1 引 言

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，电力行业对促进国民经济的发展和社会进步起到重要作用。近些年来，随着我国经济的持续快速健康发展，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。

本课题就是一个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，但又不足以满足全部电力需求的地区。这样的规划设计对于促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，同时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方法。在可靠性评估中，除了对可能出现的故障进行故障分析，采取相应措施以减少故障造成的影响外，还可对可靠性投资与相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达到最佳。为了实现电力系统可靠性评估，首先要确定可靠性目标，然后应用评估手段，依据可靠性准则确定故障准则并对故障严重性做出估计。

2003年美加大停电给我们留下的记忆还历历在目，当时局面一片混乱，人行道和马路上挤满了步行的人群，许多乘客在30摄氏度的高温下手足无措，地铁全部瘫痪，成千上万名在地铁车站内等车的乘客呆在黑暗中，美国和加拿大东部广大地区一切都陷入停滞之中。这次事故发生的直接原因是多重并发事故同时发生，但根本原因却是控制相互联接的电网系统之间所必须的计划、协作和沟通体系的崩溃。

随着我国各大区域电网公司的组建，在区域电力市场发展的同时，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。同时，在区域电网之间建立一个机制来加强计划、协调、沟通和控制，也是亟待考虑的一个重要课题。强制性的电力可靠性标准和规程可以在电力系统控制的基础层面帮助解决计划，协调和沟通系统之间的崩溃。中国实行“厂网分开”以后，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。与此同时，为适应电力需求快速增长，电网规划需要有一定的提前性，适度超前以较好地适应发展的需求。

2 电力系统有功功率平衡和发电厂装机容量的确定

2.1 电力系统有功功率平衡

电力系统有功功率平衡是指运行中，所有发电厂发出的有功功率的总和maxP ，在任何时刻都等于该系统的总负荷maxiP。

(1) 不同时期的各类负荷值：

系统综合最大用电负荷:0maxmaxiPKP

式中：0K——同时率，0K1，取0K=90%;

系统综合最大供电负荷：*10%yysPPP初

(13%)%yysPPP中（1-3）*10%

%%*10%yysPPP末（1+10）+（1+10）

()%=%gPP火发初中末水发（1-10）P（1-2）

系统综合最大发电负荷: P=gPP厂用发

表2-1：不同时期的各类负荷

各类负荷

不同

时期 系统综合最大用电负荷

∑Pmax 系统综合最大供电负荷

Pgmax 系统的有功备用容量

∑PR 系统综合发电负荷

年初 504MW 554.4MW 100.8MW 598.89MW

年中 488.88MW 537.77MW 97.776MW 580.41MW

年末 554.4MW 609.84MW 110.88MW 660.49MW 其中：系统的有功备用容量∑PR包括：

1.国民经济备用：取最大负荷的5%。

2.负 荷 备 用 ：取最大负荷的（2～5）%。大系统取小值，小系统取大值。

3.事 故 备 用 ：取最大负荷的10%，但不得小于最大一台机组的容量。

4.检 修 备 用 ：如在一年中最小负荷季节（大修）和节假日（小修）能够完全分期分批地安排所有机组的检修，则不需设置。

2.2 火电厂装机容量的确定

根据事故备用负荷不小于电厂中最大一台机组容量来重新确定火电厂的装机容量。根据上述，拟建火电厂的容量为100MW机组6台，同时根据火电厂机压负荷最终确定汽轮机型号、参数.

查《电气工程电气设备手册》，选用双水内冷系列的汽轮机，型号为 QFS-100-2。参数为：cos=0.85，NU10.5kV，''dx0.67.

2.3 发电机组检修计划的制定

(1)根据上述数值，可分别计算出机组年初、年中、年末发出的功率，即：年初：shP=598.89MW;

年中：shP=580.923MW；年末：shP=658.78MW。由此，可绘制出有功年最大负荷曲线，如图3-1所示：

图3-1 有功年最大负荷曲线

(2)各时期，需要检修的机组容量表3-2所示：

表3-2.检修计划表

月份

一月

二月

三月

四月

五月

六月

七月

八月

九月

十月

十一

十二

检修 261.11

MW 264.19

MW 267.27

MW 270.35

MW 273.43

MW 276.5

MW 279.59

MW 266.24

MW 252.89

MW 239.54

MW 226.19

MW 212.84

MW

3 确定电力网的最佳接线方案

3.1 电力网络的方案初选

考虑可能的网络连接方式，对显然不合理的方案予以淘汰：

其首要依据为电力系统的供电可靠性，其次可通过满足备用情况的线路长度、高压断路器的数量及调度的灵活性等指标来取舍，最后只保留少数几个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。

从电网结构繁简程度分，并从如何分析、控制稳定水平着眼，电网结构又可分为简单结构和复杂结构两种。属于简单结构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。如果在分析电力系统机电暂态时不能归结为两机系统，则电力系统应该用3台或更多台等值发电机来表示，这就属于复杂结构的电力系统了。本题目属于复杂电力系统。

电力网络初选的情况见表3.1。

表3.1 电力网络方案初选

序号 结线方式 供电可靠性 调度灵活性 经济性/

取舍 线长km 高压断路器数

一

高

优

676.6 52 舍

二

高

优

659 48 舍

三

高

良 750.6 56 取

四

高

优

669.4 48 舍 五

高

优 709.4 52 舍

六

高

优 710.6 52 取

3.2 确定电力网的最佳接线方式

针对网络方案初选后剩下的两个方案，从总投资和总年运行费两个方面进行经济技术比较。若总投资和总年运行费一大一小时，则采用偿还年限法进行经济比较，最后确定其中之一为最佳接线方案。

3.2.1 导线的选型和校验

（1）导线型号的选择

方案三

对于双母线接线方式，导线传输的最大功率，在最大负荷的70%和重要负荷中选大者。本方案中各变电所的进线均为双母线接线，其上传输的最大负荷见表3-2。

线路 最大负荷（MW） 重要负荷MW 导线传输的最大负荷MW 距离km 电压等级

截面积2mm 导线型号

H1 130*70%*1.1=100.1 96 100.1 44.7 220 267 LGJ-300

H2 413 50 413 90 220 1109 2LGJ-400

S2 281 50 281 30 220 754 2LGJ-400

S3 65*70%*1.1=50.05 35 50.05 30 220 134 LGJ-240

S4 70*70%*1.1=53.9 35 53.9 50 220 144 LGJ-240

S5 50*70%*1.1=38.5 30 38.5 80.6 220 207 LGJ-240

S6 125*70%*1.1=96.25 60 96.25 50 220 258 LGJ-300

由于最大负荷利用小时数maxT=5000h，查经济电流密度表，J=1.15A/2mm。又cosφ=0.85。 根据maxmax3cosJIPSJUφ，

方案六

对于双母线接线方式，导线传输的最大功率，在最大负荷的70%和重要负荷中选大者。本方案中3、4变电所和水厂组成环网，其余各变电所的进线均为双母线接线，其上传输的最大负荷见表3-3。

线路 最大负荷（MW） 重要负荷MW 导线传输的最大负荷MW 距离km 电压等级 截面积2mm 导线型号

H1 130*70%*1.1=100.1 96 100.1 44.7 220 267 LGJ-300

H2 413 50 413 90 220 1109 2LGJ-400

S2 281 50 281 30 220 754 2LGJ-400

S3 85.71 35 50.05 30 220 231 LGJ-240

S4 62.79 35 53.9 50 220 168 LGJ-240

34 15.42 0 15.42 40 220 41 LGJ-185

S5 50*70%*1.1=38.5 30 38.5 80.6 220 207

LGJ-240

S6 125*70%*1.1=96.25 60 96.25 50 220 258 LGJ-300

⑵按电晕条件校验导线截面

武汉高压研究所推荐，在年平均电晕损失△P不大于线路电阻损失的20%、导线表面最大电场强度不大于临界电场强度的85%时，可不必验算电晕的导线最小直径如下表[10]：

表3.4 不必验算电晕的导线最小直径（mm）

110 220 330 参考海拔（m）

1.00 外径 7.6 18.6 2×17.2 0 相应导线型号 LGJ-35 LGJ-185 LGJ-185×2

0.89 外径 9.1 21.4 2×20 1120 相应导线型号 LGJ-50 LGJ-240 LGJ-240×2

0.79 外径 10.6 24.8 2×24.5 2270 相应导线型号 LGJ-70 LGJJ-300 LGJJ-300×2

0.7 外径 12.0 28.5 2×29.3 3440 相应导线型号 LGJ-95 LGJJ-400 LGJJ-400×2

故方案三和方案六所选的导线都无需进行电晕校验。

⑶按导线长期容许电流校验导线截面

按容许发热条件的持续极限输送容量的计算公式为： 额 定 电 压 (kV) 导 线 结 构 δ