電力系統(tǒng)課程設計課件

電力系統(tǒng)課程設計電力系統(tǒng)課程設計電網設計與發(fā)電廠變電站設計電力系統(tǒng)設計與廠站電氣系統(tǒng)設計的關系示意圖國家計劃及能源政策能源規(guī)劃電力負荷預測電源規(guī)劃電網規(guī)劃發(fā)電廠、變電站設計電力系統(tǒng)規(guī)劃設計電網設計與發(fā)電廠變電站設計電力系統(tǒng)設計與廠站電氣系統(tǒng)設計的關電力系統(tǒng)課程設計課件第一部分設計任務及要求第一部分設計任務及要求電力系統(tǒng)課程設計的目的選擇高壓輸電網設計題目增強工程觀念；熟悉電力系統(tǒng)規(guī)劃設計有關的技術規(guī)程、規(guī)定和導則等；掌握電力網初步設計的基本方法以及相關的基本計算；學習工程設計說明書的撰寫方法。

電力系統(tǒng)課程設計的目的選擇高壓輸電網設計題目設計內容1、電力系統(tǒng)功率平衡

2、電力網接線方案的技術論證及經濟比較；

3、最大和最小運行方式下的潮流計算；

4、調壓計算；

5、編寫設計說明書，繪圖。

設計內容1、電力系統(tǒng)功率平衡第二部分電網設計步驟及主要方法第二部分電網設計步驟及主要方法1、原始資料分析

包括：電網地理位置圖；各電廠發(fā)電機的型號、單機容量和臺數；各變電站以及電廠發(fā)電機直配負荷的最大與最小值（或以負荷曲線的形式給出）、功率因數、額定電壓、負荷的電壓要求、供電可靠性要求等。分析：1）了解電源及負荷的性質和類型，明確各類負荷的大小和性質，特別是一類和二類負荷所占的比例，從而確定系統(tǒng)的規(guī)模，以及負荷對可靠性的要求等。2）其次，初步確定電廠與各變電站之間的距離，為進一步確定供電電壓等級提供數據。

1、原始資料分析包括：電網地理位置圖；各電廠發(fā)電機的型號、2、功率平衡分析目的：確定系統(tǒng)的有功備用容量是否滿足要求，以及系統(tǒng)的無功平衡情況。根據規(guī)定，要求系統(tǒng)的總有功備用容量不低于系統(tǒng)最大發(fā)電負荷的20%。如果系統(tǒng)的有功備用不足，則需提出電源擴建的方案，如在現有的電廠增加機組的臺數和容量等。

2、功率平衡分析目的：確定系統(tǒng)的有功備用容量是否滿足要求，以系統(tǒng)最大負荷時的有功功率平衡計算步驟

1）系統(tǒng)的最大用電負荷計算：Pmax.i------各變電站最大用電負荷K1------同時率或同時系數一般應根據實際統(tǒng)計資料確定，當沒有實際資料時，可近似取如下參考值：用戶較少時0.95~1.0，用戶較多時0.7~0.85，地區(qū)與系統(tǒng)之間0.9~0.95系統(tǒng)最大負荷時的有功功率平衡計算步驟1）系統(tǒng)的最大用電負荷系統(tǒng)最大負荷時的有功功率平衡計算步驟

2）系統(tǒng)的供電負荷計算：綜合用電負荷加上電力網的功率損耗就是各發(fā)電廠應該供給的功率，稱為電力系統(tǒng)供電負荷K2------網損率，通常用供電負荷的百分數表示，一般為5%~10%系統(tǒng)最大負荷時的有功功率平衡計算步驟2）系統(tǒng)的供電負荷計算系統(tǒng)最大負荷時的有功功率平衡計算步驟

3）系統(tǒng)的發(fā)電負荷計算：供電負荷再加上發(fā)電廠的廠用電，以及發(fā)電機電壓的直配負荷就是發(fā)電機應發(fā)出的功率，稱為電力系統(tǒng)的發(fā)電負荷K3------廠用電率通常用本廠發(fā)電負荷的百分數表示，一般熱電廠為10%~15%，凝汽式電廠為8%~10%，小型凝汽式電廠為5%從6%，大中型水電廠0.1%~0.5%，小型水電廠1.0%，核電廠4%~5%；PZ------發(fā)電機電壓直配負荷

系統(tǒng)最大負荷時的有功功率平衡計算步驟3）系統(tǒng)的發(fā)電負荷計算系統(tǒng)最大負荷時的有功功率平衡計算步驟

4）系統(tǒng)有功備用容量計算系統(tǒng)的裝機容量減去發(fā)電負荷，即為備用容量。根據規(guī)定，系統(tǒng)的總備用容量不得低于系統(tǒng)最大發(fā)電負荷的20%，即系統(tǒng)的總裝機容量應大于或等于該系統(tǒng)最大發(fā)電負荷的1.2倍。系統(tǒng)最大負荷時的有功功率平衡計算步驟4）系統(tǒng)有功備用容量計系統(tǒng)最大負荷時的無功功率平衡

根據《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術導則》，在主變壓器最大負荷時，各級變電站二次負荷功率因數應滿足：220kV變電站0.95~1.0，35kV~110kV變電站0.9~1.0；對不滿足要求的變電站進行無功補償。計算系統(tǒng)的無功電源和補償后的系統(tǒng)無功負荷。計算時，假設發(fā)電機為額定運行狀態(tài)，變壓器的工作損耗按每經一次電壓變換，無功損耗為負荷視在功率的12%估算，不考慮架空線路的無功損耗和充電功率，以及無功補償裝置的容量。系統(tǒng)最大負荷時的無功功率平衡根據《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技3、電力網接線方案的選擇

1）擬訂電網接線形式，選擇相應的電壓等級

接線：有備用、無備用輸電線路電壓等級：應根據輸送容量、輸電距離等確定。初步擬定電網接線方案時，可根據我國各額定電壓等級的合理的輸送功率和輸電距離，來選擇各線路的供電電壓等級。

3、電力網接線方案的選擇1）擬訂電網接線形式，選擇相應的電…………我國各級電壓輸送能力統(tǒng)計輸電電壓(KV)輸送容量（MW）傳輸距離（km）0.380.1及以下0.6及以下30.1～1.01～360.1～1.24～15100.2～2.06～20352～1020～5011010～5050～150220100～500100～300330200～1000200～600500600～1500400～1000電壓等級不宜過多，以減少變電重復容量我國現有電網的電壓等級的配置大致分為兩類，即110／220／500kV及110／330kV。220kV以下電壓等級的配置則為10／63／220kV及10(6)／35／110／220kV兩種系列。我國各級電壓輸送能力統(tǒng)計輸電電壓(KV)輸送容量（MW）傳輸3、電力網接線方案的選擇

2）確定發(fā)電廠、變電站主變壓器的臺數、容量和主接線形式

主接線設計時，應根據電壓等級、進出線回路數、負荷對可靠性的要求等實際情況，參照設計規(guī)程和典型設計來完成。需要注意的是，發(fā)電廠和變電站高壓側的接線應與電網接線方案相一致3、電力網接線方案的選擇2）確定發(fā)電廠、變電站主變壓器的臺(a)(b)(c)站1站1站1發(fā)電廠發(fā)電廠發(fā)電廠(a)(b)(c)站1站1站1發(fā)電廠發(fā)電廠發(fā)電廠3、電力網接線方案的選擇

3）選擇聯絡線路的導線型號

a.計算電網在最大運行方式下的初步潮流分布。針對環(huán)網接線，由于線路參數未知，因此先按均一網進行計算，不考慮線路和變壓器的功率損耗。b.按經濟電流密度來選擇各線路的導線截面和導線型號。c.按電暈、允許載流量、機械強度進行校驗。注意：雙回路供電線路在校驗發(fā)熱條件時，應考慮一回路故障切除后，另一回線路承擔全部最大負荷時的情況。3、電力網接線方案的選擇3）選擇聯絡線路的導線型號3、電力網接線方案的選擇

4）方案的初步比較

包括：線路長度、導線長度、高壓斷路器數目、有色金屬消耗量。在說明書中，可通過表格的形式將各電網方案的上述指標列舉出來進行比較分析。a.線路走廊長度一般比地理圖上的直線長度長5%~10%，導線長度也要比相應的路徑長度長5%~10%。b.在比較高壓斷路器數目時，不需要計及變電站中低壓側的斷路器，有色金屬耗量可根據導線的型號和長度查表計算出來。c.經過方案的初步比較，一般留下2~3個方案進行詳細的技術經濟比較。3、電力網接線方案的選擇4）方案的初步比較3、電力網接線方案的選擇

5）方案的詳細比較

對所有保留下來的方案進行電壓損耗、電能損耗、工程總投資、年運行費用計算，篩除不合理的方案等，最后選擇一個最優(yōu)方案。3、電力網接線方案的選擇5）方案的詳細比較4、最大和最小運行方式下的潮流計算

針對最優(yōu)電網接線，分別計算最大最小方式下的潮流分布。步驟如下：1）元件參數計算；

2）最大、最小負荷時的運算負荷及電源運算功率計算；

3）最大、最小負荷時的潮流計算；

4）計算最大負荷情況下，潮流最重的一條線路故障退出后的系統(tǒng)潮流分布。

4、最大和最小運行方式下的潮流計算針對最優(yōu)電網接線，分別計5、調壓計算

1）根據《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術導則》確定電力系統(tǒng)各級電力網電壓的允許偏差范圍。2）一般先選用無激磁調壓變壓器，不滿足要求時選用有載調壓變壓器或進行無功補償。為保證用戶受端電壓質量和降低線損，220kV及以下的電網電壓宜采用逆調壓方式。3）根據潮流計算結果，以及各廠、站低壓側的調壓要求，分析系統(tǒng)在最大和最小負荷時的各點電壓情況，確定各變壓器分接開關的位置，并進行驗算。5、調壓計算1）根據《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術導則》第三部分輸電線路的選擇第三部分輸電線路的選擇一、按經濟電流密度選擇導線截面

S----導線截面積（mm2）；Pmax----送電容量（kW）；J----經濟電流密度（A/mm2）；UN----線路額定電壓（kV）。

導線的經濟電流密度可根據導線類型及最大負荷利用小時數查表得到。一、按經濟電流密度選擇導線截面S----導線截面積（mm2線路的最大負荷利用小時數Tmax,是由所通過的各負荷點的功率及其Tmax決定，對于鏈式網絡或環(huán)形網絡，各段線路的最大負荷利用小時數可根據最大負荷利用小時數的定義，通過對所供負荷點的最大負荷利用小時數取加權平均獲得：

Pmax.j-----各負荷點的最大有功功率；Tmax.j-----各負荷點的最大負荷利用小時數站1站2Pmax2Tmax2電廠Pmax1Tmax1線路的最大負荷利用小時數Tmax,是由所通過的各負荷點的功率二、按電暈條件校驗導線截面

Ur----導線的電暈臨界電壓；Umax----導線最高工作電壓。額定電壓（kV）110220330500750軟導線型號LGJ-50LGJ-240LGJ-600LGJK-500LGJ-2×240LGJ-4×300LGJQ-3×400LGJQ-4×500管形導體外徑（mm）Ф20Ф30Ф40

不必驗算電暈的導線最小型號及外徑二、按電暈條件校驗導線截面Ur----導線的電暈臨界電壓三、按發(fā)熱校驗導線截面積

對各種不同運行方式以及事故情況下的傳輸容量進行發(fā)熱校驗，保證預期的輸送容量不超過導線發(fā)熱所允許的數值。

K-----環(huán)境修正系數，可查表獲得；Ial-----導體在海拔1000m及以下、環(huán)境溫度為25℃時的長期允許載流量Imax-----各種正常運行方式和事故后運行方式下通過導體的最大工作電流。關于環(huán)境溫度，根據我國設備選擇的有關規(guī)定，對于戶外的裸導體，一般取當地一年中最熱月的平均最高溫度；在室內則取當地最熱月平均最高溫度加5℃。

三、按發(fā)熱校驗導線截面積對各種不同運行方式以及事故情況下的四、按機械強度校驗導線截面

對于跨越鐵路、通航河流、公路、通信線路以及居民區(qū)的電力線路，導線截面積不得小于35mm2；通過其它地區(qū)的電力線路的允許最小截面積，35kV及以上線路為25mm2，35kV以下線路為16mm2。

四、按機械強度校驗導線截面對于跨越鐵路、通航河流、公路、通五、按允許電壓損耗選擇或校驗導線截面

負荷矩法：所謂負荷矩是指線路傳輸的最大有功功率與線路長度的乘積，能反映線路的功率損耗和電壓質量。例如，根據手冊中給出的6~220kV線路電壓損失10%時的負荷矩，可以了解當線路允許電壓損失為10%時，各型號導線、導線截面、功率因數、負荷矩以及電壓等級之間的關系，對所選的線路進行電壓損失校驗，還可作為選擇電壓等級的依據。見曹敏繩《電力系統(tǒng)課程設計及畢業(yè)設計參考資料》P30表3-2、3-3、3-4五、按允許電壓損耗選擇或校驗導線截面負荷矩法：所謂負荷矩是第四部分主接線設計第四部分主接線設計輸電網絡設計輸電網絡設計一、選擇主接線的依據

1．發(fā)電廠、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用

2．發(fā)電廠、變電所的分期和最終建設規(guī)模

3．供電負荷的數量和性質

4．系統(tǒng)備用容量大小

5．電壓等級與接入系統(tǒng)方式

一、選擇主接線的依據1．發(fā)電廠、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和二、主接線的基本接線形式單元接線橋形接線角形接線有母線接線無母線接線單母線接線雙母線接線一臺半斷路器接線變壓器母線組接線單母線分段增設旁路雙母線分段增設旁路擴大單元接線內橋/外橋三角/四角/五角/六角二、主接線的基本接線形式單元接線有母線接線無母線接線單母線接1.各電壓等級配電裝置接線形式的選擇330500KV超高壓配電裝置連接大容量發(fā)電機組、主變壓器、超高壓輸電線路，必須具有高度的可靠性，不允許母線故障或母聯斷路器、分段斷路器拒動而導致同時切除兩臺以上大型機組或超高壓線路，也不允許系統(tǒng)穩(wěn)定破壞等大面積停電事故。常用的接線形式有：35角形接線一臺半斷路器接線變壓器母線組接線雙母線四分段接線1.各電壓等級配電裝置接線形式的選擇330500KV超高壓35220KV配電裝置根據其在電力系統(tǒng)中的地位和作用、電壓等級、負荷狀況、出線回路數等條件確定。35220KV出線為2回橋形或多角形接線3560KV出線48回110220KV出線不超過4回單母線分段接線3560KV出線在8回以上110220KV出線為5回及以上雙母線接線35220KV配電裝置35220KV出線為2回橋

610KV電壓等級配電裝置發(fā)電廠610KV配電裝置：單母線分段或雙母線接線（每段母線上所連接的發(fā)電機容量為12MW以上）雙母線分段接線，并裝設分段電抗器（每段母線上所連接的發(fā)電機容量為24MW及以上）變電站610KV配電裝置：單母線分段單母線接線

610KV電壓等級配電裝置不需設置旁路的情況系統(tǒng)允許斷路器停電檢修時接線允許斷路器停電檢修時中小型水電站枯水季節(jié)允許停電檢修出線斷路器時采用高可靠性的SF6斷路器及全封閉組合電器時2.設置旁路母線的原則110220KV配電裝置采用單母線分段或雙母線接線的110220KV配電裝置，除斷路器允許停電檢修外，一般設置旁路母線；當220KV出線在4回及以上、110KV出線在6回及以上時，一般采用有專用旁路斷路器的接線。不需設置旁路的情況2.設置旁路母線的原則110220K設置旁路母線的原則610KV配電裝置一般不設置旁路母線；可設置旁路的情況：出線回路數多、多數線路向用戶單獨供電而用戶內缺少備用電源且不允許停電、均為架空出線的情況。3560KV配電裝置

采用單母分段接線且斷路器無條件停電檢修時可設置不帶專用旁路斷路器的旁路母線；當采用雙母線時不宜設置旁路母線，有條件時可設置旁路隔離開關。設置旁路母線的原則610KV配電裝置3560KV配電關于帶旁路的母線制接線的發(fā)展變化20世紀50~60年代在較重要的35~500KV配電裝置中廣泛使用缺點：

1）增加了設備、占地，也增加了工程投資2）倒閘操作復雜，易產生誤操作3）保護及二次回路接線復雜4）不利于實現變電所的無人值班新建工程很少采用帶旁路母線的接線方式

1）系統(tǒng)接線可靠性高2）設備制造水平提高：SF6、真空斷路器、液壓彈簧等操作機構3）繼電保護微機化、保護雙重化配置4）220kV及以下變電站一般按無人值班方式設計關于帶旁路的母線制接線的發(fā)展變化20世紀50~60年代在較重第五部分主變壓器的選擇第五部分主變壓器的選擇一、變壓器容量的確定1.發(fā)電廠主變壓器1）單元接線按發(fā)電機額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留10%的裕度確定。擴大單元接線的變壓器容量，按上述算出的兩臺機容量之和確定。一、變壓器容量的確定1.發(fā)電廠主變壓器1）單元接線1.發(fā)電廠主變壓器2）具有發(fā)電機電壓母線當發(fā)電機電壓母線上負荷最小時，扣除廠用負荷后，主變壓器應能將剩余有功和無功送往系統(tǒng)；發(fā)電機電壓母線上最大一臺發(fā)電機檢修或故障時，主變能從系統(tǒng)倒送功率保證母線上最大負荷的需要；發(fā)電機電壓母線上有兩臺或以上主變時，當其中容量最大的一臺因故退出運行時，其余主變在允許的正常過負荷范圍內，應能輸送母線剩余功率的70%以上；因系統(tǒng)經濟運行要求需限制本廠出力時，應具有從系統(tǒng)倒送功率的能力，滿足電壓母線上最大負荷的要求。1.發(fā)電廠主變壓器2）具有發(fā)電機電壓母線當發(fā)電機電壓母線上負2.變電站主變壓器變電所主變容量，一般應按5~10年規(guī)劃負荷、負荷性質、電網結構等綜合考慮，確定其容量。重要變電所，應考慮一臺主變停運，其余主變容量在計及過負荷能力允許時間內，應滿足I、II類負荷的供電。一般性變電所，當一臺主變停，其余主變容量應能滿足全部負荷的70%~80%。2.變電站主變壓器變電所主變容量，一般應按5~10年規(guī)劃負二、主變壓器臺數的確定與系統(tǒng)有強聯系的大、中型發(fā)電廠和樞紐變電所，在一種電壓等級下，主變應不少于2臺。對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，可設3臺主變。與系統(tǒng)弱聯系的中、小型電廠和低壓側電壓為6~10KV的變電所，或與系統(tǒng)聯系只是備用性質時，可只裝1臺變壓器。

聯絡變?yōu)椴贾煤鸵€方便，通常只選一臺，在中性點接地方式允許條件下，以選自耦變?yōu)橐?。其第三繞組，即低壓繞組兼作廠用備用電源或引接無功補償裝置。

----與電壓等級、接線形式、傳輸容量、和系統(tǒng)的聯系等因素有密切關系。二、主變壓器臺數的確定與系統(tǒng)有強聯系的大、中型發(fā)電廠和樞紐變三、主變壓器型式的選擇

330KV及以下電力系統(tǒng)，一般都應選三相變壓器。500KV及以上電力系統(tǒng)中的主變相數的選擇，除按容量、制造水平、運輸條件確定外，更重要的是考慮負荷和系統(tǒng)情況，保證供電可靠，進行綜合分析，在滿足技術、經濟的條件下，來確定選用單相變還是三相變。相數的確定-------主變選擇三相還是單相，主要考慮變壓器的制造條件、運輸條件和可靠性要求等因素。三、主變壓器型式的選擇330KV及以下電力系統(tǒng)，一般都應選a.一般當最大機組容量為125MW及以下的發(fā)電廠，多采用三繞組變壓器。但每個繞組的通過容量應達到該變壓器額定容量的15%及以上，否則選兩臺雙繞組變合理。b.對于最大機組為200MW以上的發(fā)電廠，一般采用雙繞組變壓器，加聯絡變壓器。c.在110KV及以上中性點直接接地系統(tǒng)中，凡需選用三繞組變的場所，均可優(yōu)先選用自耦變。它損耗小，體積小，效率高，但限流效果差，且變比不宜過大。

繞組數的確定-----發(fā)電廠如以兩種升高電壓等級向用戶供電或與系統(tǒng)連接時，可采用二臺雙繞組或一臺三繞組或自耦變。a.一般當最大機組容量為125MW及以下的發(fā)電廠，多采用三我國110KV及以上電壓等級中，變壓器三相繞組都采用“YN

”連接；35KV采用“Y”連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35KV以下，采用“△”連接。在發(fā)電廠和變電所中，一般考慮系統(tǒng)或機組的同步并列要求以及限制三次諧波對電源的影響等因素，主變壓器的接線組別一般都選用YN/△-11常規(guī)接線。

繞組接線組別的確定------變壓器三相繞組的連接方式有“Y”和“△”兩種，應根據具體工程確定；接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，采用時鐘法表示我國110KV及以上電壓等級中，變壓器三相繞組都采用“YN采用有載調壓的情況：接于出力變化大的發(fā)電廠的主變，特別是潮流方向不固定，且要求變壓器副邊電壓維持在一定水平。接于時而為送端，時而為受端，具有可逆工作特點的聯絡變壓器，為保證供電質量，要求母線電壓恒定。發(fā)電機經常在低功率因數下運行。

調壓方式的確定------包括無激磁調壓和有載調壓兩種，其調壓范圍分別在10%以內和30%。發(fā)電廠主變很少采用有載調壓，220KV及以上的降壓變壓器僅在電網電壓變化較大時采用有載調壓。采用有載調壓的情況：調壓方式的確定------包括無激磁調壓自然風冷：7500KVA以下小容量變，

強迫空氣冷卻：容量大于10000KVA強迫油循環(huán)水冷卻

強迫油循環(huán)導向冷卻

水內冷變壓器

采用充氣式變壓器

冷卻方式-----隨形式和容量不同而異自然風冷：7500KVA以下小容量變，冷卻方式-----隨謝謝！謝謝！電力系統(tǒng)課程設計電力系統(tǒng)課程設計電網設計與發(fā)電廠變電站設計電力系統(tǒng)設計與廠站電氣系統(tǒng)設計的關系示意圖國家計劃及能源政策能源規(guī)劃電力負荷預測電源規(guī)劃電網規(guī)劃發(fā)電廠、變電站設計電力系統(tǒng)規(guī)劃設計電網設計與發(fā)電廠變電站設計電力系統(tǒng)設計與廠站電氣系統(tǒng)設計的關電力系統(tǒng)課程設計課件第一部分設計任務及要求第一部分設計任務及要求電力系統(tǒng)課程設計的目的選擇高壓輸電網設計題目增強工程觀念；熟悉電力系統(tǒng)規(guī)劃設計有關的技術規(guī)程、規(guī)定和導則等；掌握電力網初步設計的基本方法以及相關的基本計算；學習工程設計說明書的撰寫方法。

電力系統(tǒng)課程設計的目的選擇高壓輸電網設計題目設計內容1、電力系統(tǒng)功率平衡

2、電力網接線方案的技術論證及經濟比較；

3、最大和最小運行方式下的潮流計算；

4、調壓計算；

5、編寫設計說明書，繪圖。

設計內容1、電力系統(tǒng)功率平衡第二部分電網設計步驟及主要方法第二部分電網設計步驟及主要方法1、原始資料分析

包括：電網地理位置圖；各電廠發(fā)電機的型號、單機容量和臺數；各變電站以及電廠發(fā)電機直配負荷的最大與最小值（或以負荷曲線的形式給出）、功率因數、額定電壓、負荷的電壓要求、供電可靠性要求等。分析：1）了解電源及負荷的性質和類型，明確各類負荷的大小和性質，特別是一類和二類負荷所占的比例，從而確定系統(tǒng)的規(guī)模，以及負荷對可靠性的要求等。2）其次，初步確定電廠與各變電站之間的距離，為進一步確定供電電壓等級提供數據。

1、原始資料分析包括：電網地理位置圖；各電廠發(fā)電機的型號、2、功率平衡分析目的：確定系統(tǒng)的有功備用容量是否滿足要求，以及系統(tǒng)的無功平衡情況。根據規(guī)定，要求系統(tǒng)的總有功備用容量不低于系統(tǒng)最大發(fā)電負荷的20%。如果系統(tǒng)的有功備用不足，則需提出電源擴建的方案，如在現有的電廠增加機組的臺數和容量等。

2、功率平衡分析目的：確定系統(tǒng)的有功備用容量是否滿足要求，以系統(tǒng)最大負荷時的有功功率平衡計算步驟

1）系統(tǒng)的最大用電負荷計算：Pmax.i------各變電站最大用電負荷K1------同時率或同時系數一般應根據實際統(tǒng)計資料確定，當沒有實際資料時，可近似取如下參考值：用戶較少時0.95~1.0，用戶較多時0.7~0.85，地區(qū)與系統(tǒng)之間0.9~0.95系統(tǒng)最大負荷時的有功功率平衡計算步驟1）系統(tǒng)的最大用電負荷系統(tǒng)最大負荷時的有功功率平衡計算步驟

2）系統(tǒng)的供電負荷計算：綜合用電負荷加上電力網的功率損耗就是各發(fā)電廠應該供給的功率，稱為電力系統(tǒng)供電負荷K2------網損率，通常用供電負荷的百分數表示，一般為5%~10%系統(tǒng)最大負荷時的有功功率平衡計算步驟2）系統(tǒng)的供電負荷計算系統(tǒng)最大負荷時的有功功率平衡計算步驟

3）系統(tǒng)的發(fā)電負荷計算：供電負荷再加上發(fā)電廠的廠用電，以及發(fā)電機電壓的直配負荷就是發(fā)電機應發(fā)出的功率，稱為電力系統(tǒng)的發(fā)電負荷K3------廠用電率通常用本廠發(fā)電負荷的百分數表示，一般熱電廠為10%~15%，凝汽式電廠為8%~10%，小型凝汽式電廠為5%從6%，大中型水電廠0.1%~0.5%，小型水電廠1.0%，核電廠4%~5%；PZ------發(fā)電機電壓直配負荷

系統(tǒng)最大負荷時的有功功率平衡計算步驟3）系統(tǒng)的發(fā)電負荷計算系統(tǒng)最大負荷時的有功功率平衡計算步驟

4）系統(tǒng)有功備用容量計算系統(tǒng)的裝機容量減去發(fā)電負荷，即為備用容量。根據規(guī)定，系統(tǒng)的總備用容量不得低于系統(tǒng)最大發(fā)電負荷的20%，即系統(tǒng)的總裝機容量應大于或等于該系統(tǒng)最大發(fā)電負荷的1.2倍。系統(tǒng)最大負荷時的有功功率平衡計算步驟4）系統(tǒng)有功備用容量計系統(tǒng)最大負荷時的無功功率平衡

根據《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術導則》，在主變壓器最大負荷時，各級變電站二次負荷功率因數應滿足：220kV變電站0.95~1.0，35kV~110kV變電站0.9~1.0；對不滿足要求的變電站進行無功補償。計算系統(tǒng)的無功電源和補償后的系統(tǒng)無功負荷。計算時，假設發(fā)電機為額定運行狀態(tài)，變壓器的工作損耗按每經一次電壓變換，無功損耗為負荷視在功率的12%估算，不考慮架空線路的無功損耗和充電功率，以及無功補償裝置的容量。系統(tǒng)最大負荷時的無功功率平衡根據《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技3、電力網接線方案的選擇

1）擬訂電網接線形式，選擇相應的電壓等級

接線：有備用、無備用輸電線路電壓等級：應根據輸送容量、輸電距離等確定。初步擬定電網接線方案時，可根據我國各額定電壓等級的合理的輸送功率和輸電距離，來選擇各線路的供電電壓等級。

3、電力網接線方案的選擇1）擬訂電網接線形式，選擇相應的電…………我國各級電壓輸送能力統(tǒng)計輸電電壓(KV)輸送容量（MW）傳輸距離（km）0.380.1及以下0.6及以下30.1～1.01～360.1～1.24～15100.2～2.06～20352～1020～5011010～5050～150220100～500100～300330200～1000200～600500600～1500400～1000電壓等級不宜過多，以減少變電重復容量我國現有電網的電壓等級的配置大致分為兩類，即110／220／500kV及110／330kV。220kV以下電壓等級的配置則為10／63／220kV及10(6)／35／110／220kV兩種系列。我國各級電壓輸送能力統(tǒng)計輸電電壓(KV)輸送容量（MW）傳輸3、電力網接線方案的選擇

2）確定發(fā)電廠、變電站主變壓器的臺數、容量和主接線形式

主接線設計時，應根據電壓等級、進出線回路數、負荷對可靠性的要求等實際情況，參照設計規(guī)程和典型設計來完成。需要注意的是，發(fā)電廠和變電站高壓側的接線應與電網接線方案相一致3、電力網接線方案的選擇2）確定發(fā)電廠、變電站主變壓器的臺(a)(b)(c)站1站1站1發(fā)電廠發(fā)電廠發(fā)電廠(a)(b)(c)站1站1站1發(fā)電廠發(fā)電廠發(fā)電廠3、電力網接線方案的選擇

3）選擇聯絡線路的導線型號

a.計算電網在最大運行方式下的初步潮流分布。針對環(huán)網接線，由于線路參數未知，因此先按均一網進行計算，不考慮線路和變壓器的功率損耗。b.按經濟電流密度來選擇各線路的導線截面和導線型號。c.按電暈、允許載流量、機械強度進行校驗。注意：雙回路供電線路在校驗發(fā)熱條件時，應考慮一回路故障切除后，另一回線路承擔全部最大負荷時的情況。3、電力網接線方案的選擇3）選擇聯絡線路的導線型號3、電力網接線方案的選擇

4）方案的初步比較

包括：線路長度、導線長度、高壓斷路器數目、有色金屬消耗量。在說明書中，可通過表格的形式將各電網方案的上述指標列舉出來進行比較分析。a.線路走廊長度一般比地理圖上的直線長度長5%~10%，導線長度也要比相應的路徑長度長5%~10%。b.在比較高壓斷路器數目時，不需要計及變電站中低壓側的斷路器，有色金屬耗量可根據導線的型號和長度查表計算出來。c.經過方案的初步比較，一般留下2~3個方案進行詳細的技術經濟比較。3、電力網接線方案的選擇4）方案的初步比較3、電力網接線方案的選擇

5）方案的詳細比較

對所有保留下來的方案進行電壓損耗、電能損耗、工程總投資、年運行費用計算，篩除不合理的方案等，最后選擇一個最優(yōu)方案。3、電力網接線方案的選擇5）方案的詳細比較4、最大和最小運行方式下的潮流計算

針對最優(yōu)電網接線，分別計算最大最小方式下的潮流分布。步驟如下：1）元件參數計算；

2）最大、最小負荷時的運算負荷及電源運算功率計算；

3）最大、最小負荷時的潮流計算；

4）計算最大負荷情況下，潮流最重的一條線路故障退出后的系統(tǒng)潮流分布。

4、最大和最小運行方式下的潮流計算針對最優(yōu)電網接線，分別計5、調壓計算

1）根據《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術導則》確定電力系統(tǒng)各級電力網電壓的允許偏差范圍。2）一般先選用無激磁調壓變壓器，不滿足要求時選用有載調壓變壓器或進行無功補償。為保證用戶受端電壓質量和降低線損，220kV及以下的電網電壓宜采用逆調壓方式。3）根據潮流計算結果，以及各廠、站低壓側的調壓要求，分析系統(tǒng)在最大和最小負荷時的各點電壓情況，確定各變壓器分接開關的位置，并進行驗算。5、調壓計算1）根據《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術導則》第三部分輸電線路的選擇第三部分輸電線路的選擇一、按經濟電流密度選擇導線截面

S----導線截面積（mm2）；Pmax----送電容量（kW）；J----經濟電流密度（A/mm2）；UN----線路額定電壓（kV）。

導線的經濟電流密度可根據導線類型及最大負荷利用小時數查表得到。一、按經濟電流密度選擇導線截面S----導線截面積（mm2線路的最大負荷利用小時數Tmax,是由所通過的各負荷點的功率及其Tmax決定，對于鏈式網絡或環(huán)形網絡，各段線路的最大負荷利用小時數可根據最大負荷利用小時數的定義，通過對所供負荷點的最大負荷利用小時數取加權平均獲得：

Pmax.j-----各負荷點的最大有功功率；Tmax.j-----各負荷點的最大負荷利用小時數站1站2Pmax2Tmax2電廠Pmax1Tmax1線路的最大負荷利用小時數Tmax,是由所通過的各負荷點的功率二、按電暈條件校驗導線截面

Ur----導線的電暈臨界電壓；Umax----導線最高工作電壓。額定電壓（kV）110220330500750軟導線型號LGJ-50LGJ-240LGJ-600LGJK-500LGJ-2×240LGJ-4×300LGJQ-3×400LGJQ-4×500管形導體外徑（mm）Ф20Ф30Ф40

不必驗算電暈的導線最小型號及外徑二、按電暈條件校驗導線截面Ur----導線的電暈臨界電壓三、按發(fā)熱校驗導線截面積

對各種不同運行方式以及事故情況下的傳輸容量進行發(fā)熱校驗，保證預期的輸送容量不超過導線發(fā)熱所允許的數值。

K-----環(huán)境修正系數，可查表獲得；Ial-----導體在海拔1000m及以下、環(huán)境溫度為25℃時的長期允許載流量Imax-----各種正常運行方式和事故后運行方式下通過導體的最大工作電流。關于環(huán)境溫度，根據我國設備選擇的有關規(guī)定，對于戶外的裸導體，一般取當地一年中最熱月的平均最高溫度；在室內則取當地最熱月平均最高溫度加5℃。

三、按發(fā)熱校驗導線截面積對各種不同運行方式以及事故情況下的四、按機械強度校驗導線截面

對于跨越鐵路、通航河流、公路、通信線路以及居民區(qū)的電力線路，導線截面積不得小于35mm2；通過其它地區(qū)的電力線路的允許最小截面積，35kV及以上線路為25mm2，35kV以下線路為16mm2。

四、按機械強度校驗導線截面對于跨越鐵路、通航河流、公路、通五、按允許電壓損耗選擇或校驗導線截面

負荷矩法：所謂負荷矩是指線路傳輸的最大有功功率與線路長度的乘積，能反映線路的功率損耗和電壓質量。例如，根據手冊中給出的6~220kV線路電壓損失10%時的負荷矩，可以了解當線路允許電壓損失為10%時，各型號導線、導線截面、功率因數、負荷矩以及電壓等級之間的關系，對所選的線路進行電壓損失校驗，還可作為選擇電壓等級的依據。見曹敏繩《電力系統(tǒng)課程設計及畢業(yè)設計參考資料》P30表3-2、3-3、3-4五、按允許電壓損耗選擇或校驗導線截面負荷矩法：所謂負荷矩是第四部分主接線設計第四部分主接線設計輸電網絡設計輸電網絡設計一、選擇主接線的依據

1．發(fā)電廠、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用

2．發(fā)電廠、變電所的分期和最終建設規(guī)模

3．供電負荷的數量和性質

4．系統(tǒng)備用容量大小

5．電壓等級與接入系統(tǒng)方式

一、選擇主接線的依據1．發(fā)電廠、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和二、主接線的基本接線形式單元接線橋形接線角形接線有母線接線無母線接線單母線接線雙母線接線一臺半斷路器接線變壓器母線組接線單母線分段增設旁路雙母線分段增設旁路擴大單元接線內橋/外橋三角/四角/五角/六角二、主接線的基本接線形式單元接線有母線接線無母線接線單母線接1.各電壓等級配電裝置接線形式的選擇330500KV超高壓配電裝置連接大容量發(fā)電機組、主變壓器、超高壓輸電線路，必須具有高度的可靠性，不允許母線故障或母聯斷路器、分段斷路器拒動而導致同時切除兩臺以上大型機組或超高壓線路，也不允許系統(tǒng)穩(wěn)定破壞等大面積停電事故。常用的接線形式有：35角形接線一臺半斷路器接線變壓器母線組接線雙母線四分段接線1.各電壓等級配電裝置接線形式的選擇330500KV超高壓35220KV配電裝置根據其在電力系統(tǒng)中的地位和作用、電壓等級、負荷狀況、出線回路數等條件確定。35220KV出線為2回橋形或多角形接線3560KV出線48回110220KV出線不超過4回單母線分段接線3560KV出線在8回以上110220KV出線為5回及以上雙母線接線35220KV配電裝置35220KV出線為2回橋

610KV電壓等級配電裝置發(fā)電廠610KV配電裝置：單母線分段或雙母線接線（每段母線上所連接的發(fā)電機容量為12MW以上）雙母線分段接線，并裝設分段電抗器（每段母線上所連接的發(fā)電機容量為24MW及以上）變電站610KV配電裝置：單母線分段單母線接線

610KV電壓等級配電裝置不需設置旁路的情況系統(tǒng)允許斷路器停電檢修時接線允許斷路器停電檢修時中小型水電站枯水季節(jié)允許停電檢修出線斷路器時采用高可靠性的SF6斷路器及全封閉組合電器時2.設置旁路母線的原則110220KV配電裝置采用單母線分段或雙母線接線的110220KV配電裝置，除斷路器允許停電檢修外，一般設置旁路母線；當220KV出線在4回及以上、110KV出線在6回及以上時，一般采用有專用旁路斷路器的接線。不需設置旁路的情況2.設置旁路母線的原則110220K設置旁路母線的原則610KV配電裝置一般不設置旁路母線；可設置旁路的情況：出線回路數多、多數線路向用戶單獨供電而用戶內缺少備用電源且不允許停電、均為架空出線的情況。3560KV配電裝置

采用單母分段接線且斷路器無條件停電檢修時可設置不帶專用旁路斷路器的旁路母線；當采用雙母線時不宜設置旁路母線，有條件時可設置旁路隔離開關。設置旁路母線的原則610KV配電裝置3560KV配電關于帶旁路的母線制接線的發(fā)展變化20世紀50~60年代在較重要的35~500KV配電裝置中廣泛使用缺點：

1）增加了設備、占地，也增加了工程投資2）倒閘操作復雜，易產生誤操作3）保護及二次回路接線復雜4）不利于實現變電所的無人值班新建工程很少采用帶旁路母線的接線方式

1）系統(tǒng)接線可靠性高2）設備制造水平提高：SF6、真空斷路器、液壓彈簧等操作機構3）繼電保護微機化、保護雙重化配置4）220kV及以下變電站一般按無人值班方式設計關于帶旁路的母線制接線的發(fā)展變化20世紀50~60年代在較重第五部分主變壓器的選擇第五部分主變壓器的選擇一、變壓器容量的確定1.發(fā)電廠主變壓器1）單元接線按發(fā)電機額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留10%的裕度確定。擴大單元接線的變壓器容量，按上述算出的兩臺機容量之和確定。一、變壓器容量的確定1.發(fā)電廠主變壓器1）單元接線1.發(fā)電廠主變壓器2）具有發(fā)電機電壓母線當發(fā)電機電壓母線上負荷最小時，扣除廠用負荷后，主變壓器應能將剩余有功和無功送往系統(tǒng)；發(fā)電機電壓母線上最大一臺發(fā)電機檢修或故障時，主變能從系統(tǒng)倒送功率保證母線上最大負荷的需