3.4.3 负荷矩(兆瓦*公里)
全网负荷矩等于各线段负荷矩之和，即。它可以反映网络的电压损耗和功率损耗。 由于之前的方案没有确定导线的截面积，因此先按均一网对其进行初步功率分布的计算(按最大负荷进行计算)。均一网初步功率的计算公式如下：即: 。由于本课题是基于Power World Simulator软件，故可以用该软件去建立各个方案的模型，从而得到负荷矩。
方案1的模型：
由上图可知：
87280.2(MW·km)
方案2的模型：
(MW·km)
方案3的模型：
(MW·km)
方案4的模型：
(MW·km)
方案5的模型：
(MW·km)
1.2.4高压开关(台数)
由于高压开关价格昂贵，在网络投资中占较大比例，所以需应统计在拟定的各设计方案中的高压开关台数，以进行比较。这里咱姨网络接线来统计高压开关的台数，暂不考虑发电厂与变电站所需的高压开关。一条单回线路的高压短路器需在两端各设置一个，故一条单回线路的高压断路器由2个。各种方案所需的高压开关台数统计如下：
方案(1)所需的高压开关台数为25个;
方案(2)所需的高压开关台数为26个;
方案(3)所需的高压开关台数为25个;
方案(4)所需的高压开关台数为29个;
方案(5)所需的高压开关台数为29个;
1.3方案初步比较及选择
将上述五个方案的四个指标列于表1-2，如下：
|
方案 |
线路长度（公里） |
路径长度（公里） |
负荷矩（兆瓦*公里） |
高压开关（台数） |
|
1 |
622 |
622 |
87280 |
25 |
|
2 |
699 |
958 |
62665 |
26 |
|
3 |
754 |
754 |
56204 |
25 |
|
4 |
935 |
1020 |
55700 |
29 |
|
5 |
990 |
1080 |
86000 |
29 |
表1-2 方案指标比较
根据表1-2所列四个指标，可知方案(1)、方案(2)、方案(3)的各项指标较小;但是方案(1)为单一的环网，当环网中的某线路发生故障而断开时，电压降落太大不能满足电压质量的要求，故不采用方案(1)。方案(2)与方案(3)的各指标均较小，电压等级为220KV，所以这里仅对方案(2)和方案(3)做进一步详细比较。
第2章 规划设计方案的技术经济比较
2.1 架空线路导线截面选择
对于110KV及以上电压级的架空线路，其导线截面的选择是从保证安全、电能质量和经济性等来考虑。一般是按经济电流密度选择，用电压损失、电晕、机械强度及发热等技术条件加以校验。
2.1.1 按经济电流密度选择导线截面
按经济密度选择导线截面的输送容量，应考虑线路投入运行5～10年的发展。
导线截面的计算公式:
式中 S为导线截面(mm2)
P为流过线路的有功功率(KV)
V为电网电压等级(KV)
J为经济电流密度(A/mm2)
cosø为线路的功率因素
我国1956年颁布的经济电流密度如表2-1。
表2-1：经济电流密度表
|
导线材料 |
最大负荷利用小时数Tmax |
||
|
3000以下 |
3000～5000 |
5000以上 |
|
|
铝线 |
1.65 |
1.15 |
0.9 |
|
铜线 |
3.0 |
2.25 |
1.75 |
根据原始资料显示：变电站1、2、3、4的最大负荷小时数Tmax均在5000～6000之间，考虑经济性，一般都选用钢芯铝绞线，由此可确定其经济电流密度均为0.9。方案2、3的导线截面选择：为了简化计算，所选择线路统一采用LGJ-240导线。
2.1.2按机械强度校验导线截面
为保证架空线路的安全，导线截面具备一定的机械强度，对于跨越铁路、河道、公路、居民区的架空线路，其导线截面不得小于35平方毫米。
2.1.3 按发热校验导线截面
因LGJ系列导线可负载的最大允许电流比正常或故障时通过的最大电流大得多，所以可不需校验此项。
2.1.4 按电晕校验导线截面
电压为220KV及以上的架空线路，会在导线周围产生电晕，按电晕要求的最小导线LGJ型号为LGJ-240，期导线截面不得小于240平方毫米。
2.1.5 最终导线型号
经上述要求，确定的最终导线型号如下：
方案(2)：所有传输导线均为LGJ-240
方案(3)：所有传输导线均为LGJ-240
2.2 电压损耗计算
2.2.1 线路参数
LGJ-240型号导线查表得：导线单位长度阻抗为R0+jX0=0.132+j0.342(Ω/km)由于本课题是基于Power World Simulator软件，故直接可将数据输入软件对应框内，如表2-2。
表2-2 LGJ-240线路参数
2.2.2线路功率计算
方案2
由于方案2所选线路的型号都相同，均为LGJ-240，所以整个电网是一个均一网络，环网的功率分布仅与线路长度成正比，因此其功率的分布与前面图中所示的相同。
S1-2=187.36-j75.19(MVA)
S1-3=140.1-j38.41 (MVA)
S2-5=67.36-j4.81 (MVA)
S1-4=203.15+j34.89(MVA)
S4-5=52.68+j4.54 (MVA)
方案3
由于方案3所选线路的型号都相同，均为LGJ-240，所以整个电网是一个均一网络，环网的功率分布仅与线路长度成正比，因此其功率的分布与前面图中所示的相同。
S1-2=120.00-j50.47(MVA)
S1-3=143.57-j62.30(MVA)
S3-4=3.35 -j17.71 (MVA)
S1-4=146.90+j29.48(MVA)
S5-2=0.00-j19.53 (MVA)
S1-5=120.16+j14.25(MVA)
2.2.3 电压损耗计算
为保证用户的电能质量，正常情况下，网络中电源到任一负荷点的最大电压损耗，不超过额定电压的5%，故障时(指断一条线路)应不超过10%。对于上述两个方案，正常情况下，各节点电压在209～231KV之间;故障时，各节点电压在198～242KV之间。
由于由于本课题是基于Power World Simulator软件，电压损耗直接在图中可以显示。
方案2电压损耗
正常情况下：节点2电压为227.11KV
节点3电压为217.68KV
节点4电压为216.69KV
节点5电压为225.57KV
各个节点的电压均满足电力系统正常时对电压的要求。
故障情况下：
若线路1-3发生故障断路器断开，如图2.1，
图2.1
由上图可知，在线路1-3发生故障断路器断开时，各个节点的电压均满足电力系统在发生故障时对电压的要求。
若线路1-4发生故障断路器断开，如图2.2，
图2.2
由上图可知，在线路1-4发生故障断路器断开时，各个节点的电压均满足电力系统在发生故障时对电压的要求。
若线路3-4发生故障断路器断开，如图2.3，
图2.3
由上图可知，在线路3-4发生故障断路器断开时，各个节点的电压均满足电力系统在发生故障时对电压的要求。
若线路4-5发生故障断路器断开，如图2.4，
图2.4
由上图可知，在线路4-5发生故障断路器断开时，各个节点的电压均满足电力系统在发生故障时对电压的要求。
若线路2-5发生故障断路器断开，如图2.5，
图2.5
由上图可知，在线路2-5发生故障断路器断开时，各个节点的电压均满足电力系统在发生故障时对电压的要求。
若线路1-2之间的双回路中的一条线路发生故障断路器断开，如图2.6。
图2.6
由上图可知，若线路1-2之间的双回路中的一条线路发生故障断路器断开时，各个节点的电压均满足电力系统在发生故障时对电压的要求。
利用Power World Simulator软件可知方案2在正常或者故障时各个节点的电压均满足电力系统对电压的要求。
(2)方案3电压损耗
正常情况下：节点2电压为216.50KV
节点3电压为211.08KV
节点4电压为210.28KV
节点5电压为217.11KV
各个节点的电压均满足电力系统正常时对电压的要求。
故障情况下：
若线路1-2发生故障断路器断开，如图2.7。
图2.7
由上图可知，在线路1-2发生故障断路器断开时，各个节点的电压均满足电力系统在发生故障时对电压的要求。
若线路1-3发生故障断路器断开，如图2.8。
图2.8
由上图可知，在线路1-3发生故障断路器断开时，各个节点的电压均满足电力系统在发生故障时对电压的要求。
若线路1-5发生故障断路器断开，如图2.9。
图2.9
由上图可知，在线路1-5发生故障断路器断开时，各个节点的电压均满足电力系统在发生故障时对电压的要求。
若线路1-4发生故障断路器断开，如图2.10。
图2.10
由上图可知，在线路1-4发生故障断路器断开时，各个节点的电压均满足电力系统在发生故障时对电压的要求。
若线路3-5发生故障断路器断开，如图2.11。
图2.11
由上图可知，在线路3-5发生故障断路器断开时，各个节点的电压均满足电力系统在发生故障时对电压的要求。
若线路2-4发生故障断路器断开，如图2.12。
图2.12
由上图可知，在线路2-4发生故障断路器断开时，各个节点的电压均满足电力系统在发生故障时对电压的要求。
2.3 电网的年电能损耗
电网是年电能损耗ΔA=ΔPmax·τ(万度)
式中 ΔPmax为最大负荷的有功损耗(千瓦);
τ为最大负荷损耗时间(小时);
最大负荷损耗时间τ与元件上通过功率的最大负荷利用小时Tmax和功率因素cosø有关，其具体关系可查表。
2.3.1 最大负荷时的有功损耗计算
计算公式:
式中 S=P+jQ为线路上流过的潮流(MW)
UN为线路的额定电压(KV)
RL为线路的电阻(Ω)
本课题是基于Power World Simulator软件进行的，所以可以直接在软件上体现每条线路的功率损耗。如图：
这样就可以在线路上直观的显示各线路的功率损耗。
方案2各条线路的功率损耗
如图 由图 可直观看出：
ΔP1-2=0.40MW ΔP1-3=0.1MW ΔP1-4=0.45MW ΔP2-5=0.05MW ΔP4-5=0.03MW
(2)方案3各条线路的功率损耗
同理由图 可直观看出：
ΔP1-2=0.16MW ΔP1-3=0.23MW ΔP1-5=0.16MW ΔP1-4=0.24MW ΔP3-4=0MW ΔP2-5=0MW
2.3.2 最大负荷损耗时间的计算
Tmax与cosø的计算
根据原始资料，可以得到方案2和方案3各线路的Tmax与cosø。
最大负荷损耗时间τ的计算
根据有关手册查得方案2和方案3的最大负荷损耗时间τ，如表 和表
|
线路 |
线路潮流（MVA） |
ΔPmax（KW） |
Tmax （h） |
cosø |
最大负荷损耗时间τ（h） |
|
1-2 |
187.36-j75.19 |
400 |
5321 |
0.89 |
3950 |
|
1-3 |
140.1-j38.41 |
100 |
6000 |
0.8 |
4650 |
|
1-4 |
203.15+j34.89 |
450 |
5300 |
0.88 |
3950 |
|
2-5 |
67.36-j4.81 |
50 |
5000 |
0.8 |
3600 |
|
4-5 |
52.68+j4.54 |
30 |
5000 |
0.8 |
3600 |
表 方案2的最大负荷损耗时间τ
|
线路 |
线路潮流（MVA） |
ΔPmax（KW） |
Tmax （h） |
cosø |
最大负荷损耗时间τ（h） |
|
1-2 |
120.00-j50.47 |
160 |
5500 |
0.8 |
4100 |
|
1-3 |
143.57-j62.30 |
230 |
6000 |
0.8 |
4650 |
|
3-4 |
3.35 -j17.71 |
0 |
5785 |
0.89 |
4500 |
|
1-4 |
146.90+j29.48 |
240 |
5321 |
0.89 |
3950 |
|
5-2 |
0.00-j19.53 |
0 |
5500 |
0.8 |
4100 |
|
1-5 |
120.16+j14.25 |
160 |
6000 |
0.8 |
4650 |
表 方案3的最大负荷损耗时间τ
2.3.3电网的年电能损耗计算
方案2电网的年电能损耗计算如下:
/10000=411.05(万kwh)
方案3电网的年电能损耗计算如下:
(160*4100+230*4650+240*3950+160*4650)/10000=341.75(万Kwh)
