电力系统稳态分析课程设计.doc

1 任务书电力系统分析课程设计一、 设计要求：1、绘制原始网络接线图2、变压器，线路选型3、查阅工程手册，得到设备参数4、标幺值参数计算（SB=1000MVA，UB=UAV）5、等值网络6、潮流结果图（各节点电压、各条支路的始端和末端功率）7、设计总结二、 计算要求： 1、每个节点的电压必须在额定电压值的5%范围。 2、发电机的输出功率必须在60%以上。三、 上机说明：（一） 安装： 在Windows下安装。软盘中的setup文件为安装文件，密码为123456。 （二） 使用：1、在工具栏中用鼠标左键点击要画的元件的图标，即可在空白文档中画出接线图。画图中通过鼠标点击拖拉方向不同，可以画出不同方向的元件。2、在画线路时，要注意点击鼠标的右键使线路结束，点击鼠标左键可以使线路方向改变。3、每个元件的参数在元件属性中填写。注意：PV 、PQ、 平衡节点的选择在每一条母线上的属性框中选择。发电机：其阻抗参数不需填写，只需要选择电压等级。如为PQ节点，需填写有功功率和无功功率；如为PV节点，需要填写有功功率，无功功率填写0；如为平衡节点，有功功率和无功功率都填写0。变压器：需要填写各侧电压等级、变压器的变比、正序电阻、正序电抗。变比=高压/低压的标幺比。线路：需要填写电压等级、正序电阻、正序电抗、1/2对地电纳负荷：需要填写电压等级、有功功率、无功功率。4、结果输出可以以文本形式，也可以直接标注在接线图中。 当以文本形式输出时： 在工具栏中的“结果输出”的下拉菜单中选择“网络参数”进行网络参数的输出，选择“潮流结果”进行计算结果的输出。注意在文件名中写清楚路径，以免找不到文件。如：c:my documentscljg.txt 当以图形文件输出时： 需要在接线图上进行标注。如要标注变压器，先用鼠标点击要标注的变压器，在本元件为选中状态下，再用鼠标点击标注图标，然后再一次用鼠标点击本变压器元件，则出现对话框，其中标注信息用来标注你想要标注的任意中、英文信息，而关联变量用来标注本元件的有关计算结果。注意：变压器功率是以升压变为准，即降压变的功率与实际的功率方向相反。 结果打印可采用全屏拷贝即“print screen”键，然后在画板中粘贴并剪切到word中打印。 5、填写好参数后，在工具栏的“分析”菜单下先选择“自动连接”，以确保接线图的每个节点正确连接。 6、在工具栏的“分析”菜单下选择“潮流计算”，进行计算。 （三）注意事项：1、 如果计算结果为不正确的乱码，或明显的错误，则表示计算不收敛。2、 不收敛的原因有可能是没有选定节点类型。3、 画图时最好是一次画完，中间不要删除，否则会出现错误。4、 每次计算完后在进行第二次计算前，需要对PV节点有功功率进行重新填写。5、 如果出现异常，请保存结果，退出程序，重新启动程序。四、 十六节点原始接线图：5、 选型标准和参数计算：（一）、选型1、变压器容量和台数l 发电厂主变容量和台数的确定l 变电所主变压器容量和台数的确定2、变压器电压调整方式的选择l 不带负荷切换，称为无励磁调压，调整范围通常在5%。l 带负载切换，称为有载调压，调整范围可达20%-30%。选择有载调压方式的原则：（1）对于220kV及以上的降压变压器，仅在电网电压可能有较大波动的情况下，采用有载调压方式，一般不应选用。（2）对于110kV及以下的变压器，设计时宜考虑至少有一级变压器采用有载调压方式。（3）发电厂的升压变压器，当发电机的运行出力昼夜变化大时，设计中应优先考虑选用有载调压方式。3、输电线路选型表1-2中列出根据经验确定的、采用架空线路时与各额定电压等级相适应的输送功率和输送距离。架空输电线路导线截面积一般按经济电流密度来选择，并根据电晕、机械强度以及事故情况下的发热条件进行校验。必要时通过技术经济比较确定。但对于超高压线路，电晕往往成为选择导线截面积的决定因素。（二）、参数计算（SB=1000MVA，UB=Uav）统一按照平均额定电压计算，近似计算。1 发电机按照节点类型发电机可选为PQ、PV、平衡节点。分别给定不同的参量。如PQ节点：给点P和Q，标幺值计算为2 变压器变比：比如：线路如：LGJ-2404 负荷计算功率标幺值。摘要 本次课程设计，以一个比较简单的从发电输电到配电的220kV、110kV、35kV、10.5kV等级组合的16节点网络为例，设计其中的导线和变压器部分。在设计中综合考虑了经济性、供电可靠性以及将来可能的电网扩容，书本中线路回路数、线路结线方式、分裂导线、变压器的有载调压和无励磁调压、变压器台数、节点类型、无功补偿、负荷的最优分配等内容均在设计当中体现，有助于对知识的加深理解。限于设计时参考资料不全（大多为厂家保密数据），参数来源全部出自于1998年版的电力工程电气设备手册，书中设备参数距今可能已有二十多年，设备选择必然过旧甚至可能所选设备早已停产。以及个人能力问题，此设计必然存在不足地方，请提出指正。目录任务书摘要第1章 绘制原始网络结线图 1第2章 变压器、线路选型 2第3章 参数计算 3第4章 等值网络 4第5章 潮流结果 5第6章 设计总结 6参考文献 7第一章：绘制原始网络接线图第二章：变压器、线路选型1、 选定节点类型 平衡节点：担负调频任务的发电厂母线，一般一个系 统只选择一个平衡节点。由于【10】、【11】节点均具有两台100MW发电机组，发电效率低于【1】节点200MW机组，选择其中一个作为平衡节点，另外一个可选为PV节点负责调压或者干脆选作PQ节点。本次设计选择【10】节点作为平衡节点。 PV节点：有一定无功功率储备的发电厂母线和变电所母线可选作PV节点，系统中的PV节点一般不多。初次设计时可以先设较多的PV节点，随后根据计算数据改为PQ节点并填写有功、无功参数。【10】节点选作平衡节点后，留下的【11】节点选作PV节点。另外将连接变电所的【8】、【4】节点选作PV节点。 PQ节点：属于这类节点的有按给定的有功、无功功率发电的发电厂母线和没有其他电源的变电所母线。系统当中，除去PV节点和平衡节点的其他节点均作为节点，占大多数。所以：平衡节点：【10】PV节点：【11】【8】【4】 PQ节点：【1】【2】【3】【5】【6】【7】【9】【10】 【12】【13】2、 变压器选型： 连接发电机的变压器按发电机的最大输出视在功率考虑10%的裕量和5%8%的厂用电后，粗略计算公式为1.2倍的发电机有功容量。 连接负荷的变压器则按照所接总负荷视在功率 的1.2倍进行估算。 变压器的台数：需要综合考虑容量大小、供电可靠性以及成本。T1 : 由于其只连接一台200MW发电机，可以在发电机 检修或其他原因停机期间同时检修，故障率较低，考虑到成本问题（两台变压器的价格要比一台二倍容量的变压器价格高出不少），选择一台240MVA的变压器。因为连接发电机，调压方式选择无励磁调压。T2 ：2#、3#机负责调频，连接两台100MW的发电机，可能不同时发电，为提高利用率，选择两台120MVA的变压器，同时可以提高供电稳定性。因为连接发电机，调压方式选择无励磁调压。T3 ：接一台100MW的发电机，同T1一样，可以在发电机停机时检修，所以选用一台120MVA的变压器。因为连接发电机，调压方式选择无励磁调压。T4 ：用于220KV网络，系统中低位较重，并且所接负荷较重，为保证供电可靠，选用两台变压器。再考虑负荷，确定使用两台90MVA的（100/100/50）三绕组变压器。因为是220kV降压变，调压方式选择无励磁调压。T5 ：用于给35kV和10kV网络供电，负荷不大，没有特别说明存在一级负荷，出于成本考虑选用一台63MVA的（100/100/100）三绕组变压器，供电可靠性略低。因为是110kV降压变，必须至少有一级采用有载调压，调压方式选择有载调压。T6 ：与T2类似接两台100MW发电机，再结合负荷选用两台120MVA（100/50/100）的三绕组变压器。因为节点【11】已经选为PV节点，电压恒定，调压方式选择无励磁调压。 综上所述，参考有关变压器资料，选型如下（参数仅列出此次设计中需要用到的）：T1 型号容量(MVA)高压（kV）低压（kV）SFP7-240000/2202402422*2.5%15.75调压方式联结组别号负载损耗（kW）阻抗电压 %无励磁调压YN-d1163014T2(两台)型号容量(MVA)高压（kV）低压（kV）SFP7-120000/2201202422*2.5%10.5调压方式联结组别号负载损耗（kW）阻抗电压 %无励磁调压YN-d1138513T3型号容量(MVA)高压（kV）低压（kV）SFP7-120000/11012012110.5调压方式联结组别号负载损耗（kW）阻抗电压 %无励磁调压YN-d1142210.5T4(两台)型号容量（MVA）电压（kV）高中低OSFPS7-90000/22090/90/45(2202)*2.5%12138.5调压方式空载损耗（kW）负载损耗（kW）H-MH-LM-L无励磁调压41245-联结方式阻抗电压 %H-MH-LM-LYN/Y0/d118.23121T5型号容量（MVA）电压（kV）高中低SFSZ7-63000/110063(1108)*1.25%(38.52)*1.25%11 空载电流 %空载损耗（kW）负载损耗（kW）H-MH-LM-L有载调压84.7-300-联结方式阻抗电压 %H-MH-LM-LYN/Y0/d111710.56.5T6（两台）型号容量（MVA）电压（kV）高中低OSSPS7-120000/220120/60/120(2422)*2.5%12110.5调压方式空载损耗（kW）负载损耗（kW）H-MH-LM-L无励磁调压62-370-联结方式阻抗电压 %H-MH-LM-LYN/Y0/d1112.611.617.43、 导线选型： 本次设计无需考虑环境因素，所以导线选型无需特殊考虑线的抗拉力，主要从经济输送容量指标进行选择，另外220kV线路需要做电晕校验（本设计中线路型号在各电压等级的推荐型号中直接选择，不做校验）。 L1、L3、L4构成环网，当其中一条线断线时，其余线路将承担全部功率输送任务，输送容量将可能达到200MVA，再考虑到裕量，选择LGJ-240*2的二分裂导线。 L2，110kV线路，输送容量和电晕都不大，单根LGJ-240即可。 还有一点，当电网扩容时，变电站扩容只需增加变压器台数即相关配套设备，比较便捷，而线路扩容需要重新架设很长的输电线路，工程量和投资都很大，所以线路裕量根据日后负荷可能的增长选的大一点，便于日后扩容。具体线路参数如下表：线路型号R1X1B1长期允许电流/km/km1e-6/.kmT=25oCT=40oCIm(A)LGJ-24020.0660.3123.6012961050 LGJ-2400.1300.388648525经济输送容量持续极限输送容量导线截面分裂数单根ImJ=0.9J=1.1T=25oCT=40oCST=25P(MVA)Wm(MVA)(A)165210494400480264841531231002401648注:环境温度为25、导线温度70(无日照)时，P=1.732UhJS，Wm=1.732UhIm。其中：S 导线截面(mm2)P 经济输送容量(MVA)第三章 参数计算本次计算全部采用标幺值计算，便于判断母线电压是否满足任务要求，电力系统的计算机算法也普遍采用标幺值计算。基准值：（SB=1000MVA，UB=Uav） 统一按照平均额定电压计算，近似计算。1、导线：L1： 有名值： 基准值： 标幺值： L2： 有名值： 基准值： 标幺值： L3: 根据L1直接计算标幺值： L4: 根据L1直接计算标幺值： 2、变压器阻抗参数：双绕组： T1： 标幺值： T2： 标幺值： T3： 标幺值： 三绕组： 表中参数变压器阻抗电压%均已折算到100%容量T4： 标幺值：T5：T6:3、变压器变比： 初次计算时先不考虑分接头，随后根据各母线电压情况修改分接头变比标幺值：T1: T2：T3：T4： T5： T6： 4、负荷：计算功率标幺值：F1: F2: F3: F4: F5: F6: F7: 5、发电机输出功率标幺值：只算PQ节点的有功、无功功率和PV节点的有功功率，其余由计算给出。1# ：PQ节点，由于是系统当中效率最高的机组，令其满负荷发电 2#、3#：作为平衡节点，都不计算。4# ：PV节点，根据总的发出功率和负荷，大概给出0.13的有功功率，满足60%以上的发电机出力要求。 P*=0.135# ：PQ节点，给出0.7的有功功率，满足60%以上的发电机出力要求，无功有0.85的功率因数求得。 P*=0.07 第四章 等值网络第五章 潮流结果图说明：为便于阅读，图中仅标出了各母线电压和各线路的始末端功率。总结：1、各母线电压不超过5%波动范围，满足要求； 2、各发电机出力达到了60%以上，满足要求； 3、PV节点有三个，较多，过多的无功补偿会使电网的谐波加重，也不经济，可考虑将【8】【11】节点设为PQ节点。【4】节点因为L2的无功损耗较大，必须增加无功补偿，所以维持PV节点不变。改进：1、调节电压偏离较大节点所连接的变压器变比，已进一步改善电压； 2、将【8】【11】节点改为PQ节点，所引起的超出范围的变化由调节变压器变比以及系统联络功率改善； 3、将平衡节点由【10】改为【11】，【10】改为PQ， 效果较之前较好； 4、增加各发电机的输出，多余功率由系统联络功率吸收。改进后结果如下图：问题即再次改进： 1、L1、L3、L4的输送容量均低于经济输送容量，尤其是L4，线路选型不合适，经济性不高。但当系统联络功率为负值，即向本系统输入负荷时，输送容量将增大，具体数值有输入功率大小决定。综合考虑L1、L3的型号不变，而L4只为联络【2】【9】节点，（非L1、L3其中之一断线情况下）输送功率一直不会太大，出于减小电晕考虑仍然选用二分裂导线，改为LGJ-150*2。 2、L2线路为增加供电可靠性，改为双回路供电，同时线路型号改为LGJ-120，而L1、L3、L4为环网供电，不考虑双回路。相关参数如下表：线路型号R1X1B1长期允许电流/km/km1e-6/.kmT=25oCT=40oCIm(A)LGJ-15020.1050.320