1、地方電網規劃設計（一） 目的要求：通過設計掌握電網規劃設計的一般原則和常用方法。運用并鞏固電力系統課中所學的理論知識和計算方法，加深對電網特性的了解，培養從技術、經濟諸方面分析和解決工程問題的能力。（二） 設計內容：本規劃設計包括有一個電廠，四個變電站的35kv地方電網。具體的主要設計內容與步驟如下：第一節 電力網規劃設計方案擬訂及初步比較一、電力網電壓的確定和電網接線的初步選擇由于電網電壓的高低與電網接線的合理與否有著相互的影響，因此，在這里設計的時候是將兩者的選擇同時予以考慮。1， 電網電壓等級的選擇電網電壓等級符合國家標準電壓等級，所選電網電壓，這里是根據網內線路輸送容量的大小和輸電距離

2、來確定的。這里的表1-1，給出了電網接線方案（1）每一條架空線路的輸送容量的大小和輸電距離以及所選的電壓等級。其它電網接線方案（1）電壓等級的選擇類似從略。 表1-1 電網接線方案（1）的電壓等級選擇線路名輸送容量（mva）輸電距離（km）電壓等級g-1（雙回）19/221.535kv1-2（雙回）10/220.535kvg-3（雙回）18/217.535kv3-4（雙回）10/22535kv 從表1-1，可確定該方案（1）的電網電壓等級全網為35kv。電網接線方案（2）的電壓等級選擇全網為110kv。 電網接線方案（3）的電壓等級選擇全網為110kv。 電網接線方案（4）的電壓等級選擇全網為

3、35kv。 電網接線方案（5）的電壓等級選擇全網為110kv。2， 電網接線方式這里所擬訂的電網接線方式為全為有備用接線方式，這是從電網供電的可靠性、靈活性與安全性來考慮的。當網絡內任何一段線路因發生故障或檢修而斷開時，不會對用戶中斷供電。這里結合所選的電網電壓等級，初步擬訂了五種電網接線方式，方案（1）、方案（4）為雙回線路，方案（2）、方案（3）為環網，方案（5）中既有環網又有雙回線路。它們均滿足負荷的供電的可靠性。五種方案的電網接線方式如圖1-1所示：圖 1-1二、方案初步比較的指標 1， 線路長度（公里） 它反映架設線路的直接費用，對全網建設投資的多少起很大作用。考慮到架線地區地形起伏

4、等因素，單回線路長度應在架設線路的廠、站間直線距離的基礎上增加（5-10）%的彎曲度。這里對各種方案的架空線路的長度統一增加8%的彎曲度。 方案（1）的全網總線路長度約為196km。 方案（2）的全網總線路長度約為172km。方案（3）的全網總線路長度約為110km。方案（4）的全網總線路長度約為244km。方案（5）的全網總線路長度約為167km。2， 路徑長度（公里） 它反映架設線路的間接費用，路徑長度為架設線路的廠、站間直線距離再增加（5-10）%的彎曲度。這里對有雙回線路的線路統一再增加8%的彎曲度。當全網均為單回線路時，路徑長度與線路長度相等。 方案（1）的全網總路徑長度約為182k

5、m。 方案（2）的全網總路徑長度約為172km。方案（3）的全網總路徑長度約為110km。方案（4）的全網總路徑長度約為263km。方案（5）的全網總路徑長度約為171km。3， 負荷矩（兆瓦*公里）全網負荷矩等于各線段負荷矩之和，即。它可部分反映網絡的電壓損耗和功率損耗。在方案（2）、方案（3）、方案（5）中有環型網絡，這里先按線段長度和負荷功率求出各線段上的功率分布（初分布），再計算其負荷矩。這里僅以方案（1）與方案（4）為例，說明計算負荷矩的步驟。方案（1）的電網接線及功率初分布圖如下所示： =14.5+j11.2 (mva) =15+j9 (mva) =8+j6 (mva) =7+j4

6、 (mva) =+=14.5*21.5+8*20.5+15*17.5+7*25=913.25 (mw.km)方案（3）的電網接線及功率初分布圖如下所示： =14.12+j10.14 (mva) =15+j9 (mva) =7.62+j4.94 (mva) =7.38+j5.06 (mva) =0.38+j1.06 (mva) =+=14.12*21.5+7.62*20.5+15.38*17.5+7.38*25+0.38*16=919.52 (mw.km)方案（2）的荷矩矩=853.3 (mw.km)方案（4）的荷矩矩=854.25 (mw.km)方案（5）的荷矩矩=887.34 (mw.km)

7、 4, 高壓開關（臺數） 由于高壓開關價格昂貴，在網絡投資中占較大比例，所以需應統計在擬訂的各設計方案中的高壓開關臺數，以進行比較。這里暫以網絡接線來統計高壓開關臺數，暫不考慮發電廠與變電站所需的高壓開關。考慮到一條單回線路的高壓斷路器需在兩端各設置一個，故一條單回線路的高壓斷路器需2個。各種接線方案所需的高壓開關臺數（高壓斷路器）統計如下： 方案（1）所需的高壓開關臺數為16個； 方案（2）所需的高壓開關臺數為12個； 方案（3）所需的高壓開關臺數為10個；方案（4）所需的高壓開關臺數為16個；方案（5）所需的高壓開關臺數為12個；三、方案初步比較及選擇 這里將各初選方案的四個指標列表1-2

8、如下： 表1-2 方案初步比較的指標 方案線路長度（公里）路徑長度（公里）負荷矩（兆瓦*公里）高壓開關（臺數）（1） 182196913.25 16（2）172172853.3 12（3）110110919.52 10（4）244263854.25 16（5）167171887.34 12 根據表1-2所列四個指標，注意到方案（2）、方案（3）與方案（5）的各項指標較小；但考慮到方案（3）為單一環網，當環網中的某線路發生故障而斷開時，電壓降落太大很可能不滿足電壓質量要求，而且線路可能負荷較重，所以為慎重起見，不予采納。方案（2）與方案（5）的各項指標均較小，電壓等級為35kv，因此這里僅對方案

9、（2）與方案（5），再做進一步的詳細比較。第二節 電力網規劃設計方案的技術經濟比較 一、架空線路導線截面選擇對35kv及以上電壓級的架空線路，其導線截面的選擇是從保證安全、電能質量和經濟性等來考慮。一般是按經濟電流密度選擇，用電壓損失、電暈、機械強度及發熱等技術條件加以校驗。1， 按經濟電流密度選擇導線截面 計算公式： 式中 s為導線截面（平方毫米） p為流過線路的有功功率（kw） v為電網電壓等級（kv） j為經濟電流密度（安培/平方毫米）為線路的功率因素1） 方案（2）導線截面選擇方案（2）與方案（5）導線材料全用鋼芯鋁絞線lgj系列，最大負荷利用小時數均在3000至5000小時之間，所以

10、j取1.15（a/）。方案（2）電網各線路的功率初分布（功率初分布按線路長度計算）如下： 方案（2）電網的電壓等級為110kv經過計算得各線路的導線截面積（單位：平方毫米）如下： 線路g-1的導線截面積為：49.7 初選導線為：lgj-50 線路g-2的導線截面積為：34 初選導線為：lgj-35線路g-3的導線截面積為：50.13 初選導線為：lgj-50線路g-4的導線截面積為：29.7 初選導線為：lgj-35線路1-2的導線截面積為：11 初選導線為：lgj-16線路3-4的導線截面積為：7.1 初選導線為：lgj-102） 方案（5）導線截面選擇 方案（5）電網各線路的功率初分布如下

11、： 方案（5）電網的電壓等級為110kv經過計算得各線路的導線截面積（單位：平方毫米）如下： 線路g-1的導線截面積為：68.3 初選導線為：lgj-70 線路g-4的導線截面積為：51.9 初選導線為：lgj-50線路g-3的導線截面積為：21.5 初選導線為：lgj-35（雙回）線路4-2的導線截面積為：15.5 初選導線為：lgj-16線路1-2的導線截面積為：30.3 初選導線為：lgj-352， 按機械強度校驗導線截面為保證架空線路的安全，導線截面具備一定的機械強度，對于跨越鐵路、河道、公路、居名區的架空線路，其導線截面不得小于35平方毫米。3， 按發熱校驗導線截面因lgj系列導線可

12、負載的最大允許電流比正常或故障時通過的最大電流大得多，所以可不需校驗此項。4， 按電暈校驗導線截面電壓為110kv及以上的架空線路，會在導線周圍產生電暈，按電暈要求的最小導線lgj型號為lgj-50，即導線截面不得小于50平方毫米。所以，方案（2）與方案（5）在經過按機械強度校驗、按電暈校驗導線截面后，確定的最終導線型號如下：方案（2）：線路g-1選擇導線為：lgj-50 導線長度：21.5km 線路g-2選擇導線為：lgj-50 導線長度：38.5km線路1-2選擇導線為：lgj-50 導線長度：20.5km線路g-3選擇導線為：lgj-50 導線長度：17.5km線路g-4選擇導線為：lg

13、j-50 導線長度：35.5km線路4-3選擇導線為：lgj-50 導線長度：25km方案（5）：線路g-1選擇導線為：lgj-70 導線長度：21.5km 線路1-2選擇導線為：lgj-50 導線長度：20.5km線路g-4選擇導線為：lgj-50 導線長度：35.5km線路4-2選擇導線為：lgj-50 導線長度：16km線路g-3選擇導線為：lgj-50（雙回） 導線長度：17.5km二、電壓損耗計算1， 線路參數計算lgj-50型號經查表得： ， lgj-70型號經查表得： ， 阻抗參數計算公式： ， （其中 為線路長度，單位：公里） 1）方案（2）中各線路的阻抗參數計算如下： 2）方

14、案（5）中各線路的阻抗參數計算如下： 2， 線路功率計算1） 方案（2）由于方案（2）所選線路的型號都相同，均為lgj-50，所以該整個電網是一個均一網絡，環網的功率分布僅與線路長度成正比，因此其功率的分布與前面所算相同，這里不再重算。 2） 方案（5）這里根據線路在選定導線型號并已計算出線路的阻抗之后，再按環網功率初分布計算公式，計算各線段通過的功率，公式如下： 式中： s為電源送出功率； 為點負荷功率； 為點到對方電源的總阻抗； 為環網總阻抗；線路g-1流過的功率計算如下：=(6.5+j5.2)*(46.8-j28.8)+(8+j6)*(33.475-j20.6)+(7+j4)*(23.0

15、75-j14.2) 3， 電壓損耗計算為保證用戶的電能質量，正常情況下，網絡中電源到任一負荷點的最大電壓損耗，不超過額定電壓的5%，故障時（指斷一條線路）應不超過10%。1） 方案（2）電壓損耗計算由于方案（2）包括有兩小環網，分別在負荷變電站2、4處有功率分點，所以這里校驗變電站母線2、4處的電壓。a) 正常情況下： =1.95 b) 故障情況下：若線路g-2因故障而被切除，則 從電源點到負荷點2的總電壓損耗 若線路g-1因故障而被切除，則 從電源點到負荷點1的總電壓損耗若線路g-3因故障而被切除，則 從電源點到負荷點3的總電壓損耗若線路g-4因故障而被切除，則 從電源點到負荷點4的總電壓損

16、耗通過計算，可看出該方案（2）的電壓損耗，在正常情況下最大為1.8%；在故障情況下，其最大可能的電壓損耗為5.5%，可見該網絡的電壓質量問題能得到保證。2） 方案（5）電壓損耗計算由于方案（5）包括有一小環網，在負荷變電站2處有功率分點，所以這里校驗變電站母線2處的電壓。還校驗負荷變電站3處母線電壓。a) 正常情況下： 從電源點到負荷點2的總電壓損耗 b) 故障情況下：若線路g-4因故障而被切除，則 從電源點到負荷點4的總電壓損耗若線路g-1因故障而被切除，則 從電源點到負荷點4的總電壓損耗若雙回線路g-3中的一條因故障而被切除，則 通過計算，可看出該方案（2）的電壓損耗，在正常情況下最大為2

17、.63%；在故障情況下，其最大可能的電壓損耗為8.98%，可見該網絡的電壓質量問題還是能得到保證的。三，電網的年電能損耗 電網的年電能損耗一般用最大損耗時間法計算，即： （萬度） 式中 為最大負荷時的有功損耗（千瓦）； 為最大負荷損耗時間（小時）；最大負荷損耗時間與元件上通過功率的最大負荷利用小時和功率因素有關，其具體的關系可查表。 1，最大負荷時的有功損耗計算 計算公式： 式中 s=p+jq為線路上流過的潮流（單位：mw）； 為線路的額定電壓（kv）；為線路的電阻值（）a) 方案（2）各線路的功率損耗經計算如下： b) 方案（5）各線路的功率損耗經計算如下： 2，最大負荷損耗時間的計算 與的

18、計算 一條線路供給幾個負荷，此時按照下式計算： 上述計算公式以下圖為例加以說明 a) 方案（2）最大負荷損耗時間的計算如下：方案（2）中包括有兩小環網，在已求出功率的初分布后，從功率分點2、4處將其拆開成兩個開式電網，再利用上述公式計算。這里的表2-1列出了各線路的值及相關參數表2-1線路名線路潮流（mva） （h）最大負荷損耗時間(h) g-18.59+j6.6846210.83150 g-25.91+j4.5250000.83600 1-22.09+j1.4850000.8163600 g-39.39+j5.746480.853000 g-45.61+j3.355000.864000 3-

19、41.39+j0.755000.893950b) 方案（5）最大負荷損耗時間的計算如下： 這里的表2-2列出了各線路的值及相關參數 表2-2線路名線路潮流（mva） （h）最大負荷損耗時間(h) g-112.07+j8.8347300.83150 g-49.43+j6.3753710.834000 1-25.57+j3.6350000.843500 4-22.43+j2.3750000.723800 g-38+j545000.8530003, 電網的年電能損耗計算a) 方案（2）電網的年電能損耗計算如下： =（136.76*3150+114.39*3600+7.22*3600+113.43*3

20、000+80.79*4000+3.25*3950）/10000=154.52（萬度）b) 方案（5）電網的年電能損耗計算如下： =（180.25*3150+48.68*3500+240.96*4000+9.9*3800+41.84*3000）/10000=186.51（萬度）四，方案經濟比較 1， 計算網絡建設投資費用k這里計算投資費用是為了進行方案比較，故只計算其不同部分的投資費用。它由線路、變壓器和高壓斷路器的投資構成。（1） 線路投資 表2-3 方案（2）的線路投資一攬表線路名導線型號導線長度（公里）單價（萬元/公里）（平原）線路造價（萬元）g-1lgj-5021.511.8253.7g

21、-2lgj-5038.511.8454.31-2lgj-5020.511.8241.9g-3lgj-5017.511.8206.5g-4lgj-5035.511.8418.93-4lgj-502511.8295 線路總投資費用：=1870.3（萬元） 表2-4 方案（5）的線路投資一攬表線路名導線型號導線長度（公里）單價（萬元/公里）（平原）線路造價（萬元）g-1lgj-7021.515.3356.9g-4lgj-5035.511.8452.631-2lgj-5020.511.8261.384-2lgj-501611.8204g-3（雙回）lgj-5017.5*1.911.8423.94 線路

22、總投資費用：=1570.9（萬元） （2） 變壓器投資因兩種方案（2）與（5）的電壓損耗在正常時或是在故障時都能滿足電壓質量要求，即在正常情況下5%,在故障情況下方案（2）的全網投資費用 而方案（2）的全網年運行費用標準抵償年限(=57 年)所以，在經過詳細的技術和經濟比較后，可以看出方案（5）在電壓損耗方面雖然略大于方案（2）；但其在經濟方面卻是占優，因此最終確定選擇方案（5）作為在技術上和經濟上綜合最優的電網接線。第三節 最優方案的技術經濟計算及設計成果 通過方案的技術經濟比較，最終選擇出方案（5）作為一個最優方案，將其作為電網建設的依據，這里對其進行更詳細的技術經濟計算。一、 潮流分布計

23、算（1），因為電網是110kv，所以這里計及線路的充電功率。（2），計及線路和變壓器的功率損耗、變壓器的激磁功率損耗。（3），這里分別計算最大負荷、最小負荷及最嚴重斷線故障（最大負荷）時功率分布與電壓分布。 最大負荷與最小負荷時的功率分布及電壓分布計算結果的詳細數據見潮流計算結果附表4-2與附表4-3。（4），這里只給出故障時的功率分布及電壓分布計算 a) 若線路g-1因故障而被切除，則 線路1-2上流過的功率=6.565+j5.132(mva) 功率損耗=0.076+ j 0.047（mva） 線路2-4上流過的功率=14.727+j11.478(mva) 功率損耗=0.3+ j 0.184

24、（mva） 線路g-4上流過的功率=22.1+j15.392(mva) 功率損耗=1.383+ j 0.851（mva） 電壓分布為：（發電機端壓取為1.05） =108.81（kv） =0.989 =106.69（kv） =0.970 =105.46（kv） =0.959 b) 若線路g-4因故障而被切除，則 線路4-2上流過的功率=7.073+j3.73(mva) 功率損耗=0.055+ j 0.034（mva） 線路2-1上流過的功率=15.214+j10.063(mva) 功率損耗=0.366+ j 0.225（mva） 線路g-1上流過的功率=22.145+j15.42(mva) 功

25、率損耗=0.582+ j 0.518（mva） 電壓分布為：（發電機端壓取為1.05） =112.4（kv） =1.022 =109.8（kv） =0.998 =108.9（kv） =0.959 c) 若雙回線路g-3中的一條因故障而被切除，則 線路g-3上流過的功率=8.078+j5.235(mva) 功率損耗=0.087+ j 0.054（mva） 電壓分布為：（發電機端壓取為） =108.82（kv） =0.989 通過計算，表明網絡在最嚴重故障時，通過發電機調壓（升高發電機端壓）是可以保證負荷點的電壓質量，而且線路能承擔故障時的大電流。二 調壓與調壓設備選擇（1）發電機端電壓發電機端電

26、壓可在額定電壓5%范圍內變動，發電機高壓母線電壓為了滿足變電站低壓母線的電壓要求，其值較大，發電機的升壓變壓器選擇一個高于額定電壓的分接頭。調節發電機端壓可以達到部分調壓的作用。這里在調節變電站低壓側電壓時借助了發電機端電壓調壓。根據發電機額定容量，在發電廠選擇兩臺升壓變壓器，其參數為：容量：2mva 額定電壓：121kv / 6.3kv （2）調壓及選擇變電站的變壓器分 各變電站在最大負荷與最小負荷下的高壓測流過的功率、實際電壓及低壓側的調壓要求數據如下： 變電站1：=6.545+j5.777 (mva) =113.69 (kv) =4.115+j2.692 (mva) =112.25 (k

27、v) 低壓側繞組額定電壓：10.5kv 調壓要求：常調壓 變電站2：=8.066+j6.833 (mva) =112.65 (kv) =5.022+j3.283(mva) =111.59 (kv) 低壓側繞組額定電壓：10.5kv 調壓要求：常調壓 變電站3：=8.058+j5.742 (mva) =114.94 (kv) =5.531+j4.492 (mva) =112.90 (kv) 低壓側繞組額定電壓：10.5kv 調壓要求：逆調壓 變電站4：=7.043+j4.542 (mva) =112.93 (kv) =5.022+j3.283(mva) =111.70 (kv) 低壓側繞組額定電

28、壓：10.5kv 調壓要求：逆調壓 變電站1分接頭選擇計算如下： =（6.545*7.926+5.777*100.833）/113.69 = 5.58（kv） =（113.69-5.58）*10.5/10.2 = 111.29（kv） =（4.115*7.926+2.692*100.833）/112.25 = 2.709（kv） =（112.25-2.709）*10.5/10.5 = 109.5（kv） =（+）/ 2 =（111.29+109.5）/ 2 =110.42（kv） 變壓器分接頭選擇與之最接近的，即 =110（kv） 校驗低壓側實際電壓：= (113.69-5.58)*10.5/

29、110 =10.3210.2 (kv) = (112.25-2.709)*10.5/110 = 10.4610.5 (kv) 通過校驗表明滿足低壓側的調壓要求。 其它變電站的調壓分接頭的選擇過程從略，這里僅以表3-1給出各變電站的變壓器分接頭選擇位置及校驗后低壓側實際電壓。 表3-1 變壓器分接頭選擇位置及低壓側實際電壓調壓要求分接頭位置變壓器變比低壓側實際電壓（kv）變電站1常調壓=10.32= 10.46變電站2常調壓=-2.5%=10.37= 10.50變電站3逆調壓=10.44= 10.36變電站4逆調壓=10.36= 10.35三, 物質統計物質統計以表格形式見設備清單附表4-1。

30、四， 網損率及網絡輸電效率（1） 最大運行方式有功功率損耗率發電機送出總功率=32.535+j20.273 (mva)負荷總有功功率=6.5+8+8+7+2.2=31.7（mw）有功功率損耗率=（32.535-31.7）/ 32.535 *100% = 2.56%（2） 最小運行方式有功功率損耗率發電機送出總功率=21.492+j9.689(mva)負荷總有功功率=4.1+5+5.5+5+1.5=21.1（mw）有功功率損耗率=（21.492-21.1）/ 21.492 *100% = 1.82%（3） 年電能損耗率線路和變壓器的年電能損耗采用最大負荷損耗時間法計算 （萬度）各輸電線路的功率損

31、耗以及最大負荷損耗時間（小時）在經精確計算，計算結果如下： =3150 =4000 =3500 =3800 =3000各變壓器的繞組功率損耗，計算結果如下： =4500 =5000 =4500 =5500各變壓器的空載功率損耗相同，為： =8760年電能損耗=359.503（萬度）全網負荷年電能消耗：=6500*4500+8000*5000+8000*4500 +7000*5500=14375（萬度）年電能損耗率=359.503/（14375+359.503）*100% = 2.44%輸電效率 =1-2.44%=97.56%最后，附全網主接線圖一張、設備清單一份見表4-1、最大運行方式以及最小

32、運行方式下潮流計算結果見表4-2與表4-3。表4-2 最大運行方式下潮流計算結果nodep（mw）q（mw）v （kv）v（p.u）nodeg32.53520.273115.501.0501.707115.50 1.050-2.200-1.200115.501.050-12.795-9.952115.501.0501h-8.122-5.262115.501.0503h-9.418-5.566115.501.0504h1h12.5929.771113.691.034g-6.565-5.132113.691.0341l-6.027-4.639113.691.0342h1l6.5005.20010.321.0321h-6.500-5.20010.321.0322h5.9654.601112.651.0241h2.1211.698112.651.0244h-8.086-6.299112.651.0242l2l8.0006.00010.371.0372h-8.000-6.00010.371.0373h8.0785.235114.941.045g-8.078-5.235114.941.0453l