秦潮 毕业论文初稿-----师宗县彩云镇的电网规划设计

2014年度本科生毕业论文（设计）

师宗县彩云镇的电网规划设计

院－系：工学院自动化系

专业：电气工程及其自动化

年级： 2010级

学生姓名：秦潮

学号： 201003050521

导师及职称：雷竟业（副教授）

2014年4月

2014Annual Graduation Thesis (Project) of the College Undergraduate

The power grid planning and

design of the town of Caiyun

Shizong

Department:College of Life Science and Technology

Major:Electrical Engineering and Automation

Grade:2010

Student’s Name: Qinchao

Student No.: 201003050521

Tutor:( Associate professor) Lei jingye

April, 2014

毕业论文（设计）原创性声明

本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。

作者签名：日期：

毕业论文（设计）授权使用说明

本论文（设计）作者完全了解红河学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。

作者签名：指导教师签名：

日期：日期：

毕业论文（设计）答辩委员会(答辩小组)成员名单

姓名职称单位备注

主席（组长）

摘要

随着社会和经济的发展电力的作用日益突出，电网的建设也随之扮演着必不可少的重要角色。电网作为电能的生产与用户之间的桥梁，对供电的可靠性、安全性与稳定性不言而喻，而电网设计又作为电网建设中的重要环节，因此必须给予高度的重视。

本设计的任务是根据师宗县彩云镇周边的电厂及变电所位置及负荷按国民

经济应用的要求设计一个供电、变电网络，该网络包含两个火力发电厂和四个变电站及输电线路。本电网设计应根据电厂和变电站负荷的相关资料，各变电站的地理位置和供电情况做出相应的功率平衡并确定各变电站变压器主变容量与台数。根据已有的知识做出几种备选方案，通过技术经济比较，主要从以下几方面：（1）按主接线形式，变压器台数和型号、容量及参数；（2）进行导线型号的选择，进行初步比较、详细比较；（3）进行最优方案潮流计算、系统的调压计算、变压器分接头选择；

综合以上三个方案选出一个最佳方案即为本设计的选定方案。最后对该方案进行潮流计算并对该方案进行详细计算。

关键词：电网设计潮流计算分接头选择

Abstract

With the development of social and economic power has become an increasingly important role, the construction of power grid also will play an indispensable role. Grid as a bridge between production and user of electric power and the power supply reliability, security and stability of the self-evident, and grid design as an important link of power grid construction, so must give the high attention.

The task of this design is based on ShiZongXian clouds around the power plant and substation location and load a power supply is designed according to the demands of the national economy, substation network, the network contains two coal-fired power plants and four transformer substation and transmission line. This grid design should be according to the power plant and substation load information, geographic location of each substation and power supply situation makes the corresponding power balance and to determine the main transformer substation transformer capacity and the Numbers. According to the existing knowledge to make several alternative, through technical and economic comparison, mainly from the following aspects:

(1), the form of the main wiring transformer sets and model, capacity and parameters;

(2) wire types were selected, and a preliminary comparison, detailed comparison, voltage loss calculation; (3) the optimal power flow calculation, system of regulating calculation, transformer tap choice;

Comprehensive the above three schemes choose a best solution for the selection of design scheme. Finally, the scheme for power flow calculation and the scheme is calculated in detail.

Keywords: Grid design load flow calculation Tap to select

目录

第一章原始资料分析 (1)

1.发电厂原始资料： (1)

2.发电厂和变电所负荷资料： (1)

3.发电厂和变电所间的地理位置、站间距离 (2)

4.功率平衡校验 (3)

4.1有功平衡校验 (3)

4.2 无功平衡校验 (3)

5.初选方案 (4)

6.电压等级的确定 (6)

第二章主接线形式、变压器台数和容量的选择 (7)

1. 主接线形式 (7)

2.变压器的台数和容量 (9)

2.1所选用变压器的型号及相关参数表 (10)

第三章导线型号的选择 (12)

1 .方案1的导线型号选择 (12)

1.1计算网络在最大运行方式下的初步潮流分布 (12)

1.2按经济电流密度计算导线截面积 (13)

1.3选择导线型号及其校验 (14)

1.4 按照机械强度，允许载流量，电晕校验 (14)

2.方案4的导线型号选择 (15)

2.1 计算网络在最大运行方式下的初步潮流分布 (15)

2.2 按经济电流密度计算导线截面积 (16)

2.3 选择导线型号及其校验 (17)

2.4 按照机械强度，允许载流量，电晕校验 (18)

第四章初步比较 (19)

1.导线长度 (19)

2.高压断路器的数目 (19)

3.金属耗量 (19)

4.方案初步比较结果 (20)

第五章详细比较 (21)

1. 电压损耗计算 (21)

1.1 电压损耗计算原则 (21)

1.2 正常运行时的电压损耗 (21)

2.比较分析 (25)

第六章最优方案潮流计算 (26)

1.正常运行时最大负荷情况 (26)

2. 正常运行时最小负荷情况 (31)

第七章变压器分接头选择 (37)

1.变电站1 (37)

2.变电站2 (38)

3.变电站3 (38)

4.变电站4 (40)

结论 (43)

参考文献 (44)

致谢 (45)

前言

电力工业是国民经济发展的基础工业。

随着社会发展和科技进步，国民经济和人民生活对于清洁高效电力能源的需求与依赖度越来越高，作为国家基础产业的电力系统员工所担负的政治责任和社会责任越来越重，加之电网规模越来越大要求越来越高，系统容量日益增加，电网智能化水平突飞猛进新型供用电技术和设备不断涌现，因此电网设计也尤为重要。

本设计的内容主要包括：原始资料分析；校验系统有功、无功平衡和各种运行方式；通过方案比较，确定系统接线接线方案；确定发电厂变电站的接线方案和变压器型号、容量及参数；进行最优潮流计算。

最后得出的设计方案应具有较高的安全性、稳定性和可靠性符合供电的质量要求并具有一定的经济性，满足供电要求。

由于本人的水平有限，设计中难免出现错漏，希望指导老师指正，本次设计的完成要感谢指导老师在设计过程中给予的辅导和帮助。

第一章原始资料分析

1.发电厂原始资料：

发电厂A

火电单机容量:5×40MW 机端电压:10.3kV

功率因数：0.85

总装机容量：200MW

发电厂B

火电单机容量:3×50MW ,2×100MW 机端压:10.3kV 功率因数：0.80

总装机容量：350MW

2.发电厂和变电所负荷资料：

表1-1：发电厂和变电所负荷资料

参数／

厂站名厂A 厂B 站 1 站 2 站 3 站 4

Pmax

20/0.9 95/0.9 90/0.95 85/0.9 90/0.9

(MW)/

cosφ

Pmin

10/0.82 85/0.84 65/0.83 70/0.80 85/0.85

(MW )/

cosφ

低压母线

电压(kV) 10 10.5 10 35，10.5 35，10

负荷等级

I, II(%) 80 75 70 75 85

Ｔmax

5200 4800 5200 5000 5200

(H)

主变年运

8760 8760 8760 8760

行时间

(H)

备用要求备备备备备

调压要求逆逆常顺逆

3.发电厂和变电所间的地理位置、站间距离

图例：

-------电厂

--------变电比例尺：1：:1000000

4.功率平衡校验

4.1有功平衡校验

火电厂的网络总损耗一般约为总负荷的5%至8%，厂用电则为0.1%至1%，因此： （1）用电负荷：==∑p

k p y

max

1

0.95×360=342(MW)

（2）供电负荷:=-=k p g 211

1

.011-×342=380(MW)

（3）发电负荷：

()08

.01111

3-=+-=

z g f P P K P ×（380＋20）=434.78(MW)

（4）

p 备≥20P

f

=434.78×20％=86.96(MW)

（5）发电厂可以提供的备用容量：

)(22.11578.434550P P MW P f =-=-=总已备

可见，经过计算与要求的最小备用容量相比较，满足备用要求，使有功功率平衡。 4.2 无功平衡校验

（1）发电厂发出的总无功：

var)

(5.412)8.0tan(cos 550)8.0tan(cos P 1

1M Q =?=?=--总总

（2）负荷消耗总无功：

var)

(36.174)9.0tan(cos 90)9.0tan(cos 85)9.0tan(cos 90)9.0tan(cos 95)tan(cos P 11

111max M Q =?+?+?+?=?=-----∑?负

（3）根据原始数据的无功补偿应进行到0.9，但由于所有变电站的功率因数均为0.9，所以不用进行无功补偿。 （4）总无功负荷：

var)

(33.175)9.0tan(cos 2095.0)036.174()Q (11M Q K Q Q ch z =?+?+=+?+=-变负 （5）var)(27.12Q %7M Q z =≥备

（6）已有备用容量：

var)(17.23733.1755.412Q Q M Q z =-=-=总已备，

所以可以满足要求，使无功功率平衡。

5.初选方案

根据不同的接线方法，按原始资料的地理位置图，以及负荷大小，经过比较，直观淘汰了一些明显不合理的方案，保留了如下四种方案如表1-2：

注：表1-2中导线长考虑了弧垂和裕度，所以路径长为直线长的1.08倍，导线长为路径的1.08倍，即导线长为路径长的1.08的二次方倍。

从表1-2中分析比较后，可以选择的方案有两种：方案1、和方案4。下面再对这两个个方案进行一个初步比较，比较它们的导线长，断路器数目，金属耗量和优缺点，然后进行详细比较。

表1-2：初步设计方案

序号方案断路器数导线长（km）

1

2

1 4

3

14

248.44

2 2

3 16 293.93

3 2

20 340.59

4

2

16 312.60

A B

4

B

A

1

1 4

B

3

A

4

B

A 3

1

6.电压等级的确定

根据表1-3确定电压等级。

表1-3：各电压等级线路的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）

额定电压

（kV）

输送功率

（kW）

输送距离

（km）

3 100~1000 1~3 60 3500~30000 30~100 6 100~1200 4~15 110 10000~50000 50~150 10 200~2000 6~20 220 100000~500000 100~300 35 2000~10000 20~50 500 800000~2000000 400~1000 根据原始资料及计算结果可知额定电压应选220kV

第二章主接线形式、变压器台数和容量的选择

1. 主接线形式

（1）发电厂主接线形式

发电厂A有40MW机组5台，出口没有机压负荷，故直接将电能经变电站送入电网，机端电压为10.3kV，根据此情况及相关规定，40MW机组采用单元接线，这种接线简单，操作简便，经济性高。

发电厂B有100MW机组两台，机端电压10.3kV，机压负荷为60MW由于发电机容量较大，为了采用简单的接线方式，故发电机均采用单元接线方式。三台50MW的机组进出线不止一回，采用扩大单元接线方式，这种接线简单清晰，设备少，投资少，便于扩建。

图2 - 1 单元接线图2 - 2 扩大单元接线

（2）变电站主接线形式

为了提高供电的可靠性，接入变电站的线路条数都是两条，同时变电站的变压器的台数也是两台。四个变电站都可以选用桥形接线，所用的断路器数少，投资较少。如果是环形网时，为了防止穿越功率通过三台断路器，则应选用外桥接线。

图2 - 3内桥接线

图2 - 4外桥接线

2.变压器的台数和容量

（1）发电厂的变压器台数和容量

采用发电机－变压器单元接线形式时，主变的容量只要和发电机的容量相配套即可，但要保留10％的裕度。所以连接40MW 机组的变压器的容量为：40×1.1/0.85＝51.76MW.所以选用SSPL1—120000/220型的变压器，链接100MW 机组的变压器的容量为100×1.1/0.85＝129.4MW.所以选用SFP7—150000/220型的变压器。机压母线接线方式的变压器一台故障另一台应满足输送功率的70％以上，所以连接50MW 机组的变压器的容量为：150×0.7＝105MW. 所以选用SSPL1—120000/220型的变压器。 （2）变电站的变压器台数和容量

变电站主变压器容量的确定一般要考虑城市规划、负荷性质、电网结构等因素。对重要变电站，需考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电；对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的60%～75%。

由于4个变电站都属于枢纽变电站，主变压器台数为两台，而且站1和站2的低压母线均为10kV,应选双绕组变压器；站3、4的低压母线的电压都为10kV 、35 kV ，应优先选三相三绕组变压器。计算公式为：

0.7cos M

p S ?

=?

（2-1）

其容量计算如下：

站一容量为：S1＝0.7×95/75%＝88.67(MVA) 站二容量为：S2＝0.7×90/70%＝90(MVA) 站三容量为：S3＝0.7×85/60%＝99.17 (MVA) 站四容量为：S4＝0.7×90/80%＝78.5(MVA)

查表选4台型号为SSPL1-90000/220变压器,4台型号为SSPSL1-120000/220变压器。

2.1所选用变压器的型号及相关参数表

表2-1发电厂参数表项目

站别型号及容量连接组

损耗（kW）阻抗

电压

（％）

空载

电流

（％）

参考

价格

(万元)

空载短路

发电厂A SFP7-150000/220 Y

o

/Δ

-11

140 450 13.6 0.8 80

发电厂B SFP7-150000/220 Y

o

/Δ

-11

140 450 13.6 0.8 80

发电厂B SSPL1-120000/220 Y

o

/Δ

-11

179 895 13 0.67 70

表2-2变电站参数表

站别

项目

变电站

型号及容量SSPSL1-120000/220

连接组Y

o

/Δ-11

损耗（kW）空载123.1

短路

高—中510

高—低165

中—低227

阻抗电压（％）高—中24．7 高—低14．7 中—低8.8

空载电流（％） 1.0 参考价格(万元) 71.6

表2-3变电站参数表项目

站别型号及容量连接组

损耗（kW）阻抗

电压

（％）

空载

电流

（％）

参考

价格(万

元)

空载短路

变电站1 SSPL1-90000/220 Y

o

/Δ

-11

92 472.5 13.7 0.67 52

变电站2 SSPL1-90000/220 Y

o

/Δ

-11

92 472.5 13.7 0.67 52