電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告

1、i課程山東大學電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)計說明書電氣工程學院胡明 200719010682010/7/5、兒 、4前言電力工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)。電網(wǎng)是電力工業(yè)發(fā)展的一個重要環(huán)節(jié)，一個良好的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)能便利地實現(xiàn)電的供需平衡，更好地使電源結(jié)構(gòu)優(yōu)化。良好的規(guī)劃方案是良好的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，它應能保證系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的方式下運行，并且在此前提下獲得最良好的經(jīng)濟效益和社會效益。 良好的規(guī)劃方案是電力工程前期工作的重要組成部分，它是關(guān)于本體工程的總體規(guī)劃，是具體建設(shè)項目實施的方針和原則，是工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。做好規(guī)劃設(shè)計工作對工程建設(shè)的工期質(zhì)量、投資費用和建成投產(chǎn)后的運行安全可靠性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益，起著決定性

2、的作用。電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計及運行的根本任務是，在國民經(jīng)濟發(fā)展計劃的統(tǒng)籌安排下，合理開發(fā)、利用動力資源，用較少的投資和運行成本，來滿足國民經(jīng)濟各部門及人民生活不斷增長的需要，提供充足、可靠和質(zhì)量合格的電能。電力系統(tǒng)包括發(fā)電、送電、變電、配電、用電以及與之相適應的通信、安全自動裝置、繼電保護、調(diào)度自動化等設(shè)施。國內(nèi)外大量事實表明，供電的可靠、經(jīng)濟以及電能的質(zhì)量水僅取決于系統(tǒng)中各種設(shè)備的性能和質(zhì)量，而且還取決于電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計及遠行管理水平。電力系統(tǒng)規(guī)劃是根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展計劃和現(xiàn)有電力系統(tǒng)實際情況， 結(jié)合能源和交通條件， 分析負荷及其增長速度， 預計電力電量的發(fā)展， 提出電源建設(shè)和系統(tǒng)網(wǎng)架的設(shè)想

3、，擬定科研、勘測、設(shè)計以及新設(shè)備試制等任務。電力系統(tǒng)課程設(shè)計是在學完電力系統(tǒng)課程后的一次綜合性訓練， 復習鞏固本課程及其他課程的有關(guān)內(nèi)容、增強工程觀念，培養(yǎng)電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的能力。通過課程設(shè)計應達到下列要求：1）熟悉國家能源開發(fā)策略和有關(guān)的技術(shù)規(guī)程、規(guī)定、導則等，樹立供電必須安全可靠、經(jīng)濟的觀點；2） 掌握電力網(wǎng)初步設(shè)計的基本方法和主要內(nèi)容；3）熟練電力網(wǎng)的基本計算；4）學習工程設(shè)計說明書的撰寫。9第一部分、設(shè)計任務書及原始資料1.1 設(shè)計任務課程設(shè)計的主內(nèi)容有：1)電網(wǎng)接線方案的技術(shù)論證及經(jīng)濟比較；2)發(fā)電廠、變電所主接線選擇；3)潮流計算和電壓計算；4)編寫設(shè)計說明書，繪圖。1.2 原始資料

4、1.2. 1地區(qū)電網(wǎng)原始情況：1 .該地區(qū)原有一個發(fā)電廠：裝機容量：25MW 機組二臺50MW 機組二臺升壓變壓器：31.5MVA 二臺 變比：10.5/38.5±2*2.5%/121 ±2X2.5% 63MVA 二臺 變比：13.8/38.5±2*2.5%/121 ±2X2.5%2 .該地區(qū)原有降壓變電站7個地區(qū)電網(wǎng)各節(jié)點的負荷和設(shè)備情況見表1:編號最大負荷(MW)播容量(MVA)132503102041531.55122081625920401012201110163.該地區(qū)原有輸電線路及其導線型號如圖1實線所示，可供選擇新建的線路通道如虛線所示，其

5、線路距離已經(jīng)標注上。圖中線路長度x,y的算法：x=Va 9.34 y = v，a 32.3 , a取學號最后兩位，如果按你自己學 號計算出x:y', x,y取x', y'小數(shù)點后兩位(例如若x=1.16123,則x取16),若x,y結(jié)果小于50,則再增 加 30,即 x=x+3Q3 .2.2該地區(qū)五年遠景規(guī)劃：4 .新增負荷點2、6、7,見圖1;5 .五年后的負荷預測見表2;6 .在變電站7處新建一個區(qū)域變電站，由系統(tǒng)通過 220kV輸電線路供電變壓器容量：150MVA二臺 變比：220/121/38.5kV7 .2.3提出技術(shù)與經(jīng)濟上合理的電網(wǎng)規(guī)劃方案。要求如下：1

6、.提出網(wǎng)絡接線方案。(1)至少提出兩種在技術(shù)、經(jīng)濟上較合理的方案；(2)參考下面的經(jīng)濟技術(shù)指標要求，選出一種較好的方案；(3)確定新增線路的導線型號或?qū)Ь€截面積(應適當考慮發(fā)展)。(4)確定各變電站的變壓器數(shù)量和容量。2 .方案的經(jīng)濟技術(shù)指標：(1)安全可靠性指標：城網(wǎng)的供電可靠性要滿足“ N-1”供電安全準則和滿足用戶用電的需要。方案要滿足最大、最小負荷運行方式下，線路、變壓器 N-1開斷后（網(wǎng)絡中任意一個元件），各節(jié)點電壓滿 足上下限0.951.08p.u的要求，線路變壓器不過載。如果存在節(jié)點電壓、元件過載等不滿足要求的情 況，必須提出相應措施加以消除。最大負荷運行時，發(fā)電廠出力按為90%

7、計算；最小負荷運行時，發(fā)電廠出力按80%計算。（2）經(jīng)濟性指標：規(guī)劃方案要經(jīng)濟合理，通過對網(wǎng)絡損耗與線路投資進行綜合分析，以0.5元/度電價，給出規(guī)劃方案的總支出。按運行 5年時間的總網(wǎng)絡損耗費用計入支出，僅計算線路投資，不計算 變壓器投資。同時，線損率不超過 6.3%。公式：線損率=（供電量-售電量）/供電量*100方案經(jīng)濟比較中，建設(shè)期的投資和運行期的年運行費用都應考慮時間因素。衡量經(jīng)濟效益的準則是：工程建設(shè)期內(nèi)的逐年投資及工程經(jīng)濟使用期內(nèi)的逐年年運行費用折算到某一年的總費用（或折算到使用期內(nèi)每年等值的年計算費用）為最小。3 .規(guī)劃方案應該包括最終所定線路的型號，并適當考慮發(fā)展。4 .規(guī)劃

8、方案應該包括各變電站的變壓器數(shù)量、容量和型號。5 .規(guī)劃方案明確畫出元件（線路、變壓器）的參數(shù)圖6 .規(guī)劃出合理的變電站3和7的全站主接線圖，變電站主接線力求簡單、可靠、規(guī)范化。 表2五年后的負荷預測編號最大負荷（MW）Cos（|）最小負荷（MW）Tmax ( h)負荷等級1400.85406300I2150.80106500R3250.85176400R4250.85176300R4250.85176300R5200.83146200R6230.80176500I7150.82106200R8350.82256000I9260.85186000R10280.83226300I11160.80

9、116000R表3送電工程綜合造價（電壓等級110kV）編號導線規(guī)格造價（萬元/km）編號導線規(guī)格造價（萬元/km）1LGJ-120425LGJ-240852LGJ-150526LGJ-3001203LGJ-185607LGJ-400P 1404LGJ-21075表4電壓等級與輸送距離、額定電壓額定電壓 (KV)輸送功率 (KW)輸送距離 (KM)額定電正 (KV)輸送功率輸送距離 (KM)表53100-10001-3 16(13500-3000030-1006100-12004T5最大10200-20006-20r no10000-5000050-150負荷352000 -1000020-5

10、0220100000-500000100-300損耗日寸間tmax與最大負荷利用小時數(shù)Tmax的關(guān)系、cos T max(h)0.800.850. 900.951.00200015001200100080070025001700150012501100950300020001800160014001250350023502150200018001600400027502600240022002000450031503000290027002500500036003500340032003000550041004000395037503600600046504600450043504200650

11、0525052005100500048507000595059005800570056007500665066006550650064008000740073507250|廣。|發(fā)電廠 區(qū)理變電站O 變電站 己專線路 可選線路走廊圖1地區(qū)電網(wǎng)地理接線圖第二部分、電網(wǎng)接線方案的確定2.1 網(wǎng)絡電壓等級的確定考慮到輸送功率在一個較小的區(qū)域，輸送距離不變，因此可以采用非常高的電壓等級。而根據(jù)等 壓輸電與網(wǎng)絡損耗及技術(shù)經(jīng)濟支持之間的關(guān)系以及輸送距離和輸送容量所采用的合理的電壓等級，我 們采用110kv的電壓等級。2.2 初步設(shè)計方案根據(jù)設(shè)計任務書，x=<a 9.34 y = <，a 323

12、 ,學號20071901068計算得到x=79 y=1 修正 y 得到 x=79 y=31根據(jù)任務書中所提供的地區(qū)電網(wǎng)地理接線圖，我從虛線中選取了一系列合適線路，最后選出了兩 組，如下表所示地理接線。接線方式區(qū)域變電巖O受電站已有線珞 司逸線路走廊區(qū)域交電站。變電站 巳有線路 可選襄苗走林ii2.3 初選方案的潮流計算以及各方案的經(jīng)濟比較及選擇如下表：兩種方案的整體比較力殺12粗 略 潮 流 計 算線路P (MVVQ(Mvar)U (KM線路P (MVVQ(Mvar)U (KM1-215.0011.251101-2119.40115.671101-323.5922.321-323.8120.0

13、91-1052.1038.941-10 39.73 :30.261-124.3114.201-12112.06115.003-4-7.610.082-34.404.423-56.206.763-425.0015.494-513.80P 6.68 13-5120.00113.444-7-46.41-22.103-7-41.79-19.916-11-23.00-17.256-11-23.0-17.257-1136.8621.577-11146.16128.537-1234.7313.907-1230.0514.828-10-35.00-24.438-10-11.73-11.449-1010.90P

14、 4.318-111-23.271-12.999-12-36.90-20.429-121-26.201-16.1111-12-2.14-7.6811-12-16.11-13.71計 算導 線電 流P1 =-,3(Jcqs7線路I (A)導線型號線路I (A)導線型號1-2170LGJ-1501-2226LGJ-1204-5139.09LGJ-1502-356.36LGJ-1204-7467LGJ-2103-7420LGJ-2106-11260LGJ-1506-11264.82LGJ-1207-11388LGJ-2107-11493.64LGJ-2407-12340LGJ-2107-12304L

15、GJ-1859-10106.4LGJ-1508-11242.73LGJ-185其他為已有線路其他為已有線路精確 潮流 計算 P=(P2+Q2)R/U2 Q=(P2+Q2)X/U2線路 P/mw Q/mvar線路 P/mw Q/mvar1-120.23-2.461-20.30-0.481-30.680.871-30.490.281-20.16-0.761-12r 0.34-0.323-40.02-1.183-40.39-0.255-30.11-0.873-20.05-1.705-40.06-1.203-70.940.546-110.54-0.205-30.29-0.517-40.980.176-

16、110.56-0.109-100.690.268-111.100.269-120.000.009-110.000.0010-10.79-0.5710-11.822.7010-80.620.8210-80.06-0.7911-71.131.1511-71.643.1412-110.15-1.1812-110.44-0.5712-71.191.1912-70.78-0.09年線 路損 耗線路COS)T max/ h?max/ h線路COS)T max/ h? max/ h1-120.85630049601-20.80650052501-30.85640050801-30.8516400150801

17、-20.80650052501-120.85630049603-40.85F 630049603-40.85630049605-30.85P 640050803-20.8016500152505-40.85630049603-70.82620048706-110.80600046505-30.85640050807-40.85630049606-110.8016000146509-100.83630049808-110.80600046509-120.85r 600046009-110.806000465010-10.856300496010-10.856300 1496010-80.8260

18、00463010-80.826000463011-70.826200487011-70.826200487012-110.80二 6000465012-110.8016000 ；465012-70.826200487012-70.8262004870總年 線路 損耗 WEAP * ?MAX=44853.9MWHEAP * ?MAX=35983.7MWH年線 路損 耗資 金TI2242.695 萬元1799.185 萬元線路 投資 計算T2 線路使用五 年以上，故總 費用=5叮1+T219389萬元20258萬元30602.475 萬元29253.925 萬元由上，以及安全性（后文詳細分析）考慮

19、，選擇方案二2.4 發(fā)電廠容量、型式以及電氣主接線的選擇原有發(fā)電廠：裝機容量：25MW機組二臺50MW 機組二臺升壓變壓器：31.5MVA 二臺 變比：10.5/38.5 ± 2*2.5%/121 ± 2X 2.5%63MVA 二臺 變比：13.8/38.5 ±2*2.5%/121 ±2X2.5%1、發(fā)電廠變壓器選擇原則（1） .發(fā)電廠變壓器的臺數(shù)為了保證發(fā)電機電壓繞組供電可靠性，接在發(fā)電機電壓母線上的主變壓器一般不少于兩臺。（2） .發(fā)電廠變壓器的容量發(fā)電機電壓母線上接有兩臺或以上的主變壓器時，當其中容量最大的一臺因故退出運行時，其它主變壓器應能輸送母

20、線剩余功率的 70%Z上所以選用兩臺 SFSL7-31500/110 兩臺 SFPS7-63000/110發(fā)電廠變壓器選擇型號額定 容量額定電壓（kv）空載 電流 （%）空載損 耗（kw）負裁損耗（kw）阻抗電壓（）高壓中壓低壓高- 中高- 低中- 低高- 中高- 低中- 低sfsl7-31500/11031500121±2 X2.5%38.5士2*2.5%10.50.8943.716217.510.56.5SFPS1-630 00/11063000121±2 X2.5%121±2X2.5%10.50.8473.6,26517.510.56.52、發(fā)電廠電氣的主接

21、線形式發(fā)電廠的主接線有三個基本要求，分別是可靠、靈活和經(jīng)濟型。有兩種基本地接線形式，包括有 匯流母線的接線方式和無匯流母線的接線方式，或者又包括單母線接線和雙母線接線，后者包括橋型 接線和單元接線。當每段母線的發(fā)電機容量或負荷為 24MWt以上時，一般采用雙母線分段接線，應用雙母線提高了 工作可靠性和靈活性，具體有以下優(yōu)點：（1）檢修母線時可以不適用戶和電源停止工作，工作母線和 備用母線可輪流檢修；（2）母線故障時，可以迅速從故障母線切換到另一母線，大大減少了停電時間；（3）檢修母線隔離開關(guān)時只需將其所屬的回路停止供電；（4）可以應用母線聯(lián)絡斷路器代替任一回路 中的斷路器。為了避免在母線故障時

22、的短時停電，可以將雙母線中的工作母線分段，為了保證采用雙母線的配 電裝置，在進出線斷路器檢修時不中斷用戶的供電，可增設(shè)旁路母線或旁路隔離開關(guān)。2.5變電所的主變壓器臺數(shù)、容量、型式以及電氣主接線的選擇1、變電所主變壓器選擇原則(1) .變電所主變壓器的臺數(shù)一般為兩臺主變壓器，當只有一個電源時也可只裝一臺主變壓器，我們設(shè)計給變電所安排兩臺主 變壓器。(2) .變電所主變壓器的容量對重要變電站，需考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力允許時間內(nèi)，應能滿足I類(當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量應能滿足全部負荷的100%及II類(當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量應能滿足全部負荷的

23、70%負荷的供電。Smax最大負荷/ Cos ; Smin=#小負荷/ Cos；I 類：S= Smax *100% n 類 S= Smax*70%變電站最大負荷 (MW)Cos(|)最小負荷 (MW)負荷 等級Smax/MWSmin/MWS/MW2150.810R18.7512.513.1253250.8517R29.412020.5874250.8517R29.412020.5875200.8314R24.116.8716.876230.817I28.7521.2528.757150.8210R18.2912.212.8038350.8225I42.6830.4942.689260.8518

24、R30.5921.1821.41310280.8322I33.7326.5133.7311160.811n2013.7514根據(jù)上表進行各變電站變壓器選擇如節(jié)點變壓器型號損耗阻抗電壓 (%)空載電流 (%)短路 損耗空載 損耗變電站2SFL7-16000/1108623. 510.50.9變電站3 1SFL7-25000/11012332.510.50.8變電站4 1SFL7-25000/11012332.510.50.8變電站5SFL7-20000/11010427.510.50.9變電站6 ；SFL7-31500/110r 14838.510.50.8變電站8SFPQ7-50000/110

25、2165510.50.7變電站9SFL7-25000/11012332.510.50.8變電站10 1SFQ7-40000/110P1744610.50.7變電站11SFL7-16000/1108623. 510.50.97為區(qū)域變電站，其參數(shù)選擇參照 附圖22、變電所電氣主接線一般采用有母線接線或橋形接線。因為外橋型接 線多用于較小容量的發(fā)電廠變電所，且是適應于故障 較小的情況，所以對變電所我們采用外橋型接線。但 橋型接線的可靠性并不很高，有時必須用隔離開關(guān)作 為操作電器。110ku用接地開關(guān)及快分隔離開關(guān)保護。當接地開關(guān)動 作，電源側(cè)斷路跳閘后，快分隔離開關(guān)打開，斷開故 障點，以便電源線路

26、自動重合，恢復供電。15第三部分、電力系統(tǒng)的潮流與電壓計算3.1 最小最大負荷時潮流計算采用Powerworld Simulator,進行最大最小負荷時潮流計算，求出潮流分布，詳見 后文附圖部分3、4。在潮流計算中，將7節(jié)點設(shè)為平衡節(jié)點。3.2 最大、最小負荷時系統(tǒng)各點電壓情況綜述最大負荷時，通過節(jié)點6、8、10、11并聯(lián)電容調(diào)壓，使得各節(jié)點電壓都在0.95 1.08p.u范圍內(nèi)，線路變壓器不過載。最小負荷時，減小10節(jié)點處的電容，使得各節(jié)點電壓都在0.95 1.08p.u范圍內(nèi)， 線路變壓器不過載。3.3 各變壓器分接開關(guān)位置選擇，并作電壓驗算。計算過程見附錄部分，結(jié)果如下變電站調(diào)壓方式理想電壓分接頭實際電壓分接頭最大負荷最小負荷1高壓側(cè)逆調(diào)壓123.3124.4121+2.5%1中壓側(cè)逆調(diào)壓40.5737.9438.52逆調(diào)壓117.5125.84121+2.5%3逆調(diào)壓119.84129.471214逆調(diào)壓122.15129.47121-2.5%5逆調(diào)壓119.85127.05121-2.5%6逆調(diào)壓122.1127.05121+2.5%7高壓側(cè)逆調(diào)壓249.96364.36242+2*2.5%7中壓側(cè)逆調(diào)壓39.