一) 目的要求:
通过设计掌握电网规划设计的一般原则和常用方法,综合运用所学专业知识,特别是有关电力网、发电厂和变电站方面的理论、概念和计算方法,加深对电**性的了解,进而了解有关技术政策、经济指标、设计规程和规定,树立统筹兼顾、综合平衡、整体优化的观点,培养从技术、经济诸多方面分析和解决实际工程问题的能力。
二) 设计内容:
本规划设计包括有一个电厂,四个变电站的地方电网。他们的地理位置如下图:
发电厂g装机(mv):
412mv10.5kv
电网负荷(mva)
具体设计过程如下:
第一节电力网规划设计方案拟订及初步比较。
1、电力网电压的确定和电网接线的初步选择。
由于电网电压的高低与电网接线的合理与否有着相互的影响,因此,在这里设计的时候是将两者的选择同时予以考虑。
1.1 电网电压等级的选择。
电网电压等级符合国家标准电压等级,根据网内线路输送容量的大小和输电距离,在此确定电网的电压等级为110kv
1.2 电网接线方式。
这里所拟订的电网接线方式为全为有备用接线方式,这是从电网供电的可靠性、灵活性与安全性来考虑的。当网络内任何一段线路因发生故障或检修而断开时,不会对用户中断供电。这里结合所选的电网电压等级,初步拟订了五种电网接线方式,方案(1)、方案(2)为双回线路,方案(3)为环网,方案(4),方案(5)中既有环网又有双回线路。
它们均满足负荷的供电的可靠性。五种方案的电网接线方式如图1-1所示:
图 1-1 电网的接线方式。
2. 方案初步比较的指标
2.1 路径长度(公里)
它反映架设线路的地理长度,考虑到架线地区地形起伏等因素,单回线路长度应在架设线路的厂、站间直线距离的基础上增加(5-10)%的弯曲度。这里对各种方案的架空线路的长度统一增加8%的弯曲度。
方案(1):
方案(2):
方案(3):
方案(4):
方案(5):。
2.2 线路长度(公里)
它反映架设线路的直接费用,双回路线路的长度应为地理长度的2倍。
方案(1):
方案(2):
方案(3):
方案(4):
方案(5):
2.3. 负荷矩(兆瓦*公里)
全网负荷矩等于各线段负荷矩之和,即。它可部分反映网络的电压损耗和功率损耗。在方案(3)、方案(4)、方案(5)中有环型网络,这里先按线段长度和负荷功率求出各线段上的功率分布(初分布),再计算其负荷矩。
方案(1)的电网接线及功率初分布图如下所示:
14+j10.5mva =7.5+j4 mva
7+j6mva =8.5+j5mva14*16+7*22.4+7.5*20+8.5*33.6
方案(2)的电网接线及功率初分布图如下所示:
14+j10.5 mva =16+j9 mva
7+j6 mva =8.5+j5 mva
方案(3)的电网接线及功率初分布图如下所示:
将环网拆开:
(阻抗的大小与线路长度成正比,假设所有导线型号均相同)
14.71+j10.10 (mva)
=15.29+j9.40 (mva)
=7+j5.6 (mva) =7.79+j5.4 (mva) =0.71-j0.4 (mva)
4为有功功率分点,2为无功功率分点。
方案(4)的电网接线及功率初分布图如下所示:
=13.08+j9.21mva
=9.42+j6.29mva
=6.08+j4.71mva =0.92+j1.29mva =7.5+j4 mva 1为功率分点。
方案(5)的电网接线及功率初分布图如下所示:
=9.45+j5.26 mva
=6.55+j3.74 (mva)
=14+j10.5 mva =7+j6mva =1.95+j1.26 mva 4为功率分点。
所以:方案(1)的负荷矩=816.4 (
方案(2)的负荷矩=836.8 (
方案(3)的负荷矩=861.22 (
方案(4)的负荷矩=841.42 (
方案(5)的负荷矩=821.08 (
2.4高压开关(台数)
由于高压开关**昂贵,在网络投资中占较大比例,所以需应统计在拟订的各设计方案中的高压开关台数,以进行比较。这里暂以网络接线来统计高压开关台数,暂不考虑发电厂与变电站所需的高压开关。考虑到一条单回线路的高压断路器需在两端各设置一个,故一条单回线路的高压断路器需2个。
各种接线方案所需的高压开关台数(高压断路器)统计如下:
方案(1)所需的高压开关台数为16个;
方案(2)所需的高压开关台数为16个;
方案(3)所需的高压开关台数为10个;
方案(4)所需的高压开关台数为12个;
方案(5)所需的高压开关台数为14个;
3.方案初步比较及选择。
这里将各初选方案的四个指标如表1-1所示:
表1-1方案初步比较的指标。
根据表1-2所列四个指标,注意到方案(3)、方案(4)与方案(5)的各项指标较小;但考虑到方案(3)为单一环网,当环网中的某线路发生故障而断开时,电压降落太大很可能不满足电压质量要求,而且线路可能负荷较重,所以为慎重起见,不予采纳。方案(4)与方案(5)的各项指标均较小,因此这里仅对方案(2)与方案(5),再做进一步的详细比较。
第二节电力网规划设计方案的技术经济比较。
1.架空线路导线截面选择。
对35kv及以上电压级的架空线路,其导线截面的选择是从保证安全、电能质量和经济性等来考虑。一般是按经济电流密度选择,用电压损失、电晕、机械强度及发热等技术条件加以校验。在本次设计中,为了简化计算,所选线路统一采用lgj-120导线,所以导线截面的选取及校验这一步骤可以省去。
2.电压损耗计算。
2.1线路参数计算。
lgj-120型号经查表得:,
阻抗参数计算公式: ,其中为线路长度,单位:公里)
1)方案(4)中各线路的阻抗参数计算如下:
2)方案(5)中各线路的阻抗参数计算如下:
2.2 线路功率计算。
由于所有方案中所选线路的型号都相同,为lgj-120,所以该整个电网是一个均一网络,环网的功率分布仅与线路长度成正比,因此其功率的分布与前面所算相同,这里不再重算。
1)方案(4):
(mva) (mva)
(mva) (mva)
(mva)
2)方案(5)
(mva) (mva)
(mvamva)
(mva)
2.3 电压损耗计算。
为保证用户的电能质量,正常情况下,网络中电源到任一负荷点的最大电压损耗,不超过额定电压的5%,故障时(指断一条线路)应不超过10%。
1)方案(4)电压损耗:
由于方案(4)包括环网,在负荷变电站1处有功率分点,所以这里校验变电站母线1处的电压。还校验负荷变电站3处母线电压。
a)正常情况下:
0.98kv
从电源点到负荷点1的总电压损耗为。
b)故障情况下:
若线路g-2因故障而被切除,则。
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