[DOC]-电力系统基础课程设计指导书-电气自动化.doc
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1、电力系统基础课程设计指导书电网规划第1章电力系统规划设计的任务和基本要求2第2章电力系统课程设计指导2第3章变电所主接线设计5第4章送电线路导线截面积选择6任务书- 8附录-参考资料-10第1章 电力系统规划设计的任务和基本要求 电力工业是国民经济发展的基础工业。 电力系统规划、设计及运行的根本任务是,在国民经济发展计划的统筹安排下,合理开发、利用动力资源,用较少的投资和运行成本,来满足国民经济各部门及人民生活不断增长的需要,提供充足、可靠和质量合格的电能。 电力系统包括发电、送电、变电、配电、用电以及与之相适应的通信、安全自动装置、继电保护、调度自动化等设施。国内外大量事实表明,供电的可靠、
2、经济以及电能的质量水仅取决于系统中各种设备的性能和质量,而且还取决于电力系统的规划、设计及远行管理水平。 电力系统规划是根据国民经济发展计划和现有电力系统实际情况,结合能源和交通条件,分析负荷及其增长速度,预计电力电量的发展,提出电源建设和系统网架的设想,拟定科研、勘测、设计以及新设备试制等任务。 电力系统设计是在审议后的电力系统规划的基础上,为电力系统的发展制定出具体方案。在电力系统设计中,贯彻国家各项方针政策遵照有关的设计技术规定;从整体出发,深入论证电源布局的合理性,提出网络设计方案,并论证其安全可取性和经济性,为此需进行必要的计算;尚需注意近期与远期的关系,发电、输电、变电工程的协调,
3、并为电力系统继电保护、安全自动装置以及下一级电压的系统设计创造条件。 电力系统设计包括电厂接入系统设计,电力系统专题设计,发电、输电、变电工程可行性研究及初步设计的系统部分。 电力系统的设计水平年,一般取今后510年的某一年,远景水平年取今后1015年的某一年。设计水平年的选取最好与国民经济计划的年份相一致。电源和网络设计,一般以设计水平年为主,并对设计水平年以前的过渡年份进行研究,同时还要展望到远景水平年。第2章 电力系统课程设计指导 一、课程设计的目的和要求 电力系统课程设计是学生在学习电力系统课程后的一次综合性训练,复习巩固本课程及其他课程的有关内容、增强工程观念,培养电力网规划设计的能
4、力。 通过课程设计应达到下列要求: 1)熟悉国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则等,树立供电必须安全可靠、经济的观点; 2) 掌握电力网初步设计的基本方法和主要内容;3)熟练电力网的基本计算;4)学习工程设计说明书的撰写。二、课程设计的原始资料1)电源及负荷点的地理位置图;2)各发电厂装置情况:型号、单机容量、台数;3)各负荷点及发电机直配负荷的最大值与最小值(或负荷曲线)、功率因数、额定电压、负荷的电压要求、供电可靠性要求等;4)其他条件及要求。设计规模一般为12个电源(火电厂、水电厂或附近已有一个可供一定功率的电力系统),46个负荷点,要求构成一个良好的地区性电力系统。三、课程设计
5、内容及时间课程设计的主内容有:1)电网接线方案的技术论证及经济比较;2)发电厂、变电所主接线选择;3)潮流计算和电压计算;4)编写设计说明书,绘图;5) 答辨。若课程设计集中时间进行,约需2周。四、课程设计步骤与提示1电力网接线方案的技术论证及经济比较(1) 电压等级的选择。线路电压等级应根据已有网络现状、输送功率、输送距离及今后发展等因素选择确定。(2) 电力网接线方案的初步选择。对于各种可能的接线方案,根据供电可靠性、灵活性、经济性等原则,将明显不合理的方案舍去,保留23个方案,再作较详细的技术经济比较。(3)电力网接线方案的确定。对于每个保留方案将作以下计算: 1)选择导线截面积: 2)
6、计算电网投资及年运行费用, 3)进行各方案的技术经济分析,确定电力网接线方案。假设两个方案在经济比较时相接近,应选择有利于将来发展的方案。2发电厂、变电所主接线选择对最后确定的电力网接线方案,继续做以下工作:1) 确定发电厂容量、型式以及电气主接线;2) 确定变电所的主变压器台数、容量、型式以及电气主接线;3网络潮流计算与电压计算1) 元件参数计算;2) 线路n-1开断后的电力网潮流与电压计算(最大、最小负荷分别进行);3) 各变压器分接开关位置选择,并作电压验算。在计算时,首先设定电力网中某一点电压值,这一点通常是系统中主力电厂的高压母线至枢纽变电所的高压母线,或己知的功率分点。然后进行潮流
7、与电压计算,得出各支路功率、全网各点电压、各发电机的出力及电压等。若对计算结果不满意,则需重新设定电压值,或配以改变各无功补偿点的补偿容量,再作几次计算,从而获得合理的潮流分布和较好的电压水平。此时各变压器的分接开关可选择到适当的位置,各发电机运行在正常工作范围,整个系统处于良好的运行状态。五、课程设计成品本课程设计的成品是:设计说明书一册、附图若干张。1课程设计说明书课程设计说明书可参考下列提纲层次编写:(1)前言。(2)目录。(3)设计任务介绍。(4)电力系统接线方案的选择,包括:对各种可能的电力网接线方案,作简明论述,确定参加比较的方案;网络电压等级的确定,各方案导线截面积选择的依据、方
8、法和结果,各方案的主要技术经济计算结果与分析,网络方案的最后确定;发电厂、变电所主变压器选择原则和结果;发电厂变电所主接线选择依据、方案比较以及方案确定的论述;对确定的电力系统接线方案的评述。(5)电力系统潮流与电压计算,包括:本系统在最大、最小负荷时的运行方式确定;潮流计算条件、方法,计算结果及其分析(计算过程列于附录,计算结果标注于附图);最大、最小负荷时系统各点电压情况综述:变压器分接开关位置的选择方法和结果,电压调节情况评述;n-1开断后系统的运行方式、潮流和电压情况,存在问题及其解决措施。(6)结论与建议。全面综述本设计主要特点和结论,以及尚需进一步研究的问题及其解决方法的建议。(7
9、)附录。1)各主要方案的技术经济计算:潮流计算、导线截面积选择计算、投资费用计算。2)系统中各元件参数的计算;3)最大运行方式潮流与电压计算;4)最小运行方式潮流与电压计算;5)变压器分接开关位置选择计算。(8) 参考资料。2附图1)电力系统接线图(含地理位置图);2)最大及最小运行方式潮流分布图;3)电力系统阻抗图;4)严重事故后(n-1开断)系统潮流分布图。六、答辩与评分在课程设计之最后,每学生都应进行答辩。答辩前,每位学生应作好推备,对于本设计涉及的基本理论、概念、方法应牢固掌握,对于设计步骤、方案论证、问题解决、资料运用、结果分析等作好归纳整理。答辩时,每位同学首先简单介绍所作设计的概
10、况、特点和结论,然后回答教师就本设计所提出的问题。教师将根据学生在设计中的表现、成品质量、答辩情况,综合评定成绩。成绩分优秀、良好、中等、及格、不及格共五个等级,其中“优秀”应满足下列条件:1)设计中积极认真,刻苦努力,独立完成任务;2)设计作风严谨,计算正确,分析透彻,结论恰当;3)说明书文句通顺、简练,用词准确,符号规范,字迹工整、图纸美观;4)答辩时,叙述清楚,问题回答正确流利,态度中肯。第3章 变电所主接线设计变电所主接线应根据5一l0年电力系统发展规划进行设计。在主接线设计时,必须从全局出发,统筹兼顾,根据本变电所在系统中的地位、进出线回路数、负荷情况、工程特点、周围环境条件等,确定
11、合理的设计方案。一、变电所主变压器选择变电所主变压器的选择原则有如下几点:1)在变电所中,般装设两台主变压器;终端或分支变电所,如只有一个电源进线,可只装设一台之变压器。2)装有两台(组)及以上主变压器的变电所、其中一台(组)事故停运后,其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的60以上,并应保证用户的一级和全部二级负荷的供电。3)与两种110kV及以上中性点直接接地系统连接的变压器,一般优先选用自耦变压器。当自耦变压器的第三绕组接有无功补偿设备时,应根据无功功率的潮流情况,校验公共绕组容量、以免在某种运行方式下限制自耦变压器输出功率。4)对于深入负荷中心的变电所,为简化电压等级和避免重复容量,可
12、采用双绕组变压器。二、变电所主接线选择变电所主接线选择的主要原则有以下几点:1)变电所的高压侧接线,应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式,如桥形接线、变压器一线路组等,在满足继电保护的要求下,也可在地区线路上采用分支接线,即T形接线,但在系统主干网上不得采用分支接线。2)在具有两台主变压器的变电所中,当35220kV线路为双回时,若无特殊要求,该电压等级接线均采用桥形接线。3)在35、60kV配电装置中,当线路为3回及以上时,一船采用单母线或单母线分段接线。若连接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区,可采用双母线接线。4)在110、220 kV配电装置中,当线路为34回时,一般采用
13、单母线分段接线;若为枢纽变电所,线路在4回及以上时,一般采用双母线接线。5)如果断路器不允许停电检修,则应增加相应的旁路设施,其原则基本同前。当需旁路的断路器较少时,首先考虑采用以母联或分段断路器兼作旁路断路器。在35、60 kV配电装置中、若接线方式为单母线分段,可增设旁路母线和隔离开关,用分段断路器兼作旁路断路器;若为双母线时,可不设旁路母线,仅增设旁路隔离开关,用母联断路器兼作旁路断路器。在110、220kv配电装置中,若最终出线回路较少时,亦可采用这种旁路方式。通常,当110kV线路在7回及以上,220kV线路在5回及以上时,一般装设专用旁路断路器;在系统中地位重要的变电所,110kV
14、线路在6回及以上、220kV线路在4回及以上时,亦设置专用旁路断路器。6)变电所主变压器的110、220kv侧断路器常接入旁路母线。7)当采用六氟化硫等性能可靠、检修周期长的断路器以及更换迅速的手车式断路器时,均可不设旁路设施。8)在6、10kV配电装置中,线路回路数不超过5回时,一般采用单母线接线方式;线路在6回及以上时,一般采用单母线分段的接线方式。当短路电流较大、出线回路多、功率较大等情况时,可采用双母线接线方式。通常,不设旁路母线。9)对于500kV变电所的主接线,其可靠性尚有特殊要求; 任一台断路器检修时,不应影响对系统的连续供电;除母联及分段断路器外,在任何一台断路器检修期间,又发
15、生另台断路器故障或拒动,以及母线故障,可不切除三个以上的回路。10)我国330、500kV变电所的主接线,根据目前设备制造和运行水平,采用的接线方式有:一个半断路器接线、双母线多分段带旁路母线接线、多角形接线等。若选用双母线多分段接线方式,电源与负荷应均匀分布在各段母线上,并且每段母线上接有2个或3个回路。如最终进出线为67回时,宜采用双母线三分段带旁路母线的接线,并装设两台母联兼旁路断路器;若最终进出线为8回时,宜采用双母线四分段带旁路母线的接线,除装设两台母联兼旁路断路器外,尚需预留一台旁路断路器位置。第4章 送电线路导线截面积选择架空送电线路导线截面积的选择,应根据510年电力系统发展规
16、划进行。导线截面积的选择原则和作法如下:1)送电线路的导线截面积,一般根据经济电流密度选择。对于大跨越导线的截面积,一般按长期允许载流量选择。2)送电线路所采用的导线和避雷线,应符合国家颁布的产品规格。3)导线截面积选择的般作法:先按经济电流密度初选导线标称截面,然后作电压损失、机械强度、电晕、发热等技术条件的校验,有必要时尚需作技术经济比较,确定导线截面积及相应的导线型号。一、按经济电流密度选择导线戴面积在选择截面积之前,应根据负荷预测和电力网规划进行潮流计算,找出该线路在正常运行方式下的最大持续输送功率,其导线的经济截面积可按下式计算: (2-1)式中正常运行方式下的线路最大持续视在功率,
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