地方电网规划课程设计

1地方电网规划设计前言一、目的要求：通过此课程设计，综合运用所学专业知识，特别是有关电网、发电厂和变电站方面的理论、概念和计算方法，了解电力行业有关技术政策、经济指标、设计规程和规定，树立统筹兼顾、综合平衡、整体优化的观点，掌握电网规划设计的一般原则和常用方法，培养从技术、经济诸多方面分析和解决实际工程问题的能力。1、巩固并拓展所学专业知识；2、理论与实际联系，基本掌握电力网设计的主要内容、原则与方法；3、树立技术经济观点，进行技术经济比较；4、培养正确计算、绘图与编写说明书的能力；5、建立正确的设计思想与方法，提高独立工作能力。二、摘要该课程设计是进行地方电网规划设计。规划设计一个容量为3×25MW，包括2-4个水、火电厂、4个变电站的地方电力网。本规划设计包括有一个电厂，四个变电所。发电厂的总装机容量为3*25MW。根据所给出的原始资料拟定五种接线方案，通过对这五种方案的初步选择后，选出三种较为优异的方案详细比较，进行指标排选，同时选择了主要设备的型号和确定了大致投资运行费用，最后参考市场价格通过定量的技术经济比较确定了最终的电气主接线方案。即有发电厂通过两台升压变压器（10.5KV/121KV）与母线连接，3个变电所母线与其构成一个小环网，另一变电所用双回线连接到母线，再分别通过两台降压变压器（110KV/10.5KV）连接负荷。整个网络采用110KV等级。之后对整个网络进行了最大运行方式和最小运行方式下的潮流计算和电网调压措施的确定，并计算得到网络的功率损耗、年电能损耗和输电效率，给出了全网的等值潮流分布图。三、主要设计内容1.电力电量平衡2.电网电压等级的确定3.电网接线方案的初步拟定4.电网接线方案的详细技术经济比较5.推荐方案的潮流分布与调压计算6.运行特性指标计算7.投资估算2目录前言第一章电力网规划设计方案拟订及初步比较.41.1电力网电压的确定和电网接线的初步选择.41.1.1电网接线方式.41.1.2电网电压等级的选择.41.2方案初步比较的指标.51.2.1路径长度（公里）.51.2.2线路长度（公里）.51.2.3负荷矩（兆瓦*公里）.61.2.4高压开关（台数）.71.3方案初步比较及选择.8第二章电力网规划设计方案的技术经济比较.82.1架空线路导线选择.82.2电压损耗计算.82.2.1线路参数计算.82.2.2线路功率计算.92.2.3电压损耗计算.92.3电网的年电能损耗.122.3.1最大负荷时的有功损耗计算.122.3.2最大负荷损耗时间的计算.132.3.3电网的年电能损耗计算.142.4方案经济比较.152.4.1计算网络建设投资费用K152.4.2计算年运行费用N162.4.3方案经济比较.17第三章潮流分布与调压措施选择.173.1变压器的选择.173.1.1变电所变压器的选择.173.1.2发电厂变压器的选择.183.2潮流分布计算.183.2.1最大负荷时功率分布与电压分布.1833.2.2最小负荷时功率分布与电压分布.203.2.3故障时时功率分布与电压分布.233.3调压与调压设备选择.263.3.1发电机端调压.263.3.2变压器变比（分接头）调压.26第四章物质统计及其运行特性计算.284.1物质统计.284.2网损率及网络输电效率.284.2.1最大运行方式有功功率损耗率.284.2.2最小运行方式有功功率损耗率.284.2.3年电能损耗率.28附：电网潮流分布图.304第一章电力网规划设计方案拟订及初步比较1.1电力网电压的确定和电网接线的初步选择1.1.1电网电压等级的选择电网电压等级要符合国家标准电压等级，选择电网电压是根据网内线路输送容量的大小和输送距离来决定的。电压等级的选择原则如下表1—1：额定电压（kV）输送容量（MW）输送距离（km）额定电压（kV）输送容量（MW）输送距离（km）0.38＜0.1＜0.6603.5～3030～10030.1～1.01～311010～5050～10060.1～1.24～15220100～500100～300100.2～26～20500800～2000150～850352～1020～50根据地理位置中测量的各发电厂、变电站的距离和给出的输送容量，综合考虑各方面因素，我们采用110KV的电压等级。1.1.2电网接线方式对所给的原始资料进行定性分析，这里所拟定的接线方式全为有备用的接线方式，这是从电网供电的可靠性、灵活性与安全性来考虑的。当网络内任何一段线路因发生故障或检修而断开时，不会对用户中断供电。因而在确定接线方案时整个系统中每两个节点间存在着双回线路，或者单线路节点间构成环网。五种方案的电网接线方式如图所示：方案（1）方案（2）5方案（3）方案（4）方案（5）1.2方案初步比较的指标1.2.1路径长度（公里）它反应架设线路的间接费用。方案（1）的全网总路径长度约为89km；方案（2）的全网总路径长度约为151km；方案（3）的全网总路径长度约为109km；方案（4）的全网总路径长度约为105km；方案（5）的全网总路径长度约为112km。1.2.2线路长度（公里）它反映了架设线路的直接费用，对全网建设的投资的多少起很大作用。单回线路路径长度与线路长度相等，双回线路的线路长度为路径长度的2倍。6方案（1）的全网总线路长度约为178km；方案（2）的全网总线路长度约为151km；方案（3）的全网总线路长度约为109km；方案（4）的全网总线路长度约为210km；方案（5）的全网总线路长度约为133km。1.2.3负荷矩（兆瓦*公里）全网负荷矩等于各线段负荷矩之和，即。它可部分反映网络的功率损耗和电压损耗。在方案（2）、方案（3）、方案（5）中有环形网络，这里先按线段长度和负荷功率球出个线段上的功率分布（初分布），再计算其负荷矩。这里仅以方案（1）与方案（3）例，说明计算负荷矩的步骤。方案（1）的电网接线及功率分布如图如下图所示：方案（1）SG-1=30+j17SG-4=25+j15S1-2=18+j10S4-3=10+j6Pili=PG-1*lG-1+PG-4*lG-4+P1-2*l1-2+P4-3*l4-3=30*21+25*22+18*25+10*21=1840（MW.km）方案（3）的电网接线及功率初分布图如下所示：7方案（3）SG-1=26.36+j15.12SG-4=28.64+j16.88S1-2=14.36+j8.12S4-3=13.64+j7.88Pili=PG-1*lG-1+PG-4*lG-4+P1-2*l1-2+P4-3*l4-3+P2-3*l2-3=26.36*21+28.64*22+14.36*25+13.64*21+3.64*20=1903.88（MW.km）方案（2）的负荷矩Pili=1488.55（MW.km）方案（4）的负荷矩Pili=1426（MW.km）方案（5）的负荷矩Pili=1289.6（MW.km）1.2.4高压开关（台数）由于高压开关价格昂贵，在网络投资中占较大比例，所以需应统计在拟定的各方案中的高压开关台数，已进行比较。这里暂以网络接线统计高压开关台数，暂不考虑变压器和发电机所需的高压开关。考虑到一条单回线路的高压断路器需在两端各设一个，故一条单回线路的高压断路器需两个。各种接线方案所需的高压断路器台数统计如下：方案（1）所需的高压开关台数为16个；方案（2）所需的高压开关台数为12个；方案（3）所需的高压开关台数为10个；8方案（4）所需的高压开关台数为16个；方案（5）所需的高压开关台数为12个。1.3方案初步比较及选择这里将个初选方案的四个指标列表1—2如下：方案路径长度（公里）线路长度（公里）负荷矩（兆瓦*公里）高压开关（台数）（1）89178184016（2）1511511488.5512（3）1091091903.8810（4）105210142616（5）1121331289.612根据表所列四个指标，注意到方案（2）、方案（3）与方案（5）的各项指标较小。考虑到方案三为单一环网，当环网中的某线路发生故障而断开时，电压降落太大可能不能满足电压质量要求，而且线路可能负荷较重，所以为慎重起见，不予采纳。方案（2）与方案（5）的各项指标均较小，电压等级为110KV，因此这里仅对方案（2）与方案（5）再做进一步的详细比较。第二章电网接线方案的详细技术经济比较2.1架空线路导线截面选择按经济电流密度选择导线截面，然后按机械强度、发热和电晕校验导线截面，为简化计算，所选线路统一采用LGJ-120导线。LGJ-120导线单位长度阻抗为R0+X0=0.22+j0.42（Ω/km），充电功率Qc=-3.21Mvar/100km。2.2电压损耗计算2.2.1线路参数计算LGJ-120导线单位长度阻抗为R0+X0=0.22+j0.42（Ω/km），充电功率Qc=-3.21Mvar/100Km；阻抗参数计算公式：Rl=r1*l,Xl=x1*l(其中l为线路长度，单位：公里)（1）方案二中各线路的阻抗参数如下：ZG-1=4.62+j8.82（Ω）ZG-2=6.16+j11.76(Ω)ZG-3=7.48+j14.28（Ω）ZG-4=4.84+j9.24(Ω)9Z1-2=5.5+j10.5（Ω）Z3-4=4.62+j8.82（Ω）（2）方案五中各线路的阻抗参数如下：ZG-1=2.31+j4.41（Ω）ZG-2=6.16+j11.76(Ω)ZG-4=4.84+j9.24(Ω)Z2-3=4.4+j8.4Z4-3=4.62+j8.82（Ω）2.2.2线路功率计算（1）方案二功率分布与前面计算相同，这里不再重复计算。SG-1=15.41+j8.8（MW）SG-2=14.59+j8.2（MW）S1-2=3.41+j1.8（MW）SG-3=9.87+j5.92（MW）SG-4=15.13+j9.08（MW）S4-3=0.13+j0.08（MW）（2）方案五功率分布与前面计算相同，这里不再重复计算。SG-1=12+j7（MW）SG-2=23.12+j13.07（MW）SG-4=19.88+j11.93（MW）S2-3=5.12+j3.07（MW）S4-3=4.88+j2.93（MW）2.2.3电压损耗计算为保证用户的电能质量，正常情况下，网络中电源到任意负荷点的最大电压损耗，不超过额定电压的5%，故障时（指断开一条线路）不超过10%。（1）方案二电压损耗计算由于方案二包括有两个小环网，分别在负荷变电站2、3处有功率分点，所以这里校验变电站母线处的电压。（a）正常情况下：△VG-2=PG-2RG-2+QG-2XG-2/VN=(14.59*6.16+8.2*11.76)/11010=1.69KV△VG-2%=1.5%V2=110-1.69=108.31KV△VG-3=1.44KV△VG-3%=1.3%V3=110-1.44=108.56KV（b）故障情况下：若线路G-2因故障而被切除，则△VG-1=(30*4.62+17*8.82)/110=2.62KVV1=107.38△VG-1%=2.4%△V1-2=18*5.5+10*10.5/107.38=1.90KVV2=107.38-1.90=105.48KV△V1-2%=1.7%从电源点到负荷点2的总电压损耗∑△V%=4.1%若线路G-1因故障而被切除，则△VG-2=(30*6.16+17*11.76)/110=3.50KVV2=106.5△VG-2%=3.2%△V2-1=（12*5.5+7*10.5）/106.5=1.31KVV2=106.5-1.31=105.19KV△V2-1%=1.2%从电源点到负荷点2的总电压损耗∑△V%=4.4%若线路G-3因故障而被切除，则△VG-4=(25*4.84+15*9.24)/110=2.36KVV4=107.64△VG-4%=2.1%△V4-3=（10*4.62+6*8.82）/107.64=0.92KVV3=107.64-0.92=106.72KV△V4-3%=0.8%从电源点到负荷点