前言电能的主要供应来源称作电源，各类发电厂是主要的电源，常见的有火电厂，水电厂，风力发电厂以及核电厂。
电能的一个最大的特点就是不可储存，必须即时发出，即时使用，虽然科技发展迅速，但是现阶段仍然无法大量存储电能。
这次课程设计对将来的工作起到了预先实践的效果，通过实践更进一步的认识了该门课程，将学到的理论知识进一步的理解运用，为将来的实际工作打下了良好的基础。
既然电能无法存储，那么如何分配电厂发出的有限电能便非常重要了，合理的规划地区电网可以降低电能损耗，提高电能供应质量，减少事故发生等等，本次设计就是针对某地区新建的水电厂进行电力网设计。
进行电力网设计之前，最重要的就是要充分调查该地区的各个方面的情况，包括资源分布，负荷分布及其性质，矿产，以及原电力网的结构等等，只有充分的掌握这些资料之后，才能真正设计出适合此地区的电力网。
1原始资料1.1发电厂、变电所的地理位置图1.2电源情况水电厂：TS900/135-56，额定容量45MV（cosФn=0.9），台数3系统：与3#变电所由2*LGJ-150相连，系统母线电压最大最小负荷时均维持115KV，最大负荷时提供功率50MW（cosФn=0.9），最小负荷时为30MW（cosФn=0.9）1.3说明（1）变电所3#是原有变电所，主接线为双母线结构；（2）为开发利用水资源，在距离变电所3#约100km处新建一水力发电厂。
发电厂发电能力在春夏三季满发，冬季最大出力为最大容量的3/4；（3）发电厂用国际厂用电率2%，机压负荷2MW；（4）区域气温最高为40摄氏度，年平均温度为25摄氏度，最热月平均最高气温为32摄氏度。
1.4各变电所符合情况编号 1 2 3 4变压器额定容量（MW ） 25*2 31.5*2 31.5*2 25*2 最大负荷（MW ） 30 45 50 25 最小负荷（MW ） 25 27 30 20 Tmax （小时） 6000 5000 5000 6500 cos Ф 0.9 0.9 0.9 0.9 负荷性质工业城市城市工矿2 功率平衡计算2.1 有功功率平衡计算为了满足用户的功率需求，维持电力系统的电能质量稳定，系统中装设的发电机的额定容量必须大于当前最大负荷，并且要留有一定的裕度。
系统用电负荷： ∑==ni i LD P K P 1max 10.9(30455025)135LD P MW =+++= 供电负荷： 211G L DP P K =- 1135142.1()15%G P M W =⨯=-发电负荷： 31()1f G y P P P K =+- 1(142.12)147.04()12%f P MW =⨯+=-K 1为负荷的同时率，取K 1=0.9 K 2为系统网损率，这里取K 2=5%K 3为发电厂的场用电率，根据电源状况K 3=2%，f P =2 MW接着计算发电机的总额定容量，原系统向3#变电所提供功率50 MW ，水电站3台机组装机容量45 MW ，总额定容量34550185()G P MW ∑=⨯+= 1.2G f P P ∑> 因此，说明发电厂发出的有功功率满足系统负荷需求，有功功率平衡。
2.2 无功功率平衡计算无功负荷 ∑==ni i LD Q Q 1max四变电所功率因数 c o s ϕ=0.9，可得tan ϕ=0.48 (30455025)t a n 72(LD Q MVar ϕ=+++= 变压器的无功损耗 112%nT i i Q S m =∆=⨯∑(2531.531.525)212%30.13()cos T Q MVar ϕ+++∆=⨯⨯=系统中的无功电源功率∑∑'+=G G N G Q nP Q ϕtan∑'GQ 为临网输入的无功功率。
345tan 50tan 88.8()G Q MVar ϕϕ∑=⨯+⨯=系统无功备用容量)(04.5%)8~%7(MVar Q Q LD R == 电力系统无功功率平衡要求R T LD G Q Q Q Q ≥∆--∑显然，实际的地区电力网不满足无功功率平衡条件，需要进行无功功率补偿。
需要补偿的无功功率)(37.18MVar Q Q Q Q Q G T LD R C =-∆++=∑无功功率补偿装置一般有同步调相机、静止电容器和精致补偿器，从经济成本和能源效率方面考虑，采用静止电容器或者静止补偿器作为无功补偿装置较为适宜，成本低，操作和维护都比较便利，功率损耗低，节约宝贵能源。
3 电力网供电方案设计3.1 电压等级的选择根据题目要求已知条件，在附表B —4中查找，从输送距离上看，各个变电所及水电厂距离在24~100km 之间，正常工作情况下单段线路输送最大功率不会超过100Mw ，所以，选择110kv 或220kv 作为线路额定电压都是是可行的。
附表B —4 各电压等级输电线路合理输送容量及输送距离 线路额定电压 （KV ）输送容量 （MW ） 输送距离 （km ） 线路额定电压 （KV ）输送容量 （MW ）输送距离 （km ）38.0<1.0<6.03510~0.2 20~503 0.1~1.0 1~3 60 20~0.5 20~100 6 2.1~1.0 4~15 110 50~10 50~150 10 0.2~2.0 6~20 220 300~100 100~300当电力线路的功率一定时，输电电压越高，线路电流越小，导线等载流部分的截面积越小，投资也越小；但电压越高，对绝缘的要求越高，杆塔、断路器等的投资也越大。
也就是说，选择220kv 作为线路额定电压，要求一次性投资比较大；选择110kv 线路额定电压初始投资小，但是可能造成局部线路输送功率过大，容易造成线路故障，从而影响电力系统电能输送的质量与稳定性。
本次设计选用了220kv 作为线路额定电压等级。
3.2 初步方案选择首先分析四个变电所的负荷性质。
1#变电所的负荷性质为工业用电，属于II 类负荷；2#变电所、3#变电所负荷为城市用电，III 类负荷为主，也有II 类和I 类负荷；4#变电所负荷为工矿用电，属于I 类负荷按用户用电负荷的重要程度，一般将负荷分为三级：Ⅰ级——不能停电。
应有两个以上独立的电源供电。
例如炼钢厂、电解铝工厂及矿井用电等。
Ⅱ级——可以短时停电。
一般也应尽量由不同的变压器或两个母线段上取得两路电源供电。
例如纺织厂、造纸厂等许多企业和城市公用事业用电等。
Ⅲ级——停电时间可以较长。
一般以单回路供电。
例如工厂附属车间和居民用电等。
1＃，4＃为Ⅱ级、Ⅰ级用电负荷应保证其供电的可靠性，系统所供的电能只能满足3#的使用，水电站所发的电能要满足1＃，2＃，4＃的需求。
方案180km1#2#变电所3#变电所4#变电所44km26km24km92km水电站系统图1 地区电力网接线方案1方案1从供电的可靠性出发，采用了链式的基本接线方式，全部的出线采用双回线的备用接线方式，无论任意一回线进行检修或者出现故障都不会影响整个系统的正常运行，造价较高。
方案280km1#变电所2#变电所3#变电所1#变电所63km90km92km99km水电站系统图2 地区电力网接线方案2方案2采用了放射式的接线网络，考虑1#、2#、4#变电所负荷性质，采用单回线供电。
整个系统结构简单，维护容易，缺点是导线长度较长，电厂出线多。
方案380km1#变电所2#变电所3#变电所4#变电所63km44km26km99km水电站系统图3 地区电力网接线方案3方案3是典型的链式结构接线网络，1#变电所和4#变电所由双回线与水电厂连接，确保重要负荷的供电的稳定行。
2#变电站和3#变电站大部分为III 级负荷，由单回线连接，因此当12段线路或23段路线故障或检修时，会造成部分地区停电。
方案480km1#变电所2#变电所3#变电所4#变电所63km44km26km99km水电站系统24km图4 地区电力网接线方案4方案4主要以水电厂1#变电所、2#变电所、3#变电所和4#变电所组成环状网络，再以双回线方式对3#变电所和系统进行连接，用这个方案，各个地点的供电都能得到保证，在任意一回线故障的情况下，仍可保证功率完全送出。
3.3 方案初步分析 3.3.1 技术方面技术方面主要考察方案的电压偏移问题，由于在方案初步比较时，电网功率分布以及导线截面积均未知，可以近似取km x /4.00Ω=作为线路电抗，并利用下式来估计电网在正常运行和故障后离电源点距离最远变电所的电压损耗百分数：100%2⨯=∆∑NUl Qx U171010114004S B =⨯+⨯=(Mvar))(110KV U B =Ω==7S U Z B2B B设水电站节点为0节点。
36.00j 57.001710j65.3135S ~0+=+=08.00j 17.0017102.514j 30S ~1+=+=12.00j 25.00171078.21j 45S ~2+=+=07.00j 14.001710.112j 25S ~4+=+=考虑到3#为原有变电所，可不考虑。
故3~S 0=3#变电所节点处，原系统的供给功率和负荷功率相等，可以将此处节点看作导线处理。
接着对各个方案进行分析，方案一：~1#S ~2#S ~4#S ~*G S ~1S '~2S '~3S ~4S 'Z G3Z 23Z 12Z 34图5 方案一的潮流分布图正常工作状态下2221#121220.0480.023j2.166j0.000810.96Z N S S Z U ⎛⎫⎛⎫+==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭~1#1120.0168j0.00881Z S S S '=+=+ 120.00881Q =2~222#123232++j0.704j0.001660.96Z N S S S Z U ⎛⎫'⎛⎫++ ⎪==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭（0.01680.025）（0.008810.012）~2#22310.0418j0.02166Z S S S S ''=++=+ 230.02166Q =2224#34342n 0.0140.0067j0.650j0.000170.96u Z S S Z ⎛⎫⎛⎫+==⨯= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭~4#4340.0140j0.00687Z S S S '=+=+ 22233320.02790.0134j2.49j0.002590.96ZG G N S S Z U ⎛⎫⎛⎫+==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭系统中距离电源最远点是1#变电所，由G3、32、21三段组成。
%100%20⨯=∆∑NU l Qx U()%9.52204402335.02605853.09208543.04.01.1630%2=⨯+⨯+⨯⨯⨯=∆U 只考虑断线故障，线路故障时，最大线路长度不会改变，但故障线路的电抗会增大一倍，无功损耗增大，各段线路中G3段线路电抗最大，长度最长，所以只考察此段线路故障时的电压损耗即可。
