电力系统课程设计指导

2014-01-021电力系统分析课程设计指导电力系统分析课程设计指导电气与信息工程学院电气与信息工程学院粟时平粟时平刘桂英刘桂英2014-01-022设计的主要内容设计的主要内容1．制订网络可能的接线方案，选择电力网的电压等级;2.电力系统功率平衡；3．发电厂、变电所主接线选择(选择各方案发电厂及变电站的主接线，根据电网运行的可靠性、灵活性和经济性，比较各方案的负荷矩、线路长度和高压开关数等指标，摒弃显然不合理的方案)；4．对待选的各方案，确定其输电线路的导线截面及发电厂、变电站的主要电气设备（变压器及断路器）；5．网络潮流计算和电压计算(对所选方案进行调压或稳定性计算，提出调压或提高稳定性的措施)；6．电力网结线方案的技术论证及经济比较（计算各方案的一次投资，对待选方案进行工程经济计算。进行技术经济比较，选定最优设计方案）；7.物资统计，列出设备清单。8.编写设计说明书、绘图；9答辩。（时间：两周）2014-01-023原始资料原始资料1．电源及负荷点的地理位置图；2．各发电厂装机情况：型号、单机容量、台数（假设A水；B火）；3．各负荷点及发电机直配负荷的最大值与最小值（或负荷曲线）、功率因数、额定电压、负荷的电压要求、供电可靠性要求等；4．其他条件及要求:（如任务书）规模：3个电源点（A、B火及系统S）、3个负荷点，构成地区性电力系统。2014-01-024目的要求综合训练，培养电网规划设计的能力。1．熟悉国家能源形势、策略及有关技术规程、规定导则，树立供电安全、可靠、经济的观点；2．掌握电网初步设计的基本方法；3．熟悉电网的基本计算；4．学会编写设计说明书。2014-01-0252014-01-0262014-01-027800kV直流输电2014-01-0282014-01-0292014-01-02102014-01-02112014-01-0212主要内容说明1．制订网络可能的接线方案，选择电力网的电压等级2014-01-0213电力网的接线地理接线图v主要显示发电厂、变电站的位置，电力线的路径和长度，以及它们之间的相互连接。2014-01-0214o有备用接线方式(a)(b)(c)(d)电网络接线介绍电网络接线介绍2014-01-0215【决策分段】电网规划问题要考虑具体的网络拓扑结构，而由待选路径构成的独立变量又是多样的，故电网规划是一个多维数的规划问题。又考虑到电网规划涉及到的约束条件的复杂性，要构成一个完整的电网规划数学模型是比较困难的。为了避免建模的困难，一般将电网规划问题分为方案形成和方案检验两个阶段。方案形成方案检验电网规划决策过程主要内容说明2014-01-0216【任务】：根据输电容量和输电距离，拟定几个可比的网络方案。【步骤】送电距离的确定。一般是在有关的地形图上量得长度，再乘以曲折系数1.1～1.15（这只是经验数字，具体情况还应具体分析，一般不超过1.4）。送电容量的确定。对待规划电网进行分层分区域的电力电量平衡计算，观察各区电力余缺，从而确定各地区间的送电量。待规划电网的送电距离和送电容量决定后，按送电线路输电能力，结合以往类似工程实例及规划者的经验，即可拟出几个待选的网络连接方式。方案形成1主要内容说明2014-01-0217【网络结构】：无备用网络、有备用网络【无备用网络】：（a）单回路放射式；（b）单回路链式【有备用网络】：（c）双回路放射式；（d）双回路链式；（e）环网；（f）双回路与环网混合型方案形成2主要内容说明2014-01-0218方案形成3主要内容说明2014-01-0219【任务】对已形成的方案进行技术经济分析，其中包括电力系统潮流、调相、调压计算，稳定计算，短路电流计算及技术经济比较等。【潮流计算分析】观察各方案是否满足正常与事故运行方式下送电能力的需要。在正常运行方式下，各线路的潮流一般应接近线路的经济输送容量，各主要变压器（联变）的潮流应小于其额定容量。在网络中任意一条线路故障（包括检修）的情况下，各线路潮流不超过其持续允许的发热容量，各变压器没有长时间过负荷现象，即满足N-1检验原则。主要内容说明--方案检验2014-01-0220【暂态稳定计算】检验各方案在SDJ161-1985《电力系统设计技术规程》中所规定的关于电网结构设计的稳定标准下，电力系统能否保持稳定。Ø以下故障时网络结构必须满足系统稳定运行或正常供电：单回线输电网络中发生单相瞬时接地故障重合成功。同级电压多回线和环网发生单相永久接地故障重合不成功及无故障断开不重合（对于水电厂的直接送出线，必要时采用切机措施）。主干线路各侧变电站同级电压的相邻线路发生单相永久接地故障重合不成功及无故障断开不重合。核电站送出线出口及已形成回路网络结构的受端主干网络发生三相短路不重合。主要内容说明--方案检验2014-01-0221任一台发电机（除占系统容量比例过大者外）跳闸或失磁。系统中任一大负荷突然变化（如冲击负荷或大负荷突然退出）。以下故障时可采取措施保持系统稳定运行，但允许损失部分负荷：单回线输电网络发生单相永久接地故障重合不成功。同级电压多回线，环网及网络低一级电压的线路发生三相短路不重合。注意：当系统稳定性水平较低时，应采取提高稳定性的措施。系统规划可根据电网具体情况具体分析，从而采用合适的手段提高稳定性，为下一阶段的设计提供依据。主要内容说明--方案检验2014-01-0222【短路电流计算】检验网络中所有断路器是否能承受各水平年的网络短路容量，提出今后发展新型断路器的额定断流容量，以及研究限制系统短路电流水平的措施（包括提高变压器中性点绝缘水平）。【调相调压计算】检验无功补偿是否满足系统在各种正常及事故运行方式下电压水平的需要，达到经济运行的效果，原则上应使无功功率就地、分层、分区基本平衡。主要内容说明--方案检验2014-01-0223【经济比较】需综合考虑的因素有：主干电网结构，厂内或者变电站内接线，运行灵活性，是否便于过渡，电源、负荷变化的适应性，对国民经济其他部门的影响，国家资源利用政策，国家物资、设备的平衡，环境保护和生态平衡，工程规模和措施是否与现有技术水平相适应，缩短建设工期和改善技术经济指标的可能性和必要性，建设条件和运行条件，对人民生活条件的影响，对远景发展的适应情况。主要内容说明--方案检验2014-01-0224电网电压等级选择的原则n(1)选定的电压等级应符合国家电压标准。n(2)同一地区、同一电网内，应尽可能简化电压等级。电压等级不宜过多，各级压差也不能太小。n(3)选定的电压等级要能满足近期过渡的可能性，同时也要能适应远景系统规划发展的需要。n(4)考虑到与主系统及地区系统联络的可能性，电压等级应服从于主系统及地区系统。如不能采用同一电压系列，需研究互联措施。2014-01-0225电网电压等级选择的原则n(5)对于跨省电网之问的联络线，应考虑适应大工业区与经济体系的要求，进一步建成一个统一的联合系统，最好采用单一的合理的电压系列。n(6)大容量发电厂向系统送电，考虑采用高一级电压回线还是低一级电压多回线向系统送电，与该电厂在系统中的重要性有关。n(7)对于单回线供电系统，在输电电压确定后的一回线送电容量与电力系统总容量应保持合适的比例，以保证在事故情况下电力系统的安全。2014-01-0226电网电压等级选择应根据线路送电容量和送电距离选择电网电压2014-01-0227电网电压等级选择【注意】由于负荷密度的增加，提升配电等级在技术上是可行的。国内已出现20kV配电电压。电压等级的选择需考虑网络中的电力损失，一般按照送电线路的电力损失正常情况下不超过5%，结合线路输送容量，来确定各级线路的电压等级。2014-01-0228主要内容说明2．系统功率平衡计算2014-01-0229主要内容说明2014-01-02303．电网接线方案的技术论证及经济比较（1）电压等级确定：根据现状、输送功率、距离及发展；（2）接线方案初选：提多个(6~8个）初方案，按可靠灵活、经济原则选择3～4个详细比较；（3）接线方案确定、计算：①选导线截面；②计算投资及年运行费；③进行各方案的技术经济比较，确定方案。主要内容说明2014-01-02314．发电厂、变电所主结线选择（1）运算负荷，主变压器台数、容量、型号及主结线确定；（2）总投资。主要内容说明2014-01-02325．网络潮流与电压计算：（1）元件参数；（2）最大、最小负荷时的运算负荷及电源运算功率；（3）潮流，电压；（4）各变压器分接开关位置选择，并作电压验算。主要内容说明2014-01-0233设计内容与进度安排设计内容与进度安排1．系统有功、无功功率平衡；2．系统有功功率、电量平衡；3．电力网结线方案比较；4．各降压变压器主接线、型号、容量、台数选择；5．确定电力网电气结线图；6．导线截面选择；1天2天2014-01-02347．电力网潮流及调压计算；8．各变压器分接头选择或确定其他调压措施；9．计算结果总表；10．主要设备规格及数量表；11．设计说明书（含附录：计算书）；12．图纸（电力网电气结线图：2号图纸）。13．答辩3天1天2天设计内容与进度安排设计内容与进度安排2014-01-0235设计步骤设计步骤2014-01-0236设计步骤设计步骤2014-01-0237设计步骤设计步骤2014-01-0238设计步骤设计步骤2014-01-02394.电力网接线方案比较根据:电源与负荷相对位置负荷大小及对可靠性要求（负荷等级）比较：可行方案初步比较（选3个）详细比较（确定1个）设计步骤设计步骤2014-01-0240（1）初步比较4321主要优缺点变压断路器台数路径长线路长各方案变压断路器数：只统计电厂出线及各变高压侧数量如如：110kV：双回桥型接线3-4回单母线分段≥5回双母线分段8回以上双母分段带旁路设计步骤设计步骤2014-01-0241（2）详细比较①选LGJ型导线a.不计线变功率损耗及充电功率，b.按枯大、丰小负荷计算线路输送功率P,Q,及I的大值，按VN计，经济电流密度=1.15A/MM2c.按允许电流校验严重故障时导线是否过载：双回线断开一回；环网断开功率最大的线路；两端供电时断开变损功率最大的线路；d.对水电厂A的出线应按丰小方式选择导线截面②计算线路阻抗（查表r1，x1）（35kV——△D=2.5m）110kV——水平D=4.5m(LGJ-300以上)，4M(240以下）对火电厂，出线按枯水期最大方式考虑，因此时火电厂输出最大。设计步骤设计步骤2014-01-0242设计步骤设计步骤2014-01-0243oK断路器=NKb；oN-断路器数；oKb-断路器综合投资；oK综合=K线路+K断路器。o⑤年运行费FoF=a线路K线路+a变K断路器+bΔWoa线路－折旧维修率5%,a变－12%,b－电能损耗折价0.1元/kwho⑥年费用J：oJ=g0K+F，g0＝0.1－投资回收率设计步骤设计步骤2014-01-0244设计步骤设计步骤2014-01-02455.各降压变电站、主接线、变压器型式、容量、台数选择：根据负荷大小，等级6.确定电力网电气接线图做完方案详细比较，降压变电站主接线及变压器选择后，可确定电力网电气接线图，各段导线截面即为最佳方案的选定截面;画出电力网电气接线图设计步骤设计步骤2014-01-02467.电力网潮流及调压计算设计步骤设计步骤2014-01-02478.变压器分接头选择9.计算结果总表设计步骤设计步骤2014-01-024810.主要设备规格及数量表oC参见附录设计步骤设计步骤2014-01-0249设计成果设计成果1.设计说明书目录前言正文：按设计步骤分章节说明附录：计算书、说明书中计算结果详细过程。附：电气主结线图、系统阻抗图、三种方式潮流分布图、设备清单2.电力网电气接线图（2#图）参考文献2014-01-0250设计成果设计成果2014-01-0251设计成果设计成果2014-01-0252设计成果设计成果2014-01-0253设计成果设计成果2014-01