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1、第七章 输电网规划（Transmission Planning）,7-1 概述,输电网规划的任务：根据设计期内的负荷需求及电源建设方案，确定相应的电网接线，以满足可靠、经济地输送电力的要求。 输电网规划的主要内容 ： 确定输电方式； 选择电压等级； 确定网络结构； 确定变电所布局和规模。,输电网设计的基本原则： 可靠性 灵活性 经济性,电网规划的安全稳定标准： 电力系统安全稳定导则 第一道防线：常见单一故障不失稳和不失负荷 第二道防线：概率较低的单一故障不失稳，允许所示部分负荷 第三道防线：极端严重单一故障尽可能使失稳影响局限于可控范围，防止连锁反应故障 电力系统技术导则（试行）：把电力网络分
2、为受端系统、电源接入系统和系统联络线 ，根据各部分重要性及技术经济条件规定了不同的安全标准,7-2：电压等级与输电能力,我国各电压等级下的输送能力统计表,1MW=1000千瓦0.1万千瓦,二、 架空输电线路的输送能力,1、 波阻抗,和自然功率,特性阻抗,传播系数,自然功率,单位长度的线路消耗的感性无功功率和消耗的容性无功功率相等； 线路上同一点处(包括始端和末端)的电压和电流相位大小相等，功率因素等于1。 线路上任何一处的电压和电流的相位相同，而始、末端电压或电流间的相位差则正比于线路长度，相应的比例系数是相位系数,在实际运行中，应该使线路按接近自然功率运行,2、 线路沿线电压分布,：线路相当
3、于一个容性元件,：线路相当于一个感性元件,：线路相当于一个电阻元件,3、输电距离对线路输送能力的影响,线路的功率损耗和电压损失与输电距离成正比；另外随着输电距离的增加，电力系统稳定成为重要的限制因素。因此，在一定的电压等级下，输送能力与输送距离成反比。,4、制约线路输送能力因素,长距离输电线路的传输能力主要取决于发电机并列运行的稳定性，以及为提高稳定性所采取的措施 中、长距离输电线路，传输能力不决定于系统的稳定，而决定于允许的电压损耗（10以内）以及功率及能量损耗 短线路的传输能力决定于导线的发热条件,5、电压等级选择的简易计算(前苏联),1),应用范围：l250km，P60MW,U：电压（k
4、V），P：输送功率（kW）；l：长度（km）,2),应用范围：P60MW,，,如：l200km、P=800MW，则有：,（故可以选择500kV）,7-3 网络接线方案,一、负荷及电源的分层、分区接入原则 （1）电压等级层次清晰：超高压输电500kV、高压输电220kV、高压配电110kV，35kV、中压配电10kV；低压配电380V，220V （2）分层：按电压等级分层 ；分区：以枢纽变电所为核心，将其周围的负荷和地区发电厂连在一起，使有功、无功尽可能就地平衡，成为一个自然的供电区。,分层分区的注意要点： 500kV超高压环网作为沟通各分区电网的主干网架，并与大区电网联系，接受区外来电 以50
5、0kV枢纽变电站为核心，将220kV电网划为几个区，各分区电网之间在正常方式下相对独立，在特殊方式下应考虑相互支援 电网内不应形成电磁环网。,电磁环网是指两组不同电压等级运行的线路,通过两端变压器电磁回路的联接而构成的并联运行环路。,电磁环网对电网运行有下列弊端,易造成系统热稳定破坏。如果在主要的受端负荷中心，用高低压电磁环网供电而又带重负荷时，当高一级电压线路断开后，所有原来带的全部负荷将通过低一级电压线路(虽然可能不止一回)送出，容易出现超过导线热稳定电流的问题。 易造成系统动稳定破坏。正常情况下，两侧系统间的联络阻抗将略小于高压线路的阻抗。而一旦高压线路因故障断开，系统间的联络阻抗将突然
6、显著地增大。(突变为两端变压器阻抗与低压线路阻抗之和)，因而极易超过该联络线的暂态稳定极限,可能发生系统振荡。 不利于经济运行。500kV与220kV线路的自然功率值相差极大,同时500kV线路的电阻值(多为4400平方毫米导线)也远小于 220kV线路(多为2240或1400平方毫米导线)的电阻值。在500/220kV环网运行情况下,许多系统潮流分配难于达到最经济。 需要装设高压线路因故障停运后联锁切机、切负荷等安全自动装置。但实践说明,若安全自动装置本身拒动、误动将影响电网的安全运行。 一般情况中,往往在高一级电压线路投入运行初期,由于高一级电压网络尚未形成或网络尚不坚强,需要保证输电能力
7、或为保重要负荷而又不得不电磁环网运行。,（3）在受端电网分层分区运行的条件下，为控制短路电流和降低电网损耗，新建主力发电厂经技术经济论证后应优先考虑以220kV接入系统的可能性；单机600MW以上大型主力发电厂，经论证有必要以500kV接入系统时，一般不采取环入500kV超高压电网的方式。 大型主力发电厂不宜设500/220kV联络变压，避免构成电磁环网。,（4）220kV分区电网原则上由500kV变电站提供大容量供电电源，经220kV大截面架空线路，向220kV中心变电站送电，再从中心站（或500kV变电站、大中型发电厂）经220kV大截面架空线路或电缆向220kV终端变电站供电。,二、供电
8、区之间联络线数目以及发电厂、变电站出线数目的确定 供电区之间距离较短（200km），则按经济电流密度选择联络线导线截面大小和联络线数目。 供电区间输电距离很长，则供电区域间的电力传输能力取决于系统稳定性，一般取静态稳定条件下的最大允许输送功率 发电厂和变电站出线数不宜过多 多回出线尽量避免集中在同一路径上,三、确定网络结构 需处理好网架松散和紧凑之间的关系 四、选择合适的发电厂、变电站主接线,（1）500kV变电站 500kV侧最终规模一般为68回进出线，4组主变，优先采用一个半断路器接线。单组主变容量可选750MVA、1000MVA、1500MVA 220kV侧一般设有16 20回出线 为适
9、应分层分区和提高可靠性，新建500kV变电站的220kV母线优先考虑一个半断路器接线，也可采用双母线双分段两台分段断路器的接线。,（2）220kV变电站 分为中心站、中间站和终端站三类。最终规模3组主变，单台容量：220/110/35可选180、240 MVA，220/35可选120、150、180MVA 中心站220kV侧：220kV侧最终规模为812回进出线时，可选用双母线双分段一台分段断路器的接线。取消旁路母线需满足：220kV进线N-1；主变N-1；断路器质量可靠。新建220kV变电站原则不再配置旁路母线。对可靠性要求更高的中心站，可选用一个半断路器接线,中间站220kV侧：可采用双母
10、线或单母线分段。为简化接线和节约占地，尽应量减少中间站。 终端站220kV侧：可采用线路（电缆）变压器组接线，主变220kV侧（电缆进线）一般不设断路器，可设接地刀闸以满足检修安全需要。 110kV侧：可有69回进出线，宜采用单母线三分段两台分段断路器接线 35kV侧： 220/110/35变电站35kV侧容量为3120MVA，可有24回出线，宜采用单母线三分段两台分段断路器接线； 220/35变电站容量为3150 3180MVA，35kV侧可有3036回出线，宜采用单母线六分段三台分段断路器接线,7-4 直流输电方式简介,直流输电的主要优点,输送相同有功功率时，直流线路较交流线路造价较低（不
11、考虑换流站的投资），并且功率损耗较小 没有系统的稳定性问题 能限制系统的短路电流 调节灵活方便、速度块，运行可靠 调度管理方便 每一极可作为独立回路运行，一极故障，另一极仍可运行,直流输电的主要缺点,换流站的设备比较昂贵 换流装置要消耗大量无功功率，需安装大容量的无功补偿设备 换流器是一个谐波源 换流装置几乎没有过载能力 目前尚无适用的直流高压断路器 以大地作为回路的直流系统，运行时会对沿途的金属构件和管道有腐蚀作用；以海水作为回路时，会对航海导航仪表产生影响,交直流输电的经济性分析,输送容量确定后，直流换流站的规模随之确定，其投资也就固定下来，距离的增加只与线路造价有关。交流输电则随输电距离
12、的增加，由于稳定、过电压等要求，需要设置开关站。对于交流输电方式、输电距离不单影响线路投资，同时也影响变电部分投资。 就变电和线路两部分，直流输电换流站投资所占比重很大，而交流输电的输电线路投资则占主要部分,直流输电功率损失比交流输电小得多 当输送功率增大时，直流输电可以采取提高电压、加大导线截面的方法，由于稳定性的限制，交流输电则往往只好增加回路数,在输送功率相等和可靠性相当的情况下，虽然换流站的费用比变电所的费用要贵，但直流输电的单位长度线路的造价比交流线路低。如果输电距离增加到一定值时，直流线路所节约的费用正好抵偿换流站所增加的费用，这个输电距离称为交直流输电的等价距离,部分已建和在建直
13、流输电工程,葛南线（葛洲坝 上海） 500kV ：1044.5 km 南网（云南广东） 800kV：1600km 国网（四川上海） 800kV：2000km 三常 （三峡 常州） 500kV ：890km 三广（三峡广东） 500kV ：975km 三上（三峡上海） 500kV ：1100km 天广线（天生桥广州） 500kV ：960km 贵广线（安顺肇庆 ） 500kV ：899km 贵广二回（兴仁深圳 ） 500kV ：1225km,7-5 常规输电系统规划,常规输电系统规划一般分为方案形成和方案检验两个阶段,任务：根据输电容量和输电距离拟定几个可比的网络方案。目前由技术人员完成，受规划
14、人员经验影响较大 送电距离确定：在有关地形图上量得长度，在乘以曲折系数1.1 1.15（可根据地形复杂情况选用，或用实际积累的数值） 送电容量确定：将待规划电网分成若干区域（自然供电区），根据各区装机容量和负荷进行电力电量平衡，观察各区电力余缺，明确哪些地盈余，哪些地区不足，哪些电厂属区域性电厂，哪些属地区性电厂，确定各区间的送电量,方案形成（程P121）,架空线路导线截面选择和校验：一般按经济电流密度选择，并根据电晕、机械强度以及事故后的发热条件进行校验。 （1）按经济电流密度选择截面,（2）按电晕条件校验导线截面,潮流计算 短路电流计算 暂态稳定计算(此外还应静态稳定、电压稳定) 调压计算
15、 经济计算,方案检验,7-6 直流潮流模型,一、潮流方程,n个节点的电力网络，如果网络结构、网络元件参数已知，则有：,：系统节点总数,、,：节点导纳矩阵i行j列元素的实部、虚部,：节点i的电压幅值,：支路i-j的相位差,本质上讲：求解,、,(故可用N-R、P-Q分解法等),二、直流潮流法,作如下简化：,a高压输电线：,可令,b线路两端相角差不大：,c各节点电压的标么值等于1：,d不考虑对地支路及变压器非标准变比，故有：,利用节点功率等于与节点有关的支路功率之和，有,(i=1, 2, , N-1；不包括平衡节点),用矩阵表示有：,支路功率：,弧度,三、变结构直流潮流的计算,设网络中只有支路k的电纳发生变化，设其变化量为Bk，则有：,令D1=B ，D2=ek ，D3=ekT， D4-1=Bk，根据Household公式,则有：,B为电纳矩阵变化量，,，ek为一列向量，其第i列元素为1，,第j列元素为-1 ，其余元素为0，i和j为支路k的起点和终点。,令X=B-1， Xk=B-1ek,则有：,其中：,对任一支路l，支路两端相角差增量l为,支路l的潮流增量为,支路k的潮流增量为,其中，,，el为一列向量，对应起始节点的相应列元素为1，对应终止
