长沙理工大学区域电网规划课程设计(刘桂英)

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摘要 电能是一种无形的、不能大量储存的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持有功功率和无功率的平衡。电力工业发展的经验告诉我们，电力系统愈大，调度运行就愈合理，经济效益愈好，应变事故的能力就越强，这也是我国电力工业必然的发展趋势。然而联合电网也是由地方电力网相互联接而成的。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，因此，做好电力规划，加强电网的建设，具有前瞻意识是十分重要的。本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。本次设计是根据给定的发电厂、变电所原始材料完成一系列的设计，该电力系统包括一个发电厂、三个负荷、若干输电线路，同时考虑该系统与外系统连接，保证外系统供电。答题思路是，首先根据任务书上的发电厂和变电所的相对地理位置，作出大致的8个供电可靠性比较合理，线长较省的地理接线图方案，然后假设全网的输电线路都是一个型号的电力线路，将整个电网均一化，利用均一网的潮流分布计算公式，确定整个线路上的初步潮流分布。通过负荷矩（即输电线路的电能指标）和线长（即输电线路的一次投资量指标）进行筛选，选出两个备选方案进行精确潮流计算。本次设计考虑到供电的可靠性、经济性和调度的灵活性。 教师批阅 关键词 电力系统设计；潮流计算；供电可靠性；经济性 课 程 设 计 用 纸

目录 1 引言 ............................................................................................................................. 1 2 《电网规划课程设计》任务书（三） ..................................................................... 2 3 电网接线初步方案的拟定与比较 ............................................................................. 5 3.1 初步接线方案的拟定依据 ............................................................................... 5 3.2 初步拟定的方案 ............................................................................................... 5 3.3 初步方案的潮流计算 ....................................................................................... 6 3.4 初步潮流分布计算结果比较 ........................................................................... 9 3.5 电压等级的确定 ............................................................................................. 11 4 电网接线方式的技术经济比较 ............................................................................... 14 4.1 发电厂、变电所主接线方式的选择 ............................................................. 14 4.1.1 发电厂主接线方式的选择 ................................................................... 14 4.1.2 变电所主接线方式的选择 ................................................................... 15 4.2 导线截面的选择 ............................................................................................. 18 4.2.1 导线截面选择的原则 ........................................................................... 18 4.2.2方案三导线截面的选择 ........................................................................ 19 4.2.3 方案四导线截面的选择 ....................................................................... 20 4.3 方案的经济性比较 ......................................................................................... 22 4.3.1比较说明 ................................................................................................ 22 4.3.2方案三的经济计算 ................................................................................ 22 4.3.3经济精确比较结果 ................................................................................ 27 教师批阅 课 程 设 计 用 纸

4.4 发电厂变电所主变压器的选择 ..................................................................... 29 4.4.1 确定发电厂变压器容量及损耗 ........................................................... 30 4.4.2 确定变电所变压器容量及损耗 ........................................................... 31 5调压计算 .................................................................................................................... 32 5.1调压原则 .......................................................................................................... 32 5.2最大、最小负荷情况下的潮流计算 .............................................................. 33 5.2.1最大负荷情况下发电厂各变压器和线路的功率损耗 ........................ 33 5.2.2最大负荷情况下变压器和线路的电压损耗 ........................................ 34 5.2.3最小负荷情况下发电厂各变压器和线路的功率损耗 ........................ 36 5.2.4最小负荷情况下变压器和线路的电压损耗 ........................................ 37 5.3选变压器分接头 .............................................................................................. 39 6总结 ............................................................................................................................ 43 参考文献 ....................................................................................................................... 45 附录 ............................................................................................................................... 46 教师批阅 课 程 设 计 用 纸

1 引言 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、三个负荷、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。 教师批阅 第1页 共50页

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2 《电网规划课程设计》任务书（三） 2.1 课题内容（原始资料） （1）发电厂、变电所相对地理位置及距离如图1所示（图中距离单位为km） 教师批阅 2155km75kmA S70km3 无限大系统 图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：4×600（MW）；额定电压（kV）：20kV；额定功率因数cos?=0.90；最小运行方式为一台机运行。 N(3)负荷数据及有关要求 负荷数据及有关要求如表2.1所示 第2页 共50页

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表2.1负荷数据及有关要求 厂站 项目 最大负荷（MW） 最小负荷（MW） 功率因数cos? Tmax(h) 教师批阅 发电厂 A 厂用电率6% 0.90 4500 20 5 0 30 30 1 160 65 0.93 5000 10（35） 2~5 2~5 30 30 变电所 2 130 50 0.93 5500 35（10） 2~5 2~5 25 40 3 180 85 0.93 5000 35（10） 2~5 2~5 35 30 低压母线电压（kV） 最大负荷（%） 调压要求 最小负荷（%） 各类Ⅰ类 负荷Ⅱ类 （%） 2.2课题任务要求 根据“电力系统分析”课程所学理论知识和电路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。 2.3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、短路电流计第3页 共50页

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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）、绘制的各种图纸和总结等。 (2)参考文献 2.4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符合规范要求，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。 2.5 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 教师批阅 第4页 共50页

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3 电网接线初步方案的拟定与比较 3.1 初步接线方案的拟定依据 本次课程设计的答题思路是，首先根据任务书上的发电厂和变电所的相对地理位置，作出大致的8-9个供电可靠性比较合理，线长较省的地理接线图方案，然后假设全网的输电线路都是一个型号的电力线路，将整个电网均一化，利用均一网的潮流分布计算公式，确定整个线路上的初步潮流分布。通过负荷矩（即输电线路的电能指标）和线长（即输电线路的一次投资量指标）进行筛选，选出两个备选方案进行精确潮流计算。 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。 教师批阅 3.2 初步拟定的方案 电力网接线初步方案主要根据是给定的电源和负荷，以及它们之间的相对距离，做出可能实现该系统要求的各种接线方式。根据任务书给定的数据及要求，依照发电厂、负荷的位置关系，忽略地形因素， 可考虑下列几种可能的电网接线初步方案。 接线方案如图3.1~3.8所示： 2175kmA55km S370km 图3.1 方案一 图3.2 方案二 第5页 共50页

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275km175kmAmk5570km70km S3 图3.3 方案三 图3.4 方案四 22175kmA1Amk55 S3 S3 图3.5 方案五 图3.6 方案六 221A1Amk5570km S3 S3 图3.7 方案七 图3.8 方案八 3.3 初步方案的潮流计算 第6页 共50页

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为了先粗略选出这些初步方案中相对较为可行的，排除一些不切实际的，先对其进行粗略的计算，即并未确定导线截面积，先考虑成均一网并应用所给的条件对这些方案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： nn*i?SiLiS??SiZi?11?n即：S?i?n （3-1） Z*i?Lii?1i?1式中的Li为与Zi相对应的线路长度。Si为每条线路的视在功率。 在此以方案三为例，详细的计算过程如下 ： （1）在S处解环，拆成一个两端供电网，两端电压相等，对其进行初布潮流分布（仅考虑有功分布）的计算（如图3.9） S867.2511027.25A1098.753918.75S' 1602126180 图3.9 方案3初步潮流示意图 （2）根据公式3-1计算初步功率分布： P160?(75?55?70)?2126?(55?70)?180?701?55?75?55?70??867.25 P160?55?2126?(55?75)?180?(55?75?55)2?55?75?55?70??918.75 PA1?1027.25 PA2?130 PA3?1098.75 第7页 共50页

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