地方電力網規劃設計大綱畢業設計用二○○三年十二月目錄TOC\o"1-5"\h\z一、設計題目：地方電力網規劃設計 1二、目的與要求： 1三、設計規模： 1四、主要設計內容： 1（一）、電力電量平衡 11.電力電量平衡的目的 12.各種容量的考慮 23.用表格法進行電力平衡 3Ⅰ，系統最大供電負荷計算 3Ⅱ，工作容量計算 4Ⅲ，備用容量的計算 6Ⅳ，系統需要裝機容量計算 7Ⅴ，系統新增裝機計算 7Ⅵ，總的電力平衡表 84.用表格法進行電量平衡 9Ⅰ，按月求電力網月平均負荷 9Ⅱ，按月求火電廠的月平均出力 9Ⅳ，求年利用小時數 10（二）、電網電壓等級的確定和電網接線方案的初步選擇 111.線路路徑長度（） 112.線路總長度（） 113.總負荷矩 114.總高壓開關數 11（三）、電網接線方案的詳細比較和確定 121.正常和故障情況下的最大電壓損耗 122.電力網電能損耗 123.線路和變電站的一次投資 134.電力網的年運行費 13（四）、潮流分布與調壓措施的選擇 14（五）、物資統計和運行特性計算 14五、設計成果： 14六、參考資料： 15附錄（摘自電力工業部電力規劃設計總院編“電力系統設計手冊” 15地方電力網規劃畢業設計大綱一、設計題目：地方電力網規劃設計二、目的與要求：通過設計掌握電網規劃設計的一般原則和常用方法，綜合運用所學專業知識，特別是有關電力網、發電廠和變電站方面的理論、概念和計算方法，進而了解有關技術政策、經濟指標、設計規程和規定，樹立統籌兼顧、綜合平衡、整體優化的觀點，培養從技術、經濟諸多方面分析和解決實際工程問題的能力。鞏固與擴大專業知識；使理論與實際聯系，基本掌握電力網設計的主要內容、原則與方法；樹立技術經濟觀點，進行技術經濟比較；建立正確的設計思想與方法，提高獨立工作能力；培養正確的計算、繪圖與編寫說明書的能力。三、設計規模：規劃設計一個容量在以下的，包括2-4個水、火電廠、個變電站的的地方電力網。四、主要設計內容：（一）、電力電量平衡1.電力電量平衡的目的 電力電量平衡是電力電量供應與需求之間的平衡。在系統設計中應進行電力電量平衡計算，在畢業設計中電力電量平衡主要考慮以下問題：（1）確定電力系統需要的發電設備容量，即在給定的裝機容量的情況下確定火電的裝機容量余缺；（2）確定系統需要的備用容量，確定備用容量在水、火電廠之間的分配；（3）在滿足電力系統負荷及電量需求的前提下，合理安排水火電廠的運行方式，充分利用水電，使燃料消耗最經濟；（4）確定各各類型電廠的發電設備利用小時數，檢驗電量平衡；（5）確定水電廠電量的利用程度，以論證水電裝機容量的合理性；（6）分析系統與系統之間、地區與地區之間的電力電量交換，為論證擴大聯網及擬定網絡方案提供依據。2.各種容量的考慮在進行畢業設計中，對于電力平衡計算，有以下容量應該考慮：裝機容量。指系統中各類電廠發電機組額定容量的總和。必需容量（或需要裝機容量）。指維持電力系統正常供電所必需有的裝機總容量，即工作容量和備用容量之和。工作容量。指發電機擔任電力系統正常負荷的容量，在電力平衡表中的工作容量是指電力系統最大負荷時的工作容量。對于擔任基荷的電廠出力就是其工作容量，擔任峰荷和腰荷的發電廠以日負荷最大時刻的出力作為其工作容量。水電廠的工作容量是指按保證出力運行時所能提供的發電容量，一般按水電的日電量在冬季日負荷曲線上所能承擔的最大容量確定，其大小與其保證出力及其在電力系統日負荷曲線上的工作位置有關。（見附錄）受阻容量。指由于各種原因，發電設備不能按額定容量發電時的容量稱受阻容量。機組受阻的原因很多，火電機組有設備缺陷、燃料發熱量過低、循環水溫過高等原因。水電機組由于運行水頭低于設計水頭而受阻的稱為水頭受阻容量；由于水量不足而受阻的稱為水量受阻容量，主要發生在徑流式電廠中。對一個水電廠來說，水頭受阻平均分配在每臺機上；水量受阻可調度集中于一臺或幾臺機組，這些機組可替代本廠的檢修備用和其他機組的事故備用。備用容量。指為了為了維持電力系統正常運轉、保證系統不間斷供電、并保持在額定頻率下運行而設置的部分裝機容量。它包括有負荷備用、事故備用和檢修備用容量三部分。負荷備用容量是指為擔負電力系統一天內瞬時的負荷波動和計劃外的負荷增長所需要的發電容量，在規劃設計中，一般取為系統最大負荷的，大系統采用較小的百分數，小系統采用較大的百分數。事故備用容量是指電力系統中發電設備發生偶然事故時為保證正常供電所需要的發電容量，其大小與系統容量的大小、發電機組臺數的多少、單機容量的大小、系統中各類發電廠的比重、系統供電可靠性的要求等有關，在規劃設計中，一般取最大負荷的，但不小于系統中最大機組的容量，系統事故備用容量在水火電之間的分配，一般可按水火電的工作容量的比例分配。檢修備用容量是指在電力系統一年內的低負荷季節，不能滿足全部機組按年計劃檢修而必須增設的發電容量；在系統中，必須使所有機組有可能周期性的進行停機檢修，只有當季節性負荷低落時所空出的容量不足以保證全部機組檢修時才需設置檢修備用容量。3.用表格法進行電力平衡在系統設計中一般用表格法進行電力平衡（表格見后）由于畢業設計是給出的年最大負荷曲線，因此，要按月進行電力平衡計算，具體按以下步驟進行。Ⅰ，系統最大供電負荷計算系統最大供電負荷等于全系統計及同時率后的用電負荷的總和。對于畢業設計，按給定的最大年負荷曲線，并計及網損率進行計算。即按題目給出的全網年最大負荷曲線，用下面公式，按月求出系統最大供電負荷月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月系統最大供電負荷Ⅱ，工作容量計算工作容量計算包括水電工作容量（也稱水電工作出力）及火電工作容量（出力）計算。⑴水電工作容量的計算先求出夏季及冬季的最小負荷系數，分別將題目給出的夏季及冬季各變電站（包括發電廠的地方負荷）的最大有功負荷及最小有功負荷分別相加，求出夏季及冬季變電站總的最大有功負荷及總的最小有功負荷后，然后分別按下面公式計算夏季及冬季的最小負荷系數： 在系統中有水電廠及火電廠聯合運行時，對于水電廠的運行方式的考慮應盡可能充分利用水電廠的電量和裝機容量，盡可能避免棄水，合理利用水利資源。具有調節性能的水電廠應在枯水期擔任尖峰負荷，充分利用水電廠的水量（即相應電量），使它能最大限度地替代火電廠的容量，這時，火電廠擔任基荷，提高火電廠的發電效率，節約煤耗，降低成本。在豐水期為避免棄水，水電廠應盡量在基荷運行，使一次能源能夠最經濟合理地得到利用。一般將水電廠的日電量在冬季（即枯水期）日負荷曲線上所能承擔的最大容量稱為水電廠的工作容量（或稱為水電廠的工作出力）。對于畢業設計，題目給出的是一年中每一個月水電廠的月平均出力，給出的年最大負荷曲線也是按月給出的，因此要求按月計算求出水電廠的工作容量（每個月都計算），對于一年來說，設四月到九月為夏季，十月到十二月及一月到三月為冬季。關于水電廠工作容量的計算通常有兩種辦法，即圖解法和公式近似計算法，對于畢業設計，由于沒有給定日負荷曲線，因此要求用公式法近似計算，下面介紹用公式計算水電廠工作容量的辦法。先按下面公式計算水電廠的可調日保證電量其中：——水電月平均出力（題目中已給出）——水電廠不可調節部分出力（若題目中未給出，則）——水電廠月調節系數，在規劃設計中，一般采用經驗數據為1.05到1.3，當水電廠保證出力小，又擔任尖峰負荷時，調節系數大，當為無調節水電廠時，；年調節時可取。計算出水電廠的可調日保證電量后，用其與日峰荷電量比較，這時，可以有以下兩種情況：①水電廠的可調日保證電量大于或等于系統日峰荷電量時，即時此時水電廠除可帶全部尖峰負荷外，還可帶部分基荷，此時所帶尖峰負荷部分為，而可帶基荷負荷部分為將以上兩個部分相加，再計及水電廠不可調節部分出力，即為水電廠的工作容量即水電廠的工作容量可按下式計算：式中——電力系統最大日負荷；（用前面求出的系統每月的最大供電負荷）——日負荷率；（題目已給出）——最小負荷系數；（分別按夏季和冬季用前面求出的數值） 應該注意的是，在豐水季節計算水電廠的工作容量時，如求出的水電廠的工作容量大于給出的水電廠的裝機容量時，由于受裝機容量的限制，就只能取其裝機容量為水電的工作容量，此時將會產生部分棄水。這時水電廠將按其裝機容量帶基荷。②當時，水電廠只能擔任部分峰荷，可按下式計算按月求出水電廠的工作容量后，可得下述表格：月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月水電廠工作容量⑵火電廠的工作容量計算火電廠的工作容量等于系統的最大供電負荷減去水電廠的工作容量按月求出火電廠的工作容量后，可得下述表格：月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月火電廠工作容量Ⅲ，備用容量的計算⑴求負荷備用容量，一般負荷備用容量為最大負荷的⑵求事故備用容量，一般考慮事故備用容量為最大發電負荷的10%左右，并且不小于系統一臺最大單機容量，這里暫時沒有計及廠用電，故如果求出的事故備用容量小于最大機組容量，則事故備用容量取最大機組容量。⑶求備用容量在水火電廠之間的分配備用容量在水火電廠之間的分配原則是：負荷備用一般由水電承擔，事故備用一般按水火電廠擔負系統工作容量的比例分配。⑷系統需要備用容量，即總備用容量為負荷備用容量與事故備用容量之和（在教學任務設計中，這里沒有考慮檢修備用容量）。⑸最后列出備用容量表格如下電力系統備用容量表月月備用一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月一，負荷備用容量二，事故備用容量其中：水電火電三，系統需要備用容量表中：第三項為第一項與第二項之和Ⅳ，系統需要裝機容量計算需要裝機容量，是工作容量與備用容量之總和。（對于水電廠其工作出力與備用容量之和有時也稱為水電利用容量）月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月系統需要裝機容量Ⅴ，系統新增裝機計算在電力平衡計算中，在某些月份，可能會出現系統需要裝機容量大于系統的實際裝機，就需要考慮新增裝機，這時，應該計算出新增裝機的容量和臺數以及裝機的進度，并列出下面表格（畢業設計中，一般只考慮火電新增裝機）月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月需要新增裝機容量Ⅵ，總的電力平衡表經過以上計算，就可以得出下面總的電力平衡表系統電力平衡表一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月一，系統最大供電負荷二，工作容量其中水電廠工作容量火電廠工作容量三，備用容量其中負荷備用容量事故備用容量系統需要的總備用容量四，系統需要裝機容量五，系統原有裝機容量其中水電裝機容量火電裝機容量六，需要新增火電裝機容量電力平衡表4.用表格法進行電量平衡Ⅰ，按月求電力網月平均負荷在系統設計中一般也用表格法進行電量平衡的計算（表格見后）月平均負荷能反應負荷所需的月電量，可按下式計算式中——某月平均負荷；——某月最大負荷；——某月月不均衡系數；——日負荷率。月平均負荷乘以相應的月小時數，12個月相加后即得全年的需電量。Ⅱ，按月求火電廠的月平均出力計算凝汽式電廠的月平均出力，為系統月平均負荷減去水電廠月平均出力及供熱強制出力。畢業設計中，沒有考慮供熱強制出力部分，故其中水電廠的月平均出力已在題目中給出如果求出的火電廠月平均出力為負值，則取零Ⅲ，最后可得出下面電量平衡表電量平衡表一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月年發電量一，系統月平均負荷（萬KW）二，系統月平均出力（萬KW）其中水電廠實際月平均出力火電廠月平均出力電量平衡表Ⅳ，求年利用小時數（1）水電年利用小時數：其中：730每月平均小時數（2）火電年利用小時數：如果火電有新增裝機，則應按下面公式分段進行計算火電年利用小時數：其中：N為新增裝機前的月份數各類電廠的年利用小時數，用以檢驗電量是否平衡，一般在電量平衡中，火電機組年利用小時數按不大于5000小時考慮。當求出的機組年利用小時數與5000小時差距比較大時，則可能是裝機不夠或太多，此時，應當提出解決問題的措施，進行調整等。（二）、電網電壓等級的確定和電網接線方案的初步選擇電壓等級的選擇：根據電網中電源和負荷的布局，先按輸送容量和輸送距離，由有關設計手冊查閱、選擇適當的電網電壓。電力網主接線的選擇：先根據電網安全、經濟、可靠和靈活等方面，結合電網電壓等級，擬就幾個可能的接線方案，然后按路徑長度、線路長度、負荷矩和開關數等項指標進行比較，從中選出種比較合理的方案留待進一步比較。1.線路路徑長度（）:線路地理距離總長度∶路徑彎曲系數2.線路總長度（）雙回路的線路長度應乘以3.總負荷矩總負荷矩：反應有色金屬消耗量 ：各線路段的潮流，對于環網，定出調頻廠和基荷廠的有功功率分配后，可算出各線路段的功率初分布：各線路段的長度4.總高壓開關數雙母線分段主接線單母線分段主接線橋形接線無備用終端變電站：元件數（一條出線或一臺變壓器為一個元件）在電壓等級和電網接線方案的初步選擇中，必要時應對不同電壓下的不同接線進行技術經濟比較。（三）、電網接線方案的詳細比較和確定對上面所選的幾個初步方案，按以下各項進行分析比較，選出一個最優的可行的方案：1.正常和故障情況下的最大電壓損耗先計算電網的有功功率和無功功率初分布，由經濟電流密度選擇線路導線截面積，并進行導線的發熱與允許最小截面積的校驗，求出各線路段的和值,再進一步進行功率分布計算，并計算出各段線路的電壓損耗，從而找出各個方案的最大電壓損耗。2.電力網電能損耗由下式計算各線路段的電能損耗：：最大負荷損耗時間：各線路段的最大功率損耗3.線路和變電站的一次投資4.電力網的年運行費由下式計算其中：電能損耗單價（元/千瓦小時） ：維修折舊率 ：投資在方案比較時，只需對各方案中的不同部分進行比較，而不計各方案中的相同部分。當各方案的投資與年運行費用之間存在矛盾時（如某一方案的投資與年運行費用不同時大于或小于另一方案時），可用以下方法進行計算比較：①回收年限法（二個方案的比較）：方案一與方案二的投資：方案一與方案二的年運行費（雙回路的第二回路的投資取第一回路投資的90%）當時，則以方案一為最優時，則以方案二為最優：標準折回年限②計算費用法各方案的計算費用 ：各方案的年運行費 ：各方案的投資各方案中，以J最小者為經濟上最優經過詳細比較，最后確定一個有利于國民經濟發展，符合國家制定的方針政策，滿足技術規程要求，在技術上和經濟上綜合最優的方案。（四）、潮流分布與調壓措施的選擇⒈選定發電廠和變電站的變壓器臺數、型號和容量；⒉制定電力網等效圖，確定各變電站的運算負荷與基荷廠的計算功率；⒊計算正常情況不同方式下最大和最小負荷時的功率分布,求出各線路段的功率損耗和電壓損耗；⒋分別計算最大和最小運行方式下電力網各節點的電壓及最大負荷時,最嚴重事故情況下、各節點的電壓；⒌根據各負荷點對調壓的要求，選擇調壓措施。可以用發電機調壓，合理選擇變壓器分接頭，必要時可以加裝無功補償設備，這時須確定安裝地點及補償裝置容量。⒍當各種設備和各種調壓措施確定后，再進行功率分布的詳細計算,校驗調頻廠的功率及功率因數是否在容許范圍內，電力網的備用容量是否滿足要求，發電機的負荷分配是否合理等。（五）、物資統計和運行特性計算統計導線型號、長度及重量，變壓器型號、容量和臺數，高壓開關型號和臺數，統計、計算不同方式下最大和最小負荷時全網的功率損耗率，全網全年的電能損耗率計算輸電效率。五、設計成果：⒈設計說明書一份，約30頁系統地敘述設計內容與步驟，并劃分章節，用簡練的文字和正確的技術用語進行說明與討論，分析問題及結果；⒉圖紙兩張（電網主結線圖一、電網主結線圖二）：電力網主結線圖一，標出最大及最小負荷潮流分布、各節點電壓；電力網主結線圖二，標出各發電廠及變電站的主結線、各元件的主要參數（如發電機及變壓器的型號、容量、臺數、線路的回路數、導線型號、長度等）；⒊設備和材料清單一份（可附于設計說明書后）；⒋計算機打印的潮流結果一套。六、參考資料：電力系統設計手冊電力工業部電力規劃設計總院編中國電力出版社出版1998年⒉電力系統規劃設計顏婉儀編著 成都科技大學出版社系統設計技術規程SDJ161-85水利電力出版社⒋分解法電力系統潮流計算程序四川聯合大學水電學院電力系⒌電力系統分析華中工學院四川大學電氣信息學院王貴德二零零三年十二月附錄（摘自電力工業部電力規劃設計總院編“電力系統設計手冊”）水電廠工作容量的計算水電廠工作容量的計算水電廠的工作容量計算通常包括兩種方法，一種是圖解法，另一種是用公式近計算。1．圖解法用圖解法確定水電廠的工作容量步驟如下：(