電力系統設計是指根據國家或上級主管部門審查批准的電力系統規劃。進一步編制的對電源的合理布局和網路的合理結構的有關電力系統發展的設計工作。該項工作一般由設計部門受主管部門委託完成。
基本介紹
- 中文名：電力系統設計
- 外文名：electric power system designing
- 實質：電力系統規劃
- 設計要求：提高電力系統供電的安全可靠性等
- 內容：電源方案設計等
- 學科：電力學
設計原則,設計要求,具體任務,設計內容,設計資料,
設計原則
1．設計任務的依據和上級對設計計畫的要求。
2．有關上級部門對本系統重大原則問題的意見和要求研究的重點。
3．設計區域範圍的選定：
(1)大區系統設計一般以設計水平年規劃聯入電網的部分作為本設計的區域範圍，必要時對孤立地區是否聯人系統進行研究。
(2)省一級或地區性系統設計可以限制在其所研究的區域範圍內。但應在分析設計水平年與電網其他部分之間的關係後確定設計條件。
(3)大區聯網的電力系統按聯網後的各自的區域範圍考慮，聯網部分作為聯絡線處理，聯絡線的運行方式可根據聯網設計或可行性研究中的聯網效益予以確定。
4．電力系統的設計水平年一般取今後5～10年的某一年。遠景水平年取今後10～15年的某一年。設計水平年的選取宜與國民經濟計畫的年份相一致。電源和網路設計一般以設計水平年為主，並對設計水平年以前的過渡年份進行研究，同時還要展望到遠景水平年。
5．本設計依據的資料及其來源、上次系統沒計遺留的問題和實施中重大變化情況、以及本系統設計擬研究解決的主要問題。
設計要求
根據電力系統的運行特點，在設計和分析電力系統時就有了以下三個基本要求：
(1)提高電力系統供電的安全可靠性
電力系統供電的安全可靠性主要體現在三個方面：一是保證一定的備用容量，電力系統中的發電設備容量，除滿足用電負荷容量外，要留有一定的負荷備用：事故備用和檢修備用。二是電網的結構要合理，例如高壓輸電網一般都採用環形網路，使得即使其中某一線路因故退出運行時，各變電站仍可以繼續供電。並要求所採用的設備安全可靠，在發生故障時能及時動作。三是加強對電力系統運行的監控，對電力系統在不同的運行方式下各節點的電網參數進行分析計算(穩態分析的任務)及時採取各種措施保證電力系統穩定運行。
(2)保證電能質量電力系統中描述電能質量最基本的指標是頻率和電壓。
在同一個電力系統中，二般情況下認為各點的電壓頻率是一致的，各發電機的轉子角速度等於電力系統的電壓角頻率，稱為發電機同步並列運行。我國規定電力系統的額定頻率為50Hz，電力系統正常運行條件下頻率偏差限值為±0.2Hz，在電網容量比較小(裝機容量小於300萬kW)時，允許偏差可以放寬到±0.5Hz。隨著電力系統自動化水平的提高，頻率的允許偏差範圍也將逐步縮小。
在同一個電力系統中，各點的電壓大小是不同的，我國一般規定各點的電壓允許變化範圍為該點額定電壓的±5%。除了這兩個基本指標外，電能質量指標還有：諧波、三相電壓的不對稱(不平衡)度和電壓的閃變等。
(3)提高電力系統運行的經濟性在電能生產過程中要儘量降低能耗，充分利用水資源進行水力發電，火力發電廠要儘量提高發電的效率。在電力網規劃設計中要考慮降低電力網在電能傳輸過程中的損耗，電力網運行過程要通過自動化控制使電力系統運行在最經濟的狀態。
具體任務
電力系統設計的具體任務是：
①分析並核算設計期的電力負荷和電量水平、地區分布、組成及其負荷特性。
②進行電力、電量平衡，進一步論證系統的合理供電範圍和相應的聯網電壓及聯網方案、電源建設方案。特別是網架建設。網架建設是實現安全供電的重要條件之一，電力系統設計中要把網架建設作為重點來研究，包括其電壓等級。網路結構及其過渡措施。
③進行無功平衡和電氣計算，提出保證電壓質量、系統安全穩定的技術措施，以及由此而配置的無功補償設備、調壓裝置及提高系統穩定的措施。
④安排發、輸、變電工程及無功補償項目的投產時間，提出主要設備數量及主要規範，估算總投資和發、供電成本。要求對各方案作出經濟評價，並就此提出用經濟手段調整負荷特性的方案，這是最佳化投資的重要內容，現在國內的系統設計都達不到這一深度。
⑤計算各類電廠的燃料需要量。對新增火電的燃料來源提出建議，並對地區的燃料平衡進行研究，提出意見。
⑥提出發電工程及其接入系統的可行性研究任務。現有網路改造、網架建設的可行性研究任務，以及其他需要進一步研究的任務。在電力系統設計中，—般還應包括繼電保護、自動控制和系統通信及調度自動化設計。
設計內容
電力系統設計已編有正式規程。《電力系統設計規程》規定其內容為：
(1)電力負荷(電量)預測；
(2)電源方案設計（電力電量平衡、調峰、電廠與單機容量）；
(3)網路方案設計（電壓等級及網路結構、系統互聯、變電設備及導線截面選擇）；
(5)系統穩定和短路電流計算；
(6)工頻過電壓和潛供電流計算；
(7)方案經濟比較；
設計結果得到分年地理接線圖和單線圖。
設計資料
1．電力系統總的情況：
(1)當前系統的區域範圍及特徵。
(2)全系統和分省或分地區的發、輸、變電總規模，水、火電裝機容量和發電量及其比例關係，全系統和分省最高負荷。
2．現有電源情況：
(1)各發電，一現有裝機總容量及輸出受阻容量、設備完好情況。
(2)全系統或分地區各種單機容量機組的台數和容量比例關係。
(3)主要發電廠的發電量、設備利用小時數、廠用電率、發電標準煤耗、發電成本。
3．現有網路情況：
(1)發、輸、變電比例關係。
(2)主要樞紐變電所和終端變電所變壓器的調壓方式、調壓效果及運行情況。，
4．現有無功補償情況：
(1)各種無功補償裝置的容量與分布、構成比例。
(3)調相機和靜止無功補償器的運行情況分析。
5．系統運行情況：
(2)系統中各種備用容量的設定情況。
(3)不同季節大小運行方式的系統主要控制點的電壓水平和電壓波動，以及主要發電機、調相機的無功出力情況。
(4)分地區的電量平衡和高峰、低谷電力甲衡情況。主要在建工程的容量、進度等情況介紹。系統方面存在的主要問題和重大事故情況及其處理措施。
6．本地區國民經濟發展計畫和戰略規劃概述。
7．過去實際電力負荷分析：
(1)分地區電力電量消費水平及其構成。
(2)地區總的電力電量消費與工農業產值的比例關係。
(3)過去5～10年電力電量增長速度。
(4)對負荷特性、缺電情況作必要的分析和描述。
8．對電力系統規劃審議確定的負荷水平，特別是設計水平年的負荷水平，進行以下分析和核算並報有關單位認可，即作為本設計的負荷水平。
(1)與本地區過去的電力電量增長率進行對比。
(2)與國家計委和主管部對全國或對本地區的裝機容量及發電量的預測數和控制數進行分析對比。
(3)說明與地區電力部門的預測負荷和電量是否一一致。
(4)對負荷的主要組成、分布情況和發展趨勢作必要的描述。
(5)必要時還應根據關鍵性用戶建設計畫及其主要產品產量對預測負荷進行分析評價。
9．不同年份的預測負荷允許具有不同的精度和深度。負荷分區範圍大小應能滿足相應等級網路沒計的要求。
10．系統設計應編制目前、設計水平年及遠景水平年的負荷特性曲線。
11．必要時分析某些負荷可能變化的幅度，以便對設計方案進行敏感性分析。
