314.电力网规划设计 课程设计说明书Word下载.docx
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0.8
2
50
0.85
第 一
节 发
电厂概况
-15-
发电厂电机资料:
(MW.KV)
第二节负荷概况
发电厂和变电所的负荷资料:
(MW;
KV;
小时)
(表
(表2)
项 目
发电厂
变电所1
变电所2
变电所3
变电所4
最大负荷MW
38
40
18
16
20
最小负荷MW
19
9
8
10
最大负荷功率因数
0.86
0.87
最小负荷功率因数
0.80
0.82
0.81
最大负荷利用小时
5000
5300
5400
5500
二次母线电压KV
6
一类用户百分数
二类用户百分数
调压的要求
顺
逆
常
发电厂和变电所的地理位置:
LA1=50km;
LA2=75km;
LA3=65km;
LA4=75km;
L12=40km;
L13=50km;
L14=60km;
L23=25km;
L34=25km
第三节负荷合理性检验
PAmax×
TAmax=38×
5000=190000>
8760×
19=166440
P1max×
T1max=40×
5000=200000>
20=175200
P2max×
T2max=18×
5300=95400>
9=78840
P3max×
T3max=16×
5400=86400>
8=70080
P4max×
T4max=20×
5500=110000>
10=87600
发电厂和变电所的负荷设计是合理的。
第二章电力平衡分析
第一节有功功率的平衡
有功平衡要求电厂输出的有功大于综合负荷有功,且要求备用在10%~15%。
P装=25×
4+50×
2=200MW
P综合=k1×
ΣPi+Pa
=1.1×
(40+18+16+20)+38=141.4MW
P备用=P装-P综合=58.6MW
备用系数=P备用/P装×
100%=29.3%有功平衡满足要求。
第二节无功功率的平衡
无功平衡的要求是电厂输出的无功大于综合负荷的无功,而且要求备用在
10%。
Q综合=k1×
ΣQi+k2×
ΣSi
=0.95×
(23.55+23.73+10.20+9.92+11.87)+0.2×
109.28
=97.1625MVA
Q备用=QG-Q综合=39.8375MVA
所以Q备用/QG×
100%=29.1%无功平衡满足要求。
第三节电力平衡结论
由计算可知,有功备用满足要求,在电力系统的运行中,发电厂发出的有功功率总和与系统中负荷相平衡。
为了保证安全优质的供电,电力系统有功平衡须在额定参数下确定,还必须留有一定的有功备用容量,要求备用在10%~15%。
无功不足,则需要在系统中加入无功补偿。
电力系统无功平衡的基本要求是系统中的无功源发出的无功功率应该大于或等于负荷的无功需求和网络的无功损耗,而且为了保证可靠性,还必须有一定的无功备用容量,备用要求在10%左右。
经计算,上述电网的有功备用和无功备用都满足要求。
第三章电网主接线方案的确定
第一节网络电压等级的确定
根据输送容量和输送距离,查下表,可知应该选择电压等级110KV。
额定电压(千伏)
输送容量(万千瓦)
输送距离(公里)
0.38
0.01以下
0.6以下
3
0.01~0.1
1~3
0.01~0.12
4~15
0.02~0.2
6~20
35
0.2~1.0
20~50
110
1.0~5.0
50~150
220
10.0~50.0
100~300
330
20.0~100.0
200~600
第二节电网主接线的确定
一、初步比较
方案
主接线
优点
缺点
等值线长
开关数
结构简单,操作方便,可靠性高
线路投资较大,开关数量较
多
343KM
结构简单,开关数少,可靠性较高
线路投资较大,故障电压损耗较大,
不利继保
195KM
结构较简单,可靠性较高,操作方便
环网发生故障时线路压降较大,线路的负荷较
大
320KM
14
结构较简单,开关数较少,可靠性较高
线路投资较大,环网故障时线路压降较大,不
利继保
310KM
12
5
可靠性非常高
线路投资大,结构复杂,操作不方便,
400KM
初步比较选择方案1和方案3进一步的在技术要求和经济性上进行比较。
二、深入比较
(一)、技术比较:
1、网络潮流计算(均一网)
发电厂负荷:
Samax=38+j23.55MVA Samin=19+j14.25MVA
变电所1:
S1max=40+j23.73MVA S1min=20+j13.96MVA
变电所2:
S2max=18+j10.2MVA S2min=9+j6.28MVA变电所3:
S3max=16+j9.92MVA S3min=8+j5.79MVA变电所4:
S4max=20+j11.87MVA S4min=10+j7.5MVA方案1:
Sa1max=S1max=40+j23.73MVASa2max=S2max=18+j10.2MVASa3max=S3max=16+j9.92MVASa4max=S4max=20+j11.87MVA方案3:
Sa1max=S1max=40+j23.73MVA
Sa2max=S2max=18+j10.2MVA
Sa3max=[S3max×
(L4+L34)+S4max×
L4]/(L3+L4+L34)=16.4+j9.98MVASa4max=[S4max×
(L3+L34)+S3max×
L3]/(L3+L4+L34)=19.6+j11.81MVAS3-4max=0.4+j0.06MVA
2、选择导线:
查表得:
Tmax=5000hJe=1.070A/(mm2)
Tmax=5300hJe=1.016A/(mm2)Tmax=5400hJe=0.998A/(mm2)Tmax=5500hJe=0.980A/(mm2)
导体面积A计算公式:
S=Smax/(1.732×
110×
λ×
Je)
方案1的导线截面积:
A1=114.07mm2 A2=53.44mm2
A3=49.50mm2 A4=62.28mm2
根据截面积选取导线:
(阻抗单位W/km)
L1选择双回线LGJ-120:
单位阻抗值为0.2345+j0.406;
持续容许电流:
380A
L2选择双回线LGJ-70:
单位阻抗值为0.4217+j0.426;
持续容许电流:
275A
L3选择双回线LGJ-70:
L1选择双回线LGJ-70:
275A按照最大可能传输功率的发热校验其截面积:
Imax=Smax/(1.732×
λ)
I1max=244A<
380A I2max=109A<
275A
I3max=99A <
275A I4max=122A<
满足要求
方案3的导体截面积:
A1=114mm2 A2=54mm2
A3=101mm2 A4=123mm2A43=3mm2
L3选择双回线LGJ-120:
L4选择双回线LGJ-150:
单位阻抗值为0.1939+j0.400;
445A
L43选择双回线LGJ-70:
按照最大可能传输功率的发热校验其截面积:
I1max=244A<
I3max=226A<
380A I4max=226A<
445A
I4—3max=122A<
3、最大电压降落ΔUmax的校验
技术要求:
正常情况下 ΔU%<
10%
故障情况下 ΔU%<
15%
忽略电压降落横向量,按照下边公式计算
DV=PR+QX
V
其中ZL=R+jX=单位线路上的阻抗×
线路长度(双回路为1/2)
方案1:
1)正常运行:
根据线路越长、传输功率越大电压损耗越大,L1的电压降落最大:
ΔUmax=4.3KV
ΔUmax%=3.9%<
10%满足要求
2)故障时:
L1断开一条线路变成单回线运行
ΔUmax=8.6KV
ΔUmax%=7.9%<
15%满足要求方案3:
根据线路越长、传输功率越大、线路阻抗越大电压损耗越大,
L3的电压降落最大:
ΔUmax=4.7KV
ΔUmax%=4.3%<
经过比较,L4因故障断开时电压降落最大:
ΔUmaxA-3=10.7KV(传输功率为S3max+S4max=36+j21.79MVA)ΔUmax3-4=3.1KV(传输功率为S4max=20+j11.87)ΔUmax=13.8KV
ΔUmax%=12.5%<
15%满足要求
(二)、经济比较
1、综合投资
SW3-110型开关造价为4.75万元/个;
导线LGJ-95:
2.10万元/米;
导线LGJ-120:
2.25万元/米导线LGJ-150:
2.45万元/米;
导线LGJ-185:
2.70万元/米导线LGJ-240:
3.15万元/米;
导线LGJ-300:
3.70万元/米方案1:
方案3
K1=K线+K开=765.85万元
K3=K线+K开=758.5万元
2、年运行费用
查表可知:
τ1=3500hτ2=3800hτ3=3900hτ4=4000h
利用下面公式可求的年运行费用:
N=8%K+α×
ΔA
其中ΔA=Σ(Si/U)2×
Ri×
τi;
α=0.25
L1
L2
L3
L4
L4-3
方案1
Si(MVA)
46.51
20.69
18.82
23.26
-
Ri(W)
5.86
15.81
13.71
11.60
ti(h)
3500
3800
3900
4000
方案3
19.20
22.88
0.40
15.24
10.66
10.54
ΔA1=9432MWhN1=297.1万元
方案3:
ΔA3=9449MWhN3=296.9万元
3、年计算费用
计算公式为:
Z=N+K/8
Z1=392.8万元方案3:
Z3=391.7万元
三、最优方案确定
综合上面技术和经济比较可以看出:
方案1和3都基本符合技术要求,在经济比较上方案1和3非常接近,方案3的经济性略为高一点,但是方案1的的供电可靠性和电压质量明显比方案3好,所以最终选择方案1。
第四章发电厂和变电所主接线的确定
第一节发电厂主接线的确定
一、发电厂主接线的选择原则
1、若单机容量小,与所接入的系统不相匹配,经技术经济论证合理后,可将两台发电机与一台变压器做扩大单元接线,也可将两组发电机—双绕组变压器单元,公用一台高压断电器而构成另一种扩大单元接线。
2、当机组容量小,数目较多,一般可以设发电机电压母线,其母线可根据发电机的数目,发电厂的重要性,采用单母分段,双母线或双母线分段的接线方式。
3、当两台发电机和一台变压器或两组发电机—双绕组变压器作扩大单元接线时,在发电机与变压器应装断路器和隔离开关。
4、对发电厂的高压配电装置,若地位重要,负荷大,潮流变化剧烈,出线较多时,一般采用双母线或双母线分段接线。
5、当110KV、220KV配电装置采用双母线接线时,若出现在6回以上时,可采用带专门旁路断电器的旁路母线。
二、发电厂主接线的确定
发电厂A的最大单机容量为50MW,总装机容量为200MW,属于中小型电厂。
单机容量为50MW及其以下的电厂,一般设发电机电压母线。
因为机组数目较多,发电机电压母线采用双母线接线方式;
主接线采用单母分段带旁母接线方式,
这样的主接线具有较高的可靠性和灵活性。
第二节变电所主接线的确定
一、变电所主接线的选择原则
1、变电所的高压侧接线应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式,如桥形等。
2、在具有两台主变的变电所中,当35~220KV线路为双回线时,若无特殊要求,该电压等级主接线都采用桥形接线。
3、在110KV,220KV配电装置中,当线路为3回以上时,一般采用单母线或单母分段接线。
二、变电所主接线的确定
各变电所均有两回输电线路,输电距离较长(50~75KM),变压器又不需要经常切除,经过分析对比,采用内桥式接线比外桥式接线优越。
第三节主变压器的选择
一、主变的选择原则
单元接线时主变容量按照发电机的额定容量扣除厂用负荷后,留有10%裕度确定。
采用扩大单元接线时,应尽可能采用分裂绕组变压器,其容量亦应按照单元接线的计算原则算出两台机组容量之和来确定。
连接在发电机电压母线和系数之间的主变容量的选择,应考虑以下因数:
1、在发电机全部投入运行时,在满足发电机电压供电的日最小负荷,并扣除厂用负荷后,主变应能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统。
2、当接在发电机电压母线上的最大一台机组检修或故障时,主变应能从电力系统倒送功率,保证发电机母线上的最大负荷要求。
此时,应适当考虑发电机电压母线上的负荷可能的增加以及变压器的允许过负荷能力。
3、若发电机母线上接有两台或以上的主变时,当其中最大的一台因故推出运行后,其他主变在允许的过负荷范围内,应输送母线剩余功率的70%以上。
4、对水电比重较大的系统,由于经济运行的要求,应充分利用水能。
在丰水期,有时可能停运火电厂的部分或全部机组,以节省燃料,此时,火电厂主变应具有从系统倒送功率的能力,以满足发电机母线上最大负荷的要求。
变电所主变容量,一般按照5~10年规划负荷来选择。
主变的选择,根据城市,负荷性质,电网结构等综合考虑确定其容量,对重要变电所,应考虑当一台主变停运时,其余主变在计及过负荷能力允许时间内,应满足对一类以及二类负荷的供电,对一般变电所,当一台主变停运时,其余主变的容量应能满足全部负荷的60%~70%。
二、主变的确定
(一)、升压变压器的确定
在发电机电压母线与系统之间选择三台容量相同的变压器(TA、TB
和TC)并联运行,其容量按照电厂容量扣除厂用负荷之后的60%来确定。
STA=STB=[4×
25/0.8+2×
50/0.85-38/0.85]×
60%=118.8MVA
所以,选两台SFPL1–120000型(Y0/△–11)变压器并联运行,当其中一台主变停运时,另一台主变仍然能够满足全部负荷的60%。
(二)、降压变压器的确定
因为输电线路采用双回线,故变电所也采用两台降压变压器并联运行,其容量按照所在变电所的最大容量的70%来选择。
S1=40/0.86×
70%=32.6MVA变电所2:
S2=24/0.87×
70%=14.5MVA变电所3:
S3=32/0.85×
70%=13.2MVA变电所4:
S4=20/0.86×
70%=16.3MVA
所以,变电所1选两台SFL1–31500型(Y0/△–11)变压器并联运行,变电所2和变电所3选两台SFL1–16000型(Y0/△–11)变压器并联运行,变电所3选择两台SFL1–20000型(Y0/△–11)变压器并联运行。
第五章潮流和调压的计算
第一节网络等值图
一、网络等值图:
1.线路的阻抗:
ZL1=5.863+j10.15Ω ZL2=15.814+j15.975Ω
ZL3=13.705+j13.845Ω ZL4=11.597+j11.715Ω
变压器
类型
空载损耗
△P0
短路损耗
△Ps
阻抗电压
Vs%
空载电流I0%
变压器阻抗
ZT/W
△S0/MVA
TA/T
B
SFPL1-
120000
100KW
500KW
10.5%
0.65%
0.42+j10.6
0.10+j0.78
T1
SFL1-
31500
31.05KW
190KW
0.67%
1.35+j20.2
0.062+j0.42
T2/T3
16000
18.5KW
110KW
0.9%
2.6+j39.7
0.037+j0.28
T4
20000
22KW
135KW
0.8%
2.04+j31.7
0.044+j0.32
2.变压器参数:
DP·
V U% V2
ZT=RT+jXT=S N+jS ´
N
N
S2 100 S
DS=DP+jI0%´
S
0 0 100 N
T1、T2、T3、T4两台变压器并联运行,ZT变为一半,空载损耗DS0为两倍。
第二节潮流计算
根据开式网的潮流计算方法进行实际潮流的计算,结果如下:
变压器T1
变压器T2
变压器T3
变压器T4
变压器阻抗ZT(W)
变压器空载损耗△S0
变压器输出
功率S
MAX
40+j23.73
18+j10.20
16+j9.92
20+j11.87
MIN
20+j13.96
9+j6.28
8+j5.79
10+j7.5
变压器的功
率损耗△ST
0.241+j3.611
0.092+j1.404
0.076+j1.163
0.091+j1.417
0.066+j0.993
0.026+j0.395
0.021+j0.320
0.026+j0.409
变压器的输
入功率ST
40.303+j27.761
18.129+j11.884
16.113+j11.363
20.135+j13.607
20.128+j15.373
9.063+j6.955
8.058+j6.39
10.07+j8.229
其中,DST=
P2+Q2
1102
´
ZT
ST=S+DST+DS0
线路L1
线路L2
线路L3
线路L4
线路阻抗ZL(W)
5.86+j10.15
15.81+j15.98
13.71+j13.85
11.60+j11.72
线路末端的功率ST
(MVA)
线路功率损
耗△SL
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