電網規劃設計指導書設計的目的電網規劃設計是學完《電力系統規劃與可靠性》課程后的一次綜合性練習。教學目的在于通過對地區電網的設計，鞏固和運用前面所學到的基礎理論知識，掌握電網規劃設計的一般原則和方法，培養分析問題和解決問題的能力。電網規劃設計要求完成一個比較完整的電力網的初步設計。在設計過程中，要考慮到各方面的相互關系和相互影響，綜合地運用課程中所學到的知識，進行獨立思考。設計的基本要求?熟悉電力網初步設計的有關技術規程，樹立安全、可靠和經濟的觀點。?掌握電力網初步設計的基本方法和內容?熟悉電力網正常運行的基本計算。?學習工程設計說明書的撰寫。設計內容?設計題目：地區電力網規劃設計?設計的原始資料：（附錄A）1、發電廠及變電所的地理位置圖；2、各變電所及發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、功率因數、變壓器二次側電壓和調壓要求及供電可靠性要求。3、各發電廠的裝機臺數、單機容量、型號及功率因數等。4、地區最熱月平均空氣溫度等。?設計的基本內容：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定，滿足用戶對功率的要求，電力系統裝設的發電機額定容量必須大于當前的最大負荷。因此必須進行最大負荷時有功功率平衡計算，以校驗系統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P二K工PLD1maxii=11?供電負荷P=-Pg--KLD21?發電負荷P=-（P+P）f1-Kgy3式中工P—n個變電所最大負荷之和；maxii=-K—同時率-K—網損率2K—廠用電率3P—發電廠的機壓負荷（一般不超過機組容量的5%）y同時率K的大小與電力用戶的多少、各用戶的用電特點等有關，一般應根-據實際統計資料確定。當無實際統計資料時，可參考附表B—1的同時率K。-網損率K以供電負荷的百分數表示，一般為5%?10%。2廠用電率K以廠用電負荷占發電負荷的百分數表示，通常發電廠廠用電率3如附表B—2所示。為保證系統的頻率穩定和供電可靠性，系統內的總裝機容量應大于發電負荷，即系統中應有足夠的備用容量。按規定，系統的總備用不得低于系統最發電負荷的20%，即系統的總裝機容量，應大于或等于發電負荷的1.2倍，即P>1.2PG為f2）無功功率平衡電力系統的無功功率平衡，是系統電壓質量得根本保證。對系統作無功功率平衡計算的主要目的，在于初步估計系統中發電機的容量是否能夠滿足系統最大負荷時的要求，是否需要加裝無功補償設備。根據《電力系統電壓和無功電力技術導則》規定：220KV及其以下電壓等級的變電所，在主變壓器最大時，其二次側的功率因數或電網供給的無功功率與有功功率之比值應滿足附表B—3規定：對于不滿足規定的變電所，需作無功補償，使其全部滿足規定值。無功功率平衡按下公式計算：?無功負荷Q=￡QLDmaxii=1?變壓器無功損耗AQ=12%^SxmTii=1式中，m為電壓變換次數。?系統中無功電源Q=nPtg申+Q'G為GNG為式中，n為發電機的臺數，Q'為主網和鄰網輸入的無功功率。G為?系統無功備用容量Q=(7%~8%)QRLD整個系統的無功功率應滿足Q-Q-AQ>QGSLDTR若上式不滿足，則可初步確定出需加裝的的容性補償設備總容量為：Q=Q+Q+AQ-QCRLDTGS說明：＃各發電機的無功出力，按額定功率因數進行計算。＃變壓器的無功損耗，按每經過一次電壓變換，無功損耗為視在功率負荷的12％計算。井在作無功功率初步平衡計算時，可以假設110KV?220KV輸電線路所消耗的無功功率和線路發出的無功功率相互抵消。無功功率平衡基本達到要求后，并不能認為系統運行中電壓質量已經滿足要求，而只能認為，保證系統電壓質量具有可能，真正確認系統電壓達到要求，則必須通過潮流計算及采用相應的調壓措施。2、電力網供電方案的確定（1）電壓等級的選擇電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，還應根據動力資源的分布、電源及工業布局等遠景發展情況，通過全面的技術比較后，才能確定。并且，由于電網的電壓等級和接線方案有著密切的關系，因此，一般地區電網設計中，接線方案和電壓等級確定同時進行。在課程設計中，由于條件限制，不可能同時論證電壓等級和進行方案設計。因此，一般根據題目所給數據，參考附表B—4，并根據同一地區，同一電力系統內應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。2）根據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，不宜有太多的環網。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2?3個方案。初步比較的可按以下原則考慮：?技術方面：所提方案應保證用戶的電能質量。因為前面在進行有功功率平衡時，已經確認系統具有足夠的備用，所以不必考慮電能的頻率問題。這里提到的電能質量是指電壓偏移。在選擇接線方案時，電能質量可用電力網的電壓損耗來衡量。由于在方案初步比較時，電網功率分布以及導線截面積均未知，可以近似取x二0.40/km作為線路電抗，并利用下式來估計電網在正常運行和故障后離電源0點距離最遠變電所的電壓損耗百分數：工QxlAU%=「xl00UN式中，U—電網的額定電壓（KV）NQ—線路上所通過的無功功率，（Mvar）l—各段線路的長度（km）,這里要注意把直線距離乘以1.1，以考慮線路經彎曲而增加的長度。按上式簡化計算，若在正常運行時，電壓損耗在10％以內，故障情況下，電壓損耗在15％以內，則認為該方案在技術上是成立的。反之，該方案在技術上不成立，應舍去。對于簡單環形網絡，將全網作為均一網絡，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數AU%。?經濟方面：在初步比較時，經濟指標包括線路長度和所需的高壓開關數目。線路長度可以大致反映輸電線路投資的大小，高壓開關數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量是相同的，因而變壓器可不參加比較。根據以上的比較，可以從原始方案中初步確定出2?3個方案，然后，再作詳細的技術經濟比較。（3）詳細經濟技術比較，確定電網接線的最優方案。上面（2）步中確定的2?3個方案，均是技術上以成立的方案，在最優方案的確定中，只作進一步的經濟比較。經濟比較的主要指標是電力網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線截面。在選擇導線截面積之前，首先進行各種方案的的初步潮流計算。取x二0.420/km,r二0.210/km,b二0，計算出各條線路的最大輸送功率。000按經濟電流密度以及該線路正常運行方式下的最大持續輸送功率，可求得導線的經濟截面積，其實用計算公式為cP或Sv'P2+Q2j-J3JUcos申j<3JUNN式中，P—正常運行方式下線路最大持續有功功率（KW）2axQ—正常運行方式下線路最大持續無功功率（KW）2axU—線路額定電壓（KV）NJ—經濟電流密度（A/mm2），其值可根據線路的T及導線材料，由附max表B—5查得。cos申一負荷的功率因數根據計算所得的導線的經濟截面積結果，選取最接近的標稱截面的導線。注意：線路的最大負荷利用小時數T應由所通過的各負荷點的功率及其T決maxmax定。＃對于放射形網絡，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T就是負荷所提供的最大負荷利用小時數；max#對于鏈形網絡，各線路的最大負荷利用小時數T等于所提供負荷點的最max大負荷利用小時數的加權平均值，即XpTmax-jmax-jT=j=1maxnXnPmax-jj=1式中，P—各負荷點的最大有功功率；max-jT—各負荷點的最大負荷利用小時數。max-j對于環形網絡，通常在有功功率分點處拆開，成為放射形或鏈形網絡，各段線路的T可用上述方法求得。max2）導線截面積的校驗按以下三個方面校驗導線截面積。按允許載流量條件校驗導線截面積（發熱校驗）導線型號初選后，需計算最嚴峻的正常運行方式下，實際可能的工作電流，將其與該型號導線長期允許載流量相比較，前者應小于后者。在正常情況下導線的最高工作溫度取70。C，當計及日照影響時最多不超過80°C。在海拔1000m及以下、環境溫度為25。C時的鋁絞線、鋼芯鋁絞線以及部分特殊導線的長期允許載流量見附表B—6及附表B—7，當導線的工作條件與表附B—6和附表B—7所示載流量計算條件不符時，則導線的長期允許載流量需進行修正，其修正系數見附表B—8。需注意的是，這里的環境溫度，對于戶外裸體導線應取當地一年中最熱月份的平均最高溫度。按電暈條件校驗導線截面積電暈將產生功率損耗、干擾無線電通訊。因此在設計線路時，就應校驗所選導線直徑能否滿足在晴朗天氣不發生電暈的要求。附表B—9列出了規程規定的不必驗算電暈的導線最小直徑。如果按其他條件選擇的導線直徑小于附表B—9中所列的數值，一般就應加大導線截面積或考慮采用擴徑導線或分裂導線。按機械強度校驗導線截面積為保證架空線路具有必要的機械強度，規程規定，1KV~10KV線路不得采用單股線，其最小截面如附表B—10所示。對更高電壓等級線路，規程未作規定，一般認為導線截面積不得小于35mm2。3）電壓損耗的校驗根據所選導線截面積，在電力工程手冊中可查得各導線的電阻、電抗（幾何均距取4m），再根據所選導線的實際參數，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）計算電力網投資#線路投資WL線路的投資可查找相關電力工程設計手冊。（35?110KV網絡，線路投資計算可參考附表B—11計算）井變電所投資wb由于設變電所中，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，故在經濟比較時，各方案均選現同的高壓開關，并認為主接線形式一致。配電裝置的投資可查找相關電力工程設計手冊。（35?110KV網絡，配電裝置的投資計算可參考附表B—12計算）電力網的總投資：Z二W+WLb5）計算年運行費用年運行費用包括線路和變電所設備的折舊、維護及小修費和電網的電能損耗費。線路折舊維修費：W二4%WLwL變電所折舊維修費：W=12%Wbwb電能損耗費：根據最大負荷利用小時數T及各條線路的cos申，查附表B—13得出最大max負荷損耗時間t。按潮流計算得出各條線路的AP，由下式求得線路的電能maxmax損耗AA=APtZmaxmax各線路的電能損耗之和EAA即為全網的電能損耗。EAA乘以系統平均售電價ZZ格后，可得電能損耗費W=^AAW（元）AZZE式中：W—為系統平均售電價格，元/（KW?h）E年運行費用：F=W+W+WLwbwAZ6）確定最優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，就是最優方案。當；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N二一12F-F21式中，Z,Z—兩個方案的投資費用；12F，F—兩個方案的年運行費用；12N—抵償年限，單位是“年”。目前我國一般采用標準抵償年限為5?8年。當N小于5?8年，認為投資高而運行費用少的方案在經濟上是有利的；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：F=+FjN1F=―2+F>

j2N2式中，F，F…—各方案的計算費用；j1j2Z，Z…—各方案的投資費用；12F，F…—各方案的年運行費用；12N—抵償年限，一般取6年。當某一方案的計算費用最小時，可以認為該方案在經濟上是有利的，選為最優方案。考核方法及成績評定考核方式：對電網規劃設計說明的撰寫質量的評定。成績評定為兩級分：優、良、及格與不及格。課程設計說明書基本要求1．摘要用500字左右概述設計題目的特點，重點概述設計方案采用的分析、設計方法，得出的結論等。2．前言用1000字左右圍繞選定的設計題目在查閱大量文獻資料的前提下，寫出查閱文獻的綜述。主要包括選題的理論研究價值和工程實踐意義等。3．方案設計與分析(1)在計算分析的基礎上提出諸多設計方案；(2)經分析、比較選出最佳的創新設計方案；4．心得體會談一談參加“電網規劃設計”的體會。5．參考文獻列出參考文獻(包括書、期刊、報告等)其他要求1．電網規劃設計要求在4周內完成。包括查資料，熟悉題目、方案分析、比較，同時撰寫設計說明書、整理輸出設計說明書并交卷。2．要求學生在“電網規劃設計”階段，認真完成設計任務。3．按照學校規定，設計資料交系統一存檔。4．設計說明書書寫格式參照學校課程設計(論文)格式要求執行。附錄A題目：電網規劃設計原始資料：（1）發電廠、變電所地理位置圖2392km980km系統2392km980km系統水電站（2）電源情況水電廠：TS900/135-56，額定容量45MW（cos?二0.9）,臺數3N系統：與3#變電所由2xLGJ-150相連，系統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（cos?二0.9），最小負荷時為30MWN（cos?=0.9）N（3）說明1）變電所3#是原有變電所，主接線為雙母線結構；2）為開發利用水資源，在距離變電所3#約100km處新建一水利發電廠。發電能力在春夏秋三季滿發，冬季最大出力為最大容量的3/4；3）發電廠廠用電率2%,機壓負荷2MW；4）區域氣溫最高為40。C，年平均溫度為25。C，最熱月平均最高氣溫為32。C。

4）各變電所負荷情況編號1234變壓器額定容量（MW）25x231.5x231.5x225x2最大負荷（MW）30455025最小負荷（MW）25273020Tmax（小時）6000500050006500cos申0.90.90.90.9負荷性質工業城市城市丄礦（5）設計要求1）設計說明書1份2）計算書1份。附錄B附表B—1同時率K]的參考值用戶、系統的情況用戶較少用戶特別多地區與系統之間同時率K]0.95?1.00.70?0.850.90?0.95附表B—2一般發電廠廠用電率電廠類型熱電廠凝氣式電廠水電廠小型凝氣式電廠廠用電率K312%8%?10%0.1%?1%5%~6%附表B—3電壓等級與二次側的功率因數及Q/P的關系變電所電壓等級（KV）二次側功率因數Q/P2200.95?10.33?035~1100.9~10.48?0附表B—4各電壓等級輸電線路合理輸送容量及輸送距離線路額定電壓（KV）輸送容量（MW）輸送距離（km）線路額定電壓（KV）輸送容量（MW）輸送距離（km）0.38<0.1<0.6352.0~1050~2030.1~1.03~1605.0?20100?2060.1?1.215~411010~50150?50100.2?2.020~6220100-300300?100附表B—5經濟電流密度（A/mm2）導線材料最大負荷利用小時數Tmax3000以下3000?50005000以上鋁線、鋼芯鋁線1.651.150.9銅線3.02.251.75鋁芯電纜1.921.731.54銅芯電纜2.52.252.0

附表B—6LJ鋁絞線的長期允許載流量（環境溫度20。C）標稱截面積mm2長期允許載流量（A）標稱截面積mm2長期允許載流量（A）+70°C+80°C+70°C+80°C161121171855345432515115721058459335183190240634643502312393007317387029130140087988395351360500102310231204104206301185118015046647680013881377附表B—7LGJ鋁絞線的長期允許載流量（環境溫度20°C）標稱截面積mm2長期允許載流量（A）標稱截面積mm2長期允許載流量（A）+70°C+80°C+70°C+80°C108893185539548161151212105775862515416024065566235189195300735742502342404008989017028929750010251024953573656301187118212040841780014031390150463472附表B—8不同環境溫度時載流量的校正系數Kt（導體溫度為70°C）周圍空氣溫度（°C）51015202530354045修正系數1.201.151.111.051.000.940.880.810.74附表9不必驗算電暈的導線最小直徑（海拔不超過1000米）額定電壓（KV）60以下110154220330導線直徑（mm）一9.613.6821.2833.22x21.28相應導線一LGJ-50LGJ-95LGJ-240LGJ-600LGJ-2x240

附表B—10導線最小截面積（mm2）導線種類通過居民區時通過非居民區時鋁絞線和鋁合金線3525鋼芯鋁線2516銅線1616附表B—1135?110KV架空線路投資（90年代水平）（萬元/km）電壓及導線型號截面（mm2）35KV110KVLGJLGJ導線綜合導線綜合355070951201501852400.190.210.290.400.490.620.760.981.11.251.451.651.852.12.352.70.290.400.490.620.760.981.952.12.252.452.72.95附表B—1235?110KV屋外配電裝置投資（90年代水平）（萬元）斷路器型號進出線數單母線分段單母線分段帶旁路雙母線雙母線帶旁路電壓KV型號主變壓器饋線總投資增減一條線路總投資增減一條線路總投資增減一條線路總投資增減一條線路的投資的投資的投資的投資DW「35D2617.981.7721.62.1435DW2-352621.962.1923.492.4DW3-352621.242.1122.772.32DW-1102465.88.62729.2470.079.2481.69.62SW-1102458.27.4764.68.0963.18.0972.88.47110SW-110G2465.068.4571.269.0769.969.0779.769.45SW-1102470.89.27779.8975.79.8985.410.274KW|-11024127.517.361471774DW3-22022206.838.1204.538.1243.939.5220SW-22022150.826.9148.526.918828.3SW5-22022156.628.1154.428.1193.929.4KW,-22022218.540.4216.340.4268.442.1

附表B—13最大負荷損耗時間工于最大負荷利用小時數T的關系maxmaxcos申T(h))\max0.800.850.900.951.002000150012001000800700250017001500125011009503000200018001600140012503500235021502000180016004000275026002400220020004500315030002900270025005000360035003400320030005500410040003950375036006000465046004500435042006500525052005100500048507000595059005800570056007500665066006550650064008000740073507250附表B—14架空線路電阻（20C電阻，Q/km）截面積mm2截面積mm2型TJLJ44.6563.06101.84161.201.98250.741.28350.540.92500.390.64600.32-700.280.46950.200.341200.1580.271500.1230.211850.1030.172400.0780.1323000.0620.1064000.0470.0805000.0636000.052700號LGJLGJQLGJJ3.122.041.380.850.650.460.330.270.270.210.210.210.170.170.170.1320.130.1310.1070.1080.1050.0800.0800.0780.0650.0550.044附表B—15鋁導線敷設的架空線路的感抗和電阻（20。C電阻）導線型號LJ-16LJ-25LJ-35LJ-50LJ-70LJ-95LJ-120電阻（0/km）1.961.270.910.630.450.330.27幾何均距（m）線路感抗（0/km）0.60.3580.3450.3360.3250.3510.3030.2970.80.3770.3630.3520.3410.3310.3190.3131.00.3910.3770.3660.3550.3450.3340.3271.250.4050.3900.3800.3690.3590.3470.3411.50.4020.3910.3800.3700.3580.3522.00.4210.4100.3980.3880.3770.371附表B—16用鋼芯鋁絞線敷設的架空線路的感抗和電阻（20。C電阻）導線LGJ-LGJ-LGJ-