电力规划(第6、7章).ppt
第6章 电源规划,6.1 概述6.2 电源方案的常规设计方法,6.1 概述,电源规划任务根据某一时期预测的负荷需要量，在满足一定可靠性水平的条件下，寻求一个最经济的电源建设方案。电源规划内容确定新增发电设备的总容量提出新增电源的布点方案确定各电厂的投资规模及装机进度确定机组容量,6.1 概述,电源规划的一般原则每个大区电力系统要重点设计建设若干个大型骨干电厂或电源基地，以保证本区内国民经济发展对电力供应的需要。电厂的规模、单机容量应与电力系统容量相适应。应优先推荐建设条件优越、经济指标好的水力发电厂。扩建电厂与新建电厂的比例应适度，以便规划期以后的年份内电力系统中有必要的接续电厂。各电源方案技术经济指标相差不大时，宜优先考虑能提高电力系统稳定水平的电源方案。,6.1 概述,电源规划的一般原则（续）电量流向应与发电燃料的运输方向相一致，电源规划中不应产生煤电倒流现象。在规划电源方案、考虑系统总装机总量时，应具有足够的备用容量，以保持系统经常在额定频率下运行。,6.2 电源方案的常规设计方法,一、概述电源规划模型（电源结构、发电机模型、供电可靠性、灵敏度分析等）数学上严格的最优解对实际工程问题而言未必是真正的最优解在工程设计中，电源方案常用常规设计方法 二、常规设计方法的步骤1、确定设计年度系统需要的新增装机容量,6.2 电源方案的常规设计方法,二、常规设计方法的步骤（续）1、确定设计年度系统需要的新增装机容量（1）负荷水平预测（2）现有和在建电源统计（3）电力电量平衡2、新增电源的布点方案 运煤方案（电厂建于用户中心）投资费（新建或改建铁路、公路网的投资费；为运输电厂燃煤所需的车辆、机车的投资费；运煤中消耗的燃料及运输过程中损失的燃料所引起的附加燃料开采能力的投资费；电厂建设投资费；电厂升压站、从电厂升压站到负荷中心变电站的输电线路，以及从高一级电压输电至负荷中心时的降压变电站的投资费）,6.2 电源方案的常规设计方法,年运行费（运输网线的运营费；燃料存运过程的损失费；电厂及各种输变电工程的年运行费）输电方案（电厂建于产煤基地）投资费（发电厂升压站、升压站至负荷中心变电站输电线路，以及当输电电压与受端网络电压不一致时所需建设的降压变电站的投资费；为补偿输电最大功率损耗所需安装的发电容量（所谓补偿装机容量）的投资费；为保证受端变电站的母线电压需加装的无功补偿设备的投资费；为保证高压远距离输电线路的安全稳定性所需附加的设备的投资费；电厂建设投资费）年运行费（电厂及各种输变电工程的年运行费；输电线路及变电站年电能损失费；其他与输电方案有关的设施的年运行费）,6.2 电源方案的常规设计方法,三、可靠性标准在电源规划中的应用主要指标电力不足（时间）概率LOLP：系统高峰负荷超过系统有效发电容量的概率电量不足概率LOEP：在被研究的时段内由于供电不足，使用户停电的电量损失期望值与该时段内用户所需全部电量的比值电力不足时间期望值LOLE：在被研究时段内，由于供电不足，造成用户停电时间（日）的平均值。电力不足频率FLOL：单位时间（一般为一年）内，由于供电不足，用户停电的平均次数。,6.2 电源方案的常规设计方法,三、可靠性标准在电源规划中的应用电力不足概率法（LOLP法）原则是新增机组的有效容量必须大于或是等于新增的负荷,第7章 网络方案设计,7.1 概述7.2 电网规划技术原则7.3 电压等级选择7.4 网络结构设计7.5 供电可靠性7.6 主接线选择7.7 主变压器选择7.8 变电所设计,7.1 概述,电源规划电网规划电源规划完成后，紧接着就是要解决在发电容量增长的前提下，系统的输电容量够不够，电网的结构是否合理。,7.1 概述（续）,电网规划要解决：电力系统中在什么地方投建新输电线路在什么时候投建，需要投建多少回，采用何种类型的线路采用多高电压等级，何种输电方式采用何种架线方式和电网结构等,7.1 概述（续）,电网规划最重要的内容就是确定最佳的电网结构可靠性适应各种可能的运行方式具备较好的经济指标常规电网规划方法根据输电线路的允许传输容量，确定出满足电力输送要求，而且投资及运行费用较小的一个或几个方案，进行方案比较。,7.1 概述（续）,除了求取最佳电网结构外，还有两方面重要内容：电网电压等级的选择及确定输电方式（交流或直流）,7.2 电网规划技术原则,一、电网规划重点研究和制定电力网的整体和长期发展目标，各项发电、输电、变电、配电工程的规划、设计、建设和改造，都必须符合电网总体规划的要求。重视负荷增长需求与有限城市资源的关系二、电网规划范围主网架规划、城市配电网规划、县级电网规划、无功规划、二次规划,7.2 电网规划技术原则（续）,三、分类近期、中期、长期电网长期规划：15-20年以上，侧重于对主网架进行战略性、框架性及结构性研究和展望。电网中期规划：5-15年，侧重于对电网网架进行多方案的比选论证，推荐电网方案和输变电建设项目，提出合理的电网结构。电网近期规划：5年，侧重于近期输变电建设项目的优化和调整。,7.2 电网规划技术原则（续）,四、各级电网分期规划目标要求（1）具备充分的供电能力，能满足各类用电负荷增长的需要。（2）适应网内电网和外来电发展的需要，并适当超前于主要电源建设。（3）各级电压变电总容量与用电负荷之间、输变配电设施容量之间、有功和无功容量之间比例协调、经济合理。,7.2 电网规划技术原则（续）,四、各级电网分期规划目标要求（续）（4）电网结构应贯彻分层分区的原则，简化网络接线，做到调度灵活，便于事故处理，防止出现大面积停电事故的可能性。（5）达到电力行业标准电力系统安全稳定导则（6）电网供电可靠性供电可靠率：在统计期内，对用户供电时间总小时数与统计期间小时数的比值。,7.2 电网规划技术原则（续）,四、各级电网分期规划目标要求（续）（7）电能质量和电网损耗达到规定及相关标准的要求电压质量谐波污染线损（电网损耗）（8）建设资金和建设时间合理安排，取得应有的经济效益。,7.2 电网规划技术原则（续）,五、变电站建设总体原则（续）节约用地保护环境六、电力通道建设原则架空线路通道地下电缆通道,7.3 电压等级选择,一、电压等级选择概述1、考虑因素：输电容量、输送距离2、新建电压等级考虑的主要因素国家在今后15-25年的电力工业发展速度与规模新电压等级和现有电压等级之间的配合新电压等级输电线路在系统中的作用新电压等级输电线路的可靠性新电压等级在技术上实现的可行性,7.3 电压等级选择（续）,3、电压等级和划分标准电压中规定：3、6、10、20（用户要求）、35、63、110、220、330、500、750kV35kV与63kV、63kV与110kV不宜在同一地区电网中并存330kV与500kV、500kV与750kV不宜在同一地区电网中并存,7.3 电压等级选择（续）,二、城市电压等级选择提高输电电压等级，高电压引入市区简化城市电压等级，选择合适的高压配电电压三、中压配电网电压等级20kV作为中压配电网电压在城市电网应用中的必要性提高中压网络的传输能力提高电压质量提高中压网络的供电范围降低线损,7.3 电压等级选择（续）,国内应用20kV中压配电实例苏州工业园区供电方案110/20kV与110/10kV相比可减少4座节约投资15.7%节约年运行费用16.39%,7.4 网络结构设计,一、电网结构电网结构是指输送和分配电能的各类电压等级电力线路、变压器和相应配电装置的连接或接线方式。1、电网结构分类放射式链式环式,7.4 网络结构设计,2、电网结构基本要求主干网络，要求采用电联系强的结构要尽量简化结构要注意限制短路电流水平对于交流远距离输电线路，如果输电能力受到限制，可考虑直流输电方案,7.4 网络结构设计,2、电网结构基本要求（续）对于低一级电压的电网，应力求采用简单的结构，实行分区供电避免高低压线路经过变压器形成电磁环网二、现代城市电网分层分区结构选择1、分层结构方式2、分区结构方式,7.4 网络结构设计,三、城市配电网结构1、高压配电网电压等级选择以选用单一电压等级为宜网络要求可靠性要求高一般配置两台或两台以上同容量的主变压器架空线可同杆双回架设当线路T接或环入三个及以上变电站时，线路宜在两侧有电源,7.4 网络结构设计（续）,网络要求（续）对直接接入高压配电网的自备电厂，一般采用单电源辐射方式通过市区的架空线的杆塔选型应充分考虑减少走廊占地面积,7.4 网络结构设计,2、中压配电网电压等级选择10kV、20kV网络要求任何一条10kV线路检修时能通过中压网转移负荷有明确的供电范围，不交错供电中压网络应有联络容量中压配电网应有较强的适应性，主干截面应按长远规划选型一次建成,7.5 供电可靠性,一、电力系统可靠性可靠性可靠性的工程技术：是指为了使电力系统达到预定的可靠性要求所进行的设计、制造、安装、调试、运行、维护、检修等一系列工程技术活动。可靠性管理：按可靠性的目标对电力系统的各项工程技术活动进行规划、组织、协调、监督等，并保持其技术经济最优的一种科学管理方法。评价可靠性充裕度：为用户不间断地提供电力和电量的能力（静态可靠性）安全性：动态可靠性,一、电力系统可靠性（续）可靠性分类发电系统可靠性输电系统可靠性发输电合成系统可靠性配电系统可靠性发电厂和变电站主接线可靠性,7.5 供电可靠性（续）,7.5 供电可靠性（续）,一、电力系统可靠性提高城市配电网系统可靠性的意义配电系统在电力系统中有着重要的地位国民经济发展和全社会电力需求的增长对配电网可靠性提出更高要求为适应市场经济发展必须提高配电系统可靠性配电系统结构方式要求不断改进提高可靠性,7.5 供电可靠性（续）,二、供电系统用户供电可靠性供电系统供电可靠性概念是指电力用户能以多大的可靠程度得到电力系统供给电能的问题。供电系统用户供电可靠性的要求（一）电网供电安全准则：1、“N-1”准则，准“N-2”准则和“N-2”准则“N-1”准则：正常运行方式下的电力系统中任一元件因故障断开，电力系统应能保持稳定运行和正常供电，其他元件不过负荷，电压和频率均在允许范围内。,7.5 供电可靠性（续）,准“N-2”准则：配电系统在计划检修的方式下，满足“N-1”准则的要求。“N-2”准则：在正常运行方式下的电力系统中任有2个元件因故障断开，电力系统应能保持稳定运行和正常供电，其他元件不过负荷，电压和频率均在允许范围内。2、变电站和线路的设备运行率T的选择 T=设备的实际最大负荷（kVA)/设备的额定容量（kVA）*100%（1）35-110kV变电站 应配置两台及以上变压器，当一台故障停运时，其负荷自动转移至正常运行的变压器，此时变压器的负荷不应超过其短时容许的过负荷容量，以后再通过电网操作将变压器的过负荷部分转移至中压电网。,7.5 供电可靠性（续）,T=KS（N-1）/NS*100%K：变压器短时的容许过负荷率N：变压器台数S：单台变压器额定容量需要转移的容量为SL=（K-1）S(N-1）一般可取过负荷率为1.3，过负荷时间为2h当N=2时，T=65%当N=3时，T=87%当N=4时，T=100%,7.5 供电可靠性（续）,（2）高压线路线路的运行率为T=（N-1）K/N*100%N：线路回数K：短时允许过负荷率（3）中压配电网线路的运行率为T=（KP-PM)/P*100%（二）满足用户用电程度1、用户停电及恢复供电的目标时间两回路供电的用户，失去一回路后，应不停电三回路供电的用户，失去一回路后，应不停电，再失去一回路后，应满足50%70%用电,7.5 供电可靠性（续）,（二）满足用户用电程度（续）1、用户停电及恢复供电的目标时间（续）一回路和多回路供电的用户电源全停时，恢复供电的目标时间为一回路故障处理的时间2、重要用户供电可靠性的要求特级：具备三路电源供电，其中两路电源应来自不同的变电站一级：具备两路电源供电，应来自不同的变电站二级：具备两路电源供电，可来自同一变电站不同母线3、高层建筑用户供电可靠性的要求符合高层民用建筑设计防火规范（试行）的要求,7.5 供电可靠性（续）,3、高层建筑用户供电可靠性的要求（续）10层及以上的住宅建筑以及高度超过24m的其他民用建筑除正常供电电源外，还应供给备用电源。19层及以上的办公楼、高级宾馆或高度超过50m以上的科研楼、图书馆、档案馆等建筑，除正常供电电源和备用电源外，用户还应备有自备发电机及自动启动装置。工矿企业、机关以及高层建筑内用于生产管理、消防、通信等的计算机应急电源，应由用户用蓄电池组或不间断电源机组解决。设置在高层建筑物内的配电所必须采用干式变压器和无油开关的配电装置,7.5 供电可靠性（续）,（二）满足用户用电程度（续）如采用充油变压器时必须设置在专用房间内。高层建筑物的配电室、变压器室、低压配电室，必须有自动监控的火灾报警装置和自动灭火装置。（三）容载比变电容载比：变电容量在满足供电可靠性基础上与对应的负荷之比值220kV电网：1.61.935110kV电网：1.82.1,7.5 供电可靠性（续）,三、用户供电可靠性指标统计1、常用名词术语用户：低压用户，380/220V电压受电的用户中压用户：以10（20、6）kV电压受电的用户高压用户：以35kV及以上电压受电的用户用户统计低压用户统计单位：一个接受电业部门计量收费的用电单位中压用户统计单位：一台公用配电变压器高压用户统计单位：每个降压变电所用户容量：一个用户统计单位的装接容量,7.5 供电可靠性（续）,三、用户供电可靠性指标统计（续）停电性质分类故障停电预安排停电：计划停电、临时停电、限电停电持续时间：停止对用户供电到恢复供电的时间段停电容量：停止供电的各用户的装接容量之和 kVA停电缺供电量：停电期间，对用户少供的电量 kWh供电系统设施状态及停运时间运行：供电设施与电网相连接，并处于带电的状态停运：供电设施与电网断开，不带电状态（强迫停运、预安排停运）停运持续时间,7.5 供电可靠性（续）,2、用户供电可靠性统计单位用户统计单位线路统计单位规定统计时间规定,7.5 供电可靠性（续）,3、用户供电可靠性评价指标（1）可靠性主要指标及计算公式用户平均停电时间AIHC-1供电可靠性RS-1用户平均停电次数AITC-1用户平均故障停电次数AFTC用户平均预安排停电次数ASTC系统停电等效小时数SIEH,7.5 供电可靠性（续）,3、用户供电可靠性评价指标（续）（2）可靠性参考指标及计算公式用户平均预安排停电时间用户平均故障停电时间预安排停电平均持续时间故障停电平均持续时间平均停电用户数预安排停电平均用户数故障停电平均用户数用户平均停电缺供电量预安排停电平均缺供电量,7.5 供电可靠性（续）,3、用户供电可靠性评价指标（续）（2）可靠性参考指标及计算公式（续）故障停电平均缺供电量设施停运停电率设施停电平均持续时间系统故障停电率架空线路故障停电率电缆线路故障停电率变压器故障停电率断路器故障停电率外部故障停电率,7.5 供电可靠性（续）,四、提高供电可靠性主要对策1、我国供电系统用户供电可靠性现状（1）10kV用户供电可靠性指标平均供电可靠率RS-1 99.907%用户平均年停电时间 8.171h/户RS-3 99.916%（2）35kV用户供电可靠性指标平均供电可靠率RS-1 99.856%用户平均年停电时间 12.616h/户RS-3 99.873%,7.5 供电可靠性（续）,四、提高供电可靠性主要对策(续)（3）220kV变压器、断路器、架空线路运行可靠性指标（4）500kV变压器、断路器、架空线路运行可靠性2、世界各国用户供电可靠性指标（1）世界各国用户平均停电时间（1995年）美国：98min/（户.年）英国：80min/（户.年）法国：69min/（户.年）日本：6min/（户.年）,7.5 供电可靠性（续）,（2）世界各大城市用户平均停电时间旧金山：市中心5min/（户.年），城郊60-90min/（户.年）（1998年）巴黎：13.7min/（户.年）（2000年）东京：5min/（户.年）（1998年）福岗：1min/（户.年）（1998年）香港：10.52min/（户.年）（2000年）（3）日本东京电力公司1982年用户平均停电时间为122min/（户.年），供电可靠性99.976%；1995年用户平均停电时间为5min/（户.年），供电可靠性99.999%；,7.5 供电可靠性（续）,3、用户停电原因分析（1）2002年用户停电原因分析：预安排停电与故障停电之比约为8：2（2）故障停电（3）预安排停电（4）10kV主要设备对供电可靠性的影响分析主要配电设备故障率：架空线路、电缆线路、变压器、断路器这4种主要设备的故障次数占全部故障的80%以上各类设备对供电可靠性的影响：架空线占首位,7.5 供电可靠性（续）,4、提高用户供电可靠性的主要对策（续）实施供电可靠性指标预分配管理办法改善10kV配电网络结构带电作业用户不停电作业设备状态维修提高配电系统设备可靠性和减少设备故障停电：选用质量好、可靠性高、寿命长、免维护或少维护的设备；采用10kV绝缘架空线配电自动化,7.6 变电站主接线选择,一、主接线概述变电站主接线选择具体要求变压器的台数和容量应能满足规划期间供电负荷以及今后增容改造的需要，并能满足当变压器故障或检修时“N-1”准则的需要，联络变压器的容量满足交换功率的要求。当变电站中出现三级电压且中压或低压侧负荷超过变压器额定容量的15%时，通常应采用三绕组变压器。电力系统中无功功率需要分层次、分地区进行平衡。,7.6 变电站主接线选择,一、主接线概述（续）主接线方式发展主接线方式与断路器数量关系主接线方式一般选择：电压等级高的母线，采用可靠性高的接线方式变电站主接线可靠性母线可靠性主接线可靠性评价：列出“不允许”事件，计算概率、停运持续时间的期望值，再择优选择主接线处理好主接线可靠性与调度灵活性之间关系,7.6 变电站主接线选择,二、变电站主接线单母线接线方式单母线接线单母线分段接线单母线分段带旁路母线接线双母线接线方式双母线接线双母线分段接线双母线带旁路母线接线双母线分段带旁路母线接线,7.6 变电站主接线选择,二、变电站主接线（续）线路变压器组接线方式不带断路器的线路变压器组接线带断路器的线路变压器组接线桥式接线方式内桥外桥3/2断路器接线方式4/3断路器接线方式双断路器接线方式多角形接线方式,7.6 变电站主接线选择,三、变电站主接线典型接线方式选择500kV变电站主接线选择500kV侧：6-10回进出线，4组变压器，优先采用3/2断路器接线，单组主变容量可选750MVA、1000MVA、1500MVA220kV侧：一般设有16-20回出线，可采用3/2断路器接线或双母线双分段接线低压侧：主要用于接入变电站站用变压器、电容器组、电抗器组和调相机等无功补偿装置。电压等级可采用35kV等,7.6 变电站主接线选择,三、变电站主接线典型接线方式选择（续）220kV变电站主接线选择分类：中心变、中间变、终端变，中心变进出线规模较大，220kV电源进线直接从500kV变电站或大型发电厂直接供给的。中间变进出线有一定规模，220kV电源进线是由220kV中心变或其他220kV中间变的220kV母线转供。终端变一般只有220kV电源进行，无220kV出线。220kV侧：中心变：最终规模具有10-16回进出线，可选用双母线双分段接线，新建220kV变电站原则上不再配置旁路母线，现有220kV变电站在满足某些情况下可取消旁路母线。,7.6 变电站主接线选择,三、变电站主接线典型接线方式选择（续）220kV变电站主接线选择（续）中间变：最终规模具有8-12回进出线，可选用双母线、双母线单分段或单母线分段接线。终端变：不设220kV母线，常采用T型接线方式（带有断路器的线路变压器组接线）110kV侧：一般有9-12回出线，可采用单母线三分段两台分段断路器的接线35kV侧：可有24-30回出线，宜采用单母线三分段，单母线四分段等,7.6 变电站主接线选择,三、变电站主接线典型接线方式选择（续）110kV变电站主接线选择110kV侧：最终规模为2-3台主变，单台主变容量可为20、31.5、40、50、63MVA，一般有2-6回出线，可采用单母线分段接线35kV侧：常采用单母线分段等10kV侧：可有30-42回出线，宜采用单母线分段接线35kV变电站主接线选择最终考虑2-3台主变，单台主变可选4、5、8、10、16、20MVA，可采用单母分段、桥形、线变组接线10kV侧可有10-30回出线，宜采用单母分段接线,7.6 变电站主接线选择,三、变电站主接线典型接线方式选择（续）10kV开关站接线选择可采用单母线分段接线，规模为2-4回进线，6-10回出线，截面可采用240mm2，或电缆3*300mm2，3*400mm2，根据负荷情况选择。,7.7 变电站设计,一、变电站设计概述变电站设计基本要求变电站设计应符合安全可靠、技术先进、经济合理的要求(从主接线、设备选择、建筑结构安全、地基稳定、抗洪排涝能力、消防设施等方面)。变电站设计应推广新技术，提高自动化水平。变电站规划选址:靠近负荷中心、方便进出线、主变等大型设备运输方便、对环境的影响、防洪抗震；扩建的可能性等。变电站与环境协调环保节约用地：所址合理选择、总平面合理布置、设备选择等,7.7 变电站设计,一、变电站设计概述（续）变电站设计主要内容变电站所址选择与勘测变电站布置：确定变电站内各级电压的配电装置之间以及各级建筑物、构筑物之间的空间位置关系。变电站主接线选择变电站设备和配电装置选择：变电站所在地区的环境使用条件、设备的基本技术要求、额定参数满足正常运行和故障条件的工作要求。,7.7 变电站设计,一、变电站设计概述（续）变电站设计主要内容变电站继电保护和二次设计变电站远动与通信装置设计变电站防雷设计变电站接地装置设计变电站所用电设计,7.7 变电站设计,二、变电站设计若干技术原则配电装置设备类型选择1、总体要求根据不同的负荷性质选择配电装置设备类型2、变压器选择500kV变电站：变比宜采用500/220/35kV220kV变电站：变比220/110/35kV、220/10kV110kV变电站：110/35/10kV、110/10kV35kV变电站：35/10kV,7.7 变电站设计,二、变电站设计若干技术原则配电装置设备类型选择（续）3、断路器选择110kV及以上断路器应选用SF6断路器4、隔离开关选择应选用检修周期长、质量可靠的优质产品无人值班变电站通过远程控制中心的遥控、遥测、遥信、遥调和遥视等手段实现对变电站运行监视和控制的无人值班变电站,
