某区域电力网规划设计.docx
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电力网规划课程论文
题 目：
学 号：
姓 名：
2012年12月
某区域电力网规划设计
目 录
目录 1
前言 2
第1章设计题目和原始资料 3
1.1课程设计题目 3
1.2设计主要内容 5
1.3设计要求 5
1.4原始资料 5
第2章负荷合理性校验，功率平衡的校验及确定运行方式 7
2.1电力网络负荷合理性校验 7
2.2电力网络功率平衡校验 7
2.3确定发电厂运行方式 8
第3章确定网络结线方案和电压等级 10
3.1电力网络电压等级的确定 10
3.2电力网络接线方案初级比较 10
3.3电力网络接线方案精确比较 11
第4章确定发电厂、变电所的结线方式 20
4.1选择发电厂主结线 20
4.2确定变电所接线方式 21
4.3确定变压器型号、台数及容量 21
第5章调压方式的选择和计算 25
5.1系统参数计算 25
5.2潮流计算 27
5.3网络电压损耗计算和变压器分接头的选择 32
5.4调压计算结果分析 37
第6章统计系统设计的主要指标 38
6.1线损率的计算 38
6.2全年平均输电效率及输电成本计算 38
6.3网络设计小结 40
参考文献 41
前言
本课程设计的任务是根据给出的数据及要求，按国民经济应用的要求设计一个供电、变电网络。
37
该网络包括一个发电厂、四个变电站及输电线路。
该网络必须在符合国民经济要求的前提下，保证一定的供电可靠性和稳定性，运行方式灵活，电能质量符合标准，并且有一定的经济性。
设计内容包括：
分析原始资料，审定运算条件；校验系统有功、无功平衡和各种运行方式；通过方案比较，确定系统接线方案；确定发电厂、变电所的接线方案和变压器的型号、容量及参数；进行系统的潮流计算；进行系统的调压计算，选择变压器的分接头；统计系统设计的主要指标；绘制系统电气主接线图。
根据给出的负荷情况及输电距离确定网络的电压等级为110KV，再根据变电站、发电厂的地理位置，选出4～6种结线方案进行粗略的比较，比较后从中选出2～3种方案进行精细的方案比较，最后选出一种技术、经济上最优的方案，随之可以确定发电厂、变电站的结线方式和运行方式。
然后根据所选的结线方式和运行方式进行潮流计算和调压计算，直至调压方式、范围合符要求，最后统计物资用量，进行经济指标计算。
最后得出的设计方案应具有高可靠性，能够安全、可靠地向用户提供符合电能质量要求地电能，运行方式变换灵活，具有一定的经济性，基本满足国民经济的要求。
由于本人的水平有限，设计中难免出现错漏，希望指导老师指正，并感谢指导老师在设计过程中给予的辅导和帮助。
第1章 设计题目和原始资料
1.1课程设计题目
设计题目：
某区域电力网规划设计
1.2设计主要内容
1.2.1校验系统有功、无功平衡和各种运行方式；
1.2.2通过方案比较，确定系统接线方案；
1.2.3确定发电厂、变电所的接线方案和变压器的型号、容量及参数；
1.2.4进行系统的潮流计算；
1.2.5进行系统的调压计算，选择变压器的分接头；
1.2.6统计系统设计的主要指标。
1.3设计要求
1.3.1设计说明书一份。
1.3.2设计图纸三张。
1.4原始资料
1.4.1发电厂资料
项目
台数
容量（MW）
电压（kV）
功率因素
1
5
25
6.3
0.8
2
1
50
10.5
0.85
1.4.2发电厂和变电所负荷资料
项目
发电厂A
变电所1
变电所2
变电所3
变电所4
最大负荷（MW）
40
34
26
37
20
最小负荷（MW）
21
18
14
19
11
最大负荷功率因数
0.82
0.82
0.83
0.84
0.83
最小负荷功率因数
0.8
0.81
0.81
0.81
0.78
Tmax（小时）
5500
5500
5500
5000
5000
二次母线电压（kV）
10
6
10
10
6
一类用户（%）
30
30
25
25
25
二类用户（%）
35
30
35
30
30
调压方式
常
常
顺
逆
顺
注意：
（1）.发电厂的负荷包括发电厂的自用电在内；
（2）.建议采用的电力网额定电压为110kV。
1.4.3发电厂和变电所的地理位置图：
第2章负荷合理性校验，功率平衡校验及确定运行方式
2.1电力网络负荷合理性校验
根据最大负荷利用小时数的定义，最大负荷运行Tmax小时所消耗的电量等于全年实际耗电量，所以应大于全年以最小负荷运行所消耗的电量，即：
Pmax·Tmax＞Pmin·8760 8760——全年小时数
2.1.1发电厂负荷
（Pmax·Tmax＝40×5500＝220000）＞（Pmin·8760＝21×8760＝183960）（MWh）
2.1.2变电所1负荷
（Pmax·Tmax＝34×5500＝187000）＞（Pmin·8760＝18×8760＝157680）（MWh）
2.1.3变电所2负荷
（Pmax·Tmax＝26×5500＝143000）＞（Pmin·8760＝14×8760＝122640）（MWh）
2.1.4变电所3负荷
（Pmax·Tmax＝37×5000＝185000）＞（Pmin·8760＝19×8760＝166440）（MWh）
2.1.5变电所4负荷
（Pmax·Tmax＝20×5000＝100000）＞（Pmin·8760＝11×8760＝96360）（MWh）结论：
经上述校验，所有负荷均满足合理性要求。
2.2电力网络功率平衡校验
2.2.1有功功率平衡校验（在最大负荷方式下）
系统最大有功综合负荷：
PXMAX
n
=K1×K2×åPMAX×n
1
n
系统最小有功综合负荷：
PXMIN=K1×K2×åPMIN×n
1
K1——同时系数取0.9
K2——厂用网损系数取1.15（其中网损5%，厂用10%）
PXMAXPXMIN
=0.9×1.15×（40+34+26+37+20）=162.5（MW）
=0.9×1.15×（21+18+14+19+11）=86（MW）
发电厂装机容量:
PFMAX
=25×5+50×1=175（MW）
有功备用容量:
PB=PFMAX-PXMAX=175-162.5=12.5（MW）
备用容量占系统最大有功综合负荷的百分比：
7.69％<10％
2.2.2无功功率平衡校验（最大负荷方式下）
系统最大无功综合负荷：
Q
XMAX
=PXMAX
·tan（cos-1f）
XMAX
Q ＝162.5×tan（cos-10.82）=113.43（MVar）
发电机能提供的无功功率：
QFMAX
=PFMAX
·tan（cos-1f）
e
FMAX
Q ＝（50×1）tan（cos-10.85）＋（25×5）tan（cos-10.8）=124.74（MVar）
无功备用容量：
QB
=QFMAX
-QXMAX=124.74-113.43=11.32（MVar）
无功备用容量占系统最大无功综合负荷的百分比：
9.98%<（10～15）%
2.2.3功率平衡校验结论
发电厂有功储备为12.5MW，达到系统最大综合有功综合负荷的7.69％，小于10％，基本满足系统
有功平衡的要求。
发电厂无功储备有11.32MVar，达到系统最大综合无功功率的9.98％，不满足系统无功平衡要求的10～15％的储备要求。
综上所述，该发电厂装机容量不满足系统功率平衡的要求，需要增加机组。
综合原始发电机资料，现增加一台50MW机组。
计算得发电机无功储备为42.29MVar，无功备用容量占系统最大无功综合负荷的百分比为37.28%，完全满足系统无功平衡要求的10～15％的储备要求
2.3确定发电厂运行方式
当系统以最大负荷方式运行时，该系统最大有功综合负荷为162.5MW，而发电厂最大出力为175MW，因有功备用容量12.5 MW不足一台发电机组的容量，所以所有机组都须带负荷运行。
机组间负荷分配，可以按机组容量来分配。
当系统以最小负荷方式运行时，系统有功功率只有86MW，此时发电厂以最大方式运行时，平均每台机组所承担的负荷仅达到容量的25％～50％，这显然是不经济的，因此要考虑切除机组；同时考虑事故时的备用容量，应切除1台25MW机组和1台50MW机组，即一台50KW机组和四台25MW机组带负荷，而另一台50KW机组和一台25MW机组作备用，用作轮流检修和事故备用。
第3章确定网络结线方案和电压等级
3.1电力网络电压等级的确定
本设计的网络是区域电力网，输送容量20～30MVA，输送距离从30～40kM。
根据各级电压的合理输送容量及输电距离，应选择110KV电压等级（其输送能力为10～50MW，50～150kM）。
故网络电压等级确定为：
110kV
3.2网络结线方案初步比较
方案
结线图
线路长度
（kM）
高压开关
数
优缺点
I
288
14
优点：
供电可靠性高。
缺点：
电厂出线多，倒闸操作麻烦；有环网，保护须带方向。
II
231
14
优点：
供电可靠性高。
缺点：
电厂出线多，倒闸操作麻烦；有环网，保护须带方向。
III
216
12
优点：
供电可靠性高，电厂出线少，线路短。
缺点：
有环网，保护须带方向。
IV
137
8
优点：
电厂出线最少，线路最短；开
关最少，操作简单；电压损失最少。
缺点：
供电可靠性最低。
Ⅴ
274
16
优点：
供电可靠性最高，保护设施简单。
缺点：
电厂出线最多，线路最长，开
关最多。
Ⅵ
327
16
优点：
供电可靠性最高，电厂出线少。
缺点：
有环网，保护须带方向；线路复杂，开关多。
根据上表比较，从可靠性、操作容易、保护简单等方面选优，选出Ⅱ、Ⅲ两种方案进行精确比较。
3.3网络结线方案精确比较
确定导线材料和杆塔的类别及导线的几何均距。
目前我国高压输电线主要采用钢芯铝绞线。
按电力设计手册，当负荷的年最大利用小时数达到5000小时以上时，钢芯铝铰线的经济电流密度取J=0.9A/mm2，在高压区域电力网，用经济电流密度法选择导线载面，用发热校验。
因本设计是110kv及以上电压等级，为了避免电晕损耗，导线截面不应小于LGJ-70。
在LGJ-240以下者，均采用单杆三角形排列，在LGJ-300以上者，均采用П型杆塔。
有关数据综合如下：
导线截面
载流量（A）
r（Ω/km）
X（Ω/km）
导线投资（万
元）
线路综合投资（万元
LGJ-70
275
0.45
0.432
0.29
1.95
LGJ-95
335
0.33
0.416
0.4
2.1
LGJ-120
380
0.27
0.409
0.49
2.25
LGJ-150
445
0.21
0.403
0.62
2.45
LGJ-185
515
0.17
0.395
0.76
2.7
LGJ-240
610
0.132
0.188
0.98
2.95
LGJ-300
710
0.107
0.382
1.46
3.4
LGJ-400
898
0.079
0.386
2
4
）
初选出来的Ⅱ、Ⅲ方案技术和经济精确比较见下表：
方案
Ⅱ
Ⅲ
结线图
潮流（MVA）
线路A-1：
37.28+j26.02
线路A-2：
13+j8.74
线路A-3：
33.72+j21.78
线路A-4：
10+j6.72
线路1-3：
0.28+j0.18
线路A-1：
17+j11.87
线路A-2：
13+j8.74
线路A-3：
18.5+j11.95
线路A-4：
10+j6.72
选导线
A-1：
LGJ-300
A-2：
2×LGJ-95A-3：
LGJ-240
A-4：
2×LGJ-95
1-3：
LGJ-70
A-1：
2×LGJ-150A-2：
2×LGJ-95A-3：
2×LGJ-150A-4：
2×LGJ-95
线路阻抗（Ω）
A-1：
3.424+j12.224A-2：
5.28+j6.656
A-3：
5.016+j7.144A-4：
5.775+j7.28
1-3：
12.15+j11.66
A-1：
3.36+j6.448A-2：
5.28+j6.656A-3：
3.99+j7.657A-4：
5.775+j7.28
正常时ΔU%
A-1：
占额定电压的3.7%
A-2：
占额定电压的1%
A-3：
占额定电压的2.7%
A-4：
占额定电压的0.9%
A-1：
占额定电压的1.1%
A-2：
占额定电压的1%
A-3：
占额定电压的1.4%
A-4：
占额定电压的0.9%
故障时最大ΔU%
在线路A-4断开时，11.7%
在线路A-3断开时，2.9%
投资（K）
线路
线路：
470.53
万元
总计：
554.53万元
线路：
437.08
万元
总计：
533.08万元
断路器
断路器：
84万
元
断路器：
96万
元
年运行费用
（N）
线路及断路器
折旧
折旧费
44.36万元
年运行费
259.99万元
折旧费
43.65万元
年运行费
110.89万元
线损费用
线损费
215.63万元
线损费
68.33万元
年计算费用（万元）
339.21万元
187.04万元
由上表的技术及经济比较可以看出，方案Ⅱ、Ⅲ在技术上均满足要求（正常时DU＜5%，故障时
某区域电力网规划设计
DU＜15%），从经济上，供电可靠性上，方案Ⅲ优于方案Ⅱ，故选择方案Ⅲ为网络结线方案。
表中数据算法及算例如下：
线路潮流公布计算的两个假定：
1、计算时不考虑线路功率损失；2、功率大小按导线的长度平均分布。
3.3.1方案Ⅱ
3.3.1.1潮流计算
（38+27）´34+38´37
1406+2210
3616
线路A-1：
PA-1=
32+27+38
= =
97 97
=37.28MW
QA-1
=PA-1
·tan（cos-1f）=37.28´tan（cos-10.82）=26.02MVar
26
线路A-2：
PA-2=
=13MW
2
QA-2
=PA-2
·tan（cos-1f）=13´tan（cos-10.83）=8.74MVar
线路A-3：
PA-3=
32´34+（32+27）´37
32+27+38
=1088+2183
97
=33.72MW
QA-3
=PA-3
·tan（cos-1f）=33.72´tan（cos-10.84）=21.78MVar
20
线路A-4：
PA-4=
=10MW
2
QA-4
=PA-4
·tan（cos-1f）=10´tan（cos-10.83）=6.72MVar
线路1-3：
P1-3=PA-3-P3=37.28-37=0.28MW
Q1-3
=P1-3
·tan（cos-1f）=0.28´tan（cos-10.84）=0.18MVar
3.3.1.2网络导线L选取
P
3´110´0.82
37.28´103
线路A-1：
I
A-1
=A-1 =
3ucosj
=238.63A
3´110´0.82
P （34+37）´103
IA-1max
=A-1max=
3ucosj
=454.47A
SA-1
=IA-1
J
=238.63=265.14mm2
0.9
取J=0.9A/mm2
故选LGJ-300
线路A-2：
IA-2
P
IA-1max=710A
3´110´0.83
=PA-2 =
3ucosj
3´110´0.83
26´103
13´103
=82.21A
IA-2max
=A-2max=
3ucosj
=164.42A
SA-2
=IA-2
J
=82.21=91.34mm2
0.9
取J=0.9A/mm2
故选2×LGJ-95
IA-2max=335A
线路A-3：
I
A-3
=PA-3 =
3ucosj
33.72´103
3´110´0.84
=210.70A
IA-3max
=PA-3max=
3ucosj
（34+37）´103
3´110´0.84
=443.65A
SA-3
=IA-3
J
=210.7=234.11mm2
0.9
取J=0.9A/mm2
故选LGJ-240
线路A-4：
IA-4
Imax=610A
=PA-4 =
3ucosj
10´103
3´110´0.83
=63.24A
IA-4max
=PA-4max=
3ucosj
20´103
3´110´0.83
=126.48A
S=IJ
=63.24=70.27mm2
0.9
取J=0.9A/mm2
故选2×LGJ-95
Imax=335A
3´110´0.84
P
0.28´103
线路1-3：
I
1-3
=1-3 =
3ucosj
=1.75A
I1-3max=
P1-3max =37
3´110´0.84
3ucosj
=231.2A
S1-3
=I1-3
J
=1.75=1.94mm2
0.9
取J=0.9A/mm2
故选LGJ-70
Imax=275A
3.3.1.3网络线路阻抗Z计算
阻抗Z=r+jx=roL+jxoL
A-1：
r+jx=0.107´32+j0.382´32=3.424+j12.224（W）
A-2：
r+jx=0.33´32/2+j0.416´32/2=5.28+j6.656（W）
A-3：
r+jx=0.132´38+j0.188´38=5.016+j7.144（W）
A-4：
r+jx=0.33´35/2+j0.416´35/2=5.775+j7.28（W）
1-3：
r+jx=0.45´27+j0.432´27=12.15+j11.66（W）
3.3.1.4网络正常运行时的电压损失计算
P×r+Q×x
电压损失DU%=
U2
´100%
A-1：
DU%=
37.28´3.424+26.02´12.224
1102
=3.7%
A-2：
DU%=
13´5.28+8.74´6.656
1102
=1%
A-3：
DU%=
33.72´5.016+21.78´7.144
1102
10´5.775+6.72´7.28
=2.7%
A-4：
DU%=
1102
=0.9%
3.3.1.5网络故障时最大电压损失计算
在A-3-1-A网络中，当A-1断开电压损失最大：
DUA-3%=
（34+37）´5.16+（34+37）tan（cos-10.82）´7.1441102
=366.36+354.04
1102
=6%
DU3-1%=
34´12.15+34´tan（cos-10.82）´11.66=
1102
413.1+276.72
1102
=5.7%
DU%=DUA-3%+DUA-3%=6%+5.7%=11.7%
3.3.1.6电力网络总投资K计算（万元）
网络总投资=线路投资+开关设备投资
线路投资K1：
若线路为双回路线，则线路计算长度为两线路长度之和的70%
线路：
K1=KA-1+KA-2+KA-3+KA-4+K1-3
=3.4´32+2.1´32×2×0.7+2.95´38+2.1´35×2×0.7+1.95´27
=470.53（万元）
断路器：
K2=6´14=84（万元） 假定每个开关设备需投资6万元总投资：
K=K1+K2
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