专业课程设计电力系统分析.doc
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1、课程设计阐明书题目:电力网络设计(14)学院:电力学院年级:*级专业:电气信息工程 姓名:*指引教师:武志刚、王健时间:.01目录前言21、原始资料.32、校验电力系统功率平衡和拟定发电厂运营方式.52.1负荷合理性校验.5 2.2功率平衡校验.53、拟定电力系统接线图.63.1网络电压级别拟定.63.2网络接线方案初步比较.63.3网络接线方案精准比较.74、拟定发电厂、变电所电气主接线.1441发电站主接线.1442变电站主接线.144 3拟定变压器参数、型号和线路参数.155、潮流计算,拟定变压器分接头.1851系统参数计算.1852潮流计算.1953变压器分接头选取.266、总结.29
2、前言 本课程设计任务是依照所给数据,对一种区域电网规划进行分析,校验系统有功与无功;分析各种不同运营方式;拟定系统接线方案;选取系统中变压器型号;对系统潮流进行估算;计算网络中损耗;进行调压计算并校验分接头选取;记录系统设计重要指标;绘制电气主接线。1、原始资料:A. 发电厂发电机资料:项目台数容量(MW)电压(kV)功率因数15256.30.8215010.50.85B. 发电厂和变电所负荷资料:项目发电厂(A)变电所(1)变电所(2)变电所(3)变电所(4)最大负荷(MW)2037403426最小负荷(MW)1119211814最大负荷功率因数0.830.840.820.820.83最小负
3、荷功率因数0.780.810.80.810.81最大负荷运用小时50005000550055005500二次母线电压(kV)61010610一类顾客百分数2525303025二类顾客百分数3030353035调压规定顺逆常常顺注意:(1). 发电厂负荷涉及发电厂自用电在内;(2). 建议采用电力网额定电压为110kC、发电厂和变电所地理位置图:1234图例:发电厂4变电所比例尺:1:1000000L1=25km,L2=25km,L3=30km,L4=38km,L12=41km,L13=35km,L23=41km,L24=km51,L34=km382、校验电力系统功率平衡和拟定发电厂运营方式2.
4、1负荷合理性校验依照最大负荷运用小时数定义,最大负荷运营TmaxI小时所消耗电量等于全年实际耗电量,因此应不不大于全年以最小负荷运营所消耗电量,校验之。(To为一年时间即8760小时)1、发电厂A Pmax Tmax=205000=100000MW Pmin To=118760=96360MW2、变电站1Pmax Tmax=375000=185000MW Pmin To=198760=166440MW3、变电站2Pmax Tmax=405500=20MW Pmin To=218760=183960MW4、变电站3Pmax Tmax=345500=187000MW Pmin To=188760=
5、157680MW5、 变电站4 Pmax Tmax=265500=143000MW Pmin To=148760=122640MW系统全年实际耗电量: Wa=100000+185000+20+187000+143000=835000MW全年以最小负荷运营所消耗电量: Wb=96360+166440+183960+157680+122640=727080MWWaWb负荷合理2.2功率平衡校验1) 有功功率平衡校验系统最大有功综合负荷: PXMAX=K1K2K1同步系数取0.9K2厂用网损系数取1.15(其中网损5%,厂用10%)需校验发电厂有功备用容量与否不不大于最大有功负荷10%。发电机组总容
6、量为:P=25*5+50=175MW系统最大有功综合负荷为:Pxmax=0.9*1.15*(37+40+34+26+20)=162.5MW最大有功负荷:37+40+34+26+20=157MW有功备用容量/最大有功负荷:(175-162.5)/157=7.96%10% 因此系统无功备用充分3) 功率平衡校验结论由上面检查成果可知:系统有功功率平衡,但有功备用容量不够充分。如果发电厂一台发电机故障,则系统必要切某些负荷才干保持系统有功功率平衡。而系统无功功率平衡且无功备用充分。当前按最严重状况考虑:假设发电厂容量最大机组(50MW)故障 发电机组总容量为:P=5*25=125MW 系统一、二类负
7、荷:Pa=20*55%+37*55%+40*65%+34*60%+26*60%=93.35MW PPa 因此发电厂带最大负荷时一台机组故障后能保证一二类负荷供电 并且还可以对三类负荷供电 P-Pa=125-93.35=31.65MW 被逼迫停电三类负荷为:157-125=32MW3、拟定电力系统接线图3.1网络电压级别拟定电网电压级别决定于输电距离和输电功率,还要考虑到周边已有电网电压级别。依照设计任务书规定,网络电压级别取110kV。3.2网络接线方案初步比较方案1234主接线供电可靠性继电保护整定难易限度开关数线路总长度1负荷均采用双回线路供电,可靠性高,能保证一条线路浮现故障后另一条线路
8、维持对负荷供电容易(开式网络)16236Km21234电站出线较少,采用环形供电。可靠性高,能保证一条线路浮现故障后另一条线路维持对负荷供电难(有环)12204 Km31234电站出线较少,采用环形供电。可靠性高,能保证一条线路浮现故障后另一条线路维持对负荷供电难(有环)12197Km41234电站出线较少,供电可靠性高,但变电站3也许因供电线路太长,导致电压降落过大,和线损过多难(有环)12186 Km方案1由设计阐明书知:总投资为线路长度总和70%,因此经济性良好,方案2和3通过表知可排除方案2,方案4变电站3由于供电线路太长,导致电压降落过大,可靠性也不高,故排除。综上从这些方案中,考虑
9、到线路长度,电站出线,开关数量,布局构造以及可靠性等方面,因而选用方案1、3来进行更为精准比较。3.3网络接线方案精准比较按电力设计手册,当负荷年最大运用小时数达到5000小时以上时,钢芯铝铰线经济电流密度取J=0.9A/mm2,在高压区域电力网,用经济电流密度法选取导线载面,用发热校验。因本设计是110kv及以上电压级别,为了避免电晕损耗,导线截面不应不大于LGJ-70。关于数据综合如下:导线截面载流量(A)r(/km)X(/km)导线投资(万元)线路综合投资(万元)LGJ-702750.450.4320.291.95LGJ-953350.330.4160.42.1LGJ-1203800.2
10、70.4090.492.25LGJ-1504450.210.4030.622.45LGJ-1855150.170.3950.762.7LGJ-2406100.1320.1880.982.95LGJ-3007100.1070.3821.463.4LGJ-4008980.0790.386241) 潮流估算由于背面选取导线截面积时需考虑一定裕度,故此处潮流计算时可不考虑网损。方案1:(G为发电厂,1、2、3、4分别为图上变电站,下同)线路G-1:P=37/2=18.5MW, Q=23.68/2=11.84MVar 线路G-2:P=40/2=20 MW, Q=27.6/2=13.8MVar 线路G-3
11、:P=34/2=17MW, Q=23.46/2=11.73MVar 线路G-4:P=26/2=13MW, Q=17.42/2=8.71MVar方案3:线路G-1:P=37MW, Q=23.68MVar 线路G-2:P=40MW, Q=27.6MVar 线路G-3:P=34MW, Q=23.46MVar 线路G-4:P=26MW, Q=17.42Mvar线路1-2:P=0MW, Q=0Mvar线路3-4:P=0MW, Q=0Mvar2) 选取导线型号及线路阻抗计算运用估算出来潮流计算导线上流过电流,从上表中选取适当导线型号,即可进行线路阻抗计算。计算公式为:I =P/(1.732Ucos)钢芯铝
12、绞线经济电流密度取 J=0.9A/mm2因而导线截面积为:S=I/J方案1:选取适当导线型号:线路G-1:I =18.5/(1.7321100.84)=0.1156KA S=115.6/0.9=128.4 mm2 因而线路G-1选LGJ-150线路G-2:I =20/(1.7321100.82)=0.1280KA S=128/0.9=142.22 mm2 因而线路G-2选LGJ-150线路G-3:I =17/(1.7321100.82)=0.1088KA S=108.8/0.9=120.88 mm2 因而线路G-3选LGJ-150线路G-4:I =13/(1.7321100.83)=0.082
13、2KA S=82.2/0.9=91.33 mm2 因而线路G-4选LGJ-95校验:按容许载流量条件效验导线截面积(发热校验)当每回线路有一条故障时,此外一条线路电流线路G-1:I=115.6*2=231.2A 445A 满足线路G-2:I=128*2=256A 445A 满足线路G-3:I=108.8*2=217.6A 445A 满足线路G-4:I=82.2*2=164.4A 335A 满足线路阻抗计算:(双回线为双回线总阻抗,下同)线路G-1:R+jX=0.2125/2+j0.40325/2=2.625+j5.0375线路G-2:R+jX=0.2125/2+j0.40325/2=2.625
14、+j5.0375线路G-3:R+jX=0.2130/2+j0.40330/2=3.15 +j6.045线路G-4:R+jX=0.3338/2+j0.41638/2=6.27 +j7.904方案3选取适当导线型号:线路G-1:I =37/(1.7321100.84)=0.2312KA S=231.2/0.9=256.9 mm2 因而线路G-1选LGJ-300线路G-2:I =40/(1.7321100.82)=0.2560KA S=256/0.9=284.5 mm2 因而线路G-2选LGJ-300线路G-3:I =34/(1.7321100.82)=0.2176KA S=217.6/0.9=24
15、1.8 mm2 因而线路G-3选LGJ-300线路G-4:I =26/(1.7321100.83)=0.1644KA S=164.4/0.9=182.7 mm2 因而线路G-4选LGJ-185线路1-2:选LGJ-300线路3-4:选LGJ-185校验:按容许载流量条件效验导线截面积(发热校验)环式网络近电源端断开当G-1断开,变电站1通过变电站2供电,G-2最大电流为:I=231.2+256=487.2A 710A 满足当G-2断开,变电站2通过变电站1供电,G-1最大电流为:I=231.2+256=487.2A 710A 满足当G-3断开,变电站3通过变电站4供电,G-4最大电流为:I=2
16、17.6+164.4=382A 515A 满足当G-4断开,变电站4通过变电站3供电,G-3最大电流为:I=217.6+164.4=382A 710A 满足线路阻抗计算:线路G-1:R+jX=250.107+j250.382=2.675+j9.55线路G-2:R+jX=250.107+j250.382=2.675+j9.55线路G-3:R+jX=300.107+j300.382=3.21 +j11.46线路G-4:R+jX=380.170+j380.395=6.46 +j15.01线路1-2:R+jX=410.170+j410.382=4.387 +j15.785线路3-4:R+jX=380.
17、170+j380.395=6.46 +j15.013) 正常运营时电压损失及故障也许导致最大电压损失计算公式为:各变电站最大负荷如下:变电站1:S=P+jQ=37+j23.68 变电站2:S=P+jQ=40+j27.6变电站3:S=P+jQ=34+j23.46变电站4:S=P+jQ=26+j17.42方案1:正常运营时线路G-1:=(372.625+23.685.0375)/110=1.98KV =(375.0375-23.682.625)/110=1.12KV线路G-2:=(402.625+27.65.037)/110=2.23KV=(405.037-27.62.625)/110=1.16K
18、V线路G-3:=(343.15+23.466.045)/110=2.28KV =(346.045-23.463.15)/110=1.19KV线路G-4:=(266.27+17.427.904)/110=2.74KV=(267.904-17.426.27)/110=0.87KV 线路故障时:(当双回线路其中一条故障时)线路G-1:=(372.6252+23.685.03752)/110=3.95KV =(375.03752-23.682.6252)/110=2.25KV线路G-2:=(402.6252+27.65.0372)/110=4.46KV=(405.0372-27.62.6252)/11
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