電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析課程設計

1、<p><b>　　任務書</b></p><p>　　電力系統(tǒng)分析課程設計</p><p><b>　　設計要求：</b></p><p>　　1、繪制原始網(wǎng)絡接線圖</p><p>　　2、變壓器，線路選型</p><p>　　3、查閱工程手冊，得到設備參數(shù)&l

2、t;/p><p>　　4、標幺值參數(shù)計算（SB=1000MVA，UB=UAV）</p><p><b>　　5、等值網(wǎng)絡</b></p><p>　　6、潮流結(jié)果圖（各節(jié)點電壓、各條支路的始端和末端功率）</p><p><b>　　7、設計總結(jié)</b></p><p><

3、b>　　二、 計算要求：</b></p><p>　　1、每個節(jié)點的電壓必須在額定電壓值的±5%范圍。</p><p>　　2、發(fā)電機的輸出功率必須在60%以上。</p><p><b>　　三、 上機說明：</b></p><p><b>　?。ㄒ唬?安裝：</b>

4、;</p><p>　　在Windows下安裝。軟盤中的setup文件為安裝文件，密碼為123456。 </p><p><b>　　使用：</b></p><p>　　1、在工具欄中用鼠標左鍵點擊要畫的元件的圖標，即可在空白文檔中畫出接線圖。畫圖中通過鼠標點擊拖拉方向不同，可以畫出不同方向的元件。</p><p>　

5、　2、在畫線路時，要注意點擊鼠標的右鍵使線路結(jié)束，點擊鼠標左鍵可以使線路方向改變。</p><p>　　3、每個元件的參數(shù)在元件屬性中填寫。注意：PV 、PQ、 平衡節(jié)點的選擇在每一條母線上的屬性框中選擇。</p><p>　　發(fā)電機：其阻抗參數(shù)不需填寫，只需要選擇電壓等級。如為PQ節(jié)點，需填寫有功功率和無功功率；如為PV節(jié)點，需要填寫有功功率，無功功率填寫0；如為平衡節(jié)點，有功功率和無功

6、功率都填寫0。</p><p>　　變壓器：需要填寫各側(cè)電壓等級、變壓器的變比、正序電阻、正序電抗。變比=高壓/低壓的標幺比。</p><p>　　線路：需要填寫電壓等級、正序電阻、正序電抗、1/2對地電納</p><p>　　負荷：需要填寫電壓等級、有功功率、無功功率。</p><p>　　4、結(jié)果輸出可以以文本形式，也可以直接標注在接線圖

7、中。</p><p>　　當以文本形式輸出時：</p><p>　　在工具欄中的“結(jié)果輸出”的下拉菜單中選擇“網(wǎng)絡參數(shù)”進行網(wǎng)絡參數(shù)的輸出，選擇“潮流結(jié)果”進行計算結(jié)果的輸出。注意在文件名中寫清楚路徑，以免找不到文件。如：c:\my documents\cljg.txt</p><p>　　當以圖形文件輸出時：</p><p>　　需要在接線

8、圖上進行標注。</p><p>　　如要標注變壓器，先用鼠標點擊要標注的變壓器，在本元件為選中狀態(tài)下，再用鼠標點擊標注圖標，然后再一次用鼠標點擊本變壓器元件，則出現(xiàn)對話框，其中標注信息用來標注你想要標注的任意中、英文信息，而關(guān)聯(lián)變量用來標注本元件的有關(guān)計算結(jié)果。注意：變壓器功率是以升壓變?yōu)闇?，即降壓變的功率與實際的功率方向相反。</p><p>　　結(jié)果打印可采用全屏拷貝即“print s

9、creen”鍵，然后在畫板中粘貼并剪切到word中打印。</p><p>　　5、填寫好參數(shù)后，在工具欄的“分析”菜單下先選擇“自動連接”，以確保接線圖的每個節(jié)點正確連接。</p><p>　　6、在工具欄的“分析”菜單下選擇“潮流計算”，進行計算。 </p><p><b>　?。ㄈ┳⒁馐马棧?lt;/b></p><p>

10、;　　如果計算結(jié)果為不正確的亂碼，或明顯的錯誤，則表示計算不收斂。</p><p>　　不收斂的原因有可能是沒有選定節(jié)點類型。</p><p>　　畫圖時最好是一次畫完，中間不要刪除，否則會出現(xiàn)錯誤。</p><p>　　每次計算完后在進行第二次計算前，需要對PV節(jié)點有功功率進行重新填寫。</p><p>　　如果出現(xiàn)異常，請保存結(jié)果，退出程

11、序，重新啟動程序。</p><p>　　四、 十六節(jié)點原始接線圖：</p><p>　　選型標準和參數(shù)計算：</p><p><b>　?。ㄒ唬⑦x型</b></p><p>　　1、變壓器容量和臺數(shù)</p><p>　　發(fā)電廠主變?nèi)萘亢团_數(shù)的確定</p><p>　　變

12、電所主變壓器容量和臺數(shù)的確定</p><p>　　2、變壓器電壓調(diào)整方式的選擇</p><p>　　不帶負荷切換，稱為無勵磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在±5%。</p><p>　　帶負載切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達20%-30%。</p><p>　　選擇有載調(diào)壓方式的原則：</p><p>　?。?）對于22

13、0kV及以上的降壓變壓器，僅在電網(wǎng)電壓可能有較大波動的情況下，采用有載調(diào)壓方式，一般不應選用。</p><p>　　（2）對于110kV及以下的變壓器，設計時宜考慮至少有一級變壓器采用有載調(diào)壓方式。</p><p>　　（3）發(fā)電廠的升壓變壓器，當發(fā)電機的運行出力晝夜變化大時，設計中應優(yōu)先考慮選用有載調(diào)壓方式。</p><p><b>　　3、輸電線路選型

14、</b></p><p>　　表1-2中列出根據(jù)經(jīng)驗確定的、采用架空線路時與各額定電壓等級相適應的輸送功率和輸送距離。</p><p>　　架空輸電線路導線截面積一般按經(jīng)濟電流密度來選擇，并根據(jù)電暈、機械強度以及事故情況下的發(fā)熱條件進行校驗。必要時通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。但對于超高壓線路，電暈往往成為選擇導線截面積的決定因素。</p><p>　?。ǘ?、

15、參數(shù)計算（SB=1000MVA，UB=Uav）</p><p>　　統(tǒng)一按照平均額定電壓計算，近似計算。</p><p><b>　　1 發(fā)電機</b></p><p>　　按照節(jié)點類型發(fā)電機可選為PQ、PV、平衡節(jié)點。分別給定不同的參量。</p><p>　　如PQ節(jié)點：給點P和Q，標幺值計算為</p>

16、<p><b>　　2 變壓器</b></p><p><b>　　變比：</b></p><p><b>　　比如：</b></p><p><b>　?。场【€路</b></p><p><b>　　如：LGJ-240</b&g

17、t;</p><p><b>　　4 負荷</b></p><p><b>　　計算功率標幺值。</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次課程設計，以一個比較簡單的從發(fā)電輸電到配電的220kV、110kV、35kV、10.5kV等級組合的16節(jié)

18、點網(wǎng)絡為例，設計其中的導線和變壓器部分。在設計中綜合考慮了經(jīng)濟性、供電可靠性以及將來可能的電網(wǎng)擴容，書本中線路回路數(shù)、線路結(jié)線方式、分裂導線、變壓器的有載調(diào)壓和無勵磁調(diào)壓、變壓器臺數(shù)、節(jié)點類型、無功補償、負荷的最優(yōu)分配等內(nèi)容均在設計當中體現(xiàn)，有助于對知識的加深理解。</p><p>　　限于設計時參考資料不全（大多為廠家保密數(shù)據(jù)），參數(shù)來源全部出自于1998年版的《電力工程電氣設備手冊》，書中設備參數(shù)距今可能已有

19、二十多年，設備選擇必然過舊甚至可能所選設備早已停產(chǎn)。以及個人能力問題，此設計必然存在不足地方，請?zhí)岢鲋刚?lt;/p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　任務書</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　繪制原始網(wǎng)絡結(jié)線圖……

20、………………… 1</p><p>　　變壓器、線路選型………………………… 2</p><p>　　參數(shù)計算…………………………………… 3</p><p>　　等值網(wǎng)絡…………………………………… 4</p><p>　　潮流結(jié)果…………………………………… 5</p><p>　　設計總結(jié)……

21、……………………………… 6</p><p>　　參考文獻……………………………………………… 7</p><p>　　第一章：繪制原始網(wǎng)絡接線圖</p><p>　　第二章：變壓器、線路選型</p><p><b>　　選定節(jié)點類型</b></p><p>　　平衡節(jié)點：擔負調(diào)頻任務的發(fā)

22、電廠母線，一般一個系 </p><p>　　統(tǒng)只選擇一個平衡節(jié)點。</p><p>　　由于【10】、【11】節(jié)點均具有兩臺100MW發(fā)電機組，發(fā)電效率低于【1】節(jié)點200MW機組，選擇其中一個作為平衡節(jié)點，另外一個可選為PV節(jié)點負責調(diào)壓或者干脆選作PQ節(jié)點。</p><p>　　本次設計選擇【10】節(jié)點作為平衡節(jié)點。</p><p>　　

23、PV節(jié)點：有一定無功功率儲備的發(fā)電廠母線和變電所母線可選作PV節(jié)點，系統(tǒng)中的PV節(jié)點一般不多。初次設計時可以先設較多的PV節(jié)點，隨后根據(jù)計算數(shù)據(jù)改為PQ節(jié)點并填寫有功、無功參數(shù)。</p><p>　　【10】節(jié)點選作平衡節(jié)點后，留下的【11】節(jié)點選作PV節(jié)點。另外將連接變電所的【8】、【4】節(jié)點選作PV節(jié)點。</p><p>　　PQ節(jié)點：屬于這類節(jié)點的有按給定的有功、無功功率發(fā)電的發(fā)電廠

24、母線和沒有其他電源的變電所母線。系統(tǒng)當中，除去PV節(jié)點和平衡節(jié)點的其他節(jié)點均作為ＰＱ節(jié)點，占大多數(shù)。</p><p>　　所以：平衡節(jié)點：【10】</p><p>　　PV節(jié)點：【11】【8】【4】</p><p>　　PQ節(jié)點：【1】【2】【3】【5】【6】【7】【9】【10】</p><p><b>　　【12】【13】<

25、/b></p><p><b>　　變壓器選型：</b></p><p>　　連接發(fā)電機的變壓器按發(fā)電機的最大輸出視在功率考慮10%的裕量和5%~8%的廠用電后，粗略計算公式為1.2倍的發(fā)電機有功容量。</p><p>　　連接負荷的變壓器則按照所接總負荷視在功率 的1..2倍進行估算。</p><p>　　變壓器

26、的臺數(shù)：需要綜合考慮容量大小、供電可靠性以及成本。</p><p>　　T1 : 由于其只連接一臺200MW發(fā)電機，可以在發(fā)電機 檢修或其他原因停機期間同時檢修，故障率較低，考慮到成本問題（兩臺變壓器的價格要比一臺二倍容量的變壓器價格高出不少），選擇一臺240MVA的變壓器。因為連接發(fā)電機，調(diào)壓方式選擇無勵磁調(diào)壓。</p><p>　　T2 ：2#、3#機負責調(diào)頻，連接兩臺100MW的

27、發(fā)電機，可能不同時發(fā)電，為提高利用率，選擇兩臺120MVA的變壓器，同時可以提高供電穩(wěn)定性。因為連接發(fā)電機，調(diào)壓方式選擇無勵磁調(diào)壓。</p><p>　　T3 ：接一臺100MW的發(fā)電機，同T1一樣，可以在發(fā)電機停機時檢修，所以選用一臺120MVA的變壓器。因為連接發(fā)電機，調(diào)壓方式選擇無勵磁調(diào)壓。</p><p>　　T4 ：用于220KV網(wǎng)絡，系統(tǒng)中低位較重，并且所接負荷較重，為保證供電

28、可靠，選用兩臺變壓器。再考慮負荷，確定使用兩臺90MVA的（100/100/50）三繞組變壓器。因為是220kV降壓變，調(diào)壓方式選擇無勵磁調(diào)壓。</p><p>　　T5 ：用于給35kV和10kV網(wǎng)絡供電，負荷不大，沒有特別說明存在一級負荷，出于成本考慮選用一臺63MVA的（100/100/100）三繞組變壓器，供電可靠性略低。因為是110kV降壓變，必須至少有一級采用有載調(diào)壓，調(diào)壓方式選擇有載調(diào)壓。</

29、p><p>　　T6 ：與T2類似接兩臺100MW發(fā)電機，再結(jié)合負荷選用兩臺120MVA（100/50/100）的三繞組變壓器。因為節(jié)點【11】已經(jīng)選為PV節(jié)點，電壓恒定，調(diào)壓方式選擇無勵磁調(diào)壓。 </p><p>　　綜上所述，參考有關(guān)變壓器資料，選型如下（參數(shù)僅列出此次設計中需要用到的）：</p><p><b>　　T1 </b></

30、p><p><b>　　T2(兩臺)</b></p><p><b>　　T3</b></p><p><b>　　T4(兩臺)</b></p><p><b>　　T5</b></p><p><b>　　T6（兩臺）<

31、;/b></p><p><b>　　導線選型：</b></p><p>　　本次設計無需考慮環(huán)境因素，所以導線選型無需特殊考慮線的抗拉力，主要從經(jīng)濟輸送容量指標進行選擇，另外220kV線路需要做電暈校驗（本設計中線路型號在各電壓等級的推薦型號中直接選擇，不做校驗）。</p><p>　　L1、L3、L4構(gòu)成環(huán)網(wǎng)，當其中一條線斷線時，其余

32、線路將承擔全部功率輸送任務，輸送容量將可能達到200MVA，再考慮到裕量，選擇LGJ-240*2的二分裂導線。</p><p>　　L2，110kV線路，輸送容量和電暈都不大，單根LGJ-240即可。</p><p>　　還有一點，當電網(wǎng)擴容時，變電站擴容只需增加變壓器臺數(shù)即相關(guān)配套設備，比較便捷，而線路擴容需要重新架設很長的輸電線路，工程量和投資都很大，所以線路裕量根據(jù)日后負荷可能的增長

33、選的大一點，便于日后擴容。</p><p>　　具體線路參數(shù)如下表：</p><p>　　注:環(huán)境溫度為25℃、導線溫度70℃(無日照)時，P=1.732×Uh×J×S，Wm=1.732×Uh×Im。</p><p>　　其中：S — 導線截面(mm2)</p><p>　　P — 經(jīng)濟輸送容

34、量(MVA)</p><p><b>　　第三章 參數(shù)計算</b></p><p>　　本次計算全部采用標幺值計算，便于判斷母線電壓是否滿足任務要求，電力系統(tǒng)的計算機算法也普遍采用標幺值計算。</p><p>　　基準值：（SB=1000MVA，UB=Uav）</p><p>　　統(tǒng)一按照平均額定電壓計算，近似計算。&

35、lt;/p><p><b>　　1、導線：</b></p><p><b>　　L1： 有名值：</b></p><p><b>　　基準值：</b></p><p><b>　　標幺值：</b></p><p><b>　

36、　L2： 有名值：</b></p><p><b>　　基準值：</b></p><p><b>　　標幺值：</b></p><p>　　L3: 根據(jù)L1直接計算標幺值：</p><p>　　L4: 根據(jù)L1直接計算標幺值：</p><p>　　2、變

37、壓器阻抗參數(shù)：</p><p><b>　　雙繞組：</b></p><p><b>　　T1： 標幺值：</b></p><p><b>　　T2： 標幺值：</b></p><p><b>　　T3： 標幺值：</b></p>&l

38、t;p><b>　　三繞組：</b></p><p>　　表中參數(shù)變壓器阻抗電壓%均已折算到100%容量</p><p><b>　　T4： 標幺值：</b></p><p><b>　　T5：</b></p><p><b>　　T6:</b>&

39、lt;/p><p><b>　　3、變壓器變比：</b></p><p>　　初次計算時先不考慮分接頭，隨后根據(jù)各母線電壓情況修改分接頭</p><p><b>　　變比標幺值：</b></p><p><b>　　T1: </b></p><p>&l

40、t;b>　　T2：</b></p><p><b>　　T3：</b></p><p><b>　　T4：</b></p><p><b>　　T5：</b></p><p><b>　　T6：</b></p><p&

41、gt;　　4、負荷：計算功率標幺值：</p><p><b>　　F1: </b></p><p><b>　　F2: </b></p><p><b>　　F3: </b></p><p><b>　　F4: </b></p><p&

42、gt;<b>　　F5: </b></p><p><b>　　F6: </b></p><p><b>　　F7: </b></p><p>　　5、發(fā)電機輸出功率標幺值：</p><p>　　只算PQ節(jié)點的有功、無功功率和PV節(jié)點的有功功率，其余由計算給出。</p&g

43、t;<p>　　1# ：PQ節(jié)點，由于是系統(tǒng)當中效率最高的機組，令其滿負荷發(fā)電</p><p>　　2#、3#：作為平衡節(jié)點，都不計算。</p><p>　　4# ：PV節(jié)點，根據(jù)總的發(fā)出功率和負荷，大概給出0.13的有功功率，滿足60%以上的發(fā)電機出力要求。</p><p><b>　　P*=0.13</b></p>

44、<p>　　5# ：PQ節(jié)點，給出0.7的有功功率，滿足60%以上的發(fā)電機出力要求，無功有0.85的功率因數(shù)求得。</p><p>　　P*=0.07 </p><p><b>　　第四章 等值網(wǎng)絡</b></p><p>　　第五章 潮流結(jié)果圖</p><p>　　說明：為便于閱讀，圖中僅

45、標出了各母線電壓和各線路的始末端功率。</p><p>　　總結(jié)：1、各母線電壓不超過5%波動范圍，滿足要求；</p><p>　　2、各發(fā)電機出力達到了60%以上，滿足要求；</p><p>　　3、PV節(jié)點有三個，較多，過多的無功補償會使電網(wǎng)的諧波加重，也不經(jīng)濟，可考慮將【8】【11】節(jié)點設為PQ節(jié)點?！?】節(jié)點因為L2的無功損耗較大，必須增加無功補償，所以維持

46、PV節(jié)點不變。</p><p>　　改進：1、調(diào)節(jié)電壓偏離較大節(jié)點所連接的變壓器變比，已進一步改善電壓；</p><p>　　2、將【8】【11】節(jié)點改為PQ節(jié)點，所引起的超出范圍的變化由調(diào)節(jié)變壓器變比以及系統(tǒng)聯(lián)絡功率改善；</p><p>　　3、將平衡節(jié)點由【10】改為【11】，【10】改為PQ，</p><p><b>　　效

47、果較之前較好；</b></p><p>　　4、增加各發(fā)電機的輸出，多余功率由系統(tǒng)聯(lián)絡功率吸收。</p><p><b>　　改進后結(jié)果如下圖：</b></p><p><b>　　問題即再次改進：</b></p><p>　　1、L1、L3、L4的輸送容量均低于經(jīng)濟輸送容量，尤其是L4

48、，線路選型不合適，經(jīng)濟性不高。但當系統(tǒng)聯(lián)絡功率為負值，即向本系統(tǒng)輸入負荷時，輸送容量將增大，具體數(shù)值有輸入功率大小決定。綜合考慮L1、L3的型號不變，而L4只為聯(lián)絡【2】【9】節(jié)點，（非L1、L3其中之一斷線情況下）輸送功率一直不會太大，出于減小電暈考慮仍然選用二分裂導線，改為LGJ-150*2。</p><p>　　2、L2線路為增加供電可靠性，改為雙回路供電，同時線路型號改為LGJ-120，而L1、L3、L4

49、為環(huán)網(wǎng)供電，不考慮雙回路。相關(guān)參數(shù)如下表：</p><p>　　3、更換型號后參數(shù)計算：</p><p>　　（1）、LGJ-150*2: </p><p>　　（2）、2*LGJ-120：</p><p>　　最終結(jié)果（如下圖）：</p><p><b>　　設計總結(jié)</b></p>

50、;<p>　　本次課程設計經(jīng)過選型，參數(shù)計算到最終多次上機調(diào)試，完成了此次設計任務，計算結(jié)果滿足設計任務要求。</p><p>　　線路方面，220kV環(huán)網(wǎng)為減小電暈選用二分裂導線，110kV為增加供電可靠性選用雙回路。</p><p>　　變壓器方面，升壓變臺數(shù)保持與發(fā)電機臺數(shù)一致，容量按發(fā)電機滿負荷發(fā)電計算。降壓變臺數(shù)則出于供電可靠性考慮都選擇兩臺（T5因為招不到合適的變

51、壓器型號且容量較小而定成一臺，兩臺更優(yōu)），容量考慮總負荷和一定的裕量。</p><p>　　在設計中綜合考慮了經(jīng)濟性、供電可靠性以及將來可能的電網(wǎng)擴容，書本中線路回路數(shù)、線路結(jié)線方式、分裂導線、變壓器的有載調(diào)壓和無勵磁調(diào)壓、變壓器臺數(shù)、節(jié)點類型、無功補償、負荷的最優(yōu)分配等內(nèi)容均在設計當中體現(xiàn)，有助于對知識的加深理解。</p><p>　　限于設計時參考資料不全以及個人能力問題，此設計必然存

52、在不足地方。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　陳珩. 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析. 北京： 中國電力出版社，2007.6</p><p>　　熊信銀. 發(fā)電廠電氣部分（第四版）. 北京 ：中國電力出版社，</p><p><b>　　2009.7</b></p>