课程设计(论文)某地区电网初步设计规划.doc
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1、南 昌 工 程 学 院课程设计(论文)任务书一、课程设计(论文)题目:某地区电网初步设计规划二、课程设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求:1、原始资料:(1)发电厂、变电所地理位置如图1所示。图1 发电厂、变电所地理位置图(2)原有发电厂主接线图如图2所示。图2 发电厂电气主接线发电厂设备数据:1) 发电机G1、G2:QF2-25-2;G3:QFQ-50-22) 变压器T1、T2:SFZ7-31500/110;T3:SFZ7-63000/110(3)待建变电站有关资料,见表1;典型日负荷曲线见图3表1 待建变电站有关资料编号最大负荷(MW)功率因数二次侧电压调压要求负荷曲线重要负荷
2、(%)A360.910顺a75B200.910逆b50C250.910顺a65D220.910顺b60图3 典型日负荷曲线(4)其他说明:功率初步平衡,厂用电率7%,线损率6%;各负荷最大同时系数取1;本高压配电网多余功率送回系统,功率缺额由系统提供;除特别说明之外,高压侧均按屋外布置考虑配电装置;待设计各变电站低压出线回路数:电压为10kV时,每回出线按15002000kW考虑;已有发电厂和变电站均留有间隔,以备发展;区域气温最高为40,年平均温度为25,最热月平均最高气温为32。2、设计要求:(1)根据负荷资料、待设计变电站的地理位置和已有电厂的供电情况,做出功率平衡;(2)通过技术经济综
3、合比较,确定配电网供电电压、电网接线方式及导线截面;(3)评定电网接线方案3、成果形式:(1)设计说明书1份(2)计算书1份(3)系统接线图1张三、课程设计(论文)工作内容及完成时间:1、查找资料,确定设计方案:11.2111.222、功率平衡计算:11.2311.263、确定电网供电电压、电网接线方式,计算导线截面:11.2711.294、画图、撰写设计说明书:11.3012.2四、主 要参考资料:1、何仰赞:电力系统分析(上、下) 武汉,华中科技大学出版社2、王新学:电力网及电力系统北京,水利电力出版社3、陈亚明:电力系统计算程序及其实现 北京,中国电力出版社4、YuYixin1, Yan
4、Xuefei1 and ZhangYongwu :“Optimal planning of high voltage distribution substations” Frontiers of Electrical and Electronic Engineering in ChinaJ Volume 2, Number 3,2007,07,P368-373 5、LinYong-jun1, LiuYu-tao2 and ZhangDan-hui2:“Implementation and design of a communication system of an agent-based au
5、tomated substation”Frontiers of Electrical and Electronic Engineer- Engineering in Chinaing In china JVolume 1, Number 4,2006,12,P396-399 机械与电气工程 系 08电气工程及其自动化 专业 2 班学生: 日期: 自 2011 年 11 月 21 日至 2011 年 12 月 2 日指导教师: 范莉 助理指导教师(并指出所负责的部分):教研室: 电气工程 教研室主任: 章顺华 目录第一章 电力系统功率平衡21.1 确定最大负荷与最小负荷21.2 计算有功平衡2第
6、二章 系统接线方案的选择42.1 电力网电压的确定和电网接线的初步选择42.1.1 电网电压等级的选择42.1.2 电网接线方式42.2线路长度(公里)72.3断路器(台数)82.4接线方案的初步选择8第三章 导线截面积的选择93.1导线截面积的选择原则和作法93.2按经济电流密度选择导线截面积9第四章 导线的校验164.1 按机械强度校验导线截面积164.2 按电晕校验导线截面积164.3 按允许载流量校验164.4通过技术经济比较,通过最大负荷损耗时间法计算电网电能损耗(表1),确定最佳方案17第五章 主变容量台数选择195.1 主变的选择原则195.2 主变容量的确定205.3 发变电所
7、主变压器的选择215.4 两种方案的主变的选择21第六节 选定方案的潮流计算226.1 电压损耗226.2 功率损耗236.3 变压器损耗23结 论24参考文献25附录:各数据计算过程26第一章 电力系统功率平衡电力负荷分析是根据国民经济发展规划,计算相应的电力、电量的需求值,以便进行电力平衡和电量平衡,确定发电厂、变电站建设的布局、规模、进度,以及电网连接的规划等。因此功率平衡的计算极为重要。1.1 确定最大负荷与最小负荷根据典型负荷曲线图a和b及表1的资料可得:变电所A: =36 MW =36*0.7=25.2 MW变电所B: =20 MW =20*0.5=10 MW变电所C: =25 M
8、W =25*0.7=17.5 MW变电所D: =22 MW =22*0.5=11 MW原变电所: =40.86 MW =20.43 MW1.2 计算有功平衡确定在两种情况下电网的发电负荷,以及系统向电网提供的功率。根据公式 系统用电负荷: = (1-1)系统供电负荷: = (1-2)系统发电负荷: = (1-3)其中 为n个变电站负荷之和 为同时率,取1.0 为网损率,取6% 为厂用电率,取7% 为发电机直配负荷,取18MW系统用电负荷: =(+) (1-4)=1.0*(36+20+25+22+40.86)=143.86 MW =(+) (1-5)=1.0*(25.2+10+17.5+11+2
9、0.43)=84.13 MW系统供电负荷: =143.86/(1-0.06)=150.04 MW=84.13/(1-0.06)=89.5 MW系统发电负荷: =(150.04+18)/(1-0.07)=180.69 MW=(89.5+18)/(1-0.07)=115.59 MW联络线上的功率:=-=180.69-2*25-50=80.69 MW =-=115.59-2*25-40=25.59 MW根据以上结果可列表2如下:计算结果用电负荷(MW)供电负荷(MW)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143.86150.04180.692*25+5
10、010080.69最小负荷84.1389.5115.592*25+409025.59(图1-1)根据发电厂设备的数据可知装机容量为=2*25+50=100MW 因此 系统供电负荷故可知要由系统向发电厂送电。第二章 系统接线方案的选择2.1、电力网电压的确定和电网接线的初步选择 由于电网电压的高低与电网接线的合理与否有着相互的影响,因此,在这里设计的时候是将两者的选择同时予以考虑。2.1.1 电网电压等级的选择 电网电压等级符合国家标准电压等级,根据网内线路输送容量的大小和输电距离,在此确定电网的电压等级为110KV2.1.2 电网接线方式 电力网接线方案选择原则和方法有下列几种。1.采用分区供
11、电的原则分区供电是将计划供电地区,根据能源分配原则,即损耗最小和线路距离最短的原则,以及其它技术上的要求,分成若干区域,先在每个分区中选择接线方案,最后再整体分析。这是一种割列的研究方法,是保证系统安全经济运行,减少初步方案的罗列,提高接线方案选择质量和速度的重要方法。 2.采用筛选法先将列出的每一个接线方案,从供电的可靠性,运行、检修的灵活性,以及象征变电所投资大小的高压断路器数,象征线路投资大小的线路长度等,列表进行分析比较,筛去明显不合理的方案,暂留一批比较合理的方案。再计算每一暂留方案的电压损耗、电能损耗、线路及变电所的综合投资、主要原材料消耗量、暂留方案的年运行费及年费用、以及无功补
12、偿设备的综合投资等,随之进行第二次分析比较,筛去不合理的方案。如此筛选,最后选择出一个最理想的接线方案。在筛选时,如果每次参与比较方案较多,难于判断,则应该采用量化的方法。3.采用先技术后经济的比较原则 在进行电力网接线方案选择时,必须先进行技术比较,然后再进行经济比较。在技术上不能满足要求的接线方案,追求经济目标是没有意义的。如果电力网某些接线方案技术上合理又能满足供电要求,则应追求最经济的目标。电力网接线方案的技术条件有:(1)供电的可靠性;(2)电能质量;(3)运行、检修的灵活性;(4)继电及自动化操作的复杂程度;(5)发热温度、电晕损耗及机械强度的要求;(6)发展的可能性等。电力网接线
13、方案的经济条件有:(1)电能损耗;(2)主要原材料消耗量;(3)工程总投资、年运行费及年费用等。通过上述原则选择以下接线方案图: (图2-1)方案一 优点:环网结构,结构简单,投资小;缺点:线路发生故障时会造成某些负荷节点电压降低,可靠性差。(图2-2) 方案二 优点:环网结构,可靠性高,结构简单;缺点:线路距离长,投资大。(图2-3) 方案三 优点:结构简单,可靠性高;缺点:双回结构,投资大。(图2-4) 方案四 双回路,优点可靠性高;缺点:线路距离长,投资大。 (图2-5) 方案五 优点:环网结构,结构简单,投资小;缺点:线路发生故障时会造成某些负荷节点电压降低,可靠性差。2.2线路长度(
14、公里) 它反映架设线路的直接费用,其中双回路线路的长度应为地理长度的2倍。方案一: =23+25+50+25+20=143 km方案二:=23*2+50+50+25+20=191 km方案三:=(23+50+25+20)*2=236 km方案四:=(23+25+25+20)*2=186 km方案五:=23+25+50+25+25+20=168km2.3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,所以需应统计在拟订的各设计方案中的断路器台数,以进行比较。这里暂以网络接线来统计断路器台数,暂不考虑发电厂与变电站所需的断路器。考虑到一条单回线路的断路器需在两端各设置一个,故一条单回线
15、路的断路器需2个。各种接线方案所需的断路器台数统计如下:方案一所需的断路器台数为10个;方案二所需的断路器台数为12个; 方案三所需的断路器台数为16个;方案四所需的断路器台数为16个;方案五所需的断路器台数为12个;2.4接线方案的初步选择根据以上的数据可以得出表2-1如下 比较项目方案号 断路器数(台)线路长度(km)方案一10143方案二12191方案三16236方案四16186方案五12168(表2-1)综合考虑供电质量、操作简易程度、继保整合难度、建设运行的经济性,初选方案三和方案五。第三章 导线截面积的选择3.1导线截面积的选择原则和作法 (1)送电线路的导线截面积,一般根据经济电
16、流密度选择;对于大跨越导线的截面积,一般按长期允许载流量选择。 (2)送电线路所采用的导线,应符合国家颁布的产品规格。 (3)导线截面积的选择的一般作法:先按经济电流密度初选导线标称截面积,然后做电压损耗、机械强度、电晕、发热等技术条件的校验,有必要时还需作技术经济比较,确定导线截面积及其相应的导线型号。3.2按经济电流密度选择导线截面积根据导线截面积的计算公式:S= (3-1)其中 S为导线截面() P为送电容量(KW) 为线路额定电压(KV) J为经济电流密度(A/)根据典型日负荷曲线可算得线路的最大负荷利用小时数如下: 负荷曲线a:=(6*0.7+10*0.8+2*0.9+6*1)*36
17、5=7300h 负荷曲线b:=(16*0.5+2*0.6+4*0.8+2*1)*365=5256h查表得到经济电流密度J根据经济电流密度曲线如下(图3-1)可得相对应的经济电流密度如下:=0.85A/ =1.08A/线路参数计算方案三导线GA:S=247导线GB :S=108导线GC: S=172导线GD :S=119选择导线型号:参数线路线路型号R(km/)x(km/)导线截面积线路长度Z=rl+jxl()GALGJ-240/400.1310.401247233+j9.2GBLGJ-120/250.2230.4211085011.15+j21.05GCLGJ-185/300.170.4101
18、72254.25+j10.25GDLGJ-120/250.2230.421119204.46+j8.42(图3-2)电压损耗=2.58V %=2.3%=3.90V %=3.5%=2.11V %=1.92%=1.72V %=1.06%功率损耗=(R+jX)=0.39+j1.21=(R+jX)=0.46+j0.86=(R+jX)=0.27+j0.65=(R+jX)=0.22+j0.425总的功率损耗S=1.34+j3.15当线路故障时,几条线路互不干扰,可靠性高!方案五(图3-3)按导线长度求线路功率分布Sga=37.76+j18.12Sab=1.76+j0.84Sgb=18.24+j8.75(图
19、3-4)Sgc=22.36+10.73Scd=2.64+j1.27Sgd=24.64+j11.83电压等级的选择 参数线路 输送容量(mw)输送距离KM所选电压等级KVGA37.7623110AB1.762535GB18.2450110GC22.3625110CD2.642535GD24.6420110(表3-1)最大负荷利用小时数Tmax=Tmaxga=7204hTmaxgd=5475hTmaxab=5256hTmaxgb=5256hTmaxgc=7300hTmaxcd=7300h查表得到经济电流密度Jga=0.85Jab=1.08Jgb=1.08Jgc=0.85Jcd=0.85Jgd=1.
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