校驗〔最大方式下〕系統(tǒng)最大綜合無功負荷：QXMAX=PXMAX.tan(cos-1Φ)QXMAX=92×tan〔cos-1〕=57MVar發(fā)電機能提供的無功功率：QFMAX=PFMAX.tan(cos-1Φe)QFMAX＝〔50×6〕tan(cos-10.85)=185.9MVar無功備用容量：QB=QFMAX-QXMAXMVar無功備用容量占系統(tǒng)最大綜合無功功率的％>10%三、功率平衡校驗結論發(fā)電廠有功儲藏為208MW，到達系統(tǒng)最大綜合有功綜合負荷的％，大于10％，根本滿足系統(tǒng)有功平衡的要求。發(fā)電廠無功儲藏有，到達系統(tǒng)最大綜合無功功率的％，已滿足系統(tǒng)無功平衡要求的大于10%儲藏要求。綜上所述，該發(fā)電廠裝機容量可以滿足系統(tǒng)功率平衡的要求，而且不用無功補償。1-3確定發(fā)電廠運行方式系統(tǒng)以最大負荷方式運行時，系統(tǒng)最大有功綜合負荷為80MW，而發(fā)電廠最大出力為400MW，因備用容量缺乏一臺發(fā)電機組的容量，所以所有機組都須帶負荷運行。機組間負荷分配，可以按機組容量來分配。當系統(tǒng)以最小負荷方式運行時，系統(tǒng)有功功率只有45MW，此時發(fā)電廠以最大方式運行時。無論最大最小，都要1臺50MW機組投入運行，即一臺50KW機組帶負荷，而另五臺50KW機組作備用，用作輪流檢修和事故備用。第二章電網(wǎng)接線初步方案的擬定與比擬2.1初步接線方案的擬定依據(jù)電力網(wǎng)接線初步方案主要根據(jù)負荷對供電可靠性的要求擬定。在電力系統(tǒng)中，對于Ⅰ類負荷要求任何情況下不能斷電，Ⅱ類負荷要求盡可能保證供電，必要時可以斷電。從設計任務書中的負荷數(shù)據(jù)表可知，發(fā)電站A、變電所2，3的Ⅰ類負荷所占比例較大，所以對發(fā)電廠A、變電所2，3的供電在任何情況下都不能中斷，而變電所1沒有Ⅰ類負荷，Ⅱ類負荷所占比例較大，在必要時可以斷電。2.2擬訂的方案根據(jù)上述原那么可列出可能的各種電網(wǎng)接線初步方案如圖一〔可能還有其他方案〕方案一方案二方案三方案四方案五方案六圖1各種電網(wǎng)接線的初步方案 初步方案并未確定導線截面積，因此先按均一網(wǎng)對其進行初步功率分布的計算。均一網(wǎng)初步功率分布的計算公式如下：S=即：導線截面選擇的原那么導線截面選擇的原那么：按計算所得初步功率分布、按經(jīng)濟電流密度選擇進行選擇。由公式計算得到導線截面進行選擇截面表5架空輸電線路導線經(jīng)濟電流密度〔A/mm2〕年最大負荷利用小時數(shù)Tmax材料3000以下3000～50005000以上鋁銅發(fā)電廠的年最大負荷利用小時為6000小時因為用的鋼芯鋁絞線，且年最大年負荷利用小時數(shù)都在５５００小時以上，所以J各型號導線參數(shù)如下表：表8各型號導線參數(shù)型號電阻電抗導線投資LGJ-7014LGJ-12025LGJ-15028LGJ-18030LGJ-24032LGJ-30040LGJ-40045LGJ-70065詳細計算過程如下：初步方案1〔圖〕粗略潮流計算：P1=20P2=30P3=30L1=120KML2=L3=100KML4=總線路長度：開關臺數(shù)：Ｎ＝２×４＝８總負荷矩：當斷開Ｌ2時總負荷矩：電壓損耗：當斷開Ｌ1時〔圖〕總負荷矩：電壓損耗：顯然斷開L3，L4的負荷矩不是最大的初步方案2同理可以得到其他五種方案的負荷矩及最大故障電壓損耗如下表初步方案的匯總比工程線路圖線路總長度(KM)總負荷矩最大故障電壓損耗(KV)方案一方案二14方案三7048910方案四方案五方案六較佳篩選條件：較佳篩選結果：三個較佳方案及其潮流分布較佳方案〔一〕圖粗略潮流計算：在3點處翻開環(huán)網(wǎng)，計算線路損耗及電壓損耗1.變電所1：變電所2：變電所3：線路L1：P=42.84Q=P22.851〔mvar〕線路L2：P=37.16Q=18.59〔mvar〕線路L4：P=22.84Q=10.465〔mvar〕線路L5：P=7.16Q=4.065〔mvar〕各線路功率因數(shù)計算線路L1：0.88線路L4：0.93.計算導線電流：公式：線路L1:I=選LGJ-400=0.08線路L2:I=選LGJ-150=0.21=0.413線路L3:I=S=74選LGJ-120=0.127=0.42線路L4:I=S=24選LGJ-120=0.127=0.424導線截面校驗結果：5電暈計算較佳方案〔二〕圖粗略潮流計算：1.變電所1：變電所2：變電所3：線路L1：P=80Q=P51.18〔mvar〕線路L2：P=28.405Q=17.45〔mvar〕線路L3：P=31.595Q=19.73〔mvar〕線路L4：P=1.595Q=1.14〔mvar〕3、確定電壓等級3.計算導線電流：公式：線路L1:I=選LGJ-240=0.132線路L2:I=選LGJ-240=0.132=0.432線路L3:I=選LGJ-240=0.132=0.432線路L4:I=選LGJ-240=0.132=0.4324.導線截面校驗結果：5.電暈計算：較佳方案〔三〕圖粗略潮流計算：1.變電所1：變電所2：變電所3：線路L1：P=80Q=P線路L2：P=30Q=14.53〔mvar〕線路L3：P=30Q=14.53〔mvar〕2各線路功率因數(shù)計算3.計算導線電流：公式：線路L1:I=選LGJ-240=0.132線路L2:I=選LGJ-240=0.132=0.432線路L3:I=選LGJ-240=0.1324.導線截面校驗結果：經(jīng)濟比擬計算〔1〕電能損耗計算最大負荷損耗時間法最大負荷損耗時間法的計算步驟為：根據(jù)負荷的最大負荷時間和功率因數(shù)計算輸電線路的最大負荷時間和平均功率因數(shù)。根據(jù)最大負荷損耗小時tmax與最大負荷利用小時Tmax(h),功率因數(shù)COSφ之間的關系由表查取最大負荷損耗時間。按下式計算電能損耗：W=PMAXmax〔2〕經(jīng)濟比擬方法〔投資計算、年運行費用計算和抵償年限計算〕方案比擬方法常用的有最小費用法，凈現(xiàn)值法，內部收益率法，和抵償年限法等，其中抵償年限法屬于靜態(tài)投資收回法。該方法的優(yōu)點是計算簡單，資料要求少；缺點是以無償占有國家投資為出發(fā)點，未考慮時間因素，無法計算推遲投資效果，投資發(fā)生與施工期，運行費用發(fā)生與投資后，在時間上未統(tǒng)一起來；僅計算回收年限，未考慮投資比例多少，未考慮固定資產(chǎn)殘值；多方案比擬一次無法算出。僅用于電力系統(tǒng)規(guī)劃設計中簡單方案比擬。本設計采用抵償年限法。抵償年限法的計算公式如下：N=按電力工業(yè)投資回收系數(shù)0.1考慮，當N小于6年時，采用投資大，年運行費用低的方案，否那么應采用投資小的方案。從這5個方案中，考慮到線路長度，布局結構以及供電可靠性和建設投資等方面綜合考慮，選取1，2，3來進行更為精確的比擬。網(wǎng)絡電能損失費較佳方案一△W=△Pmax1×τ1+△Pmax2×τ2+△Pmax3×τ3+△Pmax4×τ電網(wǎng)總投資計算線路投資：M線=〔L1+L2+L3+L4〕×高壓斷路器：8×40=320萬附加容量投資：K附=1000×1×△Pmax=1000×年運行費用計算輸電線路：M線×4％變電所：320×14％年電能損消耗用：WL總=〔WL1+WL2+WL3+WL4〕×103×較佳方案二WL1=WL2=WL3=WL4=〔1〕線路投資：〔2〕高壓斷路器：480萬〔3〕附加容量投資年運行費用計算輸電線路變電所(3)年電能損消耗用較佳方案〔三〕.電能損耗計算(mw*h)W=PMAXmaxWL4〔1〕線路投資：〔132*2+110+132+156.2〕*32=21184〔萬元〕〔2〕高壓斷路器：10*40=400〔萬元〕附加容量投資1000〔0.3999+0.001635+0.4164+3.435〕=425.29〔萬元〕輸電線路21184*0.04=847.36〔萬元〕變電所400*0.14=56〔萬元〕(3)年電能損消耗用〔1618.44+6.617+1685.22+9854.47〕*0.2*1000=263.3〔萬元〕較佳方案經(jīng)濟比擬匯總工程線路圖電網(wǎng)總投資(萬)年運行費用〔萬〕較佳方案一較佳方案二94較佳方案三最正確方案篩選條件：總投資及運行費用小2.最正確方案篩選結果：方案一最正確線路方案精確潮流計算〔圖〕1.計算各變電所和發(fā)電廠的運算負荷和運算功率線路的初步等值電路簡化等值電路按最大負荷計算時：2.3變壓器選擇：各變壓器參數(shù)變壓器型號RTXTP0(kw)Pk(kw)△Uk%Io%SSPL-63000/22013493404SSPL-63000/22013493404SSPL-63000/220134934042.4變壓器的計算：1．SSPL-63000/220型變壓器Rt=5.96，Xt=134；額定負荷下的損耗：△Pzt=0.404MW△△Pyt=0.093MW△〔1〕.變電所1。變壓器中的功率損耗△St=△Syt+△Szt=2(△Pyt+j△Qyt)+2[S2/(2*Sn)2△Pzt+jS2/(2*Sn)2△Qzt]=0.186+j4.18+2[(2022)/(2*632)]*0.404+j2[(2022)/(2*632=0.242+j5.447(MVA)變電所母線上所連線路電納中無功功率的一半△Sy1=-j△Qy1=-j(371.4-52)*2202*10-6=-j15.46(Mvar)那么運算負荷為S1=S1原+△Sy1+△St=20.23+j2.39(MVA)(2).變電所2。計算方法同上，計算結果如下△St2=0.299+j6.72(MVA)△Sy2=-j22.88(Mvar)S2=30.29-j1.66(MVA)變電所3?！鱏t3=0.299+j6.72(MVA)△Sy3=-j18(Mvar)S3=30.29+j3.22(MVA)按最小負荷計算時：〔1〕.變電所1。變壓器中的功率損耗△St=△Syt+△Szt=2(△Pyt+j△Qyt)+2[S2/(2*Sn)2△Pzt+jS2/(2*Sn)2△Qzt]=0.186+j4.18+2[(1022)/(2*632)]*0.404+j2[(1022)/(2*632=0.194+j4.222(MVA)變電所母線上所連線路電納中無功功率的一半△Sy1=-j△Qy1=-j(371.4-52)*2202*10-6=-j15.46(Mvar)那么運算負荷為S1=S1原+△Sy1+△St=10.194-j3.758(MVA)(2).變電所2。計算方法同上，計算結果如下△St2=0.21+j4.79(MVA)△Sy2=-j22.88(Mvar)S2=15.21-j8.8(MVA)變電所3?！鱏t3=0.214+j4.8156(MVA)△Sy3=-j18.005(Mvar)S3=20.214+j0.79(MVA)詳細計算過程如下：進一步等值電路2.按最大負荷精確潮流計算：Z2=MVAMVAMVAMVA線路L1：P=mwQ=mvar線路L2:P=mwQ=mvar線路L13:P=mwQ=mvar線路L23：P=mwQ=mvar2計算線路功率損耗。線路L1：△MVA線路L2:△S=0.718+j2.35MVA線路L13:△MVA線路L23:△MVA計算線路阻抗和電壓損失.線路L-1.%線路L-2.=2%線路L-13.%線路L-23.%3按最小負荷精確潮流計算：Z1=MVAMVAMVA線路L1：P=mwQ=mvar線路L2:P=mwQ=mvar線路L13:P=mwQ=mvar線路L23：P=mwQ=mvar4計算線路功率損耗。線路L1：△S=MVA線路L2:△S=MVA線路L13:△S=MVA線路L23:△S=MVA計算線路阻抗和電壓損失.線路L-1.=0.02%線路L-2.=0.093%線路L-13.=%線路L-23.=0.51%計算運行費用.折舊費(按投資的5%計算)U=Z×5%=11890×網(wǎng)絡損耗功率:(假設電價為0.2)電能損耗:線路L-1.mw55003950線路L-2.mw55003950線路L-3.mw55003950線路L-4.mw55003950×××3950+0.027×3950=電能損失費:×1000×萬元第二章電網(wǎng)接線方式選擇及設備選擇2.1發(fā)電廠主接線方式的選擇：由于發(fā)電機容量為50MW，低壓側采用單元線接線方式，