電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計指導(dǎo)書

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

2、的撰寫。課程設(shè)計內(nèi)容·課程設(shè)計題目：地區(qū)電力網(wǎng)設(shè)計·課程設(shè)計的原始資料：（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)電廠負荷的最大有功功率、年最大有功功率、年最大負荷利用小時數(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)電廠的裝機臺數(shù)、單機容量、型號及功率因數(shù)等。4、地區(qū)最熱月平均空氣溫度等。·課程設(shè)計的基本內(nèi)容：1、功率平衡計算功率平衡計算，包括有功功率平衡和無功功率平衡兩部分；（1）有功功率平衡為了維持頻率的穩(wěn)定，滿足用戶對功率的要求，電力系統(tǒng)裝設(shè)的發(fā)電機額定容量必須大于當(dāng)前的最大負荷。因此必須進行最大負荷時有功功率平衡計算，

3、以校驗系統(tǒng)備用容量是否符合要求。有功功率負荷按下式計算：·用電負荷 ·供電負荷 ·發(fā)電負荷 式中 個變電所最大負荷之和；同時率 網(wǎng)損率廠用電率發(fā)電廠的機壓負荷同時率的大小與電力用戶的多少、各用戶的用電特點等有關(guān)，一般應(yīng)根據(jù)實際統(tǒng)計資料確定。當(dāng)無實際統(tǒng)計資料時，可參考附表B1的同時率。網(wǎng)損率以供電負荷的百分?jǐn)?shù)表示，一般為。廠用電率以廠用電負荷占發(fā)電負荷的百分?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)的總裝機容量應(yīng)大于發(fā)電負荷，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)電負荷的20%，即系統(tǒng)的總裝機容量，應(yīng)

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

5、數(shù)，為主網(wǎng)和鄰網(wǎng)輸入的無功功率。·系統(tǒng)無功備用容量 整個系統(tǒng)的無功功率應(yīng)滿足若上式不滿足，則可初步確定出需加裝的的容性補償設(shè)備總?cè)萘繛椋赫f明：各發(fā)電機的無功出力，按額定功率因數(shù)進行計算。變壓器的無功損耗，按每經(jīng)過一次電壓變換，無功損耗為視在功率負荷的12計算。在作無功功率初步平衡計算時，可以假設(shè)110KV220KV輸電線路所消耗的無功功率和線路發(fā)出的無功功率相互抵消。無功功率平衡基本達到要求后，并不能認為系統(tǒng)運行中電壓質(zhì)量已經(jīng)滿足要求，而只能認為，保證系統(tǒng)電壓質(zhì)量具有可能，真正確認系統(tǒng)電壓達到要求，則必須通過潮流計算及采用相應(yīng)的調(diào)壓措施。2、電力網(wǎng)供電方案的確定（1）電壓等級的選擇電

6、壓等級的選擇是一個涉及面很廣的綜合性問題，除了考慮輸電容量、距離等各種因素外，還應(yīng)根據(jù)動力資源的分布、電源及工業(yè)布局等遠景發(fā)展情況，通過全面的技術(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)計中，接線方案和電壓等級確定同時進行。在課程設(shè)計中，由于條件限制，不可能同時；論證電壓等級和進行方案。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)盡可能簡化電壓等級的原則，合理的確定電壓等級。（2）電力網(wǎng)接線方案的初步選擇對所給的原始資料進行定性分析，根據(jù)用戶對供電可靠性的要求、地理位置及負荷的大小，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)負荷備用的要求及負荷大小，確定對各變電所的供電方案。3）考慮運行靈活方便，不宜有太多的環(huán)網(wǎng)。對各種可能的接線方案，進行初步比較，將明顯不合理的的方案舍去，保留23個方案。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。因為前面在進行有功功率平衡時，已經(jīng)確認系統(tǒng)具有足夠的備用，所以不必考慮電能的頻率問題。這里提到的電能質(zhì)量是指電壓偏移。在選擇接線方案時，電能質(zhì)量可用電力網(wǎng)的電壓損耗來衡量。由于在方案初步比較時，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、式來估計電網(wǎng)在正常運行和故障后離電源點距離最遠變電所的電壓損耗百分?jǐn)?shù)：式中，電網(wǎng)的額定電壓（KV）線路上所通過的無功功率，(Mvar)各段線路的長度（km），這里要注意把直線距離乘以1.1，以考慮線路線路經(jīng)彎曲而增加的長度。按上式簡化計算，若在正常運行時，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。對于簡單環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，將全網(wǎng)作為均一網(wǎng)絡(luò)，計算其近似功率分布，進而求得距電源點電氣距離最遠處的電壓損耗的百分?jǐn)?shù)。·經(jīng)濟方面：在初步比較時，經(jīng)濟指標(biāo)包括線路長度和所需的高壓開關(guān)數(shù)目。線路長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。由于認為各方案中，變電所中變壓器的型號和數(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個方案，然后，再作詳細的技術(shù)經(jīng)濟比較。（3）詳細經(jīng)濟技術(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，只作進一步的經(jīng)濟比較。經(jīng)濟比較的主要指標(biāo)是電力網(wǎng)的一次投資和年運行費用。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算投資積年運行費用，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，首先進行各種方案的的初步潮流計算。取，計算出各

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

11、荷點的最大負荷利用小時數(shù)的加權(quán)平均值，即式中，各負荷點的最大有功功率；各負荷點的最大負荷利用小時數(shù)。對于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，通常在有功功率分點出拆開，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)線截面積的校驗按以下三個方面校驗導(dǎo)線截面積。按允許載流量條件校驗導(dǎo)線截面積（發(fā)熱校驗）導(dǎo)線型號初選后，需計算最嚴(yán)峻的正常運行方式下和事故運行方式下，實際可能的工作電流，將其與該型號導(dǎo)線長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)計及日照影響時最多不超過。在海拔1000及以下、環(huán)境溫度為時的鋁絞線、鋼芯鋁絞線以及部分特殊導(dǎo)線的長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所示載流量計算條件不符時，則導(dǎo)線的長期允許載流量需進行修正，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?。按電暈條件校驗導(dǎo)線截面積電暈將產(chǎn)生功率損耗、干擾無線電通訊。因此在設(shè)計線路時，就應(yīng)校驗所選導(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徑導(dǎo)線或分裂導(dǎo)線。按機械強度校驗導(dǎo)線截面積為保證架空線路具有必要的機械強度，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。對更

13、高電壓等級線路，規(guī)程未作規(guī)定，一般認為導(dǎo)線截面積不得小于。3）電壓損耗的校驗根據(jù)所選導(dǎo)線截面積，在電力工程手冊中可查得各導(dǎo)線的電阻、電抗（幾何均距?。?，再根據(jù)所選導(dǎo)線的實際參數(shù)，進行潮流分布計算，目的是校驗正常運行情況下，線路的電壓損耗是否滿足要求。同時，還要進行故障情況下的校驗。方法是選擇最嚴(yán)重的故障情況，進行潮流計算，校驗各條線路載流量是否滿足導(dǎo)線長期允許通過的電流值，并進行電壓損耗校驗。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算，并校驗。4）計算電力網(wǎng)投資線路投資線路的投資可查找相關(guān)電力工程設(shè)計手冊。（35110KV網(wǎng)絡(luò)，線路投資計算可參考附表B11計算）變電

14、所投資由于設(shè)變電所中，變壓器對各方案都是相同的，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有確定，故在經(jīng)濟比較時，各方案均選現(xiàn)同的高壓開關(guān)，并認為主接線形式一致。配電裝置的投資可查找相關(guān)電力工程設(shè)計手冊。（35110KV網(wǎng)絡(luò)，配電裝置的投資計算可參考附表B12計算）電力網(wǎng)的總投資：5）計算年運行費用年運行費用包括線路和變電所設(shè)備的折舊、維護及小修費和電網(wǎng)的電能損耗費。線路折舊維修費：變電所折舊維修費：電能損耗費：根據(jù)最大負荷利用小時數(shù)及各條線路的，查附表B13得出最大負荷損耗時間。按潮流計算得出各條線路的，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)平均售電價格后，可得電能損耗費 （元）式中：為系統(tǒng)平均售電價格，年運行費用：6）確定最優(yōu)方案各方案的一次投資及年運行費用求出以后，其中投資最少而且年運行費用又最低的方案，就是最優(yōu)方案。當(dāng)；兩個方案中，一方案投資大而運行費用小，另一方案投資小而運行費用大，則按抵償年限來選定方案，即式中，兩個方案的投資費用；，兩個方案的年運行費用；抵償年限，單位是“年”。目前我國一般采用標(biāo)準(zhǔn)抵償年限為58年。當(dāng)小于58年，認為投資高而運行費用少的方案在經(jīng)濟上是有利的；反之，則認為投資低而運行費用高的方案在經(jīng)濟上是有利的。對于多個方案進行比較時，為了簡化計算，可以把抵償年限公式變換一下，稱之為計算費用最小的方法，其計算公式如下：式中，各方案的計算費用；，各方案的投資費用；，各方案的年運行費用；抵償年限，一般取6年。當(dāng)某一方案的計算費用最小時，可以認為該方案在經(jīng)濟上是有利的，選為最優(yōu)方案。電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計原始資料題目：地區(qū)電力網(wǎng)設(shè)計原始資料：（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荷時均維持115KV，最大負荷時提供功率50MW（），最小負荷時為30MW（）（3） 說明1） 變電所3是原有變電所，主接線為雙母線結(jié)構(gòu)；2）