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毕业设计（论文）

题目梧州某地区电网的规划设计

学院名称电气工程学院指导教师

职称

班级

学号

学生姓名

2016年6月2日

南华大学

毕业设计（论文）任务书

学院：

电气工程学院

题目：

梧州某地区电网的规划设计起止时间：

2015年12月25日至2016年6月2日

学生姓名：

专业班级：

指导教师：

教研室主任：

院长：

2015年12月25日

论文（设计）内容及要求：

一、毕业设计（论文）原始依据

1、电源及负荷点地理位置

（注：

电源点A由大电网用110kV线路与设计地区相连，大电网系统容量足够大，设其与地区之间的功率交换不受大小限制，母线电压也不受限制。

A点接有10kV负荷，其中Ⅰ、Ⅱ类负荷占65%，最小有功负荷为28MW，

=0.85；最大有功负荷为35MW，=0.85，电压要求变化不超过10.1-10.4KV的范围，其=5000小时。

图中比例尺1:

1500000）

图1.1各负荷点及电源点A地理位置示意图

2、地区负荷预测值，功率因素和调压要求

表1.1地区负荷预测值及功率因素和调压要求表

负荷点

1

2

3

4

5

6

电压等级（kV）

10

35

35

10

35

10

最大负荷

（MW）

22

42

33

24

38

29

0.85

0.8

0.85

0.8

0.8

0.8

最小负荷

（MW）

16

37

28

18

34

23

0.85

0.8

0.85

0.85

0.85

0.85

Tmax（h）

4000

4800

3500

4500

4000

4000

调压要求

（MAX）（kV）

10.1

36.5

36

10.3

36.5

10.3

（MIN）（kV）

10.2

35

35

10.1

35

10.1

Ⅰ、Ⅱ类负荷比例％

60

35

25

50

35

40

二、毕业设计（论文）主要内容

1、原始资料分析

2、电力电量平衡

3、电力网电压等级的选择

4、电力网接线方案的初步选择

5、电力网的导线截面积选择

6、变电所主接线及变压器选择

7、电力网网损计算

8、电力网投资及年运行费计算

9、电力网最佳方案计算

10、电力网调压计算

三、毕业设计（论文）基本要求

1、确定地区与大电网供应的功率和电量

2、确定地区电力网的电压

3、确定地区电力网的接线

4、选定变电所的接线和电器设备

5、论文总字数不少于一万五千字

四、毕业设计（论文）进度安排

第一阶段：

12月25至2016年1月28日进行英文翻译，查阅资料、调研、选题和开题；

第二阶段：

3月2日至3月16日完成前三步；

第三阶段：

3月17日至3月31日完成第四步；

第四阶段：

4月1日至4月22日完成第五、六、七步；

第五阶段：

4月23日至4月30日完成第八步；

第六阶段：

5月1日至5月15日完成第九、十步；

第七阶段：

5月16日至5月底对设计进行整理并画出总图，形成设计（论文）初稿

五、主要参考文献

[1]何仰赞，温增银.电力系统分析[M].武汉：

华中科技大学出版社，2002

[2]王成江.发电厂变电站电气部分[M].北京：

中国电力出版社,2013

[3]陈珩.电力系统稳态分析[M].北京：

中国电力出版社,2007

[4]电力设备选型手册编写组.电力设备选型手册[M].北京：

中国水利水电出版社，2007

[5]刘笙.电气工程基础[M].北京：

科学出版社，2002

[6]戈东方.电力工程电气设计手册电气一次部分[M].北京：

中国水利水电出版社，1990

[7]刘振亚.国家电网公司输变电工程典型设计[M].北京：

中国电力出版社,2005

[8]傅知兰.电力系统电气设备选择与使用计算[M].北京：

中国电力出版社，2004

指导老师：

（签名）

年月日

南华大学本科生毕业设计（论文）开题报告

设计（论文）题目

梧州某地区电网的规划设计

设计（论文）题目来源

自选题目

设计（论文）题目类型　

工程设计

起止时间

2015.12至2016.6

一、设计（论文）依据及研究意义：

依据：

电力系统分析、发电厂变电站电气部分、电气工程基础、电力系统设计手册、电力设备选型手册。

目的：

（1）通过本次设计了解电网规划要遵循的原则和基本思路，初步掌握电网规划设计的基本内容和步骤

（2）通过潮流计算分析线路的电能损耗和电压损耗，并能进行相关的调压计算。

（3）通过此次设计能对大学四年来学习的知识进一步的巩固与加强，培养自主分析问题、通过阅读文献解决问题的能力，初步具有从事科学研究的能力。

二、设计（论文）主要研究的内容、预期目标：

（技术方案、路线）

内容：

1、电力电量平衡校验计算

2、对电力网接线方案进行初步选择

3、选择电力网导线型号、变电所主接线方式及变压器型号、参数、容量

4、计算电力网精确潮流，求网损

5、计算电力网投资及年运行费

6、确定电力网接线的最佳方案，并对其进行调压

预期目标：

设计说明书，规划总图及本专业一篇相关英文文章的翻译（附原文及翻译）

三、设计（论文）的研究重点及难点：

重点：

（1）初步潮流计算；

（2）接线方案的初步确定

难点：

（1）精确潮流计算与线路的电压损耗；

（2）各个变电站的调压计算

四、设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）：

1.2015年12月25日至2016年1月20日查阅国内外相关文献资料，完成选题、开题报告并翻译一篇与本专业相关的英文文章；

2.2016年3月2日至3月20日完成电力电量平衡校验和电力网等级选择；

3.3月21日3月31日分析各种接线方案，并从中挑出八种以进行下一步计算；

4.4月1日至4月15日对八种方案进行初步选择，选出两种备选方案；

5.4月16日至4月25日完成变电所主接线和变压器选择，两种备选方案相对应的导线选择；

6.4月26日至5月5日通过对两种备选方案的网损、经济性等方面的比较，选出最佳方案；

7.5月6日至5月13日对最佳方案进行调压计算；

8.5月14日至5月25画出规划总图，对论文进行整理，形成初稿。

五、进行设计（论文）所需条件：

1.指导老师：

设计进度的督促，解答设计中遇到的难题，及时指出设计的错误

2.图书馆：

进行专业资料的查找和借阅

3.计算机：

使用MicrosoftWord编辑论文，AutoCAD进行绘图，Matlab进行计算，上网查阅相关资料

4.同学：

相互讨论和帮助

六、指导教师意见：

签名：

年月日

摘要:

电力工业是国民经济的关键部门，它为实现工农业生产、科学技术现代化和人民生活水平的提高提供动力。

科学合理的电力规划设计是电力系统安全、可靠、经济运行的前提，对获取最大的经济效益和社会效益均具有十分重要的意义。

本毕业设计的主要任务是根据给出的数据及要求，对梧州某地区电网进行规划设计。

设计的主要内容包括：

确定变电所的接线方式和变压器的型号、容量及参数；确定导线型号；进行系统的潮流计算，求出电力线路的电压降落、功率损耗、电能损耗；对线路规划进行投资及年运行费计算；通过分析选出电网规划的最佳方案；对最佳方案进行调压计算。

关键词：

电网规划；变电所；潮流计算

Abstract:

Thepowerindustryisthekeysectorofthenationaleconomy,itistorealizetheindustrialandagriculturalproduction,providepowerforthemodernizationofscienceandtechnology,andtheimprovementofpeople'slivingstandard.Scientificandreasonablepowerplanninganddesignisthepremiseofthepowersystemsecurity,reliabilityandeconomicoperation.Itisofgreatsignificancetoobtainthemaximumeconomicbenefitandsocialbenefit.ThisgraduationdesignistoplanforanddesignWuzhoupowergridinacertainarea,basedonthegivendataandrequirements.Themaincontentsofthedesigninclude:

determiningtheconnectionmodeofthetransformersandthetype,capacityandparameteroftransformers;determiningthetypeofwires;thepowerflowcalculationisworkedout,andthevoltagedrop,thelossofpowerandthelossofthepowerlineareobtained;investmentandannualrunningcostcalculationofrouteplanning;throughtheanalysisandselectthebestschemeofpowergridplanning;caculatingthebestsolutionadjustment.

Keywords:

powergridplanning;powersubstation;powerflowcalculation

随着我国电力事业的发展，电力在国民经济发展中作用的日益突出，电网的发展和建设越来越需要投入更多的关注。

电网的设计作为电网建设中的重要环节，必须给予高度的重视。

现以梧州某地区为例，根据给出的数据和要求，对电网进行规划设计。

1电力电量平衡校验

电力电量平衡是进行电力系统规划设计的基本约束条件。

进行电力电量平衡要分别进行最大、最小负荷情况下有功功率、无功功率平衡的计算以及有功功率和无功功率备用的校验，最后还需要进行电量平衡。

在电网规划的设计中进行电力电量平衡校验计算的时候，要考虑系统的厂用电、网损率、总装机容量、备用容量因素。

1.

1有功功率平衡校验

系统最大有功综合负荷：

系统最小有功综合负荷：

若备用容量占系统最大有功综合负荷百分比这里取5%，则：

最大负荷时有功备用容量：

，

最小负荷时有功备用容量：

。

1.2无功功率平衡校验

系统最大无功综合用电负荷：

系统最小无功综合用电负荷：

发电机能提供的最大无功功率:

发电机能提供的最小无功功率：

代入数据计算得：

所以，最大负荷时无功备用容量为：

最小负荷时无功备用容量为:

1.3电量平衡

最大负荷时系统的电量平衡计算如下：

2电力网电压等级和接线方案的初步确定

2.1电力网电压等级的确定

根据变电所负荷大小、变电所与发电厂的距离，由有关资料确定电压等级，采用架空线时与各额定电压等级相适应的输送功率和输送距离。

由原始资料可知，该电网6个负荷点，其最大负荷分别为：

22MW、42MW、33MW、24MW、38MW、29MW，最小负荷分别为：

16MW、37MW、28MW、18MW、34MW、23MW，均在10~50MW之间。

各负荷点与电源点的距离分别为：

45km、30km、60km、45km、37.5km、60km，最远的输送距离为60km。

从输送功率和输送距离角度综合考虑，参照下表选取110kV输电线路电压较为合理。

表2.1各电压等级输电线路合理输送容量及输送距离

额定电压（kV）

输送功率（kW）

输送距离（kM）

3

100～1000

1～3

6

100～1200

4～15

10

200～2000

6～20

35

2000～10000

20～50

60

3500～30000

30～100

110

10000～50000

50～150

220

100000～500000

100～300

2.2电力网络的备选接线方案

根据六个负荷点的位置和全双回路、一个环网、两个环网、三个环网的情况，可得到若干种接线方案。

对这些方案进行线路总长度和断路器数量计算，从中初步挑选出经济性较好的几种方案。

八种方案的比较见下表：

表2.2初步的八种方案的比较

方案

接线图

线路长度（km）

断路器数量

I

539.46

有32个断路器

II

479.52

有30个断路器

III

489.24

有30个断路器

IV

429.30

有30断路器

续表

V

439.02

有28个断路器

VI

468.18

有28个断路器

VII

421.2

有26个断路器

VIII

461.7

有26个断路器

2.3最大运行方式下的初步潮流计算

线路初步潮流分布计算的两个假定：

a、计算时不考虑线路功率损失；b、功率小按导线的长度均匀分布。

由原始资料分析可知：

，，,,,,,，图中。

根据集中参数公式和可以计算出各方案的初步潮流如下：

（1）、方案一：

图2.1方案一

,

,

,

所有线路均为双回路，则根据双回路的特性可知，各线路的潮流分布为：

,

,

（2）、方案二：

图2.2方案二

对于右侧环网A-5-6-A，将环网从电源A点打开，如下图示，从而计算初步潮流如下：

图2.3环网A-5-6-A

根据集中参数公式和

又可由方案一的双回路A-1、A-2、A-3、A-4，故可得：

,

,

,

.

（3）、方案三：

图2.4方案三

在左侧环网中将环网从电源点A打开，潮流分布图如下图所示：

图2.5环网A-1-3-A

根据集中参数公式和可计算如下：

同理，又可由方案一的双回路A-2、A-4、A-5、A-6，故可得：

,

,

（4）、方案四：

图2.6方案四

由方案一的双回路A-2、A-4，方案二的环网A-5-6-A、方案三的环网A-1-3-A可知：

,

,

（5）、方案五：

图2.7方案五

将左侧A-1-2-A环网在电源点A处打开，潮流分布图如下：

图2.8环网A-1-2-A

根据集中参数公式和

由上述计算及方案一的双回路A-3、A-4，方案二的环网A-5-6-A，可知：

,

（6）、方案六：

图2.9方案六

对于右侧环网，将环网从电源A点儿打开，如下图示，从而可计算初步潮流计算得：

图2.10环网A-3-6-A

则根据集中参数公式和

同理，由方案一的双回路A-4、A-5，方案五的环网A-1-2-A及上述计算，可得：

，

（7）、方案七：

图2.11方案七

对于左下侧环网，将环网从电源A点儿打开，如下图示，从而可计算初步潮流计算得：

图2.12环网A-2-4-A

根据集中参数公式和可计算如下：

由方案四的环网A-1-3-A、A-5-6-A及上述计算，可得：

（8）、方案八：

图2.13方案八

对于右下侧环网，将环网从电源A点儿打开，如图2.14所示，从而可计算初步潮流计算得：

图2.14环网A-5-4-A

根据集中参数公式和

由方案六的环网A-1-2-A、A-3-6-A及上述计算可知：

2.4电压损耗计算

电压损耗计算可以只对线路部分的电压损耗进行初步计算，计算时可以假设该网络各点电压都等于额定电压即110kV，需要计算正常运行时最大负荷和故障两种情况下的电压损耗。

正常情况下电压损耗不超过10%，故障时不超过20%即符合要求。

以方案一为例进行计算。

（其中单位长度阻抗取0.132+j0.394）

计算公式如下：

电压损耗％＝

（1）、方案一：

正常运行时：

（2）、方案二

正常运行时：

由方案一：

，，，

故障运行时：

因为在电力网络中无功分点的电压往往低于有功分点，所以电网在电压最低处解列电压损耗最大，即在无功功率分点处。

若电路在点6处断开则有：

图2.15故障时的环网A-5-6-A

已知：

,

所以：

所以根据公式可以求得：

（3）、方案三

正常运行时：

由方案一：

，，，

故障运行时：

同理，若环网点3处断开电压损耗最大则有：

图2.16故障时的环网A-1-3-A

已知：

则，,

所以：

（4）、方案四

正常运行时：

由方案一：

，

由方案三：

，

故障运行时：

左侧环网A-1-3-A在点3处断开电压损耗最大，由方案三可知：

右侧环网A-5-6-A在点6处断开电压损耗最大，由方案二可知：

（5）、方案五：

正常运行时：

由方案一：

，

由方案二：

，，

故障运行时：

左侧环网A-1-2-A在点2处断开电压损耗最大，潮流如下图所示：

图2.17故障时的环网A-1-2-A

已知：

,

则：

所以：

右侧环网A-5-6-A在点6处断开电压损耗最大，由方案四可知：

（6）、方案六：

正常运行时：

由方案五：

，，

由方案一：

，

故障运行时：

左侧环网A-1-2-A在点2处断开电压损耗最大，由方案五可知：

右侧环网A-6-3-A在点6处断开电压损耗最大，潮流如下：

图2.18故障时的环网A-6-3-A

已知：

,

所以：

所以根据公式可以求得：

（7）、方案七：

正常运行时：

由方案四：

，，

，，

故障运行时：

环网A-1-3-A在点3处断开电压损耗最大，由方案三有：

环网A-4-2-A在点2处断开电压损耗最大，潮流如下：

图2.19故障时的环网A-4-2-A

已知：

,

所以：

所以根据公式可以求得：

环网A-5-6-A在点6处断开电压损耗最大，由方案四：

（8）、方案八：

正常运行时：

由方案五：

，

，，

故障运行时：

左侧环网A-1-2-A在点2处断开电压损耗最大，由方案五有：

右侧环网A-6-3-A在点6处断开电压损耗最大，由方案六有：

环网A-4-5-A在点5处断开电压损耗最大，潮流如下：

图2.20故障时的环网A-4-5-A

已知：

,

所以：

所以根据公式可以求得：

2.5接线方案的初步确定

通过以上初步计算，根据计算结果将八个方案进行初步比较，比较它们的导线长度，断路器数目，正常时线路的最大电压损耗以及故障时的最大电压损耗。

比较结果如下表所示：

表2.3各个接线方案的初步比较

项目

正常运行时的

故障时的最大值

线路长度（km）

断路器数目

方案一

1.66%

\

539.46

32

方案二

6.27%

12.08%

479.52

30

方案三

6.12%

12.47%

489.24

30

方案四

6.27%

12.47%

429.30

28

方案五

6.27%

14.15%

439.02

28

方案六

6.043%

20.76%

468.18

28

方案七

6.27%

19.74%

421.20

26

方案八

6.043%

20.76%

461.70

26

比较结果：

通过上表比较可知方案四、方案七相比其他六种方案线路短、断路器数量少和正常时电压损耗较小，所以从该八种方案接线中初步选择方案四和方案七。

需经过将这两种方案进行导线的选择然后进一步详细的计算选出最优方案。

3电力网导线的选择

3.1按经济电流密度计算导线截面积

已知电网电压等级为110kV，公式为：

其中：

S——导线截面积（mm2）；

P、Q——流过线路的有功功率和无功功率；

J——经济电流密度（A/mm2）；

——线路额定线电压（kV）；

目前我国高压输电线主要采用钢芯铝绞线。

按电力工程基础设计手册，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。

而当负荷年最大利用小时数小于5000时可参照下表四选择J值。

表3.1经济电流密度与负荷最大利用小时的关系

导线材质

年最大负荷利用小时数

3000以内

3000～5000

5000以上

铜线

3.0

2.25

1.75

铜芯电缆

2.5

2.25

2.0

铝线、钢芯铝绞线

1.65

1.15

0.9

铝芯电缆

1.92

1.73

1.54

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110kV电压等级，为了避免电晕损耗，导线的截面不得小于LGJ-70。

关于线路横截面积、最大载流量以及单位长度的投资等有关数据可查参考书下表：

表3.2各型号导线的参数

导线截面

载流量（A）

ro（Ω/km）

xo（Ω/km）

导线投资（万元）

线路综合投资（万元）

LGJ-70

275

0.46

0.433

0.29

14

LGJ-95

335

0.33

0.422

0.4

15.3

LGJ-120

380

0.27

0.416

0.49

17.9

LGJ-150

445

0.21

0.409

0.62

20

LGJ-185

515

0.17

0.402

0.76

22.3

LGJ-240

610

0.132

0.394

0.98

24.3

（1）、方案（四）：

由加权平均公式以及原始资料分析可知各线路的年最大负荷时间为：

环网A-1-3-A：

环网A-5-6-A：

线路A-2：

线路A-3：

所以，通过查表可知各线路的经济电流密度为J=1.15A/mm2然后可以计算各线路的导线实际的横截面积。

对应于上一步潮流计算可知各线路的传输功率已知，所以根据公式为得：

线路A-1：

线路A-2：

线路A-3：

线路A-4：

线路A-5：

线路A-6：

线路1-3：

线路5-6：

所以导线型号的选择为：

线路A-1：

LGJ-