电力系统工程基础课程设计任务书2014 

《电力系统工程基础》课程设计任务书

一、设计题目：区域电力网设计与计算

二、设计原始数据：

1．单线图

某区已规划好的电力网接线如下图所示，拥有2台发电机，通过2台变压器和5条线路与负荷相连。

2．发电机数据：

G1: 100 MVA, 10.5 kV, 标幺值电抗：X\2 =0.14, X0=0.05 G2: 200 MVA, 15.75 kV, 标幺值电抗：X\2 =0.14, X0 =0.06 发电机中性点接地。

3．输电线数据：

线路长度: L1 = 20 km, L2 = 50km, L3 = 60 km, L4 = 15 km, L5 = 45 km.

4．负荷数据 节点编号 2 3 4 5 6

最大负荷 （MW） 70 50 60 45 55 Cosφ 0.80 0.85 0.85 0.83 0.80 最小负荷 （MW） 42 35 41 28 35 Tmax（h） 6500 6400 6300 6200 6500 三、设计任务

1．建立模型

（1）利用Power World建立计算模型。正确建立网络接线图，正确输入模型数据，运行模型可输出潮流、短路电流等结果。该模型是后续各种计算的基础。 （2）利用学过的知识，合理确定输电线路和变压器的电压等级。 （3）选择变压器T1和T2的容量。

（4）合理确定线路的导线截面积（应适当考虑发展）。 （5）计算各元件（线路、变压器）的参数。

2．基本计算

（1）潮流计算：运行潮流程序，得出节点、线路和变压器潮流数据。

（2）短路计算：计算节点1、节点2、节点3等节点上分别发生各类接地短路故障时的次暂态电流和电压。

注：潮流计算中各节点类型如下定义 节点1:平衡节点, V1 = 13.8 kV, ?1 =0

节点 2、3、4、5、6均为PQ节点

节点7 : PV节点, V7 = 15 kV, PG7=180MW， -87Mvar＜QG7＜+87Mvar

3．调压计算

提出一种可以使节点4的电压幅值增加5%的方法。对输入数据或模型做合适的改动，然后重新运行潮流程序，以证实你改动方法的有效性。提出调压或提高稳定性的措施。

本任务中，需要总结：电压控制方法，包括发电机励磁控制的应用，变换、调整变压器分接头，静止电容器，静止无功系统，和并行传输线等。

4．选择断路器

为你单线图上的每个点配置一台合适的断路器，学会用设计手册。你选择的每台断路器必须满足正常运行和故障情况的考验。

5.保护设计

假如线路L1两侧安装电流三段式保护，请整定线路L1两侧保护的电流速断保护定值，并尽可能在一端加装方向元件；确定保护的限时电流速断保护的电流定值，并校验灵敏度。确定保护过电流保护的时间定值，并说明何处需要安装方向元件。

四、设计要求

1．将设计过程自行整理成设计报告，并装订成册。要求有封面、目录、及设计内容。在封面写明设计名称，姓名，学号等各项。

2．设计报告要书写清晰、干净，并要写清设计所依据的原则、公式原始数据及其出处，理由充分，结果不唯一。

3．答辩时要准备好答辩大纲（要先将设计报告交上），内容为设计完成的顺序，时间为十分钟左右。

五、设计说明

1．确定电压等级

参考课本《电力系统分析》（P6）表1-3，《电力系统稳态分析》（P22）表1-6，列出了国家规定的电压等级。根据各种电压等级的适用范围选择。综合考虑两方面的因素：输送功率和输送距离《电力系统分析》（P8）表1-4；并可适当考虑原有的电压等级及以后的发展。

2．确定线路的导线截面积：

根据课本《发电厂电气部分》第6-6节（P200）裸导线的选择、《电力系统稳态分析》第3-4节（P112）电力线路导线截面积选择。

（1）按照经济电流密度选择导线截面积：

首先要确定最大负荷利用小时数Tmax按图6-17（P201）确定经济电流密度，再根据最大负荷电流Imax计算经济截面积，最后选择最接近经济截面积的导线（粗略计算，可忽略线路损耗），为兼顾负荷的继续增长，一般选择比经济截面积大的导线。 注： 线路参数可参考《电力工程电气设计手册 电气一次部分》P411、P189；

对于环式接线，其最大负荷利用小时数Tmax只能估算一个全网统一的加权平均值（见课本《电力系统稳态分析》P114式3-61）；其最大负荷电流Imax要计算初步功率分布，可设环网中线路参数相同，因此只须考虑各线路的长度。可参考《电力系统稳态分析》P117例3-8。

（2）按照允许的载流量进行校验：

要考虑环网在某处解开后，流过线路的最大负荷。 （3）按照电晕检验导线截面积：

根据课本《电力系统稳态分析》第P115表3-5。

3．确定变压器：

参考课本《发电厂电气部分》第4-3节（P121）

参考《电力工程电气设计手册 电气一次部分》变电所主变压器的选择（P26）。根据各变电站的最大功率、负荷类型及原有情况，确定各变电站的变压器数量和容量，并查相关资料（《电工手册》P1173、P1188），最终要求确定各变压器的具体型号并注明其参数。

4．计算线路、变压器参数：

线路参数：

查相关资料（《电力工程电气设计手册 电气一次部分》P189表4-12）确定各线路的单位阻抗，在分别乘以其长度即得。

变压器参数：

查相关资料（《电工手册》P1173、P1188）确定各变压器的额定参数，按照课本《电力系统分析》第2-2节（P31）公式，《电力系统稳态分析》第2-3节（P49 ~ P52）公式，计算各变压器参数。

应附参考资料

N-1原则通常是指在正常运行方式下的电力系统中任一元件(如线路、发电机、变压器等)无故障或因故障断开，电力系统应能保持稳定运行和正常供电，其他元件不过负荷，电压和频率均在允许范围内。

电力系统课程设计参考资料

《电力系统稳态分析》 南京工学院 水利电力出版社

《电力工程电气设计手册》 1 （电气一次部分）

水电部西北电力设计院 水利电力出版社 TM6-62/3.5

《发电厂电气部分课程设计参考资料》

天津大学 黄纯华 水利电力出版社 TM64/11.7

《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》

东南大学 曹绳敏 水利电力出版社 TM7-67/11.11