地区电力网设计

《电力系统分析》课程本身是电气工程及自动化专业的专业课，同时又是学习电气工程及自动化专业课程的基础。电力系统分析取决于电力系统本身客观规律的认识，同时也取决于当时能够采取的研究，分析计算的手段和工具。 电力系统由电源电力网络负荷三部分组成，电力网络包括输电和配电线路，变压器和相器，开关，并联和串联电容器，并联和串联电抗器等元件它们按一定的形式联结成一个总体，达到输送和分配电能的目的。

电力是一种能源，他不仅为工业农业，现代科学和现代国防提供了必不可少的动力，而且与现代社会生活有着日密切的联系，电能已经广泛应用到社会的各个领域，电力工业已成为国民经济的重要部门。从世界各国发展的进程看，国民经济每增长10%，就要求电力工业增长1.3—1.5,一些发达的国家几乎每7—10年装机容量增加一倍，所以没有电力工业的先行作为基础，国民经济的现代化是不可能实现的。而作为输电的电力网络线在送电和受电间起着至关重要的作用。

本次区域电力网设计加深我们课本学到理论知识的同时，又强化了我们的实际动手能力，对区域电力网接线有了初步的了解，为我们以后走向工作岗位打下很好的基础。

目 录

1 设计资料-------------------------------------02

1.1发电厂变电所地理位置---------------------------02

1.2电源情况---------------------------------------02 1.3说明-------------------------------------------02 1.4各变电所负荷情况 ------------------------------03 2 功率平衡计算----------------------------------03 2.1有功功率平衡计算 ------------------------------03 2.2无功功率平衡计算-------------------------------03 3 电力网供电方案的确定-------------------------04 3.1 电压等级的选择---------------------------------04 3.2 电力网接线方案的初步选择----------------------04 3.3计算电力网投资-------------------------------------16 3.4 确定最优方案--------------------------------------18 4 心得体会-------------------------------------------19 5 参考文献---------------------------------------------- 20

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地区电力网设计

1. 设计资料

1.1发电厂变电所地理位置

1.2电源情况：

水电厂：TS900/135—56，额定容量45MW（cosN0.9），台数3 系 统：与3#变电所由2LGJ—150相连，系统母线电压最大最小负荷时均维持115KV，最大负荷时提供功率50MW（cosN0.9），最小负荷时为30MW（cosN0.9） 1.3说明：

1）变电所3#是原有变电所，主接线为双母线结构；

2）为开发利用水资源，在距离变电所3#约100KM处新建一水力发电

厂，发电能力在春夏秋三季满发，冬季最大出力为最大容量的3/4； 3）发电厂国际厂用电率2%，机压负荷2MW；

4）区域气温最高为400C，年平均温度为250C，最热月平均气温为

320C。

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1.4各变电所负荷情况： 编 号 变压器额定容量（MW） 最大负荷（MW） 最小负荷（MW） 30 25 6000 0．9 工业 45 27 5000 0．9 城市 50 30 5000 0．9 城市 25 20 6500 0．9 工矿 1 252 2 31.52 3 31.52 4 252 Tmax（小时） cos 负荷性质

2. 功率平衡计算

功率平衡计算包括有功功率平衡计算和无功功率平衡计算 2.1有功功率平衡计算

为了维持功率的稳定，满足用户对功率的要求，电力系统装设的发电机额定容量必须大于当前的最大负荷。因此要进行最大负荷时有功功率平衡计算，以计算系统备用容量是否符合要求。

用电负荷PLDK1PmaxiK1(Pmax1Pmax2Pmax3)0.9(30455025)135MWi1n供电负荷Pg发电负荷Pf11PLD135150MW1K210.111(PgPy)[](1502)155.1MW1K310.02

系统总装机容量：P =25×2+31.5×2+25×2=226MW

由于P=226MW>1.2Pf=186.12MW,所以系统备用容量符合要求.

2.2无功功率平衡计算

电力系统的无功功率平衡是系统电压得到根本保证，对其计算主要目的在于初步估计系统中发电机的容量是否能够满足系统最大负荷时的需求，是否需要加装无功功率补偿设备。

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根据《电力系统电压和无功电力技术导则》规定：220KV及其以下电压等级变电所，在主变压器最大时，其二次侧的功率因数或电网供给的无功功率之比应满足规定；不满足规定的，需做无功补偿，使其全部满足规定值。 无功负荷： QLDQmaxi304550250.4872Mvar

i1n变压

n器无功损耗：

QT12% Simi=12%(2252122215.12231.52)15.0Mvar. (式中m

i1为电压变换次数) 系统中无功电源：QGnPGNtanQ'G3450.4872136.8Mvar（式中n为发电机台数，QG为主网和邻网输入的无功功率)

系统无功备用容量： QR=（7%～8%）QLD=（7%～8%）×72=（5.04-5.76）Mvar 整个系统无功功率： QGQLDQT136.8721549.8QR

3. 电力网供电方案的确定

3.1 电压等级的选择

电压等级的选择是一个涉及面很广的综合性问题，除了考虑输电容量和距离等各种因素外，还应该根据动力资源的分布电源及工业布局等远景发展情况，通过全面的技术比较后，才能确定电力网选择110KV电压等级。

线路额定输送容量输送距离线路额定输送容量输送距离电压（MW） （KM） 电压（KV） （MW） （KM） （KV） 0.38 3 6 10

3.2 电力网接线方案的初步选择

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〈0.1 0.1-1.0 0.1-1.2 0.2-2.0 〈0.6 3-1 15-4 20-6 35 60 110 220 2.0-10 5.0-20 10-50 100-300 100-20 100-20 150-50 300-100 对所给的原始资料进行定性分析，根据用户对供电可靠性的要求，地理位置及负荷的大小提出各种可能接线方案。接线方案应考虑以下因素：

确定电源处断开一回线的情况下，仍能将所有功率送出去的最少出线数。根据负荷备用的要求及负荷大小确定对变电所的供电方案。考虑运行灵活方便，不宜有太多环网。

所以确定如下四个可能的接线方案：

图（1）方案1

图（2）方案2

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图（3）方案3

图（4）方案4

由原始数据可得最大负荷时各变电所功率如下：

3*10028*10580(MVA)UU115(KV) 取SBavB

3030jtanarccos30j14.53(MVA) S1 - 6 -

45j21.79(MVA) S225j12.11(MVA) S4SS110.052j0.025

580SS220.078j0.038 580SS440.043j0.021 580

考虑到3#为原有变电所，可不考虑。故S30 为说明方案设水电厂结点为0结点 1) 技术上的初步选择

方案1

设全网为均一网络，在零结点解开环网，如图a

S01

~(0.052j0.025)(442692)0.4j(0.078j0.038)(2692)0.4j0.061j0.038j0.4(63442692)0.078j0.0386344j0.40.052j0.02563j0.40.051j0.025j0.4(63442692)S0'3S0'2S32

~~~S12S01S10.009j0.013 可知2为无功功率分点

正常运行时电压损耗为：

U02%

~~~Qxl0.0385800.4631.10.0135800.4441.15.7%10%02UN1152- 7 -

U0'2%Qxl0.0255800.2921.10.0255800.4261.13.5%10%

02UN1152计算故障状态下的最大电压损耗： ① 断开0-1段：

Q0'3Q32j0.025j0.038j0.063

Q21Q1j0.025 U0'10.063580(0.2921.10.4261.10.4441.1)14%15%

1152

② 断开2-3段：

Q01Q1Q2j0.025j0.038j0.063

Q12Q2j0.038

U02%5801.1(0.4630.0630.4440.038)10.9%15%

1152

可见方案1在正常和故障情况下最大电压损耗均满足需要。

方案2

设全网为均一网络，在零结点解开环网，如图b

S02~(0.078j0.038)(262499)j0.4(0.043j0.021)99j0.40.067j0.033j0.4(90262499)

S0'4

~(0.078j0.038)90j0.4(0.043j0.021)(90262499)j0.40.072j0.035j0.4(90262499) - 8 -

S23S02S20.067j0.0330.078j0.0380.011j0.005

可见2为无功功率分点

~~~S43S230.011j0.005 正常运行时电压损耗如下：

U02%0.0335800.2901.12.9%10%

11525801.10.4(990.035500.005)U0'2%7.2%10% 2115~~计算故障情况下的最大电压损耗： ① 断开2-3段：

Q0'4Q4j0.021

Q430 U0'4%5800.0210.4991.14%10%

1152

② 断开0-2段：

Q0'4Q2Q4j0.0380.021j0.059 Q43Q2j0.038

U0'4%5801.10.4(990.059500.038)14.9%15%

1152可见方案2在正常和故障情况下最大电压损耗均满足要求。

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方案3

在零结点解开环网，如图c

(0.052j0.025)(44262499)(0.078j0.038)(262499)(0.043j0.021)99S0163442624990.102j0.050

(0.043j0.021)(24264463)(0.078j0.038)(4463)(0.052j0.025)63S0'499242644630.071j0.035

SS0.050j0.025 S12011SSS0.028j0.014 S43320'44可见2为无功功率分点。 正常运行时电压损耗如下：

- 10 -

5801.1(0.050630.40.025440.2)7.1%10%

11525801.10.4(0.035990.01450)U0.'2%8.1%10% 2115U0.2%

计算故障情况下的最大电压损耗：

Q0'4Q4Q2Q1j0.084 Q43Q2Q10.063 Q21Q10.025

5801.1(0.084990.40.063240.40.063260.40.0250.244) 115223%15%U0'4%

故障时方案3最大电压损耗不满足要求，故舍掉方案3。 方案4

在零结点解开环网，如图d

(0.052j0.025)(44262499)(0.078j0.038)(262499)(0.043j0.021)9963442624990.102j0.050S01~(0.043j0.021)(24264463)(0.078j0.038)(4463)(0.052j0.0256399242644630.071j0.035S04~S12S01S10.050j0.025 S43S32S0'4S40.028j0.014

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~~~~~~~可见2为无功功率分点。 正常运行时电压损耗如下：

5801.1(0.050630.40.025440.2)7.1%10% 21155801.1(0.035990.20.014500.4)U0'2%4.8%10%

1152U02%

计算故障情况下的最大电压损耗： a. 断开0-1段：

Q0'4Q4Q2Q10.084 Q43Q2Q10.063 Q21Q10.025

U0'4%5801.1(0.084990.20.063500.40.0250.244)15.315%

1152

可见方案4在故障情况下电压损耗不满足要求，因此，根据电压损耗计算，方案1、2可选。

2）经济方案

在初步比较时，经济指标包括线路长度和所需的高压开关数目，以上1，2，4三个方案中高压开关数目均为14个，因此只要比较长度即可 长度分别为

L1(63442692992)1.1566.5,kmL2(6329025099)1.1500.5,km L4(6344250992)1.1488.4,km由此可知方案1经济损耗最大，故舍去

2．详细经济技术比较，确定电网接线的最优方案 1）导线截面的选择

T01max6000 T02max5000

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T24max4550005050002565005132.5

455025T0'4max6500

2此网Tmax都大于5000，查表B—5可知经济电流密度为0.9A/mm2

1S022

0.0675800.03358011030.9222103120.5mm2

S23S340.0115800.00558011030.922210340.87mm2

S0'4

0.0725800.03558011030.9103270.8mm2

故表B—16可得： 0—2 LGJ—150 2—4 LGJ—50 0’-4 LGJ—185

r020.2149.510.36 x020.40149.519.85 r240.635534.65 x240.4355523.93

r0'40.17108.918.51 x0'40.402108.943.78

(45j21.79)(34.65.05j23.9318.51j43.78)(25j12.11)(18.51j43.78)S0210.36j19.8534.65j23.9318.51j43.7850.02j22.11(MVA)

'(25j12.11)(10.36j19.8524.05j23.93)(45j21.29)(10.36j19.85)S0410.36j19.8524.05j23.9318.51j43.78

17.20j10.80(MVA)SS50.02j22.11(45j21.79)5.02j0.32(MVA) S24022

可见4为无功功率分点

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150.02222.112S02103162.3mm2

211030.95.0220.322S23S3410340.12mm2

11030.9S0'4

17.20210.802103112mm2

11030.9选 0—2 LGJ—150， 2—4 LGJ—50， 0—4 LGJ—120， ∴查表B—16得

＇

r020.2149.510.36 x020.40149.519.85 r240.635534.65 x240.4355523.93

r0'40.21108.922.87 x0'40.488108.953.14

(45j21.79)(34.65j23.9322.87j53.14)(25j12.11)(22.87j53.14)S02 10.36j19.8534.65j23.9322.87j53.1450.22j24.03(MVA)

'(25j12.11)(10.36j19.8534.65j23.93)(45j21.29)(10.36j19.85)S0410.36j19.8534.65j23.9322.87j53.14

10.40j8.20(MVA)SS50.22j24.03(45j21.79)5.22j2.24(MVA) S24022

根据表B—7

150.22224.032I02103150A466A

211035.2222.242I2410340.34A231A

1103I0'410.4028.20210362.20A410A

1103- 14 -

正常情况下，4为无功功率分点

25.690.2993.30.455U04%100%4.7%10% 2110＇

断开0—4，线0—2，2—4上流过的无功功率分别为

Q02Q2Q433.9MvarQ24Q421.29MvarU04%24.930.29912.180.455100%5.80%15%1152

选 0—2 LGJ—150， 2—4 LGJ—50， 0＇—4 LGJ—120，

1S120.05258020.025580211030.910397.8mm2

故选0—1 LGJ—95

r010.3369.322.87 x010.41469.328.57

30.2U01%当断开母线时

22.8728.5714.522100%4.0%10%

2115U01%

30.222.8714.528.57100%8.0%15% 2115故方案2截面积选择为

选 0—1 LGJ—95， 0—4 LGJ—150， 2—4 LGJ—50

3.3计算电力网投资

1）方案2 根据表B—11

可得线路投WL69.321.659922.1551.25108.91.85914.71万元 变电所投资Wb

Wb=63.1+63.1+63.1-8.09=181.21万元

电力网总投资Z2WbWl914.71181.211095.92(万元) 线路折旧维修费Wlw4%WL36.59(万元)

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变电所折旧维修费Wbw12%WL21.75(万元)

T01max6000 T02max5000

T24max4550005050002565005312.5

455025T0'4max6500

∴根据表B—13得最大损耗时间

01max4500 12max3400 24max3950

04max5100

'

在4点重新解开环网如图

25212.112S24(34.65j23.93)2.210j1.526(MVA) 2110SS25j12.112.210j1.52627.210j13.636(MVA) S24424SS27.210j13.63645j21.7972.210j35.456 SO224272.21035.456(10.36j19.85)5.54j10.62(MVA) SO21102SO4

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2225212.112(18.51j43.78)1.18j2.79(MVA)

1102P01max30214.52222.872.10

110245221.79210.362.14 211027.21213.64234.652.65 211025212.11218.511.18

1102P02maxP24maxP04max全网电能损耗费（设平均销售电价格为0.46元）

WAZAZWEPmaxmaxWE（2.1045002.1434002.6539501.185100）0.461.10万元 年运行费用F2WLBWBWWAZ36.5921.751.1059.44（万元）

3.4 确定最优方案

Fj2Z21095.92F259.44242.1(万元) N6

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4心得体会：

通过对“地区电力网设计”的设计，我对课上所学的知识有了更深刻的理解，学会了如何进行电力网络的潮流计算和提高了我查阅资料获取知识的能力，思维也变得缜密许多，既能考虑到细微之处又能整体统筹规划。在设计过程中，我也了解到了我国的各地区电网的现状，看到了与先进技术的差异，这更激励我认真学习专业知识，为我国的电力事业尽一分力量。本次课程设计运用所学的基础知识，综合考虑了个方面的相互关系，在设计

的过程中培养了我独立思考的能力，使所学的理论知识和实践相结合，对电力网的基本知识有了初步的了解，为以后的工作打下了一定的基础。

5 参考文献：

[1] 于永源 杨绮雯. [M]电力系统分析.北京.中国电力出版社.2007.

[2] 李光琦.[M] 电力系统暂态分析(第二版).西安.中国电力出版社.2004. [3] 熊信银.[M] 发电厂电气部分（第三版）.北京.中国电力出版社.2006.

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