课程设计-电力网络设计

课程设计-电力网络设计

课程设计说明书

题目：电力网络设计

学院：电力学院 年级：2010级 专业：电力自动化

姓名：吴 韵

2

指导老师： 时间：2012.05

目录

前言…………………………………………………………………2 1、原始资料………………………………………………………..3 2、校验电力系统功率平衡和确定发电厂的运行方式…………..5

2.1负荷合理性校

验…………………………………………………………………….5 2.2

功

率

平

衡

校

验……………………………………………………………………….5

3、确定电力系统的接线图………………………………………..6

3.1

网络电压等级的确

3

定…………………………………………………………………..6 3.2

网

络

接

线

方

案

初

步

比

较……………………………………………………………......6 3.3

网

络

接

线

方

案

精

确

比

较……………………………………………………………..…7

4、确定发电厂、变电所的电气主接线………………………….14

4．1发电站的主接

线………………………………………………………………….…14 4

．

2

变

电

站

主

接

线……………………………………………………………………….14

4． 3确定变压器的参数、型号和线路参数………………………………………...….15

5、潮流计算，确定变压器分接头……………………………….18

5．1系统参数计

算……………………………………………………………………….18 5

．2潮流计

4

算…………………………………………………………………………….19 5

．

3

变

压

器

分

接

头

的

选

择……………………………………………………………….26

6、总结…………………………………………………………….29

5

前言

本课程设计的任务是根据所给的数据，对一个区域电网规划进行分析，校验系统的有功与无功；分析各种不同的运行方式；确定系统的接线方案；选择系统中变压器的型号；对系统的潮流进行估算；计算网络中的损耗；进行调压计算并校验分接头的选择；统计系统设计的主要指标；绘制电气主接线。

6

1、原始资料：

A. 发电厂发电机资料： 项目 台数 容量（MW） 1 5 25 2 1 50 B. 发电厂和变电所的负荷资料：

电压（kV） 6.3 10.5 功率因数 0.8 0.85 7

发电项目 最大负荷（MW） 最小负荷（MW） 最大负荷功率因数 最小负荷功率因数 最大负荷利用小时 二次母线电压（kV） 一类用户的百分数 二类用户的百分数 调压要求 厂（A） 20 11 0.83 0.78 变电变电变电变电所（1） 所（2） 所（3） 所（4） 37 19 0.84 0.81 40 21 0.82 0.8 34 18 0.82 0.81 26 14 0.83 0.81 5000 5000 5500 5500 5500 6 25 30 顺 10 25 30 逆 10 30 35 常 6 30 30 常 10 25 35 顺 注意：(1). 发电厂的负荷包括发电厂的自用电在内；(2). 建议采用的电力网额定电压为110k

C、发电厂和变电所的地理位置图：

8

1 2 3 4 图例：

——发电厂

比例尺：1:1000000

4 ——变电所

L1=25km,L2=25km,L3=30km,L4=38km,L12=41km,L13=35km,L23=41km,L24=km51,L34=km38

2、校验电力系统功率平衡和确定发电厂的运行方式

2.1负荷合理性校验

根据最大负荷利用小时数的定义，最大负荷运行TmaxI小时所消耗的电量等于全年实际耗电量，所以应大于全年以最小负荷运行所消耗的电量，校验之。（To为一年的时间即8760小时） 1、发电厂A

Pmax × Tmax=20×5000=100000MW Pmin × To=11×8760=96360MW

9

2、变电站1

Pmax × Tmax=37×5000=185000MW Pmin × To=19×8760=166440MW 3、变电站2

Pmax × Tmax=40×5500=220000MW Pmin × To=21×8760=183960MW 4、变电站3

Pmax × Tmax=34×5500=187000MW Pmin × To=18×8760=157680MW 5、 变电站4

Pmax × Tmax=26×5500=143000MW Pmin × To=14×8760=122640MW 系统全年实际耗电量：

Wa=100000+185000+220000+187000+143000=835000MW

全年以最小负荷运行所消耗的电量：

Wb=96360+166440+183960+157680+122640=727080MW

Wa>Wb负荷合理

2.2功率平衡校验

10

1) 有功功率平衡校验

系统最大有功综合负荷：

PXMAX=K1·K2·PMAX•n

1nK1－－同时系数取0.9

K2－－厂用网损系数取1.15（其中网损5%，厂用10%）

需校验发电厂的有功备用容量是否大于最大有功负荷的10%。

发电机组总容量为：P=25*5+50=175MW 系统最大有功综合负荷为：Pxmax=0.9*1.15*(37+40+34+26+20)=162.5MW

最大有功负荷：37+40+34+26+20=157MW 有功备用容量/最大有功负荷：（175-162.5）/157=7.96%<10%

得出结论：系统有功功率平衡，但有功备用容量不够充足

2) 无功功率平衡校验

求出系统最大的无功综合负荷，校验发电厂的无功备用容量是否大于最大无功负荷的10%。

发电机组所提供的无功容量为： Qmax=5*25*tan(arccos0.8)+50

×

11

tan(arccos0.85)=124.75Mvar

负荷所消耗的最大的无功综合负荷为： Qlmax= ）=109.25Mvar

（

tan(arccos0.82)=0.69

其

中

tan(arccos0.83)=0.67

tan(arccos0.84)=0.64

0.9*1.15*

（20*0.67+37*0.64+40*0.69+34*0.69+26*0.67

） 大

无

功

负

荷

：

最05.56Mvar

20*0.67+37*0.64+40*0.69+34*0.69+26*0.67=1 无功备用容量/最大无功负荷：（124.75-109.25）/105.56=14.68%>10% 所以系统的无功备用充足 3) 功率平衡校验结论

由上面检验结果可知：系统有功功率平衡，但有功备用容量不够充足。如果发电厂的一台发电机故障，则系统必须切一些负荷才能保持系统的有功功率平衡。而系统的无功功率平衡且无功备用充足。

现在按最严重的情况考虑：假设发电厂容

量最大的机组（50MW）故障

发电机组总容量为:P=5*25=125MW

12

系统一、二类负荷：

Pa=20*55%+37*55%+40*65%+34*60%+26*60%=93.35MW

P>Pa 所以发电厂带最大负荷时一台机

组故障后能保证一二类负荷的供电 而且还可以对三类负荷供电

P-Pa=125-93.35=31.65MW

被强迫停电的三类负荷为：157-125=32MW

3、确定电力系统的接线图

3.1网络电压等级的确定

电网电压等级决定于输电距离和输电功率，还要考虑到周围已有电网的电压等级。根据设计任务书的要求，网络的电压等级取110kV。

3.2网络接线方案初步比较

方主接线 供电可靠性 案 继电开保护关整定数 的难易程度 线路总长度 1 负荷均采用双容易16 236K回线路供电，（开m 13

可靠性高，能式网保证一条线路络） 出现故障后另一条线路维持对负荷供电 2 电站出线较难 少，采用环形（有供电。可靠性环） 高，能保证一条线路出现故障后另一条线路维持对负荷供电 3 3 4 12 204 Km 电站出线较难 少，采用环形（有供电。可靠性环） 高，能保证一条线路出现故障后另一条线路维持对负荷供电 12 197Km 14

4 难 12 186 Km 电站出线较（有少，供电可靠环） 性高，但变电站3可能因供电线路太长，导致电压降落过大，和线损过多 方案1由设计说明书知：总投资为线路长度总和的70%，所以经济性良好，方案2和3通过表知可排除方案2，方案4的变电站3由于供电线路太长，导致电压降落过大，可靠性也不高，故排除。

综上从这些方案中，考虑到线路的长度，电站出线，开关数量，布局结构以及可靠性等方面，因此选取方案1、3来进行更为精确的比较。

3.3网络接线方案精确比较

按电力设计手册，当负荷的年最大利用小时数达到5000小时以上时，钢芯铝铰线的经济电

15

流密度取J=0.9A/mm2，在高压区域电力网，用经济电流密度法选择导线载面，用发热校验。因本设计是110kv及以上电压等级，为了避免电晕损耗，导线截面不应小于LGJ-70。有关数据综合如下：

导载流r(ΩX(Ω导线线路综合 1.95 2.1 2.25 2.45 2.7 2.95 3.4 4 线 量（A） /km) /km) 投资 LGJ275 0.45 0.430.29 LGJ335 0.33 0.410.4 LGJ380 0.27 0.400.49 LGJ445 0.21 0.400.62 LGJ515 0.17 0.390.76 LGJ610 0.130.180.98 LGJ710 0.100.381.46 LGJ898 0.070.382 1) 潮流估算 由于后面选择导线截面积时需考虑一定的裕度，故此处潮流计算时可不考虑网损。

方案1：(G为发电厂，1、2、3、4分别为图上变电站，下同) 线线线

路路路

G-1G-2G-3

：：：

P=37/2=18.5MWP=40/2=20

MW

， ， ，

Q=23.68/2=11.84MVar Q=27.6/2=13.8MVar

P=34/2=17MW

Q=23.46/2=11.73MVar

16

线路方案3：

G-4：P=26/2=13MW，

Q=17.42/2=8.71MVar

线路G-1：P=37MW， Q=23.68MVar 线路G-2：P=40MW， Q=27.6MVar 线路G-3：P=34MW， Q=23.46MVar 线路G-4：P=26MW， Q=17.42Mvar 线路1-2：P=0MW， Q=0Mvar 线路3-4：P=0MW， Q=0Mvar

2) 选择导线型号及线路阻抗计算

利用估算出来的潮流计算导线上流过的电流，从上表中选择合适的导线型号，即可进行线路阻抗计算。

计算公式为：I =P/（1.732UcosΦ） 钢芯铝绞线的经济电流密度取 J=0.9A/mm2 因此导线截面积为：S=I/J

方案1：

选择合适的导线型号：

线路G-1：I =18.5/（1.732×110×0.84）=0.1156KA

S=115.6/0.9=128.4 mm2 因此线路G-1选LGJ-150

17

线路G-2：I =20/（1.732×110×0.82）=0.1280KA S=128/0.9=142.22 mm2 因此线路G-2选LGJ-150

线路G-3：I =17/（1.732×110×0.82）=0.1088KA S=108.8/0.9=120.88 mm2 因此线路G-3选LGJ-150

线路G-4：I =13/（1.732×110×0.83）=0.0822KA S=82.2/0.9=91.33 mm2 因此线路G-4选LGJ-95 校验：

按允许载流量条件效验导线截面积（发热校验） 当每回线路有一条故障时，另外一条线路的电流 线路G-1：I=115.6*2=231.2A < 445A 满足 线路G-2：I=128*2=256A < 445A 满足 线路G-3：I=108.8*2=217.6A < 445A 满足 线路G-4：I=82.2*2=164.4A < 335A 满足 线路阻抗计算：（双回线的为双回线的总阻抗，下同） 线路线路

G-1：R+jX=0.21×25/2+j0.403×G-2：R+jX=0.21×25/2+j0.403×

25/2=2.625+j5.0375 25/2=2.625+j5.0375

18

线路G-3：R+jX=0.21×30/2+j0.403×30/2=3.15 +j6.045

线路G-4：R+jX=0.33×38/2+j0.416×38/2=6.27 +j7.904

方案3

选择合适的导线型号：

线路G-1：I =37/（1.732×110×0.84）=0.2312KA S=231.2/0.9=256.9 mm2 因此线路G-1选LGJ-300

线路G-2：I =40/（1.732×110×0.82）=0.2560KA S=256/0.9=284.5 mm2 因此线路G-2选LGJ-300

线路G-3：I =34/（1.732×110×0.82）=0.2176KA S=217.6/0.9=241.8 mm2 因此线路G-3选LGJ-300

线路G-4：I =26/（1.732×110×0.83）=0.1644KA S=164.4/0.9=182.7 mm2 因此线路G-4选LGJ-185 线路1-2：选LGJ-300 线路3-4：选LGJ-185 校验：

按允许载流量条件效验导线截面积（发热校验）

19

环式网络近电源端断开

当G-1断开，变电站1通过变电站2供电，G-2最大电流为：

I=231.2+256=487.2A < 710A 满足 当G-2断开，变电站2通过变电站1供电，G-1最大电流为：

I=231.2+256=487.2A < 710A 满足 当G-3断开，变电站3通过变电站4供电，G-4最大电流为：

I=217.6+164.4=382A < 515A 满足 当G-4断开，变电站4通过变电站3供电，G-3最大电流为：

I=217.6+164.4=382A < 710A 满足

线路阻抗计算： 线路线路

G-1：R+jX=25×0.107+j25×G-2：R+jX=25×0.107+j25×

0.382=2.675+j9.55 0.382=2.675+j9.55

线路G-3：R+jX=30×0.107+j30×0.382=3.21 +j11.46

线路G-4：R+jX=38×0.170+j38×0.395=6.46

20

+j15.01

线路1-2：R+jX=41×0.170+j41×0.382=4.387 +j15.785

线路3-4：R+jX=38×0.170+j38×0.395=6.46 +j15.01

3) 正常运行时的电压损失及故障可能造成的最大电压损失

Q*X计算公式为：VP*RV

VP*XQ*RV

各变电站的最大负荷如下： 变电站1：S=P+jQ=37+j23.68 变电站2：S=P+jQ=40+j27.6 变电站3：S=P+jQ=34+j23.46 变电站4：S=P+jQ=26+j17.42

方案1： 正常运行时

线路G-1：V=（37×2.625+23.68×5.0375）/110=1.98KV

V=（37×5.0375-23.68×2.625）/110=1.12KV

线路G-2：V=（40×2.625+27.6×5.037）/110=2.23KV

V

=（40×5.037-27.6×2.625）

21

/110=1.16KV

线路G-3：V=（34×3.15+23.46×6.045）/110=2.28KV

V=（34×6.045-23.46×3.15）/110=1.19KV

线路G-4：V=（26×6.27+17.42×7.904）/110=2.74KV

V=（26×7.904-17.42×6.27）

/110=0.87KV

线路故障时：（当双回线路其中一条故障时）

线路G-1：V=（37×2.625×2+23.68×5.0375×2）/110=3.95KV

V=（37×5.0375×2-23.68×2.625×2）/110=2.25KV

线路G-2：（40×2.625×2+27.6×5.037×2）V=/110=4.46KV

V=（40×5.037×2-27.6×2.625×

2）/110=2.32KV

线路G-3：（34×3.15×2+23.46×6.045×2）V=/110=4.56KV

V=（34×6.045×2-23.46×3.15×2）/110=2.38KV

22

线路G-4：（26×6.27×2+17.42×7.904×2）V=/110=5.48KV

V=（26×7.904×2-17.42×6.27×

2）/110=1.74KV

方案3

正常运行时

线路G-1：V=（37×2.675+23.68×9.55）/110=2.95KV

V=（37×9.55-23.68×2.675）/110=3.79KV

线路G-2：V=（40×2.675+27.6×9.55）/110=2.23KV

V=（40×9.55-27.6×2.675）

/110=2.8KV

线路G-3：V=（34×3.21+23.46×11.46）/110=3.44KV

V=（34×11.46-23.46×3.21）/110=2.86KV

线路G-4：V=（26×6.46+17.42×15.01）/110=3.94KV

V=（26×15.01-17.42×6.46）

/110=2.52KV

线路故障时：

计算公式

23

V1P1*R1Q1*X1V1P1*X1Q1*R1V1V1V2(V1V1)2V1222P1Q1S2S1SL2(R1jX1)2V1

V2P2*R2Q2*X2V2P2*X2Q2*R2V2V2当G-1断开，变电站1通过变电站2供电 线路G-1：V=（37×4.387+23.68×15.785）

1/110=4.89KV

V=（37×15.785-23.68×4.387）

1/110=4.36KV 线路G-2： V=2114.8924.362114.97KV

S2=37+j23.68+40+j27.6+

=77.7+j53.81

37223.682(4.38715.785)1102V2=（77.7×2.675+53.81×9.55）=（77.7×9.55-53.81×2.675）

/114.97=6.28KV

V2/114.97=5.20KV

当G-2断开，变电站2通过变电站1供电 线路G-2：V=（40×4.387+27.6×15.785）

1/110=5.56KV

24

V=（40×15.785-27.6×4.387）

1/110=4.64KV 线路G-1： V=2115.5624.642115.65KV

S2=40+j27.6+37+j23.68+

=77.86+j54.36

40227.62(4.38715.785)1102V2=（77.86×2.675+54.36×9.55）=（77.86×9.55-54.36 ×2.675）

/115.65=6.29KV

V2/115.65=5.17KV

当G-3断开，变电站3通过变电站4供电 线路G-3：V=（34×6.46+23.46×15.01）

1/110=5.20KV

V=（34×15.01-23.46×6.46）

1/110=3.26KV 线路G-4： V=2115.2023.262115.25KV

S2=34+j23.46+26+j17.42+

=60.9+j42.98

34223.462(6.4615.01)1102V2=（60.9×6.46+42.98×15.01）=（60.9×15.01-42.98×2.675）

/115.25=9.01KV

V2/115.65=5.52KV

25

当G-4断开，变电站4通过变电站3供电 线路G-3：V=（26×6.46+17.42×15.01）

1/110=3.90KV

V=（26×15.01-17.42×6.46）

1/110=2.52KV 线路G-4： V=2113.922.522113.93KV

S2=34+j23.46+26+j17.42+

=60.5+j42.08

26217.422(6.4615.01)1102V2=（60.5×3.21+42.08×11.46）=（60.5×11.46-42.08×3.21）

/113.93=5.94KV

V2/113.93=5.52KV

4) 总投资比较

总投资(T)=线路投资(TL)+开关设备投资(TD)

（双回线按两条线路总长度的70%计,断路器单价6万元）

方案1： 线路投资：

TL ＝（25＋25＋30）×2×70%×

(0.62+2.45)+38×2×70％×（0.4＋2.1）

＝343.84＋133＝476.84万元

26

Td=16×6=96万元 Ta= TL+ Td=572.84万元

折旧费用：Tm=572.84×8%=45.8272万元 损耗费用：△P1＝3520

max1I12R1(2115.6)22.6250.1403MW

P2I22R2(2128)22.6250.172MWmax24060

P3I32R3(2108.8)23.150.1492MWmax34060

P4I42R4(282.2)26.270.169MWmax44040

年损耗费用：Tn=0.4×(0.1403×3520+0.1720×4060+0.1492×4060+0.169×4040)

=99.23万元

年运行费用：Tb＝Tm+Tn=45.8272＋99.23＝145.0572万元

年计算费用：T＝Ta/7+Tm+Tn=226.89万元 方案3：

线路投资：TL=（25＋25＋41＋30）×（1.46+3.4）+（38+38）×（0.76+2.7）

＝851.02万元

27

Td=12×6=72万元

总投资：Ta= TL+ Td=923.02万元 折旧费Td=923.02×8%=73.8416万元

损耗费：△P1＝0.14MW △P2＝0.175MW △P3＝0.152MW △P4＝0.174MW 年损耗费用：Tn=0.4×(0.14×3520+0.175×4060+0.152×4060+0.174×4040)

=100.936万元 年运行费用：Tb＝Tm+Tn=73.8416＋100.936＝174.7776万元

年计算费用：T＝Ta/7+Tm+Tn=306.6376万元 方案 导线电流1 A-1=0.1156 A-2=0.128 A-3=0.1088 A-4=0.0822 确定导线A-1：LGJ-150 型号 A-2：LGJ-150 A-3：LGJ-150 A-4：LGJ-95 3 A-1=0.21613 A-2=0.04631 A-3=0.07719 A-4=0.09262 A-1：LGJ-300 A-2：LGJ-300 A-3：LGJ-300 A-4：LGJ-185 1-2：LGJ-300

28

（KA）

2-3：LGJ-185 线路阻抗G-1:R+jX=2.62G-1：（线路总5+j5.0375 R+jX=2.675+j9.5阻抗） G-2：5 R+jX=2.625+j5G-2.0375 +j6.045 +j7.904 G-3:R+jX=3.15 5 G-3：R+jX=3.21 G-4：R+jX=6.46 +j15.01 1-2：R+jX=4.387 +j15.785 3-4：R+jX=6.46 +j15.01 线路电压降落

：R+jX=2.675+j9.5G-4：R+jX=6.27 +j11.46 正常运行时 G-1V：G-1：V=2.95KV V=3.79KV G-2：V=2.23KV V=2.8KV =1.98KV V=1.12KV G-2V：G-3：V=3.44KV V=2.86KV 29

=2.23KV

V=1.16KG-4：V=3.94KV V=2.52KV V G-3V：=2.28KV V=1.19KV G-4V：V=2.74KV =0.87K：当G-1断开， G-1：V=4.89KV 1V 故障时 G-1V=3.95KV V=2.25KV V1=4.36KV 2G-2：V=6.28KV

V2 G-2V=5.20KV ：当G-2断开， G-2：V=5.56KV 1=4.46KV V=2.32KV1=4.64KV 2V G-3V

G-1：V=6.29KV

V2=5.17KV ：当G-3断开， G-3：V=5.20KV 1=4.56KV 30

V=2.38KV V1=3.26KV 2G-4： V=9.01KV V2 G-4V=5.52KV ：当G-4断开， G-3：V=3.90KV 1=5.48KV V=1.74KV1=2.52KV 2V 投资线(万路 元) 断路器 总投资 年运行费用（万元） 年计算费用（万元）

5）分析比较

G-4：V=5.94KV V2=5.52KV 851.02 72 476.84 96 572.84 145.0572 226.89 923.02 174.7776 306.6376 由上表知：方案1的导线截面比方案3的导线截面要小，很大的减少了线路投资和建设

31

的困难，方案3的电压降落比方案1的电压降落要大很多，正常时方案1的最大电压降落是2.74KV（我们以纵分量比较），方案2的是3.94KV。故障是方案1的最大电压降落5.48KV，方案3的是9.01KV。从年计算费用看方案1要比方案3的小，经济性好。 综合以上考虑，我们选出方案1为最优方案。

4、确定发电厂、变电所的电气主接线

4．1发电站的主接线

由于本区域我们采用双回路接线，进出线的次数较多，我们采用有汇流母线的接线方式，设计一下三种方案

方案1： 110KV的母线采用双母线接线方式，6KV的双母分段接线方式，用三台25MW的和一台50MW的机组通过变压器接到110KV的母线，其中两台25MW的机组用扩大单元接线，另外两台25MW的机组接6KV的母线，然后通过变压器接到110KV的母线。

方案3：110KV的母线采用双母线接线方式，然后厂用电负荷就直接从母线引出，通过变压器连接负荷。

方案2：110KV的母线采用双母线接线方式，

32

6KV的双母分段接线方式，用四台25MW的和一台50MW的机组通过变压器接到110KV的母线，其中每两台25MW的机组用扩大单元接线，一台25MW的机组接6KV的母线，然后通过变压器接到110KV的母线。

方案分析：

方案1有单独的母线为厂用负荷供电，而且有两台机组供电，可靠性很高，经济性好，操作方便。方案3只有一台25MW机组提供厂用电负荷，使厂用电的可靠性不高，方案2的厂用负荷从110KV母线引出，虽然可靠性很高，但是要通过降压连接负荷，操作麻烦，经济性差。综合以上考虑。我们采用方案1。接线图如下：

33

4．2变电站主接线

对于变电站主接线，设计以下两个方案： 方案1：变电站进线端采用单母线分段接线方式，出线端采用双母线接线方式。

方案2：变电站进线端采用双母线接线方式，出线端采用双母线接线方式。

方案1采用单母线分段接线方式，接线简单，经济性好，供电较可靠，倒闸操作简单，故障时停电范围小的特点，由于进线端线路不多，因此采用单母线分段接线的母线可靠性可以得到保证。但是出线端一般出线较多，因此采用双母线接线方式，供电可靠，调度灵活，但其倒闸操作要求较高，会出现全部短期停电。

方案2采用进线端采用双母线接线方式，双母线接线方式的母线可靠性高，但倒闸操作要求较高。出线端采用双母线分段接线方式是因为双母线分段接线方式比双母线接线方式具有更高的可靠性，不必出现全部短期停电。

由于我们采用双回路，进线端只有两条线，所以进线端我们采用单母分段，即可以保证可靠性，操作也简单，出线端出线多，所以要采用双母线，所以采用方案1。

34

接线图如下：

4． 3确定变压器的参数、型号和线路参数 1、 变压器的容量及参数 视在功率为：

S=P/cosΦ

A、发电站变压器的容量 50MW机组变压器容量为： S=50/0.85=58.82MVA 25MW机组变压器容量为： S=25/0.8=31.25MVA 发电站的主变压器容量必须大于或等于机组的容量，因此发电站的变压器选择3台

35

SFP7-63000/110和一台SF731500/110的升压变压器。(S表示三相，F表示风冷，以下型号符号意义相同)

A、发电厂变压器的参数

SFP7-63000/11变压器的参数为：

ΔP0=65KW， ΔPs=260KW, Us%=10.5, I0%=0.6

R=1000×ΔPs×V*V/（S*S）=0.793Ω

X= 10×Us%×V*V/S=20.17Ω ΔQ=S×I0%/100＝278KVar

SF731500/110变压器的参数为：

ΔP0=38.5KW， ΔPs=140KW,

Us%=10.5, I0%=0.8

R=1000×ΔPs×V*V/（S*S）=0.171Ω

X= 10×Us%×V*V/S=40.33Ω ΔQ=S×I0%/100＝252KVar B、变电站主变容量的选择

相关的设计规定：选择的变压器容量S需同时

e满足下列两个条件： 1）S

e(0.6~0.7)Smax

36

2）SSimpeSimp其中，S为变电站的最大负荷容量；

max为变电站的全部重要负荷容量。

因为1，2，3，4四个变电站都有重要负荷，所以每个变电站选择两台主变。 变电站1：

Se(0.6~0.7)Se0.553726.4~30.8MVA0.84

3724.2MVA0.84

选两台SFZ9-31500/110

该变压器的参数为：

P37.76KW P133.2KW V%10.5

0ssIo%0.55

2PV133.2110233sNR10101.6222SN31500

2Vs%VN10.511023X1010340.3100SN10031500QoI0%0.55SN31500173.25KVar100100

变电站2：

Se(0.6~0.7)Se0.654029.28~34.16MVA0.82

4031.72MVA0.82

选两台SFZ9-40000/110

该变压器的参数为：

P40.4KW P156.6KW V%10.5

0ssIo%0.5

2PV156.6110233sNR10101.1822SN40000

37

2Vs%VN10.511023X1010331.8100SN10040000

QoI0%0.5SN40000200KVar100100

变电站3：

Se(0.6~0.7)3424.9~29.05MVA0.82

Se0.63424.9MVA0.82

选两台SFZ9-31500/110

该变压器的参数为：

P37.76KW P133.2KW V%10.5

0ssIo%0.55

2PV133.211023sNR101031.6222SN31500

2Vs%VN10.511023X1010340.3100SN10031500

QoI0%0.55SN31500173.25KVar100100

变电站4：

Se(0.6~0.7)Se0.62618.78~21.91MVA0.83

2618.78MVA0.83

选两台SFZ9-25000/110

该变压器的参数为：

P28.4KW P110.7KW V%10.5

0ssIo%0.55

38

2PV110.7110233sNR10102.1422SN25000

2Vs%VN10.511023X1010350.8100SN10025000

QoI0%0.55SN25000137.5KVar100100

5、潮流计算，确定变压器分接头

5．1系统参数计算

输电线路的电阻、等值电抗和电纳分别为： 线路

G-1：R+jX=0.21×25/2+j0.403×电

容

电

功

率

为

：

25/2=2.625+j5.0375

QB充2523.8201.91MVar 100线路G-2：R+jX=0.21×25/2+j0.403×电

容

电

功

率

为

：

25/2=2.625+j5.0375

QB充

2523.8201.91MVar 100线路G-3：R+jX=0.21×30/2+j0.403×30/2=3.15 +j6.045

QB充

3023.8202.29MVar 100电容电功率为：

39

线路G-4：R+jX=0.33×38/2+j0.416×38/2=6.27 +j7.904

QB充

3823.6752.79MVar 100电容电功率为：

两台变压器并联运行时，它们的组合电阻、电抗及励磁功率分别为 变电站1：

1RT1.620.8121XT40.320.152

PojQo2(0.0378j0.1732)MV•A(0.0756j0.3464)MV•A

变电站2：

1RT1.180.5921XT31.815.92

PojQo2(0.0404j0.2000)MV•A(0.0808j0.4000)MV•A

变电站3：

1RT1.620.8121XT40.320.152

PojQo2(0.0378j0.1732)MV•A(0.0756j0.3464)MV•A

变电站4：

40

1RT2.141.0721XT50.825.42

PojQo2(0.0284j0.1375)MV•A(0.0568j0.2750)MV•A

5．2潮流计算

根据最终确定的网架方案，分别计算最大负荷和最小负荷下全网的潮流分布、网络功率损耗及节点电压值。 最大负荷时：

对于变电站节点1

S1S1STjQB37j23.680.0756j0.3464j1.91(37.0756j22.8364)MV•A线路中的功率损耗：

37.0756222.83642SL(2.625j5.0375)(0.4113j0.7894)MV•A2110

S1S1SL37.0756j22.83640.4113j0.7894(37.4869j23.6258)MV•A由母线输出的功率

S1MS1jQB37.4869j23.6258j1.91(37.4869j21.7158)MV•A

线路中电压降落的纵、横分量分别为：

37.48692.62523.62585.0375V1.89kV 115LVL37.48695.037523.62582.6251.10kV115

变电站1高压侧电压为 V(1151.89)1.10113.12kV

221变压器中电压降落的纵横分量分别为

37.07560.8124.746420.15V4.67kV 113.12TVL37.075620.1524.74640.816.42kV113.12

41

归算到高压侧的电压

V1(113.124.67)26.422108.64kV

变电站低压侧电压

10V108.649.876kV 1101对于变电站节点2

S2STjQB40j27.60.0808j0.4j1.91(40.0808j26.09)MV•AS2线路中的功率损耗：

SL240.0808226.092(2.625j5.0375)(0.4961j0.9521)MV•A1102

S2SL240.0808j26.090.4961j0.9521(40.5769j27.042)MV•AS2由母线输出的功率

S2MS2jQB40.5769j27.042j1.91(40.5769j25.132)MV•A

线路中电压降落的纵、横分量分别为： 40.57692.62527.0425.0375V2.11kV 115LVL40.57695.037527.0422.6251.16kV115

变电站2高压侧电压为 V(1152.11)1.16112.90kV

222变压器中电压降落的纵横分量分别为

40.08080.592815.9V4.15kV 112.90TVL40.080815.9280.595.50kV112.90

42

归算到高压侧的电压

V2(112.94.15)25.502108.89kV

变电站低压侧电压

10V108.899.899kV 1101对于变电站节点3

S3ST3jQB34j23.460.0756j0.3464j2.29(34.0756j21.5164)MV•AS3线路中的功率损耗：

SL334.0756221.51642(3.15j6.045)(0.4221j0.8100)MV•A2110

S3SL334.0756j21.51640.4221j0.8100(34.4977j22.3264)MV•AS3由母线输出的功率

S3MS3jQB34.4977j22.3264j2.29(34.4977j20.0364)MV•A

线路中电压降落的纵、横分量分别为： 34.49773.1522.32646.045V2.12kV 115LVL34.49776.04522.62583.151.19kV115

变电站3高压侧电压为 V(1152.12)1.19112.89kV

223变压器中电压降落的纵横分量分别为

34.07560.8123.806420.15V4.49kV 112.89TVL34.075620.1523.80640.815.91kV112.89

归算到高压侧的电压

V3(112.894.49)25.912108.56kV

变电站低压侧电压

6V108.565.92kV 1103 43

对于变电站节点4

S4ST4jQB26j17.420.0568j0.2750j2.79(26.0568j14.905)MV•AS4线路中的功率损耗：

SL426.0568214.9052(6.27j7.904)(0.4640j0.5849)MV•A2110

S4SL426.0568j14.9050.4640j0.5849(26.5208j15.4899)MV•AS4由母线输出的功率

S4MS4jQB26.5208j15.4899j2.79(26.5208j12.6999)MV•A

线路中电压降落的纵、横分量分别为： 26.52086.2715.48997.904V2.51kV 115LVL26.52087.90415.48996.270.98kV115

变电站4高压侧电压为 V(1152.51)0.98112.49kV

224变压器中电压降落的纵横分量分别为

26.05681.0717.69525.4V4.24kV 112.49TVL26.056825.417.6951.075.71kV112.49

归算到高压侧的电压

V4(112.494.24)25.712108.4kV

变电站低压侧电压

10V108.49.85kV 1104潮流图如下：

44

37.4869＋j21.7158

37.4869+j23.6258 37+j23.68

1

0.4113+j0.7894 －0.0756+j0.3464

j1.19

40.5769+j25.132

40.5769+j27.042 40+j27.6 2

－0.4961+j0.9521

0.0808+j0.4

34.4977+j20.0364 34.4977+j22.3264 34+j23.46

j1.91 － j1.91 －j1.91 45

3

－0.4221+j0.81

0.0756+j0.3464

－j2.29 26.5208+j12.6999 26.5208+j15.4899 26 +j17.42 4

－0.4640+j0.5849

0.0568+j0.2750

－j2.79 最小负荷时：

各变电站的负荷： S(19j13.76)MV•A

1j2.29

j2.79

S2(21j15.75)MV•A

46

S3(18j13.032)MV•AS4(14j10.14)MV•A对于变电站节点1

Sf1S1ST119j13.760.0756j0.3464(19.0756j14.1064)MV•A

S1Sf1jQB19.0756j14.1064j1.91(19.0756j12.1964)MV•A

线路中的功率损耗：

19.0756212.19642SL(2.625j5.0375)(0.1102j0.2115)MV•A2110

S1S1SL19.0756j12.19640.1102j0.2115(19.1858j12.4079)MV•A由母线输出的功率

S1MS1jQB19.1858j12.4079j1.91(19.1858j10.4979)MV•A

线路中电压降落的纵、横分量分别为：

19.18582.62512.49075.0375V0.98kV 115LVL19.18582.62512.62585.03750.115kV115

变电站1高压侧电压为

V1(1150.98)2(0.115)2114.02kV

变压器中电压降落的纵横分量分别为

19.07560.8114.106420.15V2.63kV 114.02TVL19.075620.1514.10640.813.27kV114.02

归算到高压侧的电压

V1(114.022.63)23.272111.44kV

变电站低压侧电压

10V111.4410.13kV 1101对于变电站节点2

Sf2S2ST221j15.750.0808j0.4(21.0808j16.15)MV•ASf2jQB21.0808j16.15j1.91(21.0808j14.24)MV•AS2

47

线路中的功率损耗：

SL221.0808214.242(2.625j5.0375)(0.1391j0.2670)MV•A1102

S2SL221.0808j14.240.1391j0.2670(21.2199j14.507)MV•AS2由母线输出的功率

S2MS2jQB21.2199j14.507j1.91(21.2199j12.597)MV•A

线路中电压降落的纵、横分量分别为： 21.21992.62514.5075.0375V1.12kV 115LVL21.21995.037514.5072.6250.60kV115

变电站2高压侧电压为 V(1151.12)0.60113.88kV

222变压器中电压降落的纵横分量分别为

21.08080.5916.1515.9V2.36kV 113.88TVT20.080815.916.150.592.72kV113.88

归算到高压侧的电压

V2(113.882.36)22.722111.55kV

变电站低压侧电压

10V111.5510.14kV 1102对于变电站节点3

Sf3S3ST318j13.0320.0756j0.3464(18.0756j13.3784)MV•ASf3jQB18.0756j13.3784j2.29(18.0756j11.0884)MV•AS3

线路中的功率损耗：

48

SL318.0756211.08842(3.15j6.045)(0.1166j0.2237)MV•A1102

S3SL318.0756j11.08840.1166j0.2237(18.1922j11.3121)MV•AS3由母线输出的功率

S3MS3jQB18.1922j11.3121j2.29(18.1922j9.0221)MV•A

线路中电压降落的纵、横分量分别为： 18.19223.1511.31216.045V1.09kV 115LVL18.19226.04511.31213.150.65kV115

变电站3高压侧电压为 V(1151.09)0.65113.9kV

223变压器中电压降落的纵横分量分别为

18.07560.8113.378420.15V2.50kV 113.9TVL18.075620.1513.37850.813.1kV113.9

归算到高压侧的电压

V3(113.92.50)23.12111.44kV

变电站低压侧电压

6V111.446.08kV 1103

对于变电站节点4

Sf4S4ST414j10.140.0568j0.2750(14.0568j10.415)MV•ASf4jQB14.0568j10.415j2.79(14.0568j7.625)MV•AS4

线路中的功率损耗：

49

SL414.056827.6252(6.27j7.904)(0.1317j0.1660)MV•A1102

S4SL414.0568j7.6250.1317j0.1660(14.1885j7.791)MV•AS4由母线输出的功率

S4MS4jQB14.1885j7.791j2.79(14.1885j5.001)MV•A

线路中电压降落的纵、横分量分别为： VL14.18856.277.7917.9041151.31kV V7.9047.7916.27L14.18851150.45kV

变电站4高压侧电压为 V(1151.31)20.4524113.69kV

变压器中电压降落的纵横分量分别为

V14.05681.0710.41525.4T113.692.46kV V14.056825.410.4151.07L113.693.04kV

归算到高压侧的电压

V4(113.692.46)23.042111.27kV

变电站低压侧电压

V4111.271011010.11kV 潮流图如下：

50

19.1858+j104979 19.1858+j12.4079 19 +j13.76 1

0.1102+j0.2115 －0.0756+j0.3464 －j1.19 21.2199+j12.597

21.2199+j14.507 21 +j15.75 2

－0.4961+j0.9521

0.0808+j0.4

－j1.91

51

j1.91

j1.91

18.1922+j9.0221 18.1922+j11.3121 18+j13.032 3

－0.1166+j0.2237

0.0756+j0.3464

－j2.29

14.1885+j5.001 14.1885+j7.791 14+j10.14 4

－0.1317+j0.1660

0.0568+j0.2750

－j2.79 发电厂机组间的有功功率分配，两台25MW的机组提供厂用电和厂用负荷供电，并且再通过变压器连接110KV的母线，另外三台25MW和一台50MW的机组则提供其他区域的供电。

52

j2.29

j2.79

5．3变压器分接头的选择

电力系统中的设备大多运行在额定电压的水平，但系统中的负荷在无时无刻的变化着， 因此设备的实际电压也随着变化，如果电压上升得太多则会超过设备的绝缘水平，最终导致设备的损坏，而电压下降得太低往往设备不能运行在效率最高的水平，甚至导致电压崩溃的现象出现。因此我们要采取一系列的调压措施，保证各节点的电压在允许的范围内波动。中枢点的调压方式有三种，分别为：顺调压，逆调压和常调压。

1、 变电站1的变压器分节头选择（逆调压）

因为该变电站采用逆调压的方式，故该变电站低压侧的电压要求在最大负荷时保持中枢点电压不超过5%，在最小负荷时保持为额定电压。 先算最大负荷及最小负荷时变压器的电压损耗

37.07560.8124.746420.15V4.67kV 113.12TmaxVTmin19.07560.8114.106420.152.63kV114.02

又高压侧电压分

因为是逆调压，最大负荷和最小负荷时低压侧的电压分别为V别为VV1tmin1max2max10.5kV1min

V2min10kV108.64kV V111.44kV

V1tmax(108.644.67)1099.019kV10.510(111.442.63)108.81kV10

53

选最接近的分接头，最大负荷时V负荷时V1t1t100.375kV。最小

107.25kV按所选分接头校验低压母线的实

际电压。

V2tmax(108.644.67)V1tmin1010.36kV10.5kV100.37510(111.442.63)10.14kV10kV107.25

故有载调压变压器在最大负荷时分接头选

71.25%，最小负荷时分接头选21.25%

2、 变电站2的变压器分节头选择（常调压）

常调压则介于顺调压和逆调压两者之间，既在任何负荷下面保持电压为额定电压的102%-105%。 先算最大负荷及最小负荷时变压器的电压损耗

40.08080.5926.0915.9V3.88kV 112.90TmaxVTmin21.08080.5916.1515.92.36kV113.88

常调压时最大负荷和最小负荷时低压侧的电压保持在V10.35kV附近 又高压侧电压分别为VV1tmax(108.893.88)V1tmin1max108.89kV V1min111.55kV

10101.46kV10.3510(111.552.36)105.50kV10.35

1t选最接近的分接头，最大负荷时V负荷时V1t101.75kV。最小

105.875kV按所选分接头校验低压母线的实

1010.32kV101.75际电压。

V2tmax(108.893.88)

54

V1tmin(111.552.36)1010.31kV105.875

满足常调压要求

故有载调压变压器在最大负荷时分接头选

61.25%，最小负荷时分接头选31.25%

3、 变电站3的变压器分节头选择（常调压）

先算最大负荷及最小负荷时变压器的电压损耗

34.07560.8123.806420.15V4.49kV 112.89TmaxVTmin18.07560.8113.378420.152.50kV113.9

常调压时最大负荷和最小负荷时低压侧的电压保持在V10.35kV附近 又高压侧电压分别为VV1tmax(108.564.49)V1tmin1max108.56kV V1min111.44kV

10100.55kV10.3510(111.442.50)105.26kV10.35

1t选最接近的分接头，最大负荷时V负荷时V1t100.375kV。最小

105.875kV按所选分接头校验低压母线的实

际电压。

V2tmax(108.564.99)V2tmin1010.32kV100.37510(111.442.50)10.29kV105.875满足常调压要求

故有载调压变压器在最大负荷时分接头选

71.25%，最小负荷时分接头选31.25%

4、 变电站4的变压器分节头选择（顺调压）

55

顺调压在最大负荷时允许中枢点电压低一些，但不低于额定电压的102.5%，在最小负荷是允许电压高一些，但不得高于额定电压的107.5% 先算最大负荷及最小负荷时变压器的电压损耗

26.05681.0717.69525.4V4.24kV 112.49TmaxVTmin14.05681.0710.41525.42.46kV113.691max V1min又高压侧电压分别为VV1tmax(108.44.24)V1tmin108.4kV112.27kV

10101.62kV10.2510(112.272.46)102.15kV10.75

1t选最接近的分接头，最大负荷时V负荷时V1t100.375kV。最小

103.125kV

按所选分接头校验低压母线的实际电压。

10V(108.44.24)10.37kV10.25kV 100.3752tmaxV2tmin(112.272.46)1010.627kV10.75kV103.125

满足顺调压要求

故有载调压变压器在最大负荷时分接头选

71.25%

，最小负荷时分接头选31.25%

最大负荷时 －7×1.25％ －6×1.25％ －7×1.25％ －7×1.25％ 最小负荷时 －2×1.25％ －3×1.25％ －3×1.25％ －3×1.25％ 变电站1 变电站2 变电站3 变电站4 6、总结

56

系统设计参数指标：

计算线路的线损率和全年平均输电效率 线损率:

最大负荷时的线损率 ΔP=ΔP1+ΔP2+ΔP3+ΔP4

=0.4113+0.4961+0.4221+0.4640=1.7935MW 发电站输出的功率为： ∑

P=37.4869+40.5769+34.4977+26.5208=139.0823MW 线损率为： K=100%*最小负荷时的线损率 ΔP=ΔP1+ΔP2+ΔP3+ΔP4

=0.1102+0.1391+0.1166+0.1317=0.4976MW 发电站输出的功率为： ∑

P=19.1858+21.2199+18.1922+14.1885=72.7864MW

57

ΔP/∑

P=1.7935/139.0823=1.29%

线损率为： K=100%*

全年平均输电效率 用户所消耗的电能为： W1=∑PnTmax 发电站输出的总电能为： W2=ΔW+ W1

其中ΔW为线路和变压器所损耗的电能

则输电效率为：η=100%*W1/W0 对于线路A-1

ΔPL=0.4113 τ=3520

ΔWL=0.4113×1000×3520=1.448×1000000KWh

ΔWt=2×ΔP0×Tmax+ΔPs*Pmax*Pmax*τ/(2×Se*Se)

=2×37.76×5000+133.2×37×37×3520/(2×31.5*31.5)=1024488KWh 对于线路A-2

ΔPL=0.4961 τ=4060

58

ΔP/∑

P=0.4976/72.7864=0.684%

ΔWL=0.4961×1000×4060=2.014×1000000KWh

ΔWt=2×ΔP0×Tmax+ΔPs*Pmax*Pmax*τ/(2×Se*Se)

=2×40.4×5500+156.6×40×40×4060/(2×40*40)=760268KWh 对于线路A-3

ΔPL=0.4221 τ=4060

ΔWL=0.4221×1000×4060=1.714×1000000KWh

ΔWt=2×ΔP0×Tmax+ΔPs*Pmax*Pmax*τ/(2×Se*Se)

=2×37.76×5500+133.2×34×34×4060/(2×31.5*31.5)=730379KWh 对于线路A-4

ΔPL=0.4640 τ=4040

ΔWL=0.4640×1000×4040=1.874×1000000KWh

ΔWt=2×ΔP0×Tmax+ΔPs*Pmax*Pmax*τ/(2×Se*Se)

=2×28.4×5500+110.7×26×26×4040/(2×25*25)=554261KWh

59

W1=(40+34+26) ×5500+37 ×5000=735000MWh W2=∑W1+∑ΔWt=(1.448+2.014+1.714+1.874)×1000000+1024488+760268+730379+554261 =10119396KWh W0= W1+ W2=745119396KWh η=100%*W1/W0=98.64%

从本网络设计的计算结果可知，在最大负荷运行时，线损为0.684%< 5％，全年

的平均输电效率为98.64%，故这个网络设计是合理的，可以采用。

60