电力系统设计

新疆工程学院电力系统分析课程设计11.设计任务和原始资料1.1设计任务本次电力系统规划设计是根据给定的发电厂、变电所原始资料完成如下设计：1.1确定供电电压等级；1.2初步拟定若干待选的电力网接线方案；1.3发电厂、变电所主变压器选择；1.4电力网接线方案的技术、经济比较；1.5输电线路导线截面选择；1.6调压计算。1.2原始资料（1）发电厂、变电所相对地理位置及距离（2）发电厂技术参数表1-1发电厂A装机台数、容量（MW）4×75额定电压（kV）10.5额定功率因数ecos0.8（3）发电厂与负荷数据及有关要求新疆工程学院电力系统分析课程设计2表1-2厂站项目发电厂变电所A123最大负荷（MW）20806070最小负荷（MW）10403035功率因数cos0.850.850.90.85maxT(h)5000600055005000低压母线电压(kV)10101010调压要求最大负荷(%)2～552.52.5最小负荷(%)2～507.57.5各类负荷(%)I类3003530II类25503030新疆工程学院电力系统分析课程设计32.电网初步方案的拟定与比较2.1电力电量平衡计算电力平衡：①最大负荷时发电厂最大负荷功率：MWPAL20max电源最大出力：MWPG28020300max变电所最大负荷功率：MWPL210706080max从电网S吸收的功率：MWPPPGLS70maxmaxmax②最小负荷时发电厂最小负荷功率：MWPAL10min电源最小出力：MWPG29010300min变电所最小负荷功率：MWPL105353040min从电网S吸收的功率：MWPPPGLS185minminmin电量平衡：系统发电量：1400000MW5000280maxmaxTPG系统用电量：MWTPL1160000500070550060600080maxmax往电网输送电量：MWTPTPPLGS240000maxmaxmaxmaxmax（注：本次设计中对于无功功率一律采取电容器“就地补偿”）2.2.供电电压等级的确定根据图1中的变电所负荷大小、变电所与发电厂的距离，由有关资料确定电压等级，采用架空线时与各额定电压等级相适应的输送功率和输送距离。发电厂A最大功率300MW,1变电站最大负荷为80MW,2变电站最大负荷为60MW,3变电站最大负荷为70MW。结合设计的地理分布,最长输电线路70km，最短输电线路30km，选择110KV的输电等级。依据如下表所示：新疆工程学院电力系统分析课程设计4表2-1额定电压（KV）输送功率（KW）输送距离（KM）3100～10001～36100～12004～1510200～20006～20352000～1000020～50603500～3000030～10011010000～5000050～150220100000～500000100～3002.3.初步接线方案及其拟定依据（1）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5个供电可靠性高，节省线长的地理接线图方案。（2）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。（3）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。（4）为了便于选择和计算，设计地理接线图时统一采用110KV电压等级，LGJ-240型号导线进行初步潮流计算，以有功功率损耗及电压偏移为参考指标，选出两个方案进行精确潮流计算，重新计算导线截面积及阻抗标幺值，带入程序计算。均一网初步功率分布的计算公式如下：niiniiiZZSS1*1*即：niiniiiLLSS112.3.1．方案初选：方案一方案二新疆工程学院电力系统分析课程设计5方案三方案四方案五方案六2.3.2．备选方案参数一览表:表2-2备选方案线路长度（KM）线路损耗2mmPl（MW2×KM）技术比较方案一370471250线路较短，A的功率直接供给负荷，功率损耗最少，比较经济，且电压质量好，维修方便。新疆工程学院电力系统分析课程设计6方案二390659250线路长度较长，损耗较小，电能质量好，供电可靠，维修方便，但是1-2线路的负荷过重方案三3051141878线路最短，但损耗最大，不宜采用方案四370670750供电可靠性比较好，线路较长，功耗较小，电能质量好，维修方便。方案五420973500供电可靠，电能质量好，但线路最长，传输中功耗比较大，也不宜采用。方案六350654689线路较短，电能质量好，供电可靠，维修方便。2.4.初步潮流计算结果初步方案的潮流计算初步方案并未确定导线截面积，因此先按均一网对其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：新疆工程学院电力系统分析课程设计7niiniiiZZSS1*1*即：niiniiiLLSS112.4.1各节点编号及性质表2-3名称编号节点性质发电厂A1PV节点变电所12PQ节点变电所23PQ节点变电所34PQ节点无穷的系统5平衡节点方案一：线路功率MW1—21-31-41-52mmPl（MW2×KM）80607070471250方案二：线路功率MW1—22-31-41-52mmPl（MW2×KM）140607070659250方案三：线路功率MW1-21-31-43-54-52mmPl（MW2×KM）80116.183.956.113.91141878新疆工程学院电力系统分析课程设计8方案四：线路功率MW1—21-31-43-52mmPl（MW2×KM）801307070670750方案五：线路功率MW1—21-31-44-52mmPl（MW2×KM）806014070973500方案六：线路功率MW1-21-31-41-53-22mmPl（MW2×KM）64.2875.71707017.71654689通过对以上方案的经济性和技术性的比较，方案一和方案六投资、功率损耗较其它的方案优，所以选择这两个方案作为初选方案。2.5.优选方案经济比较我们初选方案一和六，重新标号一和二，如下:方案一：新疆工程学院电力系统分析课程设计9初步潮流计算得到各线路上的功率传输如下表所示：表2-4线路1-21-31-41-5传输功率80607070tan/arctan(/)coscos[arctan(/)]33cosjNjNjQPQPQPISPSJUJUJ截面UPI3架空输电线路导线经济电流密度2/mmA表2-5年最大负荷利用小时数Tmax3000以下3000~50005000以上铝1.651.150.90铜3.0022.51.75根据方案我们选取铝线，取经济电流密度为0.90，通过以上公式我们得出各线路的截面积：表2-6线路1-21-31-41-5AI419.8314.92367.4367.42mmS466.54349.91408.23408.23因为存在S400，故应采用双回路接线。根据初步计算的截面积可选出架空线的型号：表2-7新疆工程学院电力系统分析课程设计10线路导线型号电阻感抗允许载流量（A）1-2LGJ-240*20.131250.4076101-3LGJ-185*20.1630.4025151-4LGJ-240*20.131250.4076101-5LGJ-240*20.131250.407610线路总阻抗Z总=（r+jx）*LZ12=0.5(0.13125+j0.407)*50=3.281+j10.175Z13=0.5(0.163+j0.402)*30=2.445+j6.03Z14=0.5*(0.13125+j0.407)*60=3.936+j12.21Z15=0.5(0.13125+j0.407)*45=2.953+j9.156重新计算电网的初步潮流分布，按非均一网计算：表2-8S12S13S14S1580607070MWRUSP735.1281.3*)110/80(*)/(21221212MWRUSP727.0445.2*)110/60(*)/(21321313MWRUSP594.1936.3*)110/70(*)/(21421414MWRUSP196.1953.2*)110/70(*)/(21521515线路年总损耗：表2-9线路cosmaxW(MW)W(MW)1-20.854600798120617.61-30.939502871.651-40.85350055791-50.8535004186新疆工程学院电力系统分析课程设计11根据附录线路的投资指标表格得出架空线路的总投资：Z=L12*24+L1-3*30+L1-4*45+L1-5*24=50*1.5*32+30*1.5*30+60*1.5*32+45*1.5*32=8790万元72.1512212ZZWC万元式中：年电能损耗年计），即按经济使用年限折旧率（取取检修维护费率元损耗电能的电价/h.2504.005.0h./35.021KWWKW方案二:初步潮流计算得到各线路上的功率传输如下表所示：表2-10线路1-21-31-41-53-2传输功率64.2975.71707015.71新疆工程学院电力系统分析课程设计12tan/arctan(/)coscos[arctan(/)]33cosjNjNjQPQPQPISPSJUJUJ截面UPI3架空输电线路导线经济电流密度2/mmA年最大负荷利用小时数Tmax3000以下3000~50005000以上铝1.651.150.90铜3.0022.51.75根据方案我们选取铝线，取经济电流密度为0.90，通过以上公式我们得出各线路的截面积：线路1-21-31-41-53-2AI337.41397.35367.38367.3882.442mmS374.9441.5408.2408.491.6因为存在S400，故应采用双回路接线。根据初步计算的截面积可选出架空线的型号：表2-11线路导线型号电阻感抗允许载流量（A）1-2LGJ-4000.080.4068001-3LGJ-240*20.1050.3996101-4LGJ-240*20.131250.4076101-5LGJ-240*20.131250.4076103-2LGJ-1200.630.452700新疆工程学院电力系统分析课程设计13线路阻抗参数：Z12Z13Z32Z14Z154+j20.31.97+j6.10537.8+j27.123.938+j12.212.953+j9.158重新计算电网的初步潮流分布，按非均一网计算：S12S13S32S14S1564.07+j9.25575.9315.937070功率损耗：P12(MW)P13(MW)P14(MW)P15(MW)P32(MW)1.370.931.591.20.77线路总损耗：表2-12线路cosmaxW(MW)W(MW)1-20.8546006302227861-30.939503673.51-40.85350055651-50.85350042003-20.939503045.5根据附录线路的投资指标表格得出架空线路的总投资：Z=60*32*1.5+32*45*1.5+32*30*1.5+25*60+50*45=10230万元21.1718212ZZWC万元式中新疆工程学院电力系统分析课程设计14年电能损耗年计），即按经济使用年限折旧率（取取检修维护费率元损耗电能的电价/h.2504.005.0h./35.021KWWKW2.6.二导线截面积的校验一.按机械强度校验，对于跨运河，公路，通讯线路，居民区线路，导线界面记不得小于2