电力系统分析课程设计

11原始资料1.1发电厂、变电所的地理位置图1.2电源情况水电厂：TS900/135-56，额定容量45MV（cosФn=0.9），台数3系统：与3#变电所由2*LGJ-150相连，系统母线电压最大最小负荷时均维持115KV，最大负荷时提供功率50MW（cosФn=0.9），最小负荷时为30MW（cosФn=0.9）1.3说明（1）变电所3#是原有变电所，主接线为双母线结构；（2）为开发利用水资源，在距离变电所3#约100km处新建一水力发电厂。发电厂发电能力在春夏三季满发，冬季最大出力为最大容量的3/4；（3）发电厂用国际厂用电率2%，机压负荷2MW；（4）区域气温最高为40摄氏度，年平均温度为25摄氏度，最热月平均最高气温为32摄氏度。21.4各变电所符合情况编号1234变压器额定容量（MW）25*231.5*231.5*225*2最大负荷（MW）30455025最小负荷（MW）25273020Tmax（小时）6000500050006500cosФ0.90.90.90.9负荷性质工业城市城市工矿2功率平衡计算2.1有功功率平衡计算为了满足用户的功率需求，维持电力系统的电能质量稳定，系统中装设的发电机的额定容量必须大于当前最大负荷，并且要留有一定的裕度。系统用电负荷：niiLDPKP1max10.9(30455025)135()LDPMW供电负荷：211GLDPPK1135142.1()15%GPMW发电负荷：31()1fGyPPPK1(142.12)147.04()12%fPMWK1为负荷的同时率，取K1=0.9K2为系统网损率，这里取K2=5%K3为发电厂的场用电率，根据电源状况K3=2%，fP=2MW按规定，系统的总备用不得低于系统最大发电负荷的%20，即系统的总装机3容量，应大于或等于发电负荷的1.2倍。根据上面的计算可得1.2GfPP因此有功功率平衡。2.2无功功率平衡计算无功负荷niiLDQQ1max(30455025)tan72()LDQMVar变压器的无功损耗112%nTiiQSm(2531.531.525)212%30.13()cosTQMVar系统中的无功电源功率)(34.11550)9.0tan(cos453tanMVarQnPQGGNG系统无功备用容量)(082.5%)8~%7(MVarQQLDR整个系统的无功功率满足RTLDGQQQQ607.12所以，此系统无功功率平衡。3设计方案的确定3.1电压等级在附表B—4中查找，可确定电压等级为110KV。附表B—4各电压等级输电线路合理输送容量及输送距离线路额定电压（KV）输送容量（MW）输送距离（km）线路额定电压（KV）输送容量（MW）输送距离（km）38.01.06.03510~0.220~5030.1~1.01~36020~0.520~10062.1~1.04~1511050~1050~150100.2~2.06~20220300~100100~3003.2初步方案选择首先分析四个变电所的负荷性质。1#变电所的负荷性质为工业用电，属于II类负荷；2#变电所、3#变电所负荷为城市用电，III类负荷为主，也有II类和I类负荷；4#变电所负荷为工矿用电，属于I类负荷按用户用电负荷的重要程度，4一般将负荷分为三级：Ⅰ级——不能停电。应有两个以上独立的电源供电。例如炼钢厂、电解铝工厂及矿井用电等。Ⅱ级——可以短时停电。一般也应尽量由不同的变压器或两个母线段上取得两路电源供电。例如纺织厂、造纸厂等许多企业和城市公用事业用电等。Ⅲ级——停电时间可以较长。一般以单回路供电。例如工厂附属车间和居民用电等。1＃，4＃为Ⅱ级、Ⅰ级用电负荷应保证其供电的可靠性，系统所供的电能只能满足3#的使用，水电站所发的电能要满足1＃，2＃，4＃的需求。方案180km1#变电所2#变电所3#变电所4#变电所63km44km26km99km水电站系统24km图1地区电力网接线方案1方案1主要以水电厂1#变电所、2#变电所、3#变电所和4#变电所组成环状网络，再以单回线方式对3#变电所和系统进行连接，用这个方案，能够保证1号和4号重要负荷的供电可靠性。l=256km，需要5x2=10个高压断路器，需要5x2=10个高压隔离开关。方案2水电站系统1＃2＃3＃4＃90Km92Km99Km63Km图2地区电力网接线方案25方案2的1#和4#线路为双回线，2#和3#为单回线，再以双回线方式对3#变电所和系统进行连接。供电可靠性高，能够保证1＃，4＃重要负荷供电可靠性。6329092992506()lkm需要6ⅹ2＝12个高压断路器需要6ⅹ2＝12个高压隔离开关。方案3水电站系统1＃2＃3＃4＃63Km26Km24Km99Km图3地区电力网接线方案3提出理由：保证工业区和工矿企业可靠供电，对他们采取双母线供电。)(3762992426263Kml需要6ⅹ2＝12个高压断路器需要6ⅹ2＝12个高压隔离开关。6方案480km1#变电所2#变电所3#变电所4#变电所63km44km26km99km水电站系统图4地区电力网接线方案4方案4是1#变电所和4#变电所由双回线与水电厂连接，确保重要负荷的供电的稳定行。2#变电站和3#变电站大部分为III级负荷，由单回线连接，因此当12段线路或23段路线故障或检修时，会造成部分地区停电。l=63x2+99x2+44+26+80x2=554km需要6x2=12个高压断路器，需要6x2=12个高压隔离开关。3.3电力网接线方案的比较分析3.3.1技术方面技术方面主要考察方案的电压偏移问题，由于在方案初步比较时，电网功率分布以及导线截面积均未知，可以近似取kmx/4.00作为线路电抗，并利用下式来估计电网在正常运行和故障后离电源点距离最远变电所的电压损耗百分数：100%20NUlQxU基准值的选取：MVASB12901094003~KVUUavB11505.111025.1012901152BZ电源和负荷的标幺值05.0105.012908.64135~jjSG7011.0023.012904.1430~#1jjS017.0034.012906.2145~#2jjS019.0039.012902450~#3jjS009.0019.012901225~#4jjS方案1正常运行：240104~S42~S21~S2.46j1.72j1.95j3.86j图5方案1的潮流分布图j065.0032.099.90.315j-0.650)95.172.1j46.2(86.395.172.146.2)009.0019.0()72.146.2)(017.0034.0()46.2)(011.0023.0(~04jjjjjjjjjjjjjSjjjSSS056.0013.0009.0019.0065.0032.0#4~04~42~%7.7%100115520)1.120056.01.16.39065.0(100%20NUlQxU7.7％＜10％故障情况：jjjSSS039.0021.0017.0034.0056.0013.0#2~42~21~jjjSSS05.0044.0011.0023.0039.0021.0#1~21~10~01段断线：100%0NUlQxU=5.6％＜10％12段断线：100%0NUlQxU=7.4％＜10％24段断线：100%0NUlQxU=4.3％＜10％840’段断线：100%0NUlQxU=-6.9％＜10％此方案合理。方案2：0~S1~S2~S1#2#4#4~S水电厂01~S02~S#2~S04~S#4~S#1~S图6方案2潮流分布图正常运行：~~~11#01SSS016.0023.04.025.1063115110011.0023.0011.0023.02222jjj~~~22#02SSS038.0034.04.025.1090115110017.0034.0017.0034.02222jjj~~~44#04SSS9014.0019.04.025.1099115110009.0019.0009.0019.02222jjj100%0NUlQxU%8.1%100115520)1.16.39011.0(21.8%10%故障情况：01段断线和02断线时%U相等：即100%0NUlQxU%8.1%100115520)1.16.39011.0(21.8%10%04段断线：100%0NUlQxU%5.1%100115520)1.16.39009.0(21.5％＜１０％此方案合理。10方案34#3#2#1#水电站0,~S4~S4~S2~S1~S1~S2~S3~S3~S图7方案3潮流分布图2~#2~2~SSS019.0034.04.025.1026115110017.0034.0017.0034.02222jjj3~~23~SSS016.0034.04.025.1024115110019.0034.0019.0034.02222jjj025.0053.0009.0019.0016.0034.0#4~3~,4~jjjSSS015.0053.04.025.1099115110025.0053.0025.0053.0422224~,4~~jjjSSS11075.0023.04.025.1063115110011.0023.0011.0023.022221~,#1~1~jjjSSS1.0076.0025.0053.0075.0023.04~1~~0jjjSSS%47%1001153701.1)4.0992015.04.024016.04.026019.0(100%20NUlQxU47%10%此方案不合理，舍去。方案4~GS~1#S~2#S~4#S~2S~1S~4SZ1Z2Z4图8方案4的潮流分布图系统正常时00127.0805..0115110017.0034.0~~22222222jjZUssNnz01827.0034.0~~~12#22jsssz01827.0)~~Im(12#212zssQ1200408.0575..0115110011.0023.0~~~222212#121jjZUsssNz0457.0)~~~Im(21#11sssQzG00029.0907..0115110009.0019.0~~222242#44jjZUssNz系统中距离电源最远点为2#变电所，由G1、12两段导线连接。%8.2%100%20NUlQxU系统出现断路故障时，12段断路会造成2#变电所停电，造成该地区停电。电压损耗率会进一步下降。由于G1和G4段线路均采用了双回线接线方式，一回线