電網(wǎng)課程設(shè)計 (一)

目錄

第1章設(shè)計任務(wù)書和原始資料.......................................1

1.1設(shè)計任務(wù)....................................................1

1.1.1設(shè)計要求...............................................1

1.1.2原始資料...............................................1

第2章電網(wǎng)接線方案設(shè)計...........................................2

2.1電網(wǎng)接線初步方案的選擇.....................................2

2.1.1初步擬定接線方案的依據(jù)................................2

2.1.2擬定的方案............................................3

2.1.3發(fā)電廠及負荷功率的初步計算...........................4

2.1.4初步方案的比較選擇....................................6

2.2供電電壓等級的確定.........................................8

第3章電網(wǎng)接線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較.................................9

3.1發(fā)電廠、變電站主接線方式的選擇.............................9

3.1.1發(fā)電廠A接線方式的選擇...............................9

3.1.2變電所接線方式的選擇.................................10

3.2發(fā)電廠、變電所主變壓器配置和型號的選定技術(shù)指標的計算.....II

3.2.1發(fā)電廠A主變的選定...................................11

3.2.2變電所主變的選定.....................................13

3.3輸電線路型號的選擇........................................13

3.3.1導(dǎo)線截面積選擇依據(jù)...................................13

3.3.2方案一導(dǎo)線截面積的選擇...............................14

3.3.3方案二導(dǎo)線截面積的選擇...............................15

第4章調(diào)壓計算...................................................18

4.1最大、最小負荷情況下的潮流計算............................18

4.1.1計算最大負荷情況下的潮流計算.........................18

4.1.2計算最小負荷情況下的潮流計算........................19

4.2調(diào)壓計算及調(diào)壓方式選擇....................................21

第5章方案技術(shù)經(jīng)濟比較..........................................24

5.1技術(shù)性能與靈活性比較......................................24

5.1.1方案一技術(shù)性能.......................................24

5.1.2方案二技術(shù)性能.......................................24

5.2經(jīng)濟比較..................................................25

5.2.1方案一精確潮流計算...................................25

5.2.2方案二精確潮流計算...................................25

5.2.3總投資費用Z和年運行費C的計算......................26

第6章電力系統(tǒng)課程設(shè)計心得......................................29

附錄一主要參考文獻..............................................30

附錄二電力系統(tǒng)最優(yōu)接線圖........................................31

第1章設(shè)計任務(wù)書和原始資料

1.1設(shè)計任務(wù)

1.1.1設(shè)計要求

本次電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計是根據(jù)給定的發(fā)電廠、變電所原始資料完成如下

設(shè)計:

(1).確定供電電壓等級;

(2).初步擬定若干待選的電力網(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(shù)、經(jīng)濟比較；

(5).輸電線路導(dǎo)線截面選擇;

(6).調(diào)壓計算。

LL2原始資料

(1).發(fā)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)。

無限大系統(tǒng)

圖1發(fā)電廠、變電所相對地理位置及距離

第1頁共32頁

條件下列出所有滿足供電可靠性要求的初步方案。根據(jù)所給的條件看來,

變電所1和變電所2所占的I類負荷都為30%o為了滿足這樣的要求，

需要采用雙電源或者雙回路接線方式。

2.1.2擬定的方案

方案I方案11

A

方案in方案IV

方案V方案VI

第3頁共32頁

ss

方案\川方案加

圖2.0擬定方案圖

2.1.3發(fā)電廠及負荷功率的初步計算

初步比較即為線路的長度以及線路上的損耗的比較，計算公式為

△a卻黑。初次潮流計算按均一網(wǎng)計算，采用無功就地補償，即初

次計

算不考慮無功的分布。

均一網(wǎng)初步功率分布的計算公式如下：

ts,Z；力4

S=—〃.....即：s=-n.......

Zz：Ek

i?lf=l(2-1)

其中，S為均一網(wǎng)中環(huán)網(wǎng)解環(huán)處解環(huán)點上阻抗流動的功率，Zj為線路

對應(yīng)的阻抗，S,為阻抗Z,上流動的復(fù)功率，?為相對線路的長度。

以第五種方案的計算過程為例

已知量為：發(fā)電廠裝機容量：=4x300+2x600=2400W

發(fā)電廠用電負荷(廠用電取6%為144MW)

變電所①負荷：Pnw=400MWPn,n=250MW.

變電所②負荷：心”280MW=135MW；

發(fā)電廠最大發(fā)電功率：4nm=2400x94%=2256MW；

第4頁共32頁

因為負荷最大時為/LaxuMO+ZgO'GgOMW而發(fā)電廠發(fā)出功率只有，

故發(fā)電廠多發(fā)的功率還應(yīng)供給系統(tǒng)So

潮流解環(huán)如圖2.1：

12A,

S?1556514511705

Si512

SA

圖2.1潮流解環(huán)圖

S4=2256+/398.14W4

$=400+J247.90W4

&二280+jm.5MVA

運用公式(2-1),有

S.X[/p+1-,+I)+S)X(/，a+/.5.X/.

S=―叫一、―二一=-20.8-jl2.9MVA

心+也+勿+0

6=Sx%+應(yīng)+()+&-(心+4)+￡x兒=_]555.2—J963.84A/V64

42+4“+L+。1

進而可推出潮流分布圖如圖2.2：

S12A.

20.8+jl2.90420.8+j260.8700.8+j434.3155.2+j963.84

4-------------------------------------4------------------------------------<---------------------------------;-----------------------------------?

400+j247.9C280+jl73.52256+1398.14

圖2.2潮流分布圖

S.=24.5MVASp=495ME4S,=824.5MK4S.=I829.7W1

線損：^S2L=24.52X155+4952X65+824.52X145+1829.72X85=3.99X108

線長：^￡=155+170x2+65+145=705^

均一網(wǎng)初步潮流計算流動如圖2.3所示。

第5頁共32頁

圖2.3均一網(wǎng)初步潮流計算流動圖

其余七種方案與方案V算法相同，故不再贅述。

2.L4初步方案的比較選擇

八種方案初次潮流計算后的功率分布結(jié)果和比較如表2.1所示。

表2.1初步方案比較圖

線總長

方

接線圖及功率分布(KM損耗優(yōu)缺點

案

)

優(yōu)點：損耗較

小，接線方式

9103.2x109簡單。

I

缺點：線路很

長。

A

第6頁共32頁

X171優(yōu)點：網(wǎng)絡(luò)結(jié)

構(gòu)性簡單。

9304.18XI09缺點：線路

II

長、損耗大，

724^^可靠性較低

A

J

優(yōu)點：線路最

>024短、損耗較

t/小。

6703.67x109

III缺點：靈活性

356X.與聯(lián)網(wǎng)性較

低

A

/

優(yōu)點：網(wǎng)絡(luò)結(jié)

103構(gòu)簡單，線路

短。

7103.85x109缺點：接線方

IV

式較簡單、靈

265

活性與聯(lián)網(wǎng)

A性較低。

/3

優(yōu)點：線路較

短、損耗較

1758小；

t

6753.81X109缺點；變電所

V

接線方式較

單一，靈活性

A一般。

第7頁共32頁

優(yōu)點：線路較

短。

183小

缺點：變電所

7053.99x109接線方式較

VI

V單一，靈活性

一般且損耗

A較大。

優(yōu)點：網(wǎng)絡(luò)結(jié)

構(gòu)性簡單。

缺點：線路最

10154.02x109

vn?J長、損耗大，

匚>可靠性較低

優(yōu)點：網(wǎng)絡(luò)結(jié)

構(gòu)簡單，且損

853

耗最小。可靠

9性好且聯(lián)網(wǎng)

vni8703.13X10

性好。

缺點：線路較

長。

方案小結(jié)：經(jīng)過上表對幾種接線方案的初步可靠性與比較，初步選定方

案in和方案vm,分別將其命名為方案一和方案二。

2.2供電電壓等級的確定

對所擬訂的接線方案按均一網(wǎng)計算，其初步功率分布的結(jié)果在100-

1000MW之間，根據(jù)供電可靠性要求，并旦考慮到電網(wǎng)發(fā)展的需求，所以

選擇220KV以及500KV的電壓等級。確定依據(jù)如表2.2所示。

第8頁共32頁

表2.2電壓等級確定依據(jù)

額定電壓（KV）輸送功率（KW）輸送距離（KM）

352000-1000020?50

603500?3000030?100

11010000-5000050?150

220100000—500000100-300

500600000-1500000400-1000

由于方案一與方案二負荷及發(fā)電廠各項指標均相同，各線路（除A-S線

路為500KV）電壓等級均為220KV,故兩種方案所選擇變壓器的原理方法

相同，故以下接線方式及變壓器的選擇結(jié)果兩最優(yōu)方案共同適用。

第3章電網(wǎng)接線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較

3.1發(fā)電廠、變電站主接線方式的選擇

3.1.1發(fā)電廠A接線方式的選擇

從系統(tǒng)負荷情況看，系統(tǒng)中1、2變電所均包含一、二類負荷，因此保

證供電的可靠性是首要問題。故發(fā)電廠六臺機組均采用單元接線方式。

發(fā)電廠的主接線的選擇，雙母線接線多用于22（）kV配電裝置，同時保

證斷路器今后的檢修，我們對300MW的機組采用帶旁路的雙母線的接

線方法；通常在330kV?500kV配電裝置上，配電裝置在系統(tǒng)中有*具有重

要地位，則宜采用一臺半的接線方式，接線方式如圖3.1所示。

第9頁共32頁

■A接線方式

3.1.2變電所接線方式的選擇

由于變電所1和2均包含30%一類負荷和30%二類負荷，電能質(zhì)量要

求高且要求保證供電不中斷，低壓側(cè)要求電壓為10kV,變電所需要兩臺以

上的變壓器，所以變電所1采用雙母線分段接線，變電所2采用雙母線接

線方式，變電所1主接線如圖3.2,變電所2主接線如圖3.3

第10頁共32頁

圖3.2變電所1主接線圖

W13

圖3.3變電所2主接線圖

3.2發(fā)電廠、變電所主變壓器配置和型號的選定技術(shù)指標的計算

321發(fā)電廠A主變的選定

發(fā)電廠裝機容量為4X300MW和2X600MW,采用單元接線方式，電廠

接入系統(tǒng)電壓不超過兩級，容量為100?300MW機組直接入220kV系統(tǒng)，

容量為600MW及以上的機組宜接入500kV及以上系統(tǒng)，且出線數(shù)目應(yīng)盡

量減少，以便于簡化配電裝置的規(guī)模及其維護。初步確定變壓器的容量S

的值分別為：

3OOMW機組：(

S=1.1尸)=1.1x300x(1-6%)+0.85=364.9/1<4

600MW機組：

S=l.lx-^-(l-A：/>)=l.lx600x(l-6%)^0.85=729.9MWl

所以我們在發(fā)電廠給300MW機組升壓至220kV,采用變壓器為SFP3-

370000/220600MW機組升壓至500kV,采用的變壓器為OSFPS-JT-

第11頁共32頁

750000/500參數(shù)如表3.1所示。

表3.1變壓器GSFPS-JT-750000/500銘牌

空

負

載

空

我

產(chǎn)品型額定容電壓組合分接范圍連接短路因抗

組

載

損

耗

損

號標耗

號

<kW<kW電

<MVA高?低中?低

>>流

高壓中壓低壓高-中(%)(%)

1

%

(k(kV(kV)(%)

>

V))

SFP3-37024220YNdl14.031606300.

370000125

/220

OSFPS750525230*+20.5YNaOd1250351808800.

-JT-7502*2.5II08

750000240%

/500

三繞組變壓器系數(shù)

R=0.1078。

Woo%)="20皿00"S：J

/33%)=3/00%)=0.3234Q

K(i_2}%+U*(3T)%-U*(2_3)%)=gx(12%+50%-35%)=13.5%

〃2%=gx(U

*(l-2)%+U?2-3)%一〃*(3-1)%)■x(12%+35%-50%)=-1.5%

K(2.3)%+〃(3-1)%-4(1-2)%1)4x(35%+50%-12%)=36.5%

%八：13.5K5251

X，n

IOOSN100X750,

〃％以、-1.5x2302=0°

X72

l(X)SjVl(K)x75()

UK3%U：蒜窯“9C

X/3

1005N

二繞組容量370MVA變壓器系數(shù)

^=M==S=O-2695Q

_U°/oU2_14.03x242

KN=22.020

T100%100x370

兄_1606

GT==0.027xlO-S

1000UJ1000x2422

第12頁共32頁

A)%XSN0.25%x370

=15.79xlO^S

B『二

1OOU,V100x242

3.2.2變電所主變的選定

變電所主變變壓器容量按容載比等于1.7考慮，且考慮到變電所一臺

變壓器故障的情況，所以變電所均采用兩臺變壓器或者兩臺以上的變壓

器。

變電所1：5VI=L7XPV=1.7x400=680AnV

S,=1.7xR=1.7x280=476W

變電所2:Nv2A

根據(jù)實驗要求，查表后選擇的變壓器為SPF4-180000/220變電所1和變

電所二分別配以四臺和三臺變壓器，其參數(shù)如表3,2所示。

表3.2變壓器SPF4-180000/220銘牌

額定容量Sv=180MW

變比220AV±2.5%/ll/CV

空投損耗\P.=65KVA

短路損耗\Pk=260KVA

阻抗電壓=10.5

空載電流/0%=0.6

3.3輸電線路型號的選擇

331導(dǎo)線截面積選擇依據(jù)

原理：導(dǎo)線截面選擇（按計算所得初步功率分布，按經(jīng)濟電流密度選擇

導(dǎo)線截面,然后再按選擇的導(dǎo)線參數(shù)進行潮流計算。

第13頁共32頁

3.3.2方案一導(dǎo)線截面積的選擇(方案一初步潮流如圖3.4)

圖3.4方案?初步潮流圖

第一步：根據(jù)發(fā)電廠A、變電所1、2的最大負荷年利用小時數(shù)，判

斷線路的最大負荷年利用小時數(shù)均在5()()0h以上。

第二步：根據(jù)所算出的各線路＜3值經(jīng)下表確定各導(dǎo)線的經(jīng)濟電流

密度J。

表3.3架空輸電線路導(dǎo)線的經(jīng)濟電流密度J(A/mm2)

導(dǎo)線材料年最大負荷利用小時數(shù)

Tmax3000以下3000-50005000以上

鋁1.651.150.9

銅3.002.251.75

JS-A=A-l=JA-2=Jl-2=0?9(A/〃加)

第三步：考慮功率區(qū)數(shù)的情況下計算各線路上的最大電流。

1()12(XX)

二1375A

max(S-A)單6uNcos(p一百x500x0.85

Smax_445000_

1374A

max(人-1)△uNCOS(p73x220x0.85一

s355000_

max1()96A

inax(A-2)一73x220x0.85"

V3t7iVcos(p

q26000

max

)80A

max(l-2一△uNCGSQ73x220x0.85

第四步：計算各導(dǎo)線的截而積

j1375

S,”*=5=上*=1528mm2

sr*J0.9

S/max==1527mm2

4-1J0.9

第14頁共32頁

2

S/max=122^=i218mm

4-2./0.9

7QQ

S.=-^=——=89mm2

1-2./0.9

第五步：根據(jù)各導(dǎo)線的計算截面積由下表初步選擇導(dǎo)線的型號

表3.4鋼芯鋁絞線的容許載流量（按環(huán)境溫度+250,最高允許溫度+700）

載流量

導(dǎo)線型號載流量（A）導(dǎo)線型號導(dǎo)線型號載流量（A）

（A）

LGJ-35170LGJ-12038()LGJ-300700

LGJ-50220LGJ-150445LGJ-400800

LGJ-70275LGJ-185515

LGJ-95335LGJ-240610

總結(jié)：所選各導(dǎo)線的型號和參數(shù)如表3.5所示。

表3.5所選導(dǎo)線型號與參數(shù)表

線路長度型號阻抗（C）電納（S）

(km)

S?A（單）1704XLGJ-4003.3473+j47.556.75x1O-4

A-11204XLGJ-4002.3628+j33.564.77xlO-4

A-21454XLGJ-4002.855l+j40.565.76xIO-4

1-265LGJ-9520.4750+j27.954.77xIO-4

注：分裂導(dǎo)線相間距離取13.2m

分裂間距取450mm

333方案二導(dǎo)線截面積的選擇

圖3.5方案二初步潮流圖

第一步：根據(jù)發(fā)電廠A、變電所1、2的最大負荷年利用小時數(shù)，判

第15頁共32頁

斷線路的最大負荷年利用小時數(shù)均在5()()()h以上。

第二步：根據(jù)所算出的各線路13值經(jīng)下表確定各導(dǎo)線的經(jīng)濟電流密

度J。

表3.6架空輸電線路導(dǎo)線的經(jīng)濟電流密度J(A/mm2)

導(dǎo)線材料年最大負荷利用小時數(shù)

Tmax3000以下3000?50005000以上

鋁1.651.150.9

銅3.002.251.75

==0-9(A/mm2)

第三步：考慮功率歷數(shù)的情況下計算各線路上的最大電流。

I一一SM=927000

maMs-川單車%cos(p百x500x0.85

S236000

I1V1X二729A

一圓NCOSQ-V3X220X().85

Sinax165(XX)

maxM-2)-6u,C4SQ-V3x220x0.85=509A

第四步：計算各導(dǎo)線的截面積

/1759

S'A炮==1399mm2

s-.J0.9

/77g

2

S=^max.===X1()mm

ATJ0.9

Se_m/maxax=-5--0--9--=5-66mnr，

A"j0.9

第五步：根據(jù)各導(dǎo)線的計算截面積由下表初步選擇導(dǎo)線的型號

表3.7鋼芯鋁絞線的容許載流量(按環(huán)境溫度+250,最高允許溫度+700)

載流量

導(dǎo)線型號載流量(A)導(dǎo)線型號導(dǎo)線型號載流量(A)

(A)

LGJ-35170LGJ-120380LGJ-300700

LGJ-50220LGJ-150445LGJ-400800

LGJ-70275LGJ-185515

LGJ-95335LGJ-240610

總結(jié)：所選各導(dǎo)線的型號和參數(shù)如表3.8所示。

表3.8所選導(dǎo)線型號與參數(shù)表

線路長度型號阻抗(。)電納(S)

(km)

第16頁共32頁

S-A1704XLGJ-4003.3473+j47.556.75xlO-4

闡

A-1（單）1204XLGJ-3003.15+J33.724.75x10^

A-21452xLGJ-3007.6125+J46.405.09x10^

（單）

第17頁共32頁

第4章調(diào)壓計算

4」最大、最小負荷情況下的潮流計算(利用PSASP軟件)

4.1.1計算最大負荷情況下的潮流計算

方案一：發(fā)電廠運行方式為兩臺3(X)MW機組和一臺600MW機組運

行，負荷為最大負荷。下圖4.1為潮流分布計算割，表4.1為結(jié)構(gòu)綜述、

物理母線及發(fā)電機結(jié)果導(dǎo)出圖。

圖4.1潮流分布計算圖

表4.1結(jié)果導(dǎo)出圖

結(jié)果綜述報表

單位：kA\kVAMVV\Mvar

r總有功發(fā)總無功總有功無功負有功無功

cosOgcosOl

站電發(fā)電負荷荷損耗損耗

全

702.57318.450.911680421.60.8522.6201.42

網(wǎng)

物理母線

母線名稱電壓幅值電壓相角

1237.012614.7544

220.221617.8

*3203.80369.8722

4511.912.1846

55000

620.769415.2548

第18頁共32頁

7226.701214.759

89.61445.151

910.789910.7069

發(fā)電機

發(fā)電機名

母線名類型有功發(fā)電無功發(fā)電功率因數(shù)

稱

Gen_l2PQ5643500.84969

Gen_26PQ5643500.84969

Gen_35S-425.43-381.550.74446

方案二:發(fā)電廠運行方式為兩臺300MW機組和一臺600MW機組運行,

負荷為最大負荷。下圖4.2為潮流分布計算圖。

200248.0

~a>-O

<30—>28O-J173.6

2S9.CHj225

564(XHj35000230.<7*)11.65

S44+J225

10.3

107.8巧306.311004248

114-j229.57

八

20.05000

510.1

@—

&>—

56400+j3500045O-J2O3412?酎八82?79

圖4.2潮流分布計算圖

4.1.2計算最小負荷情況下的潮流計算

方案一：發(fā)電廠運行方式為兩臺3(X)MW機組和一臺600MW機組運

行，負荷為最小負荷c下圖4.3為潮流分布計算圖，表4.2為結(jié)構(gòu)綜述、

物理母線及發(fā)電機結(jié)果導(dǎo)出圖。

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圖4.3潮流分布計算圖

表4.2結(jié)果導(dǎo)出圖

結(jié)果綜述報表

單位：kA\kV\MVV\Mvar

r

有功發(fā)電無功發(fā)電cosOg有功負荷無功負荷cosO有功損耗

站

全

389.95-63.50.987385238.70.854.91

網(wǎng)

物理母線

單位：kA\kV\MVV\Mvar

母線名稱電壓幅值電壓相角

1234.64545.9775

220.03129.0831

3218.5263.403

4512.27