完整版长沙理工大学电网课程设计.docx
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完整版长沙理工大学电网课程设计
前言3
第一章设计任务书和原始资料4
第二章电网接线初步方案设计7
第一节：
电网接线初步方案的选择与供电电压等级的确定7
第二节：
电网接线方案的技术经济比较15
第三节：
输电线型号的选择22
第四节：
方案技术经济比较31
第三章调压计算38
课程设计总结45
经济发展，电力先行。
电力工业是国家的基础，在国民经济发展中占据十分重要的地位。
电能是一种不能储存的、无形的二次能源，发电、变电、输送、分配和消费几乎是在一瞬间完成，必须保持有功和无功功率的平衡。
同时为了满足消费需求，保证生产生活的稳定，所发电能要满足经济性好、可靠性高、电能质量高等要求。
经验告诉我们，在现阶段，联合电力系统是保证供电可靠性、经济性和高质量的最好的办法，而这也是我国电力行业发展的趋势。
通过联络线路将几个地方电力系统连接起来所形成的电力系统称为联合电力系统。
联合电力系统可以合理利用能源、减少系统备用容量、装设高效率的大容量机组，提高电力系统运行的经济性；系统间相互支援可以提高系统的供电可靠性；系统容量越大抗干扰能力越强，可以减小系统受到干扰（负荷变化）时的频率波动和电压波动，提高电能质量。
要建好大规模的安全可靠的联合电力系统，必须做好规划，加强电力规划和电网建设。
电力规划是根据社会经济发展的需求，能源资源和负荷的分布，确定合理的电源结构和战略布局，确定电压等级、输电方式和合理的网架结构等。
电力规划的合理与否，事关国民经济的发展，直接影响到今后电力网络运行的稳定性、经济性、可靠性以及未来经济的发展。
该课程设计要求按照给定的数据，依照国民经济应用的要求设计一个供电、变电、输电、分配和消费的电力系统。
该电力系统包括一个发电厂、三个变电所、若干输电线路，同时考虑该系统为联合电力系统的一子系统，其联络线可视为无穷大系统。
设计的要求是该电力系统应满足一定的供电可靠性、稳定性和经济性，电能质量高，同时运行方式灵活，适应多种负荷变化情况。
投资费用亦应当设计至最小。
第一章设计任务书和原始资料
设计任务
本次电力系统规划设计是根据给定的发电厂、变电站（所）原始资料完成如下设计：
1.确定供电电压等级
2.初步拟定若干待选的电力网接线方案
3.发电厂、变电所主变压器选择
4.电力网接线方案的技术，经济比较
5.输电线路导线截面选择
6.调压计算
二、原始资料
1.发电厂，变电所相对地理位置及距离：
2.发电厂技术参数
装机台数、容量：
2X50（MW
额定电压（KV）:
10.5KV
额定功率因数：
cos©=0.8
3.架空输电线路导线经济电流密度见下表1-1:
表1-1架空输电线路导线经济电流密度（A/mm2）
年最大负荷利用小时数
Tmax
3000以下
3000〜5000
5000以上
铝
1.65
1.15
0.90
铜
3.00
2.25
1.75
表1-2发电厂及变电站负荷数据与有关要求
厂站
项目
A
1
2
3
最大负荷（MW
30
60
60
50
最小负荷（MW
15
35
40
30
功率因数cos©
0.85
0.9
0.9
0.9
Tmax（h）
5000
5000
5500
5000
低压母线电压（KV
10
10
10
10
调压要求
最大负荷
（%
5
2~5
2~5
5
最小负荷
（%
0
2~5
2~5
0
各类负荷（%
I类
30
30
30
0
II类
30
30
25
50
4.负荷数据及有关要求如下表1-2:
5.电网电压等级的确定
对所拟定的初步接线方案按均一网计算其初步功率，确定各输电线路的输送容量和输送距离，再依据输送容量和输电距离以及电源的电压等级来选择输电线路的电压等级。
各种电压等级适合的输电容量和输电距离如下表1-3:
表1-3各种电压等级适合的输电容量和输电距离
额定电压（KV
输送功率（KW
输送距离（KM
35
2000〜10000
20〜50
60
3500〜30000
30〜100
110
10000〜50000
50〜150
220
100000〜500000
100〜300
6.电能损失费计算方法
（1）由潮流计算结果得出全网最大损耗功率Pmax；
（2）根据附录中给出的年最大负荷利用小时数Tmax、负荷功率因数COS
根据下表查出年最大负荷损耗时间
max?
（3）计算整个电网全年电能损耗WPmaxmax（Kwh年）；
（4）按电力系统综合成本电价（取0.35元/Kwh计算电能损失费。
最大负荷损耗小时max与最大负荷利用小时Tmax（h）、功率因数COS之间的关系见下表1-4:
表1-4最大负荷损耗时间与最大负荷利用时间、功率因数之间的关系
\cos
Tmax（h）''、、、
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
2000
1500
1200
1000
800
700
2500
1700
1500
1250
1100
950
3000
2000
1800
1600
1400
1250
3500
2350
2150
2000
1800
1600
4000
2750
2600
2400
2200
2000
4500
3150
3000
2900
2700
2500
5000
3600
3500
3400
3200
3000
5500
4100
4000
3950
3750
3600
6000
4650
4600
4500
4350
4200
6500
5250
5200
5100
5000
4850
7000
5950
5900
5800
5700
5600
7500
6650
6600
6550
6500
6400
8000
7400
7350
7250
第二章电网接线方案初步设计
第一节电网接线初步方案的选择与供电电压等级的确定
一、初步拟定接线方案的依据
电网接线初步方案主要根据负荷对供电可靠性的要求拟定。
初步方案拟定时，在考虑对第一类负荷要求任何情况下都不能断电，第二类负荷尽可能的保证供电，必要时可以停电，对于第三类负荷，可以停电的先提条件下列出所有满足供电可靠性要求的初步方案。
二、拟定的方案
n-S
©—>9
.iCirA
r—iX
i,r
it*
初步筛选：
由于第七种到第二十种方案可靠性和经济性不高，故选用方案一到方案六进行初步潮流计算。
三、发电厂及负荷功率的初步计算
初步比较即为线路的长度以及线路上的损耗的比较，计算公式为△PM=
刀ImS。
初步潮流计算按均一网计算，采用无功就地补偿，即初次计算不考虑无功的分布。
以第三种方案的计算过程为例：
已知量为：
发电厂装机容量：
Sn=2X50（MW=100MW
发电厂用电负荷（厂用电取8%为8MW：
Pmax=30MWPmin=15MW
变电所①负荷：
Pmax=60M，WPmin=35MW
变电所②负荷：
Pmax=60M,WPmin=40MW
变电所③负荷：
Pmax=50M,WPmin=30MW
总负荷：
PLmax=8+15+60+60+50=193MW电厂用电负荷最大）
PLmin=8+30+35+40+30=143MW（电厂用电负荷最小）
因为负荷最大时为PLmax=193M而发电厂出功率只有Pg=100M,故电网还须
从系统S中吸收93MW勺功率
第一步，环网的化简：
把负荷3移植到S和1中
移植到S中的负荷大小为：
P3S
l31
l311S3
Bmax
5023MW
4035
移植到1中的负荷大小为:
1~3S
131
1311S3
P3max
40
5027MW
4035
负荷3移植后，S-1线路等效长度为（35+40）//（50）=30km
第二步，潮流计算：
f?
A（13）
4
3-3.M嗣
方案三从A站解开的功率分布图
86.67（304248）（84.67）906048
40304248
35.38MW
60（423040）（84.67）（3040）86.6740
40304248
26.62MW
P（s3）（13）86.6735.3851.29MW
Ps3）284.6751.2933.38MW
第三步，还原S—1线路上的负荷:
Ps
Rs3）（13）
ls3l31
I31ls3ls1
51.29
4035
30.77MW
354050
FS
P（S3）
（1
Is1
3）l31ls3ls1
P3
s43.85MW
P（S3）
ls1
（13）
〔31ls3ls1
P3
16.15MW
P2lm
2lS2P2lA2
戌仏1P2」s1P2』s3P2」132.56105MW
故，其功率分布如下图所示:
方案三初步功率分布
四、初步方案的比较选择
六种方案初次潮流计算后的功率分布结果和比较如下表所示:
表2-1初步潮流计算后的功率分布结果和比较
方
案
接线图及功率分布
线总长
（KM
损耗
（MW
优缺点
方
7*y»_
优点：
线
案
U.W
fl
路很短，接线方式
/
205
3.49X
简单。
/i^lr
105
缺点：
损
Zl'
耗大，可
靠性不咼
方
i!
j*（TV
[J（J
优点：
可
案
★
b
a«.vi
靠性高，
线路较短
"
fifcJwA
fl
260
2.99X
fiq.畀ifl
缺点：
接
105
线有点复
方囂二
杂，损耗
大
方
优点：
线
案
4101
、
路较短，
L*
J
J
u■■-w
损耗很
-三
c
]■
255
2.56X
小,可靠
x1-*>（
iJV
、
/
-h
■-_
]
■dr
105
性高
at就.
si-sin."
ii
缺点：
网
■|A•
方議三
络有点复
杂
方
优点：
网络结构简
案
也'3*
、
单，可靠性咼，损
四
耗较小
（2
J
307
2.4X
缺点：
线
105
路长，接
1>ITW
■Ua
十A[；-
nn
线万式较简单，灵活性与联网性较低
260
2.11X
105
优点：
线路不长，损耗非常小可靠性较好
缺点：
变电所3接线方式较单一，灵活性一般
266
4.4X
105
优点：
损耗小，可靠性非常高
缺点：
线路太长，损耗较大
方案小结：
经过上表对几种接线方案的初步可靠性与比较，初步选定方案三和方案五，分别将其命名为方案I和方案II。
由于各方案的初步潮流计算功率分布值都在50MW左右，故电压等级选定为110KV。
第二节电网接线方案的技术经济比较
由于方案一与方案二负荷及发电厂各项指标均相同，各线路电压等级均为110KV，故两种方案所选择变压器的原理方法相同，故一下接线方式及变压器的选择结果两最优方案共同适合。
一、发电厂，变电站主接线方式的选择
1.发电厂A接线方式的选择
从系统负荷情况看，细听中1,2变电所均包含一，二类负荷，3变电所包含50%勺二类负荷，因此保证供电的可靠性是首要问题。
故发电厂主接线采用高压侧双母线，两台50MV发电机与两台变压器采用单元接线方式。
如下图所示：
发电厂电气接线图
2.变电所接线方式的选择
由于变电所1和2均包含30%^类负荷和30%2类负荷，电能质量要求高且要求保证供电不中断，故两变电所均白采用双电源供电，同时采用内桥式接线方式（如下图所示）。
由于变电所3包含50%勺二类负荷，电能质量和供电可靠性要求较高，故两变电所均此采用双电源供电，同时采用内桥式接线方式。
发电厂，变电所主变压器配置和型号的选定及其技术指标计算
1.发电厂A的主变的选定
发电厂装机容量为2X50MWV因此，初步确定变压器的容量S的值为:
Sn（COSGNSmin）0.969.4234.72（MW）
从符合情况看，系统中1,2变电所均包含一，二类负荷，3变电所包含50%的二列负荷，因此保证供电的可靠性是首要问题，故采用两台其型号为
SFP7-63000/110的变压器。
发电厂主接线采用高压侧双母线，两台20MW发电机
与两台变压器采用单元接线方式。
变压器铭牌参数见下表：
表2-2发电厂主变压器铭牌参数
额定容量
Sn=63MW
变比
121KV±2.5%/10.5KV
空载损耗
△Pu=65KVA
短路损耗
△Pk=260KVA
阻抗电压
U%=10.5
空载电流
Io%=0.6
变压器参数的计算:
△PU?
电阻：
R1000S2
2601212
1000632
0.959
变压器最大功率损耗:
260
P
ZTmax
1000SN
10006子
0.19MW
Q
^"ZTmax
2Uk%SS?
100S?
10.5
2
100158
2
10063
7.77MVA
所以：
△SZimax=（0.3+j7.77）MW
变压器最小功率损耗:
P
ZTmin
rsA
1000SN
260
ZTmin
2
Uk%ssf
100S2
2
100308
1000632
2
10.51003082
10063
所以：
△SZimin=（0.12+j3.2）MW
计算变压器电压损耗：
由于发电厂低压侧无功采取就地补偿原则，故无功QN^0
U
max
所以变压电压降：
U
min
0.13MW
3.2MVA
2SNmaxRT2770.959
220.305MW
Un
121
SnminR
UN
1620.959
2121
0.25MW
2.变电所主变的选定
变电所主变变压器容量按容载比等于1.6考虑，且考虑到变电所一台变压器故障的情况，所以变电所均采用两台变压器。
变电所1,2主变的选定：
由于第一，二类负荷占系统60%对安全可靠供电要求较高，故需要采用双电源供电，每个变电所设置两台变压器，采用内桥式接线，变压器容量S定为：
S=1.6xSmaX<60%=58MW
所欲变压器的容量Sn选定为63MW。
其型号为：
SFP7-63000/110
铭牌参数如下表2-3:
表2-3变电所1和变电所2主变压器铭牌参数
额定容量
Sn=63MW
变比
110K\±2.5%/10.5KV
空载损耗
△P0=65KVA
短路损耗
△Pk=260KVA
阻抗电压
U%=10.5
空载电流
I0%=0.6
△Pku22601212
变压器电阻：
Rt1000S210006320.959
变电所1变压器最大损耗厶Smax：
P
PS'max
1000S2
26060
10006*
0.0728MW
Uk%SjS|max
2
10.560
7.77MVA
j100S2
10063
P0
65
065MW
Ptmax1000
10000.
ZTmax
QyTmax需舊60.378MW
故:
△Smax
2△FZtmax△Rtmax
j△Qztmax
△QyTmax
0.276j4.456MW
变电所1变压器最小损耗:
P
ZTmin
1000SN
26035
1000632
0.02MW
Uk%SNS1mIN
2
10.535
ZTmin
0.51MW
PTiyTmin
100S2
1000
I0%Sn
10063
65
1000
0.065MW
故:
△S1mir
.2△PzTmin
△^yTminj△QZTmin△QyTmin
0.17j1.776MW
变电所1
变压器电压降：
Umin
2SminRt
2350.793
Un
110mw
Q
yTmin
100
630.6
100
0.378MW
1SmaxFT1600.793
UminP——MW
变电所2变压器最大损耗:
S2△s
2max1max
2max
0.276j4.456MW
变电所2变压器最小损耗：
226040
1000S21000
PZTi
PkS2min
632
0.03MW
PT.
yTmin
Uk%SnS2min
100SN2
P）
10.5
402
2
10063
0.67MW
故:
△Smin
1000
I0%Sn"W
65
1000
630.6
100
△Pti△F>tij
ZTminyTminJ
0.065MW
0.378MW
△OzTmin△Q（Tmin
0.19j2.096MW
变电所2变压器电压降:
U
ma
2S^maxRt
uN
2600.793
110
0.21MW
△U.min
2S^minRr
UN
400.793
-^10——0.185MW
变电所
3主变的选定:
二类负荷占系统的50%对安全可靠供电要求较高，故
需要采用双电源供电，每个变电所设置两台变压器，采用内桥式接线，变压器
容量S定为:
S=1.6xSmaxX50%=40MW
所以变压器的容量Sn选定为50MWV其型号为：
SF7-50000/110
铭牌参数如下表2-4:
表2-4变电所3主变压器铭牌参数
额定容量
Sm=50MW
变比
110KV±2.5%/10.5KV
空载损耗
△P0=55KVA
短路损耗
△R=216KVA
阻抗电压
U<%=10.5
空载电流
1。
％=0.7
变压器电阻:
Rt
△PkUN
1000sN
2601102
1000502
1.05
变压器最大损耗:
P
ZTmax
RQmax
1000S2
260尊2
剧丽0-0667MW
1.62MVAR
Uk%SNS3max
100S2
2
10.550
2
PT77p^0.055MW
yTmax10001000
I0%Sn5007
QyTmax^0^5i1QC^0.35MVAR
故
3max
2△
ZTmax
△p
YTmax
ZTmax
△q
yTmax
0.243j3.94MW
变压器最小损耗:
PkS3min
1000s2
2
30.
2
1000502
260
0.02MW
QZTmin
10.5302
10050
0.47MVAR
故△^min
P0
50
1000
1000
10%SM
500.7
100
100
100S2
0.35MVAR
PTi
yTmin
Uk%SJS3min
Qti
yTmin
△PTmin
△PTmin
0.055MW
变压器电压降:
U
gS^maxRT
1501.05
Un
110
0.24MW
max
j△QZTmin△Q（Tmin
0.15j1.64MW
△Uimin
0.143MW
1SminRT1301.05
—UN110
第三节输电线路型号的选择
导线截面积选择依据
原理：
导线截面选择（按计算所得初步功率分布，按经济电流密度选择导线截面，按机械强度，发热条件，电晕条件进行校验，然后再按选择的导线参数进行潮流计算，并重新选择导线截面，知道前后两次所选截面相同为止）。
、方案I导线截面积的选择（以下的脚标均表示两节点）
第一步：
计算线路最大负荷利用小时数
TmaXA-2）=Tmax（x-2）=Tmax
（2）=5500h
30.7750006.155000
TmaXs-1）―
30.775999h
_35.3850006.155000
TmaXA-1）=35.38
5869h
Tmaxs-3）=Tmax（1-3）=Tmax（3）=5000h
第二步：
根据所算出的各线路Tmax值经下表表2-5确定各导线的经济电流密度J
表2-5架空输电线路导线的经济电流密度J（A/mm2
导线材料
年最大负荷利用小时数
Tmax
3000以下
300
升级会员 