电力网络设计.doc

第一章 概述
1、1 电力规划的基本概念
l 电力规划
电力规划是一种电力工业发展计划，是为了实现“电力先行”，保障和促进国民经济发展的一项重要工作。电力工业的任务是国民经济各个领域和人民生活等各个方面提供充足、可靠、合格、廉价的电能，因此，电力工业的发展和建设，必须超前于工农业等其他领域的发展，必须根据国民经济的发展，从总体的、长远的和发展的观点出发，进行规划和设计。
电力系统规划设计的任务不是对电力工业的建设项目（如发电厂、变电站和输电线）进行具体的设计，而是从国民经济发展、地区和环境、电力系统整体出发，在规划期的整个时间序列上来研究满足负荷增长需求和适应技术发展的经济合理的电力系统发展建设方案（包括应建设那些项目、项目规模的大小、各项目的基本参数、它们的建设及投入运行的顺序、某些重大的技术措施等等）。所以，电力系统规划设计研究的是整个电力系统在规划期内的战略决策。
l 电力规划分类
按规划期可以分为 长远规划（规划期一般为十五至三十年），中期规划（规划期一般为十至十五年），和近期规划（规划期一般为五年）。
按电力生产环节分类，分为发电（电源）规划，供电（电网）规划等。
l 电力规划原则
1）从全局出发，统筹兼顾，综合平衡。正确处理需要与可能、近期与远期、大型与中小型、水电与火电，环境保护与经济建设等各方面的关系。
2） 电力规划包括负荷分析、电力电量平衡电源布点、网络布局、规划选厂和流域规划等内容。应根据地区发展要求、动力资源情况及自然条件等，提出电力系统规划方案和水、火电厂及送变电工程项目的建设意见。
3） 火电厂厂址选择应经济合理，尽可能靠近煤矿（坑口电厂）或靠近负荷集中地区，节约用地，减少土石方量。对可能方案进行分析比较，推荐出优选方案。
4） 流域规划要综合考虑发电、防洪、灌溉、航运、渔业、工业及生活用水等各种要求。
l 电力规划的基本任务
1） 确定规划范围和规划期限
2） 负荷预测：负荷预测是电力规划设计的基础，包括电量预测和电力预测两方面，主要有：规划期每年的年电量及月电量预测；规划期每年的年最大负荷及月最大负荷预测规划期每年的典型日负荷曲线预测等。
3） 电源规划：根据负荷预测的结果，考虑到本地区能源开发及燃料供应等诸方面的因素，经过多个方案的论证比较和优化，提出能满足负荷需要的规划期内最优电源建设方案（包括在何时、何地、建何种类型、容量多大的电厂及各电厂的各台机组投入系统的顺序等）。
4） 电网规划：根据负荷预测的结果，电源规划方案以及现有系统的情况，结合电压等级的选择，进行输电网络的规划，选出满足安全、技术何经济约束条件的最优方案。
5） 无功补偿规划：电力系统运行时，除了用户需要大量的无功功率之外，电力系统本身的许多元件（变压器、换流站等）需要大量的无功功率。仅靠发电机很难提供足够的无功功率，同时，大量无功功率通过输电系统传输，也将恶化电力系统运行质量，如运行电压水平下降、功率损耗增大、运行稳定性下降等。因此，应根据前面几项规划的基础上，作出电力系统无功平衡，进行无功功率补偿最优规划。
6） 联网效益研究和联络输电线规划
7） 对系统进行进行必要的计算（如调压计算、稳定计算等），提出保证可靠性和供电质量的重大措施。

1、2 本次规划设计的目的和要求
l 目的 通过本设计，巩固和加深和对课程所学理论知识的理解；培养分析问题和独立解决实际问题的能力，理论联系实际的能力，技术与经济全面考虑问题的观点；
l 基本内容：本课程设计的任务是，在规划范围及规划期限已经确定、负荷预测和电源规划均已完成的前提下，完成一个地方电力系统的规划设计。具体内容包括：
1） 通过电力电量平衡确定新增电源容量及台数；
2） 制定电力网络的接线方案；
3） 选择电压等级；
4） 选择导线截面积；
5） 确定各各厂站电气主接线；
6） 计算全网潮流分布及输电效率；

第二章 电力平衡、确定系统装机容量
2． 1 系统用电、发电负荷的计算
2．1．1 计算方法和公式
l 最大综合负荷计算
Pzhmax = Kts∑Pimax （2-1）
Pzhmax ：系统最大综合负荷；
∑Pimax :各用户最大负荷之和；
Kts:同时系数，反映各用户最大负荷出现时间的差异，与用户数量、用户用电特点等有关，一般可参考下列数值：
用户较少或特大用户时，Kts = 0.95 ;
用户特别多时， Kts = 0.7 -- 0.85 ;
变电站、地区或系统之间，Kts = 0.9 -- 0.95 ; （本次取0.91）

l 供电负荷计算
系统供电负荷是指各发电厂应该供给的功率，它等于系统综合负荷加电网损耗：
Pgd = Pzh + △Pws = Pzh + KwsPgd;
或 Pgd = Pzh/(1-Kws);
Pgd ：系统供电负荷；
△Pws：网络中的有功损耗包括线路和变压器中的有功损耗；
Kws：网损系数，用供电负荷的百分数表示，一般取（5—10）%，本次设计取8%。
l 发电负荷计算
Pfd = Pgd + Pcy , Pcy = Kcy Pfd,
Pfd = Pgd /(1-Kcy);
Kcy : 厂用电率，表示厂用电负荷占发电厂发电负荷的百分数，一般取：
热电厂 Kcy = 12%；
凝汽式电厂 Kcy = （8—10）%；取9%。
小型凝汽式电厂 Kcy = （8—10）%；
水电厂 Kcy = （0.1—1）%；取0.5
系统厂用电率 Kcy =( Kh.cyPh + Ks.cyPs)/ (Ph + Ps)

2．1．2 计算结果

根据上节介绍的计算方法、计算公式和任务中给定的负荷数据，求出系统系统综合用电负荷、供电负荷见表一、表二。
表一：中心变电站综合负荷计算表 单位：MW
负荷编号
7-1
7-2
7-3
7-4
7-5
7-6
7-7
7-8
7-9
7-10
7-11
7-12
7-13
∑Pimax
Kts
Pmax
2015年
1.2
2.0
1.5
1.0
2.0
1.5
2.0
1.5
2.0
2.0
10.0
10.0
10.0
46.7
0.91
42.497

表二：系统综合负荷，供电负荷计算表 单位：MW

1
2
3
4
5
6
7
A
B
C
∑Pimax
Kts
Pzhmax
Kws
Pgd
2015
10
40
15
30
20
12
42.497
0
3
5
177.467
0.91
161.495
0.08
175.538

发电负荷计算：
中心变电站综合负荷计算： Pzhmax = Kts∑Pimax = 0.91*46.7 = 42.497MW

系统综合负荷计算:Pzhmax = Kts∑Pimax= 0.91*177.467=161.495MW

供电负荷计算: Pgd = Pzh/(1-Kws)=161.495/(1-0.08)= 175.538 MW
发电负荷计算: 系统厂用电率 Kcy =( Kh.cyPh + Ks.cyPs)/ (Ph + Ps)
= (0.09*74+0.005*45)/(74+45) =0.06
Pfd = Pgd /(1-Kcy)=175.538/(1-0.06) =186.74MW

2．2 备用容量的确定
2．2．1备用容量的概念及确定备用容量的原则
备用容量概念：系统电源容量大于发电负荷的部分称系统的备用容量
系统备用容量可分热备用和冷备用或负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用等。
热备用指运转中的发电设备可能发的最大功率于系统发电负荷之差，因而也称运转备用或旋转备用。冷备用则之未运转的发电设备可能发的最大功率。检修中的发电设备不属于冷备用，因他们不能听命于调度的随时动用。
所谓负荷备用指调整系统中短时的负荷波动并担负计划外的负荷增加而设置的备用。事故备用是使电力用户在发电设备发生偶然性事故时不受严重影响，维持系统正常供电所需的备用。检修备用是使系统中的发电设备能定期检修而设置的备用。
国名经济备用为负荷的超计划增长而设置一定的备用。
热备用中至少应包括全部负荷备用和一部分事故备用。
确定备用容量的原则：
负荷备用容量的大小应根据系统负荷的大小、运行经验并考虑系统中各类用电的比重确定。一般为最大负荷的2%—5%，大系统采用较小数值，小系统采用较大数值。
事故备用容量大大小应根据系统容量、发电机台数、单位机组容量、机组的事故概率、系统的可靠性指标等确定，一般约为最大负荷的5%-10%，但不得小于系统中最大机组的容量。
检修备用，它和系统负荷大小关系不密切，之和负荷性质、发电机台数、检修时间的长短、设备的新旧程度等有关。只有在系统负荷季节性低落期间和节假日安排不下所有设备的大小修时，才需设置专门的检修备用容量。
2．2．2 备用计算结果
备用容量计算表 单位：MW

最大负荷(最大发电负荷)
负荷备用
事故备用
检修备用
系数
备用容量
系数
备用容量
最大机组容量
备用容量
2015
186.74
0.04
7.47
0.1

25

说明：
1） 水电机组可利用枯水期进行检修，不需单设检修备用；
火电厂可安排在丰水期进行检修，当检修容量最大的机组（同时考虑最大一台故障）时，系统的可用容量为：

3 电力平衡
2．3．1 电力平衡的原则
装机容量 – 厂用电- 网损 – 全网负荷 = 备用容量 > 0
在系统规划设计中，一般用设计枯水年进行电力平衡，用平水年计算潮流分布，按水电装机容量满发校核输电线路的输送能力。
2．3．2电力平衡计算结果
单位：MW
序号
一
二
三
四
五
项目
系统最大发电负荷
系统需要备用容量
系统需要容量（一 + 二）
系统已有可利用容量（考虑在枯水期时）
系统需新增容量（三 – 四）
负荷备用
事故备用

186.74
7.47
25
219.21
119
100.21

2．5 新增机组容量、台数
2．5．1 确定机组容量的原则
发电厂的机组容量应根据负荷增加速度、系统的备用容量和电网结构等因素进行选择，最大机组容量一般为系统总容量的8-10%，对形成中的电网，若负荷增加迅速，最大机组容量宜取为系统总容量的15%
由以上计算结果可知，系统需新增容量为100.21MW，故A厂待建的机组的总容量应该在110MW左右。
方案一：5*25MW或4*25+15MW。
方案二：125MW。

由确定机组容量的原则可知，最大机组容量一般为系统总容量的8-10%，而系统总容量为 MW，所选最大机组容量为在 MW范围，所以最大机组容量取 MW。结合以上原则，选取方案一中的 MW机组的方案。

对待建火电厂A进行是否设检修备用的校验：火电厂可安排在丰水期进行检修，当检修容量最大的机组（同时考虑最大一台故障）时，系统的可用容量为：

2．4电量平衡计算
设火电厂Tmax=5500（小时），cosα=0.85，水电厂Tmax=3500（小时），cosα=0.85，四台机组满发。所谓电量平衡就是发电机全年总发电量要与系统全年消耗的总电量（KW*h）保持平衡。
发电机全年总发电量：Wfd= Wa +Wb +Wc
=
=（KW*h）
总供电电量为：Wgd= Wfd*（1-Kcy）= = （KW*h）

系统负荷全年总消耗电量：Wxh= Wb+Wc+W1+W2+W3 +W4+W5+W6+W7
=3*3000+5*3000+10*2700+40*3500+15*6000+30*6500+20*5000+12*4000+42.497*5911.13=（KW*h）
由于Wgd/ Wxh= >1，所以满足电量平衡。