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1、精选优质文档-倾情为你奉上南 昌 工 程 学 院课 程 设 计 (论 文)机械与电气工程学院 （学院） 电气工程及其自动化 专业 课程设计（论文）题目 某地区电网初步设计规划 学生姓名 班 级 电气工程及其自动化（2）班 学 号 指导教师 范莉 完成日期 2011 年 12 月 1 日 成绩： 评语： 评阅教师： 年 月 日专心-专注-专业目录08888921某地区电网初步设计规划（一） 目的要求：通过设计掌握电网规划设计的一般原则和常用方法，综合运用所学专业知识，特别是有关电力网、发电厂和变电站方面的理论、概念和计算方法，加深对电网特性的了解,进而了解有关技术政策、经济指标、设计规程和规定，
2、树立统筹兼顾、综合平衡、整体优化的观点，培养从技术、经济诸多方面分析和解决实际工程问题的能力。（二）、课程设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：1、原始资料：(1)发电厂、变电所地理位置如图1所示。图1 发电厂、变电所地理位置图(2)原有发电厂主接线图如图2所示。图2 发电厂电气主接线发电厂设备数据：1） 发电机G1、G2：QF2-25-2；G3：QFQ-50-22） 变压器T1、T2：SFZ7-31500/110；T3：SFZ7-63000/110(3)待建变电站有关资料，见表1；典型日负荷曲线见图3表1 待建变电站有关资料编号最大负荷（MW）功率因数二次侧电压调压要求负荷曲线重
3、要负荷（%）A360.910顺a75B200.910逆b50C250.910顺a65D220.910顺b60图3 典型日负荷曲线(4)其他说明：功率初步平衡，厂用电率7%，线损率6%；各负荷最大同时系数取1；本高压配电网多余功率送回系统，功率缺额由系统提供；除特别说明之外，高压侧均按屋外布置考虑配电装置；待设计各变电站低压出线回路数：电压为10kV时，每回出线按15002000kW考虑；已有发电厂和变电站均留有间隔，以备发展；区域气温最高为40，年平均温度为25，最热月平均最高气温为32。2、设计要求：(1)根据负荷资料、待设计变电站的地理位置和已有电厂的供电情况，做出功率平衡；(2)通过技术
4、经济综合比较，确定配电网供电电压、电网接线方式及导线截面；(3)评定电网接线方案3、成果形式：(1)设计说明书1份(2)计算书1份(3)系统接线图1张第一章 电力系统功率平衡电力负荷分析是根据国民经济发展规划，计算相应的电力、电量的需求值，以便进行电力平衡和电量平衡，确定发电厂、变电站建设的布局、规模、进度，以及电网连接的规划等。因此功率平衡的计算极为重要。1.1 确定最大负荷与最小负荷 根据典型负荷曲线图a和b及表1的资料可得：变电所A： =36 MW =36*0.7=25.2 MW变电所B： =20 MW =20*0.5=10 MW变电所C： =25 MW =25*0.7=17.5 MW变
5、电所D： =22 MW =22*0.5=11 MW原变电所： =40.86 MW =20.43 MW1.2 计算有功平衡确定在两种情况下电网的发电负荷，以及系统向电网提供的功率。根据公式 系统用电负荷： =系统供电负荷： =系统发电负荷： =其中 为n个变电站负荷之和 为同时率，取1.0 为网损率，取6% 为厂用电率，取7% 为发电机直配负荷，取18MW系统用电负荷： =（+）=1.0*（36+20+25+22+40.86）=143.86 MW =（+）=1.0*（25.2+10+17.5+11+20.43）=84.13 MW系统供电负荷： =143.86/（1-0.06）=150.04 MW
6、=84.13/（1-0.06）=89.5 MW系统发电负荷： =（150.04+18）/（1-0.07）=180.69 MW=（89.5+18）/（1-0.07）=115.59 MW联络线上的功率：=-=180.69-2*25-50=80.69 MW =-=115.59-2*25-40=25.59 MW根据以上结果可列表2如下：计算结果用电负荷（MW）供电负荷（MW）发电负荷（MW）发电机运行方式（MW）发电机总出力（MW）联络线上功率（MW）最大负荷143.86150.04180.692*25+5010080.69最小负荷84.1389.5115.592*25+409025.59根据发电厂设
7、备的数据可知装机容量为=2*25+50=100MW 因此 系统供电负荷故可知要由系统向发电厂送电。第二章 系统接线方案的选择2.1、电力网电压的确定和电网接线的初步选择 由于电网电压的高低与电网接线的合理与否有着相互的影响，因此，在这里设计的时候是将两者的选择同时予以考虑。2.1.1 电网电压等级的选择 电网电压等级符合国家标准电压等级，根据网内线路输送容量的大小和输电距离，在此确定电网的电压等级为110KV2.1.2 电网接线方式电力网接线方案选择原则和方法有下列几种。 1.采用分区供电的原则 分区供电是将计划供电地区，根据能源分配原则，即损耗最小和线路距离最短的原则，以及其它技术上的要求，
8、分成若干区域，先在每个分区中选择接线方案，最后再整体分析。这是一种割列的研究方法，是保证系统安全经济运行，减少初步方案的罗列，提高接线方案选择质量和速度的重要方法。 2.采用筛选法 先将列出的每一个接线方案，从供电的可靠性，运行、检修的灵活性，以及象征变电所投资大小的高压断路器数，象征线路投资大小的线路长度等，列表进行分析比较，筛去明显不合理的方案，暂留一批比较合理的方案。再计算每一暂留方案的电压损耗、电能损耗、线路及变电所的综合投资、主要原材料消耗量、暂留方案的年运行费及年费用、以及无功补偿设备的综合投资等，随之进行第二次分析比较，筛去不合理的方案，。如此筛选，最后选择出一个最理想的接线方案
9、。 在筛选时，如果每次参与比较方案较多，难于判断，则应该采用量化的方法。3.采用先技术后经济的比较原则 在进行电力网接线方案选择时，必须先进行技术比较，然后再进行经济比较。在技术上不能满足要求的接线方案，追求经济目标是没有意义的。如果电力网某些接线方案技术上合理又能满足供电要求，则应追求最经济的目标。电力网接线方案的技术条件有：(1)供电的可靠性；(2)电能质量；(3)运行、检修的灵活性；(4)继电及自动化操作的复杂程度；(5)发热温度、电晕损耗及机械强度的要求；(6)发展的可能性等。电力网接线方案的经济条件有：(1)电能损耗；(2)主要原材料消耗量；(3)工程总投资、年运行费及年费用等。通过
10、上述原则选择以下接线方案图： 方案一 优点：环网结构，结构简单，投资小；缺点：线路发生故障时会造成某些负荷节点电压降低，可靠性差。方案二 优点：环网结构，可靠性高，结构简单；缺点：线路距离长，投资大。方案三 优点：结构简单，可靠性高；缺点：双回结构，投资大。方案四 双回路，优点可靠性高；缺点：线路距离长，投资大。 方案五 优点：环网结构，结构简单，投资小；缺点：线路发生故障时会造成某些负荷节点电压降低，可靠性差。 2.2线路长度（公里） 它反映架设线路的直接费用，其中双回路线路的长度应为地理长度的2倍。方案一： =23+25+50+25+20=143 km方案二：=23*2+50+50+25+
11、20=191 km方案三：=（23+50+25+20）*2=236 km方案四：=（23+25+25+20）*2=186 km方案五L5=23+25+50+25+25+20=168km2.3断路器（台数） 由于断路器价格昂贵，在网络投资中占较大比例，所以需应统计在拟订的各设计方案中的断路器台数，以进行比较。这里暂以网络接线来统计断路器台数，暂不考虑发电厂与变电站所需的断路器。考虑到一条单回线路的断路器需在两端各设置一个，故一条单回线路的断路器需2个。各种接线方案所需的断路器台数统计如下：方案一所需的断路器台数为10个；方案二所需的断路器台数为12个； 方案三所需的断路器台数为16个；方案四所需
12、的断路器台数为16个；方案五所需的断路器台数为12个；2.4接线方案的初步选择根据以上的数据可以得出表2如下 比较项目方案号 断路器数（台）线路长度（km）方案一10143方案二12191方案三16236方案四16186方案五12168综合考虑供电质量、操作简易程度、继保整合难度、建设运行的经济性，初选方案三和方案五。第三章 导线截面积的选择3.1导线截面积的选择原则和作法 （1）送电线路的导线截面积，一般根据经济电流密度选择；对于大跨越导线的截面积，一般按长期允许载流量选择。 （2）送电线路所采用的导线，应符合国家颁布的产品规格。 （3）导线截面积的选择的一般作法：先按经济电流密度初选导线标
13、称截面积，然后做电压损耗、机械强度、电晕、发热等技术条件的校验，有必要时还需作技术经济比较，确定导线截面积及其相应的导线型号。3.2按经济电流密度选择导线截面积根据导线截面积的计算公式：S=其中 S为导线截面（） P为送电容量（KW） 为线路额定电压（KV） J为经济电流密度（A/）根据典型日负荷曲线可算得线路的最大负荷利用小时数如下： 负荷曲线a：=（6*0.7+10*0.8+2*0.9+6*1）*365=7300h 负荷曲线b：=（16*0.5+2*0.6+4*0.8+2*1）*365=5256h查表得到经济电流密度J根据经济电流密度曲线如下可得相对应的经济电流密度如下：=0.85A/ =
14、1.08A/线路参数计算方案三导线GA:S=247导线GB :S=108导线GC: S=172导线GD :S=119选择导线型号：参数线路线路型号R(km/)x(km/)导线截面积线路长度Z=rl+jxl()GALGJ-240/400.1310.401247233+j9.2GBLGJ-120/250.2230.4211085011.15+j21.05GCLGJ-185/300.170.410172254.25+j10.25GDLGJ-120/250.2230.421119204.46+j8.42电压损耗=2.58V %=2.3%=3.90V %=3.5%=2.11V %=1.92%=1.72V
15、 %=1.06%功率损耗=(R+jX)=0.39+j1.21=(R+jX)=0.46+j0.86=(R+jX)=0.27+j0.65=(R+jX)=0.22+j0.425总的功率损耗S=1.34+j3.15当线路故障时，几条线路互不干扰，可靠性高！方案五按导线长度求线路功率分布Sga=37.76+j18.12Sab=1.76+j0.84Sgb=18.24+j8.75Sgc=22.36+10.73Scd=2.64+j1.27Sgd=24.64+j11.83电压等级的选择 参数线路 输送容量(mw)输送距离KM所选电压等级KVGA37.7623110AB1.762535GB18.2450110GC
16、22.3625110CD2.642535GD24.6420110最大负荷利用小时数Tmax=Tmaxga=7204hTmaxgd=5475hTmaxab=5256hTmaxgb=5256hTmaxgc=7300hTmaxcd=7300h查表得到经济电流密度Jga=0.85Jab=1.08Jgb=1.08Jgc=0.85Jcd=0.85Jgd=1.08导线截面积S=Sga=259Sab=30Sgb=98Sgc=153Scd=54Sgd=133选择导线型号：参数线路线路型号R(km/)x(km/)导线截面积线路长度Z=rl+jxl()GALGJ-240/400.1310.401259233.01+
17、j9.22ABLGJ-35/60.9000.433302522.5+j10.83GBLGJ-120/250.2330.421985011.65+j21.05GCLGJ-185/300.1700.410153254.25+j10.25CDLGJ-50/80.630.423542515.75+j10.58GDLGJ-120/250.2330.421133204.66+j8.42电压损耗=2.6 %=2.3%=1.4 %=4%=3.6 %=3.2%=1.9 %=1.7%=1.6 %=4.6%=2.0 %=1.8%功率损耗S=(R+jX)Sga=37.76+j18.12 3.01+j9.22Sab=1
18、.76+j0.84 22.5+j10.83Sgb=18.24+j8.75 11.65+j21.05Sgc=22.36+10.73 4.25+j10.25Scd=2.64+j1.27 15.75+j10.58Sgd=24.64+j11.83 4.66+j8.42=0.44+j1.34=0.07+j0.03=0.76+j0.71=0.22+j0.53=0.11+j0.07=0.29+j0.52总的功率损耗为S=1.89+j3.2 第四章 导线的校验4.1. 按机械强度校验导线截面积为保证架空线路具有必要的机械强度，按照相关规定，对于跨越铁路、通航河流、公路、通信线路及居民区的电力线路，其导线截面积
19、不得小于35，通过其他地区的允许最小截面积在110kv线路时为25。因此，根据上述要求可知两个方案所选的导线机械强度均满足要求。4.2.按电晕校验导线截面积当海拔高度不超过1000m时，在常用相间距离的情况下，如导线截面积不小于下表所列型号时，可不进行电晕校验。额定电压110220330500软导线型号LGJ-70LGJ-300LGJ-630LGJ-600LGJ-2300LGJ-4300管型径到线外203040通过上表可知，在额定电压110kv时，若导线截面积不小于70时，可不进行电晕校验。因此，由两方案导线截面积的计算结果可知所选导线不必进行电晕校验，也就是说在以后的潮流计算中，可不考虑电纳
20、对潮流分布的影响，将其近似看做零。4.3.按允许载流量校验导线型号初选后，须计算最严重的运行方式下和事故运行方式下，实际的可能工作电流，将其与该型号导线长期允许载流量相比较，前者应小于后则。GA Imax=210AGB Imax=117AGC Imax=146AGD Imax=128A导线标称截面积最大持续工作电流Imax（A）合格？GALGJ-240/40210合格GBLGJ-120/25117合格GCLGJ-185/30146合格GDLGJ-120/25128合格根据以上方式求的，方案二也符合要求4.4通过技术经济比较，通过最大负荷损耗时间法计算电网电能损耗（表1），确定最佳方案查表得到方
21、案三导线GA =6220 导线GB =3675导线GC =6220导线GD =3675A=0.39*6220+3675*0.46+6220*0.27+0.22*3675=3423*1000（kw h/ 年）方案五Tmaxga=7204h =6085.6Tmaxgd=5475h =3952.5Tmaxab=5256h =3675Tmaxgb=5256h =3675Tmaxgc=7300h =6220Tmaxcd=7300h =6220=0.44+j1.34=0.07+j0.03=0.76+j0.71=0.22+j0.53=0.11+j0.07=0.29+j0.52A=0.44*6085.6+0.
22、07*3675+0.76*3675+6220*0.22+0.11*6220+0.29*3952.5=6133.475 （kw h/ 年）根据电压损耗和功率损耗，把方案选着为方案三 第五章 主变容量台数选择5.1 主变的选择原则在进行变压器类项选择时，要综合考虑如下因素：(1)各类变压器（油浸式变压器（包括矿物油变压器、硅油变压器）、气体绝缘变压器（如六氟化硫变压器）及干式变压器（包括普通及非包封绕组干式变压器、环氧树脂浇铸变压器）性能比较；(2)按环境条件选择变压器；(3)变压器绕组连接组别的选择；三相变压器的绕组连接方法，应根据中性点是否引出和中性点的负载要求及与其他变压器并联运行等来选择。
23、常用的绕组连接方法分为星形、三角形及曲折形(z形)。(4)变压器调压方式的选择一般情况下应采用无载手动调压的变压器。在电压偏差不能满足要求时，35kV降压变电所的主变压器应采用有载调压变压器。10(6)kV配电变压器不宜采用有载调压变压器，但在当地10(6)kV电源电压偏差不能满足要求，且用电单位有对电压要求严格的设备，单独设置调压装置在技术经济上不合理时，也可采用10(6)kV有载调压变压器。(5)按并列运行条件选择变压器两台或多台变压器的变电所，各台变压器通常采取分列运行方式。如需采取变压器并列运行方式时，必须满足下表变电所变压器并列运行条件： 变电所变压器并列运行条件 序号并列运行条件技
24、术要求1电压和变压比相同变压比差值不得超过0.5，调压范围与每级电压要相同2连接组别相同包括连接方式、极性、相序都必须相同3短路电压（即阻抗电压）相同短路电压值不得超过104容量差别不宜过大两台变压器容量比不宜超过3：1 (6)变压器阻抗电压(Uk)的选择1)应满足系统电压偏差和电压波动的要求；2)对容量较大的变压器(如1600kVA及以上)，应满足限制低压系统短路电流的要求。5.2 主变容量的确定（1）为了正确选择主变容量，要绘制变电所的年、月、日负荷曲线，并从该曲线得出变电所的年日最高负荷和平均负荷。（2）主变容量的确定应根据电力系统5-10年得发展规划进行。（3）主变的最大负荷按下式确定
25、： P 式中 K为负荷同时系数 为按负荷等级统计的综合用电负荷对于两台变压器的变电所，其主变的额定容量可按下士确定：=（0.6/0.9）*总的安装量为：=2*0.6/0.9如此，当一台变压器停运，考虑变压器的过负荷能力则可以保证90%的负荷供电。5.3.发变电所主变压器的选择变电所主变压器的选择原则如下几点：（1） 变电所中，一般装设两台主变压器：终端或分支变电所，如只有一个电源进线，可只装设一台主变压器；对于330kv、500kv变电所，经技术经济比较为合理时，可装设3-4台主变压器。（2） 对于330kv及以下的变电所，在设备运输不受限制时，均采用三相变压器。（3） 装有两台及以上主变压器
26、的变电所，其中一台事故停运时，其余的主变压器的容量应保证该所全部负荷的60%以上，并保证用户的一级和全部二级负荷的供电。（4） 具有三种电压等级的变电所，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但须装设无功补偿设备时，主变压器一般选用三绕组变压器。（5） 与两种110kv及以上中性点直接接地系统连接的变压器，一般优先选用自耦变压器，当自耦变压器的第三绕组接有无功补偿设备时，应根据无功功率的潮流情况，校验公共绕组容量，以免在某种运行方式下，限制自耦变压器输出功率。（6） 对于深入负荷中心的变电所，为简化电压等级和避免重复容量，可采用双绕组变压器。5.4 两种方案的主变的
27、选择相关的设计规范规定，选择的变压器容量Se需要满足以下两个条件： A, Se=(0.6-.07)Smax B,Se=Simp其中，Smax为变电所最大负荷容量；Simp为变电所的全部重要负荷容量。因为A，B，四个变电所都有重要负荷，所以每个变电所都选择两台主变压器。变电所e=(0.6-0.7)*36/0.9=2428MAV Se=0.75*36/0.9=30MVA 选择两台SFZ7-31500/110B变电所 Se=(0.60.7)20/0.9=13.3315.56 MAV Se=0.5*20/0.911.11 MAV 选择两台SFZ7-25000/110C变电所 Se=(0.60.7)*2
28、5/0.9=16.6719.44 Se=0.65*25/0.9=18.05 选择两台SFZ7-25000/110D变电所 Se=(0.60.7)*22/0.9=14.6717.11 Se=0.60*22/0.9=14.67 选择两台SFZ7-25000/110变电站型号和参数 型号参数变电所型号额定电压（KV）损耗（KW）空载电流I%阻抗电压U%阻抗（）Z=R+jX高压低压空载负载SFZ7-31500/110110+8*1.25%1142.21481.110.51.8+j40.33BSFZ7-25000/110110+8*1.25%1135.51231.110.52.38+j50.82CSFZ
29、7-25000/110110+8*1.25%1135.51231.110.52.38+j50.82DSFZ7-25000/110110+8*1.25%1135.51231.110.52.38+j50.82第六章 最优方案的技术经济计算及设计成果 通过方案的技术经济比较，最终选择出方案（3）作为一个最优方案，将其作为电网建设的依据，这里对其进行更详细的技术经济计算。电网的接线图和等值电路图如图3-1,3-2所示： 第七节 选定方案的潮流计算7.1电压损耗=2.58V =3.90V =2.11V =1.72V 7.2 功率损耗=(R+jX)=0.39+j1.21=(R+jX)=0.46+j0.86
30、=(R+jX)=0.27+j0.65=(R+jX)=0.22+j0.4257.3 变压器损耗变电所变压器 =*=2.87*B变电所变压器=*=2.87*C变电所变压器=*=2.87*D变电所变压器=*=2.87*变压器阻抗上的功率损耗S=(R+jX)Sa=0.15+j3.31WMSb=0.12+j2.63WMSc=0.12+j2.63WMSd=0.12+j2.63WM变压器导纳上的损耗S=Po+jSa=0.042.2+j0.347 WMSa=0.035.5+j0.275 WMSa=0.035.5+j0.275 WMSa=0.035.5+j0.275 WM参考文献 1、何仰赞：电力系统分析（上、
31、下） 武汉，华中科技大学出版社 2、王新学：电力网及电力系统北京，水利电力出版社3、陈亚明：电力系统计算程序及其实现 北京，中国电力出版社 4、电力工程电气设计手册（1.2）西北电力设计院水利电力出社 1990年出版5、曹绳敏 电力系统课程设计及毕业设计参考资料 编东南大学出版社 1995 年出版 6、范锡普 编发电厂电气部分 四川联合大学出版社 1995年出版 7、胡国槐、王战峰 编 高电压技术重庆大学出版社 1996年出版 8、黄纯华 编发电厂电气部分课程设计参考资料 中国电力出版社，2001年出版 9、曹绳敏 编 工厂常用电气设备手册 东南大学出版社 10、胡国根 王战铎 编 高电压技术 重庆大学出版社 11、华智明 编 电力系统 重庆大学出版社