目錄

前言......................................................3

第一章設計任務書和原始資料...............................4

第二章電網接線初步方案設計...............................7

第一節：電網接線初步方案的選擇與供電電壓等級的確定..........7

第二節：電網接線方案的技術經濟比較..........................15

第三節，輸電線型號的選擇....................................22

第四節：方案技術經濟比較....................................31

第三章調壓計算..........................................38

課程設計總結.............................................45

前言

經濟發展，電力先行。電力工業是國家的基礎，在國民經濟發展中占據

十分重要的地位。電能是一種不能儲存的、無形的二次能源，發電、變電、

輸送、分配和消費幾乎是在一瞬間完成，必須保持有功和無功功率的平衡。

同時為了滿足消費需求，保證生產生活的穩定，所發電能要滿足經濟性好、

可靠性高、電能質量高等要求。

經驗告訴我們，在現階段，聯合電力系統是保證供電可靠性、經濟性和

高質量的最好的辦法，而這也是我國電力行業發展的趨勢。通過聯絡線路將

幾個地方電力系統連接起來所形成的電力系統稱為聯合電力系統。聯合電力

系統可以合理利用能源、減少系統備用容量、裝沒高效率的大容量機組，提

高電力系統運行的經濟性；系統間相互支援可以提高系統的供電可靠性；系

統容量越大抗干擾能力越強，可以減小系統受到干擾（負荷變化）時的頻率

波動和電壓波動，提高電能質量。

要建好大規模的安全可靠的聯合電力系統，必須做好規劃，加強電力規

劃和電網建設。電力規劃是根據社會經濟發展的需求，能源資源和負荷的分

布，確定合理的電源結構和戰略布局，確定電壓等級、輸電方式和合理的網

架結構等。電力規劃的合理與否，事關國民經濟的發展，直接影響到今后電

力網絡運行的穩定性、經濟性、可靠性以及未來經濟的發展。

該課程設計要求按照給定的數據，依照國民經濟應用的要求設計一個供

電、變電、輸電、分配和消費的電力系統。該電力系統包括i個發電廠、三

個變電所、若干輸電線路，同時考慮該系統為聯合電力系統的一子系統，其

聯絡線可視為無窮大系統。設計的要求是該電力系統應滿足一定的供電可靠

性、穩定性和經濟性，電能質量高，同時運行方式靈活，適應多種負荷變化

情況。投資費用亦應當設計至最小。

第一章設計任務書和原始資料

一、設計任務

本次電力系統規劃設計是根據給定的發電廠、變電站(所)原始資料完成如

下設計：

1.確定供電電壓等級

2.初步擬定若干待選的電力網接線方案

3.發電廠、變電所主變壓器選擇

4.電力網接線方案的技術，經濟比較

5.輸電線路導線截面選擇

6.調壓計算

二、原始資料

1.發電廠，變電所相對地理位置及距離：

2.發電廠技術參數

裝機臺數、容量：2X50(MW)

額定電壓(KV)：10.5KV

額定功率因數：cos6=0.8

3.架空輸電線路導線經濟電流密度見下表1-1：

表1-1架空輸電線路導線經濟電流密度(A/mm2)

年最大負荷利用小時數1皿

3000以下3000-50005000以上

鋁1.651.150.90

銅3.002.251.75

4.負荷數據及有關要求如下表1-2：

表1-2發電廠及變電站負荷數據與有關要求

廠站

項目A123

最大負荷(卜陽)

30606050

最小負荷(MW)

15354030

功率因數cos4)

0.850.90.90.9

7max(h)

5000500055005000

低壓母線電壓(KV)

10101010

最大負荷

52~52~55

調壓要求(%)

最小負荷

02~52~50

(%)

I類

3030300

銅顏荷觥)

n類

30302550

5.電網電壓等級的確定

對所擬定的初步接線方案按均?網計算其初步功率，確定各輸電線路的輸送

容量和輸送距離，再依據輸送容量和輸電距離以及電源的電壓等級來選擇輸電線

路的電壓等級。

各種電壓等級適合的輸電容量和輸電距離如下表1-3：

表1-3各種電壓等級適合的輸電容量和輸電距離

額定電壓(KV)輸送功率(KW)輸送距離(KM)

352000-1000020?50

603500?3000030?100

11010000-5000050?150

220100000-500000100—300

6.電能損失費計算方法

(1)由潮流計算結果得出全網最大損耗功率△%皿；

(2)根據附錄中給出的年最大負荷利用小時數7max、負荷功率因數COS。，

根據下表查出年最大負荷損耗時間rmax；

（3）計算整個電網全年電能損耗AW=A%。”陽辦（Kwh/年）；

（4）按電力系統綜合成本電價（取0.35元/Kwh）計算電能損失費。

最大負荷損耗小時rmax與最大負荷利用小時、功率因數COS。之間

的關系見下表1-4：

表1-4最大負荷損耗時間與最大負荷利用時間、功率因數之間的關系

cos。

0.800.850.900.951.00

2000150012001000800700

25001700150012501100950

300020001800160014001250

350023502150200018001600

400027502600240022002000

450031503000290027002500

500036003500340032003000

550041004000395037503600

600046504600450043504200

650052505200510050004850

700059505900580057005600

750066506600655065006400

8000740073507250

第二章電網接線方案初步設計

第一節電網接線初步方案的選擇與供電電壓等級的確定

一、初步擬定接線方案的依據

電網接線初步方案主要根據負荷對供電可靠性的要求擬定。初步方案擬定時，

在考慮對第一類負荷要求任何情況下都不能斷電，第二類負荷盡可能的保證供

電，必要時可以停電，對于第三類負荷，可以停電的先提條件下列出所有滿足供

電可靠性要求的初步方案。

二、擬定的方案

“?三

初步篩選：由于第七種到第二十種方案可靠性和經濟性不高，故選用方案一

到方案六進行初步潮流計算。

三、發電廠及負荷功玄的初步計算

初步比較即為線路的長度以及線路上的損耗的比較，計算公式為APM二

E/mS2o初步潮流計算按均一網計算，采用無功就地補償，即初次計算不考慮

無功的分布。

以第三種方案的計算過程為例：

己知量為：發電廠裝機容量:SN=2X50(MW)=100MW

發電廠用電負荷(廠用電取8%為8MW)：Pmax=30MWPmin=15MW

變電所①負荷：Pmax=60MW,Pmin=35MW

變電所②負荷：Pmax=60MW,Pmin=40MW

變電所③負荷：Pmax=50MW,Pn】in=30MW

總負荷：P/max=8+15+60+60+50=193MTV（發電廠用電負荷最大）

P/.niin=8+30+35+40+30=143MTV（發電廠用電負荷最小）

因為負荷最大時為P/.max=193MW而發電廠出功率只有Pc=100MW,故電網還須

從系統S中吸收93MW的功率。

第一步，環網的化簡：把負荷3移植到S和1中。

移植到S中的負荷大小為：

35

31R"x5O=23MW

131+’S33max40+35

移植到1中的負荷大小為:

40

=/^3max----------x50=27MW

*31+‘S340+35

負荷3移植后，S—1線路等效長度為（35+40）//（50）=30km

第二步，潮流計算:

40km30kni42kB

461gli

AA

35.38W51.29W3&3麗26.62MW

方案三從A站解開的功率分布圖

86.67x(30+42+48)+(-84.67)x90+60x48

=35.38MW

40+30+42+48

60x(424-30+40)4-(-84.67)x(30+40)4-86.67x40

=26.62MW

40+30+42+48

^3M(143)=86.67-35.38=51.29MIV

匕+3i=84.67—51.29=33.38MW

第三步，還原S—1線路上的負荷:

=51.29x40+35=3O.77MW

GTI=《S+3》T(I+3)XG+4

Z31+/r3+/,l35+40+50

'si

BT3=[S+3)T(I+3)*+AT,=43.85MW

131+Q+Lt

^3=匕+35.X/一鳥旬=6.15MW

‘31+43+%

△P=%匕—十比JR+心心+成&+晨&+1=2.56x10、MW

故，其功率分布如下圖所示:

方案三初步功率分布

四、初步方案的比較選擇

六種方案初次潮流計算后的功率分布結果和比較如下表所示:

表2-1初步潮流計算后的功率分布結果和比較

方線總長損耗優缺點

接線圖及功率分布

簽(KM)(MW)

優

方麻線

路餌

，

案接線

式

簡也

2053.49X

5

10缺點：損

耗大，可

靠性不高

方優點：可

案靠性高，

線路較短

2602.99X

缺點：接

10，線有點復

雜，損耗

大

方優點：線

案路較短，

損耗很

2552.56X小，可靠

10s性高

缺點：網

絡有點復

雜

優

爾

網

?.

方絡

構

簡

結

單

可

靠

案，

性

而

損

，

耗

四卜

鈔

線

缺

3072.4X.接

方

路?

較

，

線

10、垢

式

靈

簡

性

，

聯

活

與

取

低

網

爻

方優點：線

路不長，

案損耗非常

五2602.11X小可靠性

較好

105缺點：變

電所3接

xir線方式較

方案五單一，靈

活性一般

方

優點：損

案?產？耗小，可

六2664.4X塞性非常

10s

缺點：線

路太長，

M方案六x

損耗較大

方案小結：經過上表對幾種接線方案的初步可靠性與比較，初步選定方案三和方

案五，分別將其命名為方案I和方案II。由于各方案的初步潮流計算功率分布

值都在50MW左右，故電壓等級選定為110KV。

第二節電網接線方案的技術經濟比較

由于方案一與方案二負荷及發電廠各項指標均相同，各線路電壓等級均為

110KW,故兩種方案所選擇變壓器的原理方法相同，故一下接線方式及變壓器的

選擇結果兩最優方案共同適合。

一、發電廠，變電站主接線方式的選擇

1.發電廠A接線方式的選擇

從系統負荷情況看，細聽中1,2變電所均包含一，二類負荷，3變電所包含

50%的二類負荷，因此保證供電的可靠性是首要問題。故發電廠主接線采用高壓

側雙母線，兩臺50MW發電機與兩臺變壓器采用單元接線方式。如下圖所示：

AA

M'd

發電廠電氣接線圖

2.變電所接線方式的選擇

由于變電所1和2均包含30%一類負荷和30琳二類負荷，電能質量要求高且要

求保證供電不中斷，故兩變電所均白采用雙電源供電，同時采用內橋式接線方式

（如下圖所示）。由于變電所3包含50%的二類負荷，電能質量和供電可靠性要

求較高，故兩變電所均此采用雙電源供電，同時采用內橋式接線方式。

變電站電氣接線圖

二、發電廠，變電所主變壓器配置和型號的選定及其技術指標計算

1.發電廠A的主變的選定

發電廠裝機容量為2X50MW,因此，初步確定變壓器的容量S的值為：

S.v=Q^—Smin)/o.9=69.4+2=34.72(MW)

從符合情況看，系統中1,2變電所均包含一，二類負荷，3變電所包含50%

的二列負荷，因此保證供電的可靠性是首要問題，故采用兩臺其型號為

SFP7-63000/110的變壓器。發電廠主接線采用高壓側雙母線，兩臺20MW發電機

與兩臺變壓器采用單元接線方式。

變壓器銘牌參數見下表：

表2-2發電廠主變壓器銘牌參數

額定容量Sn=63MW

變比121KV±2.5%/10.5KV

空載損耗△PU=65KVA

短路損耗△Pk=260KVA

阻抗電壓Uk%=10.5

空載電流Z,%=0.6

變壓器參數的計算：

電阻鳴=100混=濫260x1熱212=。.959。

變壓器最大功率損耗：

△廣一61N八)一U.I力切W

〃皿1000梟1000X632

2

100-15-8

,。a%s超。10-5x。’

△L=2X溫/=2X⑼點K77MVA

所以：△SzTmax=(O.3+j7.77)W

變壓器最小功率損耗:

2

j100-30-8

2260x

P52

NP=2X'「=2X=0.13MW

zrm,n10005；1000x632

9

、10sjl00-30-8-

八a%S、S：1U-DI2

AO=2X—―^=2X---------------=3.2MVA

%—100S?100x63

所以：△SzTmin=(O.12+j3.2)MW

計算變壓器電壓損耗：

由于發電廠低壓側無功采取就地補償原則，故無功QN^O

加…xR,1x77x0.959

\U=^—Tr-----=--nn——=0.305MW

max(Jn..1Z1

所以變壓電壓降：

A，，I丫'ei1."人—1762x().959—八nci/fii7

△Ln=2X-2X121-0.25MVV

2.變電所主變的選定

變電所主變變壓器容量按容載比等于1.6考慮，且考慮到變電所一臺變壓器故

障的情況，所以變電所均采用兩臺變壓器。

變電所1,2主變的選定：由于第一，二類負荷占系統60樂對安全可靠供電

要求較高，故需要采用雙電源供電，每個變電所設置兩臺變壓器，采用內橋式接

線，變壓器容量S定為：

S=1.6XSmaxX60%=58MW

所欲變壓器的容量S、選定為63MWo其型號為：SFP7-63000/110

銘牌參數如下表2-3：

表2-3變電所1和變電所2主變壓器銘牌參數

額定容量SN=63MW

變比110KV±2.5%/10.5KV

空載損耗△Po=65KVA

短路損耗△?k=260KVA

阻抗電壓Uk%=io.5

空載電流7o%=O.6

__260x1212_

變壓器電阻:“-1()0(此一1000x63?—n°?9Q5S9QQO

A

變電所1變壓器最大損耗△SmaX：

P$260x修

△P=；?…=--__L--00728MW

ZTnil1000S;1000x632

0.5x(算

"5總

=7.77MVA

AO,臺2

100SIs*100x63

65

AP=O.O65"W

yTmai-1000—1000

_10%S“_63x0.6

Mr=0.378MW

yTmix100100

故:微

=2[0%e-,)+/(△-Qe)卜伙276+)4.45耳MW

八5max

變電所1變壓器最小損耗:

2

Pc2260x(明

標=733^=°"

Zrmin

〃％S,vS%“_l°&(考,

=0.51MW

A。ZTnin

1005,;

100x63

APyFmln—T000—T000=8065MW

,_63x0.6

=0.378MW

△Qmin100100

故:△工,廣2［。憶而/^5*）+，0<2?+△<^^）卜（0」7+兒776）“卬

變電所1變壓器電壓降:

斗xSmin'R,1x35x0.793

^-uN-=^-no—

△%110

^xSln)axx/?7^x60x0.793

△uMW

minU、110

變電所2變壓器最大損耗:

AS=/\S=(0.276+j4.456)MW

Jz

2max\max'

變電所2變壓器最小損耗:

2

_風_26叫喇

AP=0.03MW

Z/min1000S；—1000x632

2

10.5x(明

_U&%S'S"

AC=0.67MW

4rmin-J005,2100x63

AD__^__65_

△J_1000-10000.065MW

\Q62^6=0378MW

—Tmin10()IOU

故:

△4”［（”-純）+」（僅成+為"）］二（。/9+/2.096加卬

變電所2變壓器電壓降:

lxSomaxx/?71x60x0.793

\u-2-------~j-pg——=0.2\MW

max5

JxS,minXRr^x40x0.793

△U.—=nn—=0485MW

mmUNI10

變電所3主變的選定：二類負荷占系統的50%,對安全可靠供電要求較高，故

需要采用雙電源供電，每個變電所設置兩臺變區器，采用內橋式接線，變壓器

容量S定為：

S=1.6XSmaxX50%=40^V

所以變壓器的容量S、選定為50MW,其型號為：SF7-50000/110

銘牌參數如下表2-4：

表2-4變電所3主變壓器銘牌參數

額定容量SN=50MW

變比110KV±2.5%/10.5KV

空載損耗△Po=55KVA

短路損就△Pk=216KVA

阻抗電壓U就二10.5

空載電流IMO.7

變壓器電阻:

2

_/\PkUi_260x1IQ_

與-1000除一1000x502T05a

變壓器最大損耗:

260僧2

\p，……=0.0667MW

ZTmu1000S;1000x50-

10.5娉「

_%S'.S，max

=1.62MVA/?

100s；100x63

=T^O=TOOO=0-055MVV

△/a_/()%SA_50x0.7

100：00=O.35MVAR

故=2x[(AP+蝕」+公。“/竺］卜（。刈兒94）

MW

變壓器最小損耗:

7

260X(￥,

,八____PkS3Illin

A產=0.02MW

ZrminJOOOSI1000x502

10.5x(

7)二二％S禹川算

=0.47MV4H

Jmin.lOOSj100x50

R）50

AP=O.O55MW

yTmin—1000—1000

_zo%\_50x0.7

=O.35MVAR

△。min

yT100100

故△L”[bk+M/+jbQ""AQ")]=(015+jl@)MW

2X^3maxX^F1x50x1.05

變壓器電壓降：“Umax=-]I。—=0.24MW

}xS.xR,330x1.05

_

△U二一〃=lin=0.143MW

第三節輸電線路型號的選擇

一、導線截面積選擇依據

原理：導線截面選擇（按計算所得初步功率分布，按經濟電流密度選擇導

線截面，按機械強度，發熱條件，電暈條件進行校驗，然后再按選擇的導線參

數進行潮流計算，并重新選擇導線截面，知道前后兩次所選截面相同為止）。

二、方案I導線截面積的選擇（以下的腳標均表示兩節點）

方案三

第一步：計算線路最大負荷利用小時數

Kax(A-2產TMG-2)⑵=5500h

_35.38x500()+6.：5x500()

Tmax(A-l)=35.38=5869人

3().77x50()0+6.15x5000

=5999/?

Tmax(s-l)30.77

Tmax(s-3)—Tmax(l-3)—Tmax⑶一jOOOh

第二步：根據所算出的各線路靠”值經下表表2-5確定各導線的經濟電流密度J

表2-5架空輸電線路導線的經濟電流密度J（A/mm2）

導線材料年最大負荷利用小時數

■3000以下300。?50005000以上

鋁1.651.150.9

銅3.002.251.75

JA-2=JS-2=JS-I=0.9(A/mm2>JA-2=Js-2=Js-i=1.15(A/mm2)

第三步：不考慮功率因數的情況下計算各線路上的最大電流

5

_max_26620—,7j

max#2)_&、「Gw"—「I」2A

.'max__33380—1rl.A,

,—―....-175.2A

max(s-2)聞?x]10

r_'max_30/70―

max(s-l)-品、-"xllC-'

2.3)=澈==230.154

_Smax6150

=534

max(l-3)一有q-75x110

Smax

74

max(A-2)一亞、=意能=的.

第四步：計算各導線的截面積

c_'max_171.12_.cc.c

%.2)一丁一f-190.13〃”〃

max_175.2一,?.,r

S(s-2)jQ9194.u/ttitn

max

S=179.44/W/M

max_2R()"5-r-

S(s.3)j~-Q9--255.72//?m

max_32.28-rucr

S(l-3)jQ935.87m/w

c_/max_185.72

-----206.33//^

第五步：根據各導線的計算截面積由下表表2-6初步選擇導線的型號:

表2-6鋼芯鋁絞線的容許載流量(按環境溫度+250,最高允許溫度+700)

導線型號載流量A導線型號載流量A導線型號載流量A

LGJ-35170LGJ-120380LGJ-300700

LGJ-50220LGJ-150445LGJ-400800

LGJ-70275LGJ-185515

LGJ-95335LGJ-240610

總結：所選各導線的型號和參數如下表表2-7：

表2-7方案I各導線的型號和參數

線路長度(KM)型號阻抗z

1A-248LGJ2406.24ij19.296

l.s-242LGJ-2405.513+jl6.88

50LGJ-1858.16+j20.43

ls-340LGJ-3004.2+J16.08

11-335LGJ-5021.3+jl5.82

1A-140LGJ-2405.2+J16.08

注：導線間距取值為4m

三、方案H導線截面積的選擇

方案II的初步功率分布

第一步：計算線路最大負荷年利用小時數

Tmax(A-Z)Tma＞：(2-s)Tmax⑵5500H

Tinax(A-l)-TmaxjS-1)-TmfixO)—5000h

Tmax(3)=5000h

第二步：根據所算出的各線路T皿值確定各導線的經濟電流密度J

====-

JA-2=JA-iJs-2Js-1Js-30.9(A/mm)

第三步:不考慮功率因數的情況下計算各線路上的最大電流

-Smax_2833°—

'max(A-2)-^1O-I48-7A

=-4^=r67°=176.7A

max(A-l)聞NV3＞：1IO

J—，'max_31670_,

4W(2-S)而10_166-2A

-'max_2633°_?

Imax(l,-5)

二*二平叫二209.9A

max(3-s)

聞N\/3xll0

第四步：計算各導線的截面積：

.'max_148.7―

II)二-J-0.9—165.2〃〃"；

C-'max_176.7_c

5(A-I)一了一飛丁一1963〃〃Z

c—'max_166.2_.門.r

S-2)一丁一年"一184?7〃”〃

c—'max_138.2_,

S(~)一丁一-^--153.6加〃？

c-'max_209.9_Ofc

S-3)一丁一W一233.2機〃？

第五步：根據各導線的計算截面積初步選擇導線的型號見下表表2-8：

表2-8方案II初步選擇導線的型號

線路長度km型號阻抗z

1A-248LGJ-1858.17+jl9.296

ls-242LGJ-1857.15+jl6.88

ls-150LGJ-1858.51+j20.1

ls-340LGJ-2405.2+jl6.8

40LGJ-2405.2+jl6.08

四、利用潮流分布對兩方案中所選導線型號進行校驗

方案I：

方案I等效電路

1.線路型號的校驗

講3的負荷轉移至S和1上:

3轉移至S上的負荷

21.32-jl5.82

x50=31.42+J8.30MW

Z6+Z5””25.5-；31.9

3轉移至1上的負荷:

4.2-J16.08

~-P.x50=18.58-j8.29^

mixJ1?cX

Z6+Z5-'

轉移后S系統和負荷1之間的等效阻抗為

Z4

Z=7==4.92+/I1.49Q

z5+z6

按下圖進行初步功率計算:

2&2SNW~33.71JR

-€2107&5的

方案I從無窮大系統S處解開的等效圖

S2X(Z1+Z2+Z)-^X(Z2+Z)+78.58XZ

s==31.71-J0.74MVA

ST：Z^+Z1+z)+z

78.58x(2]+Z2+Z31—S7|X^Z|+ZbS2XZ3

‘VSfl二=44.87+J0.78MV4

z3+z}+z2+z

由’7和S$z可計算田憶=43.537MW與=33.463WW

將3的負荷還原：

Z5+Z6