2023年高压电力网最优网络接线方案设计【完整版】

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ａ编号 １ 1 1 ５ 4 1 4 ０ １ ３ 3 3 3 课 课 程 设 计 （ （ 20 １4 级本科） 题 目: 高压电力网最优网络接线方案设计 系（部) 院: 物 理 与 机 电 工 程 学 院 专 专 业: 化 电 气 工 程 及 其 自 动 化 作者姓名: 王 彦 彦 荣 指导教师：

　　 刘永科 职称: 副教授 完成日期：

　　 ２0１ １４ ４ 年 7 月 1 日 二○一四 年 七 月 目录 目录误错ﻩ 错误! 未定义书签。

　　河西学院本科生课程设计任务书 .................................................................... 错误! 未定义书签。

　　引言................................................................................................................................................... 3 第一章 功率平衡校验 .................................................................................... 错误! 未定义书签。

　　1．1 有功功率的平衡 .............................................................................. 错误! 未定义书签。

　　１.1.1 系统综和最大用电负荷yP 的计算3 ﻩ1.１．2 系统供电负荷gP的计算误错ﻩ 错误! 未定义书签。

　　1.1.３ 系统中发电负荷fP的计算误错ﻩ 错误! 未定义书签。

　　１.1．4 发电厂Ａ的总装机容量初定误错ﻩ 错误! 未定义书签。

　　1.２ 无功功率平衡误错ﻩ 错误! 未定义书签。

　　1.3 初步确定主网架 ............................................................................................................. 4 第二章 供电网络接线初步设计 4 ﻩ２.1 方案的初步拟定误错ﻩ 错误! 未定义书签。

　　２.2 初步潮流计算误错ﻩ 错误! 未定义书签。

　　2.２.1 方案一初步潮流计算 .......................................................... 错误! 未定义书签。

　　2．1.２ 方案二的初步潮流计算 .................................................... 错误! 未定义书签。

　　2．2 电力网电压等级的确定误错ﻩ 错误! 未定义书签。

　　第三章 导线截面的选择 .................................................................................. 错误! 未定义书签。

　　３.1 导线截面积选择原则和方法 ........................................................... 错误! 未定义书签。

　　３.２ 按电晕校验导线截面积误错ﻩ 错误! 未定义书签。

　　3.３按电压损失校验导线截面积误错ﻩ 错误! 未定义书签。

　　3．4 两种方案的经济比较 .................................................................................................... 18 3.4.1 投资费用的计算误错ﻩ 错误! 未定义书签。

　　3.4．2 年运行费用  ...................................................................... 错误! 未定义书签。

　　河西学院本科生课程设计任务书 设 计 题 目 高压电力网最优网络接线方案设计 作 者 姓 名 王彦荣 学院、专业、年级 物电学院电气工程及其自动化专业１1级 指导教师姓名、职称 刘永科 副教授 任务下达日期 2014年5月2０日 1． ． 设计任务 1.1 设计题目 高压电力网最优网络接线方案设计 １．2 设计内容 经设计方案的初步筛选和经济技术比较后,确定较优主网架接线方案，并对其进行 N-1 校验、导线选型及校验。本次设计旨在初步掌握并熟悉电力网接线设计、无功补偿、方案经济性比较等基本方法，加深对电力系统潮流计算方法及意义、技术经济比较理论的理解。

　　1.3 原始数据 （１)发电厂变电所地理位置。本设计针对一个地区电力网,该电力网中有一个火力发电厂A,发电厂附近有一些近区负荷，另有３个变电所,发电厂、变电所的地理位置关系如图 3－1,1、2、3 为变电所，图中每个方格距离代表２0km。

　　（2）发电厂、各变电所负荷情况。发电厂 A 各变电所的负荷情况见表３-2,其中补偿后功率因数是对变电所低压负荷母线的运行要求。

　　A123 图１－1 发电厂变电所地理位置图 表 1-1 发电厂和各变电所负荷情况表 项目 地点 A 1 2 3 最大负荷/最小负荷(MW) 6/3 42/35 50/35 35/28 功率因数（补偿后） 0.95 0.98 0.98 0.98 最大负荷利用小时（h） 4000 4000 4500 3600 一、二类负荷所占比例（%） 25 40 60 52 低压母线电压（kv） 10 2.设计的基本要求 2.１设计及计算说明书 (1)说明书要求书写整齐,条理分明,表达正确、语言正确。

　　(２)计算书内容:为各设计内容最终成果、确定提供依据进行的技术分析、论证和定量计算,如。

　　(3）计算书要求:计算无误,分析论证过程简单明了，各设计内容列表汇总。

　　2.2 图纸 (１)绘制分析所需的必要图纸 (２）图纸要求:用标准符号绘制,布置均匀,设备符号大小合适，清晰美观。

　　 3. 论文( ( 设计) ) 进度安排 阶段 论文（设计)各阶段名称 起止日期 1 熟悉设计任务书、设计题目及设计背景资料 2 查阅有关资料 3 阅读设计要求必读的参考资料 ４ 书写设计说明书 5 上交设计成果 ４. . 需收集和阅读的资料及参考文献( ( 指导教师指定) ) ［1]：

　　陈珩．电力系统稳态分析（第三版)[M]，北京，中国电力出版社,２０07 ［2]:何仰赞，温增银.《电力系统分析》第三版[Ｍ］,武汉,华中科技大学出版社,2００2 [３］：陈悦.《电气工程毕业设计指南电力系统分册》［M]，北京,中国水利水电出版社，2００８ ［4］: ［5]: 教 研 室 意 见 负责人签名：

　　 年 月 日 学 院 意 见 负责人签名: 年 月 ﻩ日 引言 电能是当前我国能源消费的主要形式之一,近年来,随着国名经济的快速增长,社会对电能的需求越来越高，对供电质量和可靠性的需求也越越来越高。因此，必须通过发展电力工业,不断扩大电力系统的规模，建设稳定可靠的供电网络来满足经济发展的需求。电力网络接线最优方案的设计是前提，是电网建设的总体规划,是电力工程建设的实施方针是一项具有战略意义的工作,必须以高效,经济,可靠为原则。

　　电网设计的任务是根据设计期内的复合要求及电源建设方案,确定相应的电网接线,以满足可靠、经济、安全地输送电力的要求。电网接线方案通常有很多种,根据电网实际情况确定最优的接线方案,是电网设计的重中之重。

　　本设计内容包括：分析原始资料，审定运算条件,校验系统有功、无功平衡和各种运行方式,通过方案比较,确定系统接线方案,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，进行系统的潮流计算，选择变压器的分接头，设计系统设计的主要指标，回执系统电气主接线图。

　　第一章 功率平衡校验 １ .1 有功功率的平衡 1 1.1.1 系统综和最大用电负荷yP 的计算 系统综合最大用电负荷按下式计算：

　　nii yP K P1. max 1 其中：负荷同时系数9 . 01 K。根据原始资料中的数据可算得: ) ( 3 . 114 ) 35 50 42 ( 9 . 01. max 1MW P K Pnii y      １ .1.2 系统供电负荷gP的计算 ) ( 9 . 122 3 . 114% 7 11112MW PKPy g  其中：% 72 K－--系统网损率 1 1 ．1 1 ． 3 系统中发电负荷fP的计算 系统发电负荷是指发电机出力。即系统供电负荷、发电机电压直配负荷、发电厂厂用电(简称为厂用电)负荷之和。根据原始数据表分析可得发电厂 A 为小型火力发电厂，则系统发 电负荷为: ) ( 23 . 143 ) 6 9 . 122 (% 10 11) (113MW P PKPa g f    其中：% 103 K 厂用电率 1. １ .4 发电厂Ａ的总装机容量初定 发电厂装机容量GNP除满足系统发电负荷的需求外,还应考虑留有% 30 ~ % 20的系统有功备用容量。所以可以初步确定发电厂 A 的装机容量为: ) ( 200 ~ 175 %) 30 ~ % 20 1 ( 23 . 143 %) 30 ~ % 20 1 ( MW P Pf GN      因发电厂最大机组容量一般不超过系统总容量的% 10 ~ % 8,在考虑到系统负荷增长的情况下，发电厂Ａ中最大机组容量以不超过MW 50为宜，最终确定发电厂总装机容量为MW 50 4。

　　1.2 无功功率平衡 电力系统的无功功率平衡是保障电压质量的基本条件。无功功率平衡遵循的是分层和分供电区就地平衡原则。为达到就地平衡就必须分层分区进行无功补偿。合理的无功补偿和有效的电压控制，不仅可以保证电压质量，而且将提高电力系统的稳定性、安全性和经济性。在主变压器最大负荷时,因为功率因数为０.９－－0．95,所以不需补充无功功率,系统内的总装机容量应该大于发电负荷，即系统内应该有足够的备用容量,按规定系数的总装机容量应大于或等于系统最大发电负荷的１．2 倍。

　　1.3 初步确定主网架 在变电所和电源布局确定的基础上，电力网络接线方案的选择就是十分重要的。一个良好的接线方案,对于电力网的投资、建设、运行和发展都有重要的意义。

　　电力网的接线方案的选择中需考虑的技术条件通有:供电的可靠性，电能的质量，运行及维护的方便灵活性,继电维护及自动化操作的复杂程度以及发展的可能性等。

　　电力网接线方案的具体选择过程中常采用筛选法,其步骤大致分为：

　　ａ.列出每个可能的接线方案; b.从供电可靠性,运行维护的灵活性等角度去掉明显不合理的方案。

　　ｃ.暂留下的方案，按类似的接线方式进行粗略经济比较,方案是按象征变电所投资大小的断路器和象征线路投资大小的线路长度进行比较。

　　d.根据原始资料图,设计主网架时依据可靠性原则，选择出以下七个初选方案如图。

　　第二章 供电网络接线初步设计 ２. . １ 方案的初步拟定 从满足电网供电可靠性角度出发,在进行电力网网络结构初步设计时，应考虑选用有备用的接线方式。通过比较各变电所的负荷及地理位置，发电厂的地理位置初步拟定接线方案如下: 表２．１ 各种接线方案 方案 图形 线路长度(km） 优缺点 案一 291.9３ 优点:线路段，接线方式简单; 缺点:损耗大，供电可靠性不高。

　　案二 337.64 优点：线路较短，可靠性高，损耗小；

　　缺点：接线较复杂,变电所３的接线方式较单一，灵活性一般。

　　案三 ３８9.93 优点:供电可靠性高，线路较短; 缺点：接线复杂,损耗大。

　　案四 374．3９ 优点：线路段,可靠性高；

　　缺点:接线有点复杂，损耗大。

　　 案五 ４82.96 缺点：线路太长，损耗较大，此方案不适用。

　　案六 4３5.64 缺点:接线方式较单一,电力网络灵活性不高，损耗大，线路太长不经济。

　　案七 2１７.82 缺点：接线方式较单一,电力网络灵活性不高。

　　发电厂与各变电所、变电所与变电所之间的距离计算如下：

　　km lkm lkm lkm lkm lkm lAAA100 60 8066 . 121 20 12057 . 56 40 4025 . 63 20 6046 . 82 20 8011 . 72 40 602 23 22 23 12 22 12 232 222 21             根据发电厂和各变电所负荷情况表中各变电所负荷大致分布及各变电所中一二类负荷所占比例，电路电线的距离,所用断路器的个数,以及电力电网运行时的稳定性判断初次去掉方案三、方案四,方案五、方案六和方案七。留下方案一和方案二进一步计算比较。

　　一个较好的网络接线方案不仅提供充足、可靠、合格和廉价的电力，而且具有良好的经济效益。因此对初步选择的方案一、方案二还需进一步的比较和分析,本次设计采用经济技术比较的方法,从两个方案中选出一个最优方案。

　　2 2 ．2 2 初步潮流计算 由于规划设计阶段,网络导线型号是未知的，因而假设全网为同一往来进行初步潮流计算。初步潮流分析同时忽略线路的损耗，此时网络的初步潮流分析对于环网来讲只和线路长度及负荷功率有关。

　　2.2.1 方案一初步潮流计算 由原始资料可知，发电厂最大最小负荷的大小是给出的因而发电厂是监视厂,网络的功率平衡也由发电厂 A 实现的，所以选择 A 的功率为流出方向，其他支路功率方向为假设方向。根据此原则画图 3-1. １．各变电所的最大负荷 由资料可知98 . 0 cos cos cos3 2 1     ，所以2 . 03 2 1      tg tg tg   MVA j j tg jP P S 4 . 8 42 2 . 0 42 42~1 1 1 1          MVA j j tg jP P S 10 50 2 . 0 50 50~2 2 2 2          MVA j j tg jP P S 7 35 2 . 0 35 35~3 3 3 3        2．电力网络潮流计算 A AA A AAl l l ll S l l S l l l SS                     3 3 2 2 1 13 3 3 3 2 2 3 3 2 2 1 11~) (~) (~~    25 . 63 100 57 . 56 11 . 7225 . 63 ) 7 35 ( 25 . 63 100 ) 10 50 ( 25 . 63 100 57 . 56 ) 4 . 8 42 (            j j j   MVA j 43 . 13 17 . 67      A AA A AAl l l ll S l l S l l l SS                   3 3 2 2 1 11 1 2 1 1 2 3 2 2 1 1 33~ ~ ~~    25 . 63 100 57 . 56 11 . 7211 . 72 ) 4 . 8 42 ( 57 . 56 11 . 72 ) 10 50 ( 100 57 . 56 11 . 72 ) 7 35 (            j j j   MVA j 97 . 11 83 . 59     MVA j j j S S SA03 . 5 17 . 25 ) 4 . 8 42 ( ) 43 . 13 17 . 67 (~ ~ ~1 1 2 1           MVA j j j S S SA97 . 4 83 . 24 ) 7 35 ( ) 97 . 11 83 . 59 (~ ~ ~3 3 2 3          98 . 017 . 6743 . 13arctan cos arctan cos cos111 AAAPQ 98 . 017 . 2503 . 5arctan cos arctan cos cos2 12 12 1 PQ 98 . 083 . 2497 . 4arctan cos arctan cos cos3 23 23 2 PQ 98 . 083 . 5997 . 11arctan cos arctan cos cos333    AAAPQ 线路名称 输 送 容 量（MVA） 输 送 距 离（km) 电 压 等 级(kv） 最大负荷利用小时（h) 最大负荷损耗时间 A-１ 67.１７ 7２．11 110 40０0 3５00 1-２ 2５.1７ 56.5７ 11０ 4５00 ３５0０ 3－2 2４.83 1００ 110 ４5０0 35０0 A－３ 5９.83 6３．2５ 110 4000 3５０0 由于电压等级都为KV U N 110 ,查附表得软导线经济电流密度2/ 28 . 1 mm A J 。

　　3.各导线的截面积 22 22max2max188 . ...