《电力系统规划与可靠性-3电网规划.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统规划与可靠性-3电网规划.pptx（113页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、LOGO电力系统规划与可靠性电力系统规划与可靠性电力系统规划与可靠性电力系统规划与可靠性第第第第3 3讲讲讲讲 电网规划电网规划电网规划电网规划内容安排内容安排v概述概述v直流潮流模型直流潮流模型v输电线路的输送能力输电线路的输送能力v电网电压等级的选择电网电压等级的选择v变电站的站址及容量选择变电站的站址及容量选择v架空送电线路导线截面的选择和校验架空送电线路导线截面的选择和校验v网络结构规划的常规方法网络结构规划的常规方法v优化规划方法优化规划方法v启发式规划方法启发式规划方法LOGO一、概一、概一、概一、概 述述述述电网规划的内容电网规划的内容v定义：以负荷预测和电源规划为基础，解决在定
2、义：以负荷预测和电源规划为基础，解决在何何时时、何地何地投建或改造投建或改造何种类型何种类型的的输电线路及其回输电线路及其回路数路数问题问题v基本原则：为实现规划期内所需要的输电能力，基本原则：为实现规划期内所需要的输电能力，在满足各项技术指标的前提下，在满足各项技术指标的前提下，使方案总投入费使方案总投入费用达到最少用达到最少 v主要内容：主要内容：1.确定输电方式确定输电方式 2.选择电网电压选择电网电压 3.确定变电站布局和规模确定变电站布局和规模 4.确定网络结构确定网络结构电网规划的内容电网规划的内容v在在输电方式输电方式上，我国现阶段仍上，我国现阶段仍以交流输电为主以交流输电为主，
3、只有在只有在500kV及以上电压及以上电压时才时才考虑直流输电考虑直流输电的必的必要性要性v电网规划的重点是对电网规划的重点是对主网网架主网网架进行规划。进行规划。v目前，我国电网规划目前，我国电网规划主要的解决问题为主要的解决问题为：1.大型水、火电厂及核电厂接入系统规划大型水、火电厂及核电厂接入系统规划 2.各大区电网或省级电网的受端主干电网规划各大区电网或省级电网的受端主干电网规划 3.大区电网或省级电网之间联网规划大区电网或省级电网之间联网规划 4.城市电网规划城市电网规划 5.大型工矿企业的供电网规划大型工矿企业的供电网规划电网规划应具备的条件电网规划应具备的条件v电网规划的最终结果
4、取决于电网规划的最终结果取决于原始资料原始资料和和规划方法规划方法v原始资料包括：原始资料包括：1.规划年度用电规划年度用电负荷负荷的电力、电量资料的电力、电量资料 2.规划年度规划年度电源电源（现有和新增）的情况（现有和新增）的情况 3.现有现有电网电网（包括在建设和已列入基建计划的线（包括在建设和已列入基建计划的线路和变电站）的基础资料路和变电站）的基础资料电网规划方法电网规划方法v电网规划方法主要包括电网规划方法主要包括：1.传统规划方法传统规划方法 2.优化规划方法优化规划方法 3.启发式规划方法启发式规划方法v优化规划方法和启发式规划方法均属于电网规优化规划方法和启发式规划方法均属于
5、电网规划的数学方法。划的数学方法。电网规划方法电网规划方法v传统规划方法传统规划方法以以方案比较方案比较为基础，参与比较的几个为基础，参与比较的几个方案由规划人员根据经验提出。方案由规划人员根据经验提出。v优点优点是：方法简单易操作。是：方法简单易操作。v缺点缺点是：方案的拟定由技术人员来完成，很大程度是：方案的拟定由技术人员来完成，很大程度上依赖于规划者的经验，具有较大的主观性，所提上依赖于规划者的经验，具有较大的主观性，所提出的若干个可行方案很可能不包含理论上的最优方出的若干个可行方案很可能不包含理论上的最优方案，难以保证决策的正确性和实施的可靠性。案，难以保证决策的正确性和实施的可靠性。
6、电网规划方法电网规划方法v优化规划方法优化规划方法主要是运用运筹学中的规划理论，将主要是运用运筹学中的规划理论，将电网规划的实际问题描述为各种电网规划的实际问题描述为各种数学优化模型数学优化模型，并，并利用计算机求解的一种方法。数学优化模型包含利用计算机求解的一种方法。数学优化模型包含变变量、目标函数、约束条件量、目标函数、约束条件三个要素。三个要素。v优点优点是：考虑了各变量之间的相互影响，理论上可是：考虑了各变量之间的相互影响，理论上可以自动形成规划问题的全部可能存在方案，并一定以自动形成规划问题的全部可能存在方案，并一定包含有最优方案。包含有最优方案。v缺点缺点是：电网规划的变量数很多、
7、约束条件复杂，是：电网规划的变量数很多、约束条件复杂，存在求解困难，在建立数学优化模型时不得不对具存在求解困难，在建立数学优化模型时不得不对具体问题做大量简化；有些规划决策因素难以用数学体问题做大量简化；有些规划决策因素难以用数学模型表达，因此数学上的最优解未必是符合工程实模型表达，因此数学上的最优解未必是符合工程实际的最优方案。际的最优方案。电网规划方法电网规划方法v启发式规划方法启发式规划方法：以直观分析为依据，通常：以直观分析为依据，通常基于基于系统某一性能指标系统某一性能指标对可行路径上的一些线路参数对可行路径上的一些线路参数进行进行灵敏度分析灵敏度分析，根据一定原则，根据一定原则，选
8、择最有效的选择最有效的线路线路加入系统进行网络扩展。加入系统进行网络扩展。v优点优点是：直观、灵活、计算时间短，便于人工参是：直观、灵活、计算时间短，便于人工参与决策且能给出符合工程实际的较优解。与决策且能给出符合工程实际的较优解。v缺点缺点是：难以选择既容易计算又能真正反映规划是：难以选择既容易计算又能真正反映规划问题实质的性能指标，并且网络规模较大时，指问题实质的性能指标，并且网络规模较大时，指标对于一组方案差别都不大，难以优化选择。标对于一组方案差别都不大，难以优化选择。LOGO二、直流潮流模型二、直流潮流模型二、直流潮流模型二、直流潮流模型直流潮流模型直流潮流模型v在电网规划中，无论采
9、用什么规划方法，贯穿始终的一项内容就是在电网规划中，无论采用什么规划方法，贯穿始终的一项内容就是潮流计算。未来网络结构是否合理，往往就集中表现在网络的潮流潮流计算。未来网络结构是否合理，往往就集中表现在网络的潮流分布是否合理。分布是否合理。v电力系统稳态分析课程所学的高斯电力系统稳态分析课程所学的高斯-塞德尔法和牛顿塞德尔法和牛顿-拉夫逊法拉夫逊法等潮流计算方法都是交流潮流计算方法，需要多次迭代求解非等潮流计算方法都是交流潮流计算方法，需要多次迭代求解非线性方程组，精度较高但计算量较大，不适应形成电网规划方线性方程组，精度较高但计算量较大，不适应形成电网规划方案时多次而反复的潮流计算要求。案时
10、多次而反复的潮流计算要求。直流潮流模型直流潮流模型v直流潮流模型是把非线性电力潮流问题简化为线形电路直流潮流模型是把非线性电力潮流问题简化为线形电路问题，从而使分析计算非常方便。虽然它的精度不如交问题，从而使分析计算非常方便。虽然它的精度不如交流潮流计算方法，但在输电网规划中，由于需要大量的流潮流计算方法，但在输电网规划中，由于需要大量的过负荷校验计算，且原始资料本身也并不精确，因此仍过负荷校验计算，且原始资料本身也并不精确，因此仍得到了广泛的应用。得到了广泛的应用。v在电网规划中，关键是如何把有功功率从电源处输送给在电网规划中，关键是如何把有功功率从电源处输送给负荷，即架线方案首先要保证有功
11、潮流的输送。至于输负荷，即架线方案首先要保证有功潮流的输送。至于输电线上的无功潮流相对较小，可近似认为它对有功潮流电线上的无功潮流相对较小，可近似认为它对有功潮流分布没有影响。基于这种分析的成立，则产生了分布没有影响。基于这种分析的成立，则产生了只反映只反映有功潮流分布的直流潮流模型有功潮流分布的直流潮流模型。直流潮流模型直流潮流模型v基础知识基础知识 2.节点注入电流节点注入电流 1.节点有功功率注入节点有功功率注入 3.节点电压节点电压 4.与与 的关系式的关系式直流潮流模型直流潮流模型v节点导纳矩阵节点导纳矩阵Y 的组成元素中的组成元素中:v互导纳互导纳:v自导纳自导纳:式中：式中：yi
12、j 支路支路 i-j 的导纳，的导纳，yij=1/zij；Rij，Xij 支路支路 i-j 的电阻和电抗，的电阻和电抗，zij=Rij+jXij 节点导纳矩阵节点导纳矩阵 Y 中，中，每一行的对角元素每一行的对角元素Yii等于同一行等于同一行其他非对角元素其他非对角元素Yij之和的负值。之和的负值。直流潮流模型直流潮流模型v当节点电压以极坐标形式表示时，节点有功功率注入的交流当节点电压以极坐标形式表示时，节点有功功率注入的交流潮流方程为：潮流方程为：v支路有功功率的交流潮流方程为：支路有功功率的交流潮流方程为：式中：式中：N 系统节点数；系统节点数；Pi 节点节点 i 的有功功率注入；的有功功
13、率注入；Pij 支路支路i-j 流过的有功功率；流过的有功功率；Ui,Uj 节点节点 i 和节点和节点 j的电压幅值；的电压幅值；表示所有与节点表示所有与节点i 直接相连的节点，直接相连的节点，包括包括 j=i；ij 支路支路i-j 两端节点的电压相角差，两端节点的电压相角差，ij=i j；Gij，Bij 节点导纳矩阵节点导纳矩阵Y 中各元素的实部和虚部；中各元素的实部和虚部；tij 支路支路i-j 的变压器非标准变比；的变压器非标准变比；直流潮流模型直流潮流模型v考虑高压输电网的一般特性考虑高压输电网的一般特性，依据以下条件，依据以下条件对交流潮流对交流潮流方程进行简化方程进行简化，就可以得
14、到直流潮流方程：，就可以得到直流潮流方程：1.高压输电线路的电阻一般远小于其电抗，即高压输电线路的电阻一般远小于其电抗，即RijXij，因而因而可以假定：可以假定：2.输电线路两端电压相角差一般不大输电线路两端电压相角差一般不大(ij 10%)，可取：可取：直流潮流模型直流潮流模型v考虑高压输电网的一般特性考虑高压输电网的一般特性，依据以下条件，依据以下条件对交流潮流对交流潮流方程进行简化方程进行简化，就可以得到直流潮流方程：，就可以得到直流潮流方程：3.假定系统中各节点电压的标么值都等于假定系统中各节点电压的标么值都等于1，则有：，则有：4.不考虑接地支路及变压器非标准变比的影响不考虑接地支
15、路及变压器非标准变比的影响，即有，即有：以上简化条件对有功潮流分布不致引起较大误差！以上简化条件对有功潮流分布不致引起较大误差！直流潮流模型直流潮流模型v将以上简化条件表达式代入如下节点有功功率注入的将以上简化条件表达式代入如下节点有功功率注入的交流潮流方程式：交流潮流方程式：可得：可得：已知：已知：直流潮流模型直流潮流模型代入推导可得：代入推导可得：直流潮流模型直流潮流模型v将上式写成将上式写成矩阵形式矩阵形式，并将负号放入矩阵元素中可得：，并将负号放入矩阵元素中可得：P=B 式中：式中：P 节点注入有功功率向量节点注入有功功率向量,向量元素向量元素 Pi=PGiPDi，PGi 和和 PDi
16、 分别为分别为 节点节点 i 的发电出力和负荷的发电出力和负荷 B 节点电纳矩阵节点电纳矩阵 节点电压相角向量节点电压相角向量，直流潮流模型直流潮流模型v节点电纳矩阵节点电纳矩阵B的结构形式的结构形式直流潮流模型直流潮流模型v将简化条件表达式代入如下支路有功潮流方程式：将简化条件表达式代入如下支路有功潮流方程式：可得：可得：写成矩阵形式，有：写成矩阵形式，有：Pl=Bl 式中：式中：Pl 各支路有功潮流构成的向量；各支路有功潮流构成的向量；Bl 由各支路电纳组成的对角矩阵；由各支路电纳组成的对角矩阵；各支路两端电压相角差向量各支路两端电压相角差向量;直流潮流模型直流潮流模型设网络关联矩阵为设网
17、络关联矩阵为A，则，则=A直流潮流模型直流潮流模型v支路电纳对角矩阵支路电纳对角矩阵Bl 的结构形式：的结构形式：直流潮流模型直流潮流模型vP=B和和Pl=Bl均为线性方程式，它们是均为线性方程式，它们是直流潮流直流潮流方程的基本形式方程的基本形式。由此可见，其方程已全部为实数。由此可见，其方程已全部为实数运算形式。运算形式。v当系统运行方式及接线方式给定时，当系统运行方式及接线方式给定时，即即P 和和B 均给均给定时，由定时，由P=B，通过三角分解或矩阵直接求逆可通过三角分解或矩阵直接求逆可以求出状态向量以求出状态向量，并进而由，并进而由=A 和和Pl=Bl 求出求出各支路的有功潮流各支路的
18、有功潮流Pij。v由由 ，参照对比直流电路基本关，参照对比直流电路基本关 系式系式 ，故称为直流潮流模型。，故称为直流潮流模型。直流潮流模型直流潮流模型直流潮流算法流程直流潮流算法流程步步骤骤1：输输入入电电网原始数据，包括：网原始数据，包括：节节点点发发电电出力、出力、负负荷；荷；线线路阻抗；路阻抗；节节点点编编号、号、线线路始末路始末节节点点编编号等号等步步骤骤2：生成生成节节点点电纳电纳矩矩阵阵B、支路、支路电纳对电纳对角矩角矩阵阵Bl、节节点注入有功功率向量点注入有功功率向量P、网、网络络关关联联矩矩阵阵A等参数等参数步步骤骤3：由由P=B计计算算节节点点电压电压相角向量相角向量步步骤
19、骤4：由由=A计计算支路两端算支路两端电压电压相角差向相角差向量量步步骤骤5：由由Pl=Bl计计算支路有功潮流向量算支路有功潮流向量Pl步步骤骤6：输输出潮流出潮流计计算算结结果果直流潮流模型直流潮流模型v应用直流潮流模型求解输电系统的有功潮流分布非应用直流潮流模型求解输电系统的有功潮流分布非常简单。由于常简单。由于方程式是线性的，可以直接求解，无需方程式是线性的，可以直接求解，无需迭代过程，即不存在收敛问题迭代过程，即不存在收敛问题，故，故可以快速进行追加可以快速进行追加或开断线路后的潮流估算或开断线路后的潮流估算。v通过直流潮流模型求出的有功功率与交流法计算结通过直流潮流模型求出的有功功率
20、与交流法计算结果相比，其误差并不大。显然，在输电网规划中，果相比，其误差并不大。显然，在输电网规划中，相比于交流潮流算法，相比于交流潮流算法，采用直流潮流模型进行反复多采用直流潮流模型进行反复多次的有功潮流分析，其计算量大幅降低，同时也可以满足次的有功潮流分析，其计算量大幅降低，同时也可以满足工程设计的要求工程设计的要求。LOGO三、输电线路的输送能力三、输电线路的输送能力三、输电线路的输送能力三、输电线路的输送能力输电线路的输送能力输电线路的输送能力v在在规划架线方案时，最基本的一个技术约束条件就是线规划架线方案时，最基本的一个技术约束条件就是线路输送功率要有限度路输送功率要有限度，以满足系
21、统的稳定要求以及设备，以满足系统的稳定要求以及设备本身的发热条件的限制。本身的发热条件的限制。v一般说来，一般说来，线路输送能力主要与输送距离和电压等级有线路输送能力主要与输送距离和电压等级有关：关：1.输送距离一定时，线路输送功率与其电压等级的平方成正比输送距离一定时，线路输送功率与其电压等级的平方成正比L常数时，常数时，输电线路的输送能力输电线路的输送能力2.电压等级确定的情况下，线路输送功率与其输送距离的变化关电压等级确定的情况下，线路输送功率与其输送距离的变化关系如下图所示。系如下图所示。输送距离较短时，输送容量几乎不随距离的输送距离较短时，输送容量几乎不随距离的改变而变化，此时输送功
22、率主要受导线改变而变化，此时输送功率主要受导线热稳热稳定条件定条件的限制；的限制；随着输送距离的增长，输送能力不断下降，随着输送距离的增长，输送能力不断下降，这时输送功率则受线路这时输送功率则受线路动稳定条件动稳定条件的限制的限制。电网规划设计时电网规划设计时其电压等级已知，而且输送距离一般都较长，其电压等级已知，而且输送距离一般都较长，因此，因此，线路的输送能力主要由动稳定条件来决定。线路的输送能力主要由动稳定条件来决定。输电线路的输送能力输电线路的输送能力v动稳定动稳定 短路电流、短路冲击电流短路电流、短路冲击电流通过导体时，相邻载流导体间将产生通过导体时，相邻载流导体间将产生巨大的电动力
23、巨大的电动力，严重时会造成，严重时会造成导体的机械损坏导体的机械损坏。衡量电路及。衡量电路及元件能否承受短路时最大电动力的这种能力，称作动稳定。元件能否承受短路时最大电动力的这种能力，称作动稳定。动稳定电流表明了导体承受电动力的能力，大小由导电部动稳定电流表明了导体承受电动力的能力，大小由导电部分的机械强度来决定。分的机械强度来决定。v热稳定热稳定 电流通过导体时，导体要产生热量，并且该热量与电流的电流通过导体时，导体要产生热量，并且该热量与电流的平方成正比，当有平方成正比，当有短路电流短路电流通过导体时，将产生通过导体时，将产生巨大的热量巨大的热量，由于短路时间很短，热量来不及向周围介质散发
24、，严重时由于短路时间很短，热量来不及向周围介质散发，严重时会造成会造成导体的烧毁导体的烧毁。衡量电路及元件在这很短的时间里，能否。衡量电路及元件在这很短的时间里，能否承受短路时巨大热量的能力为热稳定。承受短路时巨大热量的能力为热稳定。输电线路的输送能力输电线路的输送能力v理论上，线路输送功率理论上，线路输送功率的表达式为：的表达式为：式中：式中：U 线路电压线路电压 XL线路电抗，线路电抗，XL=X0L L 线路两端的功角差线路两端的功角差v考虑要求静稳定储备系考虑要求静稳定储备系数数Kp20%，L的的取值取值范围在范围在20 25 之间之间 当当 U、X0、L均已知时，均已知时，根据给定的根
25、据给定的 L 即可求出即可求出 P 的大小的大小 v实际应用中，线路输送功率常根据实际应用中，线路输送功率常根据导线的截面、电压、输送距离导线的截面、电压、输送距离之间的统之间的统计数据，给出一个输送功率的大致范围计数据，给出一个输送功率的大致范围以便查用。以便查用。电压等级电压等级（kV）输送容量输送容量（MW）导线截面导线截面（mm2）输送距离输送距离（km）6 0.11.2 5095 415 10 0.22 70120 620 35 21595185 2050 63 3.530 120240 30100 110 1050 120300 50150 220 100500 300400 10
26、0300 330 200800 400 200600 LOGO四、电网电压等级的选择四、电网电压等级的选择四、电网电压等级的选择四、电网电压等级的选择电网电压等级选择原则电网电压等级选择原则v选定的电压等级应符合国家电压标准选定的电压等级应符合国家电压标准 1000、750、500、330、220、110、63、35、10、6、3、0.38 kVv同一地区、同一电网内，应尽可能简化电压等级同一地区、同一电网内，应尽可能简化电压等级v 我国现有电网的电压等级配置大致分为两类我国现有电网的电压等级配置大致分为两类 非西北地区：非西北地区：110/220/500/1000 kV 西北地区：西北地区：
27、110/330/750 kVv 220kV以下电压等级的配置有两种系列：以下电压等级的配置有两种系列：10/63/220 kV、10/35/110/220 kV电网电压等级选择原则电网电压等级选择原则v电压等级不宜过多，以减少变电重复容量电压等级不宜过多，以减少变电重复容量v各级电压级差不宜太小各级电压级差不宜太小 110kV及以下（配电电压等级），电压级差在及以下（配电电压等级），电压级差在3倍以上倍以上 110kV以上（输电电压等级），电压级差在以上（输电电压等级），电压级差在2倍左右倍左右我国城市电网的电压等级分类：我国城市电网的电压等级分类：输电电压等级输电电压等级:1000，750，
28、500，330，220kV 高压配电电压等级高压配电电压等级:110，63，35 kV 中压配电电压等级中压配电电压等级:10，6，3 kV 低压配电电压等级低压配电电压等级:0.38 kV电网电压等级选择方法电网电压等级选择方法v根据根据线路送电容量线路送电容量和和送电距离送电距离选择选择电压等级电压等级 我国各电压等级输送能力统计表我国各电压等级输送能力统计表电网电压等级选择方法电网电压等级选择方法v从控制电网电力损失（网损）角度选择电压等级从控制电网电力损失（网损）角度选择电压等级 一般情况下，即送电线路采用铝导线、电流密度一般情况下，即送电线路采用铝导线、电流密度0.9A/mm2、受端
29、功率因数为受端功率因数为0.95的条件下，各级电压线路每公里电力损失的条件下，各级电压线路每公里电力损失的相对值近似为：的相对值近似为：式中：式中：每公里电力损失的相对值每公里电力损失的相对值 线路的额定电压，线路的额定电压，kV 线路长度，线路长度，km 送电线路的电力损失相对值正常不宜超过送电线路的电力损失相对值正常不宜超过5%LOGO五、变电站的站址及容量选择五、变电站的站址及容量选择五、变电站的站址及容量选择五、变电站的站址及容量选择变电站数量的一般计算变电站数量的一般计算v在对规划区域进行负荷预测的基础上，在对规划区域进行负荷预测的基础上，区域所需区域所需的变电站个数的变电站个数Ns
30、由下式确定：由下式确定：区域负荷预测值；区域负荷预测值；容载比；容载比；规划单座变电站的总容量；规划单座变电站的总容量；向上取整运算向上取整运算式中：式中：容载比容载比v容载比容载比是某一供电区域，变电设备总容量是某一供电区域，变电设备总容量(kVA)与对应的总负与对应的总负荷荷(kW)的比值。的比值。v分电压等级分区计算分电压等级分区计算v计算时，不考虑升压变电站、直供负荷、专变计算时，不考虑升压变电站、直供负荷、专变v负荷增长率低，网络结构联系紧密负荷增长率低，网络结构联系紧密 容载比可适度降低容载比可适度降低v负荷增长率高，网络结构联系不强负荷增长率高，网络结构联系不强 容载比应适当提高
31、容载比应适当提高v容载比是保障电网发生故障时，负荷能否顺利转移的重要宏观控容载比是保障电网发生故障时，负荷能否顺利转移的重要宏观控制指标；制指标；是电网规划过程中宏观控制变电总容量，满足电力平衡，是电网规划过程中宏观控制变电总容量，满足电力平衡，合理安排变电站布点和变电容量的重要依据。合理安排变电站布点和变电容量的重要依据。容容载载比，比，kVA/kW；该电压等级单个变电站的容量该电压等级单个变电站的容量该电压等级的全网最大预测负荷该电压等级的全网最大预测负荷容载比容载比v实际应用中，根据经济增长和城市社会发展的不同阶段，实际应用中，根据经济增长和城市社会发展的不同阶段，对应的对应的城网负荷增
32、长速度城网负荷增长速度可分为可分为较慢、中等、较快较慢、中等、较快三种情三种情况。况。v城市电网规划设计导则城市电网规划设计导则中推荐的相应各电压等级城网中推荐的相应各电压等级城网的容载比如下表所示，宜的容载比如下表所示，宜控制在控制在1.52.2范围之间。范围之间。城网城网负负荷增荷增长长情况情况较较慢增慢增长长中等增中等增长长较较快增快增长长年年负负荷平均增荷平均增长长率率小于小于7%7%12%大于大于12%500kV及以上及以上1.51.81.61.91.72.0220330kV1.61.91.72.01.82.135110kV1.82.01.92.12.02.2变电站容量变电站容量v变
33、电站容量是指某一变电站内各台主变压器容量之和变电站容量是指某一变电站内各台主变压器容量之和v一个变电站的主变压器台数最终规模一个变电站的主变压器台数最终规模不宜少于不宜少于2台或多于台或多于4台台v城市电网规划设计导则城市电网规划设计导则中推荐的单台变压器容量规格：中推荐的单台变压器容量规格：主主变压变压器器电压电压比比(kV/kV)单单台主台主变压变压器容器容量量(MVA)主主变压变压器器电压电压比比(kV/kV)单单台主台主变压变压器容器容量量(MVA)500/2201500110/1063330/11036063/1063220/11024035/1031.5220/63240220/3
34、5240变电站容量变电站容量v在同一城网中，同一级电压的主变压器单台容量规在同一城网中，同一级电压的主变压器单台容量规格不宜超过格不宜超过23种；在同一变电站中，同一级电压种；在同一变电站中，同一级电压的主变压器宜采用相同规格。的主变压器宜采用相同规格。v当变电站内变压器的台数或变电站总容量已达到规当变电站内变压器的台数或变电站总容量已达到规定的台数和容量以后，如负荷继续增长，一般应采定的台数和容量以后，如负荷继续增长，一般应采用增建新的变电站的方式提高电网供电能力，而不用增建新的变电站的方式提高电网供电能力，而不宜采用在原变电站内继续扩建增容的措施。宜采用在原变电站内继续扩建增容的措施。变电
35、站容量变电站容量v例题：以某地区例题：以某地区220 kV电网为对象，若预测电网为对象，若预测2020年最大负荷为年最大负荷为3940 MW，该地区已有变电站容量，该地区已有变电站容量为为3360 MVA，试计算该地区，试计算该地区最少需要最少需要新建多少个新建多少个220 kV变电站。变电站。解：1）取220 kV电压等级允许的最小容载比，即=1.6 2）设新建变电站拟安装4台主变压器，每台容量为ST=240 MVA，则新建变电站总容量为S=4ST=960 MVA 3）根据题意，新建变电站需要满足的新增负荷需求为 L=39403360/1.6=1840 MW 4）该地区最少需要新建220 k
36、V变电站：Ns=ceil18401.6/960=4 座变电站选址变电站选址v变电站选址分为规划选址和工程选址两个阶段变电站选址分为规划选址和工程选址两个阶段v规划选址：规划选址：在编制电网规划时进行。对规划电网内可在编制电网规划时进行。对规划电网内可能布置变电站的地点进行预先选择，规划出新建变电能布置变电站的地点进行预先选择，规划出新建变电站的地点或范围。站的地点或范围。v工程选址：工程选址：根据规划中所确定的地点或范围进行。结根据规划中所确定的地点或范围进行。结合一定的变电站模式及基本平面布置，充分考虑规划合一定的变电站模式及基本平面布置，充分考虑规划年限内的设备发展方向和变电站建设模式，选
37、定电气年限内的设备发展方向和变电站建设模式，选定电气布置方案，然后据此进行选址。布置方案，然后据此进行选址。变电站选址变电站选址v站址选择的一般要求：站址选择的一般要求：1.接近负荷中心接近负荷中心 2.使地区电源布局合理使地区电源布局合理 3.高低压各侧进出线方便高低压各侧进出线方便 4.站址地形、地貌及土地面积应满足近期建设和站址地形、地貌及土地面积应满足近期建设和 发展要求发展要求 5.确定站址时，应考虑其与邻近设施的相互影响确定站址时，应考虑其与邻近设施的相互影响 6.交通运输方便交通运输方便 7.所选站址应具有可靠水源，排水方便所选站址应具有可靠水源，排水方便LOGO六、架空送电线路
38、导线截面的选择六、架空送电线路导线截面的选择六、架空送电线路导线截面的选择六、架空送电线路导线截面的选择与校验与校验与校验与校验架空送电线路导线截面的选择架空送电线路导线截面的选择v按经济电流密度选择（最小）导线截面按经济电流密度选择（最小）导线截面 35kV以上电压等级架空线路，一般都要以上电压等级架空线路，一般都要按经济电流密度按经济电流密度选择选择导线截面。导线截面的计算公式为：导线截面。导线截面的计算公式为：式中：式中：S导线截面导线截面(mm2)；P送电容量送电容量(kW)；UN线路额定电压线路额定电压(kV)；J经济电流密度经济电流密度(A/mm2)，取值见下表：，取值见下表：导线
39、材料导线材料最大负荷利用小时数最大负荷利用小时数Tmax3000 h以下以下3000-5000 h5000 h以上以上铝线铝线1.651.150.9铜线铜线3.02.251.75架空送电线路导线截面的选择架空送电线路导线截面的选择v2点注意事项：点注意事项：v送电容量送电容量P的取值的取值应考虑线路投入运行后应考虑线路投入运行后510年的年的发展，在计算中必须发展，在计算中必须采用正常运行方式下经常重采用正常运行方式下经常重复出现的最高负荷。复出现的最高负荷。v在系统发展还不明确的情况下，切勿将导线截面在系统发展还不明确的情况下，切勿将导线截面选择得过小。选择得过小。架空送电线路导线截面的校验
40、架空送电线路导线截面的校验v对导线截面进行对导线截面进行4个方面的校验个方面的校验v按按电晕条件电晕条件校验导线截面校验导线截面v按按导线长期容许电流导线长期容许电流校验导线截面校验导线截面v按按电压损失电压损失校验导线截面校验导线截面v按按机械强度机械强度校验导线截面校验导线截面 按以上按以上4个方面对按经济电流密度选定的导线截面个方面对按经济电流密度选定的导线截面进行校验，当校验不满足时，需要增大导线截面进行校验，当校验不满足时，需要增大导线截面架空送电线路导线截面的校验架空送电线路导线截面的校验v按电晕条件校验导线截面按电晕条件校验导线截面v电电晕晕：在在110kV以以上上的的变变电电所
41、所和和线线路路上上，时时常常能能听听到到“陛陛哩哩”的的放放电电声声和和淡淡蓝蓝色色的的光光环环，这这就就是是电电晕晕。电电晕晕的的产产生生是是因因为为不不平平滑滑的的导导体体产产生生不不均均匀匀的的电电场场，在在不不均均匀匀的的电电场场周周围围曲曲率率半半径径小小的的电电极极附附近近当电压升高到一定值时，由于当电压升高到一定值时，由于空气游离空气游离就会发生就会发生放电放电，形成电晕。，形成电晕。v高高海海拔拔地地区区，110kV以以上上线线路路的的导导线线截截面面，电电晕晕往往往往起起主主要要作作用用。导导线线产产生生电电晕晕带带来来的的不不良良后后果果：1.增增加加送送电电线线路路的的电
42、电能能损损失失；2.对对无无线电通信和载波通信产生干扰。线电通信和载波通信产生干扰。v电电晕晕损损失失，常常用用导导线线最最大大工工作作电电场场强强度度Emax 与与全全面面电电晕晕临临界界电电场场强度强度E0的比值来衡量，要求：的比值来衡量，要求：架空送电线路导线截面的校验架空送电线路导线截面的校验v按导线长期容许电流校验导线截面按导线长期容许电流校验导线截面v根据各种不同运行方式以及事故情况下的传输容量进行选定根据各种不同运行方式以及事故情况下的传输容量进行选定导线截面的导线截面的发热校验发热校验，即，即在设计中不应使预期的输送容量超在设计中不应使预期的输送容量超过导线发热所能容许的数值过
43、导线发热所能容许的数值持续极限输送容量。持续极限输送容量。v按容许发热条件确定的持续极限输送容量计算公式：按容许发热条件确定的持续极限输送容量计算公式：式中：式中：Smax 极限输送容量极限输送容量(MVA)；UN 线路额定电压线路额定电压(kV)；Imax 导线持续容许电流导线持续容许电流(kA)架空送电线路导线截面的校验架空送电线路导线截面的校验v按电压损失校验导线截面按电压损失校验导线截面只有电压在只有电压在10（6）kV以下，且导线截面在以下，且导线截面在7095 mm2以下的以下的线路，才进行电压损失校验。线路，才进行电压损失校验。线路允许电压损失的量，应视线路首端的实际电压水平确线
44、路允许电压损失的量，应视线路首端的实际电压水平确定。定。线路末端电压一般允许低于其额定电压的线路末端电压一般允许低于其额定电压的5%，个别情况下，个别情况下（如故障）允许低于其额定电压的（如故障）允许低于其额定电压的7.5%10%。架空送电线路导线截面的校验架空送电线路导线截面的校验v按机械强度校验导线截面按机械强度校验导线截面为保证架空线路必要的安全机械强度，对于跨越铁路、河为保证架空线路必要的安全机械强度，对于跨越铁路、河流、公路、通信线路、居民区等特定地区的线路，导线截流、公路、通信线路、居民区等特定地区的线路，导线截面不得小于面不得小于35mm2通过其他地区的导线截面，按线路的类型划分
45、，容许的最通过其他地区的导线截面，按线路的类型划分，容许的最小截面见下表：小截面见下表：注意：任何导线都不允许使用单股导线注意：任何导线都不允许使用单股导线导线导线构造构造架空架空线线路等路等级级（单单位：位：mm2）35kV以上以上线线路路 1-35kV线线路路 1kV以下以下线线路路单单股股线线禁止使用禁止使用禁止使用禁止使用禁止使用禁止使用多股多股线线251616LOGO七、网络结构规划的常规方法七、网络结构规划的常规方法网络结构规划的常规方法网络结构规划的常规方法v传统规划方法传统规划方法v以以方方案案比比较较为为基基础础，从从几几种种给给定定的的可可行行方方案案中中，通过技术经济比较
46、选择出推荐的方案。通过技术经济比较选择出推荐的方案。v参参与与比比较较的的方方案案是是由由规规划划人人员员根根据据经经验验提提出出的的，并并不不一一定定包包括括客客观观上上的的最最优优方方案案，因因此此最最终终推推荐荐方案包含相当方案包含相当主观主观的因素。的因素。v传传统统规规划划方方法法一一般般分分为为方方案案形形成成和和方方案案检检验验两两个个阶段。阶段。网络结构规划的常规方法网络结构规划的常规方法方案形成方案形成确定确定输电距距离离确定确定输电容量容量选择接接线方方式式方案方案检验潮流潮流计算算暂态稳定定计算算短路短路电流流计算算调相、相、调压计算算经济比比较网络结构规划的常规方法网络
47、结构规划的常规方法v方案形成方案形成 1.确定输电距离确定输电距离在有关的地形图上量得长度，再乘以曲折系数在有关的地形图上量得长度，再乘以曲折系数1.11.15。2.确定输电容量确定输电容量将待规划电网分成若干区域（行政区或供电区），将待规划电网分成若干区域（行政区或供电区），在每个区域内根据负荷与装机容量进行电力电量在每个区域内根据负荷与装机容量进行电力电量平衡，观察各区内电力余缺，从而确定各地区间平衡，观察各区内电力余缺，从而确定各地区间的送电量。的送电量。网络结构规划的常规方法网络结构规划的常规方法v方案形成方案形成 3.选择接线方式选择接线方式 从可靠性角度，电网接线方式从可靠性角度，
48、电网接线方式分为分为有备用网络有备用网络和和无备用网络无备用网络 一般采用一般采用一般采用一般采用双回路链式结构双回路链式结构双回路链式结构双回路链式结构或或或或双回路环网结构双回路环网结构双回路环网结构双回路环网结构 每一回路或每一链中每一回路或每一链中每一回路或每一链中每一回路或每一链中，220kV 220kV 变电变电变电变电站站站站数量数量数量数量不应超不应超不应超不应超过过过过4 4 座座座座 一般要求变电站有来自一般要求变电站有来自一般要求变电站有来自一般要求变电站有来自两两两两个不同方向的独立电源个不同方向的独立电源个不同方向的独立电源个不同方向的独立电源220 kV电电网典型接
49、网典型接线线方式方式网络结构规划的常规方法网络结构规划的常规方法v方案检验：方案检验：对拟定的几个方案进行技术经济比较对拟定的几个方案进行技术经济比较 1.潮流计算分析潮流计算分析 观察各方案观察各方案是否满足是否满足正常与事故运行方式下正常与事故运行方式下送电能力的需要：送电能力的需要：v在正常运行方式下，在正常运行方式下，各线路潮流一般应接近线路的经济输送容各线路潮流一般应接近线路的经济输送容量，各主变压器（联络变压器）的潮流应小于额定容量；量，各主变压器（联络变压器）的潮流应小于额定容量；v在在N-1的事故运行方式下，的事故运行方式下，线路潮流不应超过持续允许的发热线路潮流不应超过持续允
50、许的发热容量，变压器应没有长时期过负荷现象。容量，变压器应没有长时期过负荷现象。2.暂态稳定计算暂态稳定计算检验各方案在发生规定故障的情况下，网络结构能否保持系检验各方案在发生规定故障的情况下，网络结构能否保持系 统稳定运统稳定运行和正常供电（或允许损失部分负荷）。行和正常供电（或允许损失部分负荷）。网络结构规划的常规方法网络结构规划的常规方法3.短路电流计算短路电流计算v目的：目的：确定各水平年的网络短路容量能否被网络中所有断路确定各水平年的网络短路容量能否被网络中所有断路器所承受，提出今后发展新型断路器的额定断流容量，以及器所承受，提出今后发展新型断路器的额定断流容量，以及研究限制系统短路