长沙理工大学电气学院电网规划课程设计Word文档下载推荐.doc
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4.调压计算 33
4.1调压原则 33
4.2最大、最小负荷情况下的潮流计算 33
4.2.1各变压器的参数计算 33
4.2.2最大负荷最终潮流分布 35
4.2.4最小负荷最终潮流分布 39
4.3变压器分接头的选择 44
5.总结与心得 48
5.1总结 48
5.2心得 49
附录
1.引言
根据电能生产、输送、消费的连续性，瞬时性，重要性的特点，对电力系统的运行也必须保证对第一类负荷的不间断供电，对第二类负荷的供电可靠性，同时，保证良好的电能质量，除此之外降低变换、输送、分配时的损耗，保证系统虑供电的可靠性、灵活性和经济性的基础上，使方案达到最合理化。
保证良好的电能质量和较好的经济效益运行的经济性也极为重要。
于是在规划电力网时应该根据各个负荷点对电能要求的不同和保证运行的灵活和操作时的安全来选择合适的接线方式和合理的电压等级。
区域电网的设计应根据用户负荷的相关资料，各变电站的地理位置和供电情况做出相应的功率平衡，确定各变电站变压器的主变容量与台数。
根据已有的知识做出几种备选的方案，通过技术经济比较，主要从以下几个方面：
（1）按经济截面选择导线，按机械强度、载流量等情况校验导线，确定各段导线型号。
（2）对各种备选方案进行正常和故障情况下的电压和电能损耗的计算，本过程的计算主要采用手工算潮流电能的方法，得出各种正常及故障时的电压损耗情况，评定各种接线方案。
（3）从各种方案线路的损耗等方面进行比较。
综合以上三个方面确定最佳的方案，即为本设计的选定方案。
最后对最优方案进行潮流计算，根据其结果对最优方案评定调压要求，选定调压方案。
1.1设计任务
本次电力系统规划设计是根据给定的发电厂、变电所原始资料完成如下设计：
1.1.1确定供电电压等级；
1.1.2初步拟定若干待选的电力网接线方案；
1.1.3发电厂、变电所主变压器选择；
1.1.4电力网接线方案的技术、经济比较；
1.1.5输电线路导线截面选择；
1.1.6精确潮流计算得出最优方案；
1.1.7调压计算
1.2原始资料
图1-1发电厂、变电所相对地理位置及距离图示
1.2.1技术参数
发电厂为火力发电厂，装机台数、容量：
2×
300＋2×
600（MW）;
机端额定电压（KV）：
20（KV）；
额定功率因数cosφ=0.9;
最小运行方式为二台300MW机组运行。
1.2.2数据及有关要求
表1-2负荷数据及其要求
厂
项站
目
发电厂
变电所
项目
A
1
2
3
最大负荷（MW）
厂用负荷6%
220
260
250
最小负荷（MW）
70
115
120
功率因数cos
0.90
0.92
0.93
Tmax（h）
4500
5000
5500
低压母线电压（kV）
20
10
调压要求
最大负荷（%）
2~5
最小负荷（%）
各类负荷（%）
I类
30
35
II类
50
40
45
1.3课题任务要求
根据“电力系统分析”课程所学理论知识和电力系统规划设计的基本任务，在电源及负荷大小及其相对地理位置已确定的情况下，完成一个区域电力网络的设计。
要求对多个方案进行技术经济比较和分析，选择出最优方案，并对所选方案进行必要的技术计算（如调压计算、稳定性计算），提出解决技术问题的措施。
具体设计如下：
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．电网潮流和调压计算。
1.4课题完成后应提交的文件（或图表、设计图纸）
1.课程设计论文一份，论文中应包含有：
设计任务书、设计说明书（各电压级各主要的电气设备结果表、短路电流计算结果表，潮流计算结果表等）计算说明书（负荷计算、各支路最大负荷电流计算、短路电流计算，潮流计算等）、绘制的各种图纸潮流分布图和总结等。
2．参考文献
1.5设计要求
1．设计中应严格遵守课程设计的规章制度，按时到设计教室进行设计，任何人不得迟到、早退和无故缺席；
2．同学应根据设计要求独立完成课程设计任务，对设计中所出现的问题进行综合分析并加以解决；
同组成员之间可以商量讨论，但严禁相互抄袭；
3．设计完成后，每个同学应提交设计说明书一份，课程设计说明书编写和电路图绘制应附和规范要求，文字通顺，排版合理，图纸符合国家规范；
4．按时参加课程设计答辩。
1.6主要参考文献
[1]于永源.电力系统分析[M].长沙：
湖南师范大学出版社，1992年7月
[2]陈珩.电力系统稳态分析（第二版）[M].北京：
水利电力出版社，1995年11月
[3]陆敏政.主编电力系统习题集[M].北京：
水利电力出版社，1990年[4]熊信银.发电厂电气部分[M].北京：
中国电力出版社，2008年
[5]祝淑萍.电力系统分析课程设计与综合实验[M].北京：
中国电力出版社，2007年3月
[6]东北院.电力系统设计手册[M].北京：
中国电力出版社
[7]水电部.电力工程概算指标[M].北京：
中国水利电力出版社
[8]电力工程设计手册[M].北京：
中国电力出版社
1.7同组设计者
2.电网接线初步方案的拟定与比较
2.1初步接线方案的拟定依据
2.1.1系统最大负荷：
首先由数据计算出系统在最大负荷时无穷大系统功率的流动状态。
电源A最大出力=（2×
300+2×
600）（1-6%）=1692（MW）
负荷最大功率=220+250+185=583（MW）
此时可向无穷大系统输送功率
△S=1692-583=1109（MW）
2.1.2系统最小负荷：
由数据计算出系统在最小负荷时无穷大系统功率的流动状态。
负荷最小功率=70+115+65=250（MW）
△S=1692-250=1442（MW）
2.1.3拟定依据：
电力网接线初步方案主要根据负荷对供电可靠性的要求拟定。
在电力系统中，对于Ⅰ类负荷要求任何情况下不能断电，Ⅱ类负荷要求尽可能保证供电，必要时可以断电。
从设计任务书中的负荷数据表可知，发电厂A的Ⅰ类负荷占30%，变电所1、变电所2变电所3的Ⅰ类负荷分别为30%、35%、35%。
所以对发电厂A和变电所1、2、3的供电在任何情况下都不能中断。
2.2初步拟定的方案
综上考虑，可能的各种电网接线初步方案如图2-1（可能不完整方案）
（a）（b）
（c）（d）
（e）（f）
图2-1各种方案电网初步接线图
2.3初步方案的潮流计算
初步方案并未确定导线截面积，因此先按均一网对其进行初步功率分布的计算。
均一网初步功率分布的计算公式如下：
按均一网计算所得方案三初步潮流分布如图2-2所示
图2-2方案三初步潮流分布图
首先，将环网化简：
把负荷3移植到S和2中。
负荷3移植到S中的负荷大小为：
负荷3移植到2中的负荷大小为：
负荷3移植后，S—1线路等效长度为（65+85）//100=60km
然后，将环形网络如图2-3所示从A点断开进行初步潮流计算：
图2-3从A站解开的功率分布图
计算完成后，再还原S—1线路上的负荷：
其他方案计算步骤同上计算出六种方案的损耗以及线长。
2.4初步潮流分布计算结果比较各种接线方案
表2-1备选方案初步比较图
备选方案
线路长度（kM）
电能损耗
∑Sm2Lm
（MW）
技术性比较
方方案一
400
21.710
供电可靠性较高、电能质量较好、长度较短
方案二
575
1.6510
供电可靠性高、电能质量一般、长度一般
方案三
750
0.91410
供电可靠性高、电能质量较高、长度较长
方案四
520
1.8410
供电可靠性较高、电能质量差、长度适中
方案五
665
0.8010
供电可靠性高、电能质量好、长度短
方案六
765
5.710
说明：
正比于电网有功功率损耗,线路长度表示方案的投资。
从供电可靠性、电能质量、线路长度投资综合考虑，初步选定方案三和方案六。
2.5电压等级的确定
对所拟订的接线方案按均一网计算，其初步功率分布的结果都在100000~500000kW之间，根据供电可靠性要求，并且考虑到电网发展的需求，所以选择220kV的电压等级。
确定依据如表2-2所示：
表2-2电压等级确定依据
额定电压
（kV）
输送功率
（kW）
输送距离
（kM）
2000～10000
20～50
60
3500～30000
30～100
110
10000～50000
50～150
100000～500000
100～300
根据初步潮流分布并考虑到实际电能输送情况和线路检修时个别线路的潮流会增大，考虑到输送的功率很大，所以最终均选择220KV的电压等级。
3.电网接线方案的技术经济比较
由于方案三与方案六负荷及发电厂各项指标均相同，各线路电压等级均为220KV，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。
3.1发电厂，变电站主接线方式的选择
3.1.1发电厂A接线方式的选择
从系统负荷情况看，系统中1,2，3变电所均包含一，二类负荷，因此保证供电的可靠性是首要问题。
故发电厂主接线采用双母线带旁路，两台发电机与两台变压器采用单元接线方式。
具体接线图见附录。
3.1.2变电所接线方式的选择
由于变电所1；
2；
3中包含30%；
35%；
35%一类负荷和50%；
40%；
45%二类负荷，电能质量要求高且要求保证供电不中断，故两变电所均采用双母线带旁路接线方式（如下图3-2所示）。
由于变电所3包含45%的二类负荷，电能质量和供电可靠性要求较高，故两变电所均此采用双母线带旁路接线方式。
3.2发电厂、变电所主变压器的选择
3.2.1.确定发电厂变压器容量及损耗
由已知数据可知发电厂装机容量为1800MW，因此，初步确定发电厂变压器的容量S的值为：
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45%的二类负荷，因此保证供电的可靠性是首要问题，故采用两台其型号为SFP-720MVA/2202×
2.5%的变压器。
发电厂主接线采用双母线带旁路接线方式，四台发电机与四台变压器采用单元接线方式。
变压器铭牌参数见下表：
表3-1发电厂主变压器铭牌参数
型号
SFP-720MVA/2202×
2.5%
SFP-360MVA/2362×
空载损耗
△Pu=280MW;
217MW
短路损耗
△Pk=1230KVA;
774KVA
阻抗电压
Uk%=14;
12
空载电流
IO%=0;
O.38
接下来进行变压器参数的计算：
由变压器公式先进行电阻计算：
再计算变压器功率损耗：
MW
MV
Mvar
所以由计算可得：
最后计算得出变压器压降：
由于发电厂低压侧无功采取就地补偿原则，故无功≈0
所以变压电压降：
720MVA的变压器
360MVA的变压器
3.2.2.确定变电所变压器容量及损耗
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。
（1）变电所1主变的选定：
由于第一，二类负荷占系统80%，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，采用双母线带旁路，变压器容量S定为：
所欲变压器的容量SN选定为300MW。
其型号为：
SFP-300000/236±
铭牌参数如下表3-2：
表3-2变电所1主变压器铭牌参数
SFP-300MVA/2362×
△=255KVA
△=1553KVA
%=14
%=1
再由上表数据计算变压器电阻：
变电所1变压器最大损耗△Smax：
故可得:
再变电所1变压器最小损耗：
最后同上计算可得变电所1变压器电压降：
（2）变电所2主变的选定：
二类负荷占系统的40%，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，采用内双母线带旁路接线，变压器容量S定为：
所以变压器的容量SN选定为360MWA，其型号为：
SF-360000/236±
铭牌参数如下表3-3
表3-3变电所1主变压器铭牌参数
△Pu=217MW
△Pk=774KVA
Uk%=12
IO%=O.38
同上计算可得变电所2变压器最大损耗：
故有：
变电所2变压器最小损耗：
故：
再计算可得变电所2变压器电压降：
（3）变电所3主变的选定：
二类负荷占系统的45%，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，采用双母线带旁路接线，变压器容量S定为：
所以变压器的容量SN选定为300MWA，其型号为：
SF-300000/236±
铭牌参数如下表3-4：
表3-4变电所3主变压器铭牌参数
由公式计算可得变压器电阻：
变压器最大损耗：
故有：
变压器最小损耗：
最后计算变压器电压降：
0.42KV
0.15KV
3.3输电线路型号的选择
3.3.1导线截面积选择依据
先从选定的方案三以及方案六中确定每一条传输线路上的年最大利用小时数，再根据查表得到每条导线的经济电流密度。
再计算得出每条传输线路上的载流量，从而选择适当型号的导线。
3.3.2方案三导线截面积的选择
（以下角标均表示两节点）
图3-3方案三初步功率分布
首先计算每条线路最大负荷利用小时数：
然后根据所算出的各线路Tmax值经下表表3-5确定各导线的经济电流密度。
表3-5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
3000~5000
5000以上
铝
1.65
1.15
0.9
铜
3.00
2.25
1.75
再在不考虑功率因数的情况下计算各线路上的最大电流
最后计算各导线的截面积
最后根据各导线的计算截面积初步选择导线的型号：
表3-6方案三各导线型号和参数
线路
长度（KM）
型号
阻抗Z
LA-2
80
LGJK-1000
2.312+j32
LA-1
75
LGJ-200
10.8+j30
L2-S
100
2.89+j40
L1-S
95
LGJK-630
4.3605+j38
L3-S
85
3.9015+j34
L2-3
65
1.8785+j26
注：
导线间距取值为4m
3.4.3方案六导线截面选择
图3-4方案六初步潮流计算
首先计算线路最大负荷年利用小时数
接下来根据所算出的各线路Tmax值查表3-4确定各导线的经济电流密度J
不考虑功率因数的情况下计算各线路上的最大电流
计算各导线的截面积：
最后根据各导线的计算截面积初步选择导线的型号见下表3-7
表3-7方案六各导线型号和参数
LS-1
LGJK-710/50
3.87+j38
LGJK-630/45
3.44+j30
LS-A
105
4.27+j42
LS-3
LGJ-250/25
9.8+j34
3.67+j32
LGJK-800/35
2.35+j26
3.5方案技术经济比较
3.5.1技术比较
（1）方案三技术性能：
①供电可靠性：
本方案中各变电所均采用两端供电，由于同一系统两条输电线同时断线的可能性极小，所以在任意一条线路发生断线时，系统都能够保证各负荷的供电可靠性。
发电厂的和各变电所均采用两台变压器调压，即使当系统发生某一台变压器故障时，系统变电所仍能保证一类负荷和二类负荷的不断电。
故本方案系统中全部停电的可能性极小且停电时仍能满足重要负荷和较重要负荷的供电可靠性要求。
②灵活性：
本方案负荷1和3为两端供电，负荷2也为两端供电，而且各负荷点联网性较高，灵活性较强。
（2）方案六技术性能：
本方案中1、2号变电所采用两端供电，3变电所采用双回线与S系统相连，且发电站与各变电所均采用两条变压器调压，本方案系统中全部停
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