第3章 电网规划方法.pptx

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,电力系统规划,第三章电网规划方法广东工业大学自动化学院,主要内容,2,概述电压等级选择变电站的站址及容量选择输电网典型接线架空线导线截面及输电能力输电网规划,3.1概述,一、电网规划的概念包括输电网规划和配电网规划，在负荷预测和电源规划基础上给出电力网络建设方案（何时、何地投建何种类型的线路及变电站建设方案）。

要求：

电网达到所需的输电能力满足各项技术指标，而且系统费用最小,3,3.1概述,确定输电方式,选择电网电压确定变电站位置和规模确定网络结构,二、电网规划的内容,目前我国仍以交流输电方式为主，500kV以上才考虑直流输电。

4,3.1概述,大型水、火、核电厂如何接入系统受端主干电网规划大区之间如何联网城市配电网规划大型工矿企业的供电网规划,三、电网规划解决的问题,问题复杂，需要做专题规划,5,条件,3.1概述,四、电网规划应具备的条件规划年度用电负荷的电力、电量资料,规划年度电源（现有和新增）的情况,现有电网（在建和已列入基建计划的线路和变电站的基础资料）,6,7,3.1概述,五、电网规划方法,数学方法,过负荷校验,灵敏度分析,方案形成,变量,目标函数,约束条件,传统方法与数学方法并用,计算过程启发式方法,模型要素数学优化方法,特点：

逐步扩展网络，但不能考虑各扩建线路的相互影响；不能保证给出最优解。

特点：

考虑了各变量的相互影响，有最优解；但大规模优化问题复杂；且数学最优解不一定符合工程实际。

8,3.1概述,六、电网规划流程输电网规划流程,电网规划流程,本章内容,配电网规划流程以后章节涉及,3.1概述,输电网规划流程,配电网规划流程,3.1概述,11,3.2电压等级的选择,一、电网电压层级选择,西北地区,750/330/110/35/10/0.38kV750/220/110/35/10/0.38kV,东北地区,500/220/63/10/0.38kV,多数地区,500/220/110/35/10（20）/0.38kV,3.2电压等级的选择,二、电网电压选择各级电压输送能力,13,3.2电压等级的选择,电压等级与电力损失的关系：

每公里电力损失的相对值,线路的额定电压（kV）线路长度（km）,5%,一、变电站容量的选择容载比反映电网供电能力的重要技术经济指标之一，既是宏观控制变电总容量的指标，也是规划设计时布点安排变电容量的依据。

容载比应按电压分层计算，统计降压变电容量和相应降压负荷。

一般应扣除同级电压网用户专用变电站的变压器容量和供电负荷及用于升压送电的变电站容量（如小水电外送地区）。

容载比合理指标一般为：

500kV电网1.4左右；220kV电网1.61.9；110kV电网1.82.1。

3.3变电站的站址及容量选择,3.3变电站的站址及容量选择,根据广东电网规划设计技术原则，220kV及以上广东电网暂按以下地区划分：

第一类地区电网：

包括广州、深圳、佛山、东莞、江门、中山、珠海、惠州（除龙门县）和肇庆市区及高要、四会和汕头电网第二类地区电网：

包括东翼汕头、潮州、揭阳和汕尾市和西翼茂名、湛江电网第三类地区电网：

除第一类地区电网和第二类地区电网以外的电网,110kV及以下电网供电区划分：

A类供电区：

特大城市中心区或负荷密度高于35MW/km2的地区。

B类供电区：

大城市中心区或负荷密度为1535MW/km2的地区。

C类供电区：

一般市区或负荷密度为515MW/km2的地区。

D类供电区：

县城（镇）区或负荷密度为15MW/km2的地区。

E类供电区：

乡村地区或负荷密度为1MW/km2以下的地区。

3.3变电站的站址及容量选择,500kV变电站变压器额定电压一般采用：

525/242/35（63）kV调压抽头为24242.55%kV容量分配一般为100/100/33第一类地区电网：

41000MVA41500MVA第二类地区电网：

4750MVA或41000MVA第三类地区电网：

34750MVA，采用1000MVA变压器需论证,3.3变电站的站址及容量选择,220kV变电站变压器额定电压一般采用：

220（+8-8）1.5/115/10.5kV或220（+10-6）1.5/121/11kV容量分配一般为100/100/33第一类地区电网：

4180MVA或4240MVA第二类地区电网：

4180MVA或3240MVA第三类地区电网：

3180MVA,3.3变电站的站址及容量选择,110kV变电站一般采用有载调压变110/10.5kV，调压抽头为81.5%kV110/11kV,调压抽头为1061.5%kVA类供电区采用3、4台63MVA变压器B类供电区采用3、4台50、63MVA变压器C类供电区采用2、3台40、50MVA变压器D类供电区采用2、3台40MVA变压器E类供电区采用2台20MVA变压器,3.3变电站的站址及容量选择,3.3变电站的站址及容量选择,35kV变电站采用无载调压变35/11kV或38.5/10.5kV，高压调压抽头为52台4MVA、5MVA或6.3MVA变压器10kV：

250、400、500、630、800kVA；35kV：

16、20、31.5MVA；变压器2台以上，满足N-1原则。

21,二、变电站数量的确定,P，k水平年的负荷需求及容载比；S现有变电容量总和；SN标准变电容量。

3.3变电站的站址及容量选择,3.3变电站的站址及容量选择,三、变电站的站址选择降压变电站接近负荷中心，升压变电站靠近电源基地各电压等级出线方便站址地形、地貌满足近远期建设和发展要求站址不能被洪水淹没及受山洪冲刷，地质条件适宜避开易燃、易爆及污染严重地区，采取措施后与邻近设施相互影响在允许范围内交通运输、给排水、施工、运行方便满足环境保护要求，并与环境景观相协调,变电站选址优化目标函数的建立单源连续选址多源连续选址,23,3.3变电站的站址及容量选择,单源连续选址：

在某一变电站供电范围一定的情况下确定变电站站址的方法。

已知各10kV负荷点坐标：

确定唯一供电变电站的选址坐标：

基于不同的目标函数，建立以下几种不同模型：

等负荷原则初投资最小原则负荷矩最小原则网络运行费最小原则,24,3.3变电站的站址及容量选择,负荷矩最小原则：

各负荷点对负荷中心的负荷矩之和最小。

计算时必须求出各负荷点的最大计算负荷。

其目标函数为：

式中，Pi各负荷点功率（kW）。

注：

应用较为普遍，综合考虑了线径和损耗。

3.3变电站的站址及容量选择,25,等负荷原则：

假定各负荷点的性质相同，且具有相同的计算负荷、功率因数以及全年用电量。

目标函数为：

式中，n该变电站所供负荷点的个数。

注：

此模型适用于负荷不大，年耗电量基本相同的场合。

26,3.3变电站的站址及容量选择,初投资最小原则：

主要考虑电线电缆的投资，算出的初投资最小的负荷中心就是有色金属材料消耗最少的变电站位置。

其目标函数为：

式中，n该变电站所供负荷点的个数Si配电线路的截面注：

此模型适用于铜芯电缆消耗量大的场合，未考虑运行费用。

27,3.3变电站的站址及容量选择,网络运行费最小原则：

以网络运行费用最小为目标函数。

其目标函数为：

式中，i单位距离、单位负荷的费用系数。

注：

此模型主要适用于各负荷点年最大计算负荷运行小时数相差很大的情况。

3.3变电站的站址及容量选择,28,多源连续选址：

在一个规划区同时确定几个变电站的站址已知各10kV负荷点坐标：

确定m个供电变电站的选址坐标基于不同的目标函数，建立以下几种不同模型：

等负荷原则；初投资最小原则；负荷矩最小原则；网络运行费最小原则,3.3变电站的站址及容量选择,29,等负荷原则：

假定各负荷点的性质相同。

目标函数：

初始投资最小原则：

考虑各负荷节点的负荷性质不同，从而造成配电线路的截面积不同。

目标函数：

3.3变电站的站址及容量选择,30,31,负荷矩最小原则：

考虑各负荷节点的负荷性质不同，负荷大、距离短。

目标函数：

运行费用最小原则：

目标函数：

以上目标函数的约束条件：

3.3变电站的站址及容量选择,采用一定的优化算法，求得最佳变电站站址,四、变电站的电气主接线选择500kV变电站500kV侧最终规模一般为68回进出线，多则1012回。

采用一个半断路器接线，双母双分段接线（解环）；220kV侧一般设有1614回出线；一般采用双母线接线，设母联。

需要解环采取双母双分段；35（63）kV侧一般单母线接线。

3.3变电站的站址及容量选择,220kV变电站：

中心站、中间站和终端站220kV侧：

中心站810回，中间站46回，终端站23回；中心站和中间站采用双母接线，环网中分母运行的变电站采用双母双分段接线，终端站采用线路（电缆）变压器组接线。

110kV侧：

可有1214回出线，一般采用双母分段接线。

10kV侧：

可有2030回出线，一般采用单母分段接线。

3.3变电站的站址及容量选择,110kV变电站：

110kV侧：

一般设有24回出线，有电厂接入6回；A、B类供电区采用单元接线、单母开关分段接线；C、D类供电区采用单母分段接线，桥式接线；E类供电区采用单母分段和单母接线；10kV侧：

50、63MVA主变1215回出线，40MVA主变1012回出线；20MVA主变68回出线；A、B类供电区采用单母分段，单母四分段，环状母线接线；C类供电区采用单母分段、单母四分段接线，D、E类供电区采用单母分段接线。

3.3变电站的站址及容量选择,35kV变电站：

35kV侧：

出线12回，桥形接线；10kV侧：

出线1012回，单母分段接线。

3.3变电站的站址及容量选择,运行方式：

断路器AB正常运行开开闭开停运开闭闭开停运闭开开闭停运开闭闭开变压器总容量150MVA，而可用容量100MVA正常只有1台变压器满负荷，其余2台半负荷任1台变压器停运，其余变压器不过负荷任一主变跳闸，10kV自动装置进行恢复,3.3变电站的站址及容量选择,单母四分段,500kV线路典型接线方式,双回路环网结构,3.4输电网典型接线,一般采用双回路链式结构或双回路环网结构。

每一回路或每一链中220kV变电站数量不应超过4座。

220kV线路典型接线方式,3.4输电网典型接线,39,3.5架空送电线路导线截面及输电能力,架空送电线路导线截面选择选择导线截面按经济电流密度选择导线截面计算公式：

查表,500kV线路一般采用普通型四分裂导线，试用多分裂导线或耐热导线。

普通四分裂导线：

4400、4630、4720mm2多分裂导线：

6300、6400、8300、8400mm2耐热导线：

4300、4400、4630、4720mm2,3.5架空送电线路导线截面及输电能力,220kV线路220kV电力电缆一般采用铜芯的交联聚乙烯电缆，导线截面可选用2500mm2、2000mm2、1600mm2、1000mm2220kV架空线路一般采用普通双分裂导线，逐步应用普通四分裂导线，试验应用耐热导线普通双分裂导线：

2300、2400、2630mm2普通四分裂导线：

4300、4400mm2耐热导线：

2240、3300、2400、2630mm2,3.5架空送电线路导线截面及输电能力,110kV线路A类供电区“双链”接线网络，一般链接2座变电站，采用截面积为800、1000mm2的交联电缆。

“三T”接线网络，一般可T接3座变电站，主干线采用截面积为1000、1200mm2的交联电缆，分支线路采用截面积为300mm2的交联电缆。

若采用架空线路，导线为LGJ-2240，分支线路采用LGJ-300导线。

B类供电区双回辐射式网络“双链”接线网络,一般链接2座变电站,采用LGJ-400、LGJ-630架空线;若“双链”接线网络接3座变电站,可采用LGJ-2240架空线.“三T”接线网络,一般T接3座变电站,主干线采用LGJ-630、LGJ-2240架空线,分支线路采用LGJ-300架空线。

3.5架空送电线路导线截面及输电能力,110kV线路C类供电地区主干线采用LGJ-300、LGJ-400架空线，部分地区采用截面积为400、630、800mm2的交联电缆；“T”接线网络的分支线采用LGJ-185架空线或截面积为240mm2的交联电缆。

D类供电区主干线采用LGJ-240、LGJ-300架空线；“T”接线网络的分支线采用LGJ-185架空线。

E类供电区采用LGJ-185架空线。

3.5架空送电线路导线截面及输电能力,3.5架空送电线路导线截面及输电能力,架空送电线路导线截面校验按电晕条件按导线长期容许电流校验导线截面按电压损失按机械强度,44,3.5架空送电线路导线截面及输电能力,一、线路的自然输送容量（自然功率）,线路波阻抗，约260380,线路的额定电压（kV）；,架空送电线路输电能力：

输送功率大小与输送距离远近全线电压电流大小一致,45,任一点功率因数一样,没有无功传输,3.5架空送电线路导线截面及输电能力,二、超高压远距离输电线路的传输能力,近似值取60/100km输电线路的允许传输角线路的自然功率,46,3.5架空送电线路导线截面及输电能力,当取250300时，考虑补偿后，应为：

k补偿度L线路长度,47,3.6输电网规划,几种待选方案,分析计算技术经济比较,选择最优待选方案,49,常规方法,方案检验,送电距离的确定方案形成送电容量的确定,潮流计算暂态稳定分析短路电流计算调相、调压计算经济比较,3.6输电网规划,提出方案需收集的原始资料规划期内各有关地区电力负荷的增长情况；电源的现状及规划；网络的现状及薄弱环节；可供选择的出线走廊；与相邻电力系统的联系；与系统未来运行方式有关的资料；有关电气设备的技术经济指标。

3.6输电网规划,方案提出的步骤根据规划水平年的负荷及电源分布状况分层分区确定发电厂、变电站的出线数目及供电区之间的联络线数目确定网络结构选择发电厂及变电站的主接线,3.6输电网规划,城市电网网络接线的基本要求对上级送电电网的远景发展规划和布局要作详细了解；在考虑城网结构时，要有超前观念（510年或更长）；城网要有稳定可靠的供电能力；电网结构合理，层次分明；灵活、应变能力强；网内大型发电机组上网方式应做技术经济论证；采取措施限制短路电流；接线标准化；简化接线。

3.6输电网规划,规划区域面积大小为100km2，负荷密度15MW/km2。

假定：

规划区域形状为正方形；不考虑区域内制约或影响线路走廊选择的因素；不考虑电网改造问题；负荷均匀分布，均由中压线路供电。

采取220/110/10kV电压层级。

220kV变压器按三卷变考虑，单台容量240MVA，110kV/10kV单台主变容量63MVA。

算例,规划区域总负荷1500MW，规划如下：

220kV容载比按1.8考虑，规划220kV主变11台，建3座220kV变电站，带中压负荷500MW；余下1000MW负荷由110kV变电站供电，容载比按2考虑，规划110kV主变32台，建11座110kV变电站。

220kV电网采用双链结构，选截面2500mm2电缆线路或截面2630mm2架空线路。

110kV高压配电线路采用T型辐射接线，一线最多T接3台主变，选截面1200mm2电缆线路或截面630mm2架空线路。

算例,算例,计算变电站数目、容量，给出初始站址；在变电站位置、容量确定的条件下，寻求电力网优化建设方案，得到变电站和网络综合建设投资；对变电站位置进行优化调整，相应调整网络建设方案，得到优化建设方案和投资。

算例,变电站供电范围,高压电网建设方案,