毕业设计（论文）-地方电力网规划设计(37页).docx

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1、-毕业设计（论文）-地方电力网规划设计-第 37 页 本科生毕业论文（设计） 题 目 地方电力网规划设计 学 院 电 气 信 息 学 院 专 业 电气工程及其自动化 学生姓名 学 号 年级 2011级 指导教师 教务处制表二一五年六月五日地方电力网规划设计专业名： 电气工程及其自动化学生： 李槿 指导老师：刘洋 摘要：电能是世界各国的重要能源,作为国民经济发展基础能源，在社会发展中起着重要作用。电力工业的发展，对国家经济发展有着重大影响，因此做好电力工程建设的意义尤为重大。电网规划确定架设输电线路的时间、地点及回路数，以达到期望的输电效果，在满足各项技术指标的前提下使经济性达到最大。电网设计的

2、任务是根据负荷预测分析和电源规划、变电站及发电厂地理位置、容量等，进行电力网规划设计，即选定电压等级、接线方式、导线型号等，并进行潮流分布计算及调压计算，通过技术经济分析，最终得出最佳方案。本文设计了一个包含3个发电厂，5个变电站的110KV电压等级地方电力网络。关键词： 电力系统；电力网；规划；设计The Design of Local Power NetworkMajor：Electrical Engineering and AutomationUndergraduate：Li Jin Supervisor：Liu YangAbstract: Power is an important e

3、nergy source around the world, as basis energy for the development, electric power plays an important role in social development. The development of power industry have a significant impact on the countrys economic development. Therefore, a good power engineering construction is of great significanc

4、e. The design of power network decides the erection time, place and number of loops of transmission line in order to achieve the desired transmission effect. Under the premise of meeting the various technical indicators, make it achieve maximum economy. Network design task is to conduct electricity

5、network planning and design, according to the power load forecast analysis and planning, substations and power plants location, capacity, etc. Selected voltage level, wiring, wire type, etc., and make the trend of distributed computing and surge computing. Through technical and economic analysis, an

6、d ultimately come to the best solution. This paper presents a 110KV voltage level local electricity network, including three power plants and five substations.Keywords: power systems; power network; planning; design目录第一章 电力电量平衡61.1 用表格法进行电力平衡61.1.1系统最大供电负荷计算61.1.2 工作容量计算61.1.2.1 水电工作容量的计算61.1.2.2火厂电

7、工作容量的计算81.1.3备用容量的计算91.1.3.1负荷备用容量的计算91.1.3.2事故备用容量的计算91.1.3.3水电厂承担的事故备用容量101.1.3.4火电厂承担的备用容量111.1.3.5系统需要的备用容量111.1.4系统需要装机计算121.1.5总的电力平衡表141.2用表格法进行电量平衡141.2.1按月求电力网月平均负荷141.2.2按月求火电厂的月平均出力151.2.3求年利用小时数171.2.3.1水电年利用小时数171.2.3.2火电年利用小时数17第二章 电网电压等级的确定和电网接线方案的初步选择182.1.电网电压等级的选择182.2.电网接线方案的初步选择和

8、比较182.2.1接线方案192.2.2方案初步比较的指标192.2.2.1 线路长度（KM）192.2.2.2 路径长度202.2.2.3 负荷矩（兆瓦*公里）202.2.2.4高压开关（台数）222.2.2.5 方案初步比较及选择22第三章 电网接线方案的详细比较和确定233.1. 第二种方案：243.1.1按经济电流密度选择导线截面积且进行校验243.1.2架空线电压损耗和电能损耗的计算273.2. 第四种方案：303.2.1按经济电流密度选择导线截面积且进行校验303.2.2架空线电压损耗和电能损耗的计算333.3.电网一次投资的计算353.4. 年运行费用36第四章 潮流分布与调压措

9、施的选择374.1变压器的选择374.1.1发电厂变压器的选择374.1.2变电站变压器的选择394.2电力网等值电路与运算负荷的计算414.3潮流分布计算454.3.1潮流分布454.4.调压措施的选择474.4.1发电厂升压变压器调压474.4.2变电站降压变压器调压484.5最终潮流分析51第五章 运行特性计算525.1最大运行方式525.2最小运行方式53附录 设备材料清单54附录 电气主接线图55附录 电力网潮流分布图56总结57参考文献57致谢58第一章 电力电量平衡1.1 用表格法进行电力平衡1.1.1系统最大供电负荷计算依次算出表1-1：系统最大供电负荷月份一月二月三月四月五月

10、六月七月八月九月十月十一月十二月最大供电负荷（MW）25.2627.1627.5827.7929.1629.4729.6828.2126.7425.7924.3224.001.1.2 工作容量计算1.1.2.1 水电工作容量的计算求出夏季及冬季的最小负荷系数：冬季：夏季：按下面公式计算水电厂的可调日保证电量：夏季：4,5,6,7,8,9月； 冬季：1,2,3,10,11,12月；其中：水电月平均出力 水电厂不可调节部分出力 水电厂月调节系数依次算出表1-2：水电厂可调日保证电量月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月可调日保证电量（MW）72.0080.6492.16100.8

11、0146.16176.40183.96181.44163.80129.60100.8069.12计算日峰荷电量： 对日负荷率的取值分冬季0.84、夏季0.86分别计算:由计算结果可以看出：12个月的水电厂的可调日保证电量均明显大于相应月份的系统日峰荷电量。水电可带尖峰负荷为、可带基荷为、计及水电厂不可调节部分出力，即为水电厂的工作容量：式中 ： 电力系统最大日负荷； 日负荷率； 最小负荷系数； 取0水电厂各月份工作容量的计算：一月：二月：三月：四月：五月：六月：七月：八月：九月：十月：十一月：十二月：因为水电厂的装机容量为，五月、六月、七月、八月、九月的工作容量大于水电厂的装机容量，所以这5个

12、月的水电厂工作容量均按水电厂装机容量算，此时将产生部分弃水，水电厂按装机容量带基荷。1.1.2.2火厂电工作容量的计算一月：（MW）二月：（MW） 三月：（MW）依次算出表1-3：火电厂工作容量月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月火电厂工作容量（MW）7.417.718.258.0910.0010.0010.0010.0010.009.538.096.721.1.3备用容量的计算1.1.3.1负荷备用容量的计算（2%5%）一月：（MW）二月：（MW）三月：（MW）依次算出表1-4：负荷备用容量月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月负荷备用容量（MW）0.8

13、30.810.830.830.870.880.890.850.800.770.730.721.1.3.2事故备用容量的计算一月：（MW）二月：（MW）三月：（MW）依次算出表1-5：事故备用容量月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月事故备用容量（MW）2.762.722.762.782.922.952.972.822.672.582.432.40因为一至十二月的事故备用容量均小于最大机组容量，因此十二个月的事故备用容量均取最大机组容量5 MW。1.1.3.3水电厂承担的事故备用容量备用容量在水火电厂之间的分配原则：负荷备用一般由水电承担，事故备用一般按水火电厂担负系统工作容量

14、的比例分配。水电厂按比例承担事故备用如下：一月：（MW）二月：(MW)三月：(MW)依次算出表1-6：水电厂承担事故备用月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月水电厂承担事故备用(MW)1.341.421.501.461.711.701.681.771.891.851.661.40水电厂分担的备用容量为：水电厂承担备用=负荷备用+按比例分配的事故备用一月：（MW）二月：（MW）三月：（MW）四月：（MW）五月：（MW）六月：（MW）七月：（MW）八月：（MW）九月：（MW）十月：（MW） 十一月：（MW） 十二月：（MW）1.1.3.4火电厂承担的备用容量火电厂只承担部分事故备

15、用：一月：（MW）二月：（MW）三月：（MW）四月：（MW）五月：（MW）六月：（MW）七月：（MW）八月：（MW）九月：（MW）十月：（MW）十一月：（MW）十二月：（MW）1.1.3.5系统需要的备用容量一月：（MW）二月：（MW）三月：（MW）依次算出表1-7：系统需要的备用容量月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月系统需要的备用容量（MW）5.835.815.835.835.875.885.895.855.805.775.735.72综上，列出备用容量表如下：表1-8：电力系统备用容量表 月备用一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月一，负荷备用容量（MW

16、）0.830.810.830.830.870.880.890.850.800.770.730.72二，事故备用容量（MW）5.005.005.005.005.005.005.005.005.005.005.005.00其中：水电（MW）2.172.232.332.292.582.582.572.622.692.622.392.12火电（MW）3.663.683.503.543.293.303.323.233.113.153.343.60三，系统需要的备用容量（MW）5.835.815.835.835.875.885.895.855.805.775.735.721.1.4系统需要装机计算一月：（

17、MW）二月：（MW） 三月：（MW）依次算出对于水电厂其工作出力与备用容量之和，也称为水电利用容量，即水电需要装机容量；对于火电厂需要装机容量的计算，要考虑水火电厂的厂用电率（火：8%，水：1%）；用以下公式计算：表1-9：系统需要装机容量表月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月水电工作容量(MW)7.417.718.258.0910.010.010.010.010.09.538.096.72水电备用容量(MW)2.172.232.332.292.582.582.572.622.692.622.392.12系统需要水电装机 容量(MW)9.589.9410.5810.3812

18、.5812.5812.5712.6212.6912.1510.488.84水电供给系统容量(MW)9.489.8410.4710.2812.4512.4512.4412.4912.5612.0310.388.75系统需要装机容量(MW)33.4132.9733.4133.6235.0335.3535.5734.0632.5431.5630.0529.72系统需要火电装机容量(MW)26.0125.1424.9325.3724.5424.8925.1423.4521.7221.2321.3822.79一， 系统最大供电负荷（MW）27.5827.1627.5827.7929.1629.4729.

19、6828.2126.7425.7924.3224.00二，工作容量其中水电厂工作容量（MW）7.417.718.258.0910.010.010.010.010.09.538.096.72火电厂工作容量（MW）20.1719.4519.3319.719.1619.4719.6818.2116.7416.2616.3217.28三，备用容量其中负荷备用容量（MW）0.830.810.830.830.870.880.890.850.800.770.730.72事故备用容量（MW）5.005.005.005.005.005.005.005.005.005.005.005.00系统需要的总备用容量（M

20、W）5.835.815.835.835.875.885.895.855.805.775.735.72四，系统需要装机容量（MW）33.4132.9733.4133.6235.0335.3535.5734.0632.5431.5630.0529.72五，系统原有装机容量其中水电装机容量（MW）10.010.010.010.010.010.010.010.010.010.010.010.0火电装机容量（MW）31.031.031.031.031.031.031.031.031.031.031.031.01.1.5总的电力平衡表经过以上计算，可以得出下面总的电力平衡表：表1-10：电力平衡表1.2用

21、表格法进行电量平衡1.2.1按月求电力网月平均负荷月平均负荷能反应负荷所需的月电量，可按下式计算:式中:某月平均负荷 某月最大负荷 某月月不均衡系数（夏：0.89，冬：0.88）日负荷率（夏：0.86，冬：0.84）一月：（MW）二月：（MW） 三月：（MW） 四月：（MW） 五月：（MW） 六月：（MW） 七月：（MW） 八月：（MW） 九月：（MW）十月：（MW） 十一月：（MW） 十二月：（MW）月平均负荷乘以相应的月小时数，12个月相加后即得全年的需电量。则全年所需电量为：1.2.2按月求火电厂的月平均出力一月：（MW）二月：（MW）三月：（MW）四月：（MW）五月：（MW）六月：（M

22、W）七月：（MW）八月：（MW）九月：（MW）十月：（MW）十一月：（MW）十二月：（MW）则火电厂年出力为：水电厂年出力为： 万得出电量平衡表： 表1-11：电量平衡表 电量平衡表一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月年发电量一，系统月平均负荷 （万KW）2.0392.0082.0392.1272.2322.2562.2722.1592.0471.9061.7981.77418002.76二，系统月平均出力 （万 KW ）其火电厂月平均出力1.7891.7281.7191.7271.6521.5561.5421.4391.3971.5461.4481.53413854.84表1

23、-11：续表中水电厂实际月平均出力0.250.280.320.400.580.700.730.720.650.450.350.244147.921.2.3求年利用小时数1.2.3.1水电年利用小时数1.2.3.2火电年利用小时数火电厂年利用小时数小于5000小时，符合电量平衡条件第二章 电网电压等级的确定和电网接线方案的初步选择2.1.电网电压等级的选择电网电压等级要符合国家标准电压等级，选择电网电压是根据网内线路输送容量的大小和输送距离来决定的。参考公式：表2-1：参考电压等级额定电压 （KV） 输送容量 （MW） 输送距离 （KM） 额定电压 （KV） 输送容量 （MW） 输送距离 （KM

24、） 0.38 0.1 0.6 603.53030100 30.11.013 110105050100 60.11.2415 220100500100300 100.22620 5008002000150850 352102050根据地理位置中测量的各发电厂、变电站的距离和给出的输送容量可选用110KV电压可选用110K电压依次计算按以上公式依次计算各电厂到变电所线路需要的电压等级，综合考虑各方面因素，选用110KV电压等级。2.2.电网接线方案的初步选择和比较这里所拟订的电网接线方式为全为有备用接线方式，这是从电网供电的可靠性、灵活性与安全性来考虑的。当网络内任何一段线路因发生故障或检修而断开

25、时，不会对用户中断供电。这里结合所选的电网电压等级，初步拟订了四种电网接线方式，它们均满足负荷的供电的可靠性， 这四种方案的电网接线方式如下。2.2.1接线方案2.2.2方案初步比较的指标2.2.2.1 线路长度（KM）线路长度反映架设线路的直接费用，对全网建设投资的多少起很大作用。考虑到地形起伏等原因，对各种方案的架空线路的长度统一增加8%的弯曲度。方案（1）的全网总线路长度：方案（2）的全网总线路长度：方案（3）的全网总线路长度:方案（4）的全网总线路长度：2.2.2.2 路径长度 路径长度反映架设线路的间接费用，这里对线路增加8%的弯曲度。方案（1）的全网总路径长度：方案（2）的全网总路

26、径长度：方案（3）的全网总路径长度:方案（2）的全网总路径长度：2.2.2.3 负荷矩（兆瓦*公里）全网负荷矩等于各线段负荷矩之和，即。 它可部分反映网络的电压损耗和功率损耗。方案1：所以功率由变电站2流向变电站3，其值为：总的负荷矩：方案2:所以功率由变电站2流向变电站3，其值为：所以功率由变电站5流向变电站1，其值为：总的负荷矩：方案3：所以功率由变电站2流向变电站3，其值为：所以功率由变电站5流向变电站1，其值为：总的负荷矩：方案4：所以功率由变电站5流向变电站1，其值为：总的负荷矩：2.2.2.4高压开关（台数）高压开关价格昂贵，在网络投资中占较大比例。这里暂不考虑发电厂与变电站所需的

27、高压开关，以网络接线来统计高压开关台数。一条单回线路高压开关在两端各设置一个，一条单回线路的高压开关需2个。各种接线方案所需的高压开关台数统计如下：方案（1）所需的高压开关台数为18个；方案（2）所需的高压开关台数为16个；方案（3）所需的高压开关台数为16个；方案（4）所需的高压开关台数为18个；2.2.2.5 方案初步比较及选择表2-2初选方案四个指标列于下表方案线路长度（KM）路径长度(KM)负荷矩(MWKM)开关台数(台)方案一437.4356.41518.918方案二340.2340.21524.916方案三351302.41239.416方案四399.6367.2173018综合考

28、虑这四个接线方案，方案二比方案三容配分布更合理，方案一线路长度较长，而路径较短，初步拟定方案二和方案四进行详细技术经济比较。第三章 电网接线方案的详细比较和确定方案二和方案四接线图分别如下：电力网导线投资在电力网建设投资中占据着不少的比例，合理地选择合导线型号对电网运行合理性和经济性有着重要意义。因此，选择合适的导线截面，使在满足技术条件下经济指标达到最优尤为重要。110KV及以上电压等级按经济电流密度选择导线截面积：导线截面的计算公式：S导线截面积 P送电容量KWUe线路额定电压KV J经济电流密度表3-1：我国现行经济电流密度 导体材料 1000 5000300050005000以上 裸

29、导 体铜 3 2.25 1.75铝（钢芯铝线） 1.65 1.15 0.9钢 0.45 0.40 0.35铝芯电缆 1.92 1.73 1.54表3-2：钢芯铝绞线允许的载流量表导线型号允许载流量（A）LGJ-25135LGJ-45170LGJ-50220LGJ-70275LGJ-95335LGJ-1203803.1. 第二种方案：为保证电力运行安全可靠，电力线路必须满足一定的机械强度。对于跨越河流、运河、山谷、通信线路和居民区的线路，其导线截面积不应小于35。通过其他地区的线路最小允许截面：35KV以上线路为25,35KV及以下为16。3.1.1按经济电流密度选择导线截面积且进行校验令各条架

30、空线的功率因数分别为：、，则：架空线I段的选取：查电力系统分析附表-3、-5可选LGJ-50，参数： 校验发热条件，I段架空线路流过电流为： ，查钢芯铝绞线载流量表，LGJ-50在室外温度为时允许载流量为：,满足发热条件。架空线II段的选取：选LGJ-35，参数： ，查钢芯铝绞线载流量表LGJ-35在室外温度为时允许载流量为：,满足发热条件。架空线III段的选取：选LGJ-35，参数： ，查钢芯铝绞线载流量表LGJ-35在室外温度为时允许载流量为：,满足发热条件。架空线IV段的选取：选LGJ-35，参数： ，查钢芯铝绞线载流量表，选择LGJ-35，在室外温度为时允许载流量为：,满足发热条件。架

31、空线V段 的选取：选LGJ-35，参数： ，查钢芯铝绞线载流量表，可选 LGJ-35,在室外温度为时允许载流量为：,满足发热条件。架空线VI段的选取：可选LGJ-35，参数： ，查钢芯铝绞线载流量表，LGJ-35在室外温度为时允许载流量为：,满足发热条件。架空线VII段选取：可选LGJ-35，参数： ，查钢芯铝绞线载流量表LGJ-35在室外温度为时允许载流量为：,满足发热条件。架空线VIII段选取：可选LGJ-50，参数： ，查钢芯铝绞线载流量表，LGJ-50在室外温度为时允许载流量为：,满足发热条件。校验允许最小截面积：各段架空线所选截面积都大于，满足机械强度要求。3.1.2架空线电压损耗和

32、电能损耗的计算计算各段导线实际电阻和电导：架空线I段的电压损耗：I段架空线的年电能损耗为：架空线II段的电压损耗：II段架空线的年电能损耗为：架空线III段的电压损耗：III段架空线的年电能损耗为:架空线IV段的电压损耗：IV段架空线的年电能损耗为：架空线V段的电压损耗：V段架空线的年电能损耗为：架空线VI段的电压损耗：VI段架空线的年电能损耗为：架空线VII段的电压损耗：VII段架空线的年电能损耗为：架空线VIII段的电压损耗：VIII段架空线的年电能损耗为：两端供电网及环网电压损耗在功率分点处，电压降落最大，电网最大电压损耗：，满足指标要求全网年电能损耗为：3.2. 第四种方案：3.2.1

33、按经济电流密度选择导线截面积且进行校验令各条架空线的功率因数分别为：、，则：架空线I段的选取：可选LGJ-50，参数： ，查钢芯铝绞线载流量表LGJ-50在室外温度为时允许载流量为：,满足发热条件。架空线II段的选取：可选LGJ-50，参数： ，查钢芯铝绞线载流量表LGJ-50在室外温度为时允许载流量为：,满足发热条件。架空线III段的选取：可选LGJ-35，参数： ，查钢芯铝绞线载流量表LGJ-35在室外温度为时允许载流量为：,满足发热条件。架空线IV段的选取：可选LGJ-35，参数： ，查钢芯铝绞线载流量表LGJ-35在室外温度为时允许载流量为：,满足发热条件。架空线V段的选取：可选LGJ

34、-35，参数： ，查钢芯铝绞线载流量表LGJ-35在室外温度为时允许载流量为：,满足发热条件。架空线VI段的选取：可选LGJ-35，参数： ，查钢芯铝绞线载流量表LGJ-35在室外温度为时允许载流量为：,满足发热条件。架空线VII段的选取：可选LGJ-35，参数: ，查钢芯铝绞线载流量表LGJ-35在室外温度为时允许载流量为：,满足发热条件。架空线VIII段选取：可选LGJ-50，参数： ，查钢芯铝绞线载流量表LGJ-50在室外温度为时允许载流量为：,满足发热条件。校验允许最小截面积：各段架空线所选截面积都大于 ，满足机械强度要求。3.2.2架空线电压损耗和电能损耗的计算计算出各段导线实际阻抗

35、： （双回线路） 架空线I段的电压损耗：I段架空线的年电能损耗为：架空线II段的电压损耗：II段架空线的年电能损耗为：架空线III段的电压损耗：III段架空线的年电能损耗为：架空线IV段的电压损耗：IV段架空线的年电能损耗为：架空线V段的电压损耗：V段架空线的年电能损耗为：架空线VI段的电压损耗：VI段架空线的年电能损耗为：架空线VII段的电压损耗：VII段架空线的年电能损耗为：架空线VIII段的电压损耗：VIII段架空线的年电能损耗为：功率分点处电压降落最多，电压损失最大。电网最大电压损耗：满足指标要求。全网年电能损耗：3.3.电网一次投资的计算110KV电压等级选用SW型户外油式断路器最经济，电网高压断路器均选用SW型，查电力系统分析附表I-11，知其单价为44.8万/台。LGJ-35导线的单价为10万/公里LGJ-50导线的单价为14万/公里因此：方案二： 总一次投资： 方案四： 总一次投资： 3.4. 年运行费用计算公式： 其中 ：电能损耗单价 （元/千瓦小时） 取=0.5：维修折旧率，线路取2.2 断路器取4.2