電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)地區(qū)電力網(wǎng)設(shè)計(jì)

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué) 電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 前 言電力是一種能源，他不僅為工業(yè)農(nóng)業(yè)，現(xiàn)代科學(xué)和現(xiàn)代國(guó)防提供了必不可少的動(dòng)力，而且與現(xiàn)代社會(huì)生活有著日密切的聯(lián)系，電能已經(jīng)廣泛應(yīng)用到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，電力工業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要部門(mén)。電力系統(tǒng)分析課程本身是電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課，同時(shí)又是學(xué)習(xí)電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)課程的基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)分析取決于電力系統(tǒng)本身客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也取決于當(dāng)時(shí)能夠采取的研究，分析計(jì)算的手段和工具。地區(qū)電力網(wǎng)是支撐本地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，而我國(guó)面臨著電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理、電網(wǎng)發(fā)展滯后的制約。這次課程設(shè)計(jì)將設(shè)計(jì)一個(gè)地區(qū)電力網(wǎng)，綜合考慮電力安全性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面，通過(guò)實(shí)踐更

2、進(jìn)一步的體會(huì)科學(xué)規(guī)劃，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，優(yōu)化電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)和布局在電力系統(tǒng)中的重要性。2. 功率平衡計(jì)算功率平衡計(jì)算包括有功功率平衡計(jì)算和無(wú)功功率平衡計(jì)算2.1有功功率平衡計(jì)算 為了維持功率的穩(wěn)定，滿足用戶對(duì)功率的要求，電力系統(tǒng)裝設(shè)的發(fā)電機(jī)額定容量必須大于當(dāng)前的最大負(fù)荷。因此要進(jìn)行最大負(fù)荷時(shí)有功功率平衡計(jì)算，以計(jì)算系統(tǒng)備用容量是否符合要求。 n式中 pmax i n 個(gè)變電所最大負(fù)荷之和；i =1k1 同時(shí)率k 2 網(wǎng)損率k 3 廠用電率py 發(fā)電廠的機(jī)壓負(fù)荷同時(shí)率 k1 的大小與電力用戶的多少、各用戶的用電特點(diǎn)等有關(guān)，一般應(yīng)根 據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料確定。當(dāng)無(wú)實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，可參考附表 b1 的同時(shí)率 k1 。

3、網(wǎng)損率 k 2 以供電負(fù)荷的百分?jǐn)?shù)表示，一般為 5% 10% 。廠用電率 k 3 以廠用電負(fù)荷占發(fā)電負(fù)荷的百分?jǐn)?shù)表示，通常發(fā)電廠廠用電率 如附表 b2 所示。系統(tǒng)總裝機(jī)容量：p =252+31.52+252=226mw由于p=226mw1.2=186.12mw,所以系統(tǒng)備用容量符合要求.2.2無(wú)功功率平衡計(jì)算電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡是系統(tǒng)電壓得到根本保證，對(duì)其計(jì)算主要目的在于初步估計(jì)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的容量是否能夠滿足系統(tǒng)最大負(fù)荷時(shí)的需求，是否需要加裝無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備。根據(jù)電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功電力技術(shù)導(dǎo)則規(guī)定：220kv及其以下電壓等級(jí)變電所，在主變壓器最大時(shí)，其二次側(cè)的功率因數(shù)或電網(wǎng)供給的無(wú)功功率之比

4、應(yīng)滿足規(guī)定；不滿足規(guī)定的，需做無(wú)功補(bǔ)償，使其全部滿足規(guī)定值。功負(fù)荷： 變壓器無(wú)功損耗：=12%mvar. 式中m為電壓變換次數(shù)系統(tǒng)中無(wú)功電源：mvar（式中n為發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)，為主網(wǎng)和鄰網(wǎng)輸入的無(wú)功功率)系統(tǒng)無(wú)功備用容量： =（7%8%）=（7%8%）72=（5.04-5.76）mvar整個(gè)系統(tǒng)無(wú)功功率： 3. 電力網(wǎng)供電方案的確定3.1 電壓等級(jí)的選擇由于電網(wǎng)的電壓等級(jí)和接線方案有著密切的關(guān)系，因此，一般地區(qū)電網(wǎng)設(shè)計(jì)中，接線方案和電壓等級(jí)確定同時(shí)進(jìn)行，綜合考慮輸電容量、距離等各種因素以及根據(jù)動(dòng)力資源的分布、電源及工業(yè)布局等遠(yuǎn)景發(fā)展情況，確定合適的電壓等級(jí)。在此次的電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)中，由于條件限制

5、，不可能同時(shí)論證電壓等級(jí)和進(jìn)行方案。因此，根據(jù)題目所給數(shù)據(jù)：1、2、3、4各點(diǎn)的輸送距離集中在50-100 km之間，輸送容量在10-50mw之間，參考附表b4，并根據(jù)同一地區(qū)，同一電力系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化電壓等級(jí)的原則，確定電壓等級(jí)為110kv。附表 b4各電壓等級(jí)輸電線路合理輸送容量及輸送距離線路額定電壓（kv）輸送容量（mw）輸送距離（km）線路額定電壓（kv）輸送容量（mw）輸送距離（km）0.38 0.1 0.6352.0 1050 2030.1 1.03 1605.0 20100 2060.1 1.215 411010 50150 50100.2 2.020 6220100 3003

6、00 1003.2 電力網(wǎng)接線方案的初步選擇對(duì)所給的原始資料進(jìn)行定性分析，根據(jù)用戶對(duì)供電可靠性的要求，地理位置及負(fù)荷的大小提出各種可能接線方案。接線方案應(yīng)考慮以下因素：確定電源處斷開(kāi)一回線的情況下，仍能將所有功率送出去的最少出線數(shù)。根據(jù)負(fù)荷備用的要求及負(fù)荷大小確定對(duì)變電所的供電方案。考慮運(yùn)行靈活方便，不宜有太多環(huán)網(wǎng)。所以確定如下六個(gè)可能的接線方案：圖（1）方案1圖（2）方案2圖（3）方案3圖（4）方案4圖（5）方案5圖（6）方案6由原始數(shù)據(jù)可得最大負(fù)荷時(shí)各變電所功率如下：取 q1=p*tanarccos=14.53kvar同理 q2=21.79 kvar q4=12.11 kvar則1=30+

7、j14.53mva 2=45+j21.79mva 4=25+j12.11 mva由于3是原變電所，故3=0 mva為說(shuō)明方案設(shè)水電廠結(jié)點(diǎn)為0結(jié)點(diǎn)3.21技術(shù)方面的初步選擇方案1 圖a可知2為無(wú)功功率分點(diǎn)1.正常運(yùn)行時(shí)電壓損耗為：2.計(jì)算故障狀態(tài)下的最大電壓損耗：1）斷開(kāi)0-1段：2）斷開(kāi)2-3段： 可見(jiàn)方案1在正常和故障情況下最大電壓損耗均滿足需要。方案2設(shè)全網(wǎng)為均一網(wǎng)絡(luò)，在零結(jié)點(diǎn)解開(kāi)環(huán)網(wǎng)，如圖b 可見(jiàn)2為無(wú)功功率分點(diǎn)1.正常運(yùn)行時(shí)電壓損耗如下：2、計(jì)算故障情況下的最大電壓損耗：1）斷開(kāi)2-3段：2）斷開(kāi)0-2段：可見(jiàn)方案2在正常和故障情況下最大電壓損耗均滿足要求.方案3在零結(jié)點(diǎn)解開(kāi)環(huán)網(wǎng)，如圖

8、c可見(jiàn)2為無(wú)功功率分點(diǎn)。1.正常運(yùn)行時(shí)電壓損耗如下：2.計(jì)算故障情況下的最大電壓損耗：故障時(shí)方案3最大電壓損耗不滿足要求，故舍掉方案3。方案4在零結(jié)點(diǎn)解開(kāi)環(huán)網(wǎng)，如圖d可知4為無(wú)功功率分點(diǎn)1.正常運(yùn)行時(shí)電壓損耗為：2計(jì)算故障狀態(tài)下的最大電壓損耗：1）斷開(kāi)0-2段 2）斷開(kāi)0-4段可見(jiàn)方案4在正常和故障情況下最大電壓損耗均滿足需要。方案5由于線路長(zhǎng)度最長(zhǎng)，需要的高壓開(kāi)關(guān)數(shù)目眾多，說(shuō)明電力線路和變電所需要的投資較多，所以應(yīng)舍去。方案6當(dāng)電源處斷開(kāi)一回路時(shí)，此線路短線，不能運(yùn)行，不能將其線路的功率送出去，可靠性嚴(yán)重不足，所以應(yīng)該舍去。因此，根據(jù)電壓損耗計(jì)算，方案1、2、4可選。3.22經(jīng)濟(jì)方面在初步比

9、較時(shí)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括線路長(zhǎng)度和所需的高壓開(kāi)關(guān)數(shù)目，以上1，2，4三個(gè)方案中高壓開(kāi)關(guān)數(shù)目均為14個(gè)，因此只要比較長(zhǎng)度即可長(zhǎng)度分別為由此可知方案1經(jīng)濟(jì)損耗最大，故舍去。3.3詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較在技術(shù)方案成立的前提下，針對(duì)方案2、方案4進(jìn)行詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。3.31導(dǎo)線截面的選擇方案21.導(dǎo)線截面的選擇1）按允許載流量條件校驗(yàn)導(dǎo)線截面積（發(fā)熱校驗(yàn)）導(dǎo)線型號(hào)初選后，需計(jì)算最嚴(yán)峻的正常運(yùn)行方式下和事故運(yùn)行方式下，實(shí)際可能的工作電流，將其與該型號(hào)導(dǎo)線長(zhǎng)期允許載流量相比較，前者應(yīng)小于后者。2）按電暈條件校驗(yàn)導(dǎo)線截面積 電暈將產(chǎn)生功率損耗、干擾無(wú)線電通訊。因此在設(shè)計(jì)線路時(shí)，就應(yīng)校驗(yàn)所選導(dǎo)線直徑能否滿足在晴朗天

10、氣不發(fā)生電暈的要求。附表 b9 列出了規(guī)程規(guī)定的 不必驗(yàn)算電暈的導(dǎo)線最小直徑。如果按其他條件選擇的導(dǎo)線直徑小于附表 b9 中所列的數(shù)值，一般就應(yīng)加大導(dǎo)線截面積或考慮采用擴(kuò)徑導(dǎo)線或分裂導(dǎo)線。3）按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)導(dǎo)線截面積為保證架空線路具有必要的機(jī)械強(qiáng)度，規(guī)程規(guī)定，1kv 10kv 線路不得采用單股線，其最小截面如附表 b10 所示。對(duì)更高電壓等級(jí)線路，規(guī)程未作規(guī)定，一般認(rèn)為導(dǎo)線截面積不得小于35mm此網(wǎng)tmax都大于5000，查表b5可知經(jīng)濟(jì)電流密度為0.9a/mm2。為了計(jì)算投資及年運(yùn)行費(fèi)用，必須首先選擇輸電線路的導(dǎo)線截面積。在選擇之前，首先要進(jìn)行各種方案的初步潮流計(jì)算。取x。=0.42/km，

11、r。=0.21/km，b=0,計(jì)算出各條線路的最大輸送功率。故表b16可得：02 lgj15024 lgj500-4 lgj185 可見(jiàn)4為無(wú)功功率分點(diǎn)根據(jù)表b7正常情況下，4為無(wú)功功率分點(diǎn)斷開(kāi)04，線02，24上流過(guò)的無(wú)功功率分別為2.電壓損耗的校驗(yàn)根據(jù)所選導(dǎo)線截面積，在電力工程手冊(cè)中可查得各導(dǎo)線的電阻、電抗（幾何均距取 4m ），再根據(jù)所選導(dǎo)線的實(shí)際參數(shù)，進(jìn)行潮流分布計(jì)算，目的是校驗(yàn)正常運(yùn)行情況下，線路的電壓損耗是否滿足要求。同時(shí)，還要進(jìn)行故障情況下的校驗(yàn)。選擇最嚴(yán)重的故障情況，進(jìn)行潮流計(jì)算，校驗(yàn)各條線路載流量是否滿足導(dǎo) 線長(zhǎng)期允許通過(guò)的電流值，并進(jìn)行電壓損耗校驗(yàn)。正常情況下，4為無(wú)功功率

12、分點(diǎn)斷開(kāi)04，線02，24上流過(guò)的無(wú)功功率分別為選 02 lgj150， 24 lgj50， 04 lgj120，故選01 lgj95 當(dāng)斷開(kāi)母線時(shí)故方案2截面積選擇為選 01 lgj95， 04 lgj150， 24 lgj50方案4按功率的初步分步計(jì)算，各線段的最大負(fù)荷電流imax計(jì)算加權(quán)平均最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)由表b5選擇經(jīng)濟(jì)電流密度為j=0.9a/mm2.由初步選出的導(dǎo)線截面積和半徑計(jì)算各段參數(shù)根據(jù)表b15 16得 (幾何均距為d=4.0m)運(yùn)用以上參數(shù),再次計(jì)算功率分布節(jié)點(diǎn)2為無(wú)功率分點(diǎn)各線段導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面積為選線有差異，需再次計(jì)算功率分布，并重復(fù)如下計(jì)算選線有差異的線路的參數(shù)如下。見(jiàn)

13、表b-16最大負(fù)荷電流為各線段的經(jīng)濟(jì)截面積選 01 lgj150， 04 lgj150， 24 lgj503.32計(jì)算電力網(wǎng)投資及年運(yùn)行費(fèi)用方案2根據(jù)表b11可得線路投變電所投資=63.1+63.1+63.1-8.09=181.21萬(wàn)元電力網(wǎng)總投資線路折舊維修費(fèi)變電所折舊維修費(fèi)根據(jù)表b13得最大損耗時(shí)間在4點(diǎn)重新解開(kāi)環(huán)網(wǎng)如圖方案4計(jì)算電力網(wǎng)投資線路投資變電所投資wb只用高壓開(kāi)關(guān)個(gè)數(shù)表示 wb=12個(gè)則電網(wǎng)總投資 z= wl+ wb=1043.15+12年運(yùn)行費(fèi)用電能損耗費(fèi)：由小時(shí)，則， 查表b13可得：， ， =119.7萬(wàn)元+3.94個(gè)3.4確定最優(yōu)方案由于方案3的計(jì)算費(fèi)用最小，可以認(rèn)為該方

14、案在經(jīng)濟(jì)上是有利的，選為最優(yōu)方案。心得體會(huì)電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)是學(xué)完電力系統(tǒng)分析課程后的一次綜合性練習(xí)。在此次電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)中，我通過(guò)對(duì)地區(qū)電網(wǎng)的設(shè)計(jì)，鞏固和運(yùn)用前面所學(xué)到的基礎(chǔ)理論知識(shí)，掌握了電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則和方法，培養(yǎng)了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)要求完成一個(gè)比較完整的電力網(wǎng)的初步設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要考慮到各方面的相互關(guān)系和相互影響，綜合地運(yùn)用課程中所學(xué)到的知識(shí)，進(jìn)行獨(dú)立思考。在這次的課程設(shè)計(jì)中，我投入了極大的熱情和精力，我感覺(jué)有很大的收獲。我遇見(jiàn)了各種各樣的困難。也是通過(guò)查閱資料，向老師和同學(xué)請(qǐng)教才解決了問(wèn)題。這讓我了解到了自己在這門(mén)課程上的不足之處和薄弱環(huán)節(jié)。另外課本知識(shí)和實(shí)踐設(shè)計(jì)還是有很大的差別，這更加讓我理解了真理出自實(shí)踐這句名言的可貴之處。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使自己對(duì)課本上的知識(shí)可以應(yīng)用于實(shí)際，使理論與實(shí)際相結(jié)合，加深自己對(duì)課本知識(shí)的更好理解，同時(shí)也段練了我個(gè)人的動(dòng)手能力：能夠充分利用圖書(shū)館去查閱資料，增加了許多課本以外的知識(shí)。在這次課程設(shè)計(jì)中，我掌握了設(shè)計(jì)一個(gè)地區(qū)電力網(wǎng)的基本方法和基本步驟，解決了設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題，增強(qiáng)了尋找問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。讓我更進(jìn)一步地熟悉了功