电力系统规划及其发电厂电气部分设计毕业论文开题报告

毕业设计（论文）开题报告

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：

文献综述

一．电力系统概述

电力系统规划及电厂设计包含电力系统规划、发电厂电气设计及继电保护与防雷保护分析三个部分。在规划的基础上，贯彻国家的各项方针政策指定出具体的方案，并论证其经济，安全，可靠和快速性，对此机型必要的计算。对远期和近期的关系发电，输电和变电工程的协调，使继电保护，防雷保护更好的保护电气设备，提高电气系统的稳定运行[1]。

根据国家的各项方针政策制定出具体方案，并论证其经济、安全、可靠和快速性，对此进行必要的计算。对远期和近期的关系发电、输电和变电工程的协调，使继电保护、防雷保护更好的保护电气设备，提高电气系统的稳定。于是，电力系统需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，确保产生安全、经济、优质的电能[2]。

电力系统规划是搞好电力建设的一项战略性工作，随着电网建设的发展、计算机技术和网络技术以及人民生活水平的提高的发展，电力系统的最优规划设计被更深关注所研究，估算未来电力系统发展所需求的资金和各类燃料数量；提出电力工业发展所需超前研究的科研课题和建设方针、设计等任务是非常必要的。

电能是当今社会应用最广泛的二次能源。国民经济的建设与发展，人民物质文化生活的保障与提高，都离不开电能。电能的供应的中断或减少将影响国民经济的各个部门。“科技要发展，电力要先行",因此，做好电力工程建设的前期工作，落实发、送、变电本体工程的建设条件，协调其建设进度，优化其设计方案，最大限度地节约国家基建投资，意义尤为重大。而电力系统规划设计正是电力工程前期工作的重要组成部分，它是关于单项本体工程设计的总体规划，是具体建设项目的方针和原则，是一项具有战略意义的工作[3]。

二．电力系统规划及发电厂电气部分设计任务

1.电力电量平衡

电力电量平衡是电力电量与需求之间的平衡。主要分析研究以下几个问题：

.确定电力系统需要的发电设备容量。

②.确定电力系统需要的备用容量。

③.确定电力系统需要的调峰容量，使之能满足设计年不同季节的系统调峰需要。其中

备用容量的考虑：

①负荷及国民经济备用：一般取最大负荷的2%~5%，低值适用于大系统，高值适用于小

系统。

②事故备用：取最大负荷的10%与最大一台单机容量的最大值。

③检修备用：火电厂夏季检修，一年一次，每台机组检修时间为一个月，水电厂冬季检

修，两年一次[4]。

2.电气主接线的选择

电气主接线是由电气一次设备按电力生产的顺序和功能要求连接而成的接受和分配电能的线路，是发电厂、变电所电气部分的主体，也是电网的重要组成部分。

电气主接线设计的基本要求是可靠性、灵活性、经济性。

电气主接线的基本接线形式一般包括单母线接线、单母线分段接线、单母分段带旁路母线接线、双母线接线、双母分段接线、双母线带旁路母线接线、一台半断路器接线、变压器—母线组接线、桥型接线、多角型接线、单元接线。针对不同情况采用不同接线。

3.发电厂及变电所主变压器的选择

发电厂变压器台数选择：当有发电机电压直配线时，按在机压母线上的主变一般不少于两台选择；大容量的发电机一般采用单元接线。

变电所变压器台数的选择：变电所一般装设两台主变压器。

发电厂主变压器容量的选择：采用单元接线的主变容量应与发电机容量配套，按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留10%的欲度选择。对于扩大单元接线的变压器容量应按单元接线选择原则计算出的两台机容量之和选择；接于发电机电压母线上的主变容量选择应取以下三种结果的最大值：发电机出力最大，而发电机电压母线上的负荷最小时，扣除厂用负荷后，主变将剩余的功率送入系统；发电机电压母线

上的最大一台机停机或因故限制出力，主变应能从系统倒送功率来满足负荷和厂用电；若发电机电压母线上接有两台或两台以上主变时，其中最大一台主变退出运行，应保证70%以上功率送出[5]。

变电所主变压器容量的选择：所选择的几台主变的容量和应该大于等于变电所的最大综合计算负荷；装有两台及以上主变的变电所中当其中一台主变停运时，其余主变的容量一般应满足60%（220kv及以上电压等级的变电所应满足70%）的全部最大综合计算负荷，以及满足全部I类负荷和大部分II类负荷[5]。

4.进行短路计算

（1）短路电流计算

短路电流计算的目的:

电网接线和电厂、变电所电气主接线的比较与选择；

选择断路器等电气设备，或对这些设备提出技术要求；

为继电保护的设计以及调试提供依据，创造条件；

评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施；

分析计算送电线路对通讯设备的影响。

（2）短路电流计算的步骤

选定短路电流计算的年份、短路点；

绘制相应的电力系统接线图、等值网络；

确定与短路电流有关的运行方式；

计算电抗（正、负、零序）；

绘制相应的正、负、零序阻抗图；

按计算程序的要求填写输入数据；

计算机计算及计算结果的输出。

5.潮流计算

（1）潮流计算的目的

在电网规划阶段,通过潮流计算,合理规划电源容量及接入点,合理规划网架,选择无

功补偿方案,满足规划水平年的最大、最小方运行式下潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。

在编制年运行方式时,在预计负荷增长及新设备投运基础上,选择典型方式进行潮流

计算,发现电网中薄弱环节,供调度员日常调度控制参考,并对规划、基建部门提出改进

网架结构,加快基建进度的建议。

正常检修及特殊运行方式下的潮流计算,用于日运行方式的编制,指导发电厂开机方式,有功、无功调整方案及负荷调整方案,满足线路、变压器热稳定要求及电压质量要求。预想事故、设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想运行方式调整方案。

潮流计算的基本要求：

不同类型的网络在各种运行方式下，网络各节点的电压水平均应符合有关规定。

网络中各线路的潮流分布不应有线路过载现象。

（2）常用的潮流计算

潮流计算方法很多：高斯—塞德尔法、牛顿—拉夫逊法、P-Q分解法、直流潮流法，以及由高斯—塞德尔法、牛顿—拉夫逊法演变的各种潮流计算方法。

6.无功功率平衡和调压计算

电力系统中的无功功率电源有发电机、电容器和调相机、静止调相机和静止补偿器、并联电抗器等。电力系统正常运行除保证有功功率平衡外，也必须保证无功功率的平衡。系统中无功功率的平衡就是要使无功电源所提供的无功功率与负荷消费的无功功率和无功功率损耗之和平衡。

电力系统调压方式有：顺调压、逆调压、常调压。调压手段有：借改变发电机端电压调压、借改变变压器变比调压、借补偿设备调压和组合调压等。

7.电力系统的发展

能源方面：优化电源结构，加强电网建设。水电、核电、风电、太阳能发电等可再生能源及新能源必将成为优先发展的对象，煤电则立足于优化结构，节约能源，重视环保，提高技术经济水平[6]。

电网方面：电网的覆盖范围不断扩大，电网的运行管理要求愈来愈严，电网的自动化水平愈来愈高，以计算机及通信技术为核心的数据网络将成为电网发展的必然趋势。

三．发电厂厂用电规划设计及防雷保护

1. 厂用电规划设计的需求

发电厂厂用配电装置的布置位置主要取决于机组的容量大小和机组的型式以及汽

轮机、制粉设备、除氧设备的布置方式等。

（1）厂用电设备的布置应符合电力生产工艺流程的要求，作到设备布局和空间利用合理。

（2）为发电厂（变电所）的安全运行的操作维护创造良好烦人工作环境，巡回检查道路畅通，设备的布置满足安全净距并符合防火、防爆、防冻、防潮和防尘等要求。（3）设备的检修和搬运应不影响运行设备的安全。

（4）应考虑扩建的可能和扩建过度的方便。

（5）应考虑设备的特点和安装施工条件。

（6）应结合厂房的布局，尽量减少电缆的交叉和电缆用量，引线方便。盘位的排列应尽量有规律性或对应性。

（7）在选择厂用设备的型式时，应结合厂用配电装置的布置特点，择优选择适用的产品[7]。

2. 厂用电电压等级的确定

厂用电的电压等级是根据发电机的额定电压、厂用电动机的额定电压和厂用电网络的可靠、经济运行等因素，经过技术经济综合比较后确定的。低压厂用电压常采用

380/220V，高压厂用电压有3、6和10kV等[8]。

3. 厂用电接线的选择

发电厂厂用电系统接地通常采用单母线分段接线形式，将高压厂用母线接在同一段母线上。火电厂高压厂用母线一般采用“按炉分段”的接线原则，对于400t/h及以上的大型锅炉，每台锅炉设两段高压厂用母线。

4. 厂用变压器的选择

厂用变压器选择时应先计算其厂用负荷，来选用厂用高压工作变压器和启动备用变压器。其选择内容包括变压器的台数、型式、额定电压、额定容量和短路阻抗[9]。

5.防雷保护

运行中的电气设备，可能受到来自外部的雷电过电压的作用。必须采取有效的过电压防护器具，实现防雷保护。

发电厂、变电所的直击雷过电压保护，可采用避雷针、避雷线、避雷带和钢筋焊接成网等，屋外配电装置，包括组合导线和母线廊道应装设直击雷保护装置。

避雷器限制设备所承受的雷电过电压和操作过电压。避雷器的类型主要有保护间隙、管型避雷器、普通阀型避雷器、磁吹阀型避雷器和金属氧化锌避雷器[10]。避雷器的安装位置和组数，应根据电气设备的雷电冲击绝缘水平和避雷器特性以及侵入波陡度，并结合配电装置的接线方式来确定。

参考文献

[1] 袁小华电力工程。北京:中国电力出版社,2007。

[2] 杨淑英电力系统概论。北京:中国电力出版社,2003。

[3] 程浩忠电力系统规划。北京:中国电力出版社,2008。

[4] 陈珩电力系统稳态分析(第三版)。北京:中国电力出版社,2007。

[5] 许珉发电厂电气主系统。北京:机械工业出版社,2006。

[6] E C Yeh。Hahn Tram。Information integration in computerized distribution

system planning IEEE Transactions on Power System,1997。

[7] 傅知兰电力系统电气设备选择与实用计算。北京:中国电力出版社,2004。

[8] 陈跃电气工程专业毕业设计指南(电力系统分册)。北京:中国水利水电出版

社,2003。

[9] 王维俭发电机变压器继电保护应用。北京:中国电力出版社,2004。

[10] 周泽存高电压技术（第三版）。北京:中国电力出版社,2007。

毕业设计（论文）开题报告

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

本次设计的题目是电力系统规划及发电厂电气部分设计。本次毕业设计的是通过学习电力系统规划设计的方法，然后再根据具体方向，拟定设计思路即：电源规划——确定接线方案——确定主接线——确定主变——短路、潮流计算——厂用电设计——继保、防雷规划——书写论文并绘制图纸。查阅文献，搜集资料，调查研究，综合分析，设计制图和编写说明等多方面的训练，巩固和提高以往学习的理论和知识，从而获得综合应用各种知识解决实际问题的锻炼，提高理论联系实际的能力。

一、毕业设计基本设计思路

1.给据给定的负荷容量等进行电源规划计算

2.通过电厂装机容量等数值确定接线方案

3.确定主接线

4.选择系统的主变压器

5.确定电力接线后进行短路计算、潮流计算

6.通过计算结果进行厂用电规划设计

7.计算系统各方面是否满足要求，进行继电保护规划、防雷规划

8.最后根据以上计算结果绘制图纸撰写毕业设计论文

二、电力系统的基本计算

2、1电力系统元件参数

计算线路参数计算、变压器参数计算、其他元件参数计算、选取基准值进行各个元件参数的标幺值计算

2、2电力网潮流计算

潮流计算主要包括简单开式电力网潮流计算，两端供电网潮流计算，环网潮流计算。也可以用高斯-赛德尔迭代法，牛顿拉夫逊法以及P-Q分解法计算。根据设计的接线方式从而确定那种潮流计算并且进行电力线路和变压器运行状况的分析。

2、3调压计算

按照负荷曲线要求，调整电压。调压包括顺调压、逆调压、常调压。根据设计电压要

求确定调压方式。改变发电机端电压调压，改变变压器变比调压，设置附加串联加压器，或通过切除电容器，改变调相机的励磁电流，设置静止补偿器来设置无功补偿实现调压。根据调压要求进行变压器分接头的选择。调整网络中的无功功率分布主要可以通过装设并联电容器，选择合适调相机以及设置串联加压器。

2、4短路计算

绘制出电网等值电抗图，进行三相短路计算，包括三相周期分量计算，三相非周期分量计算，三相冲击电流和全电流计算并进行热效应计算。不对称短路电流计算部分，选择不同的短路方式（单相接地短路，两相短路，两相接地短路，三相短路）运用对称分量法确定序网，确定合成阻抗，通过正序定则计算正序短路电流。

其中专题设计内容（发电厂）：

1.选择厂用电的主接线。

2.选择厂用变压器。

3.选择断路器、隔离开关。

4. 选择电压、电流互感器和电抗器。

三、系统的规划设计

1．进行负荷分析，确定备用容量以及需要的装机容量

确定用电负荷其次确定供电负荷再确定发电负荷。确定备用负荷：负荷备用、国民经济增长备用、事故备用和检修备用，以上备用不一定全部设置，基于后期分析得出配置的相应备用以及容量。

2．选择电力系统的导线截面

按照经济电流密度选择导体截面。校验导体截面积。

3．一次接入系统设计

电力网接线方案选择；发电厂接入系统设计；选择各变电所及电厂的主变压器。四、电气主接线设计

1．发电厂和变电所主接线确定

变电所35-220KV 侧的接线，在满足运行安全的条件下，采用断路器最少或无断路器的接线，系统短路容量较小的35-110KV不太重要的中、小型变电所，应优先考虑采用高压熔断器的接线。为了限制短路电流，一般采用变压器分列运行或在变压器回路装设电抗

器等措施，而尽量少采用在出线上装设电抗器的接线。

2.中性点接地装置的选择

发电机中性点接地方式及装置选择，厂用电系统中性点运行方式，分级绝缘变压器中性点的保护。

五、导体和电气设备的选择与设计

发热计算；导体和电气设计载流量的确定；短路时发热校验；导体短路电动力计算及校验；电气设备的选择（选择变电所的高压断路器、隔离开关的选择、电流互感器的选择、电压互感器的选择、限流电抗器选择）

六、发电机继电保护配置与整定计算

发电机是电力系统的核心，要保证发电机的安全、可靠运行，就必须针对其各种故障和异常工作情况，按照发电机容量及重要程度，装设完善的继电保护装置。主要包括：反应相间短路的纵联差动保护；反应定子绕组匝间短路的匝间短路保护；反应定子单相接地短路的定子接地保护；反应低励磁或失磁的失磁保护；反应定子绕组过电压的过电压保护；反应发电机失步的失步保护；反应逆功率的逆功率保护；反应低频率的低频保护；反应定子铁芯过励磁的过励磁保护等。

七、保护配置与整定计算

1．变压器保护配置与整定计算

2．纵联差动保护，变压器相间短路的后备保护

3.发电机-变压器组的保护配置与整定计算。

4.全系统继电保护与自动装置配置

毕业设计（论文）开题报告

指导教师意见：

1．对“文献综述”的评语：

2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

指导教师：

年月日所在院（系）审查意见：

负责人：

年月日

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