长沙理工大学电气学院电网规划课程设计

电网规划课程设计

摘 要

经济发展，电力先行。电力工业是国家的基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位。而由于电能的不能储的特殊特性，存须随时保持有功功率和无功率的平衡。电力工业发展的经验告诉我们，电力系统愈大，调度运行就愈合理，经济效益愈好，应变事故的能力就越强，这也是我国电力工业必然的发展趋势。然而联合电网也是由地方电力网相互联接而成的。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，因此，做好电力规划，加强电网的建设，具有前瞻意识是十分重要的。

电力规划是根据社会经济发展的需求，能源资源和负荷的分布，确定合理的电源结构和战略布局。确立电压等级，输电方式和合理的网架结构等，电力规划合理与否，事关国民经济的发展，直接影响电力系统今后的运行的稳定性，经济性，电能质量的好坏和未来的发展。

关键词:地区电网；规划设计；潮流计算；技术比较；调压计算

目 录

1. 引 言 ............................................................................................................... 1 1 原始资料： ......................................................................................................... 1 1.1 设计任务 .......................................................................................................... 1

1.2.1 技术参数 ......................................................................................... 2 1.2.2 数据及有关要求 ............................................................................. 2 2. 电网接线初步方案的拟定与比较 ................................................................... 4

2.1.1系统最大负荷： ................................................................................ 5 2.1.2系统最小负荷： ................................................................................ 5 2.1.3 拟定依据： ....................................................................................... 5 2.4初步潮流分布计算结果比较各种接线方案 ............................................... 8 2.5 电压等级的确定 ........................................................................................ 10 3. 电网接线方案的技术经济比较 ..................................................................... 10 3.1发电厂，变电站主接线方式的选择 ......................................................... 11

3.1.1发电厂A接线方式的选择 ............................................................. 11 3.1.2变电所接线方式的选择 .................................................................. 11 3.2发电厂、变电所主变压器的选择 ............................................................. 11

3.2.1.确定发电厂变压器容量及损耗 ...................................................... 11 3.2.2.确定变电所变压器容量及损耗 ...................................................... 13 3.3输电线路型号的选择 ................................................................................. 17

3.3.1导线截面积选择依据 ...................................................................... 17 3.3.2方案三导线截面积的选择 .............................................................. 17 3.4.3 方案六导线截面选择 ..................................................................... 19 3.5方案技术经济比较 ..................................................................................... 21

3.5.1技术比较 .......................................................................................... 21

3.5.2经济比较 .......................................................................................... 22 4. 调压计算 ......................................................................................................... 30 4.1调压原则 ..................................................................................................... 30 4.2 最大、最小负荷情况下的潮流计算 ........................................................ 30

4.2.1 各变压器的参数计算 ..................................................................... 30 4.2.2最大负荷最终潮流分布 .................................................................. 33 4.2.4 最小负荷最终潮流分布 ................................................................. 36 4.3变压器分接头的选择 ................................................................................. 40 5. 总结与心得 ..................................................................................................... 44 5.1 总结 ............................................................................................................ 44 5.2 心得 ............................................................................................................ 45 附录

1.引 言

根据电能生产、输送、消费的连续性，瞬时性，重要性的特点，对电力系统的运行也必须保证对第一类负荷的不间断供电，对第二类负荷的供电可靠性，同时，保证良好的电能质量，除此之外降低变换、输送、分配时的损耗，保证系统虑供电的可靠性、灵活性和经济性的基础上，使方案达到最合理化。保证良好的电能质量和较好的经济效益运行的经济性也极为重要。于是在规划电力网时应该根据各个负荷点对电能要求的不同和保证运行的灵活和操作时的安全来选择合适的接线方式和合理的电压等级。区域电网的设计应根据用户负荷的相关资料，各变电站的地理位置和供电情况做出相应的功率平衡，确定各变电站变压器的主变容量与台数。

根据已有的知识做出几种备选的方案，通过技术经济比较，主要从以下几个方面：(1) 按经济截面选择导线，按机械强度、载流量等情况校验导线，确定各段导线型号。(2) 对各种备选方案进行正常和故障情况下的电压和电能损耗的计算，本过程的计算主要采用手工算潮流电能的方法，得出各种正常及故障时的电压损耗情况，评定各种接线方案。(3) 从各种方案线路的损耗等方面进行比较。

综合以上三个方面确定最佳的方案，即为本设计的选定方案。最后对最优方案进行潮流计算，根据其结果对最优方案评定调压要求，选定调压方案。

1 原始资料：

1.1 设计任务

本次电力系统规划设计是根据给定的发电厂、变电所原始资料完成如下

1

设计：

1.1.1 确定供电电压等级；

1.1.2 初步拟定若干待选的电力网接线方案； 1.1.3 发电厂、变电所主变压器选择； 1.1.4 电力网接线方案的技术、经济比较； 1.1.5 输电线路导线截面选择； 1.1.6 精确潮流计算得出最优方案； 1.1.7 调压计算

1.2 原始资料

图1-1发电厂、变电所相对地理位置及距离图示

1.2.1 技术参数

发电厂为火力发电厂，装机台数、容量：2×300＋2×600（MW);机端额定电压（KV）：20（KV）；额定功率因数cosφ=0.9;最小运行方式为二台300MW机组运行。

1.2.2 数据及有关要求

表1-2 负荷数据及其要求 厂 项 站 目 发电厂 变电所

2

项 目 最大负荷（MW） 最小负荷（MW） 功率因数 cos T max(h) 低压母线电压(kV) 调压要求 调压要求 各类负荷(%) 各类负荷(%) 最大负荷(%) 最小负荷(%) I 类 II 类 A 厂用负荷6% 0.90 4500 20 2~5 2~5 30 30 1 220 70 0.92 5000 10 2~5 2~5 30 50 2 260 115 0.93 5500 10 2~5 2~5 35 40 3 250 120 0.93 5000 10 2~5 2~5 35 45 1.3课题任务要求

根据“电力系统分析”课程所学理论知识和电力系统规划设计的基本任务，在电源及负荷大小及其相对 地理位置已确定的情况下，完成一个区域电力网络的设计。要求对多个方案进行技术经济比较和分析，选 择出最优方案，并对所选方案进行必要的技术计算（如调压计算、稳定性计算），提出解决技术问题的措 施。具体设计如下：

1．确定供电电压等级；

2．初步拟定若干待选的电力网接线方案； 3．发电厂、变电所主变压器选择； 4．电力网接线方案的技术、经济比较； 5．输电线路导线截面选择； 6．电网潮流和调压计算。

1.4 课题完成后应提交的文件(或图表、设计图纸)

1.课程设计论文一份，论文中应包含有： 设计任务书、设计说明书（各电压级各主要的电气设备结果表、短路电流计算结果表，潮流计算结果 表等）计算说明书（负荷计算、各支路最大负荷电流计算、短路电流计算，潮流计算等）、 绘制的各种图 纸潮流分布图和总结等。

3

2．参考文献

1.5设计要求

1．设计中应严格遵守课程设计的规章制度，按时到设计教室进行设计，任何人不得迟到、早退和无故缺席；

2．同学应根据设计要求完成课程设计任务，对设计中所出现的问题进行综合分析并加以解决； 同组成员之间可以商量讨论，但严禁相互抄袭；

3．设计完成后，每个同学应提交设计说明书一份，课程设计说明书编写和电路图绘制应附和规范要 求，文字通顺，排版合理，图纸符合国家规范；

4．按时参加课程设计答辩。

1.6主要参考文献

[1]于永源. 电力系统分析[M]. 长沙：湖南师范大学出版社 ，1992 年 7 月 [2]陈 珩 . 电力系统稳态分析（第二版）[M]. 北京：水利电力出版社，1995 年 11 月

[3]陆敏政. 主编 电力系统习题集[M].北京：水利电力出版社，1990 年 [4]熊信银.发电厂电气部分[M].北京：中国电力出版社，2008 年

[5]祝淑萍.电力系统分析课程设计与综合实验[M]. 北京：中国电力出版社，2007 年 3 月

[6] 东北院.电力系统设计手册[M]. 北京：中国电力出版社 [7] 水电部.电力工程概算指标[M]. 北京：中国水利电力出版社 [8] 电力工程设计手册[M].北京：中国电力出版社

1.7同组设计者

2.电网接线初步方案的拟定与比较

2.1初步接线方案的拟定依据

4

2.1.1系统最大负荷：

首先由数据计算出系统在最大负荷时无穷大系统功率的流动状态。 电源A最大出力=（2×300+2×600）（1-6%）=1692（MW） 负荷最大功率=220+250+185=583（MW） 此时可向无穷大系统输送功率 △S=1692-583=1109（MW） 2.1.2系统最小负荷：

由数据计算出系统在最小负荷时无穷大系统功率的流动状态。 电源A最大出力=（2×300+2×600）（1-6%）=1692（MW） 负荷最小功率=70+115+65=250（MW） 此时可向无穷大系统输送功率 △S=1692-250=1442（MW） 2.1.3 拟定依据：

电力网接线初步方案主要根据负荷对供电可靠性的要求拟定。 在电力系统中，对于Ⅰ类负荷要求任何情况下不能断电，Ⅱ类负荷要求尽可能保证供电，必要时可以断电。从设计任务书中的负荷数据表可知，发电厂A的Ⅰ类负荷占30%，变电所1、变电所2变电所3的Ⅰ类负荷分别为30%、35%、35%。所以对发电厂A和变电所1、2、3的供电在任何情况下都不能中断。

2.2初步拟定的方案

综上考虑，可能的各种电网接线初步方案如图2-1（可能不完整方案）

5

（a） (b)

(c) (d)

（e） (f)

图2-1 各种方案电网初步接线图

2.3初步方案的潮流计算

初步方案并未确定导线截面积，因此先按均一网对其进行初步功率分布的计算。

均一网初步功率分布的计算公式如下：

SSiZii1nn*

Zii1*按均一网计算所得方案三初步潮流分布如图2-2所示

6

图2-2 方案三初步潮流分布图

首先，将环网化简：把负荷3移植到S和2中。负荷3移植到S中的负荷大小为：

p3sl3265p3max18580.17MWl32l336585 l3s85p3max185104.83MWl3sl326585

负荷3移植到2中的负荷大小为：

2p3负荷3移植后，S—1线路等效长度为(65+85)//100=60km 然后，将环形网络如图2-3所示从A点断开进行初步潮流计算：

图2-3 从A站解开的功率分布图

PS1117.17MW

PA1PA2220(956080)1117.17（6080）3.8380762.87MW75956080 3.83(609575)1117.17(9575)22075929.13MW75906080

7

P.87-2202.87,MW 1S3762.172.87574.3MW P23S31117计算完成后，再还原S—1线路上的负荷：

PS2574.3P23574.3P3S574.36585344.58MW6585100

100104.83334.55MW6585100

100-80.17149.55MW6585100

PP2mlm0.914108MW

其他方案计算步骤同上计算出六种方案的损耗以及线长。

2.4初步潮流分布计算结果比较各种接线方案

电能损耗 技术性 比较 表2-1 备选方案初步比较图 备选方案 线路长度 (kM) ∑S m2L m (MW) 供电可 靠性较高、电能方方案一 400 21.7107 质量较好、长度较短

8

供电可靠性高、方案二 575 1.65108 电能质量一般、长度一 般 供电可靠性高、方案三 750 0.91410 8电能质量较高、长度较长 供电可方案四 520 1.8410 8靠性较高、电能质量差、长度适中 供电可靠性高、方案五 665 0.80108 电能质量好、长度短 供电可方案六

9

靠性高、765 5.710 7电能质量较高、长度较长

说明：

S2L正比于电网有功功率损耗,线路长度表示方案的投资。从

供电可靠性、电能质量、线路长度投资综合考虑，初步选定方案三和方案六。

2.5 电压等级的确定

对所拟订的接线方案按均一网计算，其初步功率分布的结果都在100000~500000kW之间，根据供电可靠性要求，并且考虑到电网发展的需求，所以选择220kV的电压等级。确定依据如表2-2所示：

表2-2 电压等级确定依据

额定电压 （kV） 35 60 110 220 输送功率 （kW） 2000～10000 3500～30000 10000～50000 100000～500000 输送距离 （kM） 20～50 30～100 50～150 100～300 根据初步潮流分布并考虑到实际电能输送情况和线路检修时个别线路的潮流会增大，考虑到输送的功率很大，所以最终均选择220KV的电压等级。

3.电网接线方案的技术经济比较

由于方案三与方案六负荷及发电厂各项指标均相同，各线路电压等级均

10

为220KV，故两种方案所选择变压器的原理方法相同，故一下接线方式及变压器的选择结果两最优方案共同适合。

3.1发电厂，变电站主接线方式的选择

3.1.1发电厂A接线方式的选择

从系统负荷情况看，系统中1,2，3变电所均包含一，二类负荷，因此保证供电的可靠性是首要问题。故发电厂主接线采用双母线带旁路，两台发电机与两台变压器采用单元接线方式。具体接线图见附录。

3.1.2变电所接线方式的选择

由于变电所1；2；3中包含30%；35%；35%一类负荷和50%；40%；45%二类负荷，电能质量要求高且要求保证供电不中断，故两变电所均采用双母线带旁路接线方式（如下图3-2所示）。由于变电所3包含45%的二类负荷，电能质量和供电可靠性要求较高，故两变电所均此采用双母线带旁路接线方式。具体接线图见附录。

3.2发电厂、变电所主变压器的选择

3.2.1.确定发电厂变压器容量及损耗

由已知数据可知发电厂装机容量为1800MW，因此，初步确定发电厂变压器的容量S的值为：

SN(PGNSmin)/0.9707.4MWcosN

从符合情况看，系统中1,2变电所均包含一，二类负荷，3变电所包含45%的二类负荷，因此保证供电的可靠性是首要问题，故采用两台其型号为SFP-720MVA/2202×2.5%的变压器。发电厂主接线采用双母线带旁路接线方式，四台发电机与四台变压器采用单元接线方式。

变压器铭牌参数见下表：

表3-1 发电厂主变压器铭牌参数

型号 SFP-720MVA/2202×2.5%

11

SFP-360MVA/2362×2.5% 空载损耗 短路损耗 阻抗电压 空载电流 △Pu=280MW;217MW △Pk=1230KVA;774KVA Uk%=14;12 IO%= 0;O.38 接下来进行变压器参数的计算： 由变压器公式先进行电阻计算：

PURT1KN20.1151000SN

RT2PUKN20.351000SN

22 再计算变压器功率损耗：

P2 P1PKSA0.55MW 21000SNPKSA0.96MV 21000SNUK%SA78.82Mvar 2100SNUK%SA30.67Mvar 2100SN Q1 Q2 所以由计算可得：

~ S1(0.9678.82j)MVA ~ S2(0.5578.76)MVA 最后计算得出变压器压降：

由于发电厂低压侧无功采取就地补偿原则，故无功

QN

≈0

所以变压电压降： 720MVA的变压器 UmaxUmin0.3KV

12

360MVA的变压器 UmaxUmin0.43KV 3.2.2.确定变电所变压器容量及损耗

变电所主变变压器容量按容载比等于1.6考虑，且考虑到变电所一台变压器故障的情况，所以变电所均采用两台变压器。

（1）变电所1主变的选定：由于第一，二类负荷占系统80%，对安全可靠供电要求较高，故需要采用双电源供电，每个变电所设置两台变压器，采用双母线带旁路，变压器容量S定为：

S1.6Smax80%267.8MVA

所欲变压器的容量SN选定为 300MW 。其型号为：SFP-300000/236±2×2.5%

铭牌参数如下表3-2：

表3-2 变电所1主变压器铭牌参数 型号 空载损耗 短路损耗 阻抗电压 空载电流 SFP-300MVA/2362×2.5% △P0=255KVA △PK=1553KVA UK%=14 I0%=1

再由上表数据计算变压器电阻：

RTPKUN21000SN21.01

22变电所1变压器最大损耗△Smax：

PZmaxPKSAmax1000SN0.247MW

QZmax

2UK%SAmax1000SN

6.67Mvar

PYmaxP00.255MW1000

13

故可得:

QYmaxI0%SN3Mvar100

Smax2(PmaxQmaxj)(1.00419.34j)MVA 再变电所1变压器最小损耗：

PZminPKSAmin1000SN220.025MW

QZmin

2UK%SAmin100S0N

0.675Mvar

PYminP00.255MW1000

QYminI0%SN3Mvar100

故可得: Smin2（PminQminj）(0.5j7.35)Mvar 最后同上计算可得变电所1变压器电压降：

Umax0.5KV Umin0.16KV

（2）变电所2主变的选定：二类负荷占系统的40%，对安全可靠供电要求较高，故需要采用双电源供电，每个变电所设置两台变压器，采用内双母线带旁路接线，变压器容量S定为：

S322.6MVA

所以变压器的容量SN选定为360MWA，其型号为：SF-360000/236±2×2.5% 铭牌参数如下表3-3

表3-3 变电所1主变压器铭牌参数

型号 空载损耗 短路损耗 SFP-360MVA/2362×2.5% △Pu=217MW △Pk=774KVA

14

阻抗电压 空载电流 Uk%=12 IO%=O.38 同上计算可得变电所2变压器最大损耗：

Pzmax0.108MW Qzmax6.02Mvar

PMW Ymin0.217QYmin1.368MVar

故有：

~Smax[(PZTmaxPTmax)j(QZTmaxQTmax)](0.325j7.388)MW

变电所2变压器最小损耗：

PZmin0.023MW Qzmin1.27MVar PMW Ymin0.217QYmin1.368MVar

故：

~MW S2minPZTminPYTminjQZTminQZYmin0.19j2.096再计算可得变电所2变压器电压降：

Umax0.097KV Umin0.045KV

（3）变电所3主变的选定：二类负荷占系统的45%，对安全可靠供电要求较高，故需要采用双电源供电，每个变电所设置两台变压器，采用

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双母线带旁路接线，变压器容量S定为：

S2.6MVA

所以变压器的容量SN选定为300MWA，其型号为：SF-300000/236±2×2.5% 铭牌参数如下表3-4：

表3-4 变电所3主变压器铭牌参数

型号 空载损耗 短路损耗 阻抗电压 空载电流

SFP-300MVA/2362×2.5% △P0=255KVA △PK=1553KVA UK%=14 I0%=1 由公式计算可得变压器电阻：

RT1.01

变压器最大损耗：

PzmaxPSKAmax20.171MW1000SN

2QzmaxpYmaxUK%SAmax100SN24.62Mvar

P00.255MW1000I0%SN3Mvar100

~故有： Smax(0.852j15.24)Mva r变压器最小损耗：

PzminQYmax

PSKAmin20.021MW1000SN16

2

QzminUK%SAmin100SN2

pYmin0.57Mvar

P00.255MW1000 I0%SN3Mvar100

~故有： Smin(0.522j7.14)Mva r最后计算变压器电压降：

UMAX0.42KV UMin0.15KV

QYmin3.3输电线路型号的选择

3.3.1导线截面积选择依据

先从选定的方案三以及方案六中确定每一条传输线路上的年最大利用小时数，再根据查表得到每条导线的经济电流密度。再计算得出每条传输线路上的载流量，从而选择适当型号的导线。

3.3.2方案三导线截面积的选择 （以下角标均表示两节点)

图3-3 方案三初步功率分布

首先计算每条线路最大负荷利用小时数： Tmax h0A(1)TmaxA(2)TmaxA)(450

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Tmax(S2)Tmax(S3)Tmax(23)Tmax(2)5500h

Tma(x h0S1)500然后根据所算出的各线路Tmax值经下表表3-5确定各导线的经济电流密度。

表3-5 架空输电线路导线的经济电流密度J（A/mm2） 导线材料 Tmax 铝 铜 2 JJJ1.15(A/mm) （A2）(A1)(S1)年最大负荷利用小时数 3000以下 1.65 3.00 3000~5000 1.15 2.25 5000以上 0.9 1.75 J(S2)J(S3)J(23)0.9(A/mm2) 再在不考虑功率因数的情况下计算各线路上的最大电流

Imax(A2)Smax9291301219.17A 3UN32202Imax(A1)Smax162870213.71A 3UN32202Smax344580904.29A 3UN3220 Imax(S2)Imax(S1)Smax2870712.33A 3UN32202Smax149550392.47A 3UN3220Smax334550877.97A 3UN3220 Imax(S3) Ima(s23)最后计算各导线的截面积

S(A2) S(A1)

Imax1219.171060.15mm2 J1.15Imax213.71185.83mm2 J1.1518

S(S2) S(s1)Imax904.291004.77mm2 J0.9Imax712.33619.42mm2 J1.15Imax392.47436.08mm2 J0.9Imax877.97975.52mm2 J0.9S(S3)S(23)最后根据各导线的计算截面积初步选择导线的型号： 表3-6 方案三各导线型号和参数 线路 长度（KM） LA-2 LA-1 L2-S L1-S L3-S L2-3 80 75 100 95 85 65 LGJK-1000 LGJ-200 LGJK-1000 LGJK-630 LGJK-630 LGJK-1000 2.312+j32 10.8+j30 2.+j40 4.3605+j38 3.9015+j34 1.8785+j26 型号 阻抗Z 注：导线间距取值为4m 3.4.3 方案六导线截面选择

90.8380275.S301.2.902805.251521.25A

图3-4 方案六初步潮流计算

首先计算线路最大负荷年利用小时数

Tmax(A1)Tmax(AS)Tmax(A2)4500h

Tma1 h0x(s)Tma1x)(500

19

Tma3 h0x(s)Tma(x2s)550接下来根据所算出的各线路Tmax值查表3-4确定各导线的经济电流密度J

J(A/mm2) （A1）J(AS)J(A2)J(1S)1.15 J(35)J(23)0.9(A/mm2) 不考虑功率因数的情况下计算各线路上的最大电流

Imax(S1)

Smax301250290.58A 3UN3220Smax90800238.29A

3UN3220Smax275800723.79A

3UN3220

Imax(S3)Imax(32)

Imax(SA)

Smax4900846.21A

3UN32202Smax521250683.99A

3UN32202Smax5258006.93A 3UN32202Imax(A1)Imax(A2)

计算各导线的截面积：

S(S1)Imax790.58687.46mm2 J1.15S(S3)S(23)S(AS)S(A1)S(AS)

Imax238.292.77mm2 J0.9Imax723.79804.21mm2 J0.9Imax846.21735.83mm2 J1.15Imax683.97594.75mm2 J1.15Imax6.93599.94mm2 J1.1520

最后根据各导线的计算截面积初步选择导线的型号见下表3-7

表3-7 方案六各导线型号和参数

线路 LS-1 LA-1 LS-A LS-3 LA-2 L2-3 长度（KM） 95 75 105 85 80 65 型号 LGJK-710/50 LGJK-630/45 LGJK-710/50 LGJ-250/25 LGJK-630/45 LGJK-800/35 阻抗Z 3.87+j38 3.44+j30 4.27+j42 9.8+j34 3.67+j32 2.35+j26 注：导线间距取值为4m

3.5方案技术经济比较

3.5.1技术比较 (1)方案三技术性能：

①供电可靠性：本方案中各变电所均采用两端供电，由于同一系统两条输电线同时断线的可能性极小，所以在任意一条线路发生断线时，系统都能够保证各负荷的供电可靠性。发电厂的和各变电所均采用两台变压器调压，即使当系统发生某一台变压器故障时，系统变电所仍能保证一类负荷和二类负荷的不断电。故本方案系统中全部停电的可能性极小且停电时仍能满足重要负荷和较重要负荷的供电可靠性要求。

②灵活性：本方案负荷1和3为两端供电，负荷2也为两端供电，而且各负荷点联网性较高，灵活性较强。

（2）方案六技术性能：

①供电可靠性：本方案中1、2号变电所采用两端供电，3变电所采用双回线与S系统相连，且发电站与各变电所均采用两条变压器调压，本方案系统中全部停电的可能性极小且停电时仍能满足重要负荷和较重要负荷的供电可靠性要求，故系统对各负荷的供电可靠性与方案一比较同样高。

21

②灵活性：本方案与方案三只在负荷3的联网性上有所不同，即在3变电所的供电来源单一，故灵活性稍微不如方案I。

比较总结：两方案技术上总体相差不大，供电可靠性都比较高，系统灵活性也相差不大，未来扩建性等也没有明显的高低，故需要对他们进行进一步的经济比较。

3.5.2经济比较

（1）方案三精确潮流计算及线路损耗总电能的计算（负荷的无功功率就地补偿）：

图3-5 方案三等效电路图

由上节已知各线路阻抗：

Z15.4j15 Z21.156j16 Z32.18j19 Z42.j40 Z51.88785j26 Z63.9015j34

~发电厂A变压器损耗: STA3.02j218.98MVA ~变电所1的变压器损耗：ST11.004j19.34MVA ~变电所2的变压器损耗：ST20.65j14.776MVA

~变电所3的变压器损耗：ST30.852j15.24MVA 将各个符合的功率加上损耗可得：

~ 负荷1端功率：S1221.004j19.34MVA

~负荷2端功率：S2250.65j14.776MVA

~负荷3端功率：S3185.852j15.24MVA

22

~发电厂A端功率为：SA1688.98j652.7MVA 接下来再电网化简计算精确潮流分布： 将负荷3转移到2，S处负荷，负荷变为：

~SS33转移到S的负荷：S3Z580.07j4.69MVA

Z5Z6~2S33转移到2的负荷：S3Z6105.66j6.73MVA

Z5Z6负荷转移后，S和2节点间的等效阻抗为： ZS2Z（4Z5Z6）1.96j24

Z4Z5Z6~3111.4j584.9MVA 先计算移植后Ss的功率：SS~的功率： S S2.31j21.506MVA 23356将负荷转移后的网络，从A处断开，得到下图：

图3-6 方案三从S处解开各功率关系及流向

潮流计算：

~~~*S（ZZZ）S（ZZ）S2Z2~2S2S2S2SA113 Z1Z2Z3ZS2868.05j278.96MVA~~~(Z3Z1ZS2)SS(Z3Z1)S1Z1S2~S A2 2Z1Z2Z3ZS820.8j346.79MVA计算完成以后再将负荷3还原

Z~~2S2SS2276.87j197.77MVA SSZS2~SS32

2~ZS2217.75j163.57MVA SSZ5Z623

进而得到

~~~S137.68j158.88MVA S3SSS32S3~~~2323.48j174.99MVA S23SS32S3故方案的三精确潮流分布图如下图3-7所示：

图3-7 方案三的精确潮流分布图

接下来计算线路上的功率损耗

PS1SS1UN22SRS121.MW；PA1A12RA192.75MW；

UN22SSP32322R325.25MW; PS3S32RS33.56MW;

UNUNSSPA2A22RA218.96MW; PS3S32RS33.56MW;

UNUN最后计算线路损耗总电能

222h0 TMA23 XTMAX3S550 TMAXS15000h TMAXSA4500h

各段线路年负荷率及年负荷损耗率：

24

线路2到3,线路S到2和线路S到3：

23s2S35500100%62.79% 8700 0.20.6280.80.62820.441 WS33.560.4418760499.07MW/h WS26.910.441876021194.44MW/h W233.520.441876013598.32MW/h

线路S到1：

S15000100%57.08% 8760 0.20.5170.80.51720.375 WS121.0.375876071716.MW/h

线路A到1和线路A到2：

A1A24500100%51.37% 8760 0.20.5140.80.51420.314

WA192.750.3148760255121.86MW/h

WA218.960.314876052152.13MW/h

线路损耗总电能：W4.68105KW/h

（2）方案六精确潮流计算及线路损耗总电能的计算（负荷的无功功率就地补偿）：

25

图3-8 方案六功率分布等效电路图

首先由系统各端点功率并且已知：

已知：Z13.87j38 Z21.72j15 Z32.14j21 Z49.8j34 Z51.84j16 Z62.35j26

~发电厂A变压器损耗: STA3.02j218.98 MVA

~变电所1的变压器损耗：ST11.004j19.34MVA ~变电所2的变压器损耗：ST20.65j14.776MVA

~变电所3的变压器损耗：ST30.852j15.24MVA ~故：负荷1端功率：S1221.004j19.34MVA ~负荷2端功率：S2250.65j14.776MVA

~负荷3端功率：S3185.852j15.24MVA ~发电厂A端功率为：SA1688.98j652.7MVA 接下来将电网化简，两个环等效为一个环： 将负荷1转移到A，S处负荷，负荷变为：

~~1转移到S的负荷：S1SS1~~1转移到A的负荷：S1ASZ262.66j4.91MVA

Z1Z2Z1158.35j14.43MVA

Z1Z2负荷转移后，S和A节点间的等效阻抗为： ZSAZ（3Z1Z2）1.55j15.04

Z1Z2Z3~1094现计算移植后S的功率：SS.134j608.2MVA ~ S的功率： S.63j638.27MVA AA1530将负荷转移后的网络，从S处断开，得到下图：

26

图3-9 方案六从S处解开

潮流计算：

~~~S（ZZZ）S（ZZ）S2Z5~S5365S972.6j494.45MVA ASZ3Z4Z5Z6~~~S2(Z3Z4Z6)S3(Z3Z4)SSZ3~557.93j143.81MVA SA2Z3Z4Z5Z6再将负荷1还原

SSA~~ZSA~697.05j353.37MVA SSAZSAZSA~275.59j140.94MVA SSAZ1Z2 SA1S进而得到

SA1SA1SS1A433.94j155.37MVA S1SSA1SS1S212.93j136.03MVA S23SA2S2307.28j129.034MVA S3SS23S3121.428j113.794MVA

故方案六的精确潮流分布图如下图3-10所示：

~~~~~~~~~~~~

27

图3-10 方案六的精确潮流分布图

接下来计算线路上的功率损耗为

PS1SS1UN22SRS15.10MW；PA1A12RA17.55MW；

UN22SSPASAS2RAS27.00MW; PS3S32RS35.61MW;

UNUNSSPA2A22RA212.62MW; P23232R235.39MW;

UNUN222

计算线路损耗总电能

TMA23 h0XTMAX3S550 TMAXS15000h TMAXSA4500h

各段线路年负荷率及年负荷损耗率： 线路2到3和线路S到3：

23S35500100%62.79% 8700 0.20.6280.80.62820.441 W235.390.441876020822.43MW/h WS35.610.441876021672.33MW/h

28

线路S到1：S15000100%57.08% 8760 0.20.5170.80.51720.375 WS15.10.375876016753.5MW/h

线路S到A：

SAA1A24500100%51.37% 8760 0.20.5140.80.51420.314 WSA270.314876074267.28MW/h

线路A到1和线路A到2：

WA17.550.314876020767.33MW/h

WA212.160.314876033447.78MW/h

线路损耗总电能：W1.877105KW/h

由以上综合比较得出在供电可靠性等方面两套方案相差不大。但是在进行经济计算，即损耗计算时，方案六的损耗比方案三小，相较而言经济性好，故最终选择方案六。

29

4.调压计算

4.1调压原则

方案六中调压原则为：调整发电厂、变电所1、变电所2、变电所3的低压侧母线电压在线路额定电压的1.02~1.05倍之间。

4.2 最大、最小负荷情况下的潮流计算

4.2.1 各变压器的参数计算 变电所1：

30

2PkUnRT1.01Ω 21000SnXTUk%Un227.33Ω 100SnP0-6s 4.351021000UnGTBTI0%Sn51.2310-6s 2100Un2Smax~SZ-max2(RTjXT)0.247j6.67MVA

Un2Smin~SZ-min2(RTjXT)0.025j0.675MVA

Un~2SYUn(GTjBT)0.255j3MVA ~~~Smax2(SZ-maxSY)1.004j19.34MVA ~~~Smin2(SZminSY)0.5j7.35MVA

变电所2

2PkUnRT0.35Ω 21000Sn

2Uk%UnXT19.52Ω

100SnGTBTP0-6s 3.711021000UnI0%Sn23.3610-6s 2100Un2Smax~SZ-max2(RTjXT)0.108j6.02MVA

Un~2Smin~SZ-min2(RTjXT)0.023j1.27MVA

Un~2SYUn(GTjBT)0.217j1.368MVA ~~~Smax2(SZ-maxSY)0.65j14.78MVA ~~~Smin2(SZminSY)0.19j2.096MVA

变电所3

31

2PkUnRT1.01Ω 21000Sn2Uk%UnXT27.33Ω

100SnGTBTP04.3510-6s 21000UnI0%Sn51.2310-6s 2100Un2Smax~SZ-max2(RTjXT)0.171j4.62MVA

Un2Smin~SZ-min2(RTjXT)0.021j0.57MVA

Un2SYUn(GTjBT)0.255j3MVA ~~~S2(SS15.24MVA maxZ-maxY)0.852j

~ˆ~ˆ~ˆˆˆˆSA(ZZZ)S(ZZ)S~A2233A2233A3Z3ASSAˆZˆZˆZˆ ZSAA2233A

1047.26j207.29MVA

发电厂

（1）720MVA变压器

2PkUnRT0.115Ω 21000Sn2Uk%UnXT9.41Ω

100Sn

~S2S12(RTjXT)0.96j78.82MVA

Un~~~S1maxS1min2S11.92j157.MVA

（2）360MVA变压器

~ˆ~ˆ~ˆˆZˆ)Sˆ)SSA(ZZ(ZZ~A2233A2233A3Z3ASSAˆZˆZˆZˆZSAA2233A1047.26j207.29MVA

32

2Uk%UnXT19.52Ω

100Sn~S2S22(RTjXT)0.55j30.67MVA

Un~~~S2maxS2min2S21.1j61.52MVA

发电厂变压器总的损耗

~~~S2(S1S2)3.02j219.16MVA

4.2.2最大负荷最终潮流分布

由原始资料以及各变压器的损耗可以求得最大负荷下各点的运算负荷： 发电厂：SA=-1688.98+j218.98MVA

变电所1：S1=221.004+j19.34MVA 变电所2：S2=250.65+j14.776MVA 变电所3：S3=185.852+j15.24MVA 首先将变电所1的负荷移置到A和S，

~S1S~S1AZ1A~S162.66j4.91MVA

Z1AZ1SZ1S~S1185.852j14.43MVA

Z1AZ1S接下来将简化后的网络从S点解环，如图4-1所示

图4-1 最大负荷时由S点断开

发电厂A´的运算负荷：SA´=-1530.63+j233.41MVA

~ˆ~ˆ~ˆˆˆˆSA(ZZZ)S(ZZ)S~A2233A2233A3Z3ASSAˆZˆZˆZˆZSAA2233A

1047.26j207.29MVA

33

~~~S3(ZSAZA2Z23)S2(ZSAZA2)SAZSA~SA3 ZSAZA2Z23Z3S46.86j56.14MVA故，

~~~S2ASASSA483.37j26.12MVA ~~~S32S2AS2137.07j42.066MVA

将1的负荷还原，

~SSAZS1ZA1~SSA749.99j149.23MVA

ZSAZS1ZA1ZSA~~SSAS1S227.18j127.86MVA

ZSAZS1ZA1 ZSA~~SSAS1A455.62j43.6MVA

ZSAZS1Z1A

~SS1

~SA1

再计算线路损耗，由最大负荷的初步功率分布可知，A为无功分点，在A点拆开形成辐射型网络，如图4-2所示

图4-2 由A点断开 图4-3 内环潮流分布 由图4-2可得

2S2Z~SA2A2A28.91j77.46MVA

Un~~~S首2AS2AS2A480.65j103.58MVA

~~(S首2AS2)2Z23~S323.27j36.16MVA 2Un~~~~SSSS.61j1.516MVA 232227首2A 首32~~(S首32S3)2Z3S~SS36.19j21.47MVA 2Un~~~~S首S3S首32S3S3235.568j191.226MVA

由图4-3可得

34

~SS2AZSA~SSA25.85j253.72MVA 2Un~~~S首SASSASSA724.14j402.95MVA

~S12Z~S1AA21A7.44j.92MVA

Un~~~S首1AS1AS1A448.18j108.52MVA

~~(S首1AS1)2Z1S~SS15.43j53.36MVA 2Un根据最终功率分布计算各点实际电压，假定US=242KV。

PRQXUS325.4KV

USUS3PXQR12.7KV US2U3(USUS3)2US3216.97KV

U32PRQX16.05KV U3U32PXQR28.95KV U3U2(U3U32)2U322202.99KV

U2APRQX3.8KV U2U2APXQR38.82KV U22UA1(U2U2A)2U2A202.94KV

USAPRQX28.56KV USPXQR66.4KV USUSA2UA2(USUSA)2USA223.53KV

US1PRQX24.91KV USUS1PXQR37.72KV US35

2U1(USUS1)2US1220.34KV

U1APRQX3.KV U1U1APXQR10.93KV U1UA3(U1U1A)2U12A218.71KV

UAUA1UA2UA3215.06KV

34.2.4 最小负荷最终潮流分布

由任务计划书以及各变压器的损耗得各点最小负荷时的运算负荷：

~发电厂：错误！未找到引用源。 SA-1688.98j218.98(MVA)

~变电站1： 错误！未找到引用源。S170.56j7.35(MVA)

~变电站2： 错误！未找到引用源。S2115.48j5.276(MVA)

~变电站3： 错误！未找到引用源。S365.552j7.14(MVA) 首先将环网的化简：将变电站1的负荷移植到A和S中。 移到A中的负荷大小：

~S1AZ1A~S150.55j5.45(MVA)

Z1SZ1A移到S中的负荷大小：

~S1SZ1A~S120j1.9(MVA)

Z1SZ1A则A的运算负荷变为： ~ SA1638.43j224.43(MVA)

负荷转移后，S和A之间的等效阻抗为

ZSAZSA(ZA1ZS1)1.55j15.04

ZSAZA1ZS1将环网从S点拆开，得到一两端供电网络，如下图4-4所示

36

图4-4最小负荷时的潮流分布

接下来计算初步功率分布计算：

~SS`A`~~~SA`(ZA`2Z23Z3S`)S2(Z23Z3S`)SA`Z3S`ZS`A`ZA`2Z23Z3S`

1272.18j181.34错误！未找到引用源。MVA

~SS`3~~~S3(Z23ZA`2ZS`A`)S2(ZA`2ZS`A`)SA`ZS`A`ZS`A`ZA`2Z23Z3S`

185.22j55.5MVA

由此得到初步功率分布图，如图4-5所示。

图4-5 最小负荷初步功率分布

由此功率分布图可知，A点为无功功率分点。将此两端供电网从A点断开，得到两辐射型网络，如图4-6所示。

图4-6 从A点分为两个辐射性网络

第三步，还原负荷： 线路S-A上的负荷，

~SSA

ZS1ZA1~SS`A`911.11j131.05（MVA）

ZS1ZA1ZAS37

线路A-1上的负荷，

错误！未找到引用源。（MVA） 线路S-1上的负荷,

错误！未找到引用源。（MVA） 如图所示

图4-7 内环潮流分布

第四步，计算精确潮流分布（记及功率损耗、压降）： 对图，假设全网电压为额定电压，则，

错误！未找到引用源。 (MVA)

则变电站2处功率：

错误！未找到引用源。（MVA）

由此可推得，

错误！未找到引用源。（MVA）

则变电站3处功率：

错误！未找到引用源。（MVA）

同理得，

S~ SS-3S32ZS310.148j35.22(MVA)

UN2~错误！未找到引用源。SS`165.55j172.77(MVA)

由于S在本系统中作为无功电源，故电压取为242KV。 则从S点开始顺推压降，

错误！未找到引用源。KV 错误！未找到引用源。KV

38

则

U3USUS32US32误

！

未

226.52KV

同理得

错

U32找到引用源。

PRQX242.252.35130.412612.46KV U242U32PXQR242.2526130.412.3529.16KV U242错误！未找到引用源。U2同样的，

U3U322U322216.04KV

错误！未找到引用源。U2A错误！未找到引用源。U2A2错误！未找到引用源。UA

对图，假设全网电压为额定电压，则，

PRQX3.45KV UPXQR27.49KV U214.36KV

U2U2A2U2A2S~ SSASAZSA37.46j367.63（MVA） 2UN则S点功率为：

~A873.65j8.97（MVA） SS2~2SA1~SA1ZA16.09j53.14（MVA） 2UN1点功率为

~1405.52j98.32（MVA） SA~则 错误！未找到引用源。SS1334.96j105.67(MVA)

~2SS1~SS1ZS19.86j96.86（MVA） 2UN~1325.1j202.53（MVA） 则 SS

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定此处S电压为242KV，顺推各点电压（S-A支路）：

错误！未找到引用源。KV 错误！未找到引用源。KV 错误！未找到引用源。UAS-1-A支路：

错误！未找到引用源。US1错误！未找到引用源。US1错误！未找到引用源。U1PRQX26.6KV UUSUSA2USA2217.59KV

PXQR.29KV UUSUS12US12PRQX3.5KV U222.14KV

错误！未找到引用源。U1A U1APXQR28.14KV U错误！未找到引用源。UA

U1U1A2U1A2220.44KV

4.3变压器分接头的选择

对于发电厂，变压器抽头为220±2错误！未找到引用源。2.5%； 对于变电所1，变压器抽头为236±2错误！未找到引用源。2.5%； 对于变电所2，变压器抽头为236±2错误！未找到引用源。2.5%； 对于变电所3，变压器抽头为236±2错误！未找到引用源。2.5%； 第一步，计算最大、最小负荷时变压器高压侧要求电压： 发电厂（720MVA变压器）：

UfminUfmaxUminUTmin215.060.3Ue21215.36KV

Umin21UmaxUTmax215.060.3未找到引用Ue21221.7错误！

Umax20.4源。K错误！未找到引用源。V 发电厂（360MVA变压器）：

40

错

误！未找到引用源UUmaxUTmax217fmaxUU.460.43e21224.3KV

max20.4错

误！未找到引用源UUminUTmin217fminUU.460.43e21217.KV

min21变电站1： 错

误！未找到引用源UUmaxUTmaxfmaxUU220.341.33e11236.18KV

max10.2错误！未找到引用源UUmaxUTmin222fminUU.140.242e11232.47KV

min10.5变电站2：

错

误！未找到引用源UUmaxUTmaxfmaxUU202.990.79e.211218.1KV

max10错误！未找到引用源。KV 变电站3：

错

误！未找到引用源UUmaxUTmaxfmaxUU216.971.01e.211232.KV

max10错

误！未找到引用源UUmaxUTminfminUU226.520.21e11234.99KV

min10.5第二步，计算分接头的平均值并选取分接头： 发电厂（720MVA变压器）：

错误！未找到引用源。UUfmaxUfminf2218.53KV

故选用220KV主抽头。 发电厂（360MVA变压器）：

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。

。

。

。

。

。

。

错误！未找到引用源。UfUfmaxUfmin2221.09KV

故选用236-2错误！未找到引用源。2.5%即224.2KV的分接头。 变电站1：

错误！未找到引用源。Uf故选用236KV主抽头。 变电站2：

错误！未找到引用源。UfUfmaxUfmin2224.43KV

UfmaxUfmin2234.32KV

故选用236-2错误！未找到引用源。2.5%即224.2KV的分接头。 变电站3：

错误！未找到引用源。UfUfmaxUfmin2234.99KV

故选用236-1错误！未找到引用源。2.5%即230.1KV的分接头。 第三步：分接头的校验 发电厂（720MVA变压器）： 最大、最小负荷时，低压母线电压

错误！未找到引用源。UmaxUmaxUTmax20.56KV

Kf20.4KV<20.56KV<21KV

符合调压要求。

发电厂（360MVA变压器）： 最大、最小负荷时，低压母线电压

错误！未找到引用源。UmaxUmaxUTmax20.41KV

Kf20.4KV<20.41KV<21KV

符合调压要求。 变电站1：

最大负荷时，低压母线电压

42

Umax最小负荷时，低压母线电压

UmaxUTmax10.21KV

KfUminUminUTmin10.34KV

Kf10.2KV<10.34KV<10.5KV，10.2KV<错误！未找到引用源。KV<10.5KV 符合调压要求。 变电站2：

最大负荷时，低压母线电压

错误！未找到引用源。Umax最小负荷时，低压母线电压

UmaxUTmax9.9KV

KfUminUminUTmin10.59错误！未找到引用源。KV

Kf 9.9KV<10.2KV，10.59KV>10.5KV

无法满足调压要求，故选择有载调压变压器。 最大负荷时，高压母线实际电压为218.1KV

故最大负荷时应选择236-7.6%即218.1KV的分接头。 最小负荷时，高压母线实际电压为226.1KV

故最小负荷时应选择236-4.19%即226.1KV的分接头。 变电站3：

最大负荷时，低压母线电压

错误！未找到引用源。Umax最小负荷时，低压母线电压

错误！未找到引用源。UmaxUmaxUTmax10.32KV

KfUmaxUTmax10.8KV

Kf10.2KV<10.32KV<10.5KV，10.2KV<10.8KV<10.5KV

符合调压要求。

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选择总结：

发电厂（720MVA变压器）：选用220KV主抽头。

发电厂（360MVA变压器）：选用236-2错误！未找到引用源。2.5%即224.2KV的分接头。

变电站1：选用236KV主抽头。

变电站2：选用有载调压变压器，最大负荷时应选择236-7.6%即218.1KV的分接头。最小负荷时应选择236-4.19%即226.1KV的分接头。

变电站3：选用236-1错误！未找到引用源。2.5%即230.1KV的分接头。

5.总结与心得

5.1 总结

电力网规划设计是电力发展蓝图的建设依据，对电网建设发展具有实际意义。做好电网规划直接影响到某地电网今后的建设方向，故掌握好电网规划至关重要。我们通过此次的课程设计，对电网设计规划有了更为理性的认识，学习到了做好一次电网规划设计所需要的基本择优方法和诸多要素，以下是我们的心得体会。

电网规划设计的首要一步是进行电网分析，分析与评估是规划配电网的基础，只有进行科学的分析才能了解电网情况，才能选取适当的评估内容和方法。高压电网方案分析应根据电网所在地理位置、主接线、供电能力和供电裕度、出现间隔等方面的分析和评估；而中压电网现状的评估和分析应从安全性、经济性、可靠性三方面对配电网进行重点分析评估。其中对于安全性和可靠性要考虑到充裕度和安全性，前者是指电力系统有足够的发电容量和足够的输电容量，在任何时候都能满足用户的峰荷要求，表征了电网的稳态性能；后者是指电力系统在事故状态下的安全性和避免连锁反应而不会引起失控和大面积停电的能力，表征了电力系统的动态性能。其次，再对电网的选定与计算，在计算中，数据的准确性是关键。在这次的电网课程设计中，我们再次认识到，精确的计算是效率和成功的关键，数据是分析的基础，如果数据收集不准确将直接影响到分析结果。另外，考虑问题的全面性也是关

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键的环节，在本次电网设计中，我们要全面考虑到线路故障、变压器故障、负荷用电量与发电量的变动等，在通过不同情况的考虑往往能得出更正确的结论。在这次的课程设计中，团队合作也会很重要的因素，队友间的相互协助与分工能够很好的提高计算效率和加快电网设计进度。

俗话说，事必躬亲，通过这次实践我们体会到了实际的工作与书本上的

知识仍存在很大距离，有些技能无法在书本上彻底理解，通过一次较为实际的电网设计规划，对于将所学的理论知识付诸与实践时可能出现的问题和各种潜在的因素有了更多的了解。由于我们仍处在学习阶段，也知道我们自己不会的有很多，所以还需要进一步的学习，将所学的知识与更多的实践结合在一起，使我们具备比较系统的专业知识和加强的实践能力，同时也恳请老师指导。

5.2 心得

为期两周的课程设计结束了，现在回忆这个过程，感触颇多，所谓万事开头难，第一次课程设计，我们在开始的时候显得有些手足无措。开始的电力接线方式的初步拟定与选择就让我们毫无头绪，谨慎让我们方案的初步设定审了又审，毕竟这是很重要的，一旦出错，后面就的重头来过。但随着后来初步潮流计算以及发电厂，变电所的主变的选择，小组成员在实际操作中慢慢的出现了默契，，工作效率大大提高。后来的我们形成了一种分工明确，高效率的合作模式，遇到问题大家一起讨论解决，实在解决不了了就去咨询老师。反复琢磨，让我们的报告趋向完善。

我和另外俩小组成员主要负责电网接线方式的初步拟定与选择，以及制图，文本整理等等。说实话，文本制作 ，制图对我还说还好，毕竟很早以前就开始接触这个东西，但是接线方式的选定就不一样了，实在是往我头疼不已，一头雾水无从下手。经过小组成员的互相讨论，最终我们还是找到了突破口，对着个课程设计也算是有了一点点的概念，之后虽然在工作中也遇到不少难题，但也被我们一一解决了。通过我们组9个人的分工合作，每个人

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完成自己的任务，最后一起通过讨论把所有任务串连起 来完成总的设计任务。

本次电网课程设计加深了同学们之间的感情，也提高了我实际解决问题

的能力、拓宽了我的眼界。我深刻的认识到，理论知识和实践相结合是教学环节中相当重要的一个环节，只有这样才能提高自身的实际操作能力，并且从中培养自己的思考、勇于克服困难、团队协作的精神。虽然有些事情看起来很难，但是我相信只要一步步去解决，在困难的事情也会变得很简单。

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