区域电网规划设计精品好文档，推荐学习交流电气工程综合课程设计报告区域电网规划设计Planning and design of regional power grid学生姓名学号学院名称专业名称指导教师2013年12月13日摘要随着电力在国民经济发展中作用的日益突出，电网的建设与发展正扮演着越来越重要的角色。

电网作为联系电能生产企业与用户的桥梁，对供电的可靠性与稳定性不言而喻，而电网的设计作为电网建设中的重要一环，必须给予高度的重视。

本文简明扼要地介绍了区域电网设计的过程与方法。

区域电网的设计应根据用户负荷的相关资料，各变电站的地理位置和供电情况做出相应的功率平衡，确定各变电站变压器的主变容量与台数。

根据已有的知识做出几种备选的方案，通过技术经济比较，主要从以下几个方面：(1) 按经济截面选择导线，按机械强度、载流量等情况校验导线，确定各段导线型号。

(2) 对各种备选方案进行正常和故障情况下的电压和电能损耗的计算，本过程的计算主要采用手工算潮流电能的方法，得出各种正常及故障时的电压损耗情况，评定各种接线方案。

(3) 从各种方案线路的损耗，线路投资，变电所的投资以及年运行费用等方面进行经济比较。

综合以上三个方面确定最佳的方案，即为本设计的选定方案。

最后对最优方案进行潮流计算，根据其结果对最优方案评定调压要求，选定调压方案。

关键词：潮流计算；调压方案；电网接线方案目录摘要 (1)1 设计题目和原始资料 (1)1.1 概述 (1)1.2 原始资料 (1)2 负荷合理性校验，功率平衡校验及确定运行方式 (3)2.1 负荷合理性校验 (3)2.2 功率平衡校验 (3)2.3 确定发电厂运行方式 (4)3 确定网络结线方案和电压等级 (5)3.1 网络电压等级的确定 (5)3.2 网络结线方案初步比较 (5)3.3 网络结线方案精确比较 (5)4 确定发电厂、变电所的结线方式 (11)4.1 选择发电厂主结线 (11)4.3 确定变压器型号、台数及容量 (12)5调压方式的选择和计算 (14)5.1 系统参数计算 (14)5.2 各点的计算负荷和功率损耗计算及结果 (15)5.3 作出网络的功率分配图 (17)5.4网络电压损耗计算和变压器抽头选择 (18)5.5 调压计算结果分析 (22)6 统计系统设计的主要指标 (23)6.1 线损率的计算 (23)6.2 全年平均输电效率 (23)6.3 输电成本计算 (24)6.4 小结 (24)结论 (25)参考文献 (26)1 设计题目和原始资料1.1 概述一、设计题目：区域电力网规划设计二、设计主要内容：1. 校验系统有功、无功平衡和各种运行方式；2. 通过方案比较，确定系统接线方案；3. 确定发电厂、变电所的接线方案和变压器的型号、容量及参数；4. 进行系统的潮流计算；5. 进行系统的调压计算，选择变压器的分接头；6. 统计系统设计的主要指标。

1.2 原始资料注意：(1)、发电厂的负荷包括发电厂的自用电在内；(2)、建议采用的电力网额定电压为110kV。

2 负荷合理性校验，功率平衡校验及确定运行方式2.1 负荷合理性校验根据最大负荷利用小时数的定义，最大负荷运行Tmax 小时所消耗的电量等于全年实际耗电量，所以应大于全年以最小负荷运行所消耗的电量，即：Pmax ·Tmax ＞Pmin ·8760 8760——全年小时数 1、发电厂负荷（Pmax ·Tmax ＝80×5500＝440000）＞（Pmin ·8760＝45×8760＝394200） （MWh ）2、变电所1 负荷（Pmax ·Tmax ＝20×5500＝110000）＞（Pmin ·8760＝10×8760＝87600） （MWh ）3、变电所2 负荷（Pmax ·Tmax ＝30×5500＝165000）＞（Pmin ·8760＝15×8760＝131400） （MWh ）4、变电所3 负荷（Pmax ·Tmax ＝30×5500＝165000）＞（Pmin ·8760＝20×8760＝175200） （MWh ）结论：所以负荷均满足合理性要求。

2.2 功率平衡校验一、有功功率平衡校验（最大方式下）系统最大有功综合负荷：∑⋅⋅⋅=nn MAX XMAX P K K P 121系统最小有功综合负荷：∑⋅⋅⋅=n n MIN XMIN P K K P 121K 1 ——同时系数取1K 2 ——厂用网损系数取1.15（其中网损7%，厂用8%） P Xmax =1×1.15×(20+30+30)=92 MW P XMIN =1×1.15×(10+15+30)=63.25 MW 发电厂装机容量：P Fmax =50×6=300MW有功备用容量：P B= P Fmax- P Xmax=300-92=208MW备用容量占系统最大有功综合负荷的百分比：69.3％＞10％二、无功功率平衡校验（最大方式下）系统最大综合无功负荷：Q Xmax=P Xmax.tan(cos-1Φ)Q Xmax=92×tan（cos-10.85）=57 MVar发电机能提供的无功功率：Q Fmax=P Fmax.tan(cos-1Φe)Q Fmax＝（50×6）tan(cos-10.85)=185.9 MVar无功备用容量：Q B=Q Fmax- Q Xmax=185.9-57=128.9 MVar无功备用容量占系统最大综合无功功率的69.4％>10%三、功率平衡校验结论发电厂有功储备为 208MW，达到系统最大综合有功综合负荷的 69.3％，大于10％，基本满足系统有功平衡的要求。

发电厂无功储备有 128.9MVar，达到系统最大综合无功功率的 69.4％，已满足系统无功平衡要求的大于10%储备要求。

综上所述，该发电厂装机容量可以满足系统功率平衡的要求，而且不用无功补偿。

2.3 确定发电厂运行方式系统以最大负荷方式运行时，系统最大有功综合负荷为 92MW，而发电厂最大出力为300MW，因备用容量不足一台发电机组的容量，所以所有机组都须带负荷运行。

机组间负荷分配，可以按机组容量来分配。

当系统以最小负荷方式运行时，系统有功功率只有 63.25MW，此时发电厂以最大方式运行时。

无论最大最小，都要2台50MW 机组投入运行，即两台50KW机组带负荷，而另四台50KW机组作备用，用作轮流检修和事故备用。

3 确定网络结线方案和电压等级3.1 网络电压等级的确定本设计的网络是区域电力网，输送容量20～37MVA，输送距离从100~169.7kM。

根据各级电压的合理输送容量及输电距离，应选择 220KV 电压等级（其输送能力为100~500MW，100～300kM）。

故网络电压等级确定为：220kV3.2 网络结线方案初步比较方案结线图线路长度（kM）高压开关数优缺点Ⅲ665.9 10优点：供电可靠性高。

缺点：电厂出线多，倒闸操作麻烦；有环网，保护须带方向3.3 网络结线方案精确比较确定导线材料和杆塔的类别及导线的几何均距。

目前我国高压输电线主要采用钢芯铝绞线。

按电力设计手册，当负荷的年最大利用小时数达 5000 小时以上时，钢芯铝绞线的经济电流密度取 J=0.9A/mm2，在高压区域电力网，用经济电流密度法选择导线截面，用发热校验。

因本设计是 220kV电压等级，为了避免电晕损耗，导线截面不得小于LGJ-70。

在LGJ-240以下者，均采用单杆三角形排列，在LGJ-300以上者，采用Π型杆塔。

有关数据查参考书《电力系统规划设计手册导线截面载流r o(Ω/km) x o(Ω/km) 导线投线路综合投资LGJ-70 275 0.45 0.432 0.29 1.95 LGJ-95 335 0.33 0.416 0.4 2.1 LGJ-120 380 0.27 0.409 0.49 2.25 LGJ-150 445 0.21 0.403 0.62 2.45LGJ-185 515 0.17 0.395 0.76 2.7 LGJ-240 610 0.130.188 0.98 2.95 LGJQ-300 710 0.100.382 1.46 3.4方案II III IV 结线图潮流（MVA）线路A-1： +j 线路A-2： +j 线路2-A： +j 线路1-3： +j 线路3-2： +j选导线A-1：2×LGJ-300 A-2： LGJ- 150 1-3： LGJ- 70 3-2： LGJ- 300线路阻抗（Ω）A-1：7.062+j25.212A-1：11.55+j22.165 1-3：38.66+j37.1153-2：9.99+j 35.66正常时ΔU% A-1：占额定电压的2.0%A-2：占额定电压的1.46%A-3：占额定电压的2.4%A-4：占额定电压的1.8%由上表的技术及经济比较可以看出，方案Ⅵ在技术上满足要求（正常时∆U<5％，故障时∆U<15％），经济上又最省，故选择Ⅵ方案为网络结线方案。

表中数据算法及算例如下（以方案Ⅲ为例，方案Ⅱ、方案Ⅵ类同）：线路潮流分布计算的两个假定：1、计算时不考虑线路功率损失；2、功率大小按导线的长度均匀分布。

1、潮流计算：线路A-1：P=20/2=10MW Q=P·tan(cos-1φ)=10×tan(cos-10.85)＝6.20 MVar线路A-2：P=25/2=12.5MW Q=P·tan(cos-1φ)=12.5×tan(cos-10.85)＝7.75 MVar线路A-3：)(46.26275067305030)2750(MW P =++⨯+⨯+=Q=P ·tan(cos -1φ)=26.46×tan(cos -10.85)＝16.40 (MVar) 线路A-4：)(54.33275067306730)7067(MW P =++⨯+⨯+=Q=P ·tan(cos -1φ)=33.54×tan(cos -10.85)＝20.79 (MVar) 线路3-4：P=PA-4-P4=33.54-30=3.54 (MW)Q=P ·tan(cos -1φ)=3.54×tan(cos -10.85)＝2.19 (MVar) 2、选导线：线路A-1：A U P I 75.6185.011031010cos 33=⨯⨯⨯=Φ=A U P I 50.12385.011031020cos 33max max =⨯⨯⨯=Φ=261.689.075.61mm J I S ===故选2×LGJ-70 Imax=275A 线路A-2：A U P I 75.6185.011031010cos 33=⨯⨯⨯=Φ=A U P I 50.12385.011031020cos 33max max =⨯⨯⨯=Φ=261.689.075.61mm J I S ===故选2×LGJ-95 Imax=335A 线路A-3：A U P I 75.6185.011031010cos 33=⨯⨯⨯=Φ=A U P I 50.12385.011031020cos 33max max =⨯⨯⨯=Φ=261.689.075.61mm J I S ===故选LGJ-185 Imax=515A 线路A-4：A U P I 75.6185.011031010cos 33=⨯⨯⨯=Φ=A U P I 50.12385.011031020cos 33maxmax =⨯⨯⨯=Φ=261.689.075.61mm J I S ===故选LGJ-240 Imax=610A 线路3-4：A U P I 75.6185.011031010cos 33=⨯⨯⨯=Φ=A U P I 50.12385.011031020cos 33max max =⨯⨯⨯=Φ=261.689.075.61mm J I S === 故选LGJ-70 Imax=275A 3、线路阻抗计算Z= r+jx =r 0L+jx 0LA-1：r+jx=0.45×68/2+j0.432×68/2=15.30+j14.69（Ω） A-2：r+jx=0.33×48/2+j0.416×48/2=7.92+j9.98（Ω） A-4：r+jx=0.132×50+j0.188×50=6.60+j9.40（Ω） 3-4：r+jx=0.45×27+j0.432×27=12.15+j11.66（Ω） 4、正常运行时的电压损失：%100Pr %2⨯+=∆UQxU A-1：%100Pr %2⨯+=∆UQxU A-2：%100Pr %2⨯+=∆U QxU A-3：%100Pr %2⨯+=∆UQxUA-4：%100Pr %2⨯+=∆U QxU 5、故障时最大电压损失：A-3-4-A 网络中，当A-4断开电压损失最大：%8.13%10011047.26)85.0tan(cos )3030(39.11)3030(%213=⨯⨯++⨯+=∆--A U %8.13%10011047.26)85.0tan(cos )3030(39.11)3030(%2143=⨯⨯++⨯+=∆--UΔU%=ΔU A-3％＋ΔU 3-4％=13.8%+4.8%=18.6% 6、投资（K ）：线路：（双回路线路投资，线路计算长度为两线路长度之和的70％） K 1=K A-1+K A-2+K A-3+K A-4+K 3-4＝1.95×95.2+2.1×67.2+2.7×67+2.95×50+1.95×27＝707.81万元断路器：K ＝80万元（单价4.75万元） 总投资：K ＝K1＋K ＝707.81+66.5＝774.31万元 7、年运行费用（万元）：年运行费用包括折旧费和损耗费 折旧费＝4％K ＝774.31×8％＝61.94万元（折旧率4％）线路年网损费用：（τ查表：《电力系统分析第三版下册》表14-1 p.129）线路A-1：MW R U S P A 17505.03.151102.610%222221=⨯+==∆- cos φ＝0.85 T max ＝5500h 查表得τ＝4000h线路A-2：MW R U S P A 17505.03.151102.610%222221=⨯+==∆-cos φ＝0.85 T max ＝5000h 查表得τ＝3500h线路A-3：MW R U S P A 17505.03.151102.610%222221=⨯+==∆- cos φ＝0.85 T max ＝5500h 查表得τ＝4000h线路A-4：MW R U S P A 17505.03.151102.610%222221=⨯+==∆-cos φ＝0.85 T max ＝5000h 查表得τ＝3500h线路3-4：MW R U S P A 17505.03.151102.610%222221=⨯+==∆- cos φ＝0.85 T max ＝5500h 查表得τ＝4000h电能损耗：ΔA=Σ（ΔP·τ）＝×4000＋0.14158×3500+0.91223×4000 +0.84936×3500+0.0174×4000=7887.01 MWh总网损成本＝7887.01×10-1×0.2＝157.74万元（电价0.2元/kWh）年运行费：N＝61.94+157.74＝219.68万元8、年计算费用（万元）：按7年收回投资计算Z=K/7+N=774.31/7+219.68=330.30（万元）4 确定发电厂、变电所的结线方式4.1 选择发电厂主结线从负荷情况来看，各变电所均有一、二类负荷，而且系统中只有一个发电厂，因此保证供电的可靠性成为选择发电厂主结线所要考虑的首要问题。