电力系统规划 毕业论文.doc

电力系统规划摘要电力自从应用于生产以来，已成为现代生产化、生活的主要能源，在工农业、交通运输、国防、科学技术和人民生活等方面都得到了广泛的应用。电力工业的发展水平和电气化程度是衡量一个国家国民经济发展水平的重要标志。本设计的题目是电力系统规划设计，关于一个具体的电力系统，其性能好坏直接关系的工业生产和人民生活，所以电力系统规划设计，一定要满足三个要求：可靠性、灵活性和经济性。本设计从对原始资料开始分析，确定其装机容量以及负荷的合理性；到校验有功、无功的平衡；以及对设计出来的方案做初步的比较，接着从技术比较、经济比较对其做出精确的比较，从而确定系统的主接线形式、发电厂的主接线形式；对所确定的接线形式，进行发电厂、变电所容量型号的选择，确定变压器和高压断路器的型号；最后进行短路、潮流和调压计算，校验所选方案、电气设备的可靠性、灵活性。Power system planning AbstractsSince the electricity used in production, it has become a modern production, the main energy of life, industry and agriculture, transportation, defense, science and technology and people's living conditions have been widely used. The development of electric power industry and the level of electrification is a measure of the level of national economic development an important indicator.The design is the subject of power system planning and design of a specific power system. its performance is directly related to the industrial production and people's lives, and therefore the power system planning and design, must meet three requirements : reliability, flexibility and economy.From the design of the original data analysis began to determine the load capacity and reasonable; Check to meritorious Reactive balance; and the design of the program to do the initial comparison, and then from the technical comparison, make the economy more precise, in order to determine the main wiring system forms the main wiring plant forms; Have the right to determine the form of wiring, power plants, substations capacity models of choice, identified transformers and high voltage circuit breaker models; Finally circuit, and the surge tide, check the selected program, Electrical equipment reliability, flexibility.目 录第一章 电力平衡计算一、 系统最大供电负荷计算二、 工作容量计算2、1 水电厂工作容量计算2、2 火电厂工作容量计算三、 备用容量的计算3、1 负荷备用容量3、2 事故备用容量3、3 系统需要的备用容量四、 系统需要容量计算五、 水电利用容量、水电能供给系统容量和需要火电装机容量六、 系统需要火电新增装机计算七、 用表格法进行电量平衡计算例7、1电力网月平均负荷7、2火电厂的月平均出力7、3求年利用小时数第二章 潮流分布计算与调压措施的选择一、发电厂和变电站电气主接线的选择1、1发电厂电气主接线的选择1、2变电站电气主接线的选择二、主变压器的容量选择和参数计算2、1发电厂主变压器的选择2、2变电站主变压器的选择2、3主变压器参数计算三、输电线路参数的计算四、电力网变电站运算负荷的计算4、1冬季最大负荷运行方式4、2冬季最小负荷运行方式五、设计网络归算到高压侧的等值电路六、功率分布计算6、1冬季最大负荷运行方式功率分布计算6、2冬季最小负荷运行方式功率分布计算七、电压分布和调压计算7、1确定发电厂发电机母线电压及高压母线电压的原则7、2冬季运行方式下火电厂5发电机电压计算7、3冬季运行方式下，各变电站及水电厂6电压计算 附录第一章 电力平衡计算一、系统最大供电负荷系统最大供电负荷（单位：MW ）月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月系统最大供电负荷123.16121.05118.95116.84114.74113.68112.63114.74123.16131.58138.95147.37二、工作容量计算（2.1）水电厂工作容量计算1）夏季、冬季最小负荷系数：夏季: 冬季: 2）可调日保证电量按题目所给冬季=1.2、夏季=1.05、=0、水电月平均出力各月份值月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月921.6979.21036.8957.61033.211341171.81184.4113411521065.6979.23）系统日峰荷电量月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月电量236.47 232.42 228.38 364.54 357.99 354.68 351.41 357.99 384.26 252.63 266.78 282.95 4)水电厂工作容量比较和的大小，可以看出，本系统的所有月份：因此，此水电厂除可带全部尖峰负荷外，还可带部分基荷。即水电厂的工作容量可按下式计算：水电厂强制出力，本题未给定，故取值为0水电厂的工作容量（单位：MW ）月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月容量50.72 52.91 55.10 52.75 55.67 59.75 61.21 61.97 60.80 61.16 58.30 55.54 （2.2）火电厂工作容量计算火电厂的工作容量等于系统的最大供电负荷减去水电厂的工作容量火电厂工作容量（单位：MW ）月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月容量72.4468.1463.8564.0959.0753.9351.4252.7762.3670.4280.6591.83（三） 备用容量的计算（3.1）负荷备用容量： 取月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月6.166.055.955.845.745.685.635.746.166.586.957.37(3.2)事故备用容量： 取月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月12.3212.1111.9011.6811.4711.3711.2611.4712.3213.1613.9014.74由于上面计算出的每月事故备用容量均小于系统最大一台单机容量25MW,则故事故备用容量每月均取值25MW所以事故备用容量月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月2525252525252525252525251) 负荷备用容量：由水电厂承担2) 事故备用容量：按水火电厂工作容量的比例分配3) 水电厂备用容量如下：月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月16.4616.9817.5317.1317.8718.8219.2219.2418.5018.2017.4416.794) 火电厂备用容量如下： 月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月14.7014.0713.4213.7112.8711.8611.4111.5012.6613.3814.5115.58（3.3）系统需要的备用容量电力系统负荷备用容量与事故备用容量之和即为总的系统需要的备用容量最后可得电力系统备用容量如表7所示：表7 电力系统的备用容量 （单位：MW ）月备用一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月一负荷备用容量6.166.055.955.845.745.685.635.746.166.586.957.37 二事故备用容量252525252525252525252525三其中：水电备用火电备用16.4616.9817.5317.1317.8718.8219.2219.2418.5018.2017.4416.7914.7014.0713.4213.7112.8711.8611.4111.5012.6613.3814.5115.58 四系统需要备用容量31.1631.0530.9530.8430.7430.6830.6330.7431.1631.5831.9532.37（四）系统需要容量计算，即系统需要容量（单位：MW ）月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月系统需要容量154.32152.10149.90147.68145.48144.36143.26145.48154.32163.16170.90179.74（五）水电利用容量、水电能供给系统容量和需要火电装机容量（水电利用容量应不大于装机容量）水电利用容量和水电能供给系统的容量月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月水电利用容量67.1869.8972.6369.887272727272727271.96水电能供给系统的容量66.3569.1471.2869.3471.2871.2871.2871.2871.2871.2871.2871.24系统需要火电装机容量月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月系统需要火电装机容量94.7289.3683.9984.5778.2071.5168.3069.8681.5491.09103.44116.75（六）系统需要火电新增装机计算由题知：系统的实际火电装机容量系统需要火电新增装机容量（单位：MW ）月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月需要新增装机容量00000000002525电力平衡表（单位：MW ）月份一二三四五六七八九十十一十二一，系统最大供电负荷123.16121.05118.95116.84114.74113.68112.63114.74123.16131.58138.95147.37二，工作容量其中水电50.72 52.91 55.10 52.75 55.67 59.75 61.21 61.97 60.80 61.16 58.30 55.54 火电72.4468.1463.8564.0959.0753.9351.4252.7762.3670.4280.6591.83三，备用容量其中负荷备用6.166.055.955.845.745.685.635.746.166.586.957.37事故备用252525252525252525252525系统需要的总备用容量31.1631.0530.9530.8430.7430.6830.6330.7431.1631.5831.9532.37四，系统需要容量154.32152.10149.90147.68145.48144.36143.26145.48154.32163.16170.90179.74五，水电利用容量、水电能供给系统的容量和需要火电装机容量其中水电利用容量67.1869.8972.6369.887272727272727271.96水电能供给系统的容量66.5169.1971.9069.1872.8077.7979.6280.4078.5178.5774.9871.61需要火电装机容量94.7289.3683.9984.5778.2071.5168.3069.8681.5491.09103.44116.75六，火电原有装机容量 100100100100100100100100100100100100七需要新增火电装机容量00000000002525七、用表格法进行电量平衡计算例(7.1)电力网月平均负荷 电网电力网月平均负荷月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月96.4394.7893.1482.2680.7880.0379.2980.7886.70103.03108.80115.39(7.2)火电厂的月平均出力火电厂的月平均出力火电厂月平均出力月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月64.4360.7857.1444.2639.7835.0332.7933.7841.7063.0371.8081.39电量平衡表月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月年发（需）电量一、系统平均负荷（MW）96.4394.7893.1482.2680.7880.0379.2980.7886.70103.03108.80115.39793009.3一. 系统月平均出力（MW）水电厂实际月平均出力32.034.036.038.041.045.046.547.045.040.037.034.0342360火电厂实际月平均出力64.4360.7857.1444.2639.7835.0332.7933.7841.7063.0371.8081.39450649.3(7.3)求年利用小时数水电年利用小时数：（其中730为每月平均小时数）因为火电厂有新装机，所以 其中：N为新装机前月份数 由上面计算可见，火电厂的年利用小时数在5000小时左右，故满足电量平衡的要求。第二章 潮流分布计算与调压措施的选择本题所选方案为下图：电气距离=线路地理距离x路径弯曲系数（1.1）线路名称6-46-26-15-25-15-3电气距离（KM）81.470.4114.474.896.872.6导线型号2×LGJ-150LGJ-150LGJ-150LGJ-150LGJ-1502×LGJ-150一、 发电厂和变电站电气主接线的选择在计算电网潮流分布前，首先应明确发电厂和变电站的主接线以及变压器的选择。（1.1）发电厂电气主接线的选择：在地方电力系统设计中，由于设计系统的规模不很大，发电厂高压侧出线数一般不多，故本设计中水电厂的高压母线可采用双母线接线，但是对于火电厂，由于它与原有系统有联络线联系，出线较多故高压侧采用双母线分段接线；而发电厂低压侧可根据发电厂机组数量和机端负荷的情况，设计发电机电压母线的接线方式。火力发电厂5：装设4台容量为25MW机组、且有机端负荷，故设置发电机电压母线，按照有关规程规定，应采用双母线分段主接线，但是由于机组数较多，为限制短路电流，故只用两台发电机分别接入两段发电机电压母线，并供给地方负荷；而另外两台发电机则组成扩大单元接线直接通过一台升压变压器接入110千伏高压母线。水力发电厂6：装设4台容量为18MW机组、无机端负荷，因此可不设低压母线，但由于机组数目较多，为了简化接线、并节约投资，分别采用2台容量为18MW的发电机组成扩大单元接线，共计两组。（1.2）变电站电气主接线的选择： 在方案的初步比较中，由于变电站均为两回出线，在计算断路器数量时已确定所选最优方案的变电站采用桥形接线方式，至于采用外桥型或是内桥型可根据实际情况决定，一般如考虑线路故障机会较多时，不致影响变电站供电，可采用内桥型接线；相反处在环形网络中间的变电站，考虑不致由于变压器故障而影响系统运行，可采用外桥型接线。二、 主变压器的容量选择和参数计算（2.1）发电厂主变压器的选择： 发电厂主变选用一般三相双绕组升压变压器，有关参数见电力系统规划设计附表3-2。火力发电厂5：有4台容量为25MW的发电机，功率因数为0.8，按照前面主接线考虑，两台直接接于发电机母线的发电机用两台同容量变压器接入高压母线，容量分别为： 选择两台SF7-31500/110型，容量为31.5MVA的双绕组有载调压升压变压器。另外两台发电机采用扩大单元型式合用一台变压器直接接于高压母线，故变压器容量取应为：选择一台SFP7-63000/110型，容量为63MVA的双绕组有载调压升压变压器。水力发电厂6：有4台18MW发电机，将其分为两组。每组由两台发电机组成发电机变压器组扩大单元接线，每台变压器容量为： 可选择两台容量为50MVA的双圈升压变压器。考虑到发电厂的厂用电，以及水电厂水量不是经常使发电机满载，为避免浪费，可选择两台SF7-40000/110型，容量40MVA双绕组有载调压升压变压器。（2.2）变电站主变压器的选择： 为保证用户供电的可靠性，本设计的所有变电站均装设两台同容量三相变压器，当一台变压器停运时，另一台变压器的容量能保证满足重要负荷的要求，即设计题目给出的不小于每个负荷点负荷容量的60%。有关参数见电力系统规划设计附表3-61) 变电站1： 选择两台SFZL7-20000/110容量为20MVA的20000/110型双圈降压变压器。2) 变电站2： 选择两台SFZL7-25000/110容量为25MVA的25000/110型双圈降压变压器。3) 变电站3： 选择两台SFZL7-25000/110容量为25MVA的25000/110型双圈降压变压器。4) 变电站4： 选择两台SFZL7-25000/110容量为25MVA的25000/110型双圈降压变压器5) 变电站5： 选择两台SFZL7-10000/110容量为10MVA的10000/110型双圈降压变压器（2.3）主变压器参数计算：根据所选择的变压器，查电力系统规划设计参考资料附表3-2可得到高低压额定电压、空载损耗（P0）、短路损耗（PS）、短路电压（US%）、空载电流（IO%）等数据。然后利用以上参数即可计算得出归算到高压侧的变压器电阻RT、电抗XT和激磁损耗SO等有关数据。1) 发电厂主变压器参数计算：发电厂5：两台31.5MVA变压器，由于是升压变压器，故高压侧额定电压为121KV,查参考资料附表3-2可知P0 = 38.5KW，PS= 140KW，US%=10.5，IO%=0.8故两台变压器并联后归算到高压侧的参数为另一台63MVA变压器，由于是升压变压器，故高压侧额定电压为121KV,查参考资料附表3-2可知P0 = 65KW，PS= 260KW，US%=10.5，IO%=0.6故变压器归算到高压侧的参数为发电厂6：变压器为两台40MVA变压器，由于是升压变压器，故高压侧额定电压为121KV,查参考资料附表3-2可知P0 = 46KW，PS=174KW，US%=10.5，IO%=0.8故两台变压器并联后归算到高压侧的参数为2) 变电站主变压器参数计算（以下计算结果均为两台变压器并联后归算到高压侧的参数）变电站1：变压器为20000/110，高压侧额定电压110KV，查参考资料附表3-6可知P0 = 30KW，PS=104 KW，US%=10.5，IO%=1.2故变电站2、3、4：变压器为25000/110，高压侧额定电压110KV,查参考资料附表3-6可知P0 = 35.5KW，PS=104 KW，US%=10.5，IO%=1.1故变电站5：变压器为两台10000/110，高压侧额定电压110KV，查参考资料附表3-6可知P0 = 17.8KW，PS=59 KW，US%=10.5，IO%=1.3故 所有变压器的选择和参数计算结数据果详见下表： 变压器参数计算结果数据（有两台变压器时，均为并联值）项目厂(站)主变型号额定电压(Kv)归算到高压侧等值阻抗()激磁损耗(MVA)火电厂B1、B231500/121121/6.31.03+j24.40.077+j0.504火电厂B363000/121121/6.30.959+J24.40.065+J0.378水电厂B1、B240000/110121/6.30.796+j19.220.092+j0.64变电站120000/110110/111.57+j31.760.060+j0.480变电站225000/110110/111.19+j25.410.071+j0.55变电站325000/110110/111.19+j25.410.071+j0.55变电站425000/110110/111.19+j25.410.071+j0.55变电站510000/110110/113.75+j63.530.036+j0.26三、输电线路参数的计算线路名称6-46-26-15-25-15-3电气距离（KM）81.470.4114.474.896.872.6导线型号2×LGJ-150LGJ-150LGJ-150LGJ-150LGJ-1502×LGJ-150对于LGJ-150 导线，其单位长度阻抗为r0=0.210+J0.416（），充电功率Qc=3.30Mvar/100km线路名称6-46-26-15-25-15-3电气距离（KM）81.470.4114.474.896.872.6电阻（）8.54714.78424.02415.70820.3287.623电抗（）16.91229.28647.59031.11740.26915.100充电功率（Mvar）-5.372-2.323-3.775-2.468-3.194-4.792四、电力网变电站运算负荷的计算图1变电站运算负荷计算图下面对各种运行方式进行运算负荷计算（4.1）冬季最大负荷运行方式1) 变电站1按电力网的额定电压计算电力网中变压器绕组的功率损耗 则变电站1的运算负荷2) 变电站2变压器绕组的功率损耗 则变电站2的运算负荷3) 变电站3变压器绕组的功率损耗 则变电站3的运算负荷4) 变电站4变压器绕组的功率损耗 则变电站4的运算负荷 （4.2）冬季最小负荷运行方式1) 变电站1变压器绕组的功率损耗 则变电站1的运算负荷2) 变电站2变压器绕组的功率损耗 则变电站2的运算负荷3) 变电站3变压器绕组的功率损耗 则变电站3的运算负荷4) 变电站4变压器绕组的功率损耗 则变电站4的运算负荷变电站运算功率计算结果表（相应单位为：MW，Mvar，）变电站变压器低压侧功率变压器激磁功率变压器RT变压器XT 变压器功率损耗变压器高压侧流入功率 输电线充电功率变电站 运算功率冬季最大负荷站130.0 14.5 0.060 0.480 1.57 31.76 0.1443.4130.144 17.910 1.5971.88830.20 14.41站231.0 15.0 0.071 0.55 1.17 25.41 0.1172.4931.117 17.490 1.2341.16131.1915.64站337.0 17.9 0.071 0.55 2.03 25.41 0.1163.5537.116 21.450 2.396037.2419.60站436.5 17.7 0.071 0.55 1.57 25.41 0.1623.4636.662 21.160 2.686036.7319.02冬季最小负荷站124.0 11.6 0.060 0.480 1.19 31.76 0.091.8724.0913.471.5971.88824.1610.47站225.0 12.1 0.071 0.55 1.19 25.41 0.081.6225.0813.721.2341.16125.1511.87站331.0 15.0 0.071 0.55 2.03 25.41 0.122.4931.1217.492.396031.1915.62站430.5 14.8 0.071 0.55 1.57 25.41 0.112.4130.6117.212.686030.6816.27五、设计网络归算到高压侧的等值电路根据计算结果可作出归算到高压侧的等值电路，如图2图2 设计系统归算到高压侧的等值电路4s4D6 2 S2 D5 1 S13S3 六、功率分布计算（6.1）冬季最大负荷运行方式功率分布计算1) 线路5-3段功率分布计算线路5-3段的末端功率为变电站3的运算负荷功率，即为 线路5-3段的功率损耗为 线路5-3始端功率 从发电厂5高压母线流入线路5-3的功率为2) 线路6-4段功率分布计算线路6-4末端功率为变电站4的运算负荷功率，即为 线路6-4段的功率损耗为 线路6-4始端功率 从发电厂6高压母线流入线路6-4的功率为3) 两端供电网6-2-5功率分布计算两端供电网6-2-5功率初分布计算，由于设计方案中对于两端供电网的各段线路均采用同一导线截面，即为均一网络，故功率初分布可按长度成反比例分配，将两端供电网络在2点拆开，则成为两个单端供电网，则可计算功率分布。a) 两端供电网拆开后6-2功率分布计算对于拆开后的6-2网的初分布功率，即为6-2段的末端功率，于是线路6-2段的功率损耗为 线路6-2始端功率 从发电厂6高压母线流入线路6-2的实际功率为b) 两端供电网拆开后5-2功率分布计算对于拆开后的5-2网的初分布功率，即为6-4段的末端功率，于是线路5-2段的功率损耗为 线路5-2始端功率 从发电厂5高压母线流入线路5-2的实际功率为 4) 两端供电网5-1-6的功率分布计算两端供电网5-1-6功率初分布计算由于两段线路采用同一导线截面，故为均一网络，故功率初分布按长度成反比例分配，将两端供电网络在3点拆开，则成为两个单端供电网，则可计算功率分布。a) 两端供电网拆开后6-1功率分布计算对于拆开后的6-1网的初分布功率，即为6-1段的末端功率，于是线路6-1段的功率损耗为 线路6-1始端功率 从发电厂6高压母线流入线路6-1的实际功率为 b) 两端供电网拆开后5-1功率分布计算对于拆开后的5-1网的初分布功率，即为6-1段的末端功率，于是线路5-1段的功率损耗为 线路5-1始端功率 从发电厂5高压母线流入线路5-1的实际功率为 （6.2） 冬季最小负荷运行方式功率分布计算1) 线路5-3段功率分布计算线路5-3段的末端功率为变电站3的运算负荷功率，即为 线路5-3段的功率损耗为 线路5-3始端功率 从发电厂5高压母线流入线路5-3的功率为2) 线路6-4段功率分布计算线路6-4末端功率为变电站4的运算负荷功率，即为 线路6-4段的功率损耗为 线路6-4始端功率 从发电厂6高压母线流入线路6-4的功率为3) 两端供电网6-2-5功率分布计算两端供电网6-2-5功率初分布计算，由于设计方案中对于两端供电网的各段线路均采用同一导线截面，即为均一网络，故功率初分布可按长度成反比例分配，将两端供电网络在2点拆开，则成为两个单端供电网，则可计算功率分布。c) 两端供电网拆开后6-2功率分布计算对于拆开后的6-2网的初分布功率，即为6-2段的末端