2.4变压器的选择
因方案(2)和方案(3)的电压损耗在正常时或是在故障时都能满足电压质量要求，即在正常情况下ΔV%<5%，在故障情况下ΔV%<10%，初步考虑变电站变压器选择普通双绕组变压器就能满足调压要求。
2.4.1 变电所变压器的选择
根据变电站1、2、3、4所带负荷的大小，以及为了保证供电的连续性，即当变压器因故障或需要检修而退出运行时不至于对负荷的供电中断，同时尽可能减小变压器的初步投资，所以考虑分别在变电站1、2、3、4处安排两台普通双绕组变压器，两台变压器并联运行。
其型号及参数如下：
|
变压器选择 |
变电站1 |
变电站2 |
变电站3 |
变电站4 |
|
型号 |
90000/220型双绕组降压变压器 |
90000/220型双绕组降压变压器 |
90000/220型双绕组降压变压器 |
90000/220型双绕组降压变压器 |
|
额定容量SN |
2*90MW |
2*90MW |
2*90MW |
2*90MW |
|
额定电压UN |
242KV/10.5KV |
242KV/10.5KV |
242KV/10.5KV |
242KV/10.5KV |
|
短路损耗ΔPS |
280KW |
280KW |
280KW |
280KW |
|
空载损耗ΔPO |
51KW |
51KW |
51KW |
51KW |
|
短路损耗% |
13 |
13 |
13 |
13 |
表2-3
2.4.2 发电厂变压器的选择
发电厂与主变压器采用单元接线，主变压器的容量可按下列条件的较大者选择：
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;
按汽轮发电机组的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷。
由于原始资料中无机端负荷，故按发电机额定容量选择。根据变压器技术参数。选择3台SFL7-240000/220型号的变压器并联运行。
2.4.3 高压断路器的选择
由于方案2所设计的电网需要26台高压断路器;方案3所设计的电网25台高压断路器;两种方案所有线路采用相同型号的断路器，这里选用220KV高压断路器，型号为SF6。
2.5 方案经济比较
2.5.1 计算网络建设投资费用K
这里的网络建设投资费用只是为了初步比较方案2和方案3，所以费用K只包括线路、变压器和高压断路器的费用组成。
线路投资KL：如表 和表
|
线路名 |
导线型号 |
导线长度（公里） |
单价（万元/公里） |
线路造价（万元） |
|
1-2 |
LGJ-240 |
99 |
2475 |
|
|
1-3（双回） |
LGJ-240 |
242 |
6050 |
|
|
1-4 |
LGJ-240 |
121 |
25 |
3025 |
|
2-5 |
LGJ-240 |
132 |
3300 |
|
|
4-5 |
LGJ-240 |
110 |
2750 |
|
|
线路总 |
投资费用： |
ΣKL=17600万元 |
表 方案2的线路投资一览表
|
线路名 |
导线型号 |
导线长度（公里） |
单价（万元/公里） |
线路造价（万元） |
|
1-2 |
LGJ-240 |
99 |
2475 |
|
|
1-3 |
LGJ-240 |
110 |
2750 |
|
|
1-4 |
LGJ-240 |
121 |
3025 |
|
|
1-5 |
LGJ-240 |
132 |
25 |
3300 |
|
2-5 |
LGJ-240 |
132 |
3300 |
|
|
3-4 |
LGJ-240 |
154 |
3850 |
|
|
线路总 |
投资费用： |
ΣKL=18700万元 |
表 方案3的线路投资一览表
(2)变压器投资KT
由于这两种方案在变电站1、2、3、4所选变压器的容量及台数均相同，所以它们在其变压器上的投资相同，变压器的总投资费用为：
ΣKT=210×4×2=1680(万元)
(3)高压断路器的投资KS
由于两种方案的发电机部分和地方负载均相同，所以这里只讨论两个方案的传输线路部分的高压断路器。方案2和方案3电网传输线均为6条，都需要12台高压断路器，且两个方案的线路高压断路器型号也相同，这是两个方案在高压断路器上的投资KS相同，高压断路器单价为：26.1万元/台
ΣKS=12*26.1=313.2万元
(4)全网总投资费用K
全网总投资费用K=ΣKL+ΣKT+ΣKS
方案2：K=ΣKL+ΣKT+ΣKS=17600+1680+313.2=19593.2(万元)
方案3：K=ΣKL+ΣKT+ΣKS=18700+1680+313.2=20693.2(万元)
2.5.2 计算年运行费用N
年运行费用包括全网的年电能损耗费和设备的折旧维护费。
(1)年电能损耗费NA=ΔA·β(万元)
式中 ΔA为全网的年电能损耗(万度)
β为电价(元/度)β这里取0.63元/kwh
方案2的年电能损耗费NA=ΔA·β=411.05×0.63=258.96(万元)
方案3的年电能损耗费NA=ΔA·β=341.75×0.63=215.30(万元)
(2)设备的折旧维护费NZ=K·α(万元)
式中 K为设备投资费
α为设备的折旧维护率，其值可取为：线路2.2% 变电设备(包括变压器、断路器)：4.2%
方案2的设备的折旧维护费NZ=K·α=19593.2×2.2% +(1680+313.2)×4.2%
=514.7648(万元)
方案3的设备的折旧维护费NZ=K·α=20693.2×2.2% +(1680+313.2)×4.2%
=538.9648(万元)
(3)全网年运行费用：C=NA+NZ
方案2的全网年运行费用：C=NA+NZ=258.96+514.7648=773.7248(万元)
方案3的全网年运行费用：C=NA+NZ=215.30+538.9648=754.2648(万元)
2.5.3 方案经济比较
两个方案作经济比较，如表
|
方案2 |
方案3 |
|
|
全网总投资费用K（万元） |
19593.2 |
20693.2 |
|
全网年运行费用C（万元） |
773.7248 |
754.2648 |
表 两方案经济比较
方案2的全网投资费用K1<方案3的全网投资费用K2，而方案2的全网年运行费用N1>方案3的全网年运行费用N2。所以采用回收年限法对方案2 和方案3作经济比较，计算回收年限T：(年)
≈17(年)
因T>标准回收年限TN=10年，所以经过技术和经济比较后，可以看出虽然方案2在电压损耗方面略大于方案3，但是方案2在经济方面占有很大的优势，所以最终确定方案2作为在技术上和经济上综合的电网接线。
最优方案潮流分布计算
通过上述的技术和经济上的比较，最终选择方案2作为最优方案，故对其进行详细的潮流分布计算。由于电网是220KV电压等级，所以这里要计及线路的充电功率、线路和变压器的功率损耗、变压器的激磁功率。
由于本课题是基于Power World Simulator软件完成的，所以所有的数据均可输入到该软件中进行计算，包括各线路上的功率损耗、电压降均可由该软件直观的体现。
原始资料中，各个变电站的最大负荷和最小负荷如下表4-1
|
变电站 负荷 |
变电站2 |
变电站3 |
变电站4 |
变电站5 |
|
Pmax（MW） |
140 |
150 |
160 |
140 |
|
Qmax（MVar） |
55 |
80 |
80 |
80 |
|
Pmin（MW） |
110 |
130 |
140 |
110 |
|
Qmin（MVar） |
48 |
63 |
68 |
72 |
表
4.1 正常情况下最大负荷的潮流分布
将线路参数和变压器参数输入PWD软件中，即可直观的显示线路的功率损耗和电压降落。正常情况下，最大负荷的潮流分布如图4-2。
图4-2
由图4-2可知：
线路1-2功率损耗S=0.49-j29.42(MVA)电压降落ΔV=219.21-216.75=2.46(KV)
线路1-3功率损耗S=0.12-j76.58(MVA)电压降落ΔV=219.21-218.12=1.09(KV)
线路1-4功率损耗S=0.54-j28.43(MVA)电压降落ΔV=219.21-216.60=2.61(KV)
线路2-5功率损耗S=0.06-j37.34(MVA)电压降落ΔV=216.75-215.56=1.19(KV)
线路4-5功率损耗S=0.05-j37.63(MVA)电压降落ΔV=216.60-215.56=1.04(KV)
由上可知，各线路的电压压降均满足电力系统对其的要求。
4.2 正常情况下最小负荷的潮流分布
将线路参数和变压器参数输入PWD软件中，即可直观的显示线路的功率损耗和电压降落。正常情况下，最小负荷的潮流分布如图4-3。
图4-3
由图4-3可知：
线路1-2功率损耗S=0.31-j33.37(MVA)电压降落ΔV=219.67-217.99=1.68(KV)
线路1-3功率损耗S=0.08-j77.76(MVA)电压降落ΔV=219.67-218.12=1.55(KV)
线路1-4功率损耗S=0.37-j32.26(MVA)电压降落ΔV=219.67-216.60=3.07(KV)
线路2-5功率损耗S=0.04-j38.25(MVA)电压降落ΔV=217.99-217.09=0.90(KV)
线路4-5功率损耗S=0.03-j38.58(MVA)电压降落ΔV=217.94-217.09=0.85(KV)
由上可知，各线路的电压压降均满足电力系统对其的要求。
4.3 故障情况下最大负荷的潮流分布
在最大负荷时，方案2中的任一条线路发生故障时，4个变电站负荷都要有电，且这4个节点的电压降落要满足要求，即电压在198~242KV之间。
(1)当线路1-2发生故障时，系统各线路的潮流分布和电压如图4-4。
图4-4
各线路潮流：
S1-3=150.12-j38.01(MVA)
S1-4=443.52+j159.70(MVA)
S5-2=140.03-j54.99(MVA)
S4-5=280.23+j89.62(MVA)
各节点的电压均在电压要求范围内。
(2)当线路1-3中的任意一条发生故障时，系统各线路的潮流分布和电压如图4-5。
图4-5
各线路潮流：
S1-2=215.08-j59.22(MVA)
S1-3=150.27+j46.42(MVA)
S1-4=225.58+j33.47(MVA)
S2-5=75.08+j4.22(MVA)
S4-5=64.99+1.06(MVA)
各节点的电压均在电压要求范围内。
(3)当线路1-4发生故障时，系统各线路的潮流分布和电压如图4-6。
图4-6
各线路潮流：
S1-2=441.45-j158.58(MVA)
S1-3=150.12-j37.99(MVA)
S2-5=301.47+j103.48(MVA)
S5-4=160.38-j63.23(MVA)
各节点的电压均在电压要求范围内。
(4)当线路2-5发生故障时，系统各线路的潮流分布和电压如图4-7。
图4-7
各线路潮流：
S1-2=140.00-j55.00(MVA)
S1-3=150.12-j38.15(MVA)
S1-4=301.30+j91.27(MVA)
S4-5=140.00+j47.96(MVA)
各节点的电压均在电压要求范围内。
(5)当线路4-5发生故障时，系统各线路的潮流分布和电压如图4-8。
图4-8
各线路潮流：
S1-2=280.25-j102.79(MVA)
S1-3=150.12-j38.16(MVA)
S1-4=160.28+27.09(MVA)
S2-5=140.25+j47.79(MVA)
各节点的电压均在电压要求范围内。
4.4故障情况下最小负荷的潮流分布
在最小负荷时，方案2中的任一条线路发生故障时，4个变电站负荷都要有电，且这4个节点的电压降落要满足要求，即电压在198~242KV之间。
当线路1-2发生故障时，系统各线路的潮流分布和电压如图4-9。
图4-9
各线路潮流：
S1-3=130.12-j38.67(MVA)
S1-4=362.18+j101.51(MVA)
S5-2=110.00-j48.00(MVA)
S4-5=220.13+j61.61(MVA)
各节点的电压均在电压要求范围内。
(2)当线路1-3中的任意一条发生故障时，系统各线路的潮流分布和电压如图4-10。图4-10
各线路潮流：
S1-2=172.52-j45.99(MVA)
S1-3=130.19+j27.51(MVA)
S1-4=187.92+j13.73(MVA)
S2-5=62.52-j2.01(MVA)
S4-5=47.53-j2.59(MVA)
各节点的电压均在电压要求范围内。
当线路1-4发生故障时，系统各线路的潮流分布和电压如图4-11。
图4-11
各线路潮流：
S1-2=360.97-j117.52(MVA)
S1-3=130.08-j38.65(MVA)
S2-5=250.98+j69.52(MVA)
S5-4=140.24-j50.31(MVA)
各节点的电压均在电压要求范围内。
当线路2-5发生故障时，系统各线路的潮流分布和电压如图4-12。
图4-12
各线路潮流：
S1-2=110.00-j48.00(MVA)
S1-3=130.08-j38.75(MVA)
S1-4=250.86+j61.04(MVA)
S4-5=110.00+j73.31(MVA)
各节点的电压均在电压要求范围内。
(5)当线路4-5发生故障时，系统各线路的潮流分布和电压如图4-13。各线路潮流：
S1-2=220.16-j85.23(MVA)
S1-3=130.08-j38.75(MVA)
S1-4=140.21+j13.14(MVA)
S2-5=110.16+j37.23(MVA)
各节点的电压均在电压要求范围内。
参考文献
[1] 刘振亚.智能电网知识读本[M].北京：中国电力出版社，2010.
[2] 傅万学。巢湖地区电网规划的研究【】。北京：华北电力大学，2012
【3】基于汉中pwd 的。。。。。
