2022年长沙理工大学电网课程设计方案.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 目录摘要引言任务书第一章 . 电网接线方案的拟定和比较1.1 初选方案拟定1.2 初选方案粗略潮流分布运算1.2.1 导线截面和电压等级的确定1.2.2 初步方案具体运算1.2.3 初步方案运算汇总1.3 较佳方案粗略潮流分布运算1.4 较佳方案经济比较运算1.4.1 电能损耗运算1.4.2 经济比较方法1.4.3 较佳方案具体经济运算1.5 正确方案精确潮流分布运算其次章 . 电网接线方式挑选及其设备挑选2.1 发电厂接线方式挑选2.2 变电所接线方式挑选2.3 变压器挑选第三章 . 调压运算及分接头的挑选3.1 调压原就3.2 变电所变压器分接头的挑选3.2.1 变压器 1 的分接头挑选3.2.2 变压器 2 的分接头挑选3.2.3 变压器 3 的分接头挑选第四章 . 课程设计心得第五章 . 参考文献- 0 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 摘 要电力工业是国家的基础工业,在国家建设和国民经济进展中占据特别重要 的位置；电能是一种无形的,不能大量储存的二次能源；电能的发、变、送、配和用电,几乎是在同一瞬时完成的,须随时保持有功功率和无功率的平稳；电力工业进展的体会告知我们,电力系统愈大,调度运行就愈合理,经济效益 愈好,应变事故的才能就俞强,这也是我国电力工业必定的进展趋势；然而联 合电网也是由地方电力网相互联接而成的；要满意国民经济进展的要求,电力 工业必需超前进展,因此,做好电力规划,加强电网的建设特别重要；电力规划是依据社会经济进展的需求,能源资源和负荷的分布,确定合理 的电源结构和战略布局；确立电压等级,输电方式和合理的网架结构等,电力 规划合理与否,事关国民经济的进展,直接影响电力系统今后的运行的稳固 性,经济性,电能质量的好坏和将来的进展；关键词 : 地区力电网规划设计技术比较调压运算 分接头- 1 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 引 言依据电能生产、输送、消费的连续性,瞬时性,重要性的特点,对电力系 统的运行也必需保证对第一类负荷的不间断供电,对其次类负荷的供电牢靠 性,同时,保证良好的电能质量,除此之外降低变换、输送、安排时的损耗,保证系统虑供电的牢靠性、敏捷性和经济性的基础上,使方案达到最合理化；保证良好的电能质量和较好的经济效益 运行的经济性也极为重要；于是在规划电力网时应当依据各个负荷点对电 能要求的不同和保证运行的敏捷和操作时的安全来挑选合适的接线方式和合理的电压等级；在挑选电网设计方案时,第一考虑系统对负荷供电的牢靠性,在保证供电牢靠性的基础上,对供电的敏捷性和经济性进行设计和规划；为保证供电的可 靠性,对有一类负荷的负荷点采纳双回或环网供电；对于敏捷性,系统主要通 过变电所的接线来实现；在本电网设计中,电压中枢点是变电所,故通过调剂 变电所的电压来实现电压调整；总之：进行电网规划设计时,要依据当地地理条件,合理选泽方案,综合 考虑；- 2 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 区域电网课程设计任务书一、课题内容1发电厂、变电所相对地理位置及距离如图1 所示<距离单位为 KM）；图 1 发电厂、变电所相对地理位置及距离2.发电厂技术参数火电厂A 10.5 额定功率因数cose装机台数、容量 <MW ）4× 75 0.85 25× 2 0.8 额定电压 <kV）表 1-1 火电厂技术参数3负荷情形表 1-2 负荷情形项目地点1 变电所3 2 - 3 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 最大负荷 <MW ）20 40 20 最小负荷 <MW ）<h）12 逆调压20 15 功率因数 cos<最大）0.85 0.9 0.9 功率因数 cos<最小）0.8 0.85 0.85 最大负荷利用时间Tmax5500 低压母线电压 kV> I 类50 10 30 40 各类负荷所占百分II 类30 40 50 比%> III 类20 20 20 调压要求4. 系统情形现有系统,电力网在 A 处以 220KV 双回路与某系统相联,该系统最大综合负荷为 60MW, cos =0.9 该系统的总容量为 525MW平均功率因数为 0.85 ,按功率平稳条件,联络线上的最大负荷时向系统送出 180,始端功率因数为 cos0.95 二设计任务与步骤1. 依据任务书的原始资料,检验系统的功率平稳,并确定电厂的运行方式其中：储备系数为：KP%系统总装机P10 %1.15；系统总装机最大负荷时确定系统的装机容量<备用容量）系统的最大综合负荷：P lK1K2P maxii0其中： K 1 为同时系数,取 1；K 2 为厂用网损系数,取本区域电力网的最大综合负荷为：92MW ,有上式易知系统总装机大于- 4 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 102MW 时满意要求；而电厂给定的容量为 加机组；250MW ,满意网络要求,故无需增2. 依据电力系统稳态分析课程所学理论学问和电力系统规划设计的基本任 务,在电源及负荷大小及其相对地理位置已确定的情形下,完成一个区域电力 网络的设计；要求对多个方案进行技术经济比较和分析,挑选出最优方案,并对所选方案进行必要的技术运算 题的措施；具体设计如下：<如调压运算、稳固性运算）,提出解决技术问一正确接线方案的确定及其潮流分布 1. 可行性线路初步接线方案挑选 2. 初步接线方案粗略潮流运算 3. 较佳接线方案挑选及粗略潮流运算 4. 电力网经济比较 5. 正确接线方案挑选及精确潮流运算 二电网接线方式挑选及设备挑选 1. 发电厂主接线方式的挑选 2. 变电所主接线方式的挑选：3. 变压器挑选 三 调压运算及分接头的挑选 1. 调压原就 2. 变电所变压器分接头挑选- 5 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 区域电网规划设计第一章 . 电网接线初步方案的拟定与比较 1.1 拟订接线初选方案 初步接线方案的拟定依据：1. 电力网接线初步方案主要依据负荷对供电牢靠性的要求拟定；2. 在电力系统中,对于类负荷要求任何情形下不能断电,类负荷要求尽可 能保证供电,必要时可以断电；从设计任务书中的负荷数据表可知,发电站 A、80%,所以对发电厂 A、变电所 变电所 1,2,3 的和类负荷所占比例均为 1,2,3 的供电在任何情形下都不能中断；依据上述原就可列出可能的各种电网接线初步方案结线如下图：；方案一图 1.1.1 方案二图 1.1.2 方案三- 6 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 1.1.3 方案四图 1.1.4 方案五图 1.1.5 方案六图 1.1.5 1.2 初选方案的潮流运算1.2.1 先按均一网对其进行粗略潮流分布的运算；（1）均一网初步功率分布的运算公式如下：- 7 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - S=in*即：SinS iZiS iL i11nZ i*nLii1i1环网潮流有功功率运算公式：PliP mLm102KVLm负荷矩运算公式：PLp i.0 05i0PL最大故障电压运算公式：U初选方案 1图 1.2.2-1 粗略潮流运算：P1=20MV P2=40MV P3=20MV L1=100KM L2=80KM L4 =180.3KM L5=170KM 总线路长度： L=170+100+80+180.3>× 1.1=583.3KM 开关台数： N=2× 4=8 总负荷矩：PLPal1l2ll5l4P 1 l4l5P 3l4P 243MV l1l2l4l5Pel2l5l1P 2 l2l2P 3P 1l137MV l1l2l4l5P aP b2P bP aP 1=17MV P dP eP 2=23MV P dl5P el414641<1）当断开 L2 时<很明显, 2、 3 种线路故障时负荷矩比此种要大）- 8 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - <2）当断开 L1 时图 1.2.2-1-1 总负荷矩：PL1l4P 10P 2P 32l5P 1P 3P 1 l21 1.25546 .4电压损耗：U1PL 1.051012. 77KV <3）当断开 L4 时图 1.2.1-2 总负荷矩：PL4l1P 1P 2P 32l2P 2P 3P 1l51 1.21560电压损耗：U4PL 40. 051010.78KV <4）当断开 L5 时 < 很明显, 2、3 种线路故障时负荷矩比此种要大）初选方案 2 - 9 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 1.2.2 粗略潮流运算：P1=20MV P2=40MV P3=20MV L1=100KM L2=80KM L3=150KM L4 =180.3KM L5=170KM 总线路长度： L=150× 2+100× 2+80× 2>× 1.1=726KM 开关台数： N=2× 6=12 总负荷矩：PL8580<1）当断开 L1 时图 1.2.2-1 总负荷矩 : PL 14.9680PL212100KV 电压损耗：U148KV U 26 .05<2）当断开 L2 时- 10 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 1.2.2-2 总负荷矩：PL 13.7700PL26160KV 电压损耗：U185KV U 23. 08<3）当断开 L3 时图 1.2.2-3 总负荷矩：PL 15 .11000PL 25280电压损耗：U15KV U 22 .64KV初选方案 3 图 1.2.3 粗略潮流运算：P1=20MV P2=40MV P3=20MV L1=100KM L2=80KM L4 =180.3KM L5=170KM 总线路长度： L=170+100× 2+80+150>× 1.1=660KM 开关台数： N=2× 5=10 总负荷矩：PL12700<1）当断开 L1 时- 11 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 1.2.3-1 总负荷矩：PL 1816700电压损耗：U 1. 35KV <2）当断开 L2 时总负荷矩：PL28.16400电压损耗：U 22KV <3）当断开 L3 时总负荷矩：PL315600电压损耗：U 37.8KV <4）当断开 L4 时总负荷矩：PL411600电压损耗：U 45.8KV 初选方案 4 图 1.2.4 - 12 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 粗略潮流运算：P1=20MV P2=40MV P3=20MV L1=100KM L2=80KM L4 =180.3KM L5=170KM 总线路长度： L=150+100+80× 2+180.3>× 1.1=649KM 开关台数： N=2× 5=10 总负荷矩：PL13785 5.<1）当断开 L1 时图 1.2.4-1 总负荷矩：PL 123346 4.电压损耗：U 111.7KV 当断开 L2 时<2）总负荷矩：PL214665 . 5电压损耗：U 27.3KV <3）当断开 L4 时图 1.2.4-2 总负荷矩：PL312326 . 6- 13 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 电压损耗：U 36.2KV <4）当断开 L5 时总负荷矩：PL415505 2.电压损耗：U 46.93KV初选方案 5 图 1.2.5 粗略潮流运算：P1=20MV P2=40MV P3=20MV L1=100KM L2=80KM L4 =180.3KM L5=170KM 总线路长度： L=170+100+80+180.3>× 1.1=583.3KM 开关台数： N=2× 4=8 总负荷矩：PL14906 . 21<1）当断开 L1 时图 1.2.5-1 总负荷矩：PL 117271 .21电压损耗：U 18.63KV <2）当断开 L2 时- 14 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 总负荷矩：PL220479 8.电压损耗：U 210.24KV <3）当断开 L4 时总负荷矩：U 4PL413420电压损耗.671KV <4）当断开 L5 时总负荷矩：U 5PL510786 . 6电压损耗5.39KV初选方案 6 图 1.2.6 粗略潮流运算：P1=20MV P2=40MV P3=20MV L1=100KM L2=80KM L4 =180.3KM L5=170KM 线路长度： L=170+100+80× 2+180.3>× 1.1=671KM 开关台数 :10 总负荷矩：PL12793 . 441>当断开 L1 时总负荷矩：PL 11122000电压损耗：U 1KV 2 ）当断开 L4 时- 15 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 1.2.6-1 总负荷矩：PL48.17200电压损耗：U 46KV <3）当断开 L5 时总负荷矩：PL5612000电压损耗：U 5KV 1.2.3 初步方案的汇总比较表 1.2-3 初选方案汇总比较工程线路图线路总总负荷最大故矩障电压长度<KW× K损耗<KM ）M ）<KV ）方案一583.33 14641 12.7 - 16 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 方案二726 8580 6.05 方案三666 12700 8.35 方案四649.3 13772 10.6 方案五693.33 14906 10.24 方案六671 12793 11 较佳方案挑选条件：选负荷矩居中,电压损耗越小越好；较佳方案挑选结果 ：方案一、方案三、方案四；1.3 挑选导线的电压等级：依据输电线路的传送容量和输送距离确定电压等级,依据线路长度和输送容量,查资料得出本设计方案使用 220KV电压等级；1.4 导线截面挑选的原就导线截面挑选的原就：按运算所得初步功率分布、按经济电流密度挑选进行选择；由公式SIiSJi3 UNPcos运算得到导线截面进行挑选截面；J3 UNJi表 1.4-1 架空输电线路导线经济电流密度<A / mm2）- 17 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 年最大负荷利用小时数 Tmax材料3000 以下30005000 5000 以上铝1.65 1.15 0.90 铜3.00 2.25 1.75 本设计方案选用钢芯铝绞线,且年最大年负荷利用小时数都为 J 取 0.9 各型号导线参数如下表：5500 小时,所以型 号电 阻电 抗导线投资LGJ-700.45 0.44 14 LGJ-1200.27 0.423 25 LGJ-1500.21 0.413 28 LGJ-1800.17 0.408 30 LGJ-2400.132 0.401 32 LGJ-3000.107 0.39 40 LGJ-4000.08 0.374 45 LGJ-7000.044 0.402 65 表 1.4-2 各型号导线参数1.5 三个较佳方案及其潮流分布较佳方案 <一）图图 1.3-1- 18 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1.粗略潮流运算： 在 2 点处打开环网,运算线路损耗P及Q 电压损耗UP4P mLmQ42.80U412.17KVLmP0.92P 5 0 . 005 Q 5 0 . 015 U 5 0 . 68 KVP 2 0 . 1545 Q 2 0 . 47 U 2 2 . 93 KVP 1 0 . 72 Q 1 2 . 19 U 1 7 . 57 KV线路 L1：P= 43MW Q=P tan 23.1Mvar 线路 L2：P= 23MW Q=10.7 Mvar 线路 L4：P= 37MW Q=18.4 Mvar 线路 L5：P= 40MW Q=19.4 Mvar 2.各线路功率因数运算线路 L1：cos0.88查表可得3975查表可得线路 L2：cos0.913950cos0.87查表可得3975线路 L4：cos0.95查表可得3750线路 L5：3.运算导线电流：公式：IP J=0.9Amm2SI3 ucosJ线路 L1: 2I=128.23A S=142.48 mm选 LGJ-240 R =0.132 X =0.401 - 19 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 线路 L2: I=66.33A S=73.70mm2X =0.401 选 LGJ-240 R =0.132 线路 L4: 2 I=107.88A S=119.87 mm 选 LGJ-240 R =0.132 X =0.401 线路 L5: I=8.29A S=9.21mm2X =0.401 选 LGJ-240 R =0.132 4.依据起晕电压校验导线截面：ucr49 . 30 9.1 .08log7001 . 08 136 . 37 22031 . 05133 . 37经校验： LGJ-240 导线满意要求；较佳方案 <二）图图 1.3-21.粗略潮流运算：线路 L1：P= 80MW Q=P tanPP mLmLm41.5Mvar 线路 L2：P= 31MW Q=15.04Mvar 线路 L3：P= 29MW Q=14.07Mvar - 20 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 线路 L4：P= 11MW Q=5.34Mvar 2.各线路功率因数运算线路 L1：cos0.86查表可得4000cos0.89查表可得3950线路 L2：cos0.88查表可得3980线路 L3：查表可得线路 L4：cos0.8939503.运算导线电流：公式：IP J=0.9Amm2SI3 ucosJ线路 L1: I=117.99A S=131.1mm2X =0.401 选 LGJ-240 R =0.132 线路 L2: I=90.36A S=100.4mm2X =0.401 选 LGJ-240 R =0.132 线路 L3: I=84.51A S=93.9mm2X =0.401 选 LGJ-240 R =0.132 线路 L4: I=32.64A S=35.6mm2：136 . 37 22031 . 05133 . 37选 LGJ-240 R =0.132 X =0.401 4.依据起晕电压校验导线截面1 . 08 ucr49 . 30 9.1 .08log700经校验： LGJ-240 导线满意要求；较佳方案 <三）图- 21 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 1.3-31.粗略潮流运算：线路 L1：P= 47.4 Q=PtanPP mLmLm25.1 线路 L2：P= 20 Q=9.7 线路 L3：P= 7.4 Q=-3 线路 L4：P= 32.6 Q=16.4 2 各线路功率因数运算线路 L1：cos0.84查表可得4000cos0.90查表可得3950线路 L2：cos0.90查表可得3950线路 L3：cos0.80查表可得4100线路 L4：3.运算导线电流：公式：IP J=0.9Amm2SI3 ucosJ线路 L1: I=141.4A S=157.1mm2X =0.401 选 LGJ-240 R =0.132 线路 L2: I=29.2A S=32.4mm2X =0.401 选 LGJ-240 R =0.132 - 22 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 线路 L3: I=20.9A S=23.2mm2X =0.401 选 LGJ-240 R =0.132 线路 L4: I=96.1A S=106.81mm2X =0.401 选 LGJ-240 R =0.132 4.依据起晕电压校验导线截面：ucr49 . 30 9.1 .08log7001 . 08 136 . 37 22031 . 05133 . 37经校验： LGJ-240 导线满意要求；1.4 经济比较运算1.4.1 电能损耗运算最大负荷损耗时间法的运算步骤为：依据负荷的最大负荷时间和功率因数运算输电线路的最大负荷时间和平均功率因数；依据最大负荷损耗小时t max与最大负荷利用小时Tmaxh>, 功率因数 COS 之间的关系由表查取最大负荷损耗时间；表格如下：表 1.4.1 最大负荷时间Tmax cos =0.80 cos =0.85 cos =0.90 cos =0.95 5500 4100 4000 3950 3750 按下式运算电能损耗： W= PMAXmax1.4.2 经济比较方法 <投资运算、年运行费用运算和抵偿年限运算）方案比较方法常用的有最小费用法,净现值法,内部收益率法,和抵偿年限法等,其中抵偿年限法属于静态投资收回法；该方法的优点是运算简洁,资- 23 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 料要求少；缺点是以无偿占有国家投资为动身点,未考虑时间因素,无法运算推迟投资成效,投资发生与施工期,运行费用发生与投资后,在时间上未统一 起来；仅运算回收年限,未考虑投资比例多少,未考虑固定资产残值；多方案比较一次无法算出；仅用于电力系统规划设计中简洁方案比较；本设计采纳抵 偿年限法；5 年内,采纳投资大,年运行费用低的方案,否就应采纳投资小的方案；网络电能缺失费 1.4.3 较佳方案经济运算较佳方案一图 1.4.3-1 1. 年电能损耗运算 WL1=0.7215+0.1545+0.005>× 3975=3501.98 WL2=0.1545+0.005>× 3950=180.775 WL4=0.92× 3975=3657 WL5=0.005 × 3750=18.75 2. 电网总投资运算 1 线路投资： 583.33 × 32=18666.56 万元 2 高压断路器： 8× 40=320 万元 3 附加容量投资： 1000× 1× 0.72+0.15+0.92+0.01> × 1000=180万元 3. 年运行费用运算- 24 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - （1）输电线路 18666.56 × 0.04=746.7 万元（2）变电所 320× 0.14=44.8 万元（3）年电能损耗费用 0.20 × 7985.5 × 1000=159.7 万元较佳方案二图 1.4.3-2 1. 年电能损耗运算 WL1=5080 WL2=1109.95 WL3=1862.64 WL4=300.2 2. 电网总投资运算 <1）线路投资： 660× 32=21120万元 <2）高压断路器： 10× 40=400万元 <3）附加容量投资： 1000× 1× <1.27+0.28+0.47+0.08 ）× 1000=2100万元 3. 年运行费用运算 1>输电线路： 21120× 0.04=844.8 万元 2>变电所： 400× 0.14=56 万元 3>年电能损耗费用： 0.20 × 8352.8 × 1000=167.1 万元较佳方案 <三）- 25 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 1.4.3-3 1. 年电能损耗运算 WL1=0.533× 4000=2132 WL2=0.059× 3950=233.1 WL3=0.029× 3950=114.6 WL4=2.19 × 4100=8979 2. 电网总投资运算（1）线路投资： 649.33 × 32=20778.56 万元 <2>高压断路器： 10× 40=400万元 3> 附加容量投资： 1000× 1× <0.533+0.059+0.029+0.72 ）× 1000=134.1 万元 3. 年运行费用运算 1>输电线路： 20778.56× 0.04=831.1 万元 2>变电所： 400× 0.14=56 万元 3>年电能损耗费用： <2132+233.1+114.6+8979）× 0.20 × 1000=2291.74 万元 1.4.4 较佳方案经济比较汇总表 1.4.4 较佳方案经济比较汇总工程线路图电网总投资 <年运行费用万元）<万元）- 26 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 较佳方案一19166.53 951.2 较佳方案二 21730 1067.9 较佳方案三21312.6 3178.8 1. 正确方案挑选条件： 5 年内：选投资小,年运行费小的方案；2. 正确方案挑选结果 ：综合考虑选取较佳方案一；其次章 电网接线方式挑选及设备挑选2.1 发电厂主接线方式的挑选：由于发电机容量为 50MW,低压侧采纳单元线接线方式,主变压器台数采纳 4台；高压侧采纳双母线接线方式接线如图 2.1.1 - 27 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 2.1.1 发电厂主接线2.2 变电所主接线方式的挑选：由于变电所2、变电所3 都是两进两出,所以高压侧均采纳桥型接线,低压侧采纳双母线 <无旁路）接线；接线如图 2.2.2 - 28 - / 37 名师归纳总结 - - - -