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高压输电网络规划设计 杨阳 高压 输电 网络 规划 设计

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华 北 电 力 大 学 科 技 学 院毕 业 设 计（论 文）附 件外 文 文 献 翻 译学 号： 071901010731 姓 名： 杨 阳 所在系别： 电力工程系 专业班级： 电气07K6 指导教师： 商 淼 原文标题： 中国电网的发展与展望 （Development and Prospect of China Power Grids）2011年4月8日中国电网的发展与展望原文作者及出处: Zhao ZunlianChina Academic Journal Electronic Publishing House 2004.NO.1摘要本文回顾我国电网由地方电网初步形成到跨区互联的发展历程，介绍近期电网发展的规模和格局，特别是有关西电东送，南北互供和全国联网的发展规划，并扼要介绍电网发展的技术取向，包括超高压直流输电技术、灵活交流配电技术和紧凑型输电技术等。关键词：电网；规划；联网；输电技术1 中国电网的发展历程中国电网是伴随着电力工业的发展而不断扩展的。截至2002年底，全国装机总容量达345.57GW，年发电量1654.1TW.h。全国220kv及以上输电线路长度达到18.8万km,变电容量5.2亿kVA。东北、华北、华东、华中、西北和南方电网均已形成500kV(330kV)主干网架，最小的电网装机容量超过27GW,华东电网的装机容量达到76GW。中国电网经历了一个漫长的发展过程，然而无论从外延或内涵的角度看，真正有突破性的发展也就是近30年的历史。就其规模而言，可把中国电网的发展历程大致划分为3个阶段。1.1 局部电网的形成阶段该阶段大致截止于20世纪60年代末70年代初，以大、中城市为中心的配电网逐步通过220kV线路相互连接,以220kV线路为主网架、以省域为主要覆盖范围的局部电网开始形成。1970年以前，各电网容量都比较小，除东北、华东和京津唐外，绝大多数电网最高运行电压仅为110kV，由于系统很小，抵御事故的能力低下，系统事故经常发生，电力系统可靠性很低，电能质量也很差。随着国民经济的不断发展，社会对电力的需求越来越大，对供电的可靠性要求越来越高，客观上要求加大联网规模，以解决严重的“瓶颈”问题。1.2 跨省互联的发展阶段19701980年是中国电网的一个特殊发展时期。期间，省级电网的完善和跨省电网的交织进行。1970年后，随着电网的发展，很多地区逐步由孤立的110kV、220kV电网互联形成220或330kV的全省乃至跨省电网。这一时期，电网的稳定破坏事故明显增加。原来的110kV电网一旦发生事故，只影响本地区的电网，电网稳定问题不突出。形成220或330kV的输电距离较长、供电面积较大的电网后，电力系统稳定问题凸现。至1980年，我国严重缺电的局面已持续近20年。由于电源的增长落后于电力需求的增长，导致集中资金用于电源建设以解决供需矛盾，从而忽视了输、配电网络的建设。重发轻供不管用导致电网的发展落后于电源的发展，严重削弱了电力系统安全稳定运行的基础。加之当时电网的发展处于一个新的发展阶段，无论是电力系统的规划设计、基建或是电力系统的运行管理，都没有充分认识和重视这一客观规律，没有及时采取相应措施，因而，19701980年全国发生电力系统稳定破坏事故达210次之多，平均每年发生19次，既包括失去同步稳定的电力系统稳定破坏事故，也包括电压崩溃（失去电压稳定）和频率崩溃（失去频率稳定）的电力系统稳定破坏事故。在这些事故中，影响最严重的是造成全网大面积停电的电网崩溃瓦解事故，即1972年7月27日湖北全省停电事故，武钢几乎毁于一旦，事故直接经济损失达3500万元。此时的电力系统安全稳定问题已成为当时电网运行的主要矛盾。为扭转这一局面，时任电力工业部部长的李鹏同志领导电力工业部采取了强有力的措施，及时召开了著名的全国稳定工作会议（大连会议）。李鹏同志在大连会议上提出了管电就要管网、管网就要管稳定的方针，指出“各级领导要从思想上重视电网管理，我们的工作重点，要从管好一个电厂、一个供电局，扩大到管好整个电网”。此后，制定了电力系统安全稳定导则并于1981年9月16日下发执行。按照会议精神，全国电网各有关部门随即加强了电网管理，用导则指导电网工作，使电网的规划设计、基建和运行朝着健康的方向发展，大大促进了电网的合理建设；在充分发挥现有电网输电能力的基础上，大幅度提高了电力系统安全稳定水平，电力系统稳定破坏事故次数迅速减少。19801987年全国电力系统稳定破坏事故次数迅速减少到47次，年均6.7次；19871995年又下降到年均4.14次；“九五”期间全国主要电网仅发生稳定破坏事故1起，年均0.2次；自1997年以来，全国各大电网已杜绝了电力系统稳定破坏事故。几年来，由于国家进一步认识到电网在基础设施中的地位和作用，逐步加大了电网建设投入，电网发展十分迅速，不仅表现在电网外延的发展，即一般意义的电网覆盖范围的扩大和电网装机容量的增加，同时也表现在电网的技术有机构成提升。到20世纪末，电网的发展，基本满足了新增发电设备送出的需要，部分网络结构有所加强，为电网安全稳定运行创造了条件，电网抵御事故的能力有所增强，因而产生了巨大的社会效益，尤其是减灾效益。1982年中国的第1条500kV输电线路投入运行以来，500kV的线路已逐步成为各大电网的骨干网架和跨省、跨地区的联络线。至此中国的输电电压等级为500、330、220、110、110、63、35kV其中（63kV仅限于东北部分地区，330kV仅限于西北地区的电网）。至1989年，中国形成了7个跨省电网：东北电网、华北电网、华东电网、华中电网、西北电网、川渝电网、南方互联电网（含香港电网和澳门电网）期间，山东电网、福建电网、海南电网、乌鲁木齐电网、拉萨电网、台湾电网等仍为孤立运行的省级电网。无论从规模上或是网络结构、电压等级上，都为更大范围的电网互联奠定了基础。1.3 跨区互联的发展阶段随着电力工业的发展，在经历了从省级电网发展到大区电网的积累后，跨大区电网互联工程大步推进。1989年9月，华中华东电网之间的500kV超高压直流输电工程（1.2GW）投入运行，在中国首次实现非同步跨大区联网，标志着中国从省际间联网向跨大区联网迈进了一大步。2003年随着华中到华东第2条500kV 直流输电线路（3GW）的投运，使华中-华东的输电能力已达到1.2GW。2001年5月，东北华北电网通过1条500kV线路实现大区间同步交流联网，标志着中国电网进入了跨大区联网的新时期，全国联网工程取得重要进展。2001年12月实现了福建与华东同步交流联网；2002年4月实现了川渝与华中同步交流联网。2003年9月实现了华中与华北500kV交流联网；另外三峡至广东直流联网工程、华中与西北直流背靠背联网工程现已开工建设，将分别在2004年和2005年投运；山东与华北联网、川渝与西北联网、山东与华东联网等项目已完成可研或正在开展可研等前期论证工作，同时正在组织开展三万二回线、东北与华北电网加强联网工程、华中与华北电网加强联网工程等项目前期工作。这期间，三峡工程配套输电项目建设取得积极进展。三常直流和三峡送出有关输变电工程按计划投运，确保了三峡并网机组电力的正常送出。其他三峡输变电工程正按计划施工，确保三峡电力送得出、落得下、用得上。城乡电网建设和改造取得历史性突破。19982002年累计投入资金3868亿元，城乡电网的供电能力、安全性和可靠性不断提高。电网设备的技术水平不断提升。500kV交直流输电技术、线路串联补偿技术、紧凑型导线技术，特别是具有我国自主知识产权的电力系统稳定控制理论和系统控制装置的应用，显著提高了电网的输送能力和安全可靠性。电网调度安全管理水平进一步提高。为适应电网发展水平的要求，我国从上至下建立五级调度管理体系，负责电网生产调度指挥。同时建立了比较完整的安全管理制度和事故应急措施，有力保障了电网的安全稳定运行。我国调度自动化装备水平已步入世界先进行列，已开发出具有我国自主版权的调度自动化系统。省市电力市场试点的电力市场技术支持系统均已建设投运。我国的继电保护专业技术和管理水平都已接近世界先进水平，有的已达到国际先进水平和国际领先水平。2 电网发展的经验和教训2.1 坚持统一规划、合力构建电网骨架合理电网结构是保证电力系统安全稳定运行的基本要求。 但中国的电网在开始阶段基本上都是由若干个局部电网就近互联而成，缺少合理的电网结构，因此，电网安全稳定运行也就失去了物质基础。在总结 20 世纪70年代许多重大稳定事故教训后，努力通过统一规划来实现这一目标，但在实施过程中仍存在许多问题。首先，输变电工程长期作为电源工程的配套项目，电网被置于从属的位置，电网结构长期没有得到改善；其次，在“省为实体”原则的指导下，电源项目经常是以“地区平衡”来安排，但地区经济发展与电源建设的不同步，带来电网运行许多问题，其中突出的就是稳定问题。为从根本上解决电网结构问题，国家最终通过强制性标准，从对受端系统建设、电源接入、电网分层分区、电力系统间的互联等关系到电力系统安全稳定的原则性问题对电网规划、电网的建设提出了明确要求，颁发了电力系统安全稳定导则。多年的实践证明作好统一规划，构筑刚性强的电网，保持发电和电网的协调、有功和无功的协调、送端和受端的协调、一次和二次的协调、高压和低压的协调是电网稳定的保障。2.2 解决稳定性问题始终是大电网的主要任务机电暂态过程是电力系统稳定的基本问题，解决稳定性问题始终是大电网的主要任务。在中国，由于电网发展的阶段性决定了电网稳定性问题呈现出显著的周期性。在孤立小电网运行的阶段，电网的稳定性问题不很突出，但到20世纪70年代，稳定性变得十分突出，主要是中国电网进入一个级省电网的完善和跨省电网的形成交织发展的特殊发展时期，人们对新形成的电网的省间弱联系特性没有根本的认识，不能正确、有效地防御事故。现在，中国又进入了一个跨大区联网新的历史时期。同样，在实施全国联网的过程中，会不可避免地遇到各种各样的技术问题、管理问题和认识问题，既有需要进一步深化认识的，也有需要进一步在理论上、实践上进行研究试验的问题。大区联网中的弱联系及超大型链型电网的形成，使电网的动态稳定问题十分突出。东北华北联网的实践使我们积累了电网互联的经验。采用系统稳定分析计算、仿真模拟、装置、联络线的快速解列装置等技术，制订了严格的调度方案和运行措施。实践证明，这些联网的安全措施科学，准备充分。华北和华中电网的联网同样遇到了电网的稳定问题，可见电网的稳定问题是电网长期需要解决的重要课题。当前我们正积极地研究，采取有效措施。希望科研机构进一步研究更有效的技术措施和保安措施，特别需要有效而可靠的联络线快速解列装置。2.3 保持协调发展，才能为安全创造有利条件电网运行的客观规律要求作好几方面的协调：1）发电和电网建设的协调，发电的布局必须合理，电网建设必须适度超前，既要防止电网对潮流的阻塞，又要防止潮流集中造成的拥挤；2）有功和无功的协调，在建设有功的同时，一定要同时建设无功电源，尤其要加强负荷侧的无功建设，使负荷中心有足量的无功支撑；3）一次和二次的协调，改变重发轻供、只重视一次建设、不重视二次的习惯；4）送端和受端的协调，在受端防止超过受电比例的大量的功率的注入，在送端防止电源的过度集中，造成电网头重脚轻；5）高压网和低压网的协调，适时打开电磁环网，不断提高电网的稳定水平。2.4 只有统一管理电网，才能真正驾驭电网电网统一管理是电网安全运行的前提。统一管理的基本点之一是要求在规划、设计、建设和运行阶段统一使用强制性标准。在电网不同的阶段，由于考虑问题的角度有所不同，规划、设计、建设和运行阶段难免存在认识和技术上的差异，正确地对待、分析和把握这些分歧，经过研究、讨论后形成共识才是十分重要的。中国颁布普遍适用的电力系统稳定导则强制性标准就是认识统一的结晶。实践证明，电力系统稳定导则使中国电网的管理迈向标准化，极大提升了我国电网的管理水平。加强电网管理的另一方面是电网稳定技术的管理，它包括电网稳定的组织管理、运行管理、技术管理、计算管理；各电网通过组织体系，统一了电网稳定管理的思想认识，提高了电网稳定的技术水平；在省间联网的稳定计算工作中，坚持了统一计算的模型、参数，作到规划、设计、运行、调度的协调；在电网结构薄弱的情况下，采取提高电网稳定水平的技术措施，建立了保证安全的3道防线，配置了必要的安全稳定自动装置并进行优化，运行管理上按照导则制订了大区电网的稳定运行规定，严格执行，保证了电网的安全稳定运行。三是加强电网二次的技术管理，即强化电网调度自动化和电网继电保护、安全自动装置和通信的管理，确保相关设备与一次系统同步设计、同步建设、同步验收、同步投入运行。不断提高继电保护和电网安全自动装置的正确动作率，提升了自动化实用水平。四是电网必须实行统一调度。统一调度管理，维护电网运行秩序，严肃调度纪律是中国管理电网的实践总结。各电网做到了统一安排运行方式，统一平衡检修，统一配置继电保护和安全自动装置，统一部署黑启动方案，统一指挥电网的事故处理。2.5 建立合理的电价形成机制，确保电网建设的资金来源过去的几十年，中国电网的建设资金主要有2个渠道，一是贴费，主要用于配网建设和改造；二是作为电源建设的配套工程。 电网一直就没有形成独立的输配电价机制。目前，一方面由于前一阶段电力供需紧张形势趋缓，取消了贴费；另一方面，随着厂网分开，输配电工程作为电源建设的配套工程已失去制度基础。所以，开辟电网的建设资金渠道已成为电网建设的当务之急。中国需要考虑采取鼓励措施，促使投资者对电网进行投资建设、维修和更新。关键是要从根本上解决电网发展的投融资渠道问题。建立新型的电网发展投融资机制，并且尽快建立合理的电价形成机制，理顺各环节电价的关系，提高电网环节电价比例，确保电网与经济、社会和环境协调同步，在规划和建设上适度超前。3 近期中国电网的发展展望中国电网的未来是由国民经济发展的需要所决定的。中国国民经济的发展目标已明确，即全面建设小康社会的目标，电网服务并服从国民经济发展的要求，中国电网的发展必须与之相适应并适度超前。我国各地区资源分布和经济发展很不平衡：从一次能源分布看，水能资源主要集中于西部和西南部地区，可开发容量占全国83，煤炭资源集中于华北和西北部地区，占全国80；从各地区经济发展和电力消费水平看，中部和东部沿海地区经济总量占全国82，电力消费占78，而西部地区则分别只占18和22。这种资源和经济发展的不平衡客观上要求必须加快全国联网，推动西电东送和南北互供，以促进全国范围内的资源优化配置。3.1 中国未来电网的规模根据市场需求预测，到2005年预计全社会用电量达到2000TW.h , 左右，发电装机容量达430GW。为满足负荷的需求，电网将有较大的发展。预计“十五”末，全国330kV以上线路将达到7.7万km、变电容量2.8亿kVA。从电网格局看，将基本实现全国联网，互联电网的总容量将超过全国装机容量的90，跨区电量交易达60TW.h。预计到2010年全国装机容量达580GW左右，电源安排投产规模65GW左右，关停凝汽式小火电机组15GW，净增150GW左右。全社会用电量2760TW.h左右。“十一五”年均投产发电装机30GW。预计到2020年全国发电装机容量达到900GW左右。全社会用电量将达到4200TW.h。初步规划“十一五”期间,全国将新建成330kV及以上交流线路3.6万km,变电容量1.8亿kVA，其中建成750kV线路1700km、780万kVA；500kV线路3.3万km、1.6亿kVA；330kV线路3800km、1400万kVA；并建成直流线路3400km，换流站总容量15GW。到2010年，330kV及以上交直流线路预计将达到12万km，变电容量达到4.8亿kVA。3.2 中国未来电网的格局贯彻落实西部大开发战略，针对电网的特点和发展趋势，国家电网公司确定了“西电东送、南北互供、全国联网”的电网发展战略，今后一个时期将致力于加强区域电网，推进跨区输电$跨区联网。2005年前后，将以三峡工程为中心，以华中电网为依托，向东、西、南、北4个方向辐射，建设东西南北四个方向的联网和输电线路，同时不断扩大北中南三个主要西电东送通道规模。届时，除新疆、西藏、海南、台湾外，全国互联电网格局基本形成。“十五”后，将结合西南水电基地和山西、陕西、蒙西这“三西”煤电基地大规模开发外送，形成以北中南三大西电东送输电通道为主体、南北网间多点互联的全国互联电网基本格局。西电东送以输送能源为主、兼顾发挥联网效益；南北互联互供以输送能源和发挥联网效益并重。届时，新疆、海南电网将并入互联电网，全国互联电网的结构也将进一步得到加强，它将为国家级电力市场的发育和完善奠定良好的物质基础，为实现更大范围内的电力资源优化配置创造条件。在西电东送3个通道建设方面，北部通道主要包括2部分：1）开发华北电网内部蒙西、山西煤电，分别建设相应的交流输电通道向京津冀鲁送电；2）开发陕北煤电、甘青宁水火电，“十一五”期间以交流或直流送电京津冀。西电东送北部通道送电规模在2005年约为7GW，2010年增加到18GW，2020年再增加到40GW。新疆电网将通过哈密煤电基地向甘肃河西走廊和青海送电实现与西北主网的紧密联系。中部通道主要通过开发金沙江下游向家坝、溪洛渡、白鹤滩、乌东德等大型水电站和四川雅砻江、大渡河上的大型水电站，不断扩展相应的输电通道向华东、华中、南方地区送电。此外，还有贵州三板溪水电以点对网方式送电华中电网。 西电东送中部通道送电规模在2005年约为7GW，2010年增加到21.8GW，2020年再增加到4045GW。南部通道主要是开发云南、贵州的水电和煤电，同步加强相应的输电通道，向广东，广西送电。 西电东送南通道送电规模在2005年约为10.88GW，2010年增加到15GW，2020年再增加到2025GW。全国西电东送送电规模在2005年约为25GW，2010年增加到55GW，2020年再增加到，100GW以上。在南北互供，跨区电网互联方面，除在建的三广直流工程外，2010年前后建成华中-华北联网的直流输电工程， 南北之间将形成以三峡为支撑的主干通道。 此外，将加大山西阳城送电华东的力度并实现华北与华东联网，另外建设西北与川渝，川渝与南方电网之间的互联工程。 到2010年，跨区交换电量将达140TW.h，比2005年增加80TW.h。4 中国电网发展的技术取向在今后一个时期内，中国电网的发展将面临3个方面的巨大挑战， 一是全社会日益增长的用电需求与电网输配电能力的矛盾；二是引入竞争要求降低成本与保证电网安全、供电可靠性的矛盾；三是公众环保意识的提高与电网建设的矛盾。面对挑战，在今后电网发展过程中，必须通过技术进步，促进电网的长远发展。充分发挥已建成的具有世界先进水平的试验室和试验装置等基础科研设施的作用，充分利用“超高压输电系统中灵活交流输电(可控串补、静止补偿)技术”、“500千伏紧凑型输电线路关键技术和试验工程”及750kV输电工程相关技术的科研成果和电力系统稳定分析计算新方法的科研成果。进一步研究电网稳定分析、监测、控制策略和联网关键技术。大力推进变电站设备紧凑型、智能化、小型化、综合自动化及在二次系统等方面新技术的应用，促进电网技术升级，实现电网技术跨越式发展。4.1 高一级电压等级交流输电技术更高一级电压等级在中国的运用是中国电网发展的客观要求。2003年2月19日，中国国务院总理第68次办公会通过了国家计委关于750kV工程可研批复文件，决定在西北建设750kV电网，并将官亭-兰州东750kV输变电工程列为国家示范工程，设计、设备供应立足国内， 按计划，该工程2005年投入运行。它标志着我国最高交流电压等级的示范工程进入了实施阶段，建成后，将是世界同海拔最高电压等级。该工程已于2003年9月份正式开工。预计到2020年，西北电网将初步形成覆盖兰州、白银、关中、银川、西宁负荷中心并延伸到新疆哈密的西北750kV电网的主干网架，初步估算将建成750kV输电线路30005500km、变电容量0.2亿kVA左右。关于1000kV，1150kV这一级电压等级，中国的电力科学研究机构已开展多年的研究工作，目前研究工作仍在继续。4.2 超高压直流输电技术中国的第1条超高压直流输电线路建成投产15年来，电力电子技术有了巨大的发展，进入21世纪后，中国的直流输电工程也因此得到较快的发展。到2005年，全国直流输电工程将达到6项，线路总长度达到4800km、输电容量达到12.36GW。“十一五”期间，计划建设的直流输电工程包括：三峡右岸至上海练塘直流工程1100km、3GW，2007年投产；四川德阳-西北宝鸡直流工程550km、1.8GW，2010年投产；贵州兴仁-广东惠州直流工程，1000km、3GW，“十一五”期间投产；西北银南至华北天津东的直流输电工程1200km、3GW；2010年左右投产。20112020年的10年间，还将有一大批直流输电工程投运。此外，作为大区联网的背靠背直流工程也将得到发展。随着大批直流输电工程投运，交直流系统的相互协调技术将变得十分重要。运行实践中，曾发生多起因交流电网简单故障造成葛沪直流双极闭锁的事故，通过技术改造，基本解决了这一类问题。今后出现同一地区多个直流落点，相互之间的影响尚需进一步研究，必须从技术上保证相互的协调运行。随着西电东送电源西移，特别是西南水电的开发外送，部分项目的输电距离超过1500km，甚至达到2000km。因此需要研究落实高一级电压直流的应用问题。同时，还需要研究高压直流输电线路的噪声污染和电磁波污染等问题。4.3 灵活交流输电（FACTS）技术IGCT发展和改进了传统的GTO技术，为大功率电力电子应用提供了一个理想的、高性价比的选择。现代电力电子技术为电力系统运行提供更好的性能、更高的可靠性和更优的可控性，预计电力电子技术在电力系统的应用和普及将是本世纪初最显著的技术革命。与直流输电相比，交流输电能力受到限制，是因为多出了线路输电极限和稳定问题。根本原因是交流特性中有相角、无功和电抗3个参量。利用电力电子器件的特性，可根据提高输电能力的需要，快速地改变这3个参数，对输电功率的大小、流向进行有效地调控。从效益上看，灵活交流输电系统技术以它特有的大功率、高速、精确连续的控制、代替了传统的机械、电子和电磁的控制手段，使交流输电系统的功率具有高度的可控性、且可按人们事先的计划路径流动。近年来串补技术在中国500kV电网得到较快的应用。我国已先后在阳城输电系统、华北大房线路、丰万顺线路上分别安装了3套串补装置。目前在建的贵广交流、天广一二回、天广三回线3项串补工程，其中中国第1套可控串补在南方电网的天广一二回线路上即将投运。此外，还有二滩送出工程，万县-龙泉双回线及神木、托克托、伊敏电厂等外送上都拟安装串补装置。预计到2010年全国500kV电网将投产串补容量1012GVar。今后，中国还将采用静止无功补偿器、静止同步补偿器、超导磁能存储系统、可控硅移相器、可控硅串联补偿器、统一潮流控制器、固态串联补偿器、相间功率控制器、次同步振荡阻尼器等电力电子设备。4.4 紧凑型输电技术紧凑型输电技术在中国已得到试验性的应用，1999年昌平-房山第1条500kV紧凑型线路（85km）建成投产。与常规线路相比，紧凑型线路采用六分裂布置（6240mm2），输电能力提高30。采用新的输变电装备，提高单回线路或单个通道的输送能力，尽可能减少走廊占地，降低输变电工程投资和输电成本，满足远距离大容量输电需要是一个关键的技术方向。紧凑型输电技术通过减少线路电抗、增加容抗、提高线路自然功率，达到提高线路输电能力的目的。今后，华中与华北联网线(新乡-邯东210km)、政平-宜兴同杆双回244 km线路上。华北电网配合托克托二期建设的输电线路浑源-霸州段也可能采用紧凑型线路（6300mm2，300km）。紧凑型输电技术的推广条件已成熟，下一步将在西电东送长等大功率、长距离输电线路中进一步推广应用。4.5 电网稳定控制技术电网的发展和与其相伴的大电网稳定控制问题是电网发展中要解决的重点。中国电网已应用了电网稳定的检测技术，同时电力系统稳定计算新方法-扩展等面积法（EEAC）及相关的电网稳定监、控的科研成果将得到进一步应用，为电网的运行提供新的手段。高压输电网络规划设计文献综述0 前言电网规划是所在供电区域国民经济和社会发展的重要组成部分，同时也是电力企业自身长远发展规划的重要基础之一。电网规划的目标就是能够使电网发展，能适应，满足并适度超前于供电区域内的经济发展要求，并能发挥其对于电网建设，运行和供电保障的先导和决定作用1。1.1 电网规划的目的电网规划的目的是采用科学的方法确定何时何地在规划区内新建或改建何种电力设施，使得未来的电网：能够满足负荷的发展和各种电网技术要求，安全可靠地为电力用户提供客户所需要质量的电能2；能够满足城市规划的环保，美观等公众要求2；在满足上述两者的基础上为电力企业追求最大的经济效益和社会效益2。1.2 我国电网发展现状目前我国形成了东北，华北，华东，华中，川渝，南方七个跨省（直辖市，自治区）大电网以及山东，海南，福建，新疆，西藏等独立省（市）电网。大电网覆盖了全部城市和大部分农村3。全国各主要电网，超高压500KV和330KV网架已基本形成。一般大、中城市电网都由220KV输电网络和110KV级以下配电网络构成，担负约80%的电力的送配任务（含转送电网部分）3。但由于城市经济的发展迅速，用电负荷需求量猛增，对供电的质量和可靠性要求也逐渐提高，普遍出现城网不能充分满足各方面要求，城网严重过负荷的现象。并且由于各种原因城网建设严重滞后电源建设和负荷的发展，电网有电送不进、供不出、用不上的现象非常严重。这表明城市电网己成为制约用电市场进一步扩大的瓶颈，影响到国民经济的发展，加速城市电网建设与改造己经是当前电力工业的急迫任务4。2 电网规划的内容及原则2.1 电气主接线2.1.1 发电厂主接线形式16220KV高压配电装置的主接线分为两种，一种是有汇流母线的接线：单母线接线、单母线分段接线、双母线接线、双母线分段接线、增设旁路母线或旁路隔离开关的接线；另一种是无汇流母线的接线：变压器-线路单元接线、桥形接线、35角形接线。个别特殊情况下采用一台半断路器接线5。2330500KV主接线有双母线三分段（或四分段）带旁路母线（或带旁路隔离开关）接线、一台半断路器接线、变压器-母线接线和35角形接线。其他接线有：环形母线多分段接线5。3大型电厂（总容量在1000MW以上）有发电机-变压器单元接线；发电机-变压器扩大单元接线；发电机-变压器-线路单元接线；一厂两站接线6。4中小型（总容量在2001000MW）电厂主接线有：发电机的连接方式；主变压器的连接方式；发电机电压配电装置的接线；限流电抗器的连接方式；无发电机电压配电装置的中型电厂接线7。2.1.2 变电站主接线形式1变电所的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满足继电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得采用分支界线6。2在35-60kV配电装置中，当线路为3回及以上时，一般采用单母线或单母线分段接线，若连接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线8。36-10kV配电装置中，线路回路数不超过5回时，一般采用单母线接线方式，线路在6回及以上时，采用单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大时，可采用双母线接线8。4110-220kV配电装置中，线路在4 回以上时一般采用双母线接线9。5当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施10。总之，以设计原始材料及设计要求为依据，以有关技术规范、规程为标准，结合具体工作的特点，准确的基础资料，全面分析，做到既有先进技术，又要经济实用。2.2 主变压器2.2.1 变压器选择原则与容量为300MW级机组单元连接的主变压器，采用三相变压器，与容量为600MW级机组单元连接的主变压器应综合运输和制造条件，经技术经济比较可采用三相或单相变压器2。与容量为1000MW级机组单元连接的主变压器采用单相变压器。当采用单相变压器组时，备用相配置原则为:当安装机组2台时，不考虑设置备用相；当装设3台及以上机组时，考虑装设1台备用相，但在电厂附近有集团公司所属电厂已设置参数相同的备用相时，不再配置备用相。发电机与主变压器为单元连接时，该变压器的容量按发电机的最大连续容量扣除一台厂用工作变压器的计算负荷进行选择11。2.2.2 变压器分接头选择选用变压器(尤其是大型变压器)技术参数应以变压器整体的可靠性为基础，综合考虑技术参数的先进性和合理性结合损耗评价的方式，提出技术经济指标，同时还要考虑可能对系统安全运行方面的影响9。分接头一般按以下原则布置：1在高压绕组上而不是在低压绕组上，电压比大时更应如此12；2在星形联结绕组上而不是在三角形联结的绕组上13；3联结时可在D绕组上设分接头13；4在网络电压变化最大的绕组上13。2.3 选择导线型号从降损节能的角度考虑配电网中导线截面的选择，在经济合理的原则下，适当增大导线截面以减小电能损耗，从而达到多供少损的目的。导线的截面通常是由发热条件、机械强度、经济电流密度、电压损失和导线长期允许安全载流量等因素决定的12。2.3.1 发热条件导线和电缆在通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度6。允许持续电流是指导线长期经受的电流，在此电流的作用下，其最大温升不超过允许温升。当持续电流通过导体时，则在导体中将产生功率损耗。此功率损耗变成热能，其中一部分热量被导体本身吸收，导体温度升高；而一部分热量则由于导体与周围介质间的温度差而散入空气中12。2.3.2 根据允许电压损失选择导线允许电压损失是指在知道线路总负荷矩的条件下，控制电压在线路上的损耗，以保证用户电压质量来选择线路导线截面积的一种方法。按允许电压损失选择导线截面积应满足的条件是，线路的电压损失不超过允许电压损失5。2.3.3 导线选择主要考虑1导线截面满足系统规划的载流截面的要求11；2导线应满足无线电干扰及可噪音的要求13；3导线应能适应线路沿线地形与气象条件等环境条件下机械强度的要求和防振的要求14；4导线应具有良好的弧垂特性15；5按通用化设计原则，导线及导线型号在系统中应是常用的，具备较强的替代性，导线对应的铁塔宜于按通用化原则选择，即运行上便于配置备品、备件15。2.4 其它设备的选择110kV500kV 断路器原则采用瓷柱式SF6断路器。当地震基本烈度为8度及以上(水平地震加速度0.2g)地区，500kV断路器宜采用罐式断路器。330kV500kV电流互感器宜采用油浸式。若经济合理，也可采用SF6气体绝缘式15。发电机出线采用自冷全链式离相封闭母线时，宜设微正压系统，微正压系统的压缩空气宜由仪用压缩空气系统提供。若封闭母线隔氢装置安全可靠，为降低运行费用和维护工作量，可采用红外热风保养装置15。离箱封闭母线配置在线红外测温装置(每相最少两点)。对于共箱封闭母线，应经技术经济比较后采用铜导体或管形铝导体7。主厂房及辅助厂房PC和MCC采用抽出式开关柜，馈线及电动机回路采用塑壳开关或框架式断路器7。电动机的外壳防护等级和冷却方式应与周围环境条件相适应8。在潮湿、多灰尘的车间(如锅炉房、煤场等)，外壳防护等级要达到IP54级，其他一般场所，采用不低于IP23级，对于有爆炸危险的场所应采用防爆电机14。3 总结电力工业是国民经济的重要基础产业，也是国家重要的公共事业。随着经济的不断发展和用电趋势的增长，城市电网建设不仅要与电源、负荷协调发展，还要具有适度超前意识。电力系统规划作为电力工业发展的龙头，既关系到电力系统的正常运行，又关系到电力产业的可持续发展。因此，做好电网规划工作，构建“安全、可靠、经济、高效、开放、灵活”的电网是当前电力研究工作人员的重要工作。参考文献1 金兴邦慈溪市城网规划简介 J规划设计，1996，4 (4)2 李敏强，寇纪淞，王以直城区配电网规划站址选择的数字图象转换处理和滤波方法J系统共曾理论与实践，1995，7 (7)3 蓝毓俊现代城市电网规划设计与建设改造 M北京：中国电力出版社，2004 4 杨万钟城市电网规划的探讨 J中国电力出版社，1994，6 (6)5 水利电力部西北电力设计院电气工程设计手册电气一次部分 M中国电力出版社，19896 刘健，董榕，杜文学，等城乡电网建设与改造指南 M北京：中国水利水电出版社，20017 曹绳敏，电力系统课程设计及毕业设计参考资料水利电力出版社，1995，58 王梅义，吴竞昌，蒙定中大电网系统技术 M北京：中国电力出版社，20019 程浩忠，张焰电力网络规划的方法与应用 M上海：上海科学技术出版社，200210 王锡凡电力系统优化规划 M北京：水利电力出版社，199011 国家经济贸易委员会电力系统安全稳定导则 R200112 董珂，城市规划的过程控制城市规划汇刊，No3199813 Glover F，Glover R，Kingman D，Computational study of an improved shortest path algorithm JNetworks，1984，14 (1)14 Donald ANormanPerspectives on Cognitive ScienceAblex Publishing Co198115 Pallottino SShortest path methods: complexity，interrelation and new prepositions JNetworks，1984，14 (4)毕毕 业业 设设 计计(论文论文)院 系电力工程系专业班级电气 07k6 班学生姓名杨 阳指导教师商 淼二二一一年六月一一年六月高压输电网络规划设计题 目华北电力大学科技学院本科毕业设计（目录）高压输电网络规划设计摘要电力产业是关系国计民生的基础产业。在电力产业中，电网承担着优化能源配置、保障能源安全的基础作用。输电系统坚强的网架结构、良好的适应性及灵活性、容量的充裕性是电力系统运营的必要前提。对高压输电网规划进行研究，可提高规划的可操作性和对电网建设的指导性，具有迫切的工程需求和应用价值。电网规划、设计及运行的根本任务是，在国民经济发展计划的统筹安排下，合理开发、利用动力资源，用较少的投资和运行成本，来满足国民经济各部门及人民生活不断增长的需要，提供充足、可靠和质量合格的电能。本文对电网状况及电源现状进行了分析，体现了电网规划的一般技术原则，分析了电网的电量平衡情况。根据电力安全可靠地输送到负荷中心为前提，充分考虑最佳结构电网方案及可扩展性，确定各电压等级电网规划，明确合适的电能输送路径、线路导线型号、变压器容量，根据电网发展及负荷增长情况确定了若干年的电网发展方向。从而让电网运行适应系统方式的变化，安全、可靠、经济、合理地为居民提供电能。 文中最后用潮流及系统故障时计算结果对规划的目标电网的稳定性、安全性进行了校验，结果表明了规划的目标电网的合理性，并计算出电网运行的经济数据，能满足负荷发展的要求，具备一定的运行灵活性。关键词：输电网规划；安全；可靠；经济华北电力大学科技学院本科毕业设计（目录）High Voltage Power Grid Planning and DesignAbstract Power industry is a colossal basic. In the electric power industry, power bear optimize energy configuration, the basic role of energy security. HV transmission network which has a strong structure, good adaptability and flexibility, plenty of capacity is a necessary condition for power systems normal operation. Studying on HV transmission network planning can improve the plannings operational and guidance on the grid construction, therefore the research has highly valuable for engineering application.Power grid planning, design and operation of the fundamental task of national economic development plans in co-ordination arrangements, reasonable development and utilization of power resources, with less investment and operating costs, to meet the needs of the people of the national economy and livelihood of the departments growing required to provide adequate, reliable and quality power. This state of the power grid and power are analyzed, reflecting the general technical principles of network planning, analysis of the balance of power grid. According to reliable electricity delivery to the load center as a precondition to fully consider the best structure and the scalability of the program grid, determine the voltage level of network planning, a clear path to the appropriate power transmission, line wire model, transformer capacity, according to the power grid and load development growth for several years to determine the grid direction. So that the power grid to adapt to changes in the way the system, safe, reliable, economical and reasonable to provide electricity for residents. In the end, when a system failure with the trend and the results of the planning target grid stability, safety of the verification results show that the goals of the plan network is reasonable, and calculate the power grid of the economic data, developed to meet the load requirements, with some operational flexibility.Keywords: Transmission network planning; Security; Reliable; Economic华北电力大学科技学院本科毕业设计（目录）目 录摘要 .ABSTRACT .1 绪论 .11.1 设计任务.11.2 设计成果.11.3 原始资料.12 分析原始资料 .32.1 功率平衡校验.32.1.1 有功功率平衡校验.32.1.2 无功功率平衡校验.32.2 初步设计方案.42.3 确定电压等级.53 选择电气主接线及主要设备 .63.1 主接线形式.63.1.1 发电厂主接线形式.63.1.2 变电站主接线形式.63.2 变压器的台数和容量.63.2.1 发电厂的变压器台数和容量.63.2.2 变电站的变压器台数和容量.63.2.3 变压器的型号及相关参数表 .74 选择导线型号 .84.1 方案 2 的导线型号选择.84.1.1 计算网络在最大运行方式下的初步潮流分布 .84.1.2 按经济电流密度计算导线截面积 .94.1.3 选择导线型号及其校验 .104.1.4 按照机械强度，允许载流量，电晕校验 .114.2 方案 4 的导线型号选择.124.2.1 对 A-1-4 环网进行星-三角变换 .124.2.2 计算网络在最大运行方式下的初步潮流分布 .134.2.3 按经济电流密度计算导线截面积 .154.2.4 选择导线型号及其校验 .164.2.5 按照机械强度，允许载流量，电晕校验 .165 初步比较 .185.1 导线长度.185.2 高压断路器的数目.185.3 金属耗量.185.3.1 方案 2.185.3.2 方案 4.185.4 方案初步比较结果 .186 详细比较 .196.1 电压损耗计算.196.1.1 电压损耗计算原则 .196.1.2 正常运行时的电压损耗 .19华北电力大学科技学院本科毕业设计（目录）6.1.3 故障运行时的电压损耗 .226.2 一次投资.286.3 年行运费.286.4 比较分析.297 最优方案潮流计算 .307.1 正常运行时最大负荷情况.307.2 正常运行时最小负荷情况.347.3 故障情况下的潮流计算.397.4 潮流计算程序.437.4.1 潮流计算程序原理概述 .437.4.2 潮流计算程序算法 .437.4.3 计算结果说明 .438 变压器分接头选择 .448.1 变电站 1.448.2 变电站 2.458.3 变电站 3.468.4 变电站 4.488.5 变电站 5.498.6 变电站 6.509 最优网络计算数字 .539.1 一次投资 .539.2 年行运费 .539.3 输电效率 .53结论 .54参考文献 .55致谢 .56华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）11 绪论1.1 设计任务1、根据原始资料进行功率平衡等初步分析。2、根据方案的技术、经济比较，确定电力网的电压等级、结线图和导线型号。3、确定各发电厂和变电所变压器的容量和台数，并制定出它们的主接线方案。4、通过计算选取最优方案，并进行潮流计算及验证。5、调压方式的确定及计算。1.2 设计成果1、设计说明书。2、设计计算书。3、图纸（包括方案比较图、潮流计算图、电气接线图等） 。1.3 原始资料1、地理位置图（如图 1 所示） 。图 1 地理位置图AB123561cm Km4332、发电厂和变电所参数表（如表 1 所示） 。表 1 参数表厂站参数厂 A厂 B站 1站 2站 3站 4站 5站 6最大负荷（MW）30022502100150100150150100最小负荷 (MW)15021202508050808050最大负荷时 cos0.850.850.80.80.80.80.80.8最小负荷时 cos0.80.80.80.80.80.80.80.8低压母线电压201813.813.813.813.813.813.8Tmax55005500500050005000500050005000华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）2对调压的要求逆逆常常逆常常常华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）32 分析原始资料2.1 功率平衡校验2.1.1 有功功率平衡校验由于变电站最大运行方式下功率因数为 0.8 时，电压损耗校验不满足要求，所以 6个变电站全部加装无功补偿器。最大运行方式时，功率因数补偿到 0.95，最小运行方式时，功率因数保持 0.8 不变。1）用电负荷： K1同时率；1max0.95 750712.5()yPKPMW2）供电负荷： K2网损率；211712.5791.67()11 0.1gPMWK3）发电负荷：311791.67860.51()11 0.08fgPPMWK4）20%P860.51 20%172.1()fPMW备5）发电厂可以提供的备用容量：PP1100860.51239.49()fPMW总已备可见，经过计算与要求的最小备用容量相比较，满足备用要求，使有功功率平衡。2.1.2 无功功率平衡校验1）发电厂发出的总无功： 11Ptan(cos0.85)1100tan(cos0.85)681.72(var)QM总总2）负荷消耗总无功：11maxPtan(cos)(100 150 100 150 150 100)tan(cos0.8)562.5(var)QM负 3）变压器消耗总无功：11111max2max11tan(cos0.8)tan(cos0.9)tan(cos0.8)tan(cos0.9)2 (100 150)tan(cos0.8)tan(cos0.9)132.8(var)QnPnPM 变4）总无功负荷：11(Q )(562.5 132.8) 0.9560 tan(cos0.8)705.5(var)zQQKM负变5）7%Q49.385(var)zQM备6）已有备用容量：，QQ681.72562.5119.22(var)zQM总已备满足要求，使无功功率平衡。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）42.2 初步设计方案根据不同的接线方法，按原始资料的地理位置图，以及负荷大小，经过比较，直观淘汰了一些明显不合理的方案，保留了如下七种方案如表 2-1：表 2-1：初步设计方案序号方案断路器数(个)导线长（km）11692621810543189584201202华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）5520106662212307241509注：表 2-1 中导线长考虑了弧垂和裕度，所以为路径的 1.21 倍。从表 2-1 中分析比较后，可以选择的方案有两种：方案 2 和方案 4。下面再对这两个方案进行一个初步比较，比较它们的导线长，断路器数目，金属耗量和优缺点，然后进行详细比较。2.3 确定电压等级根据表 1-2 确定电压等级。表 2-2：各电压等级线路的合理输送容量及输送距离额定电压（kV）输送功率（kW）输送距离（km）额定电压（kV）输 送 功 率（kW）输送距离（km）310010001360350030000301006100120041511010000500005015010200200062022010000050000010030035200010000205050080000020000004001000根据原始资料，发电厂向用户供给的最大负荷为 150MW，所以额定电压应选 220kV。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）63 选择电气主接线及主要设备3.1 主接线形式3.1.1 发电厂主接线形式发电厂 A 有 300MW 机组 2 台，机端电压 20kV，不考虑厂用电负荷、厂用电压。根据此情况及相关规定，300MW 机组采用双母带旁路型接线方式，这种接线供电可靠，能灵活的适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。而且，扩建方便，向双母线任何方向扩建均不会影响两组母线负荷自由分配，在施工中也不会造成原有回路停电。发电厂 B 有 250MW 机组 2 台，端电压 18kV，不考虑厂用电最大负荷、厂用电压。根据此情况及相关规定，250MW 机组也采用双母带旁路型接线方式，这种接线供电可靠，能灵活的适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。而且，扩建方便，向双母线任何方向扩建均不会影响两组母线负荷自由分配，在施工中也不会造成原有回路停电。3.1.2 变电站主接线形式为了提高供电的可靠性，接入变电站的线路条数都是两条，同时变电站的变压器的台数也是两台。六个变电站都可以选用桥形接线，所用的断路器数少，投资较少。如果是环形网时，为了防止穿越功率通过三台断路器，则应选用外桥接线。3.2 变压器的台数和容量3.2.1 发电厂的变压器台数和容量采用发电机变压器单元接线形式时，主变的容量只要和发电机的容量相配套即可，但要保留 10的裕度。所以连接 300MW 机组的变压器的容量为：3001.1/0.85388.2MW。所以选用 SFP400000/220 型的变压器。连接 250MW 机组的变压器的容量为：2501.1/0.85323.5MW。所以选用 SFP3-340000/220 型的变压器。3.2.2 变电站的变压器台数和容量由于 6 个变电站都属于枢纽变电站，主变压器台数为两台，低压母线的电压都为13.8kV，应优先选三相三绕组变压器。因为各站都有备用要求，其容量应考虑一台切除后，剩下的一台在过负荷 30的情况下能够担负全部第一类和第二类负荷。其容量计算如下：站一容量为：S110080/(1.30.95)64.78(MVA)站二容量为：S215080/(1.30.95)97.17(MVA)站三容量为：S310080/(1.30.95)64.78(MVA)站四容量为：S415080/(1.30.95)97.17(MVA)华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）7站五容量为：S515080/(1.30.95)97.17(MVA)站六容量为：S310080/(1.30.95)64.78(MVA)查表选择:12 台型号为 SFPS7-150000/220 型变压器3.2.3 变压器的型号及相关参数表表 3-1 发电厂参数表损耗（kW）项目站别型号及容量连接组空载短路阻 抗电 压（）空载电流（）参考价格(万元)发电厂 ASFP400000/220Yo/-11250970140.8210发电厂 BSFP3-340000/220Yo/-1119086014.31.0150表 3-2 变电站参数表 站别项目变电站型号及容量SFPS7-150000/220连接组Yo/-11空载157KW高中500高低700损耗（kW）短路中低450高中21高低13阻抗电 压（）中低8.0空载电流（）0.7参考价格(万元)104.36华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）84 选择导线型号4.1 方案 2 的导线型号选择4.1.1 计算网络在最大运行方式下的初步潮流分布将变电站 1、2 和发电厂 A 三个节点从发电厂处打开节点，计算初步潮流分布。根据集中参数公式和可以算出初步潮流。aSLLmmS aSLLmmS1AS23.6100j32.872150j49.30114.67j37.69()1.923.6MVA （）（）（）1211(114.6737.69)(10032.87)14.674.82()ASSSjjjMVA2212(15049.30)(14.674.82)135.3344.48()ASSSjjjMVA可以看出有功分点、无功分点均为 2变电站 4、变电站 5、发电厂 A 和发电厂 B 四个节点为两端供电网，计算初步潮流分布。4AS150j49.302.63.2150j49.303.2142.1146.71()3.72.63.2jMVA（）（）（）45(142.1146.71)(15049.30)7.892.59()SjjjMVA 5545(15049.30)( 7.892.59)157.8951.89()BSSSjjjMVA 可以看出有功分点、无功分点均为 4.变电站 3、变电站 6、发电厂 A 和发电厂 B 为两端供电网，计算潮流分布3(10032.87) (3.32.9)(10032.87) 2.996.8131.82()3.23.32.9AjjSjMVA36(96.8131.82(10032.87)3.191.05()SjjjMVA ）6636(10032.87)( 3.191.05)103.1933.92()BSSSjjjMVA 华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）9可以看出用功分点、无功分点均为 3.4.1.2 按经济电流密度计算导线截面积从无功分点将环网打开，如下图所示：各条支路的经济电流密度：电网电压等级为 220kV。对于链型网络，其各段线路的可用下列方程求的：maxT max.max.1maxmax.1njjjnjjPTTP式中各负荷点的最大有功功率，各负荷点最大利用小时数max. jPmax. jT 查表得max100 5000 150 50005000( )100 150aTh)/(11. 12mmAJa 查表得max5000( )bTh21.11(/)bJA mm 查表得)(5000maxhTc)/(11. 12maxmmAJc 查表得max150 5000 150 50005000( )150 150dTh21.11(/)dJA mm 查表得max5000( )eTh21.11(/)eJA mm 查表得 max100 5000 100 50005000( )100 100fTh21.11(/)fJA mm用公式： 计算导线截面积，220KV 线路采用二分裂导线，所以：NJUQPS32222/ 23NPQSJU其中：S导线截面积（mm2） ；P、Q流过线路的有功功率和无功功率；华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）10J经济电流密度（A/mm2） ；线路额定线电压（kV） ；NU根据上述公式，可求得线段的截面积如下：2221114.6737.69/ 2142.5()3 1.11 220ASmm2221214.674.82/ 218()3 1.11 220Smm2222135.3344.48/ 2168.5()3 1.11 220ASmm2224142.1146.71/ 2177()3 1.11 220ASmm222457.892.59/ 210()3 1.11 220Smm2225157.8951.89/ 2196.5()3 1.11 220BSmm222396.8131.82/ 2120.5()3 1.11 220ASmm222363.191.05/ 24()3 1.11 220Smm2226103.1933.92/ 2128.5()3 1.11 220BSmm4.1.3 选择导线型号及其校验导线型号的选择根据求得的导线截面积，电压等级和本系统所处的地理环境，可以用钢芯铝绞线。按机械强度校验导线截面积时，在平原地区 35kV 以上的线路中，容许的最小截面积为 25mm2。电晕校验时，由于 220kV 的网络要求导线的截面积最小为 180mm2的导线。可以选择线路如下：A1 段选 LGJ185/30 型12 段选 LGJ185/30 型A2 段选 LGJ185/30 型A4 段选 LGJ400/50 型华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）1145 段选 LGJ185/30 型B5 段选 LGJ400/50 型A3 段选 LGJ185/30 型36 段选 LGJ185/30 型B6 段选 LGJ185/30 型4.1.4 按照机械强度，允许载流量，电晕校验1）机械强度校验所选的绞线截面积都大于 25mm2，所以都符合要求。2）允许载流量校验首选根据负荷可以求得流过导线的最大电流，当地年平均气温为 25C，钢芯铝绞线的允许温度一般取 70C。再查表得修正系数为=1.00K只要即符合要求。yNyIKUSI3maxmax221max114.6737.69158.175( )543( )3220AIAA2212max14.674.8219.98( )543( )3220IAA222max135.3344.48187.035( )543( )3220AIAA224max142.1146.71196.47( )898( )3220AIAA2245max7.892.5911.1( )543( )3220IAA225max157.8951.89218.115( )898( )3220BIAA223max96.8131.82133.755( )543( )3220AIAA2236max3.191.054.44( )543( )3220IAA226max103.1933.92142.635( )543( )3220BIAA华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）12经过校验，长期运行时导线的载流量满足要求。3）电晕校验220KV 导线截面积不小于，则无需电晕校验。4.2 方案 4 的导线型号选择4.2.1 首先，对 A-1-4 环网进行星-三角变换101.9 2.9=0.651.92.93.7L402.9 23.7=1.261.92.93.7L03.7 1.9=0.831.92.93.7AL同样，对 A-2-3 环网进行星-三角变换2 3.2=0.6723.24.4AKL22 4.4=0.9223.24.4KL33.2 4.4=1.4723.24.4KL华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）134.2.2 计算网络在最大运行方式下的初步潮流分布所得网络为：显然，线路 10 上的负荷即为变电站 1 负荷 100+j32.87MVA，线路 2K 上的负荷即为变电站 2 负荷 150+j49.30MVA。于是，发电厂 A、变电站 4、5、发电厂 B 构成两端供电网，计算初步潮流分布。 0(10032.87) (1.262.63.2)(15049.30) (2.63.2)(15049.30) 3.20.83 1.262.63.2AjjjS260.5885.65()jMVA04(260.5885.65)(10032.87)160.5852.78()SjjjMVA5(15049.30) (2.6 1.260.83)(15049.30) (1.260.83)(10032.87) 0.833.22.6 1.260.83BjjjS139.4245.82()jMVA45(139.4245.82)(15049.30)10.583.48()SjjjMVA 所以，潮流分布图为：有功、无功分点为 5。所以，由发电厂 A 供给的站 1 处负荷为 100+j32.87MVA,站 4 处负荷为160.58+j52.78MVA。从而把发电厂 A、变电站 1、4 组成的三角形网络开环计算，从发电厂 A 处打开。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）141(10032.87) (2.93.7)(160.5852.78) 3.7147.5548.50()1.92.93.7AjjSjMVA14(147.5548.50)(10032.87)47.5515.63()SjjjMVA4(160.5852.78)(47.5515.63)113.0337.15()ASjjjMVA可以看出，有功分点、无功分点均为 4。线路 2K 上的负荷即为变电站 2 负荷 150+j49.30MVA.于是，发电厂 A、变电站 3、6、发电厂 B 构成两端供电网。(15049.30) (1.473.32.9)(10032.87) (3.32.9)(10032.87) 2.90.67 1.473.32.9AKjjjS 247.0681.20()jMVA3(247.0681.20)(15049.30)97.0631.90()KSjjjMVA6(10032.87) (1.473.30.67)(10032.87) (1.470.67)(15049.30) 0.670.67 1.473.32.9BjjjS 102.9433.84()jMVA36(102.9433.84)(10032.87)2.940.97()SjjjMVA潮流分布图为：可以看出，有功分点、无功分点均为 3.所以，由发电厂供给的变电站 2 处负荷为 150+j49.30MVA，变电站 3 处负荷为(100+j32.87)-(2.94+j0.97)=97.06+j31.9MVA。从而，把发电厂 A、变电站 2、3 组成的三角形网络开环计算。从发电厂 A 处打开。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）152(15049.30) (4.43.2)(97.0631.9) 3.224.43.2AjjS 151.1049.66()jMVA23(151.1049.66)(15049.30)1.100.36()SjjjMVA3(97.0631.9)(1.100.36)95.9631.54()ASjjjMVA4.2.3 按经济电流密度计算导线截面积从无功分点将环网打开，如下图所示：各条支路的经济电流密度、电压等级为 220kV，导线采用二分裂。所以负荷处，查表得max5000( )Th21.11(/)JA mm用公式： 计算导线截面积NJUQPS322其中：S导线截面积（mm2） ；P、Q流过线路的有功功率和无功功率；J经济电流密度（A/mm2） ；线路额定线电压（kV） ；NU根据上述公式，可求得线段的截面积如下：2221147.5548.50/ 2184()3 1.11 220ASmm2221447.5515.63/ 259()3 1.11 220Smm2224113.0337.15/ 2141()3 1.11 220ASmm华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）162224510.583.48/ 213()3 1.11 220Smm2225139.4245.82/ 2173()3 1.11 220BSmm2222151.1049.66/ 2188()3 1.11 220ASmm222231.100.36/ 21()3 1.11 220Smm222395.9631.54/ 2119()3 1.11 220ASmm222362.940.97/ 24()3 1.11 220Smm2226102.9433.84/ 2128()3 1.11 220BSmm4.2.4 选择导线型号及其校验导线型号的选择根据求得的导线截面积，电压等级和本系统所处的地理环境，可以用钢芯铝绞线。按机械强度校验导线截面积时，在平原地区 35kV 一是那个的线路中，容许的最小截面积为 25mm2.电晕校验时，由于 220kV 的网络要求导线的截面积最小为 180mm2的导线。A1 段选 LGJ210/35 型14 段选 LGJ185/30 型A4 段选 LGJ185/30 型45 段选 LGJ185/30 型B5 段选 LGJ185/30 型A2 段选 LGJ210/35 型23 段选 LGJ185/30 型A3 段选 LGJ185/30 型36 段选 LGJ185/30 型B6 段选 LGJ185/30 型4.2.5 按照机械强度，允许载流量，电晕校验1）机械强度校验：所选的绞线截面积都大于 25mm2，所以都符合要求。2）允许载流量校验：首先根据负荷可以求得流过导线的最大电流，当地年平均气温华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）17为 25C，钢芯铝绞线的允许温度一般取 70C。再查表得修正系数为=1.00。K只要即符合要求。yNyIKUSI3maxmax221max147.5548.50204.24( )599( )3220AIAA2214max47.5515.6365.49( )543( )3220IAA224max113.0337.15156.51( )543( )3220AIAA2245max10.583.4814.43( )543( )3220IAA225max139.4245.82192.03( )543( )3220BIAA222max151.1049.66208.68( )599( )3220AIAA2223max1.100.361.11( )543( )3220IAA223max95.9631.54132.09( )543( )3220AIAA2236max2.940.974.44( )543( )3220IAA226max102.9433.84142.08( )543( )3220BIAA经过校验，长期运行时导线的载流量满足要求。3）电晕校验220KV 导线截面积不小于，则无需电晕校验。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）185 初步比较将方案 2、方案 4 进行初步比较，比较它们的导线长，断路器数目，金属耗量和优缺点。首先要求出两个方案的金属耗量，查表可得各种导线的单位重量，计算求得总重量。5.1 导线长度方案 2：L=1054（km）方案 4：L=1202（km）5.2 高压断路器的数目根据一条线路两个断路器的原则，各方案的高压断路器的数目如下：方案 2：18（个） ； 方案 4：20（个）5.3 金属耗量各种型号导线每千米的质量由参考资料可查到，具体计算过程如下所示：5.3.1 方案 2A-1 段：1732.6 1.9 33 1.2155580.16()Amkg1-2 段：12732.6 3.6 33 1.21105309.78()mkgA-2 段：2732.6 2 33 1.2158505.44()Amkg A-4 段: 41511 3.7 33 1.21223236.65()Amkg4-5 段: 45732.6 2.6 33 1.2176057.07()mkgB-5 段: 51511 3.2 33 1.21193069.54()BmkgA-3 段: 3732.6 3.2 33 1.2193608.70()Amkg3-6 段: 36732.6 3.3 33 1.2196533.97()mkgB-6 段: 6732.6 2.9 33 1.2184832.88()Bmkg总的耗量为：mmi986.734（t） 5.3.2方案4计算方法同方案 2，总的耗量为：mmi899.396（t）5.4 方案初步比较结果表 51：两个方案的初步比较 项目方案导线长度（km）断路器数（个）金属耗量（t）方案 21054 18986.734方案 4 1202 20899.396华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）196 详细比较6.1 电压损耗计算6.1.1 电压损耗计算原则由于发电厂部分相同，可以只对线路部分的电压损耗进行初步计算，计算时可以假定网络各点电压都等于额定电压，计算正常运行时最大负荷和故障两种情况下的电压损耗，故障运行方式应合理地假设较为严重的情况。正常情况下电压损耗不超过 10，故障时不超过 15即符合要求。计算公式如下： 电压损耗%NijijijijUXQRPU)(ij100NijUU6.1.2 正常运行时的电压损耗1）方案 2：首先打开发电厂 A、变电站 1、变电站 2 的环网，从发电厂处打开。潮流分布图如下： 查表求得线路的阻抗，在下图中画出：根据公式代入数据进行计算：1AU114.67 6.45 37.69 24.287.52(kV)22012U14.67 12.224.82 46.001.82(kV)2202AU135.33 6.7944.48 25.569.34(kV)220（kV）22010%=22（kV）所以满足要求。 max9.34U将发电厂 A、变电站 4、5、发电厂 B 的两端供电网从无功分点打开。潮流分布图如下：查表求得线路的阻抗，在下图中画出：华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）20根据公式代入数据进行计算：22010%=22（kV）4AU142.11 5.7646.71 45.5013.38(kV)22022010%=22（kV）45U7.89 8.822.59 33.220.71(kV)22022010%=22（kV） 所以满足要求。 5157.89 4.9851.89 39.3612.86(kV)220BU将发电厂 A、变电站 3、变电站 6、发电厂 B 组成的两端供电网从无功分点 3 处打开。潮流分布图如下：查表求得线路的阻抗，在下图中画出：根据公式代入数据进行计算：3AU96.81 10.8631.82 40.8910.69(kV)22036U3.19 11.20 1.05 42.170.36(kV)2206BU103.19 9.8433.92 37.0610.33(kV)22022010%=22（kV） 所以满足要求。 max10.69(kV)U2）方案 4：将发电厂 A、变电站 4、5、发电厂 B 组成的两端供电网，从无功分点 5处打开查表求得线路的阻抗，在下图中画出：根据公式代入数据进行计算：(kV) 22010%=22（kV）45U10.58 8.823.48 33.220.95220华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）21(kV) 22010%=22（kV）5BU139.42 10.8645.82 40.8915.40220所以满足要求。 将发电厂 A、变电站 1、变电站 4 组成的环网从发电厂 A 打开。潮流分布图如下：查表求得线路的阻抗，在下图中画出：根据公式代入数据进行计算：(kV)1AU147.55 5.6948.50 24.059.12220(kV)14U47.55 9.84 15.63 37.064.76220(kV)4AU113.03 12.5637.15 47.2814.44220（kV）22010%=22（kV） 所以满足要求。 max14.44U将发电厂 A、变电站 3、变电站 6、发电厂 B 组成的两端供电网从无功分点 3 打开。潮流分布图如下：查表求得线路的阻抗，在下图中画出：根据公式带入数据进行计算：(kV)36U2.94 11.200.9742.170.34220(kV)6BU102.94 9.8433.84 37.0610.30220（kV）22010%=22（kV） 所以满足要求。max10.30U将发电厂 A、变电站 2、3，从发电厂 A 处打开，潮流分布图如下：华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）22查表求得线路阻抗，在下图中画出：(kV)2AU151.10 5.9949.66 25.329.83220(kV)23U1.10 14.930.36 56.220.16220(kV)3AU95.96 10.8631.54 40.8910.60220（kV）22010%=22（kV） 所以满足要求。 max14.44U6.1.3 故障运行时的电压损耗1）方案 2：当 A-2 线路断线时线路上的阻抗值如下图：线路 12 段的功率损耗为：=2222222222jPQPQSPQRjXUU 22215049.3012.2246.00220j(MVA)6.2923.69j所以流过线路 12 的负荷为(MVA)12156.2972.99Sj流过线路 A1 的负荷为(MVA)1256.29105.86ASj(kV)1AU256.29 6.45 105.86 24.2819.20220(kV)12U156.29 12.2272.99 46.0023.94220所以（kV）22015%=33（kV）max23.94U所以电压损耗满足要求。当 B-5 线路断线时华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）23线路上的阻抗值如下图：线路 45 损耗的功率为：=2222555522jPQPQSPQRjXUU 22215049.308.8233.22220j(MVA)4.5417.11j所以流过线路 45 的负荷为(MVA)45154.5466.41Sj流过线路 A4 的负荷为(MVA)4304.54115.71ASj(kV)45U154.54 8.8266.41 33.2216.22220(kV)4AU304.54 5.76 115.71 45.5031.90220（kV）22015%=33（kV） 所以满足要求。max31.90U当 B-6 线路断线时线路上的阻抗值如下图：线路 36 损耗的功率为2236210032.87(11.2042.17)2.569.65()220SjjMVA所以流过线路 36 的负荷为：36102.5642.52()SjMVA流过线路 A3 的负荷为：3202.5675.39()ASjMVA(kV)36U102.56 11.2042.52 42.1713.37220(kV)3AU202.56 10.8675.39 40.8924.01220华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）24所以（kV）22015%=33（kV） 所以满足要求。max24.01U2）方案 4：当断开 B-5 线路断线时线路 45 段的功率损耗为：=2222555522jPQPQSPQRjXUU 22215049.308.8233.22220j(MVA)4.5417.11j所以流过线路 45 的负荷为(MVA)45154.5466.41Sj变电站 4 处的负荷为(MVA)304.54115.71j将发电厂 A、变电站 1、变电站 4 开环计算线路上的阻抗值如下图：流过线路 A1 的负荷为：110032.87) (9.8437.06 12.5647.28)(304.54115.71) (12.5647.28)5.6924.059.8437.06 12.5647.28AjjjjjSjjj（ 211.4574.89()jMVA流过线路 14 的负荷为：14(211.4574.89)(10032.87)111.4542.02()SjjjMVA流过线路 A4 的负荷为：4(304.54115.71)(111.4542.02)193.0973.69()ASjjjMVA(kV) 22015%=33（kV）1AU211.45 5.6974.89 24.0513.66220华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）25(kV) 22015%=33（kV）14U111.45 9.8442.02 37.0612.06220(kV) 22015%=33（kV）4AU193.09 12.5673.69 47.2826.86220(kV) 22015%=33（kV）45U154.54 8.8266.41 33.2216.22220所以均满足要求。当 A-1 线路断线时线路 14 段的功率损耗为22222211113422210032.87j9.8437.06220PQPQSPQRjXjUU 2.258.48(MVA)j所以流过线路 14 的负荷为，变电站 4 处的负荷为14102.2541.35()SjMVA252.2590.65()jMVA发电厂 A、B、变电站 4、5 构成两端供电网线路上的阻抗值如下图：4252.2590.65) (2.63.2)(15049.30) 3.2=204.5371.95(MVA)3.72.63.2AjjSj（515049.30) (2.63.7)(252.2590.65) 3.7=197.7268.00(MVA)3.72.63.2BjjSj（45(197.7268.00)(15049.30)47.7218.70()SjjjMVA=(kV) 22015%=33（kV）4AU204.53 8.8271.95 33.2219.06220(kV) 22015%=33（kV）5BU197.72 10.8668.00 40.8922.40220华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）26(kV) 22015%=33（kV）45U47.72 10.86 18.70 40.895.83220(kV) 22015%=33（kV）14U102.25 9.8441.35 37.0611.54220所以电压损耗满足要求。当 B-6 线路断线时线路 3-6 段的功率损耗为22222266663622210032.87j11.2042.17220PQPQSPQRjXjUU 2.569.65(MVA)j所以流过线路 36 的负荷为，变电站 3 处的负荷为36102.5642.52()SjMVA202.5675.39()jMVA将发电厂 A、变电站 2、变电站 3 开环计算：线路上的阻抗值如下图：215049.30) (14.9356.22 10.8640.89)(202.5675.39) (10.8640.89)5.9925.32 14.9356.22 10.8640.89AjjjjjSjjj（ 186.2764.16(MVA)j23(186.2764.16)(15049.30)36.2714.86(MVA)Sjjj3(202.5675.39)(36.2714.86)166.2960.53()ASjjjMVA2AU186.27 5.9964.16 25.3212.46(kV)22023U36.27 14.93 14.86 56.226.26(kV)220华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）273AU166.29 10.8660.53 40.8919.46(kV)22036U102.56 11.2042.52 42.1713.37(kV)220 所以满足要求。max19.46()220 15%33()UkVkV当 B-6 线路断线时线路 2-3 段的功率损耗为22222222223622215049.30j14.9356.22220PQPQSPQRjXjUU 7.6928.96(MVA)j所以流过线路 23 的负荷为，变电站 3 处的负荷为23157.6978.26()SjMVA257.69111.13()jMVA发电厂 A、B、变电站 3、6 为两端供电网线路上的阻抗值如下图：3257.69111.13) (3.32.9)(10032.87) 2.9200.8283.44(MVA)3.23.32.9AjjSj（6(10032.87) (3.33.2)(257.69111.13) 3.2156.8760.56(MVA)3.23.32.9BjjSj36(156.8760.56)(10032.87)56.8727.69()SjjjMVA3AU200.82 10.8683.44 40.8925.42(kV)22036U56.87 11.2027.69 42.178.20(kV)2206BU156.87 9.8460.56 37.0617.22(kV)220华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）2823U157.69 14.9378.26 56.2230.70(kV)220 所以满足要求。max30.70()220 15%33()UkVkV6.2 一次投资由于发电厂和变电站的投资相同，所以只需比较线路上的投资。方案 6：导线成本 D：已知所选导线的型号和导线长度，查表得导线单位质量的价格。D6.0 (1.93.622.63.23.32.9) 33 1.21 9.5 (3.73.2) 33 1.21（万元）7289.2断路器采用空气断路器 KW5-220 型成本 Y：Y1825450（万元）总成本 ZD+Y7289.2+450=7739.2（万元）方案 4：同样可以得出导线成本 D 和断路器成本 YD6.5 (1.92) 33 1.21 6.0 (2.93.72.63.24.43.23.32.9) 33 1.21（万元）7289.2断路器采用空气断路器 KW5-220 型成本 Y：Y2025500（万元）总成本 ZD+Y7289.2+500=7789.2（万元）所以，选方案 2 一次投资要比选方案 4 少 50 万元。6.3 年行运费年运费主要包括电能损耗、折旧费。1）方案 2：电能损耗：maxi22i2iTRUQPW）（=222222222114.6737.6914.674.82135.3344.486.45 500012.22 5000220220220222142.1146.716.79 50005.76 5000220222157.8951.894.98 500022022296.8131.8210.86 50002202223.191.0511.20 5000220华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）29（MVA）222103.1933.929.84 500075500220电能损耗折算成电费 A：(按每度 8 分钱计算)A7550010000.086040000（万元）折旧费 B：（按导线投资的 7计算）B7289.27510.244（万元）总的年运费为 A+B6040510.244（万元）2）方案 4：电能损耗：maxi22i2iTRUQPW）（22222210.583.48139.4245.828.82 500010.86 5000220220222222147.5548.5047.5515.635.69 50009.84 5000220220222222113.0337.152.940.9712.56 500011.20 5000220220222222102.9433.84151.1049.669.84 50005.99 50002202202222221.100.3695.9631.5414.93 500010.86 500022022098450（MWA）电能损耗折算成电费 A：(按每度 8 分钱计算)A9845010000.087876000（万元）折旧费 B：（按导线投资的 7计算）B7289.27510.244（万元）总的年运费为 A+B7876510.244（万元）所以方案 2 的年运费比方案 4 的少 1836000 万元。6.4 比较分析方案 2 和方案 4 在正常运行和故障情况下的电压损耗都满足要求，但是方案 2 的电压损耗较小，供电质量较高。在投资上，方案 4 的一次投资较方案 2 的高，而且方案 2的年运费较少。所以，方案 2 为最优方案。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）307 最优方案潮流计算7.1 正常运行时最大负荷情况首先算出各变电站的负荷损耗，得到各节点的最大潮流分布。 325500450700211257004505002135045070050021321kkkPPP1231%21 13 81321%21 8 13821%8 132102kkkUUU 变电站 1：)2(100j21000 2)100%j100022k12k10011NNNNTSSSUSSPSIPS）（=221570.7350100/0.9513100/0.952j1502j150100010010002 1501002 150（）（）（）0.314j2.10.086j4.800.4j6.9（MVA）)2(100j21000 2)100%j100022k22k20012NNNNTSSSUSSPSIPS）（=221570.7125100/0.958100/0.952j1502j150100010010002 1501002 150（）（）（）0.314j2.10.031j2.950.345j5.05（MVA）)2(100j21000 2)100%j100022k32k30013NNNNTSSSUSSPSIPS）（=221570.7325100/0.950100/0.952j1502j150100010010002 1501002 150（）（）（）0.314j2.10.0800.394j2.1（MVA）(MVA)11112131.13914.05TTTTSSSSj 100j32.871.139j14.05101.139j46.92（MVA）Smax1同理可求得：华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）31变电站 2：150j49.301.385j23.748151.385j73.048（MVA）Smax2变电站 3：101.139j46.92（MVA）Smax3变电站 4：151.385j73.048（MVA）Smax4变电站 5：151.385j73.048（MVA）Smax5变电站 6：101.139j46.92（MVA）S6max其次，先算小环网：由发电厂 A、变电站 1、变电站 2 组成。从无功分点 2 处打开环网，计算潮流。0.06j0.23（MVA）12SjXRUQPN22222214.674.8212.2246.00220j(MVA)1214.674.820.060.2314.735.05Sjjj+101.139j46.92115.869+j51.97(MVA)1AS14.735.05j2.15j8.09（MVA）1ASjXRUQPN222222115.86951.976.4524.28220j115.869+j51.972.15j8.09118.019j60.06（MVA）1AS2.85j10.72（MVA）2ASjXRUQPN222222135.3344.486.7925.56220j135.33j44.482.85j10.72138.18j55.20（MVA）2AS从发电厂经过变电站 1 算变电站 2 上的压降：221AAAUQRPXUQXPRUU22118.019 6.4560.06 24.2860.06 24.28228.019 6.45242242242233（kV）华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）32 212112UQRPXUQXPRUU 2214.73 12.225.05 46.0014.73 46.005.05 12.22233233233232（kV）从发电厂 A 直接算变电站 2 上的压降： 222AAAUQRPXUQXPRUU 22138.18 6.7955.20 25.56138.18 25.5655.20 6.79242242242232（kV）计算无误。变电站 4、5、发电厂 A 和发电厂 B 四个节点为两端供电网，有功分点、无功分点均为 4。从无功分点处打开两端供电网，计算潮流。2.66j21.04（MVA）4ASjXRUQPN222222142.1146.715.7645.50220j(MVA)4142.1146.712.6621.04144.7767.75ASjjj0.013j0.047（MVA）45SjXRUQPN2222227.892.598.8233.22220j7.89+j2.590.013j0.0477.903j2.637（MVA）45S+7.903j2.637159.288+j75.685(MVA)5BS151.38573.048j3.2j25.3（MVA）5BSjXRUQPN222222159.28875.6854.9839.36220j159.288+j75.6853.2j25.3162.488j100.985（MVA）5BS从发电厂 B 经过变电站 5 算变电站 4 上的压降：225BBBPRQXPXQRUUUU华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）3322162.488 4.98 100.985 39.36162.488 39.36 100.985 4.98242242242225（kV） 224555PRQXPXQRUUUU227.903 8.822.637 33.227.903 33.222.637 8.82225225225223（kV）从发电厂 A 直接算变电站 4 上的压降： 224AAAPRQXPXQRUUUU22147.77 5.7667.75 45.50144.77 45.5067.75 5.76242242242223（kV）计算无误。同样方法计算，发电厂 A、变电站 3、6 和发电厂 B 为两端供电网，从无功分点 3 处打开环网，计算潮流。2.33j8.77（MVA）3ASjXRUQPN22222296.8131.8210.8640.89220j(MVA)396.8131.822.338.7799.1440.59ASjjj0.003j0.010（MVA）36SjXRUQPN2222223.191.0511.2042.17220j3.19+j1.050.003j0.0103.193j1.060（MVA）36S+3.193j1.060104.332+j47.98(MVA)6BS101.13946.92j2.68j10.10（MVA）6BSjXRUQPN222222104.33247.989.8437.06220j104.332+j47.982.68j10.10107.012j58.08（MVA）6BS华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）34从发电厂 B 经过变电站 6 算变电站 3 上的压降：226BBBPRQXPXQRUUUU22107.012 9.8458.08 37.06107.012 37.0658.08 9.84242242242231（kV） 223666PRQXPXQRUUUU223.193 11.20 1.060 42.173.193 42.17 1.060 11.20231231231230（kV）从发电厂 A 直接算变电站 3 上的压降： 223AAAPRQXPXQRUUUU2299.14 10.8640.59 40.8999.14 40.8940.59 10.86242242242230（kV）计算无误。7.2 正常运行时最小负荷情况首先算出各变电站的负荷损耗，得到各节点的最大潮流分布。变电站 1：)2(100j21000 2)100%j100022k12k10011NNNNTSSSUSSPSIPS）（=221570.735050/0.81350/0.82j1502j150100010010002 1501002 150（）（）（）0.314j2.10.03j1.690.344j3.79（MVA）)2(100j21000 2)100%j100022k22k20012NNNNTSSSUSSPSIPS）（=221570.712550/0.8850/0.82j1502j150100010010002 1501002 150（）（）（）0.314j2.10.011j1.040.325j3.14（MVA）)2(100j21000 2)100%j100022k32k30013NNNNTSSSUSSPSIPS）（华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）35=221570.732550/0.8050/0.82j1502j150100010010002 1501002 150（）（）（）0.314j2.10.0280.342j2.1（MVA）(MVA)11112131.0119.03TTTTSSSSj 50j37.51.011j9.0351.011j46.53（MVA）S1min同理可求得：变电站 2：80j601.116j13.2981.116j73.29（MVA）Smin2变电站 3：51.011j46.53（MVA）Smin3变电站 4：81.116j73.29（MVA）Smin4变电站 5：81.116j73.29（MVA）Smin5变电站 6：51.011j46.53（MVA）S6min其次，计算最小负荷时的初步潮流分布。将变电站 1、2 和发电厂 A 三个节点从发电厂 A 处打开，计算潮流分布：1AS23.651.011j46.53281.116j73.2959.72j54.29()1.923.6MVA （）（）（）1211(59.7254.29)(51.01146.53)8.717.76()ASSSjjjMVA2212(81.11673.29)(8.7097.76)72.4165.53()ASSSjjjMVA可以看出有功分点、无功分点均为 2。变电站 4、变电站 5、发电厂 A 和发电厂 B 四个节点为两端供电网，计算初步潮流分布。481.116j73.298.8233.2281.116j73.298.8233.224.9839.365.7645.508.8233.224.9839.36AjjjSjjj（）（）（）（） 76.3262.77()jMVA45(81.116j73.29)(76.3262.77)4.8010.52()SjjMVA华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）365(81.116j73.29)(4.8010.52)85.9283.81()BSjjMVA可以看出有功分点、无功分点均为 4。变电站 3、变电站 6、发电厂 A 和发电厂 B 为两端供电网，计算潮流分布3(51.01146.53) (3.32.9)(51.01146.53) 2.949.3845.05()3.23.32.9AjjSjMVA36(51.01146.53(49.3845.05)1.631.48()SjjjMVA）6(51.01146.53)(1.631.48)52.6448.01()BSjjjMVA可以看出用功分点、无功分点均为 3。初步潮流计算结束后，开始计算各变电站电压。发电厂 A、变电站 1、变电站 2 构成环网。从无功分点 2 处打开环网，计算潮流。1.34j5.04（MVA）2ASjXRUQPN22222272.4165.536.7925.56220j(MVA)272.4165.53 1.345.0473.7570.57ASjjj0.03j0.13（MVA）12SjXRUQPN2222228.717.7612.2246.00220j8.71+j7.760.03j0.138.74j7.89（MVA）12S+8.74j7.8959.75+j54.42(MVA)1AS51.01146.53j0.87j3.28（MVA）1ASjXRUQPN22222259.7554.426.4524.28220j59.75+j54.420.87j3.2860.62j57.7（MVA）1AS从发电厂 A 经过变电站 1 算变电站 2 上的压降：221AAAPRQXPXQRUUUU华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）372260.62 6.4557.7 24.2860.62 24.2857.7 6.45242242242235（kV） 222111PRQXPXQRUUUU228.74 12.227.89 46.008.74 46.007.89 12.22235235235233（kV）从发电厂 A 直接算变电站 2 上的压降： 222AAAPRQXPXQRUUUU2273.75 6.7970.57 25.5673.75 25.5670.57 6.79242242242233（kV）计算无误。发电厂 A、发电厂 B、变电站 4、变电站 5 为两端供电网，从无功分点 4 处打开两端供电网，计算潮流。1.16j9.18（MVA）4ASjXRUQPN22222276.3262.775.7645.50220j(MVA)476.3262.77 1.169.1877.4871.95ASjjj0.02j0.09（MVA）45SjXRUQPN2222224.8010.528.8233.22220j4.80+j10.520.02j0.094.82j10.61（MVA）45S+4.82j10.6185.94+j83.9(MVA)5BS81.11673.29j1.48j11.73（MVA）5BSjXRUQPN22222285.9483.94.9839.36220j85.94+j83.91.48j11.7387.42j95.63（MVA）5BS华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）38从发电厂 B 经过变电站 5 算变电站 4 上的压降：225BBBPRQXPXQRUUUU2287.42 4.9895.63 39.3687.42 39.3695.63 4.98242242242226（kV） 224555PRQXPXQRUUUU224.82 8.82 10.61 33.224.82 33.22 10.61 8.82226226226225（kV）从发电厂 A 直接算变电站 4 上的压降： 224AAAPRQXPXQRUUUU2277.48 5.7671.95 45.5077.48 45.5071.95 5.76242242242225（kV）计算无误。同样方法计算，发电厂 A、变电站 3、6 和发电厂 B 为两端供电网，从无功分点 3 处打开环网，计算潮流。1.00j3.77（MVA）3ASjXRUQPN22222249.3845.0510.8640.89220j(MVA)349.3845.05 1.003.7750.3848.82ASjjj0.001j0.004（MVA）36SjXRUQPN2222221.631.4811.2042.17220j1.63+j1.480.001j0.0041.631j1.484（MVA）36S+1.631j1.48452.642+j48.014(MVA)6BS51.01146.53j华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）391.03j3.89（MVA）6BSjXRUQPN22222252.64248.0149.8437.06220j52.642+j48.0141.03j3.8953.67j51.90（MVA）6BS从发电厂 B 经过变电站 6 算变电站 3 上的压降：226BBBPRQXPXQRUUUU2253.67 9.8451.90 37.0653.67 37.0651.90 9.84242242242232（kV） 223666PRQXPXQRUUUU221.631 11.20 1.484 42.171.631 42.17 1.484 11.20232232232231（kV）从发电厂 A 直接算变电站 3 上的压降： 223AAAPRQXPXQRUUUU2250.38 10.8648.82 40.8950.38 40.8948.82 10.86242242242231（kV）计算无误。7.3 故障情况下的潮流计算1）当 A-2 线路断线时，电网的等值电路图如下：线路 12 段的功率损耗为222222221222jPQPQSPQRjXUU =7.13j26.85MVA222151.38573.04812.2246.00220j华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）40(MVA)12151.38573.0487.1326.85158.51599.898Sjjj+259.654+j146.818(MVA)1AS101.13946.92j158.51599.898j11.86j44.63（MV1ASjXRUQPN222222259.654146.8186.4524.28220jA）259.654+j146.81811.86j44.63271.514j191.448（MVA）1AS从发电厂 A 经过变电站 1 算变电站 2 上的压降：221AAAPRQXPXQRUUUU22271.514 6.45 191.448 24.28271.514 24.28 191.448 6.45242242242228（kV） 222111PRQXPXQRUUUU22158.515 12.2299.898 46.00158.515 46.0099.898 12.22228228228207（kV）压降百分数：在允许范围之内。242207100142422）当 B-5 线路断线时，电网的等值电路图如下：线路 45 段的功率损耗为222255554522jPQPQSPQRjXUU =5.15j19.39(MVA)222151.38573.0488.8233.22220j(MVA)45151.38573.0485.1519.39156.53592.438Sjjj+307.92+j165.48(MVA)4AS151.38573.048j156.53592.438j华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）4114.54j114.8（MVA4ASjXRUQPN222222307.92165.485.7645.50220j）307.92+j165.4814.54j114.8322.46j280.28（MVA）4AS从发电厂 A 经过变电站 4 算变电站 5 上的压降：224AAAPRQXPXQRUUUU22322.46 5.76280.28 45.50322.46 45.50280.28 5.76242242242220（kV） 222111PRQXPXQRUUUU22156.535 8.8292.438 33.22156.535 33.2292.438 8.82220220220206（kV）压降百分数：在允许范围之内。24220610014.82423）当 B-6 线路断线时，电网的等值电路图如下：线路 36 损耗的功率为22362101.13946.92(11.2042.17)2.8710.83()220SjjMVA36101.13946.922.87 10.83104.0057.75()SjMVA3101.13946.92 104.0057.75205.14104.67()ASjjjMVA2232205.14104.67(10.8640.89)11.944.8()220ASjjMVA3205.14104.67 11.944.8217.04149.47()ASjjjMVA华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）42223AAAPRQXPXQRUUUU=22217.04 10.86 149.47 40.89217.04 40.89 149.47 10.86242242242212（kV） 226333PRQXPXQRUUUU22104.00 11.2057.75 42.17104.00 42.1757.75 11.20212212212207（kV）压降百分数：在允许范围之内。24220710014.4242华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）437.4 潮流算程序7.4.1 潮流计算程序原理概述应用计算机进行电力系统潮流计算，首先要掌握电力系统相应计算的数学模型；其次是运用合理的计算方法；第三则是选择合适的计算机语言编制计算程序。建立电力系统计算的相关数学模型，就是建立用于描述电力系统相应计算的有关参数间的相互关系的数学方程式。该数学模型的建立往往要突出问题的主要方面，即考虑影响问题的主要因素，而忽略一些次要因素，使数学模型既能正确地反映实际问题，又使计算不过于复杂。运用合理的计算方法，就是要求所选用的计算方法能快速准确地得出正确结果，同时还应要求在解算过程中占用内存少，以利提高计算机的解题规模。选择合适的语言编写程序，就是确定用什么计算机语言来编制程序；然后上机调试，直到语法上无错误。本程序采用 C 语言进行编程。7.4.2 潮流计算程序算法潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，它的任务是对给定的运行条件确定系统的运行状态，如母线上的电压（幅值及相角） 、网络中的功率分布及功率损耗等。目前计算机潮流计算的方法主要有牛顿-拉夫逊算法和 PQ 分解法。牛顿-拉夫逊算法是数学上求解非线形方程组的有效方法，具有较好的收敛性，是潮流计算中应用比较普遍的方法。PQ 快速分解法是从牛顿-拉夫逊算法演变而来的，是将纯数学的牛顿-拉夫逊算法与电力系统具体特点相结合并进行简化与改进而得出的。本程序采用牛顿-拉夫逊算法进行潮流计算。7.4.3 计算结果说明通过将与手算结果与计算机计算结果进行比对，发现两种方式计算结果基本相符，这表明程序可以完成潮流计算任务，计算结果也准确无误。通过潮流计算程序可以快速完成电网潮流计算任务，是一种很方便的工具。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）448 变压器分接头选择8.1 变电站 1站 1 为常调压，无论何种负荷情况下，电压基本保持为一常数，为102105Un。变压器的型号为 SFPS-150000/220，等值阻抗为 22221111122%350 24213 2420.950.810001001000 150100 150kNkNTTTNNPUUUZRjXjjjSS 22222222222%125 2428 2420.331.210001001000 150100 150kNkNTTTNNPUUUZRjXjjjSS 84. 015010024201501000242325100%100022223223333jSUUjSUPjXRZNNkNNkTTT三绕组变压器等值电路如下图所示：按给定条件求得的各绕组中电压损耗如表 8-1-1 所示，归算至高压侧电压如表 8-1-2所示。表 8-1-1 各绕组电压损耗（kV）负荷水平高压绕组低压绕组最大负荷10.620.19最小负荷10.250.10表 8-1-2 各母线电压（kV）负荷水平高压母线低压母线最大负荷230222.19最小负荷235224.65 按表 8-1-2，根据低压母线对调压的要求，选择高压绕组的分接头。最大负荷时电压为 105UN，即低压母线电压要求为 14.49kV,从而max13.8222.19211.61()14.49tUkV华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）45最小负荷时，最小负荷时电压为 105UN。即低压母线电压要求为 14.49kV,从而min13.8224.65213.95()14.49tUkV取它们的平均值,可选用 220-2.5%，即 214.5kV 的分接211.61213.95212.78()2kV头。这时，低压母线电压,最大负荷时，,最小负荷时，13.8222.1914.29()214.5kV13.8224.6514.45()214.5kV低压母线电压偏移：最大负荷时，；最小负荷时，14.29 13.80.0313.814.45 13.80.0513.8可见都能满足调压要求。于是，该变压器应选的分接头电压或变比为 214.5/121/13.8kV。8.2 变电站 2站 2 为常调压，无论何种负荷情况下，电压基本保持为一常数，为102105Un。同理，三绕组变压器等值电路如下图所示：按给定条件求得的各绕组中电压损耗如表 8-2-1 所示，归算至高压侧电压如表 8-2-2所示。表 8-2-1 各绕组电压损耗（kV）负荷水平高压绕组低压绕组最大负荷16.580.30最小负荷16.290.16表 8-2-2 各母线电压（kV）负荷水平高压母线低压母线最大负荷232215.12最小负荷233216.55华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）46按表 8-2-2，根据低压母线对调压的要求，选择高压绕组的分接头。最大负荷时电压为 105UN，即低压母线电压要求为 14.49kV,从而max13.8215.12204.88()14.49tUkV最小负荷时，最小负荷时电压为 105UN。即低压母线电压要求为 14.49kV,从而min13.8216.55206.24()14.49tUkV取它们的平均值,可选用 220-5%，即 209kV 的分接头。204.88206.24205.56()2kV这时，低压母线电压最大负荷时，,最小负荷时，13.8215.1214.20()209kV13.8216.5513.64()209kV低压母线电压偏移：最大负