华北电力大学 电力工程设计说明书 电力系统规划设计 农电08k2班 第三小组 2012年3月  目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 目录 2 《电力工程课程设计》任务书 4 1电力电量平衡 5 1.1系统有功平衡 5 1.1.1 系统用电负荷 5 1.1.2 系统供电负荷和发电负荷 5 1.1.3 系统备用容量 6 1.2 无功补偿的设置 7 1.2.1 1号变电站的无功补偿 7 1.2.2 2号变电站的无功补偿 7 1.2.3 3号变电站的无功补偿 7 1.2.4 4号变电站的无功补偿 8 2供电方案设计与比较 8 2.1 方案的初步设计 8 2.2发电厂和变电站的主接线方案II 11 2.3.3方案III 12 2.3.4方案IV 13 2.3.5方案V 14 2.3.6方案VI 16 2.4变压器的选择与相关参数的计算 17 2.4.1 发电厂主变的选择 17 2.4.2 四个变电站主变的选择 18 2.5供电方案的初步比较 20 2.6供电方案的详细比较 20 2.6.1电能损耗 20 2.6.2电压损失校验 21 2.5.3一次投资与年运行费 23 2.5.4两种方案经济比较 24 3潮流计算 24 3.1 最大功率与最小功率分布计算 24 3.1.1 确定各站点运算负荷 25 3.1.3初步潮流分布 27 图3-4 功率分布 28 3.1.4详细潮流 28 3..1.4最大功率与最小功率时电压分布计算 30 3.3故障时功率与电压分布计算 32 3.3.1 线发电厂低压母线.2.2 2号站调压 37 4.2. 3 3号站调压计算 38 4.2.4 4号站调压计算 39 5最优供电方案统计数据 40 6心得体会 40 7参考文献 41 8附录 41  《电力工程课程设计》任务书 设计题目：电力系统规划设计 设计的原始资料（另附） 设计的容要求 按照下述设计的容与要求，每个小组的学生合作完成本设计，共同形成1份“电力工程课程设计说明书” 原始资料分析、系统的功率平衡及无功补偿的装置 确定若干可能的网络方案 设计电网布线形式及相应的电压等级。 选择线路的导线型号。 选择各变电站中主变压器的台数、容量及主接线形式。 对上述方案经初步比较（比较项目如下）选择出2~3个设计方案 路径长度 导线长度 有色金属消耗量 系统侧高压断路器数目 对上述方案经详细比较（比较项目如下）选择一个最优设计方案 电压损耗 (2)一次投资 (3)年运行费 (4)电能损耗 对最优方案进行下列三种方式的潮流计算，并绘出潮流分布图 正常情况最大负荷（此时，一般应再校验各导线的型号，必要时做相应重九游会 J9官方网站选）。 正常情况最小负荷。 故障情况最大负荷。 按照各结点电压的要求进行调压方式的选择和相应的计算 最优网络的统计数字如下 一次投资 年运行费 输电效率 物资消耗统计表 标准图纸要求 初步方案比较图一（2号图纸）。 最优方案主接线号图纸）。 最大及最小潮流分布图一（2号图纸）。 主要参考资料 《电力工程设计手册》1、3册 西北电力 《电力系统课程设计参考资料》 梁志瑞 《电力系统毕业设计及课程设计参考资料》 东南大学 绳敏 《电力工业常用设备手册》 第3册 《电力系统稳态分析》 1电力电量平衡 1.1系统有功平衡 1.1.1 系统用电负荷 发电机总装机容量（有功功率的额定值之和）应大于所有最大负荷之和。 系统总用电负荷为： 有了各个区域的最大用电负荷，将其相加，再乘以同时率，即得系统最大用电负荷，其表达式为： 式中 区域各个所最大用电负荷之和； 同时率。 同时率与电力用户的多少，各用户的用电特点等因素有关，参照表1-1，去同时率为0.90，得=91.8MW。 用户及系统情况 用户较少 用户很多 地区与系统之间 同时率 0.95~1.00 0.70~0.85 0.90~0.95 表1-1同时率参考值 1.1.2 系统供电负荷和发电负荷 系统的供电负荷，就是用电负荷加上为输送负荷而产生的功率损耗。系统的供电负荷表达式为： 式中 网损率； 系统的用电负荷。 在规划设计时，网损是用网损率计算，而网损率是以供电负荷的百分数所表示，一般为5%~10%，本设计取=8%，则MW。 系统发电负荷是指满足系统供电负荷，以及发电机电压支配负荷的需要，发电厂发出的功率，其表达式为： 式中 系统的供电负荷； 发电机电压直配负荷； 厂用电率。 通常发电厂厂用电率如表1-2，J9九游会登录入口首页查表，取=6%，得=138.06MW。 电厂类型 热电厂 凝汽式电厂 小型凝汽电厂 大、中型水电厂 小型水电厂 核电厂 厂用电率 10～15 8～10 5～6 0.3～0.5 1.0 4～5 表1-2发电厂厂用电率（%） 1.1.3 系统备用容量 负荷备用容量。通常为最大发电负荷的2%~5%，低值适用于大系统，，高值适用于九游会 J9官方网站小系统。本设计为小系统，取为5%。 事故备用容量。通常为最大发电负荷的10%左右，本设计取为10%。 检修备用容量。通常为最大发电负荷的8%~15%，具体数值有系统情况而定，本设计取为10%。 考虑备用容量后，系统发电负荷为： =*（1+5%+10%+10%）=172.58MW 发电机组额定容量为： =50*2+100=200MW 发电机组工作效率为K=172.58/200=86.29%，正好满足发电机组在80%~100%的经济出力的要求，J9九游会登录入口首页有利于事故时系统频率的稳定，也有利于供电的可靠性及运行的经济性。 1.2 无功补偿的设置 取各个变电站补偿后的功率因数为0.95。每个站的补偿容量计算如下： 1.2.1 1号变电站的无功补偿 补偿前的无功为： 补偿后的无功容量为： 1号变电站无功补偿容量为4.38Mvar 1.2.2 2号变电站的无功补偿 补偿前的无功为： 29.25 补偿后的无功容量为: 2号变电站无功补偿容量为 1.2.3 3号变电站的无功补偿 补偿前的无功功率： 补偿后的无功容量为： 3号变电站无功补偿容量为: 1.2.4 4号变电站的无功补偿 补偿前的无功功率为： 补偿后的无功功率为 4号变电站无功补偿容量为 ，故由发电机提供的无功功率不能满足电网的无功需求，要进行补偿，各个变电站总补偿容量为： 2供电方案设计与比较 2.1 方案的初步设计 根据电力负荷对供电质量的要求以及电力负荷分布的特点，我们设计出了6种初步供电方案，各个方案的网络拓扑见附录（ = 1 \* ROMAN I）。 2.2发电厂和变电站的主接线主接线设计要求 发电厂的电气主接线方式，应根据厂装机容量、单机容量、设备特点、最终规模等，结合电力系统现状与将来发展，以及本厂再电力系统中的地位等条件综合确定，其接线方式应具备可靠、灵活、经济等基本性能特点。 2.2.2 发电厂主接线设计 此电厂发电机组容量为2台50MW和一台100MW，低压侧采用双母线kV网络联系。高压侧都有4回出线变电站的主接线设计 变电所的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，如桥型接线、变压器—线路组等，在满足继电保护的要求下，也可在地区线路上采用分支接线，即T形接线，但在系统主干网上不得采用分支接线。 在具有两台主变压器的变电所中，当35~220kV线路为双回线时，若无特殊要求，该电压级主接线kV配电装置中，当线回及以上时，一般采用单母线或单母线分段接线。若连接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线kV配电装置中，当线回时，一般采用单母线分段接线；若为枢纽变电所，线回及以上时，一般采用双母线接线。 如果断路器不允许停电检修，则应增加相应的旁路设施，其原则基本同前。根据以上要求对各种方案的主接线导线的选择与校验 按经济电流密度选择导线截面积： 式中 — 正常运行方式下的线路最大持续视在功率，kVA； — 线路额定电压,kV； — 经济电流密度，A/ 根据计算结果选取接近的标称截面积导线 \* ROMAN I 对环网进行初步潮流计算： 2314AA 2 3 1 4 A A 39+J12.7915+J4.9225+J8.2123+J7.54 39+J12.79 15+J4.92 25+J8.21 23+J7.54 图2-1 方案 = 1 \* ROMAN I环网初步潮流分布图 经计算、查表可得 =6000h =5000h =6000h =4000h =5000h =5219h Je=1.025 =4000h Je=1.275 =4000h Je=1.275 =4480h Je=1.165 =4603h Je=1.16 计算A-2线线线线线路得， 按发热校验导线： 线： 线： 其中，查表得各型号导线持续容许电流，校验都符合长期发热要求。 经查表得所有线Kg/Km。线Km，所以有色金属消耗量为36.877吨 2.3.2方案 = 2 \* ROMAN II 对环网进行初步潮流计算： 14 1 4 2A’A 2 A’ A 15+J4.92 15+J4.92 39+J12.79 23+J7.543 图2-2方案 = 2 \* ROMAN II环网初步潮流分布 经计算、查表可得 ； ； ； 计算A-2线线线线线路得， 按发热校验导线： 线： 线： 其中，查表得各型号导线持续容许电流，校验都符合长期发热要求。 经查表得所有线Kg/Km。线Km，所以有色金属消耗量为31.606吨 2.3.3方案 = 3 \* ROMAN III 34对环网进行初步潮流计算： 3 4 2122 2 1 2 2 23+J7.5425+J8.21 23+J7.54 25+J8.21 图2-3方案 = 3 \* ROMAN III环网初步潮流分布 经计算、查表可得 时，； 4960h时， 时，； 时，； 计算A-2线线线线线路得， 按发热校验导线： 线： 线： 其中，查表得各型号导线持续容许电流，校验都符合长期发热要求。 经查表得所有线Kg/Km。线Km，所以有色金属消耗量为37.264吨 2.3.4方案 = 4 \* ROMAN IV 经计算、查表可得 时，； 时，； 时，； 时，； 时，； 计算A-2线线线线路得， 按发热校验导线： 线： 线： 其中，查表得各型号导线持续容许电流，校验都符合长期发热要求。 经查表得所有线Kg/Km。线Km，所以有色金属消耗量为120.319吨 2.3.5方案 = 5 \* ROMAN V 对环网进行初步潮流计算： 3422 3 4 2 2 23+J 23+J7.54 25+J8.21 图2-4 方案 = 5 \* ROMAN V环网潮流分布（1） 12 1 2 AA A A 15+J4.9239+J12.79 15+J4.92 39+J12.79 图2-5 方案 = 5 \* ROMAN V环网潮流分布（2） 各线路功率 经计算、查表可得 时，； 时，； 时，； 时，； 计算A-2线线线线线线路得， 按发热校验导线： 线： 线： 线： 其中，查表得各型号导线持续容许电流，校验都符合长期发热要求。 经查表得所有线Kg/Km。线Km，所以有色金属消耗量为29.850吨 2.3.6方案 = 6 \* ROMAN VI 对该网进行初步潮流计算： 234A 2 3 4 A 39+J12.7925+J8.2123+J7.54 39+J12.79 25+J8.21 23+J7.54 图2-6 方案 = 6 \* ROMAN VI潮流分布 经计算、查表可得 时，；时，； 时，；时， 计算A-2线线线线路得， 按发热校验导线： 线： 线： 其中，查表得各型号导线持续容许电流，校验都符合长期发热要求。 经查表得所有线Kg/Km。线Km，所以有色金属消耗量为120.304吨 2.4变压器的选择与相关参数的计算 2.4.1 发电厂主变的选择 1、 本设计主接线为发电机端设立母线形式，发电机经母线及升压变压器接入系统时，其变压器总容量应考虑负荷的逐年发展，并按以下原则计算选择： A.当发电机端电压母线上的负荷最小时，应能将剩余功率送入系统； B.当发电机电压上最大一台发电机停运时，应能保证由系统经主变压器供给电压母线、考虑备用负荷时，选择两台变压器。其容量考虑一台切除后，另一台能过负荷30%；确定发电厂变压器容量时，地区负荷最低时发电机的功率能全部送出，同时考虑地区负荷最大时，允许系统倒送一部分功率，一台变压器检修切除时，其余变压器能送出70~75%Sn，如三台并联时考虑Sn/2*1.3。 3、容量计算与型号选择 发电厂负责对四个地区负荷供电，为避免变压器检修或故障时造成变压器全厂停电，变压器通常为2~3台，本设计选择为三台变压器并联。 选型110kV双绕组压变压器为： 型号 额定容量（kVA） 额定电压（kV）(高) 额定电压（kV）(低) 联接组标号 SFP7-31500/110 90000 11022.5% 6.6 YN，d11 空载损耗（KW） 负载损耗（KW） 空载电流（%） 阻抗电压（%） 重量（t） 85.0 340 0.6 10.5 89.2 表2-1 发电厂变压器选择 2.4.2 四个变电站主变的选择 1、主变选择要求 变电所主变压器容量，一般都应按5~10年规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及负荷能力允许时间，应满足一`类及二类负荷供电；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的70%以上。 考虑备用时，选择两台变压器，保证一台由于故障切除后，另一台能够过负荷30%。 一站： 二站： 三站： 四站： 型号列表为： 站点 变压器型号 台数 (Kw) (Kw) ％ 1 SFZT-1600/110 2 86 25.3 1.2 10.5 2 SFZT-40000/110 2 174 50.5 1.0 10.5 3 SFZT-25000/110 2 123 35.5 1.1 10.5 4 SFZT-20000/110 2 104 30.0 1.2 10.5 表2-2变电站变压器选择 2、电站主变参数计算 双绕组变压器等值电路参数计算： 各站变压器参数如表2-3 站点 2 2 1 4 79.41 2.09 1.59 4 49.705 1.045 3.18 2 1 31.76 4.17 3.31 0.5 15.88 2.085 6.62 3 2 50.82 2.93 2.27 1 25.41 1.965 4.54 4 3 63.53 2.48 1.98 1.5 31.765 1.24 3.96 表2-3变压器参数计算 2.5供电方案的初步比较 六个方案的情况列表如下： 方案 线路长度（Km） 路径长度（Km） 发电厂与变电站主接线形式 高压开关数（个） 有色金属消耗量（t） 电厂 1号站 2号站 3号站 4号站 I 134 134 双母 桥型 双母 双母 桥型 10 43.148 = 2 \* ROMAN II 162 140.5 双母 桥型 双母 双母 桥型 12 30.942 III 191 124 双母 桥型 双母 双母 桥型 16 49.087 IV 219 109.5 双母 桥型 双母 双母 桥型 14 143.66 V 153 153 双母 桥型 双母 双母 桥型 12 27.223 VI 206 103 双母 桥型 双母 双母线初步方案项目列表 表中所列方案均能满足供电可靠的性的要求，但各种方案的经济性有差异。通过对比我们选择了经济性好，供电可靠性高的发难III、VI做进一步的详细比较。 2.6供电方案的详细比较 2.6.1电能损耗 （1）方案 = 3 \* ROMAN III 网络中的功率分布： 各段电阻如下： 最大负荷损耗小时数 总电能损耗： （2）方案 = 6 \* ROMAN VI 网络中的功率分布： 各段电阻如下： 最大负荷损耗小时数： 线.6.2.1方案 = 3 \* ROMAN III电压损失校验 （1）变电站1由电压校验： 因故障A-1中的一回线.5 21.5 21 2’432 2’ 4 3 2 图2-7当A-2某回线退出运行时潮流分布 ===24.04MW ===23.96MW 故3号站为功率分点： U％===3.13％15％ 满足要求 （3）4号站电压损耗计算 U％===3.06％15％ 满足要求 2.6.2.2 方案 = 6 \* ROMAN VI电压损耗校验 1 1 图2-8 方案 = 6 \* ROMAN VI拓扑图 （1）A-1电压损耗在前面已经校验过满足要求 （2）4号站电压损失校验 = 1 \* GB3 ①A-2中某回线-3中某一回线一次投资与年运行费 （1）方案 = 3 \* ROMAN III 一次投资 采用LGJ-50/8型导线元 变压器： SFZ7-16000/110，共2台，14万元/台，总计28万元 SFZ7-40000/110，共2台，35万元/台，总计70万元 SFZ7-25000/110，共2台，20万元/台，总计40万元 SFZ7-20000/110, 共2台，18.5万元/台，总计37万元 变压器共计：=175万元 断路器的造价断路器型号：SW4-110/1000,47600元/台 断路器台数：14台，=1447600=666400（元） 设备投资：=127442.88+666400=793842.88（元） 主体设备投资：I==2543842.88（元） 综合造价：P=I 式中a为不明显的附加费用比例系数，110kV时取90 P=223.81（1+0.9）=425.239（万元） 检修维护费：G=0.04*P=0.04=193332.0589（元） 折旧费=0.058*P=0.058=280331.4854（元） 年运行费：C=+=473701.6013 (元) 方案 = 6 \* ROMAN VI一次投资 导线万元 断路器:=16=76.16(万元) 一次投资：=334972.8+761600=1096572.8（元） 主体设备投资：I=1750000+1096572.8=2846572.8（元） 综合造价P=I(1+) P=5408488.32(元) 检修维护费用：=0.04*P=0.04=216339.5328（元） 折旧费：=0.058*P=（元） C=859761.8554 2.5.4两种方案经济比较 两种方案的线路总投资和年运行费用如表2-5。 方案 投资 线路总投资Z（万元） 年运行费用u(万元) 方案3 425.239 43.73 方案6 447.279 76.81 表

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