电力系统规划设计

林珑婷  

国网莆田供电公司  福建省  351100

摘要：本文则主要就电力工程设计中电力系统规划设计的应用做详细分析，从对原始资料开始分析；到校验有功，无功的平衡；以及对设计出来的方案做初步的比较，接着从技术比较，经济比较对其做出的精确的比较，从而确定系统的主接线形式，发电厂的主接线形式；对所确定的接线形式，进行发电厂，变电所容量型号的选择，确定变压器和高压断路器的型号；最后进行短路，潮流和调压计算，校验所选方案。

关键词：功率；负荷 ；潮流

1.绪论

1.1本课题研究背景及意义

电是能量的一种表达形式。电能具有显著的优点；可简便的转变为其他形式的能量，如光能，热能，机械能等；输送，分配方便，易于操作和控制；用电进行控制容易实现自动化，提高产品质量和经济效益。

1.2原始资料分析

该规划设计给定电网地理位置图如下所示：

图1.1电网地理位置图

2功率平衡分析

2.1有功功率平衡

2.1.1系统的最大用电负荷计算

本文选用用户量最少时最大同时率系统的最大用电负荷为：

2.1.2系统的供电负荷计算

网损包括线路损耗和升、降压变压器损耗。在规划设计时，网损是用网损率计算的，一般取。这样，系统的供电负荷为：

(2-2)

2.1.3系统的发电负荷计算

发电机（厂）所必须发出的功率，它等于系统供电负荷，直配负荷，发电厂厂用电负荷之和，即系统的发电负荷为：

(2-3)

本文忽略发电机直配负荷，选用厂用电率时系统最大发电负荷为：

2.2无功功率平衡

2.2.1系统的无功电源计算

假设发电机为额定运行状态，变压器的工作损耗按每经一次电压变换，无功损耗为负荷视在功率的估算，不考虑架空线路的无功损耗和充电功率，以及无功补偿装置的容量。

(2-4)

2.2.2补偿后的系统无功负荷计算

无功补偿装置主要有同步调相机，并联电容器和静止无功补偿器等。

补偿后负荷功率为

各节点流过的功耗大小如下：

输电系统要求发电机的输出功率为：

此时发电机的功率因数为：

2.3计算无功平衡

2.3.1总的无功负荷

2.3.2总的视在功率

2.3.3无功综合负荷

    

3电力网接线方案的选择

3.1 拟定电网接线方案，选择相应的电压等级

3.1.1系统接线的初步方案

方案I:各变电所均为单电源供电，如果发电厂设备进行检修或发生故障（或发电厂与变电站之间的双回线路均发生故障）时，必须进行全站停电。由于开发区内每一个变电站中均有一类，二类负荷，因此变电站全停驶不允许的，故不应采用该接线方式。

方案II:两个变电站与一个发电厂形成环网。为了减小环网供电的短路电路，正常时，采用开环运行，两个变电站之间的联络线处于备用状态。如果其一发电厂出现故障将导致相对应的两变电站停电或某一线路故障所供变电所要全停电。。此方案供电可靠性差。

方案III: 两个变电站与发电厂形成闭式网。A-4-1-3-2-B线路任何一回路进行检修或发生故障跳闸时，继保自动投入备用的联络线。两发电厂与变电站出线为双回路接线，提高了供电可靠性。该方案接线简单，尤其是发电厂出线间隔比较少，一次接线方案可以简化，从而可以降低整个网络的造价，另外正常运行时，均为发电厂-变电站直供方式，高压网电能损耗比较低。在进行发电厂、变电站、线路的容量以及各变电站线路导线的截面选择时可进行如下考虑：正常运行按各变电站的最大负荷计算经济截面，在另一变电站发生主供线路进行检修或发生故障时，其最大允许载流量能担负四个变电站的最高负荷之和。联络线按四个变电站中最大负荷较高者选择其最大允许载流量。

综合以上，对每一种方案从接线方式的复杂程度，继保整定是否简单（即线路上潮流的流向是否经常改变），高压开关的个数（每回线路都需要两个），线路的长度进行简单的经济性分析，选出方案III进行潮流计算。

3.1.2输电线路电压等级

电力网接线的输电距离为319km，变电所1的最大负荷为60MW，变电所2的最大负荷为90MW，变电所3的最大负荷为80MW，变电所4的最大负荷为85MW。确定线路的供电电压等级为220kv。

3.2确定发电厂，变电站主变压器的台数，容量和主接线形式

3.2.1发电厂，变电站主变压器台数

电压等级110kv，根据方案III可知进出线回路数为7。

根据计算，发电厂A、B选取的发电机台数如下：

发电厂A选取两台100MVA发电机。查表选取QFS-100-2。

发电厂B选取三台50MVA发电机，查表选取QFS-50-2。

3.2.2发电厂变电站主接线选择

（1）发电厂主接线，厂用电接线选择

发电厂；高压侧为110kv，功率在100MVA-200MVA之间，选择双母线分段接线，可靠性高，灵活性也比较高，发电机接变压器后直接连双母线分段接线较为合适。

（2）最大负荷利用小时数的计算

线路的最大负荷利用小时数将由所通过的各负荷点的功率及其负荷点决定。对于放射型网络每条线路向一个负荷点供电，则线路的最大负荷利用小时数就是所供负荷点的最大负荷利用小时

；对于链形网络，各线段的最大负荷利用小时数等于所供各负荷点最大利用小时数的加权平均值，即：

(3-1)

式中：——各负荷点的最大有功功率；

      ——各负荷点的最大负荷利用小时数。

对于环形网络，可在有功功率分点处拆开，成为放射形或链形网络，其各段线路的可用在上述方法求得。尚需说明，在同一地区的同一电压等级电力网中，所选导线规格及种类应尽量少，以便检修和管理。

该部分计算结果在原始数据分析表1.2中已给出。

3.3选择联络线路的导线型号

3.3.1按经济电流密度来选择导线截面和导线型号

（1）经济电流密度选择导线截面

允许电流是指某一环境温度下的允许电流，标准温度（25℃）下的允许电流，它乘以允许电流校正系数k，就是相应温度下的允许电流，即，根据允许电流选择导线截面时，导线允许电流IY必须满足下列条件：

即：新选择导线的允许电流一定大于等于线路的最大负荷电流IFM。

按经济电流密度以及该线路在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，依据公式：

(3-2)

（2）经济电流密度选择导线型号

短路电流是与接入系统的地点和接入系统的设备而变化的，必须有了完整的接线图后，才能根据计算求出；线路的阻抗也是随线路的架设方式不同而变化的，也是要根据图纸计算才能求出。

3.3.2按电晕，允许载流量，机械强度进行校验

（1）载流量校验

载流量符合要求。

（2）机械强度校验

由于输电线路导线悬挂于杆塔上且全部露天放置，导线不但要承受自身重力作用，而且要承受外界气候的各种不利条件的影响，所以导线必须有足够的机械强度。架空线路导线截面不应小于表4-3所列数值：

由规程可知，高压220kv线路无需考虑机械强度。

（3）电晕校验

由规程分析可知电晕校验符合要求。

参 考 文 献

[1]李喜龙，李燕.电力工程设计中电力系统规划设计的运用分析[J/OL].科技风.2020.04-29.

[2]宋骁儒，魏颖.电力系统规划及发电厂电气部分设计与应用[J].湖北农机化. 2019.08-30.

[3]张晓翠，孟庆芹.电网前期规划设计中常见问题分析[J/OL].通信电源技术.