電網(wǎng)課程設(shè)計-梁璐

1、課 程 設(shè) 計 用 紙教師批閱 目錄前言2設(shè)計步驟3設(shè)計題目和原始資料4電網(wǎng)接線初步方案的選擇與供電電壓等級的確定6一 電網(wǎng)接線初步方案的選擇6二 供電電壓等級的確定11 電網(wǎng)接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較12發(fā)電廠、變電站主接線方式的選擇12變壓器的選擇12輸電線路導(dǎo)線截面積的選擇15線路校驗19經(jīng)濟(jì)比較23總投資計算26比較結(jié)論27第四章 課程設(shè)計總結(jié)28前 言經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電力先行。電力工業(yè)是國家的基礎(chǔ)，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)十分重要的地位。電能是一種不能儲存的、無形的二次能源，發(fā)點、變電、輸送、分配和消費幾乎是在一瞬間完成，必須保持有功和無功功率的平衡。同時為了滿足消費需求，保證生產(chǎn)生活的穩(wěn)定，所發(fā)

2、電能要滿足經(jīng)濟(jì)性好、可靠性高、電能質(zhì)量高等要求。經(jīng)驗告訴我們，在現(xiàn)階段，聯(lián)合電力系統(tǒng)是保證供電可靠性、經(jīng)濟(jì)性和高質(zhì)量的最好的辦法，而這也是我國電力行業(yè)發(fā)展的趨勢。通過聯(lián)絡(luò)線路將幾個地方電力系統(tǒng)連接起來所形成的電力系統(tǒng)稱為聯(lián)合電力系統(tǒng)。聯(lián)合電力系統(tǒng)可以合理利用能源、減少系統(tǒng)備用容量、裝設(shè)高效率的大容量機(jī)組，提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)性；系統(tǒng)間相互支援可以提高系統(tǒng)的供電可靠性；系統(tǒng)容量越大抗干擾能力越強，可以減小系統(tǒng)受到干擾（負(fù)荷變化）時的頻率波動和電壓波動，提高電能質(zhì)量。要建好大規(guī)模的安全可靠的聯(lián)合電力系統(tǒng)，必須做好規(guī)劃，加強電力規(guī)劃和電網(wǎng)建設(shè)。電力規(guī)劃是根據(jù)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，能源資源和負(fù)荷的分布

3、，確定合理的電源結(jié)構(gòu)和戰(zhàn)略布局，確定電壓等級、輸電方式和合理的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等。電力規(guī)劃的合理與否，事關(guān)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，直接影響到今后電力網(wǎng)絡(luò)運行的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性以及未來經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。該課程設(shè)計要求按照給定的數(shù)據(jù)，依照國民經(jīng)濟(jì)應(yīng)用的要求設(shè)計一個供電、變電、輸電、分配和消費的電力系統(tǒng)。該電力系統(tǒng)包括一個發(fā)電廠、三個負(fù)荷、若干輸電線路，同時考慮該系統(tǒng)為聯(lián)合電力系統(tǒng)的一子系統(tǒng)，其聯(lián)絡(luò)線可視為無窮大系統(tǒng)。設(shè)計的要求是該電力系統(tǒng)應(yīng)滿足一定的供電可靠性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，電能質(zhì)量高，同時運行方式靈活，適應(yīng)多種負(fù)荷變化情況。投資費用亦應(yīng)當(dāng)設(shè)計至最小。設(shè)計步驟按照時間順序有如下幾步：1、電網(wǎng)接線初步方案的選擇與

4、供電電壓等級的確定：分析原始資料，審定運算條件，擬定多種接線方式。按照系統(tǒng)對可靠性的要求，淘汰若干方案。按照均一網(wǎng)進(jìn)行初步潮流計算，確定電壓等級，計算并線損，淘汰若干方案。剩余2套可選方案。2、電網(wǎng)接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較：（1）發(fā)電廠、變電站主接線方式的選擇；（2）發(fā)電廠、變電站變壓器的選擇；（3）輸電線路導(dǎo)線截面的選擇；（4）方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。3、調(diào)壓計算（不做要求）（1）最大、最小負(fù)荷情況下的潮流計算；（2）調(diào)壓計算、調(diào)壓方式選擇、變壓器分接頭選擇計算。第一章 設(shè)計題目和原始資料一 設(shè)計任務(wù)本次電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計是根據(jù)給定的發(fā)電廠、變電所原始資料完成如下設(shè)計：（1）確定供電電壓等級；（2）

5、初步擬定若干待選的電力網(wǎng)接線方案；（3） 發(fā)電廠、變電所主變壓器選擇；（4） 電力網(wǎng)接線方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較；（5） 輸電線路導(dǎo)線截面選擇；（6） 調(diào)壓計算。二 原始資料1 發(fā)電廠、變電所相對地理位置及距離2 發(fā)電廠技術(shù)參數(shù)裝機(jī)臺數(shù)、容量：4125（MW）額定電壓（kV）：10.5KV額定功率因數(shù)3 負(fù)荷數(shù)據(jù)及有關(guān)要求 廠站項目A123最大負(fù)荷（MW）30606050最小負(fù)荷（MW）15354030功率因數(shù)0.850.90.90.9(h)5000500055005000低壓母線電壓(kV)10101010調(diào)壓要求最大負(fù)荷(%)525255最小負(fù)荷(%)025250各類負(fù)荷(%)I類303030

6、0II類30302550三 設(shè)計要求（1） 設(shè)計中應(yīng)嚴(yán)格遵守課程設(shè)計的規(guī)章制度，按時到設(shè)計教室進(jìn)行設(shè)計，任何人不得遲到、早退和無辜缺席；（2） 同學(xué)應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求獨立完成課程設(shè)計任務(wù)，同組成員之間可以商量討論，但嚴(yán)禁相互抄襲；（3） 設(shè)計完成后，每個同學(xué)應(yīng)提交打印的設(shè)計說明書一份，課程設(shè)計說明書編寫和電路圖繪制應(yīng)附和規(guī)范要求；（4） 按時參加課程設(shè)計答辯。第二章 電網(wǎng)接線初步方案的選擇與供電電壓等級的確定一 電網(wǎng)接線初步方案的選擇依照發(fā)電廠、負(fù)荷的位置關(guān)系，忽略地形因素，可考慮以下幾種接線方案： 以方案六為例，計算均一網(wǎng)的潮流分布、線損：變電廠：=30MW=15MW負(fù)荷1：=60MW=35MW

7、負(fù)荷2：=60MW=40MW負(fù)荷3：=50MW=30MW發(fā)電廠A滿發(fā)，則廠用電減至最小15MW，連同容量的8%備用，可外發(fā)77的有功功率。而系統(tǒng)中所有有功負(fù)荷=170，故系統(tǒng)S要通過聯(lián)絡(luò)線供給該系統(tǒng)93的有功功率。計算潮流分布：進(jìn)而可推出： 線損： 線長： 其他方案的初步潮流計算和線損計算與上例相似，不做贅述，并總結(jié)與下表中：各接線方案初步比較：接線圖及功率分布線總長P優(yōu)缺點215km8.22106優(yōu)點：線路很短、接線方式簡單。缺點：損耗大，可靠性不高。265km6.77106優(yōu)點;線路較短、可靠性一般缺點：接線有點復(fù)雜、損耗大300km4.2106優(yōu)點：損耗較小，線路不長缺點：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、

8、可靠性一般、250km6.92106優(yōu)點：線路較短缺點：損耗大，可靠性一般430km3.91106優(yōu)點：、損耗比較小、可靠性較高缺點：線路較過長260km7.73106優(yōu)點：線路不長缺點：可靠性較差，損耗很大。303km3.23106優(yōu)點：可靠性較高，損耗較小，功率分布相對合理，缺點：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜358km2.35106優(yōu)點：可靠性高，損耗非常小，功率分布相對合理，缺點：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，線路較長。各方案比較后，可知在線路總長、線損、可靠性各方面均占優(yōu)勢的方案為方案七、方案八。以下設(shè)計正文中稱方案七為“A”，方案八為“B”。二 供電電壓等級的確定根據(jù)負(fù)荷情況及輸電距離，參照下表確定選用輸電線路

9、的電壓等級為220KV。額定電壓（KV）輸送功率(KW)輸送距離（Km）3520001000020506035003000030100110100005000050150220100000500000100300第三章 電網(wǎng)接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較一 發(fā)電廠、變電站主接線方式的選擇考慮到發(fā)電廠兩臺發(fā)電機(jī)的容量均為50MW，可以采用單元接線方式。負(fù)荷側(cè)變電廠變壓器采用橋形接線。 變壓器單元接線法 二 變壓器的選擇1 發(fā)電廠升壓變壓器（四臺）：參照標(biāo)準(zhǔn)變壓器數(shù)據(jù)表可知，選用變壓器為：SFP7-150000/220銘牌參數(shù)：變 比 空載損耗 短路損耗 阻抗電壓 空載電流 等值電路電阻最大有功損耗最大無

10、功損耗最小有功損耗最小無功損耗考慮到發(fā)電廠低壓側(cè)無功就地補償，不予考慮，則最大電壓降落最小電壓降落2 變電廠降壓變壓器（六臺）：變電所主要變壓器容量按容載比1.8考慮，同時要考慮重要負(fù)荷的供電可靠性要求，重要的變電所，考慮主變停運的情況下，其余變壓器在計及過負(fù)荷能力允許時間內(nèi)，滿足對一、二類負(fù)荷的供電。對于一般負(fù)荷的供電，按照一臺大容量主變壓器停運時，其余主變壓器應(yīng)能滿足全部符合的70%確定。 = 1 * GB3 負(fù)荷1、2變電所（各兩臺）：由于第一、二類負(fù)荷占系統(tǒng)的60%，故變壓器容量定為：所以變壓器的容量選定為63MW。其型號為：SFP7-63000/110，各參數(shù)與發(fā)電廠升壓變壓器相同。

11、負(fù)荷1主變壓器最大、最小功率損耗計算：負(fù)荷1主變壓器最大、最小電壓降落計算：負(fù)荷2主變壓器最大、最小功率損耗計算：負(fù)荷2主變壓器最大、最小電壓降落計算： = 2 * GB3 負(fù)荷3變電所（兩臺）：由于第二類負(fù)荷占系統(tǒng)的50%，故變壓器容量Smax定為 所以變壓器的容量選定為40MW。其型號為：SFP7-50000/110銘牌參數(shù)： 變比： 空載損耗 短路損耗 阻抗電壓 空載電流 等值電路電阻其功率損耗、電壓降落求取過程與前述升壓變壓器相似，不做贅述。列舉如下：三 輸電線路導(dǎo)線截面積選擇1 方案初選：導(dǎo)線截面積的選擇，與輸電線路流過的最大電流和經(jīng)濟(jì)電流密度J有關(guān)，換言之，既要考慮該截面積下的電路

12、損耗（導(dǎo)線截面積越大，損耗越?。?，又要考慮其經(jīng)濟(jì)性（導(dǎo)線截面積越大，成本越高）。電流經(jīng)濟(jì)密度由最大負(fù)荷利用小時數(shù)查表得到架空輸電線路導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)電流密度J（A/mm2）導(dǎo)線材料年最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax3000以下300050005000以上鋁1.651.150.9銅3.002.251.75A方案：最大負(fù)荷利用小時數(shù)： 最大工作電流： 得到方案A的選線方案：線路型號長度（Km）阻抗（）LGJ-400423.36+j16.42LGJ-300485.14+j18.8LGJ-240405.28+j16.08LGJ-240405.28+j16.08LGJ-300353.75+j13.72LGJ-400

13、554.4+j21.5B方案最大負(fù)荷年利用小時數(shù)： J=0.9 最大工作電流 得到方案B的選線方案：線路型號長度（Km）阻抗（）LGJ-300424.5+j16.46LGJ-240486.24+j19.296LGJ-150405.2+j16.08LGJ-954012.6+j15.64LGJ-3005015.75+j21.5LGJ-240354.6+j14.362 線路校驗方案A（1）精確潮流分布計算，檢驗所選導(dǎo)線方案是否符合要求，通過三角形星形變換解環(huán)S2AS求出等效電阻可求出： 功率流動如下圖由次可計算出=130MW將2的負(fù)荷還原：功率流動則可求出進(jìn)而求出各線路上的損耗 （2）線路發(fā)熱校驗：

14、正常情況下，方案A線路工作電流小于最大工作電流，可以長期運行。若某線路出現(xiàn)故障，以線路為例，校驗其是否能夠正常運行：故此段線路滿足發(fā)熱條件。其他線路校驗方法與此雷同，校驗后均滿足正常工作電流和故障時最大電流小于最大載流，符合長期工作的發(fā)熱條件，不做贅述。故障線路故障運行線路故障運行線路的導(dǎo)線型號故障運行線路實際載流量（A）故障運行線路最大允許載流量（A）運行情況LGJ-300380700正常LGJ-400315800正常LGJ-300380700正常LGJ-400315800正常LGJ-240131（50%二類負(fù)荷）610正常（3）機(jī)械強度校驗因各段導(dǎo)線截面積均大于35 ，不考慮地形因素、極端

15、氣候狀況的情況下，認(rèn)為導(dǎo)線的機(jī)械強度符合要求。B方案（1）精確潮流計算得出（2）發(fā)熱校驗：方案B的導(dǎo)線發(fā)熱校驗與方案A類似，一不做具體計算，具體數(shù)值可參見下表：斷線故障運行線路故障運行線路導(dǎo)線型號故障運行線路實際載流量（A）故障運行線路最大允許載流量（A）運行情況（雙回）LGJ-240380610正常（雙回）LGJ-300576700正常LGJ-240496610正常LGJ-300432610正常（雙回）LGJ-240315610正常LGJ-95262335正常（3）機(jī)械強度校驗：因各段導(dǎo)線截面積均大于35 ，不考慮地形因素、極端氣候狀況的情況下，認(rèn)為導(dǎo)線的機(jī)械強度符合要求。3 技術(shù)比較對A、

16、B兩方案的各項技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行定性比較（1）可靠性：方案A與方案B僅在發(fā)電機(jī)與無窮大系統(tǒng)的接線條數(shù)不同，B方案略為可靠一些4 經(jīng)濟(jì)比較（1）電能損耗計算通過精確潮流計算，得到兩個方案的電能損耗，連同建設(shè)費用，計算其投資，從而確定最優(yōu)方案。A方案：年線路損耗電能負(fù)荷1：年負(fù)荷損耗率= （32.6%） （51.3%）負(fù)荷2： （44.1%）負(fù)荷3： （41.4%）線路損耗總電能：方案B；而；因此，線路上的功率損耗為：；負(fù)荷三由于采用的是雙回路，所以功率損耗減半：電能損耗計算：線路上的最大負(fù)荷年利用小時數(shù)與它所連接的負(fù)荷相同，所以：則： 年損耗率：；所以 （2）總投資計算方案A 線路經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表：線路長度

17、（km）型號總價格（萬）48LGJ-2403555LGJ-4005540LGJ-2404040LGJ-2404035LGJ-30050萬；則：；方案B線路經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表：線路長度（km）型號總價格（萬）48LGJ-24035萬42LGJ-30050萬50LGJ-9526萬40LGJ-24035萬40LGJ-24035萬；則：；比較結(jié)論：由技術(shù)上看，兩個方案的供電可靠性都很好，而經(jīng)濟(jì)上看，應(yīng)采用投資小的方案,方案A要好一些，因此選擇投資小的方案，即方案A。第五章 課程設(shè)計總結(jié)為期兩周的電網(wǎng)課程設(shè)計已經(jīng)結(jié)束了，看著自己和同組組員共同培育出來的的設(shè)計成果，回想大家伏案計算的場景，我心里有種說不出的激動與

18、高興。還記得課程設(shè)計的第一天，蔣老師和馬老師給大家介紹了課程設(shè)計的主要內(nèi)容和注意事項，我和另外五個同學(xué)組成了一個小組，拿到了我們的設(shè)計任務(wù)書。由于從前我并沒有接觸過什么的課程設(shè)計，所以看著任務(wù)書上的設(shè)計任務(wù)，我覺得茫然不知所措，也不知道究竟該從哪個地方開始做起。于是我們小組成員就聚在一起開了一個會，確定了第一天的任務(wù)。根據(jù)每個成員的特長，我們安排一部分人去圖書館借與課程設(shè)計有關(guān)的資料圖書，一部分人去打印設(shè)計任務(wù)書和指導(dǎo)書，一部分人研究課程設(shè)計的具體流程。在老師和研究生學(xué)長、學(xué)姐的指導(dǎo)下，我們大概知道了電網(wǎng)課程設(shè)計的方法。 接下來，我們小組每天都按時來到課程設(shè)計的教室一起討論設(shè)計方案。首先，由電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析學(xué)得比較好的成員給大家介紹如何確定初步方案，設(shè)計過程中應(yīng)注意的問題，比如要確保一類負(fù)荷的供電可靠性，線路長度盡可能小等等。然后組員們開始各自設(shè)計初步接線方案，經(jīng)過匯總，我們一共設(shè)計出了8個比較合理的方案。再經(jīng)過初步潮流的計算，我們又從這8個初步方案里面選擇出了兩個線路損耗較小、線路長度較短的較優(yōu)方案。在初步潮流計算過程中，我們小組成員每一個人都動手計算，遇到不懂的問題就相互討論，有時候還去向其他小組的同學(xué)請教。老師和研究生學(xué)長、學(xué)姐也不定時地來到設(shè)計教室給我們