毕业设计（论文）-地方电力网电力电量平衡及潮流计算.doc

《毕业设计（论文）-地方电力网电力电量平衡及潮流计算.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）-地方电力网电力电量平衡及潮流计算.doc（70页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、各专业完整优秀毕业论文设计图纸四川大学网络教育学院 本科生(业余)毕业论文（设计） 题 目 地方电力网电力电量平衡及潮流计算 办学学院 四川自修大学 教学部（校内/校外） 校外 专 业 电气工程及其自动化 年 级 2012秋 指导教师 学生姓名 学 号 2014 年 09月 15 日地方电力网电力电量平衡及潮流计算学生： 指导教师：摘 要 本论文（设计）主要对地方电力网进行电力电量平衡扩潮流计算。电力网接线方案已确定，网络电压等级为110kV，所有导线为LGJ-120，线路长度按题目图中比例尺测量计算。网内有水力发电厂、火力发电厂各1座、变电站4座。水力发电厂总装机功率418 MW，出线4回；

2、火力发电厂总装机功率425 MW，出线6回，有2回出线与原有系统相连；有2座变电站与水、火电厂以单回线路组成环网，另2座变电站各有2回出线分别与与水、火电厂相连。 根据设计题目给定参数运用表格法求得系统最大供电负荷、工作容量、备用容量、系统需要容量、系统需要装机容量、新增容量进行总的电力平衡；计算月电力网平均负荷、火电厂月平均出力、水火电厂年利用小时数，进行电量平衡。再进行潮流分布计算与调压措施的选择。选定发电厂和变电站的变压器台数、型号、容量、参数；计算变电站运算负荷，计算功率分布,计算电力网各节点的电压；根据各负荷点对调压的要求，选择调压措施。关键词：电力电量, 平衡, 潮流计算, 调压措

3、施, 选择 The electric power balance of the local electric power net and network current calculationStudent:ChenYouAn Supervisor：WangGuiDe Abstracts This thesis design mainly carries on the balance between electric power and electricity quantity of the local electric power net and the expanded current c

4、alculation. Wiring plan of the electric power net has been defined. The network electric voltage grade is a 110kV, and all voltaic wire is LGJ-120. Circuit length is measured according to the proportion of the diagram. There are one hydraulic power plant, one thermal power plant, and 4 transformer s

5、ubstation for the electric power. The total installed capacity of the hydraulic power plant is 418 MW, and outlets capacity is 4 time; while the total installed capacity of the thermal power plant is 4 25 MW, line 6 times which has connection with original system for 2 times. There are 2 transformer

6、 substations with hydraulic power plant and thermal power plant constituting a looped network in single circuit, another 2 transformer substations have 2 times for each one, which connect with hydraulic power plant and thermal power plant. According to the given parameter of the design topic and for

7、m method, the maximum of power supply of system burden, work capacity, back-up capacity, system demanded capacity, system demanded installed capacity and added capacity can be worked out to carry on total electric power balance. Calculation of average burden monthly of the electric power net, averag

8、e lift monthly of thermal power plant, hours in use yearly of hydraulic power plant can be calculated to carry on electricity quantity balance. Then, there comes to the calculation of current distribution and selection of measures to pressure regulating. After making selection of the number, model n

9、umber, capacity, parameter of the transformer set of power plant and transformer substation. The transformer substation operation burden, the power distribution, and voltage for each node of electric network can be calculated. Then, selection of measures to pressure regulating is made according to t

10、he requirement of each burden point to pressure regulating.Keywords: electric power, electricity quantity, balance, the current calculation, measures to pressure regulating, selection前 言- 1 -第一章 电力电量平衡- 2 -1.1 用表格法进行电力平衡- 2 -1.1.1 系统最大供电负荷计算：- 2 -1.1.2 工作容量计算- 2 -1.1.3 备用容量的计算- 6 -1.1.4系统需要的备用容量- 10

11、 -1.1.5系统需要容量计算- 10 -1.1.6 水电利用容量，即水电需要装机容量- 11 -1.1.7系统需要火电新增装机计算- 12 -1.1.8总的电力平衡- 12 -1.2 用表格法进行电量平衡计算- 14 -1.2.1电力网月平均负荷- 14 -1.2.2 火电厂的月平均出力- 14 -1.2.3电量平衡表- 15 -1.2.4求年利用小时数- 15 -第二章 网络潮流分布计算与调压措施的选择- 17 -2.1 发电厂和变电站电气主接线的选择- 17 -2.1.1 发电厂电气主接线的选择- 17 -2.1.2 变电站电气主接线的选择- 18 -2. 2 主变压器的容量选择和参数计

12、算- 18 -2.2.1 发电厂主变压器的选择- 18 -2.2.2 变电站主变压器的选择- 19 -1)变电站1：- 20 -2)变电站2：- 20 -3)变电站3：- 20 -4)变电站4：- 20 -2.2.3 主变压器参数计算：- 20 -5)发电厂主变压器参数计算：- 20 -6)变电站主变压器参数计算- 22 -2.3 输电线路参数的计算- 23 -2.4 电力网变电站运算负荷的计算- 23 -2.4.1 冬季最大负荷运行方式- 24 -1)变电站1- 24 -2)变电站2- 24 -3)变电站3- 25 -4)变电站4- 25 -2.4.2 冬季最小负荷运行方式- 25 -1)变

13、电站1- 25 -2)变电站2- 25 -3)变电站3- 26 -4)变电站4- 26 -2.5 设计网络归算到高压侧的等值电路282.6功率分布计算292.6.1冬季最大负荷运行方式功率分布计算291)线路5-3段功率分布计算292)线路6-2段功率分布计算303)两端供电网5-4-6功率分布计算314)两端供电网5-1-6的功率分布计算32332.6.2 冬季最小负荷运行方式功率分布计算335)线路5-3段功率分布计算336)线路6-2段功率分布计算347)两端供电网5-4-6功率分布计算348)两端供电网5-1-6的功率分布计算36372.7 电压分布和调压计算37372.7.1确定发电

14、厂发电机母线电压及高压母线电压372.7.2冬季运行方式下火电厂5发电机电压计算371)冬季最大运行方式下，火电厂5发电机母线电压计算应按前面假设，其高压母线电压为115kV，发电厂5变压器高压侧功率为高压母线流入四条线路，即双回5-1、5-3、5-4功率之和，即372)冬季最小运行方式下，火电厂5发电机母线电压计算应按前面假设，其高压母线电压为111kV，发电厂5变压器高压侧功率为高压母线流入四条线路，即双回5-1、5-3、5-4功率之和，即38383)发电厂5调压计算392.7.3冬季运行方式下，各变电站及水电厂6电压计算411)变电站3412)变电站1443)变电站4464)水电厂6高、

15、低压母线电压计算485)变电站250小 结54致 谢55附 录56附录1：56附录2：56附录3：57附录4：58附录5：59附录6：59参 考 文 献：61前 言随着我国经济的不断发展，对能源的需求量也越来越大，然而能源的不足与需求之间的矛盾在近几年不断恶化，国家急需电力事业的发展，为我国经济的发展提供保障。本毕业设计课题主要针对地方电力网展开电力电量平衡、网络潮流分布计算，确定电力系统需要的发电设备容量，在给定的装机容量的情况下确定火电的装机容量余缺；确定系统需要的备用容量，确定备用容量在水、火电厂之间的分配；在满足电力系统负荷及电量需求的前提下，合理安排水火电厂的运行方式，充分利用水电，

16、使燃料消耗最经济；确定各类型电厂的发电设备利用小时数，检验电量平衡。选定发电厂和变电站的变压器台数、型号、容量、参数；计算变电站运算负荷，计算功率分布,计算电力网各节点的电压；根据各负荷点对调压的要求，选择调压措施。保证地方电力网在系统中稳定运行，保证其持续可靠的供电。通过本次毕业论文设计，提高了自己理论知识的应用能力，树立了统筹兼顾、综合平衡、整体优化的观点，培养了自己工程设计的观念，从技术方面分析和解决实际工程问题的能力。是对所学理论知识与实践的融合。第1章 电力电量平衡1.1 用表格法进行电力平衡1.1.1 系统最大供电负荷计算：按题目所给，年最大负荷已由题目给出，网损率=5%（也是由题

17、目给出的），得各月系统最大供电负荷计算如下：一月： 二月：三月： 四月：五月： 六月：七月： 八月：九月： 十月：十一月： 十二月：则可得系统最大供电负荷Pmax如下表1：表1 系统最大供电负荷（单位：MW ）月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月系统最大供电负荷121.05118.95116.84114.74113.68112.63114.74118.94123.16131.58136.84143.161.1.2 工作容量计算1.1.2.1 水电厂工作容量计算：1) 先求出夏季及冬季的最小负荷系数则由题目所给，（每位同学的设计任务书都有自己的数据表）如下表2表2 变

18、电站及发电厂机端负荷 （容量单位：MVA 电压单位：KV）变电站或发电厂编号冬 季夏 季Tmax 小时低压侧额定电压重要负荷 百分数可靠性要求调压要求PmaxQmaxPminQminPmaxQmaxPminQmin129.014.022.010.622.010.618.08.7450010601236.517.730.014.530.014.526.012.6450010601335.016.929.014.023.011.118.08.7450010601427.013.123.011.120.09.716.07.7450010601511.05.39.04.410.04.88.03.945

19、006.3601注：调压要求中：1逆调压；2常调压；3顺调压得各变电站（包括发电厂的地方负荷）的最大有功负荷：夏季: 冬季: 2) 用公式法计算水电厂工作容量，按公式法计算水电厂的可调日保证电量：其中：水电月平均出力（题目中已给出）水电厂不可调节部分出力（若题目中未给出，则） 水电厂月调节系数，在本次规划设计中，按题目所给，冬季取1.2；夏季取1.05。一月：二月：三月： 四月： 五月：六月： 七月： 八月： 九月： 十月：十一月：十二月：3) 一月： 二月：三月： 四月：五月： 六月：七月： 八月： 九月： 十月： 十一月： 十二月：4) 水电厂工作容量比较和的大小，可以看出，本系统的所有月

20、份：因此，此水电厂除可带全部尖峰负荷外，还可带部分基荷。即水电厂的工作容量可按下式计算： 式中 电力系统最大日负荷；（用前面求出的系统每月的最大供电负荷）日负荷率；（题目已给出）水电厂强制出力，本题未给定，故取值为0一月： 二月： 三月： 四月： 五月： 六月： 七月： 八月： 九月： 十月： 十一月：十二月：水电厂的工作容量列表如下表3所示：表3 水电厂的工作容量（单位：MW ）月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月水电厂工作容量46.91 49.10 51.28 49.37 52.40 59.64 64.07 67.68 62.90 63.56 55.68 53.

21、92 1.1.2.2火电厂工作容量计算火电厂的工作容量等于系统的最大供电负荷减去水电厂的工作容量一月： 二月： 三月： 四月： 五月： 六月：七月： 八月：九月： 十月：十一月： 十二月：火电厂的工作容量列表如下表4所示：表4 火电厂的工作容量（单位：MW ）月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月火电厂工作容量74.15 69.86 65.56 65.37 61.28 52.99 50.67 51.26 60.26 68.02 81.16 89.24 1.1.3 备用容量的计算1、 负荷备用容量： 取一月： 二月：三月： 四月：五月： 六月：七月： 八月：九月： 十月

22、：十一月： 十二月：2、 事故备用容量： 取一月： 二月：三月： 四月： 五月： 六月：七月： 八月：九月： 十月：十一月： 十二月：按照设计大纲的要求，设计系统与无穷大系统有联络线联系，由于原系统一般容量很大，已具有一定的事故备用容量，因此，设计系统的事故备用按照10%最大供电负荷计算每月的事故备用容量即可。表5 事故备用容量（单位：MW ）月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月事故备用容量12.1111.911.6811.4711.3711.2611.4711.8912.3213.1613.6814.32求备用容量在水、火电厂之间的分配：a) 负荷备用容量：由水电

23、厂承担b) 事故备用容量：按水火电厂工作容量的比例分配，即c) 水电厂备用容量如下：一月： 二月：三月：四月：五月：六月：七月：八月：九月：十月：十一月：十二月：水电厂的备用容量列表如下表5所示：表6 水电厂的备用容量（单位：MW ）月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月水电厂备用容量10.74 10.86 10.97 10.68 10.92 11.59 12.14 12.72 12.45 12.94 12.41 12.55 d) 火电厂备用容量如下： 一月： 二月：三月：四月：五月：六月：七月：八月：九月：十月：十一月：十二月：火电厂的备用容量列表如下表6所示：表7

24、 火电厂的备用容量 （单位：MW ）月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月火电厂备用容量7.42 6.99 6.55 6.53 6.13 5.30 5.07 5.12 6.03 6.80 8.11 8.93 1.1.4系统需要的备用容量电力系统负荷备用容量与事故备用容量之和即为总的系统需要的备用容量最后可得电力系统备用容量如表8所示：表8 电力系统的备用容量 （单位：MW ）月备用一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月一负荷备用容量6.055.955.845.745.685.635.745.956.166.586.847.16 二事故备用容量12

25、.1111.911.6811.4711.3711.2611.4711.8912.3213.1613.6814.32三其中：水电备用火电备用10.74 10.86 10.97 10.68 10.92 11.59 12.14 12.72 12.45 12.94 12.41 12.55 7.42 6.99 6.55 6.53 6.13 5.30 5.07 5.12 6.03 6.80 8.11 8.93 四系统需要备用容量18.1617.8517.5217.2117.0516.8917.2117.8418.4819.7420.5221.481.1.5系统需要容量计算系统需要容量计算公式：，即系统需要

26、容量列表如表9所示：表9 系统需要容量列表如（单位：MW ）月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月系统需要容量139.2 136.8 134.4 132.0 130.7 129.5 132.0 136.8 141.6 151.3 157.4 164.6 1.1.6 水电利用容量，即水电需要装机容量对于水电厂，其工作出力与备用容量之和，也称为水电利用容量，即水电需要装机容量；即： （注：水电利用容量的所有月份数据也不应超过水电厂实际装机容量）由于水电厂也要供给厂用电，水电利用容量扣除厂用电后可得水电厂能供给系统的容量，（水电厂厂用电率由题目所给为1%）于是，水电能供给系

27、统的容量为： 表10 水电利用容量和水电能供给系统的容量表月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月水电利用容量57.6559.9662.2560.0563.3371.237272727268.0966.47水电能供给系统的容量57.0759.3661.6359.4562.6970.5271.2871.2871.2871.2867.4165.80对于需要火电厂装机容量的计算，要考虑系统需要容量、水电厂能供给系统的容量以及火电厂的厂用电率；用以下公式计算：（火电厂厂用电率由题目所给为8%）表11 系统需要火电装及容量表月份一月二月三月 四 月五月六月七月 八 月九月十月十一月十二月

28、系统需要火电装机容量89.28 84.18 79.06 78.81 73.95 64.13 65.95 71.20 76.48 87.00 97.77 107.4 1.1.7系统需要火电新增装机计算由题知：系统的实际火电装机容量100MW，与上表比较可知，系统需要火电装机容量十二月份大于系统的实际火电装机容量，则本设计需要新增火电装机容量7.4MW。于是，系统需要火电新增装机容量如表12所示：表12 系统需要火电新增装机容量（单位：MW ）月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月需要新增装机容量000000000007.41.1.8总的电力平衡由上面计算可见，本设计系统电力平衡

29、不满足要求，需要新增火电装机容量7.4MW，最后将各部分计算结果表列在一起，可得总的电力平衡如表12所示:电力平衡表 月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月一，系统最大供电负荷121.05118.95116.84114.74113.68112.63114.74118.94123.16131.58136.84143.16二，工作容量其中水电46.91 49.10 51.28 49.37 52.40 59.64 64.07 67.68 62.90 63.56 55.68 53.92 火电74.15 69.86 65.56 65.37 61.28 52.99 50.67 51.26

30、 60.26 68.02 81.16 89.24 三，备用容量其中负荷备用6.055.955.845.745.685.635.745.956.166.586.847.16事故备用12.1111.911.6811.4711.3711.2611.4711.8912.3213.1613.6814.32系统需要的总备用容量18.1617.8517.5217.2117.0516.8917.2117.8418.4819.7420.5221.48四，系统需要容量139.2 136.8 134.4 132.0 130.7 129.5 132.0 136.8 141.6 151.3 157.4 164.6 五，

31、水电利用容量、水电能供给系统的容量和需要火电装机容量其中水电利用容量57.6559.9662.2560.0563.3371.237272727268.0966.47水电能供给系统的容量57.0759.3661.6359.4562.6970.5271.2871.2871.2871.2867.4165.80需要火电装机容量89.28 84.18 79.06 78.81 73.95 64.13 65.95 71.20 76.48 87.00 97.77 107.4 六，火电原有装机容量 100100100100100100100100100100100100七需要新增火电装机容量0000000000

32、07.4表12 电力平衡表（单位：MW ） 1.2 用表格法进行电量平衡计算1.2.1电力网月平均负荷 式中 某月平均负荷； 某月最大负荷； 某月月不均衡系数； 日负荷率。月平均负荷乘以相应的月小时数，12个月相加后即得全年的需电量。按月求电力网月平均负荷Pyp：Pyp= Pmax一月： 二月：三月： 四月：五月：六月：七月： 八月：九月： 十月：十一月： 十二月：1.2.2 火电厂的月平均出力按月求火电厂的月平均出力一月： 二月： 三月： 四月： 五月： 六月： 七月： 八月： 九月： 十月： 十一月： 十二月：1.2.3 电量平衡表最后可得出下面电量平衡如表13所示: 表13 电量平衡表电

33、量平衡表一月二月三月四月五月六 月七月八月九月十月十一月十二月年发（需）电量一. 系统月平均负荷（MW）94.78 93.14 91.49 89.86 89.03 88.21 89.86 93.15 96.46 103.03 107.15 112.09 94.78 二. 系统月平均出力（MW）其中：水电厂实际月平均出力29.031.033.035.038.045.049.052.047.042.035.033.029.0火电厂实际月平均出力65.78 62.14 58.49 54.86 51.03 43.21 40.86 41.15 49.46 61.03 72.15 79.09 65.78

34、1.2.4求年利用小时数水电年利用小时数：（其中730为每月平均小时数） 如果火电厂有新增装机，则火电厂年利用小时数要按设计大纲中的分段公式计算。由上面计算可见，火电厂的年利用小时数在5000小时左右，故满足电量平衡的要求。第二章 网络潮流分布计算与调压措施的选择 2.1 发电厂和变电站电气主接线的选择2.1.1 发电厂电气主接线的选择在地方电力系统设计中，由于设计系统的规模不很大，发电厂高压侧出线数一般不多，故本设计中水电厂的高压母线可采用双母线接线，但是对于火电厂，由于它与原有系统有联络线联系，出线较多故高压侧采用双母线分段接线；而发电厂低压侧可根据发电厂机组数量和机端负荷的情况，设计发电

35、机电压母线的接线方式。火力发电厂5：装设4台容量为25MW机组、且有机端负荷，故设置发电机电压母线，按照有关规程规定，应采用双母线分段主接线，但是由于机组数较多，为限制短路电流，故只用两台发电机分别接入两段发电机电压母线，并供给地方负荷；而另外两台发电机则组成扩大单元接线直接通过一台升压变压器接入110千伏高压母线。水力发电厂6：装设4台容量为18MW机组、无机端负荷，因此可不设低压母线，但由于机组数目较多，为了简化接线、并节约投资，分别采用2台容量为18MW的发电机组成扩大单元接线，共计两组。2.1.2 变电站电气主接线的选择 在方案的初步比较中，由于变电站均为两回出线，在计算断路器数量时已

36、确定所选最优方案的变电站采用桥形接线方式，至于采用外桥型或是内桥型可根据实际情况决定，一般如考虑线路故障机会较多时，不致影响变电站供电，可采用内桥型接线；相反处在环形网络中间的变电站，考虑不致由于变压器故障而影响系统运行，可采用外桥型接线。2. 2 主变压器的容量选择和参数计算2.2.1 发电厂主变压器的选择 发电厂主变选用一般三相双绕组升压变压器，有关参数见电力系统规划设计附表3-2。火力发电厂5：有4台容量为25MW的发电机，功率因数为0.8，按照前面主接线考虑，两台直接接于发电机母线的发电机用两台同容量变压器接入高压母线，容量分别为： 选择两台SF7-31500/110型，容量为31.5

37、MVA的双绕组有载调压升压变压器。另外两台发电机采用扩大单元型式合用一台变压器直接接于高压母线，故变压器容量取应为：选择一台SFP7-63000/110型，容量为63MVA的双绕组有载调压升压变压器。水力发电厂6：有4台18MW发电机，将其分为两组。每组由两台发电机组成发电机变压器组扩大单元接线，每台变压器容量为： 可选择两台容量为50MVA的双圈升压变压器。考虑到发电厂的厂用电，以及水电厂水量不是经常使发电机满载，为避免浪费，可选择两台SF7-40000/110型，容量40MVA双绕组有载调压升压变压器。2.2.2 变电站主变压器的选择 目前，有载调压变压器已经广泛应用，因此，各变电站变压器

38、均可选用有载调压变压器，有关参数见电力系统规划设计附表3-6。为保证用户供电的可靠性，本设计的所有变电站均装设两台同容量三相变压器，当一台变压器停运时，另一台变压器的容量能保证满足重要负荷的要求，即设计题目给出的不小于每个负荷点负荷容量的60%。1) 变电站1： 选择两台SFZL7-20000/110容量为20MVA的20000/110型双圈降压变压器。2) 变电站2： 选择两台SFZ7-25000/110容量为25MVA的25000/110型双圈降压变压器。3) 变电站3： 选择两台SFZ7-25000/110容量为25MVA的25000/110型双圈降压变压器。4) 变电站4： 选择两台S

39、FZL7-20000/110容量为20MVA的20000/110型双圈降压变压器。2.2.3 主变压器参数计算：根据所选择的变压器，查电力系统规划设计参考资料附表3-2可得到高低压额定电压、空载损耗（P0）、短路损耗（PS）、短路电压（US%）、空载电流（IO%）等数据。然后利用以上参数即可计算得出归算到高压侧的变压器电阻RT、电抗XT和激磁损耗SO等有关数据。5) 发电厂主变压器参数计算：发电厂5：两台31.5MVA变压器，由于是升压变压器，故高压侧额定电压为121KV,查参考资料附表3-2可知P0 = 38.5KW，PS= 140KW，US%=10.5，IO%=0.8故两台变压器并联后归算到高压侧的参数为另一台63MVA变压器，由于是升压变压器，故高压侧额定电压为121KV,