區(qū)域電力網(wǎng)規(guī)劃設計畢業(yè)設計

1、課程設計說明書 課程名稱： 電力系統(tǒng)課程設計 設計題目： 區(qū)域電力網(wǎng)規(guī)劃設計 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 學 號： 姓 名： 指導教師： 理工大學電力學院二0一一 年 五 月 目 錄第一章 設計題目和原始資料 p. 711發(fā)電廠資料分析 p. 712負荷資料分析 p. 713 負荷合理性檢驗 p. 8第二章 電力平衡分析 p. 921有功功率的平衡分析 p. 922無功功率的平衡分析 p. 923 電力平衡結論 p.10第三章 確定網(wǎng)絡結線方案和電壓等級p.1131 確定網(wǎng)絡電壓等級 p.1132網(wǎng)絡結線方案初步比較 p.1233網(wǎng)絡結線方案精確比較 p.12第四章 確定發(fā)電廠、變

2、電所的結線方式 p.1841選擇發(fā)電廠主結線 p.1842 確定變電所結線方式 p.2443 確定變壓器型號、臺數(shù)及容量 p.24第五章 調(diào)壓方式的選擇和計算p.2751 系統(tǒng)參數(shù)計算 p.2752 各點的計算負荷和功率損耗計算及結果 p.2853 作出網(wǎng)絡的功率分配圖 p.3554 網(wǎng)絡低壓損耗計算和變壓器抽頭選擇 p.36第六章 統(tǒng)計系統(tǒng)設計的主要指標 p.4361 線損率的計算 p.4362 全年平均輸電效率 p.4363 輸電成本計算 p.4564 小結 p.45結論 p.46謝辭 p.47參考文獻 p.47區(qū)域電力網(wǎng)規(guī)劃設計說明書內(nèi)容摘要經(jīng)過電力網(wǎng)絡的規(guī)劃設計，使學員對課程所學理論知

3、識的理解，培養(yǎng)獨立分析和解決問題的能力，掌握電力工程設計的基本方法和基本步驟。在設計中，首先分析要進行設計的區(qū)域電力網(wǎng)絡的原始資料，對各變電站、發(fā)電廠及原系統(tǒng)進行初步的功率平衡校驗，對區(qū)域網(wǎng)絡的導線和接線方式進行技術經(jīng)濟比較，選擇網(wǎng)絡最優(yōu)接線方案。針對變電站負荷特點，進行變壓器和主接線選擇，確定變電站和發(fā)電廠最優(yōu)方案。畫出網(wǎng)絡系統(tǒng)圖，進行潮流計算和調(diào)壓計算，確定變壓器抽頭，使各節(jié)點電壓滿足要求，網(wǎng)絡安全經(jīng)濟穩(wěn)定運行。contents summarypass the programming design of the electric power network, and make strong

4、er with deepen to comprehension the theories that course learn knowledge, educate the independent analysis with the problem-solving ability, control the basic method that design of electric power engineering with basic step. in the design, the first analyze the primitive data of the electric power n

5、etwork of treating to design, equalize power between the power plant and transformer substation, according to the geographical position, the power plants and the transformer substations are divided into the different district. in each district, to the wire of each district and the connectional mode,

6、 compare the technological and the economy, choice the network district is superior to connect the line project. aim at the load characteristics, choose the transformer and connect the line method. confirm the excellent operation mode. make out the network system the diagram, and computes the tidal

7、current in the loop and the voltage at the each node, confirm the transformers taps and the compensatory way of the reactive power in each the power plant and the transformer substation. and make the safe stability movement of contented request, network of electric voltage of each node.前 言本設計的任務是根據(jù)給

8、出的數(shù)據(jù)及要求，按國民經(jīng)濟應用的要求設計一個供電、變電網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡包括一個發(fā)電廠、四個變電站及輸電線路。該網(wǎng)絡必須在符合國民經(jīng)濟要求的前提下，保證一定的供電可靠性和穩(wěn)定性，運行方式靈活，電能質(zhì)量符合標準，并且有一定的經(jīng)濟性。設計內(nèi)容包括：分析原始資料，審定運算條件；校驗系統(tǒng)有功、無功平衡和各種運行方式；通過方案比較，確定系統(tǒng)接線方案；確定發(fā)電廠、變電所的接線方案和變壓器的型號、容量及參數(shù)；進行系統(tǒng)的潮流計算；進行系統(tǒng)的調(diào)壓計算，選擇變壓器的分接頭；統(tǒng)計系統(tǒng)設計的主要指標；繪制系統(tǒng)電氣主接線圖。根據(jù)給出的負荷情況及輸電距離確定區(qū)域網(wǎng)絡的電壓等級為110kv，原系統(tǒng)與區(qū)域網(wǎng)絡的聯(lián)絡網(wǎng)電壓等級為22

9、0kv，再根據(jù)變電站、發(fā)電廠的地理位置，選出46種結線方案進行粗略的比較，比較后從中選出23種方案進行精細的方案比較，最后選出一種技術、經(jīng)濟上最優(yōu)的方案，隨之可以確定發(fā)電廠、變電站的結線方式和運行方式。然后根據(jù)所選的結線方式和運行方式進行潮流計算和調(diào)壓計算，直至調(diào)壓方式、范圍合符要求，最后統(tǒng)計物資用量，進行經(jīng)濟指標計算。最后得出的設計方案應具有高可靠性，能夠安全、可靠地向用戶提供符合電能質(zhì)量要求地電能，運行方式變換靈活，具有一定的經(jīng)濟性，基本滿足國民經(jīng)濟的要求。第一章 原始資料分析11 發(fā)電廠資料分析機組臺數(shù)容量(mw)額定電壓(kv)功率因數(shù)25010.50.842510.50.85分析上表

10、可知發(fā)電廠的裝機容量為：502254200mw100tan（arccos0.8）100tan（arccos0.85）137mvar12負荷資料分析項目發(fā)電廠(a)變電所(1)變電所(2)變電所(3)變電所(4)最大負荷(mw)1427334235最小負荷(mw)814172218最大負荷功率因數(shù)0.830.850.850.850.84最小負荷功率因數(shù)0.790.80.80.80.81tmax(小時)55005000550055005500二次母線電壓(kv)1010101010一類用戶(%)2010152010二類用戶(%)2030202530調(diào)壓方式順調(diào)壓常調(diào)壓逆調(diào)壓順調(diào)壓常調(diào)壓13 負荷合

11、理性檢驗理論：最大負荷與最大負荷利用小時數(shù)的乘積應大于最小負荷與最大運行小時數(shù)的乘積。電廠負荷a 8876070080變電所1 ： 275000135000；148760122640變電所2 ：335500181500；178760148920變電所3 ：425500231000；228760192720變電所4 ：355500192500； 188760157680根據(jù)以上比較，可以知道以上負荷是合理的。第二章 電力平衡分析電力平衡分析是電力系統(tǒng)規(guī)劃的重要內(nèi)容，包括有功平衡分析和無功平衡分析。電力平衡是電網(wǎng)規(guī)劃的前提條件，假如有功不能平衡，則需要增加發(fā)電機組來增加發(fā)

12、電功率；若無功不能平衡則需要進行無功補償。21有功功率的平衡分析有功平衡要求電廠輸出的有功大于綜合負荷有功，且要求備用在1015電廠的裝機容量：502254200mw系統(tǒng)最大有功綜合負荷： (k1為同時系數(shù)，取0.9；k2為網(wǎng)損系數(shù),取1.1)0.91.1（1427334235）0.06200161.49mw 200161.4938.51mw/10038.51/200100%19.2515% 有功功率平衡滿足要求。22無功功率的平衡分析無功平衡的要求是電廠輸出的無功大于綜合負荷的無功，而且要求備用在10。100tan（arccos0.8）100tan（arccos0.85）137mvar(為同

13、時系數(shù)，取0.9；為變損系數(shù)，取0.2；為各變電所的視在功率）0.970.650.298.820.0620095.39mvar13795.3941.69mvar10041.69/13710030.3710% 無功功率平衡滿足要求。23 電力平衡結論在電力系統(tǒng)的運行中，發(fā)電廠發(fā)出的有功功率總和與系統(tǒng)中負荷相平衡。為了保證安全優(yōu)質(zhì)的供電，電力系統(tǒng)有功平衡須在額定參數(shù)下確定，還必須留有一定的有功備用容量，要求備用在1015。電力系統(tǒng)無功平衡的基本要求是系統(tǒng)中的無功源發(fā)出的無功功率應該大于或等于負荷的無功需求和網(wǎng)絡的無功損耗，而且為了保證可靠性，還必須有一定的無功備用容量，備用要求在10左右。經(jīng)計算，

14、上述電網(wǎng)的有功備用和無功備用都滿足要求。第三章 確定網(wǎng)絡接線方案電壓等級廠、站的地理位置圖：（1cm代表10km）圖例：a發(fā)電廠 變電站31 網(wǎng)絡電壓等級的確定區(qū)域的主網(wǎng)輸送容量1035mva，輸送距離2242km。根據(jù)各級電壓的合理輸送容量及輸電距離，同時參考設計任務書的建議，選擇區(qū)域主網(wǎng)的電壓等級為110kv（其輸送能力為1050mw，50150km）。32 開發(fā)區(qū)網(wǎng)絡接線方案初步比較：方案結線圖線路長度（km）高壓開關數(shù)優(yōu)缺點1388優(yōu)點：電廠出線最少，操作簡單，線路最短，開關最少。缺點：供電可靠性最低，某一線路故障所供變電所要全停電。 27616優(yōu)點：供電可靠性最高，保護設置簡單。缺點

15、：線路最長，電廠出線最多，開關數(shù)量最多。24416優(yōu)點：供電可靠性較高，電廠出線少。缺點：a1、a2線路負荷較重，變電站1、2出故障時對變電站3、4有影響；開關數(shù)量多。26814優(yōu)點：供電可靠性高。缺點：倒閘操作麻煩；環(huán)網(wǎng)運行，保護須帶方向。20312優(yōu)點：供電可靠性高，電廠出線少，線路較短，開關數(shù)量較少。缺點：環(huán)網(wǎng)運行，保護須帶方向。21114優(yōu)點：供電可靠性高。缺點：倒閘操作麻煩；環(huán)網(wǎng)運行，保護須帶方向。根據(jù)上表比較，從可靠性、保護簡單、線路長度和開關數(shù)量等方面選優(yōu)，選出、三種方案進行精確比較。33區(qū)域網(wǎng)絡接線方案精確比較目前我國高壓輸電線主要采用鋼芯鋁絞線。按電力設計手冊，當負荷的年最大

16、利用小時數(shù)達5000小時以上時，鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟電流密度取j=0.9a/mm2，在高壓區(qū)域電力網(wǎng)，用經(jīng)濟電流密度法選擇導線截面，用發(fā)熱校驗。因本設計是110kv及以上電壓等級，為了避免電暈損耗，導線截面不應小于lgj-70。有關數(shù)據(jù)查參考書電力系統(tǒng)規(guī)劃設計手冊（摘錄），綜合如下：導線截面載流量（a）ro(/km)xo(/km)導線投資（萬元）線路綜合投資（萬元）lgj-702750.450.4320.291.95lgj-953350.330.4160.42.1lgj-1203800.270.4090.492.25lgj-1504450.210.4030.622.45lgj-1855150.17

17、0.3950.762.7lgj-2406100.1320.1880.982.95lgjq-3007100.1070.3821.463.4 初選出來的、方案技術和經(jīng)濟比較見下表：方案結線圖潮流（mva）線路a-1：17.5+j10.85線路a-2：10+j6.2線路a-3：15+j9.3線路a-4：12.5+j7.75線路a-1：21.64+j13.41線路a-2：22.73+j14.09線路a-3：27.27+j16.9線路a-4：38.36+j23.77線路1-4：16.72+j10.36線路2-3：4.54+j2.81線路a-1：17.5+j10.85線路a-2：22.73+j14.09線

18、路a-3：27.27+j16.9線路a-4：12.5+j7.75線路2-3：4.54+j2.81選導線a-1：2lgj-120a-2：2lgj-70a-3：2lgj-120a-4：2lgj-95a-1：lgj-150a-2：lgj-185a-3：lgj-240a-4：lgjq-3001-4：lgj-1202-3：lgj-70a-1：2lgj-120a-2：lgj-185a-3：lgj-240a-4：2lgj-952-3：lgj-70線路阻抗（）a-1：2.97+j4.5a-2：9.45+j9.07a-3：4.73+j7.18a-4：6.44+j8.11a-1：4.62+j8.87a-2：7.1

19、4+j16.59a-3：4.62+j6.58a-4：4.17+j14.91-4：14.31+j21.682-3：5.4+j5.18a-1：2.97+j4.5a-2：7.14+j16.59a-3：4.62+j6.58a-4：6.44+j8.112-3：5.4+j5.18正常時u%a-1：占額定電壓的0.83%a-2：占額定電壓的1.25%a-3：占額定電壓的1.14%a-4：占額定電壓的1.18%a-1：占額定電壓的1.81%a-2：占額定電壓的3.27%a-3：占額定電壓的1.96%a-4：占額定電壓的4.25%a-1：占額定電壓的0.83%a-2：占額定電壓的3.27%a-3：占額定電壓的1

20、.96%a-4：占額定電壓的1.18%故障時最大%在線路a-2斷開時，2.5在線路a-4斷開時，9.89在線路a-2斷開時，5.55投資（k）線路線路：408.87萬元總計：484.87萬元線路：545.8萬元總計：602.8萬元線路：424.01萬元總計：490.6萬元斷路器斷路器：76萬元斷路器：57萬元斷路器：66.5萬元年運行費用（n）線路及斷路器折舊折舊費38.79萬元年運行費72.42萬元折舊費48.22萬元年運行費218.70萬元折舊費39.25萬元年運行費114.73萬元線損費用線損費33.63萬元線損費170.49萬元線損費75.48萬元年計算費用（萬元）169.39339.

21、26212.85由上表的技術及經(jīng)濟比較可以看出，方案技術上最優(yōu)（正常時2，故障時smin時，為方便切除主變，采用外橋式接線；當sljsmin時，為方便切換線路，采用內(nèi)橋式接線。各變電站變壓器和主接線的選擇：變電站1：pmax/cos35/0.85=41.18 mva pmin/cos17 /0.8=21.25 mvase=41.187028.83 mva 故選2sfz9-31500/110 降壓變壓器。變壓器參數(shù)：33.8kw 133kw %=10.5 %=1.1切除功率：slj = 故采用外橋式接線。變電站2：20/0.85=23.53mva 10/0.8=12.5mvase=23.5370

22、=16.47 mva 故選2sfl1-16000/110降壓變壓器。變壓器參數(shù)：18.5kw 110kw %=10.5 %=0.9切除功率： slj = 故采用橋內(nèi)式接線。變電站3：30/0.85=35.29mva 15/0.8=18.75 mvase=35.2970=24.7 mva 故選2sfz9-31500/110降壓變壓器。變壓器參數(shù)：33.8kw 133kw %=10.5 %=1.1切除功率：slj = 故采用外橋式接線。變電站4：25/0.85=29.41 mva 13/0.8=16.25 mvase=29.4170=20.59mva 故選2sfl1-20000/110降壓變壓器。

23、變壓器參數(shù)：22kw 135kw %=10.5 %=0.8切除功率： slj = 故采用橋內(nèi)式接線。 4-3 計算結果明細表一、發(fā)電廠計算結果變壓器zps/us%po/io%2sfpsl7-120000/1100.1458+j6.5542347/1399/0.8sfpl7-63000/1100.7256+j20.1667238/10.560/0.9二、變電站計算結果變壓器ps/us%po/%sman/smin(mva)（mva）變電站接線方式變電站12sfz9-31500/110133/10.533.8/1.141.18/21.2522.46外橋式變電站22sfl1-16000/110110/

24、10.518.5/0.925.53/12.59.28內(nèi)橋式變電站32sfz9-31500/110133/10.533.8/1.135.29/18.7522.46外橋式變電站42sfl1-20000/110135/10.522/0.829.41/16.2511.42內(nèi)橋式第五章 調(diào)壓方式的選擇和計算 用電設備在額定電壓下運行時，效率最高。但實際上在電力系統(tǒng)運行中，隨著負荷的變化，系統(tǒng)運行方式的改變，網(wǎng)絡中電壓的損失也會發(fā)生變化。為了保證用電設備的經(jīng)濟性及安全性，應采取必要的調(diào)壓措施使電壓偏移限制在某一個固定的范圍內(nèi)。系統(tǒng)常用的調(diào)壓方式有順調(diào)壓、逆調(diào)壓、常調(diào)壓，可通過發(fā)動機調(diào)壓和變壓器分接頭配合來

25、實現(xiàn)。51 系統(tǒng)參數(shù)計算一、變壓器參數(shù)的計算：變電所1：變電所2：變電所3：變電所4： 同理，其余變壓器參數(shù)計算結果列表如下：地址變壓器容量rb+j xb ()p0+j q0(kw)ps/us%smax/smin(mva)變電站1sfz9-31500/1101.622+j40.33333.8+j346.5133/10.541.18/21.25變電站2sfl1-16000/1105.199+j79.40618.5+j144110/10.525.53/12.5變電站3sfz9-31500/1101.622+j40.33333.8+j346.5133/10.535.29/18.75變電站4sfl1-

26、20000/1104.084+j63.52522+j160135/10.529.41/16.25二、線路的參數(shù)線路電阻、電抗參數(shù)列表如下： 導線型號單位阻抗lgj-120(a-1,222km)lgj-70(a-2,242km)lgj-120(a-3,235km)lgj-95(a-4,239km)rl+j xl ()2.97+j4.59.45+j9.074.73+j7.186.44+j8.1152 各點的計算負荷和功率損耗一、 線路計算a1的計算（取b0=2.8210-6s/km）等值電路圖如下：1、線路的充電無功功率：qc1=-jb0lu2=-j2.8210-62221102=-j1.501m

27、var qc1/2=-j0.751 mvar2、最大負荷時兩臺變壓器的損耗： 3、最大負荷時線路a-1末端的傳輸功率：sl=smax+sb+qc/2=（35+j21.7）+（0.181+j1.59）-j0.751=35.181+j22.539mva4、線路a-1的功率損耗：5、最大負荷時線路a-1始端的送出功率：sa-1=sl+sla-1+qc1/235.181+j22.5390.428+j0.649-j0.75135.609+j22.437 (mva)6、同理，計算出最小負荷時的情況：變壓器損耗： 線路末端傳輸功率：sl=smin+sb+qc/2=（17+j10.54）+（0.098+j0.

28、932）-j0.751=17.098+j10.721mva線路損耗：線路始端送出功率：sa-1=sl+sla-1+qc1/217.098+j10.7210.1+j0.151-j0.75117.198+j10.121 (mva)a2的計算（取b0=2.8210-6s/km）1、線路的充電無功功率：qc2=-jb0lu2=-j2.8210-62421102=-j2.866mvar qc2/2=-j1.433 mvar2、最大負荷時兩臺變壓器的損耗：3、最大負荷時線路a2末端的傳輸功率：sl=smax+sb+qc/2=（20+j12.39）+（0.177+j1.625）-j1.433=20.177+

29、j12.582mva4、線路a2的功率損耗：5、最大負荷時線路a2始端的送出功率：sa-2=sl+sla-2+qc1/220.177+j12.5820.442+j0.424-j1.43320.619+j11.573 (mva)6、同理，計算出最小負荷時的情況：變壓器損耗： 線路末端傳輸功率：sl= smin +sb+qc/2=（10+j6.2）+（0.071+j0.608）-j1.433=10.071+j5.375mva線路損耗：線路始端送出功率：sa-2=sl+sla-2+qc2/210.071+j5.3750.102+j0.098-j1.43310.173+j4.04 (mva)a3的計算

30、（取b0=2.8210-6s/km）1、線路的充電無功功率：qc3=-jb0lu2=-j2.8210-62351102=-j2.389mvar qc3/2=-j1.195 mvar2、最大負荷時兩臺變壓器的損耗： 3、最大負荷時線路a-3末端的傳輸功率：sl=smax+sb+qc/2=（30+j18.59）+（0.151+j1.352）-j1.195=30.151+j18.747mva4、線路a-3的功率損耗：5、最大負荷時線路a-3始端的送出功率：sa-3=sl+sla-3+qc3/230.151+j18.7470.493+j0.748-j1.19530.644+j18.3 (mva)6、同

31、理，計算出最小負荷時的情況：變壓器損耗： 線路末端傳輸功率：sl= smin +sb+qc/2=（15+j9.3）+（0.091+j0.879）-j1.195=15.091+j8.984mva線路損耗：線路始端送出功率：sa-3=sl+sla-3+qc3/215.091+j8.9840.121+j0.183-j1.19515.212+j7.972 (mva)a4的計算（取b0=2.8210-6s/km）1、線路的充電無功功率：qc4=-jb0lu2=-j2.8210-62391102=-j2.662mvar qc4/2=-j1.331 mvar2、最大負荷時兩臺變壓器的損耗： 3、最大負荷時線

32、路a-4末端的傳輸功率：sl=smax+sb+qc/2=（25+j15.49）+（0.190+j1.46）-j1.331=25.19+j15.619mva4、線路a-4的功率損耗：5、最大負荷時線路a-4始端的送出功率：sa-4=sl+sla-4+qc4/225.19+j15.6190.468+j0.589-j1.33125.658+j14.877 (mva)6、同理，計算出最小負荷時的情況：變壓器損耗：線路末端傳輸功率：sl=smin+sb+qc/2=（13+j8.06）+（0.089+j0.657）-j1.331=13.089+j7.386mva線路損耗：線路始端送出功率：sa-4=sl+

33、sla-4+qc4/213.089+j7.3860.120+j0.151-j1.33113.209+j6.206 (mva)發(fā)電廠a的計算（取b0=2.8210-6s/km）1、 最大負荷時變壓器的損耗：25/0.85=29.41 mva 13/0.8=16.25 mva 2、最大負荷時送出功率：sa=sl=smax+sb+qc/2=（25+j15.49）+（0.32+j2.755）=25.32+j18.245mva3、同理，計算出最小負荷時的情況：變壓器損耗： 最小負荷時送出功率：sa=sl=smax+sb+qc/2=（13+j8.06）+（0.277+j2.569）=13.277+j10.

34、629mva二、線路a-1, a-2，a-3，a-4在最大、最小負荷時的情況計算結果如下： 變電站名稱最大負荷（mvar）最小負荷（mvar）變電站1qc1-j1.501-j1.501p b1jq b10.181+j1.590.098+j0.932sl35.181+j22.53917.098+j10.721sla10.428+j0.6490.1+j0.151sa135.609+j22.43717.198+j10.121變電站2qc2-j2.866-j2.866p b2jq b20.177+j1.6250.071+j0.608s220.177+j12.58210.071+j5.375sla20.

35、442+j0.4240.102+j0.098sa220.619+j11.57310.173+j4.04變電站3qc3-j2.389-j2.389p b3jq b30.151+j1.3520.091+j0.879s330.151+j18.74715.091+j8.984sla30.493+j0.7480.121+j0.183sa330.644+j18.315.212+j7.972變電站4qc4-j2.662-j2.662p b4jq b40.19+j1.460.089+j0.657s425.19+j15.61913.089+j7.386sla40.468+j0.5890.120+j0.151sa

36、425.658+j14.87713.209+j6.206三、發(fā)電廠機組間的功率分配機組間的功率分配原則按其容量大小分配：1、系統(tǒng)最大負荷運行時smax25.32+j18.245+35.609+j22.437+20.619+j11.573+30.644+j18.3+25.658+j14.877137.85+j85.432 mva50mw機組的負荷34.463+j21.358 mva25mw機組的負荷17.231+j10.679mva2、系統(tǒng)最小負荷運行時smin13.277+j10.629+17.198+j10.121+10.173+j4.04+15.212+j7.972+13.209+j6.206 69.069+j38.968mva50mw機組的負荷17.267+j9.742 mva25mw機組的負荷8.634+j4.871 mva53 開發(fā)區(qū)網(wǎng)絡功率分配圖下面所作的功率分布圖，是流過每個元件的實際功率，是作為計算電壓損耗的依據(jù)。為了計算方便，把功率分布標注在系統(tǒng)等值圖上，如圖所示：54網(wǎng)絡電壓損耗計算和變壓器抽頭選擇本設計調(diào)壓問題的解決方法是通過發(fā)電機調(diào)壓配以選擇適當?shù)淖儔浩鞣纸宇^。根據(jù)設計任務書的要求每個變電站都有不同的調(diào)壓要求。發(fā)電機升壓變壓器中壓側作為電壓的中樞控制點，