314.电力网规划设计 课程设计说明书.doc
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1、 课程设计说明书课程名称: 电力系统课程设计 设计题目: 电力网规划设计 专 业: 电气工程及其自动化 班 级: 电气 班 学 号: 姓 名: 指导教师: 理工大学电力学院二六 年 一 月指导教师评语: 指导教师: 2006年 月 日目 录第一章 原始资料分析1第一节 发电厂概况1第二节 负荷概况1第三节 负荷合理性检验1第二章 电力平衡分析2第一节 有功平衡分析2第二节 无功平衡分析2第三节 电力平衡结论2第三章 电网主接线方案的确定3第一节 网络电压等级的确定3第二节 网络主接线方案的确定3第四章 发电厂及变电所主接线方案的确定9第一节 电厂主接线的确定9第二节 变电所主接线的确定9第三节
2、 主变压器的选择9第五章 潮流调压的计算 10第一节 网络等值图 10第二节 变电所变压器潮流计算11第三节 线路潮流计算 11第四节 发电厂主变的潮流分配 11第六章 调压计算及变压器分接头的选择 13第七章 经济指标以及物资统计 16第一节 输电效率 16第二节 网损计算 16第三节 输电成本 16第四节 物资统计 17附电气主接线图18第一章 原始资料分析第一节 发电厂概况(表1)发电厂电机资料:(MW.KV)发电机类型台 数容 量电 压功率因数142510.50.8225010.50.85第二节 负荷概况(表2)发电厂和变电所的负荷资料:(MW;KV;小时)项 目发电厂变电所1变电所2
3、变电所3变电所4最大负荷MW3840181620最小负荷MW19209810最大负荷功率因数0.850.860.870.850.86最小负荷功率因数0.800.820.820.810.80最大负荷利用小时50005000530054005500二次母线电压KV101010106一类用户百分数2020202020二类用户百分数2525252525调压的要求顺逆常顺发电厂和变电所的地理位置:LA1=50km;LA2=75km;LA3=65km;LA4=75km;L12=40km;L13=50km;L14=60km;L23=25km; L34=25km第三节 负荷合理性检验PAmaxTAmax =
4、385000 = 190000 876019 = 166440P1maxT1max = 405000 = 200000 876020 = 175200P2maxT2max = 185300 = 95400 87609 = 78840P3maxT3max = 165400 = 86400 87608 = 70080P4maxT4max = 205500 = 110000 876010 = 87600发电厂和变电所的负荷设计是合理的。第二章 电力平衡分析第一节 有功功率的平衡有功平衡要求电厂输出的有功大于综合负荷有功,且要求备用在1015。P装 = 254 + 502 = 200 MWP综合 =
5、k1Pi + Pa =1.1(40 + 18 +16 +20) +38 = 141.4 MWP备用 = P装P综合 = 58.6 MW备用系数 = P备用/ P装 100% = 29.3%有功平衡满足要求。第二节 无功功率的平衡无功平衡的要求是电厂输出的无功大于综合负荷的无功,而且要求备用在10。Q综合 = k1Qi + k2Si =0.95(23.55+23.73+10.20+9.92+11.87) + 0.2109.28=97.1625 MVAQ备用QG-Q综合39.8375 MVA所以Q备用/QG10029.1无功平衡满足要求。第三节 电力平衡结论由计算可知,有功备用满足要求,在电力系统
6、的运行中,发电厂发出的有功功率总和与系统中负荷相平衡。为了保证安全优质的供电,电力系统有功平衡须在额定参数下确定,还必须留有一定的有功备用容量,要求备用在1015。无功不足,则需要在系统中加入无功补偿。电力系统无功平衡的基本要求是系统中的无功源发出的无功功率应该大于或等于负荷的无功需求和网络的无功损耗,而且为了保证可靠性,还必须有一定的无功备用容量,备用要求在10左右。经计算,上述电网的有功备用和无功备用都满足要求。第三章 电网主接线方案的确定第一节 网络电压等级的确定根据输送容量和输送距离,查下表,可知应该选择电压等级110KV。额定电压(千伏)输送容量(万千瓦)输送距离(公里)0.3836
7、10351102203300.01以下0.010.10.010.120.020.20.21.01.05.010.050.020.0100.00.6以下13415620205050150100300200600第二节 电网主接线的确定一、初步比较方案主接线优点缺点等值线长开关数1结构简单,操作方便,可靠性高线路投资较大,开关数量较多343KM162结构简单,开关数少,可靠性较高线路投资较大,故障电压损耗较大,不利继保195KM103结构较简单,可靠性较高,操作方便环网发生故障时线路压降较大,线路的负荷较大320KM144结构较简单,开关数较少,可靠性较高线路投资较大,环网故障时线路压降较大,不利
8、继保310KM125可靠性非常高线路投资大,结构复杂,操作不方便,不利继保400KM16初步比较选择方案1和方案3进一步的在技术要求和经济性上进行比较。二、 深入比较(一)、技术比较:1、 网络潮流计算(均一网)发电厂负荷:Samax = 38 + j23.55 MVA Samin= 19+ j14.25 MVA变电所1:S1max = 40 + j23.73 MVA S1min= 20 + j13.96 MVA变电所2:S2max = 18 + j10.2 MVA S2min= 9 + j6.28 MVA变电所3:S3max = 16 + j9.92 MVA S3min= 8 + j5.79
9、 MVA变电所4:S4max = 20 + j11.87 MVA S4min= 10 + j7.5 MVA方案1:Sa1max = S1max = 40 + j23.73 MVA Sa2max = S2max = 18 + j10.2 MVA Sa3max = S3max = 16 + j9.92 MVA Sa4max = S4max = 20 + j11.87 MVA 方案3:Sa1max = S1max= 40 + j23.73 MVASa2max = S2max = 18 + j10.2 MVASa3max = S3max(L4 + L34)+ S4maxL4/(L3 + L4 + L3
10、4)= 16.4+j9.98 MVASa4max = S4max(L3+ L34)+ S3maxL3/(L3 + L4 + L34)= 19.6+j11.81 MVAS3-4max=0.4+j0.06 MVA2、选择导线:查表得: Tmax = 5000 h Je=1.070A/(mm2)Tmax = 5300 h Je=1.016 A/(mm2)Tmax = 5400 h Je=0.998 A/(mm2)Tmax= 5500 h Je=0.980 A/(mm2)导体面积A计算公式: S = Smax/(1.732110Je)方案1的导线截面积:A1 = 114.07 mm2 A2 = 53.
11、44 mm2A3 = 49.50 mm2 A4 = 62.28 mm2根据截面积选取导线:(阻抗单位)L1选择双回线LGJ-120:单位阻抗值为0.2345+j0.406;持续容许电流:380AL2选择双回线LGJ-70 :单位阻抗值为0.4217+j0.426; 持续容许电流:275AL3选择双回线LGJ-70 :单位阻抗值为0.4217+j0.426; 持续容许电流:275AL1选择双回线LGJ-70 :单位阻抗值为0.4217+j0.426; 持续容许电流:275A按照最大可能传输功率的发热校验其截面积:Imax = Smax/(1.732110)I1max = 244A 380A I2
12、max = 109A 275AI3max = 99A 275A I4max = 122A 275A满足要求方案3的导体截面积:A1 = 114 mm2 A2 = 54mm2A3 = 101 mm2 A4= 123mm2A43 = 3mm2根据截面积选取导线:(阻抗单位)L1选择双回线LGJ-120:单位阻抗值为0.2345+j0.406;持续容许电流:380AL2选择双回线LGJ-70 :单位阻抗值为0.4217+j0.426; 持续容许电流:275AL3选择双回线LGJ-120:单位阻抗值为0.2345+j0.406;持续容许电流:380AL4选择双回线LGJ-150:单位阻抗值为0.193
13、9+j0.400;持续容许电流:445AL43选择双回线LGJ-70:单位阻抗值为0.4217+j0.426;持续容许电流:275A按照最大可能传输功率的发热校验其截面积:S = Smax/(1.732110)I1max =244A 380A I2max = 109A 275AI3max =226A 380A I4max = 226A 445AI43max =122A275A满足要求3、最大电压降落Umax的校验技术要求:正常情况下 U% 10%故障情况下 U% 15%忽略电压降落横向量,按照下边公式计算其中ZL =R+jX=单位线路上的阻抗线路长度(双回路为1/2)方案1:1) 正常运行:根
14、据线路越长、传输功率越大电压损耗越大,L1的电压降落 最大:Umax4.3KVUmax%=3.9%10% 满足要求2) 故障时:L1断开一条线路变成单回线运行Umax8.6KV Umax%=7.9%15% 满足要求方案3:1) 正常运行:根据线路越长、传输功率越大、线路阻抗越大电压损耗越大,L3的电压降落最大:Umax4.7KVUmax%=4.3%10% 满足要求2) 故障时:经过比较,L4因故障断开时电压降落最大:UmaxA-310.7KV (传输功率为S3max+S4max=36+j21.79MVA)Umax3-43.1KV (传输功率为S4max=20+j11.87)Umax13.8KV
15、 Umax%=12.5%15% 满足要求(二)、经济比较1、综合投资SW3-110型开关造价为4.75万元/个;导线LGJ-95: 2.10万元/米; 导线LGJ-120:2.25万元/米导线LGJ-150:2.45万元/米; 导线LGJ-185:2.70万元/米导线LGJ-240:3.15万元/米; 导线LGJ-300:3.70万元/米方案1:K1 = K线 + K开 = 765.85万元方案3K3 = K线 + K开 = 758.5万元2、年运行费用 查表可知:13500h 23800h 33900h 44000h利用下面公式可求的年运行费用:N = 8%K + A其中 A = (Si /
16、 U)2 Ri i;0.25L1L2L3L4L4-3方案1Si()46.5120.6918.8223.26Ri()5.8615.8113.7111.60()3500380039004000方案3Si()46.5120.6919.2022.880.40Ri()5.8615.8115.2410.6610.54()35003800390040004000方案1:A1 =9432MWhN1 = 297.1万元 方案3:A3=9449MWhN3= 296.9万元3、年计算费用计算公式为:Z = N + K/8方案1: Z1 = 392.8万元方案3: Z3 = 391.7万元三、最优方案确定综合上面技术
17、和经济比较可以看出:方案1和3都基本符合技术要求,在经济比较上方案1和3非常接近,方案3的经济性略为高一点,但是方案1的的供电可靠性和电压质量明显比方案3好,所以最终选择方案1。第四章 发电厂和变电所主接线的确定第一节 发电厂主接线的确定一、发电厂主接线的选择原则1、若单机容量小,与所接入的系统不相匹配,经技术经济论证合理后,可将两台发电机与一台变压器做扩大单元接线,也可将两组发电机双绕组变压器单元,公用一台高压断电器而构成另一种扩大单元接线。2、当机组容量小,数目较多,一般可以设发电机电压母线,其母线可根据发电机的数目,发电厂的重要性,采用单母分段,双母线或双母线分段的接线方式。3、当两台发
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