电力系统课程设计

编号1151401331课程设计（2011级本科）题目：高压电力网最优网络接线方案设计学院：物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动化作者姓名：王娇娇指导教师：刘永科职称：副教授完成日期：2014年6月30日二○一四年六月河西学院本科生课程设计任务书设计题目高压电力网最优网络接线方案设计作者姓名王娇娇学院、专业、年级物电学院电气工程及其自动化专业11级指导教师姓名、职称刘永科副教授任务下达日期2014年5月20日1.设计任务1.1设计题目高压电力网最优网络接线方案设计1.2设计内容经设计方案的初步筛选和经济技术比较后，确定较优主网架接线方案，并对其进行N-1校验、导线选型及校验。本次设计旨在初步掌握并熟悉电力网接线设计、无功补偿、方案经济性比较等基本方法，加深对电力系统潮流计算方法及意义、技术经济比较理论的理解。1.3原始数据（1）发电厂变电所地理位置。本设计针对一个地区电力网，该电力网中有一个火力发电厂A，发电厂附近有一些近区负荷，另有3个变电所，发电厂、变电所的地理位置关系如图3-1,1、2、3为变电所，图中每个方格距离代表20km。（2）发电厂、各变电所负荷情况。发电厂A各变电所的负荷情况见表3-2，其中补偿后功率因数是对变电所低压负荷母线的运行要求。A123图1-1发电厂变电所地理位置图表1-1发电厂和各变电所负荷情况表项目地点A123最大负荷/最小负荷(MW)6/342/3550/3535/28功率因数（补偿后）0.950.980.980.98最大负荷利用小时（h）4000400045003600一、二类负荷所占比例（%）25406052低压母线电压（kv）102.设计的基本要求2.1设计及计算说明书（1）说明书要求书写整齐，条理分明，表达正确、语言正确。（2）计算书内容：为各设计内容最终成果、确定提供依据进行的技术分析、论证和定量计算，如。（3）计算书要求：计算无误，分析论证过程简单明了，各设计内容列表汇总。2.2图纸（1）绘制分析所需的必要图纸（2）图纸要求：用标准符号绘制，布置均匀，设备符号大小合适，清晰美观。3.论文(设计)进度安排阶段论文（设计）各阶段名称起止日期1熟悉设计任务书、设计题目及设计背景资料5月20日-5月25日2查阅有关资料5月26日-5月27日3阅读设计要求必读的参考资料5月28日-5月29日4书写设计说明书5月30日-6月20日5小组答辩与质疑6月21日-6月22日6上交设计成果6月30日4.需收集和阅读的资料及参考文献（指导教师指定）[1]:陈珩.电力系统稳态分析（第三版）[M]，北京，中国电力出版社，2007[2]：何仰赞，温增银.《电力系统分析》第三版[M]，武汉,华中科技大学出版社，2002[3]：陈悦.《电气工程毕业设计指南电力系统分册》[M]，北京，中国水利水电出版社，2008[4]:郭丽萍，顾秀芳《电力系统分析课程设计指导及实例分析》，水利水电出版社，2011[5]:华智明，张瑞林.《电力系统》，重庆大学出版社.2006[6]:刘振亚.《高压电网》.[M].北京，中国经济出版社.2005教研室意见负责人签名：年月日目录前言................................................................11功率平衡校验......................................................21.1设计步骤与分析...............................................21.1.1电力系统的有功功率的平衡...............................21.1.2无功功率平衡及无功补偿计算.............................32供电网络接线初步设计..............................................42.1方案的初步拟定...............................................42.2初步潮流计算.................................................52.2.1方案一的初步潮流计算...................................52.2.2方案二初步潮流计算.....................................82.3电力网电压等级的确定........................................102.4导线截面校验................................................102.4.1导线截面积选择原则和方法..............................102.4.2按电晕校验导线截面积..................................102.4.3按电压损失校验导线截面积..............................102.5变压器容量的选择............................................122.5.1发电厂变压器的选择....................................122.5.2变电所变压器的选择....................................122.6两种方案的经济比较..........................................132.6.1投资费用的计算........................................132.6.2年运行费用............................................133精确潮流计算.....................................................153.1功率分布的计算..............................................15结束语.............................................................20参考文献...........................................................21电力系统稳态分析课程设计成绩评定表.................................221前言随着电力在国民经济发展中的作用的日益突出，电网的建设与发展正扮演着越来越重要的角色。电网作为联系电能生产企业与用户的桥梁，对供电的可靠性与稳定性有很大的作用，而电网的设计作为电网建设中的重要一环，必须给予高度的重视。本设计简述了高压电力网设计的过程与方法。高压电力网的设计应根据用户负荷的相关资料，各配电变电所的地理位置和已有电厂的供电情况做出相应的功率平衡，确定各变电所变压器的主变容量与台数。根据已有的知识与经验设计出几种备选的方案，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、是否发生电晕、载流量等情况校验导线，确定各段的导线型号。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.从各种方案线路的电能损耗，线路投资，变电所的投资以及年运行费用等方面进行经济比较。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。最后根据潮流计算结果对确定的方案评定调压要求，选定调压方案。本设计给出所选方案的完整接线图。21功率平衡校验1.1设计步骤与分析以发电厂A为电网电源点,变电所1，２,３为负荷点所构成的电力网。其接线方案的设计与分析，以及最优选择如下：1.1.1电力系统的有功功率的平衡1.系统综合最大用电负荷yP的计算系统综合最大用电负荷yP按1-1式计算：1max.1nyiiPKP（1-1）其中：负荷同时系数9.01K。计算得系统综合最大用电负荷yP为：)(3.114)355042(9.01.max1MWPKPniiy2.系统供电负荷gP的计算系统供电负荷gP按1-2式计算:211gyPPK（1-2）选择网损率2K＝7%，计算得系统供电负荷gP为：)(9.1223.114%711112MWPKPyg3.系统中发电负荷fP的计算系统发电负荷是指发电机出力。即系统供电负荷、发电机电压直配负荷、发电厂厂用电（简称为厂用电）负荷之和。根据任务书表1-1中所示的负荷情况估计，发电厂Ａ为小型火电厂。系统发电负荷fP按1-3式计算:31()1fgaPPPK（1-3）3可选厂用电率3K＝10%，计算得发电负荷fP为：)(23.143)69.122(%1011)(113MWPPKPagf4.发电厂A的总装机容量初定发电厂总装机容量PGN除满足系统发电负荷需求外,按规定，系统的总备用还不得低于系统发电负荷的20%，即系统的总装机容量，应大于或等于发电负荷的1.2倍，即f1.21.2143.23171.88GNPPMW可初选发电厂A的总装机容量为180MW。1.1.2无功功率平衡及无功补偿计算电力系统的无功功率平衡，是系统电压质量得根本保证。对系统作无功功率平衡计算的主要目的，在于初步估计系统中发电机的容量是否能够满足系统最大负荷时的要求，是否需要加装无功补偿设备。1.发电厂发出的总无功11Ptan(cos)180tan(cos0.95)59.16varGNGNQM2.负荷消耗总无功var79.25)98.0arccos(tan)355042(1maxMQQniiLD3.变压器无功损耗变压器无功损耗一般取变电所负荷功率的10%～12%，这里取11%计算，即0.1142503513.97varTQM4.总无功负荷111(Q)tan(cos)(25.7913.97)0.96tan(cos0.95)37.76varALDTaQQKPM5.校验无功平衡A7%Q37.767%2.64varQM备已有备用容量：4QQ56.1637.7618.4varGNAQM已备，根据原始数据无功补偿进行到0.98时，不用进行无功补偿，已满足要求，使无功功率平衡。2供电网络接线初步设计2.1方案的初步拟定从满足电网供电可靠性角度出发，在进行电力网网络结构初步设计时，应考虑选用有备用的接线方式。通过比较各设计方案中装设断路器的总台数及线路总长度，要初步选出线路总长度较短、使用断路器较少的几个较优设计方案。对所给资料进行定性分析，根据用户对供电可靠性的要求、地理位置及负荷的大小，提出各种可能的接线方案。接线方案应考虑以下因素：(1)确定电源处断开一回线的情况下，仍能将所有功率送出去的最少出线数；(2)根据负荷备用的要求及负荷大小,确定对各变电所的供电方案；(3)考虑运行灵活方便，不宜有太多环网。对设计方案进行断路器、线路投资比较，最后留下两个较优的设计方案。得到的两个较优电力网网架结构设计方案，接线示意图如图2-1所示：(a)5(b)图2-1电力网络较优接线方案示意图（a）设计方案一；（b）设计方案二2.2初步潮流计算由于规划设计阶段，网络导线型号是未知的，因而假设全网为同一往来进行初步潮流计算。初步潮流分析同时忽略线路的损耗，此时网络的初步潮流分析对于环网来讲只和线路长度及负荷功率有关。2.2.1方案一的初步潮流计算根据假设的方向画出功率示意图2-2：A312AS~3~S3~AS2~S1~S1~AS2~AS21~S图2-2方案一初步潮流计算1.各变电所的最大负荷由原始资料可知98.0coscoscos321，则2.0321