電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) (2)

1、<p><b>　　電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　姓名： </b></p><p><b>　　學(xué)號(hào)：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)介紹（28結(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖）

2、</p><p>　　潮流計(jì)算，進(jìn)行變電所接入系統(tǒng)及用戶供電線路設(shè)計(jì)：</p><p>　　根據(jù)待建變電所所供用電用戶總負(fù)荷、用電用戶對(duì)變電所供電可靠性要求、與系統(tǒng)</p><p>　　接入點(diǎn)的距離，確定待建變電所接入系統(tǒng)方案：線路電壓等級(jí)、回路數(shù)、導(dǎo)線規(guī)格。</p><p>　　分析各用電用戶對(duì)供電不中斷可靠性的要求，確定各用電用戶供電線路

3、方案、回路</p><p><b>　　數(shù)、導(dǎo)線規(guī)格。</b></p><p>　　輸、供電線路供電線路，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，并應(yīng)滿足電暈(>110kV 線路)、發(fā)熱 </p><p>　　和電壓損耗等技術(shù)要求。</p><p>　　2．變電所電氣主接線和所用電設(shè)計(jì)：</p><p>　　擬

4、定滿足供電可靠性、運(yùn)行靈活性要求的主變比較方案（類型、臺(tái)數(shù)、容量、型號(hào)）。</p><p>　　對(duì)技術(shù)上滿足要求的主變方案通過(guò)經(jīng)濟(jì)比較，確定待建變電所的主變方案。</p><p>　　根據(jù)所確定的主變方案和進(jìn)出線回路數(shù)，通過(guò)技術(shù)分析、論證，確定待建變電所各電壓等級(jí)的電氣主接線型式。</p><p>　　根據(jù)待建變電所所用電方案——所用變壓器臺(tái)數(shù)、容量、型號(hào)和所用電接

5、線型式。（所用電負(fù)荷按0.1%變電所容量計(jì)）。</p><p><b>　　3．短路電流計(jì)算：</b></p><p>　　（1）為保證變電所選用的設(shè)備，在短路故障狀態(tài)時(shí)的安全，采用三相短路時(shí)的電流近行</p><p><b>　　校驗(yàn)。</b></p><p>　?。?）三相短路電流的計(jì)算，采用標(biāo)

6、么制和運(yùn)算曲線，計(jì)算0”, 0.1” , 4”時(shí)的值。進(jìn)而計(jì)</p><p>　　算短路電流最大值 i 、0.1”短路容量S 和4” 短路電流熱容量Q ，作為電氣</p><p>　　設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定、開(kāi)斷容量、熱穩(wěn)定的校驗(yàn)。</p><p>　　4. 選擇變電所電氣設(shè)備：</p><p>　　選擇變電所的斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、母線、電纜、

7、電流互感</p><p>　　器、電壓互感器、避雷器及中性點(diǎn)接地設(shè)備。</p><p><b>　　二、潮流平衡計(jì)算</b></p><p><b>　　A、設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)有常規(guī)設(shè)計(jì)方法和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，常采用根據(jù)輸電容量和輸電距離確定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，本網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)采用在原來(lái)

8、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，將待建線路走廊采用雙回線作為第一個(gè)方案，進(jìn)而對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化在滿足N-1校驗(yàn)的條件下，盡量減少網(wǎng)絡(luò)接線，以達(dá)到最經(jīng)濟(jì)構(gòu)架。在進(jìn)行平衡設(shè)計(jì)時(shí)分別按有功平衡、無(wú)功平衡兩個(gè)方面考慮，有功平衡兼顧網(wǎng)損、廠用電、備用等因素，無(wú)功平衡兼顧變電站就地?zé)o功補(bǔ)償因素</p><p>　　進(jìn)而采用N-1校驗(yàn)以及靜態(tài)評(píng)價(jià)法對(duì)所采用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)性分析，以確定選用網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　B、方

9、案一（28結(jié)點(diǎn)完全接線圖）</p><p><b>　　1、地理接線圖</b></p><p><b>　　2、走廊擴(kuò)建信息</b></p><p>　　3、線路潮流計(jì)算結(jié)果</p><p>　　4、負(fù)荷潮流計(jì)算結(jié)果</p><p><b>　　5、發(fā)電機(jī)結(jié)點(diǎn)潮流&

10、lt;/b></p><p><b>　　6、N-1校驗(yàn)</b></p><p>　　N-1校驗(yàn)判定電力系統(tǒng)安全性的一種準(zhǔn)則。又稱單一故障安全準(zhǔn)則。按照這一準(zhǔn)則,電力系統(tǒng)的N個(gè)元件中的任一獨(dú)立元件（發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器等）發(fā)生故障而被切除后，應(yīng)不造成因其他線路過(guò)負(fù)荷跳閘而導(dǎo)致用戶停電；不破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不出現(xiàn)電壓崩潰等事故。當(dāng)這一準(zhǔn)則不能滿足時(shí)，則要考慮采

11、用增加發(fā)電機(jī)或輸電線路等措施。</p><p>　　N－1原則與可靠性分析相比較,它的計(jì)算簡(jiǎn)便,不需搜集元件停運(yùn)率等大量原始數(shù)據(jù)，是一種極為簡(jiǎn)便的安全檢查準(zhǔn)則。</p><p>　　該潮流圖完成10個(gè)越限和0不可求解事故.恢復(fù)初始狀態(tài)。對(duì)這10個(gè)越線線路進(jìn)行觀察，可以發(fā)現(xiàn)，最大越線不超過(guò)10%，由于我們?cè)谲浖性O(shè)計(jì)的是視在功率，而實(shí)際所給數(shù)據(jù)為有功功率，所以這種程度的越線是可以接受的。為盡

12、量減少連接線路以及越線數(shù)目對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行簡(jiǎn)化，由此得到方案二。</p><p>　　C、方案二（線路簡(jiǎn)化方案）</p><p><b>　　1、地理接線圖</b></p><p><b>　　2、走廊擴(kuò)建信息</b></p><p><b>　　3、線路潮流信息</b><

13、/p><p>　　4、負(fù)荷潮流計(jì)算結(jié)果</p><p><b>　　5、發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)潮流</b></p><p><b>　　6、N-1校驗(yàn)</b></p><p>　　完成14個(gè)越限和0不可求解事故.恢復(fù)初始狀態(tài)。對(duì)這14個(gè)線路越限進(jìn)行觀察比較，發(fā)現(xiàn)該14個(gè)越限線路越限幅度與方案一相比雖有所增加，但月線

14、幅度依舊保持在10%左右。在考慮視在功率的影響下，該圖的潮流是可以接受的。</p><p>　　三、設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)比較</p><p>　　在經(jīng)濟(jì)性比較中，使用靜態(tài)比較法來(lái)對(duì)兩個(gè)方案的總投資和年運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行綜合效益比較。</p><p>　　1）總投資費(fèi)用主要包括全部線路和設(shè)備的綜合投資費(fèi)用。其計(jì)算公式為</p><p>　　其中，表示主體設(shè)備

15、投資；表示不明確的附加費(fèi)系數(shù)，對(duì)于220Kv系統(tǒng)一般取。</p><p>　　2）年運(yùn)行費(fèi)用主要包括電能損耗及檢修、維護(hù)等費(fèi)用。其計(jì)算公式為</p><p>　　其中，表示工業(yè)電價(jià)；表示電能損耗；表示檢修維護(hù)費(fèi)，一般取(0.022~0.0042)P;表示折舊費(fèi)，一般取0.058P。</p><p>　　對(duì)于靜態(tài)評(píng)價(jià)法是指將設(shè)備、材料、人工等經(jīng)濟(jì)價(jià)值作為不隨時(shí)間變化的

16、固定值處理，即不考慮資金的時(shí)間價(jià)值。具有代表性的方法是抵償年限法。</p><p>　　若有兩個(gè)方案：當(dāng) 而時(shí)，可比較兩個(gè)方案的抵償年限：</p><p>　　若小于標(biāo)準(zhǔn)抵償年限值，則選擇投資較大而運(yùn)行費(fèi)用較低的第二方案；若大于標(biāo)準(zhǔn)抵償年限值，則選擇投資較大而運(yùn)行費(fèi)用較低的第一方案?；蛘?，當(dāng)滿足下述條件時(shí)，，選擇第二方案較合理。</p><p>　　根據(jù)前蘇聯(lián)公式以

17、確定線路電壓等級(jí)，并根據(jù)不同電壓等級(jí)選擇不同等級(jí)輸電線路，并根據(jù)所選輸電線路的額定、電壓電流以及線路容量選擇斷路器、變壓器。此處為方便計(jì)算，將線路上的斷路器、變壓器等電力設(shè)備折算成線路成本，并假設(shè)該區(qū)域網(wǎng)絡(luò)建設(shè)在平原低海拔地區(qū)，不需要特殊的人工費(fèi)用。通過(guò)查閱相關(guān)資料，取P為25.24萬(wàn)元/km，并據(jù)此進(jìn)行計(jì)算。</p><p><b>　　A、方案一</b></p><p

18、><b>　　1、主體設(shè)備投資</b></p><p><b>　　2、年運(yùn)行費(fèi)用</b></p><p><b>　　B、方案二</b></p><p><b>　　1、主體設(shè)備投資</b></p><p><b>　　2、年運(yùn)行費(fèi)用&l

19、t;/b></p><p><b>　　C、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)</b></p><p>　　由以上數(shù)據(jù)可以簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)得到，方案二不管是年運(yùn)行費(fèi)用還是主體設(shè)備投資都由于方案二，由此可以確定選擇方案二</p><p>　　三、短路計(jì)算以及設(shè)備選擇</p><p><b>　　A變電站設(shè)計(jì)</b></p&

20、gt;<p>　　本次設(shè)計(jì)選取結(jié)點(diǎn)7作為變電所設(shè)計(jì)目標(biāo)，由此進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　電壓等級(jí)確定</b></p><p>　　由線路容量以及線路輸送距離，可以確定該結(jié)點(diǎn)可以分為三個(gè)變壓等級(jí)，即220kv、110kv、35kv。</p><p><b>　　接線方式確定</b></p>

21、;<p>　　通過(guò)查閱資料，以線路穩(wěn)定性為考量，采用的母線連接形式為220kv-雙母線帶旁路，110kv-雙母線，35kv-單母線分段</p><p><b>　　變壓器選擇</b></p><p>　　主變壓器容量一般按變電所建成后5～10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10～20年的負(fù)荷發(fā)展。根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變壓器的容量。對(duì)

22、一般性變電所，當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70%～80%。</p><p>　　由以上原則可以選擇220Kv級(jí)S7系列三繞組無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓自耦變壓器。由于在7節(jié)點(diǎn)的負(fù)載為240MW，繼而考慮結(jié)點(diǎn)其他潮流的功率負(fù)荷，所以選用上述變壓器的類型需要至少兩臺(tái)變壓器（上述系列的變壓器最大容量為240MVA）。所以選用兩臺(tái)型號(hào)為OSFPS7-240000/220的變壓器。這樣既能保證變壓器的額定容量之和大

23、于負(fù)載，又能保證備用容量充足，不易發(fā)生由于容量不夠而產(chǎn)生的損害。（變壓器參數(shù)如下圖）</p><p><b>　　短路計(jì)算</b></p><p><b>　　高壓側(cè)：</b></p><p>　　在進(jìn)行斷路器與隔離開(kāi)關(guān)的選取的時(shí)候，首先計(jì)算7號(hào)節(jié)點(diǎn)持續(xù)工作電流為</p><p>　　然后利用Pow

24、er World軟件對(duì)7號(hào)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了三相短路試驗(yàn)，結(jié)果得到短路電流為10236.700A。短路后的沖擊電流公式為，其中為沖擊系數(shù)，在實(shí)用計(jì)算中一般取1.9。為穩(wěn)態(tài)短路電流幅值。</p><p>　　從而得到相應(yīng)的沖擊電流，根據(jù)以上計(jì)算所得持續(xù)工作電流以及沖擊電流數(shù)據(jù)，對(duì)于7號(hào)結(jié)點(diǎn)變電站我們選擇型號(hào)為L(zhǎng)W7-220斷路器(額定電流為2500A，動(dòng)穩(wěn)定電流峰值為100kA，額定開(kāi)斷電流為40kA)以及型號(hào)為GW4-2

25、20隔離開(kāi)關(guān)(其額定電流可達(dá)到3150A，動(dòng)穩(wěn)定電流峰值可達(dá)到125kA)作為其用電設(shè)備。</p><p>　　利用相同方法可以得到低壓側(cè)以及中壓側(cè)短路電流以及沖擊電流，列表如下：</p><p>　　斷路器和隔離開(kāi)關(guān)選擇</p><p>　　高壓斷路器的額定電壓額定電流選擇滿足，還應(yīng)滿足開(kāi)斷電流，短路關(guān)斷電流，短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定的要求。首先我們選擇220kV側(cè)的斷

26、路器和隔離開(kāi)關(guān)。其參數(shù)如下：</p><p>　　根據(jù)短路計(jì)算結(jié)果，我們可以知道，該斷路器和隔離開(kāi)關(guān)可以滿足要求。</p><p><b>　　四、個(gè)人小結(jié)</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)真正使我們認(rèn)識(shí)到從理論知識(shí)到實(shí)踐運(yùn)用之間的差距，它結(jié)合了三年級(jí)以來(lái)的專業(yè)知識(shí)，包括電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)，潮流收斂，變電站電氣主接線的選擇，發(fā)電廠變電所主變的選

27、擇，調(diào)壓計(jì)算以及N-1故障分析。</p><p>　　從設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)看，隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加，在確定線路走廊接線方式會(huì)有多種方法，而從這些方法中確定最優(yōu)聯(lián)網(wǎng)方式是困難的，在計(jì)算成本上更是增大了系統(tǒng)的復(fù)雜性，因而本次設(shè)計(jì)只是一次初級(jí)嘗試，是電網(wǎng)設(shè)計(jì)的理論實(shí)踐。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我以系統(tǒng)的觀念熟悉了電力系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，對(duì)于本科生的后續(xù)學(xué)習(xí)有莫大的幫助。 </p><p>　　本次設(shè)計(jì)還存在跟多缺陷，

28、例如在計(jì)算成本的時(shí)候采用相對(duì)簡(jiǎn)單的線路等效計(jì)算，這樣大大簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程，但卻與實(shí)際情況相差很遠(yuǎn)，是可以改進(jìn)的方面。</p><p>　　附錄： </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《發(fā)電廠電氣部分》（第四版）.熊信銀 朱永利. 北京：中國(guó)電力出版社，2009</p>&l

29、t;p>　　《電能系統(tǒng)基礎(chǔ)》. 單淵達(dá). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009</p><p>　　《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》（第三版）. 李光琦. 北京：中國(guó)電力出版社，2007</p><p>　　《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》.電力工業(yè)部電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院 北京：中國(guó)電力出版社，1998</p><p>　　《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料》曹繩敏 北京：水利電力出版社，1