电力系统稳态课程设计

第三章 电力网络规划电力网络规划是在负荷分析，电源规划之后，发电厂与变电站的位置、容量、负荷等已确定的条件下，进行网络的规划设计。即要选定网络接线方案、网络电压等级、导线型号等。3.1 电力网络规划设计基本原则3．1．1 电力网络规划设计的基本要求a.国民经济各部门用电增长的需要；b.对供电可靠性和电能质量的要求；c.投资及年运行费用，减少主要设备及材料损耗，争取做到分期投资；d.结合，以近为主。若两个方案技术经济指标相近时，应采用有利发展的方案；e.供的方案应在规定期限内有实现的可能性，过渡也方便；既要注意技术先进，也要注意经济合理。提出几个方案进行技术经济比较，以便择优确定。3．1．2 电力负荷供电可靠性要求供电可靠性应针对不同级别的符合来考虑。一级负荷：必须至少保证有两个独立电源供电（一般只允许在备用电源自动投入装置动作的几秒内停电），凡不因其它电源停电而影响本身供电的电源，即为独立电源。二级负荷：是否需要备用电源，视其对国民经济的重要程度，并经技术经济比较而定。一般可考虑用一回架空线路供电。因6KV及以上电压等级架空线路有较高的可靠性，且架空线路上的故障多为瞬时性的故障，可很快恢复供电。若采用电缆线路供电，则不得少于两条，每条电缆单独用隔离开关，但可合用一个断路器。一般应采用两台变压器向二级负荷供电。若能从其它变电站取得电源，也允许用一台变压器。3.1.3 电网结构的基本要求1） 能适应发展变化和各种运行方式下潮流变化的需要，具有一定的灵活性；2） 任一元件无故障断开，应能保持电力系统的稳定运行，且不致使其它元件超过事故过负荷的规定；3） 应具有较大的抗干扰的能力；4） 实现分区和分层原则，主力电源一般应直接接入高压电网；概括起来即电网结构必须具有：适应变化的灵活性；耐受扰动的可靠性；技术经济的合理性。2．1．4 电力网络规划设计时应考虑的运行方式电力网络规划设计时应考虑正常运行方式及事故运行方式。系统中有水电厂时，则应分别考虑设计枯水年、平水年及丰水年的系统运行方式。在作技术经济比较时，以平水年的运行方式作为基础，枯水年和丰水年则作为供电可靠性及供电质量的校核。3．2 电力网络规划设计方案3.2.1 电网接线方式及其特点 无备用结线方式：任意一一个负荷点到电源间只有唯一一条通路。优缺点：接线简单，投资少，运行方便，但供电可靠性差。适用范围：二三类负荷无备用结线包括单回路放射式，干线式和链式网络。 有备用结线方式：负荷点和电源点间有两条或两条以上通路。优缺点：供电可靠性和电压质量高，但投资大，保护配置比较困难。适用范围：一二类负荷有备用结线包括放射式，干线式，链式以及环式和两端供电网络。 选择结线方式原则：保证供电可靠，有良好的电能质量和经济指标外，还应保证运行灵活和操作时的安全。 3.2.2 电力网络初步方案(根据负荷供电可靠性初选若干电网接线方案)该系统除负荷1和6没有一级负荷外，其他负荷点都有一级负荷，所以有必要对它采用有备用接线方式。所以从总体上对负荷2、3、4、5、7有必要采用有备用接线方式，对负荷1采用无备用接线方式。现将对以下几个方案进行简要说明。方案一：整个网络中只有B-4-5-B这个环形采用单回环网接线方式，可以保证供电可靠性和电压质量，同时在C-7间采用双回接线，同时环网接线方式缺点就是运行调度较复杂，且二次保护设备也较复杂。此方案最大优点就是总的输电线路最小，较为经济。方案2：此方案和方案一基本上一样，只是在B-4-5-B这个环形同样采用B-4间双回和B-5间的双回的环网接线方式，在保证供电可靠性和电压质量同时，但较方案一而言输电线线路总长度过长，不是很经济。方案三：此方案和方案一和二有明显区别，整个网络中没有环网接线，在保证供电可靠性和电压质量同时，主要是采用双回路干线和双回路链式的综合接线方式。与方案一和二比较其总的线路有所减少，相对而言要经济些。 方案四：此方案和方案三基本上一样，整个网络中没有环网接线，在保证供电可靠性和电压质量同时，主要是采用双回路干线和双回路链式的综合接线方式，只有在B-4之间采用单回路结线，这样较方案三更经济。 综合以上几个方案比较，所选接线在保证供电可靠性、有良好的电能质量和经济指标外，还应保证运行灵活和操作时的安全。同时结合各个负荷的性质，对其网络规划选取方案四较为合适。3．3 电网电压等级的选择3.3.1各级电压架空线路的输送能力输电电压（KV）输送容量（Mw）传输距离（Km）0.380.1及以下0.6及以下30.1—1.01—360.1—1.24—15100.2—2.06—20352—1020—5011010—5050—150220100—500100—300330200—1000200—600500600—1500400—10003.3.2 各线路可能最大输送容量分析计算分析计算各条输电线的可能最大输送容量结果如下：回路1-2段：P12= P1max =10MW;回路C-2段：PC2= P1max + P2max =10+40=50MW;回路C-6段: PC6= P6max =12 MW;回路C-7段: 当C厂满发而负荷1、2、6和C最小负荷时，发电厂C向7点传送最大容量为：PC7= PCN-(P1min+ P2min + P6min+ Pcmin)=74-(2+35+8+4)=25 MW;当C厂最大容量一台机组检修而另一台机组故障同时负荷1、2、6和C最大负荷时，7点向发电厂C点传送最大容量为：P7C=(P1max+P2max+ P6max+ Pcmax)-PC= (10+40+12+5)-49 =18MW回路7-3段: P73= P3max =15 MW;回路A-7段: PA7= PAN=110MW; 回路7-4段: 当B厂在枯水期而负荷4、5和B最大负荷时，中心变电站7向4点传送最大容量为：P74=( P5max+ P4max + Pbmax)- Pb=(20+30+3)-45=8MW当B厂在丰水期满发而负荷4、5和B最小负荷时， 4向中心变电站7传送最大容量为：P47= Pb -( P5min+ P4min + Pbmin) =60-(15+25+2.5)=17.5M回路B-5段: PB5= P5max=20 MW回路B-4段: PB4= PBmax - P5min - Pbmin =60-(15+2.5)=43.5 MW由以上计算结果并列表如下： 输电线路最大输送容量（Mw）传输距离（Km）输电电压（KV）回路1-2段105110回路C-2段5010110回路C-6段1215110回路C-7段2525110回路7-3段157110回路A-7段12526110回路7-4段17.540110回路B-5段2020110回路B-4段43.530110 3.3.3 电压等级的选择(根据输送距离和容量选择)由上表确定的电压等级在网络中分布如下图示：3.4 导线截面积选择 3.4.1 导线截面积选择的原则 对35kv及上的架空送电线路导线，其导线截面的选择需从保证安全、电能质量和经济性等来考虑。一般按经济电流密度来选择，并根据电晕、机械强度以及事故情况下的发热条件进行校验。必要时通过技术经济比较确定。但对超高压线路，电晕往往成为选择导线截面的决定因素。l 按经济电流密度选择导线截面按经济电流密度选择导线截面用的输送容量，应考虑线路投入运行后5～10年的发展。在计算中必须采用正常运行方式下经常重复出现的最高负荷，但在系统还不明确的情况下，应注意勿使导线截面定得过小。导线截面的计算公式如下 ：S= P/ JEEUeCos 式中 S——导线截面（mm2）; P——送电容量（kW）； U e————线路额定电压（kV）； JEE—— 经济电流密度（A/mm2）。1-10kV及以下LJ型导线；2-10kV及以下LGJ型导线；3-35～220kV LGJ、LGJQ型导线 经济电流密度表（A/mm2）导线材料最大负荷利用小时数Tmax3000以下3000-50005000以上铝线1．651．150．9铜线3．02．251．75计算各段线路的Cos 、Tmax 、由Tmax 确定经济电流密度Je。回路1-2段：Cos 12=Cos 1=0.8；Tmax=2700，查表得Je=1.65； mm2，故该单回路选择LGJ-35型导线。回路C-2段： Cos c2= ；Tmax= , 查表得J=1.15； mm2。双回路平均每回的截面积为136mm2，故该双回路选择LGJ-150型导线。回路C-6段： Cos c6=0.8； Tmax =4000； 查表得J=1.15mm2。故该单回路选择LGJ-70型导线。回路C—7段：Cos c7== Tmax= = =3071.43查表得J=1.15；s= ,双回路平均每回的截面积为63.93mm2,故双回路选择LGJ-70型导线。回路7-3段： Cos 3=0.9 ； Tmax =6000H，查表得J=0.9；mm2; 双回路平均每回的截面积为48.6mm2，故该双回路选择LGJ-50型导线。回路A-7段：Cos A=0.85；Tmax =5000，查表得J=1.15； mm2;双回路平均每回的截面积为295.325mm2，故该双回路选择LGJ-300型导线。回路B-5段： Cos B5=0.9 ；Tmax =5000，查表得J=1.15；mm2，双回路平均每回的截面积为50.71mm2，故该双回路选择LGJ-50型导线。回路B-4段：Cos B4== ； Tmax= =3000,查表得Je=1.15S= 239.2mm2故该单回路选择LGJ-240导线。 Tmax= ,查表得Je=0.9S= 303.1mm2故该单回路选择LGJ-300导线。回路7-4段：Cos 74= = ； Tmax=T7max=5911 ,查表得Je=0.9 S= 137.91 双回路平均每回路的截面积为68.9，故该双回路选择LGJ-70型导线。 l 按电晕条件校验导线截面在高压输电线中，导线周围产生很强的电场，当电场强度达到一定数值时，导线周围的空气就发生游离，形成放电，这种放电现象就是电晕。在高海拔地区，110～220KV线路及以上电压线路的导线截面，电晕条件往往起主要作用。导线产生电晕会带来两个不良后果：①增加了送电线路的电能损失；②对无线电通信和载波通信产生干扰。至于电晕对导线的腐蚀，从我国东北系统154KV升压至220KV线路实际运行情况来看，没有明显的影响，可暂不考虑。关于电晕损失，若直接计算出送电线路的电晕损失，其优点是数量概念很清楚，缺点是计算较繁。现在趋向于用导线最大工作电场强度Em（单位为KV／cm）与全面电晕临界电场强度E0之比值来衡量。关于电晕对载波通信的干扰，主要是用导线表面最大电场强度来衡量（取三相导线的中段相）。按电晕条件规定的导线最小外径及相应型号额定电压（KV）110220330500导线外径（mm）9.621.333.22×31.3 导线型号LGJEEE-50LGJEEE-240LGJEEE-6002×LGJEEE-240LGJEEEQ-3×400l 按导线长期容许电流校验导线截面选定的架空输电线路的导线截面，必须根据各种不同运行方式以及事故情况下的传输容量进行发热校验，即在设计中不应使预期的输送容量超过导线发热所能容许的数值。按容许发热条件的持续极限输送容量的计算公式为 S ＝ UeI 式中 S —极限输送容量（MVA） Ue—线路额定电压（KV） I —导线持续容许电流（KA） l 按电压损失校验导线截面只有当电压为6、10KV以下，而且导线截面在70～95mm 以下的线路，才进行电压校验。l 按机械强度校验导线截面为了保证架空线路必要的安全机械强度，对于跨越铁路、通航河流和运河、公路、通信线路。居民区的线路，其导线截面不得小于35 mm 。校验导线截面：1、由于该系统的电压等级在110KV及以上，故不进行电压损耗校验；2、按机械强度校验导线截面，以上的最小是LGJ-35型导线，其导线截面大于最小允许截面35 mm 。满足机械强度要求。3、按电晕条件校验导线截面，作为110KV电压等级线路上最小的LGJ-35型导线，其导线外径为6.7mm小于按电晕条件规定的导线最小外径9.6mm，故1-2段的线型不满足按电晕条件校验的要求，其它段的均满足。