电力系统课程设计--区域电力网规划设计

课程设计(论文)说明书课程设计（论文）任务书兹发给级专升本班学生课程设计（论文）任务书，内容如下：1．程设计题目：区域电力网规划设计2．应完成的项目：A. 校验系统有功、无功平衡和各种运行方式；B. 通过方案比较，确定系统接线方案C. 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；D. 进行系统的潮流计算；E. 进行系统的调压计算，选择变压器的分接头；F. 统计系统设计的主要指标。

3．参考资料及说明A《电力系统规划手册﹝摘录﹞》甘肃省水利电力局西北电力设计院B电力系统分析》（第三版）（上册）华中科技大学出版社C《电力系统分析》（第三版）（下册）华中科技大学出版D《发电厂电气部分》高等学校教材4．本课程设计（论文）任务书于20105月份授课时提交课程设计指导老师。

-系主任批准年月日教员组主任审核年月日指导老师签发年月日课程设计﹝论文﹞评语：课程设计负责人签字年月日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。

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。

目录第一章设计题目和原始资料1-1 概述一、设计题目：区域电力网规划设计二、设计主要内容：1. 校验系统有功、无功平衡和各种运行方式；2. 通过方案比较，确定系统接线方案；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；4. 进行系统的潮流计算；5. 进行系统的调压计算，选择变压器的分接头；6. 统计系统设计的主要指标。

三、设计要求：1．设计说明书一份。

2．设计图纸一张。

1-2 原始资料一、发电厂资料二、发电厂和变电所负荷资料注意：(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。

三、发电厂、变电所的地理位置图：（1：1000000）第二章负荷合理性校验，功率平衡校验及确定运行方式2-1 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1、发电厂负荷（Pmax·Tmax＝10×5500＝55000）＞（Pmin·8760＝3×8760＝26280）（MWh）2、变电所1 负荷（Pmax·Tmax＝20×5500＝110000）＞（Pmin·8760＝8×8760＝70080）（MWh）3、变电所2 负荷（Pmax·Tmax＝20×5000＝100000）＞（Pmin·8760＝10×8760＝87600）（MWh）4、变电所3 负荷（Pmax·Tmax＝30×5000＝150000）＞（Pmin·8760＝10×8760＝87600）（MWh）5、变电所4 负荷（Pmax ·Tmax ＝30×5500＝150000）＞（Pmin ·8760＝12×8760＝105120） （MWh ）结论：所以负荷均满足合理性要求。

2-2 功率平衡校验一、有功功率平衡校验（最大方式下）系统最大有功综合负荷：∑⋅⋅⋅=nn MAX XMAX P K K P 121系统最小有功综合负荷：∑⋅⋅⋅=nn MIN XMIN P K K P 121K 1 ——同时系数取1K 2 ——厂用网损系数取1.15（其中网损7%，厂用8%） P XMAX =1×1.15×(10+20+25+30+30)=132.25MW P XMIN =1×1.15×(10+20+25+30+30)=132.25MW 发电厂装机容量：P FMAX =50×2+25×2=150MW有功备用容量：P B = P FMAX - P XMAX =150-132.25=17.75 MW 备用容量占系统最大有功综合负荷的百分比：13.4％＞10％ 二、无功功率平衡校验（最大方式下）系统最大综合无功负荷：Q XMAX =P XMAX .tan(cos -1Φ) Q XMAX = 132.25×tan （cos -10.85）=81.96 MVar 发电机能提供的无功功率：Q FMAX =P FMAX .tan(cos -1Φe )Q FMAX ＝（50×2）tan(cos -10.85)＋（25×2）tan(cos -10.8)=99.47 MVar 无功备用容量：Q B =Q FMAX - Q XMAX =99.47-81.96=17.51 MVar华南理工大学课程设计说明书第二章、负荷合理性校验，功率平衡校验及确定运行方式无功备用容量占系统最大综合无功功率的21.14％三、功率平衡校验结论发电厂有功储备为17.75MW，达到系统最大综合有功综合负荷的13.4％，大于10％，基本满足系统有功平衡的要求。

发电厂无功储备有17.51MVar，达到系统最大综合无功功率的21.14％，已满足系统无功平衡要求的10～15％的储备要求。

综上所述，该发电厂装机容量可以满足系统功率平衡的要求，而且不用无功补偿。

2-3 确定发电厂运行方式系统以最大负荷方式运行时，系统最大有功综合负荷为132.25MW，而发电厂最大出力为150MW，因备用容量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49.45MW，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机组和一台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。

第三章确定网络结线方案和电压等级3-1 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20～30MV A，输送距离从48～68kM。

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：110kV3-2 网络结线方案初步比较根据上表比较，从可靠性、操作容易、保护简单等方面选优，选出Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ三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5000 小时以上时，钢芯铝绞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截面，用发热校验。

因本设计是110kV电压等级，为了避免电晕损耗，导线截面不得小于LGJ-70。

在LGJ-240以下者，均采用单杆三角形排列，在LGJ-300以上者，采用Π型杆塔。

有关数据查参考书《电力系统规划设计手册（摘录）》，综合如下：初选出来的Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ方案技术和经济精确比较见下表：由上表的技术及经济比较可以看出，方案Ⅵ在技术上满足要求（正常时∆U<5％，故障时∆U<15％） ，经济上又最省，故选择Ⅵ方案为网络结线方案。

表中数据算法及算例如下（以方案Ⅲ为例，方案Ⅱ、方案Ⅵ类同） ： 线路潮流分布计算的两个假定：1、计算时不考虑线路功率损失；2、功率大小按导线的长度均匀分布。

1、潮流计算：线路A-1：P=20/2=10MW Q=P ·tan(cos -1φ)=10×tan(cos -10.85)＝6.20 MVar线路A-2：P=25/2=12.5MW Q=P ·tan(cos -1φ)=12.5×tan(cos -10.85)＝7.75 MVar线路A-3：)(46.26275067305030)2750(MW P =++⨯+⨯+=Q=P ·tan(cos -1φ)=26.46×tan(cos -10.85)＝16.40 (MVar) 线路A-4：)(54.33275067306730)7067(MW P =++⨯+⨯+=Q=P ·tan(cos -1φ)=33.54×tan(cos -10.85)＝20.79 (MVar) 线路3-4：P=P A-4-P 4=33.54-30=3.54 (MW)Q=P ·tan(cos -1φ)=3.54×tan(cos -10.85)＝2.19 (MVar) 2、选导线： 线路A-1：A U P I 75.6185.011031010cos 33=⨯⨯⨯=Φ=A U P I 50.12385.011031020cos 33max max =⨯⨯⨯=Φ=261.689.075.61mm J I S ===故选2×LGJ-70 I max =275A 线路A-2：A U P I 75.6185.011031010cos 33=⨯⨯⨯=Φ=A U P I 50.12385.011031020cos 33max max =⨯⨯⨯=Φ=261.689.075.61mm J I S ===故选2×LGJ-95 I max =335A 线路A-3：A U P I 75.6185.011031010cos 33=⨯⨯⨯=Φ=A U P I 50.12385.011031020cos 33max max =⨯⨯⨯=Φ=261.689.075.61mm J I S ===故选LGJ-185 I max =515A 线路A-4：A U P I 75.6185.011031010cos 33=⨯⨯⨯=Φ=A U P I 50.12385.011031020cos 33max max =⨯⨯⨯=Φ=261.689.075.61mm J I S === 故选LGJ-240 I max =610A 线路3-4：A U P I 75.6185.011031010cos 33=⨯⨯⨯=Φ=A U P I 50.12385.011031020cos 33max max =⨯⨯⨯=Φ=261.689.075.61mm J I S === 故选LGJ-70 I max =275A 3、线路阻抗计算Z= r+jx =r 0L+jx 0LA-1：r+jx=0.45×68/2+j0.432×68/2=15.30+j14.69（Ω） A-2：r+jx=0.33×48/2+j0.416×48/2=7.92+j9.98（Ω） A-3：r+jx=0.17×67+j0.395×67=11.39+j26.47（Ω） A-4：r+jx=0.132×50+j0.188×50=6.60+j9.40（Ω） 3-4：r+jx=0.45×27+j0.432×27=12.15+j11.66（Ω） 4、正常运行时的电压损失：%100Pr %2⨯+=∆U QxU A-1：%100Pr %2⨯+=∆U QxU A-2：%100Pr %2⨯+=∆U QxU A-3：%100Pr %2⨯+=∆U QxUA-4：%100Pr %2⨯+=∆U QxU 5、故障时最大电压损失：A-3-4-A 网络中，当A-4断开电压损失最大：%8.13%10011047.26)85.0tan(cos )3030(39.11)3030(%213=⨯⨯++⨯+=∆--A U%8.13%10011047.26)85.0tan(cos )3030(39.11)3030(%2143=⨯⨯++⨯+=∆--U ΔU%=ΔU A-3％＋ΔU 3-4％=13.8%+4.8%=18.6% 6、投资（K ）：线路：（双回路线路投资，线路计算长度为两线路长度之和的70％） K 1=K A-1+K A-2+K A-3+K A-4+K 3-4＝1.95×95.2+2.1×67.2+2.7×67+2.95×50+1.95×27＝707.81万元断路器：K ＝4.75×14＝66.5万元（单价4.75万元） 总投资：K ＝K 1＋K ＝707.81+66.5＝774.31万元 7、年运行费用（万元）：年运行费用包括折旧费和损耗费 折旧费＝8％K ＝774.31×8％＝61.94万元（折旧率8％）线路年网损费用：（τ查表：《电力系统分析第三版下册》表14-1p.129）线路A-1：MW R U S P A 17505.03.151102.610%222221=⨯+==∆- cos φ＝0.85 T max ＝5500h 查表得τ＝4000h线路A-2：MW R U S P A 17505.03.151102.610%222221=⨯+==∆- cos φ＝0.85 T max ＝5000h 查表得τ＝3500h线路A-3：MW R U S P A 17505.03.151102.610%222221=⨯+==∆- cos φ＝0.85 T max ＝5500h 查表得τ＝4000h线路A-4：MW R U S P A 17505.03.151102.610%222221=⨯+==∆- cos φ＝0.85 T max ＝5000h 查表得τ＝3500h线路3-4：MW R U S P A 17505.03.151102.610%222221=⨯+==∆- cos φ＝0.85 T max ＝5500h 查表得τ＝4000h电能损耗：ΔA=Σ（ΔP ·τ）＝0.17505×4000＋0.14158×3500+0.91223×4000 +0.84936×3500+0.0174×4000=7887.01 MWh 总网损成本＝7887.01×10-1×0.2＝157.74万元（电价0.2元/kWh）年运行费：N＝61.94+157.74＝219.68万元8、年计算费用（万元）：按7年收回投资计算Z=K/7+N=774.31/7+219.68=330.30（万元）华南理工大学课程设计说明书第四章、确定发电厂、变电所的结线方式第四章确定发电厂、变电所的结线方式4-1 选择发电厂主结线从负荷情况来看，各变电所均有一、二类负荷，而且系统中只有一个发电厂，因此保证供电的可靠性成为选择发电厂主结线所要考虑的首要问题。