《电力系统分析》课程设计指导书

《电力系统分析》课程设计指导书
《电力系统分析》课程设计指导书
课程设计的目的
电力系统分析课程设计是学完《电力系统分析》课程后的一次综合性练习。

教学目的在于通过对地区电网的设计，巩固和运用前面所学到的基础理论知识，掌握电力系统设计的一般原则和方法，培养分析问题和解决问题的能力。

电力系统分析课程设计要求完成一个比较完整的电力网的初步设计。

在设计过程中，要考虑到各方面的相互关系和相互影响，综合地运用课程中所学到的知识，进行独立思考。

课程设计的基本要求
·熟悉电力网初步设计的有关技术规程，树立安全、可靠和经济的观点。

·掌握电力网初步设计的基本方法和内容·熟悉电力网正常运行的基本计算。

·学习工程设计说明书的撰写。

课程设计内容
·课程设计题目：
地区电力网设计
·课程设计的原始资料：（附录A）
1、发电厂及变电所的地理位置图；
2、各变电所及发电厂负荷的最大有功功率、年最大有功功率、年最大负荷利用小时数、功率因数、变压器二次侧电压和调压要求及供电可靠性要求。

3、各发电厂的装机台数、单机容量、型号及功率因数等。

4、地区最热月平均空气温度等。

·课程设计的基本内容：
1、功率平衡计算
功率平衡计算，包括有功功率平衡和无功功率平衡两部分；（1）有功功率平衡
为了维持频率的稳定，满足用户对功率的要求，电力系统装设的发电机额定容量必须大于当前的最大负荷。

因此必须进行最大负荷时有功功率平衡计算，以
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校验系统备用容量是否符合要求。

有功功率负荷按下式计算：·用电负荷 PLD?K1?Pmaxi
i?1n·供电负荷 Pg?1PLD 1?K21(Pg?Py) 1?K3·发电负荷 Pf?n式中
?Pi?1maxi—n个变电所最大负荷之和；
K1—同时率
K2—网损率
K3—厂用电率
Py—发电厂的机压负荷
同时率K1的大小与电力用户的多少、各用户的用电特点等有关，一般应根据实际统计资料确定。

当无实际统计资料时，可参考附表B—1的同时率K1。

网损率K2以供电负荷的百分数表示，一般为5%~10%。

厂用电率K3以厂用电负荷占发电负荷的百分数表示，通常发电厂厂用电率如附表B—2所示。

为保证系统的频率稳定和供电可靠性，系统内的总装机容量应大于发电负荷，即系统中应有足够的备用容量。

按规定，系统的总备用不得低于系统最发电负荷的20%，即系统的总装机容量，应大于或等于发电负荷的1.2倍，即
PG??1.2Pf
（2）无功功率平衡
电力系统的无功功率平衡，是系统电压质量得根本保证。

对系统作无功功率平衡计算的主要目的，在于初步估计系统中发电机的容量是否能够满足系统最大 2
负荷时的要求，是否需要加装无功补偿设备。

根据《电力系统电压和无功电力技术导则》规定：220KV及其以下电压等级的变电所，在主变压器最大时，其二次侧的功率因数或电网供给的无功功率与有功功率之比值应满足附表B—3规定：
对于不满足规定的变电所，需作无功补偿，使其全部满足规定值。

无功功率平衡按下公式计算：·无功负荷 QLD??Qmaxi
i?1n·变压器无功损耗 ?QT?12%?Si?m
i?1n式中，m为电压变换次数。

?·系统中无功电源 QG??nPGNtg??QG?
??为主网和邻网输入的无功功率。

式中，n为发电机的台数，QG·系统无功备用容量 QR?(7%~8%)QLD 整个系统的无功功率应满足
QG??QLD??QT?QR
若上式不满足，则可初步确定出需加装的的容性补偿设备总容量为：
QC?QR?QLD??QT?QG?
说明：
＃各发电机的无功出力，按额定功率因数进行计算。

＃变压器的无功损耗，按每经过一次电压变换，无功损耗为视在功率负荷的12％计算。

＃在作无功功率初步平衡计算时，可以假设110KV~220KV输电线路所消耗的无功功率和线路发出的无功功率相互抵消。

无功功率平衡基本达到要求后，并不能认为系统运行中电压质量已经满足要求，而只能认为，保证系统电压质量具有可能，真正确认系统电压达到要求，则必须通过潮流计算及采用相应的调压措施。

2、电力网供电方案的确定
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（1）电压等级的选择
电压等级的选择是一个涉及面很广的综合性问题，除了考虑输电容量、距离等各种因素外，还应根据动力资源的分布、电源及工业布局等远景发展情况，通过全面的技术比较后，才能确定。

并且，由于电网的电压等级和接线方案有着密切的关系，因此，一般地区电网设计中，接线方案和电压等级确定同时进行。

在课程设计中，由于条件限制，不可能同时论证电压等级和进行方案设计。

因此，一般根据题目所给数据，参考附表B—4，并根据同一地区，同一电力系统内应尽可能简化电压等级的原则，合理的确定电压等级。

（2）电力网接线方案的初步选择
对所给的原始资料进行定性分析，根据用户对供电可靠性的要求、地理位置及负荷的大小，提出各种可能的接线方案。

接线方案应考虑以下因素：
1）确定电源处断开一回线的情况下，仍能将所有功率送出去的最少出线数。

2）根据负荷备用的要求及负荷大小，确定对各变电所的供电方案。

3）考虑运行灵活方便，不宜有太多的环网。

对各种可能的接线方案，进行初步比较，将明显不合理的的方案舍去，保留2～3个方案。

初步比较的可按以下原则考虑：
·技术方面：
所提方案应保证用户的电能质量。

因为前面在进行有功功率平衡时，已经确认系统具有足够的备用，所以不必考虑电能的频率问题。

这里提到的电能质量是指电压偏移。

在选择接线方案时，电能质量可用电力网的电压损耗来衡量。

由于在方案初步比较时，电网功率分布以及导线截面积均未知，可以近似取并利用下式来估计电网在正常运行和故障后离电源x0?0.4?/km作为线路电抗，
点距离最远变电所的电压损耗百分数：
?U%?式中，UN—电网的额定电压（KV）
?Qxl?100
02UNQ —线路上所通过的无功功率，(Mvar)
l —各段线路的长度（km），这里要注意把直线距离乘以1.1，以考虑线
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路线路经弯曲而增加的长度。

按上式简化计算，若在正常运行时，电压损耗在10％以内，故障情况下，电压损耗在15％以内，则认为该方案在技术上是成立的。

反之，该方案在技术上不成立，应舍去。

对于简单环形网络，将全网作为均一网络，计算其近似功率分布，进而求得距电源点电气距离最远处的电压损耗的百分数?U%。

·经济方面：
在初步比较时，经济指标包括线路长度和所需的高压开关数目。

线路长度可以大致反映输电线路投资的大小，高压开关数目大体上代表变电所投资的多少。

由于认为各方案中，变电所中变压器的型号和数量是相同的，因而变压器可不参加比较。

根据以上的比较，可以从原始方案中初步确定出2～3个方案，然后，再作详细的技术经济比较。

（3）详细经济技术比较，确定电网接线的最优方案。

上面（2）步中确定的2～3个方案，均是技术上以成立的方案，在最优方案的确定中，只作进一步的经济比较。

经济比较的主要指标是电力网的一次投资和年运行费用。

在比较中只考虑各方案的不同部分，不考虑各方案的相同部分。

1）导线截面积的选择
为了计算投资积年运行费用，必须首先选择输电线路的导线截面。

在选择导线截面积之前，首先进行各种方案的的初步潮流计算。

取
x0?0.42?/km，r0?0.21?/km，b0?0，计算出各条线路的最大输送功率。

按经济电流密度以及该线路正常运行方式下的最大持续输送功率，可求得导线的经济截面积，其实用计算公式为
Sj?Pmax3JUNcos? 或 Sj?22Pmax?Qmax3JUN
式中，Pmax—正常运行方式下线路最大持续有功功率（KW）
Qmax—正常运行方式下线路最大持续无功功率（KW）
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