区域电力网设计课程设计.doc
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1、区域电力网设计说明书1 电网有功功率的初步平衡1.1 有功功率平衡的目的电网平衡通常以有功功率来表示并要求有8%10%备用容量。通过对有功功率的初步平衡,可以大概地确定区域电网在最大与最小两种负荷时,发电厂的运行方式。根据有功功率的盈余或缺损额,可以了解发电厂与系统之间联络线上的潮流情况。1.2 计算方法有功功率的初步平衡分为最大负荷和最小负荷两种情况,原有负荷为已包括网损的供电负荷,新建负荷为用电负荷。供电负荷: (1.1)用电负荷: (1.2)功率平衡: (1.3)其中: 1.3 本案情况表1.1高压配电网有功功率平衡计算结果(MW)计算结果原有电网发电负荷(MW)新建电网发电负荷(MW)
2、总发电负荷(MW)发电机运行方式(MW)发电机总出力(MW)联络线上功率(MW)最大负荷40.86 100 140.86-40.86最小负荷20.4356.8677.2912.71有此可见:(1)最大负荷时,Pl=140.86MW,故系统向该高压配电网送出40.86MW。(2)最小负荷时,Pl=77.29MW,为了使与系统联络的线路不过负荷及机组的安全、经济运行,可以将一台发电机只发80的容量,但仍要通过联络线向系统送出12.71MW有功。此时可将三台机组适当降出力运行,以满足系统潮流的需要。2 新建电网电压等级的确定2.1选择原则根据电气工程专业毕业设计指南电力系统分册(陈跃主编)(1)电力
3、网电压等级的选择应符合国家规定的标准电压等级。(2)电力网电压等级的选择应根据网络现状及今后1015年的负荷发展所需的输送容量、输送距离而确定。(3)在原有电网的基础上规划发展时,新电压的选择必须考虑与原有电压相配合的问题。根据发电厂电气部分可知电网电压等级有220/380V(0.4kV)、3kV、6kV、10kV、20kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV。2.2 本案情况本设计电压基于原110kV电网基础之上,且输送距离及输送容量均满足110kV等级的要求,故本次设计电力网的电压等级确定为110kV 3 待建变电所主变台数、容量、型号的选择3.
4、1 变电所主变台数的选择3.1.1选择原则根据35110kV变电所设计规范(GB50059-92)第三章第3.1.1条:主变压器的台数和容量,应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。第3.1.2条:在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器,当技术经济比较合理时,可装设两台以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时,可装设一台主变压器。根据江苏省35kV220kV 变电所设计技术导则(试行)第1.3.8条 :变电所的主变压器一般不宜少于两台,主变压器的容量应保证当其中一台停运时全部负荷的70供电。在负荷密度较大的地区,应考虑装设34 台主变
5、压器。如有其他电源与自动化系统能保证变压器停运后其所带负荷,则可装设一台主变压器。3.1.2 本案情况本案中,A、B、C、D四所变电所均有重要负荷,为了保证供电的可靠性,新建变电所均装设同一型号的2台变压器。3.2 变电所主变容量的选择3.2.1选择原则 根据35110kV 变电所设计规范(GB50059-92)第1.0.3 条 变电所的设计应根据工程的510 年发展规划进行,做到远、近期结合,以近期为主,正确处理近期建设与远期发展的关系,适当考虑扩建的可能。第3.1.3 条 装有两台及以上主变压器的变电所,当断开一台时,其余主变压器的容量不应小于60的全部负荷,并应保证用户的一、二级负荷。由
6、发电机电气部分(姚春球主编)可知:变电所主变压器的容量一般按变电所建成后510年的规划负荷考虑,并应按照其中一台停用时其余变压器能满足变电所最大负荷的60%70%或全部重要负荷考虑。3.2.2 具体选择、校验方法(1)当其中一台退出时,剩下的可带走全部的最大负荷的70%; (3.1)(2)当其中一台退出时,剩下的可带走全部的重要负荷。 (3.2)因此取上面最大值为查发电机电气部分(姚春球主编)P452附表1-4得出,若 则进行过负荷校验 计算欠负荷系数K1: (3.4)计算过负荷系数K2: (3.5)根据欠负荷系数K1和过负荷时间t,通过发电机电气部分(姚春球主编)P423图11-6(a)“正
7、常过负荷曲线”得负荷倍数,对自然油循环变压器过负荷不应超过50%。校验:若 ,则不通过,重新查表取;反之,则通过,确定。3.2.3 本案情况经计算,A、B和C变电所选择主变容量为20000kVA,D变电所选择主变容量为12500kVA。3.3 变电所主变型式的选择3.3.1 选择原则根据35110kV 变电所设计规范(GB50059-92)第3.1.5 条 电力潮流变化大和电压偏移大的变电所,如经计算普通变压器不能满足电力系统和用户对电压质量的要求时,应采用有载调压变压器。根据江苏省35kV220kV 变电所设计技术导则(试行)第3.1.1条 110kV 及以下主变压器、低压侧为10kV 的2
8、20kV 主变压器应采用有载调压,其它220kV 主变压器原则上采用无载调压。确需采用有载调压时,应经过技术论证。第3.1.6条 主变容量及组别。组别:;根据发电机电气部分(姚春球主编) 在330kV及以下的发电厂和变电所中,一般都选用三相式变压器。因为一台三相式较同容量的三台单相式投资小、占地少、损耗小,同时配电装置结构简单,运行维护比较方便。只有一种升高电压向用户供电或与系统连接的发电厂,以及只有两种电压的变电所,采用双绕组变压器;当有两种升高电压向用户供电或与系统连接的发电厂,以及有三种电压的变电所,可以采用双绕组变压器或三绕组变压器。变压器的绕组连接方式必须使得其线电压与系统线电压相位
9、一致,否则不能并列运行。我国电力变压器的三相绕组所采用的连接方式为:110kV及以上电压侧均为“YN”即有中性点引出并直接接地。3.3.2 本案情况本案中四所变电所中的主变均为三相式双绕组的有载变,选择YN即有中性点引出并直接接地的连接组别。表3.1 A、B、C、D四所变电所主变型号以及参数变电所ABCD主变台数主变型号SFZ9-20000/110SFZ9-20000/110SFZ9-20000/110SFZ9-12500/110额定容量(kVA)20000200002000012500额定电压高压(kV)额定电压低压(kV)连接组别空载损耗(kW)24242416.8短路损耗(kW)93.6
10、93.693.663空载电流(%)0.620.620.620.67阻抗电压(%)4 电网接线方案的确定4.1 拟定电网的接线方案4.1.1 选择原则根据35110KV变电所设计规范(GB5005992)的相关规定,变电所电气主接线的设计应按下列原则:(1)变电所的主接线,应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。(2)当能满足运行要求时,变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。(3)35110kV线路为两回及以下时,宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时,宜采用扩大桥形、单母线
11、或分段单母线的接线。3563kV线路为8回及以上时,亦可采用双母线接线。110kV线路为6回及以上时,宜采用双母线接线。(4)在采用单母线、分段单母线或双母线的35110kV主接线中,当不允许停电检修断路器时,可设置旁路设施。当有旁路母线时,首先宜采用分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。当110kV线路为6回及以上,3563kV线路为8回及以上时,可装设专用的旁路断路器。主变压器35110kV回路中的断路器,有条件时亦可接入旁路母线。采用SF6断路器的主接线不宜设旁路设施。(5)当变电所装有两台主变压器时,610kV侧宜采用分段单母线。线路为12回及以上时,亦可采用双母线。当不允许停电
12、检修断路器时,可设置旁路设施。当635kV配电装置采用手车式高压开关柜时,不宜设置旁路设施。4.1.2 变电所高压侧主接线的确定方法(1) 应尽量采用断路器较少的接线方式,为桥式接线;(2) 在有两台变压器的变电所中,110KV线路为双回时,若无特殊要求,均采用桥式接线;(3) 110KV配电装置中,当线路为3-4回时,一般采用单母线分段接线。4.1.3 本案结论从原始资料可知,各变电所均有50%以上重要负荷,从供电可靠性的要求出发,应采用有备用电源的接线方式,且各变电所均采用两台主变。根据设计任务书中待建变电所地理位置图,拟订10种可行性方案。注:双回线按同杆架设考虑,线路长度14.2 方案
13、的初步选择采用的是筛选法,根据下列各项指标进行定性分析比较,保留两个较好的方案,以便进一步进行技术比较。(1) 供电的可靠性,检修、运行、操作的灵活性和方便性;(2) 线路的长度,短者优先;(3) 保护配置的复杂程度;(4) 将来发展的可能性;(5) 发电厂、线路上及变电所高压侧新增断路器的台数,少者优先;表4.1各接线形式开关数接线形式开关台数接线形式开关台数接线形式开关台数桥3台单母分段7台双母线7台(6)计算每个方案的负荷距,小者优先;负荷距的计算方法:负荷距等于流于线路的有功功率与该有功功率所经过的最长路径的长度4.3 对10种可行性方案初步筛选结果表4.2 方案号的初步选择表编号接线
14、方式开关总数(台)线路总长(km)5.对初选接线方案进行技术比较5.1技术比较步骤对初选接线方案进行技术比较的步骤为:首先根据原始数据和初选各方案的接线方式,选择并校验各条线路导线的型号;再进行技术比较,计算出各方案在正常情况下的最大电压损耗应不大于10%,最严重故障时的最大电压损耗应不大于15%,大者舍去;最后进行经济比较,从总工程投资费用、年运行费用、最大电能损耗计算出总运行费用,大者舍去。通过一定的经济技术定量分析进行比较,选出最佳方案。5.2 确定各变电所负荷5.2.1 最大、最小负荷时各变电所的、根据给出的负荷资料已知及,利用 (5.1)并求出最大、最小负荷时各变电所、。同时,忽略功
15、率损耗,认为功率均布,计算出各个方案的各线路上的功率情况。5.2.2 各变电所最大负荷年利用小时数 (5.2)表5.1各变电所负荷情况列表变电所编号最大负荷功率因数负荷曲线性质A280.92A28+j11.9314+j5.975256B28 0.92B28+j11.9314+j5.97C290.92B29+j12.3514.5+j6.18D300.9B30+j14.5315+j7.275.3.导线型号的选择根据在电力工程专业毕业设计指南电力系统分册第50页的图31查得经济电流密度J,计算出各导线的计算面积,查电力工程专业毕业设计指南电力系统分册附表4初步选出线路导线型号。计算面积在表中未列出的
16、应选择偏大的型号。 计算截面积 (5.3)若是双回线: (5.4)5.3.1导线截面积选择5.3.1.1计算最大负荷时的初步功率分布及各线路的最大负荷电流。5.3.1.2 计算环网的(加权平均法) (5.5)5.3.1.3 导线型号选择据查得经济电流密度J,求出各段导线的经济截面积,(如实际为双回线截面面积,乘以0.5得单回线导线截面),当计算出的导线截面积小于时,考虑机械强度的校验,应选用LGJ-35型导线,当计算出的导线截面积小于,考虑电晕校验,应选用LGJ-70型导线;所以在计算出的导线截面积小于,综合考虑机械强度和电晕的校验,应选用LGJ-70型导线; 对于环网。若环网所选导线型号不同
17、,则根据所选导线的型号和长度,求出各段导线的参数。用复功率法再次计算各段导线的复功率S分布,再次选择导线截面,以上步骤循环反复计算,直至前后两次选择结果一致为止。5.3.2 对所选导线进行校验(1)按机械强度校验导线截面积:,满足要求。(2)按电晕电压校验导线截面积:,满足要求。由于所选导线截面积均不小于所以均满足机械强度、电晕校验条件。(3)发热校验:当环网发生故障而解环运行时,流过各段导线的最大工作电流,则发热校验满足要求。因为环境温度为时,查得的允许温度为时的导线长期允许载流量,本设计中给出最热月平均气温为,故需根据温度修正系数 (5.6)来进行修正由原始资料知:(4)电压损耗校验:根据
18、 (5.7)计算出在正常运行和故障情况下各段导线的电压损耗是否在允许范围内,应考虑最严重情况即故障时至最远端变电所的电压损耗(正常运行,故障)5.4 本设计情况表5.2 各方案的导线选择方案号位置型号 方案(3)GALGJ-185/300.1700.4100.885GBLGJ-150/250.2100.4160.871GDLGJ-185/300.1700.4100.885DCLGJ-120/250.2230.4210.860ABLGJ-150/250.2100.4160.871方案(4)GALGJ-120/250.2230.4210.860GBLGJ-120/250.2230.4210.860
19、GCLGJ-185/300.1700.4100.885BCLGJ-120/250.2230.4210.860GDLGJ-120/250.2230.4210.860方案(7)GALGJ-185/300.1700.4100.885ABLGJ-120/250.2230.4210.860GDLGJ-185/300.1700.4100.885DCLGJ-120/250.2230.4210.860表5.3 各方案的电压损耗方案型式正常情况故障情况(3)环网GAB4.111%GA线退出运行5.69%GB线退出运行6.26%链式网GDC3.16%GD、DC线同时断开一回线6.32%(4)双回线GA1.3%断开
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