电力系统课程设计.doc
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1、附任务书目录第一章电力网规划设计方案拟订及初步比较. 41.1 电力网电压的确定和电网接线的初步选择. 41.1.1 电网接线方式. 41.2 方案初步比较的指标. 51.2.1路径长度(公里). 51.2.2线路长度(公里). 51.2.3 负荷矩(兆瓦*公里). 61.2.4 高压开关(台数). 71.3 方案初步比较及选择. 8第二章电力网规划设计方案的技术经济比较. 82.1 电网电压等级的选择. 2.2架空线路导线选择. 82.3电压损耗计算. 82.3.1 线路参数计算. 82.3.2 线路功率计算. 92.3.3 电压损耗计算. 92.4 电网的年电能损耗. 122.4.1 最大
2、负荷时的有功损耗计算. 122.4.2 最大负荷损耗时间的计算. 132.4.3 电网的年电能损耗计算. 142.5方案经济比较. 152.5.1 计算网络建设投资费用K 152.5.2 计算年运行费用N 162.5.3 方案经济比较. 17第三章潮流分布与调压措施选择. 173.1 变压器的选择. 173.1.1 变电所变压器的选择. 173.1.2 发电厂变压器的选择. 183.2 潮流分布计算. 183.2.1最大负荷时功率分布与电压分布. 183.2.2最小负荷时功率分布与电压分布. 203.2.3故障时时功率分布与电压分布. 233.3 调压与调压设备选择. 263.3.1 发电机端
3、调压. 263.3.2 变压器变比(分接头)调压. 26第四章物质统计及其运行特性计算. 284.1 物质统计. 284.2 网损率及网络输电效率. 284.2.1 最大运行方式有功功率损耗率. 284.2.2 最小运行方式有功功率损耗率. 284.2.3 年电能损耗率. 28附:电网潮流分布图. 30第一章 电力网接线方案初设1.1 电网接线的初步选择1.1.1 电网接线方式对所给的原始资料进行定性分析,这里所拟定的接线方式全为有备用的接线方式,这是从电网供电的可靠性、灵活性与安全性来考虑的。当网络内任何一段线路因发生故障或检修而断开时,不会对用户中断供电。因而在确定接线方案时整个系统中每两
4、个节点间存在着双回线路,或者单线路节点间构成环网。五种方案的电网接线方式如图所示: 方案(1) 方案(2) 方案(3) 方案(4) 方案(5)1.2 方案初步比较的指标1.2.1 线路长度(公里)它反映了架设线路的直接费用,对全网建设的投资的多少起很大作用。单回线路路径长度与线路长度相等,双回线路的线路长度为路径长度的2倍。考虑弧垂,总线路要乘以1.1倍。方案(1)的全网总线路长度约为695.2 km;方案(2)的全网总线路长度约为550 km;方案(3)的全网总线路长度约为662.2km;方案(4)的全网总线路长度约为520.3 km;方案(5)的全网总线路长度约为665.5km;方案(6)
5、的全网总线路长度约为731.5km。1.2.2 负荷矩(兆瓦*公里)全网负荷矩等于各线段负荷矩之和,即。它可部分反映网络的功率损耗和电压损耗 。在方案(2)、方案(4)、方案(5)、方案(6)中有环形网络,这里先按线段长度和负荷功率球出个线段上的功率分布(初分布),再计算其负荷矩。1.2.3 断路器(台数)由于断路器价格昂贵,在网络投资中占较大比例,所以需应统计在拟定的各方案中的断路器台数,已进行比较。这里暂以网络接线统计断路器台数,暂不考虑变压器和发电机所需的断路器。考虑到一条单回线路的高压断路器需在两端各设一个,故一条单回线路的高压断路器需两个。各种接线方案所需的高压断路器台数统计如下:方
6、案(1)所需的高压开关台数为10个;方案(2)所需的高压开关台数为8个;方案(3)所需的高压开关台数为10个;方案(4)所需的高压开关台数为8个;方案(5)所需的高压开关台数为10个;方案(6)所需的高压开关台数为10个。1.3方案初步比较及选择这里将个初选方案的四个指标列表12如下:方案线路长度 (公里)负荷矩 (兆瓦*公里)高压开关 (台数)(1)695.2442313498010(2)55045338.3835824.0748(3)662.2601264758610(4)520.351714.8540897.788(5)665.545759.41736274.86510 (6)731.5
7、46603.2637018.8810根据表所列四个指标,注意到方案(1)、方案(2)与方案(4)的各项指标较小。考虑到方案四为单一环网,当环网中的某线路发生故障而断开时,电压降落太大可能不能满足电压质量要求,而且线路可能负荷较重,所以为慎重起见,不予采纳。方案(1)与方案(2)的各项指标均较小,因此这里仅对方案(1)与方案(2)再做进一步的详细比较。第二章 电网接线方案的详细技术经济比较2.1电网电压等级的选择电网电压等级要符合国家标准电压等级,选择电网电压是根据网内线路输送容量的大小和输送距离来决定的。电压等级的选择原则如下表11:额定电压(kV)输送容量(MW)输送距离(km)额定电压(k
8、V)输送容量(MW)输送距离(km)0.380.10.6603.5303010030.11.01311010505010060.11.2415220100500100300100.226205008002000150850352102050根据地理位置中测量的各发电厂、变电站的距离和给出的输送容量,综合考虑各方面因素,我们采用220KV的电压等级2.2架空线路导线截面选择按经济电流密度选择导线截面,然后按机械强度、发热和电晕校验导线截面,为简化计算,所选线路统一采用LGJ-120导线。LGJ-120 导线单位长度阻抗为 R0+X0=0.22+j0.42(/km),充电功率Qc=-3.21Mva
9、r/100km。导线材料年最大负荷利用小时数Tmax3000以下300050005000以上铝1.651.150.9铜3.002.251.75因为用的钢芯铝绞线,且年最大利用小时都在5000小时以上,所以J取0.9。方案一的导线截面积计算变电所1:=150*1000/2*220*0.9*0.9=243mm变电所2:=100*1000/2*220*0.9*0.9=162mm变电所3:=80*1000000*220*0.9*0.9=259.2mm方案二的导线截面积计算变电所1:=144.49*1000*220*0.9*0.9=468.13mm变电所2:=105.51*1000*220*0.9*0.
10、9=341.84mm变电所3:=80*1000*220*0.9*0.9=259.19mm变电所1-2:=5.51*1000/2*220*0.9*0.9=17.85mm按机械强度校验为保证架空线路具有必要的机械强度,对于220kV等级的线路,一般认为不得小于35mm*时不用校验机械强度,因此所选导线全部满足机械强度要求。电晕校验 当海拔高度不超过1000m时,在常用相间距离的情况下,电压为220kV时,导线截面积不小于300mm时,不同电晕校验,变电所的母线为二分裂,由其截面积的计算结果可知所选导线不需电晕校验。2.3 电压损耗计算2.2.1 线路参数计算LGJ-120 导线单位长度阻抗为 R0
11、+X0=0.22+j0.42(/km),充电功率Qc=-3.21Mvar/100Km;阻抗参数计算公式:Rl=r1*l,Xl=x1*l(其中l为线路长度,单位:公里)(1) 方案二中各线路的阻抗参数如下:ZG-1=4.62+j8.82() ZG-2=6.16+j11.76()ZG-3=7.48+j14.28() ZG-4=4.84+j9.24()Z1-2=5.5+j10.5() Z3-4=4.62+j8.82()(2) 方案五中各线路的阻抗参数如下:ZG-1=2.31+j4.41() ZG-2=6.16+j11.76()ZG-4=4.84+j9.24() Z2-3=4.4+j8.4Z4-3=4
12、.62+j8.82()2.2.2 线路功率计算(1)方案二功率分布与前面计算相同,这里不再重复计算。SG-1=15.41+j8.8(MW) SG-2=14.59+j8.2(MW)S1-2=3.41+j1.8(MW) SG-3=9.87+j5.92(MW)SG-4=15.13+j9.08(MW) S4-3=0.13+j0.08(MW)(2)方案五功率分布与前面计算相同,这里不再重复计算。SG-1=12+j7(MW) SG-2=23.12+j13.07(MW)SG-4=19.88+j11.93(MW) S2-3=5.12+j3.07(MW)S4-3=4.88+j2.93(MW)2.2.3 电压损耗
13、计算为保证用户的电能质量,正常情况下,网络中电源到任意负荷点的最大电压损耗,不超过额定电压的5%,故障时(指断开一条线路)不超过10%。(1) 方案二电压损耗计算由于方案二包括有两个小环网,分别在负荷变电站2、3处有功率分点,所以这里校验变电站母线处的电压。(a) 正常情况下: VG-2=PG-2RG-2+ QG-2XG-2/VN=(14.59*6.16+8.2*11.76)/110 =1.69KVVG-2%=1.5% V2=110-1.69=108.31 KVVG-3=1.44 KV VG-3%=1.3% V3=110-1.44=108.56 KV (b) 故障情况下: 若线路G-2因故障而
14、被切除,则VG-1=(30*4.62+17*8.82)/110=2.62 KV V1=107.38 VG-1%=2.4% V1-2=18*5.5+10*10.5/107.38=1.90 KV V2=107.38-1.90=105.48 KV V1-2%=1.7%从电源点到负荷点2的总电压损耗V%=4.1%若线路G-1因故障而被切除,则VG-2=(30*6.16+17*11.76)/110=3.50 KV V2=106.5 VG-2%=3.2% V2-1=(12*5.5+7*10.5)/106.5=1.31 KV V2=106.5-1.31=105.19 KV V2-1%=1.2%从电源点到负荷
15、点2的总电压损耗V%=4.4%若线路G-3因故障而被切除,则VG-4=(25*4.84+15*9.24)/110=2.36 KV V4=107.64 VG-4%=2.1% V4-3=(10*4.62+6*8.82)/107.64=0.92 KV V3=107.64-0.92=106.72 KV V4-3%=0.8%从电源点到负荷点2的总电压损耗V%=2.9%若线路G-4因故障而被切除,则VG-3=(25*7.48+15*14.28)/110=3.65 KV V3=106.35 VG-3%=3.3% V3-4=(15*4.62+9*8.82)/106.5=1.40 KV V4=106.5-1.4
16、0=105.1 KV V3-4%=1.3%从电源点到负荷点2的总电压损耗V%=4.6%通过计算,可以看出方案二的电压损耗V%,在正常情况下最大为1.5%;在故障情况下,其最大可能的电压损耗为4.6%;可见该网络的电压质量问题能得到保证。(2) 方案五电压损耗计算由于方案五包括有一个小环网,分别在负荷变电站3处有功率分点,所以这里校验变电站母线3处的电压,还校验负荷变电站1处的电压。(a) 正常情况下: VG-2=PG-2RG-2+ QG-2XG-2/VN=(23.12*6.16+13.07*11.76)/110 =2.69KVVG-2%=2.4% V2=110-2.69=107.31 KVVG
17、-3=0.45 KV VG-3%=0.4% V3=107.31-0.45=106.86 KV从电源点到负荷点的总电压损耗V%=2.8%VG-1=(12*2.31+7*4.41)/110=0.53 KV V1=109.47 VG-1%=0.5% (b) 故障情况下: 若线路G-2因故障而被切除,则VG-4=(43*4.84+25*9.24)/110=3.99 KV V4=106.01 VG-4%=3.6% V4-3=28*4.62+16*8.82/106.01=2.46 KV V3=106.01-2.46=103.55 KV V4-3%=2.2% V3-2=18*4.4+10*8.4/106.0
18、1=1.54 KV V2=106.01-1.54=104.47 KV V3-2%=1.4%从电源点到负荷点2的总电压损耗V%=7.2%若线路G-4因故障而被切除,则VG-2=(43*6.16+25*11.76)/110=5.08 KV V2=104.92 VG-2%=4.6% V2-3=(25*4.4+15*8.4)/104.92=2.25 KV V3=104.92-2.25=102.67 KV V2-3%=2% V3-4=(15*4.62+9*8.82)/102.67=1.45 KV V4=102.67-1.45=101.22 KV V3-4%=1.3%从电源点到负荷点2的总电压损耗V%=7
19、.9%若双回线路G-1中的一条因故障而被切除,则VG-1=(12*4.62+7*8.82)/110=1.07 KV V1=108.93 VG-1%=0.9%通过计算,可以看出方案二的电压损耗V%,在正常情况下最大为2.8%;在故障情况下,其最大可能的电压损耗为7.9%;可见该网络的电压质量问题能得到保证。2.3 电网的年电能损耗2.3.1 最大负荷时的有功损耗计算电网的年电能损耗A一般用最大损耗时间法计算,即:A=Pmax*t(万度)式中Pmax:各线路段的最大功率损耗(千瓦); t:最大负荷损耗时间(小时);1、Pmax各线路段的最大功率损耗 计算公式: 式中:S=P+jQ为线路上流过的潮流
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