区域电力网设计

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1、电气工程课程设计区域电力网设计学院：*学号：*姓名：*指导老师：*完成时间：2010.9.8电气工程课程设计1设计任务书一 设计题目区域电力网设计二 设计要求设计一个区域性电力网：1 根据地理位置，设计 78 种方案2 根据网络稳定性要求、运行调度的复杂程度等，初步选择 23 种方案3 根据详细的技术经济比较，最终确定一个电力网接线方案三 成果要求设计报告包括：1 设计说明书2 设计计算书3 电力网接线图4 电力网最大最小潮流图四 区域电力网地理位置图图 1 区域电力网地理位置图注：S 为系统（可视为无穷大系统）G 为电厂C、D、E 、 F 为新建变电站； A、B 为原有变电站连接线上数字为公

2、里数。五 原始资料略。电气工程课程设计2设计说明书一 区域电力网接线方案设计根据地理位置，可拟出多个区域电力网接线方案。由于六个变电站的重要负荷比例都超过了 50%，所以电力网应选择有备用接线方式。方案 1：如图 2 所示。电力网由两个环网（GEDG、GFBG）和一个双回链式网络（GAC）构成。方案 2：如图 3 所示。电力网由一个环网（GFBCADEG）构成。方案 3：如图 4 所示。电力网由三个环网（GEDG、GFBG、BACB）构成。方案 4：如图 5 所示。电力网由两个双回支路（GE、GF）和两个双回链式网络（GDA、GBC ）构成。方案 5：如图 6 所示。电力网由两个环网（GEDG

3、、GFBG）和两个双回支路（DA、BC）构成。方案 6：如图 7 所示。电力网由复合环网（GEDG、GFBG、GBCADG）构成。方案 7：如图 8 所示。电力网由复合环网（GEDG、GFBG、GABG、GADG、BACB ）构成。图 2 方案 1 图 3 方案 2图 4 方案 3 图 5 方案 4电气工程课程设计3图 6 方案 5 图 7 方案 6图 8 方案 7二 区域电力网接线方案初选根据网络稳定性和运行调度的复杂程度初选方案。在 7 个设计方案中，可以直接排除的是方案 2（不可靠、稳定性差） ；对于方案 7，网络可靠性较高，但网络结构相对复杂，运行调度不方便；比较方案 1、3 、5、6

4、 ，它们都包含两个基本环网（GEDG、GBFG ） ，方案3 的稳定性相对较弱，其它方案稳定性相当，而方案 1 的网络结构较方案 5 和方案 6 清晰，运行调度更方便（方案 1 可看成 3 个独立的简单网络） ；方案 4 采用双回放射链式网络，结构清晰，供电可靠，调度方便。综合上述分析，初步选择方案 1 和方案 4。三 区域电力网接线方案确定经过输电线选择计算和潮流计算，两个设计方案在技术上都可行，再对两个方案进行详细的经济比较。经济指标比较见表 1。由表 1 可知，方案 4 的总投资、年电能损耗和年运行费用都比方案 1 少。方案 4 不仅技术可行，经济上也比方案 1 合理。最终选取方案 4

5、作为区域电力网最佳接线方案。表 1 方案的经济比较方案 线路总投资（万元） 线路年电能损耗（kWh) 年运行费用(万元）1 9232 3.93107 26904 8275 3.82107 2566电气工程课程设计4设计计算书一 区域电力网接线方案 1 的计算（一）区域电力网接线方案 1 的功率平衡计算按最大负荷计算，不计功率损耗，不计电压损耗，环网按均一电力网计算。1 环网 GEDGSGE=SE*(50/85)+SD*(30/85)=(70+j52.50)*(50/85)+(50+j37.50)*(30/85)=58.82+j44.12(MVA)SGD=SE*(35/85)+SD*(55/85

6、)=(70+j52.50)*(35/85)+(50+j37.50)*(55/85)=61.18+j45.88(MVA)SDE=SGD-SD=61.18+j45.88-(50+j37.50)=11.18+j8.38(MVA)2 环网 GFBGSGF=SF*(51/78)+SB*(28/78)=(40+j24.79)* (51/78)+(45+j27.89)* (28/78)=42.31+j26.22(MVA)SGB=SF*(27/78)+SB*(50/78)=(40+j24.79)* (27/78)+(45+j27.89)* (50/78)=42.69+j26.46(MVA)SFB=SGF-SF

7、=42.31+j26.22-(40+j24.79)=2.31+j1.43(MVA)3 支链 GACSAC=SC=60+j45.00(MVA), SAC/2=30+j22.50(MVA)SGA=SA+SC=50+j37.50+60+j45.00=110+j82.50(MVA), SGA/2=55+j41.25(MVA)（二）区域电力网接线方案 1 的架空线路导线型号初选环网线路采用同型号导线。1 环网 GEDG线路 GE: SGE=Sqrt(58.822+44.122)=73.53(MVA)I=SGE/(Sqrt(3)*UN)=73.53*1000/(1.732*110)=386(A)Tmax=

8、5256h,经济电流密度 J=1.04A/mm2导线经济截面 SJ=I/J=386/1.04=371(mm2)线路 GD: SGD=Sqrt(61.182+45.882)=76.47(MVA)I=SGD/(Sqrt(3)*UN)=76.47*1000/(1.732*110)=401(A)Tmax=7446h,经济电流密度 J=0.8A/mm2导线经济截面 SJ=I/J=401/0.8=501(mm2)线路 DE: SDE=Sqrt(11.182+8.382)=13.97(MVA)I=SDE/(Sqrt(3)*UN)=13.97*1000/(1.732*110)=73(A)Tmax=7446h,

9、经济电流密度 J=0.8A/mm2导线经济截面 SJ=I/J=73/0.8=91(mm2)环网 GEDG：S J=501mm2根据输电线路参数表，选取 LGJ-400/50 钢芯铝绞线。2 环网 GFBG线路 GF: SGF=Sqrt(42.312+26.222)=49.78(MVA)I=SGF/(Sqrt(3)*UN)=49.78*1000/(1.732*110)=261(A)Tmax=5256h,经济电流密度 J=1.04A/mm2导线经济截面 SJ=I/J=261/1.04=251(mm2)线路 GB: SGB=Sqrt(42.692+26.462)=50.23(MVA)I=SGB/(S

10、qrt(3)*UN)=50.23*1000/(1.732*110)=264(A)Tmax=5256h,经济电流密度 J=1.04A/mm2导线经济截面 SJ=I/J=264/1.04=254(mm2)线路 FB: SFB=Sqrt(2.312+1.432)=2.72(MVA)电气工程课程设计5I=SFB/(Sqrt(3)*UN)=2.72*1000/(1.732*110)=14(A)Tmax=5256h,经济电流密度 J=1.04A/mm2导线经济截面 SJ=I/J=14/1.04=13(mm2)环网 GEDG：S J=254mm2根据输电线路参数表，选取 LGJ-240/40 钢芯铝绞线。3

11、 支链 GAC线路 AC:每一回线的功率 S= Sqrt(302+22.502)=37.50(MVA)I=S/(Sqrt(3)*UN)=37.50*1000/(1.732*110)=197(A)Tmax=7446h,经济电流密度 J=0.8A/mm2导线经济截面 SJ=I/J=197/0.8=251(mm2)根据输电线路参数表，选取 LGJ-240/40 钢芯铝绞线。线路 GA: 每一回线的功率 S= Sqrt(552+41.252)=68.75(MVA)I=S/(Sqrt(3)*UN)=68.75*1000/(1.732*110)=361(A)Tmax=7446h,经济电流密度 J=0.8A

12、/mm2导线经济截面 SJ=I/J=361/0.8=451(mm2)根据输电线路参数表，选取 LGJ-400/50 钢芯铝绞线。（三）区域电力网接线方案 1 的导线截面积校验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，对于 110kV 等级的线路，一般认为不得小于35mm2。因此所选的全部导线均满足机械强度的要求。2 按电晕校验导线截面积所选的全部导线均不必验算电晕临界电压，都满足电晕的要求。3 按允许载流量校验导线截面积按经济电流密度选择的导线截面积，一般都会比按正常运行情况下的载流量计算的截面积大许多。区域气温最高 40，温度修正系数 K =Sqrt(70-40)/(70

13、-25)=0.82。环网 GEDG：导线型号 LGJ-400/50，允许载流量 800A800*0.82=656A401A，合格环网 GFBG：导线型号 LGJ-240/40，允许载流量 610A610*0.82=500A264A，合格支链 GAC：线路 AC：导线型号 LGJ-240/40，允许载流量 610A610*0.82=500A197A，合格线路 GA：导线型号 LGJ-400/50，允许载流量 800A800*0.82=656A361A，合格（四）区域电网接线方案 1 的潮流计算导线参数（电阻，电抗，充电功率）：LGJ-400/50：r 1=0.079/km,x 1=0.386/k

14、m,Q C.L=3.91Mvar/100kmLGJ-240/40：r 1=0.131/km,x 1=0.401/km,Q C.L=3.76Mvar/100km线路参数：线路 GE：Z=35*(0.079+j0.386)=2.77+j13.51( )QC.L/2=(3.91/100*35)/2=0.68(Mvar)线路 GD：Z=30*(0.079+j0.386)=2.37+j11.58()QC.L/2=(3.91/100*30)/2=0.59(Mvar)线路 DE： Z=20*(0.079+j0.386)=1.58+j7.72()电气工程课程设计6QC.L/2=(3.91/100*20)/2=

15、0.39(Mvar)线路 GF：Z=27*(0.131+j0.401)=3.54+j10.83()QC.L/2=(3.76/100*27)/2=0.51(Mvar)线路 GB：Z=28*(0.131+j0.401)=3.67+j11.23()QC.L/2=(3.76/100*28)/2=0.53(Mvar)线路 FB： Z=23*(0.131+j0.401)=3.01+j9.22()QC.L/2=(3.76/100*23)/2=0.43(Mvar)线路 AC： Z=(1/2)*25*(0.131+j0.401)=1.64+j5.01()QC.L/2=(2*3.76/100*25)/2=0.94

16、(Mvar)线路 GA： Z=(1/2)*40*(0.079+j0.386)=1.58+j7.72()QC.L/2=(2*3.91/100*40)/2=1.56(Mvar)1 按最大负荷进行潮流计算环网 GEDG：E 点的运算负荷 Sy.E=70+j52.50-j0.68-j0.39=70+j51.43(MVA)D 点的运算负荷 Sy.D=50+j37.50-j0.59-j0.39=50+j36.52(MVA)初始功率分布：SGE=(70+j51.43)*(50/85)+(50+j36.52)*(30/85)=58.82+j43.14(MVA)SGD =(70+j51.43)*(35/85)+(50+j36.52)*(55/85)=61.18+j44.81(MVA)