长沙理工大学电网课程设计(共37页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上目 录3第一章 设计任务书和原始资料4第二章 电网接线初步方案设计7715 第三节：22第四节：3138前 言经济发展，电力先行。电力工业是国家的基础，在国民经济发展中占据十分重要的地位。电能是一种不能储存的、无形的二次能源，发电、变电、输送、分配和消费几乎是在一瞬间完成，必须保持有功和无功功率的平衡。同时为了满足消费需求，保证生产生活的稳定，所发电能要满足经济性好、可靠性高、电能质量高等要求。经验告诉我们，在现阶段，联合电力系统是保证供电可靠性、经济性和高质量的最好的办法，而这也是我国电力行业发展的趋势。通过联络线路将几个地方电力系统连接起来所形成的电力系统称为联合电力系统。联合电力系统可以合理利用能源、减少系统备用容量、装设高效率的大容量机组，提高电力系统运行的经济性；系统间相互支援可以提高系统的供电可靠性；系统容量越大抗干扰能力越强，可以减小系统受到干扰（负荷变化）时的频率波动和电压波动，提高电能质量。要建好大规模的安全可靠的联合电力系统，必须做好规划，加强电力规划和电网建设。电力规划是根据社会经济发展的需求，能源资源和负荷的分布，确定合理的电源结构和战略布局，确定电压等级、输电方式和合理的网架结构等。电力规划的合理与否，事关国民经济的发展，直接影响到今后电力网络运行的稳定性、经济性、可靠性以及未来经济的发展。该课程设计要求按照给定的数据，依照国民经济应用的要求设计一个供电、变电、输电、分配和消费的电力系统。该电力系统包括一个发电厂、三个变电所、若干输电线路，同时考虑该系统为联合电力系统的一子系统，其联络线可视为无穷大系统。设计的要求是该电力系统应满足一定的供电可靠性、稳定性和经济性，电能质量高，同时运行方式灵活，适应多种负荷变化情况。投资费用亦应当设计至最小。第一章 设计任务书和原始资料一、 设计任务 本次电力系统规划设计是根据给定的发电厂、变电站（所）原始资料完成如下设计：1. 确定供电电压等级2. 初步拟定若干待选的电力网接线方案3. 发电厂、变电所主变压器选择4. 电力网接线方案的技术，经济比较5. 输电线路导线截面选择6. 调压计算二、 原始资料1. 发电厂，变电所相对地理位置及距离：2. 发电厂技术参数装机台数、容量：2×50（MW）额定电压（KV）：额定功率因数：cos=3. 架空输电线路导线经济电流密度见下表1-1：表1-1 架空输电线路导线经济电流密度（A / mm2）年最大负荷利用小时数Tmax3000以下300050005000以上铝 铜4. 负荷数据及有关要求如下表1-2：表1-2 发电厂及变电站负荷数据与有关要求厂站项目A123最大负荷（MW）30606050最小负荷（MW）15354030功率因数cosTmax(h)5000500055005000低压母线电压（KV）10101010调压要求最大负荷（%）525255最小负荷（%）025250各类负荷（%）I 类3030300II 类303025505. 电网电压等级的确定对所拟定的初步接线方案按均一网计算其初步功率，确定各输电线路的输送容量和输送距离，再依据输送容量和输电距离以及电源的电压等级来选择输电线路的电压等级。各种电压等级适合的输电容量和输电距离如下表1-3：表1-3 各种电压等级适合的输电容量和输电距离额定电压（KV）输送功率（KW）输送距离（KM）35200010000205060350030000301001101000050000501502201003006. 电能损失费计算方法（1）由潮流计算结果得出全网最大损耗功率；（2）根据附录中给出的年最大负荷利用小时数、负荷功率因数，根据下表查出年最大负荷损耗时间；（3）计算整个电网全年电能损耗（Kwh年）；（4）按电力系统综合成本电价（取元Kwh）计算电能损失费。最大负荷损耗小时与最大负荷利用小时、功率因数之间的关系见下表1-4：表1-4 最大负荷损耗时间与最大负荷利用时间、功率因数之间的关系2000150012001000800700250017001500125011009503000200018001600140012503500235021502000180016004000275026002400220020004500315030002900270025005000360035003400320030005500410040003950375036006000465046004500435042006500525052005100500048507000595059005800570056007500665066006550650064008000740073507250第二章 电网接线方案初步设计第一节 电网接线初步方案的选择与供电电压等级的确定一、 初步拟定接线方案的依据 电网接线初步方案主要根据负荷对供电可靠性的要求拟定。初步方案拟定时，在考虑对第一类负荷要求任何情况下都不能断电，第二类负荷尽可能的保证供电，必要时可以停电，对于第三类负荷，可以停电的先提条件下列出所有满足供电可靠性要求的初步方案。二、 拟定的方案初步筛选：由于第七种到第二十种方案可靠性和经济性不高，故选用方案一到方案六进行初步潮流计算。三、 发电厂及负荷功率的初步计算初步比较即为线路的长度以及线路上的损耗的比较，计算公式为 PM=lmS2 。初步潮流计算按均一网计算，采用无功就地补偿，即初次计算不考虑无功的分布。以第三种方案的计算过程为例：已知量为：发电厂装机容量：SN=2×50（MW）=100MW发电厂用电负荷（厂用电取8%为8MW）：Pmax =30MW Pmin=15MW变电所负荷：Pmax=60MW， Pmin=35MW变电所负荷：Pmax=60MW， Pmin=40MW变电所负荷：Pmax=50MW， Pmin=30MW总负荷：PLmax=8+15+60+60+50=193MW(发电厂用电负荷最大)PLmin=8+30+35+40+30=143MW(发电厂用电负荷最小)因为负荷最大时为PLmax=193MW而发电厂出功率只有PG=100MW，故电网还须从系统S中吸收93MW的功率。第一步，环网的化简：把负荷3移植到S和1中。移植到S中的负荷大小为：移植到1中的负荷大小为：负荷3移植后，S1线路等效长度为（35+40）30kmUkUkUk4m案I精确潮流计算及线路损耗总电能的计算（负荷的无功功率就地补偿）：方案I功率分布等效电路图第一步：系统各端点功率已知：变电所3的变压器损耗变电所1,2的变压器损耗发电厂A变压器损耗故：负荷1,2端功率负荷3端功率发电厂A端功率为：SA=第二步：电网化简将负荷3转移到1，S处负荷，负荷变为：3转移到S的负荷：3转移到1的负荷：负荷转移后，S和1节点间的等效阻抗为：将负荷转移后的网络，从S处断开，得到下图：方案I从S处解开各功率关系及流向第三步：负荷3还原进而得到故方案I的精确潮流分布图如下所示：方案I的精确潮流分布图第五步：计算线路上的功率损耗为； ；; ; ;第六步：计算线路损耗总电能Tmax2A=TmaxS2=5500hTmaxA1= TmaxS1= 各段线路年负荷率及年负荷损耗率：线路A到2和线路S到2：24=S2= =WA2=× ×8760=×106 KW/hWS2=× ×8760=×106 KW/h线路A到1： WA1=× ×8760=×106 KW/h线路S到1：WS1= × ×8760=×106 KW/h线路1到3和线路S到3：W13=× ×8760=×106 KW/hWS3=× ×8760=×106 KW/h 线路损耗总电能： 2.方案II精确潮流计算及线路损耗总电能的计算（负荷的无功功率就地补偿）：第一步：求系统各线段上的功率由于负荷是单独供电，这里只算环形网络中的潮流分布。而 所以，该方案的功率分布如下图所示：方案II功率分布图第二步：计算线路上的功率损耗PA2= 负荷三由于采用的是双回路，所以功率损耗减半：第三步：计算线路损耗总电能显然，线路上的最大利用小时数与它所连接的负荷相同，所以：TS2max=TA2max=5500hTS1max=TA1max=TS3max=5000h年负荷率：1=s2max=A2max= 2 = s1max=A1max=S3max= 年损耗率：S2max=A2max= S1max=A1max=S3max = 年电能损耗量：WS1=PS1×2×8760=××8760=×106KWWS2=PS2×1×8760=××8760=×106KWWA2=PA2×1×8760=××8760=×106KWWS3= PS3×2×8760=××8760=×106KWWA1= PA1×2×8760=××8760=×106KW 年电能损耗总量：W=×106KW3.总投资费用Z和年运行费C的计算计算方法：输电线路的年运行费（包括检修，维护，折旧费等）：C=W+1Z+2Z式中为损耗电能的电价（元/）; 1为检修维护费率（取）：2为折旧率（取即按经济使用年限25年计）：W为电能损耗（年）方案I总投资C1:线路经济指标表：表2-11 方案I线路经济指标表线路长度（km）型号单位造价指标（万元/公里）总价格（万）lA-248LGJ-24032万1536lS-242LGJ-24032万1344lS-150LGJ-18530万1500lS-340LGJ-30040万1600l1-335LGJ-5020万700lA-140LGJ-240321280Z1=l *(单价) = 7960（万）则：C1=××107+×7960×104=×107（元）方案II总投资C2 :线路经济指标表：表2-12 方案II线路经济指标表线路长度型号单位造价指标（万/公里）总价格（万）lA-248LGJ-185301440lS-242LGJ-185301260lS-150LGJ-185301500lS-340LGJ-240321280lA-140LGJ-240321280Z2=l*(单价) = 6760（万）则：C2=××107+×6760×104=×107（元） 则：抵偿年限比较结论：由技术上看，两个方案的供电可靠性都很好，而经济上看，由于抵偿年限大于10年，按电力工业投资回收系数考虑，应采用投资小的方案，而方案II比方案I显然要好，因此选择投资小的方案，即方案II。第三章 调压计算一 、最大，最小负荷情况下的潮流计算1. 计算最大负荷情况下的潮流计算第一步：计算各线段功率损耗由于在之前的方案II精确潮流计算中已经求出了最大负荷下线路上的有功功率，故现只需要计算线路的无功功率损耗：方案II最大功率下功率关系及其流向第二步：计算各负荷端点及发电厂的高压侧实际电压由于S在本系统中作为电源，故电压取为115KVS端输入功率为：S至2端的电压降为： 由于： 故变电所2高压侧实际电压为：由于 故发电站A高压侧实际电压为： 由于： 故变电所1高压侧实际电压为：U1= 由于： 故变电所3高压侧实际电压为：2 .计算最小负荷情况下的潮流计算方案II最小功率下功率关系及其流向第一步：计算各线段功率损耗S断开后，潮流计算SA2=S2-SS2= S1-SS1=各线段损耗：第二步：计算各负荷端点及发电厂的高压侧实际电压S作为电源，电压为115VSS=SS2+SS2=+由于： 故变电所2高压侧实际电压：U2= S2=SA2=由于： 故发电厂A的高压侧实际电压： 由于： 故变电所1高压侧实际电压： S3=SS1+S3=+ 故变电所3高压侧实际电压： 二、调压计算及电压方式选择本方案中选择逆调压方式：最大负荷时，放电厂A低压母线电压不高于额定值的10%，最小负荷时不低于额定值；变电所1最大负荷时低压母线电压不低于额定值的2%，最小负荷时不高于5%；变电所2最大负荷时低压母线电压不低于额定值的2%，最小负荷时不高于5%；变电所3最大负荷时低压母线电压不高于额定值的5%，最小负荷时不低于额定值。第一步：计算最大负荷分接头变电所1：变电所2：变电所3：发电厂A:第二步：计算最小负荷分接头变电所1：变电所2： 变电所3：发电厂A：第三步：计算分接头的平均值及选取分接头变电所1： 故选用110+%即的分接头变电所2： 故选用110+%即 的分接头变电所3： 故选用%即 的分接头发电厂A： 故选用%即的分接头第四步：分接头的校验变电所1：最大负荷时，低压母线电压=电压偏移=最小负荷时，低压母线电压=电压偏移=电压质量符合要求变电所2：最大负荷时，低压母线电压=电压偏移=最小负荷时，低压母线电压=电压偏移=电压质量符合要求变电所3：最大负荷时，低压母线电压=电压偏移=最小负荷时，低压母线电压=电压偏移=电压质量符合要求选择总结：变电所1选用110+%即的分接头变电所2选用110+%即的分接头变电所3选用%即的分接头 发电厂A选用%即 的分接头课程设计总结电力网规划设计是电力发展蓝图的建设依据，对电网建设发展具有实际意义。做好电网规划直接影响到某地电网今后的建设方向，故掌握好电网规划至关重要。本人通过此次的课程设计，对电网设计规划有了更为理性的认识，学习到了做好一次电网规划设计所需要的基本择优方法和诸多要素，以下是我的心得体会。电网规划设计的首要一步是进行电网分析，分析与评估是规划配电网的基础，只有进行科学的分析才能了解电网情况，才能选取适当的评估内容和方法。高压电网方案分析应根据电网所在地理位置、主接线、供电能力和供电裕度、出现间隔等方面的分析和评估；而中压电网现状的评估和分析应从安全性、经济性、可靠性3方面对配电网进行重点分析评估。其中对于安全性和可靠性要考虑到充裕度和安全性，前者是指电力系统有足够的发电容量和足够的输电容量，在任何时候都能满足用户的峰荷要求，表征了电网的稳态性能；后者是指电力系统在事故状态下的安全性和避免连锁反应而不会引起失控和大面积停电的能力，表征了电力系统的动态性能。其次，再对电网的选定与计算，在计算中，数据的准确性是关键。在这次的电网课程设计中，我再次认识到，精确的计算是效率和成功的关键，数据是分析的基础，如果数据收集不准确将直接影响到分析结果。另外，考虑问题的全面性也是关键的环节，在本次电网设计中，我们要全面考虑到线路故障、变压器故障、负荷用电量与发电量的变动等，在通过不同情况的考虑往往能得出更正确的结论。在这次的课程设计中，团队合作也会很重要的因素，队友间的相互协助与分工能够很好的提高计算效率和加快电网设计进度。 俗话说，事必躬亲，通过这次实践我体会到了实际的工作与书本上的知识仍存在很大距离，有些技能无法在书本上彻底理解，通过一次较为实际的电网设计规划，对于将所学的理论知识付诸与实践时可能出现的问题和各种潜在的因素有了更多的了解。由于本人仍处在学习阶段，也知道自己不会的有很多，所以本人还需要进一步的学习，将所学的知识与更多的实践结合在一起，使自己具备比较系统的专业知识和加强的实践能力，同时也恳请老师指导。参考资料：【1】于永源 主编 电力系统分析 湖南师范大学出版社 1992年7月【2】陈珩 编 电力系统稳态分析水利电力出版社 1995年11月第二版【3】陆敏政 主编 电力系统习题集水利电力出版社 1990年【4】电力系统设备手册 电力出版社 1998年专心-专注-专业