电力系统课程设计.wps

《电力系统课程设计.wps》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统课程设计.wps（22页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、电力系统分析课程设计电力系统分析课程设计 班 级：电力 08-3 班 班 级：电力 08-3 班 姓 名：高玉文 姓 名：高玉文 学 号：0805040307 学 号：0805040307 指导教师：李洪珠 指导教师：李洪珠 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学课 程 设 计 成 绩 评 定 表课 程 设 计 成 绩 评 定 表学 期 2010-2011 年第二学期 姓 名 老高 专 业电气工程及其自动化 班 级电气 08-3 班课程名称电力系统分析课程设计论文题目 地区电力网设计 评定标准分值得分知识创新型20理论正确性20内容难易程度15结合实际性10知识掌握

2、程度15书写规范性10工作量10总成绩100评定标准评语：任课教师李洪珠时间 2011 年 6 月 25 日 备 注 电力系统分析课程设计原始资料题目：地区电力网设计1.发电厂、变电所地理位置图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 2 LGJ150 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）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

3、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)发电厂估计厂用电率 2%，机压负荷 2MW；4)区域气温最高为 40C，年平均温度为 25C，最热月平均气温为 32C。4.各变电所负荷情况：编 号1234变压器额定容量（MW）25231.5231.52252最大负荷（MW）30455025最小负荷（MW）25273020maxT（小时）6000500050006500cos09090909负荷性质工业城市城市工矿 摘要电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应

4、到各用户。为实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、经济、优质的电能。电力系统分析是电力系统本身客观规律的认识，同时也是一种对电力系统稳态分析和暂态分析的一种手段和工具。本次电力网设计根据实际发电厂和变电所位置，提出五种可行的方案，之后通过近似潮流分析和经济分析，对正常和故障状态的电压损耗的计算，以及线路投资和运行费用的分析，得出最优方案。关键词：电力系统；潮流分析；经济分析；最优方案 目录前言.21.方案设计与分析.31.1 功率平衡计算.31.1.1 有功功率平衡计算.31.1.2 无

5、功率平衡计算.31.2 电网供电方案的确定.41.2.1 电压等级的选择.41.2.2 电力网接线方案的初步选择.51.2.3 技术上初步选择.61.2.4 经济选择.12心得体会.17参考文献.18 1前言我国具有丰富的能源资源，水力资源的蕴藏达 676GW，居世界首位，其中可利用的资源约有 378GW。煤、石油和天然气资源也很丰富，煤的预测量约为 4500Mt，其中 90%集中在陕西、山西及内蒙。随着我国国民经济的高速发展，电力工业将有更大的发展。优化发展火电，积极开展水电，促进水电的科学经济利用，加强电网建设，立足于节约发电资源，以确保安全为基础，实现更大范围的资源优化配置，将会是电力发

6、展的必然趋势。水力发电是一种效率高、成本低、环境污染小的一种发电方式，同时它也与航运、养殖、灌溉、防洪和旅游紧密联系在一起。在一些水力资源丰富的地区，建设水力发电站将是一种可行而有效地方式，其中水力发电和火力发电有机的结合，将极大地提高发电效率、减少环境污染。电力是一种能源，它不仅为工业农业，现代科学和现代国防提供了必不可少的动力，而且与现代社会生活有着日密切的联系，电能已经广泛地应用到社会的各个领域，电力工业已成为国民经济的重要部门。21.方案设计与分析1.1 功率平衡计算1.1.1 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

7、。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。用电负荷MWPPPKPKPniiLD135)25504530(9.0)(3max2max1max11max1供电负荷MWPKPLDg14213505.011112发电负荷MWPPKPygf147)2142(02.011)(113式中niiP1max为 n 个变电所最大负荷之和；1K同时率，据附表 B-1 中，选地区与系统之间，则1K=0.9；2K网损率，取2K=5%；3K厂用电率，则3K=2%=0.02；yP发电厂的机压负荷，取 2MW；MWPG18550345,MWPf4.1761472.12.1,前者大于后者，可见系统

8、中有足够的备用容量。1.1.2 无功率平衡计算电力系统的无功功率平衡，是系统电压质量得到根本保证，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，3是否需要加装无功补偿设备。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 var729.09.01)25504530(21maxMQQniiLD变压器无功损耗 var13.309.0225.312225%12%121MmSQniiT式中，m

9、为电压变换次数。系统中无功电源 var8.8848.05048.0453tanMQnPQGGNG式中，n 为发电机的台数，GQ为主网和邻网输入的无功功率。系统无功备用容量 var)76.504.5(72%)8%7(%)8%7(MQQLDR整个系统的无功功率应满足RTLDGQQQQvar33.1313.30728.88MQQQTLDG 显然，不满足条件，则可初步确定出需加装的的容性补偿设备总容量为：var)01.1929.18(88.8813.3072)76.504.5(MQQQQQGTLDRC注：在作无功功率初步平衡计算时，假设110KV输电线路所消耗的无功功率和线路发出的无功功率相互抵消。显

10、然，通过增加无功补偿设备是无功功率基本达到平衡，但并不能认为系统运行中电压质量已经满足要求，而只能认为，保证系统电压质量具有可能，真正确认系统电压达到要求，则必须通过潮流计算及采用相应的调压措施。1.2 电网供电方案的确定1.2.1 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 4素外，还应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。并且，由于电网的电压等级和接线方案有着密切的关系，因此，一般地区电网设计中，接线方案和电压等级确定同时进行。根据实际线路距离，以及各变电所的负荷容量，和参考附表B4，可基本确定电压等

11、级为110KV。1.2.2 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，不宜有太多的环网。初步确定以下五种可能方案：方案一：如图 1-1方案二：如图 1-2水电站1243水电站1243 5方案三：如图 1-3方案四：如图 1-4方案五：如图 1-51.2.3 技术上初步选择由于电网功率分布以及导线截面积均未知，所以可近似只考虑线路电抗，并设

12、水电站为零节点，考虑到 3 号变电所为原有变电所，且其最大负荷功率等于系统提供的功率，故水电站1243水电站1243水电站1243 6可认为0,0*33SS，即水电站不为其提供功率。由原始数据可得最大负荷时各变电所功率如下：取AMVSB12701074003KVUUavB115 41.10127011522BBBSUZ)(53.1430arccostan30301AMVjjS)(79.2145arccostan45452AMVjjS)(2450arccostan50503AMVjjS)(11.1225arccostan25254AMVjjS01.002.0127053.14301*1jjSSS

13、B02.004.0127024452*2jjSSSB02.004.0127024503*3jjSSSB01.002.0127011.12254*4jjSSSB忽略线路导纳，只考虑电抗（标幺值），取kmx/4.00，则相应的阻抗标幺值：jjZ66.241.10631.14.001 jjZ86.141.10441.14.012jjZ10.141.10261.14.023 jjZ89.341.10921.14.030方案一：设全网为均一网络，在另节点解开环网，如下：0 1 2 3 03 0S1S2S3S 701.002.0)()(032312013231201212011013 0jZZZZSZZZ

14、SZZSZS01.002.03 032jSS01.002.001.002.002.004.032212jjjSSS02.004.011201jSSS很明显，节点 2 为无功功率分点正常运行时电压损耗：%10%9.91151.1)2692(4.0127002.0%220NUlQxU计算故障状态下最大电压损耗：断开 1-2 段%15%101151.1)2692(4.0127001.01.1634.0127002.0%220NUlQxU断开 0-1 段03.002.001.02132QQQ%15%8.131151.1444.0127001.01.11184.0127003.0%220NUlQxU可

15、见 方案一，在正常和故障状态下最大电压损耗均满足要求方案二：设全网为均一网络，在零节点解开环网012300.04+j0.020.02+j0.010.02+j0.010.02+j0.011S2S3S 0 1 2 3 03 0S1S2S3S 802.003.021)()(032312013231201212011013 0jZZZZSZZZSZZSZS02.003.03 032jSS01.002.003.002.004.032212jjSSS01.003.001.001.002.011201jjSSS无功功率分点为节点 2正常运行时电压损耗：%10%9.91151.1)2692(4.0127002

16、.0%220NUlQxU故障状态下电压损耗：断开 0-1 段：%15%8.131151.1444.0127001.01.11184.0127003.0%220NUlQxU显然满足要求方案三：全网为均一网络，在 0 节点解开网络02.003.0212)2()2(20434231201434231201212011014 0jZZZZZSZZZZSZZSZS01.001.001.002.002.003.04043243jjjSSSS01.003.002.004.001.001.023221jjjSSS02.005.0)01.003.0(01.002.021101jjjSSS012300.03+j0

17、.010.010.03+j0.020.03+j0.021S2S3S1234004 0S1S2S3S4S 9节点 2 为无功功率分点%10%48.91151.1)2426(4.0127001.01.1994.0127002.0%220NUlQxU故障状态：断开 1-2 段：%15%5.101151.12994.0127003.01.1504.0127002.0%220NUlQxU断开 2-3 段：%15%7.111151.1634.0127003.01.1444.0127002.0%220NUlQxU断开 0-1 段：%15%251151.14.012709904.05003.04401.0%2

18、20NUlQxU因 0-1 段断开的概率甚小，故先不排除方案四：全网为均一网络，在 0 节点解开网络18.004.021)()(0434231201434231201212011014 0jZZZZZSZZZZSZZSZS15.002.0)02.004.0(17.002.023221jjjSSS14.004.0)15.002.0(01.002.021101jjjSSS012300.05+j0.020.01+j0.010.03+j0.02-0.03-j0.011S2S3S4S40.01+j0.011234004 0S1S2S3S4S 10节点 2 为有功功率分点%10%3911512701.14

19、.04401.01.14.063127014.0%220NUlQxU不满足要求，舍去方案五：在零节点解开环网，如图：02.003.02)2()(344 0231201434231201212011014 0jZZZZZSZZZZSZZSZS01.001.0)01.002.0(02.003.04043243jjjSSSS01.003.0)02.004.0(01.001.023221jjjSSS02.005.0)01.003.0(01.002.021101jjjSSS节点 2 为无功功率分点：%10%711512701.14.04401.01.14.063127002.0%220NUlQxU故障状

20、态：断开 2-3 段：%15%1211512701.14.04402.01.14.063127003.0%220NUlQxU断 开1-2 段：01230.04-j0.140.02+j0.170.04+j0.18-0.02+j0.151S2S3S4S40.02+j0.171234004 0S1S2S3S4S012300.05+j0.020.01+j0.010.03+j0.02-0.03-j0.011S2S3S4S40.01+j0.01 11%15%251154.01.112709904.0)2426(03.04401.0%220NUlQxU不满足要求从列出的五个方案中，初步可选出方案一、方案二和

21、方案三满足要求。1.2.4 经济选择初步比较时，经济指标包括线路长度和所需的高压开关数，线路长度可以大致反映输电线路投资大小，高压开关数目大体上代表变电所投资的多少，由于各方案中，变电所中变压器的型号和数量是相同的，因而变压器可以不参加比较。（注：下脚标 1 表示方案一，以此类推）线路长度：kmL3.4651.1)29992264463(1kmL5.5661.1)299292264463(2kmL8.4591.1)299264424263(3可以看出：方案二线路最长，可以初步判断，其输电线路投资最大，故舍去。1)详细经济比较经济比较的主要指标是电力网的一次投资和年运行费用，简单起见，在比较中，

22、只考虑方案的不同部分，不考虑方案的相同部分。a.导线截面积选择取0,/21.0,/42.0000bkmrkmx则 8.240.141.101.163)42.021.0(01jjZ 95.198.041.101.144)42.021.0(12jjZ 16.158.041.101.126)42.021.0(23jjZ 08.404.241.101.192)42.021.0(03jjZ 39.420.241.101.199)42.021.0(04jjZ 07.153.041.101.124)42.021.0(34jjZ 12 1方案一分析：（不计线路损耗）01.002.0105)75.438.2()

23、02.004.0()8.24.1()01.002.0()()(032312013231201212011013 0jjjjjjZZZZSZZZSZZSZS由此可见，详细比较结果和粗略估算结果都一样01.002.03 032jSS01.002.001.002.002.004.032212jjjSSS02.004.011201jSSS负荷所提供最大利用小时数：6000max1T 5000max2T 5000max3T 6500max4T节点 4：6500max4T，若选为铝线、钢芯铝线，则经济电流密度：9.004J，则23max041609.01109.031025cos3mmJUPSN9.032

24、J，则23max32031659.01109.0310127002.0cos3mmJUPSSN9.01201 JJ，则23max013309.01109.0310127004.0cos3mmJUPSN212165mmS方案三：由于导线电阻0r对线路功率传输影响不大，故可忽略0.04+j0.020.02+j0.010.02+j0.010.02+j0.01 1349.00434231201JJJJJ23014119.01109.0312701005.0mmS 232432.82 mmSS212247mmS 204247mmSb.导线截面积的校验（导线均选 LGJ 铝绞线）按允许载流量条件校验导线截

25、面积(发热校验)方案一：38.6115312703BBBUSI AAUSI4637.6910311511.12252132132204AI735285115310127002.004.032201AAI4631431038.601.002.032212AAI4631431038.601.002.032203均满足要求 方案三：AAI8981711038.605.002.02132201AAI6552011038.601.003.032212AAII289901038.601.001.032232430.05+j0.02-0.03-j0.010.01+j0.010.03+j0.020.01+j0

26、.01 14AAI6552301038.603.002.032204均满足要求不必验算电晕的导线最小直径，对于 110kv，LGJ-50 导线，对应26.9 mmd,272mmS,而方案一、三均满足条件c.电压损耗校验由于导线电阻对电压的影响很小，因此电压损耗可近似为初步计算时的电压损耗，故在此不做计算2)电力网投资a.线路投资（考虑综合费用）85.106799245.2)9226(45.24445.26395.21LW万元6.118599295.2)2426(0.24495.263295.23LW万元31LLWW变电所投资bW，断路器型号都选1101DW14.140207.701bW万元28

27、.280407.703bW万元电力网总投资1028111bLWWZ万元14661333WWZL万元 31ZZ b.计算年运行费用年运行费用包括线路和变电所设备的折旧、维护及维修费和电网的电能损耗费线路折旧维修费：7.42%411LLWWW4.47%433LLWWW变电所折旧费用：158.16%1211bbWWW63.33%1233bbWWW线路电能损耗：4660901270)510001.0340002.0340002.0450004.0(1ZA4152901270)5100015.0360001.0340003.04500025.0(1ZA电能损耗费用：（设平均售价为 0.46 元）4.21

28、46.04660901AZW万元1.1946.04152903AZW万元31AZAZWW年运行费用：9.804.218.167.421111AZbWLWWWWF万元13.1001.1963.334.473333AZbWLWWWWF万元31FF 综合考虑，在所提方案中，方案一为最优方案 16心得体会通过本次“地区电力网设计”的设计，使我对电力系统有了更加深刻的了解。在设计过程中，对可能的方案进行初步的确定，将使我更加了解了实际线路。在计算中，学会了如何进行电力网络的潮流计算和提高了我查阅资料获取知识的能力，思维也变得缜密许多，既能考虑到细微之处又能整体统筹规划。在设计过程中，我也了解到了我国的各地区电网的现状，看到了与先进技术的差异，这更激励我认真学习专业知识，为我国的电力事业尽一分力量。本次课程设计运用所学的基础知识，综合考虑了个方面的相互关系，在设计的过程中培养了我独立思考的能力，使所学的理论知识和实践相结合，对电力网的基本知识有了初步的了解，为以后的工作打下了一定的基础。17参考文献1 夏道止.M 电力系统分析（第二版）.北京.中国电力出版社.2011.2 李光琦.M 电力系统暂态分析(第二版).西安.中国电力出版社.2004.3 熊信银.M 发电厂电气部分（第三版）.北京.中国电力出版社.2006.