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课程设计说明书

题目：

电力网络设计（14）

学院：

电力学院

年级：

***级

专业：

电气信息工程

姓名：

***

指导老师：

武志刚、王健

时间：

前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2

1、原始料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..3

2、校力系功率平衡和确定厂的运行方式⋯⋯⋯⋯..5

荷合理性校⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.5

功率平衡校⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.5

3、确定力系的接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..6

网等的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..6

网接方案初步比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6

网接方案精确比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯7

4、确定厂、所的气主接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

.14

4．1

站的主接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

.⋯14

4．2

站主接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

.14

4．3确定器的参数、型号和路参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

...⋯.15

5、潮流算，确定器分接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

.18

5．1系参数算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

.18

5．2潮流算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

.19

5．3器分接的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

.26

6、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

.29

前言

本课程设计的任务是根据所给的数据，对一个区域电网规划进行分析，校

验系统的有功与无功；分析各种不同的运行方式；确定系统的接线方案；选择系

统中变压器的型号；对系统的潮流进行估算；计算网络中的损耗；进行调压计算

并校验分接头的选择；统计系统设计的主要指标；绘制电气主接线。

1、原始资料：

A.发电厂发电机资料：

项目

台数

容量（MW）

电压（kV）

功率因数

1

5

25

2

1

50

B.发电厂和变电所的负荷资料：

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）

20

37

40

34

26

最小负荷（MW）

11

19

21

18

14

最大负荷功率因数

最小负荷功率因数

最大负荷利用小时

5000

5000

5500

5500

5500

二次母线电压（kV）

6

10

10

6

10

一类用户的百分数

25

25

30

30

25

二类用户的百分数

30

30

35

30

35

调压要求

顺

逆

常

常

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110k

C、发电厂和变电所的地理位置图：

1

2

3

4

图例：

——发电厂

比例尺：

1:

1000000

4——变电所

L1=25km,L2=25km,L3=30km,L4=38km,L12=41km,L13=35km,L23=41km,L24=km51,L

34=km38

2、校验电力系统功率平衡和确定发电厂的运行方式

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TmaxI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，校验之。

（To为一年的时间即8760

小时）

1、发电厂A

Pmax×Tmax=20×5000=100000MWPmin×To=11×8760=96360MW

2、变电站1

Pmax×Tmax=37×5000=185000MWPmin×To=19×8760=166440MW

3、变电站2

Pmax×Tmax=40×5500=220000MWPmin×To=21×8760=183960MW

4、变电站3

Pmax×Tmax=34×5500=187000MWPmin×To=18×8760=157680MW

5、变电站4

Pmax×Tmax=26×5500=143000MWPmin×To=14×8760=122640MW

系统全年实际耗电量：

Wa=100000+185000+220000+187000+143000=835000MW

全年以最小负荷运行所消耗的电量：

Wb=96360+166440+183960+157680+122640=727080MW

Wa>Wb负荷合理

功率平衡校验

1）有功功率平衡校验

n

系统最大有功综合负荷：

P

XMAX=K1·K2·PMAX?

n

1

K1－－同时系数取

K2－－厂用网损系数取（其中网损

5%，厂用10%）

需校验发电厂的有功备用容量是否大于最大有功负荷的10%。

发电机组总容量为：

P=25*5+50=175MW

系统最大有功综合负荷为：

Pxmax=**（37+40+34+26+20）=

最大有功负荷：

37+40+34+26+20=157MW

有功备用容量/最大有功负荷：

（）/157=%<10%

得出结论：

系统有功功率平衡，但有功备用容量不够充足

2）无功功率平衡校验

求出系统最大的无功综合负荷，校验发电厂的无功备用容量是否大于最大无功负荷的

10%。

发电机组所提供的无功容量为：

Qmax=5*25*tan+50×tan=

负荷所消耗的最大的无功综合负荷为：

Qlmax=**（20*+37*+40*+34*+26*）=

（其中tan=tan=tan=）

最大无功负荷：

20*+37*+40*+34*+26*=

无功备用容量/最大无功负荷：

（）/=%>10%

所以系统的无功备用充足

3）功率平衡校验结论

由上面检验结果可知：

系统有功功率平衡，但有功备用容量不够充足。

如果发电厂的一

台发电机故障，则系统必须切一些负荷才能保持系统的有功功率平衡。

而系统的无功功率平

衡且无功备用充足。

现在按最严重的情况考虑：

假设发电厂容量最大的机组（50MW）故障

发电机组总容量为:

P=5*25=125MW

系统一、二类负荷：

Pa=20*55%+37*55%+40*65%+34*60%+26*60%=

P>Pa所以发电厂带最大负荷时一台机组故障后能保证一二类负荷的供电

而且还可以对三类负荷供电P-Pa==

被强迫停电的三类负荷为：

157-125=32MW

3、确定电力系统的接线图

网络电压等级的确定

电网电压等级决定于输电距离和输电功率，还要考虑到周围已有电网的电压等级。

根据

设计任务书的要求，网络的电压等级取110kV。

网络接线方案初步比较

方案

1

主接线

供电可靠性

负荷均采用双回线路供电，

可靠性高，能保证一条线路

继电保护开关数

整定的难

易程度

容易（开式16

网络）

线路总长度

236Km

出现故障后另一条线路维

持对负荷供电

2

电站出线较少，采用环形供

难

12

204Km

电。

可靠性高，能保证一条

（有环）

线路出现故障后另一条线

路维持对负荷供电

3

电站出线较少，采用环形供

难

12

197Km

电。

可靠性高，能保证一条

（有环）

线路出现故障后另一条线

路维持对负荷供电

4难12186Km

电站出线较少，供电可靠性

（有环）

高，但变电站3可能因供电

线路太长，导致电压降落过

大，和线损过多

方案1由设计说明书知：

总投资为线路长度总和的70%，所以经济性良好，方案2和3

通过表知可排除方案2，方案4的变电站3由于供电线路太长，导致电压降落过大，可靠性

也不高，故排除。

综上从这些方案中，考虑到线路的长度，电站出线，开关数量，布局结构以及可靠性等

方面，因此选取方案1、3来进行更为精确的比较。

网络接线方案精确比较

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。

有关数据综合如下：

导线

导线投资

线路综合

载流量（A）r（Ω/km）

X（Ω/km）

截面

（万元）

投资（万元）

LGJ-70

275

LGJ-95

335

LGJ-120

380

LGJ-150

445

LGJ-185

515

LGJ-240

610

LGJ-300

710

LGJ-400

898

2

4

1）潮流估算

由于后面选择导线截面积时需考虑一定的裕度，故此处潮流计算时可不考虑网损。

方案1：

（G为发电厂，

1、2、3、4分别为图上变电站，下同）

线路G-1

：

P=37/2=，Q=2=

线路G-2

：

P=40/2=20MW，

Q=2=

线路G-3

：

P=34/2=17MW，

Q=2=

线路G-4

：

P=26/2=13MW，

Q=2=

方案3：

线路G-1

：

P=37MW，

Q=

线路G-2

：

P=40MW，

Q=

线路G-3

：

P=34MW，

Q=

线路G-4

：

P=26MW，

Q=

线路1-2

：

P=0MW，

Q=0Mvar

线路3-4

：

P=0MW，

Q=0Mvar

2）选择导线型号及线路阻抗计算

利用估算出来的潮流计算导线上流过的电流，从上表中选择合适的导线型号，即可进行

线路阻抗计算。

计算公式为：

I=P/（Φ）

钢芯铝绞线的经济电流密度取J=0.9A/mm2

因此导线截面积为：

S=I/J

方案1：

选择合适的导线型号：

线路G-1：

I=（×110×）=

S==128.4mm2

因此线路G-1选LGJ-150

线路G-2：

I=20/（×110×）=

S=128/=142.22mm2

因此线路G-2选LGJ-150

线路G-3：

I=17/（×110×）=

S==120.88mm2

因此线路G-3选LGJ-150

线路G-4：

I=13/（×110×）=

S==91.33mm2

因此线路G-4选LGJ-95

校验：

按允许载流量条件效验导线截面积（发热校验）

当每回线路有一条故障时，另外一条线路的电流

线路G-1

：

I=*2=<445A

满足

线路G-2

：

I=128*2=256A<445A

满足

线路G-3

：

I=*2=217.6A<445A

满足

线路G-4

：

I=*2=164.4A<335A

满足

线路阻抗计算：

（双回线的为双回线的总阻抗，下同）

线路G-1：

R+jX=×25/2+×25/2=+

线路G-2：

R+jX=×25/2+×25/2=+

线路G-3：

R+jX=×30/2+×30/2=+

线路G-4：

R+jX=×38/2+×38/2=+

方案3

选择合适的导线型号：

线路G-1：

I=37/（×110×）=

S==256.9mm2

因此线路G-1选LGJ-300

线路G-2：

I=40/（×110×）=

S=256/=284.5mm2

因此线路G-2选LGJ-300

线路G-3：

I=34/（×110×）=

S==241.8mm2

因此线路G-3选LGJ-300

线路G-4：

I=26/（×110×）=

S==182.7mm2

因此线路G-4选LGJ-185

线路1-2：

选LGJ-300

线路3-4：

选LGJ-185

校验：

按允许载流量条件效验导线截面积（发热校验）

环式网络近电源端断开

当G-1断开，变电站

1通过变电站

2供电，G-2最大电流为：

I=+256=487.2A<710A

满足

当G-2断开，变电站

2通过变电站

1供电，G-1最大电流为：

I=+256=487.2A<710A

满足

当G-3断开，变电站

3通过变电站

4供电，G-4最大电流为：

I=+=382A<515A

满足

当G-4断开，变电站4通过变电站3供电，G-3最大电流为：

I=+=382A<710A满足

线路阻抗计算：

线路G-1：

R+jX=25×+j25×=+

线路G-2：

R+jX=25×+j25×=+

线路G-3：

R+jX=30×+j30×=+

线路G-4：

R+jX=38×+j38×=+

线路1-2：

R+jX=41×+j41×=+

线路3-4：

R+jX=38×+j38×=+

3）正常运行时的电压损失及故障可能造成的最大电压损失

计算公式为：

V

P*RQ*X

V

P*XQ*R

V

V

各变电站的最大负荷如下：

变电站1：

S=P+jQ=37+

变电站2：

S=P+jQ=40+

变电站3：

S=P+jQ=34+

变电站4：

S=P+jQ=26+

方案1：

正常运行时

线路G-1：

V=（37×+×）/110=

V=（37×）/110=

线路G-2：

V=（40×+×）/110=

V=（40×）/110=

线路G-3：

V=（34×+×）/110=

V=（34×）/110=

线路G-4：

V=（26×+×）/110=

V=（26×）/110=

线路故障时：

（当双回线路其中一条故障时）

线路G-1：

V=（37××2+××2）/110=

V=（37××××2）/110=

线路G-2：

V=（40××2+××2）/110=

V=（40××××2）/110=

线路G-3：

V=（34××2+××2）/110=

V=（34××××2）/110=

线路G-4：

V=（26××2+××2）/110=

V=（26××××2）/110=

方案3

正常运行时

线路G-1：

V=（37×+×）/110=

V=（37×）/110=

线路G-2：

V=（40×+×）/110=

V=（40×）/110=

线路G-3：

V=（34×+×）/110=

V=（34×）/110=

线路G-4：

V=（26×+×）/110=

V=（26×）/110=

线路故障时：

计算公式

P*R

Q*X

1

V1

1

1

1

V1

V1

P1*X1

Q1*R1

V1

V2

（V1

V1）2

V12

S2

S1SL2

P12

Q12

（R1jX1）

V1

2

V2

P2*R2

Q2*X2

V2

V2

P2*X2

Q2*R2

V2

当G-1断开，变电站

1通过变电站

2供电

线路G-1：

V1=（37×+×）/110=

V1=（37×）/110=

线路G-2：

V2=114.892

4.362

114.97KV

S2=37++40++

372

23.682

（4.387

15.785）=+

1102

V2=（×+×）/=

V2=（×）/=

当G-2断开，变电站2通过变电站

1供电

线路G-2

：

V1=（40×+×）/110=

V1=（40×）/110=

线路G-1

：

V2=115.562

4.642

115.65KV

S2=40++37++

402

27.62

（4.387

15.785）=+

1102

V2=（×+×）/=

V2=（××）/=

当G-3断开，变电站3通过变电站4供电

线路G-3：

V1=（34×+×）/110=

V1=（34×）/110=

线路G-4：

V2=115.202

3.262

115.25KV

S2=34++26++

342

23.462

（6.46

15.01）

=+

1102

V2=（×+×）/=

V2=（×）/=

当G-4断开，变电站4通过变电站

3供电

线路G-3

：

V1=（26×+×）/110=

V1=（26×）/110=

线路G-4

：

V2=113.92

2.522

113.93KV

S2=34++26++

262

17.422

（6.46

15.01）=+

1102

V2=（×+×）/=

V2=（×）/=

4）总投资比较

总投资（T）=线路投资（TL）+开关设备投资（TD）

（双回线按两条线路总长度的70%计,断路器单价6万元）

方案1：

线路投资：

TL＝（25＋25＋30）×2×70%×++38×2×70％×（＋）

＝＋133＝万元

Td=16×6=96万元

Ta=TL+Td=万元

折旧费用：

Tm=×8%=万元

损耗费用：

△

P1＝I1

2R1

（2

115.6）

2

2.6250.1403MW

max1

P2

I2

2R2

（2

128）2

2.6250.172MW

max2

P3

I3

2R3

（2

108.8）23.150.1492MW

max3

P4

I4

2R4

（2

82.2）2

6.270.169MW

max4

年损耗费用：

Tn=××3520+×4060+×4060+×4040）

=万元

年运行费用：

Tb＝Tm+Tn=＋＝万元

年计算费用：

T＝Ta/7+Tm+Tn=万元方案3：

线路投资：

TL=（25＋25＋41＋30）×（+）+（38+38）×（+）

＝万元

Td=12×6=72万元

总投资：

Ta=TL+Td=万元

折旧费Td=×8%=万元

损耗费：

△P1＝△P2＝△P3＝△P4＝

年损耗费用：

Tn=××3520+×4060+×4060+×4040）

=万元

年运行费用：

Tb＝Tm+Tn=＋＝万元

年计算费用：

T＝Ta/7+Tm+Tn=万元

方案13

导线电流（KA）A-1=A-1=

A-2=A-2=

A-3=A-3=

A-4=A-4=

3520

4060

4060

4040

确定导线型号A-1：

LGJ-150A-1：

LGJ-300

A-2：

LGJ-150

A-2：

LGJ-300

A-3：

LGJ-150

A-3

：

LGJ-300

A-4：

LGJ-95

A-4

：

LGJ-185

1-2

：

LGJ-300

2-3

：

LGJ-185

线路阻抗（线路总阻

G-1:

R+jX=+

G-1：

R+jX=+

抗）

G-2：

R+jX=+

G-2：

R+jX=+

G-3:

R+jX=+

G-3：

R+jX=+

G-4：

R+jX=+

G-4：

R+jX=+