电力系统设计.doc
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1、1. 设计任务和原始资料1.1 设计任务本次电力系统规划设计是根据给定的发电厂、变电所原始资料完毕如下设计:1.1 拟定供电电压等级;1.2 初步拟定若干待选的电力网接线方案;1.3 发电厂、变电所主变压器选择;1.4 电力网接线方案的技术、经济比较;1.5 输电线路导线截面选择;1.6 调压计算。1.2 原始资料(1)发电厂、变电所相对地理位置及距离(2 )发电厂技术参数表1-1发电厂A装机台数、容量(MW)475额定电压(kV)10.5额定功率因数0.8(3) 发电厂与负荷数据及有关规定表1-2 厂 站 项 目发电厂变电所A123最大负荷(MW)20806070最小负荷(MW)104030
2、35功率因数0.850.850.90.85(h)5000600055005000低压母线电压(kV)10101010调压规定最大负荷(%)2552.52.5最小负荷(%)2507.57.5各类负荷(%) I类3003530 II类255030302. 电网初步方案的拟定与比较2.1 电力电量平衡计算电力平衡: 最大负荷时发电厂最大负荷功率: 电源最大出力:变电所最大负荷功率:从电网S吸取的功率: 最小负荷时发电厂最小负荷功率:电源最小出力:变电所最小负荷功率:从电网S吸取的功率:电量平衡:系统发电量:系统用电量:往电网输送电量:(注:本次设计中对于无功功率一律采用电容器“就地补偿”)2.2.
3、供电电压等级的拟定根据图1中的变电所负荷大小、变电所与发电厂的距离,由有关资料拟定电压等级,采用架空线时与各额定电压等级相适应的输送功率和输送距离。发电厂A最大功率300MW, 1变电站最大负荷为80MW, 2变电站最大负荷为60MW, 3变电站最大负荷为70MW。结合设计的地理分布,最长输电线路70km,最短输电线路30km,选择110KV的输电等级。依据如下表所示:表2-1额定电压(KV)输送功率(KW)输送距离(KM)31001000136100120041510200202362035202310000205060350030000301001101000050000501502201
4、000005000001003002.3. 初步接线方案及其拟定依据(1)根据任务书上的发电厂和变电所的相对地理位置,作出大体的5个供电可靠性高,节省线长的地理接线图方案。(2) 假设全网的输电线路都是一个型号的电力线路,将整个电网均一化,运用均一网的潮流分布计算公式,拟定整个线路上的初步潮流分布。(3) 通过负荷矩(即输电线路的电能指标)和线长(即输电线路的一次投资量指标)进行筛选,选出两个备选方案进行精确潮流计算。(4) 为了便于选择和计算,设计地理接线图时统一采用110KV电压等级,LGJ-240型号导线进行初步潮流计算,以有功功率损耗及电压偏移为参考指标,选出两个方案进行精确潮流计算,
5、重新计算导线截面积及阻抗标幺值,带入程序计算。 均一网初步功率分布的计算公式如下: 即:2.3.1方案初选: 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五 方案六2.3.2备选方案参数一览表: 表2-2 备选方案线路长度(KM)线路损耗(MW2KM) 技术比较方案一370471250线路较短,A的功率直接供应负荷,功率损耗最少,比较经济,且电压质量好,维修方便。方案二390659250线路长度较长,损耗较小,电能质量好,供电可靠,维修方便, 但是1-2线路的负荷过重方案三3051141878线路最短,但损耗最大,不宜采用方案四370670750供电可靠性比较好,线路较长,功耗较小,电能质量好,维修方
6、便。方案五420973500供电可靠,电能质量好,但线路最长,传输中功耗比较大,也不宜采用。方案六350654689线路较短,电能质量好,供电可靠,维修方便。 2.4. 初步潮流计算结果初步方案的潮流计算初步方案并未拟定导线截面积,因此先按均一网对其进行初步功率分布的计算。均一网初步功率分布的计算公式如下: 即: 2.4.1各节点编号及性质表2-3名称编号节点性质发电厂A1PV节点变电所12PQ节点变电所23PQ节点变电所3 4PQ节点无穷的系统5平衡节点方案一: 线路功率MW121-31-41-5(MW2KM)80607070471250方案二:线路功率MW 12 2-3 1-4 1-5(M
7、W2KM) 140 60 70 70 659250方案三:线路功率MW 1-2 1-3 1-4 3-5 4-5(MW2KM) 80 116.1 83.9 56.1 13.9 1141878方案四:线路功率MW 12 1-3 1-4 3-5(MW2KM) 80 130 70 70 670750方案五:线路功率MW 12 1-3 1-4 4-5(MW2KM) 80 60 140 70 973500方案六:线路功率MW 1-2 1-3 1-4 1-5 3-2(MW2KM) 64.28 75.71 70 70 17.71 654689通过对以上方案的经济性和技术性的比较,方案一和方案六投资、功率损耗较
8、其它的方案优,所以选择这两个方案作为初选方案。2.5. 优选方案经济比较我们初选方案一和六,重新标号一和二,如下:方案一:初步潮流计算得到各线路上的功率传输如下表所示:表2-4线路1-21-31-41-5传输功率80607070 架空输电线路导线经济电流密度表2-5 年最大负荷运用小时数 3000以下 30005000 5000以上 铝 1.65 1.15 0.90 铜 3.00 22.5 1.75根据方案我们选取铝线,取经济电流密度为0.90,通过以上公式我们得出各线路的截面积:表2-6线路1-21-31-41-5 419.8314.92367.4367.4466.54349.91408.2
9、3408.23由于存在S400,故应采用双回路接线。根据初步计算的截面积可选出架空线的型号:表2-7线路导线型号电阻感抗允许载流量(A)1-2LGJ-240*20.131250.4076101-3LGJ-185*20.1630.4025151-4LGJ-240*20.131250.4076101-5LGJ-240*20.131250.407610 线路总阻抗Z总=(r+jx)*LZ12=0.5(0.13125+j0.407)*50=3.281+j10.175Z13=0.5(0.163+j0.402)*30=2.445+j6.03Z14=0.5*(0.13125+j0.407)*60=3.936
10、+j12.21Z15=0.5(0.13125+j0.407)*45=2.953+j9.156重新计算电网的初步潮流分布,按非均一网计算:表2-8S12S13S14S1580607070线路年总损耗:表2-9 线路 (MW)(MW)1-20.854600798120617.61-30.939502871.651-40.85350055791-50.8535004186根据附录线路的投资指标表格得出架空线路的总投资:Z=L12*24+L1-3*30+L1-4*45+L1-5*24=50*1.5*32+30*1.5*30+60*1.5*32+45*1.5*32=8790万元万元式中:方案二:初步潮流
11、计算得到各线路上的功率传输如下表所示:线路1-21-31-41-53-2传输功率64.2975.71707015.71表2-10 架空输电线路导线经济电流密度年最大负荷运用小时数3000以下300050005000以上铝1.651.150.90铜3.0022.51.75根据方案我们选取铝线,取经济电流密度为0.90,通过以上公式我们得出各线路的截面积:线路1-21-31-41-53-2337.41397.35367.38367.3882.44374.9441.5408.2408.491.6由于存在S400,故应采用双回路接线。根据初步计算的截面积可选出架空线的型号:表2-11线路导线型号电阻感
12、抗允许载流量(A)1-2LGJ-4000.080.4068001-3LGJ-240*20.1050.3996101-4LGJ-240*20.131250.4076101-5LGJ-240*20.131250.4076103-2LGJ-1200.630.452700线路阻抗参数:Z12Z13Z32Z14Z154+j20.31.97+j6.10537.8+j27.123.938+j12.212.953+j9.158重新计算电网的初步潮流分布,按非均一网计算:S12S13S32S14S1564.07+j9.25575.9315.937070功率损耗:P12(MW)P13(MW)P14(MW)P15(
13、MW)P32(MW)1.370.931.591.20.77线路总损耗:表2-12线路(MW)(MW)1-20.8546006302227861-30.939503673.51-40.85350055651-50.85350042003-20.939503045.5根据附录线路的投资指标表格得出架空线路的总投资:Z=60*32*1.5+32*45*1.5+32*30*1.5+25*60+50*45=10230万元万元式中2.6. 二导线截面积的校验 一. 按机械强度校验,对于跨运河,公路,通讯线路,居民区线路,导线界面记不得小于,应此所选导线截面积满足机械强度的规定; 二. 按电晕条件进行校验,
14、对于110KV电压等级的线路大于,就不会产生电晕现象,我们选的导线截面都大于,满足电晕条件; 三. 按发热条件进行校验,发热条件重要依据允许载流量进行判断与前面计算所得电流值进行比较满足发热条件。2.7. 较优方案一,二的经济比较比较两种方案:表2-13方案一8790万元1512.72万元方案二10230万元1718.21万元根据上表:抵偿年限法的计算公式如下:按电力工业投资回收系数0.1考虑,当N小于2023时,采用投资大、年运营费用低的方案,否则应采用投资小的方案。N=( Z1- Z2)/( - )40满足条件变电站2:类负荷:35%60=21MW类负荷:30%60=18MW(63)21+
15、18=39满足条件变电站3:类负荷:30%70=21MW类负荷:30%70=21MW(75)21+21=42满足条件3.2. 变压器参数的计算一最大负荷时,变压流损耗:发电厂A:变电站1: 变电站2:变电站3:二最小负荷时,变压器损耗:发电厂A: 变电站1:变电站2:变电站3:三变压器计算参数发电厂A:SFP7-120230/110:变电所1:SFP7-75000/110:变电所2:SFP7-50000/110:变电所3:SFP7-63000/110:3.3. 发电厂接线发电厂接线图如下:图3-1(注:本次设计发电厂采用双母线接线方式,如上图所示)4. 电压调整与精确潮流计算4.1. 精确潮流
16、计算4.1.1精确潮流计算(1)最大负荷时按全网110Kv计算功率损耗:线路阻抗(欧姆)变压器阻抗(两台变压器并联折算到高压侧)每个变电所两台变压器中的损耗线路末端输送功率线路损耗功率:线路首端输送功率:(2)最小负荷时按全网110Kv计算功率损耗线路阻抗(欧姆)变压器阻抗(两台变压器并联折算到高压侧)每个变电所两台变压器中的损耗线路末端输送功率线路损耗功率线路首端输送功率4.1.2潮流分布计算结果图4-14.2. 电压调整计算4.2.1计算各线段的电压降落最大负荷时电压降落纵分量(KV):电压降落横分量:变电所高压侧电压:电压降落纵分量(KV)电压降落横分量变电所高压侧电压4.3. 变压器变
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