電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

1、電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書課程設(shè)計(jì)的目的電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)是學(xué)完電力系統(tǒng)分析課程后的一次綜合性練習(xí)。教學(xué)目的在于通過(guò)對(duì)地區(qū)電網(wǎng)的設(shè)計(jì)，鞏固和運(yùn)用前面所學(xué)到的基礎(chǔ)理論知識(shí)，掌握電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則和方法，培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)要求完成一個(gè)比較完整的電力網(wǎng)的初步設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要考慮到各方面的相互關(guān)系和相互影響，綜合地運(yùn)用課程中所學(xué)到的知識(shí)，進(jìn)行獨(dú)立思考。課程設(shè)計(jì)的基本要求·熟悉電力網(wǎng)初步設(shè)計(jì)的有關(guān)技術(shù)規(guī)程，樹立安全、可靠和經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)。·掌握電力網(wǎng)初步設(shè)計(jì)的基本方法和內(nèi)容·熟悉電力網(wǎng)正常運(yùn)行的基本計(jì)算。·學(xué)習(xí)工程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

2、的撰寫。課程設(shè)計(jì)內(nèi)容·課程設(shè)計(jì)題目：地區(qū)電力網(wǎng)設(shè)計(jì)·課程設(shè)計(jì)的原始資料：（附錄A）1、發(fā)電廠及變電所的地理位置圖；2、各變電所及發(fā)電廠負(fù)荷的最大有功功率、年最大有功功率、年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)、功率因數(shù)、變壓器二次側(cè)電壓和調(diào)壓要求及供電可靠性要求。3、各發(fā)電廠的裝機(jī)臺(tái)數(shù)、單機(jī)容量、型號(hào)及功率因數(shù)等。4、地區(qū)最熱月平均空氣溫度等。·課程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容：1、功率平衡計(jì)算功率平衡計(jì)算，包括有功功率平衡和無(wú)功功率平衡兩部分；（1）有功功率平衡為了維持頻率的穩(wěn)定，滿足用戶對(duì)功率的要求，電力系統(tǒng)裝設(shè)的發(fā)電機(jī)額定容量必須大于當(dāng)前的最大負(fù)荷。因此必須進(jìn)行最大負(fù)荷時(shí)有功功率平衡計(jì)算，

3、以校驗(yàn)系統(tǒng)備用容量是否符合要求。有功功率負(fù)荷按下式計(jì)算：·用電負(fù)荷 ·供電負(fù)荷 ·發(fā)電負(fù)荷 式中 個(gè)變電所最大負(fù)荷之和；同時(shí)率 網(wǎng)損率廠用電率發(fā)電廠的機(jī)壓負(fù)荷同時(shí)率的大小與電力用戶的多少、各用戶的用電特點(diǎn)等有關(guān)，一般應(yīng)根據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料確定。當(dāng)無(wú)實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，可參考附表B1的同時(shí)率。網(wǎng)損率以供電負(fù)荷的百分?jǐn)?shù)表示，一般為。廠用電率以廠用電負(fù)荷占發(fā)電負(fù)荷的百分?jǐn)?shù)表示，通常發(fā)電廠廠用電率如附表B2所示。為保證系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定和供電可靠性，系統(tǒng)內(nèi)的總裝機(jī)容量應(yīng)大于發(fā)電負(fù)荷，即系統(tǒng)中應(yīng)有足夠的備用容量。按規(guī)定，系統(tǒng)的總備用不得低于系統(tǒng)最發(fā)電負(fù)荷的20%，即系統(tǒng)的總裝機(jī)容量，應(yīng)

4、大于或等于發(fā)電負(fù)荷的1.2倍，即（2）無(wú)功功率平衡電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡，是系統(tǒng)電壓質(zhì)量得根本保證。對(duì)系統(tǒng)作無(wú)功功率平衡計(jì)算的主要目的，在于初步估計(jì)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的容量是否那人能夠滿足系統(tǒng)最大負(fù)荷時(shí)的要求，是否需要加裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。根據(jù)電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功電力技術(shù)導(dǎo)則規(guī)定：220KV及其以下電壓等級(jí)的變電所，在主變壓器最大時(shí)，其二次側(cè)的功率因數(shù)或電網(wǎng)供給的無(wú)功功率與有功功率之比值應(yīng)滿足附表B3規(guī)定：對(duì)于不滿足規(guī)定的變電所，需作無(wú)功補(bǔ)償，使其全部滿足規(guī)定值。無(wú)功功率平衡按下公式計(jì)算：·無(wú)功負(fù)荷 ·變壓器無(wú)功損耗 式中，為電壓變換次數(shù)。·系統(tǒng)中無(wú)功電源 式中，為發(fā)電機(jī)的臺(tái)

5、數(shù)，為主網(wǎng)和鄰網(wǎng)輸入的無(wú)功功率。·系統(tǒng)無(wú)功備用容量 整個(gè)系統(tǒng)的無(wú)功功率應(yīng)滿足若上式不滿足，則可初步確定出需加裝的的容性補(bǔ)償設(shè)備總?cè)萘繛椋赫f(shuō)明：各發(fā)電機(jī)的無(wú)功出力，按額定功率因數(shù)進(jìn)行計(jì)算。變壓器的無(wú)功損耗，按每經(jīng)過(guò)一次電壓變換，無(wú)功損耗為視在功率負(fù)荷的12計(jì)算。在作無(wú)功功率初步平衡計(jì)算時(shí)，可以假設(shè)110KV220KV輸電線路所消耗的無(wú)功功率和線路發(fā)出的無(wú)功功率相互抵消。無(wú)功功率平衡基本達(dá)到要求后，并不能認(rèn)為系統(tǒng)運(yùn)行中電壓質(zhì)量已經(jīng)滿足要求，而只能認(rèn)為，保證系統(tǒng)電壓質(zhì)量具有可能，真正確認(rèn)系統(tǒng)電壓達(dá)到要求，則必須通過(guò)潮流計(jì)算及采用相應(yīng)的調(diào)壓措施。2、電力網(wǎng)供電方案的確定（1）電壓等級(jí)的選擇電

6、壓等級(jí)的選擇是一個(gè)涉及面很廣的綜合性問(wèn)題，除了考慮輸電容量、距離等各種因素外，還應(yīng)根據(jù)動(dòng)力資源的分布、電源及工業(yè)布局等遠(yuǎn)景發(fā)展情況，通過(guò)全面的技術(shù)比較后，才能確定。并且，由于電網(wǎng)的電壓等級(jí)和接線方案有著密切的關(guān)系，因此，一般地區(qū)電網(wǎng)設(shè)計(jì)中，接線方案和電壓等級(jí)確定同時(shí)進(jìn)行。在課程設(shè)計(jì)中，由于條件限制，不可能同時(shí)；論證電壓等級(jí)和進(jìn)行方案。因此，一般根據(jù)題目所給數(shù)據(jù)，參考附表B4，并根據(jù)同一地區(qū)，同一電力系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化電壓等級(jí)的原則，合理的確定電壓等級(jí)。（2）電力網(wǎng)接線方案的初步選擇對(duì)所給的原始資料進(jìn)行定性分析，根據(jù)用戶對(duì)供電可靠性的要求、地理位置及負(fù)荷的大小，提出各種可能的接線方案。接線方案應(yīng)

7、考慮以下因素：1）確定電源處斷開一回線的情況下，仍能將所有功率送出去的最少出線數(shù)。2）根據(jù)負(fù)荷備用的要求及負(fù)荷大小，確定對(duì)各變電所的供電方案。3）考慮運(yùn)行靈活方便，不宜有太多的環(huán)網(wǎng)。對(duì)各種可能的接線方案，進(jìn)行初步比較，將明顯不合理的的方案舍去，保留23個(gè)方案。初步比較的可按以下原則考慮：·技術(shù)方面：所提方案應(yīng)保證用戶的電能質(zhì)量。因?yàn)榍懊嬖谶M(jìn)行有功功率平衡時(shí)，已經(jīng)確認(rèn)系統(tǒng)具有足夠的備用，所以不必考慮電能的頻率問(wèn)題。這里提到的電能質(zhì)量是指電壓偏移。在選擇接線方案時(shí)，電能質(zhì)量可用電力網(wǎng)的電壓損耗來(lái)衡量。由于在方案初步比較時(shí)，電網(wǎng)功率分布以及導(dǎo)線截面積均未知，可以近似取作為線路電抗，并利用下

8、式來(lái)估計(jì)電網(wǎng)在正常運(yùn)行和故障后離電源點(diǎn)距離最遠(yuǎn)變電所的電壓損耗百分?jǐn)?shù)：式中，電網(wǎng)的額定電壓（KV）線路上所通過(guò)的無(wú)功功率，(Mvar)各段線路的長(zhǎng)度（km），這里要注意把直線距離乘以1.1，以考慮線路線路經(jīng)彎曲而增加的長(zhǎng)度。按上式簡(jiǎn)化計(jì)算，若在正常運(yùn)行時(shí)，電壓損耗在10以內(nèi)，故障情況下，電壓損耗在15以內(nèi)，則認(rèn)為該方案在技術(shù)上是成立的。反之，該方案在技術(shù)上不成立，應(yīng)舍去。對(duì)于簡(jiǎn)單環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，將全網(wǎng)作為均一網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算其近似功率分布，進(jìn)而求得距電源點(diǎn)電氣距離最遠(yuǎn)處的電壓損耗的百分?jǐn)?shù)。·經(jīng)濟(jì)方面：在初步比較時(shí)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括線路長(zhǎng)度和所需的高壓開關(guān)數(shù)目。線路長(zhǎng)度可以大致反映輸電線路投資的大小，

9、高壓開關(guān)數(shù)目大體上代表變電所投資的多少。由于認(rèn)為各方案中，變電所中變壓器的型號(hào)和數(shù)量是相同的，因而變壓器可不參加比較。根據(jù)以上的比較，可以從原始方案中初步確定出23個(gè)方案，然后，再作詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。（3）詳細(xì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，確定電網(wǎng)接線的最優(yōu)方案。上面（2）步中確定的23個(gè)方案，均是技術(shù)上以成立的方案，在最優(yōu)方案的確定中，只作進(jìn)一步的經(jīng)濟(jì)比較。經(jīng)濟(jì)比較的主要指標(biāo)是電力網(wǎng)的一次投資和年運(yùn)行費(fèi)用。在比較中只考慮各方案的不同部分，不考慮各方案的相同部分。1）導(dǎo)線截面積的選擇為了計(jì)算投資積年運(yùn)行費(fèi)用，必須首先選擇輸電線路的導(dǎo)線截面。在選擇導(dǎo)線截面積之前，首先進(jìn)行各種方案的的初步潮流計(jì)算。取，計(jì)算出各

10、條線路的最大輸送功率。按經(jīng)濟(jì)電流密度以及該線路正常運(yùn)行方式下的最大持續(xù)輸送功率，可求得導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面積，其實(shí)用計(jì)算公式為 或 式中，正常運(yùn)行方式下線路最大持續(xù)有功功率（KW）正常運(yùn)行方式下線路最大持續(xù)無(wú)功功率（KW）線路額定電壓（KV）經(jīng)濟(jì)電流密度（），其值可根據(jù)線路的及導(dǎo)線材料，由附表B5查得。負(fù)荷的功率因數(shù)根據(jù)計(jì)算所得的導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面積結(jié)果，選取最接近的標(biāo)稱截面的導(dǎo)線。注意：線路的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)應(yīng)由所通過(guò)的各負(fù)荷點(diǎn)的功率及其決定。對(duì)于放射形網(wǎng)絡(luò)，每條線路只向一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)供電，則線路的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)就是負(fù)荷所提供的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)；對(duì)于鏈形網(wǎng)絡(luò)，各線路的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)等于所提供負(fù)

11、荷點(diǎn)的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)的加權(quán)平均值，即式中，各負(fù)荷點(diǎn)的最大有功功率；各負(fù)荷點(diǎn)的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。對(duì)于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，通常在有功功率分點(diǎn)出拆開，成為放射形或鏈形網(wǎng)絡(luò)，各段線路的可用上述方法求得。2)導(dǎo)線截面積的校驗(yàn)按以下三個(gè)方面校驗(yàn)導(dǎo)線截面積。按允許載流量條件校驗(yàn)導(dǎo)線截面積（發(fā)熱校驗(yàn)）導(dǎo)線型號(hào)初選后，需計(jì)算最嚴(yán)峻的正常運(yùn)行方式下和事故運(yùn)行方式下，實(shí)際可能的工作電流，將其與該型號(hào)導(dǎo)線長(zhǎng)期允許載流量相比較，前者應(yīng)小于后者。在正常情況下導(dǎo)線的最高工作溫度取，當(dāng)計(jì)及日照影響時(shí)最多不超過(guò)。在海拔1000及以下、環(huán)境溫度為時(shí)的鋁絞線、鋼芯鋁絞線以及部分特殊導(dǎo)線的長(zhǎng)期允許載流量見附表B6及附表B7，當(dāng)導(dǎo)線的工作

12、條件與表附B6和附表B7所示載流量計(jì)算條件不符時(shí)，則導(dǎo)線的長(zhǎng)期允許載流量需進(jìn)行修正，其修正系數(shù)見附表B8。需注意的是，這里的環(huán)境溫度，對(duì)于戶外裸體導(dǎo)線應(yīng)取當(dāng)?shù)匾荒曛凶顭嵩路莸钠骄罡邷囟?。按電暈條件校驗(yàn)導(dǎo)線截面積電暈將產(chǎn)生功率損耗、干擾無(wú)線電通訊。因此在設(shè)計(jì)線路時(shí)，就應(yīng)校驗(yàn)所選導(dǎo)線直徑能否滿足在晴朗天氣不發(fā)生電暈的要求。附表B9列出了規(guī)程規(guī)定的不必驗(yàn)算電暈的導(dǎo)線最小直徑。如果按其他條件選擇的導(dǎo)線直徑小于附表B9中所列的數(shù)值，一般就應(yīng)加大導(dǎo)線截面積或考慮采用擴(kuò)徑導(dǎo)線或分裂導(dǎo)線。按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)導(dǎo)線截面積為保證架空線路具有必要的機(jī)械強(qiáng)度，規(guī)程規(guī)定，線路不得采用單股線，其最小截面如附表B10所示。對(duì)更

13、高電壓等級(jí)線路，規(guī)程未作規(guī)定，一般認(rèn)為導(dǎo)線截面積不得小于。3）電壓損耗的校驗(yàn)根據(jù)所選導(dǎo)線截面積，在電力工程手冊(cè)中可查得各導(dǎo)線的電阻、電抗（幾何均距取），再根據(jù)所選導(dǎo)線的實(shí)際參數(shù)，進(jìn)行潮流分布計(jì)算，目的是校驗(yàn)正常運(yùn)行情況下，線路的電壓損耗是否滿足要求。同時(shí)，還要進(jìn)行故障情況下的校驗(yàn)。方法是選擇最嚴(yán)重的故障情況，進(jìn)行潮流計(jì)算，校驗(yàn)各條線路載流量是否滿足導(dǎo)線長(zhǎng)期允許通過(guò)的電流值，并進(jìn)行電壓損耗校驗(yàn)。若以上條件均滿足，可確定出導(dǎo)線的截面積，若不滿足，則增大截面積重新計(jì)算，并校驗(yàn)。4）計(jì)算電力網(wǎng)投資線路投資線路的投資可查找相關(guān)電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)。（35110KV網(wǎng)絡(luò)，線路投資計(jì)算可參考附表B11計(jì)算）變電

14、所投資由于設(shè)變電所中，變壓器對(duì)各方案都是相同的，所以變電所的投資可不參與比較，只比較配電裝置。因各方案的主接線沒(méi)有確定，故在經(jīng)濟(jì)比較時(shí)，各方案均選現(xiàn)同的高壓開關(guān)，并認(rèn)為主接線形式一致。配電裝置的投資可查找相關(guān)電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)。（35110KV網(wǎng)絡(luò)，配電裝置的投資計(jì)算可參考附表B12計(jì)算）電力網(wǎng)的總投資：5）計(jì)算年運(yùn)行費(fèi)用年運(yùn)行費(fèi)用包括線路和變電所設(shè)備的折舊、維護(hù)及小修費(fèi)和電網(wǎng)的電能損耗費(fèi)。線路折舊維修費(fèi)：變電所折舊維修費(fèi)：電能損耗費(fèi)：根據(jù)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及各條線路的，查附表B13得出最大負(fù)荷損耗時(shí)間。按潮流計(jì)算得出各條線路的，由下式求得線路的電能損耗各線路的電能損耗之和即為全網(wǎng)的電能損耗。乘

15、以系統(tǒng)平均售電價(jià)格后，可得電能損耗費(fèi) （元）式中：為系統(tǒng)平均售電價(jià)格，年運(yùn)行費(fèi)用：6）確定最優(yōu)方案各方案的一次投資及年運(yùn)行費(fèi)用求出以后，其中投資最少而且年運(yùn)行費(fèi)用又最低的方案，就是最優(yōu)方案。當(dāng)；兩個(gè)方案中，一方案投資大而運(yùn)行費(fèi)用小，另一方案投資小而運(yùn)行費(fèi)用大，則按抵償年限來(lái)選定方案，即式中，兩個(gè)方案的投資費(fèi)用；，兩個(gè)方案的年運(yùn)行費(fèi)用；抵償年限，單位是“年”。目前我國(guó)一般采用標(biāo)準(zhǔn)抵償年限為58年。當(dāng)小于58年，認(rèn)為投資高而運(yùn)行費(fèi)用少的方案在經(jīng)濟(jì)上是有利的；反之，則認(rèn)為投資低而運(yùn)行費(fèi)用高的方案在經(jīng)濟(jì)上是有利的。對(duì)于多個(gè)方案進(jìn)行比較時(shí)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可以把抵償年限公式變換一下，稱之為計(jì)算費(fèi)用最小的方法，其計(jì)算公式如下：式中，各方案的計(jì)算費(fèi)用；，各方案的投資費(fèi)用；，各方案的年運(yùn)行費(fèi)用；抵償年限，一般取6年。當(dāng)某一方案的計(jì)算費(fèi)用最小時(shí)，可以認(rèn)為該方案在經(jīng)濟(jì)上是有利的，選為最優(yōu)方案。電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)原始資料題目：地區(qū)電力網(wǎng)設(shè)計(jì)原始資料：（1） 發(fā)電廠、變電所地理位置圖（2） 電源情況水電廠：TS900/135-56，額定容量45MW（），臺(tái)數(shù)3系統(tǒng)：與3變電所由相連，系統(tǒng)母線電壓最大最小負(fù)荷時(shí)均維持115KV，最大負(fù)荷時(shí)提供功率50MW（），最小負(fù)荷時(shí)為30MW（）（3） 說(shuō)明1） 變電所3是原有變電所，主接線為雙母線結(jié)構(gòu)；2）