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1、华北电力大学 电力工程设计说明书 电力系统规划设计 农电农电 08k2 班班 第三小组第三小组 2012 年年 3 月月 华北电力大学 农电 08k2 班第三组 2 / 61 目录 目录目录 .2 电力工程课程设计电力工程课程设计任务书任务书3 1 电力电量平衡电力电量平衡3 1.1 系统有功平衡 .3 1.1.1 系统用电负荷.3 1.1.2 系统供电负荷和发电负荷.3 1.1.3 系统备用容量.3 1.2 无功补偿的设置.3 1.2.1 1号变电站的无功补偿3 1.2.2 2号变电站的无功补偿3 1.2.3 3号变电站的无功补偿3 1.2.4 4号变电站的无功补偿3 2 供电方案设计与比较
2、供电方案设计与比较 3 2.1 方案的初步设计.3 2.2 发电厂和变电站的主接线设计3 2.2.1主接线设计要求3 2.2.2 发电厂主接线设计.3 2.2.3变电站的主接线设计3 2.3 导线的选择与校验 .3 2.3.1方案I .3 2.3.2方案II 3 2.3.3方案III .3 2.3.4方案IV.3 2.3.5方案V3 2.3.6方案VI.3 2.4 变压器的选择与相关参数的计算3 2.4.1 发电厂主变的选择.3 2.4.2 四个变电站主变的选择.3 2.5 供电方案的初步比较 .3 2.6 供电方案的详细比较 .3 2.6.1电能损耗.3 2.6.2电压损失校验3 2.5.3
3、一次投资与年运行费3 2.5.4两种方案经济比较3 华北电力大学 农电 08k2 班第三组 3 / 61 3 潮流计算潮流计算.3 3.1 最大功率与最小功率分布计算.3 3.1.1 确定各站点运算负荷.3 3.1.3初步潮流分布3 图 3-4 功率分布.1 3.1.4详细潮流.1 31.4最大功率与最小功率时电压分布计算.3 3.3 故障时功率与电压分布计算3 3.3.1 线路2-4退出运行.3 3.2.2 A-2某回线停运3 4 变压器分接头选择变压器分接头选择3 4.1 发电厂低压母线 .3 4.2 变电站调压.3 4.2.1 1号站调压计算3 4.2.2 2号站调压.3 4.2. 3
4、3号站调压计算.3 4.2.4 4号站调压计算3 5 最优供电方案统计数据最优供电方案统计数据.3 6 心得体会心得体会.3 7 参考文献参考文献.3 8 附录附录.3 华北电力大学 农电 08k2 班第三组 4 / 61 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
5、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
6、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 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 / 61 4.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
7、： 4 . max 3 . max 2 . max 1 . max 4 4 .max PPPPP i i MWMWMWMW23253915 MW102 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： y P 4 1 .max1* i iy PKP 式中 -区域内各个所最大用电负荷之和； 4 1 .max i i P -同时率。 1 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- 1 K 1，去同时率为 0.90，得=91.8MW。 y P 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 1 K0.951.000.700.8
8、50.900.95 表 1-1 同时率参考值 1 K 华北电力大学 农电 08k2 班第三组 6 / 61 1.1.2 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： g P yg P K P 2 1 1 式中 -网损率； 2 K -系统的用电负荷。 y P 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。 2 K78.99 g P 系统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： )( 1 1 3 zgf PP K
9、 P 式中 -系统的供电负荷； g P -发电机电压直配负荷； z P -厂用电率。 3 K 通常发电厂厂用电率如表 1-2，查表，取=6%，得=138.06MW。 3 K f P 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1015810560.30.5 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
10、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%）=172.58MW f P f P 发电机组额定容量为： =50*2+100=200MW ef P . 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： 1.2.1 1 号变电站的无功补偿
11、 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4.38Mvar 1.2.2 2 号变电站的无功补偿 补偿前的无功为： 华北电力大学 农电 08k2 班第三组 8 / 61 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 / 61 1.2.4 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
12、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） 。 华北电力大学 农电 08k2 班第三组 10 / 61 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
13、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、
14、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 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 / 61 A 15+J4.9225+J8.2123+J7.5439+J12.79 A 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
15、，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 2314 华北电力大学 农电 08k2 班第三组 12 / 61 经计算、查表可得 =6000h =5000h =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
16、 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 134Km，所以有色金属消耗量为 36.877 吨 华北电力大学 农电 08k2 班第三组 14 / 61 AA 15+J4.92 39+J12.79 2.3.2 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， 14 2 23+J7.54 3 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
