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2009年全国注册电气师执业资格考前辅导班,发输变电专业第17章电力系统规划设计山东电力工程咨询院有限公司朱月涌（2009年8月）,第17章电力系统规划设计,了解电力系统规划设计的任务、内容和方法；了解了解电力系统安全稳定运行的基本要求；熟悉无功补偿型式选择及容量配置,17.1电力系统规划设计的任务和内容及方法17.1.1电力系统规划设计阶段的划分电力系统规划一般分五年电力发展规划、中期规划时间为5∽15年和长期规划时间为15年以上。电力规划年度的划分一般与国民经济规划年度相对应，便于对比分析。目前我国处于第十一个五年计划当中。,17.1.2电力系统规划设计的任务17.1.2.1电力系统长期发展规划主要研究电力发展的战略性问题，其任务是根据规划地区的国民经济和社会发展长期规划、经济布局和能源资源开发与分布情况，宏观分析电力市场需求，进行煤、水、电、运和环境等综合分析，提出电力可持续发展的基本原则和方向，电源的总体规模、基本布局、基本结构，电网主框架，能源多样化等，必要时提出更高一级电压的选择意见、电力设备制造能力开发要求以及电力科学技术方向等。长期发展规划的主要内容有电力需求预测、动力资源开发、电源发展规划、电网发展规划、资源平衡、环境及社会影响分析等。,17.1.2.2电力系统中期发展规划研究5∽15年内电力系统发展和建设方案。其任务是根据规划地区的国民经济及社会发展目标、电力需求水平及负荷特性、电力流向、能源资源开发条件、节能分析、环境及社会影响等，提出规划水平年电源和电网布局。中期规划是电力项目开展初步可行性研究工作的依据，其内容包括电力需求预测，动力资源开发，电源发展规划，电网发展规划，环境及社会影响分析以及对建设资金、电价水平进行测算和分析等。电力系统中期发展规划是电力项目开展设计工作的依据。电力系统中期发展规划是在长期发展规划的基础上进行的，受长期发展规划的约束和指导。,17.1.2.3五年规划的任务和内容研究国民经济和社会发展五年规划及经济结构调整对电力工业发展的要求，找出电力工业与国民经济发展中不相适应的主要问题，按照中期规划所推荐的规划方案，深入研究电力需求水平及负荷特性、电力电量平衡、环境及社会影响等，提出五年内电源、电网结构调整和建设原则，调整建设项目的进度及顺序，进行逐年投融资、燃料及运输平衡，测算逐年电价、环境指标等，开展相应的二次系统规划工作。五年规划是编制、报批项目建议书、项目可行性研究报告书的依据，是电力发展规划工作的重点。,17.1.3电力系统规划设计的程序和工作方法17.1.3.1电力系统规划设计的程序了解电力系统规划设计是电力建设前期工作的重要组成部分，在进行电力系统发展规划的同时也进行水、火电厂及联网工程的初步可行性研究，以便编报项目建议书。项目建议书审批立项后可开展可行性研究，为编写可行性研究报告提供依据，可行性研究批准后项目即可列入国家建设计划。在可行性研究工作的同时可以开展电厂接入系统设计、系统专题设计以配合稍后开展的本体工程初步设计，提供设计的技术条件和参数规范。详见下图,,,电力系统规划设计,,初步可行性研究,项目建议书,,可行性研究,,,列入国家建设计划,,初步设计,施工图设计,,开展接入系统设计,,前期工作范围,17.1.3.2电力系统规划设计工作方法,17.1.4电力系统规划设计的主要内容电力需求预测、电源规划设计、电网规划设计三大块。17.1.4.1电力需求预测及电力平衡（1）电力负荷的分类按物理性能分类有功负荷和无功负荷SPjQP有功负荷Q无功负荷在系统规划设计中，需同时满足有功负荷和无功负荷的要求。有功大家概念比较清楚，无功在系统中的作用一个是电压支撑作用，另一个为旋转元件提供旋转磁场。,,具有电压和频率特性,按电能的生产、供给和销售过程分类分为发电负荷、供电负荷和用电负荷。三者之间的关系,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,PG发电负荷,PA厂用负荷,PL用电负荷,∑P网损,,PS供电负荷,PSPL∑PPGPAPSPA∑PPL,,按所属行业分类，可分为国民经济行业用电和城乡居民生活用电。也可分为第一产业、第二产业、第三产业和居民生活用电。农、林、牧、渔、水利业属第一产业，工业和建筑业属第二产业，其他剩余部分如服务行业属第三产业，居民生活用电指住宅用电。常用的还有分区负荷和年、月、日最高负荷等。按负荷的重要性分类，分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。其中一级负荷指中断供电将造成人身伤亡，或在政治经济上有重大损失的负荷；二级负荷指中断供电将影响重要用电单位的正常工作，或将在政治经济上有较大损失的负荷；三级负荷指不属于以上一级和二级的负荷。,（2）电力负荷预测内容负荷预测包括电量需求预测和最大负荷预测两大部分内容电量需求预测，包括分行业、分地区和分年度预测；电力负荷预测，包括年最大负荷预测、年时序负荷曲线预测、年负荷曲线预测、典型日负荷曲线和负荷特性预测，如平均负荷率、最小负荷率、最大峰谷差、最大负荷利用小时数等。最大负荷与最大负荷利用小时数的关系EPmax*Tmax,,最大负荷与最大负荷利用小时数的关系EPmax*Tmax，其意义如下,,,t,P,,,,Pmax,,,s,s,Tmax,,,年负荷曲线,,,,表示一年内各月最大负荷的变化情况,时序负荷曲线,负荷特性参数,,Ppj,,Pzd,,Pzx,1,,,PpjE/TE电量，T对应的时间,Ppj/Pzd日负荷率,Pzx/Pzd日最小负荷率,负荷预测的内容除以上所述之外，为了很好地掌握系统中用电增长的因素和规律，需要在充分调查研究的基础上，对一次能源变化与电力负荷的关系、国民生产总值增长与电力负荷增长的关系、人口增长与电力负荷增长的关系和产业结构调整、科技进步、节能措施等因素对电力需求的影响进行分析研究。对预测的负荷水平应用多种方法校验，并与历史增长情况进行对比分析和说明。,（3）需电量的预测方法用电单耗法将预测期的产品产量或产值乘以用电单耗，计算式为E某行业预测期的需电量；产品产量产值的用电单耗；产品产量或产值；该方法适用于中近期负荷预测。做为中远期负荷预测时，需要考虑科技进步、环境变化对产值单耗的影响。对产值单耗变化趋势进行预测和说明。,电力弹性系数法用电量的平均年增长率与同期国内生产总值平均年增长率的比值，叫做电力弹性系数。电力弹性系数与电力工业发展水平、科学技术水平、国家经济政策及产品结构、人民生活水平等因素有关。EnE01KβnEn预测期末的需用电量；E0预测初期的需用电量；K规划期的电力工业弹性系数；n计算期年数；β国内生产总值平均年增长速度。电力弹性系数是一个宏观指标，主要用于负荷预测结果的校验或远期负荷估测。,另外，常用的还有回归分析法、时间序列法、综合用电水平法和负荷密度法。看书了解一下，知道各种方法的适用范围。,（4）最大负荷值预测方法一般可用最大负荷利用小时数法、同时率法预测最大负荷值。最大负荷利用小时法PmaxE/Tmax公式的意义前边已经讲过了Pmax预测期最大负荷；E预测期需用电量；Tmax年最大负荷利用小时数。和用电结构有关,同时率法PmaxPmax预测期最大负荷；k同时系数；统计数字，区域越大，数字越小Pi分地区最大负荷。各地区的最大值不在同一时刻出现，同时率的大小与电力用户的多少、各用户的用电特点等有关。每个系统应根据实际统计资料确定。,（5）电力电量平衡计算电力电量平衡研究的主要问题确定电力系统需要的发电设备容量确定规划设计年度内逐年新增的装机容量确定系统需要的备用容量确定系统需要的调峰容量计算系统需要的燃料消耗量确定各类型电厂的发电设备利用小时数确定水电厂电量的利用程度，论证水电装机容量的合理性确定系统之间、地区之间电力电量交换量,电力平衡中的容量组成装机容量指系统中发电机组额定容量的总和系统需要装机容量工作容量和备用容量之和工作容量指发电机担任电力系统正常负荷的容量重复容量指水电厂为了多发季节性电能，节省火电燃料而增设的发电容量。重复容量是在一定的设计供电范围、负荷水平和设计保证率条件下选定的，当任一条件变化时，就有可能部分或全部转化为必需容量。受阻容量发电设备不能按额定容量发电时的容量。备用容量及其组成系统总备用容量，一般考虑为系统最大发电负荷的20∽25，其中负荷备用2∽5，事故备用10，检修备用8∽15。,例某地区经济近几年取得了高速发展，1990年2000年经济数据见表。在过去的经济发展中，电力行业对经济的发展起到了很好的促进作用，对应年份全社会电量消耗见表。某地区在经济结构不作大的调整情况下，预计2005年GDP达到7540亿元。如果该地区的电力全部有当地火力发电厂供给，请你预测一下2005年该地区需要的装机容量（Tmax5600h）。,k0.739,8.13,E682.75亿度,,Cp682.75*108/5600*1.21.251463015240MW,17.1.4.2电源规划设计1电源规划设计的任务、内容和技术原则1电源规划设计的任务电源规划设计的任务是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。它研究规划期内各种电源的开发顺序，确定电源建设的项目、布局、容量及进度，其目的是满足国民经济和社会发展战略的前提下，体现最大范围的资源优化配置。为了实现电力工业可持续发展战略，电源规划设计应合理配置发电能源，优化电源结构的布局，提高能源利用效率，降低能耗。电力建设要与环境保护同步规划、同步实施。,2电源规划设计的主要内容电源规划设计的主要内容有①确定发电设备总容量；②选择电源结构；③确定电源布局；④电源建设方案优化；⑤提出电源建设项目表。①确定发电设备总容量发电设备总容量是由预测的最高发电负荷确定。它由工作容量及备用容量组成。系统总备用容量，一般考虑为系统最大发电负荷的20∽25，其中负荷备用2∽5，事故备用10，检修备用8∽15。,②选择电源结构首先要根据规划地区动力资源的特点和国家能源政策，确定合理的电源结构即各类电源的比重，然后再对各类电厂在电力系统中的作用进行合理分工，以便正确选择各类发电厂的容量，确定其在电力系统中的及功能。电源按所用的能源种类分为水电、火电、核电及新能源发电。各类电源的特性看书,电源结构的选择原则保证发电能源的稳定供应提高发电能源供应的经济性适应负荷变动的需要，满足调峰要求保护生态，节约能源，减少污染不同类型电厂分工原则①尖峰负荷主要由具有调节水库的水电厂、火电厂中的调峰机组、抽水蓄能电厂和燃气轮机电厂承担；②腰荷主要是腰荷火电厂、引水道较长且调节池较小的水电厂、抽汽供热机组；③基荷由基荷火电厂、核电厂、径流水电厂或为灌溉、航运等综合利用放水而发出的强制出力等承担。各电厂的工作位置应通过技术经济比较确定。,③确定电源布局根据电力系统需要、负荷分布和建厂条件进行电源布局，同时还要考虑国家能源政策和电源建设的限制条件。电源布局的一般原则水电结合水力资源分布，优先开发建设具有较好调节性能的大中型水电厂，因地制宜发展边远山区的小水电。火电根据负荷需要优先建设坑口电厂，在交通运输条件较好的地方建设路口和港口电厂，在环境条件允许和技术条件可行、经济合理的前提下，在负荷中心地区建设骨干电厂。在可能取得天然气的地区，可考虑建设天然气的电厂。核电在能源资源缺乏、交通运输紧张、经济比较发达的地区，适当发展核电厂。,合理的电源布局和电源结构应具备能源供应稳定，能源流向合理，系统安全可靠、经济合理，节约能源，系统装机容量和水电电量得到充分利用，满足调峰要求，保护生态，减少污染等特点。,3电源规划设计的技术原则电源规划设计应遵循充足性、可靠性、灵活性和经济性原则。具体体现在大力推动水电建设和流域梯级开发，积极发展坑口电厂，建设路口、港口电厂和负荷中心电厂，适当建设核电站；考虑环境保护和资源永续利用，积极推进新能源发电和洁净煤燃烧技术等工程应用；坚持规模经济，加快电源结构的调整和改造，严禁小型凝汽式火电机组的建设。,17.1.4.3电网规划设计1电网设计的任务和内容，设计的一般技术原则1电网设计的任务和内容电网设计的任务是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。,确定输电方式；选择电网电压；确定网络结构；确定变电所布局和规模。,,电网设计内容,2电网设计的一般技术原则①电网是电力市场的载体，电网规划必须满足电力市场发展的需要并适当超前。②电网规划必须坚持统一规划，以安全可靠为基础，突出整体经济效益。③电网规划应重点研究目标网架，论证目标网架的最高电压、输电方式、供电规模。,安全可靠、运行灵活、经济合理，具有一定的应变能力；潮流流向合理，避免网内环流；网络结构简单，层次清晰，贯彻“分层分区”的原则适应大型电厂接入电网。,④应重视受端网络规划，建成坚强的受端网架。⑤送端网络规划应根据送端电源所能达到的最终规模，远近结合统筹考虑。对于大型电源基地，路口、港口电厂集中的地区应作出战略性安排。,,目标网架的要求,2电网电压等级的选择电网电压选择的原则选定的电压等级应符合国家电压标准3、6、10、35、66、110、220、330、500、750kV。我国现有电网的电压等级配置大致分为两类，即110/220/500kV及110/330/750kV，220kV以下配置为10/66/220、106/35/110/220两种系列。选择输电电压应根据网络现状和今后10∽15年的输电容量、输电距离进行全面的技术经济比较后确定。,3电网结构设计的一般方法1电网结构设计的基本原则,能满足各种方式下潮流变化的需要，有一定灵活性，能适应系统发展的要求。任一元件无故障断开，应能保持系统稳定运行，且不致使其他元件超过规定的事故过负荷和电压允许偏差的要求。应有较大的抗扰动能力满足稳定导则标准。满足分层和分区原则。合理控制系统短路电流。,,电网结构的基本要求（同导则）,2电网结构设计的一般方法其它看书，讲一下电力系统常用计算内容和目的潮流计算检验网络方案正常或事故后稳态运行方式下送电能力是否满足要求。在正常运行方式下，各点电压合格，线路或变压器没有过负荷情况。在n-1事故下，线路潮流不应超过持续允许的发热容量，变压器应没有长时期过负荷现象。暂态稳定计算检验网络方案故障方式或受到扰动情况下同步运行的能力。短路电流计算主要目的是选择新增断路器的额定断流容量，提出今后发展新型断路器的额定断流容量，以及研究限制系统短路电流水平的措施。调相调压计算也是一种潮流计算，但计算的目的是检验无功补偿是否满足系统各种正常及事故运行方式下电压水平的需要。,工频过电压计算研究330∽750kV网络的工频过电压水平是否满足要求，为高抗配置、绝缘配合提供依据。产生原因线路的电容效应、单相接地故障或突然甩负荷。潜供电流计算研究和确定高压线路是否允许采用快速单相重合闸。,,,,,,,,,,A,B,C,A,B,C,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,潜供电流是由于健全相电、磁耦合而产生在断开相C相上的电流,4发电厂接入系统设计发电厂接入系统设计的目的是研究所设计的电厂与电力系统的关系，分析该发电厂在电力系统中的地位及作用，确定发电厂的送电范围、出线电压等级及回路数、与电力网的连接方案等，并对发电厂电气主接线、与电力网有关的电气设备参数和主设备规范、发电厂运行方式等提出技术要求。当电厂的单机容量超过系统总容量的8-10时，应进行必要的分析论证。,5系统联络线的设计在联网工程系统设计中，要对全电力系统进行潮流、调相调压、稳定、过电压及短路计算，提出防止在正常运行方式下联络线上功率波动和低频振荡的措施，防止在故障后由于连锁反应造成的系统失步、电压崩溃和联络线过负荷的措施，确定联网工程主设备参数，对继电保护、安全自动装置、调度自动化、远动和通信方式，以及联络线的频率和负荷控制提出技术要求。,联络线的技术经济效益系统互联的技术经济效益有错峰效益，调峰效益，补偿效益，备用效益，规模经济效益，能源调剂效益。错峰效益由于各电力系统负荷特性及地理位置不同，最大负荷出现的时间不同。联网后综合最大负荷小于系统最大负荷之和，从而节省了装机容量。调峰效益水电替代部分火电进行调峰所获得的效益。补偿效益由于系统内各水电厂所处河流来水和水库调节特性不同，联网后可进行补偿调节而获得的效益。备用效益可减少电力系统的负荷备用、事故备用容量，提高了电力系统可靠性。规模经济效益联网后电力系统规模扩大，发电设备总容量增加，可选择造价和运行费用较低的大容量机组。能源调剂效益可以最大范围的合理利用能源资源，改善电源结构和电源布局。,联网后主要技术问题功率波动由于互联的各个系统自身负荷随机波动和频率变化所引起的一种时大时小含有多种固定响应频率的持续振荡，这种功率波动会恶化联网后的稳定运行，导致降低联络线的输送容量。低频振荡由于系统中发电机采用快速励磁后，在改善系统同步力矩提高暂态稳定的同时，减弱了系统的阻尼力矩，联网可能会出现负阻尼，从而带来产生低频振荡的危险，影响系统的安全运行，使联络线输送容量受到限制。稳定问题联网后稳定问题变的复杂。系统受到干扰时，可能因预先考虑的保护控制系统失控而发生稳定破坏等系统动态行为问题。联络线的安全措施①安装联络线输送功率调节装置；②安装失去解列装置③在大容量发电机上装设电力系统稳定器，抑制功率波动和消除低频振荡；④安装过负荷解列、低电压解列等保护装置。,17.2电力系统安全稳定运行的基本要求17.2.1保证电力系统安全稳定运行的基本要求17.2.1.1总体要求（1）为保证电力系统运行的稳定性，维持电网频率、电压的正常水平，系统应有足够的静态稳定储备和有功、无功备用容量。备用容量应分配合理，并有必要的调节手段。在正常负荷波动和调整有功、无功潮流时，均不应发生自发振荡。,,系统初始状态要求,2电网结构是电力系统安全稳定运行的基础能够满足各种运行方式下潮流变化的需要，具有一定的灵活性，并能适应系统发展的要求；任一元件无故障断开，应能保持电力系统的稳定运行，且不致使其他元件超过规定的事故过负荷和电压允许偏差的要求；应有较大的抗扰动能力；满足分层和分区原则；合理控制系统短路电流和加强网络结构是一个矛盾，要协调解决。限制短路电流的主要原因是设备选择问题和电网建设经济性问题。,,对电网结构的要求,3在正常运行方式下，系统中任一元件发生单一故障时，不应导致主系统非同步运行，不应发生频率崩溃和电压崩溃。4在事故后经调整的运行方式下，电力系统仍应有规定的静态稳定储备，并满足再次发生单一元件故障后的暂态稳定和其他元件不超过规定事故过负荷能力的要求。5电力系统发生稳定破坏时，必须有预定的措施，以防止事故范围扩大，减少事故损失。6低一级电压电网中的任何元件发生各种类型的单一故障，均不得影响高一级电压电网的稳定运行。,,系统应能承受的运行方式,17.2.1.2电网结构（1）受端网建设受端系统电网结构相对密集、整体上需要从外部系统接受较大电力的系统。受端系统往往使整个电力系统潮流大量转移，因此，加强受端系统的的建设，对提高整个电力系统的安全稳定水平具有重要意义。加强受端系统内部最高一级电压的网络联系；为加强受端系统的电压支持和运行的灵活性，在受端系统应接有足够容量的电厂；受端系统要有足够的无功补偿容量；枢纽变电所的规模要同受端系统的规模相适应；受端系统发电厂运行方式改变不应影响正常受电能力。,,受端网建设要求,2电源接入根据发电厂在系统中的地位和作用，不同规模的发电厂应分别接入相应的电压网络；受端系统主力电厂宜直接接入最高一级电压电网。外部电源宜经相对独立的送电回路接入受端系统，尽量避免电源或送端系统之间的直接联络和送电回路落点过于集中。每一组送电回路的最大输送功率所占受端系统总负荷的比例不宜过大。,3电网分层分区分层将不同规模的发电厂和负荷接到相适应的电压网络上；分区以受端系统为核心，将外部电源连接到受端系统，形成一个供需基本平衡的区域。分层分区原则按照电网电压等级和供电区域。随着高一级电压电网的建设，下级电压电网应逐步实现分区运行，相邻分区之间保持互为备用。应避免和消除严重影响电网安全稳定的不同电压等级的电磁环网，发电厂不宜装设构成电磁环网的联络变压器。分区电网应尽可能简化。,4电力系统间的互联交流联网电压等级宜与主网最高一级电压等级相一致。互联电网在任一侧失去大电源或发生严重单一故障时，联络线应保持稳定运行，并不应超过事故过负荷能力的规定。联络线因故障断开应保持各自系统的安全稳定运行。系统间的交流联络线不宜构成弱联系的大环网，并要考虑其中一回断开时，其余联络线应保持稳定运行，并可转送规定的最大电力。对交流弱联网方案，应研究对电网安全稳定的影响。,17.2.1.3无功平衡及补偿无功电源的安排应有规划，并留有适当裕度，以保证系统各中枢点的电压在正常和事故后均能满足规定的要求。电网的无功补偿应以分层分区和就地平衡为原则，避免经长距离或多级变压器传送无功，330kV及以上电压等级线路的充电功率应基本上予以补偿。发电机或调相机应带自动调节励磁运行。受端系统中应有足够的动态无功备用容量。,17.2.1.4对机网协调及厂网协调的要求发电机组的参数选择、发电机保护和自动装置的配置和整定必须与电力系统相协调，保证其性能满足电力系统稳定运行的要求。为什么提出机网协调,17.2.1.5防止电力系统崩溃1电网结构上应体现合理的分层分区原则。电力系统必须在适当地点设置解列点，并装设自动解列装置。当系统发生稳定破坏时，能够有计划地将系统迅速而合理地解列为供需平衡、各自保持同步运行的两个或几个部分，防止系统长时间不能拉入同步或造成系统频率和电压崩溃。2电力系统必须考虑可能发生的最严重事故情况，并配合解列点的安排，合理安排自动低频减负荷的顺序和所切负荷数值。当整个系统或解列后的局部出现功率缺额时，能够有计划地按频率下降情况自动减去足够数量的负荷，以保证重要用户的不间断供电。发电厂应有可靠的保证厂用电供电的措施，防止因失去厂用电导致全厂停电。3在负荷集中地区，应考虑当运行电压降低时，自动或手动切除部分负荷，或有计划解列，以防止发生电压崩溃。,17.2.1.6电力系统全停后的恢复了解一下1电力系统全停后的恢复应首先确定停电系统的地区、范围和状况，然后依次确定本区内电源或外部系统帮助恢复供电的可能性。当不可能时，应很快投入系统黑起动方案。2制定黑起动方案应根据电网结构的特点合理划分区域，每个区域必须安排1∽2台具备黑起动能力机组。3系统全停后的恢复方案，应适合本系统的实际情况，以便能快速有序地实现系统的重建和对用户恢复供电。恢复方案中应包括组织措施、技术措施、恢复步骤和恢复过程中应注意的问题，其保护、通信、远动、及安全自动装置均应满足自起动和逐步恢复其他线路和负荷供电的特殊要求。4在恢复起动过程中应注意有功功率、无功功率平衡，防止发生自励磁和电压失控及频率的大幅度波动，必须考虑系统恢复过程中的稳定问题，合理投入继电保护和安全自动装置，防止保护误动而中断或延误系统恢复。,17.2.2电力系统的安全稳定标准17.2.2.1电力系统的静态稳定储备标准1在正常运行方式下，按功角判据计算的静态稳定储备系数Kp应为15∽20％，按无功电压判据计算的静态稳定储备系数Kv为10∽15％。2在事故后运行方式和特殊运行方式下，Kp不得低于10％，Kv不得低于8％。3水电厂送出线路或次要输电线路下列情况下允许只按静态稳定储备送电，但应有防止事故扩大的相应措施a发生稳定破坏但不影响主系统的稳定b在事故后运行方式下,静态稳定的概念静态稳定是指电力系统在遭到小干扰后恢复至稳态运行方式的能力。小干扰是指在这种干扰作用下电力系统参数的变化与参数本身相比可以忽略不计。发电机的有功功角特性,发电机电磁功率,发电机电势,受端系统电压,综合阻抗（含发电机、线路、变压器,,,,,,,,--静态稳定极限,,,,,,,,,,,,发电机的无功功角特性,发电机无功功率,发电机电势,受端系统电压,综合阻抗（含发电机、线路、变压器,,,,,,,,,,,,,,,,,,静态稳定储备系数为了保证电力系统安全稳定运行，电力系统必须留有一定的功率和电压稳定储备。衡量静态稳定储备有有功功率储备系数和电压储备系数。有功功率储备系数,静态稳定极限,运行状态下输送功率,静态有功功率储备系数,,,,,,,,在正常运行方式和正常检修运行方式下，Kp应不低于15-20，在事故后运行方式和特殊运行方式下，Kp应大于10。事故后是指故障引起的扰动已经结束，但系统并未恢复到故障前状态。,静态稳定判据,,,,,,,,机组震荡或摇摆的根本原因是机械功率与电磁功率的不平衡造成的。,电压稳定储备系数,临界电压,运行电压,静态电压储备系数,,,在正常运行方式和正常检修运行方式下，Ku应不低于10-15，在事故后运行方式和特殊运行方式下，Ku应大于8。,,,,,,,静态无功-电压曲线,,,,,稳定判据,请更正,例某简单电力系统及参数见图，不计励磁调节系统，判断该机组的静态有功稳定储备系数是否满足电力系统稳定导则要求。,,,,,,,,,,,20满足要求,17.2.2.2电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准三级标准第一级标准保持稳定运行和电网的正常供电；第二级标准保持稳定运行，但允许损失部分负荷；第三级标准当系统不能保持稳定运行时，必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失.,出线单相瞬时接地故障重合成功；同级电压的双回线或多回线和环网，任一回线单相永久故障重合不成功及无故障三相断开不重合；同级电压的双回线或多回线和环网，任一回线三相故障断开不重合；任一发电机跳闸或失磁；受端系统任一台变压器故障退出运行；任一大负荷突然变化；任一回交流联络线故障或无故障断开不重合；直流输电线路单极故障。,第一级标准正常运行方式下电力系统受到下述单一故障扰动后，保护、开关及重合闸正确动作，不采取稳定控制措施，必须保持电力系统稳定运行和电网的正常供电。电网处于稳定状态下,,一级标准系统应承受的扰动,第二级安全稳定标准正常运行方式下的电力系统受到下述较严重的故障扰动后，保护、开关及重合闸正确动作，应能保持稳定运行，必要时允许采取切机和切负荷等稳定控制措施允许损失部分负荷。电网处于稳定状态下,单回线单相永久性故障重合不成功及无故障三相断开不重合任一段母线故障；同杆并架双回线的异名两相同时发生单相接地故障重合不成功，双回线三相同时跳开；直流输电线路双极故障。,,二级标准系统应承受的扰动,第三级安全稳定标准电力系统因下列情况导致稳定破坏时，必须采取措施，防止系统崩溃，避免造成长时间大面积停电和对最重要用户包括厂用电的灾害性停电，使负荷损失尽可能减少到最小，电力系统应尽快恢复正常运行。电网稳定已破坏,故障时开关拒动；故障时继电保护、自动装置误动或拒动；自动调节装置失灵；多重故障；失去大容量发电厂；其他偶然因素。,三级标准系统承受的扰动,,17.2.2.3对几种特殊情况的要求1为了使失去同步的电力系统能够迅速恢复正常运行，经计算分析，在全部满足下列三个条件的前提下，可以不解列，允许局部系统作短时间的非同步运行。,非同步运行时通过发电机、调相机等的振荡电流在允许范围内，不致损坏系统重要设备；在非同步运行过程中，电网枢纽点或接有重要用户的母线电压波动最低值不低于额定值的75％；系统只在两个部分之间失去同步。,2向特别重要受端系统送电的双回及以上线路中的任意两回线同时无故障或故障断开，应采取措施保证电力系统稳定运行和对重要负荷的正常供电，其他线路不发生连锁跳闸。3在电力系统中出现高一级电压的初期，发生线路单相永久故障，允许采取切机措施；当发生线路三相短路故障时，允许采取切机和切负荷措施。4任一线路、母线主保护停运时，发生单相永久接地故障，应采取措施保证电力系统的稳定运行。,,非同步运行三条件,加强网络结构。提高输电线路的电压等级。发电机采用强力式自动励磁调节装置，提高励磁响应。减小单位长度电抗，提高线路的自然功率，如采用紧凑型输电线路、增加相导线分裂数等。在受端及中间变电所装设附加的调相机。采用柔性输电技术，如采用可控串联或并联补偿装置等。,17.2.3提高电力系统稳定水平的措施17.2.3.1提高静态稳定的措施,发电机电磁功率,发电机电势,受端系统电压,综合阻抗（含发电机、线路、变压器,17.2.3.2提高暂态稳定的措施快速切除故障和应用自动重合闸装置。发电机快速强行励磁。装设电力系统稳定器。采用发电机电气制动。采用切机和切负荷装置。输电线路的强行补偿。采用发电机组快速关汽门技术。有些措施在提高电力系统静态稳定性的同时，也就提高了电力系统暂态稳定性。,17.3无功补偿型式选择及容量配置17.3.1.1交流系统无功补偿的设计原则无功补偿和电网的那些因素相关呢电压、工频过电压、潜供电流、谐波、经济运行、稳定等。因此，无功补偿设计是一项综合性非常强的工作。无功补偿的设计原则1分层、分区就地平衡的原则简单的说，那里消耗无功在那里补偿，或在不需要无功流动的地方进行补偿。无功补偿分为容性无功补偿和感性无功补偿。2330-500kV电网，应按无功电力分层就地平衡的基本要求配置高低压并联电抗器，以补偿超高压线路的充电功率。一般情况下，高、低压并联电抗器的总容量不宜低于线路充电功率的90，高、低压并联电抗器的容量分配应按系统的条件和各自的特点全面研究决定。,3330-500kV受端电网，应按输入有功容量相应配套安装无功补偿设备，其容量kvar宜按输入容量kW的40-50计算，分别安装在由其供电的220kV及以下变电所中。并联电容器组和低压并联电抗器组的补偿容量，宜分别为主变压器容量的30以下。4电力系统应有事故无功电力备用，其备用容量应满足正常运行方式下，突然失去一回线路、或一台最大容量无功补偿设备、或本地区一台最大容量发电机包括发电机失磁的需要。无功电源中的事故备用容量，应主要储备于运行中的发电机、调相机和静止型动态无功补偿装置中，以便在电网发生因无功不足可能导致电压崩溃事故时，能快速增加无功电源容量，保持电力系统的稳定运行。,无功补偿装置一般情况下应首先考虑采用投资省、损耗小、分组投切的并联电容器组或低压并联电抗器组。对大容量枢变电所和有特殊技术要求的变电所，例如要求提高电力系统稳定水平，限制动态过电压和平息系统振荡等，则可考虑采用调相机或静止补偿装置。当220-500kV电网受端系统短路容量不足和长距离送电线路中途缺乏电压支持时，为提高输送容量和稳定水平，经技术经济比较合理时，可采用调相机。,17.3.1.2无功备用无功电源的事故备用应主要储备于发电机、调相机、静止无功补偿当中。,17.3.2.1无功负荷主要有异步电机、线路损耗、变压器损耗、串并联电抗器组成，具有电压和频率特性。17.3.2.2无功电源及其运行特性发电机、调相机、电容器、线路冲电功率和静止无功补偿器。发电机是系统当中主要的无功电源之一，通常情况下，50MW及以下发电机组一般接入6-110kV电网，距负荷的电气距离近，功率因数为0.8，100MW-500MW发电机组一般接入220kV及以上电网，送电距离和电气距离距负荷均较远，功率因数一般为0.85，600MW及以上机组功率因数一般为0.9。,17.3.3无功补偿设备型式选择和容量配置以下四种情况，经技术经济比较后，可采用调相机或静止无功补偿器1长距离送电线路，中间需电压支持，以提高系统稳定时；2母线电压受负荷影响而变化频繁，幅值虽不大，但影响其他用户供电质量时；3带有冲击负荷如轧钢负荷的母线，无功负荷变化幅值大、速率高，需保持供电电压时；4受端系统稳定需要时。500330kV电网的无功感性补偿设备为高压电抗器和低压电抗器。低压电抗器单位投资小，运行中可根据系统无功平衡情况分组投切，在一般情况下应首先采用低压电抗器。在下列情况时应考虑装设高压电抗器1在正常、一重非正常运行方式和一重故障型式下，线路断路器母线侧和线路侧工频过电压分别超过网络最高相电压的1.3和1.4倍时；2当单回线送电发生瞬间接地故障需采用快速单相重合闸保持系统稳定时；3系统同期并列操作需要时；4防止发电机自励磁需要时；5发电厂因无功平衡需要，而又不便装设低压电抗器时。其它看书了解,其它一些要求1220kV及以下电压等级的变电所主变最大负荷时，其二次侧的功率因数，220kV侧应在0.95∽1；35∽110kV侧应在0.9∽1。高压供电的工业用户功率因数为0.9以上，农业用电功率因数为0.8以上。2变电所的并联电容器组应具备频繁投切功能。3330kV及以上超高压电网和电缆电网，应按无功分层就地平衡的基本要求配置高、低压并联电抗器，一般情况下，高、低压并联电抗器的总容量不低于线路充电功率的90。4直接接入330∽500kV电网又处于送端的发电机功率因数，一般不低于0.9；处于受端的发电机功率因数，为0.85∽0.9，其他发电机的功率因数可按0.80∽0.85考虑。5发电机吸收无功的能力。新建机组应具备在有功功率为额定值时，功率因数进相0.95运行的能力。,6水轮发电机的调相。远离负荷中心的，一般不考虑调相。处在受端系统内的，经技术经济比较认为合理时才设置调相设施进行调相。7发电厂经长距离输电到一个较强的受端系统时，为缩短线路的电气距离，宜选用串联电容器，其补偿度一般不宜大于50，并应防止次同步谐振等。8新装调相机组应具有长期吸收70∽80额定容量的无功功率的能力。9当220∽500kV电网的受端系统短路容量不足和长距离送电线路中间缺乏电压支持时，为提高输送容量和稳定水平，经技术经济比较合理时，可采用调相机或静止补偿器。10升压变压器高压侧的额定电压在220kV及以下电压等级中，宜选用1.1倍系统额定电压。330、500kV级变压器高压侧的额定电压，宜经计算论证，确定其额定电压值。,谢谢大家,
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