電力工程設計中電力系統規劃設計的應用

劉棟鋼

粵北諧天設計所，廣東韶關 512000

眾所周知，若想確保社會經濟的又好又快發展，就離不開各領域經濟發展的基礎性能源——電能。編制電網規劃應以調查分析為依據，統籌考慮，優化電網結構，研究解決電網薄弱環節的措施；以安全可靠為前提，突出整體經濟效益，提高電網供電能力和適應性；遠近結合，新建與改造結合，充分考慮規劃實施的可操作性，努力實現電網接線的規范化和設施的標準化，并重視新技術的應用。為保證經濟持續快速發展，先行建設電力工業是其必要的保障。電力系統的規劃設計是電力工程的前期工作，也是電力工程發展的重中之重，為保證電力系統安全、可靠和經濟運行，需要對電力系統進行合理的規劃與設計。

1 電力系統規劃設計的主要內容

電網規劃設計的年限宜與國民經濟和社會發展規劃的年限相一致，一般分近期電網規劃（5 年內），電網發展中期規劃（簡稱中期規劃，時間為5-15 年）和電網發展長期規劃（簡稱長期規劃，時間為15 年以上）。通過對電力系統的規劃，方便了人們論證電力工程有無建設的必要性，同時也為電力工程師設計單項電力工程提供了依據。

根據電力工程系統設計的特點，可將系統規劃設計的內容劃分為以下幾個部分：電力負荷預測與特性分析、電源規劃與出力分析、電力與電量平衡設計、電力工程入網方式比選、入網方案的電氣計算、比較并為其他專業提供資料。

顧青有些歉疚，房子是太簡陋了，沒有廚房沒有客廳，只有小小的一間，放了床、桌子和一臺電腦之后，空間就占掉了大半。溫簡在樓梯口生了個爐子，燒蜂窩煤，味道很濃嗆，她總是一邊炒菜一邊咳嗽，但她并不覺得苦。

1.1 淺析電力負荷

電力系統規劃設計的基礎內容便是要對籌備建設中的電力工程所在區域進行勘探與電力需求預測，其中首當其沖的便是預測與分析所在區域的電力負荷。若將要進行的電力工程規模較小，那么進行一個中短期（一般在十五年以內）的電力負荷預測便足夠了。電力負荷的預測屬于經驗預測的一種，是根據我國國民經濟歷年來運行與發展的經濟數據，以我國經濟發展規劃為指導，而對承建區域中中短期的電力負荷做出的一種預測。此外，除對承建區域的電力負荷進行預測外，在其他方面，如該區域是否正在建設大型項目或是否有建大型項目的計劃，或在建項目對電力工程建設是否有影響等情況都要考慮在內，以便預先做好防治措施。

短路電流計算指的是對電器元件上可能產生的最大故障電流進行計算（通常考慮三相短路而造成的計算），從而可以幫助選出正確的電氣元件和設備。為取得合理的經濟效益，應從網架設計、采用的電壓等級、主結線、變壓器的容量和阻抗的選擇、運行方式等方面，綜合控制短路電流，使各級電壓斷路器的開斷電流以及設備的動熱穩定電流得到配合。

“……頭上的氣流像要把我扯上去，其實那是我期待很久的一種感覺，好像下一秒就自由了，無拘無束了。不用再聽我媽的嘮叨，不用再過枯燥的生活，可以一直飛一直飛了……可真到了那個時候，我忽然發現自己原來沒有想象中那么期待！我居然害怕了……我不想死，不想離開……我還沒孝順我媽，我還沒生個小孩陪他長大，我還要跟七哥白頭偕老……

1.2 有關電源的規劃與分析

為對電力工程系統的設計做出約束與規范，就必須加強對電力電量的平衡設計。電力電量平衡計算的目的與要求：確定電力系統需要的發電設備容量，確定規劃設計年度內逐年新增的裝機容量和退役機組容量；確定系統需要的備用容量，研究在水、火電廠之間的分配；確定系統需要的調峰容量，使之能滿足設計年不同季節的系統調峰需要；合理安排水、火電廠的運行方式，充分利用水電，使燃料消耗最經濟，并計算系統需要的燃料消耗量；確定各代表水文年各類型電廠的發電設備利用小時數，檢驗電量平衡；確定水電廠電量的利用程度，以論證水電裝機容量的合理性；分析系統與系統之間、地區與地區之間的電力電量交換，為論證擴大聯網及擬定網絡方案提供依據。

1.3 電力電量平衡計算

電源規劃須參照政府及相關部門提出的電源發展計劃，以市場為導向，充分考慮規劃區域內的資源優化配置。按照電源與電網統一規劃、協調發展的原則，提出與本區域電網規劃相適應的電源建設方案。電力系統規劃設計的核心內容是電源的規劃，對電源的規劃主要在于擬建區域及其周邊區域的電源統計。包括對各個區域電源出力的數值進行分析，借此可以有效地得出此區域是否可以建設單項電力工程。由于電力電源由統調電源（即各大型發電廠的電源由電網統一調度）與地方電源（不屬統調范圍內的各種小型水電站和企業發電機組）兩部分組成，電源的不同造成電源出力的多變，且由于規劃期間內會有新的電源機組逐年投入使用，故需深入分析不同電源的出力情況，如此，才能得到翔實的數據資料。為接下來工作的順利開展夯實好基礎。

計算電網功率和電壓分布的是潮流計算，借此可以，對系統運行方式進行確定，對各個元件是否達標進行檢查，還可提供早期數據，以便系統下一步的穩定計算和繼電保護。

1.4 有關接入電網系統的方式比較

通過比較分析擬建區域的原電網分布情況、特點以及電網發展規劃，找出在電力系統中擬建設的電力工程的作用與意義。然后根據我國電網規劃以及政府有關部門對此工程的意見，提出入網比較方案。另外，在方案比較論證時，應注重可持續發展的原則，建設資源節約型、環境友好型的電力工程。同時還需堅持科學發展觀的要求，科學技術是第一生產力，在電力系統設計中電網新技術的應用必不可少。

1.5 有關電氣計算問題

在電氣工程中采用智能化技術可以很好的對電氣工程中的數據進行處理，監督控制好設備的運行管理，讓電氣工程可以整體系統運行良好，克服安全問題，除此之外，對一些設備進行調控時，還能夠及時檢查和預警，排除電氣工程中的一些安全隱患，盡快的發現問題解決問題，顯著提高整體系統運行的穩定性，運用智能化技術還可以很好的實現電氣工程的遠程控制，提高電氣工程的控制能力和運行效率。

電力電量的平衡設計的流程為：先確定出各年電力的最大電力負荷的同比值（可借助負荷預測來操作），聯系各電源的出力情況，從而計算出該區電力的盈虧情況，進而便可得出該區域所需發電、變電設備容量的大小。需注意的是平衡電力電量，不可忽視電力與電量在各區域間的交換，并以此為根據對電力設備的容量增減做出取舍。對電力和電量的平衡設計，既可以預測出該區域的電力負荷，還可以大體上確定預建的電力工程的布局與規模，可謂一舉兩得。

制冷循環可分為以下四個過程(1)絕熱壓縮過程：碳氫冷媒在壓縮機中從低溫低壓的飽和蒸汽狀態提升到高溫高壓的過熱蒸汽狀態；(2)等壓放熱過程：高溫高壓過熱蒸汽進入冷凝器將能量以對流的方式傳遞給空氣媒介，使碳氫冷媒等壓放熱至飽和狀態或過冷的高壓常溫飽和液態冷媒；(3)等焓絕熱膨脹過程：常溫高壓冷媒經節流結構后壓力迅速降低，少量液態冷媒因壓力驟降而閃蒸為氣態，最后冷媒以氣液兩相離開節流機構；(4)等壓吸熱過程：低溫低壓碳氫冷媒進入蒸發器時，利用冷媒相變過程高潛熱值特性吸收蒸發器外介質熱量，實現冷卻的效果。

電力系統設計中最重要最主要的內容便是電氣計算，主要有潮流計算、穩定計算、工頻過電壓計算、短路電流計算和無功補償計算等方面。

若要模擬計算和分析電力系統未來運行時可能會出現的故障，那便需要采用穩定計算。其計算方法是根據相關要求，以潮流計算結果為基礎，找出系統穩定的基本水平和特征。目前，單項工程設計中，暫態穩定、頻率穩定和電壓穩定計算等是最常見的穩定計算方式。

電力系統過電壓的分類：雷電過電壓、操作過電壓、暫時過電壓。通過相關仿真軟件，來模擬實際電網情況，進行相關計算工作。從而采取相應的措施，控制過電壓產生的危害。

令xm=tan(|Δθ|max)，則YN/XN∈[-xm,xm].當n≥4時，近似有arctan2-n≈2-n及tan2-n≈2-n.由式(3)與式(4)可知，

電網的無功補償應按分層分區和就地平衡的原則配置，采取用戶端分散就地補償與地區變電站集中補償相結合方式，以利于降低電網損耗和有效控制電壓質量。正常運行時，依靠及時投切無功補償裝置等措施控制樞紐變電站電壓維持合理的高水平并保持基本不變，功率因數控制在0.98 以上的較高水平，確保預留足夠的動態無功儲備。

1.6 為其它相關專業提資

電力規劃設計工作中，收集了大量的工程數據資料。并為此建立了相關的數據庫，為今后的工作奠定了良好的基礎。為電力工程設計的其它相關專業提供數據平臺，使整個電力工程設計工作能順利開展并穩定有序進行，且滿足實際需要。

2 電力系統規劃設計的經驗

2.1 前期準備

“知己知彼，百戰不殆”，在展開工作之前事先做好調查與資料收集的工作尤為重要。需要收集的資料主要就是擬建區及其周邊地區的電力系統情況，一般須對該區域有個整體的、系統的、宏觀的了解。此外，還要對已有的發電廠、變電站、電網線路和地方電源的相關資料進行收集，以便分析類比。若情況允許，最好對這些資料建立一個數據庫，提供基礎數據。

2.2 設計階段

設計要與時俱進，及時更新觀念，關注行業內的新情況、新變化。學習最新的電力規范要求。重視各方面的協調工作，如電網規劃與電源規劃的協調，電網規劃與城市總體規劃的協調統一，一次規劃與二次規劃的協調，區域、全省、地市電網規劃間的協調，各級電壓電網間的協調，有功容量與無功容量間的協調。對數據庫資料進行實時更新，通過對各個電廠、變電站和電力線路的分布情況和相關數據的了解掌握，來對各區的電力負荷進行研究分析，為單項電力工程設計做好充足的前期準備。

3 結論

近年來，電力系統規劃設計的影響和作用越來越高，因此對電力工程系統設計的要求也不斷增加。所以電力系統的規劃設計需要不斷改進創新，使規劃符合當前社會的新形勢和新要求，推動電力行業不斷向前發展，進而推動國民經濟的快速、健康發展。

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