基于PSASP的电网规划课程设计.docx
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基于PSASP的电网规划课程设计.docx
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基于PSASP的电网规划课程设计
C
A
B
45
基于PSASP的电网规划课程设计1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。
2原始资料
2.1发电厂、变电所相对地理位置及距离
75
1
45
40
70
50
4
2
80
45
45
45
50
55
3
2.2发电厂技术参数
发电厂
A
B
C
装机台数、容量(MW)
4×25
4×25
4×50
额定电压(kV)
10.5
10.5
10.5
额定功率因数cos
e
0.8
0.8
0.8
2.3负荷数据及有关要求
厂
项站
目
发电厂
变电所
A
B
C
1
2
3
4
最大负荷(MW)
30
20
20
50
90
60
50
最小负荷(MW)
20
15
15
25
50
35
30
功率因数cos
0.85
0.85
0.85
0.9
0.9
0.9
0.9
T
max(h)
5000
5000
5000
5000
6000
5500
6000
低压母线电压(kV)
10
10
10
10
10
10
10
调压要求
最大负荷(%)
5
2.5
2.5
2.5
5
2~5
5
最小负荷(%)
0
7.5
7.5
7.5
0
2~5
0
各类负荷(%)
I类
35
25
25
35
35
30
40
II类
30
30
30
30
30
30
30
3课程设计任务说明及注意事项
3.1确定电网供电电压等级
应考虑变电所负荷大小、变电所与发电厂的距离。
3.2初步拟定若干待选的电力网接线方案
需考虑发电厂、变电所的相对地理位置、距离,变电所负荷的大小、对供电可靠性的要求。
3.3选择发电厂、变电所主变压器台数、容量及电气主接线形式
应注意:
(1)发电厂主变压器至少两台,变电所主变压器一般按两台考虑。
(2)发电厂电气主接线可采用有母线接线、单元接线或扩大单元接线;变电所电气主接线一般采用有母线接线或桥形接线。
(3)选择发电厂主变压器容量时,应注意:
发电厂低压母线负荷直接从发电机出口供电(没有经过主变压器),具体按如下方式考虑:
1若采用单元接线、且没有发电机电压负荷,主变压器容量只需与发电机容量配套;
2若采用单元接线、但有发电机电压负荷,主变压器容量应满足:
扣除机端最小负荷、厂用电后,保证将全部剩余功率送入系统;
3若采用有母线接线,当机端母线上最大一台发电机故障或检修时,主变压器应能从系统倒送功率保证机端负荷的需要;
4若发电机端母线上接有多台主变压器,当其中容量最大一台主变压器因故退出运行时,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。
(4)变电所主变压器容量按容载比等于1.6考虑,即:
K
S
Pmax
1.6
3.4电力网接线方案的技术性比较
内容包括:
供电可靠性、电压质量、运行灵活性、电网将来发展的适应性等,此次课程设计只要求作定性分析。
电力网接线方案的经济性比较内容包括:
投资、运行维护费、电能损失费。
经技术、
1
2
n
)
经济比较后,从各待选方案中选出最佳方案作为推荐方案。
在进行电力网接线方案技术、经济比较时,需要进行初步潮流计算。
由于此时输电线路导线截面尚未确定,因此,可首先按某一种导线截面计算线路电阻、电抗等参数,然后进行初步潮流计算。
3.5选择输电线路导线截面
根据初步潮流计算结果,按经济电流密度选择输电线路导线截面,按技术条件(如电晕、机械强度、发热条件等)进行校验。
3.6调压计算
对于经过技术、经济性比较后得到的推荐方案,根据调压要求进行调压计算。
调压计算方法是:
通过选择合适的主变压器分接头,满足10KV调压要求。
若通过选择主变压器分接头不能满足调压要求,则应考虑采用有载调压变压器,或采用并联无功补偿装置调压(计算所需要的并联无功补偿容量)。
4附录
4.1架空输电线路导线经济电流密度
架空输电线路导线经济电流密度(A/mm)
年最大负荷利用小时数Tmax
3000以下
3000~5000
5000以上
铝
1.65
1.15
0.90
铜
3.00
2.25
1.75
4.2规划方案的经济性比较方法
本次《电网规划课程设计》要求按年费用最小法进行规划方案的经济性比较,年费用最小的规划方案为经济性最好的方案。
规划方案年费用的计算范围包括:
(1)输电线路的投资;
(2)输电线路的年运行费用;(3)网络电能损失费。
4.2.1规划方案的年费用计算方法
NFZ
i0(1i0(1i0)
n
1
u
其中:
NF
——规划方案的年费用
Z
n
——折算至基准年(规划水平年)的总投资——电力工程经济使用年限(取25年)
i
0
——电力工业投资回收系数(取0.1)
u
——基准年的年运行费用(取投资的5%)
4.2.2输电线路的投资指标
110KV架空输电线路单位投资指标
类别
单位造价指标
LGJ-400
45万元/公里
LGJ-300
40万元/公里
LGJ-240
32万元/公里
LGJ-185
30万元/公里
2
LGJ-150
28万元/公里
LGJ-120
25万元/公里
4.2.3电能损失费计算方法
(1)由潮流计算结果得出全网最大损耗功率Pmax;
(2)根据附录中给出的年最大负荷利用小时数Tmax大负荷损耗时间max;
、负荷功率因数cos,根据下表查出年最
(3)计算整个电网全年电能损耗WPmax
max
(Kwh/年);
(4)按电力系统综合成本电价(取0.35元/Kwh)计算电能损失费。
最大负荷损耗小时
max
与最大负荷利用小时Tmax(h)、功率因数cos之间的关系
cos
Tmax(h)
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
2000
1500
1200
1000
800
700
2500
1700
1500
1250
1100
950
3000
2000
1800
1600
1400
1250
3500
2350
2150
2000
1800
1600
4000
2750
2600
2400
2200
2000
4500
3150
3000
2900
2700
2500
5000
3600
3500
3400
3200
3000
5500
4100
4000
3950
3750
3600
6000
4650
4600
4500
4350
4200
6500
5250
5200
5100
5000
4850
7000
5950
5900
5800
5700
5600
7500
6650
6600
6550
6500
6400
8000
7400
7350
7250
5参考资料
(1)于永源主编电力系统分析
湖南师范大学出版社
1992年7月
(2)陈珩编电力系统稳态分析
水利电力出版社
1995年11月第二版
(3)陆敏政主编电力系统习题集
水利电力出版社
1990年
3
P
GA
TN
一.供电电压等级确定及变压器选择1.1功率平衡分析
发电厂总容量PGNPGAPGBPGC
400MW,发电厂和各发电所最大负荷总和为
PLmax320MW,PGNPLmax1.2供电电压等级确定
,所以发电可以满足负荷要求。
从地理接线图上看到该电网输送距离在40-80KM之间;考虑最大负荷时的输送功率,最大的可能输送功率为90MW,综合输送距离和输送功率,根据表1,确定110KV为最佳供电电压。
表1
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
1.3变压器选择
发电厂A:
S70%=87.5MW
cosA
所以使用容量为90MW的变压器两台,
按同样的方法选择发电厂B,发电厂C的变压器。
变电所1:
STNkPLmax70%=63MW
所以选择容量为63MW的变压器两台,
按同样的方法选择其余变电所的变压器。
将变压器选择结果列于表2。
4
2
2
6
6
表2
厂
项站
目
发电厂
变电所
A
B
C
1
2
3
4
变压器容量(MW)
90
90
90
63
120
90
63
变压器台数
2
2
3
2
2
2
2
为方便后续潮流计算,先将各变压器的阻抗及导纳参数进行计算。
各容量变压器技术数据
变压器容容量(MW)
负载损耗Pk
(KW)
空载损耗P0
(KW)
空载电流
(%)
阻抗电抗
(%)
63
260
65
0.6
10.5
90
340
85
0.6
10.5
120
422
106
0.5
10.5
利用公式RT
PkUN
1000S
2
N
XT
Uk%UN100SN
G0
P0
1000U
N
2
BT
I0SN
100UN
2
计算的阻抗导纳参
数,并将计算结果列于表3。
表3
变压器容量(MW)
RT(
)
XT(
)
G0(10S
)
BT(10S)
63
0.79
20.17
5.37
31.24
90
0.51
14.12
7.02
44.63
120
0.35
10.59
8.76
49.59
二.电力网接线方案初步拟定
2.1初步拟定接线方案
由于该电网中一类和二类负荷占了很大比例,对可靠性要求高,所以在拟定接线方案时采用有备用接线方式以保证供电可靠性,初步拟定五个待选方案,如下。
5
B
A
C
B
A
C
B
A
C
B
A
C
A
C
°
°
°
°
S
S
S
S
S
S
平衡,发电厂C应发功率S
C
1
2
3
4
A
S
S
A1
S
S
S
A3
A
S
S
S
B3
3
1
1
4
2
3
方案一
4
2
3
方案二
1
1
1
4
2
4
2
4
2
3
方案三
3
方案四
B
3
方案五
2.2初步方案的粗略潮流计算及输电线路选择
设发电厂C为平衡节点,发电厂A和B设为PV节点,给定功率为其满发状态下的功率,此时A和B给定功率分别为SA70j52.5MVA,SB80j60MVA,其余节点为
PQ节点,其负荷功率取最大负荷时的功率,分别为S
1
50j24.23(MVA),
S
2
90j45.58(MVA),S
3
60j29.06(MVA),S
4
50j24.23(MVA)。
根据功率
°°°°°°°
计算出整个网络上各条线路上的功率分布。
方案一
1.初步潮流计算
线路:
B
100j10.6(MVA),由此就可
A-1
°°
1
50j24.23(MVA)
A-3
B-3
°°°
°°°
A1
A3
20j27.73(MVA)
40j1.33(MVA)
6
S
S
S
B4
B
S
S
S
C4
4
S
S
C2
2
°
°
ˆ
ˆ
°
°
ˆ
ˆ
°
°
°
°
°
°
B-4
C-4
°°°
°°°
B3
B4
40j58.67(MVA)
10j34.44(MVA)
C-2
°°
2
90j45.58(MVA)
2.输电线路导线选择
统一用LGJ系列导线,导线经济电流密度取J=0.9A/mm,按公式S
I
max
J
Sl
3UJ
确
定导线截面积进而确定导线型号,计算结果如下。
线路:
A-1
S
SB231100.9
=324mm
2
选择LGJ-185双回
A-3
S
SC131100.9
=199.4mm
2
选择LGJ-240单回
B-3
B-4
C-4
C-2
S
S
S
S
SB331100.9
SB431100.9
SC431100.9
SC231100.9
=233.4mm
=414.1mm
=209.1mm
=583.1mm
2
2
2
2
选择LGJ-240单回
选择LGJ-400单回
选择LGJ-240单回
选择LGJ-300双回
方案二1.初步潮流计算
该方案为一个环网,在节点C处将此环网解开,利用力矩法:
S
a
SmZ
Z
m
S
b
SmZ
Z
m
可计算出流经线路C-1和C-2的功率,进而求出全网潮流分布。
假设各
条线路参数相同,即可用均一网对其进行潮流计算。
计算时各节点运算功率如下:
S
1
50j24.23(MVA)S
2
90j45.58(MVA)S
3
60j29.06(MVA),
S
4
50j24.23(MVA)
S
A
(80j60)MVA
S
B
(70j52.5)MVA
7
°
°
°
235S
185S
130S
3
B
4
°
°
°
°
275S
230S
175S
B
3
A
°
S
S
S
42
2
SS
S
°°°
S
S
S
B3
B
S
S
S
A3
3
S
S
S
A1
A
S
C1
S
C2
S
42
S
B4
S
B3
S
A3
S
A1
计算结果:
S
C1
S
1
285S
A
°°°40454555505075
95S
2
40
17.64j11.04(MVA)
S
C2
S
2
320S
4
°°°40454555505075
125S
1
75
82.36j21.64(MVA)
°°°
C2
7.64j23.94(MVA)
B4442
57.64j48.17(MVA)
°°°
B4
22.36j11.83(MVA)
°°°
B3
37.64j17.23(MVA)
°°°
A3
32.36j35.27(MVA)
2.输电线路导线选择线路:
C-1
C-2
S121.3mm31100.9
S511.1mm31100.9
2
2
选择LGJ-120单回
选择LGJ-300双回
4-2
S146.5mm31100.9
2
选择LGJ-150单回
B-4
B-3
S438.1mm31100.9
S147.6mm31100.9
2
2
选择LGJ-240双回
选择LGJ-150单回
A-3
A-1
S241.4mm31100.9
S278.8mm31100.9
2
2
选择LGJ-240单回
选择LGJ-300单回
方案三:
8
S
S
B4
S
S
A1
S
S
S
A3
A
S
S
S
B2
B
S
S
C2
S
S
S
23
3
S
B4
S
B4
S
A3
S
B2
S
C2
S
23
°
°
245S
195S
145S
90S
A
3
B
°
°
275S
230S
175S
125S
B
3
A
S
S
C2
1.初步潮流计算
°°
°°
4
1
50j24.23(MVA)
50j24.23(MVA)
°°°
°°°
A1
A4
20j28.27(MVA)
30j35.77(MVA)
°°
C
100j10.6(MVA)
°°°
A3
40j0.79(MVA)
2.输电线路导线选择线路:
B-4
S324.0mm31100.9
2
选择LGJ-185双回
A-1
A-3
S324.0mm31100.9
S202.0mm31100.9
2
2
选择LGJ-185双回
选择LGJ-240单回
B-2
C-2
S272.2mm31100.9
S586.4mm31100.9
2
2
选择LGJ-300单回
选择LGJ-300双回
2-3
S233.2mm31100.9
2
选择LGJ-240单回
方案四
1.初步潮流计算
该方案也是个环网,潮流计算方法与方案二类似。
S
C1
S
1
°°°°454555505075
4
45
7.34j13.74(MVA)
S
C4
S
4
°°°°454555505075
1
75
2.66j21.24(MVA)
°°
2
90j45.58(MVA)
9
S
S
S
A1
1
S
S
S
A3
A
S
S
S
B3
3
S
S
S
B4
B
S
C1
S
C4
S
C2
S
A1
S
A3
S
B3
S
B4
S
S
24
S
S
A1
S
S
S
A3
A
S
S
B2
S
S
C2
S
S
S
23
3
°°°
C1
42.66j37.97(MVA)
°°°
°°°
°°°
A1
A3
A3
27.34j14.53(MVA)
32.66j14.53(MVA)
47.34j45.47(MVA)
2.输电线路导线选择
C-1
S90.8mm31100.9
2
选择LGJ-120单回
C-4
C-2
S124.8mm31100.9
S583.1mm31100.9
2
2
选择LGJ-120单回
选择LGJ-300双回
A-1
A-3
S333.1mm31100.9
S180.5mm31100.9
2
2
选择LGJ-400单回
选择LGJ-185单回
B-3
B-4
S208.4mm31100.9
S382.7mm31100.9
2
2
选择LGJ-240单回
选择LGJ-400单回
方案五1.初步潮流计算
°°
°°
4
1
50j24.23(MVA)
50j24.23(MVA)
°°°
A1
20j28.27(MVA)
°°
°°
B
C
80j60(MVA)
100j10.6(MVA)
°°°
A3
40j0.79(MVA)
2.输电线路导线选择
10
B
A
C
B
A
C
A
C
S
C2
S
A1
S
A3
S
23
S
24
S
B2
)
C-2
S586.4mm31100.9
2
选择LGJ-300双回
A-1
A-3
S324mm31100.9
S202mm31100.9
2
2
选择LGJ-185双回
选择LGJ-240单回
2-3
S233.3mm31100.9
2
选择LGJ-240单回
2-4
S324mm31100.9
2
选择LGJ-185双回
B-2
S583.1mm31100.9
2
选择LGJ-300双回
2.3初步方案的改进
根据初步潮流计算后导线选择情况,方案二,方案三和方案五的接线方式要做进一步的改进,改进后
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