電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書

1、電力 系統(tǒng)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書電網(wǎng)規(guī)劃第1章電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的任務(wù)和基本要求2第2章電力系統(tǒng)課程設(shè)計指導(dǎo)2第3章變電所主接線設(shè)計5第4章送電線路導(dǎo)線截面積選擇6任務(wù)書- 8附錄-參考資料-10第1章 電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的任務(wù)和基本要求 電力工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)。 電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計及運行的根本任務(wù)是，在國民經(jīng)濟發(fā)展計劃的統(tǒng)籌安排下，合理開發(fā)、利用動力資源，用較少的投資和運行成本，來滿足國民經(jīng)濟各部門及人民生活不斷增長的需要，提供充足、可靠和質(zhì)量合格的電能。 電力系統(tǒng)包括發(fā)電、送電、變電、配電、用電以及與之相適應(yīng)的通信、安全自動裝置、繼電保護、調(diào)度自動化等設(shè)施。國內(nèi)外大量事實表明，供電的可靠

2、、經(jīng)濟以及電能的質(zhì)量水僅取決于系統(tǒng)中各種設(shè)備的性能和質(zhì)量，而且還取決于電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計及遠行管理水平。 電力系統(tǒng)規(guī)劃是根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展計劃和現(xiàn)有電力系統(tǒng)實際情況，結(jié)合能源和交通條件，分析負荷及其增長速度，預(yù)計電力電量的發(fā)展，提出電源建設(shè)和系統(tǒng)網(wǎng)架的設(shè)想，擬定科研、勘測、設(shè)計以及新設(shè)備試制等任務(wù)。 電力系統(tǒng)設(shè)計是在審議后的電力系統(tǒng)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，為電力系統(tǒng)的發(fā)展制定出具體方案。在電力系統(tǒng)設(shè)計中，貫徹國家各項方針政策遵照有關(guān)的設(shè)計技術(shù)規(guī)定；從整體出發(fā)，深入論證電源布局的合理性，提出網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案，并論證其安全可取性和經(jīng)濟性，為此需進行必要的計算；尚需注意近期與遠期的關(guān)系，發(fā)電、輸電、變電工程的協(xié)調(diào)

3、，并為電力系統(tǒng)繼電保護、安全自動裝置以及下一級電壓的系統(tǒng)設(shè)計創(chuàng)造條件。 電力系統(tǒng)設(shè)計包括電廠接入系統(tǒng)設(shè)計，電力系統(tǒng)專題設(shè)計，發(fā)電、輸電、變電工程可行性研究及初步設(shè)計的系統(tǒng)部分。 電力系統(tǒng)的設(shè)計水平年，一般取今后510年的某一年，遠景水平年取今后1015年的某一年。設(shè)計水平年的選取最好與國民經(jīng)濟計劃的年份相一致。電源和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，一般以設(shè)計水平年為主，并對設(shè)計水平年以前的過渡年份進行研究，同時還要展望到遠景水平年。第2章 電力系統(tǒng)課程設(shè)計指導(dǎo) 一、課程設(shè)計的目的和要求 電力系統(tǒng)課程設(shè)計是學(xué)生在學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)課程后的一次綜合性訓(xùn)練，復(fù)習(xí)鞏固本課程及其他課程的有關(guān)內(nèi)容、增強工程觀念，培養(yǎng)電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的

4、能力。 通過課程設(shè)計應(yīng)達到下列要求： 1)熟悉國家能源開發(fā)策略和有關(guān)的技術(shù)規(guī)程、規(guī)定、導(dǎo)則等，樹立供電必須安全可靠、經(jīng)濟的觀點； 2) 掌握電力網(wǎng)初步設(shè)計的基本方法和主要內(nèi)容；3）熟練電力網(wǎng)的基本計算；4）學(xué)習(xí)工程設(shè)計說明書的撰寫。二、課程設(shè)計的原始資料1）電源及負荷點的地理位置圖；2）各發(fā)電廠裝置情況：型號、單機容量、臺數(shù)；3）各負荷點及發(fā)電機直配負荷的最大值與最小值（或負荷曲線）、功率因數(shù)、額定電壓、負荷的電壓要求、供電可靠性要求等；4）其他條件及要求。設(shè)計規(guī)模一般為12個電源（火電廠、水電廠或附近已有一個可供一定功率的電力系統(tǒng)），46個負荷點，要求構(gòu)成一個良好的地區(qū)性電力系統(tǒng)。三、課程設(shè)

5、計內(nèi)容及時間課程設(shè)計的主內(nèi)容有：1）電網(wǎng)接線方案的技術(shù)論證及經(jīng)濟比較；2）發(fā)電廠、變電所主接線選擇；3）潮流計算和電壓計算；4）編寫設(shè)計說明書，繪圖；5) 答辨。若課程設(shè)計集中時間進行，約需2周。四、課程設(shè)計步驟與提示1電力網(wǎng)接線方案的技術(shù)論證及經(jīng)濟比較(1) 電壓等級的選擇。線路電壓等級應(yīng)根據(jù)已有網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀、輸送功率、輸送距離及今后發(fā)展等因素選擇確定。(2) 電力網(wǎng)接線方案的初步選擇。對于各種可能的接線方案，根據(jù)供電可靠性、靈活性、經(jīng)濟性等原則，將明顯不合理的方案舍去，保留23個方案，再作較詳細的技術(shù)經(jīng)濟比較。(3)電力網(wǎng)接線方案的確定。對于每個保留方案將作以下計算： 1）選擇導(dǎo)線截面積： 2

6、）計算電網(wǎng)投資及年運行費用， 3）進行各方案的技術(shù)經(jīng)濟分析，確定電力網(wǎng)接線方案。假設(shè)兩個方案在經(jīng)濟比較時相接近，應(yīng)選擇有利于將來發(fā)展的方案。2發(fā)電廠、變電所主接線選擇對最后確定的電力網(wǎng)接線方案，繼續(xù)做以下工作：1) 確定發(fā)電廠容量、型式以及電氣主接線；2) 確定變電所的主變壓器臺數(shù)、容量、型式以及電氣主接線；3網(wǎng)絡(luò)潮流計算與電壓計算1) 元件參數(shù)計算；2) 線路n-1開斷后的電力網(wǎng)潮流與電壓計算(最大、最小負荷分別進行)；3) 各變壓器分接開關(guān)位置選擇，并作電壓驗算。在計算時，首先設(shè)定電力網(wǎng)中某一點電壓值，這一點通常是系統(tǒng)中主力電廠的高壓母線至樞紐變電所的高壓母線，或己知的功率分點。然后進行潮

7、流與電壓計算，得出各支路功率、全網(wǎng)各點電壓、各發(fā)電機的出力及電壓等。若對計算結(jié)果不滿意，則需重新設(shè)定電壓值，或配以改變各無功補償點的補償容量，再作幾次計算，從而獲得合理的潮流分布和較好的電壓水平。此時各變壓器的分接開關(guān)可選擇到適當(dāng)?shù)奈恢?，各發(fā)電機運行在正常工作范圍，整個系統(tǒng)處于良好的運行狀態(tài)。五、課程設(shè)計成品本課程設(shè)計的成品是：設(shè)計說明書一冊、附圖若干張。1課程設(shè)計說明書課程設(shè)計說明書可參考下列提綱層次編寫：(1)前言。(2)目錄。(3)設(shè)計任務(wù)介紹。(4)電力系統(tǒng)接線方案的選擇，包括：對各種可能的電力網(wǎng)接線方案，作簡明論述，確定參加比較的方案；網(wǎng)絡(luò)電壓等級的確定，各方案導(dǎo)線截面積選擇的依據(jù)、

8、方法和結(jié)果，各方案的主要技術(shù)經(jīng)濟計算結(jié)果與分析，網(wǎng)絡(luò)方案的最后確定；發(fā)電廠、變電所主變壓器選擇原則和結(jié)果；發(fā)電廠變電所主接線選擇依據(jù)、方案比較以及方案確定的論述；對確定的電力系統(tǒng)接線方案的評述。(5)電力系統(tǒng)潮流與電壓計算，包括：本系統(tǒng)在最大、最小負荷時的運行方式確定；潮流計算條件、方法，計算結(jié)果及其分析(計算過程列于附錄，計算結(jié)果標注于附圖）；最大、最小負荷時系統(tǒng)各點電壓情況綜述：變壓器分接開關(guān)位置的選擇方法和結(jié)果，電壓調(diào)節(jié)情況評述；n-1開斷后系統(tǒng)的運行方式、潮流和電壓情況，存在問題及其解決措施。(6)結(jié)論與建議。全面綜述本設(shè)計主要特點和結(jié)論，以及尚需進一步研究的問題及其解決方法的建議。(

9、7)附錄。1)各主要方案的技術(shù)經(jīng)濟計算：潮流計算、導(dǎo)線截面積選擇計算、投資費用計算。2)系統(tǒng)中各元件參數(shù)的計算；3)最大運行方式潮流與電壓計算；4)最小運行方式潮流與電壓計算；5)變壓器分接開關(guān)位置選擇計算。(8) 參考資料。2附圖1）電力系統(tǒng)接線圖（含地理位置圖）；2）最大及最小運行方式潮流分布圖；3）電力系統(tǒng)阻抗圖；4）嚴重事故后(n-1開斷)系統(tǒng)潮流分布圖。六、答辯與評分在課程設(shè)計之最后，每學(xué)生都應(yīng)進行答辯。答辯前，每位學(xué)生應(yīng)作好推備，對于本設(shè)計涉及的基本理論、概念、方法應(yīng)牢固掌握，對于設(shè)計步驟、方案論證、問題解決、資料運用、結(jié)果分析等作好歸納整理。答辯時，每位同學(xué)首先簡單介紹所作設(shè)計的

10、概況、特點和結(jié)論，然后回答教師就本設(shè)計所提出的問題。教師將根據(jù)學(xué)生在設(shè)計中的表現(xiàn)、成品質(zhì)量、答辯情況，綜合評定成績。成績分優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格共五個等級，其中“優(yōu)秀”應(yīng)滿足下列條件：1)設(shè)計中積極認真，刻苦努力，獨立完成任務(wù)；2)設(shè)計作風(fēng)嚴謹，計算正確，分析透徹，結(jié)論恰當(dāng)；3)說明書文句通順、簡練，用詞準確，符號規(guī)范，字跡工整、圖紙美觀；4)答辯時，敘述清楚，問題回答正確流利，態(tài)度中肯。第3章 變電所主接線設(shè)計變電所主接線應(yīng)根據(jù)5一l0年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行設(shè)計。在主接線設(shè)計時，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，根據(jù)本變電所在系統(tǒng)中的地位、進出線回路數(shù)、負荷情況、工程特點、周圍環(huán)境條件等，確

11、定合理的設(shè)計方案。一、變電所主變壓器選擇變電所主變壓器的選擇原則有如下幾點：1)在變電所中，般裝設(shè)兩臺主變壓器；終端或分支變電所，如只有一個電源進線，可只裝設(shè)一臺之變壓器。2)裝有兩臺(組)及以上主變壓器的變電所、其中一臺(組)事故停運后，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負荷的60以上，并應(yīng)保證用戶的一級和全部二級負荷的供電。3)與兩種110kV及以上中性點直接接地系統(tǒng)連接的變壓器，一般優(yōu)先選用自耦變壓器。當(dāng)自耦變壓器的第三繞組接有無功補償設(shè)備時，應(yīng)根據(jù)無功功率的潮流情況，校驗公共繞組容量、以免在某種運行方式下限制自耦變壓器輸出功率。4)對于深入負荷中心的變電所，為簡化電壓等級和避免重復(fù)容量，

12、可采用雙繞組變壓器。二、變電所主接線選擇變電所主接線選擇的主要原則有以下幾點：1)變電所的高壓側(cè)接線，應(yīng)盡量采用斷路器較少或不用斷路器的接線方式，如橋形接線、變壓器一線路組等，在滿足繼電保護的要求下，也可在地區(qū)線路上采用分支接線，即T形接線，但在系統(tǒng)主干網(wǎng)上不得采用分支接線。2)在具有兩臺主變壓器的變電所中，當(dāng)35220kV線路為雙回時，若無特殊要求，該電壓等級接線均采用橋形接線。3)在35、60kV配電裝置中，當(dāng)線路為3回及以上時，一船采用單母線或單母線分段接線。若連接電源較多、出線較多、負荷較大或處于污穢地區(qū)，可采用雙母線接線。4)在110、220 kV配電裝置中，當(dāng)線路為34回時，一般采

13、用單母線分段接線；若為樞紐變電所，線路在4回及以上時，一般采用雙母線接線。5)如果斷路器不允許停電檢修，則應(yīng)增加相應(yīng)的旁路設(shè)施，其原則基本同前。當(dāng)需旁路的斷路器較少時，首先考慮采用以母聯(lián)或分段斷路器兼作旁路斷路器。在35、60 kV配電裝置中、若接線方式為單母線分段，可增設(shè)旁路母線和隔離開關(guān)，用分段斷路器兼作旁路斷路器；若為雙母線時，可不設(shè)旁路母線，僅增設(shè)旁路隔離開關(guān)，用母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器。在110、220kv配電裝置中，若最終出線回路較少時，亦可采用這種旁路方式。通常，當(dāng)110kV線路在7回及以上，220kV線路在5回及以上時，一般裝設(shè)專用旁路斷路器；在系統(tǒng)中地位重要的變電所，110k

14、V線路在6回及以上、220kV線路在4回及以上時，亦設(shè)置專用旁路斷路器。6)變電所主變壓器的110、220kv側(cè)斷路器常接入旁路母線。7）當(dāng)采用六氟化硫等性能可靠、檢修周期長的斷路器以及更換迅速的手車式斷路器時,均可不設(shè)旁路設(shè)施。8)在6、10kV配電裝置中，線路回路數(shù)不超過5回時，一般采用單母線接線方式；線路在6回及以上時，一般采用單母線分段的接線方式。當(dāng)短路電流較大、出線回路多、功率較大等情況時，可采用雙母線接線方式。通常，不設(shè)旁路母線。9)對于500kV變電所的主接線，其可靠性尚有特殊要求； 任一臺斷路器檢修時，不應(yīng)影響對系統(tǒng)的連續(xù)供電；除母聯(lián)及分段斷路器外，在任何一臺斷路器檢修期間，又

15、發(fā)生另臺斷路器故障或拒動，以及母線故障，可不切除三個以上的回路。10)我國330、500kV變電所的主接線，根據(jù)目前設(shè)備制造和運行水平，采用的接線方式有：一個半斷路器接線、雙母線多分段帶旁路母線接線、多角形接線等。若選用雙母線多分段接線方式，電源與負荷應(yīng)均勻分布在各段母線上，并且每段母線上接有2個或3個回路。如最終進出線為67回時，宜采用雙母線三分段帶旁路母線的接線，并裝設(shè)兩臺母聯(lián)兼旁路斷路器；若最終進出線為8回時，宜采用雙母線四分段帶旁路母線的接線，除裝設(shè)兩臺母聯(lián)兼旁路斷路器外，尚需預(yù)留一臺旁路斷路器位置。第4章 送電線路導(dǎo)線截面積選擇架空送電線路導(dǎo)線截面積的選擇，應(yīng)根據(jù)510年電力系統(tǒng)發(fā)展

16、規(guī)劃進行。導(dǎo)線截面積的選擇原則和作法如下：1)送電線路的導(dǎo)線截面積，一般根據(jù)經(jīng)濟電流密度選擇。對于大跨越導(dǎo)線的截面積，一般按長期允許載流量選擇。2)送電線路所采用的導(dǎo)線和避雷線，應(yīng)符合國家頒布的產(chǎn)品規(guī)格。3)導(dǎo)線截面積選擇的般作法：先按經(jīng)濟電流密度初選導(dǎo)線標稱截面，然后作電壓損失、機械強度、電暈、發(fā)熱等技術(shù)條件的校驗，有必要時尚需作技術(shù)經(jīng)濟比較，確定導(dǎo)線截面積及相應(yīng)的導(dǎo)線型號。一、按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線戴面積在選擇截面積之前，應(yīng)根據(jù)負荷預(yù)測和電力網(wǎng)規(guī)劃進行潮流計算，找出該線路在正常運行方式下的最大持續(xù)輸送功率，其導(dǎo)線的經(jīng)濟截面積可按下式計算： （2-1)式中正常運行方式下的線路最大持續(xù)視在功率

17、，單位kVA; UN線路額定電壓，kV； J 經(jīng)濟電流密度，單位A/ mm2。根據(jù)計算結(jié)果，選取接近的標稱截面積導(dǎo)線。我國現(xiàn)行的軟導(dǎo)線經(jīng)濟電流密度J與最大負荷利用小時數(shù)Tmax的關(guān)系，如圖2-l所示。當(dāng)線路的最大負荷利用小時數(shù)Tmax為已知，則可找到相應(yīng)的經(jīng)濟電流密度J。 線路的最大負荷利用小時數(shù)Tmax，將由所通過的各負荷點的功率及其Tmax決定。對于放射形網(wǎng)絡(luò)，每條線路向一個負荷點供電，則線路的最大負荷利用小時數(shù)就是所供負荷點的最大負荷利用小時數(shù)Tmax；對于鏈形網(wǎng)絡(luò)，各段線路的最大負荷利用小時數(shù)Tmax等于所供各負荷點最大利用小時數(shù)Tmax的加權(quán)平均值。對于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，可在有功功率分點處拆

18、開，成為放射形或鏈形網(wǎng)絡(luò)，其各段線路的Tmax可用上述方法求得。對于向受端系統(tǒng)供電的線路，其最大負荷利用小時數(shù)將為受端系統(tǒng)內(nèi)各負荷點Tmax的加權(quán)平均值。尚需說明，在一個地區(qū)的同一電壓等級電力網(wǎng)中，所選導(dǎo)線規(guī)格及種類應(yīng)盡量少，以便檢修和管理。二、按機械強度校驗導(dǎo)線截面積為保證架空導(dǎo)線具有必要的安全機械強度，對于跨越鐵路、通航河流、公路、通信線路以及居民區(qū)的電力線路，其導(dǎo)線截面積不得小于35mm2；通過其他地區(qū)的允許最小截面積為：35kV及以上線路為25mm2，35kV以下線路為16mm2。實際上，所選導(dǎo)線截面積往往大于上述數(shù)值，故一股均不必驗算機械強度。三、按電暈校驗導(dǎo)線截面積對于110kV及

19、以上線路，電暈現(xiàn)象往往是限制導(dǎo)線截面積不能過小的主要原因，所選導(dǎo)線的電暈臨界電壓應(yīng)大于其最高工作電壓。當(dāng)海拔高度不超過l000m時，在常用相間距離情況下，如導(dǎo)線截面積不小于表21所列型號，可不進行電暈校驗。 表21 不必驗算電暈的導(dǎo)線最小型號及外徑額定電壓(kV)110220500軟導(dǎo)線型號LGJ-70LGJ-300LGJ-4×300管型導(dǎo)體外徑（mm）電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書 電網(wǎng)規(guī)劃一、地區(qū)電網(wǎng)原始情況：1該地區(qū)原有一個發(fā)電廠：裝機容量：40MW 機組一臺125MW 機組一臺升壓變壓器：50MVA 一臺 變比：1±5%/121±3×2.5% 150

20、MVA 一臺±2×2.5%2該地區(qū)原有降壓變電站7個地區(qū)電網(wǎng)各節(jié)點的負荷和設(shè)備情況見表1：編 號最大負荷（MW）變壓器容量（MVA）132310204155122081625920401012201110163該地區(qū)原有輸電線路及其導(dǎo)線型號如圖1實線所示，可供選擇新建的線路通道如虛線所示，其線路距離已經(jīng)標注上。 二、該地區(qū)五年遠景規(guī)劃：1新增負荷點見圖1；2五年后的負荷預(yù)測見表2；3在變電站7處新建一個區(qū)域變電站，由系統(tǒng)通過220kV輸電線路供電變壓器容量：120MVA 二臺三、提出技術(shù)與經(jīng)濟上合理的電網(wǎng)規(guī)劃方案。要求如下：1由于人民生活水平提高，110kV變電站普遍需要雙電源供電。2所提的方案要在任意一種負荷條件下，滿足線