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1、新疆工程学院 电力系统分析课程设计1. 设设计任务务和原始始资料1.1 设计任任务本次电力力系统规规划设计计是根据据给定的的发电厂厂、变电电所原始始资料完完成如下下设计：1.1 确定供供电电压压等级；1.2 初步拟拟定若干干待选的的电力网网接线方方案；1.3 发电厂厂、变电电所主变变压器选选择；1.4 电力网网接线方方案的技技术、经经济比较较；1.5 输电线线路导线线截面选选择；1.6 调压计计算。1.2 原始资资料（1）发发电厂、变变电所相相对地理理位置及及距离（2 ）发电厂厂技术参参数表1-11发电厂A装机台数数、容量量（MWW）4755额定电压压（kVV）10.55额定功率率因数0.8（
2、3）发发电厂与与负荷数数据及有有关要求求表1-22 厂 站 项 目发电厂变电所A123最大负荷荷（MWW）20806070最小负荷荷（MWW）10403035功率因数数0.8550.8550.90.855(h)50000600005500050000低压母线线电压(kV)10101010调压要求求最大负荷荷(%)2552.52.5最小负荷荷(%)2507.57.5各类负荷荷(%) I类3003530 II类类255030302. 电电网初步步方案的的拟定与与比较2.1 电力电电量平衡衡计算电力平衡衡： 最大负荷荷时发电厂最最大负荷荷功率：电源最大大出力：变电所最最大负荷荷功率：从电网SS吸收的
3、的功率： 最小负荷荷时发电厂最最小负荷荷功率：电源最小小出力：变电所最最小负荷荷功率：从电网SS吸收的的功率：电量平衡衡：系统发电电量：系统用电电量：往电网输输送电量量：（注：本本次设计计中对于于无功功功率一律律采取电电容器“就地补补偿”）2.2. 供电电电压等等级的确确定根据图11中的变变电所负负荷大小小、变电电所与发发电厂的的距离，由由有关资资料确定定电压等等级，采采用架空空线时与与各额定定电压等等级相适适应的输输送功率率和输送送距离。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70k
4、m，最短输电线路30km，选择110KV的输电等级。依据如下下表所示示：表2-11额定电压压（KVV）输送功率率（KWW）输送距离离（KMM）31001000013610012000415510200200006200352000010000002055060350003000000301100110100000550000050115022010000005000000010030002.3. 初步步接线方方案及其其拟定依依据（1）根根据任务务书上的的发电厂厂和变电电所的相相对地理理位置，作作出大致致的5个个供电可可靠性高高，节省省线长的的地理接接线图方方案。（2） 假设全网网的输电电线路都
5、都是一个个型号的的电力线线路，将将整个电电网均一一化，利利用均一一网的潮潮流分布布计算公公式，确确定整个个线路上上的初步步潮流分分布。（3） 通过负荷荷矩（即即输电线线路的电电能指标标）和线线长（即即输电线线路的一一次投资资量指标标）进行行筛选，选选出两个个备选方方案进行行精确潮潮流计算算。（4） 为了便于于选择和和计算，设设计地理理接线图图时统一一采用1110KKV电压压等级，LLGJ-2400型号导导线进行行初步潮潮流计算算，以有有功功率率损耗及及电压偏偏移为参参考指标标，选出出两个方方案进行行精确潮潮流计算算，重新新计算导导线截面面积及阻阻抗标幺幺值，带带入程序序计算。 均一网网初步功功
6、率分布布的计算算公式如如下：即：2.3.1方方案初选选：方案一方方案二方案三方方案四方案五方方案六2.3.2备备选方案案参数一一览表: 表2-2 备选选方案线路长度度（KMM）线路损耗耗（MWW2KM）技术比较较方案一3704712250线路较短短，A的的功率直直接供给给负荷，功功率损耗耗最少，比比较经济济，且电电压质量量好，维维修方便便。方案二3906592250线路长度度较长，损损耗较小小，电能能质量好好，供电电可靠，维维修方便便， 但但是1-2线路路的负荷荷过重方案三305114118788线路最短短，但损损耗最大大，不宜宜采用方案四3706707750供电可靠靠性比较较好，线线路较长长
7、，功耗耗较小，电电能质量量好，维维修方便便。方案五4209735500供电可靠靠，电能能质量好好，但线线路最长长，传输输中功耗耗比较大大，也不不宜采用用。方案六3506546689线路较短短，电能能质量好好，供电电可靠，维维修方便便。2.4. 初步步潮流计计算结果果初步方案案的潮流流计算初步方案案并未确确定导线线截面积积，因此此先按均均一网对对其进行行初步功功率分布布的计算算。均一一网初步步功率分分布的计计算公式式如下： 即： 2.4.1各节节点编号号及性质质表2-33名称编号节点性质质发电厂AA1PV节点点变电所112PQ节点点变电所223PQ节点点变电所334PQ节点点无穷的系系统5平衡节
8、点点方案一： 线路功率率MW121-31-41-5（MW22KM）806070704712250方案二：线路功率率MW 12 2-3 1-44 11-5（MW22KM） 1400 600 70 770 66592250方案三：线路功率率MW 11-2 1-3 1-4 3-5 44-5（MW22KM） 880 1166.1 833.9 566.1 113.99 114418778方案四：线路功率率MW 12 11-3 11-4 3-55（MW22KM） 800 1130 770 70 67007500方案五：线路功率率MW 12 11-3 11-4 44-5（MW22KM） 80 660 114
9、0 770 99735500方案六：线路功率率MW 11-2 11-3 1-4 1-5 33-2（MW22KM） 644.288 775.771 700 700 177.711 65546889通过对以以上方案案的经济济性和技技术性的的比较，方方案一和和方案六六投资、功功率损耗耗较其它它的方案案优，所所以选择择这两个个方案作作为初选选方案。2.5. 优选选方案经经济比较较我们初选选方案一一和六，重重新标号号一和二二，如下下:方案一：初步潮流流计算得得到各线线路上的的功率传传输如下下表所示示：表2-44线路1-21-31-41-5传输功率率80607070架空输电电线路导导线经济济电流密密度表2
10、-55 年最大大负荷利利用小时时数 30000以以下 33000050000 550000以上 铝铝 11.655 1.115 00.900 铜铜 33.000 22.5 11.755根据方案案我们选选取铝线线，取经经济电流流密度为为0.990，通通过以上上公式我我们得出出各线路路的截面面积：表2-66线路1-21-31-41-5419.8314.92367.4367.4466.54349.91408.23408.23因为存在在S4400，故故应采用用双回路路接线。根据初步步计算的的截面积积可选出出架空线线的型号号：表2-77线路导线型号号电阻感抗允许载流流量（AA）1-2LGJ-2400*2
11、0.13312550.40076101-3LGJ-1855*20.16630.40025151-4LGJ-2400*20.13312550.40076101-5LGJ-2400*20.13312550.4007610线路总阻阻抗Z总总=（rr+jxx）*LLZ12=0.55(0.131125+j0.4077)*550=33.2881+jj10.1755Z13=0.55(0.1633+j00.4002)*30=2.4445+j6.03Z14=0.55*(00.1331255+j00.4007)*60=3.9936+j122.211Z15=0.55(0.131125+j0.4077)*445=22
12、.9553+jj9.1156重新计算算电网的的初步潮潮流分布布，按非非均一网网计算：表2-88S12S13S14S1580607070线路年总总损耗：表2-99 线线路(MW)(MW)1-20.8554600079811206117.661-30.93950028711.6551-40.85535000557991-50.8553500041866根据附录录线路的的投资指指标表格格得出架架空线路路的总投投资：Z=L112*224+LL1-33*300+L11-4*45+L1-5*224=50*1.55*322+300*1.5*330+660*11.5*32+45*1.55*322=87990万
13、元元万元式中：方案二:初步潮流流计算得得到各线线路上的的功率传传输如下下表所示示：线路1-21-31-41-53-2传输功率率64.22975.771707015.771表2-110架空输电电线路导导线经济济电流密密度年最大负负荷利用用小时数数30000以下300005000050000以上铝1.6551.1550.900铜3.00022.551.755根据方案案我们选选取铝线线，取经经济电流流密度为为0.990，通通过以上上公式我我们得出出各线路的截截面积：线路1-21-31-41-53-2337.41397.35367.38367.3882.444374.9441.5408.2408.49
14、1.66因为存在在S4400，故故应采用用双回路路接线。根据初步步计算的的截面积积可选出出架空线线的型号号：表2-111线路导线型号号电阻感抗允许载流流量（AA）1-2LGJ-40000.0880.40068001-3LGJ-2400*20.10050.39996101-4LGJ-2400*20.13312550.40076101-5LGJ-2400*20.13312550.40076103-2LGJ-12000.6330.4552700线路阻抗抗参数：Z12Z13Z32Z14Z154+j220.331.977+j66.100537.88+j227.1123.9338+jj12.212.955
15、3+jj9.1158重新计算算电网的的初步潮潮流分布布，按非非均一网网计算：S12S13S32S14S1564.007+jj9.225575.99315.9937070功率损耗耗：P12(MW)P13(MW)P14(MW)P15(MW)P32(MW)1.3770.9331.5991.20.777线路总损损耗：表2-112线路(MW)(MW)1-20.85546000630222278861-30.93950036733.51-40.85535000556551-50.85535000420003-20.93950030455.5根据附录录线路的的投资指指标表格格得出架架空线路路的总投投资：Z=
16、600*322*1.5+332*445*11.5+32*30*1.55+255*600+500*455=102230万万元万元式中2.6. 二导导线截面面积的校校验 一. 按机械械强度校校验，对对于跨运运河，公公路，通通讯线路路，居民民区线路路，导线线界面记不得得小于，应应此所选选导线截截面积满满足机械械强度的的要求;二. 按按电晕条条件进行行校验，对对于1110KVV电压等等级的线线路大于于,就不不会产生电晕晕现象，我我们选的的导线截截面都大大于，满满足电晕晕条件;三. 按按发热条条件进行行校验，发发热条件件主要依依据容许许载流量量进行判判断与前前面计算所得电电流值进进行比较较满足发发热条件
17、件。2.7. 较优优方案一一，二的的经济比比较比较两种种方案:表2-113方案一87900万元15122.722万元方案二102330万元元17188.211万元根据上表表：抵偿偿年限法法的计算算公式如如下：按电力工工业投资资回收系系数0.1考虑虑，当NN小于110年时时，采用用投资大大、年运运行费用低的的方案，否否则应采采用投资资小的方方案。N=( Z1- ZZ2)/(-)440满足足条件变电站22：类负荷荷：355%60=21MMW类负荷荷：300%60=18MMW(63)211+188=399满足条条件变电站33：类负荷荷：300%70=21MMW类负荷荷：300%70=21MMW(75
18、)211+211=422满足条条件3.2. 变压压器参数数的计算算一最大大负荷时时，变压压流损耗耗：发电厂AA：变电站11：变电站22：变电站33：二最小小负荷时时，变压压器损耗耗：发电厂AA： 变电站11：变电站22：变电站33：三变压压器计算算参数发电厂AA：SFP77-12200000/1110：变电所11：SFP77-7550000/1110：变电所22：SFP77-5000000/1110：变电所33：SFP77-6330000/1110：3.3. 发电电厂接线线发电厂接接线图如如下：图3-11（注：本本次设计计发电厂厂采用双双母线接接线方式式，如上上图所示示）4. 电电压调整整与精
19、确确潮流计计算4.1. 精确确潮流计计算4.1.1精精确潮流流计算(1)最最大负荷荷时按全网1110KKv计算算功率损损耗：线路阻抗抗（欧姆姆）变压器阻阻抗（两两台变压压器并联联折算到到高压侧侧）每个变电电所两台台变压器器中的损损耗线路末端端输送功功率线路损耗耗功率：线路首端端输送功功率：（2）最最小负荷荷时按全网1110KKv计算算功率损损耗线路阻抗抗（欧姆姆）变压器阻阻抗（两两台变压压器并联联折算到到高压侧侧）每个变电电所两台台变压器器中的损损耗线路末端端输送功功率线路损耗耗功率线路首端端输送功功率4.1.2潮潮流分布布计算结结果图4-114.2. 电压压调整计计算4.2.1计计算各线线段
20、的电电压降落落最大负荷荷时电压降落落纵分量量（KVV）：电压降落落横分量量：变电所高高压侧电电压：电压降落落纵分量量（KVV）电压降落落横分量量变电所高高压侧电电压4.3. 变压压器变比比接头选选择及校校验变电所11：变电所22：变电所33：最佳方案案接线图图：图4-225.用电电力系统统分析综综合程序序7.00版设计计和开发发平台进进行分析析5.1用用PSAASP图图模一体体化支持持平台绘绘图5.1.1 电电力系统统分析综综合程序序图模一一体化支支持平台台电力系统统分析综综合程序序图模一一体化支支持平台台可以方方便地建建立电网网分析的的各类数数据，绘绘制所需需要的各各种图形形（单线线图、地地
21、理位置置接线图图、厂站站主接线线图等）。该平台服务于PSASP的各计算模块，在此之上可以进行各种分析计算，输出计算结果。5.1.2 PPSASSP图模模一体化化平台的的主要功功能(1) 用户可可以通过过平台方方便地建建立电网网数据、绘绘制电网网图形、进进行各种种分析计计算。(2) 真正实实现了图图模一体体化。(3) 应用该该平台可可以绘制制各种电电网图形形，包括括单线图图、地理理位置接接线图、厂厂站主接接线图等等。 5.1.3 用用PSAASP图图模一体体化平台台绘制本本设计的的单线图图图5-11 该设设计单线线图5.2 潮流计计算潮流计算算是根据据给定的的电网结结构、参参数和发发电机、负负荷
22、等元元件的运运行条件件，确定定电力系系统各部部分稳态态运行状状态参数数的计算算。通常常给定的的运行条条件有系系统中各各电源和和负荷点点的功率率、枢纽纽点电压压、平衡衡点的电电压和相相位角等等。待求求的运行行状态参参量包括括电网各各母线节节点的电电压幅值值和相角角，以及及各支路路的功率率分布、网网络的功功率损耗耗等。潮流计算算是电力力系统分分析最基基本的计计算，通通过潮流流计算可可以确定定系统的的稳态运运行方式式，是其其它系统统分析计计算的基基础。在在电力力系统分分析综合合程序（PPSASSP）中中，潮流流计算是是网损计计算、静静态安全全分析、暂暂态稳定定计算、小小干扰稳稳定计算算、短路路计算、
23、静静态和动动态等值值计算的的基础。5.2 PSAASP潮潮流计算算方法（1） PQ分解解法（2） 牛顿法（功功率式）（3） 最优因子子法（4） 牛顿法（电电流式）（5） PQ分解解转牛顿顿法5.3 用PSSASPP进行潮潮流计算算图5-22 潮流流结果单单线图输输出5.4 潮潮流计算算数据结结果表5-11 潮潮流计算算数据结结果 单单位：kkAkkVMMWMMvarr总有功发发电总无功发发电cosg总有功负负荷总无功负负荷cosl总有功损损耗总无功损损耗全网401.12320.460.855420300.470.8778.14435.886 表5-2 最最大负荷荷时的各各母线电电压（折折算到1
24、110KKV侧）单位：kkAkkVMMWMMvarr母线名称称电压幅值值电压相角角Bus1198.0040225-8.774088Bus22105.98339-5.558811Bus3397.5509006-8.441633Bus44105.347744-5.339733Bus5598.5510994-7.227555Bus66105.902283-4.663422Bus77100.287722-6.443244Bus88108.257749-3.441544Bus99121.001121-1.009022Bus110111.555595-3.444266Bus1111212.64467Bus
25、112112.80883-0.004488Bus1131210Bus114111.783343-2.442199 表5-3 最小小负荷时时各母线线电压（折折算到1110KKV侧）：单位：kkAkkVMMWMMvarr母线名称称电压幅值值电压相角角Bus11105.04449424.116733Bus22111.52220725.556377Bus33102.754441-2.776844Bus44109.232275-1.223288Bus55103.67440119.559877Bus66110.07997521.000611Bus77103.6699176.15591Bus88110.42
26、33397.87752Bus99121.00336329.2268Bus110114.0300426.558466Bus11112121.002033Bus112113.38118418.116199Bus1131210Bus114112.4277150.38846短路计计算6.1短短路电流流的原因因与危害害供电系统统应该正正常的不不间断地地可靠供供电，以以保证生生产和生生活的正正常进行行。但是是供电系系统的正正常运行行常常因因为发生生短路故故障而遭遭到破坏坏。所谓短路路，就是是供电系系统中一一相或多多相载流流导体接接地或相相互接触触并产生生超出规规定值的的大电流流。造成短路路的主要要原因是是
27、电气设设备载流流部分的的绝缘损损坏、误误动作、雷雷击或过过电压击击穿等。短短路电流流数值通通常是正正常工作作电流值值的十几几倍或几几十倍。当当它通过过电气设设备时，设设备的载载流部分分变形或或损坏，选选用设备备时要考考虑它们们对短路路电流的的稳定。短短路电流流在线路路上产生生很大的的压降，离离短路点点越近的的母线，电电压下降降越厉害害，从而而影响与与母线连连接的电电动机或或其它设设备的正正常运行行。计算方法法采用标标幺值法法计算。进进行计算算的物理理量，不不是用具具体单位位的值，而而是用其其相对值值表示，这这种计算算方法叫叫做标幺幺值法。标标幺值的的概念是是：某量的标标幺值=所谓基准准值是衡衡
28、量某个个物理量量的标准准或尺度度，用标标幺值表表示的物物理量是是没有单单位的。供供电系统统中的元元件包括括电源、输输电线路路、变压压器、电电抗器和和用户电电力线路路，为了了求出电电源至短短路点电电抗标幺幺值，需需要逐一一地求出出这些元元件的电电抗标幺幺值。6.2高高压电网网三相短短路计算算电源取自自距本变变电所33km外外的100kV变变电站，用10kV双回架空线路向本变电所供电，出口处的短路容量为250MVA。图6.11 高压压电网短短路电流流计算图图求10kkV母线线上K-1点短短路和3380VV低压母母线上KK-2点点短路电电流和短短路容量量。电源源侧短路路容量定定为Skk=2550MV
29、VA（1）确确定基准准值：取=1000MVVA =10.5kVV =0.4KVV 而= =1000MVVA/（*10.5kVV）=55.500kA= =1000MVA/（*00.4kkV）=1444.344kA（2）计计算短路路电路中中各主要要元件的的电抗标标幺值：由于电源源侧短路路容量定定为Skk=2550MVVA,因因此= =1100MMVA/2250MMVA=00.4架空线路路：X0 =(0.335/kmm)=0.35/kmm*3kkm*=0.995电力变压压器：UUk%=44,而 =5000KVVA,因因此= =8短路电路路的等效效电路如如图图6.22等效电电路（3）KK-1点点的短路
30、路电路总总阻抗标标幺值及及三相短短路电流流和短路路容量：总电抗标标幺值： =+=0.44+0.95=1.335三相短路路电流周周期分量量有效值值：= =5.550kAA/1.35=4.007kAA其他三相相短路电电流： = =4.07kkA =2.55*4.007kAA=100.388kA=1.551*44.077kA=6.115kAA三相短路路容量： = =1000MVVA/11.355=744.1 MVA（4）KK-2点点的短路路电路总总阻抗标标幺值及及三相短短路电流流和短路路容量：两台变压压器并列列运行其其总电抗抗标幺值值： =00.4+0.995+=5.335三相短路路电流周周期分量量
31、有效值值：= =1144.34kkA/55.355=266.988kA其他三相相短路电电流，在在10/0.44KV变变压器二二次侧低低压母线线发生三三相短路路时，由由于，可可取=11.6，因此：=26.98kkA =2.26*26.98kkA=660.997kAA=1.331*226.998kAA=355.344kA三相短路路容量： = =1000MVA/55.355=188.699 MVVA两台变压压器分列列运行：总电抗抗标幺值值 =00.4+0.995+88=9.35三相短短路电流流周期分分量有效效值 =1144.34kkA/99.355=155.444kA其他三三相短路路电流=15.44
32、kkA =2.26*15.44kkA=334.889kAA =1.31*15.44kkA=220.223kAA三相短短路容 = =1000MVA/99.355=100.7MMVA在轻载下下，共有有4个节节点，下下面分别别在这44个节点点短路，分分析电路路的短路路电流及及短路容容量分布布。节点一短短路：图6.33节点一一短路节点2：图6.44节点22短路节点3：图6.55节点33短路节点4：图6.66节点44短路附录一一架空空输电线线路导线线经济电电流密度度表附录11 架空空输电线线路导线线经济电电流密度度（A / mmm2）年最大负负荷利用用小时数数Tmaxx30000以下3000050000
33、50000以上铝1.6551.1550.900铜3.0002.2551.755二规划划方案的的经济性性比较方方法本次电电网规划划课程设设计要要求按年年费用最最小法进进行规划划方案的的经济性性比较，年年费用最最小的规规划方案案为经济济性最好好的方案案。规划划方案年年费用的的计算范范围包括括：（11）输电电线路的的投资；（2）输输电线路路的年运运行费用用；（33）网络络电能损损失费。三规划划方案的的年费用用计算方方法其中：规划划方案的的年费用用折算算至基准准年（规规划水平平年）的的总投资资电力力工程经经济使用用年限（取取25年年）电力力工业投投资回收收系数（取取 0.1）基准准年的年年运行费费用（取取投资的的5）四输电电线路的的投资