电力系统课程设计.docx
电力系统课程设计 编号1151401331 课程设计 （2022级本科） 学院：物理与机电工程学院 专业：电气工程及其自动化 作者姓名：王娇娇 指导教师：刘永科职称：副教授 完成日期： 2022 年 6 月 30 日 二一四年六月 前言 (1) 1 功率平衡校验 (2) 1.1设计步骤与分析 (2) 1.1.1电力系统的有功功率的平衡 (2) 1.1.2 无功功率平衡及无功补偿计算 (3) 2 供电网络接线初步设计 (4) 2.1方案的初步拟定 (4) 2.2初步潮流计算 (5) 2.2.1方案一的初步潮流计算 (5) 2.2.2方案二初步潮流计算 (8) 2.3电力网电压等级的确定 (10) 2.4导线截面校验 (10) 2.4.1导线截面积选择原则和方法 (10) 2.4.2 按电晕校验导线截面积 (10) 2.4.3按电压损失校验导线截面积 (10) 2.5变压器容量的选择 (12) 2.5.1发电厂变压器的选择 (12) 2.5.2变电所变压器的选择 (12) 2.6两种方案的经济比较 (13) 2.6.1投资费用的计算 (13) 2.6.2年运行费用 (13) 3 精确潮流计算 (15) 3.1功率分布的计算 (15) 结束语 (20) 参考文献 (21) 电力系统稳态分析课程设计成绩评定表 (22) 随着电力在国民经济发展中的作用的日益突出，电网的建设与发展正扮演着越来越重要的角色。电网作为联系电能生产企业与用户的桥梁，对供电的可靠性与稳定性有很大的作用，而电网的设计作为电网建设中的重要一环，必须给予高度的重视。 本设计简述了高压电力网设计的过程与方法。高压电力网的设计应根据用户负荷的相关资料，各配电变电所的地理位置和已有电厂的供电情况做出相应的功率平衡，确定各变电所变压器的主变容量与台数。根据已有的知识与经验设计出几种备选的方案，通过技术经济比较，主要从以下几个方面： 1.按经济截面选择导线，按机械强度、是否发生电晕、载流量等情况校验导线，确定各段的导线型号。 2.对各种备选方案进行正常和故障情况下的电压和电能损耗的计算，本过程的计算主要采用手工算潮流的方法，得出各种正常及故障时的电压损耗情况，评定各种接线方案。 3.从各种方案线路的电能损耗，线路投资，变电所的投资以及年运行费用等方面进行经济比较。综合以上三个方面确定最佳的方案，即为本设计的选定方案。最后根据潮流计算结果对确定的方案评定调压要求，选定调压方案。 本设计给出所选方案的完整接线图。 1 功率平衡校验 1.1设计步骤与分析 以发电厂A 为电网电源点,变电所1，,为负荷点所构成的电力网。其接线方案的设计与分析，以及最优选择如下： 1.1.1电力系统的有功功率的平衡 1.系统综合最大用电负荷y P 的计算 系统综合最大用电负荷y P 按1-1式计算： 1max.1 n y i i P K P = （1-1） 其中：负荷同时系数9.01=K 。计算得系统综合最大用电负荷y P 为： )(3.114)355042(9.01.max 1MW P K P n i i y =+?= 2.系统供电负荷g P 的计算 系统供电负荷g P 按1-2式计算: 2 1 1g y P P K = - （1-2） 选择网损率2K 7%，计算得系统供电负荷g P 为： )(9.1223.114% 711 112MW P K P y g =?-=-= 3.系统中发电负荷f P 的计算 系统发电负荷是指发电机出力。即系统供电负荷、发电机电压直配负荷、发电厂厂用电（简称为厂用电）负荷之和。根据任务书表1-1中所示的负荷情况估计，发电厂为小型火电厂。 系统发电负荷f P 按1-3式计算: 3 1 ()1f g a P P P K = +- （1-3） 可选厂用电率3K 10%，计算得发电负荷f P 为： )(23.143)69.122(% 1011 )(113MW P P K P a g f =+?-=+-= 4.发电厂A 的总装机容量初定 发电厂总装机容量P GN 除满足系统发电负荷需求外,按规定，系统的总备用还不得低于系统发电负荷的20%，即系统的总装机容量，应大于或等于发电负荷的1.2 倍，即 f 1.2 1.2143.23171.88GN P P MW =?= 可初选发电厂A 的总装机容量为 180MW 。 1.1.2 无功功率平衡及无功补偿计算 电力系统的无功功率平衡，是系统电压质量得根本保证。对系统作无功功率平衡计算的主要目的，在于初步估计系统中发电机的容量是否能够满足系统最大负荷时的要求，是否需要加装无功补偿设备。 1.发电厂发出的总无功 11P tan(cos )180tan(cos 0.95)59.16var GN GN Q M -=?=?= 2.负荷消耗总无功 var 79.25)98.0arccos (tan )355042(1m ax M Q Q n i i LD =?+= 3.变压器无功损耗 变压器无功损耗一般取变电所负荷功率的10%12%，这里取11%计算，即 ()0.1142503513.97var T Q M ?=?+= 4.总无功负荷 111 (Q )tan(cos ) (25.7913.97)0.96tan(cos 0.95)37.76var A LD T a Q Q K P M -=+?+=+?+?= 5.校验无功平衡 A 7%Q 37.767% 2.64var Q M =?=备 已有备用容量： Q Q 56.1637.7618.4var GN A Q M =-=-=已备， 根据原始数据无功补偿进行到0.98时，不用进行无功补偿，已满足要求，使无功功率平衡。 2 供电网络接线初步设计 2.1方案的初步拟定 从满足电网供电可靠性角度出发，在进行电力网网络结构初步设计时，应考虑选用有备用的接线方式。通过比较各设计方案中装设断路器的总台数及线路总长度，要初步选出线路总长度较短、使用断路器较少的几个较优设计方案。 对所给资料进行定性分析，根据用户对供电可靠性的要求、地理位置及负荷的大小，提出各种可能的接线方案。接线方案应考虑以下因素： (1) 确定电源处断开一回线的情况下，仍能将所有功率送出去的最少出线数； (2) 根据负荷备用的要求及负荷大小,确定对各变电所的供电方案； (3)考虑运行灵活方便，不宜有太多环网。 对设计方案进行断路器、线路投资比较，最后留下两个较优的设计方案。得到的两个较优电力网网架结构设计方案，接线示意图如图2-1所示： (a) (b) 图2-1 电力网络较优接线方案示意图 （a ）设计方案一；（b ）设计方案二 2.2初步潮流计算 由于规划设计阶段，网络导线型号是未知的，因而假设全网为同一往来进行初步潮流计算。初步潮流分析同时忽略线路的损耗，此时网络的初步潮流分析对于环网来讲只和线路长度及负荷功率有关。 2.2.1方案一的初步潮流计算 根据假设的方向画出功率示意图2-2： S 图2-2方案一初步潮流计算 1.各变电所的最大负荷 由原始资料可知 98 .0cos cos cos 321=?，则 2 .0321=?tg tg tg ()MVA j j tg jP P S 4.8422.042421111+=?+=+=? ()MVA j j tg jP P S 10502.05050 2222+=?+=+=? ()MVA j j tg jP P S 7352.03535 3333+=?+=+=? 2.电力网络潮流计算 MVA j S S A 5.35.172 7j 352 33+=+=-单 22112222111 )( -+?+?=A A A A A l l l l S l l S S ()46 .8257.5611.7246 .82)1050(46.8257.56)4.842(+?+?+= j j ()MVA j 44.918.47+= ()211211 21122 A A A A A S l l S l S l l l -?+?= + ()46 .8257.5611.7211 .72)4.842(57.5611.72)1050(+?+?+= j j ()MVA j 96.883.44+= ()MVA j j j S S S A 04.118.5)4.842()44.918.47( 1121+=+-+=-=- 表2-1 方案一各线路参数 3.计算各导线的截面积 按经济电流密度计算导线截面积 根据各线路的最大负荷利用小时数m ax T 以及电压等级都为 KV U N 110=,查 表得软导线经济电流密度2 /19.1mm A J = 公式：N JU Q P S 322+= （2-1） 其中：S 导线截面积（mm 2）； P 、Q 流过线路的有功功率和无功功率； J 经济电流密度（A/mm 2）； N U 线路额定线电压（kV ）； 根据上述公式，可求得线段的截面积如下： 21212.22A S mm -= = 21223.26S mm -= = 22201.64A S mm -= = 2378.71A S mm '-= =单 由以上计算结果拟选导线型号如下： A-1：LGJ-240 , 00.13/r km =，00.39/x km = 1-2：LGJ-50, 00.63/r km =，00.44/x km = A-2：LGJ-240, 00.13/r km =，00.39/x km = A-3：LGJ-95，00.33/r km =，00.42/x km = 各线路的电阻和电抗值如下 11:0.1372.119.37A A R -=?= 10.3972.1128.12A X -=?= 1212:0.6356.5735.64R -=?= 120.4456.5724.89X -=?= 22:0.1382.4610.72A A R -=?= 20.3982.4632.16A X -=?= 33:0.3363.2520.87A A R -=?= 30.4263.2526.57A X -=?=
