长沙理工电网规划课程设计.docx
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长沙理工电网规划课程设计
附录五:
潮流计算程序说明
第一部分《电网规划课程设计》任务书
(二)
1原始资料
1.1发电厂、变电所相对地理位置及距离
1.2发电厂技术参数和系统S
1.2.1发电厂A:
火电厂装机2数、容量:
2×600(MW)额定电压(kV):
21KV
额定功率因数0.9
1.2.2等值系统:
A厂通过220KV与某系统S相联,该系统装机容量为2600MW,平均功率因数为0.9,其最大综合负荷为2200MW,平均功率因数为0.85。
1.3待规划地区负荷数据及有关要求
地点
项目
1
2
3
最大负荷(MW)
100
60
60
最小负荷(MW)
60
25
20
最大功率因数
0.85
0.9
0.9
最小功率因数
0.8
0.85
0.85
(h)
5500
5500
5500
低压母线电压(kV)
10
10
10
调压要求
逆调压
负荷类别
I%
50
40
30
II%
30
40
50
III%
20
20
20
2设计任务
本次电力系统规划设计是根据给定的发电厂、变电所原始资料完成如下设计:
1.1确定供电电压等级;
1.2初步拟定若干待选的电力网接线方案;
1.3发电厂、变电所主变压器选择;
1.4电力网接线方案的技术、经济比较;
1.5输电线路导线截面选择;
1.6调压计算。
3设计要求
(1)设计中应严格遵守课程设计的规章制度,按时到设计教室进行设计,任何人不得迟到、早退和无辜缺席;
(2)同学应根据设计要求独立完成课程设计任务,同组成员之间可以商量讨论,但严禁相互抄袭;
(3)设计完成后,每个同学应提交打印的设计说明书一份,课程设计说明书编写和电路图绘制应附和规范要求;
(4)按时参加课程设计答辩。
4主要参考文献
[1]电力系统稳态分析(第三版).陈珩主编.中国电力出版社.2007年
[2]电力系统分析(第三版).何仰赞温增银主编.华中科技大学出版社.2002年
[3]电力系统分析学习指导.徐政主编.机械工业出版社.2003年
[4]熊信银..发电厂电气部分.北京:
中国电力出版社,2001
[5]《工厂常用电气设备手册》编写组.工厂常用电气设备手册(上、下册).中国电力出版社.1998
[6]中国电器工业协会编.输配电设备手册[M].机械工业出版社.1999.
5课程设计(论文)工作进度计划表
序号
课程设计(论文)工作任务
工作进度日程安排
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
阅读设计任务书,搜集、阅读与电网规划有关的各种资料
—
2
电网接线初步方案拟定与比较
—
—
3
电网接线方案的经济技术比较
—
—
4
调压计算
—
—
5
整理课程设计论文并打印
—
—
6
提交课程设计成果、答辩
—
第二部分课程设计内容
第一章检测系统的功率平衡
1.1有功功率平衡
1.1.1系统功率平衡分析
等值系统最大综合负荷为2600MW,该系统总发电容量为2200MW,存在缺额,经常拉闸限电,故需要发电厂A供给400MW。
1.1.2系统最大负荷时的有功功率平衡
用电负荷
供电负荷
发电负荷
总装机容量
系统的总装机容量大于系统最大发电负荷的1.1倍,满足有功功率平衡要求。
1.2无功功率平衡
1.2.1计算发电厂及各变电站无功负荷
根据公式
可由负荷有功功率以及相应功率因数计算无功功率
变电所1:
变电所2:
变电所3:
1.2.2无功功率平衡分析
220KV电网中,无功电源安装总容量应大于电网最大自然无功负荷,由以上计算可知,总容量大于电网最大自然无功负荷的1.15倍,故无功平衡条件满足。
第二章电力网接线方案的技术论证及经济性比较
2.1电力网接线方案的初步选择
根据给定的电源和负荷,以及它们之间的相对距离,做出了九种可能实现的各种接线方案。
如图2.1。
备选方案
线路长度(KM)
技术比较
方案一
709.7
变电所都为两端供电,而且线路相对较短
方案二
780
变电所都为两端供电,但线路较长,线路损耗大
方案三
793.89
变电所都为两端供电,但线路较长,线路损耗大
方案四
631.796
变电所都为两端供电,而且线路相对较短
方案五
702.09
变电所都为两端供电,而且线路相对较短
方案六
390
线路最短,但供电可靠性不能保证
方案七
462.09
线路最短,但供电可靠性不能保证
根据供电可靠性、灵活性、经济性等原则比较:
方案二、三由于导线过长,投资大,经济性不好,所以淘汰。
方案六、七因为不能保证供电的可靠性,所以淘汰。
留下方案一、四、五,分别编号为一、二、三。
将导线视为均一网,比较这三种方案的电能质量和线路的功率损耗。
方案一
功率损耗:
电能质量:
方案二
功率损耗:
电能质量:
方案三
功率损耗:
电能质量:
由于三种方案的电能质量和功率损耗相差不多,难以取舍。
故三种方案均保留。
2.2初选合理方案的初步设计
2.2.1电压等级的确定
根据负荷情况及输电距离,参照下表确定选用输电线路的电压等级为220KV。
额定电压
(KV)
输送功率
(KW)
输送距离
(Km)
35
2000~10000
20~50
60
3500~30000
30~100
110
10000~50000
50~150
220
100000~500000
100~300
2.2.2输电线路导线截面积的理论计算选择
导线截面积的选择,与输电线路流过的最大电流
和经济电流密度J有关,换言之,既要考虑该截面积下的电路损耗(导线截面积越大,损耗越小),又要考虑其经济性(导线截面积越大,成本越高)。
其中最大工作电流
电流经济密度由最大负荷利用小时数查表得到
架空输电线路导线的经济电流密度J(A/mm2)
导线材料
年最大负荷利用小时数
Tmax
3000以下
3000~5000
5000以上
铝
1.65
1.15
0.9
铜
3.00
2.25
1.75
依据计算所得初步功率分布,其导线的经济截面积计算如下:
方案一:
所以,考虑未来的发展41段选用2×LGJ-400/50
13段选用LGJ-300/40
12段选用LGJ-300/40
23段选用LGJ-300/40
取
(本设计中均以此作为基值)
求取各段线路阻抗标幺值
方案二:
所以,考虑未来的发展41段选用LGJ-400/50
13段选用LGJ-300/40
12段选用LGJ-300/40
23段选用LGJ-400/40
方案三:
所以,考虑未来的发展41段选用2×LGJ-400/50
13段选用LGJ-400/50
12段选用LGJ-400/50
42段选用LGJ-400/50
将以上三种方案利用计算机进行潮流计算,得导线截面积选取合适。
按机械强度校验,对于跨运河,公路,通讯线路,居民区线路,导线截面积不得小于
,应此所选导线截面积满足机械强度的要求;
2.2.3功率损耗及电能损耗,电压损耗的计算
潮流计算最终结果
方案一:
节点电压
___________________________________________
V
(1)=.966390,DETA
(1)=-5.563752
V
(2)=.913987,DETA
(2)=-9.161996
V(3)=.913987,DETA(3)=-9.161996
V(4)=1.050000,DETA(4)=.000000
___________________________________________
节点功率
____________________________________________
P
(1)=-.100000,Q
(1)=-.061970
P
(2)=-.060000,Q
(2)=-.029100
P(3)=-.060000,Q(3)=-.029100
P(4)=.227065,Q(4)=.165507
____________________________________________
支路功率及支路功率损耗
_____________________________________________________
起(i)止(j)PijQijPjiQjiDPijDQij
12.061384.034689-.060000-.029100.00138401.00558928
13.061384.034689-.060000-.029100.00138401.00558928
14-.222768-.131348.227065.165507.00429664.03415829
23.000000.000000.000000.000000.00000000.00000000
_____________________________________________________
系统支路有功功率损耗dp=.00706467
系统支路无功功率损耗dq=.04533686
方案二:
节点电压
___________________________________________
V
(1)=.894849,DETA
(1)=-9.047193
V
(2)=.918179,DETA
(2)=-8.146790
V(3)=.872654,DETA(3)=-11.035875
V(4)=1.050000,DETA(4)=.000000
___________________________________________
节点功率
____________________________________________
P
(1)=-.100000,Q
(1)=-.061969
P
(2)=-.060000,Q
(2)=-.029099
P(3)=-.059998,Q(3)=-.029100
P(4)=.231805,Q(4)=.181110
____________________________________________
支路功率及支路功率损耗
_____________________________________________________
起(i)止(j)PijQijPjiQjiDPijDQij
13.028721.012205-.028405-.010923.00031621.00128186
14-.128721-.074174.135474.109703.00675285.03552828
23.032235.020776-.031593-.018176.00064200.00259940
24-.092236-.049875.096331.071407.00409515.02153215
_____________________________________________________
系统支路有功功率损耗dp=.01180621
系统支路无功功率损耗dq=.06094169
方案三:
节点电压
___________________________________________
V
(1)=.938730,DETA
(1)=-7.465230
V
(2)=.951800,DETA
(2)=-6.521035
V(3)=.932808,DETA(3)=-7.290069
V(4)=1.050000,DETA(4)=.000000
___________________________________________
节点功率
____________________________________________
P
(1)=-.100000,Q
(1)=-.061970
P
(2)=-.060000,Q
(2)=-.029100
P(3)=-.060000,Q(3)=-.029100
P(4)=.226852,Q(4)=.163728
____________________________________________
支路功率及支路功率损耗
_____________________________________________________
起(i)止(j)PijQijPjiQjiDPijDQij
12-.015944-.008751.016018.009138.00007358.00038703
13.060470.029095-.060000-.029100.00047015.00000452
14-.144526-.082314.148324.112294.00379847.02997968
24-.076018-.038238.078528.051434.00250975.01319614
_____________________________________________________
系统支路有功功率损耗dp=.00685195
系统支路无功功率损耗dq=.04356738
方案一:
△
=0.00706467
方案二:
△
=0.01180621
方案三:
△
=0.00685195
能量损耗:
方案一:
△W=△
+△
+△
=28.12(MKW.h)
方案二:
△W=△
+△
+△
+△
=45.153(MKW.h)
方案三:
△W=△
+△
+△
+△
=27.255(MKW.h)
电压损耗:
方案一:
△U*=△U*=0.086013
方案二:
0.127346
方案三:
△U*=0.067192
比较以上数据可知,方案二损耗远其他方案,可排除此方案。
方案三能量损耗和电压损耗均为最小。
2.3方案的比较和筛选
2.3.1技术比较的计算
根据2.3.c的功率损耗和电压损耗得方案一最优。
2.3.2经济比较的计算
现值比较法
F—规划方案的费用现值
N—计算期或指电力工程经济使用年限(取25年)
I—总投资
C—年经营总成本
—计算期末回收固定资产余额(20%I)
W—计算期末回收流动资金(50%I)
方案一:
I=36985.5
C=3339.943
I+C-
-W=14435.593
方案二:
I=33300.45
C=3015.08
I+C-
-W=13005.151
方案三:
I=(150+120+2*120+192.09)*55=38614.95
C=
=3486.248
I+C-
-W=15070.732
通过经济比较与技术比较,方案一与方案三各有所长,无法取舍,故进一步按照抵偿年限的计算来选择。
抵偿年限
比较结论:
由技术上看,方案三的供电可靠性都很好,而经济上看,由于抵偿年限大于10年,按电力工业投资回收系数0.1考虑,应采用方案三。
第三章变压器的选择和计算
3.1变压器的额定容量选择
按变电站为双变压器设计,则额定容量的选择原则为:
当其中容量最大一台主变压器因故退出运行,其它主变压器应在允许的过负荷范围内保证输送全部剩余功率的70%以上。
以变电站1为例计算步骤如下:
变电站1:
其中
为第一个变电站的变压器额定容量,
为第一个变电站的最大负荷容量。
同理可求得:
变电站2:
变电站3:
发电厂A的主变压器额定容量根据装机容量确定
3.2变压器的型号选择
3.2.1变电站的主变压器型号选择
1、由网络电压等级确定主变为降压变压器
2、网络中各段线路电压等级均为220KV,各变电所无需三绕组变压器,故选用双绕组变压器
3、为保证改变变压器变比调压时,不影响系统运行,选用有载调压变压器
参照标准变压器数据表最终确定三个变电所均选用两台型号为
高压侧额定电压:
242±2*2.5%
低压侧额定电压:
10.5KV
查表可知其参数:
3.2.2发电厂A主变压器型号选择
根据实际情况,主变压器为升压变压器,由于高压侧额定电压为242KV,故选用双绕组变压器,同样,为保证通过改变变压器变比调节电压时系统正常运行,采用有载调压。
查表确定每台机组选择两台型号为
的变压器。
高压侧额定电压:
242±2*2.5%
低压侧额定电压:
10.5KV
查表可N知其参数
第四章网络潮流计算
4.1计算元件参数
发电厂主变压器参数计算:
变电所1、2、3所选用的变压器型号相同,故参数也一样:
4.2潮流计算
4.2.1最大负荷时的潮流分布
变电所1的变压器损耗及运输负荷
变压所2、3的变压器损耗及运算负荷
将上述数据输入程序,经四次迭代计算可得潮流计算最终结果
节点电压
___________________________________________
V
(1)=.919698,DETA
(1)=-7.510625
V
(2)=.936490,DETA
(2)=-6.542556
V(3)=.893514,DETA(3)=-9.459107
V(4)=1.050000,DETA(4)=.000000
___________________________________________
节点功率
____________________________________________
P
(1)=-.100294,Q
(1)=-.073479
P
(2)=-.060157,Q
(2)=-.033701
P(3)=-.060156,Q(3)=-.033701
P(4)=.228486,Q(4)=.194001
____________________________________________
支路功率及支路功率损耗
_____________________________________________________
起(i)止(j)PijQijPjiQjiDPijDQij
12-.016348-.011754.016442.012243.00009393.00048826
13.060704.036763-.060156-.033701.00054785.00306159
14-.144650-.098487.149031.133050.00438060.03456314
24-.076599-.045944.079455.060951.00285631.01500765
_____________________________________________________
系统支路有功功率损耗dp=.00787869
系统支路无功功率损耗dq=.05312063
4.2.2计算最小负荷时的潮流分布
变电所1变压器损耗及其运算负荷
变电所2变压器损耗及其运算负荷
变电所3变压器损耗及其运算负荷
将上述数据输入程序,经三次迭代计算可得潮流计算最终结果潮流计算最终结果
节点电压
___________________________________________
V
(1)=.984578,DETA
(1)=-3.319954
V
(2)=.995113,DETA
(2)=-2.782359
V(3)=.975235,DETA(3)=-3.861926
V(4)=1.050000,DETA(4)=.000000
___________________________________________
节点功率
____________________________________________
P
(1)=-.060173,Q
(1)=-.050508
P
(2)=-.025105,Q
(2)=-.017359
P(3)=-.020097,Q(3)=-.013999
P(4)=.107089,Q(4)=.093521
____________________________________________
支路功率及支路功率损耗
_____________________________________________________
起(i)止(j)PijQijPjiQjiDPijDQij
12-.010444-.008037.010479.008215.00003510.00017801
13.020155.014311-.020097-.013999.00005801.00031233
14-.069884-.056782.070896.064758.00101197.00797533
24-.035584-.025574.036193.028764.00060880.00318970
_____________________________________________________
系统支路有功功率损耗dp=.00171388
系统支路无功功率损耗dq=.01165537
第五章电压调整
5.1通过表四可以看出最大负荷时1、2、3节点的电压偏低.
5.2本方案中选择逆调压方式:
最大负荷时,发电厂A低压母线电压不高于额定值的1.05,最小负荷时不低于额定值.
1计算最大负荷分接头
采用并联无功补偿装置调压。
选变压器分接头(逆调压)
变电站1主变最大负荷:
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