毕业设计35kv电力网规划设计.doc

毕业设计任务书
一、 设计题目
35KV电力网规划设计
二、 设计目的与要求
通过本次设计掌握电力网规划设计的一般原则和常用方法，综合运用所学专业知识，特别是有关电力网、发电厂和变电站的理论、概念和计算方法，进而了解有关技术政策、经济指标、设计规程和规定，树立统筹兼顾、综合平衡、整体优化的观点，培养从技术、经济诸多方面分析和解决工程实际问题的能力。
设计必须符合国家现行政策和有关规定。具体内容包括：
1、 系统功率平衡分析
2、 确定电网接线方案
3、 确定各变电站电器主接线
4、 潮流计算
5、 专题
三、 设计成果
1、 设计说明书一份；
2、 图纸两张（电网主接线图和潮流分布图各一张）；
四、 原始资料
1、 发电厂、变电站地理位置图如下：
10km
2

6km
3

17km
8km

电源2
17km
4
水电厂

5
17km
8km

1

2、 各变电站负荷情况：

1
2
3
4
5
最大负荷MW
7
7
6.5
6.5
11
最小负荷MW
5
5
5
5
8.5
Tmax
3500
3500
5000
5000
5000
cosφ
0.85
0.85
0.85
0.85
0.9
低压侧电压
10
10
10
10
10
备用要求
无
20%
20%
20%
20%
调压要求
顺
逆
常
常
常
负荷性质
农业
农业
城市
城市
工矿
3、 说明：
（1）电源1为一变电站，最大负荷时提供30MW的功率，最小负荷时提供25MW的功率。
（2）电源2为一系统，系统母线电压维持38.5KV，最大负荷时提供20MW的功率，最小负荷时提供15MW的功率。cosφ=0.85。
五、 参考资料
1、《电力系统设计手册》
2、《电力系统分析》
3、《发电厂电气部分》
4、《电力系统规划与设计》

目录

说明书------------------------------------------------------------------------------------------------------------1
第一章：
地方电力网规划设计概述---------------------------------------------------------------------------1
第二章：
系统功率平衡分析
2.1 有功功率平衡---------------------------------------------------------------------------------2
2.2 无功功率平衡---------------------------------------------------------------------------------4
第三章：
电力网接线选择
3.1 电压等级的选择------------------------------------------------------------------------------5
3.2 电力网接线方案选择------------------------------------------------------------------------5
第四章：
各变电站电气主接线选择
4.1 变电站主接线---------------------------------------------------------------------------------9
4.2 变电站主变-----------------------------------------------------------------------------------13
4.3 高压开关选择--------------------------------------------------------------------------------15
第五章：
潮流计算
5.1 计算各元件参数----------------------------------------------------------------------------15-
5.2 计算个变电站的潮流分布----------------------------------------------------------------16
第六章：
专题--------------------------------------------------------------------------------------------------17
附录
计算书---------------------------------------------------------------------------------------------------------33

1地方电力网规划设计概述
1．1电力网设计的任务是根据设计期内的负荷要求及电源建设方案，确定相应的电网接线，以满足可靠、经济的输送电力要求。电网设计内容如下：
（1）确定输线方式；
（2）选择电网电压；
（3）确定网络结构；
（4）确定变电站布局和规模。
1．2电网设计的基本原则是满足运行中的安全可靠性，近、远景发展的灵活性及供电的经济合理性的要求。
1．2．1可靠性
可靠性主要是指应当具有《电力系统安全稳定导则》所规定的抗干扰的能力，满足向用户安全供电的要求，防止发生灾难性的大面积停电。
1．2．2灵活性
灵活性一是指能事应电力系统的近、远景发展，便于过渡，尤其要注意到远景电源建设和负荷预测的各种可能变化；二是指能满足调度运行中可能发生的各种运用方式下潮流的要求。
1．2．3经济性
在满足上述要求的前提下，设计方案要节约电网建设费和年运行费，使年计算费用达到最小。
《电力系统安全稳定导则》主要针对系统稳定、频率与电压稳定，对各种类型、各种单一或多重性故障，将安全稳定的标准分为3级，也可以说规定能够设立“三道防线“。
第一道防线针对常见的单一鼓掌以及按目前条件有了能保持稳定运行的某些故障，要求发生这种故障后，电网能保持稳定和负荷的正常供电。
第二道防线针对概率较低的单一故障，要求发生故障后能保持电网稳定，但允许损失部分负荷。
第三道防线对大电网是最为重要的一道防线，它针对极端严重的单一故障。此时电网可能不可能保持稳定，但必须从最不利条件考虑，采取预防措施，尽可能使失稳的影响局限于事先估计得可控范围内，防止由于连锁反应造成的全国性崩溃的恶性事故。
各电压等级线路合理输送容量及输送距离

线路额定电压（KV）
输送容量（MW）
输送距离（KM）
0.38
〈 0.1
〈 0.6
3
0.1—1.0
3—1
6
0.1—1.2
15—4
10
0.2—2.0
20—6
35
2.0—10.0
50—20
60
5.0—20.0
100—20
110
10.0—50.0
150—50
220
100.0—300.0
300—100
330
200.0—1000.0
600—200
500
800.0—2000.0
1000—400

2 系统功率平衡分析
功率平衡也就是在电力系统中功率的供应与需求之间的平衡。它包括有功平衡和无功平衡。
表2-1：各变电站的负荷情况

变电站1
变电站2
变电站3
变电站4
变电站5

7
7
6.5
6.5
11

5
5
5
5
8.5

0.85
0.85
0.85
0.85
0.9

8.24
8.24
7.65
7.65
12.94

5.88
5.88
5.88
5.88
10

4.34
4.34
4.03
4.03
6.28

3.10
3.10
3.10
3.10
5.27

3500
3500
5000
5000
5000
2.1 有功平衡功率
电力系统运行中，所有发电厂发出的有功功率的总和，在任何时刻都是系统的总负荷相平衡的。为了保证安全优质的供电，电力系统的有功功率必须在额定运行参数下确立，按其存在的形势还应具有一定的备用容量。实际中，为了维持电力系统频率的稳定和用户对公路的要求，系统装设的发电机的额定容量，必须大于当前的最大负荷，为此，必须进行最大负荷的有功功率平衡计算，以校验系统备用容量是否满足要求。即系统应有足够的备用容量，按有关规定系统的总备用不得低于系统最大发电负荷的20％。
有功功率的计算公式：
用电负荷：
供电负荷：
发电负荷：
式中， ：同时率，地区与系统之间取0.9~0.95
：网损率，一般取5~10％
：厂用电率，水电厂取0.1~1％
：发电厂的机压负荷
整个系统有功功率应满足：
系统总装机容量：
系统最大发电负荷：
50/39.04=1.28＞1.2 故满足备用要求

2．2 有功功率平衡：
电力系统无功功率平衡的基本要求：系统中无功电源可能发出的无功功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和网络中无功损耗。为了保证运行的可靠性适应无功负荷的增长，系统还必须配置一定无功备用容量。
电力系统的无功功率平衡是系统电压质量的根本保证，计算无功功率平衡，就是初步结算系统中发电机的无功容量是否满足系统最大负荷时的要求，是否需要加装无功补偿设备。
在进行计算时，发电机的无功功率，按额定容量功率因数进行计算，变压器的无功损耗，按每注一次电压变换，无功功率为视在功率负荷的12％计算，每条35KV输电线路所损耗的无功功率由线路所发出的无功功率求得。
无功功率平衡的计算公式：
无功负荷：
变压器无功损耗：12％×2
系统中的无功电源：
系统无功备用容量：
整个系统无功功率应满足：
若整个系统无功功率不能满足要求，应加装无功补偿设备，补偿容量应大于4.52Mvar。
3 电力网接线选择
3.1 电压等级的选择
输电电压及合理等级选择是一个综合性问题，且与方案密切相关。除考虑送电容量、距离、运行方式等多种因素外，还应根据同一地区，同一电力系统尽可能简化电压等级的原则，结合下表和提供的原始资料，选择采用35KV电压等级。
表3-1：我国各级电压输送能力统计
额定电压（KV）
输送容量MVA
输送距离KM
适用地区
10
0.2~2.0
6~20
配电线路，高压电机
35
2.0~10
20~50
县级输电网、用户配电网
110
10~50
50~150
地区输电网、用户配电网
220
100~500
100~300
省、区级输电网

3.2电力网接线方案选择：
3.1.1 方案形成
选择电力网接线的基本原则：（1）确定电源处断开一回路的情况下，人能为所有功率送出去的最少出线数；（2）根据备用负荷和用户对供电可靠性要求情况，负荷大小确定各电源供点方案；（3）考虑运行灵活方便。满足系统各种运行方式要求，保证供电可靠性和电能质量，但环网不宜太多。根据要求和所提供的原始资料，拟出集中有备用的双回路与环网混合型接线方案，初步比较，舍去明显不合理的，保留四个方案，进行经济技术比较。四个接线方案如图所示。
方案A

图3-1

方案B

图3-2

方案C

图3-3

方案D

图3-4

方案E

图3-5

方案F
图3-6

3.2.2方案效验
方案效验的任务是对已形成的方案进行经济技术比较。在此同时，还可以根据检验得到的信息，增加或修改原有的网路方案。
技术方面，保证用户的电能质量。其计算公式有：
△U％=∑△QL／×100﹪ 近似取0.4/㎞
开式网△U﹪<10﹪ 闭式网△U﹪<20﹪
初步比较：方案D：可靠性高但环网太多，故排除方案D
进一步比较，方案C稳定性差，故排除。
方案E：工矿无备用，可靠性低，故排除。
方案F：接线复杂，经济性低，也排除
经过最终比较及计算方案A满足要求且满足：
开式网△U﹪<10﹪ 闭式网△U﹪<20﹪
故选择方案A

4 各变电站电气主接线选择
电气主接线是构成电力系统的主要环节。主接线的确定与电力系统整体运行的可靠性、
灵活性、和经济性密切相关，因此，必须正确处理好各方面关系，全面分析有关因素的影响，合理确定主接线方案。
在选择电气主接线时，应以以下各点作为设计依据：
（1） 变电站、发电厂在电力系统的地位和作用；
（2） 变电站、发电厂的分期和最终建设规模；
（3） 负荷大小和重要性；
（4） 系统备用容量大小；
（5） 系统专业对电气主接线提供的具体资料。
主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。
4.1 变电站主接线：
4.1.1 单母接线
1）优点：接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。
2）缺点：不够灵活可靠、任一元件故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路任需要短时停电，在用隔离开关将故障的母线分开后才能恢复非故障段的供电。
3）适用范围：a 6~10KV配电装置的出线回路不超过5回。
b 35~63KV配电装置的出线回路不超过3回。
C 110~220KV配电装置的出线回路不超过2回。

图4-1

4.1.2 单母分段接线：
优点：
1） 用短路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。
2） 当一段母线发生故障，分段短路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要拥护停电。
缺点：
1） 当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期内停电。
2） 当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉快越。
3） 扩建时需向两个方向均衡扩建。
适用范围：
1） 6~10KV配电装置出线回路数为6回以上时。
2） 35~63KV配电装置出线回路数为4~8回时。
3） 110~220KV配电装置出线回路数为3~4回时。

图4-2
4.1.3 双母线接线
优点：
1） 供电可靠。通过双母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任意回路的母线隔离开关，只停该回路。
2） 调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。
3） 扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷平均分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以至连接不同的母线段时，不会导致如单母分段那样出现交叉跨越。
4） 便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。
缺点：
1） 增加一组母线和回路就需要增加一组母线隔离开关。
2） 当母线故障或检修时，隔离开关作为倒闸操作电器，容易误操作，为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关或断路器之间装设连锁装置。
适用范围：
当出线回路数或母线上电源较多，输送和穿越功率越大，母线故障后要求迅速恢复供电，母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电，系统运行调度对接线灵活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体 如下：
1）6~10kKV配电装置，当短路电压较大，出线需要带电抗器时。
2）35~63KV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时。
3）110~220KV配电装置，当出线回路数为5回及以上时，或当110~220KV配电装置，在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上时。

图4-3

综合以上，结合各种资料确定如下：
a、 电 源1：采用双母线接线如图4-3所示。
b、 变电站1：采用单母线接线如图4-1所示。
c、 变电站2：采用单母线接线如图4-1所示。
d、 变电站3：采用单母线分段接线如图4-2所示。
e、 变电站4：采用单母线分段接线如图4-2所示。
f、 变电站5：采用单母线接线如图4-1所示。
4.2 变电站主变：
4.2.1 主变选择的一般要求如下：
a、一般装设两台主变，终端货分支变电站，如果有一个电源进线，可只装一台主变：
b、装设两台及以上主变的变电站，当一台故障停运后，其余主变容量应保证承担该站全部负荷的70%-80%：
c、具有三个电压等级的变电站，如各侧功率达到主变额定容量的15%以上，一般选用三绕组主变。
4.2.2 变压器容量的确定
（1）主变压器容量一般按变电站建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器应与城市规划相结合。
（2）根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要符合的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器的容量应能保证全部负荷的70%~80%。
（3）同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、标准化。
4.2.3 变压器台数的确定
（1）对大城市郊区的一次变电所，在中底压侧以构成环网情况下，变电所已装设两台主变压器为宜。
（2）对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设3~4台主变压器的可能性。
（3）对于规划制装设两台变压器的变电所，应结合远景负荷的发展，研究其变压器基础是否需要按大于变压器容量的要求设计，以便负荷发展时，有调换更大容量的变压器的可能性。
因此，选择出以下变压器：
a、 电 源1：SF7-25000/110
b、 变电站1：SF7-10000/35
c、 变电站2：SF7-10000/35
d、 变电站3：SF7-6300/35
e、 变电站4：SF7-6300/35
f、 变电站5：SF7-12300/35
4.3 高压开关的选择：
高压开关选择的一般原则：
（1） 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；
（2） 应按当地环境条件校验；
（3） 应要求技术先进和经济合理；
（4） 与整个工程的建设标准应协调一致；
（5） 同类设备应尽量减少品种；
（6） 选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。
高压开关只需要根据电压等级（35KV），额定电流选择，不作短路校验，根据近年现场所用情况，结合提供资料，高压开关选择LW8-35型，隔离开关选择GW5-35G型。

5潮流计算
潮流计算是电力系统中的一种最基本的计算，它的任务是对给定的运算条件确定系统的运行状态。各母线上的电压、网络中的功率分布以及功率损耗等。从而对系统的运行性能进行分析，提出必要的改进措施。因此，对于新建立电力系统的规划以及现有电力系统的扩建和运行，都必须进行大量的潮流计算，以便得出合理的供电方案的运行方式。
电力网的潮流计算一般包括潮流分布计算、功率损耗计算、电压损耗计算，这些都是电力网设计及运行中的基本计算。
5.1 计算各元件参数
变压器：

线路：
电力系统经济运行的基本要求是：在保证整个系统安全可靠的、和电能质量符合标准的前提下，努力提高电能生产和输送的效率，尽量降低供电的燃料消耗或供电成本。
合理组织电力网的运行电压水平有：
（1） 适当的提高电力网的运行电压水平；
（2） 组织变压器的经济运行；
（3） 调整用户的负荷曲线；
（4） 合理安排检修。
5.2 计算个变电站的潮流分布：
a、运算负荷：采用运算负荷的目的是把网络中的并联部分用等值负荷表示，等网络中有串联阻抗，便于分析。
b、求运算负荷时各母线电压未知，近似用额定电压来计算变压器功率损耗和线路功率。
c、计算最大、最小负荷下的潮流分布。
一般电源开式网络是最简单的网络，这里仅对集中参数（忽略电导、电纳等参数）的计算作为概略叙述。这种计算一般仅适用于线路较短、电压在110KV以下的架空线路概况。
两端供电网络的潮流分布。对两端供电电压大小相等、相位相同的两端供电网络的潮流分布可采用负荷距离原则进行计算，计算出潮流亦称为自然功率分布。求得两端的潮流分布后即可求得不计线路损耗的各段线路流动的潮流，从而得到某些节点有两侧向其流动的功率，这种节点称为功率分点。如果网络中导线单位长度的参数完全相等，其潮流可简化为仅于线路长度有关。
环行电网的潮流分布。环行电网中环路电压为零的单一环网相当于两端电压相等、相位相同的两端供电网络，亦可以把它在电源点打开成两端供电网络，然后按上述负荷距离原则进行计算。两端供电网络如电压大小不等、相位不同，则这种网络也可相当与唤路电压不为零的单一网。

计算书
1功率平衡
1） 有功功率平衡
a、最大负荷
用电负荷
供电负荷 网损率
发电负荷 厂用电率
考虑备用为20%
则 MW
b、最小负荷
用电负荷
供电负荷 网损
发电负荷 厂用电率
考虑备用为20%
则
2）无功功率平衡
a、最大负荷

b、最小负荷

2 导线截面积选择

1）对AE段来说，查电流经济密度曲线知道J=1.37。所以导体截面为
得
根据S可选LGJ—120
2）对AF段来说，查电流经济密度曲线知道J=1.37。所以导体截面为
得
根据S可选LGJ—120
3）对DG段来说，查电流经济密度曲线知道J=1.1。所以导体截面为
得
根据S可选LGJ—240
4） 对AB段来说，查电流经济密度曲线知道J=1.1。所以导体截面为
得
根据S可选LGJ—150

5） 对AC段来说，查电流经济密度曲线知道J=1.1。所以导体截面为
得
根据S可选LGJ—150
6） 对BC段来说，查电流经济密度曲线知道J=1.1。所以导体截面为
得
根据S可选LGJ—150

导体参数的列表：

导线
AB
BC
AC
AE
AF
DG
型号
LGJ-150
LGJ-150
LGJ-150
LGJ-120
LGJ-120
LGJ-240

0.21
0.21
0.21
0.27
0.27
0.132

0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4

3各个变电站变压器的选择
电源1变压器的选择：

SF7-25000/110型号的变压器的参数

型号
额定电压
空载电流（%）
空载损耗（KW）
负载损耗（KW）
阻抗电压（%）
连接组标号
高压
低压
SF7-25000/110
1108
10.5
1.1
35.5
123
10.5
,
变电站1变压器的选择：

SF7-10000/35型号的变压器的参数

型号
额定电压
空载电流（%）
空载损耗（KW）
负载损耗（KW）
阻抗电压（%）
连接组标号
高压
低压
SF7-10000/35
35
10.5
0.8
13.6
53
7.5
,
变电站2变压器的选择：

SZ7-10000/35型号的变压器的参数

型号
额定电压
空载电流（%）
空载损耗（W）
负载损耗（W）
阻抗电压（%）
连接组标号
高压
低压
SZ7-10000/35
35
10.5
1.1
14500
56200
7.5
,
变电站3变压器的选择：

SZ7-6300/35型号的变压器的参数

型号
额定电压
空载电流（%）
空载损耗（W）
负载损耗（W）
阻抗电压（%）
连接组标号
高压
低压
SZ7-6300/35
35
10.5
2
8800
43000
7.5
,
变电站4变压器的选择：

SZ7-6300/35型号的变压器的参数

型号
额定电压
空载电流（%）
空载损耗（W）
负载损耗（W）
阻抗电压（%）
连接组标号
高压
低压
SZ7-6300/35
35
10.5
2
8800
43000
7.5
,
变电站5变压器的选择：

SC-12500/35型号的变压器的参数

型号
额定电压
空载电流（%）
空载损耗（W）
负载损耗（W）
阻抗电压（%）
连接组标号
高压
低压
SC-12500/35
9
30
2
15900
44200
7.5
,

4 变压器参数计算
水电站变压器参数计算：
已知

1号变电所变电站参数计算：
已知

2号变电所变压器参数的计算：
已知

3号变电所变压器参数的计算：
已知

4号变电所变压器参数的计算：
已知

5号变电所变压器参数的计算：
已知

5潮流计算
5.1最大运行方式下潮流分布计算
5.1.1对环网来说

初步功率分布（不计网损）
根据力矩法知：

解得：

确定功率分点（汇合点）

4号变电所为一个复功率分点
开式网潮流计算（计损耗）

=
=
0.24+0.46j
=6.426+12.24j

5.1.2放射网：

37.5+j0.47 =37.5 (KV)
36.67+j0.37=37.679(KV)
0.15+j2.2 (KVA)
0.12+j1.76 (KVA)
5.2最小负荷运行时的潮流分布计算：
5.2.1对于环网来说

初步功率分布（不计网损）

解得：

确定功率分点（汇合点）

4号变电所为一个复功率分点
开式网潮流计算（计损耗）

=
=34.21
0.01+0.216j
=1.816+3.46j

5.2.2放射网

34.06+j0.33=34.06 (KV)
34.21+j0.27=34.21(KV)
0.08+j1.12 (KVA)
0.6+j0.9 (KVA)