电力系统基础课程设计报告

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1、键入公司名称电力系统基础 课程设计说明书电气工程学院胡明 200719010682010/7/5前言电力工业是国民经济发展的基础工业。电网是电力工业发展的一个重要环节，一个良好的电网结构能便利地实现电的供需平衡，更好地使电源结构优化。良好的规划方案是良好的电网结构的基础，它应能保证系统在安全稳定的方式下运行，并且在此前提下获得最良好的经济效益和社会效益。良好的规划方案是电力工程前期工作的重要组成部分，它是关于本体工程的总体规划，是具体建设项目实施的方针和原则，是工程建设的关键环节。做好规划设计工作对工程建设的工期质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。

2、电力系统规划、设计及运行的根本任务是，在国民经济发展计划的统筹安排下，合理开发、利用动力资源，用较少的投资和运行成本，来满足国民经济各部门及人民生活不断增长的需要，提供充足、可靠和质量合格的电能。电力系统包括发电、送电、变电、配电、用电以及与之相适应的通信、安全自动装置、继电保护、调度自动化等设施。国内外大量事实表明，供电的可靠、经济以及电能的质量水仅取决于系统中各种设备的性能和质量，而且还取决于电力系统的规划、设计及远行管理水平。电力系统规划是根据国民经济发展计划和现有电力系统实际情况，结合能源和交通条件，分析负荷及其增长速度，预计电力电量的发展，提出电源建设和系统网架的设想，拟定科研、勘测

3、、设计以及新设备试制等任务。电力系统课程设计是在学完电力系统课程后的一次综合性训练，复习巩固本课程及其他课程的有关内容、增强工程观念，培养电力网规划设计的能力。 通过课程设计应达到下列要求： 1)熟悉国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则等，树立供电必须安全可靠、经济的观点； 2) 掌握电力网初步设计的基本方法和主要内容；3）熟练电力网的基本计算；4）学习工程设计说明书的撰写。第一部分、设计任务书及原始资料1.1 设计任务课程设计的主内容有：1）电网接线方案的技术论证及经济比较；2）发电厂、变电所主接线选择；3）潮流计算和电压计算；4）编写设计说明书，绘图。1.2 原始资料1地区电网原始

4、情况：1该地区原有一个发电厂：装机容量：25MW 机组二台50MW 机组二台升压变压器：二台 变比：2*2.5%/12122.5% 63MVA二台 变比：2*2.5%/12122.5%2该地区原有降压变电站7个地区电网各节点的负荷和设备情况见表1：编 号最大负荷（MW）变压器容量（MVA）13250310204155122081625920401012201110163该地区原有输电线路及其导线型号如图1实线所示，可供选择新建的线路通道如虚线所示，其线路距离已经标注上。 图中线路长度x,y的算法：x= y= ， a取学号最后两位，如果按你自己学号计算出x,y，x,y取x，y小数点后两位(例如若

5、x，则x取16)，若x,y结果小于50，则再增加30，即x=x+30。 该地区五年远景规划：1新增负荷点2、6、7，见图1；2五年后的负荷预测见表2；3在变电站7处新建一个区域变电站，由系统通过220kV输电线路供电变压器容量：150MVA二台 变比： 提出技术与经济上合理的电网规划方案。要求如下：1提出网络接线方案。(1)至少提出两种在技术、经济上较合理的方案；(2)参考下面的经济技术指标要求，选出一种较好的方案；(3)确定新增线路的导线型号或导线截面积（应适当考虑发展）。(4)确定各变电站的变压器数量和容量。2方案的经济技术指标：(1)安全可靠性指标：城网的供电可靠性要满足“N-1”供电安

6、全准则和满足用户用电的需要。方案要满足最大、最小负荷运行方式下，线路、变压器N-1开断后（网络中任意一个元件），各节点电压满足上下限的要求，线路变压器不过载。如果存在节点电压、元件过载等不满足要求的情况，必须提出相应措施加以消除。最大负荷运行时，发电厂出力按为90%计算；最小负荷运行时,发电厂出力按80%计算。(2)经济性指标：规划方案要经济合理，通过对网络损耗与线路投资进行综合分析，以元/度电价，给出规划方案的总支出。按运行5年时间的总网络损耗费用计入支出，仅计算线路投资，不计算变压器投资。同时，线损率不超过6.3%。公式：线损率=(供电量-售电量)/供电量*100 方案经济比较中，建设期的

7、投资和运行期的年运行费用都应考虑时间因素。衡量经济效益的准则是：工程建设期内的逐年投资及工程经济使用期内的逐年年运行费用折算到某一年的总费用(或折算到使用期内每年等值的年计算费用)为最小。3规划方案应该包括最终所定线路的型号，并适当考虑发展。4规划方案应该包括各变电站的变压器数量、容量和型号。5规划方案明确画出元件（线路、变压器）的参数图6规划出合理的变电站3和7的全站主接线图，变电站主接线力求简单、可靠、规范化。表2 五年后的负荷预测编号最大负荷（MW）Cos最小负荷（MW）Tmax（h）负荷等级140406300215106500325176400425176300425176300520

8、14620062317650071510620083525600092618600010282263001116116000表3 送电工程综合造价(电压等级110kV）编号导线规格造价（万元/km）编号导线规格造价（万元/km）1LGJ-120425LGJ-240852LGJ-150526LGJ-3001203LGJ-185607LGJ-4001404LGJ-21075表4 电压等级与输送距离、额定电压表5 最大负荷损耗时间tmax与最大负荷利用小时数Tmax的关系 cosTmax(h)090200015001200100080070025001700150012501100950300020

9、0018001600140012503500235021502000180016004000275026002400220020004500315030002900270025005000360035003400320030005500410040003950375036006000465046004500435042006500525052005100500048507000595059005800570056007500665066006550650064008000740073507250图1 地区电网地理接线图第二部分、电网接线方案的确定2.1 网络电压等级的确定考虑到输送功率在一个较

10、小的区域，输送距离不变，因此可以采用非常高的电压等级。而根据等压输电与网络损耗及技术经济支持之间的关系以及输送距离和输送容量所采用的合理的电压等级，我们采用110kv的电压等级。初步设计方案根据设计任务书，x= y=，学号20071901068计算得到x=79 y=1 修正y得到 x=79 y=31根据任务书中所提供的地区电网地理接线图，我从虚线中选取了一系列合适线路，最后选出了两组，如下表所示地理接线。方案接线方式方案1 方案2 2.3 初选方案的潮流计算以及各方案的经济比较及选择如下表：两种方案的整体比较方案12粗略潮流计算线路P（MW）Q(Mvar)U（KV）线路P（MW）Q(Mvar)

11、U（KV）1-21101-21101-31-31-101-101-121-123-42-33-53-44-53-54-73-76-116-117-117-117-127-128-108-109-108-119-129-1211-1211-12计算导线电流线路I（A）导线型号线路I（A）导线型号1-2170LGJ-1501-2226LGJ-1204-5LGJ-1502-3LGJ-1204-7467LGJ-2103-7420LGJ-2106-11260LGJ-1506-11LGJ-1207-11388LGJ-2107-11LGJ-2407-12340LGJ-2107-12304LGJ-1859-1

12、0LGJ-1508-11LGJ-185其他为已有线路其他为已有线路精确潮流计算P=(P2+Q2)R/U2Q=(P2+Q2)X/U2线路P/mwQ/mvar线路P/mwQ/mvar1-121-21-31-31-21-123-43-45-33-25-43-76-115-37-46-119-108-119-129-1110-110-110-810-811-711-712-1112-1112-712-7年线路损耗线路COST max/ hmax/ h线路COST max/ hmax/ h1-12630049601-2650052501-3640050801-3640050801-2650052501-

13、12630049603-4630049603-4630049605-3640050803-2650052505-4630049603-7620048706-11600046505-3640050807-4630049606-11600046509-10630049808-11600046509-12600046009-116000465010-16300496010-16300496010-86000463010-86000463011-76200487011-76200487012-116000465012-116000465012-76200487012-762004870总年线路损耗WP

14、 * MAX=MWHP * MAX=MWH年线路损耗资金TI2242.695万元1799.185万元线路投资计算T219389万元20258万元线路使用五年以上，故总费用=5*T1+T2由上，以及安全性（后文详细分析）考虑，选择方案二2.4 发电厂容量、型式以及电气主接线的选择原有发电厂： 装机容量：25MW 机组二台50MW 机组二台 二台 变比：10.5/38.52*2.5%/12122.5% 63MVA二台 变比：13.8/38.52*2.5%/12122.5%1、发电厂变压器选择原则（1）发电厂变压器的台数为了保证发电机电压绕组供电可靠性，接在发电机电压母线上的主变压器一般不少于两台。

15、（2）发电厂变压器的容量发电机电压母线上接有两台或以上的主变压器时，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其它主变压器应能输送母线剩余功率的70%以上所以选用两台SFSL7-31500/110 两台SFPS7-63000/110发电厂变压器选择型号额定容量额定电压（kv）空载电流（%）空载损耗（kw）负载损耗（kw）阻抗电压（%）高压中压低压高-中高-低中-低高-中高-低中-低sfsl7-31500/1103150012122.5%2*2.5%162SFPS1-63000/1106300012122.5%12122.5%73.6,2652、发电厂电气的主接线形式发电厂的主接线有三个基本要求，分别

16、是可靠、灵活和经济型。有两种基本地接线形式，包括有汇流母线的接线方式和无汇流母线的接线方式，或者又包括单母线接线和双母线接线，后者包括桥型接线和单元接线。当每段母线的发电机容量或负荷为24MW及以上时，一般采用双母线分段接线，应用双母线提高了工作可靠性和灵活性，具体有以下优点：（1）检修母线时可以不适用户和电源停止工作，工作母线和备用母线可轮流检修；（2）母线故障时，可以迅速从故障母线切换到另一母线，大大减少了停电时间；（3）检修母线隔离开关时只需将其所属的回路停止供电；（4）可以应用母线联络断路器代替任一回路中的断路器。为了避免在母线故障时的短时停电，可以将双母线中的工作母线分段，为了保证采

17、用双母线的配电装置，在进出线断路器检修时不中断用户的供电，可增设旁路母线或旁路隔离开关。变电所的主变压器台数、容量、型式以及电气主接线的选择1、变电所主变压器选择原则(1).变电所主变压器的台数一般为两台主变压器，当只有一个电源时也可只装一台主变压器，我们设计给变电所安排两台主变压器。（2）.变电所主变压器的容量对重要变电站，需考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应能满足类（当一台变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的100%）及类（当一台变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的70%）负荷的供电。Smax=最大负荷/ Cos；Smin=最小负荷/

18、 Cos；类：S= Smax *100%；类S= Smax*70%变电站最大负荷（MW）Cos最小负荷（MW）负荷等级Smax/MWSmin/MWS/MW215103251720425172052014623177151083525926181028221116112014节点变压器型号损耗阻抗电压（%）空载电流（%）短路损耗空载 损耗变电站2SFL7-16000/1108623. 5变电站3SFL7-25000/110123变电站4SFL7-25000/110123变电站5SFL7-20000/110104变电站6SFL7-31500/110148变电站8SFPQ7-50000/110216

19、55变电站9SFL7-25000/110123变电站10SFQ7-40000/11017446变电站11SFL7-16000/1108623. 5根据上表进行各变电站变压器选择如7为区域变电站，其参数选择参照附图22、变电所电气主接线一般采用有母线接线或桥形接线。因为外桥型接线多用于较小容量的发电厂变电所，且是适应于故障较小的情况，所以对变电所我们采用外桥型接线。但桥型接线的可靠性并不很高，有时必须用隔离开关作为操作电器。用接地开关及快分隔离开关保护。当接地开关动作，电源侧断路跳闸后，快分隔离开关打开，断开故障点，以便电源线路自动重合，恢复供电。第三部分、电力系统的潮流与电压计算最小最大负荷时

20、潮流计算采用Powerworld Simulator，进行最大最小负荷时潮流计算，求出潮流分布，详见后文附图部分3、4。在潮流计算中，将7节点设为平衡节点。最大、最小负荷时系统各点电压情况综述最大负荷时，通过节点6、8、10、11并联电容调压，使得各节点电压都在0.951.08p.u范围内，线路变压器不过载。最小负荷时，减小10节点处的电容，使得各节点电压都在0.951.08p.u范围内，线路变压器不过载。3.3各变压器分接开关位置选择，并作电压验算。计算过程见附录部分，结果如下变电站调压方式理想电压分接头实际电压分接头最大负荷最小负荷1高压侧逆调压121+2.5%1中压侧逆调压2逆调压121

21、+2.5%3逆调压1214逆调压121-2.5%5逆调压121-2.5%6逆调压121+2.5%7高压侧逆调压242+2*2.5%7中压侧逆调压8逆调压1219逆调压121+2.5%10逆调压12112111逆调压121-2.5% N-1开断后系统的运行方式、潮流和电压情况运行情况见附图部分，出现的问题已经通过并联电容器修正。第四部分、结论与感悟经过一系列的假设、计算、论证和反复校验，我得出了方案二作为最终使用方案，基本符合所要求，最大、最小负荷下，在N-1开断后，系统各节点均满足的要求。在设计该方案的过程中，我遇到了很多困难，首先是对powerworld软件的不够熟练操作，导致在绘图过程中出

22、现了大量的失误，导致期间多次失败，这让我学会了科学合理的软件操作，在工程设计中，及时的保存已完成的正确的操作。其次，该次课程设计，最初时有些迷惘，不清楚该从何处下手，当一步步的论证和计算后，逐步找到了设计方案，并利用软件进行操作，上网查资料给了我很大的帮助，这里也提高了我的信息检索能力。两周的课程设计圆满结束了，从中我学到了很多东西，也初步了解了在工程生产实践中设计工作的一系列困难，初步体验了生产实际中的工作要求。为今后进入工作岗位，生产实践中良好的进行工作奠定了基础。总而言之，此次课程设计中，我受益匪浅。第五部分、附录计算第六部分、附图附图1：电力系统接线图附图2变电站7处新建变压器参数可参考如下数据附图3最大负荷时潮流分布图附图4最小负荷时潮流分布图附图5 1-10线路开断后系统的运行方式、潮流和电压情况附图6 1-12线路开断后系统的运行方式、潮流和电压情况附图7 1-3线路开断后系统的运行方式、潮流和电压情况附图8 1-2线路开断后系统的运行方式、潮流和电压情况附图9 7-3线路开断后系统的运行方式、潮流和电压情况附图10 7-12线路开断后系统的运行方式、潮流和电压情况附图11 7-11线路开断后系统的运行方式、潮流和电压情况