电力系统分析课程设计

电力系统分析课程设计班级：电力08-1姓名：刘俊锋学号：08110601012指导教师：李洪珠葛群辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表学期2010-2011第二学期姓名刘俊锋专业电力系统及其自动化班级电力08-1班课程名称电力系统分析课程设计设计题目地区电力网设计评定标准评定指标分值得分知识创新性20理论正确性20内容难易性15结合实际性10知识掌握程度15书写规范性10工作量10总成绩100评语：任课教师时间备注电力系统分析课程设计原始资料题目：地区电力网设计原始资料（1）发电厂、变电所地理位置图水电厂63km44km90km92km26km24km99km80km1234图1-1发电厂、变电所地理位置图（2）电源情况水电厂：TS900/135-56，额定容量45MW（9.0cosN），台数3系统：与3＃变电所由150LGJ2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（9.0cosN），最小负荷时为30MW（9.0cosN）（3）说明1）变电所3＃时原有变电所，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处新建一水利发电厂。发电能力在春夏秋三季满发，冬季最大出力为最大容量的3/4;3）发电厂国际厂用电率2％，机压负荷2MW;4）区域气温最高为40℃，年平均温度为25℃，最热月平均最高气温为32℃。（4）各个变电所负载情况编号1234变压器额定容量（MW）22525.3125.31225最大负荷（MW）30455025最小负荷（MW）25273020Tmax（小时）6000500050006500cos0.90.90.90.9负荷性质工业城市城市工矿摘要本课程设计通过对地区电网的设计，巩固和运用前面所学到的基础理论知识，掌握电力系统设计的一般原则和方法，培养分析问题和解决问题的能力。电力系统分析课程设计要求完成一个比较完整的电力网的初步设计。在设计过程中，要考虑到各方面的相互关系和相互影响，综合地运用课程中所学到的知识，进行独立思考。本课程设计的任务是根据给出的数据要求，按国民经济应用的要求设计一个地区电网。该网络包括一个发电站、四个变电站以及输电线路。该网络必须在符合国名经济要求的前提下，保证一定得供电可靠性和稳定性，运行方式灵活，电能质量负荷标准，并且有一定得经济性。设计内容包括：功率平衡计算、电网供电方案确定、电压等级选择，校验系统有功、无功平衡等，最终确定系统接线方案。最后得出的方案具有较高可靠性和稳定性，运行方式灵活，电能质量负荷标准，并且有一定得经济性，基本满足国民经济要求。关键词：经济比较、功率平衡、电压损耗校验目录1.前言……………………………………………………………………………………12.方案设计与分析………………………………………………………………………22.1功率平衡计算………………………………………………………………………22.1.1有功功率平衡计算………………………………………………………………22.1.2无功功率平衡计算………………………………………………………………22.2电网供电方案确定…………………………………………………………………42.2.1电压等级的选择…………………………………………………………………42.2.2电力网接线方案的初步选择……………………………………………………42.2.3技术方面选择……………………………………………………………………82.2.4经济方面选择……………………………………………………………………152.2.5详细经济技术比较，确定电网接线的最优方案………………………………16方案二…………………………………………………………………………………16方案六…………………………………………………………………………………223.心得体会……………………………………………………………………………294.参考文献……………………………………………………………………………3011.前言电力系统分析课程设计是学完《电力系统分析》课程后的一次综合性练习。教学目的在于通过对地区电网的设计，巩固和运用前面所学到的基础理论知识，掌握电力系统设计的一般原则和方法，培养分析问题和解决问题的能力。电力系统分析课程设计要求完成一个比较完整的电力网的初步设计。在设计过程中，要考虑到各方面的相互关系和相互影响，综合地运用课程中所学到的知识，进行独立思考。本课程设计的任务是根据给出的数据要求，按国民经济应用的要求设计一个地区电网。该网络包括一个发电站、四个变电站以及输电线路。该网络必须在符合国名经济要求的前提下，保证一定得供电可靠性和稳定性，运行方式灵活，电能质量负荷标准，并且有一定得经济性。设计内容包括：功率平衡计算、电网供电方案确定、电压等级选择，校验系统有功、无功平衡等，最终确定系统接线方案。最后得出的方案具有较高可靠性和稳定性，运行方式灵活，电能质量负荷标准，并且有一定得经济性，基本满足国民经济要求。由于本人水平有限，设计中难免出现错漏，希望老师指正。22方案设计与分析2.1功率平衡计算2.1.1有功功率平衡计算为了维持频率的稳定，满足用户对功率的要求，电力系统装设的发电机额定容量必须大于当前的最大负荷。因此必须进行最大负荷时有功功率平衡计算，以校验系统备用容量是否符合要求。用电负荷：MWPPPPKPKPniiLD135)25504530(9.0)(4max3max2max1max11max1供电负荷：MWPKPLDg1501351.011112发电负荷：MWPPKPygf1.155)2150)(02.011()(113其中：1K—同时率2K—网损率3K—厂用电率yP—发电厂的机压负荷系统总装机容量：MWPG18550453为保证系统的频率稳定和供电可靠性，系统内的总装机容量应大于发电负荷，即系统中应有足够的备用容量。按规定，系统的总备用不得低于系统最发电负荷的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f2.1185PMWPG所以系统备用容量符合要求。2.1.2无功功率平衡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，3是否需要加装无功补偿设备。根据《电力系统电压和无功电力技术导则》规定：220KV及其以下电压等级的变电所，在主变压器最大负荷时，其二次侧的功率因数或电网供给的无功功率与有功功率之比值应满足下表规定：对于不满足规定的变电所，需作无功补偿，使其全部满足规定值。变电所电压等级（KV）22035~110二次侧功率因数0.95~10.9~1Q/P0.33~00.48~0表2-1电压等级与二次侧的功率因数及Q/P的关系无功负荷：var72)9.0arccos(tan)25504530(1maxMQQniiLD变压器无功损耗：niiTMmSQ1var1.309.0/)25.3122525.31225%(12%12式中m为电压变换次数，为1次。系统中无功电源：var8.8848.05048.0453tan'MQnPQGGNG式中n为发电机台数，GQ'为主网和邻网输入的无功功率。系统无功备用容量：var)76.5~04.5(72%)8~%7(%)8~%7(MQQLDR整个系统的无功功率：RTLDGQQQQ3.131.30728.88无功功率平衡未达到要求，可初步确定出需加装的的容性补偿设备总容量为：var06.198.881.307276.5MQQQQQGTLDRC无功功率平衡基本达到要求后，并不能认为系统运行中电压质量已经满足要求，而只能认为，保证系统电压质量具有可能，真正确认系统电压达到要求，则必须通过潮流计算及采用相应的调压措施。42.2电网供电方案确定2.2.1电压等级的选择电压等级的选择是一个涉及面很广的综合性问题，除了考虑输电容、距离等各种因素外，还应该根据动力资源的分布、电源及工业布局等远景发展情况，通过全面的技术比较后，才能确定。并且，由于电网的电压等级和接线方案有着密切的关系，因此，一般地区电网设计中，接线方案和电压等级确定同时进行。在本次课程设计中，由于条件限制，不可能同时进行论证电压等级和进行方案。因此，根据题目所给数据，参考下表，并根据同一地区，同一电力系统内应尽可能简化电压等级的原则，合理的确定电压等级。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）0.380.10.6352.0~1050~2030.1~1.03~1605.0~20100~2060.1~1.215~411010~50150~50100.2~2.020~6220100~300300~100表2-2各电压等级输电线路合理输送容量及输送距离所以电力网选择110KV电压等级。2.2.2电力网接线方案的初步选择对所给的原始资料进行定性分析，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。对各种可能的接线方案，进行初步比较，将明显不合理的方案舍去，保留2~3个方案。综合上述因素，初步确定如下几个方案：5水电厂63km44km92km26km99km80km1234图2-1方案1水电厂63km90km92km26km99km80km1234图2-2方案26水电厂63km44km26km24km80km1234图2-3方案3水电厂63km90km26km24km99km80km1234图2-4方案47水电厂63km90km92km99km80km1234图2-5方案5水电厂63km90km92km24km99km80km1234图2-6方案6所提方案应保证用户的电能质量。因为前面在进行有功功率平衡时，已经确认系统具有足够的备用，所以不必考虑电能的频率问题。这里提到的电能质量是指电压偏移。在选择接线方案时，电能质量可用电力网的电压损耗来衡量。取MVASB52010124001~KVUUavB1108最大负荷时各变电所功率如下：MVAjjS53.1430arccostan3030~1MVAjS79.2145~2MVAjS11.1225~4因为3#为原有变电所，所需功率由原有系统提供。故0~3S028.0058.052053.1430~~~1*1jjSSSB042.0087.052079.2145~~~2*2jjSSSB023.0048.052011.1225~~~4*4jjSSSB2.2.3技术方面选择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km/4.0x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%0NUlQxU式中，NU—电网的额定电压（KV）Q—线路上所通过的无功功率，(Mvar)l—各段线路的长度（km），这里要注意把直线距离乘以1.1，以考虑线路线路经弯曲而增加的长度。按上式简化计算，若在正常运行时，电压损耗在10％以内，故障情况下，电压损耗在15％以内，则认为该方案在技术上是成立的。反之，该方案在技术上不成立，应舍去。对于简单环形网络，将全网作为均一网络，计算其近似功率分布，进而求得距电源点电气距离最远处的电压损耗的百分数ΔU%。下面各方案设水电厂结点为0结点方案一：设全网为均一网络，在零结点解开环网，如下图901230'*1~S*2~S*3~S图2-7环形网络中