辐射式输电网络电压损失及导线截面选择计算

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1、广东工业大学华立学院课程设计（论文）课程名称发电厂电气部分课程设计题目名称辐射式输电网络电压损失及导线截面选择计算学生学部（系）机电与信息工程学部专业班级学号学生姓名指导教师丁延林2013年11月11日20广东工业大学华立学院课程设计（论文）任务书题目名称基于拉格朗日乘数法的辐射式输电网络电压损失及导线截面选择计算学生学部（系）机电与信息工程学部专业班级11电气工程及其自动化2班姓名学号辐射式输电网络电压损失及导线截面选择计算一、课程设计（论文）的内容本世纪初结束的全国大规模电网（主网、城网、农网）改造中，经常遇到

2、幅射式（即链式）输电网络电压损失及导线截面的选择问题。对于图1所示的简单网络：当电压为110KV及以下时，网络电压损失的横向分量可不予考虑。按等值网络仅计算电压损失的纵向分量，其公式如下：△U=…………….（1）式中:U、△U----电网电压及电压损失,KV;P、Q----电网输送的有功功率、无功功率，MW、MVAr;R、X----电网的电阻、电抗，Ω。对于多级幅射式网络，上式可改写为：△U=…………….（2）则电压损失率为：△U﹪=×100﹪20=×100﹪…………….（3）当导线截面选定以后，利用式（1）原则上

3、可根据网络已知电压损失、已知负荷及已知功率因素，计算和校验所需的导线截面。而实际工程中，通常是先采用经济电流密度选择输电导线截面，并根据电网已知输送容量（或电流）、已知输送距离、已知电压损失及已知功率因素计算其负荷矩，然后再借助于有关设计手册校验所选择的导线是否满足电压损失的条件（当然还要根据机械强度、发热、电晕等条件校验，本任务书拟不述及）。但当网络采用链式输电接有多个变电所，即构成一幅射式网络时，严格说来，是不能通过负荷矩来校验导线截面的。图2为某110KV输电系统：由于近年来负荷增加很快，原有设计从变电所Ⅰ至

4、变电所Ⅳ全线导线截面均太小，在电网改造中，必须以小换大。否则，当变电所Ⅰ至变电所Ⅳ全线电压损失超过甚至大大超过10﹪时，将给用户造成严重后果，如灯光暗淡，电动机起动困难甚至烧损的事故时有发生。可见，电网改造势在必行。但当我们用经济电流密度选择好各段导线截面，并通过有关设计手册，进而用电压损失校验导线截面时，虽然可分别满足各段电压损失不超过10﹪的要求，但从变电所Ⅰ至变电所Ⅳ全线电压损失是否仍小于10﹪，却心中无数（此处系指采用手册而言，当然利用式（3）还是可以计算出全线电压损失率的）。为此，在幅射式网络导线截面选择

5、这类问题中，涉及数千万元巨额改造资金及其技术经济性，因而有必要寻求某种精确的计算方法。让我们重新回到图2上来，我们面临的课题是：在假定（或规定）从变电所I到变电所Ⅳ电压损失允许值为10%，并已知电网各部分输送容量（或电流），各部分输送距离，各部分功率因数的情况下，如何适当选择三段导线截面，使得导线所用铝材为最省？这一问题仅有唯一的答案。显然，在选定各段导线截面之后，再简单地通过10%电压损失来校验导线截面的办法是根本找不到答案的，因为这是高等数学中典型的三元函数求解条件极值的问题。精确的计算可用拉格朗日乘数法来进行

6、。二、课程设计（论文）的要求与数据20原始资料已知图2中，改造前线路长度a1=53km，钢芯铝绞线的规格型号为LGJ-120，；a2=15km，导线规格为LGJ-95；a3=49km，导线规格为LGJ-70。铝材料的电阻系数，电网各部分的电抗X可近似地按每公里，假定各段功率因素均为0.9，各台变压器的容量如图所示。三、课程设计（论文）应完成的工作1、针对图1画出电压损失的向量图，然后推导电压损失的理论公式。2、按照式（2）计算改造前从变电所Ⅰ至变电所Ⅳ全线电压损失率。3、分别选择三段导线的型号，使改造后从变电所I到

7、变电所Ⅳ电压损失允许值为10%之内。（较大规格的导线型号有LGJ-150，LGJ-185，LGJ-240，LGJ-300，LGJ-400）对于和累计有两种方法：一是按各段线路的P、Q叠加，即按各段线路穿越的总功率计算；二是按各段线路的R、X叠加，即各变电所功率穿越线路的总长度计算。4、比较采用不同的截面组合，使三段导线所用铝材总量最少（导线所用铝材份量的多少取决于其体积q1、q2、q3的大小）。5、并按式（3）校验实际的电压损失率是否在10%以内。6、用拉格朗日乘数法推导从变电所I到变电所Ⅳ电压损失允许值为10%，

8、在已知电网各部分输送容量（或电流），各部分输送距离，各部分功率因数的情况下，如何适当选择三段导线截面，使得导线所用铝材为最省？四、课程设计（论文）进程安排20序号设计（论文）各阶段内容地点起止日期1计算三段导线的型号图书馆2013-10-282用来格朗日计算用铝量最少图书馆2013-10-313计算电压损失率图书馆2013-11-34排版宿舍2013-11-