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电力系统分析课程设计 -1-前 言 地区电力网是支撑本地区国民经济和社会发展的基础，是工业、工矿用电，城市商业、居民用电的基础，关系国民经济命脉和社会稳定，是实现完善小康社会发展目标，构建社会主义和谐社会的重要基础。随着我国经济的飞速发展，对电力安全性、经济性、可靠性提出了更高的要求。目前我国面临着电力网结构不合理、电网发展滞后的瓶颈制约。为此，科学规划，统筹协调，优化电力网结构和布局，充分发挥电网在能源资源优化配置中的功能与作用显得尤为重要。这次课程设计将设计一个地区电力网，综合考虑电力安全性、经济性、可靠性等方面，通过实践更进一步的体会科学规划，统筹协调，优化电力网结构和布局在电力系统中的重要性，并加深对基础知识的理解和应用，提高实践能力，为将来的实际工作打下良好的基础。电力系统分析课程设计 -2-1.设计资料 1.1 发电厂变电所地理位置 1.2 电源情况 水电厂：TS900/13556，额定容量 45MW（9.0cosN），台数3。系 统：与 3#变电所由 2LGJ150 相连，系统母线电压最大最小负荷时均维持 115KV，最大负荷时提供功率 50MW（9.0cosN），最小负荷时为30MW（9.0cosN）。1.3 说明 1）变电所 3#是原有变电所，主接线为双母线结构；2）为开发利用水资源，在距离变电所 3#约 100KM 处新建一水力发电厂，发电能力在春夏秋三季满发，冬季最大出力为最大容量的 3/4；3）发电厂国际厂用电率 2%，机压负荷 2MW；4）区域气温最高为 400C，年平均温度为 250C，最热月平均气温为 320C。电力系统分析课程设计 -3-1.4 各变电所负荷情况 编 号 1 2 3 4 变压器额定容量（MW）252 31.52 31.52 252 最大负荷（MW）30 45 50 25 最小负荷（MW）25 27 30 20 Tmax（小时）6000 5000 5000 6500 cos 09 09 09 09 负荷性质 工业 城市 城市 工矿 电力系统分析课程设计 -4-2.功率平衡计算 2.1 有功功率平衡计算 为了维持功率的稳定，满足用户对功率的要求，电力系统装设的发电机额定容量必须大于当前的最大负荷。因此要进行最大负荷时有功功率平衡计算，以计算系统备用容量是否符合要求。MWPPKPMWPKPMWPPPKPKPygfLDgniiLD1.155)2150(02.011)(111501351.01111135)25504530(9.0)(323max2max1max11max1发电负荷供电负荷用电负荷系统总装机容量：P=252+31.52+252=226MW 由于 P=226MW1.2fP=186.12MW,所以系统备用容量符合要求.2.2 无功功率平衡计算 电力系统的无功功率平衡是系统电压得到根本保证，对其计算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需求，是否需要加装无功功率补偿设备。根据电力系统电压和无功电力技术导则规定：220KV 及其以下电压等级变电所，在主变压器最大时，其二次侧的功率因数或电网供给的无功功率之比应满足规定；不满足规定的，需做无功补偿，使其全部满足规定值。无功负荷：max1304550250.4872varnLDiiQQM 变压器无功损耗：T12222 Q12%12%(2 25122 15.1231.5)15.0varniiiSmM (式中 m 为电压变换次数)系统中无功电源：var8.1367248.0453tanMQnPQGGNG 电力系统分析课程设计 -5-（式中 n 为发电机台数，GQ为主网和邻网输入的无功功率)系统无功备用容量：RQ=（7%8%）LDQ=（7%8%）72=（5.04-5.76）Mvar 整个系统无功功率：136.872 1549.8LDTRGQQQQ 电力系统分析课程设计 -6-3.电力网供电方案的确定 3.1 电压等级的选择 电压等级的选择是一个涉及面很广的综合性问题，除了考虑输电容量和距离等各种因素外，还应该根据动力资源的分布电源及工业布局等远景发展情况，通过全面的技术比较后，才能确定电力网选择 110KV 电压等级。各电压等级输电线路合理输送容量及输送距离 线路额定电压（KV）输 送 容 量（MW）输 送 距 离（KM）线 路 额 定电压（KV）输 送 容 量（MW）输 送 距 离（KM）0.38 0.1 0.6 35 2.0-10 100-20 3 0.1-1.0 3-1 60 5.0-20 100-20 6 0.1-1.2 15-4 110 10-50 150-50 10 0.2-2.0 20-6 220 100-300 300-100 3.2 电力网接线方案的初步选择 对所给的原始资料进行定性分析，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接线方案。接线方案应考虑以下因素：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。根据负荷备用的要求及负荷大小确定对变电所的供电方案。考虑运行灵活方便，不宜有太多环网。由原始数据可得最大负荷时各变电所功率如下：取 108010284002S )(115 KVUUavB 13030 tanarccos3014.53()SjjMVA 24521.79()SjMVA 42512.11()SjMVA 0134.0028.010801*1jSS 电力系统分析课程设计 -7-02.0037.010802*2jSS 011.0023.010804*4jSS 考虑到3#为原有变电所，可不考虑。故，03S 为说明方案设水电厂结点为0 结点 3.2.1 技术方面 由于在方案初步比较时，电网功率分布以及导线截面积均未知，可以近似取kmx/4.00作为线路电抗 方案1：图 A 在零结点解开环网，如图 a 图 a 03.005.0992426446399)011.0023.0()992426)(02.0037.0()99242644)(013.0028.0(*01jjjjS0175.0334.9634426249963)013.0029.0()6344)(02.0037.0()63442624)(011.0023.0(*04jjjjS电力系统分析课程设计 -8-0166.0022.0)0134.0028.0()03.0|05.0(*1*01*12jjjSSS 0285.0357.9)011.0023.0()0175.0334.9(*4*04*32*43jjjSSSS 正常运行时电压损耗如下：%10%1.8115)2.0440166.0634.003.0(1.11080%22002NBULQxSU%10%95.6115)0285.02.0504.0990175.0(1.11080%22200,NLQxBUSU 计算故障情况下的最大电压损耗：断开 0-1 段：0444.012440,QQQQ 0334.01243QQQ 0134.0121 QQ%10%8.22115)442.00134.04.0500334.04.0990444.0(1.11080%240,U 可见方案 1 在故障情况下电压损耗不满足要求，因此，舍去此种方案。方案 2：图 B 设全网为均一网络，在零结点解开环网，如图 b 电力系统分析课程设计 -9-图 b 013.0033.09924269099)011.0025.0()992426()0134.0037.0(*02jjjS014.0029.09924269090)02.0037.0()242690()011.0025.0(*40,jjjS007.0004.0)02.0037.0()013.0033.0(*2*02*23jjjSSS 007.0004.0*23*43jSS 正常运行时电压损耗如下：%10%1.2115013.0901.12.01080%202U%10%0.5115014.0994.01.11080%220,U 计算故障情况下的最大电压损耗：断开 2-3 段：011.0440,jQQ 430Q%10%9.3115011.01.1994.01080%240,U 断开 0-2 段：031.0011.002.04240,jjjQQQ 02.0243jQQ%15%3.11115)02.024007.02631.099(4.01.11080%240,U 可见方案 2 在正常和故障情况下最大电压损耗均满足要求。电力系统分析课程设计 -10-方案 3 图 E 设全网为均一网络，在零结点解开环网，如图 e 图 e 017.0033.09924269099)011.0023.0()992426()02.0037.0(*02jjjS 014.0027.023990)02.0037.0()902624()011.0023.0(*40,jjjS jSSS003.0004.0*2*02*23 003.0004.0*23*43jSS 正常运行时电压损耗如下：%10%4.51151.1904.01080017.0%202U%10%5.2115014.0992.01.11080%220,U 计算故障情况下的最大电压损耗：断开 2-3 段：011.0440,jQQ 电力系统分析课程设计 -11-430Q%10%5.2115014.01.1992.01080%240,U 断开 0-2 段：031.04240,jQQQ 02.0243jQQ%10%5.2115014.0992.01.11080%240,U 可见方案 5 在正常和故障情况下最大电压损耗均满足要求。3.2.2 经济方案 在初步比较时，经济指标包括线路长度和所需的高压开关数目，以上 2,3 两个方案中高压开关数相同，因此只要比较输电线路的长度即可。长度分别为：kmL5.5001.1)9950290263(2 4.5101.1)2995090263(3L 由此可知方案 3 经济损耗最大 3.3 详细经济技术比较，确定电网接线的最优方案 方案 2：1）导线截面的选择 01max6000T 02max5000T 24max45 500050 500025 65005132.5455025T 4max06500T 此网 Tmax都大于 5000，查表 B5 可知经济电流密度为 0.9A/mm2 222025.1139.03110)1080013.0()1080033.0(21mmS 电力系统分析课程设计 -12-223223340.011 5800.005 5801040.87110 30.9SSmm 222342333.429.03110)1080007.0()1080004.0(mmSS 由表B16可得：02 选取 LGJ150 24 选取 LGJ50 0-4 选取 LGJ185 2)导线截面积的校验 020.21 49.510.36R 020.401 49.519.85X 240.63 5534.65R 020.435 5523.93X 040.17 108.918.51R 040.402 108.943.78X 02(4521.79)(34.65.0523.93 18.5143.78)(2512.11)(18.5143.78)10.3619.8534.6523.93 18.5143.7850.0222.11()jjjjjSjjjjMVA04(2512.11)(10.3619.8524.0523.93)(4521.29)(10.3619.85)10.3619.8524.0523.93 18.5143.7817.2010.80()jjjjjSjjjjMVA 2402250.0222.11(4521.79)5.020.32()SSSjjjMVA 可见 4 为无功功率分点 223202150.0222.1110162.32110 30.9Smm 223223345.020.321040.12110 30.9SSmm 22320417.2010.8010112110 30.9Smm 查表 B16 得 02 选取 LGJ150 24 选取 LGJ50 电力系统分析课程设计 -13-04 选取 LGJ120 3)电压损耗的校验 020.21 49.510.36R 020.401 49.519.85X 240.63 5534.65R 240.435 5523.93X 040.21 108.922.87R 040.488 108.953.14X 02(4521.79)(34.6523.9322.8753.14)(2512.11)(22.8753.14)10.3619.8534.6523.9322.8753.1450.2224.03()jjjjjSjjjjMVA 04(2512.11)(10.3619.8534.6523.93)(4521.29)(10.3619.85)10.3619.8534.6523.9322.8753.1410.408.20()jjjjjSjjjjMVA 2402250.2224.03(4521.79)5.222.24()SSSjjjMVA 由表 B7 可得：22302150.2224.03101504662110 3IAA 223245.222.241040.34231110 3IAA 2230410.408.201062.20410110 3IAA 正常情况下，4 为无功功率分点 04225.690.2 993.3 0.4 55%100%4.7%10%110U 断开 04 线，02 及 24 上流过的无功功率分别为%15%80.5%100115554.018.12990.293.24%var29.21var9.332404424220UMQQMQQQ 电力系统分析课程设计 -14-2322152.95109.03110)10800134.0()1080028.0(21mmS 因此01 选取 LGJ95 010.33 69.322.87R 010.41469.328.57X%10%0.4%100115257.285.14287.222.30%201U 当断开母线时%15%0.8%10011557.285.1487.222.30%201U 通过分析计算方案 2 的各项指标均满足条件，故方案 2 截面积选择为：01 LGJ95，02 LGJ150 04 LGJ150，24 LGJ50 4）计算电力网投资 根据表 B11 可得线路投：万元71.91485.19.10825.1551.229965.123.69LW 变电所投资：bW=63.1+63.1+63.1-8.09=181.21万元 电力网总投资:)(92.109521.18171.9142万元lbWWZ 5）计算年运行费用 线路折旧维修费：)(59.36%4万元LlwWW 变电所折旧维修费:电力系统分析课程设计 -15-)(75.21%12万元LbwWW 电能损耗：01max6000T 02max5000T 24max45 500050 500025 65005312.5455025T 4max06500T 根据表 B13 得最大损耗时间 01max4500 12max3400 24max3950 4max05100 在 4 点重新解开环网如图 222422512.11(34.6523.93)2.2101.526()110SjjMVA 244242512.112.2101.52627.21013.636()SSSjjjMVA 224227.21013.6364521.7972.21035.456OSSSjjj 222272.21035.456(10.3619.85)5.5410.62()110OSjjMVA 22422512.11(18.5143.78)1.182.79()110OSjjMVA 2201max23014.5222.872.10110P 电力系统分析课程设计 -16-2202max24521.7910.362.14110P 2224max227.2113.6434.652.65110P 220 4max22512.1118.511.18110P 0.46全网电能损耗费（设平均销售电价格为元）maxmax2.1045002.14 34002.65 39501.18 51000.461.10AZZEEWAWPW（）万元 236.5921.751.1059.44LBBWAZFWWW年运行费用（万元）方案 3：1)导线截面积的选择 根据方案 2 的计算方法可得 2029mm.240S 24235mm.50S 20446mm.99S 2016mm.98S 由表 B16 可得：0-2 选取 LGJ240 4-2 选取 LGJ50 0-4 选取 LGJ95 0-1 选取 LGJ95 2）导线截面积的校验 010.33 63 0.510.40R 010.41463 0.513.04X 79.1190131.0R02 74.3490386.0X02 电力系统分析课程设计 -17-5.315063.0R42 75.2150435.0X42 34.1629933.0R04 20.502990.414X04 *02S 040.j0058.0 99.j7663.59)74.j3479.1175.j2115.31()02.0037.0()74.j3479.11()011.0025.0(S*04jj 0175.j0053.0 j0.0064028.0)011.j00.025()0175.0053.0(SSS*4*04*42j 最大负荷电流maxI为 22302(0.058 580)(0.040 580)10I202.4A110 3 5.195103110)10800175.0()1080053.0(32204I 3.663110)10800064.0()108002.0(2242I 当5536Tmax(小时)时所选择的经济电流密度为2mmA9.0 2024.8mm229.0.4220S 204.3mm01129.0195.5S 24266.8mm9.066.3S 查表 B-16 可知：0-2 选取 LGJ240 0-4 选取 LGJ120 4-2 选取 LGJ70 选线有差异，需要再次功率分布并重复上述计算，其所选数据如下 79.11R02 74.34X02 37.1329927.0R04 20.20299408.0X04 电力系统分析课程设计 -18-5.225045.0R24 25.2150425.0X24 19.j7666.47)50.2034.16()011.0025.0()2.j2037.135.j215.22()02.0037.0(S*02jj 042.j0050.0 19.j7666.47)j21.25-22.574.j3479.11()011.0025.0()74.j3479.11()02.0037.0(S*04jj 038.j0070.0 017.j0027.0)021.j0043.0(038.j0070.0SSS*4*04*42 最大负荷电流maxI为 6.188103110)1080042.0()1080050.0(32202I 2.48103110)1080038.0()1080070.0(32204I 2.80103110)1080017.0()1080027.0(32242I 各线段的经济截面积如下 2029.5mm029.08.681S 204mm2.1219.028.212S 242mm1.989.0.208S 查表 B-16 可知：0-2 选取 LGJ240 0-4 选取 LGJ120 4-2 选取 LGJ70 3)电压损耗的校验 正常运行时，节点 2 为功率分点 020.06 590 11.790.04 590 34.74U9.66KV115 电力系统分析课程设计 -19-34KV.10566.9115U2 当线路 34 或 23 发生故障，退出运行时 020.085 590 11.790.041 590 34.74U11.18KV115 82KV.1038.11115U2 由此可见，正常运行时的最大电压损耗为 8.4%小于 10%,故障运行时最大电压损耗 9.7%小于 15%均符合要求。4)计算电力网投资 线路投资：1.107399225.25095.19095.26321.2WL万元 变电所投资：85.14809.81.63209.81.63209.81.63Wb万元 电力网总投资：95.122185.1481.1073WWZbL5万元 5)计算年运行费用 线路折旧维修费：42.91.103704.0W%4WLLw万元 变电所折旧维修费：86.1785.14812.0W%12Wbbw万元 电能损耗费：01max6000T 02max5000T 24max45 500050 500025 65005312.5455025T 4max06500T 根据表 B13 得最大损耗时间 01max4500 电力系统分析课程设计 -20-12max3400 24max3950 4max05100 在 2 点重新解开环网如图 222422512.11(22.521.35)1.4351.362()110SjjMVA 244242512.11 1.4351.36226.43513.472()SSSjjjMVA 224226.43513.4724521.7971.43535.262OSSSjjj 222271.43535.262(11.7934.74)6.1818.22()110OSjjMVA 22422512.11(13.3720.20)0.851.29()110OSjjMVA 2201max23014.5210.401.02110P 2202max24521.7911.792.44110P 2224max226.4413.4722.51.64110P 220 4max22512.1113.370.85110P 0.46全网电能损耗费（设平均销售电价格为元）maxmax1.0245002.44 34001.64 39500.85 51000.461.09AZZEEWAWPW（）万元 242.917.861.0961.85LBBWAZFWWW年运行费用（万元）电力系统分析课程设计 -21-确定最优方案：方案 2 和方案 5 在技术方面均能够满足要求，在费用方面：2251095.9259.44242.1()6jZFFN万元 5551221.9561.85265.5()6jZFFN万元 由于25jjFF，所以选择方案 2 为最优方案。电力系统分析课程设计 -22-4.心得体会 通过一周时间的努力“电力系统分析”的课程设计终于完成了。老师布置完课题之后，我就开始收集资料，从学校的图书管和电子图书馆到各种学习网站找到了这次课程设计所需要的资料内容。虽然在收集资料的过程中很累，但我仍然很高兴.通过这次资料的收集，使得我知道很多学习资料的网站同时我也知道了如如去收集自己所需要的资料，为我以后的学习和工作打下了一定的基础。在做设计的时候我也遇到了很大的困难，因为对所学知识并没有充分的理解，做起来很费劲，我一边看书一边研究设计方案，遇到不明白的地方就向其他同学请教。经过自己不懈的努力，我所设计的方案全部运算出来了。总之，经过这次课程设计，使我对电力系统分析内容有了更加充分的理解，同时并能将所学的知识运用到具体的问题分析当中去。在一后的学时中，我一定要以“学以致用”为原则，不要为了学习而学习。电力系统分析课程设计 -23-5.参考文献 1 韦钢.电力系统分析.北京.M.中国电力出版社.2006.2 熊信银.发电厂电气部分（第三版）.北京.M.中国电力出版社.2006.3 刘源琪,张航,钱霞,等.地区电网无功优化规划 J.山东工业大学学报，2000,30(5):401 407.4 王刚军,王承民,李恒,等.基于实测数据的配网理论网损计算方法 J.电网技术,2002,26(12):18220.
