1、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 月目录目录 .2电力工程课程设计任务书 31 电力电量平衡 31.1 系统有功平衡 .31.1.1 系统用电负荷 .31.1.2 系统供电负荷和发电负荷 .31.1.3 系统备用容量 .31.2 无功补偿的设置 .31.2.1 1 号变电站的无功补偿 31.2.2 2 号变电站的无功补偿 31.2.3 3 号变电站的无功补偿 31.2.4 4 号变电站的无功补偿 32 供电方案设计与比较 32.1 方案的初步设计 .32.2 发电厂和变电站的主接线设计 32.2.1 主接线设计要求 32.2.2 发电厂
2、主接线设计 .32.2.3 变电站的主接线设计 32.3 导线的选择与校验 .32.3.1 方案 I .32.3.2 方案 II 32.3.3 方案 III .32.3.4 方案 IV .32.3.5 方案 V 32.3.6 方案 VI .32.4 变压器的选择与相关参数的计算 32.4.1 发电厂主变的选择 .32.4.2 四个变电站主变的选择 .32.5 供电方案的初步比较 .32.6 供电方案的详细比较 .32.6.1 电能损耗 .32.6.2 电压损失校验 32.5.3 一次投资与年运行费 32.5.4 两种方案经济比较 3华北电力大学 农电 08k2 班第三组3 / 613 潮流计算
3、 .33.1 最大功率与最小功率分布计算 .33.1.1 确定各站点运算负荷 .33.1.3 初步潮流分布 3图 3-4 功率分布 .13.1.4 详细潮流 .131.4 最大功率与最小功率时电压分布计算 .33.3 故障时功率与电压分布计算 33.3.1 线路 2-4 退出运行 .33.2.2 A-2 某回线停运 34 变压器分接头选择 34.1 发电厂低压母线 .34.2 变电站调压 .34.2.1 1 号站调压计算 34.2.2 2 号站调压 .34.2. 3 3 号站调压计算 .34.2.4 4 号站调压计算 35 最优供电方案统计数据 .36 心得体会 .37 参考文献 .38 附录
4、 .3电力工程课程设计任务书一、 设计题目：电力系统规划设计二、 设计的原始资料（另附）三、 设计的内容要求按照下述设计的内容与要求，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”1. 原始资料分析、系统的功率平衡及无功补偿的装置2. 确定若干可能的网络方案1) 设计电网布线形式及相应的电压等级。2) 选择线路的导线型号。3) 选择各变电站中主变压器的台数、容量及主接线形式。3. 对上述方案经初步比较（比较项目如下）选择出 23 个设计方案1) 路径长度2) 导线长度3) 有色金属消耗量4) 系统侧高压断路器数目4. 对上述方案经详细比较（比较项目如下）选择一个最优设
5、计方案1) 电压损耗 (2)一次投资 (3)年运行费 (4)电能损耗5. 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1) 正常情况最大负荷（此时，一般应再校验各导线的型号，必要时做相应重选） 。2) 正常情况最小负荷。3) 故障情况最大负荷。6. 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7. 最优网络的统计数字如下1) 一次投资2) 年运行费3) 输电效率4) 物资消耗统计表8. 标准图纸要求1) 初步方案比较图一张（2 号图纸） 。2) 最优方案主接线图一张（2 号图纸） 。3) 最大及最小潮流分布图一张（2 号图纸） 。四、 主要参考资料1. 电力工程设计手册1、3
6、册 西北电力设计院2. 电力系统课程设计参考资料 梁志瑞3. 电力系统毕业设计及课程设计参考资料 东南大学 曹绳敏华北电力大学 农电 08k2 班第三组5 / 614. 电力工业常用设备手册 第 3 册5. 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： 4.max3.a2.max1.a4.max PPii MWMW53950有了各个区域内的最大用电负荷，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：yP41.max*iiyPK式中 -区域内各个所最大用电负荷之和；41
7、.maxii-同时率。K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 1-11，去同时率为 0.90，得 =91.8MW。yP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 1K0.951.00 0.700.85 0.900.95表 1-1 同时率 参考值1K1.1.2 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：gPygPK21式中 -网损率；2-系统的用电负荷。yP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。2K78.9gP系统
8、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： )(13zgfP式中 -系统的供电负荷；g-发电机电压直配负荷；z-厂用电率。3K通常发电厂厂用电率如表 1-2，查表，取 =6%，得 =138.06MW。3KfP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 1015 810 56 0.30.5 1.0 45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， ，高值适用于小系统。本设计为小系统，取为 5%。事故备用容量。通常为最大
9、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华北电力大学 农电 08k2 班第三组7 / 61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%）=172.58MWfPf发电机组额定容量为：=50*2+100=200MWef.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，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.
10、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 4.38Mvar1.2.2 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:华北电力大学 农电 08k2 班第三组9 / 611.2.4 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
11、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（I） 。2.2 发电厂和变电站的主接线设计2.2.1 主接线设计要求发电厂的电气主接线方式，应根据厂内装机容量、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，低压侧采用双母线接线；用 3 台主变压器与 110kV 网络联系。高压侧都有 4 回出线，所以采用双母线的主接线形式。2.2.3 变电站的主接
12、线设计1） 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。2） 在具有两台主变压器的变电所中，当 35220kV 线路为双回线时，若无特殊要求，该电压级主接线均采用桥型接线。3） 在 3560kV 配电装置中，当线路为 3 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，可采用双母线接线。4） 在 110、220kV 配电装置中，当线路为 34 回时，一般采用单母线分段接线；若为枢纽变电所，线路在 4
13、 回及以上时，一般采用双母线接线。5） 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选择见表（3） 。2.3 导线的选择与校验按经济电流密度选择导线截面积：华北电力大学 农电 08k2 班第三组11 / 61A15+J4.9225+J8.21 23+J7.5439+J12.79A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。2.3.1 方案 I对环网进行初步潮流计算：图 2-1 方案 I 环网初步潮流分布图2 3 14经计算、查表可得=6000h =5000
14、h =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 线路得，计算 2-3 线路得，计算 3-4 线路得，计算 1-4 线路得，华北电力大学 农电 08k2 班第三组13 / 61计算 A-1 线路得，按发热校验导线截面：线路 A-2： 线路 2-3： 线路 3-4： 线路 1-4： 线路 A-1： 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。经查表得所有线路均采用 LGJ70/10。单位重量为 275.2Kg/Km。线路长度为
15、134Km，所以有色金属消耗量为 36.877 吨AA15+J4.9239+J12.792.3.2 方案 II对环网进行初步潮流计算：图 2-2 方案 II 环网初步潮流分布经计算、查表可得； ；计算 A-2 线路得，14223+J7.543华北电力大学 农电 08k2 班第三组15 / 61计算 2-3 线路得，计算 2-4 线路得，计算 1-4 线路得，计算 A-1 线路得，按发热校验导线截面：线路 A-2： 223+J7.542线路 2-3： 线路 2-4： 线路 1-4： 线路 A-1： 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。经查表得所有线路均采用 LJ50/8。
16、单位重量为 195.1Kg/Km。线路长度为162Km，所以有色金属消耗量为 31.606 吨2.3.3 方案 III对环网进行初步潮流计算：图 2-3 方案 III 环网初步潮流分布2 3 1425+J8.21华北电力大学 农电 08k2 班第三组17 / 61经计算、查表可得时， ；4960h 时，时， ；时， ；计算 A-2 线路得，计算 2-4 线路得，计算 3-4 线路得，计算 2-3 线路得，计算 A-1 线路得，按发热校验导线截面：线路 A-2： 线路 2-3： 线路 3-4： 线路 1-4： 线路 A-1： 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
17、有线路均采用 LGJ50/8。单位重量为 195.1Kg/Km。线路长度为 191Km，所以有色金属消耗量为 37.264 吨华北电力大学 农电 08k2 班第三组19 / 612.3.4 方案 IV经计算、查表可得时， ；时， ；时， ；时， ；时， ；计算 A-2 线路得，计算 2-3 线路得，计算 2-4 线路得，计算 A-1 线路得，按发热校验导线截面：22线路 A-2： 线路 2-3： 线路 2-4： 线路 A-1： 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。经查表得所有线路均采用 LGJ150/2/。单位重量为 549.4Kg/Km。线路长度为219Km，所以有色
18、金属消耗量为 120.319 吨2.3.5 方案 V对环网进行初步潮流计算：图 2-4 方案 V 环网潮流分布（1）4323+J7.5425+J8.21华北电力大学 农电 08k2 班第三组21 / 61A A15+J4.92图 2-5 方案 V 环网潮流分布（2）各线路功率39+J12.7912经计算、查表可得时， ；时， ；时， ；时， ；计算 A-2 线路得，计算 2-3 线路得，计算 3-4 线路得，计算 1-2 线路得，华北电力大学 农电 08k2 班第三组23 / 61计算 A-1 线路得，计算 2-4 线路得，按发热校验导线截面：线路 A-2： 线路 1-2： 线路 A-1： 线
19、路 2-3： A39+J12.79线路 4-3： 线路 2-4： 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。经查表得所有线路均采用 LGJ50/8。单位重量为 195.1Kg/Km。线路长度为153Km，所以有色金属消耗量为 29.850 吨2.3.6 方案 VI对该网进行初步潮流计算：图 2-6 方案 VI 潮流分布25+J8.21 23+J7.54432华北电力大学 农电 08k2 班第三组25 / 61经计算、查表可得时， ；时， ；时， ；时，计算 A-2 线路得，计算 2-3 线路得，计算 3-4 线路得，计算 A-1 线路得，按发热校验导线截面：线路 A-2： 线
20、路 2-3： 线路 3-4： 线路 A-1： 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。经查表得所有线路均采用 LGJ185/10。单位重量为 584Kg/Km。线路长度为206Km，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上最大负荷。2、考虑
21、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 7075%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 23 台，本设计选择为三台变压器并联。华北电力大学 农电 08k2 班第三组27 / 61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
22、号SFP7-31500/110 90000 110 2 2.5% 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 510 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内，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
23、一台由于故障切除后，另一台能够过负荷 30%。一站： kVASTN 12433.10*92453.12max 二站： TN 577222max2三站： kVASTN 02413.1*853.122max3 四站： TN 8647224max41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 10.52 SFZT-40000/110 2 174 50.5 1.0 10.53 SFZT-25000/110 2 123 35.5 1.1 10.54 SFZT-20000/110 2 104 30.0 1.2 10.5表 2-2 变电
24、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：2*10NKTSUPRNKTSUX*10%22TG2TIB各站变压器参数如表 2-3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 线路 路径 发电厂与变电站主接线形式 高压 有色站点 2 21 4 79.41 2.09 1.59 4 49.705 1.045 3.182 1 31.76 4.17 3.31 0.5 15.88 2.085 6.623 2 50.82 2.93 2.27 1 25.41 1.965 4.544 3 63.53 2.48 1.98 1.5 31.765 1.24 3.96
25、华北电力大学 农电 08k2 班第三组29 / 61案长度（Km）长度（Km）电厂1 号站2 号站3 号站4 号站开关数（个）金属消耗量（t）I 134 134 双母 桥型 双母 双母 桥型 10 43.148II 162 140.5 双母 桥型 双母 双母 桥型 12 30.942III 191 124 双母 桥型 双母 双母 桥型 16 49.087IV 219 109.5 双母 桥型 双母 双母 桥型 14 143.66V 153 153 双母 桥型 双母 双母 桥型 12 27.223VI 206 103 双母 桥型 双母 双母线桥型 16 135.136表 2-4 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 III网络中的功率分布：各段电阻如下：最大负荷损耗小时数
