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1、2014年度本科生毕业论文（设计）师宗县彩云镇的电网规划设计院 系： 工学院自动化系 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 2010级 学生姓名： 秦潮 学 号： 201003050521 导师及职称： 雷竟业（副教授） 2014年4月2014Annual Graduation Thesis (Project) of the College Undergraduate The power grid planning and design of the town of Caiyun Shizong Department: College of Life Science and Technolo
2、gyMajor: Electrical Engineering and AutomationGrade: 2010Students Name: QinchaoStudent No.: 201003050521Tutor:( Associate professor) Lei jingye April, 2014毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名
3、： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解红河学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名：日期： 日期： 毕业论文（设计）答辩委员会(答辩小组)成员名单姓名职称单位备注主席（组长）红河学院本科毕业论文 (设计)摘要随着社会和经济的发展电力的作用日益突出，电网的建设也随之扮演着必不可少的重要角色。电网作为电能的生产与用
4、户之间的桥梁，对供电的可靠性、安全性与稳定性不言而喻，而电网设计又作为电网建设中的重要环节，因此必须给予高度的重视。本设计的任务是根据师宗县彩云镇周边的电厂及变电所位置及负荷按国民经济应用的要求设计一个供电、变电网络，该网络包含两个火力发电厂和四个变电站及输电线路。本电网设计应根据电厂和变电站负荷的相关资料，各变电站的地理位置和供电情况做出相应的功率平衡并确定各变电站变压器主变容量与台数。根据已有的知识做出几种备选方案，通过技术经济比较，主要从以下几方面：（1）按主接线形式，变压器台数和型号、容量及参数；（2）进行导线型号的选择，进行初步比较、详细比较；（3）进行最优方案潮流计算、系统的调压计
5、算、变压器分接头选择；综合以上三个方案选出一个最佳方案即为本设计的选定方案。最后对该方案进行潮流计算并对该方案进行详细计算。关键词：电网设计 潮流计算 分接头选择 Abstract With the development of social and economic power has become an increasingly important role, the construction of power grid also will play an indispensable role. Grid as a bridge between production and user of
6、 electric power and the power supply reliability, security and stability of the self-evident, and grid design as an important link of power grid construction, so must give the high attention. The task of this design is based on ShiZongXian clouds around the power plant and substation location and lo
7、ad a power supply is designed according to the demands of the national economy, substation network, the network contains two coal-fired power plants and four transformer substation and transmission line. This grid design should be according to the power plant and substation load information, geograp
8、hic location of each substation and power supply situation makes the corresponding power balance and to determine the main transformer substation transformer capacity and the Numbers. According to the existing knowledge to make several alternative, through technical and economic comparison, mainly f
9、rom the following aspects: (1), the form of the main wiring transformer sets and model, capacity and parameters; (2) wire types were selected, and a preliminary comparison, detailed comparison, voltage loss calculation; (3) the optimal power flow calculation, system of regulating calculation, transf
10、ormer tap choice; Comprehensive the above three schemes choose a best solution for the selection of design scheme. Finally, the scheme for power flow calculation and the scheme is calculated in detail. Keywords: Grid design load flow calculation Tap to select目录第一章 原始资料分析11.发电厂原始资料：12.发电厂和变电所负荷资料：13.
11、发电厂和变电所间的地理位置、站间距离24.功率平衡校验34.1有功平衡校验34.2 无功平衡校验35.初选方案46.电压等级的确定6第二章 主接线形式、变压器台数和容量的选择.71. 主接线形式72.变压器的台数和容量92.1所选用变压器的型号及相关参数表10第三章 导线型号的选择121 .方案1的导线型号选择121.1计算网络在最大运行方式下的初步潮流分布121.2按经济电流密度计算导线截面积131.3选择导线型号及其校验141.4 按照机械强度，允许载流量，电晕校验142.方案4的导线型号选择152.1 计算网络在最大运行方式下的初步潮流分布152.2 按经济电流密度计算导线截面积162.
12、3 选择导线型号及其校验172.4 按照机械强度，允许载流量，电晕校验18第四章 初步比较191.导线长度192.高压断路器的数目193.金属耗量194.方案初步比较结果20第五章 详细比较211. 电压损耗计算211.1 电压损耗计算原则211.2 正常运行时的电压损耗212.比较分析25第六章 最优方案潮流计算261.正常运行时最大负荷情况262. 正常运行时最小负荷情况31第七章 变压器分接头选择371.变电站1372.变电站2383.变电站3384.变电站440结论43参考文献44致谢45前言 电力工业是国民经济发展的基础工业。 随着社会发展和科技进步，国民经济和人民生活对于清洁高效电
13、力能源的需求与依赖度越来越高，作为国家基础产业的电力系统员工所担负的政治责任和社会责任越来越重，加之电网规模越来越大要求越来越高，系统容量日益增加，电网智能化水平突飞猛进新型供用电技术和设备不断涌现，因此电网设计也尤为重要。本设计的内容主要包括：原始资料分析；校验系统有功、无功平衡和各种运行方式；通过方案比较，确定系统接线接线方案；确定发电厂变电站的接线方案和变压器型号、容量及参数；进行最优潮流计算。最后得出的设计方案应具有较高的安全性、稳定性和可靠性符合供电的质量要求并具有一定的经济性，满足供电要求。由于本人的水平有限，设计中难免出现错漏，希望指导老师指正，本次设计的完成要感谢指导老师在设计
14、过程中给予的辅导和帮助。2014年度本科生毕业论文（设计）第一章 原始资料分析1.发电厂原始资料：发电厂A 火电 单机容量:540MW 机端电压:10.3kV 功率因数：0.85 总装机容量：200MW发电厂B火电 单机容量:350MW ,2100MW 机端压:10.3kV 功率因数：0.80 总装机容量：350MW2.发电厂和变电所负荷资料：表1-1：发电厂和变电所负荷资料参数 厂站名厂A厂B站 1站 2站 3站 4Pmax (MW)/ cos20/0.995/0.990/0.9585/0.990/0.9Pmin (MW )/ cos10/0.8285/0.8465/0.8370/0.808
15、5/0.85低压母线电压(kV) 10 10.5 10 35，10.5 35，10负荷等级I, II(%) 80 75 70 75 85 max (H) 5200 4800 5200 5000 5200主变年运行时间(H) 8760 8760 8760 8760备用要求 备 备 备 备 备调压要求 逆 逆 常 顺 逆443.发电厂和变电所间的地理位置、站间距离图例： -电厂 -变电 比例尺：1：:10000004.功率平衡校验4.1有功平衡校验火电厂的网络总损耗一般约为总负荷的5%至8%，厂用电则为0.1%至1%，因此：（1） 用电负荷：0.95360=342(MW)（2） 供电负荷:342=
16、380(MW)（3） 发电负荷：（38020）=434.78(MW)（4） 20=434.7820=86.96(MW)（5） 发电厂可以提供的备用容量： 可见，经过计算与要求的最小备用容量相比较，满足备用要求，使有功功率平衡。4.2 无功平衡校验（1）发电厂发出的总无功： （2）负荷消耗总无功： （3）根据原始数据的无功补偿应进行到0.9，但由于所有变电站的功率因数均为0.9，所以不用进行无功补偿。（4）总无功负荷：（5） （6）已有备用容量：，所以可以满足要求，使无功功率平衡。5.初选方案根据不同的接线方法，按原始资料的地理位置图，以及负荷大小，经过比较，直观淘汰了一些明显不合理的方案，保留
17、了如下四种方案如表1-2：注：表1-2中导线长考虑了弧垂和裕度，所以路径长为直线长的1.08倍，导线长为路径的1.08倍，即导线长为路径长的1.08的二次方倍。从表1-2中分析比较后，可以选择的方案有两种：方案1、和方案4。下面再对这两个个方案进行一个初步比较，比较它们的导线长，断路器数目，金属耗量和优缺点，然后进行详细比较。表1-2：初步设计方案序号方案断路器数导线长（km）12B 1 43A 14248.44214 2AB 316293.93314A3B220340.59414B3A216312.606.电压等级的确定根据表1-3确定电压等级。表1-3：各电压等级线路的合理输送容量及输送距
18、离额定电压（kV）输送功率（kW）输送距离（km）额定电压（kV）输 送 功 率（kW）输送距离（km）310010001360350030000301006100120041511010000500005015010200200062022010000050000010030035200010000205050080000020000004001000根据原始资料及计算结果可知额定电压应选220kV 第二章 主接线形式、变压器台数和容量的选择1. 主接线形式（1） 发电厂主接线形式发电厂A有40MW机组5台，出口没有机压负荷，故直接将电能经变电站送入电网，机端电压为10.3kV，根据此情况及
19、相关规定，40MW机组采用单元接线，这种接线简单，操作简便，经济性高。发电厂B有100MW机组两台，机端电压10.3kV，机压负荷为60MW由于发电机容量较大，为了采用简单的接线方式，故发电机均采用单元接线方式。三台50MW的机组进出线不止一回，采用扩大单元接线方式，这种接线简单清晰，设备少，投资少，便于扩建。 图2 - 1 单元接线 图2 - 2 扩大单元接线（2） 变电站主接线形式为了提高供电的可靠性，接入变电站的线路条数都是两条，同时变电站的变压器的台数也是两台。四个变电站都可以选用桥形接线，所用的断路器数少，投资较少。如果是环形网时，为了防止穿越功率通过三台断路器，则应选用外桥接线。
20、图2 - 3内桥接线图2 - 4外桥接线2.变压器的台数和容量（1）发电厂的变压器台数和容量采用发电机变压器单元接线形式时，主变的容量只要和发电机的容量相配套即可，但要保留10的裕度。所以连接40MW机组的变压器的容量为：401.1/0.8551.76MW.所以选用SSPL1120000/220型的变压器，链接100MW机组的变压器的容量为1001.1/0.85129.4MW.所以选用SFP7150000/220型的变压器。机压母线接线方式的变压器一台故障另一台应满足输送功率的70以上，所以连接50MW机组的变压器的容量为：1500.7105MW. 所以选用SSPL1120000/220型的变
21、压器。（2）变电站的变压器台数和容量变电站主变压器容量的确定一般要考虑城市规划、负荷性质、电网结构等因素。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，应满足类及类负荷的供电；对一般性变电站，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60%75%。由于4个变电站都属于枢纽变电站，主变压器台数为两台，而且站1和站2的低压母线均为10kV,应选双绕组变压器；站3、4的低压母线的电压都为10kV、35 kV，应优先选三相三绕组变压器。计算公式为： （2-1） 其容量计算如下：站一容量为：S10.795/75%88.67(MVA)站二容量为：S20.7
22、90/70%90(MVA)站三容量为：S30.785/60%99.17 (MVA)站四容量为：S40.790/80%78.5(MVA)查表选4台型号为SSPL1-90000/220变压器,4台型号为SSPSL1-120000/220变压器。2.1所选用变压器的型号及相关参数表表2-1发电厂参数表项目站别型号及容量连接组损耗（kW）阻 抗电 压（）空载电流（）参考价格(万元)空载短路发电厂ASFP7-150000/220Yo/-1114045013.60.880发电厂BSFP7-150000/220Yo/-1114045013.60.880发电厂BSSPL1-120000/220Yo/-1117
23、9895130.6770表2-2变电站参数表 站别项目变电站型号及容量SSPSL1-120000/220连接组Yo/-11损耗（kW）空载123.1短路高中510高低165中低227阻抗电 压（）高中247高低147中低8.8空载电流（）1.0参考价格(万元)71.6表2-3变电站参数表项目站别型号及容量连接组损耗（kW）阻 抗电 压（）空载电流（）参考价格(万元)空载短路变电站1SSPL1-90000/220Yo/-1192472.513.70.6752变电站2SSPL1-90000/220Yo/-1192472.513.70.6752 第三章 导线型号的选择1 .方案1的导线型号选择1.1
24、计算网络在最大运行方式下的初步潮流分布将变电站2、4和发电厂B三个节点从发电厂处打开节点，计算初步潮流分布。根据集中参数公式和可以算出初步潮流。可以看出有功分点、无功分点均为4.变电站3、发电厂A和发电厂B三个节点为两端供电网，计算初步潮流分布。可以看出有功分点、无功分点均为3.变电站1与其它之间没有功率传输，故发电厂A直接给站1供电，发电厂B直接给站2供电。1.2按经济电流密度计算导线截面积电网的电压等级为220kV，公式： (3-1) 其中：S导线截面积（mm2）；P、Q流过线路的有功功率和无功功率；J经济电流密度（A/mm2）；线路额定线电压（kV）；导线截面影响线路投资和电能损耗，为了
25、节省投资，要求导线截面小些；为了降低电能损耗，要求导线截面大些。综合考虑，确定一个比较合理的导线截面，称为经济截面积，与其对应的电流密度称为经济电流密度。按年最大负荷利用时间/h电缆：3000以内的铝1.92A/mm铜2.5A/mm,3000-5000铝1.73A/mm铜2.25A/mm,5000以上铝1.54A/mm铜2.00A/mm,架空线路：3000以内的铝1.65A/mm铜3.00A/mm,3000-5000铝1.15A/mm铜2.50A/mm,5000以上铝0.90A/mm铜1.75A/mm,根据以上公式，求得线段的截面积如下：令 1.3选择导线型号及其校验导线型号选择根据已求的导线
26、截面积，电压等级及本系统所处的环境，用钢芯铝绞线。按机械强度校验导线截面积时，查表得知平原地区35kV以上的线路中，容许的最小截面积为25mm2.电晕校验时，由于220kV的网络要求导线的截面积最小为240mm2的导线。所以可以选择线路如下：A1段选LGJ240型B2段选LGJ240型12段选LGJ240型A3段选LGJ240型B3段选LGJ240型B4段选LGJ300型1.4 按照机械强度，允许载流量，电晕校验（1）、机械强度校验所选的绞线截面积都大于25mm2，所以都符合要求。（2）、允许载流量校验首选根据负荷可以求得流过导线的最大电流，当地年平均气温为20C左右，钢芯铝绞线的允许温度一般
27、取70C左右。再查表得LGJ240导线长期允许通过的电流为610(A)，LGJ300型导线允许电流为700(A)，LGJ400型导线允许电流为800(A)。经过校验，长期运行时导线的载流量都满足要求。2.方案4的导线型号选择2.1 计算网络在最大运行方式下的初步潮流分布将变电站2、4和发电厂B三个节点从发电厂处打开节点，计算初步潮流分布。根据集中参数公式和可以算出初步潮流。可以看出有功分点、无功分点均为4.变电站2、发电厂A和发电厂B为两端供电网可以看出，有功分点、无功分点均为2.变电站3、发电厂A和发电厂B三个节点为两端供电网，计算初步潮流分布。=可以看出，有功分点、无功分点均为3.2.2
28、按经济电流密度计算导线截面积电网电压等级为220kV，公式： （4-1） 其中：S导线截面积（mm2）；P、Q流过线路的有功功率和无功功率；J经济电流密度（A/mm2）；线路额定线电压（kV）；根据上述公式，可求得线段的截面积如下：2.3 选择导线型号及其校验导线型号的选择根据求得的导线截面积，电压等级和本系统所处的地理环境，用钢芯铝绞线。按机械强度校验导线截面积时，根据规定在平原地区35kV的线路中，允许的最小截面积为25mm2.电晕校验时，由于220kV的网络要求导线的截面积最小为240mm2的导线。A1段选LGJ240型A3段选LGJ240型B3段选LGJ240型B2段选LGJ240型B
29、4段选LGJ300型2.4 按照机械强度，允许载流量，电晕校验（1）机械强度校验：所选的绞线截面积都大于25mm2，所以都符合要求。（2）允许载流量校验：首先根据负荷可以求得流过导线的最大电流，当地年平均气温为20C左右，钢芯铝绞线的允许温度一般取70C左右。再查表得LGJ240导线长期允许通过的电流为610(A)，LGJ300型导线允许电流为700(A)，LGJ400型导线允许电流为800(A)。经过校验，长期运行时导线的载流量全部满足要求。第四章 初步比较将方案1、方案4、进行初步比较，比较它们的导线长，断路器数目，金属耗量和优缺点。首先要求出两个个方案的金属耗量，查表可得各种导线的单位重
30、量，计算求得总重量。1.导线长度方案1：L=（32+32+35+22+30+30+32）1.082=248.4（km）方案4：L=（322+35+30+30+32+35+22）1.082=312.6（km）2.高压断路器的数目根据一条线路两个断路器的原则，各方案的高压断路器的数目如下：方案1：27=14（个）；方案4：28=16（个）；3.金属耗量各种型号导线每千米的质量由参考资料可查到，具体计算过程如下所示：（1） 方案1:A-1段：mA1652321.082=24335.8（kg）B-2段：mB2652321.082=24335.8（kg）1-2段：m12652321.082=24335.
31、8（kg）A-3段: mA3=652301.082=22814.8（kg）B-3段: mB3=652301.082=22814.8（kg）B-4段: mB4=822221.082=21093.2（kg）2-4段: m45=652351.082=26617.2（kg）总的耗量为：mmi166（t） （2） 方案4：A-1段: mA1652321.082=24335.8（kg）A-2段：mA2652351.082=26617.2（kg）A-3段：mA3652301.082=22814.8（kg）B-2段：mB2652321.082=24335.8（kg）B-3段：mB3652301.082=228
32、14.8（kg）B-4段：mB4822221.082=21093.2（kg）2-4段：m45652351.082=26617.2（kg）总的耗量为：mmi169（t）4.方案初步比较结果表41：两个方案的初步比较 项目方案导线长度（km）断路器数（个）金属耗量（t）方案1248.4 14166方案4 312.6 16169 第五章 详细比较1. 电压损耗计算1.1 电压损耗计算原则由于发电厂部分相同，可以只对线路部分的电压损耗进行初步计算，计算时可以假定网络各点电压都等于额定电压，计算正常运行时最大负荷和故障两种情况下的电压损耗，故障运行方式应合理地假设较为严重的情况。正常情况下电压损耗不超过
33、10，故障时不超过15即符合要求。计算公式如下： 电压损耗%1.2 正常运行时的电压损耗(1)方案1：首先打开发电厂B、变电站2、变电站4的环网，从发电厂处打开。潮流分布图如下： 查表求得线路的阻抗，在下图中画出：根据公式带入数据进行计算：.6.18（kV）.（kV）22010%=22（kV）所以满足要求。 将发电厂A、变电站3、发电厂B的两端供电网从变电站3打开。潮流分布图如下：查表求得线路的阻抗，在下图中画出：根据公式带入数据进行计算：.（kV）22010%=22（kV） 所以满足要求。 将发电厂A、变电站1打开。潮流分布图如下：. 查表求得线路的阻抗，在下图中画出：. 根据公式带入数据进
34、行计算：.= (kV).（kV）22010%=22（kV） 所以满足要求。将发电厂B、变电站2打开。潮流分布图如下：查表求得线路的阻抗，在下图中画出：根据公式带入数据进行计算：.= (kV).（kV）22010%=22（kV） 所以满足要求。（2）方案4：首先打开发电厂B、变电站2、变电站4的环网，从发电厂处打开。潮流分布图如下：. 查表求得线路的阻抗，在下图中画出：. 根据公式带入数据进行计算：. (kV).6.16（kV）.（kV）22010%=22（kV） 所以满足要求。 将发电厂A、变电站3、发电厂B组成的环网打开。潮流分布图如下：. 查表求得线路的阻抗，在下图中画出：. 根据公式带入
35、数据进行计算：. . .（kV）22010%=22（kV） 所以满足要求。 将发电厂A、变电站2、发电厂B组成的两端供电网从变电站2打开。潮流分布图如下：查表求得线路的阻抗，在下图中画出：根据公式带入数据进行计算：(kV).(kV).（kV）22010%=22（kV） 所以满足要求。打开辐射网发电厂A、变电站1.潮流分布图如下：查表求得线路的阻抗，在下图中画出：根据公式带入数据进行计算：=(kV). (kV) 22010%=22（kV） 所以满足要求。2.比较分析方案1和方案4在正常运行情况下的电压损耗都满足要求，方案4的电压损耗较小，供电质量较高，方案1的导线和断路器虽比方案4的少可也比较接
36、近方案4的。但从供电的要求和安全、可靠来选择，方案4更合适。所以方案4为最优方案。第六章 最优方案潮流计算1.正常运行时最大负荷情况首先算出各变电站的负荷损耗，得到各节点的最大潮流分布。由SSPL1-90000/220变压器的参数： kW kW 可得：变电站1： 两台变压器并联，,变压器损耗为：0.32j11.96（MVA）=0.09+j0.61（MVA）运算负荷为：=95.41+j55.77(MVA)同理变电站2运算负荷为：=90.41+j55.77(MVA)由SSPSL1-120000/220变压器的参数： kW kW kW kW 变电站3：=0.25j2.40.04j6.020.29j8
37、.24（MVA）0.25j2.40.1j2.140.35j4.54（MVA）0.25j2.4+0.15+j3.690.4j6.39（MVA） (MVA)95j38.41.04j19.1796.04j57.57（MVA）同理可求得：变电站4：90j45.61.15j23.996.15j69.5（MVA）其次，先算小环网：由发电厂B、变电站2、变电站4组成。从无功分点4处打开环网，计算潮流。0.008j0.026（MVA）(MVA)7.558j5.026111.29j82.4118.85j87.43(MVA)1.84j9.63（MVA）120.69j97.06（MVA）1.36j5.43（MVA）
38、+88.6+j64.589.96j69.93（MVA）从发电厂经过变电站4算变电站2上的压降：231.72（kV） 231.26（kV）从发电厂B直接算变电站2上的压降： 234.16（kV）变电站2、发电厂A和发电厂B三个节点为两端供电网，有功分点、无功分点均为2.从无功分点处打开两端供电网，计算潮流。0.42j1.36（MVA）33.1j18.80.42j1.3633.52j20.16（MVA）从发电厂A算变电站2上的压降： 236.36（kV）从发电厂B直接算变电站2上的压降：0.72j2.35（MVA）57.28j32.60.72j2.3558j34.95（MVA）从发电厂B算变电站2上的压降： 236.36（kV）