电力毕业设计

目录TOC\o"1-2"\h\z\u引言 1设计阐明书 1电力系统有功功率平衡及发电厂装机容量确实定 4电力系统有功功率确实定 4确定检修计划 52确定电力网最佳接线方案 5电力网络方案的初选 5电力网最佳接线方案确实定 63发电厂及变电所电气主接线确实定 7电气主接线设计原则 7电气主接线的基本接线形式 74发电厂及变电所的主变压器和高压断路器的选择 8发电厂主变压器的选型 8短路电流的计算和断路器的选择 85电网时尚分布计算 106电力系统无功功率平衡及调压计算 11电力系统无功功率平衡 11调压计算 117网讯计算 12计算措施 13变压器的功率损耗 15设计计算书 1电力系统有功功率平衡及发电厂装机容量确实定 18求取系统综合最大发电负荷 18系统的有功备用容量 19确定电厂的装机容量 191.4制定年检修计划 202确定电力网的最佳接线方案 21网络方案初选 21导线的投资 30变电所的投资 31年运行费用 313发电厂及变电所电气主接线确实定 34发电厂电气主接线及主变压器确实定 34变电所电气主接线 354选择发电厂及变电所的高压断路器 35选择高压断路器 354.2短路电流计算及校验断路器 35短路电流计算 365电网时尚分布计算 53水电厂丰水期最大负荷运行方式下的时尚计算 53水电厂枯水期年末最小负荷时 666电力系统无功功率平衡及调压计算 756.1电力系统无功功率平衡 756.2调压计算 75总结 81参照文献 82谢辞 83引言电力系统的出现，使电能得到广泛应用，推进了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，出现了近代史上的第二次技术革命。20世纪以来，电力系统的大发展使动力资源得到更充足的开发，工业布局也更为合理，使电能的应用不仅深刻地影响着社会物质生产的各个侧面，也越来越广地渗透到人类平常生活的各个层面。电力系统的发展程度和技术水准已成为各国经济发展水平的标志之一。电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础产业，是关系国计民生的基础产业，是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。作为一种先进的生产力和基础产业，电力行业对增进国民经济的发展和社会进步起到重要作用。近些年来，伴随我国经济的持续迅速健康发展，电力工业也突飞猛进，电力建设项目在全国遍地开花。因此，做好电力系统的设计规划工作，事关国家的长治久安和人民群众的切身利益，也是我们这些即将走上工作岗位的大学生义不容辞的责任。本课题就是一种区域电力系统的规划设计，它的背景来源于我国南方水利资源较丰富，但又局限性以满足所有电力需求的地区。这样的规划设计对于增进这些地区的经济协调发展有十分重要的意义。在设计中，我们要实现投资的合理性，同步又要保证系统具有很高的可靠性。我国电力系统运行的八字方针是：“安全可靠，优质经济”。做好电力系统的规划设计，电力系统的可靠性是首先要保证的问题。在电力系统的规划、设计、运行的全过程中，坚持系统全面的可靠性定量评估制度是提高电力系统效能的有效措施。在可靠性评估中，除了对也许出现的故障进行故障分析，采用对应措施以减少故障导致的影响外，还可对可靠性投资与对应带来的经济效益进行综合分析，以确定合理的可靠性水平，并使电力系统的综合效益到达最佳。为了实现电力系统可靠性评估，首先要确定可靠性目的，然后应用评估手段，根据可靠性准则确定故障准则并对故障严重性做出估计。在电力系统规划中,需综合考虑可靠性与经济性,以获得合理的投资平衡。对电源设备，可靠性指标重要是考虑设备受迫停运率、水电站枯水状况下电力局限性概率和电能局限性期望值；对输、变电设备，可靠性指标重要是平均停电频率、停电规模和平均停电持续时间。大容量机组的单位容量造价较低，电网互联可减少总的备用容量。这些都是提高电力系统经济性需首先考虑的问题。美加大停电发生的直接原因是多重并发事故同步发生，但主线原因却是控制互相联接的电网系统之间所必须的计划、协作和沟通体系的瓦解。伴随我国各大区域电网企业的组建，在区域电力市场发展的同步，需要加强区域电网的统一调度，运行方式的统一安排和电网的统一管理。包括负荷的统一安排，电厂检修的统一安排，负荷的统一平衡。同步，在区域电网之间建立一种机制来加强计划、协调、沟通和控制，也是亟待考虑的一种重要课题。强制性的电力可靠性原则和规程可以在电力系统控制的基础层面协助处理计划，协调和沟通系统之间的瓦解。中国实行“厂网分开”后来，必须建立合理的电网投资回报机制，设计合理的输电电价体系，以吸引电网的持续投资。与此同步，为适应电力需求迅速增长，电网规划需要有一定的提前性，适度超前以很好地适应发展的需求。毕业设计（论文）设计阐明书1电力系统有功功率平衡及发电厂装机容量确实定1.1电力系统有功功率确实定电力系统有功平衡是指电力系统运行中,所有发电厂发出的有功功率的总和在任何时刻都是与全系统的有功需求相平衡的。在一般状况下，电力网中有功功率损耗约占发电厂输出功率的7％～8％；火电厂厂用电约占发电厂出力的5％～10％，水电厂一般只占2％左右。1有功功率负荷在电力系统中，负荷需要一定的有功功率，同步，传播这些功率也要在网络中导致有功功率的损耗。当按电能划分时有：1）综合用电负荷：指工、农业，运送业，市政生活等各方面消耗的功率之和。2）供电负荷：电力系统的综合用电负荷加上网损，即发电厂供出的负荷。3）发电负荷：供电负荷加上发电厂厂用电即发电机应发出的功率。2系统的有功备用容量为保证安全、优质、经济地运行，系统应具有一定的备用容量，系统备用容量按存在形式可分为热备用和冷备用。系统电源的装机容量不小于发电负荷的部分，称为系统的备用容量。系统备用容量按其作用可分为：（1）负荷备用：为系统的负荷备用，是指调整系统中短时的负荷波动并肩负计划外的负荷增长而设置的备用。其大小应根据系统总负荷的大小、运行经验及系统内电力顾客的构成状况来确定。满一般为最大发电负荷的3%～5％。大系统采用较小数值，小系统采用较大数值。（2）事故备用：是指在电力系统中当某些发电设备发生偶尔事故时，为保证系统正常供电所需的留有的备用。由系统中机组的台数、机组容量的大小、机组的故障率及系统可靠性指标确定。一般为最大发电负荷的5%——10%，且不不不小于系统中一台最大机组的容量。（3）国民经济备用系统的国民经济备用，是为了满足工农业生产的超计划增长对电力的需求而设置的备用。（4）检修备用系统的检修备用，是使系统中的发电设备能定期检修而设置的备用。发电设备运转一段时间后必须进行检修，检修分为大修和小修。大修一般安排在系统负荷的季节性低落期间；小修一般安排在节假日进行。在这期间内，如不能完全安排所有机组的大小修时，才设置所需的检修备用容量。本次设计不设置检修备用。火电厂装机容量应包括供电负荷和备用容量。表达为：上式中，——火电厂总装机容量——系统总的最大供电负荷——火电厂总装机容量检修计划图检修计划图2确定电力网最佳接线方案2.1电力网络方案的初选考虑也许的网络连接方式，对显然不合理的方案予以淘汰：其首要根据为电力系统的供电可靠性，另一方面可通过满足备用状况的线路长度、高压断路器的数量及调度的灵活性等指标来取舍，最终只保留少数几种方案进行下一步的经济比较。从可靠性角度分，电网接线基本上可以分为无备用网络和有备用网络两大类。无备用网络又可分为单回路放射式和单回路链式；有备用网络又可分为双回路放射式、双回路链式、环网和双回路与环网混合型等。从电网构造繁简程度分，并从怎样分析、控制稳定水平着眼，电网构造又可分为简朴构造和复杂构造两种。属于简朴构造的电力系统是分析机电暂态过程时可以归结为等值两机系统的电力系统。假如在分析电力系统机电暂态时不能归结为两机系统，则电力系统应当用3台或更多台等值发电机来表达，这就属于复杂构造的电力系统了。本题目属于复杂电力系统。电力网最佳接线方案确实定考虑也许的网络连接方式，对不合理的方案予以淘汰。其首要根据为电力系统的供电可靠性；另一方面可通过满足备用状况的线路长度，高压断路器的数量及调度灵活性等指标来取舍，最终只保留两个方案进行近一步经济比较。由上述表格的初选可知，方案一和方案二可作为初选方案。因此，需要从这两个初选方案中确定出一种最佳方案。导线的选型和校验电压等级确实定电力网规划设计时，电力网电压等级的选择，一种措施时根据“各级电压架空线路与输送容量，输送距离的关系表”选择电压等级；一种措施是根据负荷距查《电力系统设计手册》确定。所谓线路的负荷矩是指线路输送功率和输送距离的乘积；确定导线型号架空输电线路导线截面积的选择架空送电线路导线截面积一般按经济电流密度来选择。按经济电流密度来选择导线截面用的输送容量，应考虑线路投入运行后年的发展。在计算中必须采用正常运行方式下常常反复出现的最高负荷，但在系统发展还不明确的状况下，应注意勿使导线截面定的过小。导线校验按导线的长期容许电流校验导线截面积选定的架空输电线路的导线截面，必须根据多种不一样的运行方式及时哭状况下的传播容量进行发热校验，即在设计中不应使预期的输送容量超过导线发热所容许的数值。计算公式为：其中：——线路额定电压（KV）——持续容许电流（KA）方案一和方案二都符合条件投资计算1线路投资2变电所投资3总年运行费总年运行费包括折旧费、小修费、维护管理费和电能损花费。其中折旧费、小修费、维护管理费均按线路总投资的7%和变电所总投资的12%来计算。电能损耗计算公式为方案的经济比较确定最佳方案由于方案一的总投资和年运行费用均比方案二小，故方案一为最佳方案。3发电厂及变电所电气主接线确实定电气主接线设计原则电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能规定构成接受和分派电能的电路，成为传播强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。对主接线的基本规定，概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性三方面。本设计重要进行技术比较，经济性只作定性论证。技术比较是根据发电厂及变电所的容量、规模、运行方式、电压等级、负荷性质、回路数及其在系统中的作用等进行全面的分析论证。一般从如下几种方面进行分析：⑴供电的可靠性；⑵运行的灵活性；⑶检修与维护的以便性；⑷接线与继电保护的简化；⑸具有扩建的也许性。电气主接线的基本接线形式主接线的基本形式，包括有汇流母线和无汇流母线的接线方式。有汇流母线的接线形式可概括地分为单母线接线和双母线接线两大类；无汇流母线的接线形式重要有桥形接线、角形接线和单元接线。（1）双母线接线及双母线分段接线双母线接线有两组母线，并且可以互为备用。每一电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线连接。两组母线之间的联络，通过母联断路器来实现。这就使得运行的可靠性和灵活性大为提高，同步扩建也很以便。双母线接线广泛用于：出线带电抗器的6~10kV配电装置；35kV~60kV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110~220kV出线数为5回及以上时。为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母线分段接线。双母线分段接线比双母线接线增长了两台断路器，投资有所增长。但双母线不仅具有双母线接线的多种长处，并且任何时候均有备用母线，有较高的可靠性和灵活性。双母线分段接线被广泛应用于发电厂的发电机电压配电装置中，同步在220~500kV大容量配电装置中，不仅常采用双母线三分段接线，也有采用双母线四分段接线的。带旁路母线的单母线和双母线接线断路器通过长期运行和切断多次短路电流后都需要检修。为了能使采用单母线分段和双母线的配电装置检修断路器时，不致中断该回路供电，可增设旁路母线。伴随高压配电装置广泛采用六氟化硫断路器及国产断路器、隔离开关的质量逐渐提高，同步系统备用容量的增长、电网构造趋于合理与联络紧密、保护双重化的完善以及设备检修逐渐由计划检修向状态检修的过渡，为简化接线，总的趋势将逐渐取消旁路设施。（2）变压器母线组接线各出线回路由2台断路器分别接到两组母线上，变压器直接通过隔离开关接到母线上，构成变压器母线接线。这种接线调度灵活，电源和负荷可以自由调配，安全可靠，有助于扩建。在远距离大容量输电系统中，对系统稳定和供电可靠性规定较高的变电站中采用。（3）单元接线单元接线是所有主接线基本形式中最简朴的一种。单元接线，开关设备少，操作简便，以及因不设发电机电压级母线，而在发电机和变压器低压侧短路的几率和短路电流相对于具有发电机电压级母线时，有所减小。4.发电厂及变电所的主变压器和高压断路器的选择发电机与主变压器为单元连接时，主变压器的容量可按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%裕度。4基本环节首先计算各断路器回路的最大持续工作电流。然后按额定电压和额定电流来选择断路器：，式中：，——断路器的额定电压和额定电流；——断路器安装处的网络额定电压；——断路器回路的最大持续电流。最终根据短路计算的成果对断路器进行动稳定和热稳定校验。4短路电流计算原理⑴计算的目的①选择断路器的遮断电流，并对此后高压断路器等设备的制造提出短路电流方面的规定及其研究限制系统短路电流水平的措施；②为确定送电线路对附近通信线电磁危险的影响提供计算资料；③电网接线和电厂、变电所电气主接线的比选。⑵短路电流计算的基本原理和措施对于包具有多台发电机的实际电力系统，短路电流的工程实用计算，一般需要计算次暂态电流以及任意时刻该周期分量电流的有效值。前者用于继电保护的整定计算、校验断路器等；后者则用于电气设备热稳定性的校验。由于当时间t>1s时，可以不计及非周期分量，而设计任务书规定计算t=0s、2s和t=4s时的值，因此，只计及周期分量，且采用采用三相短路的实用计算——计算曲线法。短路电流的计算环节为：计算各元件参数标么值，作出等值电图；进行网络简化，求出电源与短路点之间的转移电抗和计算电抗；计算基准电流和起始次暂态电流、冲击电流；根据计算曲线查发电机在0s、2s和4s时短路电流周期分量的标么值；将标么值换算成有效值；求冲击电流。本次设计中共有9个短路点，采用手算，成果列于表中。短路电流的计算及断路器校验高压电气设备的选择电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态校验热稳定和动稳定。根据额定电压和额定电流选择，即，其中：、分别为电气设备和电网的额定电压，kV；、分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流，A；1参数选择技术条件包括：正常工作条件（电压、电流）;短路稳定性（动、热稳定性电流）;操作性能（开断电流）.2型式选择.配电装置：35-220kV，可以运用少油断路器、空气断路器、断路器。根据短路计算的成果对断路器进行校验。项目有：动稳定校验、热稳定校验。所选断路器均满足规定。5电网时尚分布计算时尚计算是电力系统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，如各母线上的电压、网络中的功率分布及功率损耗等。时尚计算的目的和意义电力系统时尚分布计算，指的是电力系统在某一稳态的正常运行方式下，电力网各接点的电压和功率分布的计算。其重要目的有：（1）检查电力系统各元件与否过负荷。（2）检查电力系统各节点的电压与否满足电压质量的规定。（3）根据对多种运行运行方式的时尚分布计算，以便对的的选择系统接线方式，合理调整负荷，以保证电力系统安全、可靠地运行，向顾客供应高质量的电能。（4）根据功率分布，可以选择电力系统的电气设备和导线截面积，可认为电力系统继电保护整定计算提供必要的数据。（5）为电力系统懂得规划和扩建提供根据。（6）为调压计算、短路计算、经济运行计算和稳定计算提供必要的数据。电力系统的时尚计算是电力系统分析中的一种基本的计算，是研究和分析电力系统的基础，它的任务是根据给定的运行条件确定网络中的功率分布、功率损耗，以及各母线的电压。6电力系统无功功率平衡及调压计算电力系统无功功率平衡无功平衡的重要性电压是衡量电能质量的重要指标之一，电力系统中的用电设备都是按照原则的额定电压来设计制造的，因此用电设备工作在额定电压下，各项性能指标发挥得最佳。然而实际上，由于负荷随时都在发生变化，从而网络中的电压损耗也随之变化，这样就导致各节点电压在运行过程中总会有一定的偏移果电压偏移较小，仍能保证顾客及电力系统的正常运行，而假如电压偏移值过大，会影响工农业生产产品的质量和产量，损坏设备，甚至引起系统性的“电压瓦解”，导致大面积停电。电力系统的运行电压水平取决于无功平衡的平衡。电力系统的无功平衡是指在运行中的任意时刻，电源供应的无功功率与系统中需求的无功功率相平衡。同步，为了适应负荷的发展，保证运行的可靠性，还需具有一定容量的无功备用容量。即当发电机在其额定功率因数下提供的无功功率不小于系统所需的无功功率，则阐明系统无功功率是平衡的，否则应加无功赔偿电源来满足系统任意时刻所需的无功功率。电力系统无功功率平衡的基本规定是：无功功率电源发出的无功功率应与系统的无功及网络中的无功损耗相平衡。为了保证运行可靠性和适应无功负荷的增长，系统还必须配置一定的无功功率备用容量，且系统的无功功率备用容量一般应为最大无功功率负荷的。在实际计算中，一般是已知系统发出的有功功率和功率因数的状况下，当保证有功出力且机组以额定功率因数运行时，求解其发出的无功功率，假如该值不小于负荷侧所需求的无功功率，阐明无功功率平衡；否则，要增长一定的无功赔偿装置。调压计算调压措施1.变化发电机端电压调压：这是最简朴、灵活且实用的调压措施，故在运行中常常使用。但此种措施不适宜作为设计时的重要调压手段。2.变化变压器变比调压：在主干网络电压质量有保证的前提下，为满足发电厂、变电所母线和顾客受电端电压质量的规定，可用变化变压器变比的措施调整电压。该调压措施在系统无功储备充足前提下，不需增长额外的设备且灵活有效。3.变化电力网无功功率分布调压：当电网内出现电压过高或过低现象时，装于各处的无功赔偿装置设备可以通过人工或自动装置，作出对应的调整，如投入并联电容器或并联电抗器、或调整同步调相机、静止无功赔偿装置的无功功率。4.变化电网参数调压：变化电力网的参数，即减小线路的电阻或电抗，从而减少线路上的电压损耗以提高末端电压到达调压的目的。本次设计采用变化变压器变比进行调压。电压损耗：计算在最大，最小负荷时变压器的电压损耗：求出最大，最小负荷时所规定的分接头电压求算术平均值为：选用近来的分接头按所选分接头校验低压母线的实际电压：确定与否符合条件。7网损计算电力网的损耗率，是电力系统运行中的一项重要经济指标，也是衡量供电企业管理水平的一项重要标志。精确计算电力网的损耗，对科学考核经济效益以及合理安排电力系统运行方式具有非常重要的作用。由于时尚的随机性质，使得网损这一十分经典的问题一直未能处理得尽如人意，尤其是近年来运用实时数据进行计算又出现了许多新问题。目前，电力系统中常用的网损计算措施是等值功率法。虽然这种措施原理简朴、合用范围广，不过实际计算过程费时费力，且计算成果精度低。由于引入了“等值”概念,但这种算法自身的“等值”不是网损相似意义下的等值，因而导致网损计算的误差；运行数据多为由人工抄表所得，无法保证数据的同步性，并且一般不完全。这些都是导致网损计算误差的原因。因此，处理数据的同步性和完整性是问题的关键。计算措施

在线网损计算软件的关键是状态估计。详细地说，是属于最小二乘法类型的迅速PQ分解状态估计算法。这种算法能有效地清除由白色噪声所导致的误差，并且计算速度快、使用内存小、收敛性很好，是一种优良的实用算法。

最小二乘估计算法

最小二乘估计算法是在电力系统状态估计中应用最为广泛的措施之一。它以量测值z和量测估计值之差的平方和最小为目的函数。其重要长处是：对量测量的记录特性规定不高，只要是白色噪声即可，而这一点一般是可以满足的。

假设电力系统中的状态矢量为n维，量测量为m维，则量测方程可写成z＝h(x)＋w(1)式中z为(m×1)阶量测矢量，包括节点电压、节点注入功率、支路方向功率、支路电流等量测量；x为(n×1)阶状态矢量，包括节点电压和相位；h(.)为m个有关状态矢量x的非线性方程；w为量测值z与量测估计值之间的残差矢量。

由于m>n，且存在量测误差，则运用最小二乘法可求解出使加权残差平方和最小的状态矢量x。建立目的函数为

J(x)＝［z－h(x)］TR－1［z－h(x)］(2)

式中R－1为m×m阶量测误差方差阵的逆阵。

使J(x)到达最小值的状态矢量x即为所求。

由于h(x)是x的非线性矢量函数，则采用与牛顿法类似的迭代算法求解。迭代格式为

Δ(l)＝［HT((l))R－1H((l)］－1

HT((l))R－1［z－h((l))］(3)

(l＋1)＝(l)＋Δ(l)(4)

在给定的精度规定下，通过若干次迭代，x将收敛到最佳估计值。

迅速PQ分解状态估计算法

根据高压电网中有功和电压、无功和功角是弱耦合的特点，采用迅速PQ分解状态估计法(如下简称迅速分解法)简化计算过程:

(1)将有功和无功解耦进行计算;

(2)雅可比矩阵的常数化。

首先，将状态矢量x分为电压相角θ和幅值v两类：(5)式中θ为(np×1)阶节点电压相角矢量；v为(nq×1)阶节点电压幅值矢量(np＝nq)。

对应地，将量测矢量z也分为有功、无功两类，式(1)可写成

(6)

式中zp为(mp×1)阶有功量测矢量，在高压环网中计及有功功率的流向，即包括支路有功时尚Pij、Pji以及节点注入有功功率Pi的量测量；zq为(mq×1)阶无功量测矢量，在高压环网中计及无功功率的流向，即包括支路无功时尚Qij、Qji以及节点注入无功功率Qi的量测量；θ为(np×1)阶电压相位矢量;V为(nq×1)阶电压幅值矢量；wp为对应于zp的(np×1)阶随机量测误差矢量；wq为对应于zq的(nq×1)阶随机量测误差矢量。

运用以上两项简化假设，由式(3)和(4)可推导出迅速分解法的第l次迭代格式

V40(－Bp)TR－1p(－Bp)Δθ(l)＝

V20(－Bp)TR－1p［zp－hp(θ(l)，V(l))］(7)

V20(－Bq)TR－1q(－Bq)ΔV(l)＝

V0(－Bq)TR－1q［zq－hq(θ(l)，V(l))］(8)

式中θ、Δθ分别为(np×1)阶节点电压相角矢量及其变化量；V、ΔV分别为(nq×1)阶节点电压幅值矢量及其变化量(np＝nq)；V0为系统参照节点电压；zp为(mp×1)阶有功量测矢量；zq为(mq×1)阶无功量测矢量；Bp为(mp×np)阶P-θ类常数雅可比矩阵；Bq为(mq×nq)阶Q-V类常数雅可比矩阵；Rp为对应于zp的mp阶加权系数方阵；Rq为对应于zq的mq阶加权系数方阵。

由以上二式看出，运用迅速分解法可得到两个互相独立的低阶迭代格式，且修正矢量的系数为常数，使该措施具有计算速度快的特点。

收敛判据可以是如下3种中的任一种：式中i为矢量X中分量的序号；εx、εJ和εa为给定的误差。

常用的判据为第1种，其中εx可取基准电压幅值的10－4～10－6。

求得满足精度规定的状态估计矢量＝［，］T后，根据各电气设备的参数，运用网络理论可深入计算出完整而精确的运行参数。重要包括各线路的方向有功和无功功率，变压器各侧绕组的通过功率以及各节点电压幅值，节点注入有功、无功功率等。

线路的功率损耗

若规定期尚由量测端结点流入支路为正方向，如图1所示，则线路i-j的功率损耗为

LossP＝p(i)ij＋p(j)ij

LossQ＝q(i)ij＋q(j)ij(9)

式中p(i)ij、p(j)ij、q(i)ij和q(j)ij为线路i-j的方向通过功率。

认为线路两端所测功率的差即是线路上的损耗。这种做法对实时测量值的精度规定很高，但具有计算量小的长处。实践证明这种做法是可行的。图1线路功率正方向规定变压器的功率损耗

对于双绕组变压器，其有功、无功功率损耗的计算措施与线路类似。有功功率损耗可按下式计算

(10)

式中Δp0为变压器的空载损耗；p1、p2、p3、q1、q2和q3为通过变压器高、中、低三侧的有功、无功功率；RK1、RK2和RK3为归算到变压器高压侧的高、中、低3侧的等值电阻；U1N为高压侧绕组的额定电压。

无功损耗为

(11)

式中SN为三绕组变压器的额定容量；I0为变压器铭牌上的空载电流百分数；xk1、xk2和xk3为归算到变压器高压侧的高、中、低三侧的等值电抗。

全网的功率损耗

全网的有功、无功损耗为PL＝∑LossP

QL＝∑LossQ(12)全网的有功、无功能量损耗为WP＝∫PLdt

WQ＝∫QLdt(13)参照文献

1于尔铿.电力系统状态估计.北京：水利电力出版社，1985

2何仰赞etal.电力系统分析.武汉：华中理工大学出版社，1985

3诸骏伟.电力系统分析.北京:水利电力出版社，1995毕业设计（论文）设计计算书1电力系统有功功率平衡及发电厂装机容量确实定求取系统综合最大发电负荷系统综合最大用电负荷年初——年中——年末——统综合最大供电负荷1.13系统综合最大发电负荷1.2系统的有功备用容量1.21国民经济备用1.22负荷备用1.23事故备用1.3确定电厂的装机容量1.31系统总装机容量1.32水电厂的装机容量240MW1.33火电厂的装机容量1.34确定火电厂的机组MW机组，事故备用为100MW备用容量由于508.4>5005100机组不可取4100+350MW机组，事故备用取100MW由于508.4<550因此4100+350MW机组可取1.4制定年检修计划1.41总装机年初——年中——年末——1.42总装机容量变化曲线图绘制出曲线是总装机容量在1—6月份之间的变化曲线是总装机容量在6—12月份之间的变化曲线的曲线方程为表1.1年检表月份123456789101112检修2确定电力网的最佳接线方案2.1网络方案初选方案一图方案二图2.2方案三图2.3方案四图2.4方案五图2.5方案六图2.6选用方案一和方案二进行比较2.11方案一图2.7对于双母线接线方式，导线传播的最大功率，在最大负荷70%和重要负荷中选大者水电厂和火电厂之间线路的负荷当水电厂丰水期时当水电厂枯水期时水电厂保证出力为75MW表2.1各变电所进线传播的最大负荷变电所最大负荷70%（MW）重要负荷（MW）12024037745435540660对照我国国标规定的各级电压传播能力表选用的电压等级如下线路C为110KV线路D为220KV线路E为220KV线路F为220KV线路G为220KV线路H为220KV线路I为220KV计算导线横截面积2.12方案二图2.8变电所3与4均为年末最大负荷变电所3与4均为年中最小负荷变电所2年末最大负荷，变电所4为年中最小负荷时变电所2为年中最小负荷，变电所4为年末最大负荷时各导线传播功率为综上，选用电压等级如下线路C为110KV线路D为220KV线路E为220KV线路F为220KV线路G为220KV线路H为220KV线路I为220KV线路J为220KV计算导线截面积2.13选用导线型号方案一选用LGJ—185型号导线选用LGJ—300型号导线选用LGJ—240型号导线选用LGJ—185型号导线选用LGJ—400型号导线选用LGJ—400型号导线选用LGJ—240型号导线方案二选用LGJ—185型号导线选用LGJ—400型号导线选用LGJ—240型号导线选用LGJ—150型号导线选用LGJ—300型号导线选用LGJ—400型号导线选用LGJ—400型号导线选用2LGJ—240型号导线导线长期容许电流校验导线截面容许发热条件的持续极限输送容量的计算公式为式中：——极限传播容量（MVA）——线路额定电压（KV）——导线持续容许电流（KA）在70环境下，本方案中多种型号导线长期运行时能通过的最大电流值如下表所示：表2.2本方案中多种型号导线长期运行时能通过的最大电流值型号LGJ-150LGJ-185LGJ-240LGJ-300LGJ-4002LGJ-240载流量480A520A610A690A880A960A方案一<520A<690A<610A<520A<880A<880A<960A方案二<520A<880A<690A<480A<690A<880A<880A<960A因此导线截面的选择均满足导线长期容许电流的规定。导线的投资方案一方案二变电所的投资降压变压器的选择和投资计算方案一1#变电所选用：SFPZ7—50000/110型号变压器，价格为170万元/每台2#变电所，选用：SFPSZ1—75000/220型号变压器，价格为480万元/每台3#变电所选用：SFP3—10/220型号变压器，价格为380万元/每台4#变电所选用：SFPZ—80000/220型号变压器，价格为240万元/每台5#变电所选用：SSPZ7—90000/220型号变压器，价格为290万元/每台6#变压器选用：SFP3—1/220型号变压器，价格为380万元/每台方案二1#变电所选用：SFPZ7—50000/110型号变压器，价格为170万元/每台2#变电所选用：SSP3—75000/220TN型号变压器，价格为480万元/每台3#变电所选用：SFPSZ1—10/220型号变压器，价格为580万元/每台4#变电所选用：SFP2—80000/220型号变压器，价格为240万元/每台5#变电所选用：SSP3—90000/220型号变压器，价格为290万元/每台6#变电所选用：SSP3—10/220型号变压器，价格为580万元/每台2.4年运行费用包括总年运行费包括折旧费、小修费、维护管理费和电能损花费。其中折旧费、小修费、维护管理费均按线路总投资的7%和变电所总投资的12%来计算。方案一方案二电能损耗计算：，当年，cosI=3500h/年（最大功率损耗时间）方案一方案二每度电按五毛计算，线路每年的电能损花费为方案一方案二方案间经济性的比较方案一1882.68+170+480+380+240+290+380+（万元）方案二（万元）故方案一为最佳选择3发电厂及变电所电气主接线确实定3.1发电厂电气主接线及主变压器确实定发电机和主变压器为单元接线时，主变压器的容量可按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度火电厂选用SFP3—10/220型号发电机选用SFP3—63000/220型号变压器水电厂选用SSP3—75000/220TH型号变压器机型号为表3.1机组型号4100QRN—100—2350QFQ—50—23.2变电所电气主接线4选择发电厂及变电所的高压断路器4.1选择高压断路器其选择根据最大持续工作电流和额定电压初选型号为LW—220LW—1104.2短路电流计算及校验断路器4.21计算各元件的电抗标幺值设汽轮发电机水轮发电机升压变压器线路4.3短路电流计算f1点短点图起始次暂态电流f1短路冲击电流计算电抗查短路电流同期分量计算曲线，得到短路电流的标幺值表4.124有名值为短路电流热效应发电机最大持续工作电流查看电气工程设备手册，选用LW—220型断路器，表4.2是断路器有关参数和计算数据的比较状况表4.2计算数据LW—220220KV220KVA40KA100KA=*3=4800100KAf2点短路图起始次暂态电流f2短路冲击电流计算电抗查短路电流同期分量计算曲线，得到短路电流的标幺值表4.322.97014有名值为短路电流热效应发电机最大持续工作电流查看电气工程设备手册，选用LW—220型断路器，表4.4是断路器有关参数和计算数据的比较状况表4.4计算数据LW—220220KV220KVA40KA100KA=*3=4800100KAf3点短路图图起始次暂态电流f3短路冲击电流计算电抗查短路电流同期分量计算曲线，得到短路电流的标幺值表4.524有名值为短路电流热效应查看电气工程设备手册，选用LW14—110型断路器，表4.6是断路器有关参数和计算数据的比较状况表4.6计算数据LW14—110220KV110KVA2500A40KAKA100KA=*3=4800KA100KAf4短路点图起始次暂态电流f短路冲击电流计算电抗查短路电流同期分量计算曲线，得到短路电流的标幺值表4.724有名值为短路电流热效应查看电气工程设备手册，选用LW14—110型断路器，表4.8是断路器有关参数和计算数据的比较状况表4.8计算数据LW14—110110KV110KVA2500AKA40KAKA100KA=*3=4800KA100KAf5点短路起始次暂态电流f短路冲击电流计算电抗查短路电流同期分量计算曲线，得到短路电流的标幺值表4.724有名值为短路电流热效应查看电气工程设备手册，选用LW—220型断路器，表4.8是断路器有关参数和计算数据的比较状况表4.8计算数据LW—220220KV220KVAAKA40KAKA100KA=*3=4800KA100KAf6点短路起始次暂态电流f6短路冲击电流计算电抗查短路电流同期分量计算曲线，得到短路电流的标幺值表4.922.0544有名值为短路电流热效应查看电气工程设备手册，选用LW—220型断路器，表4.10是断路器有关参数和计算数据的比较状况表4.10计算数据LW—220220KV220KVAAKA40KAKA100KA=*3=4800KA100KAf7点短路起始次暂态电流f短路冲击电流计算电抗查短路电流同期分量计算曲线，得到短路电流的标幺值表4.112464有名值为短路电流热效应查看电气工程设备手册，选用LW—220型断路器，表4.12是断路器有关参数和计算数据的比较状况表4.12计算数据LW—220220KV220KV2AKA40KAKA100KA=*3=4800KA100KAf8点短路图起始次暂态电流f短路冲击电流计算电抗查短路电流同期分量计算曲线，得到短路电流的标幺值表4.1324有名值为短路电流热效应查看电气工程设备手册，选用LW—220型断路器，表4.14是断路器有关参数和计算数据的比较状况表4.14计算数据LW—220220KV220KVA40KA100KA=*3=480013.1561KA100KAf9点短路起始次暂态电流f短路冲击电流计算电抗查短路电流同期分量计算曲线，得到短路电流的标幺值表4.1521.7852.60042.728有名值为短路电流热效应查看电气工程设备手册，选用LW—220型断路器，表4.16是断路器有关参数和计算数据的比较状况表4.16计算数据LW—220220KV220KVAAKA40KAKA100KA=*3=480013.1561KA100KA5电网时尚分布计算5.1水电厂丰水期最大负荷运行方式下的时尚计算5.11元件参数计算由于线路的电抗电纳在不一样的导线截面时，其变化范围很小，因此在近似计算时，线路变压器火电厂双绕组升压变压器水电厂双绕组升压变压器1#变电所降压变压器2#变电所三绕组降压变压器3#变电所双绕组降压变压器4#变电所双绕组降压变压器5#变电所双绕组降压变压器6#变电所双绕组降压变压器5.12水电厂丰水期年中最大负荷时计算1#,2#变电所的运算负荷功率1#变电所与2#变电所之间的部分1#变电所二次侧集中负荷降压变压器的励磁损耗降压变亚器阻抗的功率损耗线路C的电容功充电1#变电所的运算负荷功率线路C阻抗的功率损耗线路C的首段功率为2#变电所与火厂之间的部分2#变电所二次侧集中负荷三绕组降压变压器的励磁损耗三绕组降压变压器中压侧阻抗的功率损耗67.9+j42.098+44.693+j29.675+1.002-j1.125=(113.095+j70.64) MVA三绕组高压侧损耗线路D的电容功率损耗的二分之一为2#变电所的运算负荷功率为线路D的阻抗功率损耗火电厂220KV高压母线的功率为计算3#变电所与火厂之间部分3#变电所二次侧集中负荷降压变压器的励磁损耗降压变压器阻抗的功率损耗3#变电所的运送负荷功率线路E阻抗的功率损耗线路E阻抗的功率损耗火电厂220KV高压母线的功率为计算4#变电所与火厂之间4#变电所二次侧集中负荷850.97+j850.62=（82.45+j51.119）MVA降压变压器的励磁损耗2（0.091+j0.192）=(0.182+j0.384)MVA降压变压器阻抗的功率损耗4#变电所的运算负荷功率（82.856+j54.024）MVA线路F阻抗功率损耗火电厂220KV高压母线功率为（0.687+j1.617）+(82.856+j54.024)-j5.42=(83.543+j50.221)计算6#变电所与水厂之间部分水厂丰水期满发除去2%的厂用为（235.2+j145.824）MVA6#变电所二次侧集中负荷1250.97+j1250.62=（121.25+j75.175）MVA降压变压器的励磁损耗6#变电所的运算负荷功率（121.876+j88.786）MVA线路I阻抗的功率损耗（121.876+j88.786）+0.31+j1.879-j2.71=(121.186+j87.955)MVA5#变电所与6#变电所之间部分5#变电所二次侧集中负荷900.97+j900.62=(87.3+j54.12)MVA降压变压器的励磁损耗2（0.11+j0.675）=(0.22+j1.35)MVA降压变压器阻抗功率损耗=(0.208+j7.796)MVA5#变电所的运算负荷功率线路H的阻抗功率损耗水电厂输出功率为除去#6变电所和线路I的功率后为除去#5变电所和线路H的功率后5#变电所与火电厂之间的部分线路G阻抗的功率损耗从水电厂抵达火电厂的功率为火电厂4台100MW机组3台50MW机组输送到220KV高压母线的功率为5.13丰水期最大负荷时各点电压计算火电厂的高压侧电压为230KV线路上的电压损耗为变压器电压损耗为各点归算到高压侧的电压为5.14叠加计算计算1#,2#变电所的运算负荷功率1#变电所与2#变电所之间的部分1#变电所二次侧集中负荷降压变压器的励磁损耗降压变亚器阻抗的功率损耗线路C的电容功充电率损耗的二分之一为Mvar1#变电所的运算负荷功率线路C阻抗的功率损耗线路C的电容充电功率损耗的二分之一为Mvar线路C的首段功率为2#变电所与火厂之间的部分2#变电所二次侧集中负荷三绕组降压变压器的励磁损耗三绕组降压变压器中压侧阻抗的功率损耗67.9+j42.098++) MVA三绕组高压侧损耗线路D的电容功率损耗的二分之一为Mvar2#变电所的运算负荷功率为线路D的阻抗功率损耗火电厂220KV高压母线的功率为计算3#变电所与火厂之间部分3#变电所二次侧集中负荷降压变压器的励磁损耗降压变压器阻抗的功率损耗线路E的电容功率损耗二分之一为Mvar3#变电所的运送负荷功率线路E阻抗的功率损耗线路E阻抗的功率损耗火电厂220KV高压母线的功率为+-jMVA计算4#变电所与火厂之间4#变电所二次侧集中负荷850.97+j850.62=（82.45+j51.119）MVA降压变压器的励磁损耗2（0.091+j0.192）=(0.182+j0.384)MVA降压变压器阻抗的功率损耗线路F的电容功率损耗的二分之一为-Mvar4#变电所的运算负荷功率（）MVA线路F阻抗功率损耗线路F的电容功率损耗的二分之一为Mvar火电厂220KV高压母线功率为+-j6.43=(881)计算6#变电所与水厂之间部分水厂丰水期满发除去2%的厂用为（235.2+j145.824）MVA6#变电所二次侧集中负荷1250.97+j1250.62=（121.25+j75.175）MVA降压变压器的励磁损耗线路I的电容功率损耗的二分之一为Mvar6#变电所的运算负荷功率（6）MVA线路I阻抗的功率损耗线路I的电容功率损耗的二分之一Mvar+-j=(12+)MVA5#变电所与6#变电所之间部分5#变电所二次侧集中负荷900.97+j900.62=(87.3+j54.12)MVA降压变压器的励磁损耗2（0.11+j0.675）=(0.22+j1.35)MVA降压变压器阻抗功率损耗线路H的电容功率损耗的二分之一为-Mvar5#变电所的运算负荷功率线路H的阻抗功率损耗线路H的电容功率损耗的二分之一为Mvar水电厂输出功率为除去#6变电所和线路I的功率后为除去#5变电所和线路H的功率后5#变电所与火电厂之间的部分线路G的电容功率损耗的二分之一为Mvar线路G阻抗的功率损耗从水电厂抵达火电厂的功率为火电厂4台100MW机组3台50MW机组输送到220KV高压母线的功率为5.2水电厂枯水期年末最小负荷时计算1#,2#变电所的运算负荷功率1#变电所与2#变电所之间的部分1#变电所二次侧集中负荷降压变压器的励磁损耗降压变亚器阻抗的功率损耗1#变电所的运算负荷功率线路C阻抗的功率损耗线路C的首段功率为2#变电所与火厂之间的部分2#变电所二次侧集中负荷三绕组降压变压器的励磁损耗三绕组降压变压器中压侧阻抗的功率损耗) MVA三绕组高压侧损耗2#变电所的运算负荷功率为线路D的阻抗功率损耗火电厂220KV高压母线的功率为计算3#变电所与火厂之间部分3#变电所二次侧集中负荷降压变压器的励磁损耗降压变压器阻抗的功率损耗3#变电所的运送负荷功率线路E阻抗的功率损耗线路E阻抗的功率损耗火电厂220KV高压母线的功率为58.499+j38.482+0.142+j0.433-j3.025=(58.641+j35.89)MVA计算4#变电所与火厂之间4#变电所二次侧集中负荷500.97+j500.62=（48.5+j30.07）MVA降压变压器的励磁损耗2（0.091+j0.192）=(0.182+j0.384)MVA降压变压器阻抗的功率损耗4#变电所的运算负荷功率（48.716+j27.782）MVA线路F阻抗功率损耗火电厂220KV高压母线功率为（）+j)计算6#变电所与水厂之间部分水厂枯水期期保证出力75 MW除去2%的厂用为（73.5+j45.57）MVA6#变电所二次侧集中负荷750.97+j750.62=（72.75+j45.105）MVA降压变压器的励磁损耗6#变电所的运算负荷功率（）MVA线路I阻抗的功率损耗满足