开题报告-电力网规划设计及降损措施的分析.doc

论文题目： 电力网规划设计及降损措施的分析 开题报告一、选题依据1.设计目的及意义电力工业是国民经济发展的基础工业。电网是电力工业发展的一个重要环节，一个良好的电网结构能便利地实现电的供需平衡，更好地使电源结构优化。良好的规划方案是良好的电网结构的基础，它应能保证系统在安全稳定的方式下运行，并且在此前提下获得最良好的经济效益和社会效益。良好的规划方案是电力工程前期工作的重要组成部分，它是关于本体工程的总体规划，是具体建设项目实施的方针和原则，是工程建设的关键环节。做好规划设计工作对工程建设的工期质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。电网规划按照时间分类，可以分为短期规划、中期规划和长期规划。另外还可以按照不同专业进行分类，比如通信规划、营销规划和煤矿电源规划等各种专项规划。短期规划分为1-5年，规划的内容比较具体仔细，可直接用来指导建设。一般的电网5年规划与国民经济5年规划的时间同步。如，十一五规划、十二五规划等。中期规划一般为510年。长期规划则需要考虑比输变电工程建设周期更长的发展情况，一般规划6-30年。长期电网规划需要列举各种可能的情况、估计各种不确定因素的影响等。长期规划的方案并不一定在建设中原封不动的实施。由于客观条件或环境的改变，规划方案也将不断变化。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。电力系统在发、供、用电过程中，其自身损耗是相当大的。每年全国电力系统的总损耗高达 30003700亿 kWh，这相当于一个较大电力系统的发电量。巨大的电能损耗不 仅造成电力企业生产效益低下在能源紧缺的今天，更是使得我国的能源形势愈加严峻 。因此挖掘节电潜力，实施电网经济调度降低电力系统的损耗，提高供电的经济效益具有显著的必要性和紧迫性。 合理安排电网调度作为降低网损的一种技术措施 ，对于降低已建成电网的功率损耗具有重要意义。本次毕业设计是在完成本专业（电气工程及其自动化）本科段全部基础课程及专业课基础上进行的。通过本次毕业设计应达到以下目的：(1)通过本次设计了解新理论、新技术和新设备在电力系统中的应用；(2)熟悉电力系统规划设计的基本程序和步骤，掌握各种运行方式下电力网的潮流分布和故障分析，培养解决实际工程问题的能力；(3)将所学的专业知识应用于实践，提高查阅资料和分析问题的能力，为今后到电力系统工作打下坚实的基础；2.设计拟解决的工程实际问题 本设计为电力网规划设计及降损措施的分析，拟解决的问题有电力系统有功平衡的校验及火厂装机容量的确定；电力系统网络方案初选；选定系统最佳接线方案；确定变电所及发电厂电气主接线；选择发电厂的主变压器；短路电流计算及高压断路器、隔离开关的选择；对最佳方案进行最后潮流、电压计算（最大负荷，最小负荷）；系统无功平衡及调压计算；降损措施的分析。3.设计拟应用的现场资料综述发电厂及变电所地理位置图（km）： 变电所负荷资料 变电所项目 #1 #2 #3 #4最大负荷（MW） 75 60220150 最小负荷（MW） 43 3612090 重要负荷（MW） 35 2610070 功率因数 0.85 0.85 0.85 0.85 Tmax (h) 5000 4900 5000 5200 二次侧电压（kV）10106610 调压要求 顺 顺 顺 顺发电厂资料火电厂：机压负荷：20MW水电厂：3*TS900/135-56（45MW），近区负荷：25 MW保证出力：50MW开题报告4.设计拟应用的文献综述 电网是实现电力发、变、送、配、用各环节的载体和物质基础，科学合理的电网规划可指导电网建设，对合理安排电网建设项目、建设时机、资金投入，满足国民经济对电力需求，保证今后电网安全、稳定、经济运行，获取最大的经济效益和社会效益均具有十分重要的意义。可见，为提高电网规划的质量，编制出合理性、前瞻性、可行性均为理想的电网规划时相当的重要。1981年由水利电力部西北电力设计院和水利电力部东北电力设计院编写，上海科学技术出版社出版的电力工程设计手册介绍了发电厂、变电所使用的各种电器设备的生产动态、技术数据、外形和安装尺寸，包括电机，电力变压器、消弧线圈及电抗器，电压互感器与电流互感器，高压断路器及其操动机构，隔离开关及其操动机构，负荷开关与高压熔断器，避雷器与电力电容器，等等。可供从事发变电工程电气设计、运行、安装、制造人员和电力专业师生参考。1998年由电力工业部电力规划设计总院编写，中国电力出版社出版的电力系统设计手册系统地介绍了电力系统规划设计的内容和方法，主要内容有;电力负荷预测与分析；电力电量平衡；火力发电厂和核电厂的厂址选择；变电所的所址选择和送电线路的路径选择；电源规划；网络方案设计；无功补偿；发、输、变电设备的数学模型及网络参数的计算；潮流计算；短路电流计算；系统稳定计算；内过电压和潜供电流计算，等等。书中还给出了设计常用的技术方法，计算公式、数据资料、图表曲线可供查用。1998年由戈东方主编北京-中国电力出版社出版的电力工程电气设计手册-电气一次部分详细介绍的各种电气的型号结构及技术参数，为本次的设计的设备选择与校验提供了有效地帮助。1991年由能源部西北电力设计院编写，水利电力出版社出版的电力工程电气设计手册-电气二次部分介绍了电气二次专业、厂用二次专业、系统二次专业及小型机组的电气部分设计内容，为本次的设计的设备选择与校验提供了有效地帮助。5.设计相关技术的国内外现状作为我国基础产业的电网事业是国民经济的重要构成部分。随着社会的进步，电网事业也得到了很大程度的进步。随着我国电力工业的发展和电网事业的进步，电网也日益方便了我们的生活，提高了我国居民的生活质量。我们对于电力的涉及,需要对于资源进行合理的使用，需要对于城市电网进行科学的规划，最终实现城市电网安全、平稳、健康、合理的发展,使得电网整体的供电水平得到最大限度提高，进而更好的为方便居民生活和经济发展做贡献。目前使得电网更好的满足经济高速发展的供电要求,同时使其将对供电保障和电网运行的决定和指导作用更好的发挥出来就是城市电网规划设计的主要目标。城市电网规划设计的长远目标应该基于城市建设规划设计,进而制定出科学合理的规划设计指标,实现城市电网规划设计和城市环境相协调,使得整个电网处于安全、稳定、可靠、经济以及环保的运行状态中,不断提高电网的供电能力,使其更好的满足城市不断发展的用电需求。想要实现对城市电网规划设计的长远目标,就需要根据城市的发展情况,做好长远的规划和设计,随着城市发展要根据实际情况作必要的调整和修改,已完成最优的设计,为电网的安全可靠运行提供有力的保障。目前应用较多的电网建设模式为典型设计模式和通用设计模式。典型设计方案主要包括初步设计阶段的变电站典型设计方案、配电站典型设计方案、线路典型设计方案等。通用设计方案则主要包括变电站、配电站、线路等组成模块的施工设计。近年来提出并得到推广应用的供电模式是规划设计阶段的典型设计模式。本文供电模式为界定了电网结构、供电单元和电网装备等供电系统主要组成要素的电网规划设计方案，深度介于电网规划与初步设计之间，属于典型设计范畴。供电模式以电网规划理论、规程规范为支撑，在电压等级匹配、供电半径优化、电网布局优化等基础上，对电网结构、供电单元和电网装备等供电系统主要组成要素进行优化配置。供电模式将典型设计拓展到了电网规划设计领域。目前施工设计阶段和初步设计阶段的典型设计方案服务于供电单元的标准化建设，供电模式则从电网建设的源头入手，服务于全供电系统的标准化建设。在应用供电模式编制某地区电网规划方案时，需要以该地区用电需求为出发点。区域供电充分考虑各区域供电需求的差异化，以供电区域需求为核心制定区域电网规划方案，在各子区域规划的基础上形成全规划区的规划方案。区域供电思想可概括为：按照区块功能、地理环境、行政区划等条件将供电区划分为不同层次、相互关联而又相互独立的供电区域；根据各供电区域的实际情况，综合考虑负荷、经济、资源、环境、技术等多方面因素，分情况采用合理的电压等级、电网结构、设备型式、生产管理及用电服务技术手段；考虑供电区域特别是相邻、相嵌套区域的供电系统的相互影响及制约因素，采用由下至上的规划设计顺序(即先规划较低电压等级电网再规划较高电压等级电网)制定各供电区域的电网规划方案，最后通过优化组合制定全供电区的电网规划方案。 电网规划设计具有以下特点： 1）电网之间相互影响又相互独立。 2）各供电区域/用户的供电系统之间相互影响又相互独立。 3）各级变电所/配电站的分布由用户/供电区域或下级电网决定。 4）电网接线/结构由上级电网及本级变电所的分布情况决定。 以上特点表明在规划某电压等级或区域/用户电网时可相对独立地规划另一电压等级或区域/用户电网，同时也表明完全可以由下往上制定电网规划方案，而电网接线特别是高压电网接线需要考虑上、下级电网布局，即在规划中需要考虑上、下级电网的相互影响。 电网规划设计特点表明从用户/区域出发采取由下至上的顺序进行规划具有理论及技术的可行性，电网规划设计实践也证明了基于区域供电的电网规划设计方法符合电网发展规律，切实可行并且易于实施。电力网电能损耗的形成：电力网电能损耗（线损）是配电网络、输电网络损耗总量的总称。电力网电能损耗（线损）由技术线损和管理线损组成技术线损就是指电能在电力电网输#变、送、配电过程中产生的电量损耗，也就是电力电网中各元件的电能损耗。由于用户在用电过程中偷电或违规用电，电力网中元件的漏电，电力设备计算中出现误差以及个别抄表人员错钞、漏抄等而导致的电力网电能的损耗就是管理线损。因管理线损的出现无规律可循，且不易测算，所以管理线损也叫不明损失。降损节能是有效提高电力相关企业经济效益的重要途径之一，同时也响应了国家提出的建设“资源节约型、环境友好型企业”的号召。开题报告二、设计方案及技术路线 1、电力系统有功平衡的校验及火厂装机容量的确定； 1）求取系统综合最大发电负荷 系统综合最大用电负荷：Pmax =K0Pimax式中：K0同时率，K01；Pimax 各用户最大负荷的总和。 系统综合最大供电负荷： Psmax = Pmax / (1KL)式中：KL网损率。 系统综合最大发电负荷：Pgmax = Psmax / (1Kp)式中：Kp厂用电率。2）系统的有功备用容量PR国民经济备用：取最大负荷的5%。负 荷 备 用 ：取最大负荷的（25）%。大系统取小值，小系统取大值。事 故 备 用 ：取最大负荷的10%，但不得小于最大一台机组的容量。检 修 备 用 ：如在一年中最小负荷季节（大修）和节假日（小修）能 够完全分期分批地安排所有机组的检修，则不需设置。3）确定电厂的装机容量系统总装机容量： PGN = Pgmax +PR水电厂的装机容量：PGN水 =P峰/0.6式中：P峰系统有功日负荷曲线的峰头部分0.6 水电厂在枯水期用60%的容量调峰查电气工程电气设备手册选定合适的机组。火电厂的装机容量： PGN火 =PGN PGN水查电气工程电气设备手册选定合适的机组。 2、电力系统网络方案初选；考虑可能的网络连接方式，对显然不合理的方案予以淘汰：其首要依据为电力系统的供电可靠性；其次可通过满足备用情况的线路长度、高压断路器的数量及调度灵活性等指标来取舍，最后只保留少数几个方案进行下一步的经济比较。3、选定系统最佳接线方案；针对网络方案初选结果的几个方案，分别计算它们的一次性总投资和年运行费，采用偿还年限法进行经济比较，最后确定其中之一为最佳结线方案。偿还年限法公式：T =（Z1 Z2）/（F2 F1）式中：T 偿还年限（年）； Z1 方案1的投资（万元）； Z2 方案2的投资（万元）； F1 方案1的年运行费（万元/年）； F2 方案2的年运行费（万元/年）。如T10年，取投资大的方案；如T10年，取投资小的方案。4、确定变电所及发电厂电气主接线；主要进行技术比较，经济性只作定性论证。根据毕业设计任务书了解设计内容，通过毕业实习对现场的了解，积极、多方面地查阅有关资料，综合运用所学的专业理论知识，根据毕业设计任务书提供的资料，结合电力工程设计手册、设计规程、相关专业规范等，确定出电气主接线方案。技术比较要根据所设计发电厂（变电所）的具体情况：发电厂（变电所）的容量、规模、运行方式、电压等级、负荷性质、回路数及其在系统中的作用等进行全面的分析论证。一般从以下几个方面进行分析：1）供电的可靠性；2）运行的灵活性；3）检修与维护的方便性；4）接线与继电保护的简化；5）具有扩建的可能性。5、选择发电厂的主变压器；查阅教材及电力工程电气设计手册1、电力工程电气设备手册1、相关设计规程的有关章节内容，确定合适的主变台数、容量及型号；查录有用的参数。6、短路电流计算及高压断路器、隔离开关的选择；根据电气主接线画出等值电路图；选统一功率基准值SB，令电压基准值UB =Uav，求各元件的电抗标么值；确定短路计算点；采用星网变换法或分布系数法或单位电流法，求出针对各短路计算点的转移阻抗和计算电抗；计算出各短路计算点的三相短路起始次暂态电流I、短路冲击电流iim、2秒及4秒时的短路电流周期分量有效值。7、 对最佳方案进行最后潮流、电压计算（最大负荷，最小负荷）；根据电气主接线画出等值电路图；选统一功率基准值SB，令电压基准值UB =Uav，求各元件的电抗标么值；确定短路计算点；采用星网变换法或分布系数法或单位电流法，求出针对各短路计算点的转移阻抗和计算电抗；计算出各短路计算点的三相短路起始次暂态电流I、短路冲击电流iim、2秒及4秒时的短路电流周期分量有效值。8、系统无功平衡及调压计算。 运行时应满足： QG =QD +QL 式中：QG 系统中所有无功电源发出的无功功率； QD 系统中所有负荷所需要的无功功率； QL 网络元件中的无功功率损耗。 全系统应有一定的无功功率储备： QR =QN QG 式中：QR 系统的无功储备； QN 系统无功电源设备容量。 说明：必须保证QR /QD max（78）%，否则说明无功电源不足，将不能保证系统运行中的电压水平，甚至会危及到系统的电压稳定性，造成极为严重的后果，此时就必须进行无功补偿。 调压计算： 可采用的调压措施： i 改变发电机端电压调压调整发电机的励磁电流； ii 改变变压器变比调压选择变压器绕组的分接头； iii 改变系统无功功率分布调压并联无功补偿； iiii 改变电网参数调压线路中串入电容器或电抗器。 调压措施的应用 改变发电机端电压调压不需增加额外设备，简便可行又经济，既可保证机压负荷和近区负荷的电压质量，又可作为系统的辅助性调压措施，减轻其它调压措施的负担，应充分利用。 在系统无功储备充足的前提下，因改变变压器变比调压不需增加额外设备且灵活有效，故应优先采用。如普通变压器难以满足要求，则可采用有励磁调压变压器调压。 在系统无功储备不足或当有励磁调压变压器也不能满足调压要求时，即应采用并联无功补偿调压。补偿设备可采用静电电容器、同步调相机、静止无功补偿器，亦或采用最新的SVG装置。 改变电网参数调压的方法由于设计、运行等方面的原因，工程实际中很少有应用，故本次设计不拟采用。 参照教材及设计手册的相关内容进行计算。9、 降损措施的分析。 降损节能是衡量电力行业管理水平的主要指标,降低线损,节约电力是电力部门一贯的节能方针,也是实行经济运行,提高经济效益的重要手段。下面对电网降损节能工作中积累的一些经验概述如下: 影响降损节能的因素：功率因数、线路中的电流、线路中的阻抗、偷、漏电。 降损节能的技术措施 提高功率因数,当小型电网中的发电机按cos= 0. 8发电时,经过两次变压后,到用户或二次变的低压母线,其功率因数按cos= 0. 9补偿,因此经过变压器的级数越多,要求补偿的功率因数也就越高。补偿可采用集中与分散的方法,一般应按照无功功率就地补偿的原则进行合理分配,达到经济力率运行。 变电所加装并联高压电容器,总装容量按负荷高峰时的无功功率平衡计算。 有些无功功率较大的线路可安装线路补偿电容器。 要求大用户安装补偿电容器,并指导尽量采用随机补偿。 小型电网一般由6kV、10kV、35kV、三个电压等级组成,我们应对其进行调查分析研究,提出改造方案,提高供电能力,降低线损,抓好以下技术措施。减少供电半径,线路有迂回的要逐步改造。6kV电网应限制发展,并逐步淘汰,负荷重的10kV线路供电半径一般不得超过10km, 35kV线路供电半径不得超过40km。 降低导线电流密度,凡线路电流密度超过部颁标准的都应有计划,有步骤地采取换线或复线解决。 定期进行线损理论计算,将理论计算和实际线损比较,找出问题,制定有针对性地改进措施。线损理论计算35kV以下系统每年进行一次。 配电变压器合理设置,防止大马拉小车,并逐步更换高耗变压器。 杜绝偷漏电,大用户可安装高压计费电能表,计费表应有可靠的防窃电措施。三、可能存在的问题及解决措施 1.火电厂机组的单机最大容量大于事故备用负荷，可通过提高事故备用负荷来解决； 2.通过经济技术比较来选择最佳的接线方案时，若两方案工程的总投资和年运行费一大一小时，可通过偿还年限法来确定； 3.潮流计算时，计算步骤繁杂，可通过计算机算法计算，此时所编程序数据尤为重要；4.系统无功电源的不足时，将不能保证系统运行的电压水平，需进行无功补偿；5.其他设计过程中遇到的问题，可通过查看文献资料，请教老师、同学来解决，此外绘图时图纸的比例要符合实际生产情况。开题报告四、设计成果 提交设计说明与计算书、外文资料翻译和相关图纸，包括电力系统电气主接线图和电网潮流分布图。五、进度计划 阶 段 计 划 安 排日期内 容第1周熟悉任务书、借参考资料、查阅参考文献、查阅外文翻译资料、写开题报告第2周电力系统有功平衡的校验、网络方案初选、修改开题报告第3周网络最佳方案的确定、外文翻译第4周变电所及发电厂电气主接线的确定、选择发电厂的主变、外文翻译第5周短路电流计算、选择高压断路器、隔离开关第6周各种运行方式下的潮流计算第7周系统无功平衡验算、选择变压器分接头第8周降损措施的分析第9周编写设计文件（设计说明与计算书）第10周绘制有关图纸（电力系统电气主接线图和潮流分布图）第11周审核设计文件及有关图纸做好毕业答辩的准备工作第12周毕业答辩开题报告6、 参考资料1、电力系统设计手册/电力工业部电力规划总局编/北京：中国电力出版社 2、电力工程设计手册/水利电力部西北电力设计院和水利电力部东北电力设计院编/上海：上海科学技术出版社3、电力工程电气设计手册 第一册：电气一次部分/水利电力部西北电力设计院编/北京：中国电力出版社4、电力工程电气设计手册 第二册：电气二次部分/能源部西北电力设计院编/北京：水利电力出版社5、宋晓辉、盛万兴、史常凯、李建芳.模式化电网规划设计方法.2011年7月.电网技术6、卢宏山.电网规划在城市规划设计中的运用.2010年8月.企业技术开发7、孔卫东.电网降损节能的措施.1999年.农村电气化8、宋淑杰.浅谈配电网降损节能措施.2007年6月.供电企业管理